CN102639762A - 生产晶片的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种从硅块生产晶片的方法，其中通过粘合剂层将硅块固定在载体上，将硅块切成晶片，并将晶片与载体分离，此外在硅块表面和粘合剂层之间设置基于聚合物的剥离薄膜。

Description

生产晶片的方法
本发明涉及一种从硅块生产晶片的方法，其中通过粘合剂层将硅块固定在载体上，将硅块切成晶片，并将晶片与载体分离。
晶片是用于半导体和光电工业中的薄片的术语，其构成基板，通过不同的技术方法可在基板上生产电子元件，尤其是集成电路、微机械元件或光电涂层。大多数情况下，这些晶片由单晶或多晶硅、砷化镓、磷化铟或碳化硅组成。取决于特定的半导体材料和预期用途，将晶片制造成不同的直径和厚度。原则上，生产旨在产生尽可能薄的晶片，这主要是出于节省材料。就光电领域而言，例如，已正在生产厚度小于100μm的晶片。
为了生产如此薄的晶片，将由例如上述单晶或多晶硅组成的块切成单个的晶片。这些块通常被称为锭或砖。这里切优选通过锯进行，例如使用连续的金属丝。就锯操作而言，通常将块设置在载体上(例如在玻璃板上)，随后可在载体上使用例如多个线锯将块同时切成大量的单个晶片。在这样的操作中，通常将硅块牢牢地固定在载体上，尤其是通过粘接固定，使得在锯完之后单独的晶片挂在支撑物的至少一个边缘上。因此，必须随后将晶片与载体分离。
然而，尤其是在非常薄的晶片的情况下，这经常伴随严重的问题。常用粘合剂(例如环氧树脂)实际上非常牢固地粘在晶片边缘，因此必须经常手工将其除去。在这种操作的过程中，厚度仅几个100微米的晶片非常容易碎裂。
本发明的目的是提供一种生产晶片(尤其硅晶片)的改良方法，其中不发生或仅发生程度降低的上述问题。
该目的通过具有权利要求1的特征的方法达到。从属权利要求2-12详述了本发明方法的优选实施方案。所有权利要求的措辞通过引用结合在本文中。
像描述的一般方法的情况一样，本发明生产晶片的方法也用粘合剂将硅块固定在载体上。在此粘合剂形成薄的粘合剂层，硅块通过粘合剂层牢牢固定在载体上。用这种方式固定的块随后被切成晶片。如前所述，切可通过例如多个线锯进行，这同时产生大量晶片。这些晶片通过粘合剂层粘附在载体上，随后必须将晶片与载体分离。
与现有技术中已知的方法相比，本发明方法的这种分离尤其能更加容易的多地进行。本发明方法的特征事实上是，将额外的基于聚合物的优选含羟基的剥离薄膜设置在硅块表面和粘合剂层之间。因此，在切片之后，该剥离膜也存在于晶片表面或边缘和位于载体上的粘合剂层之间。
剥离膜减弱了粘合剂层和硅块表面之间的粘附力，使得晶片能够与载体分离，而晶片边缘没有残留的粘合剂，且不需要随后手工分离这种残留物。然而，同时剥离层不会将粘合剂层和硅块表面之间的粘附力减弱至这样的程度：例如，不再足以将硅块固定在载体上，因此也不再足以将晶片固定在载体上的程度。无法先验地预测这样的性能。
优选剥离膜可与硅块表面分离。因此，一般来说，形成不与硅块表面共价结合的材料。特别优选剥离膜可通过水或水溶液或另外的合适溶剂至少部分地与硅块表面分离，在优选实施方案中完全分离，更具体而言，通过溶剂，尤其水性溶剂，优选通过酸性水溶液，其被加热至例如60℃-90℃的温度。
实际上，特别优选剥离膜是纯粹有机的，即碳基的。然而，在其它优选实施方案中，其可至少部分地基于聚硅氧烷。优选使用成膜组合物形成剥离膜，成膜组合物包含至少一种聚硅氧烷、至少一种蜡和/或至少一种优选碳基的聚多元醇。成膜组合物优选包含仅一种上述组分或由之组成。
特别优选剥离膜从优选碳基的聚多元醇制备，或至少使用其制备。已经证明聚乙烯醇(PVA)是特别合适的。
众所周知，聚乙烯醇是一种聚合物，其可通过用化学计量量的氢氧化钠溶液水解聚乙烯基酯制备，或可通过从聚乙酸乙烯酯聚合物相似转变(polymer-analogous transformation)制备。因此，本发明可使用的聚乙烯醇除了包含羟基之外，也可包含不水解的酯基或乙酸基，其中可使用的聚乙烯醇的水解程度优选大于70％，更具体而言几乎100％。
聚硅氧烷化学上更准确地被称作聚(有机)硅氧烷，众所周知，其是合成聚合物，其中硅原子通过氧原子连接。本发明的情况中特别适合使用的是低粘性的硅油，其是其它技术领域的公知脱模剂。
众所周知，蜡尤其是这样的物质，其通常在20℃是可揉捏的、固体的到硬脆的；具有粗到细的晶体结构；在颜色方面是半透明到不透明的，但是不像玻璃；在40℃以上熔化不分解；在稍高于熔点时是低粘性的；和具有强温度依赖性的稠度和溶解度。尤其适合用于本发明情况的是合成蜡，特别是基于石油的蜡，例如石蜡。
为了形成剥离膜，当然，在将硅块固定于载体上之前，用成膜组合物(更具体而言，高分子醇类)的溶液或分散体润湿硅块表面。优选预先除去硅块表面的油污。特别优选使用聚多元醇(更具体而言，聚乙烯醇)的溶液或分散体润湿表面，所述溶液或分散体包含水性溶剂和/或有机溶剂，例如醇、乙酸乙酯等。润湿本身可通过惯常的方法进行，例如浸渍、刷涂或喷雾。
在将硅块固定到载体上之前，将存在于溶液或分散体中的溶剂或分散介质从硅块表面基本上全部除去。达到这个最简单的方法是简单地将溶剂或分散介质蒸发，但是当然也可通过例如通风和/或加热有意地加速蒸发过程。
优选地，在硅载体表面形成厚度为1nm-500nm范围的剥离膜。在该范围内，进一步优选厚度为1nm-100nm，更具体而言是5nm-20nm。
在本发明方法的特别优选实施方案中，将助粘薄膜设置在载体表面和粘合剂层之间。例如商业的丙烯酸基助粘剂特别适合该目的。这增强上述效果，即晶片可与载体分离，而晶片边缘上没有残留粘合剂。可用来改善粘合剂层(尤其是基于环氧树脂的粘合剂层)和基板(例如玻璃板)间粘附的合适组合物对技术人员是已知的。
作为用于产生粘合剂层的粘合剂，本发明优选使用环氧树脂，优选两组分的环氧树脂。众所周知，环氧树脂是一种聚醚，一般通过环氧衍生物的催化聚合或通过环氧衍生物(例如表氯醇)与多元醇(更具体而言为二醇，例如双酚A)反应来制备。使用环氧树脂将硅块与载体(例如玻璃板)粘接对技术人员是已知的。
原则上使用技术人员已知的、适合用于将硅块与载体(例如玻璃板)粘接的所有商业环氧树脂均已实现本发明的有益效果，也就是促进晶片与载体分离，晶片上基本没有残留粘合剂。已经证明特别合适的环氧树脂包括那些在水中或在其它合适的化学制剂中膨胀的环氧树脂，或者至少含有可在水中膨胀的组分的环氧树脂。
在本发明方法的优选实施方案中，通过加热粘合剂层进行晶片与载体的分离，特别是加热至25℃-95℃的温度，在该范围内特别优选60℃-90℃的温度。
也可优选通过水或水溶液进行该加热。因此，优选通过将晶片和载体一起转移至水或水溶液或化学制剂的溶液(更具体而言，酸性水溶液)中，实现晶片与载体的分离。特别优选该酸性溶液可以是乳酸溶液和/或含有润湿剂且pH为1-13的溶液。
在这样的溶液中，粘合剂(更具体而言，环氧粘合剂)能够膨胀，单独的晶片渐渐地从载体上掉落和/或可与所述载体分离。在优选实施方案中，不仅粘合剂完全与晶片分离，而且同时剥离膜与晶片分离，所以随后不需要费力地清洁晶片。
从下述工作实施例结合从属权利要求也可见已描述的本发明特征和本发明另外的特征。在这种情况下，单个特征可各自单独或以两个或更多特征互相结合的形式在本发明的一个实施方案中实现。描述的优选实施方案仅为了阐述和更好地理解本发明，决不应该理解为对本发明的限制。
工作实施例
用乙醇(或其他合适的试剂)除去硅块表面的油污。将浓度约5％的聚乙烯醇溶液喷涂在硅块表面(溶剂是乙酸乙酯/乙醇混合物)。在随后通风和蒸发溶剂之后，在硅块表面获得厚度约为20nm的聚乙烯醇剥离层。
将环氧树脂粘合剂(特别合适的是例如位于Spreitzenbach，Switzerland的Bucher AG公司以商品名Valtron出售的环氧树脂粘合剂，更具体而言，环氧树脂粘合剂Valtron AD 1339-A和Valtron AD1810-A)与合适的固化剂(特别合适的是同样由Bucher AG出售的产品固化剂Valtron AD 3939-B、Valtron AD 3905-B和Valtron AD 1810-B)混合。随后，将粘合剂混合物以厚度约300-500μm的层形式施用于作为载体的玻璃板上。对玻璃板表面预先除去油污，并用丙烯酸基助粘剂处理，这提高环氧树脂粘合剂在玻璃板上的粘合性能。
以具有剥离层的一侧朝前，将提供有剥离层的硅块贴在提供有仍是流体的粘合剂层的玻璃板上。然后依照生产商的指示固化粘合剂。
此后，在惯常的粉碎装置中将硅块锯成大量单个晶片。随后将粘附有单独的晶片的载体转移至已加热至85℃温度的乳酸浴(200g乳酸比一升水)中。在约20-45分钟之后(这取决于浴的操作方式)，实际上所有的晶片已经与载体分离。粘合剂层完全留在载体上，在没有残留物的情况下发生晶片边缘与载体的分离。

Claims (12)

1.从硅块生产晶片的方法，其中通过粘合剂层将硅块固定在载体上，将硅块切成晶片，并将晶片与载体分离，其特征在于，在所述硅块表面和所述粘合剂层之间设置基于聚合物的剥离薄膜。
2.权利要求1的方法，其特征在于，使用成膜组合物形成所述剥离膜，所述成膜组合物包含至少一种聚硅氧烷、至少一种蜡和/或至少一种优选碳基的聚多元醇或者由之组成。
3.权利要求1或2的方法，其特征在于，所述剥离膜由聚乙烯醇形成。
4.权利要求2或3的方法，其特征在于，在将所述硅块固定在所述载体上之前，通过用所述成膜组合物的溶液或分散体润湿所述硅块的表面来形成所述剥离膜，更具体而言，所述成膜组合物是聚多元醇。
5.权利要求4的方法，其特征在于，在固定所述硅块之前，将存在于所述溶液或分散体中的溶剂或分散介质从所述硅块表面基本上全部除去。
6.前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，形成的剥离膜的厚度为1nm-500nm范围，优选1nm-100nm，更具体而言，5nm-20nm。
7.前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，将助粘薄膜设置在所述载体表面和所述粘合剂层之间，更具体而言，所述助粘薄膜基于水性丙烯酸树脂分散体。
8.前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，使用环氧树脂制备所述粘合剂层，所述环氧树脂优选2组分的环氧树脂。
9.权利要求8的方法，其特征在于，所述环氧树脂在水中膨胀，或至少具有可在水中膨胀的组分。
10.前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，通过加热所述粘合剂层将所述晶片与所述载体分离，特别加热至25℃-95℃的温度，更具体而言加热至60℃-90℃。
11.前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，通过将所述晶片和所述载体一起转移至水浴或至水溶液浴中，使所述晶片与所述载体分离，更具体而言，所述水溶液是酸性水溶液。
12.权利要求11的方法，其特征在于，所述酸性水溶液是乳酸溶液。
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