具有不对称边缘轮廓的半导体晶片及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及半导体晶片制造方法，更具体地说，涉及在大量生产制造工艺中利用半导体晶片作为衬底的半导体器件制造方法。
背景技术
传统半导体器件制造方法常常包括把薄膜淀积到半导体晶片上的重复步骤。在一些情况下，使用传统蚀刻技术除去这些薄膜中的一层或多层。这样的蚀刻技术可包括在蚀刻步骤期间使用等离子以除去预先淀积的薄膜。因为等离子蚀刻速度可能与薄膜和等离子源之间的距离成正比，所以跨越其上包括薄膜的整个晶片时薄膜和等离子源之间的距离一致是非常有利的。通过保证一致的蚀刻速度和使蚀刻步骤完成时存在的薄膜残余物的量最小，这样一致的距离典型地提高蚀刻技术。令人遗憾地是，如果边缘轮廓引起晶片上表面和蚀刻源之间的距离变化很大，那么在一蚀刻步骤结束时或一系列蚀刻步骤完成时，出现的薄膜残余物的量可能明显地靠近晶片的边缘。如果后续工艺步骤引起薄膜颗粒从残余物转移到晶片上表面的其他部分，那么这种在晶片周边处薄膜残余物中的“堆积(build-up)”可导致晶片的合格率降低。例如，清洁步骤包括把清洁溶液横向越过晶片的上和下表面，可以从堆积的残余物中移走颗粒并且在晶片的有源部分上再淀积这些颗粒。正如本领域技术人员所公知地，在半导体器件制造工艺结束时，在从晶片切割下来地集成电路芯片上，这些再淀积的颗粒可以作为实质性缺陷。在可靠性测试期间这样的缺陷可引起芯片作为不合格品被废弃。
发展传统技术来制造具有不对称边缘轮廓的半导体晶片。例如，美国专利No.4,630,093公开了一种具有关于晶片中部平面的不对称周围边缘的晶片。这种不对称周围边缘用于指示半导体晶片的前表面和后表面。具体地，No.4,630,093专利的图2示例了具有半圆形状的周围边缘的晶片。半圆的曲率半径沿厚度方向改变。美国专利No.5,021,862、No.5,045,505和No.5,110,764也公开了具有不对称边缘轮廓的半导体晶片。这些边缘轮廓具有沿着晶片的前表面和后表面的圆周边缘形成的成斜角边的部分。圆周边缘被描述作为防止在操作晶片期间碎片。美国专利No.5,225,235、No.5,230,747和No.5,279,992也公开了具有用于防止晶片碎片的圆形和/或斜面边缘的晶片。
尽管发展了半导体晶片加工技术和传统上使用了具有不对称边缘轮廓的半导体晶片，但还继续存在对半导体晶片制造方法的需要，使得晶片较少受到由形成在晶片边缘上的残余物引起的工艺缺陷的影响。
【发明内容】
根据本发明实施例的半导体晶片利用不对称边缘轮廓(EP)以便获得半导体器件加工的较高合格率。构造这些边缘以减少薄膜残余物的量，该薄膜残余物可能形成在半导体晶片的上表面上且靠近其周围边缘的位置处。还构造这些边缘轮廓以在半导体加工步骤期间抑制在晶片上表面上再淀积残存颗粒。这样的步骤可包括表面清洁和清洗步骤，其可包括使清洁或清洗溶液横越过装在盒中并浸没在溶液中的晶片或一批晶片。
本发明的一些实施例包括一种具有不对称边缘轮廓(EP2)的半导体晶片，该不对称边缘轮廓在内边缘轮廓(EP2in)和外边缘轮廓(EP2out)之间延伸，如图2所示例的。在图2中，参考标记“t”指示半导体晶片的厚度并且角1指示在大约30°和大约85°之间范围内的角，更具体地，在大约60°和大约75°之间的范围内。角2比1大并且小于大约85°，更具体地，小于大约75°。可选择地，如图1所示，角2和1可以是相等的。参考标记“R”指示弧的半径，该弧定义与半导体晶片的上表面的交点处的EP2in。角α是锐角，表示半导体晶片的下表面和与在外边缘轮廓EP2out上的点处的弧正切的线之间的夹角。还可根据下面的关系式定义四个尺寸参数：A1＝R(1-cos1)；A2＝R(1-sinα)+(B2-Rcosα)cotα；B1＝Rsin1；以及B2＝t-Rsin1。如图2所示，尺寸参数A1与晶片厚度相比保持相对小，以便减少可形成在晶片周围边缘上的任何薄膜残余物的量。此外，当晶片暴露在横向定向的溶液(例如，清洁、清洗)时，边缘轮廓EP2out的形状有利于形成靠近晶片的上表面的涡流。这种涡流抑制了在清洁和清洗期间残余物颗粒淀积在上表面上，从而提高了制造合格率。
本发明的其他实施例包括通过将半导体结晶体切成具有上表面和下表面的至少一个半导体晶片并且然后研磨至少一个半导体晶片的周围边缘以定义图1所示的不对称边缘轮廓(EP)来形成半导体晶片。然后可执行抛光步骤以将图1的边缘轮廓(EP)转变成图2的边缘轮廓(EP2)。可选择地，研磨周围边缘的步骤可直接产生图2所示的边缘轮廓。
【附图说明】
图1是根据本发明第一实施例的具有不对称周围边缘的半导体晶片的横截面图；
图2是根据本发明第二实施例的具有不对称周围边缘的半导体晶片的横截面图；
图3A是根据现有技术的具有对称周围边缘的半导体晶片一部分的横截面图；
图3B是根据现有技术的具有对称周围边缘的半导体晶片一部分的横截面图；
图4A是在清洁或清洗期间经过图3A的晶片周围边缘上方的液体流动线的模拟图；
图4B是在清洁或清洗期间经过图3B的晶片周围边缘上方的液体流动线的模拟图；
图4C是在清洁或清洗期间经过图2的晶片周围边缘上方的液体流动线的模拟图；
图5是根据本发明另一实施例的具有不对称周围边缘的半导体晶片的横截面图。
【具体实施方式】
现在参考示出发明优选实施例的附图更充分地描述本发明。然而，可以用许多不同的形式实施本发明并且本发明不应局限于在这里所列举的实施例；更确切地，提供实施例以便彻底完整地公开并且充分地把本发明的范围传达给本领域的技术人员。
现在参考图1-2，示例了根据本发明实施例的半导体晶片的横截面图。这些晶片具有不对称边缘轮廓(EP)。在图1中，晶片的边缘轮廓EP在显示为曲线EPin的内边缘轮廓和显示为曲线EPout的外边缘轮廓之间延伸。如图1所示，曲线EPin和EPout在邻近晶片的上表面处重叠。然而，举例来说，邻近图1的晶片下表面的EPin和EPout的直线部分定义可以是完全直线的或曲线的(例如，分段曲线的)可接受的下边缘轮廓的最内和最外范围。该范围用图1-2中的阴影示例。参考标记“t”还指示半导体晶片的厚度并且角1指示在大约30°和大约85°之间范围内的角，更具体地在大约60°和大约75°之间的范围内。角2比1大并且小于大约85°，更具体地，小于大约75°。可选择地，如图1所示，角2和1可以是相等的。参考标记“R”指示弧的半径，该弧定义与半导体晶片的上表面的交点处的图1中的EPin(图2中的EP2in)。角α是锐角，表示半导体晶片的下表面和与在外边缘轮廓图1中的EPout(或图2中的EP2out)上的点处的弧相切的线之间的夹角。还可根据下面的关系式定义四个尺寸参数：A1＝R(1-Cos1)；A2＝R(1-sinα)+(B2-Rcosα)cotα；B1＝Rsin1；以及B2＝t-Rsin1。如图2所示，尺寸参数A1与晶片厚度相比保持相对小，以便减少可形成在晶片周围边缘上的任何薄膜残余物的量。在某些实施例中，晶片厚度t在大约625μm和大约825μm之间的范围内，并且弧半径R在大约0.23t和大约0.5t之间的范围内。在一些实施例中，尺寸A2还优选地比A1大约两倍。
根据这些实施例的优选方案，在半导体器件制造工艺期间，当晶片暴露在横向定向溶液(例如，清洁、清洗)时，边缘轮廓EPout(图1中)或EP2out(图2中)的外形有利于形成靠近晶片上表面的涡流。该涡流提供抑制在清洁和清洗期间在晶片上表面上淀积残余物颗粒的阻挡层，从而提高制造合格率。
如图4C示例在加工期间形成涡流，其中标注“晶片C”对应于图2示例的具有边缘轮廓的晶片。具体地，图4C是在清洁或清洗期间经过图2的晶片周围边缘上方的液体流动线的模拟图。相比较，图4A-4B是在清洁或清洗期间经过图3A的晶片(晶片A)和图3B的晶片(晶片B)的周围边缘上方的液体流动线的模拟图。图4A-4B中的这些液体流动线显示缺少保护性涡流。图3A和3B的传统晶片具有对称边缘轮廓，其中A1＝A2和B1＝B2。
本发明的其他实施例包括通过将半导体结晶体切成具有上表面和下表面的至少一个半导体晶片并且然后研磨至少一个半导体晶片的周围边缘以定义图1所示的不对称边缘轮廓(EP)来形成半导体晶片。然后可执行上表面抛光步骤以把图1的边缘轮廓(EP)转变成图2的边缘轮廓(EP2)。可选择地，研磨周围边缘的步骤可直接产生图2所示的边缘轮廓。
下面参考图5描述本发明的另一实施例。在该实施例中，一半导体晶片被构造为具有不对称边缘轮廓(EP)。该半导体晶片的厚度是t，其包括上表面、下表面和不对称边缘。该不对称边缘的轮廓包括自上表面开始的半径为R的弧以及自下表面开始的直线或曲线(curvilinear)，其中直线或曲线与下表面相交成锐角α并以相切的方式与弧相接，弧与上表面相交处的半径和弧的平行于上、下表面的半径之间的夹角为1，弧与直线或曲线相接处的半径和弧的平行于上、下表面的该半径之间的夹角为2，并且1在大约30°和大约85°之间的范围内。
在此实施例中，半径平行于上、下表面处的弧的点和直线或曲线与下表面的交点之间的在下表面的投影距离是A2，半径平行于上、下表面处的弧的该点和弧与上表面的交点之间的在上表面的投影距离是A1，半径平行于上、下表面处的弧的该点至上表面的垂直距离是B1，半径平行于上、下表面处的弧的该点至下表面的垂直距离是B2，其中：A1＝R(1-cos1)；A2＝R(1-sinα)+(B2-Rcosα)cotα；B1＝Rsin1；以及B2＝t-R sin1。
在此实施例中，R优选在大约0.23t和大约0.5t之间的范围内。更优选地，1在大约60°和大约75°之间的范围内。2在大约30°和大约85°之间的范围内，优选地小于约75°。1优选等于或小于2。t优选在大约625μm和大约825μm之间的范围内。尺寸A2还优选地比A1大约两倍。然而前述参数还可以取其它值，以实现本发明。
在附图和详细描述中，公开了本发明典型的优选实施例，尽管使用了具体术语，但它们仅用于一般的和叙述的意义而不是用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求限定。