TWI864949B

TWI864949B - 電子元件及其製造方法

Info

Publication number: TWI864949B
Application number: TW112130104A
Authority: TW
Inventors: 林靖超
Original assignee: 力成科技股份有限公司
Priority date: 2023-08-10
Filing date: 2023-08-10
Publication date: 2024-12-01
Also published as: TW202508390A

Abstract

一種電子元件，其包括基板以及電子元件層。基板具有第一表面及相對於第一表面的第二表面。電子元件層位於基板的第一表面上。基板的第二表面上具有應力釋放結構。

Description

電子元件及其製造方法

本發明是有關於一種電子元件及其製造方法，且特別是有關於一種具有應力釋放結構的電子元件及其製造方法。

在電子元件的製造過程及/或應用方式中，常會包括對應的加熱步驟。然而，於前述加熱的過程中，可能會由於材料間的熱膨脹係數（coefficient of thermal expansion，CTE）不匹配，使得結構的整體應力過大，而導致不預期的翹曲，進而產生對應的偏移、破裂及/或脫層（delamination），進而影響產品良率及/或品質。

在一般電子元件中，常會藉由額外的加強結構或加強膜層來降低其翹曲。但是，前述的方式常會使對應的厚度提升、需要額外的形成步驟及/或元件，而造成成本的增加及/或製造的複雜性提升。因此，如何能調整翹曲及/或降低整體的翹曲的同時，降低對應的成本及/或減少元件了使用，實已成為研究的課題。

本發明提供一種電子元件及其製造方法，其可以調整翹曲的可能方向及/或降低整體的翹曲。

本發明的電子元件的製造方法包括以下步驟：提供基板，其具有第一表面及相對於第一表面的第二表面，且基板的第一表面上具有電子元件層；於基板的第二表面上形成應力釋放結構。

在本發明的一實施例中，應力釋放結構的形成方式包括從第二表面移除部分的基板。

在本發明的一實施例中，移除部分的基板的方式包括雷射刻劃。

在本發明的一實施例中，於形成應力釋放結構之後，至少進行加熱步驟。

在本發明的一實施例中，電子元件具有彼此分離的第一區和第二區，其中第一區中的導體密度大於第二區中的導體密度，且第一區中的應力釋放結構密度大於第二區中的應力釋放結構密度。

本發明的電子元件包括基板以及電子元件層。基板具有第一表面及相對於第一表面的第二表面。電子元件層位於基板的第一表面上。基板的第二表面上具有應力釋放結構。

在本發明的一實施例中，電子元件為晶片。

在本發明的一實施例中，電子元件為具有多個晶片區的晶圓。

在本發明的一實施例中，各個晶片區的應力釋放結構圖案基本上相同。

基於上述，藉由基板的第二表面上的應力釋放結構，可以於電子元件及/或其製造過程中，調整翹曲的可能方向及/或降低整體的翹曲。如此一來，可以提升產品良率及/或品質。

除非另有明確說明，本文所使用之方向用語（例如，上、下、頂、底）僅作為參看所繪圖式使用且不意欲暗示絕對定向。

除非另有明確說明，否則本文所述任何方法絕不意欲被解釋為要求按特定順序執行其步驟。

參照本實施例之圖式以更全面地闡述本發明。然而，本發明亦可以各種不同的形式體現，而不應限於本文中所述之實施例。圖式中的層或區域的厚度、尺寸或大小會為了清楚起見而放大。相同或相似之參考號碼表示相同或相似之元件，以下段落將不再一一贅述。

圖1A至圖1D是依照本發明的第一實施例的一種電子元件的部分製造方法的部分示意圖。圖1E是依照本發明的第一實施例的一種電子元件的立體示意圖。

請參照圖1A，提供基板110。在本實施例中，基板110可以包括半導體基板。在本實施例中，基板110可以包括矽晶圓。在本實施例中，基板110的熱膨脹係數（coefficient of thermal expansion，CTE）基本上小於一般半導體製程中常用的金屬（如：銅、鋁、錫、金或銀）的熱膨脹係數。

在一實施例中，基板110可以為適於用於半導體製程之基板。在一可能的實施例中，相似於基板110的基板可以包括但不限於：碳化矽基板、氮化鎵基板或玻璃板。

基板110具有第一表面110a及第二表面110b。第二表面110b相對於第一表面110a。

基板110的第一表面110a上具有對應的電子元件層120。電子元件層120可以包括對應的導電層、半導體層、絕緣層或介電層。前述的膜層可以圖案化也可以未圖案化，於本發明並不加以限定。電子元件層120中的膜層可以構成對應的主動元件（如：電晶體）、被動元件（如：電溶、電阻或電感）及/或導線。

在一實施例中，電子元件層120可以包括對應的導電端子128，但本發明不限於此。導電端子128可以包括對應的導電柱及/或導電料（如：焊料），但本發明不限於此。另外，為求簡潔，於圖式中並未一一地標示所有的導電端子128。

請參照圖1A至圖1B，在一實施例中，可以依據製程及/或設計上的需求，而薄化基板110。在一實施例中，可以藉由研磨（polish）或其他適宜的方式，以薄化基板110。

薄化後基板110仍可被稱為基板110，而可援用相同的符號。並且，薄化後的基板110的第二表面110b可以為一平整面。

請參照圖1B至圖1C，於基板110上形成應力釋放結構150。另外，為求區別，具有應力釋放結構150於其上的第二表面110c於此以不同的符號表示。換言之，以符號110c表示者為具有應力釋放結構150形成於其上的第二表面；而以符號110b表示者為未具有應力釋放結構150形成於其上的第二表面。另外，為求清楚，於圖式中並未一一地標示所有的釋放結構150。

在本實施例中，可以於薄化後的基板110的第二表面110b（如：圖1B所示）上形成應力釋放結構150。在一未繪示的實施例中，可以於未薄化的基板110的第二表面110b（如：圖1A所示）上形成類似的應力釋放結構150。

在本實施例中，可以從第二表面110b移除部分的基板110，以形成對應的應力釋放結構150（即：具有應力釋放結構150的第二表面110c）。

在一實施例中，可以藉由雷射刻劃的方式，以從第二表面110b移除部分的基板110，而形成對應的應力釋放結構150（即：具有應力釋放結構150的第二表面110c）。

在一實施例中，可能可以藉由蝕刻、機械研磨及/或其他適宜的方式，以從第二表面110b移除部分的基板110，而形成對應的應力釋放結構150（即：具有應力釋放結構150的第二表面110c）。

在本實施例中，位於第二表面110c上的應力釋放結構150可以使第二表面110c呈現對應的結構不連續，而可以使表面應力不連續。

舉例而言，應力釋放結構150可以使第二表面110c呈現對應的凹凸態樣，而非連續式地內凹態樣或連續式地外凸態樣。

又舉例而言，以剖面視之，應力釋放結構150的外邊緣具有對應的轉折點（即，斜率上不連續）P1（標示於圖1D）。

在一實施例中，類似於圖1E，如圖1C所示的結構可以是具有多個晶片區102的晶圓101（或，該晶圓的一部分），而可以足以被稱為電子元件100。電子元件100包括基板110和電子元件層120。電子元件層120位於基板110的第一表面110a上。基板110的第二表面110c上具有應力釋放結構150。

另外，為求簡潔，於圖1E中並未一一地標示所有的晶片區102，且為直接標示晶片區102上的應力釋放結構150。參照圖1E，晶片區102上的應力釋放結構150的圖案可以對應於對應的晶片103所示。

請參照圖1C及圖1E，晶片區102之間可以藉由對應的密封環（sealing ring）及/或切割道（scribe lane）而加以分隔或區別。舉例而言，可以沿著對應的切割道切割晶圓101，以形成對應的多個晶片103。並且，各個晶片區102的應力釋放結構150圖案基本上相同。

請參照圖1C，以剖面視之，晶圓101（電子元件100的一種）可被劃分為彼此分離的第一區R1和第二區R2。第一區R1中的導體密度大於第二區R2中的導體密度，且第一區R1中的應力釋放結構150密度大於第二區R2中的應力釋放結構150密度。前述的導體可以包括但不限於：導電層的一部分（如：晶片前段製程（front end of line，FEOL）中所形成的源極、汲極或閘極；晶片後段製程（back end of line，BEOL）中所形成的內連線（interconnect）或重佈線路（redistribution layer，RDL）中的線路）或導電端子128。

在一實施例中，如圖1C所示的結構（可被稱為：電子元件100；一種晶圓101）於後續可適於被加熱。並且，由於基板110的第二表面110c上具有應力釋放結構150。因此，於後續加熱的步驟中，可以藉由在位置上與金屬導體對應的應力釋放結構150（如：金屬導體與應力釋放結構150分別為於相對的兩表面），而可以調整翹曲（warpage）的可能方向及/或降低整體的翹曲。如此一來，可以提升如圖1C所示的結構在後續製程中的品質及/或良率。

請參照圖1C至圖1D，可以對如圖1C所示的結構進行單一化（singulation）製程，以形成至少一個如圖1D所示的結構。

值得注意的是，在進行單一化製程之後，相似的元件符號將用於單一化後的元件。舉例而言，基板110（如圖1C所示）於單體化後可以為基板110（如圖1D所示），應力釋放結構150（如圖1C所示）於單體化後可以為應力釋放結構150（如圖1D所示），電子元件層120於單體化後可以為電子元件層120（如圖1D所示），諸如此類。其他單體化後的元件將依循上述相同的元件符號規則，於此不加以贅述。

值得注意的是，於本實施例中，可以為先將基板110薄化；然後，形成對應的應力釋放結構150；然後，進行單一化製程。在一未繪示的實施例中，可能可以先進行單一化製程；然後，形成對應的應力釋放結構150。在一未繪示的實施例中，可能可以先將基板110薄化；然後，先進行單一化製程；然後，形成對應的應力釋放結構150。在一未繪示的實施例中，可能可以先進行單一化製程；然後，將單一化後的基板110薄化；然後，形成對應的應力釋放結構150。

請參照圖1D及圖1E，如圖1D所示的結構可以對應於單一個晶片區102（標示於圖1E），而可為一種晶片103，且可以被稱為電子元件100。

在一實施例中，如圖1D所示的晶片103於後續可適於被加熱。舉例而言，晶片103可以藉由對應的加熱步驟，而固定且/或電性連接於其他的元件上（如：導電端子128可以焊接於電路板上，但不限）。並且，由於基板110的第二表面110c上具有應力釋放結構150。因此，於後續加熱的步驟中，可以藉由在位置上與金屬導體對應的應力釋放結構150（如：金屬導體與應力釋放結構150分別為於相對的兩表面），而可以調整翹曲（warpage）的可能方向及/或降低整體的翹曲。如此一來，可以提升如圖1C所示的結構在後續製程中的品質及/或良率。除此之外，在電子元件100的運作過程中可能會產生對應的熱能，而具有應力釋放結構150的第二表面110c也可以增加散熱面積，而可以提升散熱效率。

請參照圖1C，以剖面視之，晶片103（電子元件100的一種）可被劃分為彼此分離的第一區R1和第二區R2。第一區R1中的導體密度大於第二區R2中的導體密度，且第一區R1中的應力釋放結構150密度大於第二區R2中的應力釋放結構150密度。前述的導體可以包括但不限於：導電層的一部分（如：晶片前段製程）中所形成的源極、汲極或閘極；晶片後段製程中所形成的內連線或重佈線路中的線路）或導電端子128。

在一實施例中，以剖面視之，第一區R1的定義範圍和第二區R2的定義範圍基本上相同。並且，第一區R1的垂直位置/和垂直方向距離與第二區R2的垂直位置/和垂直方向距離基本上相同，且至少包含電子元件100的整體厚度。在一實施例中，以剖面視之，第一區R1的定義範圍可以更至少包括多個導電端子128。

請參照圖1E，以上視觀之（如：面向第二表面110c的方向），應力釋放結構150可以是多個條狀結構。在一實施例中，條狀結構可以藉由連續式或密集式的雷射刻劃方式所形成，但本發明不限於此。應力釋放結構150的形式、數量、圖案及/或位置可以依據對應的金屬導體而進行調整。

請參照圖1E，以上視觀之，應力釋放結構150的圖案可以略成十字形，但本發明不限於此。

圖2是依照本發明的第二實施例的一種電子元件的立體示意圖。

本實施例的電子元件200的製造方法與前述實施例的電子元件100的製造方法相似，其類似的構件以相同的標號表示，且具有類似的功能、材質或形成方式，並省略描述。舉例而言，電子元件200包括基板110和電子元件層120。基板110的第二表面110c上具有應力釋放結構250。應力釋放結構250的形成方式可以相同或相似於前述實施例的應力釋放結構150。

請同時參照圖2及圖1D/圖1E，本實施例的電子元件200與前述實施例的電子元件100相似，兩者的差異在於：以上視觀之（如：面向第二表面110c的方向），應力釋放結構250可以具有不同的圖案。

請參照圖2，以上視觀之（如：面向第二表面110c的方向），應力釋放結構250可以是多個點狀結構。以上視觀之，應力釋放結構250的分佈可以略成十字形，但本發明不限於此。

在一實施例中，如圖2所示的電子元件200可以為晶圓的一部分；或是，為晶片。

圖3是依照本發明的第三實施例的一種電子元件的立體示意圖。

本實施例的電子元件300的製造方法與前述實施例的電子元件100的製造方法相似，其類似的構件以相同的標號表示，且具有類似的功能、材質或形成方式，並省略描述。舉例而言，電子元件300包括基板110和電子元件層120。基板110的第二表面110c上具有應力釋放結構350。應力釋放結構350的形成方式可以相同或相似於前述實施例的應力釋放結構150。

請同時參照圖3及圖1D/圖1E，本實施例的電子元件300與前述實施例的電子元件100相似，兩者的差異在於：以上視觀之（如：面向第二表面110c的方向），應力釋放結構350可以具有不同的圖案。

請參照圖3，以上視觀之（如：面向第二表面110c的方向），應力釋放結構350可以是多個點狀結構。以上視觀之，應力釋放結構350的分佈於電子元件300的兩側邊，但本發明不限於此。

在一實施例中，如圖3所示的電子元件300可以為晶圓的一部分；或是，為晶片。

圖4是依照本發明的第四實施例的一種電子元件的立體示意圖。

本實施例的電子元件400的製造方法與前述實施例的電子元件100的製造方法相似，其類似的構件以相同的標號表示，且具有類似的功能、材質或形成方式，並省略描述。舉例而言，電子元件400包括基板110和電子元件層120。基板110的第二表面110c上具有應力釋放結構450。應力釋放結構450的形成方式可以相同或相似於前述實施例的應力釋放結構150。

請同時參照圖4及圖1D/圖1E，本實施例的電子元件400與前述實施例的電子元件100相似，兩者的差異在於：以上視觀之（如：面向第二表面110c的方向），應力釋放結構450可以具有不同的圖案。

請參照圖4，以上視觀之（如：面向第二表面110c的方向），應力釋放結構450可以是多個條狀結構。以上視觀之，應力釋放結構450的圖案可以構成類似回字圖案，但本發明不限於此。

在一實施例中，如圖4所示的電子元件400可以為晶圓的一部分；或是，為晶片。

綜上所述，基於上述，藉由基板的第二表面上的應力釋放結構，可以於電子元件及/或其製造過程中，調整翹曲的可能方向及/或降低整體的翹曲。並且，應力釋放結構可以是直接於基板的表面上所形成，而可以不需額外的元件及/或膜層。如此一來，可以提升產品良率及/或品質，也可以減少對應的厚度增加及/或複雜性提升的可能。

100、200、300、400:電子元件 101:晶圓 102:晶片區 103:晶片 110:基板 110a:第一表面 110b、110c:第二表面 120:電子元件層 128:導電端子 150、250、350、450:應力釋放結構 R1:第一區 R2:第二區 P1:轉折點

圖1A至圖1D是依照本發明的第一實施例的一種電子元件的部分製造方法的部分示意圖。圖1E是依照本發明的第一實施例的一種電子元件的立體示意圖。圖2是依照本發明的第二實施例的一種電子元件的立體示意圖。圖3是依照本發明的第三實施例的一種電子元件的立體示意圖。圖4是依照本發明的第四實施例的一種電子元件的立體示意圖。

100:電子元件

101:晶圓

102:晶片區

103:晶片

110:基板

110c:第二表面

120:電子元件層

128:導電端子

150:應力釋放結構

Claims

一種電子元件的製造方法，包括：提供基板，其具有第一表面及相對於所述第一表面的第二表面，且所述基板的所述第一表面上具有電子元件層；以及於所述基板的所述第二表面上形成應力釋放結構，其中所述電子元件具有彼此分離的第一區和第二區，其中：所述第一區中的導體密度大於所述第二區中的導體密度；且所述第一區中的應力釋放結構密度大於所述第二區中的應力釋放結構密度。
如請求項1所述的電子元件的製造方法，其中所述應力釋放結構的形成方式包括從所述第二表面移除部分的所述基板。
如請求項2所述的電子元件的製造方法，其中移除部分的所述基板的方式包括雷射刻劃。
如請求項1所述的電子元件的製造方法，其中於形成所述應力釋放結構之後，至少進行加熱步驟。
一種電子元件，包括：基板，具有第一表面及相對於所述第一表面的第二表面，其中所述基板的所述第二表面上具有應力釋放結構；以及電子元件層，位於所述基板的所述第一表面上，其中所述電子元件具有彼此分離的第一區和第二區，其中：所述第一區中的導體密度大於所述第二區中的導體密度；且所述第一區中的應力釋放結構密度大於所述第二區中的應力釋放結構密度。
如請求項5所述的電子元件，其為晶片。
如請求項5所述的電子元件，其為具有多個晶片區的晶圓。
如請求項7所述的電子元件，其中各個所述晶片區的所述應力釋放結構圖案基本上相同。