用于减小芯片翘曲度的方法技术

本发明专利技术提供了一种用于减小芯片翘曲度的方法。其中，一种形成集成电路结构的方法包括：提供包括正面和背面的晶片，其中，该晶片包括芯片；形成从背面延伸到芯片的开口；将有机材料填充到开口中，其中，有机材料基本上都不在该开口的外部，而是在晶片的背面上；以及对有机材料进行烘培以使有机材料收缩。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及集成电路，更具体地，涉及用于减小晶片和芯片的翘曲度的方法 和结构。
技术介绍
在本领域中所众所周知的，大多数集成电路被制造在晶片(通常为半导体晶片， 更典型地为硅晶片)上。经过过去几十年，晶片的直径已从仅两英寸增至八英寸，而且近年 来，直径增至十二英寸，也被称为300mm晶片。尽管现在制造的一些器件被制造在八英寸晶 片上，但是大多数新的集成器件制造设备将被设计成制造在十二英寸晶片上。由于圆的面积与其直径的平方相关，所以直径百分之五十的增长(如从八英寸晶 片移至十二英寸晶片)导致多于两倍的用于制造装置的可用表面面积。集成电路器件制造的另一个趋势涉及封装技术。随着向表面黏着技术的发展以及 所谓的低轮廓封装件(low profile package)，作为封装处理(process，也称工艺)的一部 分，晶片被研磨成不断减小的厚度。随着晶片的直径变大以及厚度变薄，之前未知或至少不重视的力起到更重要的作 用。这些力包括施加至晶片以及作为集成电路制造处理的一部分通过形成在其上的薄膜施 加至在晶片上的芯片的压力或张应力。将压力施加至较薄的晶片/芯片的大量薄膜的组合导致晶片/芯片和随后形成的 集成电路的显著翘曲。(众所周知，晶片被切成独立的多个芯片，当被封装时，这些芯片形成 完整的集成电路器件)。翘曲具有一些有害的影响。一个负面影响是芯片或晶片的翘曲可能显著地影响形 成在芯片/晶片中的器件的电性能。众所周知，其中形成有MOS晶体管的半导体层的张力 可能显著地影响电荷载子迁移率。由芯片/晶片的翘曲所引起的张力可能不利地影响电荷 载子迁移率。通常，晶片/芯片的翘曲问题是通过在晶片的正面或背面上涂覆一层膜来解决的 (其中，该膜具有固有应力)，这导致晶片向现有翘曲方向相反的方向弯曲，因此补偿了现 有翘曲。因而，可以形成平坦的晶片。在切割处理之后，所得到的芯片也是平坦的。然而， 并不是所有的晶片都可以使用这种方法来固定。例如，为了例如感测声波(在MEMS麦克风 中)、或者允许液体流动(在微型喷墨头或生物流量泵(bio flow pump)的目的，微型电机 系统(MEMS)器件需要暴露在所得到的芯片之外的外部环境中。这样的芯片就不能被涂覆 有膜。因此，需要用于克服现有技术中的上述缺点的方法和结构。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，集成电路结构包括分立芯片(其包括背面)、从背面延伸 到分立芯片中的开口、以及开口中的有机材料。有机材料部分地或全部地填充开口。有机 材料可以包括光刻胶。根据本专利技术的另一方面，集成电路结构包括芯片。该芯片包括正面以及在作为正 面的芯片的相反侧上的背面。多个沟槽在该芯片中并从背面延伸到芯片中。光刻胶填充多 个沟槽，其中，光刻胶基本上不在多个沟槽的外部，而是在芯片的背面上。根据本专利技术的又一方面，一种形成集成电路结构的方法包括提供具有正面和背 面的晶片，其中，该晶片包括芯片；形成从背面延伸到该芯片中的开口 ；以及将有机材料填 充在开口中。有机材料基本上都不在开口的外部，而是在晶片的背面上。有机材料被烘培 以使有机材料收缩。根据本专利技术的又一方面，一种用于形成集成电路结构的方法包括提供具有正面 和背面的晶片。该晶片包括芯片。该方法还包括形成从背面延伸到芯片中的多个沟槽；将 第一光刻胶填充在多个沟槽中；去除第一光刻胶在多个沟槽外部的部分；以及烘培第一光 刻胶。这些实施例的有利特征包括用于减少并基本上消除半导体芯片的翘曲的能力、以 及将本专利技术的实施例应用于不能被施加压涂覆(stressed coating)的结构的灵活性。附图说明为了更加彻底地理解本专利技术及其优点，现在结合附图进行下列描述以作出参考， 其中图1和图2示出了将光刻胶填充到两个相邻的结构之间的空间中以及烘培光刻胶 的效果；图3示出了作为填充到晶片的沟槽中的光刻胶的量的函数的晶片翘曲；图4A至图8B是在本专利技术实施例的制造中的中间阶段的顶视图和截面图，其中，图 5C-F是图5A所示的芯片30的可能仰视图；以及图9A和图9B是包括本专利技术的实施例的封装件。具体实施例方式以下，将详细描述实施例的制造和使用。然而，应该理解，这些实施例提供了可以 在各种特定情况下具体化的许多可应用的专利技术构思。所描述的具体实施例仅仅说明制造和 使用本专利技术的具体方式，而不限制本专利技术的范围。提出了具有应力补偿沟槽的新半导体芯片及其形成方法。说明了制造实施例的中 间阶段。描述了该实施例的改变。在各个视图和示意性实施例中，类似的参考标号用于指 定类似元件。在整个说明书中，当晶片被以正面向上放置并且翘曲(warpage)使晶片的边 缘高于晶片的中心时，翘曲被认为具有正值，并被称为正翘曲。相反，如果边缘低于晶片的 中心，则晶片被认为具有负值，并被称为反翘曲。另外，如果翘曲的绝对值增大，则不管翘曲 是正的还是反的，翘曲都被认为“增大”。图1和图2示意性地示出了本专利技术的专利技术人在其上执行了实验的结构 (structure)的截面图。参考图1，结构12形成在基板10上。结构12可以是基板10的一 部分，并且可以通过蚀刻基板10来形成，使得结构12位于周围的基板材料之上。可选地，结 构12可以是形成在基板10的表面上的部件(feature)。空间14存在于相邻的结构12之 间。光刻胶16被填充到空间14中，然后被烘培。作为烘培的结果，光刻胶16收缩，因此， 将压缩力施加至结构12。因此，在基板1中发生翘曲，如图2所示。出于说明的目的，翘曲 被夸大。在另一实验中，提供了基本平坦的晶片(未示出)，并且沟槽被形成在晶片的背 面上，其中，在晶片中的每一个芯片中，沟槽形成同心环，并且每个环将芯片的中心作为其 中心。然后，执行多次光刻胶填充和烘培处理，其中，将光刻胶填充到沟槽中并堆叠在先前 光刻胶填充处理中填充的光刻胶上。因此，每次光刻胶填充处理都使光刻胶在沟槽中的厚 度增加。在图3中示出了结果，其中，X轴表示光刻胶填充的次数，而Y轴表示晶片翘曲度 (warpage)，其中，在图4B中晶片翘曲度的意思可以被称为翘曲度WAP1。图3中的点20表 示具有形成30 μ m的深度但其中未填充光刻胶的沟槽的晶片的初始翘曲度。在实验中，当光刻胶没有被填充到沟槽中(第0次填充)时，晶片具有约-5 μ m的 翘曲。沟槽首先被填充有第一层光刻胶，其中，第一层光刻胶在沟槽中具有IOym的厚度 T(参考图1)。然后，晶片被烘培。我们发现，在烘培之后，晶片的翘曲度增大至约_30μπι， 如由点22所示。接下来，将也具有10 μ m厚度的第二层光刻胶填充到沟槽中并且在第一 层光刻胶之上。然后，执行了第二次烘培。作为第二次烘培的结果，晶片的翘曲度增大至 约-65μπι，如由点24所示。接下来，也具有10 μ m厚度的第三层光刻胶填充到沟槽中并 且在第二层光刻胶之上。然后，执行第三次烘培。再次，翘曲度增大至约_82μπι，如由点26 所示。图3所示的结果揭示了，通过在晶片的背面形成沟槽、将光刻胶填充在沟槽中并 对光刻胶进行烘培，可能产生反翘曲。另外，反翘曲度的大小随着光刻胶厚度的增大而增 加。因此，如果晶片或芯片具有有正翘曲度，则通过使用如图1至图3所示的方法，可以补 偿正翘曲。所得到的晶片的翘曲度至少可以被减小，在使用了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成集成电路结构的方法，所述方法包括：提供包括正面和背面的晶片，其中，所述晶片包括芯片；形成从所述背面延伸到所述芯片的开口；将有机材料填充到所述开口中，其中，所述有机材料基本上都不在所述开口的外部，而是在所述晶片的背面上；以及对所述有机材料进行烘培，以使所述有机材料收缩。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴汀淏，郑创仁，李久康，蔡尚颖，彭荣辉，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]