用于處理半導體襯底的方法和用于處理半導體晶片的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]各種實施例一般涉及用于處理半導體襯底的方法以及涉及用于處理半導體晶片的方法。
【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體工件的半導體處理中使用。照慣例，金屬化可以形成在晶片級上，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，其可以針對操作管芯或芯片被要求。此外，例如在垂直集成半導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。背面金屬化可以例如在晶片例如通過研磨背面來變薄至期望的厚度之后形成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)各種實施例，用于處理半導體襯底的方法可以包括:用金屬覆蓋半導體襯底的多個管芯區(qū)；由半導體襯底形成多個管芯，其中所述多個管芯中的每一個管芯覆蓋有金屬；以及，隨后，對覆蓋所述多個管芯中的至少一個管芯的金屬進行退火。
【附圖說明】
[0004]在附圖中，遍及不同視圖的相同附圖標記一般指代相同部件。附圖不必按比例，相反一般將重點放在圖示本發(fā)明的原理上。在下面的描述中，本發(fā)明的各種實施例參考下面的附圖進行描述，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體晶片；
圖2示出了根據(jù)各種實施例的用于處理半導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)各種實施例的在處理期間的各種階段的半導體襯底；
圖4示出了根據(jù)各實施例的用于處理半導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)各種實施例的在處理期間的各種階段的半導體襯底；
圖6A在示意性橫截面視圖中示出了根據(jù)各種實施例的在處理期間的各種階段的半導體襯底；
圖6B在示意性橫截面視圖中示出了根據(jù)各種實施例的在處理期間的各種階段的半導體襯底；
圖7A示出了根據(jù)各種實施例的等離子體切割的半導體管芯的圖像；
圖7B示出了通過鋸切來切割的半導體管芯的圖像；
圖8A示出了根據(jù)各種實施例的在半導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)各種實施例的的電子器件；以及圖10示出了根據(jù)各種實施例的用于處理半導體晶片的方法的示意性流程圖。
【具體實施方式】
[0005]下面的詳細描述提及所附附圖，其作為例證示出了特定細節(jié)和在其中本發(fā)明可以被實踐的實施例。
[0006]詞“示例性”在本文中用于意指“用作示例、實例或例證”。在本文中被描述為“示例性”的任何實施例和設(shè)計不必被解釋為對于其他實施例或設(shè)計優(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”，其中一個或多個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“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)的測量，其中孔隙度是空隙體積對于總體積的分數(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“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，以及至少一個金屬和準金屬的合金，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)各種實施例，載體(例如襯底、晶片或工件)可以由各種類型的半導體材料制成或者可以包括各種類型的半導體材料，所述各種類型的半導體材料包括例如硅、鍺、III至IJV族或者其他類型，包括例如聚合物，盡管在另一實施例中，還可以使用其他適合的材料。在實施例中，載體由(摻雜或未摻雜)硅制成，在替換實施例中，載體是絕緣體上硅(SOI)晶片。作為替換，任何其他適合的半導體材料可以用于載體，例如，諸如砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)的半導體化合物材料，而且還有任何適合的三元半導體化合物材料或者四元半導體化合物材料，諸如砷化銦鎵(InGaAs)。根據(jù)各種實施例，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體材料或者與導電金屬氧化物、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體材料或?qū)щ娊饘傺趸铩⒔饘俚锘蚪饘俚趸锔蟮臒崤蛎浵禂?shù)(CTE)(例如在20°C下測量)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，當溫度改變時，例如形成在半導體襯底的表面處的金屬層可能引起在金屬襯底中的機械應(yīng)力或應(yīng)變。具有例如低CTE的金屬可能具有其他缺點，例如，低熱導率(例如在20°C下測量)或不適當?shù)臋C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的熱導率，而銅可以具有大約400W/mK的熱導率，并且銀可以具有大約430W/mK的熱導率。因此，根據(jù)各種實施例，銅可以用于電接觸半導體載體，例如半導體襯底或半導體晶片。
[0013]用于印刷背面金屬化的當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械應(yīng)力。如果基本上整個晶片覆蓋有銅金屬膏，則整個晶片可能在燒結(jié)期間經(jīng)受機械應(yīng)力；并且這可能引起晶片的強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當前可用的方法燒結(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當前可用的方法燒結(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。這有助于進一步的機械應(yīng)力或者膠的不適當定位?？赡茈y以為了批量生產(chǎn)目的使用晶片上燒結(jié)的材料來實現(xiàn)用于形成背面金屬化的常規(guī)使用的工藝。已認識到的是，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)各種實施例的用于處理半導體載體(例如半導體襯底)的方法100的示意性流程圖。方法100可以包括:在110，用金屬覆蓋半導體襯底的多個管芯區(qū)；在120，由半導體襯底形成多個管芯，其中多個管芯中的每一個管芯覆蓋有金屬；以及，隨后在130，對覆蓋多個管芯中的至少一個管芯的金屬進行退火。
[0017]根據(jù)各種實施例，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/或以例如如果通過物理氣相沉積(PVD)或化學氣相沉積(CVD)來沉積金屬或者如果鍍敷(例如化學鍍)