CN102290367B - 从载体基底中移去可逆向安装的器件晶片的方法和装置 - Google Patents

Abstract

提供用来分离临时、永久或半永久粘结的基底和物品的新拆卸方法和装置，这些基底和物品根据那些方法和装置形成。所述方法包括从仅强力地粘结在其外周缘处的载体或基底上拆卸器件晶片。边缘粘结件化学地、机械地、声音地或热地软化、溶解或中断，而允许晶片在室温或接近室温时在制造过程中的合适阶段用非常小的力容易地分离。还提供了便于分离粘结基底的夹具。

Description

从载体基底中移去可逆向安装的器件晶片的方法和装置

技术领域

本发明总的涉及新颖的临时松解晶片的方法和装置，在晶片减薄和其它背面处理之后，该装置可从载体基底上取下器件晶片。

背景技术

集成电路、大功率半导体、发光二极管、光子电路、微机电系统(MEMS)、嵌入式无源阵列、封装插入器以及大量的硅半导体基和化合物半导体基的微型器件，都在直径为1-12英寸的晶片基底上联合地成阵列地进行生产。各器件然后分离到个别的器件或硬模内，它们进行封装而可实用地与宏观环境界面连接，例如，与印刷电路板互连。在硬模上或其周围构造器件的封装，同时使它仍是晶片阵列的一部分，这种做法已经变得越来越普遍。这种做法被称之为晶片层上的封装，其降低了总的封装成本，较之于通常其外尺寸是实际器件好几倍的传统封装来说，该种做法在器件和其微电子环境之间实现了更高的互连密度。

直到最近，互连的方案通常一直局限于二维尺度，这意味着器件和器件安装的对应的电路板或封装表面之间的电气连接都置于水平的或x-y平面内。微电子工业现已认识到，通过堆叠和垂直地(即，沿z方向)互连各个器件，可实现器件互连密度的显著提高并相应地减小信号的延迟(由于电气连接点之间距离缩短的缘故)。器件堆叠的两个普遍要求是：(1)从背侧起沿通过晶片的方向减薄器件；以及(2)其后形成通过晶片的电气连接，一般称之为通过晶片通道或“TSV”，其终止在器件的背面上。就此而论，即使器件不以堆叠结构进行封装时，半导体器件的减薄现也已成为一种标准的做法，因为它便于热的耗散，并对于诸如移动电话那样的紧凑电子产品可实现远小得多的形状因子。

人们日益感兴趣于将半导体器件减薄到小于100微米以减小其外形，尤其 是当半导体器件或其驻留在其中的对应的封装进行堆叠之时，以便简化器件上背侧电气连接的形成。用于大体积集成电路生产的硅晶片其直径通常为200或300mm，并具有约为750微米的通过晶片厚度。若不加以减薄，则就几乎不可能形成通过贯穿晶片的连接来与前侧电路连接的背侧电气触点。基于机械打磨(背面打磨)和抛光以及化学蚀刻，而对半导体级的硅和化合物的半导体进行的高效减薄工艺现已投入商业应用。这些工艺过程允许器件晶片厚度可在几分钟内减小到小于100微米，同时对横跨晶片厚度的均匀性保持精密的控制。

厚度减薄到小于100微米的器件晶片，尤其是减薄到小于60微米的晶片极其易碎，必须在其全尺寸上加以支承以防止开裂和破碎。为了传送超薄的器件晶片，已经开发出各种晶片伸长杆和卡盘，但仍然存在着如何在背面打磨和TSV形成过程中支承晶片的问题，这些工艺过程包括诸如以下的各步骤：化学机械抛光(CMP)、平版印刷、蚀刻、沉积、退火以及清洗，因为晶片在减薄时或减薄之后这些步骤对器件晶片上强加了高的热应力和机械应力。超薄晶片处理的日渐普遍的方法是用聚合物粘结剂将面向下的全厚度的器件晶片安装到刚性载体上。然后对晶片减薄并从背侧进行处理。然后，在背侧处理完成之后，用热的、热机械的或化学的工艺过程从载体上移去或松解开完全处理过的超薄晶片。

普通的载体材料包括硅(例如，坯料器件晶片)、钠钙玻璃、硼硅玻璃、蓝宝石、以及各种金属和陶瓷。载体可以是方形或矩形，但较普遍的是圆形，并且尺寸做成匹配于器件晶片，这样，可用传统的加工工具和盒子来处理粘结起来的组件。有时，载体可被打孔，以便在使用作为释放手段的液体化学试剂来溶解或分解聚合物粘结剂时加速松解的过程。

用于晶片暂时粘结的聚合物粘结剂用旋转涂敷或喷溅涂敷方法从溶液或作为干膜带的层叠薄片中进行施加。旋转和喷溅施加的粘结剂日益作为较佳，因为它们形成的涂层比带子可提供的涂层有更高的厚度均匀性。在晶片减薄之后，较高的厚度均匀性转化为对横跨晶片厚度均匀性的更大控制。聚合物粘结剂呈现对于器件晶片和载体的高的粘结强度。

聚合物粘结剂可以旋转涂敷到器件晶片、载体或两者之上，视所需要的厚度和涂层平整性(平整度)而定。烘焙涂敷过的晶片，从聚合物粘结剂层除去 所有的涂敷溶剂。然后，涂敷过的晶片和载体放置到与加热的机械压机接触以使它们粘结。施加足够的温度和压力，致使粘结剂流动和填充到器件晶片结构特征内，实现与器件晶片和载体表面的所有区域的紧密接触。

背侧处理之后，从载体中松解开器件晶片通常用以下四种方法中的一种来进行：

(1)化学方法-将粘结的晶片堆叠浸没在溶剂或化学试剂内，或用溶剂或化学试剂喷溅，以溶解或分解聚合物粘结剂。

(2)光分解方法-透过透明载体用光源照射粘结的晶片堆叠，来光分解邻近于载体的粘结剂边界层。然后，载体可与堆叠分离，从器件晶片中除去剩余的聚合物粘结剂，此时晶片仍保持在卡盘上。

(3)热机械方法-将粘结的晶片堆叠加热到聚合物粘结剂软化温度以上，然后，将器件晶片滑移或拉离载体，同时被全晶片夹持卡盘所支承。

(4)热分解方法-将粘结的晶片堆叠加热到聚合物粘结剂分解温度以上，致使它挥发并失去对于器件晶片和载体的粘性。

各个这些松解方法都具有缺点，这些缺点严重地限制了其在生产环境中的使用。例如，通过溶解聚合物粘结剂的化学松解方法是一缓慢的过程，因为溶剂必须通过粘稠的聚合物介质在大的距离上扩散来实现释放。即，溶剂必须从粘结的基底边缘或从载体内的孔扩散到粘结剂的局部区域内。在任一种情形中，溶剂扩散和穿透所需的最小距离至少是3-5mm并可以更大，甚至用打孔米增加溶剂与粘结剂层的接触。即使在温度提高的情况下(＞60℃)，处理时间通常也要几个小时，才能使松解发生，这意味着晶片产量将很低。

光分解过程同样是缓慢的过程，因为全部的粘结基底不能一下子照光。相反，光源通常是光束横截面仅有几个毫米的激光光源，为了提供足够能量使粘结剂的粘结线发生分解，激光的每次曝光必须聚焦在很小的面积上。然后，光束以连续方式横贯基底进行扫描(或光栅扫描)以使全部表面松解，这导致很长的松解时间。

尽管热机械(TM)松解方法通常可在几分钟内进行，但它也有降低器件产量的其它局限性。对临时粘结的器件晶片作背侧处理往往涉及到高于200℃或甚至300℃的工作温度。用于TM的聚合物粘结剂必须在工作温度或接近工 作温度下既不分解也不过度软化，否则的话，会过早发生松解。其结果，粘结剂通常设计成要充分高于工作温度20-50℃时才软化，以使松解发生。松解所需的高温由于热膨胀的缘故对粘结对施加了很大的应力。同时，通过滑动、提升或扭转运动从载体中移去器件晶片所需的高机械力形成了附加应力，附加应力可在个别器件的微电路内造成器件晶片破碎或产生损坏，这导致器件失效和产量损失。

热分解(TD)松解也易于造成晶片破碎。当聚合物粘结剂分解时，会产生气体，在大量粘结剂被除去之前，这些气体会留在器件晶片和载体之间。气体的积聚可使薄的器件晶片造成气泡和开裂或甚至断裂。TD松解的另一问题是，聚合物分解往往伴随有难处理的碳化残余物，用普通的清洗程序不能将它们从器件晶片除去。

现有技术松解聚合物粘结剂的方法的各种局限性，形成了对载体辅助的薄晶片处理新模式的需要，新模式提供高的晶片产量并减少或消除器件晶片破碎和内部器件损坏的几率。

发明内容

本发明广义上提供一种用于分离粘结基底的新颖的环形夹具。该环形夹具具有平面状的本体，本体呈大致的圆形并具有中心开口。本体包括环形的内侧壁；环形的外侧壁；在内侧壁和外侧壁之间延伸的顶表面；从内侧壁向外基本上与顶表面平行对齐地延伸的晶片接合表面，其中，晶片接合表面终止在本体内距离外侧壁的一点处；以及向内延伸的环形突脊，该突脊从所述点向内倾斜并远离该晶片接合表面。晶片接合表面和环形突脊互相合作而形成环形的晶片接纳槽。

本发明还涉及一种组合，该组合包括：夹具，该夹具具有基本上呈圆形的平面状本体并包括环形的晶片接纳槽；平面的基底，该基底具有限定该基底周缘的最外边缘，其中，周缘的至少一部分被接纳在晶片接纳槽内。

本发明还广义地提供一种新颖的临时粘结方法。该方法包括提供一种堆叠，堆叠包括第一基底和粘结到第一基底的第二基底，以及使用剥离运动来分离第一基底和第二基底。第一基底具有背表面和器件表面，其中，器件表面具 有周缘区域和中心区域。第二基底具有载体表面、背侧表面和限定第二基底周缘的最外边缘，其中，载体表面具有周缘区域和中心区域。通过对第二基底的一部分周缘施力，致使第二基底以一角度弯离堆叠，可分离开第一基底和第二基底，由此根据该方法可分离第一基底和第二基底。

本发明还广义地涉及一种形成临时晶片粘结结构的方法。该方法包括：提供具有前表面和背表面的第一基底；在第一基底的前表面上形成粘结层；提供具有前表面和背表面的第二基底，该前表面具有表面修改的区域、非修改的区域和邻近于非修改区域的选项的掩模；以及使第二基底的前表面与第一基底上的粘结层接触，由此形成临时粘结结构。有利的是，第二基底的粘结层和表面修改区域包括介于两者之间的低粘结界面。

本发明还提供一种用来分离粘结基底的盘形夹具。该夹具具有基本上呈圆形的实心平面状本体。该本体包括：限定本体外直径的环形外侧壁；延伸外侧壁之间全部直径的顶表面；在本体内距离外侧壁的一点之间延伸的晶片接合表面；以及向内延伸的环形突脊，该突脊从所述点向内倾斜并远离晶片接合表面。有利地是，晶片接合表面和环形突脊互相合作而形成环形的晶片接纳槽。

附图说明

图1是晶片堆叠的示意剖视图；

图2是显示根据本发明的粘结基底的一替代实施例的示意图；

图3是显示根据本发明的粘结基底的另一替代实施例的示意图；

图4是显示根据本发明的粘结基底的还有另一替代实施例的示意图；

图5(a)是根据本发明一实施例的用来分离粘结的基底的环形夹的俯视图；

图5(b)是根据本发明另一实施例的用来分离粘结的基底的盘形夹的俯视图；

图6(a)是根据本发明一实施例的用来分离粘结的基底的环形夹的局部剖视图，该图沿图5(a)中的剖面线6(a)截取；

图6(b)是根据本发明一实施例的用来接合粘结的堆叠的晶片的取自图6(a)的环形夹的放大局部剖视图；

图6(c)是根据本发明另一实施例的用来分离粘结的基底的盘形夹装置的 局部剖视图，该图沿图5(b)中的剖面线6(c)截取；

图7是利用用来分离粘结的基底的环形夹和真空卡盘的本发明实施例的示意剖视图；

图8是利用用来分离粘结的基底的环形夹和粘结膜覆盖卡盘的本发明实施例的示意剖视图；

图9是显示根据本发明的分离过程的本发明实施例的示意剖视图；

图10是利用用来分离粘结的基底的柔性卡盘和真空卡盘的本发明实施例的示意剖视图；

图11是利用用来分离粘结的基底的柔性卡盘和粘结剂覆盖卡盘的本发明实施例的示意剖视图；

图12是利用用来分离粘结的基底的粘结膜和真空卡盘的本发明实施例的示意剖视图；以及

图13是利用用来分离粘结的基底的粘结膜和粘结膜覆盖卡盘的本发明实施例的示意剖视图。

具体实施方式

具体来讲，本发明提供用来分离临时、永久或半永久地粘结的基底的新的卸下方法和装置，例如，使用剥离运动来分离晶片堆叠。如本文中所使用的，所有涉及到“剥离”、“剥离过”或“剥离运动”是指基底的粘结表面连续地分离过程，该过程在基底周缘一部分的最外边缘开始，然后，沿着基底表面横向地继续直到基底的相对边缘/侧面。如本文中所使用的，涉及到周缘的“一部分”是指小于全周缘的一部分周缘(且较佳地是小于周缘的约1/2或小于约1/4)，并可包括围绕基底周缘的剥离起始的一个以上的部位(较佳地是4个或少于4个部位，更较佳地是2个或少于2个部位。最佳地是1个部位)。一般来说，为了剥开基底，将一向上力施加到基底周缘的一部分，致使基底弯曲和挠曲成离开堆叠一定的角度，首先在最外边缘部分使基底与堆叠分离，然后，从基底的初始边缘到相对边缘，从堆叠中连续地分离开基底，直到全部的基底表面与堆叠分离(即，剥离)为止。下面详细地描述各种方法和包括新颖环形夹在内的装置，用来促进剥离运动，并还连同几个合适的用来形成用于本发明 的临时、永久和半永久粘结的基底的方法。

图1示出两个可逆粘结的晶片的堆叠10的实施例。形成如此堆叠的合适方法公开在2009年1月23日提交的美国专利No.2009/0218560中，本文以参见方式引入其全部内容，援引的程度完全与本申请相一致。应该认识到，形成晶片堆叠10的组装或施加部件的顺序可以变化，就如美国专利申请出版物No.2009/0218560中所揭示的，并可以适合于实现堆叠10的任何其它顺序来实施，如图1所示。

堆叠结构10包括第一基底12。在此实施例中，第一基底12是器件晶片。即，基底12具有前表面或器件表面14、背表面16以及限定基底周缘(周长)的最外边缘17。尽管基底12可以是任何形状，但通常是圆形，虽然也可使用晶片平板(圆形晶片在其外周缘上具有一个或多个直的边缘)。不管何种形状，前表面或器件表面14总具有周缘区域18和中心区域20。周缘区域18较佳地具有约0.05mm至约10mm的宽度，更佳地是约0.5mm至约5mm的宽度，甚至还更佳地是约1mm至约2.5mm的宽度。

较佳的第一基底12包括这样的器件晶片，其器件表面包括各种器件的阵列，器件可选自如下：集成电路、MEMS(微机电系统)、微型传感器、大功率半导体、发光二极管、光子电路、封装插入器、嵌入式无源阵列，以及在硅和其它半导体材料上或由它们加工形成的其它微型器件，所述硅和半导体材料诸如硅-锗、砷化镓和氮化镓。这些器件表面通常包括由一种或多种以下材料形成的结构：硅、多晶硅、二氧化硅、氧氮化硅、金属(例如，铜、铝、金、钨、钽)、低k电介质、聚合物电介质以及各种金属氮化物和硅化物。器件表面14还可包括诸如钎焊隆起的凸起结构以及金属短柱和支柱。

堆叠10还包括第二基底22。在此特殊实施例中，第二基底22是载体基底。第二基底22包括载体表面24、背表面26以及限定第二基底22周缘的外边缘27。如同第一基底12的情形那样，第二基底22可以是任何形状，但其通常是圆形和/或具有至少一个平面。此外，第二基底22的尺寸较佳地近似等于第一基底12的尺寸，使得第二基底22的外边缘27沿着基本上与第一基底12外边缘17相同的平面定位。不管何种形状，载体表面24总具有周缘区域28和中心区域30。周缘区域28较佳地具有约0.05mm至约10mm的宽度，更佳地是 约0.5mm至约5mm的宽度，甚至还更佳地是约1mm至约2.5mm的宽度。

较佳的第二基底22包括选自以下的材料：硅、蓝宝石、石英、金属(例如，铝、铜、钢)、以及各种玻璃和陶瓷。第二基底22还可包括沉积在其表面24上的其它材料。例如，氮化硅可沉积在硅晶片上，以改变表面24的粘结特性。

在第一基底12和第二基底22之间的中间层中，分别是邻近于器件表面14和载体表面24的填充材料层32。层32的厚度(在其最厚点测得)将取决于第一基底12上的表面形状的高度，其范围可以在约5μm至约150μm之间。在某些实施例中，较佳的厚度范围从约5μm至约100μm，更佳地从约5μm至约50μm，甚至还要更佳地是从约10μm至约30μm。

在堆叠10形成过程中，填充材料可通过任何传统方法施加到基底12或基底22，包括旋转涂敷、从溶液中浇铸(例如，新月涂敷或滚筒涂敷)、喷墨以及喷溅涂敷。较佳的是施加填充层32，使其厚度(在其最厚点测得)在约5μm至约100μm之间，较佳的厚度从约5μm至约50μm，更佳地从约10μm至约30μm。当通过旋转涂敷进行施加时，形成填充层32的材料通常以约100rpm至约5000rpm的转速进行旋转涂敷，持续时间约为15秒至约300秒。然后，填充层在接近或高于填充层32内的溶剂沸点(例如，从约80℃至约250℃)下进行烘培，持续时间从约1分钟至约15分钟，以减少填充层32内的溶剂量，使其小于约1％(按重量计)。

填充层32通常由以下材料形成：单体、低聚体，和/或分散或溶解在溶剂系统中的聚合物。如果填充层32通过旋转涂敷进行施加，则该材料的固体含量约为1％(按重量计)至50％(按重量计)，较佳地是约为5％(按重量计)至40％(按重量计)，甚至更佳地是约为10％(按重量计)至30％(按重量计)。合适的单体、低聚体，和/或聚合物的实例包括选自以下的材料：环状聚烯烃和共聚物，以及具有高氟原子量(大于约30％(按重量计))的无定形的氟聚合物，诸如氟化的硅氧烷聚合物、氟化的乙烯-丙烯共聚物、带有下垂的全氟烷氧基的聚合物，以及四氟乙烯和2，2-二-三氧甲基-4，5-二氟-1，3-间二氧杂环戊烯的共聚物，后者是较佳的。应该认识到，这些材料的粘结强度将取决于它们特殊的化学结构和用来施加它们的涂敷和烘培条件。

用于环状聚烯烃和共聚物的合适溶剂系统的实例包括选自以下的溶剂：诸如己烷、癸烷、十二烷和十二烯之类的脂肪族溶剂；诸如均三甲基苯之类的烷基替代的芳香族溶剂；以及它们的混合物。用于无定形含氟聚合物的合适溶剂系统包括由3M公司出售的商标名为 的碳氟化合物溶剂。

在另一实施例中，填充层32还可由含有分散毫微粒的聚合物材料形成。合适的毫微粒材料包括选自以下的材料：氧化铝、二氧化铈、二氧化钛、硅石、氧化锆、石墨以及它们的混合物。

形成填充层32的材料应在约150℃至约350℃且较佳地从约200℃至约300℃的温度下保持稳定。此外，该材料应该在他们所要经受的特别的背侧处理过程中所遇到的化学接触条件下保持稳定。填充层32在这些条件下不应通过例如熔化而分解(即，重量损失小于约1％)或以其它方式失去其机械完整性。填充层32还不应显现出除气作用，除气作用会造成薄的器件晶片出现气泡或变形，尤其是在经受高真空过程时，诸如在CVD电解质层沉积过程中。

在此实施例中，填充层32较佳地不形成强的粘结剂粘结，因此便于以后的分离。一般来说，理想的材料包括无定形的聚合物材料，其：(1)具有低的表面自由能；(2)揭起自由且已知不会强力地粘住玻璃、硅和金属表面(即，通常具有非常低的羟基或羧基酸组的浓度，且较佳地无如此的组)；(3)可由溶液浇铸或形成为用于层叠的薄膜；(4)将在典型的粘结条件下流动，以填充器件晶片的表面形状，在基底之间形成无空隙的粘结线；以及(5)在背侧处理过程中不会在遇到的机械应力下开裂、流动或再分布，即使在高温或高真空条件下实施也不会如此。如本文中所使用的，低的表面自由能定义为：聚合物材料或表面显示的与水的接触角至少约为90°，临界表面张力小于约40dynes/cm，较佳地小于约30dynes/cm，更佳地从约12dynes/cm至约25dynes/cm，这由接触角的测量值确定。

低的粘结强度是指聚合物材料或表面不粘，或只用轻的手压力就可从基底上剥开，就像用来撕下一粘结的便条纸那样。因此，用于填充层32理想的是，无论怎样，粘结强度小于约50psig，较佳地小于约35psig，更佳地是从约1psig至30psig。如本文中所使用的，粘结强度根据ASTM D4541/D7234确定。显现上述特性的合适的聚合物材料实例包括某些环状聚烯烃和共聚物，它们是由 Mitsui公司出品的商标名为 的产品、由Ticona公司出品的商标名为 的产品、由Zeon公司出品的商标名为 的产品，以及诸如由朝日玻璃(Asahi Glass)公司出品的商标名为 的聚合物产品和由Dupont公司出品的商标名为 的聚合物产品之类的溶剂溶解的氟聚合物。这些材料的粘结强度取决于用来施加它们的涂覆和烘焙条件。

如图1所示，填充层32的最外部分已经除去，且分别仅邻近于器件表面14和载体表面24的中心区域20和30。这可用任何方式来实现，其允许除去要求的数量但不损坏第一基底12，包括用溶剂来溶解最外的部分，该溶剂公知为对于形成填充层32的材料来说是良好的溶剂。如此溶剂的实例包括选自如下的溶剂：脂肪族溶剂(例如，己烷、癸烷、十二烷以及十二烯)、碳氟化合物溶剂以及它们的混合物。边缘除去之后，填充层32具有最外边缘33，其距离由第一基底12的外边缘17定义的平面有一距离“D”。“D”通常约从0.05mm至约10mm，较佳地约从0.5mm至约5mm，甚至更佳地是约从1mm至约2.5mm。与除去边缘的溶剂的接触时间要保持足够长，以溶解掉要求量的填充层32而实现要求的距离“D”，但就典型的接触时间来说，约为5秒至约60秒。

填充层32的最外部分可在基底12、22彼此面对面地粘结在一起之前或之后除去。如果之前除去的话，那么通过第二基底22与填充层32接触，在第一基底12的周缘区域18和第二基底22的周缘区域28之间留出空隙，由此来形成堆叠。该种接触最好在加热和加压情况下进行，以使形成填充层32的材料沿着第一基底12的前表面14和沿着第二基底22的载体表面24基本上均匀地分布。根据填充层32的化学组成来调整压力和加热，并选择压力和加热使得距离“D”在将第二基底22压迫到第一基底12之后与它们一起压迫之前保持基本上相同。即，填充层32将经历很少或没有流入到填充层除去的空隙内的流动，而一起压迫之后的距离“D”将是在一起压迫之前的距离“D”的约10％之内。该步骤期间的典型温度范围在约从150℃至约375℃，较佳地是约从160℃至约350℃，典型的压力范围从约1000N至约5000N，且较佳地是从约2000N至约4000N。如果在基底12、22面对面地粘结之后除去了填充层32的最外部分，则在上述加热和压力之下通过第二基底22与填充层32的接触来形成堆叠10。然后，除去填充层32的最外部分，留下第一基底12的周缘区域18和第 二基底22的周缘区域28之间的空隙。

或者，提供填充层32成为层叠物，其在加热、压力和/或真空(对于特殊材料是必须的)下粘结到第一基底12，以确保填充层32和前面14之间没有空隙。该层叠物预切割成合适形状(例如，圆形)或在施加之后用机械方法进行修整，这样，将如上所述地形成合适大小的距离“D”。

在除去填充层32的最外部分之后，围绕填充层32的最外边缘33的周缘，粘结材料形成第一基底12和第二基底22之间的边缘粘结件34，其厚度对应于以上所述的相对于填充层32的厚度。边缘粘结件34将局限在第一基底12和第二基底22的外周缘(即，分别邻近于器件表面14和载体表面24的周缘区域18和28)。在第一基底12呈圆形的情况下，边缘粘结件34将呈环形。因此，在此实施例中，横贯基底12、22有非均匀的材料分布。

再者，像除去填充层32的最外部分那样，边缘粘结件34可在基底12、22彼此面对面地粘结之前或之后施加。例如，在填充层32是由诸如 AF那样的低粘结强度材料构成的情况下，在填充层32施加和部分除去之后，但在使第二基底22与填充层32接触而粘结基底之前，施加边缘粘结件是有利的。因为涂覆的基底12可用设置为载体晶片的第一基底12进行加工，所以，该替代结构特别地有利。该基底12然后可提供给最终用户，该用户将器件晶片粘结到涂覆的基底12并使生成的堆叠10经历进一步的处理。因此，为了增加方便并消除最终用户的处理步骤，可向最终用户提供已经涂敷粘结剂的载体。在填充层32和边缘粘结件34在粘结基底12、22之前进行施加的情况下，填充层32和边缘粘结件34可如上所述地施加到同一基底。或者，可施加填充层32，然后，从一基底(例如，第一基底12)中除去最外部分，同时，边缘粘结件34可施加到另一基底(例如，第二基底22)的周缘区域28，例如采用旋转涂敷进行施加。基底12、22然后可面对面地粘结。边缘粘结材料可用任何多种方法引入。例如，在基底面对面地粘结之后进行施加时，一种合适的机构是使用针、注射器或末端分配仪，将材料分配到第一基底12的周缘区域18和第二基底22的周缘区域28之间的空隙内，同时，结构10缓慢地转动，直到周缘区域填满粘结材料，因此形成边缘粘结件34为止。边缘粘结件34还可通过空隙44的毛细现象填充或通过化学蒸发沉积进行施加，在进一步的施加过程中， 在接触基底12和22之前，使用边缘包裹的折流板系统，使液体(100％固体或溶液)、边缘粘结材料可旋转涂敷施加到载体或器件的边缘上。一个如此的系统公开在Dalvi-Malhotra等人所著的题为“硅晶片上硅烷基的使用以在湿法蚀刻过程中提高边缘保护涂层的粘性： 包裹^TM工艺的使用(Use ofsilane-based primer on silicon wafers to enhance adhesion to edge-protectivecoatings during wet etching：Application of the Wrap^TM process)”文献中，SPIE论文集第6462卷，2007年，第64620B-1页-第64620B-7页，本文以参见方式引入其内容。边缘粘结件34然后经受合适的固化或硬化过程(例如，UV固化)。

形成边缘粘结件34的材料应能够与基底12和22形成强的粘结力。粘结强度大于约50psig的任何东西，较佳地该强度从约80psig至约250psig，更佳地是从约100psig至约150psig，可理想地用作为边缘粘结件34。此外，边缘粘结件34的粘结强度至少比填充层32的粘结强度约大0.5psig，较佳地至少约大20psig，且更佳地约大50psig至250psig。此外，形成边缘粘结件34的材料必须满足背侧处理的热和化学稳定性的要求。边缘粘结件34在约150℃至350℃的温度下应保持稳定，该温度较佳地是约200℃至300℃。此外，该材料在粘结的堆叠所要经受的背侧处理过程中遇到暴露于化学品的情况下应保持稳定。边缘粘结件34在上述的背侧处理温度下不应分解(即，小于约1％的重量损失)或以其它方式失去其机械完整性。这些材料还不应释放出会导致薄器件晶片产生气泡的挥发性组分，尤其是当经受到诸如CVD电介质沉积的高真空的过程时。

较佳的边缘密封或边缘粘结件的材料包括商用的诸如 材料(由美国密苏里州(MO)罗拉(Rolla)市的布鲁尔科技公司(Brewer ScienceInc.)出品)的临时晶片粘结成分、某些商用的光致抗蚀剂成分，并连同其它树脂和聚合物，它们对半导体材料、玻璃和金属呈现高的粘结强度。特别优选的是：(1)高固体、UV固化的树脂系统，诸如反应性环氧树脂和丙烯酸树脂；(2)相关的热固性树脂系统，诸如二组分的环氧和硅树脂粘结剂；(3)热塑性丙烯酸、苯乙烯、卤化乙烯(不含氟)以及乙烯基酯的聚合物和共聚物，连同聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、聚醚砜，以及从熔化的或溶液状的涂层施加的聚 亚安酯，它们在施加之后进行烘焙而干燥并使周缘区域18和28更加致密；以及(4)环状烯烃、聚烯烃橡胶(例如，聚异丁烯)以及烃基粘结剂树脂。如用来形成填充层32的材料情形那样，应该认识到边缘粘结材料的粘结强度也依赖于其特殊的化学结构和施加它们所用的涂层和烘焙条件。

在一替代实施例中，仅边缘粘结件34可用于第一基底12和第二基底22之间。即，代替上述的填充材料，由图1中填充层32所代表的层可以是空的(即，空气)。因此，邻近于第一基底12的中心区域20和第二基底22的中心区域30除了空气之外什么也没有。

参照图2，在形成堆叠10的另一方法中，可利用表面修改来改变粘结材料和第一基底12或第二基底22之间界面的粘结强度，以代替中间层填充材料低的粘结强度。参照图2(a)-(d)，对于如图1那样标号的同样零件，将保护成分施加到第二基底22的载体表面24的周缘区域28上，以形成邻近于周缘区域28的掩模层36。因此，如果第二基底22呈圆形，则掩模36呈环形。各种合适的成分可用来形成掩模36。掩模36应能抵抗表面修改过程中和其它其后的处理中所用的溶剂，但还较佳地由某一种成分组成，该成分可容易地从载体表面24除去或溶解掉，而不使表面处理降级或以其它方式影响第二基底22。掩模36通常由包括单体、低聚体和/或分散或溶解在溶剂系统内的聚合物的材料形成。合适的单体、低聚体和/或聚合物的实例包括选自如下的材料：环氧树脂、聚酰胺、乙醚、酯、环状聚烯烃和共聚物、无定形含氟聚合物以及它们的组合。较佳的成分选自以下：如上所述的边缘粘结材料(例如，商用的临时晶片粘结成分，诸如 )、如上所述的填充材料，以及光致抗蚀成分(例如，美国麻萨诸塞州牛顿市(MA，Newton)的微化学(Microchem)公司出品的SU-82002)。掩模36较佳地具有约0.05mm至约10mm的宽度，该宽度更佳地约从0.5mm至约5mm，甚至更佳地是约从1mm至约2.5mm。掩模36较佳地具有约0.05μm至约5μm的厚度，该厚度较佳地约从0.5μm至约2.5μm，甚至更佳地是约从0.5μm至约1μm。

如图2(b)所示，没有涂敷掩模36的第二基底22的载体表面24上的区域，然后用化学方法进行修改而获得低粘结力的表面(即，非粘结表面或填充或粘结材料不能强力粘住的表面)。较佳地，载体表而24的中心区域30是经 受表面修改的区域，以当放置成与粘结材料接触时提供粘结强度低的界面。合适的表面修改例如可包括用不亲水的溶液进行的基底表面24的化学处理，如上所述该溶液能够与基底表面24反应而减小其表面自由能。较佳地，采用不亲水的有机硅烷。特别优选的表面修改成分38选自如下：(氟)烷基硅醇(例如，全氟化合烷基三氯硅烷)、(氟)烷基磷酸盐、异氰酸硅烷、丙烯酸硅烷以及它们的组合。表面修改成分38可用任何合适的方法进行施加，诸如以至少约1000rpm的转速进行旋转涂敷，时间持续约100秒(且较佳地约为2000rpm持续约60秒)。因此，表面修改成分38在涂敷到基底表面24之前可用诸如 (3M公司)的溶剂稀释。第二基底22然后可在约50℃至约150℃温度下烘焙约30秒至约5分钟而蒸发掉溶剂(较佳地是在约100℃下烘焙约1分钟)。基底22然后可用另外的溶剂进行清洗，并如上所述地再次烘焙而蒸发掉溶剂，如图2(c)所示，除去未反应掉的表面修改溶液38并从掩模36冲洗掉表面修改溶液38。较佳地是，在此实施例中掩模36不与表面修改成分反应，这样，表面修改也不赋予掩模36“非粘滞性”。表面修改方法的优点在于，可对任何组合的特性(例如，厚度、溶解性、热稳定性)进行选择，而不是提供如上参照图1所述与基底的非粘滞的或低的粘结强度。其它的优点在于，对全部的中间层可使用均匀的粘结成分来代替分离的填充材料32和边缘粘结件34。

然后，用粘结成分来涂覆第一基底12(器件晶片)的表面14以在表面14上并横贯表面14形成粘结层40，而第一基底12和处理过的第二基底22然后面对面地粘结，如图2(d)所示，现第二基底22位于堆叠10的顶面上。最好在加热和加压的情况下实施接触，以使形成粘结层40的材料形成为沿着第一基底12的前表面14以及沿着第二基底22的载体表面24基本上均匀地分布。较佳地，基底12、22在真空下和加热加压腔室内进行粘结(较佳地，在约100至300℃的温度下持续约1至10分钟，更佳地在约100至200℃的温度下持续约2至5分钟)。在此实施例中，在面对面地粘结两个基底12、22之前，不除去掩模36。因此，较佳地是，用来形成掩模36的保护材料是与形成粘结层40的材料相同的材料，或是类似的或兼容的材料，这样，一旦如上所述地粘结基底12、22，掩模36和粘结材料就回流到一起而形成如图2(d)所示的均匀 的粘结层40。粘结层40的厚度将取决于器件晶片12上的表面形状的高度，并可在约5μm至约100μm的范围内，较佳地是约5μm至约50μm，甚至更佳地是约10μm至约30μm。

形成粘结层40的材料应能够与基底12和22形成强的粘结连接，只是与表面修改成分38处理的地方除外。合适的粘结材料包括粘结强度大于约50psig的任何东西，较佳地粘结强度从约80psig至约250psig，更佳地是从约100psig至约150psig。此外，形成粘结层40的材料必须满足背侧处理的热稳定和化学稳定的要求。粘结层40应在约150℃至350℃的温度较佳地是在约200℃至300℃的温度下保持稳定。此外，该材料应在粘结的堆叠经受的背侧处理过程中遇到的化学物暴露的情况下保持稳定。粘结层40在上述背侧处理温度下不应分解(即，小于约1％重量损失)或以其它方式损失机械完整性。这些材料还不应释放出会导致薄器件晶片产生气泡的挥发性组分，尤其是当经受到诸如CVD电介质沉积的高真空的过程时。

较佳的粘结材料包括商用的诸如 材料(由美国密苏里州的罗拉市布鲁尔科技公司出品)的临时晶片粘结成分、某些商用的光致抗蚀剂成分，并连同其它树脂和聚合物，它们对半导体材料、玻璃和金属呈现高的粘结强度。特别优选的是：(1)高固体、UV固化的树脂系统，诸如反应性环氧树脂和丙烯酸树脂；(2)相关的热固性树脂系统，一旦加热它们就会固化或交联，诸如二组分的环氧和硅树脂粘结剂、环状的聚烯烃和共聚物，其带有热催化剂抑制剂和 (陶氏化学公司(Dow Chemical))；(3)热塑性丙烯酸、苯乙烯、卤化乙烯(不含氟)以及乙烯基酯的聚合物和共聚物，连同聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、聚醚砜，以及从熔化的或溶液状的涂层施加的聚亚安酯，它们在施加之后进行烘焙而干燥；以及(4)环状烯烃、聚烯烃橡胶(例如，聚异丁烯)以及烃基粘结剂树脂。如在本文中较详细地描述的那样，热固性材料还要求使用交联剂和系统中可能的催化剂，以及诱发交联的步骤。上述材料在此实施例中还可用于形成掩模36。

在生成的堆叠10中，粘结层40接触载体表面24上的修改的中心区域30和非修改的周缘区域28。有利的是，粘结层40和载体表面24的中心区域30之间的粘结界面比粘结层40和载体表面24的周缘区域28之间的粘结界面薄 弱。因此，在粘结层40中，形成了高的粘结强度区域“B”和低的粘结强度区域“b”。高的粘结强度区域“B”和低的粘结强度区域“b”之间的过渡沿着粘结层40和载体表面24之间的界面，这表明了在分离过程中基底12、22将开始剥离的初始部位。应该认识到，在处理过程中，根据高的粘结强度区域“B”的要求的大小和部位，可变化掩模36的宽度。同样地，特别当掩模36由光致抗蚀剂成分或其它图形层形成时，掩模36也可作为一均匀层施加到载体表面24上，然后以任何多种方式形成图形和展开(诸如形成格栅、线、形状等)。其后的表面修改可导致图形的非粘性的表面处理。因此，基底12和22分离的部位和方式可根据使用者要求的规格定制。

参照图3，图中示出本发明另一替代实施例，相同的零件如图2那样标号。如此图所示，基底12、22、掩模36和粘结层40由以上参照图2所述的相同材料形成，例外之处是，在图3步骤(c)中，从载体表面24中除去掩模36，由此暴露出载体表面24的周缘区域28，这保持表面修改成分38不加处理。掩模36可用溶剂溶解、酸或碱湿法显影过程或等离子蚀刻来除去。第一基底12和处理的第二基底22面对面地粘结，使第二基底22现位于图3(d)的顶上。该种接触较佳地在加热和压力之下进行，以使形成粘结层40的材料沿着第一基底12的前表面14以及沿着第二基底22的载体表面24基本上均匀地分布，这样，如上所述，粘结层40接触载体表面24上的修改的中心区域30和非修改的周缘区域28。在此实施例中的掩模36还可如上所述地形成图形，其后作表面修改和除去掩模36，一旦除去掩模36，就导致图形的非粘性的表面处理。因为该掩模36被除去，所以，掩模36可由适用于掩盖的任何材料制成，且不必与形成粘结层40的材料兼容。同样地，掩模36可与表面修改成分38反应，只要它仍可从载体表面24除去而露出第二基底22的未处理的周缘区域28即可。

图4示出根据本发明形成堆叠10的另一实施例。粘结成分施加到第二基底22的载体表面24而形成粘结层40。粘结层40可由如以上参照图2所述的合适材料形成，但热固性材料是特别地较佳的。粘结层40的厚度将取决于第一基底12上的表面形状的高度，并可以是在约5μm至约150μm的范围内。在某些实施例中，较佳的厚度是约5μm至约100μm的范围内，更佳地是约 5μm至约50μm，甚至还要更佳地是约10μm至约30μm。填充材料层施加到粘结层40而形成如图2(b)所示的填充层32。该填充层32具有的厚度约为0.05μm至约5μm，较佳地从0.5μm至约2.5μm，且更佳地是从约0.5μm至约1μm。在此实施例中，填充层32不形成强的粘结连接，且较佳地由如以上参照图1所述的低粘结强度的材料形成。因此，此实施例中用来形成填充层32的合适材料包括具有上述特性的各种成分，包括有环状的聚烯烃和共聚物，它们是由Mitsui公司出品的商标名为 的产品、由Ticona公司出品的商标名为 的产品、由Zeon公司出品的商标名为 的产品，以及诸如由朝日玻璃公司出品的商标名为 的聚合物产品和由Dupont公司出品的商标名为 的聚合物产品之类的溶剂溶解的氟聚合物。但应该认识到这些材料的粘结强度将取决于用来施加它们的涂覆和烘焙条件。

接下来，如图4(c)所示，除去填充层32的最外部分。这可借助于任何装置来实现，该装置允许除去要求的数量但不损坏粘结层40的完整性，其包括用溶剂来溶解最外的部分，该溶剂公知为对于形成填充层32的材料来说是良好的溶剂。如此溶剂的实例包括选自如下的溶剂：脂肪族溶剂(例如，己烷、癸烷、十二烷以及十二烯)、碳氟化合物溶剂以及它们的混合物。边缘除去之后，填充层32具有最外边缘33，其距离由第二基底22的最外边缘27定义的平面有一距离“D”。“D”通常约从0.05mm至约10mm，较佳地约从0.5mm至约5mm，甚至更佳地是约从1mm至约2.5mm。与除去边缘的溶剂的接触时间要保持足够长，以溶解掉要求量的填充层32而实现要求的距离“D”，但就典型的接触时间来说，约为5秒至约120秒。

参照图4(d)，第二基底22与第一基底12面对面地粘结。该种接触最好在加热和加压情况下进行，以使形成形成粘结层40的材料围绕填充层32回流到边缘除去过程所留下的空间内，以便均匀地接触第一基底12的前表面14的周缘区域18。更佳地，基底12、22在真空下和加热加压腔室内进行粘结(较佳地，在约100至300℃的温度下持续约1至10分钟，更佳地在约100至200℃的温度下持续约2至5分钟)。在此实施例中，粘结层40可由诸如环氧基的光致抗蚀剂成分的在加热情况下固化或交联的成分形成。因此，在一个方面，在加热和加压的情况下接触第一基底12和第二基底22之后，则将堆叠10暴 露在辐照(即，光照)前面而启动粘结层40的交联(固化)，其后，在从约75℃至约300℃的温度下，较佳地从约100℃至约250℃的温度下，且更佳地在从约100℃至约175℃的温度下，作曝光后的烘焙(PEB)，持续时间从约15秒至约120秒。因此，在此实施例中，用来形成粘结层40的材料将包括交联剂和在系统中选项的催化剂。

有利的是，器件表面14的中心区域20和填充层32之间的粘结界面比粘结层40和器件表面14的周缘区域18之间的粘结界面薄弱。因此，形成了高的粘结强度区域“B”和低的粘结强度区域“b”。高的粘结强度区域“B”和低的粘结强度区域“b”之间的过渡沿着第一基底12的前表面14与粘结层40和填充层32之间的界面，这表明了在分离过程中两个基底12、22将开始剥离的初始部位。

参照图1、2(d)、3(d)和4(d)中形成的堆叠，在此阶段，堆叠10中的第一基底12可被安全地操作和经受进一步的处理，否则的话，这样的处理有可能损坏第一基底12而没有粘结到第二基底22。因此，结构10的第一基底12可安全地经受背侧处理，诸如背侧打磨、CMP、蚀刻、金属和电介质沉积、形成图形(例如，通过蚀刻的平版印刷)、钝化、退火以及它们的组合，而不发生基底12和22的分离，在这些其后的处理步骤过程中遇到的任何化学品不会渗透到基底12和22之间的中心区域20和30内。

有利的是，在该实施例和所有实施例中，堆叠结构10的干的或固化的层将具有多个很理想的特性。例如，在加热和/或真空沉积过程中，诸层显现出低的除气作用。即，在约150-300℃下烘焙达到约60分钟时间，会导致填充层32和边缘粘结件34的薄膜厚度变化小于约5％，较佳地小于约2％，甚至更佳地小于约1.0％。干的层还可加热到高达约350℃的温度，较佳地高达约320℃，且更佳地高达约300℃的温度，而在层中不发生化学反应。在某些实施例中，粘结的堆叠中的诸层还可暴露于约为80℃温度下的极性溶剂(例如，N-甲基-2-吡咯烷酮)持续约15分钟，而没有反应或溶解。

即使暴露在酸或碱中，边缘粘结件34或粘结层40也可保持粘结的完整性。即，厚度约为15μm的干的边缘粘结件34可在室温下浸没在酸性介质内(例如，浓硫酸)达约10分钟，或在约85℃的温度下浸没在碱性介质内(例如， 30％重量的KOH)达约45分钟，同时保持粘结完整性。粘结完整性可使用玻璃载体基底进行评价，用肉眼透过玻璃载体基底观察边缘粘结件34，以检查气泡、空隙等的发生。

一旦完成要求的处理过程，则第一基底12和第二基底22可容易地分离开。尽管在优选的方法中边缘粘结件34或粘结层40的周缘区域(对应于“B”)可在分离基底12、22之前保持完好无损，但边缘粘结件34或粘结层40的周缘区域“B”首先化学地、机械地、声音地或热地软化、溶解或中断而允许晶片在室温下(～23℃)以非常小的力容易地分离开。例如，边缘粘结件34或粘结层40的周缘区域首先借助于溶剂或其它化学试剂溶解开。这可通过浸没在溶剂中得以实现，或将溶剂射流喷溅到边缘粘结件34或粘结层40的周缘区域以使其溶解。如果溶剂溶液被用来中断开边缘粘结件34或粘结层40，则使用热塑性材料就特别地理想。在该除去过程中通常采用的溶剂包括选自如下的溶剂：乳酸乙酯、环己胺、N-甲基吡咯烷酮、脂肪族溶剂(例如，己烷、癸烷、十二烷以及十二烯)，以及它们的混合物。边缘粘结件34或粘结层40的周缘区域较佳地至少部分地(约50％)除去，更佳地用溶剂基本上除去(约85％)。

首先使用激光切除法、等离子蚀刻、水喷射或其它有效地蚀刻或分解边缘粘结件34或粘结层40的周缘区域的高能技术，机械地中断或破坏边缘粘结件34或粘结层40的周缘区域的连续性，由此可分离开基底12和22。也可合适地首先切断边缘粘结件34或粘结层40的周缘区域形成破裂或断裂，或用某些相当的手段来锯开或切开或劈开边缘粘结件34或粘结层40的周缘区域。

不管采用上述的何种手段，则总可施加低的机械力(例如，手指压力、轻轻的楔入)来完全地分离开基底12和22。有利的是，第一基底12和第二基底22可使用剥离运动来进行分离，使得基底12或22之一被剥离堆叠。为了启动剥离，对要分离的基底周缘的一部分(例如，小于1/2，较佳地小于1/3，更佳地小于1/4，甚至还要更佳地小于1/10)施加一力。如上所讨论的，初始分离开的位置将取决于沿着粘结和/或填充层和基底表面之间的界面的高粘结强度区域“B”和低粘结强度区域“b”之间的过渡位置。随着基底周缘的初始部分被进一步向上提升或推移，基底的弯曲部位沿着基底表面和从施加力的周缘起始部分起的粘结和/或填充层之间的界面逐渐地移动，直到最后基底的全部表面 与堆叠分离开为止。为了便于分离，堆叠可同时地移离(即，向下下降)，同时对分离的基底施加力，最好是沿向上的方向。施加到基底周缘的力大小可变化，但较佳地在约0.25牛顿至约100牛顿范围之内，更佳地是从约2牛顿至约75牛顿，甚至还要更加地是从约5牛顿至约50牛顿，该力在施加力的基底周缘部分处测得。

在优选方法中，提供一环形夹具41，该夹具呈开裂环形夹具的形式用来分离基底12、22。参照图5(a)，环形夹具41具有平面状的本体42，其呈圆形用来限定周缘和中心开口43。较佳地，环形夹具本体42一体地形成，在某一部位处有一裂口而形成两个自由端44a、44b，最好呈台肩的形式。如本文中所使用的术语“一体地形成”可与术语“一体形成”互换，意指如此一体地形成的零件是“一体的”且不在单独步骤中彼此附连或彼此拆开，而由单块材料形成。制作环形本体42的合适材料选自以下：金属、陶瓷、聚合物、复合物以及它们的组合。自由端44a、44b在打开结构中彼此移离开(即，散开)，或在关闭结构中朝向彼此曳拉而压缩地接合要从堆叠10中分离开的晶片。即，自由端44a、44b适于以靠近的关系夹紧，这样，环围绕着晶片的圆周(周缘)。较佳地，在关闭结构中，自由端44a、44b朝向彼此推压，尽管自由端44a、44b可连接而形成无间隙的连续形状，但仍保持未连接(即，自由端之间保持一间隙，环形成不连续的圆形本体)。在使用中，将自由端44a、44b拉聚在一起或使自由端44a、44b分开，致使中心开口43减小或扩大，而围绕要从堆叠10中分离开的晶片实现本体42的夹紧动作，并允许容纳不同大小的晶片，同时在所述环接合的晶片的全部圆周(周缘)上保持均匀的压力。在另一实施例中，环形夹具41可以是多件的系统，每一件形成一体。诸件连接在一起而形成如上所述的围绕接合环的晶片圆周的环。多件系统可包括约2件至约25件，较佳地从约2件至约10件，甚至更佳地是从2件至4件，最好是约2件。有利地是，不管何种实施例，为了有效地分离堆叠，环形夹具41不需要接合基底周缘的全部360°。相反，环形夹具本体42适用于具有一个或多个平边缘的平晶片，这将在下文中作详细解释。

参照图6(a)，环形夹具本体42具有环形内侧壁45和环形外侧壁46，内侧壁45限定环形夹具本体42的内直径“d”，而外侧壁46限定环形夹具本 体42的外直径“D”。内直径“d”的范围从约10mm至约400mm，较佳地从约75mm至约350mm，更佳地是从约100mm至约275mm。外直径“D”的范围从约25mm至约550mm，较佳地从约100mm至约400mm，更佳地是从约250mm至约350mm。然而，应该认识到，环形夹具本体42实际上可以是任何大小，视所要分离晶片的大小而定。环形内侧壁45和环形外侧壁46基本上彼此平行。环形夹具本体42具有一宽度“W”，其从环形内侧壁45到环形外侧壁46量测得，约为0.1mm至约50mm，较佳地从约0.5mm至约25mm，更佳地是从约1mm至12mm。内侧壁45还具有一厚度“t”，其范围较佳地在约0.1mm至15mm，更佳地从约0.5mm至约10mm，甚至更佳地是从1mm至约5mm。外侧壁46具有一厚度“T”，其范围较佳地在约0.15mm至16mm，更佳地从约0.55mm至约11mm，甚至更佳地是从1.5mm至约6mm。t∶T的比例较佳地从约1∶20至约1∶1，更佳地从约1∶10至约1∶5，甚至更佳地是约2∶3。

环形夹具本体42还具有在环形内侧壁45和环形外侧壁46之间延伸的顶表面48，以及从内侧壁45向外延伸基本上与顶表面48平行地对齐的晶片接合表面50。晶片接合表面50不一直延伸到外侧壁46，但终止在某一点“p”处，该点“p”距离外侧壁46一距离“w”，其从点“p”到外侧壁46测量得到。该宽度w范围在约0.01mm至45mm，较佳地从0.1mm至20mm，更佳地是从约0.5mm至10mm。环形夹具本体42具有向内延伸的环形突脊52，其从晶片接合表面50的点“p”向内和向下倾斜，并远离由顶表面48和晶片接合表面50形成的平而，终止在自由边缘54。突脊52具有一倾斜的台肩表面56，其延伸在自由边缘54和晶片接合表面50在环形夹具本体42内终止的点“p”之间。因此，向外延伸的晶片接合表面50和向内向下延伸的环形突脊52互相合作而形成呈锐角(θ)的环形晶片接纳槽58。较佳地，槽角度(θ)从晶片接合表面到台肩表面测量得到，该角度(θ)从约10°至约90°，较佳地从约20°至约75°，更佳地从约30°至约60°。环形突脊52还具有底侧的表面60，其较佳地平行于由晶片接合表面50和顶表面48形成的平面延伸。环形夹具本体42还具有底表面62，其向下倾斜并远离由顶表面48形成的平面，并延伸在外侧壁46和环形突脊52的底侧表面60之间。

环形突脊52的自由边缘54较佳地不向内延伸超过由内侧壁45形成的平面“P”。因此，环形突脊52和槽58向外偏离内侧壁45，这样，当晶片被接纳在槽58内时，晶片的背侧表面26被环形夹具本体42的晶片接合表面50接合，而晶片的外边缘27和周缘区域28被突脊52的台肩56和自由边缘54接合。这显示在图6(b)中，取第二基底22作为举例。环形夹具42然后移至关闭结构，由此，将晶片22固定在槽58内。具体来说，晶片22周缘的至少一部分被接纳在槽58内。如果晶片边缘27被倒圆或斜切，则台肩56和自由边缘54接合由晶片边缘27和周缘区域28形成的晶片的倒圆角，该处用“x”表示。

在本发明的替代实施例中，如图5(b)所示，环形夹具本体42不具有中心开口43。相反，图5(a)和6(a)所示的对应于中心开口43的空间是实心的，而夹具本体42是盘形的。因此，如图5(b)和6(c)所示，顶表面48延伸外侧壁46之间的全部直径“D”，而晶片接合表面50延伸点“p”之间的全部距离。

在使用中，参照图7，堆叠10放置在卡盘64上，该卡盘在其后的步骤过程中能够提供足够的下压力来固定第一基底12。卡盘64可使用真空力、静电力、磁力、机械力、物理约束力或任何其它的合适的手段，其能够提供合适的下压力同时对第一基底12提供支承而不造成损坏。环形夹具本体42放置在第二基底22的周围，以使第二基底22如上所述地被接纳在晶片接纳槽58内。本体42的自由端44a、44b彼此拉向一起而可压缩地接合第二基底22的周缘(未示出)。环形夹具41较佳地在第二基底22的全部周缘上提供均匀的压力，但在第二晶片22是平晶片的实施例中是例外。在该情形中，晶片周缘的一部分(即，平的一侧)不被夹具接合。如上所述，为了有效地分离堆叠10，环形夹具不需要接合基底周缘(圆周)的全部360°。相反，环形夹具适于仅接合基底22周缘的约1°以实现有效分离。具体来说，环形夹具较佳地接合基底周缘的至少约25°，更佳地从基底周缘的约45°至约90°，甚至更佳地从基底周缘的约90°至约180°。当使用平晶片时，平边缘背离初始剥离位置，以使平边缘在脱开粘结的步骤过程中是待脱卸晶片的最后部分。

重要的是，环形夹具本体42在夹紧时仅接合第二基底22，不与第一基底12接触。因此，当第一基底12是器件晶片时，本发明的方法和装置允许有效地分离堆叠10，而在器件晶片上不造成任何机械力或应力，将破碎或损坏器件的风险减到最小。如上所解释的，粘结层40的边缘粘结件34或周缘区域较佳地在分离基底之前部分地或基本上除去。然而，粘结层40的边缘粘结件34或周缘区域不是一定要被除去。因此，在粘结层40的边缘粘结件34或周缘区域存在的情况下，环形夹具本体42也可与粘结层40的边缘粘结件34或周缘区域接触。

在另一替代实施例中，如图8所示，一层粘结膜或带66施加到卡盘64附近而将第一基底12固定到卡盘64。然后，邻近于粘结膜层66放置堆叠10。用于粘结膜或带层66合适材料包括那些具有相对低的粘结性的材料，其没有粘结剂的转移并能够展开而不会撕开。较佳地，粘结膜层66采用方片带子来形成，其通常在行内用于临时地支承器件基底，以备在低温操作过程中作操作之用。这里，在分离之后，粘结膜层66对第一基底12提供附加的支承，尤其是在器件基底12在其上具有纤细的零件或已经减薄的情形中。较佳的方片带子选自以下：聚氯乙烯、聚乙烯、聚烯烃和它们的组合。粘结膜层66较佳地具有约0.01mm至3mm的厚度，较佳地从约0.05mm至1mm，且更佳地是从约0.07mm至0.2mm。

参照图9，不管何种实施例，总可在分离过程中仅对环形夹具本体42周缘的一部分(例如，小于1/2，较佳地小于1/3，更佳地小于1/4，甚至还要更佳地小于1/10)施加一力(较佳地，向上)，由此，提升第二基底22的周缘的对应部分，该对应部分由边缘27形成，提升方向远离在基底22的周缘区域28处开始的器件晶片12。施加到基底边缘的力大小可变化，但较佳地在约0.25牛顿至约100牛顿范围之内，更佳地是从约2牛顿至约75牛顿，甚至还要更加地是从约5牛顿至约50牛顿，该力在基底边缘处测得。因此，如上所述，通过剥离运动第二基底22与堆叠10分离。应该认识到，图9中所示的初始分离部位仅是举例而已，实际的分离部位根据用来形成堆叠的材料和表面处理(如果有的话)而定，如上所述，包括非粘性表面修改的部位和/或图形或包括在该堆叠内的低强度粘结层。如上所解释的，确定分离初始部位的粘结剂失效的部位可根据最终用户的需要进行修改。

此外，环形夹具本体42最好是柔性的，这样，当环形夹具41的周缘部分 被提升时，该部位处的本体42就在力作用下可较佳地向上挠曲或弯曲。环形夹具本体42内的该种挠曲致使基底22周缘的对应部分同样弯曲或挠曲而远离堆叠10成某一角度。即，如图9所示，当环形夹具本体42周缘的一部分被提升时，环形夹具本体42的相对部分较佳地保持基本上静止不动，不响应于被提升的其余部分向下压靠在堆叠10上。为了进一步便于分离，固定第一基底12的卡盘64可在分离过程中远离第二基底22逐渐地移动，较佳地是向下下降。卡盘64的下降可与对环形夹具41施加力同时进行。或者，通过卡盘64远离第二基底22的运动来实现对第二基底22作用力和造成剥离运动，当堆叠10被拉离开时，该第二基底保持基本上静止。

有利地是，与现有技术的粘结方法不同，分离不需要克服填充层32、边缘粘结件34或粘结层40和基底12或基底22的全部表面之间的强的粘结剂粘结。相反，只需释放与周缘区域18和28接触的边缘粘结件34或粘结层40周缘区域处的粘结即可，以发生分离动作。一旦被分离开，第一基底12的表面然后可用合适的溶剂冲洗干净，或合适的话，按需要用任何其它湿法或干法蚀刻技术来除去残余的边缘粘结件34、填充层32或粘结层40材料。

在另一实施例中，如图10所示，相同的附图标记用于相同的零件，环形夹具41用具有周缘的柔性卡盘68替代。该柔性卡盘在其后步骤过程中能够提供足够拉力来固定第二基底22。柔性卡盘68可使用真空力、静电力，或任何其它的合适的于段，其能够提供合适的力同时对第二基底22提供支承而不造成损坏，同时允许它弯曲而形成剥离运动。用于柔性卡盘68的合适材料包括选自以下的材料：硅树脂、聚酰亚胺、聚酰胺、烯烃、含氟聚合物、腈、其它橡胶和任何其它柔性材料。就环形夹具的实施例来说，粘结膜66也可用来支承堆叠中的第一基底12，如图11所示。在任一实施例中，然后将一力施加到柔性卡盘68周缘的一部分上，由此，提升第二基底22周缘的对应部分并如上所述地在剥离运动中从堆叠10中除去它。再者，基底22的周缘区域28和中心区域30内的材料之间的初始分离的实际部位，取决于所用材料、表面处理(如果有的话)的部位、填充层32、边缘粘结件34和/或粘结层40。第一基底12然后可用合适的溶剂冲洗干净，或合适的话，按需要除去残余的边缘粘结件34、填充层32或粘结层40材料。有利地是，在第一基底12是器件晶片的情 形中，在本发明的分离方法中，没有机械力或应力作用在器件晶片上，从而在分离过程中将破碎或损坏晶片的风险减到最小。

在图12所示的还有另一实施例中，环形夹具41被粘结膜70替代，在其后的步骤期间，该粘结膜70能够提供足够的拉力来固定第二基底22。该粘结膜70可由一定范围的背衬材料和具有高粘结强度到低粘结强度以及各种支承强度的粘结剂组成，粘结膜70能够提供足够的固定力来克服中心区域30和周缘区域28内形成的粘结力，同时对第二基底22提供有限的支承力而不造成损坏，而仍允许基底弯曲而形成剥离运动。粘结膜70的优选材料包括聚氯乙烯、聚乙烯、聚烯烃和它们的组合。粘结膜70较佳地具有从约0.01mm至3mm的厚度，更佳地是从约0.05mm至1mm，甚至还更佳地是从约0.07mm至0.2mm。就环形夹具实施例来说，如图13所示，粘结膜66还可用于支承堆叠内的第一基底12。在任何实施例中，力施加到粘结膜70周缘的一部分上，以提升第二基底22周缘的对应部分，因此，如上所述，在剥离运动中从堆叠10内除去该对应部分。再者，基底的周缘区域28和中心区域30内材料之间的初始分离的实际部位取决于所用材料和表而处理(如果有的话)、填充层32、边缘粘结件34和/或粘结层40的部位。

尽管以上描述了实践本发明的主要方法，但尚存在着好几个本发明替代的实施例。例如，上述实施例描述了作为器件晶片的第一基底12和作为载体基底的第二基底22。还可认可的是，第一基底12是载体基底，而第二基底22是器件晶片。在此实例中，第一基底12的前表面14将不是器件表面，而是载体表面。还有，第二基底22的表面24将不是载体表面，而是器件表面。换句话说，填充层32可施加到载体而不是器件晶片，或表面处理38可在器件晶片上而不是在载体上进行，在其后的粘结步骤中，可形成相同质量的堆叠结构10。此外，尽管图7-13的实施例示出了堆叠10，其中，边缘粘结件34或粘结层40的周缘区域已经除去，但边缘粘结件34或粘结层40的周缘区域不一定要在实现晶片分离之前除去。

此外，代替填充层32、边缘粘结件34、表面修改38和/或粘结层40顺序地施加到同一基底12，也可合适地将填充层32、边缘粘结件34、表面修改38和/或粘结层40施加到第一基底12，而其它的填充层32、边缘粘结件34、表 面修改38和/或粘结层40施加到第二基底22。第一和第二基底12、22然后可在加热和/或加压的情况下面对面地压靠在一起，如上所述地将两者粘结起来。

最后，尽管在某些实施例中，较佳地是，填充层32不与器件表面14或载体表面24形成强的粘结连接，但在其它实施例中，可要求形成填充层32，以使它与器件表面14或载体表面24中的仅一个不形成强的粘结连接。对于以上讨论的实施例也是这样的情形，基底12和22可倒过来，使得第一基底12可以是载体基底，而第二基底22可以是器件晶片。再者，在此实例中，第一基底12的前表面14将不是载体表面，而是器件表面。

应该认识到，本技术领域内的技术人员可容易地选择和调整用来硬化或固化这些材料的机构。例如，在某些实施例中，可要求使用非固化的成分，以在以后的除去和清洗过程中更容易地溶解。对于各个这些材料，合适的是热塑性或橡胶状成分(通常具有的平均分子量至少约为5000道尔顿)、树脂或松香型的成分(通常具有的平均分子量小于约5000道尔顿)，以及上述的混合物。

应该认识到，上述可用来制造多个一体的微型器件，包括选自以下的器件：硅基半导体器件、化合物半导体基器件、嵌入式无源器件阵列(例如，电阻器、电容器、电感器)、MEMS器件、微型传感器、光子电路器件、发光二极管、热管理器件，以及平面封装的基底(例如，插入件)，一个或多个上述器件已附连到或将要附连到该平面封装的基底。

实例

以下实例阐述根据本发明的优选方法。然而，应该理解到，提供这些实例仅是为了说明而已，不应将其看作限制本发明的整个范围。

实例1

使用手操作的剥离器从外边缘除去粘结材料，分离具有修改的中心表面的边缘粘结件的晶片

在此程序中，根据本发明的方法准备晶片堆叠，然后，使用于操作的剥离分离器进行分离。在将两个晶片粘结在一起之前，一个晶片的中心接触表面使用氟化硅烷溶液用化学方法进行修改，以横贯晶片表面形成粘结剂强度差。将 粘结材料(由美国密苏里州罗拉市的布鲁尔科技公司出品的 HT10.10)在外边缘处分配到200-mm硅晶片(晶片1)的表面上，以在晶片表面的周缘区域周围形成非常薄的涂层，该涂层为约2.5mm宽乘约0.5μm厚。表面修改成分按如下方式形成：用FC-40溶剂(主要是C₁₂的全氟化合物，商标名为 由美国佛罗里达(FL)州的杰克逊维尔(Jacksonville)市的AMS材料公司(AMS Materials LLC.)出品)将氟化硅烷((十七烷-1，1，2，2-四水癸基)三氯硅烷；由美国宾夕法尼亚(PA)州莫里斯维尔(Morrisville)市的杰勒斯特公司(Gelest Inc.)出品)稀释成1％溶液。生成的溶液用旋转涂敷法涂敷到晶片1的表面上，其后在100℃的热板上进行烘焙达1分钟。然后，用附加的FC-40溶液在旋转涂敷器内清洗晶片，以从中心表面中除去未反应的硅烷，并在100℃下烘焙另外的1分钟。粘结材料阻止表面修改成分进入与晶片1的边缘接触而使其不被处理，而中心部分被处理。粘结材料不与硅烷反应，在冲洗步骤期间硅烷被冲洗掉，因此粘结材料的表面也保持未被处理。允许粘结材料被保持在晶片1的边缘上，以用于其后的处理步骤(即，粘结晶片之前，不予以除去)。

接下来，另一200-mm硅晶片(晶片2)通过旋转涂敷用相同的粘结成分( HT10.10)涂敷成厚度约为15μm的一层。晶片2然后在110℃下烘焙2分钟，其后在160℃下烘焙另外的2分钟。然后，涂敷的晶片在一加热真空的和压力的腔室内在220℃温度和15psig压力下在真空下面对面地粘结并持续3分钟，于是，晶片1上的粘结材料和晶片2上的粘结材料回流在一起而形成一个粘结层。

接下来，为了除去粘结层的外围边缘，粘结的晶片浸泡在粘结材料除去器( 除去器，由美国密苏里州罗拉市的布鲁尔科技公司出品)内持续1小时，以从外部区域除去粘结材料。一旦除去过程到达晶片1中心内的氟化硅烷涂层，则除去过程就结束。除去的时间长度根据粘结层厚度而可变化，并可根据经验确定。一般地说，粘结层越厚，则除去速率越快，由于晶片之间空间越大，所以允许有更大的溶剂接触。有利的是，处理过的中心表面也是不亲水的，于是，一旦溶剂到达中心，溶剂也会有效地停止湿透所述层。理想地是，粘结层的边缘部分发生完全的除去，然而，仅需要围绕粘结层的边缘侧向 地劈开粘结层(即，形成一间隙)，以便有效地分离晶片。因此，某些粘结材料驻留在晶片1和晶片2的外围边缘上是可接受的。

然后，用环形夹具(见图5(a))使生成的堆叠的晶片分离，让一个手柄附连到手操作的分离器的自由端上。晶片2通过真空卡盘固定就位，环形夹具的固定环围绕晶片1的周缘圆周地放置，让环的端部夹紧而成靠近的关系，以围绕晶片边缘提供均匀的压力(即，全部的晶片圆周上)。然后，倾斜附连到环形夹具上的手柄，使得手柄自由边缘向上提升而远离堆叠的横向平面，致使环形夹具挠曲，由此在剥离运动中向上提升晶片1的边缘并远离晶片2。分离之后，仅有晶片1上的粘结成分涂层的残余留在晶片1的周缘区域上(2.5mm宽的未处理表面)。没有粘结材料转移到晶片1的处理过的中心表面。粘结材料涂层保留在晶片2的中心内，残余部分保留在周缘区域处。在此实例中的晶片都可认为是器件晶片或载体晶片。

实例2

使用手操作的剥离器，分离粘结的晶片堆叠

在此程序中，根据本发明的另一方法准备一晶片堆叠，然后，使用手操作的剥离分离器进行分离。在将两个晶片粘结在一起之前，一个硅晶片的中心表面使用氟化硅烷溶液用化学方法进行修改，以横贯晶片表面形成粘结剂强度差。为了修改晶片的中心表面，使用环氧基的光致抗蚀剂(SU-82002，美国马萨诸塞州牛顿市的微化学公司(Microchem，Newton，MA))先将晶片边缘掩模起来。光致抗蚀剂成分分配在200-mm硅晶片(晶片1)的外边缘表面上，以涂敷约2.5mm宽的晶片表面的周缘环形部分。

接下来，用FC-40溶剂(主要是C₁₂的全氟化合物，商标名为 由美国佛罗里达州杰克逊市的AMS材料公司出品)将氟化硅烷((十七烷-1，1，2，2-四水癸基)三氯硅烷；由美国宾夕法尼亚州莫里斯维尔市的杰勒斯特公司出品)稀释成1％溶液。稀释后的溶液用旋转涂敷法涂敷到晶片1的表面上。晶片在100℃的热板上烘焙达1分钟，然后，用FC-40溶液在旋转涂敷器内清洗晶片，其后，在100℃下烘焙另外的1分钟。然后，使用丙酮在旋转涂敷器内除去环氧基的光致抗蚀剂掩模，以暴露出晶片的未处理 的边缘。因此，用氟化硅烷溶液仅处理晶片1的中心部分并赋予其“非粘性”，而晶片边缘保持可粘结的表面。

另一200-mm硅晶片(晶片2)的表面通过旋转涂敷用粘结成分( HT10.10)涂敷。该晶片然后在110℃下烘焙2分钟，其后在160℃下烘焙2分钟。然后，涂敷的晶片在一加热真空的和压力的腔室内在220℃温度和10psig压力下在真空下面对面地粘结并持续3分钟。

接下来，用环形夹具(见图5(a))使生成的堆叠的晶片分离，让一个手柄附连到手操作的分离器的自由端上。在此程序中，分离之前不除去粘结成分的周缘区域。晶片2通过真空卡盘固定就位，环形夹具的固定环围绕晶片1的周缘圆周地放置，让环的端部夹紧在一起而围绕晶片边缘提供均匀的压力(即，全部的晶片圆周上)。然后，倾斜附连到环形夹具上的手柄，使得手柄自由边缘向上提升而远离堆叠的横向平面，致使环形夹具挠曲，由此在剥离运动中向上提升晶片1的边缘并远离晶片2。分离之后，仅是粘结成分涂层的约2.5mm宽的环转移到晶片1的边缘上，而粘结成分的其余部分仍保留在晶片2上。即，粘结成分仅粘结到晶片1的外边缘表面，没粘结到晶片1的化学处理过的中心表面上。该实例中的晶片可被看作器件晶片或载体晶片。

实例3

用于分离带有涂敷有可释放材料的中心接触表面的晶片堆叠的手操作剥离分离器

在此程序中，根据本发明的另一方法准备一晶片堆叠，然后，再使用手操作的剥离分离器进行分离。在将两个晶片粘结在一起之前，一个硅晶片的中心表面涂敷可释放的材料，以横贯晶片表面一中心层界面形成粘结剂强度差。首先，负性环氧基光致抗蚀剂(商标名为SU-82010；由微化学公司出品)用旋转涂敷法涂敷到200-mm晶片(晶片1)的全部表面上，其后，在110℃的温度下烘焙达2分钟以实现溶剂的除去。然后， 溶液(FC-40中的 AF2400，由杜邦公司出品)用旋转涂敷法涂敷在光致抗蚀剂层上以形成非粘性层。接下来，FC-40溶剂分配到外边缘处的晶片表面上，以从晶片表面的外围边缘中除去 AF涂层的约1-3mm宽的部分，其后，在110℃的 温度下烘焙2分钟以除去溶剂。

然后，晶片在真空下与坯料——200-mm硅晶片(晶片2)面对面地在120℃温度和10psig压力下在一加热真空和压力腔室内粘结在一起持续3分钟。在此步骤过程中，光致抗蚀剂层围绕 层回流而填充除去 层的晶片外边缘上的间隙，因此，粘结到晶片2的外围边缘。然后，粘结的晶片暴露在从玻璃晶片外侧发出的宽带UV光，其后，在120℃温度下烘焙2分钟以交联和固化SU-82010涂层。

然后，用环形夹具(见图5(a))使生成的堆叠的晶片分离，让一个手柄附连到手操作的分离器的自由端上。晶片2通过真空卡盘固定就位，环形夹具的固定环围绕晶片1的周缘圆周地放置，让环的端部夹紧在一起而围绕晶片边缘提供均匀的压力(即，全部的晶片圆周上)。然后，提升附连到环形夹具上的手柄，致使环形夹具挠曲，由此，如实例1中所述的那样，在剥离运动中向上提升晶片1的边缘并远离晶片2。在此程序中，分离之前，不除去粘结成分的周缘区域。相反，由于环形夹具挠曲运动的自然结果，光致抗蚀剂层在初始分离点处侧向地劈开，于是，某些光致抗蚀剂材料仍保留在玻璃晶片(晶片1)上，而该层部分转移到未处理区域内的硅晶片(晶片2)上。分离之后，晶片2仅有一个材料环在外面1-3mm处，而在已经接触晶片1的 释放层的晶片中心区域内没有材料的转移。该实例中的晶片可被看作器件晶片或载体晶片。

实例4

用于分离带有填充对基底具有低粘性的材料的中心表面的晶片堆叠的手操作剥离分离器

在此程序中，根据本发明的另一方法准备一晶片堆叠，然后，再使用手操作的剥离分离器进行分离。在将两个晶片粘结在一起之前，一个硅晶片的中心表面涂敷可释放的材料，以横贯晶片表面形成粘结剂强度差。实例3中使用的 AF溶液用旋转涂敷法涂敷到200-mm硅晶片(晶片1)的表面上，以形成厚度约为10μm的涂层，接下来，FC-40溶剂分配到晶片表面的外边缘上，以从晶片表面除去 AF涂层的约3-5mm宽的部分。晶片然后在110℃的 温度下烘焙达2分钟。接下来，用旋转涂敷法将 HT10.10粘结成分涂敷在晶片边缘上，使材料仅分配在边缘处以围绕晶片表面的周缘区域形成粘性材料层，其约为3-5mm宽乘约10μm厚。因此 涂层和粘结材料横贯晶片表面形成单一的非均匀的材料层。然后，晶片在真空下与坯料200-mm硅晶片(晶片2)面对面地在220℃温度和10psig压力下在一加热真空和压力腔室内粘结在一起持续2分钟。

然后，用环形夹具(见图5(a))使生成的堆叠的晶片分离，让一个手柄附连到手操作的分离器的自由端上。晶片2通过真空卡盘固定就位，环形夹具的固定环围绕晶片1的周缘圆周地放置，让环的端部夹紧在一起而围绕晶片边缘提供均匀的压力(即，全部的晶片圆周上)。然后，提升附连到环形夹具上的手柄，致使环形夹具挠曲，由此，如实例1中所述的那样，在剥离运动中向上提升晶片1的边缘并远离晶片2。在此程序中，分离之前，不除去粘结成分的周缘区域。分离之后，晶片2仅有一个粘结材料环在外面3-5mm处，而不存在中心内的材料转移。晶片1具有一个粘结材料环在外面3-5mm处， AF涂层仍保持在中心内。粘结材料已经劈开通过其横截面，并在两个晶片之间裂开。该实例中的晶片可被看作器件晶片或载体晶片。

Claims (24)

1.一种临时粘结方法，包括：

提供堆叠，所述堆叠包括：

第一基底，所述第一基底具有背表面和器件表面，所述器件表面具有周缘区域和中心区域；

粘结到所述第一基底的第二基底，所述第二基底具有载体表面、背侧表面和限定第二基底周缘的最外边缘，所述载体表面具有周缘区域和中心区域并包括表面修改，所述载体表面包括表面修改部分和非修改部分，其中所述表面修改部分具有低粘结表面；以及

介于所述第一基底与所述第二基底之间的均匀的粘结层，所述粘结层由聚合物粘结剂形成；并且

使用剥离运动来分离所述第一基底和第二基底，通过对所述第二基底的一部分周缘施力，致使所述第二基底以一角度弯离所述堆叠，由此分离开所述第一基底和第二基底，其中使用环形夹具来实施所述分离，所述环形夹具具有基本上呈圆形的平面状本体，所述本体限定所述环形夹具的周缘和中心开口，所述环形夹具围绕所述第二基底的周缘固定，其中，所述力仅施加到所述环形夹具的周缘的一部分上，由此，在所述剥离运动中远离所述堆叠提升起所述第二基底的周缘的相应部分。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘结层粘结到所述器件表面，并粘结到所述载体表面的所述周缘区域，其中，所述粘结层和所述载体表面的所述中心区域包括其间的低粘结界面。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述低粘结界面包括所述载体表面的所述中心区域的表面修改。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括机械地或化学地中断邻近于所述周缘区域的所述粘结层，以便在所述分离之前除去所述粘结层的至少一部分。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘结层粘结到所述器件表面和所述载体表面的非修改的部分，其中，所述粘结层和所述载体表面的所述表面修改部分包括其间的低粘结界面。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述器件表面包括选自以下的器件阵列：集成电路、MEMS(微机电系统)、微型传感器、大功率半导体、发光二极管、光子电路、封装插入器、嵌入式无源阵列，以及在硅、硅-锗、砷化镓和氮化镓上或由它们加工形成的其它微型器件。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述器件表面包括选自以下的至少一种结构：钎焊隆起；金属短柱；金属支柱；以及由选自以下的材料形成的结构：硅、二氧化硅、氧氮化硅、金属、低k电介质、聚合物电介质以及各种金属氮化物和金属硅化物。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二基底包括选自以下材料：硅、蓝宝石、石英、金属、玻璃和陶瓷。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在分离所述第一基底和第二基底之前，使所述堆叠经受选自如下的加工处理：背打磨、化学－机械抛光、蚀刻、金属和电介质沉积、形成图形、钝化、退火以及它们的组合。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述本体包括：

环形的内侧壁；

环形的外侧壁；

延伸在所述内侧壁和所述外侧壁之间的顶表面；

晶片接合表面，所述晶片接合表面从所述内侧壁向外延伸，所述晶片接合表面终止在所述本体内距离所述外侧壁的一点处；以及

向内延伸的环形突脊，所述环形突脊从所述点向内倾斜并远离所述晶片接合表面，

其中，所述晶片接合表面和环形突脊互相合作而形成环形的晶片接纳槽，所述第二基底的周缘的至少一部分被接纳在所述槽内。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述本体呈具有两个自由端的开裂的环形夹具的形式。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述环形夹具通过以下方法固定到所述第二基底的周缘：

使所述自由端远离彼此移动，由此放大所述本体的中心开口；

围绕所述第二基底的周缘放置所述环形夹具；以及

在所述分离之前，朝向彼此曳拉所述自由端而压缩地接合所述第二基底，

其中，所述环形夹具的环形突脊终止在自由边缘内，并具有倾斜的台肩表面，所述台肩表面延伸在所述突脊的自由边缘和所述晶片接合表面在所述本体内终止的那点之间，所述第二基底的背侧表面被所述本体的所述晶片接合表面接合，而所述第二基底的最外边缘和周缘区域被所述突脊的台肩和自由边缘接合。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述环形夹具接合所述第二基底的周缘的至少1°。

14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述环形夹具不接触所述第一基底。

15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在分离所述基底之前，将所述堆叠的所述第一基底固定到卡盘。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一基底通过静电力、真空力、磁力、机械力、物理约束力，或所述卡盘和所述第一基底之间的粘结膜层固定到所述卡盘。

17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述卡盘在所述分离过程中移离所述第二基底。

18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用具有周缘的柔性卡盘来实施所述分离，所述第二基底固定到所述柔性卡盘，所述力仅施加到所述柔性卡盘的周缘的一部分上，由此，在所述剥离运动中远离所述堆叠提升起所述第二基底的周缘的相应部分。

19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用具有周缘的粘结膜来实施所述分离，所述第二基底固定到所述粘结膜，所述力仅施加到所述粘结膜的周缘的一部分上，由此，在所述剥离运动中远离所述堆叠提升起所述第二基底的周缘的相应部分。

20.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述硅是多晶硅。

21.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面修改部分包括图形。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述图形选自以下：栅格、线条和形状。

23.如权利要求10所述的方法，其特征在于，介于所述粘结层与所述载体表面之间的粘结界面具有高粘结强度区域和低粘结强度区域。

24.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物粘结剂具有从80psig至250psig的粘结强度。