具有岛状分布结构的半导体芯片及其制造方法技术

本发明专利技术目的是提供一种具有低破损风险的高可靠性的半导体芯片。具体而言，本发明专利技术提供一种具有半导体硅衬底的半导体芯片，该半导体硅衬底包含半导体器件层、多孔硅域层，在所述半导体硅衬底的一个表面上的主表面区内形成所述半导体器件层，在背面即该半导体硅衬底的另一表面上的主表面区内形成所述多孔硅域层，并且所述多孔硅域层具有在该半导体硅衬底的背面上以岛状分布的多孔硅域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在半导体硅衬底的背面具有岛状分布结构的半导体芯片，及其制造方法。
技术介绍
当制造或者加工半导体硅晶片时，在该半导体硅晶片上有时会淀积多孔硅层。由于在从半导体硅晶片得来的半导体芯片中建立栓塞时，所述多孔硅层可能妨碍栓塞的接合，所以在对半导体硅晶片进行制造和加工时需去除所述多孔硅层。有鉴于此，半导体芯片通常没有多孔单晶层(参见日本专利特开No.H10-335632)。但是，对于极少数应用的半导体芯片，例如，光电二极管，提出一种具有多孔硅层的半导体芯片。该多孔硅层具备将短波长光转化为可见光的特性。为了更有效地利用该特性，作为一种必要构造，在所述半导体芯片的同侧提供该多孔硅层作为半导体器件层(参见日本专利特开No.2004-214598)。
技术实现思路
鉴于在降低电子电气器件的尺寸和重量方面已取得突出进步，所以同时，也需要对半导体器件进行进一步地微型化。有鉴于此，需要降低装配在所述半导体器件上的每个半导体芯片的厚度。然而，如果降低半导体芯片厚度，很有可能在半导体的封装时或者封装后使该半导体芯片破损，以及在半导体封装后经常出现该半导体器件故障的情况。因此，本专利技术的目的是提供一种具备高可靠性和低破损风险的半导体芯片及其制造方法。本专利技术的专利技术者为克服上述问题进行了精密测试，结果发现通过制备具有多孔硅域的半导体芯片，可以克服上述问题，其中在与形成半导体器件的主表面区相对的背面的主表面区内以岛状形成所述多孔硅区域。本专利技术者还发现，具有以岛状形成的凹陷的半导体芯片可以克服上述问题，并进而完成了本专利技术。具体而言，本专利技术具有[1]一种包含硅衬底的半导体芯片，所述衬底具有半导体器件层和多孔硅域层，在所述半导体硅衬底的一个表面上的主表面区内设置所述半导体器件层，在背面即所述半导体硅衬底的另一面上的主表面区内设置所述多孔硅域层，所述多孔硅域层具有在所述半导体硅衬底背面以岛状分布的多孔硅域。本专利技术还具有[2]根据上述条目[1]所述的半导体芯片，其中，假设每个所述多孔硅域的形状可以以同等面积的圆替换，则在所述多孔硅域层内的半导体硅衬底的背面上出现的多孔硅域具有的平均直径范围为0.2至800μm。本专利技术还具有 根据上述条目[1]或者[2]所述的半导体芯片，其中在所述多孔硅域层内的半导体硅衬底的背面区上出现的多孔硅域的总面积是该背面面积的10％至90％。本专利技术还具有[4]一种包含半导体硅衬底的半导体芯片，其具有半导体器件层和凹陷层，在所述半导体硅衬底的一个表面上的主表面区内设置所述半导体器件层，在背面即所述半导体硅衬底的另一面上的主表面区内设置所述凹陷层，以及所述凹陷层具有在所述半导体硅衬底的背面以岛状分布的凹陷。本专利技术还具有[5]根据上述条目[4]所述的半导体芯片，其中，假设每个所述凹陷的形状可以以同等面积的圆替换，则出现的凹陷具有的平均直径范围为0.2至800μm。本专利技术还具有[6]根据上述条目[4]或[5]所述的半导体芯片，其中，所述凹陷的总面积是该背面面积的10％至90％。本专利技术还具有[7]根据上述条目[1]至[6]之任一所述的半导体芯片，还包括背面上的多孔硅层。本专利技术还具有[8]一种用于制造半导体芯片的方法，包含以下步骤(1)在半导体硅晶片的一个表面上的主表面区内形成半导体器件层； (2)研磨背面即该半导体硅晶片的另一面直至预定厚度；(3)在该半导体硅晶片的背面内形成具有岛状分布的多孔硅域的多孔硅域层；以及(4)对经过所述步骤(1)至(3)而得的加工后半导体晶片进行划片，以及所述步骤(3)包括将氢氟酸和硝酸的混合蒸汽与该半导体硅晶片的背面进行接触。本专利技术还具有[9]根据上述条目[8]所述的方法，在步骤(3)和步骤(4)之间，还包括步骤(5)，用于从所述多孔硅域层去除多孔硅域。本专利技术还具有[10]根据上述条目[8]所述的方法，在步骤(3)和步骤(4)之间，还包括在所述半导体硅晶片的背面上形成多孔硅层的步骤。本专利技术还具有[11]根据上述条目[9]所述的方法，在步骤(5)和步骤(4)之间，还包括在所述半导体硅晶片的背面上形成多孔硅层的步骤。本专利技术还具有[12]一种用于制造半导体芯片的方法，包括(i)在半导体硅晶片的一个表面上的主表面区内形成半导体器件层；(ii)研磨背面即该半导体硅晶片的另一面直至预定厚度；(iii)在该半导体硅晶片的背面内形成具有岛状分布的凹陷的凹陷层；以及(iv)对经过所述步骤(i)至(iii)而得的加工后的半导体芯片进行划片，以及所述步骤(iii)包括在该半导体硅晶片的背面进行湿法刻蚀和/或干法刻蚀。本专利技术还具有[13]根据上述条目[12]所述的方法，在步骤(iii)和(iv)之间，还包括在该半导体硅晶片的背面形成多孔硅层的步骤。本专利技术还具有[14]一种半导体芯片，其通过上述条目[8]至[13]之任一的所述方法而获得。本专利技术还具有[15]一种半导体器件，其包含根据上述条目[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]和[14]之任一的所述半导体芯片。可以利用本专利技术提供一种具有高可靠性和低破损风险的半导体芯片及其制造方法。附图说明下文通过参考结合附图的说明可以使得本专利技术的上述和其他目的以及特征得到更全面的体现，其中在结合附图的说明中是以通过举例的方法对每一个示例进行图例说明。图1是示出根据本专利技术实施例对半导体芯片的要部剖面图；图2是示出放大后的半导体硅衬底的背面的要部视图；图3是示出从半导体硅衬底的背面观察的多孔硅域的要部视图；图4是示出从半导体硅衬底的背面观察的多孔硅域的要部视图；图5是示出从半导体硅衬底的背面观察的多孔硅域的要部视图；图6是示出放大后的半导体芯片的多孔硅域层的剖面的要部剖面图；图7是示出根据本专利技术另一实施例的半导体芯片的要部剖面图；图8是示出放大后的多孔硅域层内的硅域的要部剖面图； 图9是示出根据本专利技术的还一实施例的半导体芯片的要部剖面图；图10是示出放大后的凹陷层的要部剖面图；图11是示出从半导体硅衬底的背面观察的凹陷形状的要部图；图12是示出从半导体硅衬底的背面观察的凹陷的形状的要部图；图13是示出从半导体硅衬底的背面观察的凹陷的形状的要部图；图14是示出从半导体硅衬底的背面观察的对所述凹陷的形状进行示意性图例的要部图；图15是示出根据本专利技术的还一实施例的半导体芯片的要部剖面图；图16是示出半导体硅晶片13的要部剖面图；图17是示出半导体硅晶片14的要部剖面图；图18是半导体硅晶片的要部剖面图，用于说明所述湿法刻蚀步骤；图19是半导体硅晶片的要部剖面图，用于说明所述等离子刻蚀步骤；图20是示出放大后的加工后半导体硅晶片的凹陷层的要部剖面图；图21是示出放大后的多孔硅层的要部剖面图，所述多孔硅层形成于加工后半导体硅晶片上；图22是示出放大后的多孔硅层的要部剖面图，所述多孔硅层形成于加工后半导体硅晶片上；图23是放大后的多孔硅层9的要部剖面图；图24是说明示例1的步骤的流程图；图25是示出由示例1所得的加工后硅晶片的要部剖面图；图26是示出μBGA半导体器件的剖面图，所述μBGA半导体器件具有在其上装配的半导体芯片；图27是显示氢氟酸和硝酸的混合蒸汽的接触时间与多孔硅域的总面积占该半导体硅衬底的背面的比率这两者之间的关系的曲线图；图28是曲线图，横轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含硅衬底的半导体芯片，所述衬底具有半导体器件层和多孔硅域层，在所述半导体硅衬底的一个表面上的主表面区内设置所述半导体器件层，在背面即所述半导体硅衬底的另一面上的主表面区内设置所述多孔硅域层，所述多孔硅域层具有在 所述半导体硅衬底背面内以岛状分布的多孔硅域。

【技术特征摘要】
JP 2005-11-30 2005-3450561.一种包含硅衬底的半导体芯片，所述衬底具有半导体器件层和多孔硅域层，在所述半导体硅衬底的一个表面上的主表面区内设置所述半导体器件层，在背面即所述半导体硅衬底的另一面上的主表面区内设置所述多孔硅域层，所述多孔硅域层具有在所述半导体硅衬底背面内以岛状分布的多孔硅域。2.根据权利要求1所述的半导体芯片，其中，假设每个所述多孔硅域的形状可以以同等面积的圆替换，则在所述多孔硅域层内的半导体硅衬底的背面上出现的多孔硅域具有的平均直径范围为0.2至800μm。3.根据权利要求1所述的半导体芯片，其中在所述多孔硅域层内的半导体硅衬底的背面区上出现的多孔硅域的总面积是该背面面积的10％至90％。4.一种包含半导体硅衬底的半导体芯片，所述衬底具有半导体器件层和凹陷层，在所述半导体硅衬底的一个表面上的主表面区内设置所述半导体器件层，在背面即所述半导体硅衬底的另一面上的主表面区内设置所述凹陷层，以及所述凹陷层具有在所述半导体硅衬底的背面以岛状分布的凹陷。5.根据权利要求4所述的半导体芯片，其中，假设每个所述凹陷的形状可以以同等面积的圆替换，则出现的凹陷具有的平均直径范围为0.2至800μm。6.根据权利要求4所述的半导体芯片，其中，所述凹陷的总面积是该背面面积的10％至90％。7.根据权利要求1所述的半导体芯片，还包括背面上的多孔硅层。8.根据权利要求4所述的半导体芯片，还包括背面上的多孔硅层。9.一种用于制造半导体芯片的方法，包含以下步骤(1)在半导体硅晶片的一个表面上的主表面区内形成半导体器件层；(2)研磨背面即该半导体硅晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：大汤静宪，青木茂，
申请(专利权)人：尔必达存储器株式会社，株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]