專(zhuān)利名稱(chēng)：厚硅襯底半導(dǎo)體器件的制程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)方法，特別是涉及硅基襯底半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)方 法。
背景技術(shù)：
藍(lán)寶石襯底LED的外延生長(zhǎng)完成后，需要將藍(lán)寶石襯底磨薄以加強(qiáng)芯片底部散 熱，然后用激光裂片法完成劃片，即先激光劃片在外延片上劃出溝槽，然后從外延片下面進(jìn) 行機(jī)械裂片，來(lái)完成整個(gè)劃片過(guò)程。劃片完成后，再經(jīng)過(guò)一次芯片背面翻膜、晶粒背檢、二次 芯片正面翻膜、擴(kuò)膜、三次芯片背面翻膜和四次芯片正面翻膜等步驟，然后進(jìn)行分選步驟。 藍(lán)寶石襯底技術(shù)在襯底減薄程序和裂片程序中，容易造成藍(lán)寶石襯底損傷，因此需要對(duì)藍(lán) 寶石襯底進(jìn)行背檢，將背面有裂痕的芯片挑選出來(lái)?，F(xiàn)有技術(shù)中，在硅襯底上生長(zhǎng)外延層的LED制造流程基本上也沿用藍(lán)寶石襯底技 術(shù)，簡(jiǎn)述如下在硅襯底上生長(zhǎng)完成外延層生長(zhǎng)后，然后轉(zhuǎn)移到較薄的作為支撐襯底的硅基襯底 上和去除較厚的硅生長(zhǎng)襯底，通過(guò)機(jī)械劃片從圓片上面將外延片劃穿，但是不劃穿外延片 底部的藍(lán)膜，然后經(jīng)過(guò)一次芯片背面翻膜、晶粒目檢、二次芯片正面翻膜、擴(kuò)膜、三次芯片背 面翻膜和四次芯片正面翻膜等步驟，然后進(jìn)行分選步驟。雖然硅支撐襯底已經(jīng)較生長(zhǎng)襯底 薄，但是仍然較打磨過(guò)的藍(lán)寶石襯底厚很多。按照上述硅襯底LED的制程，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)會(huì)發(fā)生對(duì)圓片多次翻膜和擴(kuò)膜后，會(huì) 造成單顆晶粒角度旋轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時(shí)可能造成晶粒排列錯(cuò)亂，導(dǎo)致分選機(jī)掃描或者分選錯(cuò)位，造 成大量晶粒報(bào)廢。究其原因可能是在擴(kuò)膜的時(shí)候，由于人工操作誤差，擴(kuò)膜可能造成芯片整體分布 的水平或者豎直方向偏斜，這也會(huì)導(dǎo)致分選機(jī)掃描困難或者后續(xù)分選錯(cuò)抓，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致 無(wú)法掃描而整體報(bào)廢。而由擴(kuò)膜造成的芯片整體分布的水平或者豎直方向偏斜的原因之一 可能是硅基襯底較厚、較重，例如經(jīng)過(guò)打磨后的藍(lán)寶石襯底的厚度在lOOum左右，而硅基襯 底一般不少于200um，這不利于硅基襯底在藍(lán)膜上粘固，導(dǎo)致在擴(kuò)膜的過(guò)程中，晶粒發(fā)生轉(zhuǎn) 角和錯(cuò)位。在晶粒背檢的時(shí)候，采用的是目檢，背面目檢的時(shí)候容易碰歪旁邊的晶粒造成單 顆晶粒的位置偏移。這種情況因?yàn)椴灰撞煊X(jué)，所以對(duì)于自動(dòng)分選來(lái)說(shuō)其危害程度最大，由于 一顆的晶粒偏移可能會(huì)導(dǎo)致掃描錯(cuò)位，將其實(shí)際坐標(biāo)合并到另一行的測(cè)試數(shù)據(jù)上，并且在 其遠(yuǎn)離零點(diǎn)的方向上所有點(diǎn)的坐標(biāo)都會(huì)受影響順移導(dǎo)致大面積芯片合并數(shù)據(jù)錯(cuò)位。這樣的 錯(cuò)位一般很難觀察出，只能從分選完后的圓片上看出，這樣會(huì)導(dǎo)致該批的大量方片報(bào)廢。由上可以看出分選之前的工序的問(wèn)題可能會(huì)導(dǎo)致大量分選芯片的報(bào)廢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種厚硅襯底半導(dǎo)體器件的制程，用于改善工藝，減小分選時(shí)芯片錯(cuò)位的幾率以及晶粒轉(zhuǎn)角的問(wèn)題，減小在生產(chǎn)過(guò)程中芯片損失。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種厚硅襯底半導(dǎo)體器件的制程，包括下列 步驟外延層與厚硅襯底結(jié)合的步驟；劃片步驟；翻膜的步驟，在一次翻膜后直接二次翻膜，期間不進(jìn)行擴(kuò)膜；分選步驟。其中厚硅襯底指的是前制程完成后，芯片上的支撐襯底。這個(gè)支撐襯底指兩種情 況，第一種是將外延層從生長(zhǎng)襯底轉(zhuǎn)移到新后的支撐襯底，而原來(lái)的生長(zhǎng)襯底被除去；第二 種情況是生長(zhǎng)襯底不經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)移，直接作為支撐襯底使用。由于硅與氧化鋁的相對(duì)外延層的 應(yīng)力不同，在作為支撐襯底的時(shí)候，為了保證襯底不變形，需要相對(duì)經(jīng)過(guò)打磨過(guò)的藍(lán)寶石襯 底厚很多。優(yōu)選地所述分選步驟包括芯片壓環(huán)步驟，在芯片壓環(huán)前，在藍(lán)膜表面包圍芯片的 區(qū)域粘貼離型膜。用離型膜反面與藍(lán)膜接觸的強(qiáng)大拉力將中間芯片區(qū)域與外圈的完好藍(lán)膜 隔離開(kāi)，內(nèi)外圈的拉力不會(huì)有太多的相互影響，從而大大降低晶粒位置漂移程度。優(yōu)選地在所述一次翻膜后，對(duì)芯片進(jìn)行背面目檢，將不良晶粒用頂針挑出。藍(lán)寶 石襯底的半導(dǎo)體器件采用的是激光刻槽再裂片以及打磨襯底的方法，這種方法使得產(chǎn)生一 些背面有裂痕的晶粒，因此需要將襯底有裂痕的晶粒挑出，即背檢，這個(gè)過(guò)程是在一次翻膜 后、二次翻膜前進(jìn)行，在常見(jiàn)的不轉(zhuǎn)移襯底的工藝中，藍(lán)寶石襯底通常既作為生長(zhǎng)襯底又作 為支撐襯底，有裂痕的晶粒會(huì)嚴(yán)重影響芯片的性能。對(duì)于經(jīng)過(guò)外延層轉(zhuǎn)移工藝的半導(dǎo)體器 件，由于以轉(zhuǎn)移后的新硅作為支撐襯底，而新的硅基襯底在邦定前，其兩面都經(jīng)過(guò)了拋光處 理，因此極少存在藍(lán)寶石襯底那樣在加工過(guò)程中存留的裂痕，對(duì)晶粒背面檢測(cè)要求不高，因 此，為了保證效率，只要目檢一下，將不良晶粒用頂針頂出基本上就可以了。優(yōu)選地在目檢時(shí)，對(duì)芯片正面粘膜，由此判斷圓片的圖形脫落及電極脫落的嚴(yán)重 程度。優(yōu)選對(duì)芯片正面粘膜兩次。優(yōu)選地所述外延層與厚硅襯底結(jié)合的步驟為將外延層轉(zhuǎn)移到一硅基襯底上。優(yōu) 選方案為在硅、藍(lán)寶石或者碳化硅材料的生長(zhǎng)襯底上生長(zhǎng)外延層；將外延層轉(zhuǎn)移到所述 硅基襯底上，然后除去生長(zhǎng)襯底。目前，在硅上生長(zhǎng)外延層的工藝都要求將外延層轉(zhuǎn)移到新 的硅襯底上再剝離生長(zhǎng)襯底，在藍(lán)寶石、碳化硅生長(zhǎng)外延層的工藝則較少將外延層轉(zhuǎn)移到 新的硅襯底上再剝離生長(zhǎng)襯底，除非是為了散熱而制造大功率的芯片。優(yōu)選地所述外延層與厚硅襯底結(jié)合的步驟為在一硅襯底上生長(zhǎng)外延層。這是一 種不轉(zhuǎn)移生長(zhǎng)襯底的技術(shù)方案。本發(fā)明的有益效果如下由于使用到的硅襯底較厚，其在翻膜和擴(kuò)膜過(guò)程中不容易依附在藍(lán)膜上，造成在 翻膜和擴(kuò)膜的過(guò)程中大量存在晶粒角度旋轉(zhuǎn)，晶粒排列錯(cuò)位的現(xiàn)象。藍(lán)寶石襯底的半導(dǎo)體 器件翻膜擴(kuò)膜的一個(gè)重要目的是為了背檢，而硅襯底半導(dǎo)體器件基本上不存在大量襯底背 面存在裂痕的現(xiàn)象，因此翻膜擴(kuò)膜的優(yōu)化效果不是很大。而且由于硅襯底較藍(lán)寶石襯底厚 很多，在翻膜擴(kuò)膜的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較藍(lán)寶石襯底更為嚴(yán)重的晶粒角度旋轉(zhuǎn)和晶粒錯(cuò)位的現(xiàn) 象。因此本發(fā)明因地制宜，在分選步驟前省去了擴(kuò)膜的步驟，這種改進(jìn)不但解決了大量晶粒在分選前角度旋轉(zhuǎn)和錯(cuò)位的問(wèn)題，而且可以減少了翻膜的次數(shù)，提高了生產(chǎn)效率，且這個(gè)生 產(chǎn)過(guò)程降低了藍(lán)膜的需求量直接降低了成本，更重要的是在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，更少的 晶粒報(bào)廢，從而提高了良品率。


圖1是本發(fā)明體離型膜的示意圖。圖2a和圖2b是未貼離型膜時(shí)，同一顆光刻點(diǎn)漂移距離顯微鏡放大圖，其中圖2a 是分選前隨機(jī)坐標(biāo)為(_61，9)的光刻點(diǎn)的放大圖，圖2b是分選后該坐標(biāo)(_61，9)的光刻點(diǎn) 的放大圖。圖3a是貼有離型膜時(shí)，同一顆光刻點(diǎn)漂移距離的顯微鏡放大圖，其中圖3a是分選 前隨機(jī)坐標(biāo)為(3，-74)的光刻點(diǎn)的放大圖，圖3b是分選后該坐標(biāo)(3，-74)的光刻點(diǎn)的放大 圖。圖4a是圓片翻膜擴(kuò)膜后的顯微鏡圖，圖4b是不翻膜不擴(kuò)膜的圓片的顯微鏡圖。圖5a是翻膜擴(kuò)膜后的方片顯微鏡圖，圖5b是不翻膜不擴(kuò)膜的方片顯微鏡圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種厚硅襯底半導(dǎo)體器件的制造方法。其中厚硅襯底指的是前制程完 成后，芯片上的支撐襯底。這個(gè)支撐襯底由兩種情況得到，第一種是將外延層從生長(zhǎng)襯底轉(zhuǎn) 移到新的支撐襯底，而原來(lái)的生長(zhǎng)襯底被除去；第二種情況是生長(zhǎng)襯底不經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)移，直接作 為支撐襯底使用。由于硅與氧化鋁的相對(duì)外延層的應(yīng)力不同，在作為支撐襯底的時(shí)候，為了 保證襯底不變形，需要相對(duì)經(jīng)過(guò)打磨過(guò)的藍(lán)寶石襯底厚很多，打磨過(guò)的藍(lán)寶石襯底一般在 lOOum左右，而硅襯底一般不少于200um。以第一種情況為例，例如，在約400um厚的高阻硅 襯底上生長(zhǎng)LED外延層后，將外延層轉(zhuǎn)移到200um左右的低阻硅襯底上，該低阻硅襯底作為 芯片的支撐襯底。本發(fā)明厚硅襯底半導(dǎo)體器件的制程，包括下列步驟外延層與厚硅襯底結(jié)合的步驟。這個(gè)步驟包括兩種情況第一種情況就是在硅襯 底上生長(zhǎng)外延層，采用不轉(zhuǎn)移生長(zhǎng)襯底的方案，將該硅襯底直接作為支撐襯底，由于硅生長(zhǎng) 襯底的電阻較高，一般這種芯片所需要的電壓較高；第二種情況就是在硅、藍(lán)寶石或者碳化 硅材料的生長(zhǎng)襯底上生長(zhǎng)外延層，然后將外延層轉(zhuǎn)移到硅基襯底上，然后除去生長(zhǎng)襯底。目 前，在硅上生長(zhǎng)外延層的工藝都要求將外延層轉(zhuǎn)移到新的硅襯底上再剝離生長(zhǎng)襯底，在藍(lán) 寶石、碳化硅生長(zhǎng)外延層的工藝則較少將外延層轉(zhuǎn)移到新的硅襯底上再剝離生長(zhǎng)襯底，除 非是為了散熱而制造大功率的芯片。以下的工藝以在硅上生長(zhǎng)、經(jīng)過(guò)倒裝焊的芯片為例展 開(kāi)說(shuō)明。然后劃片，用劃片機(jī)將圓片分割成陣列排布的一粒一粒的晶粒。劃片機(jī)一般會(huì)連 同圓片底部的藍(lán)膜的上表面一起劃破，因此該藍(lán)膜需要換掉。下面的翻膜的步驟的主要目 的就是為了換膜。翻膜的步驟，在一次翻膜后直接二次翻膜，期間不進(jìn)行擴(kuò)膜。將劃片后的圓片翻到 第一張藍(lán)膜上，然后目檢一下所有晶粒的背面，如果發(fā)現(xiàn)背面有瑕疵的晶粒用頂針將其挑 出即可，由于硅襯底不像藍(lán)寶石襯底那樣較多出現(xiàn)背面瑕疵，因此目檢的工作要簡(jiǎn)單快捷
5得多。在目檢時(shí)，可以對(duì)芯片正面粘膜兩次，由此判斷圓片的圖形脫落及電極脫落的嚴(yán)重程 度。但是貼膜的過(guò)程也容易導(dǎo)致晶粒發(fā)生旋轉(zhuǎn)和錯(cuò)位，因此，此步驟通常用于檢驗(yàn)晶粒與藍(lán) 膜的粘附力，多用于試驗(yàn)，在確定有穩(wěn)定粘附力的情況下，在實(shí)際生產(chǎn)中，可以無(wú)需這個(gè)貼 膜的步驟。背檢完成后，然后將圓片翻到第二張藍(lán)膜上，使晶粒上的上電極露出便于點(diǎn)測(cè)分 選。就此，整個(gè)翻膜的步驟就完成了，無(wú)需現(xiàn)有技術(shù)那樣的擴(kuò)膜，因此藍(lán)膜上的晶粒排布緊 密，且第一張藍(lán)膜就省下來(lái)可以重復(fù)利用。翻膜完成后就開(kāi)始分選步驟。分選步驟包括芯片壓環(huán)步驟，在芯片壓環(huán)前，在藍(lán)膜 2的表面包圍芯片1的區(qū)域粘貼離型膜3，參看圖1所示的貼離型膜的示意圖。用離型膜 反面與藍(lán)膜接觸的強(qiáng)大拉力將中間芯片區(qū)域與外圈的完好藍(lán)膜隔離開(kāi)，內(nèi)外圈的拉力不會(huì) 有太多的相互影響，從而大大降低晶粒位置漂移程度。晶粒位置漂移就是指在分選過(guò)程中 同一顆晶粒會(huì)不斷的發(fā)生位移，一般都是以中心點(diǎn)向外漂移，并且越靠外漂移越明顯，在原 來(lái)的制程中經(jīng)常出現(xiàn)，主要原因是藍(lán)膜會(huì)隨著放置時(shí)間增加而松馳。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)可能 導(dǎo)致芯片在分選一部分后逐漸偏離掃描坐標(biāo)，可能會(huì)在分選后期有很多的超出間距檢測(cè)的 報(bào)警出現(xiàn)，貼離型膜的目的就是為了解決晶粒位置漂移的比較有效的辦法之一。如圖2a和 2b為未粘貼離型膜時(shí)的同一顆光刻點(diǎn)漂移距離示意圖，可以看出其漂移距離大概是半顆晶 粒，也就是4mil左右，如果超出半顆晶粒就有可能發(fā)生錯(cuò)格抓取的現(xiàn)象，所以晶粒漂移是 會(huì)帶來(lái)很大風(fēng)險(xiǎn)的。如圖3a和3b則是粘貼了離型膜以后同一顆光刻點(diǎn)漂移距離的示意圖， 從這里就可以看出晶粒基本上沒(méi)有發(fā)生漂移，證明這種貼離型紙的方法是有效的。貼完離型膜后就可以開(kāi)始掃描了，分選機(jī)根據(jù)掃描結(jié)果對(duì)圓片進(jìn)行分選。在本發(fā)明的新制程中省略了兩步翻膜與一步擴(kuò)膜，所以加快了芯片從目檢流出的 速度，節(jié)省人力以及藍(lán)膜用量。在掃描時(shí)小尺寸的圓片一般用時(shí)250ms左右，原來(lái)的擴(kuò)開(kāi)后 的圓片一般需要400ms，所以新制程大大節(jié)省了掃描時(shí)間。且新制程的間距較小，芯片錯(cuò)位 幾率也非常小，所以間距偵測(cè)超出范圍的機(jī)臺(tái)報(bào)警會(huì)比原來(lái)少，也間接縮短了分選時(shí)間。所 以不擴(kuò)不翻分選芯片將比原來(lái)的做法效率更高。圖4a是現(xiàn)有技術(shù)圓片翻膜擴(kuò)膜后的顯微鏡圖，由圖4a可以看出，擴(kuò)膜后的藍(lán)膜上 的晶粒明顯發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，有些錯(cuò)位還比較嚴(yán)重；而圖4b是不擴(kuò)膜的圓片，晶粒基本上保持 在劃片后的位置上，非常工整，有利于分選?，F(xiàn)有技術(shù)的圓片翻膜擴(kuò)膜，不僅僅會(huì)影響分選前，分選機(jī)的圖像識(shí)別系統(tǒng)對(duì)晶粒 的識(shí)別，還會(huì)影響分選后方片的排布質(zhì)量。如圖5a所示，現(xiàn)有技術(shù)翻膜擴(kuò)膜后的方片中的 晶粒普遍是有轉(zhuǎn)角的，如圖5b所示，在不擴(kuò)膜后的方片中的晶粒的排布非常整齊。方片的 質(zhì)量主要取決于圓片的排列質(zhì)量，所以不擴(kuò)膜的晶粒排列質(zhì)量要優(yōu)于原來(lái)的方片。
權(quán)利要求
一種厚硅襯底半導(dǎo)體器件的制程，包括下列步驟外延層與厚硅襯底結(jié)合的步驟；劃片步驟；翻膜的步驟，在一次翻膜后直接二次翻膜，期間不進(jìn)行擴(kuò)膜；分選步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厚硅襯底半導(dǎo)體器件的制程，其特征在于所述外延層與厚 硅襯底結(jié)合的步驟為將外延層轉(zhuǎn)移到一硅基襯底上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厚硅襯底半導(dǎo)體器件的制程，其特征在于所述分選步驟包 括芯片壓環(huán)步驟，在芯片壓環(huán)前，在藍(lán)膜表面包圍芯片的區(qū)域粘貼離型膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的厚硅襯底半導(dǎo)體器件的制程，其特征在于在所述一 次翻膜后，對(duì)芯片進(jìn)行背面目檢，將不良晶粒用頂針挑出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的厚硅襯底半導(dǎo)體器件的制程，其特征在于在目檢時(shí)，對(duì)芯片 正面粘膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的厚硅襯底半導(dǎo)體器件的制程，其特征在于對(duì)芯片正面粘膜 兩次。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的厚硅襯底半導(dǎo)體器件的制程，其特征在于包括在硅、藍(lán)寶石或者碳化硅材料的生長(zhǎng)襯底上生長(zhǎng)外延層；將外延層轉(zhuǎn)移到所述硅基襯底上，然后除去生長(zhǎng)襯底。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厚硅襯底半導(dǎo)體器件的制程，其特征在于所述外延層與厚 硅襯底結(jié)合的步驟為在一硅襯底上生長(zhǎng)外延層。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種厚硅襯底半導(dǎo)體器件的制程，涉及硅基襯底半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)方法，用于改善工藝，減小分選時(shí)芯片錯(cuò)位的幾率，減小在生產(chǎn)過(guò)程中芯片損失。該制程包括下列步驟外延層與厚硅襯底結(jié)合的步驟；劃片步驟；翻膜的步驟，在一次翻膜后直接二次翻膜，期間不進(jìn)行擴(kuò)膜；分選步驟。本發(fā)明因地制宜，根據(jù)硅襯底的特點(diǎn)，在分選步驟前省去了擴(kuò)膜的步驟，這種改進(jìn)不但解決了大量晶粒在分選前角度旋轉(zhuǎn)和錯(cuò)位的問(wèn)題，而且可以減少了翻膜的次數(shù)，提高了生產(chǎn)效率，且這個(gè)生產(chǎn)過(guò)程降低了藍(lán)膜的需求量直接降低了成本，更重要的是在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，更少的晶粒報(bào)廢，從而提高了良品率。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101853783SQ20101013776
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者耿林 申請(qǐng)人:晶能光電(江西)有限公司