集成电路背面金属化制造技术

本申请公开集成电路背面金属化。一种用于背面金属化的方法包括在硅晶片(200)的第一表面(204)上喷墨印刷纳米银导电墨水(210)的图案。硅晶片(200)包括多个晶粒。该图案包括沿晶粒之间的划线的间隙区域(212)。激光通过晶片的第二表面(202)聚焦在硅晶片的第一表面(204)和硅晶片(200)的第二表面(202)之间的点处。第二表面(202)与第一表面(204)相反。沿划线分离晶粒。

【技术实现步骤摘要】
集成电路背面金属化
技术介绍
在集成电路制造中，在半导体晶片(例如，硅晶片(wafer))上形成多个晶粒(die)。在将晶粒与晶片分离之前，可在晶片的背面上沉积一层金属。晶片的背面与其上形成有源部件的晶片一侧相反。背面金属化为晶粒提供导电接触和/或导热接触。背面金属化通常用于功率设备中，以提供改善的散热效果。
技术实现思路
本文公开了用于制造其中晶片背面金属化的半导体设备的方法，该金属化有利于隐形切割，以及通过该方法生产的晶粒和封装设备。在一个示例中，用于制造半导体设备的方法包括在硅晶片的第一表面上喷墨印刷纳米银导电墨水的图案。硅晶片包括多个晶粒。该图案包括沿晶粒之间的划线的间隙(clearance)区域。激光通过晶片的第二表面聚焦在硅晶片的第一表面和硅晶片的第二表面之间的点处。第二表面与第一表面相反。沿划线分离晶粒。在另一个示例中，封装的半导体设备包括晶粒附接焊盘、硅晶粒和壳体。硅晶粒被结合到晶粒附接焊盘。硅晶粒包括硅衬底和金属化的背面。金属化的背面包括从硅衬底的每个边缘延伸到预定间隙距离的固化的纳米银导电墨水层。壳体包围晶粒附接焊盘和硅晶粒。在另一示例中，集成电路包括硅衬底和金属化的背面。金属化的背面包括从硅衬底的每个边缘延伸到预定间隙距离的固化的纳米银导电墨水层。附图说明对于各种示例的具体实施方式，现在将参考附图，其中：图1示出了根据本公开的使用喷墨印刷的背面金属化的示例方法的流程图；图2A至图2F示出了在根据本公开的使用喷墨印刷的背面金属化的示例方法中执行的操作；图3A和图3B示出了根据本公开的使用经由喷墨印刷提供的背面金属化制造的示例晶片的俯视图和正视图；图4A和图4B示出了根据本公开的使用经由喷墨印刷提供的背面金属化制造的示例晶粒的俯视图和侧视图；图5示出了根据本公开的用于制造半导体设备的方法的流程图；以及图6示出了根据本公开的封装的半导体设备。具体实施方式以下讨论针对各种示例性实施方式。然而，本领域的普通技术人员将理解，本文公开的示例具有广泛的应用，并且对任何实施方式的讨论仅意在作为该实施方式的示例，而无意于暗示本公开的范围(包括权利要求)限于该实施方式。附图不一定按比例绘制。附图中示出的某些特征和部件可按比例放大或以某种示意性的形式示出，并且出于清楚和简洁的目的可不示出一些细节。在整个说明书和权利要求书中使用了某些术语来指代特定的系统部件。如本领域技术人员将理解的，不同的各方可通过不同的名称来指代部件。本文件无意区分名称不同但功能相同的部件。在本公开和权利要求书中，术语“包括(including)”和“包括(comprising)”以开放式方式使用，因此应解释为表示“包括但不限于……”。此外，术语“大约”旨在表示在规定值的+/-10％范围内。因此，大约10微米的值指定9微米至11微米的范围。背面金属化的一些实施方式沉积一层或多层金属，其覆盖晶片的整个背面。例如，可沉积粘附层、阻挡层和润湿层，其中层中的每个均覆盖晶片背面的整个表面。可使用锯片毫无困难地切割此类晶片。隐形(或Mahoh)切割使用聚焦在晶片表面下方的点处(即聚焦在晶片内部上)的激光，以在晶粒边界(即，沿划线)处在晶片内部形成隐形切割层。在激光处理之后，将附接有晶片的切割带展开，并且沿着隐形切割层分离晶粒。在具有毯式背面金属化的晶片中，金属层可使用隐形切割来抑制晶粒的分离。本文公开的用于背面金属化的方法在晶片的整个背面上方沉积薄的粘附层和阻挡层，其不抑制隐形切割。例如，沉积的粘附层和阻挡层可各自具有在0.05微米至0.5微米范围内的厚度。通过在阻挡层上方喷墨印刷纳米银导电墨水的图案来施加较厚的润湿层。纳米银导电墨水是包括尺寸在纳米范围内的银颗粒的墨水。该墨水中的其他成分通常包括表面活性剂浓度低的溶剂。溶剂控制墨水的粘度以允许墨水喷射，而需要表面活性剂以防止颗粒凝聚，该凝聚影响喷射一致性和质量。该图案基本上覆盖每个晶粒的背面，但是沿晶粒之间的划线留下未印刷的间隙区域。未印刷的间隙区域允许晶粒沿着划线分离，并且纳米银导电墨水提供导电性和/或导热性。由于喷墨印刷是增材制造工艺，因此减少材料浪费，并且不需要掩膜或蚀刻步骤。而且，因为可以使用喷墨印刷来处理较大的晶片(例如300毫米晶片)，所以减少了对用于此类晶片的昂贵的金属沉积装备的需求，这继而降低了制造成本。图1示出了根据本公开的使用喷墨印刷进行背面金属化的示例方法100的流程图。尽管为了方便起见顺序地示出，但是所示的动作中的至少一些可以以不同的顺序执行和/或并行执行。另外，方法100的一些实施方式可仅执行所示动作中的一些。在方框102中，清洁晶片200的背面204，以去除可能在背面204的外表面上形成的任何氧化物。氧化物的存在可增加与背面204接触的电阻，这继而可能会影响成品设备的性能。在一些实施方式中，可施加溅射以去除氧化物。在方框104中，已经在晶片上制造了多个晶粒的电子部件。图2A示出了晶片200(即，硅晶片)。晶片200包括在其上形成电子部件的有源侧202和背面204。材料被毯式沉积在晶片200的背面204上以形成粘附层。图2B示出了沉积在晶片200的背面204上的粘附层206。沉积以形成粘附层206的材料可为例如钛、铬或粘附到晶片200的背面204的硅(或二氧化硅)(例如，与它们相互扩散或与之形成合金)的其他材料。可通过溅射、蒸发或其他金属沉积工艺来进行沉积。粘附层206相对薄，并且在一些实施方式中，粘附层206的厚度可在大约0.1微米至0.2微米(μm)的范围内。在方框106中，将材料毯式沉积在粘附层206上以形成阻挡层。图2C示出了沉积在粘附层206上的阻挡层208。沉积以形成阻挡层208的材料可为例如镍或其他抑制扩散的材料。可通过溅射、蒸发或其他金属沉积工艺来进行沉积。阻挡层208相对薄，并且在一些实施方式中，阻挡层208的厚度可在大约0.1μm至0.2μm的范围内。阻挡层防止粘附层的钛或铬氧化或扩散到晶片的外表面。在方框108中，清洁阻挡层208以去除可能已经形成在阻挡层208的外表面上的任何氧化物。在方法100的一些实施方式中，将大气等离子体施加到阻挡层208以去除氧化物。在方框110中，氧化物的去除促进将要沉积在阻挡层208顶上的润湿层的粘附。在方框110中，通过喷墨印刷将图案沉积在阻挡层208上以形成可焊接的润湿层。润湿层用作用于粘合剂的结合层，其用于将晶粒结合到晶粒附接焊盘。图2D示出了沉积在阻挡层208上的润湿层210。沉积以形成润湿层210的材料可为纳米银导电墨水或其他合适的导电墨水。润湿层210可为相对厚的(与粘附层206或阻挡层208相比)。在方法100的一些实施方式中，润湿层210的厚度可在大约0.4μm至0.6μm的范围内。润湿层210的图案在背面204的区域中提供纳米银导电墨水，该区域对应于电子部件在有源侧202上的位置。在图2D中，区域209对应于在晶片200的有源侧202上形成的不同晶粒的电子部件。润湿层2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造半导体设备的方法，包括：/n在包括多个晶粒的硅晶片的第一表面上喷墨印刷纳米银导电墨水的图案，所述图案包括沿所述晶粒之间的划线的间隙区域；/n通过所述晶片的第二表面将激光聚焦在所述硅晶片的所述第一表面和所述硅晶片的所述第二表面之间的点处，其中所述第二表面与所述第一表面相反，并且所述点与所述间隙区域对准；以及/n沿所述划线分离所述晶粒。/n

【技术特征摘要】
20181221 US 16/228,9621.一种用于制造半导体设备的方法，包括：
在包括多个晶粒的硅晶片的第一表面上喷墨印刷纳米银导电墨水的图案，所述图案包括沿所述晶粒之间的划线的间隙区域；
通过所述晶片的第二表面将激光聚焦在所述硅晶片的所述第一表面和所述硅晶片的所述第二表面之间的点处，其中所述第二表面与所述第一表面相反，并且所述点与所述间隙区域对准；以及
沿所述划线分离所述晶粒。


2.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述硅晶片的所述第一侧上沉积粘附层。


3.根据权利要求2所述的方法，还包括在所述粘附层上沉积阻挡层。


4.根据权利要求3所述的方法，其中所述喷墨印刷包括在所述阻挡层上印刷纳米银导电墨水的所述图案，其中所述间隙区域暴露所述阻挡层。


5.根据权利要求3所述的方法，还包括施加大气等离子体以从所述阻挡层去除氧化物。


6.根据权利要求1所述的方法，还包括固化纳米银导电墨水的印刷图案。


7.根据权利要求1所述的方法，还包括通过所述硅晶片检测所述硅晶片的所述第二表面上的基准标记，以对准喷墨印刷喷嘴以分配纳米银导电墨水的所述图案。


8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将所述晶粒中给定的一个结合到引线框架的所述晶粒附接焊盘；
经由键合线将所述晶粒中所述给定的一个电耦接到所述引线框架的端子；以及
将所述晶粒中所述给定的一个、所述键合线和所述引线框架的至少一部分包封在壳体中。


9.一种封装的半导体设备，包括：
晶粒附接焊盘；
结合到所述晶粒附接焊盘的硅晶粒，包括：
硅衬底；以及
金属化背面，其包括固化的纳米银导电墨水层，所述纳米银导电墨水从所述硅衬底的每个边缘延伸到预定的间隙距离；以及
围绕所述晶粒附接焊盘和所述硅晶粒的壳体。


10.根据权利要求9所述的封装的半导体设备，其中所述预定的间隙距离在大约5微米至15微米的范围内。

【专利技术属性】
技术研发人员：佐田宏幸，入口将一，矢野元气，L·T·阮，A·普拉布，A·波达尔，鄢艺，H·阮，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US