本发明实施例涉及晶片分离系统与方法。
背景技术：
在半导体晶片(例如，硅晶片)上通过多个处理步骤(例如，蚀刻步骤、光刻步骤、沉积步骤等)制造集成芯片，接着将半导体晶片切割成分开集成芯片。为实现较高整合、简化封装工艺或耦合电路或其它组件等，在一些情况中，在切割步骤之前将两个或多于两个晶片接合在一起，且在薄化之后在晶片的两侧上制造电路。针对“大于摩尔”，晶片级接合是有前途技术，其中通过并入不一定根据摩尔定律定标的功能性而将附加值提供到装置。分离在一些情况中在晶片级接合程序期间为合乎需要的，且可举例来说用于将一个晶片与另一晶片分开，且可用于在对准不合规格或落在晶片上的粒子导致界面空隙等时再加工衬底。
技术实现要素：
本发明的实施例涉及一种用于分离一对接合衬底的方法，其包含：提供分离设备，其包含晶片卡盘、弹性晶片组合件及一组分开叶片；将所述对接合衬底放置在所述晶片卡盘上使得所述接合衬底对的第一衬底与卡盘顶部表面接触；将所述弹性晶片组合件放置在所述接合衬底对上方使得其第一表面与所述接合衬底对的第二衬底的上表面接触；将具有不同厚度的分开叶片对从彼此径向相对的所述接合衬底对的边缘插入于所述第一衬底与所述第二衬底之间，而同时向上牵拉所述第二衬底直到所述弹性晶片组合件使所述第二衬底从所述第一衬底弯曲。
本发明的实施例涉及一种用于分离接合衬底对的方法，其包含：提供晶片卡盘，所述晶片卡盘经配置以固持所述对接合衬底的第一衬底使其与卡盘顶部表面接触；提供一组分开叶片，其包括含有经配置以放置在彼此径向相对的所述对接合衬底的边缘处的第一分开叶片及第二分开叶片的至少一对分开叶片；及提供弹性晶片组合件，其通过可编程驱动电动机控制，且包含经放置彼此径向相对的至少第一拉头及第二拉头，其中所述第一拉头及所述第二拉头经配置以放置在所述晶片卡盘的所述顶部表面上且施加不同力以固持并移动第二衬底使其远离所述第一衬底。
本发明的实施例涉及一种用于分离一对接合衬底的分离设备，其包含：晶片卡盘，其经配置以固持所述对接合衬底的第一衬底使其与卡盘顶部表面接触；一对分开叶片，其包括经配置以放置在彼此径向相对的所述对接合衬底的边缘处的第一分开叶片及第二分开叶片，其中所述第一分开叶片具有比所述第二分开叶片的第二厚度更小的第一厚度；及弹性晶片组合件，其包含第一拉头及与所述第一拉头径向相对的第二拉头，其中所述第一拉头及所述第二拉头经配置以放置在所述对经接合晶片上方且固持并移动所述对接合衬底的第二衬底使其与所述第一衬底分开。
附图说明
当结合附图阅读时，从以下详细描述最优选地理解本公开的方面。应注意，根据产业中的标准实践，各种装置未按比例绘制。事实上，为了清楚论述可任意增大或减小各种装置的尺寸。
图1图解说明根据一些实施例的用于分离一对经接合晶片的晶片分离系统的透视图。
图2A图解说明根据一些实施例的用于使用具有不同厚度的一对分开叶片及具有不同拉力的一对拉头来分离一对经接合晶片的晶片分离方法的示意图。
图2B图解说明根据一些替代实施例的用于使用具有不同拉力的一对拉头来分离一对经接合晶片的晶片分离方法的示意图。
图2C图解说明根据一些替代实施例的用于使用具有不同厚度的一对分开叶片来分离一对经接合晶片的晶片分离方法的示意图。
图3图解说明根据一些实施例的用于使用具有不同厚度的一对分开叶片来分离一对经接合晶片的晶片分离方法的示意图。
图4A图解说明根据一些实施例的图1、2或3中展示的晶片分离系统的分开叶片的剖面图及俯视图。
图4B图解说明根据一些替代实施例的图1、2或3中展示的晶片分离系统的分开叶片的剖面图及俯视图。
图5至11图解说明根据一些实施例的用于分离一对经接合晶片的晶片分离系统的应用的一系列剖面图。
图12图解说明根据一些实施例的用于分离一对经接合晶片的晶片分离方法的流程图。
具体实施方式
以下公开提供用于实施所提供的标的的不同装置的许多不同实施例或实例。下文描述组件及布置的特定实例以简化本公开。当然，这些仅为实例且非打算限制。举例来说，在以下描述中的第一装置形成于第二装置上方或上可包括其中所述第一装置及所述第二装置经形成直接接触的实施例，且也可包括其中额外装置可形成在所述第一装置与所述第二装置之间，使得所述第一装置及所述第二装置可不直接接触的实施例。另外，本公开可在各种实例中重复参考数字和/或字母。此重复出于简化及清楚的目的且本身不指示所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。
此外，为便于描述，例如“在……下面”、“在……下方”、“下”、“在……上方”、“上”及类似语的空间相对术语可在本文中用于描述一个元件或装置与另一(些)元件或装置的关系，如图中图解说明。空间相对术语打算涵盖除在图中描绘的定向以外的使用或操作中的装置的不同定向。设备可以其它方式经定向(旋转90度或按其它定向)且本文中使用的空间相对描述符同样可相应地解释。
存在不同种类的分离方法：例如单侧分离及双侧分离。单侧分离由于具有较长杠杆臂到晶片连接点的较高扭矩而需要较低分离力F1但具有在晶片边缘附近分离起始点的相对侧处引发缺陷的高风险。双侧分离具有在晶片边缘附近引发缺陷的低风险，但由于在起始分离工艺时的大晶片弯曲强度，故需要较高拉力F2且具有高晶片破损风险。
本公开涉及改进用于晶片分离的设备及方法以减少边缘缺陷及晶片破损，且也减小所需的分离拉力。在一些实施例中，举例来说参考图1，用于分离一对经接合晶片102a、102b的分离设备100包含晶片卡盘104，其经配置以固持所述对经接合晶片的第一晶片102a使其与卡盘顶部表面接触。一对分开叶片包括经配置以放置在彼此径向相对的所述对经接合晶片的边缘处的第一分开叶片106a及第二分开叶片106b。弹性晶片组合件108包括第一拉头110a及与所述第一拉头径向相对的第二拉头110b。第一拉头110a及第二拉头110b经配置以放置在所述对经接合晶片上方且提供拉力以固持并移动所述对经接合晶片的一第二晶片102b使其与第一晶片102a分开。通过提供具有不同厚度的两个分开叶片106a、106b，和/或通过拉头110a、110b提供不同拉力，接合晶片之间的初始垂直分开高度是不同的。借此，在起始分离工艺时减少晶片的弯曲，此减小晶片破损的可能性(相较于插入具有相同厚度的两个分开叶片且通过拉头提供相同拉力)。
图1图解说明根据一些实施例的用于分离一对经接合晶片的晶片分离系统100的透视图。如图1中展示，提供晶片卡盘104。晶片卡盘104可为用于使用利用真空卡盘或机械、电气或磁性附接的一些其它装置的夹具将晶片固持在适当位置的卡盘组合件的组件。可将一对晶片102放置在晶片卡盘上，其中第一晶片102a与卡盘顶部表面接触。第二晶片102b通过包括直接接合及间接接合(例如硅熔合接合、氧化物接合、混合接合或使用第一晶片102a与第二晶片102b之间的粘着剂层的粘着剂接合)的各种接合技术面对面地接合到第一晶片102a。弹性晶片组合件108经配置以放置在晶片卡盘104的顶部表面上以固持晶片且提供拉力。弹性晶片组合件108可由可编程驱动电动机控制且经配置以固持并移动所述对经接合晶片的第二晶片102b使其与第一晶片102a分开。弹性晶片组合件108可包含围绕晶片卡盘的中心轴(和/或绕经接合晶片对的中心轴)彼此径向相对放置的至少两个拉头：第一拉头110a及第二拉头110b。可利用拉头110a、110b将拉力施加到第二晶片102b且从第一晶片102a分开并去除第二晶片102b。拉头110a、110b可在垂直于晶片表面平面的方向上移动且具有取决于应用的可调整顶部真空吸盘位置，举例来说，在经接合晶片对102的顶部表面上方约3cm至约9cm。在一些实施例中，可通过拉头110a、110b施加不同拉力以便在所述对经接合晶片102a、102b的一个侧上产生较大初始拉力且在所述对经接合晶片102a、102b的另一侧上产生较小初始拉力以提供不平衡初始扭矩。拉头110b上的较大初始拉力导致分离传播波快速传播以放大分离扭矩。拉头110a上的较小初始拉力将经接合晶片对102的下侧拉起以防止晶片边缘处的刮痕。可由第一拉头110a及第二拉头110b共享一个真空系统以施加拉力。可将一对螺旋弹簧112a、112b分别附接到拉头110a、110b以控制拉力。在一些实施例中，螺旋弹簧112a、112b可具有不同弹簧系数，使得由第一拉头110a施加的第一拉力小于由第二拉头110b施加的第二拉力。在一些实施例中，螺旋弹簧112a、112b的弹簧系数可在约1×102N/m到约1×105N/m的范围中。在一些实施例中，第二螺旋弹簧112b的弹簧系数可为第一螺旋弹簧112a的弹簧系数的10到100倍以提供足够拉力差。以此方式，由第一拉头110a及第二拉头110b引入的拉力可为足够不平衡以在所述对经接合晶片102a、102b的相对侧上提供不平衡初始扭矩，借此增强分离工艺。
将一对分开叶片放置在彼此径向相对的所述对经接合晶片102的边缘处。所述对分开叶片包括第一分开叶片106a及第二分开叶片106b，所述分开叶片经配置以从边缘插入到第一晶片102a及第二晶片102b的接合界面中以促进第一晶片102a及第二晶片102b的分离。在一些实施例中，第一分开叶片106a具有比第二分开叶片106b的第二厚度更小的第一厚度。在一些额外实施例中，多于两个分开叶片可经提供且沿着所述对经接合晶片102的外边缘均匀分布以使所述对经接合晶片102分开以进一步减少边缘缺陷。在一些进一步实施例中，包括例如一对三维相机或电荷耦合装置相机的感测装置的监测组合件114包括于晶片分离系统100中，以检查分离工艺且提供信息用于分开叶片106a、106b的进一步调整的信息。举例来说，在一些实施例中，监测组合件114通过拍照且处理所拍摄的照片而检测第一晶片102a及第二晶片102b的分开距离。监测组合件也可帮助确定分开叶片106a、106b应插入在第一晶片102a与第二晶片102b之间的距离，或是否增大或减小由拉头110a、110b施加的拉力。在一些实施例中，拉头110a、110b在第一分开叶片106a及第二分开叶片106b可滑动地插入在第一晶片102a与第二晶片102b之间达增加量时连续确证第一及第二拉力，直到监测组合件114检测到第一晶片102a及第二晶片102b已在至少一个边缘上(和/或在两个边缘上)分离。作为一实例，通过测量监测组合件114所拍摄的照片而捕捉第一晶片102a与第二晶片102b之间的至少一个边缘的垂直距离。接着，比较所捕捉的垂直距离与经插入叶片106a、106b的至少一个的垂直尺寸以确定分离条件：如果晶片之间的垂直距离大于经插入叶片的垂直尺寸，那么晶片被视为在所述边缘处分离。在一些替代实施例中，通过牵拉目标距离确定分离条件。举例来说，当拉头110a、110b(及由拉头内部的真空抽吸的第二晶片102b)向上移动大于15mm的距离时，晶片被视为分离。在一些进一步实施例中，将力传感器附接到拉头110a、110b以帮助确定分离条件。举例来说，当力传感器检测到拉力的零值时，晶片被视为分离。可采用上述方法的一或多个来帮助确定或确认分离条件。当检测到第一及第二晶片的此分离条件时，可缩回第一分开叶片106a及第二分开叶片106b，且可从卡盘去除现彼此分离(分开)的第一及第二晶片，且可将另一对经接合晶片放置在卡盘上以进行分离。应了解，尽管在上文中描述一对经接合晶片(第一晶片102a及第二晶片102b)且为了了解晶片分离系统100如何工作而将在下文中继续进行描述，但是晶片分离系统100的工件包括用于集成电路的制造的任何适合衬底，例如半导体材料(例如晶体硅，或二元化合物(例如，GaAs晶片)、三元化合物衬底(例如，AlGaAs)，或高阶化合物等)或非半导体材料(例如绝缘体上硅(SOI)、部分SOI、多晶硅、非晶硅或有机材料等中的氧化物)的薄片。这些衬底可在其上制造或接合有变化装置或结构。
图2A图解说明根据一些实施例的用于分离一对经接合晶片的晶片分离方法的示意图。如图2A中展示，一对经接合晶片102a、102b可通过使用以下而分开：一对分开叶片106a、106b，其具有不同厚度且从所述对经接合晶片102a、102b的边缘插入到所述对经接合晶片102a、102b之间；和/或一对拉头110a、110b，其经配置以提供不同拉力且放置在接合晶片102a、102b上方以拉离接合晶片的一个102b同时将接合晶片的另一个102a固定在晶片卡盘104上。在一些实施例中，所述对分开叶片106a、106b经布置彼此径向相对。所述对拉头110a、110b也可经布置彼此径向相对。从第一拉头110a到所述对经接合晶片102a、102b的中心轴或中心点200的第一拉点距离l1可等于从拉头110b到所述对经接合晶片102a、102b的中心点200的第二拉点距离l2。可将所述对拉头110a、110b放置在第二晶片102b的顶部表面上晶片卡盘104的边缘内的位置周围以将拉头110a、110b初始抽吸于第二晶片102b上。在一些进一步实施例中，可针对各种应用调整所述对拉头110a、110b的放置，以便改进分离质量。调整可基于由图1中公开的监测组合件114所提供的信息。举例来说，可将所述对拉头110a、110b放置在晶片102a、102b的边缘与晶片卡盘104之间。所述对拉头110a、110b的位置可经调谐更接近或远离所述对经接合晶片102a、102b的中心点200。监测组合件114可检查分离工艺且提供用于进一步调整所述对拉头110a、110b的位置及由拉头110a、110b施加的拉力的信息。在一些实施例中，拉头110a、110b在第一分开叶片106a及第二分开叶片106b可滑动地插入到第一晶片102a与第二晶片102b之间达增加或减少量时连续确证第一及第二拉力，直到监测组合件114检测到第一晶片102a及第二晶片102b已在至少一个边缘上(和/或在两个边缘上)分离。
图2B及2C图解说明图2A的晶片分离方法的示意图的替代实施例。如图2B中展示，一对经接合晶片102a、102b可通过使用放置在接合晶片102a、102b上方的具有不同拉力的一对拉头110a、110b及从所述对经接合晶片102a、102b的边缘插入到所述对经接合晶片102a、102b之间的具有相同厚度的一对分开叶片106a、106b而分开。如图2C中展示，一对经接合晶片102a、102b可通过使用从所述对经接合晶片102a、102b的边缘插入到所述对经接合晶片102a、102b之间的具有不同厚度的一对分开叶片106a、106b及放置在接合晶片102a、102b上方的具有拉力的一对拉头110a、110b而分开。图2B及2C的其它装置类似于图2A且可在上文加以引用。
图3图解说明根据一些实施例的用于使用具有不同厚度的一对分开叶片来分离一对经接合晶片的晶片分离方法300的示意图。在图3中进一步图解说明图2A的晶片分离方法的一些尺寸。如图3中展示，第一分开叶片106a具有第一长度L1、第一厚度T1，且在分离工艺期间插入于第一晶片102a与第二晶片102b之间到第一距离c1。第二分开叶片106b具有第二长度L2、第二厚度T2，且在相同分离工艺期间插入于第一晶片102a与第二晶片102b之间到第二距离c2。第二距离c2可等于第一距离c1。第二厚度T2可比第一厚度T1大(优选大1.2到3倍)。第一分开叶片106a具有含第一张角α1的第一尖端且第二分开叶片106b具有含第二张角α2的第二尖端。第二张角α2等于或大于第一张角α1。通过提供具有不同张角的两个分开叶片106a、106b，在将两个分开叶片插入到接合晶片的界面中时产生晶片之间的不同分开距离。借此，在所述对经接合晶片102a、102b的一个侧上提供较大初始扭矩以增强分离波传播且减小分离力，且在所述对经接合晶片102a、102b的另一侧上引入较小晶片弯曲以减小晶片破损的可能性但仍拉起晶片边缘以防止刮痕或其它边缘缺陷。
所述对经接合晶片102a、102b具有最大直径D，且在分离工艺期间经放置在晶片卡盘104上且与晶片卡盘104同心。晶片卡盘104具有小于所述对经接合晶片102a、102b的最大直径D的直径D'(或如果并非圆形，那么最大横向尺寸)。在一些优选实施例中，晶片卡盘104的直径D'可为所述对经接合晶片对102a、102b的最大直径D的约0.5倍到约0.9倍，使得所述对经接合晶片102a、102b具有合乎需要空间(独立区域)以执行分离工艺且也具有来自晶片卡盘104的合乎需要背部支撑。举例来说，经接合晶片对102a、102b在切割及封装之前可为12英寸(即，300mm)晶片，且晶片卡盘104优选地具有约150mm(毫米)至约250mm的范围中的径向D'。对应地，第一分开叶片106a的第一厚度T1可在约2mm至约6mm的范围中，且第二分开叶片106b的第二厚度T2可也在约2mm至约6mm的范围中，但大于第一厚度T1。第一厚度与第二厚度的比率T1:T2可在约1:1.2到1:3的范围中。在一些实施例中，长度L1、L2相等。由第一分开叶片106a插入的第一距离c1及由第二分开叶片106b插入的第二距离c2可分别在约8mm到约12mm的范围中。所述对拉头110a、110b经布置彼此径向相对。在一些进一步实施例中，还有一些拉头(例如110c、110d及110e)也可经放置在第二晶片102b的顶部表面上用于拉起第二晶片102b。多个拉头以特定图案分布。举例来说，多个拉头可布置成通过第二晶片102b的中心轴的线性线和/或彼此均匀间隔，且由多个拉头提供的拉力可线性或拋物线增大，以便共同提供增强的拉力。使用上文中公开的设置，所述对经接合晶片102a、102b的两侧的初始分离长度不平衡，即，由第一分开叶片106a及对应拉力引入的第一初始分离长度d1小于由第二分开叶片106b及对应拉力引入的第二初始分离长度d2。相较于单侧分离方法，上文中公开的分离方法不太可能引入晶片边缘缺陷。相较于平衡双侧分离方法，上文中公开的新分离方法需要较小拉力，且也不太可能导致晶片破损。
图4A图解说明根据一些实施例的图1、2或3中展示的晶片分离系统的分开叶片400a的剖面图及俯视图。应了解，分开叶片400a可为图1、2或3中展示的第一分开叶片106a及第二分开叶片106b。分开叶片400a可具有如定位在图4的上部处的俯视图中展示的经修圆前楔以降低刮痕风险。分开叶片400a可具有如定位在图4的下部处的剖面图中展示的尖端。作为一实例，分开叶片400a可经设计以具有在约6mm到约14mm的范围中的宽度W、在约2mm到约6mm的范围中的厚度T，及在约6mm到约14mm的范围中的尖端长度L。分开叶片400a可由具有降低刮痕风险的小硬度，及产生初始接合区域的高杨氏模量的材料制成。分开叶片400a的刮痕硬度可小于待处理晶片(例如，图3中的晶片102a、102b)的材料的刮痕硬度。当待处理晶片由硅制成时，分开叶片400a的刮痕硬度可小于约5吉帕斯卡(GPa)，且分开叶片400a的杨氏模量可大于约3吉帕斯卡(GPa)。举例来说，分开叶片400a可由具有在约0.05Gpa到约0.3GPa的范围中的刮痕硬度及在约3.76Gpa到3.95GPa的范围中的杨氏模量的聚醚醚酮(PEEK)或在一些实施例中具有杨氏模量及硬度的这些需求的其它材料制成。图4B图解说明根据一些替代实施例的图1、2或3中展示的晶片分离系统的分开叶片400b的俯视图。作为图4A的分开叶片400a的经修圆前楔的替代选项，分开叶片400b可具有对应于经接合晶片对102的晶片边缘的四分的圆形楔。分开叶片400b可分别放置在匹配晶片的圆周且对应于图1、2或3的分开叶片106a、106b的待处理晶片的相对侧处，且可具有插入长度L1、L2及厚度T1及T2(T1、T2在垂直于图4B中展示的俯视图平面的方向上)。插入长度L1、L2及厚度T1及T2可具有与图3中描述类似的关系及范围。通过使用分开叶片400b扩大分离区域(如通过虚线展示)，且借此降低破裂风险。
图5至11图解说明根据一些实施例的使用根据一些实施例的用于分离一对经接合晶片的裸片分离系统来形成三维集成电路的应用的一系列剖面图。
如图5的剖面图500中展示，制备第一晶片502。在一些实施例中，第一晶片502包含硅衬底。在其它实施例中，第一晶片502包含包括锗、砷化镓或其它适合半导体材料的衬底。第一晶片502可为装置晶片且经处理以形成装置，例如电路、连接层、接点及其它可应用结构。尽管图5中未展示，然在一些实施例中，粘着剂层可形成在第一晶片502上以促进执行接合工艺。粘着剂层可为旋涂粘着剂或替代粘着剂层(例如层压胶带、蜡)，或可使用其它适合材料。
如图6的剖面图600中展示，制备第二晶片602。在一些实施例中，第二晶片602可为装置晶片。第二晶片602可包含类似于第一晶片502的硅衬底或其它半导体衬底。在一些其它实施例中，第二晶片602可为载体晶片，且包含蓝宝石衬底，或由热塑性聚合物、氧化物、碳化物或其它适合材料制成的衬底。在一些实施例中，粘着促进剂层(未展示)可经旋涂在第二晶片602上以促进在后续步骤中与图5的第一晶片502接合。
如图7的剖面图700中展示，将第二晶片602接合到第一晶片502以形成经接合晶片对。第二晶片602及第一晶片502可通过直接或间接接合技术(例如熔合硅接合工艺、氧化物接合工艺、混合接合工艺)、通过粘着剂层504或其它可应用技术接合。可执行热和/或固化工艺以促进接合工艺。在一些情况中，接合工艺可为不完美的：可能发生未对准，其中第一晶片502及第二晶片602在接合时彼此偏移；一些杂质粒子或空隙可形成在接合界面处；以及其它不完美接合场合。在接合工艺之后，通过监测或测量工艺(例如产生且处理由监测系统(例如，图1中展示的监测组合件114)获取的接合条件图像或检查第一晶片502与第二晶片602之间的电连接的某一测量)确定晶片接合条件。可结合各种类型的监测或测量组件及系统来实施本发明实施例的方法，且并入此方法的组件(硬件和/或软件)的任何此系统或群组预期为落在本发明实施例的范围内。举例来说，可通过在晶片表面上施加衬垫探针或光学扫描而实现监测工艺。在一些实施例中，检测接合对准及界面空隙条件。可确定未对准和/或界面空隙是否在合乎需要区中。接着，相应地作出关于是否需要图8中展示的分离工艺的决定。可手动或使用默认计算机程序作出此决定。
如图8的剖面图800中展示，如果决定需要分离工艺，那么第二晶片602接着与第一裸片502分离且分开。可使用本申请案中公开的分离系统及方法来执行分离工艺。可利用具有不同厚度或张角的一对分开叶片106a、106b和/或具有不同拉力的一对拉头110a、110b来促进具有较少边缘缺陷和/或减少的晶片破损的分离工艺。
如图9的剖面图900中展示，如果如图8中展示执行分离工艺，那么第二晶片602类似于图7中展示的工艺重新接合到第一晶片502。在一些实施例中，在重新接合工艺之前针对表面缺陷检测分离的第一晶片502及第二晶片602。根据检测结果，可替换、清洁或重新抛光第一晶片502及第二晶片602以为重新接合工艺做准备。接着，可重复晶片接合条件确定工艺，及类似于上文中针对图7及8描述的随后分离及重新接合工艺。
如图10的剖面图1000中展示，可对第一晶片502或第二晶片602执行额外工艺，例如薄化、平坦化、形成电路装置及任何其它处理步骤。在一些实施例中，可将第三晶片1002接合到第一晶片502及第二晶片602的经接合晶片对。接着，可重复晶片接合条件确定工艺，及类似于上文中针对图7及8描述的随后分离及重新接合工艺。
如图11的剖面图1100中展示，如果决定需要分离工艺，那么分离第一晶片502、第二晶片602及第三晶片1002的晶片堆叠。可使用本申请案中公开的分离系统及方法来执行分离工艺。可利用具有不同厚度或张角的一对分开叶片106a、106b和/或具有不同拉力的一对拉头110a、110b来促进具有较少边缘缺陷和/或减少的晶片破损的分离工艺。
图12展示根据一些实施例的用于分离一对经接合晶片的晶片分离方法的流程图的一些实施例。尽管关于图5至11描述方法1200，但将了解，方法1200不限于图5至11中公开的这些结构，而代替地可独立于图5至11中公开的结构而单独存在。类似地，将了解，图5至11中公开的结构不限于方法1200，而代替地可作为独立于方法1200的结构而单独存在。另外，虽然公开的方法(例如，方法1200)在下文中图解说明且描述为一系列操作或事件，但将了解，这些操作或事件的图解说明定序不应解释为限制意义。举例来说，一些操作可依不同顺序和/或与除本文中图解说明和/或描述以外的其它操作或事件同时发生。另外，无需全部图解说明操作来实施本文中的描述的一或多个方面或实施例。此外，可在一或多个单独操作和/或阶段中实行本文中描绘的一或多个操作。
在操作1202，制备第一晶片。在一些实施例中，第一晶片为装置晶片。第一晶片的前侧可经处理以形成装置，例如电路、连接层、接点及其它可应用结构。图5图解说明对应于操作1202的剖面图500的一些实施例。
在操作1204，制备第二晶片。第二晶片为用于在后续工艺期间支撑第一晶片的另一装置晶片或载体晶片。第二晶片可包括由半导体、蓝宝石、热塑性聚合物、氧化物、碳化物或其它适合材料制成的衬底。图6图解说明对应于操作1204的剖面图600的一些实施例。
在操作1206，将第二晶片接合到第一晶片以形成经接合晶片对。第二晶片及第一晶片可通过熔合接合工艺、通过粘着剂层或其它可应用技术接合。可执行热和/或固化工艺以促进接合工艺。在操作1208，通过监测或测量工艺确定晶片接合条件。在一些实施例中，确定第一晶片与第二晶片之间的未对准和/或界面空隙是否在合乎需要区中。接着，相应地作出关于是否需要分离工艺的决定。可手动或使用默认计算机程序作出此决定。图7图解说明对应于操作1206及1208的剖面图700的一些实施例。
在操作1210，如果决定需要分离工艺，那么接着使第二晶片与第一晶片分离且分开。可使用本申请案中公开的分离系统及方法来执行分离工艺。可利用具有不同厚度或张角的一对分开叶片和/或具有不同拉力的一对拉头来促进具有较少边缘缺陷和/或减少的晶片破损的分离工艺。在操作1212，针对表面缺陷检测分离的第一晶片及第二晶片。在操作1214，可替换、清洁或重新抛光第一晶片及第二晶片。图8图解说明对应于操作1210、1212及1214的剖面图800的一些实施例。
在操作1216，将第二晶片重新接合到第一晶片。接着，可重复晶片接合条件确定工艺，及类似于上文中描述的随后分离及重新接合工艺。图9图解说明对应于操作1216的剖面图900的一些实施例。
因此，本公开涉及用于减少边缘缺陷及晶片破损且也减小分离拉力的晶片分离系统及方法。通过提供具有不同拉力的两个拉头和/或将具有不同厚度的两个分开叶片插入到接合晶片的界面中，在相对侧上提供不平衡初始扭矩以增强分离波传播且减小分离力。下侧处的较低拉力可确保顶部晶片之下侧可被拉起以便防止晶片边缘处的刮痕。
在一些实施例中，本公开涉及一种用于分离一对接合衬底的方法。在所述方法中，提供分离设备，其包含晶片卡盘、弹性晶片组合件及一组分开叶片。将所述对接合衬底放置在晶片卡盘上使得接合衬底对的第一衬底与卡盘顶部表面接触。将弹性晶片组合件放置在接合衬底对上方使得其第一表面与接合衬底对的第二衬底的上表面接触。将具有不同厚度的一对分开叶片从彼此径向相对的所述对接合衬底的边缘插入于第一衬底与第二衬底之间，而同时向上牵拉第二衬底直到弹性晶片组合件使第二衬底从第一衬底弯曲。
在其它实施例中，本公开涉及一种用于分离一对接合衬底的方法。在所述方法中，提供晶片卡盘，其经配置以固持所述对接合衬底的第一衬底使其与卡盘顶部表面接触。提供一组分开叶片，其包括含有经配置以放置在彼此径向相对的所述对接合衬底的边缘处的第一分开叶片及第二分开叶片的至少一对分开叶片。通过可编程驱动电动机控制的弹性晶片组合件包含经放置彼此径向相对的至少第一拉头及第二拉头。第一拉头及第二拉头经配置以放置在晶片卡盘的顶部表面上且施加不同力以固持并移动第二衬底使其远离第一衬底。
在另外其它实施例中，本公开涉及一种用于分离一对接合衬底的分离设备。分离设备包括：晶片卡盘，其经配置以固持所述对接合衬底的第一衬底使其与卡盘顶部表面接触；及一对分开叶片，其包括经配置以放置在彼此径向相对的所述对接合衬底的边缘处的第一分开叶片及第二分开叶片。第一分开叶片具有比第二分开叶片的第二厚度更小的第一厚度。分离设备也包括包含第一拉头及与所述第一拉头径向相对的第二拉头的弹性晶片组合件。第一拉头及第二拉头经配置以放置在所述对经接合晶片上方且固持并移动所述对接合衬底的第二衬底使其与第一衬底分开。
前述内容略述数项实施例的特征，使得所属领域的技术人员可更优选地理解本公开的方面。所属领域的技术人员应了解，其等可容易地使用本公开作为用于设计或修改其它工艺及结构的基础以实行相同目的和/或达成本文中介绍的实施例的相同优点。所属领域的技术人员也应了解，这些等效构造不背离本公开的精神及范围，且其等可在不背离本公开的精神及范围的情况下在本文中作出各种改变、置换及更改。
符号说明
100 分离设备/晶片分离系统
102 经接合晶片对
102a 第一晶片
102b 第二晶片
104 晶片卡盘
106a 第一分开叶片
106b 第二分开叶片
108 弹性晶片组合件
110a 第一拉头
110b 第二拉头
110c 拉头
110d 拉头
110e 拉头
112a 螺旋弹簧
112b 螺旋弹簧
114 监测组合件
200 中心轴或中心点
300 晶片分离方法
400a 分开叶片
400b 分开叶片
500 剖面图
502 第一晶片
600 剖面图
602 第二晶片
700 剖面图
800 剖面图
900 剖面图
1000 剖面图
1002 第三晶片
1100 剖面图
1200 方法
1202 操作
1204 操作
1206 操作
1208 操作
1210 操作
1212 操作
1214 操作
1216 操作
c1 第一距离
c2 第二距离
d1 第一初始分离长度
d2 第二初始分离长度
D 最大直径
D' 直径
l1 第一拉点距离
l2 第二拉点距离
L 尖端长度
L1 第一长度
L2 第二长度
T 厚度
T1 第一厚度
T2 第二厚度
W 宽度
α1 第一张角
α2 第二张角