專利名稱：在工件支承件上對工件進行機械加工的方法
技術領域：
本發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 件例如為由半導體材料比如由硅制成的半導體基底。也把這樣的半導 體基底稱為晶片。工件支承件例如也是一個半導體基底，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：
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/^開了一種半導體 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。
發明內容
本發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了簡單的分開操作和/ 或它特別是容許在高達200'C或者甚至高于攝氏200度的溫度下進行 機械力p工。
按照本發明的第一方面，通過在專利性的權利要求1中所述的方 法步驟實現這一目的。
本發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.
本發明也基于以下考慮雖然許多類型的支承系統可用來使被支 承在一個支承件上的晶片穩定和易于處理，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 之后有相當高的穩定性。
一個實施例特別有利，在該實施例中，用一個環形的連接裝置將 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 硅構成，那么它們的熱膨脹系數也相等，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體生產的副產品，因此對于這 種方法不添加附加成本。
在一個優選實施例中，由一種能承受高溫的物質制的環例如通過 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 是由鈀構成的或者包含鈀的連接裝置.這個環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。 由于借助于環形粘接可以實現工件晶片與支承晶片的穩定連接， 所以可以進一步用商業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 于厚度增加及其產生的包括工件晶片和支承晶片的組合體的穩定性 提高，所以不再有任何處理上的問題。
在一個改進方面，沿著一個分開區域實現分開，在該分開區域中 分別在工件和工件支承件的周邊部分設置環形的連接裝置。實際的連 接部位沒有受到損壞。
在一個替代的實施例中，沿著一個分開區域實現分開，該區域與 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，所以不需要任何改裝。
在一個優選實施例中，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體晶片。
如杲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生的附加應力。
如杲在下一個實施例中工件包括半導體材料，在進行機械加工的 過程中可以使用對半導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 瓷制成或者由半導體材料制成的情況下使用.在一個實施例中，當例 如采用直的鋸片或者圓形的鋸片時，產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。
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的振動實現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
劑的連接部位可以承受高達20ox:或者高達40ot:或者高達800匸或
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分開是可能的。
在一個特殊的實施例中，使用一種導電的粘結劑，這種粘結劑例 如以銀為基礎構成。這樣的導電粘結劑例如對于汽車窗戶上的加熱器 是已經知道的。如果添加鈀或者如果粘結劑完全以鈀為基礎構成，粘 結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置至少一個安裝裝置。此安裝
裝置對于高達200t;或者高達40ox:或者高達800'c或者高達uoox: 的溫度是熱穩定的。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'C, 高于350'C,高于700'C或者高于IOO(TC。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分開，
在該方法的一個改進方面，將一種導電的粘結劑用作安裝裝置， 這種粘結劑有上面解釋過的特點，特別是一種以鈀為基礎的導電粘結 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明的示例性實施例，在附圖中 圖l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IO示出了帶有夾具的已經分開的組合體；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l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，在此前面上已經產生 出多個集成電路，例如CMOS (互補金屬氧化物半導體)電路。前面 16面向支承晶片12,并且借助于導電的粘結劑20的一個環18把此 前面接附到支承晶片12上，粘結劑是例如以鈀為基礎的粘結劑。在 已經將支承晶片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例如設置背面接觸件。在這個過程中，實施以機 械加工溫度高于350。C或者甚至高于450"C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。
在已經把支承晶片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，粘結劑20的一個環18 已經施加到該晶片上。
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之間設置粘結劑20的一個環18，這個環是用來在這 些部件之間實現粘接連接的。
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，并且一起把粘結劑20的環 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劑的沒 有完全封閉起來的環18來實現。在這個實施例中，必須隨后在抽空 之后將環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U連接起來，并且抽 空這個腔室。
圖5再一次示出了帶有粘結劑20的環18的工件晶片14的底視 圖。圖6再一次重復了圖3的內容，但是圖6沒有示出孔29和30。由在這里示出的狀態可以看出，如已經描述過的那樣，已經進行了抽
空，壓縮到一起，以及硬化，從而再一次產生出工件晶片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的一部分區域，如在圖1中用區域27 和28已經示出的那樣。在這個過程中，可以以下述方式控制區域27 和28的除去尺寸，變硬的粘結劑20的環18仍然保留在工件晶片14 上，并且使它保持穩定。粘結劑20的環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 前帶有粘結劑20的一個封閉起來的環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。已經知道這種類型的夾具32，并且 這種類型的夾具已經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，實現分開的工 具，例如也是鋸31在徑向上鋸割粘結劑20的環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IO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，也可以將穩定環18保留在工件晶片14的表面上。在本文 件中，穩定環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，本發明適用于將工件特別是半導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，濕法化學處理(SEZ刻蝕，Marangonie干燥器，等)，旋轉刻蝕，清潔，植入，PVD，以 及其它加工方法是適用的，在這里的描述中，所使用的技術術語主要 僅只作為技術應用中的英語術語使用。
權利要求
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。
2. 按照權利要求1所述的方法，其特征在于，采用一種導電的 粘結劑作為安裝裝置(18， 20)，特別是一種以銀為基礎的和/或以 鈀為基礎的導電粘結劑。
3. 按照權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述粘結劑 (20)的閉合起來的環(18)形成為所述安裝裝置(18， 20)。
4. 按照權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述粘結劑 (20)的幾乎閉合起來的環(18)形成為所述安裝裝置(l8, 20)。
5. 按照權利要求4所述的方法，其特征在于，所述粘結劑(20) 的幾乎閉合起來的環(18)形成為所述安裝裝置(18， 20)，且其中， 在實現粘接之后將所述環(18)閉合起來。
6. 按照權利要求1-5中任一項所述的方法，其特征在于，為了 使所述工件(14)穩定，在分開之后將所述粘結劑(20)的環(18) 保留在所述工件(14)上。
7. 按照權利要求1-6中任一項所迷的方法，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(l2 )壓在一起。
8. 按照權利要求1-6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。
9. 按照權利要求8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)上設置抽空孔(29, 30 )。
10. 按照權利要求8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)上設置可封閉的抽空孔(29， 30)。
11. 按照權利要求8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H01L21/304GK101431013SQ200810186369
公開日2009年5月13日 申請日期2005年4月1日 優先權日2004年4月15日
發明者J·施韋杰, M·默爾茨爾, S·布拉德爾, T·斯塔徹, W·克羅尼杰, W·格羅默斯 申請人:英飛凌科技股份公司