TWI248110B - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Description

!24811〇 Π) 狄、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於半導體裝置及其製造方法，關於例如抗 手斤強度良好之半導體晶片的形狀及其製造方法。 【先前技術】 半導體裝置的製造步驟乃包含切割加工步驟，該切割 加工步驟是在元件形成後，使用將半導體晶圓單片化的刀 刃等’來切斷半導體晶圓。 關於根據習知技術之切割加工步驟例，係一邊參佐第 3 0圖至第3 7圖，一邊說明第1習知例。此外，以下各圖 中’相同的部分係附以相同的參照號碼，以適當省略其說 明。 首先，如第3 0圖所示，在半導體晶圓W的元件形成 面（以下，稱爲主表面）100MS上，黏貼保護膠帶ΡΤ後 ’如第3 1圖所示，藉由進行使用磨石2 1 0等的機械硏磨 ^触刻，硏磨半導體晶圓W的背面，以加工成預定厚度 °此外，本案說明書中，「蝕刻」不僅是表示化學加工的 用語’也可用來表示利用化學機械加工的硏磨（CMP : Chemical Mechanical Polishing) 〇 繼之，在半導體晶圓W的背面側黏貼切割膠帶DT， 裝設於晶圓框架WR後，如第3 2圖所示，令被加工品上 下顛倒（轉印），剝離主表面100MS的保護膠帶PT。繼 之，如第33圖所示，從半導體晶圓W的主表面100MS， 1248110 (2) 使用刀刃B D等，按照半導體晶片的尺寸，沿著設置於主 表面1 00MS的切割線切削，以此方式，如第34圖所示地 將半導體晶圓W單片化。藉由黏貼於半導體晶圓W背面 側的切割膠帶DT，得以防止單片化實施後，半導體晶片 飛散。 上述切割加工方法中，由於進行單片化之切斷，故在 半導體晶片之背面和側面相交叉的邊緣部，經常產生因機 械切斷而形成的小缺口（小碎片）。如第3 5圖的斜視圖 所示，在半導體晶片1〇〇的側面100SA至100 SD和背面 10 0RS相交叉的邊緣部，產生多數小碎片 CP，該碎片的 尺寸約爲Ιμιη至60μιη，平均尺寸約爲20μιη。 第36圖是將半導體晶片100從切割膠帶DT取出前 ，由第3 4圖之箭頭AR9 0的方向，拍攝其背面側的照片 ，又，第 3 7圖是從第3 5圖之箭頭 AR1 0 〇，拍攝側面 100SA和背面100RS之交叉部的照片。第37圖乃明晰地 表示小碎片1 〇 〇 c Ρ的產生。 此種小碎片對半導體元件的抗折強度（彎曲強度）造 成很大的影響，而在封裝半導體元件的組裝等步驟中產生 不良的情況，使最後製品良率降低。 爲了防止上述小碎片的產生，亦提案有沿著切割線， 事先形成小碎片防止用溝後，再沿著該溝，切削半導體晶 圓，藉此方式，將小碎片留在溝的內部，以減少對晶圓表 面造成影響的技術。（例如，專利文獻1 ) 1248110 (3) 〔專利文獻1〕 日本特開2003 — 100666號公報 【發明內容】 〔發明所欲解決之課題〕 然而，依據專利文獻1揭示之第2習知例的切割加工 步驟’不是使小碎片本身消失的技術，所以即使得以降低 對晶圓表面的影響，仍然會有如第3 8圖及第3 9圖的照片 所示那樣產生小碎片1 5 0 C P的問題。 本發明係有鑑於上述課題而開發者，其目的在於提供 一種將抗折強度優良且最後製品之積體度得以進一步提升 的半導體裝置及其製造方法。 〔解決課題之手段〕 根據下列手段，本發明得以達成上述課題的解決。 亦即，根據本發明，可提供一種半導體裝置，其特徵 爲具備： 具有主表面、背面和四個側面的基板；和 形成於上述基板之主表面的半導體元件；和 开多成於上述基板側面之至少一個底部的缺口；和 設置於上述缺口側面和上述基板背面相交叉之部位的 曲面。 又’根據本發明，可提供一種半導體裝置的製造方法 ’其f寸11¾爲具備下列步騾： 1248110 (4) 在主表面形成有半導體元件的半導體晶圓背面’沿者 切割線，形成深度對應於最後晶片厚度相對應之溝的步驟 ;和 將上述半導體晶圓，從上述背面側進行硏磨至上述溝 殘留之程度的硏磨步驟；和 沿著上述切割線，將上述半導體晶圓，從其主表面側 切削’以將上述半導體晶圓單片化成晶片的單片化步驟。 【實施方式】 以下，參佐圖面，說明本發明的數個實施型態。 (1 )第1實施型態 第1圖是本發明半導體裝置之第1實施型態的斜視圖 。該圖是表示將本實施型態之半導體晶片1的背面側配置 於紙面上方，且將形成有半導體元件的主面側配置於紙面 下方。在半導體晶片1的側面i SA至i SD的底部（紙面 上部），設置缺口 S，藉以在各側面1 s A至1 S D和背面 IR S相交叉的部位，形成段差，再者，在此等缺口 s的側 面S s和半導體晶片1的背面1 RS相交叉的邊緣部，進行 硏磨，而形成圓弧形的曲面R。 由實驗知悉，曲面R的曲率半徑C R (參佐第1 4圖） ，以位於約0.5 μΓα至約5 0 μη:的範圍爲佳。關於此點可參 佐第2圖予以說明。 亦即，如第2圖所示，切割步驟中，對半導體晶片1 損傷的深度（破碎層）□ D ]、□ D 2大約是〇 · 5 μ m 由此可 1248110 (5) % ’藉由對半導體晶片1之各側面1 S A至1 s D和背面 IRS相交叉的部位，加工成至少具有〇·5μΐΏ曲率半徑的形 狀’即可抑制小碎片（chipping )之破壞所造成的影響。 再者，例如在對引線框架或TAB膠帶進行安裝步驟 之拾取（pick-up )時、或封裝實施後，藉由這些曲面R， 即可抑制封裝材料和半導體晶片1之熱膨脹率差異所生的 應力’集中於半導體晶片1的邊緣，因此，由此種觀點看 來’也可以提升抗折強度。 由實驗知悉，例如當半導體晶片1的厚度爲大約 20μιη至40μιη時，曲率半徑CR以形成20μπι較爲合適， 且可獲致接近矽本體強度之1 GPa的抗折強度。再者，雖 然亦依存半導體晶片].的厚度，但是，當這些曲率半徑 CR超過50μιη時，在引線銲接步驟中，對形成於半導體 晶片1之主表面1 M S側的銲墊1 1 1施加壓力時，則會有 發生龜裂的危險。爲了抑制此種半導體晶片1的強度降低 ，曲率半徑C R的上限以設定爲約5 0 μιη爲佳。理想的狀 態是，曲率半徑 CR爲 0.5μπι至 20μηι，又，更理想是 1 μ m 至 2 0 μ m 0 此外，爲了抑制應力的集中，這些曲面R以形成沒有 變曲點爲佳。 參考第3圖至第13圖，說明第1圖之半導體晶片1 的製造方法。 首先，如第3圖所示，與習知技術同樣地，在半導體 晶圓W的主表面，黏貼保護膠帶P T後，如第4圖所示， -9- 1248110 (6) 藉由使用磨石2 1 0等的機械加工 '或化學加工、或機械化 學加工，硏削半導體晶圓w的背面側。該硏削乃施行到 相當於{半導體晶片的最後厚度Tf (參考第5圖）+後 述背面硏磨的蝕刻去除量（去除量）}的深度。 繼之，如第5圖所示，使用刀刃B D等，按照半導體 晶片的尺寸’將預疋寬度的溝G s形成預定深度。溝的位 置’除了可耢由將半導體晶圓主表面側的切割線，從主表 面側拍攝後’利用影像處理來指定外，也可藉由將依據切 割線的對準標記，事先形成於半導體晶圓 W的主表面 IM S側，然後，利用紅外線照相機（未圖示），從半導體 晶圓W的背面IRS側，檢測該對準標記來指定。 溝G s的深度乃得以在約1 μιη至最後厚度Tf之約一 半的範圍任意選擇，而溝G s的寬度乃得以在約3 μιη至元 件尺寸之約1 / 3的範圍任意選擇。本實施型態中，乃形 成其側面大致垂直於晶圓W之主表面1 MS或背面1 RS之 溝渠（trench )狀的溝Gs，然而，溝的形狀並不限定於此 ’只要其側面得以在晶圓W的主表面1 M S或背面1 R S間 形成角度即可，所以像第6圖所示那樣，形成具有V字 形剖面形狀的溝G ν亦可。 就形成溝G s的方法而言，如第7圖所示地，使用利 用刀刃BD等之機械式切削即可，然而，並不限定於此， 亦可如第8圖所示地，使用雷射槍l G的雷射加工、使用 化學蝕刻加工的方法。 繼之’如第9圖所示，藉由機械切削或蝕刻，從半導 -10- 1248110 (7) 體晶圓W的背面側，將半導體晶圓W加工至最後厚度Tf 。藉此方式，形成於背面側之溝Gs的側面和半導體晶圓 W之背面1 RS相交叉的邊緣部呈圓弧狀’因此，溝Gs乃 成爲在側面底部（第9圖中，位於紙面上方部）具有曲面 R的溝Gr。如第1 0圖所示，該加工可藉由使用磨石2 1 0 之機械硏磨，但是，並不侷限於此，亦可使用氣體蝕刻（ Gas Etching)、濕蝕刻、電漿蝕刻、RIE ( Reactive Ion Etching )、或化學機械硏磨（CMP )之任一種方法，然 而，使用化學機械硏磨（CMP )時，可獲致最佳的效果。 繼之，在半導體晶圓W的背面側，黏貼切割膠帶D T ，如第1 1圖所示，令半導體晶圓W上下顛倒（轉印）， 以主面表面側朝上方之方式配置，然後，剝離主表面側的 保護膠帶P T。此外，也可以先剝離主表面側的保護膠帶 PT後，在背面側黏貼切割膠帶DT。 接著，如第1 2圖所示，從半導體晶圓W的主表面側 ，按照晶片尺寸，加以切斷，藉此方式，如第1 3圖所示 ，得以將半導體晶圓W單片化爲半導體晶片丨。如上所述 ，該單片化步驟之切斷，不論是使用刀刃B D的機械加工 、使用雷射光線的加工、蝕刻等化學加工、或這皆組合中 的任一種都可以。又，亦可在即將切削到溝Gr的底面時 ，即停止切削，然後，屬開成單片化。 最後，從切割膠帶D T，取出各半導體晶片1。 以此方式獲致的半導體晶片1係如第1 4圖的側面圖 所示，在側面1 S A至1 S D的底部設置缺口 s，藉以形成 1248110 (9) 晶片1，與第1習知例相比較，抗折強度相當良好，與第 2習知例相比較，抗折強度也有大有改善。 (2 )第2實施型態 第18圖是表示本發明半導體裝置之第2實施型態的 斜視圖。該圖之半導體晶片3的特徵爲具備形成於背面 3RS側的膜FM。膜FM可以是氧化膜等絕緣膜，也可以 是鎳等導電膜。半導體晶片3的其他點，實質上與第1圖 之半導體晶片1相同。 背面3 RS側的膜FM，是在形成例如沿著切割線的溝 G s後，將半導體晶圓W的背面側，藉由機械加工或蝕刻 加以硏磨，將半導體晶圓W設成最後厚度Tf後（參佐第 9圖），如第1 9圖所示地成膜。 本實施型態之半導體晶片3的製造方法也是同樣地， 除了第1 9圖所示的步驟外，其餘步驟實質上係與上述半 導體晶片1的製造方法相同。 亦即，將背面3 RS側的膜FM成膜後，在半導體晶圓 W的背面3RS側黏貼切割膠帶DT，如第20圖所示地轉 印，然後，剝離主表面3MS側的保護膠帶PT。繼之.，如 第2 1圖所示，將半導體晶圓W從主表面3 M S，按照晶片 尺寸切斷，利用此方式，如第22圖所示，得以將半導體 晶圓W單片化成半導體晶片3。最後，從切割膠帶DT取 出各半導體晶片3。 以此方式獲致的半導體晶片3係如第23圖的側面圖 •13- 1248110 (10) 所示，具有從缺口 s的頂面St延伸至背面3RS而成膜的 膜FM。 (3 )第3實施型態 第24圖是表示本發明半導體裝置之第3實施型態的 斜視圖。該圖所示之半導體晶片5的特徵爲：復具備黏貼 於半導體基板背面 5RS的晶粒貼膜（die attach film) DTF。晶粒貼膜DTF乃延伸至半導體基板背面5RS和各 側面5 S A至5 SD之交叉部的缺口所形成的段差而切斷。 本實施型態之半導體晶片5的其他構成，實質上係與第1 圖所示之半導體晶片1相同。 參考圖面，說明關於第24圖所示之半導體晶片5的 製造方法。 首先，與上述第1實施型態同樣地，在半導體晶圓W 的主表面5MS黏貼保護膠帶PT後，將半導體晶圓W從 背面5 R S硏削至預定深度，按照半導體晶片的尺寸，將 預定寬度的溝Gs形成至預定深度（參考第3圖至第8圖 )。再者，利用機械加工或蝕刻，從半導體晶圖W的背 面5 R S側，將半導體晶圓W硏磨至最後厚度τ f，以此方 式，得以在背面5 R S側所形成之溝（3 s側面和半導體晶圓 W之背面3RS相交叉的邊緣部，製得具有曲面R的溝Gr (參考第9圖、第10圖）。 繼之，如第2 5圖所不，在半導體晶圓w的背面5 R S 黏貼晶粒貼膜D T S後’再黏貼切割膠帶d T (參考第26 1248110 (11) 圖）。此外’以取代該步驟而言，當切割膠帶係與晶粒貼 膜一體成形的構造時，藉由黏貼該切割膠帶，即得以減少 一個步騾數。 然後’如第2 6圖所示地轉印，並剝離主表面5 M S側 的保護膠帶Ρ Τ，如第2 7圖所示，從半導體晶圓以的主 表面5 M S側’按照晶片尺寸加以切斷，以此方式，如第 2 8圖所示’得以將半導體晶圓w單片化成半導體晶片5 。最後’從切割膠帶D Τ取出各半導體晶片5時，如第2 9 圖的側面圖所示，得以獲致具備：從背面5RS經由曲面R 延伸至缺口 S內之晶粒貼膜DTF的半導體晶片5。 以上，說明關於本發明的實施型態，然而本發明並不 侷限於上述型態，當然，只要在其技術範圍內皆可進行各 種變形。例如，上述實施型態中，乃說明將保護膠帶ΡΤ 裝設於晶圓框架WR的情況，但是，不一定要使用晶圓框 架 WR。又，將半導體晶片的背面施以鏡面加工時，可去 除硏磨所生之條痕等微小的凹凸，更可提高抗折強度。再 者，上述實施型態中，是在硏磨半導體晶圓W的背面側 後，形成沿著切割線的溝 Gs，然而’並不侷限於此，也 可在半導體晶圓 W的背面側進行某些加工前，先在半導 體晶圓W的背面形成以預定厚度及寬度加工而成的溝Gs 〔發明的效果〕 如上述詳細的說明，本發明具有下列效果。亦即，根 -15- 1248110 (12) »本發明，可提供抗折強度高度提升的半導體晶片。再者 ’ $據本發明，可防止安裝時黏接劑之擴延所生之封裝體 白勺擴大，故可將最後製品的尺寸更加小型化。 【圖式簡單說明】 第1圖是本發明半導體裝置之第1實施型態的斜視圖 〇 第2圖是第1圖所示之半導體晶片曲面之曲率半徑合 適的數値範圍的說明圖。 第3圖是第1圖所示之半導體晶片之製造方法的說明 圖。 第4圖是第1圖所示之半導體晶片之製造方法的說明 圖。 第5圖是第1圖所示之半導體晶片之製造方法的說明 圖。 第6圖是形成於半導體晶圓背面側之溝的其他例的剖 面圖 第7圖是第1圖所示之半導體晶片之製造方法的說明 圖。 第8圖是第1圖所示之半導體晶片之製造方法的說明 圖。 第9圖是第1圖所示之半導體晶片之製造方法的說明 圖。 第1 0圖是第]圖所示之半導體晶片之製造方法的說 -16- 1248110 (13) 明圖。 第1 1圖是第1圖所示之半導體晶片之製造方法的說 明圖。 第12圖是第1圖所示之半導體晶片之製造方法的說 明圖。 第1 3圖是第1圖所示之半導體晶片之製造方法的說 明圖。 第14圖是更具體地表示第1圖所示之半導體晶片重 要部位的側面圖。 第15圖是從第13圖的箭頭方向，拍攝第13圖中已 胃片化之半導體晶圓的照片例圖。 第1 6圖是從第1圖的箭頭方向，拍攝第1圖所示之 斗導體晶片的照片例圖。 第1 7圖是將第1圖所示之半導體晶片的抗折強度和 不良累積發生率的關係，與習知例作對照的曲線圖。 第1 8圖是本發明半導體裝置之第2實施型態的斜視

圖C 第】9圖是第18圖所示之半導體晶片之製造方法的說 明圖。 第20圖是第18圖所示之半導體晶片之製造方法的說 明圖。 第21圖是第18圖所示之半導體晶片之製造方法的說 明圖。 第2 2圖是第1 8圖所示之半導體晶片之製造方法的說 -17- 1248110 (14) 明圖。 第23圖是更具體地表示第18圖所示之半導體晶片重 . 要部位的側面圖。 - 第24圖是本發明半導體裝置之第3實施型態的斜視 圖。 第25圖是第24圖所示之半導體晶片之製造方法的說 明圖。 第26圖是第24圖所示之半導體晶片之製造方法的說 φ 明圖。 第27圖是第24圖所示之半導體晶片之製造方法的說 明圖。 第28圖是第24圖所示之半導體晶片之製造方法的說 明圖。 第29圖是更具體地表示第丨圖所示之半導體晶片重 要部位的側面圖。 第3 0圖是根據習知技術之切割加工方法例的說明圖 φ c 第3 1圖是根據習知技術之切割加工方法例的說明圖 〇 第3 2圖是根據習知技術之切割加工方法例的說明圖 _ 〇 第3 3圖是根據習知技術之切割加工方法例的說明圖 〇 第3 4圖是根據習知技術之切割加工方法例的說明圖 -18- 1248110 (15) 第35圖是藉由第30圖至第34圖所示之加工方法而 製成的半導體晶片例的斜視圖。 第3 6圖是從第3 4圖之箭頭所拍攝之半導體晶圓的照 片例圖。 第3 7圖是從第3 5圖之箭頭所拍攝之半導體晶片的照 片例圖。 第3 8圖是從與第3 6圖相同的方向，拍攝第2習知例 t半導體晶圓的照片例圖。 第3 9圖是從與第3 7圖相同的方向，拍攝第2習知例 &半導體晶片的照片例圖。 [ί g元件符號說明〕 1、3、5 :半導體晶片 US、3RS、5RS :半導體晶片的背面 1 MS、3 MS、5 MS :半導體晶片的主表面 13八至1SD、3SA至3SD、5SA至5SD:半導體晶片 的側® 1 2 1 〇 :磨石 BD :刀刃 CR :曲率半徑 DT :切割膠帶 dtp ··晶粒貼膜 FM :膜 -19- 1248110 (16) GS、Gv :膜

Gr :具有曲面的溝 PT :保護膠帶 R :曲面 S :缺口

S t :缺口的頂面 S s :缺口的側面 Tf :晶片的最後厚度 W :晶圓 Wr :晶圓框架

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Claims (1)

1. (1) 1248110 拾、申請專利範圍 第93 1 1 203 6號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國94年7月15 日修正 1. 一種半導體裝置，其特徵爲具備： 具有主表面、背面和四個側面的基板；和 形成於上述基板之主表面的半導體元件；和 形成於上述基板側面之至少一個底部的缺口；和 設置於上述缺口側面和上述基板背面相交叉之部位的 曲面。 2. 如申請專利範圍第1項所記載之半導體裝置，其 中，復具備形成於上述基板背面的導電膜或絕緣膜。 3 ·如申請專利範圍第1項所記載之半導體裝置，其 中，復具備黏貼於上述基板背面側的黏接膜。 4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所記載之半 導體裝置，其中，上述缺口乃具有大致平行於上述基板主 表面的頂面，且以上述缺口的上述側面與上述頂面大致垂 直之方式形成。 5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所記載之半 導體裝置，其中，上述缺口是以上述缺口之上述側面和上 述基板之上述背面相交成鈍角的方式，形成傾斜狀。 6·如申請專利範圍第1至3項中任一項所記載之半 導體裝置，其中，上述缺口是藉由機械加工、或化學加工 、或化學機械加工形成者。 (2) 1248110 7. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所記載之半 導體裝置，其中，上述曲面是以具有約0.5μιη至約50μπι 之曲率半徑的方式設置。 8. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所記載之半 導體裝置，其中’上述曲面是以避免變曲點形成之方式設 置。 9 ·如申請專利範圍第1至3項中任一項所記載之半 導體裝置，其中，上述基板背面的面積小於上述基板主表 面的面積。 10. —種半導體裝置的製造方法，其特徵爲具備下列 步驟： 在主表面形成有半導體元件的半導體晶圓背面，沿著 切割線，形成深度對應於最後晶片厚度之溝的步驟；和 將上述半導體晶圓，從上述背面側進行硏磨至上述溝 殘留之程度的硏磨步驟；和 沿著上述切割線，將上述半導體晶圓，從其主表面側 切削，以將上述半導體晶圓單片化成晶片的單片化步驟。 11. 如申請專利範圍第1 〇項所記載之半導體裝置的 製造方法，其中，復具備：形成上述溝的步驟前，先將上 述半導體晶圓從上述背面側硏磨至預定厚度的前處理步驟 〇 12. 如申請專利範圍第1 0或1 1項所記載之半導體裝 置的製造方法，其中，復具備··在上述硏磨步驟和上述單 片化步驟之間，於上述半導體晶圓的上述背面黏貼黏接膜 -2 - (3) 1248110 的步驟。 1 3 ·如申請專利範圍第1 0或1 1項所記載之半導體裝 置的製造方法，其中，復具備：在上述硏磨步驟和上述單 片化步驟之間，於上述半導體晶圓的上述背面形成導電膜 或絕緣膜的步驟。 1 4.如申請專利範圍第1 0或1 1項所記載之半導體裝 置的製造方法，其中，在上述硏磨步驟中，上述半導體晶 圓是以具有曲率半徑約0.5 μιη至約5 Ομιη之曲面的方式進 行硏磨。 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項所記載之半導體裝置的 製造方法’其中，上述曲面是以避免變曲點發生之方式形 成。 16·如申請專利範圍第1 〇或1 1項所記載之半導體裝 置的製造方法，其中，上述溝是以具有與上述半導體晶圓 之i：述主表面、或上述背面大致垂直之側面的方式形成。 1 7 ·如申請專利範圍第1 0或1 1項所記載之半導體裝 置的製造方法，其中，上述溝是以具有大致V字形剖面 形狀的方式形成。 18.如申請專利範圍第10或11項所記載之半導體裝 置的製造方法，其中，上述半導體晶圓是藉由機械加工、 或化學加工、或化學機械加工進行硏磨。