[發明專利]硅晶片背面的封裝結構

無效

• 申請號: 201010577087.0
• 申請日: 2010-12-02
• 公開（公告）號: CN102487072A
• 公開（公告）日: 2012-06-06
• 發明（設計）人: 邱恒德;吳俊泰;林東一
• 申請（專利權）人: 合晶科技股份有限公司
• 主分類號: H01L29/04
• 分類號: H01L29/04;H01L29/06
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;靳強

技術領域

本發明涉及一種硅晶片背面的封裝結構，特別涉及一種能有效改善外延生長(epitaxial?growth)時所產生的晶片毛邊(silicon?nodule)的問題的結構。

背景技術

硅晶片為制造半導體電子元件的主要基材(substrate)，一般半導體的制造方法可包括以下步驟：

1.單晶生長(crystal?growth)，通常以直拉法(CZ)生長無差排(dislocations)缺陷的單晶硅棒材(又稱晶棒)，單晶分為P型單晶和N型單晶，其中P型單晶是摻雜IIIA族元素(如硼)，而N型單晶是摻雜V?A族元素(如磷、砷、或銻)；當晶棒生長完成后，晶棒外徑會略大于所需直徑，因此會再經過晶棒滾磨，并完成平邊或溝槽的滾磨；

2.切片(slicing)，這是以切片機將上述單晶硅棒材切成片狀的晶片，而切片的技術會影響晶片的翹曲度；

3.圓邊(或稱倒角；edge?profiling)，這是將晶片的邊緣磨圓，徹底消除晶片在后續制造方法中發生缺角(chipping)破損的可能性；

4.研磨(lapping)，這是將晶片的表面研磨成平坦狀，以減少切片可能產生的損傷層及削切的痕跡；

5.蝕刻(etching)，由于晶片在經過切片和研磨后，其表面因加工應力會形成一層損傷層，此蝕刻步驟則是利用混酸或堿蝕刻硅晶片以去除表面損傷層，使整片晶片維持高品質的單晶特性；

6.晶背加工(backside?treatment)，其目的包括：(1)化學氣相沉積(Chemical?vapor?deposition)產生一層多晶硅層(poly-silicon?layer)或是用機械方式產生一層損傷層(damaged?layer)；多晶硅層或損傷層通稱為外質吸雜層(extrinsic?gettering?layer)。主要功能在于吸收元件(device)制作過程中可能的金屬污染(metallic?contamination)；(2)化學氣相沉積氧化膜以作背封，防止自動摻雜(auto-doping)；

7.拋光(polishing)，這是改善晶片表面粗糙度；

8.清洗(cleaning)，這是以化學品的浸泡或噴灑等方法再以超純水清洗晶片表面，以去除微塵、臟污、有機物、金屬等雜質；

9.各項檢驗，這是包括利用晶片檢測顯微鏡、自動光學檢測器等裝置檢驗晶片的品質；

10.包裝(package)，最后將檢驗完成的晶片包裝出貨。

為按照市場電子產品輕薄短小及省電的要求，對低消耗功率的要求也越高。因此，為了降低功率半導體元件的導通電阻(Rdson)來減少功率損耗，便需要低電阻率(即重摻雜)的晶片。而為了要得到低電阻率的硅晶片，在單晶生長時需添加高濃度的摻雜物(dopant)于硅溶液中。但摻雜物會與硅溶液中的氧原子結合，而形成揮發性的氧化物氣體，使得硅晶片中含氧量降低，低含氧量的硅晶片比高含氧量的硅晶片不容易在之后的高溫處理時產生氧化硅的析出(precipitation)作用，而氧析出作用會在晶片內部產生氧化硅及其他的缺陷而獲得內質吸雜(intrinsic?orinternal?gettering)的效果。因此，低電阻率的硅晶片需要靠外質吸雜(extrinsic/external?gettering)方式確保電子元件制造時的成品率。

外質吸雜主要有二大類，一為在晶片背面成形一層封裝結構，另一為用機械損傷(Mechanical?damage)的方法。現有技術的晶片背面結構包括直接成形于硅基材(晶片)底部的一多晶硅層或直接以機械損傷的方式成形一損傷層(Mechamical?damage?layer)，再于多晶硅層或損傷層之上形成一層氧化層，該氧化層可為二氧化硅層(amorphous?SiO₂)或氮化硅層(Si₃N₄)；由于該多晶硅層具有吸雜的功能，故可使得晶片正表面的潔凈區域增加，而該氧化層由于是無晶型態，摻質在氧化層的擴散率(diffusion?rate)較低，因此能防止摻雜于晶片中的摻雜物自晶片背面向外擴散而產生自動摻雜(Auto?doping)的現象。