CN104952719A - 一种半导体芯片台面造型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体芯片台面造型方法，使用高速旋转的磨轮，在磨轮上开设所需槽型对应的凹槽，凹槽内镀设有磨削层，将待加工芯片上芯片结终端的柱面伸入凹槽中，以接触凹槽研磨的方式进行台面造型。本发明具有方便高效、工艺简单、成品率高、制造成本低等优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及到半导体芯片的制作领域，特指一种适用于半导体芯片的台面造型方法。
背景技术
在高压功率半导体器件中，PN结的反向耐压通常达不到设计要求，主要原因就是就是发生了表面击穿。为了减小表面效应的不利影响，从而提高平面半导体器件的阻断能力，通常需要对器件的结终端进行处理。
迄今为止，已开发了许多高压结终端技术，如场限制环法(FLR)、场板法( FP)、台面（斜面）造型法、腐蚀造型法、结终端扩展法、半绝缘多晶硅技术( SIPOS)、结终端扩展技术(JTE)、弱化表面电场技术(RESURF) 以及横向变掺杂技术(VLD) 等等。
在高压结终端造型中，目前采用最广的是台面（斜面）造型技术，常见的台面造型有：正负斜角造型、双负斜角造型、双正角造型、以及在以上三种基本造型上改进的多斜角造型。该这些造型通常是采用机械研磨或者喷砂技术将边缘切成倾斜表面。传统的机械研磨方法无法加工双正角造型，而喷砂技术难以实现小角度加工且对环境和人体危害性大。
传统的机械研磨通常采用圆接触磨盘1的方式对芯片2某一面的边缘进行研磨，形成斜角，如图1所示。传统的机械研磨台面造型主要存在以下问题：
（1）由于加工方向的问题，传统的机械研磨方法无法加工双正角台面造型（端面呈燕尾型）；
（2）效率低，每次只能给芯片2的一个面完成一个角度的研磨，每完成一个角度的研磨需更换磨盘1；
（3）由于各角度的研磨相互独立，带来的风险是各角度所设计的配合作用变差；
（4）台面宽度不易控制，由于台面一直处于接触研磨状态，操作者很难精确控制台面宽度；
（5）由于割圆后的芯片2终端呈直角，且切割面相对粗糙，存在一定的机械损伤，因此在磨斜角过程中容易发生崩边、裂片等现象，导致器件报废。割圆通常为芯片台面造型之前的工艺，用来去除因边缘横向扩散而形成的短路区。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种方便高效，工艺简单，成品率高，制造成本低的半导体芯片台面造型方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种半导体芯片台面造型方法，使用高速旋转的磨轮，在磨轮上开设所需槽型对应的凹槽，凹槽内镀设有磨削层，将待加工芯片上芯片结终端的柱面伸入凹槽中，以接触凹槽研磨的方式进行台面造型。
作为本发明的进一步改进：使用步进电机控制磨轮和芯片的相对位置。
作为本发明的进一步改进：将芯片吸附在真空吸盘上，真空吸盘慢速平稳旋转；吸附时，使芯片的中心与吸盘旋转中心重合。
作为本发明的进一步改进：所述研磨过程分为两个部分：第一部分为台面成型期，从芯片刚接触磨轮的凹槽开始到芯片端面接触凹槽的槽底结束，期间只对芯片的造型斜面进行研磨；第二部分为直径去除期，从芯片端面接触凹槽的槽底开始到研磨结束，同时对斜面和芯片的粗糙端面进行了研磨。
作为本发明的进一步改进：在台面造型前，芯片2上留有直径余量用于研磨造型。
作为本发明的进一步改进：所述凹槽的槽口设有倒角。
作为本发明的进一步改进：所述倒角为60°。
作为本发明的进一步改进：所述凹槽为正负斜角的槽型、双面双负斜角的槽型、或双面正斜角的槽型。
作为本发明的进一步改进：所述负斜角造型角度范围范围为2°至90°，正斜角造型角度范围为30°至90°。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明使用芯片结端面横向接触磨轮凹槽的方式进行研磨，可对双面的多个斜角同时加工，角度配合精细且效率大为提高。
（2）本发明在应用时，槽型十分完善，既适用于负斜角造型也适用于正斜角造型，负角造型角度范围范围为2°至90°，正角造型角度范围为30°至90°。
（3）本发明在对芯片进行斜面研磨的时候，同时对割圆产生的粗糙端面进行研磨，避免在边缘发生崩边、裂片，边缘状况的改善有利于提高产品的可靠性。
（4）本发明在槽口设有倒角（如：60°），方便芯片和凹槽在水平高度上的对准。
附图说明
图1是传统台面造型的原理示意图。
图2是本发明方法中磨轮的结构示意图。
图3是本发明方法在进行台面造型时的原理示意图。
图4是台面成型期边缘去除量d1和直径去除期边缘整体去除d2的原理示意图。
图5是本发明在具体应用时采用正负斜角槽型的示意图。
图6是本发明在具体应用时采用双面双负斜角的示意图。
图7是本发明在具体应用时采用双面正斜角槽型的示意图。
图例说明
1、磨盘；2、芯片；3、磨轮；4、凹槽。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明的一种半导体芯片台面造型方法，使用高速旋转的圆形磨轮3，在磨轮3上开设所需槽型对应的凹槽4，凹槽4内镀设有金刚石，将待加工芯片2上芯片结终端的柱面伸入凹槽4中，以接触凹槽4的方式进行台面造型，可对双面多角度同时造型，角度配合精细且效率大为提高。这样，在对芯片2进行斜面研磨的时候，同时对割圆产生的粗糙端面进行研磨，避免在边缘发生崩边、裂片，边缘状况的改善有利于提高产品的可靠性。
本发明使用步进电机精确控制磨轮3和芯片2的相对位置，只要在磨轮3的凹槽4上设计各台面角度，即可精确复制到芯片2的边缘，角度配合更精细。
首先，需根据所设计的台面造型，配套设计相应凹槽4槽型的磨轮3，磨轮3的横截面示意图如下图2。进行台面造型时，使用电机带动磨轮平稳高速旋转。
将芯片2吸附在真空吸盘上，真空吸盘可慢速平稳旋转，吸附时须使芯片2的中心与吸盘旋转中心重合，保证芯片2边缘各处去除量均匀。使用数控设备精确控制真空吸盘向磨轮3移动，使慢速自旋转的芯片2与高速旋转的磨轮3完成如图3的接触方式，然后进行研磨，研磨过程必须对接触处冲水。
研磨过程分为两个部分：第一部分为台面成型期，从芯片2刚接触磨轮3的凹槽4开始到芯片2端面接触凹槽4的槽底结束，期间只对芯片2的造型斜面进行了研磨；第二部分为直径去除期，从芯片2端面接触凹槽4的槽底开始到研磨结束，同时对斜面和芯片2的粗糙端面进行了研磨。
本实施例中，如图4所示，台面造型前，须留有d2的直径余量用于研磨造型。研磨过程中，须使用数控设备精确控制芯片2每旋转一圈与磨轮3的距离减小量，从而精确控制芯片2每圈的研磨强度。在台面成型期避免大的崩边、裂片，而在直径去除期将粗糙端面去除。
在本实施例中，凹槽4的槽口设有倒角（如：60°），方便芯片2与磨轮3对准。首先芯片2易对准倒角口，且如果真空吸附的芯片2进入该区域时发生真空泄露现象，说明芯片2水平位置还需调整。
在上述实例中，仅仅是以基本斜角的槽型为示例。本发明还可以适用于其它造型的多角度同时研磨。如图5所示的正负斜角的槽型、图6所示的双面双负斜角的槽型、图7所示的双面正斜角的槽型均可以使用本发明的方法。由此可见，本发明在应用时槽型完善，既适用于负斜角造型也适用于正斜角造型，负角造型角度范围范围为2°至90°，正角造型角度范围为30°至90°。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种半导体芯片台面造型方法，其特征在于，使用高速旋转的磨轮，在磨轮上开设所需槽型对应的凹槽，凹槽内镀设有磨削层，将待加工芯片上芯片结终端的柱面伸入凹槽中，以接触凹槽研磨的方式进行台面造型。
2.根据权利要求1所述的半导体芯片台面造型方法，其特征在于，使用步进电机控制磨轮和芯片的相对位置。
3.根据权利要求1所述的半导体芯片台面造型方法，其特征在于，将芯片吸附在真空吸盘上，真空吸盘慢速平稳旋转；吸附时，使芯片的中心与吸盘旋转中心重合。
4.根据权利要求1或2或3所述的半导体芯片台面造型方法，其特征在于，所述研磨过程分为两个部分：第一部分为台面成型期，从芯片刚接触磨轮的凹槽开始到芯片端面接触凹槽的槽底结束，期间只对芯片的造型斜面进行研磨；第二部分为直径去除期，从芯片端面接触凹槽的槽底开始到研磨结束，同时对斜面和芯片的粗糙端面进行了研磨。
5.根据权利要求1或2或3所述的半导体芯片台面造型方法，其特征在于，在台面造型前，芯片2上留有直径余量用于研磨造型。
6.根据权利要求1或2或3所述的半导体芯片台面造型方法，其特征在于，所述凹槽的槽口设有倒角。
7.根据权利要求6所述的半导体芯片台面造型方法，其特征在于，所述倒角为60°。
8.根据权利要求1或2或3所述的半导体芯片台面造型方法，其特征在于，所述凹槽为正负斜角的槽型、双面双负斜角的槽型、或双面正斜角的槽型。
9.根据权利要求8所述的半导体芯片台面造型方法，其特征在于，所述负斜角造型角度范围为2°至90°，正斜角造型角度范围为30°至90°。
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