专利名称：在工件支承件上对工件进行机械加工的方法
技术领域：
本发明涉及实施如下步骤的方法将一个工件安装到工件支承件上，对安装到工件支承件上的工件进行机械加工，并且将经过机械加工的工件与工件支承件分开。该工件例如为由半导体材料比如由硅制成的半导体基底。也把这样的半导体基底称为晶片。工件支承件例如也是一个半导体基底，或者是另一种适用的材料。在进行机械加工的过程中，例如使该工件变薄。
背景技术：
为了把工件安装到工件支承件上，使用一种安装装置，最好把该装置安排在工件与工件支承件之间，为的是可以以不受阻碍的方式对该工件进行机械加工，并且确保对于有断裂危险的工件也能形成接合。
因此，日本的已公开的文件JP 04-188818 A公开了一种半导体晶片，把它粘接到一种增强材料上，例如粘接到一层聚酰胺薄膜上，用来进行简单的处理。
发明内容
本发明的目的是确定一种简单的方法，用来对安装到工件支承件上的工件进行机械加工，该支承件特别地实现了简单的分开操作和/或它特别是容许在高达200℃或者甚至高于摄氏200度的温度下进行机械加工。
按照本发明的第一方面，通过在专利性的权利要求1中所述的方法步骤实现这一目的。
本发明基于以下考虑例如，在薄的晶片上进行背面加工处理会导致在晶片处理过程中的问题。具体地说，薄晶片是厚度小于300微米的晶片。随着晶片的直径加大，进行处理的问题变得更大，即，特别是在晶片的直径在100毫米与300毫米之间或者直径大于300毫米的情况下会有更大的问题。不管进行机械加工的工厂如何适宜于加工薄的晶片，也不管相关的花销多大，仍然有许多处理缺点，特别是要作附加的操作处理，增加了断裂的危险，并且增加了在进行加工过程中的限制。
本发明也基于以下考虑虽然许多类型的支承系统可用来使被支承在一个支承件上的晶片稳定和易于处理，但是在同时必须解决大量的问题-保持简单的机械加工过程，-保证高的机械加工温度，-可以简单地由支承件上脱开，而晶片没有断裂的危险，并且-在加工步骤中以及在把晶片由支承件上脱开的过程中和脱开之后有相当高的稳定性。
一个实施例特别有利，在该实施例中，用一个环形的连接装置将工件与工件支承件彼此连接起来。
最好，除了在按照本发明的方法中首次提到的方法步骤以外，通过在至少一个分开区域除去工件和/或工件支承件的一些部分将工件与工件支承件分开。
因此，在一个实施例中，也使用一个半导体晶片例如一个所谓的仿真晶片或者一个(不再需要的)试验晶片也用作一个工件的工件支承件，该工件也是一个半导体晶片。工件晶片与支承晶片之间间隙的宽度对于实施按照本发明的方法是不重要的，从而也不是必须为了这个间隙而保持任何的公差。
在一个实施例中，其中，在工件与工件支承件之间采用真空，，在工件与工件支承件之间实际上没有任何间隙。如果两片晶片例如由硅构成，那么它们的热膨胀系数也相等，这是特别有利的。进而，可以使用支承晶片，这些支承晶片是半导体生产的副产品，因此对于这种方法不添加附加成本。
在一个优选实施例中，由一种能承受高温的物质制的环例如通过360度粘接把工件晶片连接到支承晶片上。一种适用的连接装置例如是由钯构成的或者包含钯的连接装置。这个环形的连接装置可以例如位于晶片的边缘，即，在活性的芯片区域以外。这些连接装置可以承受高温，并且，如果需要可以使它们再一次地脱开。然而，在一个实施例中不需要脱开这些连接装置，这是因为围绕着连接装置分开或者在连接部位上分开。如果在连接部位上分开，该连接部位将被毁坏。
由于借助于环形粘接可以实现工件晶片与支承晶片的稳定连接，所以可以进一步用商业上可供使用的装置例如借助于离子植入(或注入)装置，CVD(化学蒸气沉积)装置，溅射装置，照明装置在一种平版印刷过程中或者在一种加热炉过程中或者在一种热辐照过程中例如在一种RTP(快速热退火)过程中对工件晶片进行机械加工。由于厚度增加及其产生的包括工件晶片和支承晶片的组合体的稳定性提高，所以不再有任何处理上的问题。
在一个改进方面，沿着一个分开区域实现分开，在该分开区域中分别在工件和工件支承件的周边部分设置环形的连接装置。实际的连接部位没有受到损坏。
在一个替代的实施例中，沿着一个分开区域实现分开，该区域与工件或者工件支承件的边缘一起包围一个接附部分，一个连接装置安装在此接附部分上。特别是在将连接装置分别设置在工件和工件支承件的边缘的情况下采用此实施例。在这种情况下，因为分开的操作围绕着连接部位进行，所以实际的连接部位也没有受到损坏。在另一个替代的实施例中，分开区域包括一个边界表面，此边界表面在作为一方面的工件或工件支承件与作为另一方面的连接装置之间。在分开的过程中，该边界表面以及因此连接部位的一部分或者整个连接部位被毁坏，结果，使连接脱开。
在下一个改进方面，工件和工件支承件具有相同的形状轮廓。由于这样的情况，如果工件比较薄，也可以使用用于某些工件厚度的机械加工装置。因为工件和工件支承件的组合体的厚度和形状轮廓与未变薄的工件的厚度和形状相对应，所以不需要任何改装。
在一个优选实施例中，工件和工件支承件分别是圆盘，特别是带有用来识别晶体取向的所谓平面或缺口的半导体晶片。
如果在下一个实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组成，将可以进行热处理，而没有由于连接部位或者由于与工件支承件的组合安排而产生的附加应力。
如果在下一个实施例中工件包括半导体材料，在进行机械加工的过程中可以使用对半导体材料进行机械加工的方法，具体地是平版印刷的方法，金属化的方法，施加层的方法，对层形成图案的方法，植入(或注入)方法，加热炉过程，或者热辐照过程。
在下一个实施例中，在工件的背面上即在不包含任何活性部件比如晶体管的侧面上实施机械加工的方法。
在下一个改进方面，通过锯割，铣削，研磨或者用激光进行机械加工实现分开。这些方法特别适合在工件或者工件支承件由玻璃，陶瓷制成或者由半导体材料制成的情况下使用。在一个实施例中，当例如采用直的锯片或者圆形的锯片时，产生与晶片的平面平行的直的分开切口。然而，与这种解决方案不同，也可以使用穿了孔的圆形锯片将工件与工件支承件分开。
在下一个改进方面，在分开的过程中将工件安装到一个固定装置上。在一个实施例中，所谓的凝胶组合夹具(gel pack gripper)是适用的。
在下一个实施例中，在分开过程中，仅只除去工件支承件的一部分，而不除去工件的任何部分。这可以例如在如果分开工具仅只穿透进入工件与工件支承件之间的间隙中的情况下实现。
在另一个实施例中，分开工具仅只穿透进入工件支承件的一部分。通过在分开过程中出现的振动实现工件支承件的完全分开。在这种情况下，在工件与工件支承件之间可能完全没有间隙。
在下一个改进方面，将工件与工件支承件彼此粘接起来，此粘结剂的连接部位可以承受高达200℃或者高达400℃或者高达800℃或者高达1200℃的温度。尽管有这样的耐高温能力，用上面解释过的分开方法在低温下实现分开是可能的。
在一个特殊的实施例中，使用一种导电的粘结剂，这种粘结剂例如以银为基础构成。这样的导电粘结剂例如对于汽车窗户上的加热器是已经知道的。如果添加钯或者如果粘结剂完全以钯为基础构成，粘结剂的耐高温能力可以提高。随着钯的比例增加，耐高温能力提高。
在另一方面，本发明也涉及一种方法，它带有首次提到的方法步骤，其中，在工件与工件支承件之间设置至少一个安装装置。此安装装置对于高达200℃或者高达400℃或者高达800℃或者高达1200℃的温度是热稳定的。在对工件进行机械加工的过程中进行一种高温过程，在此过程中温度为上面提到的温度的量级，例如为高于150℃，高于350℃，高于700℃或者高于1000℃。然而，将工件与工件支承件分开在低于机械加工温度的一个温度下进行。
所有上述方法也可以用于实现分开。
在该方法的一个改进方面，将一种导电的粘结剂用作安装装置，这种粘结剂有上面解释过的特点，特别是一种以钯为基础的导电粘结剂。
分别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，将参考着附图解释本发明的示例性实施例，在附图中图1示出了在一个分开装置上的支承晶片和工件晶片的组合体；图2示出了工件晶片的底视图；图3示出了在把它们连接起来形成一个组合体之前的工件晶片和工件支承晶片；图4示出了工件晶片和工件支承晶片的组合体；图5示出了工件晶片的另一个底视图；图6示出了在把它们连接起来形成一个组合体之前的工件晶片和工件支承晶片；图7示出了在分开过程之后的工件晶片和工件支承晶片的组合体；图8示出了工件晶片的另一个底视图；图9示出了工件晶片、工件支承晶片和一个夹具的组合体；图10示出了带有夹具的已经分开的组合体；以及图11示出了工件晶片和脱开的夹具。
具体实施例方式
图1示出了一个支承晶片12和一个要进行机械加工的工件晶片14的组合体10。工件晶片14有一个前面16，在此前面上已经产生出多个集成电路，例如CMOS(互补金属氧化物半导体)电路。前面16面向支承晶片12，并且借助于导电的粘结剂20的一个环18把此前面接附到支承晶片12上，粘结剂是例如以钯为基础的粘结剂。在已经将支承晶片12与工件晶片14粘接起来之后，例如借助于一种研磨装置在工件晶片14的背面22上使工件晶片减薄多于100微米。在减薄之后，背面22例如设置背面接触件。在这个过程中，实施以机械加工温度高于350℃或者甚至高于450℃的热过程。在这个热过程之后，将背面22接附到一个进行锯割的框架26上。
在已经将组合体10装接到进行锯割的框架26上之后，首先通过借助于一个锯切割除去周边上的支承晶片12，见交叉阴影线(或虚线)区域27和28，使变薄的工件晶片14上移开支承晶片12。由于进行锯切割，使得在支承晶片12的周边的支承晶片12被锯掉，直到除去与工件晶片14的连接部位的程度为止。这可以借助于所述的锯或者铣刀或者通过研磨或者借助于激光以简单的方式来实现。
在已经把支承晶片12从工件晶片14上移开之后，借助于已知的锯割方法将工件晶片14上的集成电路切割分开，进行检验，并且进行包装。
图2示出了一个工件晶片14的底视图，粘结剂20的一个环18已经施加到该晶片上。
图3示出了一个支承晶片12和一个工件晶片14。在支承晶片12与工件晶片14之间设置粘结剂20的一个环18，这个环是用来在这些部件之间实现粘接连接的。
比如通过诸如压在一起且进行硬化的方法步骤平行地将支承晶片12和工件晶片14两者彼此连接起来，并且一起把粘结剂20的环18压缩到仅只2微米的厚度，这可以由图4看到。为了使连接过程达到最佳，将支承晶片12与工件晶片14之间的中间空间24抽真空。为此目的，在支承晶片12上设置有小孔29和30，可以通过这些小孔将存在的空气抽吸出。在进一步的加工期间，将这些孔29和30密封起来或者覆盖起来。在图中没有示出的一个改型可以由粘结剂的没有完全封闭起来的环18来实现。在这个实施例中，必须随后在抽空之后将环18完全封闭起来。
没有示出的但是是有利的的一种用来将中间空间24抽空的可能性包括在一个腔室中将工件晶片14与支承晶片12连接起来，并且抽空这个腔室。
图5再一次示出了带有粘结剂20的环18的工件晶片14的底视图。图6再一次重复了图3的内容，但是图6没有示出孔29和30。由在这里示出的状态可以看出，如已经描述过的那样，已经进行了抽空，压缩到一起，以及硬化，从而再一次产生出工件晶片14和支承晶片12的一个紧密的组合体10。
图7示出了一个工具例如锯31，铣刀或者研磨盘如何在径向方向上与支承晶片12的外周接合，用来将这个组合体分开，并且示出了该工具如何除去支承晶片12的一部分区域，如在图1中用区域27和28已经示出的那样。在这个过程中，可以以下述方式控制区域27和28的除去尺寸，变硬的粘结剂20的环18仍然保留在工件晶片14上，并且使它保持稳定。粘结剂20的环18的表面就可以代表一个在由分开工具31进行分开的过程中产生的边界表面。
图8再一次示出了在把工件晶片14连接起来形成一个组合体之前带有粘结剂20的一个封闭起来的环18的工件晶片14的底视图。
图9示出了一种辅助装置，其形式为一个被称作“凝胶组合夹具”的工具，用来将组合体10分开。已经知道这种类型的夹具32，并且这种类型的夹具已经成功地在下述情况中成功地将平面基底分开由于即使这些平面基底不再以机械的方式彼此连接起来仍有很强的粘接作用力，所以不用一种辅助工具就不能容易地将这些平面基底彼此分开。此凝胶组合夹具32保持住工件晶片14，并且，实现分开的工具，例如也是锯31在径向上锯割粘结剂20的环18，从而将工件晶片14与支承晶片12之间的机械连接分开。然而，很强的粘接作用力仍然阻止这两个部件12和14的组合体分开，且只有通过使用凝胶组合夹具32才能将工件晶片14和支承晶片12分开，如在图10中以简化了的方式示出的那样。
图11示意性地示出了随后将凝胶组合夹具32与工件晶片14分开。
如在最后描述的示例性实施例中也示出的那样，如果后面的方法步骤要求，也可以将稳定环18保留在工件晶片14的表面上。在本文件中，稳定环18是否保留在前面16上或者保留在背面22上并不重要。
总之，本发明适用于将工件特别是半导体晶片施加到工件支承件特别是支承晶片上，并且用于再次将它们分开，从而可以更好地对工件晶片进行机械处理，其中处理比如研磨，溅射，湿法化学处理(SEZ刻蚀，Marangonie干燥器，等)，旋转刻蚀，清洁，植入，PVD，以及其它加工方法是适用的。在这里的描述中，所使用的技术术语主要仅只作为技术应用中的英语术语使用。
权利要求
1.一种用来在工件支承件(12)上对工件(14)进行机械加工的方法，在所述方法中完成如下步骤而不受叙述顺序的限制将工件(14)安装到工件支承件(12)上；对安装到所述工件支承件(12)上的所述工件(14)进行机械加工；和将经过机械加工的所述工件(14)与所述工件支承件(12)分开；其中，用环形的连接装置(18，20)将所述工件(14)与所述工件支承件(12)彼此连接起来。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，通过在至少一个分开区域(27，28)除去所述工件(14)和/或所述工件支承件(12)的一些部分将所述工件(14)与所述工件支承件(12)分开。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，沿着所述分开区域(27，28)实现分开，所述区域包括接附区域(33)，在所述接附区域存在有用来将所述工件(14)与所述工件支承件(12)连接起来的连接装置(18，20)，和/或其中，沿着所述分开区域(27，28)实现分开，所述区域与所述工件(14)或者所述工件支承件(12)的边缘一起包围接附区域(33)，在所述接附区域装接用来将所述工件(14)与所述工件支承件(12)连接起来的连接装置(18，20)，和/或其中，所述分开区域(27，28)包括对于所述工件(14)的或者所述工件支承件(12)的以及连接装置(18，20)的接附区域(33)的边界表面，用来将所述工件(14)与所述工件支承件(12)连接起来。
4.按照权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述工件(14)和所述工件支承件(12)具有相同的形状轮廓，和/或中，所述工件(14)和所述工件支承件(12)是倾斜的平板或圆盘，最好是在圆周侧面变平的圆盘，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组成，和/或其中，所述工件(14)包含半导体材料或者由半导体材料构成，和/或其中，在进行机械加工的过程中，实现平版印刷的方法，和/或金属化的方法，和/或施加层的方法，和/或对层形成图案的方法，和/或植入的方法，和/或加热炉过程，和/或热辐照过程，特别是在所述工件(14)的背面(22)上进行这样的机械加工。
5.按照权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，由激光，锯割，铣削，或者研磨实现分开，和/或其中，产生直的分开切口(27，28，31)。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，在环形区域(18)将所述工件(14)与所述工件支承件(12)彼此连接起来，且其中，通过分开切口(31)将所述工件(14)与所述工件支承件(12)分开，所述分开切口最好与所述工件(14)的和所述工件支承件(12)的平面平行。
7.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，在环形区域(18)将所述工件(14)与所述工件支承件(12)彼此连接起来，且其中，通过环形的分开切口(27，28，31)将所述工件(14)与所述工件支承件(12)分开，所述切口最好与所述工件(14)的和所述工件支承件(12)的平面垂直。
8.按照权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，在分开过程中将所述工件(14)装接到固定装置(32)上，最好固定到凝胶组合夹具(32)上，和/或其中，在已经将所述工件(14)与所述工件支承件(12)分开之后，进行另外的分开过程，将所述工件(14)的多个部件或电路分开，和/或其中，在分开过程中，仅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，最好通过在分开过程中出现的振动实现工件支承件(12)的完全分开。
9.按照权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，将所述工件(14)与所述工件支承件(12)彼此粘接起来，其中粘结剂的连接部位可以承受高达200℃或者高达400℃或者高达800℃或者高达1200℃的温度，其中最好使用一种导电的粘结剂(18，20)，特别是一种以银为基础的和/或以钯为基础的导电粘结剂。
10.一种用来在工件支承件(12)上对工件(14)进行机械加工的方法，在所述方法中完成如下步骤而不受叙述顺序的限制将工件(14)安装到工件支承件(12)上；对安装到所述工件支承件(12)上的所述工件(14)进行机械加工；和将经过机械加工的所述工件(14)与所述工件支承件(12)分开；其中，在所述工件(14)与所述工件支承件(12)之间设置至少一个安装装置(18，20)，所述安装装置(18，20)对于高达200℃或者高达400℃或者高达800℃或者高达1200℃的温度是热稳定的，其中在至少150℃或者至少350℃或者至少700℃或者至少1000℃的机械加工温度下对所述工件(14)进行机械加工，并且其中在低于所述机械加工温度的温度下使所述工件(14)与所述工件支承件(12)彼此脱开。
11.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，采用一种导电的粘结剂作为安装装置(18，20)，特别是一种以银为基础的和/或以钯为基础的导电粘结剂。
12.按照权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述粘结剂(20)的闭合起来的环(18)形成为所述安装装置(18，20)。
13.按照权利要求10到11所述的方法，其特征在于，所述粘结剂(20)的几乎闭合起来的环(18)形成为所述安装装置(18，20)。
14.按照权利要求13中所述的方法，其特征在于，所述粘结剂(20)的几乎闭合起来的环(18)形成为所述安装装置(18，20)，且其中在实现粘接之后将所述环(18)闭合起来。
15.按照权利要求10-14中任一项所述的方法，其特征在于，为了使所述工件(14)稳定，在所述分开之后将所述粘结剂(20)的环(18)保留在所述工件(14)上。
16.按照权利要求10-15中任一项所述的方法，其特征在于，在进行连接的过程中将所述工件(14)与所述工件支承件(12)压在一起。
17.按照权利要求10-15中任一项所述的方法，其特征在于，在进行连接的过程中将所述工件(14)与所述工件支承件(12)之间的中间空间(24)抽空。
18.按照权利要求17中所述的方法，其特征在于，为了抽空的目的在所述工件支承件(12)上设置抽空孔(29，30)。
19.按照权利要求17中所述的方法，其特征在于，为了抽空的目的在所述工件支承件(12)上设置可封闭的抽空孔(29，30)。
20.按照权利要求17中所述的方法，其特征在于，在进行连接的过程中将所述工件(14)与所述工件支承件(12)之间的中间空间(24)抽空，且其中，在已经抽空的腔室中进行连接。
全文摘要
一种借助于连接装置(18，20)将一个工件(14)安装到一个工件支承件(12)上的方法，其中，通过一个环形的连接装置(18，20)将工件(14)与工件支承件(12)彼此连接起来。对这样产生的组合体进行机械加工。随后，将机械加工过的工件(14)与工件支承件(12)分开。这样形成一种特别简单的加工方法。
文档编号H01L21/68GK1969381SQ200580019862
公开日2007年5月23日 申请日期2005年4月1日 优先权日2004年4月15日
发明者S·布拉德尔, W·格罗默斯, W·克罗尼杰, M·默尔茨尔, J·施韦杰, T·斯塔彻 申请人:英飞凌科技股份公司