專利名稱：半導體器件及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體器件及其制造方法，例如涉及在抗折強度方面優(yōu)良的半導體芯片的形狀及其制造方法。
背景技術：
在半導體器件的制造工序中包含在元件形成后為了將半導體晶片分成各個芯片而使用刀片等切割半導體晶片的切割加工的工序。
作為第1現(xiàn)有例，一邊參照圖30～圖37，一邊說明現(xiàn)有技術的切割加工工序。再有，在以下的各圖中，對同一部分附以同一參照號碼，適當?shù)厥÷云湔f明。
首先，如圖30中所示，在半導體晶片W的元件形成面(以下，稱為主表面)100MS上粘貼了保護帶PT后，如圖31中所示，利用采用了砂輪210等的機械研磨或刻蝕研磨半導體晶片W的背面以達到規(guī)定的厚度。再有，在本申請的說明書中，「刻蝕」不僅作為表示化學加工的術語來使用，而且也作為由化學機械加工進行的研磨(CMP化學機械拋光)的術語來使用。
其次，在半導體晶片W的背面一側粘貼切割帶DT并安裝到晶片環(huán)WR上后，如圖32中所示，使被加工品表面背面反轉，剝離主表面100MS的保護帶PT。接著，如圖33中所示，通過從半導體晶片W的主表面100MS起使用刀片BD等根據(jù)半導體芯片的尺寸沿在主表面100MS上設置的切割線進行切割，如圖34中所示，將半導體晶片W分成各個芯片。利用在半導體晶片W的背面一側粘貼的切割帶DT來防止分成各個芯片后半導體芯片發(fā)生飛濺的情況。
在上述的切割加工方法中，由于分成各個芯片的切割的緣故，在半導體芯片的背面與側面交叉的邊緣部分上常常發(fā)生因機械切割引起的芯片缺陷(碎片)。例如如圖35的立體圖中所示，在半導體芯片100的側面100SA～100SD與背面100RS交叉的邊緣部分上發(fā)生多個碎片CP，其尺寸在約1μm～約60μm的范圍內，平均來說約為20μm。
圖36是從切割帶DT取下半導體芯片100之前在圖34的箭頭AR90的方向上從其背面一側拍攝的照片，此外，圖37是從圖35的箭頭AR100拍攝側面100SA與背面100RS的交叉部的照片。圖37清晰地示出了碎片100CP的發(fā)生。
這樣的碎片對半導體元件的抗折強度(彎曲強度)有很大的影響，在封裝半導體元件用的組裝工序等中使不良情況發(fā)生，使最終的制品成品率下降。
為了防止上述的碎片，已提出了在沿切割線預先形成了防止碎片用的槽后通過沿該槽切割半導體晶片在槽的內部留下碎片以減小對晶片表面的影響的技術(例如專利文獻1)。
專利文獻1特開2003-100666號公報但是，由于在專利文獻1中公開的第2現(xiàn)有例的切割加工的工序不是使碎片本身消失的技術，故即使能減小對晶片表面的影響，例如如圖38和圖39的照片中所示，也存在依然發(fā)生碎片150CP的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于上述的情況而進行的，其目的在于提供在抗折強度方面優(yōu)良且進一步提高了最終制品的集成度的半導體器件及其制造方法。
本發(fā)明利用以下的手段來謀求上述課題的解決。
即，按照本發(fā)明，提供具備下述部分的半導體器件具有主表面、背面和4個側面的襯底；在上述襯底的主表面上形成的半導體元件；在上述襯底的側面的至少一個底部上形成的缺口；以及在上述缺口的側面與上述襯底的背面交叉的部分上設置的曲面。
此外，按照本發(fā)明，提供具備下述工序的半導體器件的制造方法在主表面上形成了半導體元件的半導體晶片的背面上沿切割線形成具有與最終的芯片的厚度對應的深度的槽的工序；將上述半導體晶片從上述背面一側起研磨至留下上述槽的程度的研磨工序；以及從上述半導體晶片的主表面一側沿上述切割線切割上述半導體晶片以便將上述半導體晶片分成各個芯片的個片化工序。


圖1是示出與本發(fā)明有關的半導體器件的第1實施例的立體圖。
圖2是說明圖1中示出的半導體芯片的曲面的曲率半徑的合適的數(shù)值范圍的圖。
圖3是圖1中示出的半導體芯片的制造方法的說明圖。
圖4是圖1中示出的半導體芯片的制造方法的說明圖。
圖5是圖1中示出的半導體芯片的制造方法的說明圖。
圖6是示出在半導體晶片的背面一側形成的槽的另一例的剖面圖。
圖7是圖1中示出的半導體芯片的制造方法的說明圖。
圖8是圖1中示出的半導體芯片的制造方法的說明圖。
圖9是圖1中示出的半導體芯片的制造方法的說明圖。
圖10是圖1中示出的半導體芯片的制造方法的說明圖。
圖11是圖1中示出的半導體芯片的制造方法的說明圖。
圖12是圖1中示出的半導體芯片的制造方法的說明圖。
圖13是圖1中示出的半導體芯片的制造方法的說明圖。
圖14是更具體地示出圖1中示出的半導體芯片的主要部分的側面圖。
圖15是從圖13的箭頭的方向拍攝了圖13中進行了個片化的半導體晶片的照片的一例。
圖16是從圖1的箭頭的方向拍攝了圖1中示出的半導體芯片的照片的一例。
圖17是以與現(xiàn)有例的對比示出圖1中示出的半導體芯片的抗折強度與不良的累計發(fā)生率的關系的曲線圖。
圖18是示出與本發(fā)明有關的半導體器件的第3實施例的立體圖。
圖19是圖18中示出的半導體芯片的制造方法的說明圖。
圖20是圖18中示出的半導體芯片的制造方法的說明圖。
圖21是圖18中示出的半導體芯片的制造方法的說明圖。
圖22是圖18中示出的半導體芯片的制造方法的說明圖。
圖23是更具體地示出圖18中示出的半導體芯片的主要部分的側面圖。
圖24是示出與本發(fā)明有關的半導體器件的第3實施例的立體圖。
圖25是圖24中示出的半導體芯片的制造方法的說明圖。
圖26是圖24中示出的半導體芯片的制造方法的說明圖。
圖27是圖24中示出的半導體芯片的制造方法的說明圖。
圖28是圖24中示出的半導體芯片的制造方法的說明圖。
圖29是更具體地示出圖24中示出的半導體芯片的主要部分的側面圖。
圖30是現(xiàn)有技術的切割加工方法的一例的說明圖。
圖31是現(xiàn)有技術的切割加工方法的一例的說明圖。
圖32是現(xiàn)有技術的切割加工方法的一例的說明圖。
圖33是現(xiàn)有技術的切割加工方法的一例的說明圖。
圖34是現(xiàn)有技術的切割加工方法的一例的說明圖。
圖35是利用圖30至圖34中示出的加工方法制造的半導體芯片的一例的立體圖。
圖36是從圖34的箭頭拍攝的半導體晶片的照片的一例。
圖37是從圖35的箭頭拍攝的半導體芯片的照片的一例。
圖38是從與圖36同樣的方向拍攝了第2現(xiàn)有例中的半導體晶片的照片的一例。
圖39是從與圖37同樣的方向拍攝了第2現(xiàn)有例中的半導體芯片的照片的一例。
具體實施例方式
以下，一邊參照附圖，一邊說明本發(fā)明的幾個實施例。
(1)第1實施例圖1是示出與本發(fā)明有關的半導體器件的第1實施例的立體圖。該圖是將本實施例的半導體芯片1的背面一側配置在紙面的上方而描繪的圖，其中，將形成了半導體元件的主面一側配置在紙面的下方。在半導體芯片1的側面1SA～1SD的底部(紙面上部)上設置了缺口S，由此，在各側面1SA～1SD與背面1RS交叉的部分上形成了臺階，再者，利用研磨使該缺口S的側面Ss與半導體芯片1的背面1RS交叉的邊緣部變圓而成為曲面R。
利用實驗判明了曲面R的曲率半徑CR(參照圖14)處于約0.5μm～約50μm的范圍內是較為理想的。一邊參照圖2，一邊說明這一點。
即，如圖2中所示，在切割工序中進入到半導體芯片1中的損傷的深度(破碎層)ΔD1、ΔD2約為0.5μm。根據(jù)這一點，對于半導體芯片1的各側面1SA～1SD與背面1RS交叉的部分來說，通過加工成至少具有0.5μm的曲率半徑的形狀，可抑制因碎片引起的損傷的影響。
此外，在例如安裝到引線框或TAB帶上的工序中的抬取時或密封后，由于因該曲面R的緣故可抑制因封裝材料與半導體芯片1的熱膨脹率的差異引起的應力在半導體芯片1的邊緣集中的情況，故從這樣的觀點來看也能提高抗折強度。
例如在半導體芯片1的厚度為20μm～40μm的情況下，曲率半徑CR為約20μm是合適的，利用實驗判明了可得到接近于硅本身的強度的1GPa的抗折強度。再者，雖然也依賴于半導體芯片1的厚度，但在該曲率半徑CR超過50μm的情況下，如果在引線鍵合工序等中對在半導體芯片1的主表面1MS一側形成的鍵合焊區(qū)111施加壓力，則存在發(fā)生裂紋的可能性。為了抑制半導體芯片1的這樣的強度下降，最好設定約50μm作為曲率半徑CR的上限。較為理想的曲率半徑CR為0.5μm～20μm，更為理想的曲率半徑CR為1μm～20μm。
此外，為了抑制應力集中，希望將該曲面R形成為沒有變曲點(inflection point)。
一邊參照圖3～圖13，一邊說明圖1中示出的半導體芯片1的制造方法。
首先，如圖3中所示，與現(xiàn)有技術同樣地在半導體晶片W的主表面上粘貼了保護帶PT后，如圖4中所示，利用采用了砂輪210等的機械加工或化學加工或機械化學加工來研磨半導體晶片W的背面一側。該研磨進行至達到相當于{半導體芯片的最終的厚度Tf(參照圖5)+后述的背面研磨中的刻蝕除去量}的深度為止。
其次，如圖5中所示，使用刀片BD等，根據(jù)半導體芯片的尺寸形成規(guī)定的寬度的槽Gs直至規(guī)定的深度。通過從主表面一側對半導體晶片的主表面一側的切割線進行了拍攝后利用圖像處理進行檢測可確定槽的位置，除此以外，例如通過在半導體晶片W的主表面1MS一側預先形成與切割線對應的對準標記，從半導體晶片W的背面1RS一側利用紅外線照相機(未圖示)進行檢測也可確定槽的位置。
槽Gs的深度在約1μm～最終的厚度Tf的約一半的范圍內可任意地選擇，此外，槽Gs的寬度在約3μm～元件尺寸的約1/3的范圍內可任意地選擇。此外，在本實施例中假定形成其側面與晶片W的主表面1MS或背面1RS大致垂直的槽狀的槽Gs，但槽的形狀不限于此，其側面在與晶片W的主表面1MS或背面1RS之間只要構成角度即可，例如，也可以如圖6中所示具有V字形的剖面形狀的槽Gv。
作為形成槽Gs的方法，例如如圖7中所示使用采用刀片BD等的機械的切削即可，但不限于此，例如如圖8中所示，可以是采用了激光槍LG的激光加工的方法，也可以是采用了化學的刻蝕加工的方法。
其次，如圖9中所示，從半導體晶片W的背面一側起利用機械切削或刻蝕加工對半導體晶片W進行加工直至最終的厚度Tf。由此，在背面一側形成的槽Gs的側面與半導體晶片W的背面1RS交叉的邊緣部變圓，由此，槽Gs成為側面的底部(在圖9中是紙面上方部)上具有曲面R的槽Gr。如圖10中所示，可使用采用了砂輪210的機械研磨來進行該加工，但不限于此，也可使用氣體刻蝕、濕法刻蝕、等離子刻蝕或RIE(反應離子刻蝕)或化學機械研磨(CMP)的任一種方法，但如果使用化學機械研磨(CMP)，則可得到最好的效果。
其次，在半導體晶片W的背面一側粘貼切割帶DT，如圖11中所示，使上下反轉，配置成主表面一側在上方，剝離主表面一側的保護帶PT。再有，也可在預先剝離了半導體晶片W的主表面一側的保護帶PT后在背面一側粘貼切割帶DT。
其次，如圖12中所示，通過從半導體晶片W的主表面一側起根據(jù)芯片尺寸來切割，如圖13中所示，將半導體晶片W分成各個半導體芯片1。該個片化工序中的切割，如上所述，可以是使用刀片BD的機械加工，也可以是由激光光線進行的加工，也可以是刻蝕等的化學的加工，或使用這些方法的組合的任一種方法。此外，也可在到達槽Gr的底面的尺寸之前停止切削利用劈開來進行個片化。
最后，從切割帶DT取下各半導體芯片1。
以這種方式得到的半導體芯片1，如圖14的側面圖中所示，在側面1SA～1SD的底部設置了缺口S，由此來形成臺階。缺口S具有與半導體襯底的主表面1MS或背面1RS大致平行的頂面St和與各側面1SA～1SD大致平行的側面Ss，再者，缺口S的側面Ss與半導體襯底的背面1RS交叉的邊緣部上形成曲率半徑CR的曲面。
圖15是從圖13的箭頭AR3的方向拍攝了圖13中進行了個片化的半導體晶片W的照片的一例，此外，圖16是從圖1的箭頭AR1的方向拍攝了圖1中示出的半導體芯片1的照片的一例。
這樣，按照本實施例的半導體芯片1，由于在襯底側面的底部設置了缺口，進而在該缺口的側面與襯底背面的交叉部上設置了曲面，故從圖16的缺口S的側面Ss的附近區(qū)域可知，提供了除去碎片的結構的半導體芯片。由此，可防止半導體封裝的組裝工序中的元件裂紋等的不良，提高了半導體封裝的可靠性。
此外，按照本實施例，由于如上所述那樣在背面一側設置由缺口得到的臺階，故在將半導體芯片1安裝在布線基板上或粘接到框等的外圍器上時，可防止因粘接劑比芯片尺寸寬或粘接劑攀升到元件的表面等引起的引線鍵合的連接不良或因外圍器的粘接區(qū)域擴大引起的封裝體的擴大。
圖17是以與現(xiàn)有例的對比示出本實施例的半導體芯片1的抗折強度與不良的累計發(fā)生率的關系的曲線的曲線圖。在該圖中，符號PF3表示本實施例的半導體芯片1的曲線，符號PF1、PF2分別表示第1和第2現(xiàn)有例的曲線。從圖17可知，本實施例的半導體芯片1的抗折強度遠比第1現(xiàn)有例的抗折強度好，而且也比第2現(xiàn)有例的抗折強度好。
(2)第2實施例圖18是示出與本發(fā)明有關的半導體器件的第2實施例的立體圖。該圖中示出的半導體芯片3的特征在于具備在背面3RS一側形成的膜FM。膜FM可以是氧化膜等的絕緣膜，也可以是由鎳等構成的導電膜。半導體芯片3的其它方面與圖1中示出的半導體芯片1在實質上是相同的。
例如在沿切割線形成了槽Gs后，利用機械加工或刻蝕研磨半導體晶片W的背面一側，在使半導體晶片W的厚度達到最終的厚度Tf后(參照圖9)，最好如圖19那樣對背面3RS一側的膜FM進行成膜。
本實施例的半導體芯片3的制造方法，除了圖19中示出的工序外，與上述的半導體芯片1的制造方法實質上是相同的。
即，在對背面3RS一側的膜FM進行了成膜后，在半導體晶片W的背面3RS一側粘貼切割帶DT，如圖20中所示那樣使其反轉，剝離主表面3MS一側的保護帶PT。其次，如圖21中所示，通過從半導體晶片W的主表面3MS一側根據(jù)芯片尺寸進行切割，如圖22中所示，將半導體晶片W分成各個半導體芯片3。最后，從切割帶DT取下各半導體芯片3。
如圖23的側面圖中所示，以這種方式得到的半導體芯片3具備從缺口S的頂面St到背面3RS進行了成膜的膜FM。
(3)第3實施例圖24是示出與本發(fā)明有關的半導體器件的第3實施例的立體圖。該圖中示出的半導體芯片5的特征在于還具備在半導體襯底的背面5RS上粘貼的小片連接膜DTF。對小片連接膜DTF，使其延伸到由半導體襯底的背面5RS與各側面5SA～5SD的交叉部中的缺口設置的臺階的上方而切斷。本實施例的半導體芯片5的其它方面與圖1中示出的半導體芯片1在實質上是相同的。
一邊參照附圖，一邊簡單地說明圖24中示出的半導體芯片5的制造方法。
首先，與上述的第1實施例同樣，在半導體晶片W的主表面5MS上粘貼了保護帶PT后，從半導體晶片W的背面5RS一側起進行研磨直至規(guī)定的深度，根據(jù)半導體芯片的尺寸形成規(guī)定的寬度的槽Gs直至規(guī)定的深度(參照圖3～圖8)。再者，從半導體晶片W的背面5RS一側起利用機械加工或刻蝕研磨半導體晶片W直至最終的厚度Tf，得到在背面5RS一側形成的槽Gs的側面與半導體晶片W的背面5RS交叉的邊緣部上具有曲面R的槽Gr(參照圖9、圖10)。
其次，如圖25中所示，在半導體晶片W的背面5RS上粘貼了小片連接膜DTF后，粘貼切割帶DT(參照圖26)。再有，在有與小片連接膜一體地成形的結構的切割帶的情況下，通過粘貼該一體化的帶，可取代該工序以便減少一個工序。
其后，如圖26中所示使其反轉，剝離主表面5MS一側的保護帶PT，如圖27中所示，通過從半導體晶片W的主表面5MS一側根據(jù)芯片尺寸進行切割，如圖28中所示，將半導體晶片W分成各個半導體芯片5。最后，如果從切割帶DT取下各半導體芯片5，則如圖29的側面圖中所示，可得到具備從背面5RS經曲面R延伸到缺口S內的小片連接膜DTF的半導體芯片5。
以上說明了本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明不限于上述形態(tài)，在其技術的范圍內當然可作各種變形來實施。例如，在上述的實施例中，提起并說明了將保護帶PT安裝到晶片環(huán)WR上的情況，但可不一定使用晶片環(huán)WR。此外，如果對半導體芯片的背面進行鏡面加工，則可除去因研磨引起的條痕等的微小的凹凸，可進一步提高抗折強度。此外。在上述的實施例中，在研磨了半導體晶片W的背面一側后，形成了沿切割線的槽Gs，但不限于此，也可在半導體晶片W的背面一側進行某種加工之前在半導體晶片W的背面上形成以規(guī)定的厚度和寬度加工了的槽Gs。
如以上詳細地敘述的那樣，本發(fā)明可起到以下的效果。
即，按照本發(fā)明，可提供大幅度地提高了抗折強度的半導體芯片。
此外，按照本發(fā)明，由于可防止因安裝時的粘接劑的擴展引起的封裝體的擴大，故可進一步使最終制品的尺寸實現(xiàn)小型化。
權利要求
1.一種半導體器件，其特征在于，具備具有主表面、背面和4個側面的襯底；在上述襯底的主表面上形成的半導體元件；在上述襯底的側面的至少一個底部上形成的缺口；以及在上述缺口的側面與上述襯底的背面交叉的部分上設置的曲面。
2.如權利要求1中所述的半導體器件，其特征在于還具備在上述襯底的背面上形成的導電膜或絕緣膜。
3.如權利要求1中所述的半導體器件，其特征在于還具備在上述襯底的背面?zhèn)日迟N的粘接用膜。
4.如權利要求1至3的任一項中所述的半導體器件，其特征在于將上述缺口形成為具有與上述襯底的主表面基本平行的頂面，上述缺口的上述側面與上述頂面基本正交。
5.如權利要求1至3的任一項中所述的半導體器件，其特征在于將上述缺口形成為錐形，使上述缺口的上述側面與上述襯底的上述側面以鈍角相交。
6.如權利要求1至3的任一項中所述的半導體器件，其特征在于利用機械加工或化學加工或化學機械加工來形成上述缺口。
7.如權利要求1至3的任一項中所述的半導體器件，其特征在于將上述曲面設置成具有約0.5μm～約50μm的曲率半徑。
8.如權利要求1至3的任一項中所述的半導體器件，其特征在于以避免形成變曲點的方式來設置上述曲面。
9.如權利要求1至3的任一項中所述的半導體器件，其特征在于上述襯底的背面的面積比上述襯底的主表面的面積小。
10.一種半導體器件的制造方法，其特征在于，具備下述工序在主表面上形成了半導體元件的半導體晶片的背面上沿切割線形成具有與最終的芯片的厚度對應的深度的槽的工序；將上述半導體晶片從上述背面?zhèn)绕鹧心ブ亮粝律鲜霾鄣某潭鹊难心スば?；以及從上述半導體晶片的主表面一側沿上述切割線切割上述半導體晶片將上述半導體晶片分成各個芯片的個片化工序。
11.如權利要求10中所述的半導體器件的制造方法，其特征在于在形成上述槽的工序之前，還包括從上述背面一側將上述半導體晶片研磨到預定的厚度的前處理工序。
12.如權利要求10或11中所述的半導體器件的制造方法，其特征在于在上述研磨工序與上述個片化工序之間還包括在上述半導體晶片的上述背面上粘貼粘接用膜的工序。
13.如權利要求10或11中所述的半導體器件的制造方法，其特征在于在上述研磨工序與上述個片化工序之間還包括在上述半導體晶片的上述背面上形成導電膜或絕緣膜的工序。
14.如權利要求10或11中所述的半導體器件的制造方法，其特征在于將上述半導體晶片研磨成具有曲率半徑約0.5μm～約50μm的曲面。
15.如權利要求10或11中所述的半導體器件的制造方法，其特征在于以避免發(fā)生變曲點的方式來形成上述曲面。
16.如權利要求10或11中所述的半導體器件的制造方法，其特征在于將上述槽形成為具有與上述半導體晶片的上述主表面或上述背面基本垂直的側面。
17.如權利要求10或11中所述的半導體器件的制造方法，其特征在于將上述槽形成為具有基本V字形的剖面形狀。
18.如權利要求10或11中所述的半導體器件的制造方法，其特征在于利用機械加工或化學加工或化學機械加工來研磨上述半導體晶片。
全文摘要
本發(fā)明的課題在于提供在抗折強度方面優(yōu)良的半導體器件及其制造方法。半導體芯片1具備具有形成了半導體元件的主表面1MS、背面1RS和4個側面1SA～1SD的基板；在側面1SA～1SD的至少一個底部上形成的缺口S；以及在該缺口S的側面Ss與基板的背面1RS交叉的邊緣部分上設置的曲面R。
文檔編號H01L21/304GK1551292SQ20041003475
公開日2004年12月1日 申請日期2004年5月12日 優(yōu)先權日2003年5月16日
發(fā)明者黑澤哲也, 井守義久, 久 申請人:株式會社東芝