[发明专利]制造半导体装置的设备和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于2011年3月11日提交的日本专利申请第2011-054332并要求其优先权，该申请的内容以参见的方式纳入本文。

技术领域

本发明涉及一种制造半导体装置的设备和方法，特别是一种用于制造诸如用于功率转换装置的功率半导体装置的薄半导体装置的设备和方法。

背景技术

在以IGBT(绝缘栅双极型晶体管)为代表的功率半导体装置中，正在进行的是减小用于生产半导体装置的半导体衬底或晶片的厚度，以实现装置的高性能。此外，在进行的是扩大晶片的直径以增加可由晶片构成的功率半导体元件的数目，由此降低半导体装置的成本。

然而，晶片厚度的减小会导致在晶片的周缘处破损，从而导致晶片破裂。由于薄晶片具有较低的机械强度，还会引起的一个问题是晶片易于产生裂缝、裂口和挠曲的问题。特别地，在大直径的晶片中可注意到这些问题。表现出较大挠曲的大直径薄晶片难以在制造步骤之间运输晶片以及将晶片定位在制造装置上。

垂直的功率半导体装置的制造过程还需要在晶片的背面上进行离子注入、热处理(退火)、金属膜沉积等步骤。因此，上述问题致使难以在晶片的背面上实施这些步骤。

为了解决这些问题，已提出一种如下的晶片，在晶片的背面侧的周缘处具有环形加强部以增强厚度减小的晶片。具有环形加强部的晶片的背面侧的周缘比晶片的中心部厚。使用具有环形加强部的晶片显著减少晶片的翘曲和挠曲，并在运输步骤中处理晶片时增强晶片的强度，从而防止晶片产生破损和破裂。

图12A到12D示出具有环形加强部的晶片形状。图12A示出在晶片的周缘处具有环形加强部111、带有定向平坦部110的晶片。

图12B示出在晶片的周缘处具有环形加强部121、带有槽口120的晶片。

两种晶片在环形加强部之内的内部是用于形成半导体装置元件的区域。

例如，专利文献1公开了一种用于制造具有环形加强部的晶片的方法。该方法使用磨削设备，该磨削设备设有直径小于晶片直径的磨削构件，并将晶片的中心部磨薄，而留下晶片的背面侧的周缘部以形成肋状物。

图13A和13B是示出在制造具有环形加强部的晶片的过程中的磨削步骤的简化剖视图。

下面参见图13A和13B描述制造具有环形加强部的晶片的步骤。首先，将晶片20设置在磨削设备的盒内(未示出)。在由运输机器人等定位之后，晶片20被运输到卡吸台10上，并放置到卡吸台10的附连板12的表面上。卡吸台10连接到真空系统(未示出)，该真空系统经由附连板12供给负压，以如图13A中所示吸引和保持晶片20。附连板12由例如多孔陶瓷制成。

磨削设备设有直径小于晶片直径的磨削构件133。磨削构件133在与晶片接触的接触表面上具有砂轮。磨削构件133在其自身的轴线上转动，而轴线本身则在晶片上转动，以磨削晶片的中心部。

磨削设备仅磨削晶片的中心部，而在周缘部留出与被送入磨削设备的原始晶片一样的厚度。因此，晶片22被制造成具有磨削成如图13b中所示较薄的期望厚度的中心部。图12C示出在晶片的周缘处具有环形加强部122(肋结构)的成品薄晶片的剖视图。

图14A、14B和14C是在制造具有环形加强部的晶片的过程中的磨削步骤的另一示例的基本部件的剖视图。

图14A、14B和14C的磨削设备设有含有不同粒度的研磨粒的两个磨削构件131和132，而图13A和13B的磨削设备具有单个磨削构件133。