半导体晶圆及其制造方法技术

本发明专利技术实施例提供一种半导体晶圆及其制造方法。所述半导体晶圆包括多个间隔设置的芯片，以及间隔设置在相邻两个芯片之间的划片道。其中，每个所述芯片包括形成于晶圆片一表面上的半导体器件、位于晶圆片另一表面的背面金属、以及至少一个贯穿所述晶圆片并连接半导体器件的金属部分与所述背面金属的通孔。所述通孔与所述划片道在同一刻蚀工艺中形成。本发明专利技术实施例可以减小半导体晶圆的碎片率，提高产品良率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子、半导体制造方法领域，具体而言，涉及一种半导体晶圆及其制造方法。
技术介绍
在半导体晶圆上通过光照、刻蚀、沉积、清洗、注入等工艺步骤制作完成器件之后，一般会采用物理机械切割的方式，把半导体晶圆制作好的电路器件切割成为多个独立的芯片。物理机械切割一般采用切片机，其工作原理是利用高速旋转的金刚石刀片的切面，以每秒几个到几十个毫米的进刀速度对半导体晶圆进行物理切割，沿着晶圆片上预留的划片道区域，把半导体晶圆材料切削为微小颗粒状物质，达到切割分离的目的。采用物理机械切割的方式能把半导体晶圆上的电路器件切割为多个独立的芯片。但是，上述方式存在一些缺点，因为切割刀刀刃本身具有一定的厚度，并且在切割的过程中可能会使芯片正面和背面的边沿都产生一定程度的崩边。如果芯片与芯片之间的划片道的宽度设计的不够，刀片切入的宽度和崩边会影响到器件结构，导致器件损伤、良率下降。如果划片道宽度设计的足够宽，就会导致一片晶圆上制作芯片的数量减少，导致器件成本上升。此外，在制作半导体分立器件时，为了提高器件增益，减小接地电感，通常采用通孔结构。这种结构一般是通过刻蚀的方式从晶圆背面引入通孔，该通孔贯穿整个半导体晶圆，直至半导体，然后用金属填充通孔，将源极和接地的晶圆背面相连，以减少源极到地的电感。所以另一种使半导体晶圆器件分开为多个独立芯片的方法是采用刻蚀工艺。在刻蚀通孔的同时沿着半导体晶圆背面划片道区域刻蚀，把芯片与芯片之间分离。但是该方法也存在缺点，其一是控制不当，会在芯片都已经刻蚀分离时，需要刻蚀的通孔却没有刻蚀达到需要的深度。其二是刻蚀之后，因为刻蚀深度控制的问题，导致晶圆片在后续的工艺中易碎。
技术实现思路
鉴于以上内容，本专利技术实施例的目的在于提供一种半导体晶圆及其制造方法，以改善上述的问题。本专利技术实施例提供的一种半导体晶圆，包括：多个间隔设置的芯片，以及间隔设置在相邻两个芯片之间的划片道。其中，每个所述芯片包括形成于晶圆片一表面上的半导体器件、位于晶圆片另一表面的背面金属、以及至少一个贯穿所述晶圆片并连接半导体器件的金属部分与所述背面金属的通孔；其中，所述通孔与所述划片道在同一刻蚀工艺中形成。优选地，所述划片道的刻蚀面和通孔的刻蚀面为同一刻蚀表面，通过调节通孔直径和划片道宽度的尺寸比例，使得通孔在刻蚀到半导
体器件的金属部分时，所述划片道刻蚀形成的沟槽深度为所述晶圆片厚度的五分之一至五分之四之间。优选地，所述通孔的直径是所述划片道的最大宽度的5到50倍，当通孔为椭圆状时，所述直径指的是长边直径。优选地，任意相邻的两个芯片之间设置一个划片道，每个划片道包括第一部分以及连接在第一部分相对两端的第二部分，第一部分的宽度大于第二部分的宽度。优选地，所述划片道第一部分的宽度是所述第二部分的宽度的1到10倍。优选地，所述晶圆片由硅、蓝宝石、碳化硅、砷化镓、氮化镓其中一种晶圆裸片形成或者是硅、蓝宝石、碳化硅、以及砷化镓晶圆裸片上生长了外延层的外延片中的其中一种形成。本专利技术实施例提供的一种半导体晶圆的制造方法，包括：将形成有半导体器件的晶圆片贴附到衬底支撑片上；在所述晶圆片远离所述衬底支撑片的一个表面形成图形化的掩膜层，暴露出所述晶圆片的一部分；及对暴露出的所述晶圆片的一部分进行刻蚀，形成贯穿所述晶圆衬底片的通孔以及包括宽度不同的第一部分和第二部分的划片道，其中所述第一部分的宽度大于所述第二部分，所述第二部分连接在所述第一部分的相对两端。优选地，在所述晶圆片贴附到所述衬底支撑片上之后，所述方法还包括：对所述第一晶圆衬底片进行减薄，其中，所述晶圆片被减薄至50到200微米之间。优选地，所述晶圆片远离所述衬底支撑片的一个表面形成图形化的掩膜层的步骤包括：在所述晶圆片远离所述衬底支撑片的一个表面沉积一掩膜层；在所述掩膜层上方形成一层保护材料，并使用一光刻版对保护材料进行光刻形成图案化的保护层；及去除所述掩膜层未被所述保护层所遮挡的部分形成所述图形化的掩膜层。优选地，所述光刻版包括与所述通孔对应的第一通光部以及与所述划片道对应的第二通光部，所述第二通光部包括与所述划片道的第一部分对应的第一通光区域以及与所述划片道的第二部分对应的第二通光区域，所述第一通光区域的宽度大于所述第二通光区域的宽度。优选地，所述方法还包括：在所述晶圆片远离衬底支撑片的一表面形成图形化的背面金属，使该背面金属通过所述通孔与所述半导体器件的金属部分电性连接；及从所述晶圆片移除所述衬底支撑片，分离出所述半导体晶圆。优选地，所述方法采用反应离子刻蚀、电感耦合电浆刻蚀、或离子束刻蚀方法对所述晶圆片的一部分进行刻蚀。优选地，所述图形化的掩膜层由镍、铝、二氧化硅、氮化硅、光刻胶中的其中一种或一种以上的组合物形成。与现有技术相比，本专利技术实施例提供的半导体晶圆及其制造方法，其中，通过调节通孔直径和划片道宽度尺寸比例，使得通孔刻蚀至半导体器件的金属部分时，划片道刻蚀深度为晶圆片厚度的五分之一到五分之四之间。经试验验证，控制划片道的刻蚀深度在一定范围内，当晶圆片在从衬底支撑片上分离之后的工艺过程中，因为还有刻蚀剩余部分的连接，可以减少晶圆片的碎片率。另外半导体晶圆的划片道的设计包括宽度不同的两部分，通过设计不同宽度，实现不同宽度区域的刻蚀深度不同，从而实现芯片不同区域的连接强度不同。经试验验证，可以减小半导体晶圆的碎片率，提高产品良率。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1示出了本专利技术较佳实施例所提供的半导体晶圆的通孔和划片道平面结构示意图。图2为图1所示的半导体晶圆通孔和划片道的一部分平面放大示意图。图3为所述半导体晶圆沿图1所示的A-A切线的剖面示意图。图4是本专利技术实施例中用于制造图2所示的通孔以及划片道的光刻版的示意图。图5是本专利技术较佳实施例中所述半导体晶圆的制造方法的工艺流程图。图6-图15是所述半导体晶圆的制造方法各工艺流程步骤中分别制造所述半导体晶圆各组成部分的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。请参阅图1至图3，本专利技术较佳实施例提供的一种半导体晶圆100包括多个间隔设置的芯片110以及设置于相邻芯片110之间的划片道120。优选地，本实施例中，所述半导体晶圆1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体晶圆，其特征在于，所述半导体晶圆包括：多个间隔设置的芯片；以及间隔设置在相邻两个芯片之间的划片道，其中：每个所述芯片包括形成于晶圆片一表面上的半导体器件、位于晶圆片另一表面的背面金属、以及至少一个贯穿所述晶圆片并连接半导体器件的金属部分与所述背面金属的通孔；其中，所述通孔与所述划片道在同一刻蚀工艺中形成。

【技术特征摘要】
1.一种半导体晶圆，其特征在于，所述半导体晶圆包括：多个间隔设置的芯片；以及间隔设置在相邻两个芯片之间的划片道，其中：每个所述芯片包括形成于晶圆片一表面上的半导体器件、位于晶圆片另一表面的背面金属、以及至少一个贯穿所述晶圆片并连接半导体器件的金属部分与所述背面金属的通孔；其中，所述通孔与所述划片道在同一刻蚀工艺中形成。2.根据权利要求1所述的半导体晶圆，其特征在于，所述划片道的刻蚀面和通孔的刻蚀面为同一刻蚀表面，通过调节通孔直径和划片道宽度的尺寸比例，使得通孔在刻蚀到半导体器件的金属部分时，所述划片道刻蚀形成的沟槽深度为所述晶圆片厚度的五分之一至五分之四之间。3.根据权利要求2所述的半导体晶圆，其特征在于，所述通孔的直径是所述划片道的最大宽度的5到50倍，当通孔为椭圆状时，所述直径指的是长边直径。4.根据权利要求1所述的半导体晶圆，其特征在于，任意相邻的两个芯片之间设置一个划片道，每个划片道包括第一部分以及连接在第一部分相对两端的第二部分，第一部分的宽度大于第二部分的宽度。5.根据权利要求4所述的半导体晶圆，其特征在于，所述划片道第一部分的宽度是所述第二部分的宽度的1到10倍。6.根据权利要求1所述的半导体晶圆，其特征在于，所述晶圆片由硅、蓝宝石、碳化硅、砷化镓、氮化镓其中一种晶圆裸片形成或者是硅、蓝宝石、碳化硅、以及砷化镓晶圆裸片上生长了外延层的外延片中的其中一种形成。7.一种半导体晶圆的制造方法，其特征在于，所述方法包括：将形成有半导体器件的晶圆片贴附到衬底支撑片上；在所述晶圆片远离所述衬底支撑片的一个表面形成图形化的掩膜层，暴露出所述晶圆片需要刻蚀的一部分；及对暴露出的所述晶圆片的一部分进行刻蚀，形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘盼，杨康，李海滨，张少华，许建华，
申请(专利权)人：苏州能讯高能半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32