專利名稱：在工件支承件上對工件進行機械加工的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及實施如下步驟的方法將一個工件安裝到工件支承件上，對安裝到工件支承件上的工件進行機械加工，并且將經(jīng)過機械加工的工件與工件支承件分開。該工件例如為由半導(dǎo)體材料比如由硅制成的半導(dǎo)體基底。也把這樣的半導(dǎo)體基底稱為晶片。工件支承件例如也是一個半導(dǎo)體基底，或者是另一種適用的材料。在進行機械加工的過程中，例如使該工件變薄。
背景技術(shù)：
為了把工件安裝到工件支承件上，使用一種安裝裝置，最好把該裝置安排在工件與工件支承件之間，為的是可以以不受阻礙的方式對該工件進行機械加工，并且確保對于有斷裂危險的工件也能形成接合。
因此，日本的已公開的文件JP 04-188818 A公開了一種半導(dǎo)體晶片，把它粘接到一種增強材料上，例如粘接到一層聚酰胺薄膜上，用來進行簡單的處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是確定一種簡單的方法，用來對安裝到工件支承件上的工件進行機械加工，該支承件特別地實現(xiàn)了簡單的分開操作和/或它特別是容許在高達200℃或者甚至高于攝氏200度的溫度下進行機械加工。
按照本發(fā)明的第一方面，通過在專利性的權(quán)利要求1中所述的方法步驟實現(xiàn)這一目的。
本發(fā)明基于以下考慮例如，在薄的晶片上進行背面加工處理會導(dǎo)致在晶片處理過程中的問題。具體地說，薄晶片是厚度小于300微米的晶片。隨著晶片的直徑加大，進行處理的問題變得更大，即，特別是在晶片的直徑在100毫米與300毫米之間或者直徑大于300毫米的情況下會有更大的問題。不管進行機械加工的工廠如何適宜于加工薄的晶片，也不管相關(guān)的花銷多大，仍然有許多處理缺點，特別是要作附加的操作處理，增加了斷裂的危險，并且增加了在進行加工過程中的限制。
本發(fā)明也基于以下考慮雖然許多類型的支承系統(tǒng)可用來使被支承在一個支承件上的晶片穩(wěn)定和易于處理，但是在同時必須解決大量的問題-保持簡單的機械加工過程，-保證高的機械加工溫度，-可以簡單地由支承件上脫開，而晶片沒有斷裂的危險，并且-在加工步驟中以及在把晶片由支承件上脫開的過程中和脫開之后有相當(dāng)高的穩(wěn)定性。
一個實施例特別有利，在該實施例中，用一個環(huán)形的連接裝置將工件與工件支承件彼此連接起來。
最好，除了在按照本發(fā)明的方法中首次提到的方法步驟以外，通過在至少一個分開區(qū)域除去工件和/或工件支承件的一些部分將工件與工件支承件分開。
因此，在一個實施例中，也使用一個半導(dǎo)體晶片例如一個所謂的仿真晶片或者一個(不再需要的)試驗晶片也用作一個工件的工件支承件，該工件也是一個半導(dǎo)體晶片。工件晶片與支承晶片之間間隙的寬度對于實施按照本發(fā)明的方法是不重要的，從而也不是必須為了這個間隙而保持任何的公差。
在一個實施例中，其中，在工件與工件支承件之間采用真空，，在工件與工件支承件之間實際上沒有任何間隙。如果兩片晶片例如由硅構(gòu)成，那么它們的熱膨脹系數(shù)也相等，這是特別有利的。進而，可以使用支承晶片，這些支承晶片是半導(dǎo)體生產(chǎn)的副產(chǎn)品，因此對于這種方法不添加附加成本。
在一個優(yōu)選實施例中，由一種能承受高溫的物質(zhì)制的環(huán)例如通過360度粘接把工件晶片連接到支承晶片上。一種適用的連接裝置例如是由鈀構(gòu)成的或者包含鈀的連接裝置。這個環(huán)形的連接裝置可以例如位于晶片的邊緣，即，在活性的芯片區(qū)域以外。這些連接裝置可以承受高溫，并且，如果需要可以使它們再一次地脫開。然而，在一個實施例中不需要脫開這些連接裝置，這是因為圍繞著連接裝置分開或者在連接部位上分開。如果在連接部位上分開，該連接部位將被毀壞。
由于借助于環(huán)形粘接可以實現(xiàn)工件晶片與支承晶片的穩(wěn)定連接，所以可以進一步用商業(yè)上可供使用的裝置例如借助于離子植入(或注入)裝置，CVD(化學(xué)蒸氣沉積)裝置，濺射裝置，照明裝置在一種平版印刷過程中或者在一種加熱爐過程中或者在一種熱輻照過程中例如在一種RTP(快速熱退火)過程中對工件晶片進行機械加工。由于厚度增加及其產(chǎn)生的包括工件晶片和支承晶片的組合體的穩(wěn)定性提高，所以不再有任何處理上的問題。
在一個改進方面，沿著一個分開區(qū)域?qū)崿F(xiàn)分開，在該分開區(qū)域中分別在工件和工件支承件的周邊部分設(shè)置環(huán)形的連接裝置。實際的連接部位沒有受到損壞。
在一個替代的實施例中，沿著一個分開區(qū)域?qū)崿F(xiàn)分開，該區(qū)域與工件或者工件支承件的邊緣一起包圍一個接附部分，一個連接裝置安裝在此接附部分上。特別是在將連接裝置分別設(shè)置在工件和工件支承件的邊緣的情況下采用此實施例。在這種情況下，因為分開的操作圍繞著連接部位進行，所以實際的連接部位也沒有受到損壞。在另一個替代的實施例中，分開區(qū)域包括一個邊界表面，此邊界表面在作為一方面的工件或工件支承件與作為另一方面的連接裝置之間。在分開的過程中，該邊界表面以及因此連接部位的一部分或者整個連接部位被毀壞，結(jié)果，使連接脫開。
在下一個改進方面，工件和工件支承件具有相同的形狀輪廓。由于這樣的情況，如果工件比較薄，也可以使用用于某些工件厚度的機械加工裝置。因為工件和工件支承件的組合體的厚度和形狀輪廓與未變薄的工件的厚度和形狀相對應(yīng)，所以不需要任何改裝。
在一個優(yōu)選實施例中，工件和工件支承件分別是圓盤，特別是帶有用來識別晶體取向的所謂平面或缺口的半導(dǎo)體晶片。
如果在下一個實施例中工件支承件和工件包括相同的材料，或者包括相同的材料組成，將可以進行熱處理，而沒有由于連接部位或者由于與工件支承件的組合安排而產(chǎn)生的附加應(yīng)力。
如果在下一個實施例中工件包括半導(dǎo)體材料，在進行機械加工的過程中可以使用對半導(dǎo)體材料進行機械加工的方法，具體地是平版印刷的方法，金屬化的方法，施加層的方法，對層形成圖案的方法，植入(或注入)方法，加熱爐過程，或者熱輻照過程。
在下一個實施例中，在工件的背面上即在不包含任何活性部件比如晶體管的側(cè)面上實施機械加工的方法。
在下一個改進方面，通過鋸割，銑削，研磨或者用激光進行機械加工實現(xiàn)分開。這些方法特別適合在工件或者工件支承件由玻璃，陶瓷制成或者由半導(dǎo)體材料制成的情況下使用。在一個實施例中，當(dāng)例如采用直的鋸片或者圓形的鋸片時，產(chǎn)生與晶片的平面平行的直的分開切口。然而，與這種解決方案不同，也可以使用穿了孔的圓形鋸片將工件與工件支承件分開。
在下一個改進方面，在分開的過程中將工件安裝到一個固定裝置上。在一個實施例中，所謂的凝膠組合夾具(gel pack gripper)是適用的。
在下一個實施例中，在分開過程中，僅只除去工件支承件的一部分，而不除去工件的任何部分。這可以例如在如果分開工具僅只穿透進入工件與工件支承件之間的間隙中的情況下實現(xiàn)。
在另一個實施例中，分開工具僅只穿透進入工件支承件的一部分。通過在分開過程中出現(xiàn)的振動實現(xiàn)工件支承件的完全分開。在這種情況下，在工件與工件支承件之間可能完全沒有間隙。
在下一個改進方面，將工件與工件支承件彼此粘接起來，此粘結(jié)劑的連接部位可以承受高達200℃或者高達400℃或者高達800℃或者高達1200℃的溫度。盡管有這樣的耐高溫能力，用上面解釋過的分開方法在低溫下實現(xiàn)分開是可能的。
在一個特殊的實施例中，使用一種導(dǎo)電的粘結(jié)劑，這種粘結(jié)劑例如以銀為基礎(chǔ)構(gòu)成。這樣的導(dǎo)電粘結(jié)劑例如對于汽車窗戶上的加熱器是已經(jīng)知道的。如果添加鈀或者如果粘結(jié)劑完全以鈀為基礎(chǔ)構(gòu)成，粘結(jié)劑的耐高溫能力可以提高。隨著鈀的比例增加，耐高溫能力提高。
在另一方面，本發(fā)明也涉及一種方法，它帶有首次提到的方法步驟，其中，在工件與工件支承件之間設(shè)置至少一個安裝裝置。此安裝裝置對于高達200℃或者高達400℃或者高達800℃或者高達1200℃的溫度是熱穩(wěn)定的。在對工件進行機械加工的過程中進行一種高溫過程，在此過程中溫度為上面提到的溫度的量級，例如為高于150℃，高于350℃，高于700℃或者高于1000℃。然而，將工件與工件支承件分開在低于機械加工溫度的一個溫度下進行。
所有上述方法也可以用于實現(xiàn)分開。
在該方法的一個改進方面，將一種導(dǎo)電的粘結(jié)劑用作安裝裝置，這種粘結(jié)劑有上面解釋過的特點，特別是一種以鈀為基礎(chǔ)的導(dǎo)電粘結(jié)劑。
分別在按照第二方面的方法中和按照第一方面的方法中形成工件和工件支承件。


在下文中，將參考著附圖解釋本發(fā)明的示例性實施例，在附圖中圖1示出了在一個分開裝置上的支承晶片和工件晶片的組合體；圖2示出了工件晶片的底視圖；圖3示出了在把它們連接起來形成一個組合體之前的工件晶片和工件支承晶片；圖4示出了工件晶片和工件支承晶片的組合體；圖5示出了工件晶片的另一個底視圖；圖6示出了在把它們連接起來形成一個組合體之前的工件晶片和工件支承晶片；圖7示出了在分開過程之后的工件晶片和工件支承晶片的組合體；圖8示出了工件晶片的另一個底視圖；圖9示出了工件晶片、工件支承晶片和一個夾具的組合體；圖10示出了帶有夾具的已經(jīng)分開的組合體；以及圖11示出了工件晶片和脫開的夾具。
具體實施例方式
圖1示出了一個支承晶片12和一個要進行機械加工的工件晶片14的組合體10。工件晶片14有一個前面16，在此前面上已經(jīng)產(chǎn)生出多個集成電路，例如CMOS(互補金屬氧化物半導(dǎo)體)電路。前面16面向支承晶片12，并且借助于導(dǎo)電的粘結(jié)劑20的一個環(huán)18把此前面接附到支承晶片12上，粘結(jié)劑是例如以鈀為基礎(chǔ)的粘結(jié)劑。在已經(jīng)將支承晶片12與工件晶片14粘接起來之后，例如借助于一種研磨裝置在工件晶片14的背面22上使工件晶片減薄多于100微米。在減薄之后，背面22例如設(shè)置背面接觸件。在這個過程中，實施以機械加工溫度高于350℃或者甚至高于450℃的熱過程。在這個熱過程之后，將背面22接附到一個進行鋸割的框架26上。
在已經(jīng)將組合體10裝接到進行鋸割的框架26上之后，首先通過借助于一個鋸切割除去周邊上的支承晶片12，見交叉陰影線(或虛線)區(qū)域27和28，使變薄的工件晶片14上移開支承晶片12。由于進行鋸切割，使得在支承晶片12的周邊的支承晶片12被鋸掉，直到除去與工件晶片14的連接部位的程度為止。這可以借助于所述的鋸或者銑刀或者通過研磨或者借助于激光以簡單的方式來實現(xiàn)。
在已經(jīng)把支承晶片12從工件晶片14上移開之后，借助于已知的鋸割方法將工件晶片14上的集成電路切割分開，進行檢驗，并且進行包裝。
圖2示出了一個工件晶片14的底視圖，粘結(jié)劑20的一個環(huán)18已經(jīng)施加到該晶片上。
圖3示出了一個支承晶片12和一個工件晶片14。在支承晶片12與工件晶片14之間設(shè)置粘結(jié)劑20的一個環(huán)18，這個環(huán)是用來在這些部件之間實現(xiàn)粘接連接的。
比如通過諸如壓在一起且進行硬化的方法步驟平行地將支承晶片12和工件晶片14兩者彼此連接起來，并且一起把粘結(jié)劑20的環(huán)18壓縮到僅只2微米的厚度，這可以由圖4看到。為了使連接過程達到最佳，將支承晶片12與工件晶片14之間的中間空間24抽真空。為此目的，在支承晶片12上設(shè)置有小孔29和30，可以通過這些小孔將存在的空氣抽吸出。在進一步的加工期間，將這些孔29和30密封起來或者覆蓋起來。在圖中沒有示出的一個改型可以由粘結(jié)劑的沒有完全封閉起來的環(huán)18來實現(xiàn)。在這個實施例中，必須隨后在抽空之后將環(huán)18完全封閉起來。
沒有示出的但是是有利的的一種用來將中間空間24抽空的可能性包括在一個腔室中將工件晶片14與支承晶片12連接起來，并且抽空這個腔室。
圖5再一次示出了帶有粘結(jié)劑20的環(huán)18的工件晶片14的底視圖。圖6再一次重復(fù)了圖3的內(nèi)容，但是圖6沒有示出孔29和30。由在這里示出的狀態(tài)可以看出，如已經(jīng)描述過的那樣，已經(jīng)進行了抽空，壓縮到一起，以及硬化，從而再一次產(chǎn)生出工件晶片14和支承晶片12的一個緊密的組合體10。
圖7示出了一個工具例如鋸31，銑刀或者研磨盤如何在徑向方向上與支承晶片12的外周接合，用來將這個組合體分開，并且示出了該工具如何除去支承晶片12的一部分區(qū)域，如在圖1中用區(qū)域27和28已經(jīng)示出的那樣。在這個過程中，可以以下述方式控制區(qū)域27和28的除去尺寸，變硬的粘結(jié)劑20的環(huán)18仍然保留在工件晶片14上，并且使它保持穩(wěn)定。粘結(jié)劑20的環(huán)18的表面就可以代表一個在由分開工具31進行分開的過程中產(chǎn)生的邊界表面。
圖8再一次示出了在把工件晶片14連接起來形成一個組合體之前帶有粘結(jié)劑20的一個封閉起來的環(huán)18的工件晶片14的底視圖。
圖9示出了一種輔助裝置，其形式為一個被稱作“凝膠組合夾具”的工具，用來將組合體10分開。已經(jīng)知道這種類型的夾具32，并且這種類型的夾具已經(jīng)成功地在下述情況中成功地將平面基底分開由于即使這些平面基底不再以機械的方式彼此連接起來仍有很強的粘接作用力，所以不用一種輔助工具就不能容易地將這些平面基底彼此分開。此凝膠組合夾具32保持住工件晶片14，并且，實現(xiàn)分開的工具，例如也是鋸31在徑向上鋸割粘結(jié)劑20的環(huán)18，從而將工件晶片14與支承晶片12之間的機械連接分開。然而，很強的粘接作用力仍然阻止這兩個部件12和14的組合體分開，且只有通過使用凝膠組合夾具32才能將工件晶片14和支承晶片12分開，如在圖10中以簡化了的方式示出的那樣。
圖11示意性地示出了隨后將凝膠組合夾具32與工件晶片14分開。
如在最后描述的示例性實施例中也示出的那樣，如果后面的方法步驟要求，也可以將穩(wěn)定環(huán)18保留在工件晶片14的表面上。在本文件中，穩(wěn)定環(huán)18是否保留在前面16上或者保留在背面22上并不重要。
總之，本發(fā)明適用于將工件特別是半導(dǎo)體晶片施加到工件支承件特別是支承晶片上，并且用于再次將它們分開，從而可以更好地對工件晶片進行機械處理，其中處理比如研磨，濺射，濕法化學(xué)處理(SEZ刻蝕，Marangonie干燥器，等)，旋轉(zhuǎn)刻蝕，清潔，植入，PVD，以及其它加工方法是適用的。在這里的描述中，所使用的技術(shù)術(shù)語主要僅只作為技術(shù)應(yīng)用中的英語術(shù)語使用。
權(quán)利要求
1.一種用來在工件支承件(12)上對工件(14)進行機械加工的方法，在所述方法中完成如下步驟而不受敘述順序的限制將工件(14)安裝到工件支承件(12)上；對安裝到所述工件支承件(12)上的所述工件(14)進行機械加工；和將經(jīng)過機械加工的所述工件(14)與所述工件支承件(12)分開；其中，用環(huán)形的連接裝置(18，20)將所述工件(14)與所述工件支承件(12)彼此連接起來。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過在至少一個分開區(qū)域(27，28)除去所述工件(14)和/或所述工件支承件(12)的一些部分將所述工件(14)與所述工件支承件(12)分開。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，沿著所述分開區(qū)域(27，28)實現(xiàn)分開，所述區(qū)域包括接附區(qū)域(33)，在所述接附區(qū)域存在有用來將所述工件(14)與所述工件支承件(12)連接起來的連接裝置(18，20)，和/或其中，沿著所述分開區(qū)域(27，28)實現(xiàn)分開，所述區(qū)域與所述工件(14)或者所述工件支承件(12)的邊緣一起包圍接附區(qū)域(33)，在所述接附區(qū)域裝接用來將所述工件(14)與所述工件支承件(12)連接起來的連接裝置(18，20)，和/或其中，所述分開區(qū)域(27，28)包括對于所述工件(14)的或者所述工件支承件(12)的以及連接裝置(18，20)的接附區(qū)域(33)的邊界表面，用來將所述工件(14)與所述工件支承件(12)連接起來。
4.按照權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于，所述工件(14)和所述工件支承件(12)具有相同的形狀輪廓，和/或中，所述工件(14)和所述工件支承件(12)是傾斜的平板或圓盤，最好是在圓周側(cè)面變平的圓盤，和/或其中，所述工件(14)和所述工件支承件(12)包括相同的材料，或者包括相同的材料組成，和/或其中，所述工件(14)包含半導(dǎo)體材料或者由半導(dǎo)體材料構(gòu)成，和/或其中，在進行機械加工的過程中，實現(xiàn)平版印刷的方法，和/或金屬化的方法，和/或施加層的方法，和/或?qū)有纬蓤D案的方法，和/或植入的方法，和/或加熱爐過程，和/或熱輻照過程，特別是在所述工件(14)的背面(22)上進行這樣的機械加工。
5.按照權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，由激光，鋸割，銑削，或者研磨實現(xiàn)分開，和/或其中，產(chǎn)生直的分開切口(27，28，31)。
6.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在環(huán)形區(qū)域(18)將所述工件(14)與所述工件支承件(12)彼此連接起來，且其中，通過分開切口(31)將所述工件(14)與所述工件支承件(12)分開，所述分開切口最好與所述工件(14)的和所述工件支承件(12)的平面平行。
7.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在環(huán)形區(qū)域(18)將所述工件(14)與所述工件支承件(12)彼此連接起來，且其中，通過環(huán)形的分開切口(27，28，31)將所述工件(14)與所述工件支承件(12)分開，所述切口最好與所述工件(14)的和所述工件支承件(12)的平面垂直。
8.按照權(quán)利要求1-7中任一項所述的方法，其特征在于，在分開過程中將所述工件(14)裝接到固定裝置(32)上，最好固定到凝膠組合夾具(32)上，和/或其中，在已經(jīng)將所述工件(14)與所述工件支承件(12)分開之后，進行另外的分開過程，將所述工件(14)的多個部件或電路分開，和/或其中，在分開過程中，僅只除去所述工件支承件(12)的一部分，而不除去所述工件(14)的任何部分，最好通過在分開過程中出現(xiàn)的振動實現(xiàn)工件支承件(12)的完全分開。
9.按照權(quán)利要求1-8中任一項所述的方法，其特征在于，將所述工件(14)與所述工件支承件(12)彼此粘接起來，其中粘結(jié)劑的連接部位可以承受高達200℃或者高達400℃或者高達800℃或者高達1200℃的溫度，其中最好使用一種導(dǎo)電的粘結(jié)劑(18，20)，特別是一種以銀為基礎(chǔ)的和/或以鈀為基礎(chǔ)的導(dǎo)電粘結(jié)劑。
10.一種用來在工件支承件(12)上對工件(14)進行機械加工的方法，在所述方法中完成如下步驟而不受敘述順序的限制將工件(14)安裝到工件支承件(12)上；對安裝到所述工件支承件(12)上的所述工件(14)進行機械加工；和將經(jīng)過機械加工的所述工件(14)與所述工件支承件(12)分開；其中，在所述工件(14)與所述工件支承件(12)之間設(shè)置至少一個安裝裝置(18，20)，所述安裝裝置(18，20)對于高達200℃或者高達400℃或者高達800℃或者高達1200℃的溫度是熱穩(wěn)定的，其中在至少150℃或者至少350℃或者至少700℃或者至少1000℃的機械加工溫度下對所述工件(14)進行機械加工，并且其中在低于所述機械加工溫度的溫度下使所述工件(14)與所述工件支承件(12)彼此脫開。
11.按照權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，采用一種導(dǎo)電的粘結(jié)劑作為安裝裝置(18，20)，特別是一種以銀為基礎(chǔ)的和/或以鈀為基礎(chǔ)的導(dǎo)電粘結(jié)劑。
12.按照權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑(20)的閉合起來的環(huán)(18)形成為所述安裝裝置(18，20)。
13.按照權(quán)利要求10到11所述的方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑(20)的幾乎閉合起來的環(huán)(18)形成為所述安裝裝置(18，20)。
14.按照權(quán)利要求13中所述的方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑(20)的幾乎閉合起來的環(huán)(18)形成為所述安裝裝置(18，20)，且其中在實現(xiàn)粘接之后將所述環(huán)(18)閉合起來。
15.按照權(quán)利要求10-14中任一項所述的方法，其特征在于，為了使所述工件(14)穩(wěn)定，在所述分開之后將所述粘結(jié)劑(20)的環(huán)(18)保留在所述工件(14)上。
16.按照權(quán)利要求10-15中任一項所述的方法，其特征在于，在進行連接的過程中將所述工件(14)與所述工件支承件(12)壓在一起。
17.按照權(quán)利要求10-15中任一項所述的方法，其特征在于，在進行連接的過程中將所述工件(14)與所述工件支承件(12)之間的中間空間(24)抽空。
18.按照權(quán)利要求17中所述的方法，其特征在于，為了抽空的目的在所述工件支承件(12)上設(shè)置抽空孔(29，30)。
19.按照權(quán)利要求17中所述的方法，其特征在于，為了抽空的目的在所述工件支承件(12)上設(shè)置可封閉的抽空孔(29，30)。
20.按照權(quán)利要求17中所述的方法，其特征在于，在進行連接的過程中將所述工件(14)與所述工件支承件(12)之間的中間空間(24)抽空，且其中，在已經(jīng)抽空的腔室中進行連接。
全文摘要
一種借助于連接裝置(18，20)將一個工件(14)安裝到一個工件支承件(12)上的方法，其中，通過一個環(huán)形的連接裝置(18，20)將工件(14)與工件支承件(12)彼此連接起來。對這樣產(chǎn)生的組合體進行機械加工。隨后，將機械加工過的工件(14)與工件支承件(12)分開。這樣形成一種特別簡單的加工方法。
文檔編號H01L21/68GK1969381SQ200580019862
公開日2007年5月23日 申請日期2005年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月15日
發(fā)明者S·布拉德爾, W·格羅默斯, W·克羅尼杰, M·默爾茨爾, J·施韋杰, T·斯塔徹 申請人:英飛凌科技股份公司