半导体器件及其制造方法技术

将具有以多级层叠芯片的结构的半导体器件制薄。在将聚焦点置于半导体晶片的半导体衬底的内部的情况下，通过照射激光束形成改性区。然后，在通过旋涂方法将液态的接合材料涂覆到半导体晶片的背表面后，使其干燥并形成固体状粘合层。然后，通过使上述改性区成为分割起点，将半导体晶片分割成每个半导体芯片。通过利用背表面的粘合层将该半导体芯片粘贴在其它半导体芯片的主表面上，制造具有以多级层叠芯片的结构的半导体器件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体器件的制造方法和一种半导体器件技术，并且特别地涉及一种芯片的多级分层技术。
技术介绍
近年来，与由手机、数字相机等所代表的移动计算装置和由存储卡等所代表的信息存储媒质的尺寸和重量的减小相关联，在它们之中所内建的半导体器件的致密化得以进展。形成半导体器件的半导体芯片的厚度的减小对于半导体器件的致密化是不可缺少的。也开发了多级层叠构造，该多级层叠构造将制作得薄的半导体芯片累积成多级，如两级或三级，并且半导体器件的致密化进一步地得以进展。经由膏状接合材料(binding material)将第二级半导体芯片层叠到例如在第一级半导体芯片的主表面上所形成的多个电极内的区域中的方法是在堆积成多级的半导体芯片之间进行粘贴的方法之一。然而，通过此方法，根据在安装第二级半导体芯片时的压力负载，膏状接合材料可能会在上和下半导体芯片之间水平地溢出(到第一级半导体芯片的多个电极)，并且可能会覆盖下半导体芯片的主表面的电极。由于半导体芯片薄，膏状接合材料可能会通过上半导体芯片的侧面从背表面蔓延到主表面。由于接合材料是膏状，除了厚度精确性较低之外，在接合材料上所安装的半导体芯片可能会倾斜。作为解决此问题的一种方法，例如开发了膜状粘合件，如管芯附着膜(Die Attach Film此后称作DAF)，并且其有助于半导体器件的小型化和厚度减小，以及半导体芯片的多级层叠。在使用DAF的半导体芯片的粘合方法中，例如有切割卷绕方法(Cut andReel Method)以及晶片背表面粘附方法。切割卷绕方法是这样的方法将切割成芯片尺寸的DAF传送并粘附在下半导体芯片的芯片安装表面上，并将另一半导体芯片粘附在该DAF上。另一方面，上述晶片背表面粘附方法是这样的方法在粘附DAF使得可以覆盖半导体晶片的背表面的整个表面后进行划片时，与半导体芯片一起同时切割DAF，并通过背表面的DAF将半导体芯片粘附在下半导体芯片的芯片安装表面上。关于管芯键合技术，例如日本未审专利公开No.Hei 8-236554(专利文献1)已经进行了描述。公开了一种技术，通过在利用旋涂方法将热塑性导电聚酰亚胺层形成在晶片的背表面上后逐芯片地分离晶片，获得了背表面具有热塑性导电聚酰亚胺层的半导体器件。日本未审专利公开No.Hei 8-236554
技术实现思路
然而，本专利技术人发现在以上使用膜粘合件的半导体芯片的多级层叠构造中出现了以下问题。首先是关于膜状粘合件的厚度的问题。即，关于膜状粘合件的厚度，从膜状粘合件的传送或制造的角度而言，约至10μm是一种限制。当详细说明时，关于膜状粘合件，由于粘合层形成在膜衬底上，膜衬底的厚度不能被忽略。因此，难以将其制作成薄到10μm以下。由此，存在阻碍半导体芯片的多级层叠构造的整体厚度减小的问题。其次是由划片方法的变化引起的问题。由于划片方法通过使划片刀片高速旋转使得可以按压晶片的前表面而进行切割，所以其对晶片所施加的应力非常高。即，虽然如上所述半导体晶片的厚度减小得到了进展，但存在以下问题当通过刀片划片方法(Blade DicingMethod)来切割薄半导体晶片时，在半导体晶片中将出现碎裂，并且半导体芯片的管芯强度显著地下降。虽然从半导体器件的工作速度的改进的角度存在一种使用低介电常数膜(所谓低k膜)的产品，该低介电常数膜的介电常数低于作为半导体芯片的布线层间绝缘膜的氧化硅，但由于存在因低k膜较弱而易于剥离的情形和在内部具有非常小的气泡的情形，其不能通过刀片划片方法被良好地切割。然后，作为避免这些问题的新划片方法，非接触划片方法(StealthDicing Method)引起了注意。该非接触划片方法是这样的划片方法将激光束照射到半导体晶片的内部，选择性地形成改性层(reforming layer)，并且通过将改性层作为分割起点来切割半导体晶片。由于根据此方法甚至可以直接切割约30μm厚的非常薄的半导体晶片，而不物理地施加应力，所以可减少碎裂并且不降低半导体芯片的管芯强度。此外，由于大于或等于300mm/s的高速划片可以与半导体晶片的厚度无关，所以还可提高生产量。因此，非接触划片方法是半导体芯片的厚度减小所不可缺少的技术。然而，当采用如上所述的晶片背表面粘附方法并执行非接触划片方法时，由于树脂层不穿过激光束，所以树脂层本身不能被切割，并且DAF可能也不能被良好地切割。由此，虽然需要选择具有在切割中优良的适当硬度和脆度的树脂材料作为DAF的材料，但在此情形中除了材料成本增加之外，树脂的切割表面变得不均匀，且难以沿着划片线精细地切割。因此，半导体器件的生产率和可靠性下降。为了使切割表面均匀，有效的是制作薄至约5μm或更少的树脂层，但如上所述约至10μm的DAF厚度是一种限制。因此，存在这样的问题妨碍了非接触划片方法的采用，并妨碍了半导体芯片的厚度减小。于是本专利技术的一个目的是提供一种技术，其可以将具有芯片层叠为多级的结构的半导体器件制薄。通过这里的描述和附图，本专利技术的上述和其他目的及新颖特征将变得显而易见。接着将简要概述在本申请中所公开的专利技术中的典型专利技术。即，本专利技术具有通过以旋涂方法或印刷方法将液化的接合材料涂覆到晶片的背表面来形成固体状粘合层的步骤，以及对晶片执行激光划片工艺的步骤。本专利技术提供有一种结构以及安装该结构的布线衬底，在该结构中多个芯片层叠为多级，并且在芯片之间的粘合层的厚度薄于在芯片的最下层芯片之间的粘合层的厚度。以下将简要描述在本申请中所公开的专利技术的某些最典型方面所实现的优点。即，由于通过具有以下步骤可以将在堆叠为多级的芯片之间的粘合层的厚度制薄，所以可以将具有芯片层叠为多级的结构的半导体器件制薄，所述步骤为通过旋涂方法或印刷方法将液化的接合材料涂覆到晶片的背表面，以及对晶片执行激光划片工艺。附图说明图1是本专利技术一个实施例的半导体器件的制造工艺的流程图；图2是在图1的前工艺后的半导体晶片的整个主表面的平面视图；图3是图2的半导体晶片的一个例子的主要部分的放大平面视图；图4是图3的区域R1的放大平面视图；图5是图4的线X1-X1的横截面视图；图6是在图1的背表面处理步骤中的半导体晶片的横截面视图；图7是在图6之后的背表面处理步骤中的半导体晶片的横截面视图；图8是在图7之后的背表面处理步骤中的半导体晶片的横截面视图；图9是在图1的芯片分割步骤的激光照射步骤时的半导体晶片的横截面视图；图10是在图1的芯片分割步骤的激光照射步骤时的半导体晶片的主要部分的放大平面视图；图11是在图1的芯片分割步骤的粘合层形成步骤时的半导体晶片的横截面视图；在图12中，左手侧是在图11之后的粘合层形成步骤时的半导体晶片的横截面视图，以及右手侧是在图11之后的粘合层形成步骤时的半导体晶片的整个背表面的平面视图；在图13中，左手侧是在图12之后的粘合层形成步骤时的半导体晶片的横截面视图，以及右手侧是在图12之后的粘合层形成步骤时的半导体晶片的整个背表面的平面视图；图14是在图1的芯片分割步骤的晶片安装步骤时的半导体晶片的横截面视图；图15是在图1的芯片分割步骤的WSS剥离工艺时的半导体晶片的横截面视图；图16是在图15之后的图1的WSS剥离工艺时的半导体晶片的横截面视图；图17是图1的晶片安装步骤后半导体晶片的主表面和该晶片所粘附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤：（ａ）制备布线衬底，所述布线衬底具有沿着厚度方向互为相对侧的主表面和背表面；（ｂ）将第一芯片安装在所述布线衬底的主表面上方；以及（ｃ）将第二芯片堆叠在所述第一芯片上方，并通过背 表面的固态粘合层将所述第二芯片粘附在所述第一芯片上方；其中所述第二芯片的形成步骤包括以下步骤：制备晶片，所述晶片具有沿着厚度方向互为相对侧的主表面和背表面；在所述晶片的所述主表面中形成元件；在所述晶片的所述主 表面上方形成布线层；将所述晶片制薄；通过将聚焦点置于所述晶片的内部，沿着所述晶片的芯片分离区域照射激光，形成改性区，所述改性区在后面的晶片切割步骤中用作所述晶片的分割起点；通过旋涂方法将液态的接合材料涂覆到所述晶片的 背表面，并在所述晶片的背表面上方形成所述固态粘合层；以及利用所述改性区作为起始点，对所述晶片进行切割，并获得在背表面上方具有所述固态粘合层的所述第二芯片。

【技术特征摘要】
JP 2005-8-10 231946/20051.一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤(a)制备布线衬底，所述布线衬底具有沿着厚度方向互为相对侧的主表面和背表面；(b)将第一芯片安装在所述布线衬底的主表面上方；以及(c)将第二芯片堆叠在所述第一芯片上方，并通过背表面的固态粘合层将所述第二芯片粘附在所述第一芯片上方；其中所述第二芯片的形成步骤包括以下步骤制备晶片，所述晶片具有沿着厚度方向互为相对侧的主表面和背表面；在所述晶片的所述主表面中形成元件；在所述晶片的所述主表面上方形成布线层；将所述晶片制薄；通过将聚焦点置于所述晶片的内部，沿着所述晶片的芯片分离区域照射激光，形成改性区，所述改性区在后面的晶片切割步骤中用作所述晶片的分割起点；通过旋涂方法将液态的接合材料涂覆到所述晶片的背表面，并在所述晶片的背表面上方形成所述固态粘合层；以及利用所述改性区作为起始点，对所述晶片进行切割，并获得在背表面上方具有所述固态粘合层的所述第二芯片。2.根据权利要求1的半导体器件的制造方法，其中所述布线层具有低介电常数膜。3.根据权利要求1的半导体器件的制造方法，其中所述第一芯片的安装步骤具有通过膜状粘合件将所述第一芯片粘合在所述布线衬底上方的步骤。4.根据权利要求1的半导体器件的制造方法，其中所述第一芯片的安装步骤具有利用膏状接合材料将所述第一芯片粘合在所述布线衬底上方的步骤，以及对所述膏状接合材料进行干燥使所述膏状接合材料成为固态的步骤。5.根据权利要求1的半导体器件的制造方法，其中将所述第一芯片和所述第二芯片进行粘贴的所述固态粘合层的厚度薄于将所述第一芯片和所述布线衬底进行粘贴的粘合层的厚度。6.根据权利要求1的半导体器件的制造方法，其中在所述布线衬底的主表面上方以多级堆叠的芯片之间的粘合层的厚度彼此相等。7.一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤(a)制备布线衬底，所述布线衬底具有沿着厚度方向互为相对侧的主表面和背表面；(b)将第一芯片安装在所述布线衬底的主表面上方；以及(c)将第二芯片堆叠在所述第一芯片上方，并通过背表面的固态粘合层将所述第二芯片粘合在所述第一芯片上方；其中所述第二芯片的形成步骤包括以下步骤制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：东野朋子，宫崎忠一，阿部由之，
申请(专利权)人：株式会社瑞萨科技，
类型：发明
国别省市：JP[日本]