用于處理半導(dǎo)體襯底的方法和用于處理半導(dǎo)體晶片的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]各種實(shí)施例一般涉及用于處理半導(dǎo)體襯底的方法以及涉及用于處理半導(dǎo)體晶片的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]—般地，金屬可以在用于電接觸管芯、芯片或任何其他半導(dǎo)體工件的半導(dǎo)體處理中使用。照慣例，金屬化可以形成在晶片級(jí)上，例如金屬化可以形成在晶片的各自管芯區(qū)或芯片區(qū)之上，并且最終晶片可以被切單為多個(gè)管芯或芯片。芯片或管芯可以包括正面金屬化，通常包括特定布線，其可以針對(duì)操作管芯或芯片被要求。此外，例如在垂直集成半導(dǎo)體管芯或芯片的情況下，可以提供背面金屬化或背面接觸焊盤(pán)。背面金屬化可以例如在晶片例如通過(guò)研磨背面來(lái)變薄至期望的厚度之后形成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)各種實(shí)施例，用于處理半導(dǎo)體襯底的方法可以包括:用金屬覆蓋半導(dǎo)體襯底的多個(gè)管芯區(qū)；由半導(dǎo)體襯底形成多個(gè)管芯，其中所述多個(gè)管芯中的每一個(gè)管芯覆蓋有金屬；以及，隨后，對(duì)覆蓋所述多個(gè)管芯中的至少一個(gè)管芯的金屬進(jìn)行退火。
【附圖說(shuō)明】
[0004]在附圖中，遍及不同視圖的相同附圖標(biāo)記一般指代相同部件。附圖不必按比例，相反一般將重點(diǎn)放在圖示本發(fā)明的原理上。在下面的描述中，本發(fā)明的各種實(shí)施例參考下面的附圖進(jìn)行描述，在其中:
圖1A和IB分別示出了由常規(guī)使用的方法處理的半導(dǎo)體晶片；
圖2示出了根據(jù)各種實(shí)施例的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法的示意性流程圖；
圖3A至3D分別在示意性橫截面視圖中示出了根據(jù)各種實(shí)施例的在處理期間的各種階段的半導(dǎo)體襯底；
圖4示出了根據(jù)各實(shí)施例的用于處理半導(dǎo)體晶片的方法的示意性流程圖；
圖5在示意性橫截面視圖中示出了根據(jù)各種實(shí)施例的在處理期間的各種階段的半導(dǎo)體襯底；
圖6A在示意性橫截面視圖中示出了根據(jù)各種實(shí)施例的在處理期間的各種階段的半導(dǎo)體襯底；
圖6B在示意性橫截面視圖中示出了根據(jù)各種實(shí)施例的在處理期間的各種階段的半導(dǎo)體襯底；
圖7A示出了根據(jù)各種實(shí)施例的等離子體切割的半導(dǎo)體管芯的圖像；
圖7B示出了通過(guò)鋸切來(lái)切割的半導(dǎo)體管芯的圖像；
圖8A示出了根據(jù)各種實(shí)施例的在半導(dǎo)體管芯之上所形成的燒結(jié)金屬的圖像；
圖SB示出了覆蓋有鍍金屬的半導(dǎo)體管芯的圖像； 圖9A和9B分別在示意性橫載面視圖中示出了根據(jù)各種實(shí)施例的的電子器件；以及圖10示出了根據(jù)各種實(shí)施例的用于處理半導(dǎo)體晶片的方法的示意性流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0005]下面的詳細(xì)描述提及所附附圖，其作為例證示出了特定細(xì)節(jié)和在其中本發(fā)明可以被實(shí)踐的實(shí)施例。
[0006]詞“示例性”在本文中用于意指“用作示例、實(shí)例或例證”。在本文中被描述為“示例性”的任何實(shí)施例和設(shè)計(jì)不必被解釋為對(duì)于其他實(shí)施例或設(shè)計(jì)優(yōu)選或有利。
[0007]關(guān)于形成“在”側(cè)面或表面“之上”的沉積材料所使用的詞“在……之上”在本文中可以用于意指沉積材料可以被“直接形成在暗指的側(cè)面或表面上”，例如與暗指的側(cè)面或表面直接接觸。關(guān)于形成“在”側(cè)面或表面“之上”的沉積材料所使用的詞“在……之上”在本文中可以用于意指沉積材料可以被“間接形成在暗指的側(cè)面或表面上”，其中一個(gè)或多個(gè)附加層被布置在暗指的側(cè)面或表面與沉積材料之間。
[0008]關(guān)于多孔材料、多孔層或多孔金屬層所使用的術(shù)語(yǔ)“孔隙度”在本文中可以用于意指在O與I之間(其還可以被表示為在O與100%之間的百分比)的材料中的空隙(還被稱為空隙空間、空白空間或孔隙)的測(cè)量，其中孔隙度是空隙體積對(duì)于總體積的分?jǐn)?shù)。具有O孔隙度的材料可以具有最大的材料比重。
[0009]根據(jù)各種實(shí)施例，關(guān)于金屬層、金屬顆粒、金屬納米顆粒、金屬微顆粒所使用的術(shù)語(yǔ)“金屬”在本文中可以用于意指金屬(例如銅、銀、鎳、鋁、金等)以及金屬合金(例如兩種或多于兩種的金屬的合金，例如銅/招合金，以及至少一個(gè)金屬和準(zhǔn)金屬的合金，例如銅/娃合金、鋁/硅合金、或銅/鋁/硅合金)。例證地，金屬可以包括具有典型金屬性質(zhì)(例如金屬可以是不透明的、有光澤的以及具有高電和熱傳導(dǎo)性)的任何材料。此外，金屬可以是可鍛和易延展的。
[0010]根據(jù)各種實(shí)施例，載體(例如襯底、晶片或工件)可以由各種類型的半導(dǎo)體材料制成或者可以包括各種類型的半導(dǎo)體材料，所述各種類型的半導(dǎo)體材料包括例如硅、鍺、III至IJV族或者其他類型，包括例如聚合物，盡管在另一實(shí)施例中，還可以使用其他適合的材料。在實(shí)施例中，載體由(摻雜或未摻雜)硅制成，在替換實(shí)施例中，載體是絕緣體上硅(SOI)晶片。作為替換，任何其他適合的半導(dǎo)體材料可以用于載體，例如，諸如砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)的半導(dǎo)體化合物材料，而且還有任何適合的三元半導(dǎo)體化合物材料或者四元半導(dǎo)體化合物材料，諸如砷化銦鎵(InGaAs)。根據(jù)各種實(shí)施例，載體可以是薄或超薄襯底或晶片，例如其中厚度在從大約數(shù)微米至大約數(shù)十微米的范圍內(nèi)，例如在從大約3μπι至大約50μπι的范圍內(nèi)，例如其中厚度小于大約ΙΟΟμπι或者小于大約50μπι。根據(jù)各種實(shí)施例，載體可以包括SiC(碳化硅)或可以為碳化硅載體、碳化硅襯底、碳化硅晶片或者碳化硅工件。
[0011]—般地，可以期望將半導(dǎo)體材料或?qū)щ娊饘傺趸铩⒔饘俚锘蚪饘俚趸锱c金屬，例如與純金屬電接觸，其中金屬可以例如與半導(dǎo)體材料或者與導(dǎo)電金屬氧化物、金屬氮化物或金屬氮氧化物直接接觸。然而，金屬可以通常具有比半導(dǎo)體材料或?qū)щ娊饘傺趸?、金屬氮化物或金屬氮氧化物更大的熱膨脹系?shù)(CTE)(例如在20°C下測(cè)量)ο例如，硅可以具有大約2.6ppm/K的CTE(例如被稱為線性CTE)，砷化鎵可以具有大約6.9ppm/K的CTE，氮化硅可以具有大約3.2ppm/K的CTE，碳化硅可以具有大約3ppm/K的CTE，氮化鋁可以具有大約4ppm/K的CTE，氧化鋁可以具有大約7ppm/K的CTE，而鋁可以具有大約23ppm/K的CTE，銅可以具有大約17ppm/K的CTE，金可以具有大約14ppm/K的CTE，以及銀可以具有大約18ppm/K的 CTE。
[0012]因此，當(dāng)溫度改變時(shí)，例如形成在半導(dǎo)體襯底的表面處的金屬層可能引起在金屬襯底中的機(jī)械應(yīng)力或應(yīng)變。具有例如低CTE的金屬可能具有其他缺點(diǎn)，例如，低熱導(dǎo)率(例如在20°C下測(cè)量)或不適當(dāng)?shù)臋C(jī)械性質(zhì)和/或電性質(zhì)，例如具有大約4.5ppm/K的CTE的鎢可以具有小于180W/mK的熱導(dǎo)率，而銅可以具有大約400W/mK的熱導(dǎo)率，并且銀可以具有大約430W/mK的熱導(dǎo)率。因此，根據(jù)各種實(shí)施例，銅可以用于電接觸半導(dǎo)體載體，例如半導(dǎo)體襯底或半導(dǎo)體晶片。
[0013]用于印刷背面金屬化的當(dāng)前可用的方法包括例如作為金屬材料的銅膏。用于燒結(jié)在晶片上的銅膏的燒結(jié)工藝可能要求增加的溫度(或者換言之退火或熱處理)。晶片可以被加熱例如至大約400°C的溫度，其導(dǎo)致由于與特定體積模量結(jié)合的熱膨脹系數(shù)的不匹配而引起的極大機(jī)械應(yīng)力。如果基本上整個(gè)晶片覆蓋有銅金屬膏，則整個(gè)晶片可能在燒結(jié)期間經(jīng)受機(jī)械應(yīng)力；并且這可能引起晶片的強(qiáng)變形或者甚至晶片的破損。圖1A在側(cè)視圖中示出了在晶片之上施加了銅膏之后以及在通過(guò)當(dāng)前可用的方法燒結(jié)銅膏之后的硅晶片，并且圖1B在前視圖中示出了在晶片之上施加了銅膏之后以及在通過(guò)當(dāng)前可用的方法燒結(jié)銅膏之后的硅晶片。照慣例，可以在晶片被切割之前燒結(jié)銅膏，并且因此，機(jī)械應(yīng)力可以影響晶片。例如，如果晶片是薄晶片或者超薄晶片，例如其中厚度小于大約1 Oym或者小于5Oμπι，則晶片不可能經(jīng)受住由在晶片之上形成的金屬層所引起的應(yīng)力。結(jié)果，晶片可能例如在加熱處理期間變形，其中對(duì)于更厚的金屬層和更薄的晶片，變形(以及破損概率)增加。
[0014]此外，當(dāng)前所使用的熱彈性膠可以具有低粘度。因此，在升高的溫度下，膠可以以不受控制的方式分布在晶片之上。這有助于進(jìn)一步的機(jī)械應(yīng)力或者膠的不適當(dāng)定位?？赡茈y以為了批量生產(chǎn)目的使用晶片上燒結(jié)的材料來(lái)實(shí)現(xiàn)用于形成背面金屬化的常規(guī)使用的工藝。已認(rèn)識(shí)到的是，在燒結(jié)工藝期間的晶片上所施加的應(yīng)力必須被降低。此外，在燒結(jié)工藝期間可以使用替換的膠。
[0015]根據(jù)各種實(shí)施例，提出了用于處理載體(例如襯底或晶片)的工藝流程，或者換言之，用于在從載體分割的多個(gè)管芯上形成背面金屬化的工藝流程。為了降低晶片應(yīng)力，可以在管芯分離之后(例如在等離子體切割之后)執(zhí)行燒結(jié)工藝。
[0016]圖2示出了根據(jù)各種實(shí)施例的用于處理半導(dǎo)體載體(例如半導(dǎo)體襯底)的方法100的示意性流程圖。方法100可以包括:在110，用金屬覆蓋半導(dǎo)體襯底的多個(gè)管芯區(qū)；在120，由半導(dǎo)體襯底形成多個(gè)管芯，其中多個(gè)管芯中的每一個(gè)管芯覆蓋有金屬；以及，隨后在130，對(duì)覆蓋多個(gè)管芯中的至少一個(gè)管芯的金屬進(jìn)行退火。
[0017]根據(jù)各種實(shí)施例，可以執(zhí)行退火，以例如如果以顆粒的形式提供金屬，則燒結(jié)金屬，和/或以例如如果通過(guò)物理氣相沉積(PVD)或化學(xué)氣相沉積(CVD)來(lái)沉積金屬或者如果鍍敷(例如化學(xué)鍍)