專利名稱：金屬電極形成方法和具有金屬電極的半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬電極形成方法和具有金屬電極的半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)：
近年來，有一種需求，希望在形成于半導(dǎo)體襯底上的電路表面上以低成本形成用于焊接接縫等的金屬電極。
響應(yīng)于該需求，作為一種在構(gòu)圖中無需包括光刻步驟的形成金屬電極的技術(shù)，專利文獻(xiàn)1(JP-A-2006-186304)公開了一種在制造半導(dǎo)體器件的過程中實(shí)施的形成金屬電極的技術(shù)，其中在半導(dǎo)體襯底的一側(cè)上形成基底電極(bed eletrode)；在基底電極上形成保護(hù)膜并在保護(hù)膜中形成開口；以及在通過開口裸露的基底電極表面上形成用于連接的金屬電極。根據(jù)該技術(shù)，制造出一個(gè)水平高度差，使得通過開口暴露的基底電極的表面從保護(hù)膜頂部下凹，利用該水平高度差，從而通過切削處理對形成于基底電極上的金屬膜和類似的保護(hù)膜進(jìn)行構(gòu)圖。于是，形成了金屬電極。
如上述技術(shù)那樣，在通過切削形成金屬電極的圖案時(shí)，必須要以這樣的高精度來實(shí)現(xiàn)切削處理，使得在半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面上以金屬膜表面為基準(zhǔn)的切削量的變化降到例如2μm以下。
這里，當(dāng)把半導(dǎo)體襯底吸附或緊固到吸附臺上時(shí)，使半導(dǎo)體襯底發(fā)生形變從而使半導(dǎo)體襯底的背面平坦化。因此，當(dāng)反映出其背側(cè)的原始不規(guī)則形狀時(shí)，半導(dǎo)體襯底的主要側(cè)的形狀被形成為具有很大的不規(guī)則性。
在平行于吸附臺的平面上執(zhí)行切削工作。因此，當(dāng)半導(dǎo)體襯底的厚度變化大于所要求的切削量精確度時(shí)，例如為3μm時(shí)，在該平面的一部分中會存在不滿足所要求的切削量精確度的區(qū)域。這造成產(chǎn)率降低的問題。
因此，需要通過切削處理對金屬膜進(jìn)行構(gòu)圖而實(shí)現(xiàn)金屬電極形成方法和半導(dǎo)體器件，該方法用于在半導(dǎo)體襯底上形成有金屬電極的半導(dǎo)體器件，半導(dǎo)體襯底的厚度變化大于對切削量所要求的精確度，執(zhí)行所述切削處理用于滿足切削量所要求的精確度。
此外，如上述技術(shù)那樣，在通過切削形成金屬電極圖案時(shí)，必須要切削樹脂材料制成的保護(hù)膜上層疊有金屬膜的區(qū)域。當(dāng)保護(hù)膜的表面粗糙度增大時(shí)，絕緣強(qiáng)度降低。因此，必須要將經(jīng)過切削處理的保護(hù)膜的表面粗糙度限制在100nm或更小。
由于金屬膜和保護(hù)膜在剛性方面彼此很不相同，因此在切削保護(hù)膜上層疊有金屬膜的區(qū)域時(shí)，在切削夾具的尖端附近作用于保護(hù)膜的拉應(yīng)力變高。因此，作為金屬膜的下層膜的保護(hù)膜的處理側(cè)被拉動(plucked)。這導(dǎo)致了一個(gè)問題，即經(jīng)過切削處理的保護(hù)膜的表面粗糙度增大了。
因此，需要實(shí)現(xiàn)一種用于半導(dǎo)體器件的金屬電極形成方法，其能夠減小經(jīng)過切削處理的保護(hù)膜的表面粗糙度。


發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上問題，本發(fā)明的目的在于提供一種金屬電極形成方法。本發(fā)明的另一目的是提供一種具有金屬電極的半導(dǎo)體器件。
根據(jù)本公開的第一方面，一種用于半導(dǎo)體器件的金屬電極形成方法包括在半導(dǎo)體襯底的主表面上形成基底電極，其中所述基底電極電連接到半導(dǎo)體元件；在所述基底電極上形成保護(hù)膜，并在所述保護(hù)膜中形成開口，使得所述基底電極從所述開口暴露出來；在所述保護(hù)膜上形成金屬膜，以覆蓋所述保護(hù)膜和所述保護(hù)膜的所述開口；在吸附臺上安裝具有所述金屬膜的所述半導(dǎo)體襯底，并通過表面形狀測量裝置測量所述金屬膜的至少一部分的表面形狀，其中所述吸附臺在所述臺上吸附和固定所述半導(dǎo)體襯底，并且其中所述金屬膜的一部分設(shè)置在所述保護(hù)膜上；利用能夠使所述半導(dǎo)體襯底發(fā)生位移的形變裝置，基于所述金屬膜的一部分的表面形狀數(shù)據(jù)使所述半導(dǎo)體襯底發(fā)生形變，使得所述半導(dǎo)體襯底的所述主表面和切削表面之間的差異在預(yù)定范圍之內(nèi)，并且其中所述形變裝置設(shè)置在臺一側(cè)上；測量所述半導(dǎo)體襯底的所述主表面的表面形狀，并判斷所述切削表面和所述半導(dǎo)體襯底的所述主表面之間的差異是否在預(yù)定范圍之內(nèi)；以及當(dāng)所述切削表面和所述半導(dǎo)體襯底的所述主表面之間的差異在所述預(yù)定范圍之內(nèi)時(shí)，沿所述切削表面切削具有所述金屬膜的所述半導(dǎo)體襯底，以便將所述金屬膜構(gòu)圖成金屬電極。
當(dāng)把半導(dǎo)體襯底吸附或緊固到吸附臺時(shí)，雖然在反映出其背側(cè)的形狀的同時(shí)表面部分的凹陷和凸起部分之間的差異增大，但能夠減小表面部分的凹陷和凸起部分之間的差異。此外，可以將切削平面和表面部分之間的距離限定到預(yù)定范圍內(nèi)。因此，由于可以提高切削處理中的精度，因此可以提高形成金屬電極的產(chǎn)率。
或者，在切削具有所述金屬膜的所述半導(dǎo)體襯底期間，僅一部分所述金屬膜保留在所述保護(hù)膜的所述開口中，從而使所述金屬膜的所述部分提供所述金屬電極。
或者，所述形變裝置可以設(shè)置在所述吸附臺的背側(cè)上，使得所述形變裝置與所述半導(dǎo)體襯底位置相反，并且所述形變裝置經(jīng)由所述吸附臺使所述半導(dǎo)體襯底發(fā)生位移。
或者，所述形變裝置可以包括多個(gè)致動器，并且每個(gè)致動器獨(dú)立地使所述半導(dǎo)體襯底發(fā)生位移。此外，每個(gè)致動器都可以是具有壓電元件的壓電致動器。此外所述表面形狀測量裝置可以在多個(gè)測量點(diǎn)處測量所述金屬膜的表面形狀，并且所述測量點(diǎn)的數(shù)目大于所述致動器的數(shù)目。
或者，所述表面形狀測量裝置可以在多個(gè)測量點(diǎn)處測量所述金屬膜的表面形狀，并且其中所述形變裝置以如下方式使所述半導(dǎo)體襯底發(fā)生位移所述形變裝置在每一個(gè)均對應(yīng)于所述測量點(diǎn)的多個(gè)位移點(diǎn)處向所述半導(dǎo)體襯底施加位移。
或者，所述表面形狀測量裝置可以是激光位移計(jì)，其沿著平行于所述切削表面的平面掃描所述金屬膜的表面形狀。
根據(jù)本公開的第二方面，一種半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底，其具有主表面和背側(cè)表面；基底電極，其電連接到半導(dǎo)體元件，其中所述基底電極設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底的所述主表面上；保護(hù)膜，其設(shè)置于所述基底電極上，其中所述保護(hù)膜包括開口，所述基底電極的一部分通過所述開口而暴露出來；以及金屬電極，其設(shè)置在所述保護(hù)膜的所述開口中并接觸所述基底電極的所述部分。所述保護(hù)膜的表面和所述金屬電極的表面的平坦度偏差小于所述半導(dǎo)體襯底的所述背側(cè)表面的粗糙度，并且所述金屬電極以如下方式提供切削用于覆蓋所述保護(hù)膜和所述保護(hù)膜的所述開口的金屬膜，以便在具有所述金屬膜的所述半導(dǎo)體襯底被安裝在吸附臺上的條件下，將所述保護(hù)膜構(gòu)圖成所述金屬電極。
在該半導(dǎo)體器件中，通過切削處理切削的部分的厚度變化小于半導(dǎo)體襯底的背側(cè)的凹陷和凸起部分之間的差異。因此，所有區(qū)域都滿足切削量所要求的精確度?？梢蕴岣弋a(chǎn)率。
或者，所述保護(hù)膜的所述開口和所述基底電極的所述部分可以以如下方式提供溝槽所述保護(hù)膜提供所述溝槽的側(cè)壁，而所述基底電極的所述部分提供所述溝槽的底部，并且所述金屬電極設(shè)置在所述溝槽的所述側(cè)壁和所述底部上。
或者，所述半導(dǎo)體器件還可以包括設(shè)置在溝槽中的金屬電極上的焊料層。
或者，所述金屬電極可以從保護(hù)膜的開口突出出來。
或者，所述保護(hù)膜可以由樹脂制成。
根據(jù)本公開的第三方面，一種用于半導(dǎo)體器件的金屬電極形成方法包括在半導(dǎo)體襯底的主表面上形成基底電極，其中所述基底電極電連接到半導(dǎo)體元件；在所述基底電極上形成保護(hù)膜，并在所述保護(hù)膜中形成開口，使得所述基底電極從所述開口暴露出來；在所述保護(hù)膜上形成金屬膜，以覆蓋所述保護(hù)膜和所述保護(hù)膜的所述開口；在第一吸附臺上安裝所述半導(dǎo)體襯底，以在所述第一吸附臺上接觸所述金屬膜，其中所述第一吸附臺包括用于在其上吸附所述半導(dǎo)體襯底的第一平坦表面；設(shè)置具有平行于所述第一吸附臺的所述第一平坦表面的第二平坦表面的平坦化臺，在所述半導(dǎo)體襯底的背側(cè)表面和所述平坦化臺的所述第二平坦表面之間插入填充物，并且固化所述填充物從而使所述半導(dǎo)體襯底的切削表面平坦化，其中所述背側(cè)表面與所述主表面相反；以及通過所述填充物在第二吸附臺上吸附和固定所述半導(dǎo)體襯底，并且沿所述切削表面切削具有所述金屬膜的所述半導(dǎo)體襯底，使得僅一部分所述金屬膜保留在所述保護(hù)膜的所述開口中，其中所述金屬膜的所述部分提供金屬電極。
在上述方法中，改善了金屬膜表面的平坦度。此外，即使在切削處理期間半導(dǎo)體襯底被吸附或緊固時(shí)，金屬膜的表面的形狀在反映背側(cè)原始不規(guī)則形狀的同時(shí)也不會具有大的不規(guī)則性。亦即，減小了金屬膜表面的凹陷和凸起部分之間的差異，且將用于切削處理的切削平面和金屬膜表面之間的距離約束到預(yù)定范圍之內(nèi)。因此，由于可以提高切削處理中的精度，因此可以提高形成金屬電極的產(chǎn)率。
或者，填充物可以由加熱時(shí)表現(xiàn)出流動性的材料制成。
或者，可以以如下方式插入所述填充物在所述平坦化臺的所述第二平坦表面上涂布所述填充物，并且將具有所述填充物的所述平坦化臺施壓接觸(press-contact)到所述半導(dǎo)體襯底的所述背側(cè)表面。
根據(jù)本公開的第四方面，一種用于半導(dǎo)體器件的金屬電極形成方法包括在半導(dǎo)體襯底的主表面上形成基底電極，其中所述基底電極電連接到半導(dǎo)體元件；在所述基底電極上形成保護(hù)膜，并在所述保護(hù)膜中形成開口，使得所述基底電極從所述開口暴露出來；在所述保護(hù)膜上形成金屬膜，以覆蓋所述保護(hù)膜和所述保護(hù)膜的所述開口；在第一吸附臺上安裝所述半導(dǎo)體襯底，以在所述第一吸附臺上接觸所述金屬膜，其中所述第一吸附臺包括用于在其上吸附所述半導(dǎo)體襯底的第一平坦表面；以所述背側(cè)表面面對所述第三吸附臺的方式在第三吸附臺上方設(shè)置所述半導(dǎo)體襯底，以所述位移裝置與所述半導(dǎo)體襯底相反的方式在所述第三吸附臺下方設(shè)置位移裝置，并向所述第三吸附臺施加位移，使得所述第三吸附臺匹配并接觸所述半導(dǎo)體襯底的所述背側(cè)表面；以及在所述第三吸附臺上吸附和固定所述半導(dǎo)體襯底的所述背側(cè)表面，并切削具有所述金屬膜的所述半導(dǎo)體襯底，使得僅一部分所述金屬膜保留在所述保護(hù)膜的所述開口中，其中所述金屬膜的所述部分提供金屬電極。
在上述方法中，改善了金屬膜表面的平坦度。即使在切削處理期間半導(dǎo)體襯底被吸附或緊固時(shí)，金屬膜的表面形狀在反映背側(cè)原始不規(guī)則形狀的同時(shí)也不會具有大的不規(guī)則性。亦即，減小了金屬膜表面的凹陷和凸起部分之間的差異，且將用于切削處理的切削平面和金屬膜表面之間的距離約束到預(yù)定范圍之內(nèi)。因此，由于可以提高切削處理中的精度，因此可以提高形成金屬電極的產(chǎn)率。
或者，所述位移裝置可以包括多個(gè)致動器，每個(gè)致動器都能夠獨(dú)立控制位移。
或者，每個(gè)致動器可以是包括壓電元件的壓電致動器。
根據(jù)本公開的第五方面，一種用于半導(dǎo)體器件的金屬電極形成方法包括在半導(dǎo)體襯底的主表面上形成基底電極，其中所述基底電極電連接到半導(dǎo)體元件；在所述基底電極上形成保護(hù)膜，并在所述保護(hù)膜中形成開口，使得所述基底電極從所述開口暴露出來；在所述保護(hù)膜上形成金屬膜，以覆蓋所述保護(hù)膜和所述保護(hù)膜的所述開口；以及利用切削工具切削具有所述金屬膜的所述半導(dǎo)體襯底，使得僅一部分所述金屬膜保留在所述保護(hù)膜的所述開口中，其中所述金屬膜的所述部分提供金屬電極。所述切削工具包括切削表面，所述切削表面具有第一刀刃部分和第二刀刃部分。所述第一刀刃部分設(shè)置在所述切削表面的第一側(cè)上，而所述第二刀刃部分設(shè)置在所述切削表面的第二側(cè)上。所述切削表面的所述第一側(cè)面向所述切削工具的前向(forward direction)，而所述切削表面的所述第二側(cè)面向所述切削工具的后向(backward direction)。所述切削工具沿所述前向移動，而所述后向與所述前向相反。所述切削工具以預(yù)定的間距按步進(jìn)方式移動。以如下方式確定所述間距所述第一刀刃部分切削所述金屬膜在所述保護(hù)膜上的堆疊層；以所述預(yù)定間距移動所述切削工具；并且所述第二刀刃部分切削所述保護(hù)膜暴露出來的區(qū)域。
在上述方法中，可以在以指定間距移動切削工具之后要執(zhí)行的切削期間，利用第二刀刃部分切削保護(hù)膜(被第一刀刃部分切削，并且其表面已被削掉從而增大了表面粗糙度)被暴露出來的區(qū)域。因此，可以減小經(jīng)過切削處理的保護(hù)膜的表面粗糙度。
或者，所述第一刀刃部分可以利用具有定義為R的曲率半徑的預(yù)定弧連接到所述第二刀刃部分，所述切削工具以定義為d的切削深度切削所述保護(hù)膜，并且定義為P的所述預(yù)定間距具有關(guān)系0＜P≤2/3(2Rd-d2)1/2。
或者，所述第一刀刃部分以第一面和第二面連接到所述第二刀刃部分，所述第一面和所述第二面中的每一個(gè)相對于所述金屬膜的表面都傾斜定義為θ的預(yù)定角。所述切削工具以定義為d的切削深度切削所述保護(hù)膜，并且定義為P的所述預(yù)定間距具有關(guān)系0＜P≤2d/(3tanθ)。
或者，所述保護(hù)膜可以由聚酰亞胺樹脂制成，所述切削工具以等于或小于8μm的切削深度切削所述保護(hù)膜。



通過參考附圖給出的如下詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。在附圖中 圖1為其上根據(jù)第一實(shí)施例的金屬電極形成方法的其上形成有金屬電極的半導(dǎo)體器件的截面說明圖； 圖2A到圖2C示出了第一實(shí)施例的金屬電極形成方法中包括的步驟； 圖3A和圖3B示出了第一實(shí)施例的金屬電極形成方法中包括的步驟； 圖4A和圖4B示出了第一實(shí)施例的金屬電極形成方法中包括的步驟； 圖5A和圖5B為示出了表面形狀控制設(shè)備的說明圖，圖5A為表面形狀控制設(shè)備的截面圖，圖5B為從半導(dǎo)體襯底一側(cè)看到的其平面說明圖； 圖6A到圖6C為示出了用于半導(dǎo)體襯底的表面形狀控制的范例的說明圖，圖6A為在吸附期間檢測到的半導(dǎo)體襯底的厚度的分布曲線(profile)，圖6B為形變單元施加的位移的分布曲線，圖6C為形變單元移動的半導(dǎo)體襯底的厚度的分布曲線； 圖7為已焊接其金屬電極的半導(dǎo)體器件的截面說明圖； 圖8A和圖8B示出了第二實(shí)施例的金屬電極形成方法中包括的步驟； 圖9A和圖9B示出了第二實(shí)施例的金屬電極形成方法中包括的步驟； 圖10示出了第二實(shí)施例的金屬電極形成方法中包括的步驟； 圖11A和圖11B示出了第二實(shí)施例的金屬電極形成方法中包括的步驟； 圖12A和圖12B示出了第二實(shí)施例的金屬電極形成方法中包括的步驟； 圖13A到圖13C示出了第三實(shí)施例的金屬電極形成方法中包括的步驟； 圖14A和圖14B示出了第三實(shí)施例的金屬電極形成方法中包括的步驟； 圖15A和圖15B示出了第三實(shí)施例的金屬電極形成方法中包括的步驟； 圖16A和圖16B為傾倒填充物以形成平坦部分的方法的變型的說明圖； 圖17A和圖17B為第四實(shí)施例的金屬電極形成方法中采用的位移控制吸附設(shè)備的說明圖，圖17A為截面圖，而圖17B為從半導(dǎo)體襯底側(cè)看到的設(shè)備的平面說明圖； 圖18A和圖18B示出了第四實(shí)施例的金屬電極形成方法中包括的步驟； 圖19A和圖19B示出了第四實(shí)施例的金屬電極形成方法中包括的步驟； 圖20A到圖20C示出了根據(jù)第五實(shí)施例的金屬電極形成方法包括的步驟； 圖21為切削工具切削金屬電極和保護(hù)膜的狀態(tài)的截面說明圖； 圖22A和圖22B為保護(hù)膜的切削間距和切削狀態(tài)之間的關(guān)系的截面說明圖； 圖23為決定切削間距的條件的方法的截面說明圖，該方法能夠減小經(jīng)過切削處理的保護(hù)膜的表面粗糙度；以及 圖24為由根據(jù)第六實(shí)施例的金屬電極形成方法中采用的切削工具切削金屬電極和保護(hù)膜的狀態(tài)的截面說明圖。

具體實(shí)施例方式 (第一實(shí)施例) 參考附圖，以下將描述根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的金屬電極形成方法和半導(dǎo)體器件的第一實(shí)施例。圖1為其上根據(jù)第一實(shí)施例的金屬電極形成方法形成有金屬電極的半導(dǎo)體器件的截面說明圖。圖2A到圖4B示出了金屬電極形成方法中包括的步驟。圖5A和圖5B為表面形狀控制設(shè)備的說明圖。圖5A為截面圖，而圖5B為從半導(dǎo)體襯底側(cè)看到的表面形狀控制設(shè)備的平面說明圖。圖6A到圖6C為給出半導(dǎo)體襯底的表面形狀控制的范例的說明圖。圖6A為在吸附期間檢測到的半導(dǎo)體襯底的厚度的分布曲線，圖6B為由形變單元施加的位移的分布曲線，圖6C為由形變單元移動的半導(dǎo)體襯底的厚度的分布曲線。圖7為其金屬電極已焊接的半導(dǎo)體器件的截面說明圖。
適用于電源卡(power card)等的半導(dǎo)體器件10是以半導(dǎo)體襯底11為主體形成的，半導(dǎo)體襯底11由硅等制成。利用純鋁(Al)或諸如鋁-硅(Al-Si)合金或鋁-硅-銅(Al-Si-Cu)合金的鋁合金，在半導(dǎo)體襯底11的主要側(cè)11a上形成作為元電極(element electrode)的基底電極12。
形成絕緣材料制成的保護(hù)膜13以覆蓋主要側(cè)11a和每個(gè)基底電極12的一部分。例如，由厚度在1到20μm范圍內(nèi)的聚酰亞胺樹脂制造保護(hù)膜13。
從保護(hù)膜的表面到基底電極12在保護(hù)膜13中形成開口13a，基底電極12通過開口13a暴露出來。
制造水平高度差，使得通過開口13a暴露出來的基底電極12的表面12a從保護(hù)膜13的頂部13b下凹。
形成金屬電極15以覆蓋通過各個(gè)開口13a暴露的基底電極12的表面12a和產(chǎn)生水平高度差的保護(hù)膜13的側(cè)面13c，導(dǎo)線耦合到該金屬電極15。通過在基底電極12的側(cè)上由鈦(Ti)-鎳(Ni)-金(Au)疊層或Ni-Au疊層按該順序疊置其各部分來形成金屬電極15，并將金屬電極15電連接到各個(gè)基底電極12。
接下來，下文將描述形成金屬電極15的方法。
首先，如圖2A所示，制備半導(dǎo)體襯底11，半導(dǎo)體襯底11中形成有未示出的半導(dǎo)體元件，并依照光刻法對襯底進(jìn)行構(gòu)圖以在其主要側(cè)11a上形成電連接到半導(dǎo)體元件的基底電極12。
之后，依照旋涂法等形成保護(hù)膜13，保護(hù)膜13的厚度例如為10μm且由聚酰亞胺樹脂制造。依照光刻法從保護(hù)膜的表面向基底電極12形成開口13a，基底電極12通過該開口13a暴露出來。當(dāng)把樹脂材料用作保護(hù)膜13時(shí)，可以適當(dāng)?shù)馗采w具有厚度的基底電極12。
產(chǎn)生了水平高度差，從而通過開口13a暴露出來的基底電極12的表面12a將從保護(hù)膜13的頂部13b下凹。
之后，如圖2B所示，依照電鍍法或?yàn)R射法形成金屬膜14，以覆蓋每個(gè)基底電極12、保護(hù)膜13的頂部13b和保護(hù)膜13的側(cè)面13c。金屬膜14可以是一種疊層，例如Ti-Ni-Au疊層或Ni-Au疊層，或可以是單層金屬膜。
之后，如圖2C所示，將半導(dǎo)體襯底11設(shè)置在表面形狀控制設(shè)備20(圖5A和圖5B)中包括的吸附臺21b的吸附表面21a上，半導(dǎo)體襯底11的背側(cè)11b接觸吸附表面21a并被吸附或緊固。此時(shí)，背側(cè)11b由于吸附表面21a上產(chǎn)生的吸附力而變平坦。因此，當(dāng)反映出背側(cè)11b的原始不規(guī)則形狀時(shí)，半導(dǎo)體襯底11的表面部分11c的形狀具有很大的不規(guī)則性。
現(xiàn)在，表面部分11c指覆蓋保護(hù)膜13的頂部13b的金屬膜14的一部分。此外，表面形狀指表面部分11c的不規(guī)則的輪廓，由表面部分11c和稍后描述的切削表面P之間的距離值曲線表示?？梢愿鶕?jù)從表面部分11c觀察到的半導(dǎo)體襯底11的厚度或其表面粗糙度以數(shù)值表達(dá)表面形狀，并由表面形狀數(shù)據(jù)表示該表面形狀。
現(xiàn)在，將參考圖5A和圖5B描述表面形狀控制設(shè)備20的構(gòu)造。
表面形狀控制設(shè)備20包括臺21，其上放置半導(dǎo)體襯底11；吸附單元22，其吸附或緊固半導(dǎo)體襯底11；表面形狀測量單元23，其測量半導(dǎo)體襯底11的表面部分11c的形狀；形變單元24，從半導(dǎo)體襯底11背側(cè)11b使半導(dǎo)體襯底11發(fā)生形變；以及控制計(jì)算機(jī)25，其控制這些單元。
臺21具有中空形狀，并且包括吸附臺21b和下方臺21c之間的空洞21d。吸附臺21b包括吸附或緊固半導(dǎo)體襯底11的吸附表面21a以及吸附孔21e，吸附力通過吸附孔21e作用在半導(dǎo)體襯底11上，利用諸如真空泵等的吸附單元22通過使空洞21d內(nèi)的壓力降低生成吸附力。
將吸附臺21b形成為容易發(fā)生形變的，以便向半導(dǎo)體襯底11施加位移，該位移由稍后描述的形變單元24生成。這里，用厚度為1mm的不銹鋼板形成吸附臺21b。
在下方臺21c中形成或者在其上設(shè)置減壓孔21f和形變單元24，通過減壓孔21f連接吸附單元22。
在本實(shí)施例中，采用多個(gè)壓電致動器24a作為形變單元24。將壓電致動器24a設(shè)置成具有預(yù)定間隔的網(wǎng)格形式，例如，相鄰壓電致動器之間的空間為1cm。將壓電致動器24a緊靠在吸附臺21b的背側(cè)21g上，并將其設(shè)置為能夠產(chǎn)生向上的位移。圖5A和圖5B涉及到這樣的情況為了方便起見將總共十六個(gè)壓電致動器24a設(shè)置成四列四行。壓電致動器24a能夠產(chǎn)生可由控制計(jì)算機(jī)25相互獨(dú)立地加以控制的相互不同的位移。可以高度精確地控制各個(gè)壓電致動器24a產(chǎn)生的位移，壓電致動器24造成的后沖得到限制，且在運(yùn)行期間從壓電致動器24a散發(fā)的熱量小。
當(dāng)壓電致動器24a產(chǎn)生向上的位移時(shí)，經(jīng)由吸附臺21b將向上的位移施加到半導(dǎo)體襯底11。因此，使半導(dǎo)體襯底11發(fā)生形變。壓電致動器24a經(jīng)由吸附臺21b向半導(dǎo)體襯底11施加位移。因此，可以防止出現(xiàn)這樣的事件壓電致動器24a在半導(dǎo)體襯底11中局部施加應(yīng)力，導(dǎo)致半導(dǎo)體襯底11局部形變。
此外，可以用吸附單元22產(chǎn)生的負(fù)壓向半導(dǎo)體襯底11施加向下的位移。
可以將形變單元24設(shè)置成其上端結(jié)合到吸附臺21b的背側(cè)21g。利用這種構(gòu)造，在向半導(dǎo)體襯底11施加向上的位移時(shí)，不會造成游隙(play)。此外，可以經(jīng)由吸附臺21b向半導(dǎo)體襯底11施加向下的位移。
表面形狀測量單元23是測量半導(dǎo)體襯底11的表面部分11c的表面形狀的單元。在本實(shí)施例中，采用激光位移計(jì)作為表面形狀測量單元23。利用激光位移計(jì)能夠以非接觸方式高度精確地測量表面形狀。此外，可以縮短測量時(shí)間。
將表面形狀測量單元23所測量的表面部分11c的表面形狀數(shù)據(jù)輸出到控制計(jì)算機(jī)25。
在下一個(gè)步驟中，如圖3A所示，用表面形狀測量單元23測量半導(dǎo)體襯底11的表面部分11c的表面形狀。這里，以半導(dǎo)體襯底11的表面部分11c上的網(wǎng)格的形式指定測量點(diǎn)。將表面形狀測量單元23沿著平行于切削平面P的平面掃過，以測量半導(dǎo)體襯底11的厚度。將各個(gè)點(diǎn)的測量數(shù)據(jù)項(xiàng)輸出到控制計(jì)算機(jī)25?；诟鱾€(gè)點(diǎn)的測量數(shù)據(jù)項(xiàng)，控制計(jì)算機(jī)25在每對測量點(diǎn)之間插入點(diǎn)的數(shù)據(jù)，從而構(gòu)建半導(dǎo)體襯底11的表面部分11c的表面形狀數(shù)據(jù)。
在圖5B中，如直線S所表示的那樣，使表面形狀測量單元23掃過，使得測量點(diǎn)將包括形變單元24向其施加位移的表面部分11c上的點(diǎn)。
因此，由于能夠測量被施加了最大位移的測量點(diǎn)，因此能夠改善表面形狀的測量精度。
此外，測量點(diǎn)的數(shù)目可以大于壓電致動器24a的數(shù)目。在這種情況下，可以測量壓電致動器24a之間的區(qū)域中發(fā)生的位移，其數(shù)據(jù)項(xiàng)可用于內(nèi)插壓電致動器之間的點(diǎn)的數(shù)據(jù)項(xiàng)的測量點(diǎn)數(shù)目。因此，可以提高測量表面形狀的精度。
圖6A示出了表面形狀數(shù)據(jù)的范例。在圖6A中，橫軸表示半導(dǎo)體襯底11上沿X軸(圖5B)方向的位置，縱軸表示半導(dǎo)體襯底11的厚度。圖6A為以1mm間隔測量的大約80mm寬的區(qū)域中、包括形變單元24向其施加位移的表面部分11c上的點(diǎn)的各點(diǎn)處的厚度分布曲線。這里，半導(dǎo)體襯底11的表面部分11c的凹陷和凸起部分之間的差異最大為3.2μm。
之后，如圖3B所示，用形變單元24向半導(dǎo)體襯底11的背側(cè)11b施加位移。于是，使半導(dǎo)體襯底11發(fā)生形變，從而切削平面P和表面部分11c之間的距離變化將降到后述切削處理所要求的精確度之下，其中切削平面P被指定為與吸附臺21b平行。表面形狀得到控制。換言之，使半導(dǎo)體襯底11發(fā)生形變，從而表面部分11c的凹陷和凸起部分之間的差異將降到切削處理所要求的精確度之下。
更具體地講，基于由控制計(jì)算機(jī)25構(gòu)建的表面形狀數(shù)據(jù)，控制計(jì)算機(jī)25控制由形變單元24的各個(gè)壓電致動器24a產(chǎn)生的位移大小，從而表面部分11c的凹陷和凸起部分之間的差異將落在所要求的精確度之下，例如為1μm。然后經(jīng)由吸附臺21b向半導(dǎo)體襯底11的背側(cè)11b施加位移。
現(xiàn)在，通過仿真或?qū)嶋H測量來預(yù)先確定形變單元24的各個(gè)壓電致動器24a產(chǎn)生的位移和半導(dǎo)體襯底11的形變量之間的關(guān)系。
圖6B和圖6C示出了表面形狀控制的范例。在圖6B中，橫軸表示半導(dǎo)體襯底11上的沿X軸方向的位置，縱軸表示由形變單元24施加的位移。這里，字母A到H表示相應(yīng)的壓電致動器的設(shè)置位置。通過基于致動器A到H所施加的位移進(jìn)行線性內(nèi)插獲得位移分布曲線。
正值表示向上的位移，負(fù)值表示向下的位移。由壓電致動器C、E和F產(chǎn)生的位移是從吸附單元22執(zhí)行的減壓得到的位移。
之后，用表面形狀測量單元23測量發(fā)生形變的半導(dǎo)體襯底11的表面部分11c的表面形狀?？刂朴?jì)算機(jī)25判斷切削平面P和表面部分11c之間的距離變化是否落在切削處理所要求的精確度之下。這里，對表面部分11c的凹陷和凸起部分之間的差異是否落在1μm以下做出判斷。
在本實(shí)施例中，如圖6C所示，表面部分11c的凹陷和凸起部分之間的差異落在1μm以下。因此能夠控制表面形狀，使得切削平面P和表面部分11c之間的距離變化落在切削處理所要求的精確度之下。
如果控制計(jì)算機(jī)25判斷切削平面P和表面部分11c之間的距離變化落在了切削處理所要求的精確度之下，如圖4A所示，用切削工具31在金屬膜14的表面上進(jìn)行切削處理。于是金屬膜14被構(gòu)圖，以形成金屬電極15。此時(shí)，保護(hù)膜13的頂部13b也受到切削處理，出現(xiàn)新的頂部13d。
在本實(shí)施例中，切削工具31和半導(dǎo)體器件10之間的相對速度設(shè)置成20m/s，切削處理的間距設(shè)置成70μm。此外，切削工具31的刀頭相對于金屬膜14的高度的精確度為0.1μm或更小。
在上述切削條件下，在半導(dǎo)體襯底11的整個(gè)主要側(cè)11a上執(zhí)行切削處理，由此對金屬膜14進(jìn)行構(gòu)圖，以便將金屬膜從保護(hù)膜13的頂部13b去除，并且在開口13a內(nèi)部將保持金屬膜完整無損。從而形成了金屬電極15。亦即，形成金屬電極15以覆蓋通過開口13a暴露出來的基底電極12的表面12a和產(chǎn)生水平高度差的保護(hù)膜13的側(cè)面13c。
如圖4B所示，解除半導(dǎo)體襯底11上的壓電致動器24a所產(chǎn)生的位移，并從臺21上拆下半導(dǎo)體襯底11。因此，在半導(dǎo)體襯底11上形成了金屬電極15。
依照前面的步驟，在半導(dǎo)體襯底11的整個(gè)主要側(cè)11a上執(zhí)行切削處理以對金屬膜14進(jìn)行構(gòu)圖，從而將金屬膜14從保護(hù)膜13的頂部13b上除去，而在開口13a內(nèi)部保持金屬膜完整無損。從而形成了金屬電極15。形成金屬電極15，以覆蓋通過各個(gè)開口13a暴露的基底電極12的表面12a和產(chǎn)生水平高度差的保護(hù)膜13的側(cè)面13c。與僅在基底電極12的表面12a上形成金屬電極15的情況相比，提高了金屬電極15的強(qiáng)度。
此外，當(dāng)把半導(dǎo)體襯底11吸附或緊固到吸附臺21b時(shí)，在反映出背側(cè)11b的形狀的同時(shí)，半導(dǎo)體襯底11的表面部分11c的凹陷和凸起部分之間的差異增大。不過，可以減小表面部分11c的凹陷和凸起部分之間的差異并能夠?qū)⑶邢髌矫鍼和表面部分11c之間的距離限定在預(yù)定范圍內(nèi)(設(shè)置到處理中要求的精確度)。因此，可以提高切削處理的精度。最終，可以提高形成金屬電極的產(chǎn)率。
利用諸如焊料或?qū)Ь€等的構(gòu)件將金屬電極15耦合到其他構(gòu)件。例如，如圖7所示，可以通過焊料41將熱沉40連接到作為發(fā)射極電極的金屬電極15。
焊料41與形成在保護(hù)膜13的產(chǎn)生水平高度差的側(cè)面13c上的金屬電極15的區(qū)域接觸。因此，增大了焊料與金屬電極15接觸的面積。最終提高了焊料41的接合強(qiáng)度。
電連接到半導(dǎo)體元件的基底電極12形成于半導(dǎo)體襯底11的主要側(cè)11a上。形成保護(hù)膜13以覆蓋基底電極12。從保護(hù)膜13的表面向基底電極12形成開口13a，基底電極12通過開口13a暴露出來。形成金屬膜14以覆蓋保護(hù)膜13以及通過開口13a而暴露的基底電極12的表面。執(zhí)行切削處理以切削切削平面P上的半導(dǎo)體襯底，由此對金屬膜14進(jìn)行構(gòu)圖，使得僅形成于開口13a內(nèi)部的金屬膜14的部分將保持完整無損。于是，形成了金屬電極15。
此時(shí)，將其上形成有金屬膜14的半導(dǎo)體襯底11吸附或緊固到吸附臺21b。之后，用表面形狀測量單元23獲取半導(dǎo)體襯底11的覆蓋保護(hù)膜13的金屬膜14的表面部分11c的表面形狀數(shù)據(jù)，該半導(dǎo)體襯底11被吸附或緊固到吸附臺21。基于該表面形狀數(shù)據(jù)，由形變單元24使半導(dǎo)體襯底發(fā)生形變，形變單元24通過從吸附臺21b一側(cè)向半導(dǎo)體襯底施加位移來使半導(dǎo)體襯底形變，從而使被指定平行于吸附臺21b的切削平面P和半導(dǎo)體襯底11的表面部分11c之間的距離降到預(yù)定范圍內(nèi)(降到切削處理所要求的精確度之下)。用表面形狀測量單元23測量形變的半導(dǎo)體襯底11的表面形狀。如果判斷出切削平面P和表面部分11c之間的距離降到預(yù)定范圍內(nèi)，在被形變單元24造成形變的半導(dǎo)體襯底11保持吸附或緊固到吸附臺21b的情況下，在切削平面P上對半導(dǎo)體襯底11執(zhí)行切削處理。
因此，當(dāng)把半導(dǎo)體襯底11吸附或緊固到吸附臺21b時(shí)，雖然在反映出背側(cè)11b的形狀時(shí)半導(dǎo)體襯底11的表面部分11c的凹陷和凸起部分之間的差異增大，但能夠減小表面部分11c的凹陷和凸起部分之間的差異。此外，切削平面P和表面部分11c之間的距離可以被約束到預(yù)定范圍內(nèi)。因此，可以提高切削處理中的精度，且可以提高形成金屬電極的產(chǎn)率。
形成金屬電極15，以覆蓋通過各個(gè)開口13a暴露出來的基底電極12的表面12a和產(chǎn)生水平高度差的保護(hù)膜13的側(cè)面13c。因此，與僅在基底電極12的表面12a上形成金屬電極15的情況相比，可以提高金屬電極15的強(qiáng)度。此外，在焊接金屬電極15時(shí)，可以擴(kuò)大焊料的潤濕區(qū)。最終，可以改善接合強(qiáng)度。
將形變單元24的壓電致動器24a布置成緊靠吸附臺21b的背側(cè)21g，并經(jīng)由吸附臺21b向半導(dǎo)體襯底11施加位移。因此，可以防止這種事件由于壓電致動器24a在半導(dǎo)體襯底11的局部上施加應(yīng)力，使得半導(dǎo)體襯底11局部發(fā)生形變。
形變單元24包括多個(gè)其位移可控制的壓電致動器24a。因此，形變單元24能夠根據(jù)半導(dǎo)體襯底11的形變狀態(tài)施加不同的位移。因此，可以高度精確地控制半導(dǎo)體襯底11的表面形狀?？梢愿叨染_地控制由壓電致動器24a施加的位移，由此限制所造成的反沖，且因此操作期間散發(fā)的熱量小。
用表面形狀測量單元23構(gòu)建表面形狀數(shù)據(jù)的測量點(diǎn)數(shù)目大于壓電致動器24a的數(shù)目。因此能夠測量壓電致動器24a之間的區(qū)域中發(fā)生的位移。最終可以提高測量表面形狀的精度。
表面形狀測量單元23至少測量形變單元24向表面部分11c施加位移的點(diǎn)處的表面部分11c的表面形狀。因此，由于可以測量形變最大的部分，因此可以提高表面形狀測量的精度。
由于表面形狀測量單元23是將要沿平行于切削平面P掃過的激光位移計(jì)，因此可以以非接觸方式高度精確地測量表面形狀。此外，可以縮短測量時(shí)間。
(第二實(shí)施例) 以下將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的金屬電極形成方法和半導(dǎo)體器件的第二實(shí)施例。這里，假設(shè)采用Au電極作為使功率元件與外部襯底接觸的電極來進(jìn)行描述，功率元件例如為雙極型晶體管或橫向擴(kuò)散晶體管(LDMOS)。圖8A到圖10為關(guān)于第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的電極形成方法的截面說明圖。
順便指出，將給與第一實(shí)施例中相同的組件分配同樣的參考標(biāo)記。將省略重復(fù)的描述。
下文將描述形成金屬電極15的方法。
首先，如圖8A所示，制備半導(dǎo)體襯底11，半導(dǎo)體襯底11中形成有未示出的功率元件，并依照光刻法對襯底進(jìn)行構(gòu)圖以在其主要側(cè)11a上形成電連接到半導(dǎo)體元件的基底電極12。
之后，在基底電極12的頂部上形成由氮化硅(P-SiN)制成的保護(hù)膜53，并從保護(hù)膜53的表面向基底電極12形成開口53a，基底電極12的部分通過開口53a暴露出來。
之后，如圖8B所示，依照濺射法形成阻擋晶種層56，用于覆蓋保護(hù)膜53和基底電極12的表面。在本實(shí)施例中，通過在氮化鈦(TiN)膜上疊置銅(Cu)膜形成阻擋晶種層56。
使用光刻法和蝕刻法通過構(gòu)圖形成預(yù)定形狀的光致抗蝕劑膜57。
之后，如圖9A所示，用光致抗蝕劑膜57作為掩模，依照電解電鍍法形成Au電極膜54。
之后，如圖9B所示，在除去光致抗蝕劑膜57之后，依照蝕刻法除去暴露于保護(hù)膜53的表面上的阻擋晶種層56。
之后，如圖10所示，通過半導(dǎo)體襯底11背側(cè)11b將半導(dǎo)體襯底11置于表面形狀控制單元20(圖5)的吸附臺21b的吸附表面21a上，并將其吸附或緊固。此時(shí)，背側(cè)11b利用吸附表面21a上產(chǎn)生的吸附力而變平坦。因此，半導(dǎo)體襯底11的表面部分11c呈現(xiàn)出具有大的不規(guī)則性而同時(shí)反映出背側(cè)11b的原始不規(guī)則形狀的表面形狀。這里，表面部分11c指Au電極膜54的表面部分。
在后續(xù)步驟中，如圖11A所示，利用表面形狀測量單元23測量半導(dǎo)體襯底11的表面部分11c的表面形狀。這里，以半導(dǎo)體襯底11的表面部分11c上的網(wǎng)格的形式指定測量點(diǎn)。將表面形狀測量單元23沿著平行于切削平面P的平面掃過，以測量半導(dǎo)體襯底11的厚度。將在各個(gè)點(diǎn)獲取的測量數(shù)據(jù)項(xiàng)輸出到控制計(jì)算機(jī)25?？刂朴?jì)算機(jī)25基于在各個(gè)點(diǎn)獲取的測量數(shù)據(jù)項(xiàng)在測量點(diǎn)之間插入點(diǎn)的數(shù)據(jù)項(xiàng)，從而構(gòu)建半導(dǎo)體襯底11的表面部分11c的表面形狀數(shù)據(jù)。
之后，如圖11B所示，形變單元24向半導(dǎo)體襯底11的背側(cè)11b施加位移，使半導(dǎo)體襯底11發(fā)生形變，使得被指定平行于吸附臺21b的切削平面P和表面部分11c之間的距離變化降到稍后說明的切削處理所要求的精確度。于是，表面形狀得到控制。換言之，使半導(dǎo)體襯底11發(fā)生形變，從而表面部分11c的凹陷和凸起部分之間的差異將降到切削處理所要求的精確度之下。
更具體地講，控制計(jì)算機(jī)25基于由控制計(jì)算機(jī)25構(gòu)建的表面形狀數(shù)據(jù)控制由形變單元24的各個(gè)壓電致動器24a所產(chǎn)生的位移大小，使得表面部分11c的凹陷和凸起部分之間的差異落在所要求的精確度(例如1μm)之下。于是，經(jīng)由吸附臺21b向半導(dǎo)體襯底11的背側(cè)11b施加位移。
之后，用表面形狀測量單元23測量發(fā)生形變的半導(dǎo)體襯底11的表面部分11c的表面形狀。控制計(jì)算機(jī)25判斷切削平面P和表面部分11c之間的距離變化是否落在切削處理所要求的精確度之下。這里，對表面部分11c的凹陷和凸起部分之間的差異是否落在1μm以下做出判斷。
如果控制計(jì)算機(jī)25判定切削平面P和表面部分11c之間的距離變化降到切削處理所要求的精確度以下，如圖12A所示，用切削工具31在Au電極膜54的表面上進(jìn)行切削處理，以形成金屬電極55。
如圖12B所示，解除半導(dǎo)體襯底11上的壓電致動器24a所產(chǎn)生的位移，并從臺21上拆下半導(dǎo)體襯底11。因此，在半導(dǎo)體襯底11上形成了金屬電極55。
依照前面的步驟，由于切削處理是在半導(dǎo)體襯底11的整個(gè)主要側(cè)11a上進(jìn)行的，因此可以形成具有平坦表面的金屬電極55。
此外，當(dāng)把半導(dǎo)體襯底11吸附或緊固到吸附臺21b時(shí)，雖然在反映出背側(cè)11b的形狀時(shí)半導(dǎo)體襯底11的表面部分11c的凹陷和凸起部分之間的差異增大，但能夠減小表面部分11c的凹陷和凸起部分之間的差異。此外，可以將切削平面P和表面部分11c之間的距離限定在預(yù)定范圍內(nèi)(設(shè)置到處理所要求的精確度)。因此，可以提高切削處理的精度。最終，可以提高形成金屬電極的產(chǎn)率。
由于切削處理是在半導(dǎo)體襯底11的整個(gè)主要側(cè)11a上進(jìn)行的，因此可以形成具有平坦表面的金屬電極55。
此外，當(dāng)把半導(dǎo)體襯底吸附或緊固到吸附臺21b時(shí)，雖然在反映出背側(cè)11b的形狀時(shí)半導(dǎo)體襯底11的表面部分11c的凹陷和凸起部分之間的差異增大，但能夠減小表面部分11c的凹陷和凸起部分之間的差異。此外，可以將切削平面P和表面部分11c之間的距離限定在預(yù)定范圍內(nèi)(設(shè)置到處理所要求的精確度)。因此，可以提高切削處理的精度。最終，可以提高形成金屬電極的產(chǎn)率。
(變型) 在前述實(shí)施例中，將壓電致動器24a用作形變單元。不過，本發(fā)明不限于壓電致動器?？梢允褂萌魏纹渌骷灰撈骷軌蚩刂坪褪┘游灰?。例如，可以采用電磁螺線管或液壓致動器。使用這種部件，可以施加比每個(gè)壓電致動器24a所產(chǎn)生的位移都大的位移。
在前述實(shí)施例中，采用激光位移計(jì)作為表面形狀測量單元23。本發(fā)明不限于激光位移計(jì)。例如，可以采用基于靜電電容的改變來檢測距離的表面粗糙度檢查儀或間隙傳感器(gap sensor)。
此外，可以任意地確定要使用表面形狀測量單元23測量的測量點(diǎn)數(shù)目及其布置，而無需等間距地設(shè)置。此外，例如，當(dāng)使用表面粗糙度檢查儀時(shí)，可以使用通過連續(xù)測量獲取的剖面數(shù)據(jù)。
可以在吸附臺21b中形成通孔以便壓電致動器24a直接接觸半導(dǎo)體襯底，從而施加位移。使用該部件，在不施加位移時(shí)，由于未插入吸附臺21b，因此可以減小使壓電致動器24a產(chǎn)生位移所需的力。這意味著可以使用密集的壓電致動器。
在前述實(shí)施例中，吸附單元22使空洞21d中的正常大氣壓下降以產(chǎn)生負(fù)壓?；蛘?，空洞21d可以用水、油或任何其他流體填充，將流體釋放到空洞21d外部以便產(chǎn)生負(fù)壓。即使采用該結(jié)構(gòu)，也可以利用負(fù)壓向半導(dǎo)體襯底11施加向下的位移。
(第三實(shí)施例) 參考附圖，以下將描述根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件金屬電極形成方法的第三實(shí)施例。圖1為其上根據(jù)第三實(shí)施例的金屬電極形成方法形成具有金屬電極的半導(dǎo)體器件的截面說明圖。圖13A到圖15B示出了金屬電極形成方法中包括的步驟。圖16A和圖16B為示出了傾倒填充物以形成平坦部分的方法的變型的說明圖。
適用于電源卡等的半導(dǎo)體器件10是以半導(dǎo)體襯底11為主體形成的，半導(dǎo)體襯底11由硅等制成。利用純鋁(A1)或諸如鋁-硅(Al-Si)或鋁-硅-銅(A1-Si-Cu)合金等的鋁合金在半導(dǎo)體襯底11的主要側(cè)11a上形成作為元電極的基底電極12。
形成絕緣材料制成的保護(hù)膜13，以覆蓋主要側(cè)11a和每個(gè)基底電極12的一部分。例如，由厚度在1到20μm范圍內(nèi)的聚酰亞胺樹脂制造保護(hù)膜13。
從保護(hù)膜的表面到基底電極12在保護(hù)膜13中形成開口13a，基底電極12通過開口13a暴露出來。
產(chǎn)生水平高度差，使得通過開口13a暴露出來的基底電極12的表面12a從保護(hù)膜13的頂部13b下凹。
形成金屬電極15以覆蓋通過各個(gè)開口13a暴露出來的基底電極12的表面12a，導(dǎo)線耦合到金屬電極15。通過在基底電極12的側(cè)上由鈦(Ti)-鎳(Ni)-金(Au)疊層或Ni-Au疊層按該順序疊置其各部分來形成金屬電極15，并將金屬電極15電連接到各個(gè)基底電極12。
接下來，下文將描述形成金屬電極15的方法。
首先，如圖13A所示，制備半導(dǎo)體襯底11，半導(dǎo)體襯底11中形成有未示出的半導(dǎo)體元件，并依照光刻法對襯底進(jìn)行構(gòu)圖以在其主要側(cè)11a上形成電連接到半導(dǎo)體元件的基底電極12。
之后，依照旋涂法等形成保護(hù)膜13，保護(hù)膜13厚度例如為10μm且由聚酰亞胺樹脂制造。依照光刻法從保護(hù)膜的表面向基底電極12形成開口13a，基底電極12通過該開口13a暴露出來。
產(chǎn)生水平高度差，使得通過開口13a暴露出來的基底電極12的表面12a從保護(hù)膜13的頂部13b下凹。
之后，如圖13B所示，依照電鍍法或?yàn)R射法形成金屬膜14，以覆蓋基底電極12和保護(hù)膜13。金屬膜14可以是一種疊層，例如Ti-Ni-Au疊層或Ni-Au疊層，或可以是單層金屬膜。
之后，如圖13C所示，將半導(dǎo)體襯底11的表面部分11c吸附或緊固到具有被平坦化的吸附表面225a的表面吸附臺225上。此時(shí)，由于吸附表面225a上誘發(fā)的吸附力，改善了表面部分11c的平坦度。
現(xiàn)在，表面部分11c指覆蓋保護(hù)膜13的金屬膜14的一部分。
之后，如圖14A所示，準(zhǔn)備具有平坦化基準(zhǔn)面226a的平坦化臺226，并設(shè)置其使得基準(zhǔn)面226a平行于表面吸附臺225的吸附表面225a。從背側(cè)11b的頂端向基準(zhǔn)面226a和背側(cè)11b之間的間隙澆鑄填充物并固化，以形成下表面平坦的平坦部分216。
作為填充物，優(yōu)選采用在加熱時(shí)表現(xiàn)出流動性的材料，例如，諸如聚碳酸酯等的熱塑性樹脂。在采用這種填充物時(shí)，在加熱填充物以表現(xiàn)出流動性的同時(shí)，將其澆鑄到間隙中。一旦填充物冷卻，它便固化。因此，可以容易地形成平坦部分216。
此外，基準(zhǔn)面226a和背側(cè)11b之間的間隙應(yīng)當(dāng)僅僅具有容許樹脂流入間隙以掩埋或平坦化背側(cè)11b的不規(guī)則性的空間，并被指定為落在例如1mm以下。
之后，如圖14B所示，表面吸附臺225和平坦化臺226都被從半導(dǎo)體襯底11拆下。通過形成于半導(dǎo)體襯底11的背側(cè)11b上的平坦部分216將半導(dǎo)體襯底11吸附或緊固到背側(cè)吸附臺227上。
之后，如圖15A所示，沿著被指定為平行于背側(cè)吸附臺227的切削平面P在金屬膜14的表面上用切削工具31執(zhí)行切削處理。于是金屬膜14被構(gòu)圖，以形成金屬電極15。
在本實(shí)施例中，切削工具31和半導(dǎo)體器件10之間的相對速度設(shè)置成20m/s，切削處理的間距設(shè)置成70μm。此外，切削工具31的刀頭相對于金屬膜14的高度的精確度為0.1μm或更小。
在上述切削條件下在半導(dǎo)體襯底11的整個(gè)主要側(cè)11a上執(zhí)行切削處理，由此對金屬膜14進(jìn)行構(gòu)圖，以便使金屬膜從保護(hù)膜13的頂部13b被除去且在開口13a內(nèi)部將保持完整無損。從而形成了金屬電極15。
如圖15B所示，從背側(cè)吸附臺227分離半導(dǎo)體襯底11，通過進(jìn)行加熱或施加溶劑除去平坦部分11b。從而在半導(dǎo)體器件11上形成了金屬電極15。
依照前面的步驟，在半導(dǎo)體襯底11的整個(gè)主要側(cè)11a上執(zhí)行切削處理以對金屬膜14進(jìn)行構(gòu)圖，從而使金屬膜14被從保護(hù)膜13的頂部13b上除去，而在開口13a內(nèi)部將保持完整無損。從而形成了金屬電極15。
此外，在背側(cè)11b上形成使背側(cè)11b的不規(guī)則性平坦化的平坦部分216，而表面部分11c被表面吸附臺225進(jìn)行平坦化。因此，改善了表面部分11c的平坦度。此外，即使在把半導(dǎo)體襯底11吸附或緊固到背側(cè)吸附臺227時(shí)，表面部分11c的形狀也不會在反映背側(cè)11b的原始不規(guī)則形狀的同時(shí)具有大的不規(guī)則性。
亦即，減小了表面部分11c的凹陷和凸起部分之間的差異并將切削平面P和表面部分11c之間的距離約束在預(yù)定范圍內(nèi)(設(shè)置到工作要求的精確度)。因此，由于可以提高切削處理中的精度，因此可以提高形成金屬電極的產(chǎn)率。
作為用于形成平坦部分216的填充物，除了樹脂之外，還可以采用低熔點(diǎn)材料，例如石蠟、焊料或銦合金。
平坦化臺226可以由諸如玻璃或丙烯酸樹脂等的透明材料制成，并且可以將光固化樹脂用作填充物。在采用這些材料時(shí)，在將光固化樹脂澆鑄到間隙中之后，將紫外線照射到平坦化臺226的下表面上以固化光固化樹脂。于是，可以形成平坦部分216。
澆鑄填充物不限于參考圖14A所述的方法。例如，首先，如圖16A所示，可以將填充物涂布到平坦化臺226的基準(zhǔn)面226a上。然后，如圖16B所示，可以將平坦化臺按壓到背側(cè)11b上。于是，可以將填充物澆入間隙中。在這種情況下，例如，即使在所用的材料太粘以至于不能容易地進(jìn)入間隙時(shí)，也能夠容易地將填充物澆入間隙中。
在圖15A所示的切削步驟中，可以不從半導(dǎo)體襯底11拆下平坦化臺226，而是將半導(dǎo)體襯底11和平坦化臺226一起吸附或緊固，然后進(jìn)行切削處理。此外，只要其不對半導(dǎo)體器件10的運(yùn)行造成負(fù)面影響，可以不去除平坦部分216。
電連接到半導(dǎo)體元件的基底電極12形成于半導(dǎo)體襯底11的主要側(cè)11a上。在基底電極12上形成保護(hù)膜13，且從保護(hù)膜13的表面向基底電極12形成開口13a，基底電極12通過開口13a暴露出來。形成金屬膜14以覆蓋保護(hù)膜13和通過開口13a暴露出來的基底電極12的表面。通過切削處理對金屬膜14進(jìn)行構(gòu)圖以形成金屬電極15，其中在切削平面P上執(zhí)行切削，使得僅形成于開口13a內(nèi)部的金屬膜14的部分保持完整無損。
此外，在背側(cè)11b上形成用于使背側(cè)11b的不規(guī)則性平坦化的平坦部分216，其中表面部分11c通過表面吸附臺225進(jìn)行平坦化。因此，改善了表面部分11c的平坦度。此外，即使在把半導(dǎo)體襯底11吸附或緊固到背側(cè)吸附臺227時(shí)，表面部分11c的形狀也不會在反映背側(cè)11b的原始不規(guī)則形狀的同時(shí)具有大的不規(guī)則性。
亦即，減小了表面部分11c的凹陷和凸起部分之間的差異并將切削平面P和表面部分11c之間的距離限定在預(yù)定范圍內(nèi)(設(shè)置到工作要求的精確度)。因此，由于可以提高切削處理中的精度，因此可以提高形成金屬電極的產(chǎn)率。
作為填充物，采用在加熱時(shí)表現(xiàn)出流動性的材料，例如，諸如聚碳酸酯等的熱塑性樹脂。因此，在填充物被加熱從而表現(xiàn)出流動性時(shí)將其澆入間隙中。一旦填充物冷卻，它便固化。因此，可以容易地形成平坦部分216。
在形成平坦部分216的步驟中，可以采用這樣的方法來把填充物澆入間隙中向平坦化臺226的基準(zhǔn)面226a上涂布填充物，并將平坦化臺壓到背側(cè)11b上。在這種情況下，即使在所用的材料太粘以至于不能容易地進(jìn)入間隙時(shí)，也可以可靠地將填充物澆入基準(zhǔn)面226a和背側(cè)11b之間的間隙中。
(第四實(shí)施例) 下文將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的金屬電極形成方法的第四實(shí)施例。圖17A和圖17B為第四實(shí)施例的金屬電極形成方法中采用的位移控制吸附設(shè)備的說明圖。圖17A為截面圖，圖17B為從半導(dǎo)體襯底側(cè)看到的位移控制吸附設(shè)備的平面說明圖。圖18A到圖19B示出了第四實(shí)施例的金屬電極形成方法中包括的步驟。
在下文中將參照圖17A和圖17B描述第四實(shí)施例的金屬電極形成方法中采用的位移控制吸附設(shè)備220。
位移控制吸附設(shè)備220包括其上放置半導(dǎo)體襯底11的臺221，吸附或緊固半導(dǎo)體襯底11的吸附單元22，通過半導(dǎo)體襯底11的背側(cè)11b向半導(dǎo)體襯底11的背側(cè)11b施加位移的位移單元223，以及控制這些單元的控制計(jì)算機(jī)25。
臺221具有中空形狀，包括插在吸附臺221b和下方臺221c之間的空洞221d。吸附臺221b包括吸附或緊固半導(dǎo)體襯底11的吸附表面221a以及吸附孔221e，吸附力通過吸附孔221e作用在半導(dǎo)體襯底11上，利用諸如真空泵的吸附單元22通過使空洞221d內(nèi)壓力降低生成吸附力。
將吸附臺221b形成為易于形變以向半導(dǎo)體襯底11施加由位移單元223產(chǎn)生的位移。這里，用厚度為1mm的不銹鋼板形成吸附臺221b。
在下方臺221c中形成或在其上設(shè)置減壓孔221f和位移單元223，通過減壓孔連接吸附單元22。
在本實(shí)施例中，將多個(gè)壓電致動器223a用作位移單元223。將壓電致動器223a設(shè)置成具有預(yù)定間隔的網(wǎng)格形式，例如，相鄰壓電致動器之間的空間為1cm。將壓電致動器223a緊靠在吸附臺221b的背側(cè)221g上并將其設(shè)置為能夠產(chǎn)生向上的位移。圖17A和圖17B涉及到這樣的情況為了方便起見將十六個(gè)壓電致動器223a設(shè)置成總共四列和四行。壓電致動器223a能夠產(chǎn)生可由控制計(jì)算機(jī)25相互獨(dú)立地加以控制的彼此不同的位移?？梢愿叨染_地控制各個(gè)壓電致動器223a產(chǎn)生的位移，壓電致動器223a造成的后沖得到限制，且在運(yùn)行期間壓電致動器223a散發(fā)的熱量小。
直到圖13C中所示的步驟，第四實(shí)施例的金屬電極形成方法與第三實(shí)施例的方法都相同。因此將針對后續(xù)步驟進(jìn)行描述。在圖13C中所示的步驟之后，如圖18A所示，準(zhǔn)備位移控制吸附設(shè)備220，利用位移單元223的壓電致動器223a施加向上的位移，使得吸附臺221b緊靠半導(dǎo)體襯底11的背側(cè)11b。
此時(shí)，控制計(jì)算機(jī)25監(jiān)測各個(gè)壓電致動器223a的介電常數(shù)(電容)，以檢測吸附臺221b是否緊靠在背側(cè)11b上。
在下一個(gè)步驟，如圖18B所示，在保持由位移單元223的壓電致動器223a產(chǎn)生的位移的同時(shí)，將半導(dǎo)體襯底11吸附或緊固到吸附臺221b。拆卸掉表面吸附臺225。
此時(shí)，基于由控制計(jì)算機(jī)25檢測到的壓電致動器223a的介電常數(shù)(電容)，將用于保持位移的電壓施加到相應(yīng)的壓電致動器223a。從而，位移得到保持。
之后，如圖19A所示，沿著被指定為平行于背側(cè)吸附臺227的切削平面P在金屬膜14的表面上用切削工具31執(zhí)行切削處理。于是金屬膜14被構(gòu)圖，以形成金屬電極15。
如圖19B所示，使半導(dǎo)體襯底11從壓電致動器223a產(chǎn)生的位移釋放，并從臺221上拆下半導(dǎo)體襯底。于是，在半導(dǎo)體襯底11上形成了金屬電極15。
依照前面的步驟，由壓電致動器223a向半導(dǎo)體襯底11的背側(cè)11b施加位移，以保持被表面吸附臺225平坦化的表面部分11c的狀態(tài)。當(dāng)把半導(dǎo)體襯底11吸附或緊固到吸附臺221b時(shí)，可以保持位移。
因此，改善了表面部分11c的平坦度。此外，即使在把半導(dǎo)體襯底11吸附或緊固到吸附臺221b時(shí)，表面部分11c的形狀也不會在反映背側(cè)11b的原始不規(guī)則形狀的同時(shí)具有大的不規(guī)則性。
亦即，減小了表面部分11c的凹陷和凸起部分之間的差異并將切削平面P和表面部分11c之間的距離限定在預(yù)定范圍內(nèi)(設(shè)置到處理要求的精確度)。因此，由于可以提高切削處理中的精度，因此可以提高形成金屬電極的產(chǎn)率。
在上述實(shí)施例中，采用壓電致動器223a作為位移單元。本發(fā)明不限于壓電致動器。例如，可以采用電磁螺線管、液壓致動器或任何其他器件，只要該器件能夠施加可控制的位移。該器件可以產(chǎn)生比壓電致動器223a所能產(chǎn)生的位移更大的位移。
可以在吸附臺221b中形成通孔使得壓電致動器223a直接接觸半導(dǎo)體襯底，以便向其施加位移。利用這種結(jié)構(gòu)，在施加位移時(shí)，由于未插入吸附臺221b，因此可以減小壓電致動器223a產(chǎn)生位移所需的力。因此，可以使用密集的壓電致動器。
由壓電致動器223a向半導(dǎo)體襯底11的背側(cè)11b施加位移，以保持被表面吸附臺225平坦化的表面部分11c的狀態(tài)。當(dāng)把半導(dǎo)體襯底11吸附或緊固到吸附臺221b時(shí)，可以保持位移。
因此，改善了表面部分11c的平坦度。即使在把半導(dǎo)體襯底11吸附或緊固到吸附臺221b時(shí)，表面部分11c的形狀也不會在反映背側(cè)11b的原始不規(guī)則形狀的同時(shí)具有大的不規(guī)則性。
亦即，減小了表面部分11c的凹陷和凸起部分之間的差異并將切削平面P和表面部分11c之間的距離約束在預(yù)定范圍內(nèi)(設(shè)置到處理要求的精確度)。因此，由于可以提高切削處理中的精度，因此可以提高形成金屬電極的產(chǎn)率。
由于位移單元223包括多個(gè)產(chǎn)生可控制位移的壓電致動器223a，因此可以根據(jù)半導(dǎo)體襯底11的背側(cè)11b的形狀向吸附臺221b施加不同的位移。因此，可以根據(jù)背側(cè)11b的形狀高度精確地將吸附臺221b緊靠在背側(cè)11b上。此外，可以高度精確地控制由壓電致動器223a產(chǎn)生的位移，由此限制所造成的反沖，且因此操作期間從其散發(fā)的熱量小。
(第五實(shí)施例) 參考附圖，以下將描述根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件金屬電極形成方法的第五實(shí)施例。
圖1為其上根據(jù)第五實(shí)施例的金屬電極形成方法形成具有金屬電極的半導(dǎo)體器件的截面說明圖。圖20A到圖20C示出了金屬電極形成方法包括的步驟。圖21為切削工具切削金屬電極和保護(hù)膜的狀態(tài)的截面說明圖。圖22A和圖22B為涉及保護(hù)膜的切削間距和切削狀態(tài)之間的關(guān)系的截面說明圖。圖23為涉及決定切削間距條件的方法的截面說明圖，該方法能夠減小經(jīng)過切削處理的保護(hù)膜的表面粗糙度。
適用于電源卡等的半導(dǎo)體器件10是以半導(dǎo)體襯底11為主體形成的，半導(dǎo)體襯底11由硅等制造。利用純鋁(Al)或諸如鋁-硅(Al-Si)合金或鋁-硅-銅(Al-Si-Cu)合金的鋁合金在半導(dǎo)體襯底11的襯底側(cè)11a(即主要側(cè))上形成作為元電極的基底電極12。
形成由絕緣材料制成的保護(hù)膜13，以覆蓋襯底側(cè)11a和每個(gè)基底電極12的一部分。例如，由厚度在1到20μm范圍內(nèi)的聚酰亞胺樹脂制造保護(hù)膜13。
從保護(hù)膜的表面到基底電極12在保護(hù)膜13中形成開口13a，基底電極12通過開口13a暴露出來。
產(chǎn)生水平高度差，使得通過開口13a暴露出來的基底電極12的表面12a從保護(hù)膜13的頂部13b下凹。
形成金屬電極15以覆蓋通過各個(gè)開口13a暴露出來的基底電極12的表面12a，導(dǎo)線耦合到金屬電極15。通過在基底電極12的側(cè)上由鈦(Ti)-鎳(Ni)-金(Au)疊層或Ni-Au疊層按該順序疊置其各部分來形成金屬電極15，并將金屬電極15電連接到各個(gè)基底電極12。
接下來，下文將描述形成金屬電極15的方法。
首先，如圖20A所示，制備其中形成有未示出的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體襯底11，并依照光刻法對其進(jìn)行構(gòu)圖以形成電連接到半導(dǎo)體元件的基底電極12。
之后，依照旋涂法等形成保護(hù)膜13，保護(hù)膜13厚度例如為10μm且由聚酰亞胺樹脂制造。依照光刻法從保護(hù)膜的表面向基底電極12形成開口13a，基底電極12通過該開口13a暴露出來。
產(chǎn)生水平高度差，使得通過開口13a暴露出來的基底電極12的表面12a從保護(hù)膜13的頂部下凹。
之后，如圖20B所示，依照電鍍法或?yàn)R射法形成金屬膜14，以覆蓋基底電極12和保護(hù)膜13。金屬膜14可以是一種疊層，例如Ti-Ni-Au疊層或Ni-Au疊層，或者可以是單層金屬膜。
之后，如圖20C所示，用切削工具321在金屬膜14的表面上進(jìn)行切削處理。于是金屬膜14被構(gòu)圖，以形成金屬電極15。
在本實(shí)施例中，作為切削工具321，如圖21所示，使用直型工具，該直型工具在其切削面321a上具有寬度為3mm、曲率半徑R(在下文中稱為刀尖半徑R)為10mm的邊緣。
當(dāng)把聚酰亞胺樹脂作為保護(hù)膜13時(shí)，如果僅單獨(dú)切削保護(hù)膜13，只要切削深度為8μm或更小，樹脂就不會從切削平面被削掉(plucked)。因此，獲得了光滑的切削平面。另一方面，一旦切削深度超過8μm，切屑(即，切削的碎屑)的剛性就增大。因此，樹脂易于被削掉，表面粗糙度易于增大。在本實(shí)施例中，將切削深度設(shè)置成3μm。
在本實(shí)施例中，切削工具321和半導(dǎo)體器件10之間的相對速度設(shè)置成20m/s，切削處理的間距設(shè)置成70μm。可以基于軸的旋轉(zhuǎn)次數(shù)和處理進(jìn)刀速度控制間距P。例如，當(dāng)把軸的轉(zhuǎn)速設(shè)置成2000rpm且處理進(jìn)刀速度設(shè)置成2.3mm/s時(shí)，將間距P指定為大約70μm。
此外，切削工具321的刀頭相對于金屬膜14的高度的精確度為0.1μm或更小。
在上述切削條件下在半導(dǎo)體襯底11的整個(gè)襯底側(cè)11a上執(zhí)行切削處理，由此通過對金屬膜14進(jìn)行構(gòu)圖形成金屬電極15，以便將金屬膜從保護(hù)膜13的頂部除去并在開口13a內(nèi)部保持完整無損。
在本實(shí)施例的金屬電極形成方法中，在指定適當(dāng)?shù)拈g距時(shí)，減小了經(jīng)過切削處理的保護(hù)膜13的表面粗糙度。以下將描述防止削掉保護(hù)膜13的切削間距。
圖21為圖20C中所示的部分的截面圖。這里，假設(shè)在圖中向前推進(jìn)頂端部分刀尖半徑為R的切削工具321，以在保護(hù)膜13上執(zhí)行深度為d的切削處理，基于該假設(shè)進(jìn)行描述。點(diǎn)r為從曲率中心C向切削對象垂直推進(jìn)長度R之后，切削工具321的切削面321a的最頂端所達(dá)到的點(diǎn)。
這里，在本實(shí)施例中，由于切削工具321在附圖中是向左移動的(參見圖22A和圖22B)，點(diǎn)r左邊的刀刃部分對應(yīng)于第一刀刃部分，而其右邊的刀刃部分對應(yīng)于第二刀刃部分。
被切削的金屬膜14和保護(hù)膜13的截面呈現(xiàn)由刀尖半徑為R的弧的一部分確定的形狀，并由點(diǎn)p、q、r、s和t限定。在表示通過切削工具321暴露出來的金屬膜和保護(hù)膜的部分的弧p-q-r-s-t中，弧p-q或弧s-t表示金屬膜14被暴露出來的部分，弧q-r-s表示保護(hù)膜13被暴露出來的部分。
這里，將從曲率中心C垂直延伸的直線經(jīng)過的保護(hù)膜13的表面上的點(diǎn)定義為點(diǎn)u，將線段qu的長度定義為保護(hù)膜13的最大切削寬度D。
由于三角形Cqu為直角三角形，其角Cuq為直角，基于勾股定理確立以下方程(1)和(2)。
Cq2＝Cu2+qu2 (1) R2＝(R-d)2+D2(2) 因此，利用刀尖半徑R和深度d由以下方程(3)表示最大切削寬度D。
D＝(2Rd-d2)1/2(3) 接下來，以下將描述能夠減小經(jīng)過切削處理的保護(hù)膜13的表面粗糙度的切削間距條件。
圖22A和圖22B示出了在用切削工具321在圖中向左以間距P移動而完成第n次到第n+2次的切削處理之后所獲得的保護(hù)膜13和金屬膜14的狀態(tài)。圖22A涉及到P較大的情況，圖22B涉及到P較小的情況。
在圖中，線段p1p2、p2p3、q1q2、q2q3、u1u2和u2u3代表間距P。
如圖22A所示，在完成第n次切削之后，弧p1-q1表示金屬膜14被暴露出來的部分，而弧q1-r1表示保護(hù)膜13被暴露出來的部分。亦即，在點(diǎn)q1的左邊保持金屬膜14完整無損。
之后，以間距P向左移動切削工具321，執(zhí)行第n+1次切削。弧p2-q2-r2表示由第一刀刃部分執(zhí)行切削處理的區(qū)域。
在該區(qū)域中，在金屬膜14層疊在保護(hù)膜13上的區(qū)域中，金屬膜14限制切屑形變，而保護(hù)膜13被削掉。假設(shè)從q1垂直延伸的線和弧q2-r2之間的交點(diǎn)為點(diǎn)v，用弧q2-v表示保護(hù)膜13被切除的區(qū)域。
另一方面，當(dāng)僅切削保護(hù)膜13時(shí)，一旦指定了適當(dāng)?shù)那邢鳁l件，就可以獲得光滑的切削平面，其上面的在十個(gè)點(diǎn)處的平均粗糙度水平為0.1μm或更小。
因此，為了減小保護(hù)膜13的表面粗糙度，在第n+2次切削處理期間應(yīng)當(dāng)切削弧q2-v，該弧表示表面粗糙度大的區(qū)域。
用弧p3-q3-r3-w表示在第n+2次切削處理中新生成的切削面。在該弧內(nèi)，弧r3-w表示第二刀刃部分進(jìn)行切削處理的區(qū)域。點(diǎn)w為表示第n+1次切削處理生成的切削面的弧和表示第n+1次切削生成的切削面的弧之間的交點(diǎn)。如圖22A所示，在間距P大的條件下，點(diǎn)v位于點(diǎn)w的右邊。
在第n+1次切削處理期間，在由弧q2-v表示且金屬膜14的下層膜被削掉而增大表面粗糙度的區(qū)域中，在第n+2次切削期間對弧q2-w表示的區(qū)域進(jìn)行另一次切削處理。因此，可以減小經(jīng)過切削處理的保護(hù)膜13的表面粗糙度。
不過，在弧q2-v中，剩余的弧w-v表示僅進(jìn)行過第n+1次切削處理的區(qū)域。因此，在該區(qū)域中表面粗糙度保持較大。
相反，如圖22B所示，在使間距P變小且點(diǎn)v位于點(diǎn)w左邊時(shí)，弧q2-v表示的整個(gè)區(qū)域在第n+2次切削處理中都受到第二刀刃部分的另一次切削處理，第二刀刃部分延伸到點(diǎn)r3的右邊。因此，經(jīng)過切削處理的保護(hù)膜13的表面粗糙度大的區(qū)域未保持不變。
如圖22B所示，為了使弧q2-v表示的整個(gè)區(qū)域可以受到延伸到點(diǎn)r3右邊的第二刀刃部分的另一次切削處理，點(diǎn)w應(yīng)當(dāng)位于點(diǎn)v的左邊或者點(diǎn)v和w應(yīng)當(dāng)彼此重合。
如圖23所示，當(dāng)點(diǎn)v和w彼此重合時(shí)，點(diǎn)q1充當(dāng)著線段u2u3的中點(diǎn)。因此，確立了以下的方程(4)和(5)。
q1q2＝q2u2-q2q1(4) 1/2P＝D-P (5) 因此，當(dāng)點(diǎn)v和w彼此重合時(shí)，利用最大切削寬度D由以下方程(6)表示間距P。
P＝2/3D(6) 因此，為了使點(diǎn)w可以位于點(diǎn)v的左邊或點(diǎn)v和w可以彼此重合，間距P應(yīng)當(dāng)滿足如下表達(dá)式(7)給出的關(guān)系。
0＜P≤2/3(2Rd-d2)1/2(7) 一旦間距P滿足表達(dá)式(7)所給出的關(guān)系，弧q2-v表示的整個(gè)區(qū)域都會在第n+2次切削期間受到另一次切削處理。因此，在經(jīng)過切削處理的保護(hù)膜13中未留下表面粗糙度大的區(qū)域。最終，可以減小經(jīng)過切削處理的保護(hù)膜13的表面粗糙度。
順便指出，前述切削條件滿足表達(dá)式(7)所給出的關(guān)系。此外，在該切削條件下，可以將經(jīng)切削處理的保護(hù)膜13上十個(gè)點(diǎn)處的粗糙度水平的平均值Rz設(shè)置到0.1μm或更小。
在半導(dǎo)體襯底11的襯底側(cè)11a上形成電連接到半導(dǎo)體元件的基底電極12。在基底電極12上形成保護(hù)膜13，且從保護(hù)膜13的表面向基底電極12形成開口13a，基底電極12通過開口13a暴露出來。形成金屬膜14，以覆蓋保護(hù)膜13和通過開口13a暴露出來的基底電極12的表面12a。通過用切削工具321以間距P進(jìn)行旨在切削金屬膜14表面的切削處理，通過對金屬膜14進(jìn)行構(gòu)圖形成了金屬電極15，使得僅開口13a內(nèi)部的金屬膜14的部分將保持完整無損。
這里，當(dāng)指定間距P，以在切削工具321的曲率半徑R、保護(hù)膜13中的切削深度d和間距P之間確立如下所示的關(guān)系時(shí)，在以指定間距P移動切削工具321之后將要進(jìn)行的切削期間可以切削保護(hù)膜13(其表面被削掉，從而增大了表面粗糙度)被暴露出來的區(qū)域。
0＜P≤2/3(2Rd-d2)1/2 因此，可以減小經(jīng)過切削處理的保護(hù)膜13的表面粗糙度。
(第六實(shí)施例) 在下文中將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的金屬電極形成方法的第六實(shí)施例。圖24為涉及利用根據(jù)第六實(shí)施例的金屬電極形成方法中采用的切削工具切削金屬電極和保護(hù)膜的狀態(tài)的截面說明圖。
將把同樣的參考標(biāo)記分配給與第五實(shí)施例中相同的部件。將省略重復(fù)的描述。
如圖24所示，根據(jù)第六實(shí)施例的金屬電極形成方法，使用切削工具331，其切削面331a的頂端部分的邊緣形狀類似等腰三角形，該等腰三角形的邊具有相等的長度，它們相對于金屬膜14形成角θ。
在本實(shí)施例中，作為切削工具331，采用直型工具，其切削面331a上具有寬度為3mm的邊緣，其角度θ在2°到3°的范圍內(nèi)。
點(diǎn)r為切削工具331的切削面331a的最頂端處的點(diǎn)。在本實(shí)施例中，類似于第五實(shí)施例，由于切削工具331在附圖中是向左移動的，點(diǎn)r左邊的刀刃部分對應(yīng)于第一刀刃部分，點(diǎn)r右邊的刀刃部分對應(yīng)于第二刀刃部分。
金屬膜14和保護(hù)膜13的截面呈現(xiàn)由具有點(diǎn)p、q、r、s和t的等腰三角形限定的形狀。在表示由切削工具331暴露出來的金屬膜和保護(hù)膜的部分的線段pr和rt中，線段pq和st均表示金屬膜14的暴露出來的部分，線段qr和rs均表示保護(hù)膜13的暴露出來部分。
現(xiàn)在，將從點(diǎn)r延伸的直線經(jīng)過的保護(hù)膜13表面上的點(diǎn)定義為點(diǎn)y，將線段qy的長度定義為保護(hù)膜13的最大切削寬度D2。
對于三角形qry，建立方程(8)和(9)。
tanθ＝y(tǒng)r/qy＝d/D2(8) 因此，利用角度θ和深度d由方程(9)表示最大切削寬度D2。
D2＝d/tanθ(9) 與第五實(shí)施例類似，由于僅應(yīng)當(dāng)滿足由0＜P≤2/3D2表示的關(guān)系，因此間距P僅應(yīng)滿足由下式(10)表示的關(guān)系。
0＜P≤2d/(3tanθ)(10) 一旦間距P滿足式(10)的關(guān)系，類似于第五實(shí)施例，將不會留下經(jīng)過切削處理的保護(hù)膜13的表面粗糙度。最終，可以改善經(jīng)過切削處理的保護(hù)膜13的表面粗糙度。
在采用其切削面331a的頂端部分的邊緣(形成得類似邊具有相等長度的等腰三角形那樣)與金屬膜14形成角度θ的切削工具331時(shí)，如果指定間距P以在角度θ、保護(hù)膜13中的切削深度d和間距P之間確立下面給出的關(guān)系，在以指定間距P移動切削工具331之后將要執(zhí)行的切削期間，可以切削保護(hù)膜13(其表面被削掉，從而增大了表面粗糙度)被暴露出來的區(qū)域。
0＜P≤2d/(3tanθ) 因此，可以減小經(jīng)過切削處理的保護(hù)膜13的表面粗糙度。
(變型) 作為在切削處理中使用的切削工具，采用了切削面包括形成為類似弧形或等腰三角形的刀刃部分的切削工具321或31。不過，本發(fā)明不限于該切削工具。
可以使用具有各種形狀的任何切削工具，只要該切削工具在其切削面的頂端部分具有第一刀刃部分和第二刀刃部分，第一刀刃部分形成為沿切削工具進(jìn)刀方向從切削面的最頂端延伸，而第二刀刃部分形成為沿與切削工具進(jìn)刀方向相反的方向從最頂端延伸；并且可以指定間距P，使得能夠在以間距P移動切削工具之后將要執(zhí)行的切削期間，利用第二刀刃部分切削使用第一刀刃部分通過切削層壓部分而暴露出來的保護(hù)膜13的區(qū)域，其中在所述層壓部分中金屬膜14疊置在保護(hù)膜13上。例如，第一刀刃部分和第二刀刃部分相對于從切削面的最頂端延伸到切削對象的垂線可以彼此不對稱。
對于保護(hù)膜13，可以采用楊氏模量小且彈性形變區(qū)域?qū)挼臉渲牧?，例如聚四氟乙烯。利用該材料，可以抑制因切削處理?dǎo)致的保護(hù)膜的剝離?？梢詫⑶邢鞴ぞ?21或31在保護(hù)膜13中的切削深度一直增大到大約50μm。因此，可以減小表面粗糙度，并有效地實(shí)現(xiàn)切削處理。
以上公開具有以下各方面。
根據(jù)本公開的第一方面，一種用于半導(dǎo)體器件的金屬電極形成方法包括在半導(dǎo)體襯底的主要側(cè)上形成電連接到半導(dǎo)體元件的基底電極的步驟；在所述基底電極上形成保護(hù)膜并從所述保護(hù)膜的表面向所述基底電極形成開口的步驟，所述基底電極通過所述開口暴露出來；形成金屬膜以覆蓋保護(hù)膜和通過開口暴露出來的基底電極的步驟；在將其上形成有金屬膜的半導(dǎo)體襯底吸附或緊固到吸附或緊固半導(dǎo)體襯底的吸附臺上之后，利用表面形狀測量裝置來獲取半導(dǎo)體襯底上的覆蓋所述保護(hù)膜的金屬膜的表面部分的表面形狀數(shù)據(jù)的步驟，所述表面形狀測量裝置設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底的主要側(cè)的上方并且測量所述半導(dǎo)體襯底的表面形狀，所述半導(dǎo)體襯底被吸附并緊固到所述吸附臺；利用形變裝置使所述半導(dǎo)體襯底發(fā)生形變的步驟，以使被指定平行于吸附臺的切削平面和半導(dǎo)體襯底的表面部分之間的距離落在預(yù)定范圍內(nèi)，基于使用所述表面形狀測量裝置所獲取的表面形狀數(shù)據(jù)，所述形變裝置通過從所述吸附臺一側(cè)施加位移來使緊固到吸附臺的半導(dǎo)體襯底發(fā)生形變；利用所述表面形狀測量裝置測量形變半導(dǎo)體襯底的表面部分的表面形狀并判斷所述切削平面和所述形變半導(dǎo)體襯底的表面部分之間的距離是否落在所述預(yù)定范圍之內(nèi)的步驟；如果判定所述切削平面和所述形變半導(dǎo)體襯底的表面部分之間的距離落在所述預(yù)定范圍之內(nèi)，通過切削處理對所述金屬膜進(jìn)行構(gòu)圖以形成金屬電極的步驟，其中在所述形變半導(dǎo)體襯底保持吸附或緊固到吸附臺的情況下，在所述切削平面上執(zhí)行切削。
在上述方法中，在半導(dǎo)體襯底的主要側(cè)上形成電連接到半導(dǎo)體元件的基底電極。在基底電極上形成保護(hù)膜，并從所述保護(hù)膜的表面向著所述基底電極形成開口，基底電極通過該開口暴露出來。形成金屬膜以覆蓋所述保護(hù)膜和通過所述開口暴露出來的基底電極的表面。通過切削處理對金屬膜進(jìn)行構(gòu)圖來形成金屬電極，其中在切削平面上執(zhí)行切削。
這里，在其上形成有金屬膜的半導(dǎo)體襯底被吸附或緊固到吸附臺之后，使用表面形狀測量裝置獲取金屬膜的表面部分的表面形狀數(shù)據(jù)，該金屬膜處于被吸附或緊固到吸附臺的半導(dǎo)體襯底上，覆蓋所述保護(hù)膜?；谒霰砻嫘螤顢?shù)據(jù)，形變裝置使半導(dǎo)體襯底發(fā)生形變，使得被指定為平行于吸附臺的切削平面和半導(dǎo)體襯底的表面部分之間的距離落在預(yù)定范圍內(nèi)，其中形變裝置用于通過從吸附臺側(cè)施加位移而使半導(dǎo)體襯底發(fā)生形變。用表面形狀測量裝置測量發(fā)生形變的半導(dǎo)體襯底的表面形狀。如果判定切削平面和表面部分之間的距離落在預(yù)定范圍之內(nèi)，在被形變裝置形變的半導(dǎo)體襯底保持被吸附和緊固到吸附臺的情況下，在切削平面上執(zhí)行切削處理。
當(dāng)把半導(dǎo)體襯底吸附或緊固到吸附臺時(shí)，雖然在反映出其背側(cè)的形狀的同時(shí)表面部分的凹陷和凸起部分之間的差異增大，但能夠減小表面部分的凹陷和凸起部分之間的差異。此外，可以將切削平面和表面部分之間的距離限定到預(yù)定范圍(可以設(shè)置到切削處理所要求的精確度)。因此，由于可以提高切削處理中的精度，因此可以提高形成金屬電極的產(chǎn)率。
或者，在形成金屬電極的步驟中，可以通過對金屬膜進(jìn)行構(gòu)圖以使僅形成于開口內(nèi)部的金屬膜部分保持完整無損來形成金屬電極。在形成金屬電極的步驟中，通過對金屬膜進(jìn)行構(gòu)圖以使形成于開口內(nèi)部的金屬膜部分保持完整無損來形成金屬電極。因此可以在通過開口暴露出來的基底電極的表面上以及保護(hù)膜的側(cè)面上形成金屬電極，所述側(cè)面從開口向著基底電極的表面生成水平高度差。
或者，可以將形變裝置設(shè)置成緊靠在吸附臺的背側(cè)上并且經(jīng)由吸附臺向半導(dǎo)體襯底施加位移。將形變裝置設(shè)置成緊靠在吸附臺的背側(cè)上，并經(jīng)由吸附臺向半導(dǎo)體襯底施加位移。因此，可以防止發(fā)生這種事件形變裝置在半導(dǎo)體襯底上局部地施加應(yīng)力；且半導(dǎo)體襯底局部發(fā)生形變。
或者，形變裝置可以包括多個(gè)產(chǎn)生可控制位移的致動器。由于形變裝置包括多個(gè)產(chǎn)生可控制位移的致動器，形變裝置可以根據(jù)半導(dǎo)體襯底的形變狀態(tài)施加各種位移，并可以高度精確地控制半導(dǎo)體襯底的表面形狀。
或者，致動器可以是每一個(gè)都包括壓電元件的壓電致動器。由于致動器為沒一個(gè)都包括壓電元件的壓電致動器，因此可以改善位移控制的精度。此外，壓電致動器產(chǎn)生很小的反沖，且在工作期間僅發(fā)散少量的熱。
或者，可以用表面形狀測量裝置來獲取的表面形狀數(shù)據(jù)的測量點(diǎn)的數(shù)目大于致動器數(shù)目。由于可以用表面形狀測量裝置來獲取的表面形狀數(shù)據(jù)的測量點(diǎn)的數(shù)目大于致動器的數(shù)目，因此可以測量致動器之間的區(qū)域中發(fā)生的位移。因此，可以提高在對表面形狀的測量中的精度。
或者，表面形狀測量裝置至少可以在形變裝置施加位移的點(diǎn)處測量表面部分的表面形狀。由于表面形狀測量裝置至少在形變裝置施加位移的點(diǎn)處測量表面部分的表面形狀，因此表面形狀測量裝置可以測量形變最大的部分。因此，可以提高測量表面形狀的精度。
或者，表面形狀測量裝置可以是沿平行于切削平面的平面掃過的激光位移計(jì)。由于表面形狀測量裝置是將要沿平行于切削平面的平面掃過的激光位移計(jì)，因此表面形狀測量裝置可以以非接觸方式高度精確地測量表面形狀。此外，可以縮短測量時(shí)間。
根據(jù)本公開的第二方面，根據(jù)如下工藝制造半導(dǎo)體器件，其中在半導(dǎo)體襯底的主要側(cè)上形成電連接到半導(dǎo)體元件的基底電極；在基底電極上形成保護(hù)膜，并且所述保護(hù)膜的表面向著所述基底電極形成開口，基底電極通過該開口暴露出來；形成金屬膜以覆蓋所述保護(hù)膜和通過所述開口暴露出來的基底電極的表面；以及在半導(dǎo)體襯底的背側(cè)保持被吸附或緊固到吸附或緊固半導(dǎo)體襯底的吸附臺上的情況下，通過在金屬膜的表面上執(zhí)行切削處理來對金屬膜進(jìn)行構(gòu)圖，由此形成金屬電極，通過切削處理切削的部分的厚度變化小于半導(dǎo)體襯底的背側(cè)的凹陷和凸起部分之間的差異。
在根據(jù)該工藝制造的半導(dǎo)體器件中，通過切削處理切削第部分的厚度變化小于半導(dǎo)體襯底的背側(cè)的凹陷和凸起部分之間的差異，在所述工藝中，在半導(dǎo)體襯底的背側(cè)保持被吸附或緊固到吸附臺的情況下，通過在金屬膜的表面上執(zhí)行切削處理來對金屬膜進(jìn)行構(gòu)圖，由此形成金屬電極。因此，在經(jīng)處理的平面的部分中不存在不滿足切削量所要求的精確度的區(qū)域?？梢蕴岣弋a(chǎn)率。
或者，可以制造出水平高度差，使得通過開口暴露出來的基底電極表面從保護(hù)膜頂部下凹；并可以在通過開口暴露出來的基底電極表面上和產(chǎn)生水平高度差的保護(hù)膜的側(cè)面上形成金屬電極。由于在通過開口暴露出來的基底電極表面和產(chǎn)生水平高度差的保護(hù)膜的側(cè)面上形成金屬電極，與僅僅在基底電極表面上形成金屬電極的情況相比，提高了金屬電極的強(qiáng)度。
或者，形成于產(chǎn)生水平高度差的保護(hù)膜的側(cè)面上的金屬電極區(qū)域可以與焊料接觸。由于形成于產(chǎn)生水平高度差的保護(hù)膜的側(cè)面上的金屬電極區(qū)域與焊料接觸，因此在焊接金屬電極時(shí)，可以擴(kuò)展焊料的潤濕區(qū)域。因此，可以提高接合強(qiáng)度。
或者，可以將金屬電極形成為通過開口從保護(hù)膜的頂部突出。當(dāng)所采用的金屬電極被形成為通過開口從保護(hù)膜的頂部突出時(shí)，可以提供其金屬電極的表面平坦的半導(dǎo)體器件。
或者，保護(hù)膜可以由樹脂制成。由于把樹脂材料用作保護(hù)膜，所以即使在基底電極具有厚度時(shí)，也可以適當(dāng)?shù)馗采w基底電極。
根據(jù)本公開的第三方面，一種用于半導(dǎo)體器件的金屬電極形成方法包括在半導(dǎo)體襯底的主要側(cè)上形成電連接到半導(dǎo)體元件的基底電極的步驟；在所述基底電極上形成保護(hù)膜并且從所述保護(hù)膜的表面向所述基底電極形成開口的步驟，所述基底電極通過所述開口暴露出來；形成金屬膜以覆蓋保護(hù)膜和通過開口暴露出來的基底電極的步驟；通過半導(dǎo)體襯底的金屬膜一側(cè)將其上形成有金屬膜的半導(dǎo)體襯底吸附或緊固到第一吸附臺的步驟，該第一吸附臺將半導(dǎo)體襯底吸附或緊固到平坦表面；如下步驟準(zhǔn)備具有第二平坦表面的臺，該第二平坦表面被指定為平行于第一吸附臺的平坦表面，將填充物澆入與半導(dǎo)體襯底的主要側(cè)相反的背側(cè)和第二平坦表面之間的間隙，并固化填充物以形成使所述背側(cè)平坦化的平坦部分；以及如下步驟通過半導(dǎo)體襯底的平坦部分側(cè)將其上形成有平坦部分的半導(dǎo)體襯底吸附或緊固到第二吸附臺，并通過切削處理來對金屬膜進(jìn)行構(gòu)圖，從而形成金屬電極，使得僅形成于開口內(nèi)部的金屬膜的部分將保持完整無損。
在上述方法中，在半導(dǎo)體襯底的主要側(cè)上形成電連接到半導(dǎo)體元件的基底電極。在基底電極上形成保護(hù)膜，并從所述保護(hù)膜的表面向著所述基底電極形成開口，基底電極通過該開口暴露出來。形成金屬膜以覆蓋所述保護(hù)膜和通過所述開口暴露出來的基底電極的表面。通過對金屬膜進(jìn)行構(gòu)圖，使得僅形成于開口內(nèi)部的金屬膜部分將保持完整無損，以形成金屬電極。
此外，將半導(dǎo)體襯底的金屬膜側(cè)吸附或緊固到第一吸附臺，以便使金屬膜的表面平坦化。準(zhǔn)備具有第二平坦表面的臺，該第二平坦表面被指定為平行于第一吸附臺的平坦表面。通過將填充物澆入半導(dǎo)體襯底背側(cè)和第二平坦表面之間的間隙并固化填充物來形成使背側(cè)平坦化的平坦部分。因此，改善了金屬膜的表面的平坦度。此外，即使在切削處理期間半導(dǎo)體襯底被吸附或緊固時(shí)，金屬膜的表面形狀在反映背側(cè)的原始不規(guī)則形狀的同時(shí)也不會具有大的不規(guī)則性。
亦即，減小了金屬膜表面的凹陷和凸起部分之間的差異，并將用于切削處理的切削平面和金屬膜表面之間的距離限定在預(yù)定范圍內(nèi)(設(shè)置到處理要求的精確度)。因此，由于可以提高切削處理中的精度，因此可以提高形成金屬電極的產(chǎn)率。
或者，填充物可以由加熱時(shí)表現(xiàn)出流動性的材料制成。在使用加熱時(shí)表現(xiàn)出流動性的材料制成的填充物(例如熱塑性樹脂)時(shí)，在加熱以表現(xiàn)處流動性的同時(shí)把填充物澆入間隙之后，一旦冷卻了填充物，填充物就被固化。因此，可以容易地形成平坦部分。
或者，在形成平坦部分的步驟中，可以將填充物涂布到第二平坦表面上，并把具有第二平坦表面的臺壓到半導(dǎo)體襯底的背側(cè)，以便在背側(cè)和第二平坦表面之間的間隙中澆入填充物。在形成平坦部分的步驟中，將填充物涂布到第二平坦表面上，并把具有第二平坦表面的臺壓到半導(dǎo)體襯底的背側(cè)，以便在背側(cè)和第二平坦表面之間的間隙中澆入填充物。即使在被用作填充物的材料太粘以至于不能容易地進(jìn)入間隙時(shí)，也能夠可靠地將填充物澆入間隙中。
根據(jù)本公開的第四方面，一種用于半導(dǎo)體器件的金屬電極形成方法包括在半導(dǎo)體襯底的主要側(cè)上形成電連接到半導(dǎo)體元件的基底電極的步驟；在所述基底電極上形成保護(hù)膜并從所述保護(hù)膜的表面向所述基底電極形成開口的步驟，所述基底電極通過所述開口暴露出來；形成金屬膜以覆蓋保護(hù)膜和通過開口暴露出來的基底電極的步驟；通過半導(dǎo)體襯底的金屬膜一側(cè)將其上形成有金屬膜的半導(dǎo)體襯底吸附或緊固到第一吸附臺的步驟，該第一吸附臺將半導(dǎo)體襯底吸附或緊固到平坦表面；準(zhǔn)備第三吸附臺和位移裝置的步驟，第三吸附臺吸附或緊固半導(dǎo)體襯底的背側(cè)，位移裝置用于從與第三吸附臺吸附或緊固半導(dǎo)體襯底的一側(cè)相反的一側(cè)施加位移，利用該位移裝置向第三吸附臺施加位移，從而使第三吸附臺發(fā)生形變，使得第三吸附臺將緊靠在被吸附或緊固到第一吸附臺的半導(dǎo)體襯底的背側(cè)上；以及如下步驟在保持位移的同時(shí)將半導(dǎo)體襯底的背側(cè)吸附或緊固到第三吸附臺，并通過切削處理對金屬膜進(jìn)行構(gòu)圖，使得僅形成于開口內(nèi)部的金屬膜將保持完整無損，以形成金屬電極。
在上述方法中，在半導(dǎo)體襯底的主要側(cè)上形成電連接到半導(dǎo)體元件的基底電極。在基底電極上形成保護(hù)膜，并從所述保護(hù)膜的表面向著所述基底電極形成開口，所述基底電極從開口暴露出來。形成金屬膜以覆蓋所述保護(hù)膜和通過所述開口暴露出來的基底電極的表面。通過切削處理對金屬膜進(jìn)行構(gòu)圖，使得僅形成于開口內(nèi)部的金屬膜部分將保持完整無損，以形成金屬電極。
此外，準(zhǔn)備吸附或緊固半導(dǎo)體襯底的背側(cè)的第三吸附臺以及位移裝置，該位移裝置向與第三吸附臺吸附或緊固的半導(dǎo)體襯底的一側(cè)相反的一側(cè)施加位移。位移裝置用于向第三吸附臺施加位移，以便使第三吸附臺發(fā)生形變，使得第三吸附臺將緊靠在被吸附或緊固到第一吸附臺的半導(dǎo)體襯底的背側(cè)上。在保持位移的同時(shí)，通過其背側(cè)將半導(dǎo)體襯底吸附或緊固到第三吸附臺。通過切削處理對金屬膜進(jìn)行構(gòu)圖，以形成金屬電極。因此，改善了金屬膜的表面的平坦度。即使在切削處理期間半導(dǎo)體襯底被吸附或緊固，金屬膜的表面形狀在反映背側(cè)的原始不規(guī)則形狀的同時(shí)也不會具有大的不規(guī)則性。
亦即，減小了金屬膜表面的凹陷和凸起部分之間的差異，并將用于切削處理的切削平面和金屬膜表面之間的距離約束在預(yù)定范圍內(nèi)(設(shè)置到處理要求的精確度)。因此，由于可以提高切削處理中的精度，因此可以提高形成金屬電極的產(chǎn)率。
或者，位移裝置可以包括多個(gè)產(chǎn)生可控制位移的致動器。位移裝置包括多個(gè)產(chǎn)生可控制位移的致動器。因此，由于可以根據(jù)半導(dǎo)體襯底的背側(cè)形狀施加不同的位移，可以高度精確地使第三吸附臺發(fā)生形變，使得其將緊靠在半導(dǎo)體襯底的背側(cè)上。
或者，致動器可以是每一個(gè)都包括壓電元件的壓電致動器。由于致動器為每一個(gè)都包括壓電元件的壓電致動器，因此可以改善位移控制的精度。此外，由壓電致動器導(dǎo)致的后沖很小，且工作期間從其散發(fā)的熱量小。
根據(jù)本公開的第五方面，一種用于半導(dǎo)體器件的金屬電極形成方法包括在半導(dǎo)體襯底的襯底側(cè)上形成電連接到半導(dǎo)體元件的基底電極的步驟；在所述基底電極上形成保護(hù)膜并從所述保護(hù)膜的表面向所述基底電極形成開口的步驟，所述基底電極通過所述開口暴露出來；形成金屬膜以覆蓋保護(hù)膜和通過開口暴露出來的基底電極的步驟；通過切削處理對金屬膜進(jìn)行構(gòu)圖以形成金屬電極的步驟，切削處理旨在利用切削工具以預(yù)定間距的間隔切削金屬膜的表面，使得僅形成于開口內(nèi)部的金屬膜部分將保持完整無損。這里，該切削工具在其切削面的頂端部分具有第一刀刃部分和第二刀刃部分，第一刀刃部分形成為沿切削工具進(jìn)刀方向從切削面的最頂端延伸，第二刀刃部分形成為沿與切削工具進(jìn)刀方向相反的方向從最頂端延伸。指定間距，使得能夠在以該間距移動切削工具之后將要執(zhí)行的切削期間，利用第二刀刃部分切削使用第一刀刃部分通過切削層壓部分而暴露出來的保護(hù)膜的區(qū)域，其中在所述層壓部分中金屬膜疊置在保護(hù)膜上。
在上述方法中，在半導(dǎo)體襯底的襯底側(cè)上形成電連接到半導(dǎo)體元件的基底電極。在基底電極上形成保護(hù)膜，并從所述保護(hù)膜的表面向著所述基底電極形成開口，所述基底電極通過所述開口暴露出來。形成金屬膜以覆蓋所述保護(hù)膜和通過所述開口暴露出來的基底電極的表面。通過切削處理對金屬膜進(jìn)行構(gòu)圖，以形成金屬電極，切削處理旨在利用切削工具以預(yù)定間距的間隔切削金屬膜的表面，使得僅形成于開口內(nèi)部的金屬膜部分將保持完整無損。
切削處理中所用的切削工具在其切削面的頂端部分具有第一刀刃部分和第二刀刃部分，第一刀刃部分形成為沿切削工具進(jìn)刀方向從切削面的最頂端延伸，第二刀刃部分形成為沿與切削工具進(jìn)刀方向相反的方向從最頂端延伸?？梢栽谝灾付ㄩg距移動切削工具之后要執(zhí)行的切削期間，利用第二刀刃部分切削保護(hù)膜(被第一刀刃部分切削，并且其表面已被削掉從而大了表面粗糙度)被暴露出來的區(qū)域。因此，可以減小經(jīng)過切削處理的保護(hù)膜的表面粗糙度。
或者，切削工具可以具有其第一和第二刀刃部分，它們的形狀形成曲率半徑為R的連續(xù)??；可以指定間距以在曲率半徑R、切削工具在保護(hù)膜中造成的切削深度d和間距P之間建立如下表示的關(guān)系。
0＜P≤2/3(2Rd-d2)1/2 當(dāng)所用的切削工具具有其第一和第二刀刃部分、它們的形狀形成曲率半徑為R的連續(xù)弧時(shí)，當(dāng)指定間距以在曲率半徑R、保護(hù)膜中的切削深度d和間距P之間建立如下表示的關(guān)系時(shí)，可以減小經(jīng)過切削處理的保護(hù)膜的表面粗糙度。
0＜P≤2/3(2Rd-d2)1/2 或者，該切削工具可以具有其第一和第二刀刃部分、它們的形狀為相對于金屬膜的表面傾斜一角度θ；且指定間距以在角度θ、切削工具在保護(hù)膜中造成的切削深度d和間距P之間建立如下所示的關(guān)系。
0＜P≤2d/(3tanθ) 當(dāng)所用的切削工具具有其第一和第二刀刃部分、它們的形狀為相對于金屬膜的表面傾斜一角度θ時(shí)，如果指定間距以在角度θ、保護(hù)膜中的切削深度d和間距之間建立如下表示的關(guān)系，就可以減小經(jīng)過切削處理的保護(hù)膜的表面粗糙度。
0＜P≤2d/(3tanθ) 在切削工具的切削面上，第一和第二刀刃部分形成的角度為180°-2θ。
或者，保護(hù)膜可以由聚酰亞胺樹脂制成，且其中的切削深度為8μm或更小。
當(dāng)保護(hù)膜由聚酰亞胺樹脂制成時(shí)，如果其中的切削深度被設(shè)置成8μm或更小，就可以減小經(jīng)過切削處理的保護(hù)膜的表面粗糙度。
盡管已經(jīng)參考其優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于優(yōu)選實(shí)施例和構(gòu)造。本發(fā)明意在覆蓋各種變型和等同設(shè)置。此外，盡管有各種優(yōu)選的組合和構(gòu)造，包括更多、更少或僅僅單個(gè)元件的其他組合和構(gòu)造也在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于半導(dǎo)體器件的金屬電極形成方法，包括
在半導(dǎo)體襯底(11)的主表面上形成基底電極(12)，其中所述基底電極(12)電連接到半導(dǎo)體元件；
在所述基底電極(12)上形成保護(hù)膜(13)，并在所述保護(hù)膜(13)中形成開口(13a)，使得所述基底電極(12)從所述開口(13a)暴露出來；
在所述保護(hù)膜(13)上形成金屬膜(14)，以覆蓋所述保護(hù)膜(13)和所述保護(hù)膜(13)的所述開口(13a)；以及
利用切削工具(321，331)切削具有所述金屬膜(14)的所述半導(dǎo)體襯底(11)，使得僅一部分所述金屬膜(14)保留在所述保護(hù)膜(13)的所述開口(13a)中，其中所述金屬膜(14)的所述部分提供金屬電極(15)，
其中所述切削工具(321，331)包括切削表面(321a，331a)，所述切削表面具有第一刀刃部分和第二刀刃部分，
其中所述第一刀刃部分設(shè)置在所述切削表面(321a，331a)的第一側(cè)上，而所述第二刀刃部分設(shè)置在所述切削表面(321a，331a)的第二側(cè)上，
其中所述切削表面(321a，331a)的所述第一側(cè)面向所述切削工具(321，331)的前向，而所述切削表面(321a，331a)的所述第二側(cè)面向所述切削工具(321，331)的后向，
其中所述切削工具(321，331)沿所述前向移動，而所述后向與所述前向相反，
其中所述切削工具(321，331)以預(yù)定的間距按步進(jìn)方式移動，并且
其中以如下方式確定所述間距所述第一刀刃部分切削所述金屬膜(14)在所述保護(hù)膜(13)上的堆疊層；以所述預(yù)定間距移動所述切削工具(321，331)；并且所述第二刀刃部分切削所述保護(hù)膜(13)暴露出來的區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，
其中所述第一刀刃部分以具有定義為R的曲率半徑的預(yù)定弧連接到所述第二刀刃部分，
其中所述切削工具(321)以定義為d的切削深度切削所述保護(hù)膜(13)，并且
其中定義為P的所述預(yù)定間距具有如下關(guān)系0＜P≤2/3(2Rd-d2)1/2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中
其中所述第一刀刃部分以第一面和第二面連接到所述第二刀刃部分，所述第一面和所述第二面中的每一個(gè)相對于所述金屬膜(14)的表面都傾斜定義為θ的預(yù)定角，
其中所述切削工具(331)以定義為d的切削深度切削所述保護(hù)膜(13)，并且
其中定義為P的所述預(yù)定間距具有如下關(guān)系0＜P≤2d/(3tanθ)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，
其中所述保護(hù)膜(13)由聚酰亞胺樹脂制成，并且
其中所述切削工具(321，331)以等于或小于8μm的切削深度切削所述保護(hù)膜(13)。
全文摘要
本發(fā)明涉及金屬電極形成方法和具有金屬電極的半導(dǎo)體器件，其中一種金屬電極形成方法包括在襯底(11)上形成基底電極(12)；形成保護(hù)膜(13，53)，其在基底電極上具有開口(13a，53a)，以從該開口將基底電極暴露出來；形成覆蓋保護(hù)膜和開口的金屬膜(14，54)；在吸附臺(21)上固定襯底，并通過表面形狀測量裝置(23)測量表面形狀；通過形變裝置(24)使襯底形變，使得主表面和切削表面之間的差異在預(yù)定范圍內(nèi)；測量主表面的表面形狀，并判斷該差異是否在預(yù)定范圍內(nèi)；以及沿該切削表面切削襯底，以將金屬膜構(gòu)圖成金屬電極(15，55)。
文檔編號H01L21/60GK101789381SQ201010129988
公開日2010年7月28日 申請日期2008年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月6日
發(fā)明者富坂學(xué), 小島久稔, 新美彰浩 申請人:株式會社電裝