半导体器件的制作方法，半导体器件以及电子产品技术

一种半导体器件的制作方法，它包括以下步骤：　　　　在第一衬底上形成半导体膜；　　　　对所述半导体膜辐照第一激光以及第二激光，并使被双方辐照的区域重叠从而晶化所述半导体膜；　　　　用所述晶化过的半导体膜形成半导体元件；　　　　在所述半导体元件上粘合第二衬底；　　　　从所述半导体元件去除所述第一衬底；　　　　在所述半导体元件上粘合内插板；以及　　　　从所述半导体元件去除所述第二衬底。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及安装有由集成电路(IC)构成的芯片的CSP(芯片级封装，Chip Size Package)或MCP(多芯片封装，Multi Chip Package)等的半导体器件(封装)以及其制作方法，并且涉及装载有该封装的电子产品。
技术介绍
以移动电话和电子笔记本为典型的便携用电子产品一方面被要求具有各种各样的包括电子邮件的收发，声频识别，由小型照相机收录图像等功能，另一方面，用户对电子产品体积的小型化，轻巧化的需求依然强烈。所以，就产生了在便携用电子产品的有限容积中装载更大规模的电路或更大存储量的芯片的必要性。由此，封装技术之一的芯片级封装CSP作为将内含IC的芯片装载到印刷线路板的技术受到注目。CSP能够做到几乎和裸芯片相同程度的体积小型化，轻巧化。而且，CSP不同于裸芯片，当封装厂家提供的芯片在电子产品厂家被装载时，CSP不需要无尘室(clean room)以及特殊焊接机(bonder)等设备和技术，适应于标准化。另外，CSP具有裸芯片所不具有的封装的优势功能，包括从外部环境保护芯片的保护功能；能够使印刷线路板的引脚标准化普及的功能；以及能够将亚微标度的芯片的布线扩大到和印刷线路板相同程度的毫米标度的标度转换功能，所以CSP对电子产品厂家来说，是实现体积小型化，轻巧化不可缺少的必要技术。为了实现CSP的进一步的体积小型化，轻巧化，装载在CSP的芯片的超薄化被认为是一大课题。比如，下面的非专利文件1中提到厚度为50μm或更薄的芯片是现在的目标值。非专利文件1SEMICON Japan 2002年12月5日由SEMI Japan主办的半导体装置以及材料工业的技术规划(Technical Programs for theSemiconductor Equipment and Material Industries)，薄芯片(晶片，die)装载的现状~50μm或更薄的展望，富士通公司早坂升(Noboru Hayasaka)[标准化事例以及今后标准化应做的事项]P1-P8一般来说，在以CSP为典型的封装中安装芯片的制作工艺过程中，对其上形成有后来成为芯片的半导体元件的硅片的反面实施被称为背面研磨(back grind)的研磨工艺。通过这个研磨工艺，芯片可以变薄，从而实现了封装的体积小型化，轻巧化。但是，由于这个背面研磨的研磨工艺会在硅片的背面留下深几十nm左右的研磨痕迹，成为导致芯片的机械强度降低的一个原因。有时，除了研磨痕迹，还会出现形成裂缝的情况。并且，裂缝的深度为几μm，有时甚至可以达到20μm。该研磨痕迹以及裂缝都会成为在后面工艺中芯片破损的原因，而且，随着芯片薄膜化的进展，这个问题将会变得越来越深刻。为了解决上述问题，在实施背面研磨后，可以追加被称为应力消除(stress relief)的工艺。应力消除是使硅片背面平坦化的处理，具体实施的处理是等离子蚀刻，湿式蚀刻，干式研磨(polishing)等。但是，虽然上述应力消除对消除几十nm左右深的研磨痕迹有效，但对达到几μm-20μm深的裂缝的效果不理想，另外，如果要完全消除裂缝，应力消除工艺需要相当长的时间，这样，制作芯片的处理能力就会变低，所以不是理想的解决办法。此外，当在背面实施背面研磨时，有必要在形成有元件的硅片的表面粘贴胶带和衬底以便保护元件。所以，在背面研磨中对硅片厚度的控制实际上是对硅片，以及为保护元件而粘贴的胶带和衬底合计的总厚度的控制，因此，当保护用的胶带和衬底具有弯曲性，或其厚度不均匀时，研磨后的硅片的厚度就会产生几μm-几十μm的不均匀。由于硅片的厚度影响制作的芯片的特性，所以如果厚度不均匀，就有芯片特性不均匀的问题。而且，跟玻璃衬底相比，硅片的单价昂贵，并且，在市场上大多流通的是至多直径大约12英寸大小的硅片。虽然市场上也有比12英寸大的硅片，随着尺寸的增大，每单位面积的价格就会增多，所以不适合作为提供廉价芯片的材料。但是，从一个硅片能够制作出的芯片的数量有限，所以很难在直径12英寸的硅片上提高产量，因此不适合大量生产。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供满足以下条件的封装以及其制作方法，该条件为，一，不实施造成裂缝以及研磨痕迹的背面研磨处理，这样可以使芯片飞跃性地变薄；二，可以制作出低成本并且高产量的芯片；三，可以抑制芯片厚度的不均匀。并且，本专利技术的另一目的是提供装载有该封装的电子产品。本专利技术用连续振荡的激光晶化作为支撑物发挥作用的衬底上的膜的厚度为500nm或更薄的半导体薄膜，然后用该晶化过的半导体膜形成芯片，该芯片具有总膜厚为5μm，优选等于或少于2μm的薄膜的半导体元件。并且，在最后衬底被剥离的状态下，该芯片被装载到内插板。具体来说，在第一衬底上形成金属膜，将该金属膜的表面氧化形成厚几nm的薄金属氧化膜。然后，在该金属氧化膜上依次形成并层叠绝缘膜，半导体膜。随后，用连续振荡的激光将半导体膜晶化，然后用晶化过的半导体膜制作半导体元件。接下来在形成半导体元件后，粘贴第二衬底以便覆盖该元件，使半导体元件处于夹在第一衬底和第二衬底之间的状态。然后，在与形成有半导体元件的第一衬底相反的一侧粘接第三衬底从而加固第一衬底的刚度。第一衬底的刚度如比第二衬底强，当剥离第一衬底时，就不容易对半导体元件造成损伤，能够顺利地执行剥离工艺。然而，在后面的从第一衬底剥离半导体元件的工艺中，如果第一衬底的刚度足够，就不一定必须在第一衬底上粘接第三衬底。随后，执行加热处理晶化金属氧化膜，加强脆性使衬底容易从半导体元件上被剥离下来。第一衬底和第三衬底一起从半导体元件上被剥离下来。另外，为晶化金属氧化膜的加热处理可以在粘贴第三衬底之前实施，也可以在粘贴第二衬底之前实施。或者，在形成半导体元件的工艺中实施的加热处理可以兼用于该金属氧化膜的晶化工艺。由于该剥离的工艺，产生了金属膜和金属氧化膜之间分离的部分；绝缘膜和金属氧化膜之间分离的部分；以及金属氧化膜自身双方分离的部分。不管怎样，从第一衬底剥离半导体元件并将其粘附在第二衬底上。剥离第一衬底后，将半导体元件安装到内插板(interposer)并剥离第二衬底。注意，第二衬底不一定必须被剥离，比如，如果跟芯片的厚度比，更重视机械强度的情况下，可以在第二衬底被粘贴在芯片的状态下完成封装。另外，可以用倒装芯片法(Flip Chip)或布线接合法(WireBonding)来实现内插板和芯片的电连接(接合)。当用倒装芯片法时，在安装半导体元件到内插板的同时进行接合。当用布线接合法时，接合的工艺在安装芯片并剥离第二衬底后被实施。注意，在一个衬底上形成多个芯片的情形中，在中途实施切割(dicing)，使芯片们互相分开。实施切割的工艺，可以在形成半导体元件后的任一工艺之间被插加执行，优选在以下时间实施切割的工艺一，在剥离第一衬底后，安装之前；二，在安装后，剥离第二衬底之前；三，在剥离第二衬底后的任一时间。另外，本专利技术可以在同一内插板上装载多个芯片形成多芯片封装的MCP。这种情况下，可以用芯片间的电布线接合法，也可以用倒装芯片法。另外，内插板可以是通过引线架(lead frame)实现和印刷线路板电连接的形式，也可以是通过凸块(bump)实现和印刷线路板电连接的形式，还可以是其他众所周知的形式。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制作方法，它包括以下步骤在第一衬底上形成半导体膜；对所述半导体膜辐照第一激光以及第二激光，并使被双方辐照的区域重叠从而晶化所述半导体膜；用所述晶化过的半导体膜形成半导体元件；在所述半导体元件上粘合第二衬底；从所述半导体元件去除所述第一衬底；在所述半导体元件上粘合内插板；以及从所述半导体元件去除所述第二衬底。2.一种半导体器件的制作方法，它包括以下步骤在第一衬底上形成半导体膜；对所述半导体膜辐照第一激光以及第二激光，并使被双方辐照的区域重叠从而晶化所述半导体膜；用所述晶化过的半导体膜形成半导体元件；在所述半导体元件上粘合第二衬底；从所述半导体元件去除所述第一衬底；在所述半导体元件上粘合内插板；从所述半导体元件去除所述第二衬底；以及电连接所述内插板和所述半导体元件。3.一种半导体器件的制作方法，它包括以下步骤在第一衬底上形成半导体膜；对所述半导体膜辐照第一激光以及第二激光，并使被双方辐照的区域重叠从而晶化所述半导体膜；用所述晶化过的半导体膜形成半导体元件；在所述半导体元件上粘合第二衬底；从所述半导体元件去除所述第一衬底；电连接内插板到所述半导体元件；以及从所述半导体元件去除所述第二衬底。4.一种半导体器件的制作方法，它包括以下步骤在第一衬底的表面上形成半导体膜；对所述半导体膜辐照第一激光以及第二激光，并使被双方辐照的区域重叠从而晶化所述半导体膜；用所述晶化过的半导体膜形成半导体元件；在所述半导体元件上粘合第二衬底；在所述第一衬底的背面粘合第三衬底；从所述半导体元件去除所述第一衬底和所述第三衬底；粘合内插板到所述半导体元件；从所述半导体元件去除所述第二衬底；以及电连接所述内插板和所述半导体元件。5.一种半导体器件的制作方法，它包括以下步骤在第一衬底上形成半导体膜；对所述半导体膜辐照第一激光以及第二激光，并使被双方辐照的区域重叠从而晶化所述半导体膜；用所述晶化过的半导体膜形成多个半导体元件；在所述多个半导体元件上粘合第二衬底；从所述多个半导体元件去除所述第一衬底；借助于切割(dicing)所述第二衬底从所述多个半导体元件分离出一个半导体元件；粘合内插板到所述半导体元件；以及从所述半导体元件去除所述第二衬底；6.一种半导体器件的制作方法，它包括以下步骤在第一衬底上形成半导体膜；对所述半导体膜辐照第一激光以及第二激光，并使被双方辐照的区域重叠从而晶化所述半导体膜；用所述晶化过的半导体膜形成多个半导体元件；在所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎舜平，高山彻，丸山纯矢，大野由美子，田中幸一郎，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：