[发明专利]局部半导体晶片削薄

说明书

局部削薄处理被用在半导体基底(诸如，晶片)的背面以便提高布置在晶片的前侧上或前侧内的电子装置的热性能。

背景技术

半导体装置的运行对它的结温敏感。当结温超过它的功能限制时，半导体性能、寿命和可靠性可显著降低。

为了提高半导体装置的工作温度，它的部件能够被配置为提高热耗散。以这种方式，该装置能够更好地耗散热量，从而它能够在高温工作，或者从而在保持相同工作温度的同时，能够减少最终装置的面积。由于半导体装置的有源区域通常局限于它的表面和开始半导体基体材料的一部分(例如，通常比开始材料厚度薄的装置基体漂移区)，所以存在抑制热耗散的大量未使用的材料(例如，在该装置的背面)。利用需要专用技术的半导体削薄处理，能够去除这种过多的半导体基体材料。

在一个示例性制造过程中，半导体晶片的前侧经过半导体加工处理，以使得电子装置被形成在晶片的前侧。一个或多个金属化层通常被形成在晶片的前侧以用作前侧电极。在电子装置是功率场效应晶体管或绝缘栅双极晶体管(IGBT)的情况下，例如，控制电极位于晶片的前侧。在功率二极管的情况下，阳极位于晶片的前侧。

在已执行装置形成(包括装置的形成中所涉及的所有扩散处理步骤)之后，可执行晶片削薄。通常采用两种不同晶片削薄处理中的任一种晶片削薄处理。

在第一晶片削薄处理中，晶片被翻转，并且晶片的背面的中心部分在通常被称为Taiko研磨处理的处理中被削薄。然而，晶片的背面的外围边缘部分未被削薄。作为结果，留下晶片的较厚周围边缘支撑部分包围晶片的较薄中心部分。较厚周围边缘支撑部分提供机械强化，以使得较薄中心部分能够被处理，而不破坏晶片。较厚周围边缘支撑部分还在稍后的处理步骤中减少晶片翘曲。

在背面研磨之后，背面金属化层被形成在晶片的背面的较薄中心部分。金属化层在功率装置的背面形成电极。晶片的周围边缘支撑部分可随后被切掉，并且晶片的较薄中心部分可被切割以形成个体装置块。

在第二晶片削薄处理(有时被称为临时接合处理)中，半导体晶片(多个电子装置被形成在该晶片的前侧)通过粘合剂层而被接合到第二晶片(载体晶片)。

半导体晶片被从晶片背面削薄，直至达到预期目标厚度。基于半导体装置类型，背面被使用例如注入、热处理、金属化等处理以完成装置结构。在该装置被完成之后，将载体晶片与现在削薄的半导体晶片分离。

通过减小装置尺寸(装置尺寸重新调整)来实现半导体装置性能的持续提高，这需要半导体装置厚度的进一步减小以便优化装置热耗散。

发明内容

根据这里公开的主题的一个方面，局部削薄处理被用在半导体基底(诸如，晶片)的背面以便提高布置在晶片的前侧上或前侧中的电子装置的热性能。

在一个特定实现方式中，通过将掩模施加于半导体晶片的背面来完成局部晶片削薄。利用选择的几何图案对掩模进行图案化，并且半导体晶片的背面被蚀刻以将选择的几何图案从掩模转移到半导体晶片的背面。由合适的金属(例如，铜或任何导电材料)使用合适的相关沉积处理(例如，电镀、CVD、PVD等)填充图案化的背面结构以便保证良好的热导率。几何图案可被选择以优化装置的最终热性能和晶片的机械特性(在坚固性和翘曲方面)之间的折衷。

附图说明

图1A-1E示意性地显示用于局部性地削薄半导体晶片的背面的处理的一个示例。

图2A-2C示意性地显示在已执行半导体晶片局部削薄之后的处理的一个示例。

图3示意性地显示局部性地削薄的半导体装置的一个示例的最终结构，金属化堆栈被形成在晶片的削薄的背面。

图4A-4H显示可在晶片削薄处理期间施加于晶片的背面的示例性几何图案。

图5A和5B分别显示IGBT或在有源区域中以及在终止区域中具有不同半导体厚度的其它装置的俯视图和剖视图。