專利名稱：用于制造芯片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從一種用于基于半導(dǎo)體襯底制造芯片的方法，在該方法中在襯底的 表面層中生成至少一個跨越空穴的薄膜，在該方法中將芯片的功能性集成在薄膜中并且 在該方法中使薄膜從襯底接合部(Substratverbund)脫開，以將芯片分成單個。
背景技術(shù)：
這種用于制造或者分離半導(dǎo)體芯片的方法在DE10350036A1中描述。該公知的 方法提出，借助表面微機(jī)械的工藝在半導(dǎo)體襯底的表面中生成薄膜區(qū)域，這些薄膜區(qū)域 分別跨越一個空穴并且僅通過支撐部位與位于其下的襯底連接。然后半導(dǎo)體襯底的表面 被進(jìn)一步工藝化，以在這些單個薄膜區(qū)域上實(shí)現(xiàn)期望的芯片功能性。將芯片分成單個以 兩個步驟進(jìn)行。在第一步驟中芯片側(cè)向地從它的接合部脫開。為此生成通到薄膜區(qū)域下 方的空穴中的蝕刻溝槽。在第二步驟中才將芯片從位于其下的襯底脫開，其方式是在機(jī) 械抓取步驟(拾放方法)中折斷支撐部位。與鋸切工藝不同，這些芯片在這里不是依次 地而是并行地在沒有水作用的情況下并且在不產(chǎn)生污染的附著在芯片結(jié)構(gòu)中的顆粒的情 況下被分成單個。因此，由DE10350036公知的該方法也適用于制造具有任意形狀的非 常薄的芯片。

發(fā)明內(nèi)容
從由DE1035003公知的方法出發(fā)，通過本發(fā)明提出一種用于產(chǎn)生芯片的背面金 屬化的簡單可能性。為此，根據(jù)本發(fā)明，在使芯片從襯底接合部脫開之前在電鍍工藝中對芯片背面 進(jìn)行金屬化。根據(jù)本發(fā)明得知，電鍍工藝在芯片制造領(lǐng)域內(nèi)也可以用于表面的金屬化并且尤 其好地適用于對結(jié)構(gòu)化的表面進(jìn)行覆層。在此利用到了，在電鍍工藝中原則上在所有導(dǎo) 電表面上出現(xiàn)金屬沉積，因此在微機(jī)械中應(yīng)用的半導(dǎo)體材料上也出現(xiàn)金屬沉積。與通常應(yīng)用在芯片技術(shù)中的金屬化方法(例如濺射)相比，根據(jù)本發(fā)明的方法在 多個方面被證明是有利的。因此，所提出的用于產(chǎn)生背面金屬化的電鍍工藝不需要對已 分成單個的芯片進(jìn)行費(fèi)勁的正面處理。取而代之，在將芯片功能性工藝化到襯底表面的 薄膜區(qū)域中之后，但是在將芯片分成單個之前，將半導(dǎo)體襯底簡單地浸入到合適的電鍍 池中。在此，電鍍?nèi)芤航?jīng)過合適的入口進(jìn)入到芯片下方的空穴中。因?yàn)榭昭?gòu)造在半 導(dǎo)體襯底中，所以空穴壁和因此薄膜底面或者芯片背面構(gòu)成了其上沉積有金屬的導(dǎo)電表 面。鑒于芯片通 常也包括電開關(guān)元件這一事實(shí)，在根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選變型中 應(yīng)用無電流的或者化學(xué)的電鍍工藝。因此，允許以有利的方式生成鎳金層或者鎳鈀金 層，這些層具有在通常應(yīng)用的半導(dǎo)體材料上的非常好的附著特性并且非常耐壓。在根據(jù)本發(fā)明的方法的有利變型中，在電鍍工藝之前在芯片背面生成擴(kuò)散壁壘層，以阻止半導(dǎo)體襯底和尤其芯片背面在電鍍工藝中被非期望地?fù)诫s。例如Cr、Ti或Ti/ TiN適合作為用于這樣的擴(kuò)散壁壘的層材料。這些材料可以簡單地以CVD方法沉積在半 導(dǎo)體襯底的結(jié)構(gòu)化的表面上，其中，空穴壁和因此芯片背面也被覆層。然后通常對擴(kuò)散 壁壘層進(jìn)行結(jié)構(gòu)化。這樣，擴(kuò)散壁壘層例如通過簡單的對準(zhǔn)的反濺射完全從芯片表面移 除，而該擴(kuò)散壁壘層保留在薄膜下方的空穴壁上和因此也保留在芯片背面上。
因?yàn)樵诟鶕?jù)本發(fā)明應(yīng)用的電鍍工藝中不僅芯片背面被金屬化，而且所有可自由 接近的導(dǎo)電表面被金屬化，所以當(dāng)芯片上表面完全不應(yīng)該或者僅應(yīng)局部地被金屬化時， 在電鍍工藝之前必須為芯片上表面設(shè)置合適的鈍化層。
原則上能夠以任意方法在襯底表面上生成起芯片原料作用的薄膜，也就是說從 襯底背面出發(fā)以批量微機(jī)械方法生成。但是，尤其對于制造非常薄的芯片而言，優(yōu)選以 表面微機(jī)械的方法制造該薄膜。在該方法中應(yīng)用半導(dǎo)體工藝，例如外延生長，以這些半 導(dǎo)體工藝能夠可靠地實(shí)現(xiàn)具有給定芯片厚度的可靠的單晶芯片。
如果薄膜以表面微機(jī)械方法制成，那么對于根據(jù)本發(fā)明電鍍工藝而言必要的、 通向薄膜下方的空穴的入口也有利地從襯底正面出發(fā)制成，其方式是薄膜在芯片的邊緣 區(qū)域中被打開。襯底正面的結(jié)構(gòu)化有利地在分成單個方法過程中進(jìn)行。
尤其在制造薄的芯片時被證明有利的是，在生成空穴上方的薄膜時構(gòu)造至少一 個支撐部位，通過這些支撐部位將薄膜與空穴底部連接。通過一個或者多個這樣的支撐 部位的適當(dāng)設(shè)置能夠避免薄膜彎曲，該薄膜彎曲在隨后的芯片工藝化中、尤其在光刻工 藝中起干擾作用。此外，這樣的支撐部位阻止薄膜由于在芯片工藝化的范圍中后來安放 的層而彎曲。由此可確保在隨后的電鍍工藝中在芯片背面產(chǎn)生均勻的金屬化部。


如前面已經(jīng)討論的那樣，存在以有利的方式設(shè)計和擴(kuò)展本發(fā)明的教導(dǎo)的各種可 能性。為此，一方面參考從屬于權(quán)利要求1的權(quán)利要求，另一方面參考以下根據(jù)附圖對 本發(fā)明的兩個實(shí)施例的說明。
圖Ia示出在襯底表面中生成薄膜區(qū)域之后沿著在圖Ib中所示的剖面B-B穿過第 一半導(dǎo)體襯底的示意性剖面圖，和
圖Ib示出沿著在圖Ia中所示的剖面A-A對該第一半導(dǎo)體襯底的相應(yīng)俯視圖2示出在用于將芯片分成單個的開槽工藝之后第一半導(dǎo)體襯底的示意性剖面 圖3示出在根據(jù)本發(fā)明的電鍍工藝之后第一半導(dǎo)體襯底的示意性剖面圖4示出在取走芯片之后第一半導(dǎo)體襯底的示意性剖面圖5示出如此被分成單個的芯片在安放在載體上時的示意性剖面圖虹示出在襯底表面中生成薄膜區(qū)域之后并且在用于將芯片分成單個的開槽工 藝之后沿著在圖冊中所示的剖面D-D穿過第二半導(dǎo)體襯底的示意性剖面圖冊示出沿著在圖虹中所示的剖面C-C對該第二半導(dǎo)體襯底的相應(yīng)俯視圖。
具體實(shí)施方式
圖Ia和Ib示出半導(dǎo)體襯底10，在該半導(dǎo)體襯底的表面層中以表面微機(jī)械的方法生成薄膜區(qū)域11和12。每個薄膜區(qū)域11、12跨越一個空穴13并且通過五個支撐部位 14與空穴底部連接，這尤其通過圖Ia的剖面圖說明，而圖Ib再現(xiàn)支撐部位14在薄膜區(qū) 域11、12中的布置。這些支撐部位14支持薄膜區(qū)域11、12并使它們穩(wěn)定化。支撐部 位負(fù)責(zé)使這些薄膜區(qū)域11、12在隨后的半導(dǎo)體工藝期間足夠平，在該半導(dǎo)體工藝中芯片 的功能性被集成到薄膜區(qū)域11、12中。在此，支撐部位的形狀、數(shù)量和位置是任意的并 且有利地與薄膜區(qū)域的大小和形狀相適配。然而，柱直徑或者在“支撐墻”的情況下的 “墻厚”最高位于薄膜厚度的尺寸級中。

這里描述的實(shí)施例涉及非常薄的芯片的制造。為此，具有帶狀導(dǎo)線和焊盤的半 導(dǎo)體電路20直接地被擴(kuò)散到薄膜區(qū)域11、12的襯底表面中并且被鈍化層21保護(hù)。為了 將如此制成的芯片1、2分成單個，薄膜區(qū)域11、12首先從它們的橫向接合部被脫開，這 在圖2中示出。為此，在這些薄膜區(qū)域11、12的邊緣上生成溝槽15，這些溝槽通到薄膜 區(qū)域11、12下方的空穴13中并且如此構(gòu)成至空穴13的入口。此后，單個芯片1、2僅 還通過支撐部位14與襯底10連接。對于將芯片1、2橫向地分成單個，原則上也可使用 另一種方法，然而在開槽工藝中能夠容易地實(shí)現(xiàn)最不同的芯片幾何形狀，尤其六角的或 圓的形狀。在用于分成單個的開槽工藝中，掩膜覆蓋包括金屬焊盤在內(nèi)的整個芯片面。如 果掩膜被去除，則在接下來的無電流的電鍍中也在金屬焊盤上形成電鍍沉積。如果掩膜 保留在芯片上，則沒有金屬沉積在焊盤上。現(xiàn)在使整個半導(dǎo)體襯底10經(jīng)歷無電流的電鍍工藝。此時，所有可自由地接近的 導(dǎo)電表面被金屬化。在電鍍之前可沉積并且結(jié)構(gòu)化擴(kuò)散壁壘層。相應(yīng)地，也在溝槽15 的側(cè)壁上以及在空穴壁上并且因此也在芯片背面和芯片棱邊上構(gòu)成金屬化部30，如在圖 3中所示。只有在此之后，才用工具40從襯底10取出這些單個芯片1、2，這在圖4中示 出。支撐部位14的扯斷可以通過工具40的振蕩運(yùn)動來改善，如例如通過在χ、y或ζ方 向上的超聲波振動或者通過扭轉(zhuǎn)振動那樣。在圖5中示出，如何用工具1將如此被分成單個的背面金屬化的芯片1安放到載 體50上。載體50(其例如可以是陶瓷板或LCP板)設(shè)有結(jié)構(gòu)化的金屬化部，在該金屬 化部中一方面構(gòu)造有用于芯片1的裝配面51，另一方面也構(gòu)造有帶狀導(dǎo)線52。該芯片1 在釬焊工藝、例如回流釬焊中被裝配到裝配面51上并且因此牢固地與載體50連接。背 面金屬化部30、在釬焊工藝中形成的連接釬焊層53和裝配面的金屬化部51確保芯片1在 載體50上的優(yōu)秀的熱連接。該載體50因此也可以用作為散熱片。為此，該載體50有 利地由導(dǎo)熱性好的材料組成。為了更好地散熱，該載體也可以被冷卻。圖6a和6b示出半導(dǎo)體襯底60，在其表面層中同樣以表面微機(jī)械的方法生成正方 形的薄膜區(qū)域61和62，這些薄膜區(qū)域分別跨越一個空穴63。此后在薄膜區(qū)域61、62上 生成期望的芯片功能性。只有在此之后才在開槽工藝中將芯片1、2從它們的橫向接合部 脫開。然而，在這里示出的實(shí)施例中保留側(cè)向臂64，這些側(cè)向臂構(gòu)造在薄膜角部中，但 是也可以設(shè)置在棱邊區(qū)域中、優(yōu)選在棱邊中心。芯片1和2通過臂64即便在開槽工藝之 后仍與襯底60連接?，F(xiàn)在電鍍工藝中對芯片背面進(jìn)行金屬化，在該電鍍工藝中電鍍?nèi)芤?經(jīng)過溝槽65侵入到空穴63中。只有在此之后才在機(jī)械的抓取工藝中將芯片1、2從襯底60上脫開，在該抓取工藝中側(cè)向臂64被折斷。為了簡化抓取工藝，臂64也可以構(gòu)造有 給定折斷部位，例如為穿孔的形式。根據(jù)本發(fā)明的方法允許制造非常薄的芯片，該芯片具有用于更好地散熱的金屬 化背面并且具有給定的、在1至100 μ m范圍內(nèi)的厚度。這些非常薄的芯片由于背面金屬 化是可釬焊的并且能夠以這種方式非常好地?zé)徇B接到載體上。這種非常薄的芯片可以有 利的方式作為高壓和中等壓力傳感器安裝在具有薄膜的鋼座上。鋼的高熱膨脹系數(shù)在該 情況下被強(qiáng)加給薄的、通常具有顯著更小的熱膨脹系數(shù)的半導(dǎo)體芯片。因?yàn)樵撔酒浅?薄，所以它可彈性地變形，而不會在溫度交變時被破壞或者破壞固定層。除了壓力傳感 器，以這種薄的芯片也可以制造力傳感器、扭轉(zhuǎn)傳感器或轉(zhuǎn)矩傳感器，以這些傳感器例 如可以測量任意鋼元件中的機(jī)械應(yīng)力。 此外，以根據(jù)本發(fā)明的方法能夠容易地實(shí)現(xiàn)任意的芯片幾何形狀。在這里在沒 有水作用的情況下并且在不產(chǎn)生如在鋸切工藝中產(chǎn)生的微粒的情況下被分成單個。最 后，當(dāng)在電鍍工藝中生成的金屬層被去除時，作為用于根據(jù)本發(fā)明方法的原料的半導(dǎo)體 襯底也可以被重新使用。
權(quán)利要求
1.用于基于半導(dǎo)體襯底(10)制造芯片(1，2)的方法，其中，在所述襯底(10)的表面層中生成至少一個跨越空穴(13)的薄膜(11，12)， 將所述芯片(1，2)的功能性集成到所述薄膜(11，12)中，并且 將所述薄膜(11，12)從襯底接合部脫開，以將所述芯片(1，2)分成單個， 其特征在于，在將所述芯片(1，2)從所述襯底接合部脫開之前在電鍍工藝中對芯片 背面進(jìn)行金屬化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在無電流的電鍍工藝中對所述芯片背面進(jìn)行金屬化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，在所述芯片背面上生成鎳金層(30)或 者鎳鈀金層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的方法，其特征在于，在所述電鍍工藝之前在所述芯片背 面沉積擴(kuò)散壁壘層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，所述擴(kuò)散壁壘層在CVD方法中生成并且在 所述芯片正面上被結(jié)構(gòu)化。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的方法，其特征在于，使用Cr層、Ti層或者Ti/TiN層作為擴(kuò)散壁壘層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的方法，其特征在于，在所述電鍍工藝之前為所述芯片正 面設(shè)置鈍化層(21)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一的方法，其特征在于，以表面微機(jī)械的方法生成所述薄膜 (11，12)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于，所述薄膜(11，12)在邊緣區(qū)域中被打開， 以生成通向所述薄膜(11，12)下方的空穴(13)并且由此通向所述芯片背面的入口。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的方法，其特征在于，在生成所述空穴(13)上方的所述薄膜 (11，12)時構(gòu)造至少一個支撐部位(14)，所述薄膜(11，12)通過所述支撐部位與空穴底 部連接。
全文摘要
提出一種用于制造芯片(1，2)的方法，其中，首先在半導(dǎo)體襯底(10)的表面層中生成至少一個跨越空穴(13)的薄膜(11，12)。隨后將芯片(1，2)的功能性集成到所述薄膜(11，12)中。為了將芯片(1，2)分成單個，將薄膜(11，12)從襯底接合部脫開。根據(jù)本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)在將芯片(1，2)從襯底接合部脫出之前在電鍍工藝中對芯片背面進(jìn)行金屬化。
文檔編號B81C1/00GK102026909SQ200880129170
公開日2011年4月20日 申請日期2008年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月14日
發(fā)明者F·哈格, H·本澤爾, M·伊林, M·柏林格, S·安布魯斯特, S·平特, T·克拉梅爾 申請人:羅伯特·博世有限公司