[发明专利]一种形成极薄功率装置芯片的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体装置制造领域，涉及一种形成极薄的功率半导体装置芯片的方法，所述的功率半导体装置如功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅极双极晶体管(IGBT)。

背景技术

现代电子产品的大体趋势，如市场定位的需要，是产品小型化并且功能性大大增强。毫无疑问，同样的趋势也适用于功率电子装置区段。因此，在功率电子装置领域，现在需要小型化的产品，同时在功率电子装置中，及其需要高效的散热以及对电磁干扰(EMI)/无线射频干扰(RFI)的屏蔽。

由于具有减少体装置电阻、减少体装置热压力，以及在维持低剖面的同时，能制成薄于10密尔(mil，千分之一寸)的晶粒堆栈的优势，功率半导体装置芯片在半导体行业应用广泛。由于厚的外延层成本高，外延层必须作为用于高电压的半导体的体(semiconductor bulk)来生成是十分重要的。这是因为，必须的外延厚度与最高装置电压近似成正比。

以下是对先前技术中制造薄的半导体晶圆的简要介绍。

在2000年12月19日，由Morcom等人申请并转让给Intersil公司的，标题为“自给的极薄硅晶圆加工”的美国专利6,162,702中，描述了一个具有许多极薄的中央区域硅晶圆，较厚的硅圆周边框支撑着上述中央区域。通过传统方法采用传统移除设备来减薄所述的中央区域。作为可选方法，也可采用光致抗蚀剂涂层或光致抗蚀剂涂层与硬质涂层的组合体来蚀刻掉中央区域。

在2005年4月26日，由Desalvo等人申请的，标题为“制造微波无线射频晶圆的刚性背侧构造”美国专利6,884,717中，描述了一种基于蚀刻减薄半导体晶圆的方法，作为一个改良的可选方案来代替打磨和抛光减薄晶圆法。减薄的晶圆包括一个结构增强的晶圆，在原始晶圆层的背侧栅格数组上设置栅格单元，该栅格单元环绕单独的减薄晶圆区域，以改良减薄晶圆的强度和物理刚性。更适宜地，栅格数组被用于同样在原始晶圆层上的附加晶圆外围背侧环上。可以在减薄工艺、快速蚀刻过程中避免晶圆前面的表面粘着，通过公开的减薄安排，减少晶圆破损，提高晶圆强度并改进晶圆处理，比传统晶圆减薄技术具有优势。

在2005年10月27日，由Kroninger、Wener等人申请的，标题为“晶圆稳定性装置和联合制造方法”的美国专利20050236693中，描述了一个稳定性装置和方法，以稳定化处理一个薄的薄膜晶圆。薄晶圆被固定和定位在平面结构(planar fashion)上。稳定性装置外形为环，设置在晶圆的外围并且紧密地连接在其上。稳定性装置和晶圆通过负压力(negative pressure)或具有高热稳定性的粘合剂连接。晶圆和装置采用相似的半导体材料加工，并具有相同的外形轮廓(outline contour)。在晶圆生产和处理过程的处理步骤中，稳定性装置保留在晶圆上。

在2006年10月3日，Priewasser申请了一个标题为“处理晶圆的方法”的美国专利7,115,485，并转让给日本东京的Disco公司。为了在处理过程中易于操作一个薄晶圆，一个保护部件粘结并贯穿粘合剂至晶圆前侧表面的外围剩余区域，该区域不是由单独装置形成，并且晶圆的背侧表面建立在整个晶圆的前侧表面被保护部件支撑的基础上。由于晶圆外部的外围通过保护部件来增强，即便在进行了打磨减薄处理后，晶圆仍可以容易地被操作。

发明内容

本发明公开了一种制造功率半导体装置的极薄芯片的方法。该方法从一个具有原始厚度的半导体晶圆和预制的前侧装置开始，包括如下步骤：

从晶圆背侧减薄晶圆中央区域，为预制装置提供一个极薄的区域，同时在晶圆外围部分保留原始厚度，以提供结构强度防止后续处理中的破损；

在晶圆背侧形成一个电阻连接；

从晶圆上分离并收集每一个预制装置，形成极薄芯片。

在一个形成电阻连接的实施例中，该方法包括：

清洁并蚀刻晶圆背侧，以移除污垢和氧化物；

在晶圆背侧上真空沉积背衬金属。

在另一个形成电阻连接的实施例中，该方法包括：

使用搀杂剂，在晶圆背侧引入离子，形成一个重搀杂传导层对晶圆进行退火处理，以启动引入的搀杂剂；

清理并蚀刻晶圆背侧，以移除污垢和氧化物；

在晶圆背侧上真空沉积背衬金属。

在形成电阻连接的另一个实施例中，该方法包括：

使用搀杂剂，在晶圆背侧引入离子，形成一个重搀杂传导层清理并蚀刻晶圆背侧，以移除污垢和氧化物；

在晶圆背侧上真空沉积背衬金属；