CN105448797B - 晶片装置和用于加工晶片的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及晶片装置及加工晶片的方法。根据不同实施例，晶片装置可以包括：晶片和晶片支撑环，其中所述晶片和所述晶片支撑环配置为彼此可释放地附接。

Description

晶片装置和用于加工晶片的方法
技术领域
不同的实施例涉及晶片装置及加工晶片的方法。
背景技术
半导体芯片通常由半导体晶片制成。由于薄晶片例如容易翘曲和/或破裂，因此处理和/或加工薄晶片非常困难。为了安全处理和/或加工晶片，可能需要增加晶片的机械稳定性。
发明内容
根据不同的实施例，晶片装置可以包括：晶片和晶片支撑环，其中所述晶片和所述晶片支撑环配置为可释放地彼此附接。
附图说明
在附图中，相似附图标记通常是指不同视图中的相同部分。附图并不一定按照比例绘制，通常重点在于示出本发明的原理。在下面的说明书中，将参照附图描述本发明的不同实施例，其中：
图1A和图1B为示出了根据不同实施例的晶片装置及加工晶片的方法的透视图；
图2A和图2B为示出了根据不同实施例的晶片装置及加工晶片的方法的透视图；
图3示出了根据不同实施例的加工晶片的方法；
图4A至图4C和图5A至图5C为分别示出了根据不同实施例的晶片装置及加工晶片的方法的透视图和侧视图；
图6为图5C中的部段的放大图；
图7为根据不同实施例的晶片装置中的部段的放大图；
图8为根据不同实施例的晶片装置中的部段的放大图；以及
图9A至图9C和图10A至图10C为分别示出了根据不同实施例的晶片装置及加工晶片的方法的透视图和侧视图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述，附图以图示方式显示了特定细节和实施本发明的实施例。将详尽地描述这些实施例，以使本领域的技术人员能够实施本发明。在不偏离本发明的范围内，可以利用其他实施例并可以在结构、逻辑和电气方面做出改变。不同实施例并不一定相互排斥，因为一些实施例可以与一个或多个实施例组合以形成新的实施例。将结合方法和器件描述不同实施例。但是，可以理解的是，结合方法描述的实施例同样适用于器件，反之亦然。
此处词语“示例性的”用于表示“作为例子、实例或图示”。在此作为“示例性的”描述的任何实施例或设计都不应该理解为优于其他实施例或设计。
术语“至少一个”和“一个或多个”可以理解为包括大于或等于1的任何整数，例如：1、2、3、4…等。
术语“多个”可以理解为包括大于或等于2的任何整数例如：2、3、4、5…等。
此处词语“在…上方”用于描述在侧面或表面“上方”形成特征例如层，也可以用于表示特征例如层“直接”形成在隐含的侧面或表面上，例如直接接触隐含的侧面或表面。此处词语“在…上方”用于描述在侧面或表面“上方”形成特征例如层，也可以用于表示特征例如层“间接”形成在隐含的侧面或表面上，其中一个或多个附加层布置在隐含的侧面或表面与所形成的层之间。
类似地，此处词语“覆盖”用于描述设置在另一特征上方的特征，例如覆盖侧面或表面的层，也可以用于表示特征例如层设置在隐含的侧面或表面上，并与隐含的侧面或表面直接接触。此处词语“覆盖”用于描述设置在另一特征上方的特征，例如覆盖侧面或表面的层，也可以用于表示特征例如层设置在隐含的侧面或表面上，并与隐含的侧面或表面直接接触，其中一个或多个附加层布置在隐含的侧面或表面与覆盖层之间。
为了安全处理和/或加工晶片，可能需要增加晶片的机械稳定性。为此，晶片通常可以包括支撑环(例如所谓的“Taiko环”)，其形成在晶片的边缘区域处，从而增加晶片的机械稳定性。
根据传统的支撑环概念，支撑环的高度可以通过所谓的预磨削预先限定。根据应用的需要，支撑环的高度可以大于原始晶片的最大起始厚度约200μm，原始晶片的起始厚度取决于晶片直径。原则上，可以使用具有取决于加工流程，例如更厚的正面金属化的较高弯曲力/应力水平的加工性能的较厚的环制造薄晶片。然而，传统支撑环概念受限于环的最大可能高度，最大可能高度可以是原始晶片的起始厚度，起始厚度取决于晶片直径，例如8英寸晶片起始厚度725μm。因而，实现这些概念比较困难，因为需要晶片具有更厚的正面金属化。此外，随着支撑环的厚度增加，框架分层的复杂度也会增加。而且，支撑环也可能需要最小宽度以提供足够的机械稳定性。
根据不同实施例，可以提供一种可分离的晶片支撑环(例如背面支撑环)。可分离的晶片支撑环可以附接到晶片并随后再次与晶片分离。因而，可分离的晶片支撑环可以重复使用，例如与另一个晶片一起使用。作为示例，根据不同实施例的晶片支撑环可以作为单独元件提供(即与晶片分开)，而传统晶片支撑环(例如“Taiko环”)由晶片材料本身制成并形成晶片整体的一部分。
因而，根据不同实施例，可以提高晶片支撑环(例如背面支撑环)的适用性概念，和/或可以提高支撑环高度的灵活性。
根据不同实施例，支撑环的厚度可以不受晶片(例如硅晶片)的起始厚度限制。为此，可以实施较厚的支撑环，由此也可以对超薄晶片(例如硅晶片)实施新技术概念，例如金属厚度(例如铜厚度)大于约20μm的正面金属化。在一个或多个实施例中，术语“超薄晶片”可以包括或可以是指厚度小于或等于约280μm，例如在约10μm至约250μm范围内，或者在约20μm至约250μm范围内的晶片，具体厚度取决于晶片直径。
根据不同实施例，支撑环的宽度可以小于传统支撑环概念的宽度。在一个或多个实施例中，术语“宽度”可以包括或可以是指支撑环的外圆周与内圆周之间的距离。在一个或多个实施例中，术语“宽度”可以包括或可以是指支撑环的外径与内径之间的差值。
作为示意性透视图，图1A和图1B示出了根据不同实施例的晶片装置100。
晶片装置100可以包括晶片101和晶片支撑环102。晶片101和晶片支撑环102可以配置为彼此可释放地附接。
在一个或多个实施例中，晶片101和晶片支撑环102可以配置为彼此可逆地机械附接，例如通过机械锁定机构如扭锁机构。
在一个或多个实施例中，晶片101和晶片支撑环102可以配置为彼此可释放地附接，而无需使用粘合剂。
在一个或多个实施例中，晶片101和晶片支撑环102可以配置为通过磁附着力彼此可释放地附接。也就是说，晶片101和晶片支撑环102之间的磁力可以将晶片支撑环102附接到晶片101。为此，根据一个实施例，晶片101和晶片支撑环102可以包含磁性材料。例如，晶片101和晶片支撑环102之间磁力或磁附着力可以足够强，以使晶片支撑环102不会在重力效应下从晶片101上脱落，并且晶片101和晶片支撑环102之间磁力或磁附着力也可以足够弱，以使晶片支撑环102从晶片101上脱落而不会损坏晶片101或晶片支撑环102。
图1A示出了晶片支撑环102没有附接到晶片101的晶片装置100，而图1B示出了晶片支撑环102附接到晶片101的晶片装置100。例如晶片支撑环102附接到晶片101的背面。
例如，晶片101的厚度(在图1A中标识为“t1”)在约30μm至约280μm范围内，例如在约50μm至约220μm范围内或者例如约120μm，不过，晶片101也可以有其他厚度值。
晶片支撑环102可以暂时附接到晶片101，例如在加工和/或处理晶片101期间。晶片支撑环102可以与晶片101分离，而不会损坏晶片101或晶片支撑环102。晶片支撑环102可以附接到晶片101并与晶片101再次分离，该操作可以进行一次或多次。例如为了在加工和/或处理第一晶片期间提供机械稳定性，晶片支撑环102可以附接到第一晶片例如晶片101，随后晶片支撑环102可以与第一晶片分离；例如为了在加工和/或处理第二晶片期间提供机械稳定性，晶片支撑环102可以附接到第二晶片，随后晶片支撑环102可以与第二晶片分离；依次类推…也就是说，例如为了在加工和/或处理各个晶片期间提供机械稳定性，晶片支撑环102可以按顺序用于多个晶片。
作为示意性透视图，图2A和图2B示出了根据不同实施例的晶片装置200。
晶片装置200可以包括晶片201和晶片支撑环202。晶片201和晶片支撑环202可以配置为彼此可释放地附接，例如与晶片装置100的晶片101和晶片支撑环102的附接方式类似或相同。
图2A示出了晶片支撑环202没有附接到晶片201的晶片装置200，而图2B示出了晶片支撑环202附接到晶片201的晶片装置200。
晶片装置200不同于晶片装置100，主要区别在于晶片201包括设置在晶片201的边缘区域处的突出结构203，其中晶片支撑环202可以(可释放地)附接到突出结构203。边缘区域可以包括或可以是晶片201的周围区域。
在一个或多个实施例中，突出结构203可以设置在晶片201的背面。
在一个或多个实施例中，突出结构203可以是环形结构，其至少部分地围绕晶片201的内部部分201a。
在一个或多个实施例中，环形结构可以是晶片201的封闭内部部分201a。
在一个或多个实施例中，环形结构可以是圆环形结构。
在一个或多个实施例中，环形结构可以是所谓的Taiko环。
在一个或多个实施例中，突出结构203的高度(在图2A中标识为“h”)可以小于或等于晶片的起始厚度，例如在约200μm至大约晶片的起始厚度范围内，具体厚度取决于晶片直径，例如在约200μm至约800μm范围内或例如约700μm，不过根据其他实施例也可以有其他高度值。
在一个或多个实施例中，突出结构203的高度“h”可以是晶片201的下表面与突出结构203的上表面之间的距离。在一个或多个实施例中，突出结构203的上表面可以包括或可以是与晶片201的上表面朝向相同或基本上相同的表面。在一个或多个实施例中，突出结构203的上表面可以包括或可以是与晶片201的内部部分201a的表面朝向相同或基本上相同方向的表面。
在一个或多个实施例中，在晶片201的边缘区域处的突出结构203可以配置为晶片201的支承结构例如支撑环，其中支承结构是晶片201的必不可少的部分。也就是说，支承结构例如支撑环无法移除，否则必然部分损坏晶片或影响(例如减小)晶片201的直径，这样将不再能够通过标准加工方案加工晶片201。
由于突出结构203设置在晶片201的边缘区域处，因此晶片201边缘区域的厚度可以大于晶片201的内部部分201a的厚度。例如，在一个或多个实施例中，晶片201的内部部分201a的厚度可以与晶片101的厚度“t1”类似或相同，而晶片201边缘区域处的厚度可以与突出结构203的高度“h”类似或相同。
在一个或多个实施例中，通过所谓的Taiko工艺，例如该工艺在晶片的边缘区域处保留例如几毫米宽的环形并通过磨削工艺仅去除晶片201背面内侧的材料，可以在晶片201的边缘区域形成突出结构203。在本实例中，根据一个或多个实施例，突出结构203可以配置为所谓的Taiko环。
在一个或多个实施例中，突出结构203可以具有间断结构。在一个或多个实施例中，突出结构203可以具有彼此分开的多个区段。在一个或多个实施例中，各个区段可以形状相同和/或等间距布置。在一个或多个实施例中，突出结构203可以具有穿过突出结构203的一个或多个切口。在一个或多个实施例中，切口可以相对于晶片201的辐射轴倾斜。在一个或多个实施例中，切口可以辐射状穿过突出结构203。
在一个或多个实施例中，此处术语“辐射状”可以指与晶片(例如晶片101或201)或晶片支撑环(例如晶片支撑环102或202)的辐射轴或半径关联的方向。
在一个或多个实施例中，通过磨削晶片201的内部部分201a中的晶片材料，可以在晶片201的边缘区域处形成突出结构203。可选择地，可以通过许多不同的方法，例如蚀刻(湿和/或干化学蚀刻)、各种化学-机械方法、激光切割，总之任何机械和/或化学和/或物理去除半导体材料(例如硅)的方法，去除内部部分201a的材料。通过这些方法，内部部分201a可以成形为满足给定应用需求的尺寸。
根据不同实施例，晶片101/201和晶片支撑环102/202可以配置为将晶片支撑环102/202附接到晶片101/201并随后与晶片101/201分离，而不会损坏晶片101/201或晶片支撑环102/202。
在一个或多个实施例中，晶片支撑环102/202和晶片101/201可以具有基本上相同的直径。例如，在一个或多个实施例中，晶片支撑环102/202和晶片101/201可以具有相同直径。例如，在一个或多个实施例中，晶片支撑环102/202和晶片101/201的直径差百分比最高1％，例如0.5％。例如，在一个或多个实施例中，晶片支撑环102/202和晶片101/201的直径相差最高1％，例如0.5％。
在一个或多个实施例中，晶片101/201和晶片支撑环102/202可以配置为通过使晶片101/201和晶片支撑环102/202彼此处于机械接触，然后相对于彼此地绕垂直于晶片101/201的主要加工表面的轴线旋转晶片101/201和晶片支撑环102/202中的至少一个而可逆地彼此机械附接。
在一个或多个实施例中，晶片101和晶片支撑环102可以配置为通过扭锁机构彼此可释放地附接。
图1A和图1B及图2A和图2B分别是简化的示意图，用于说明不同实施例的一般工作原理。根据一些实施例，晶片101或201和/或晶片支撑环102或202可以包括用于实现晶片支撑环102或202与晶片101或201附接的一个或多个特征、元件或结构，附图中未示出。
例如，根据一些实施例，晶片101和/或晶片201可以包括周向地围绕晶片101/201并彼此成角度地间隔地形成的多个啮合突出部(未示出，例如参见图4A)。
在一个或多个实施例中，啮合突出部可以彼此均匀地成角度间隔。例如，每对相邻啮合突出部之间的角距离可以相同。
在一个或多个实施例中，晶片201的突出结构203可以包括啮合突出部。
此外，根据一些实施例，晶片支撑环102和/或晶片支撑环202可以包括周向地围绕晶片支撑环102/202并彼此成角度地间隔地形成的多个爪状突出部(未示出，例如参见图4A)。
在一个或多个实施例中，爪状突出部可以彼此均匀地间隔一定角度。例如，每对相邻爪状突出部之间的角距离可以相同。
在一个或多个实施例中，相邻爪状突出部之间的角距离与相邻啮合突出部之间的角距离可以相同或基本上相同。
在一个或多个实施例中，爪状突出部可以配置为啮合到啮合突出部。
在一个或多个实施例中，爪状突出部可以布置和/或配置为能够沿轴向插入啮合突出部之间。
在一个或多个实施例中，爪状突出部可以啮合到啮合突出部使得爪状突出部与啮合突出部沿径向重叠。
在一个或多个实施例中，爪状突出部可以径向向内地突出，而啮合突出部可以径向向外地突出，反之亦然。换言之，爪状突出部的至少一部分可以指向接近晶片支撑环或晶片中心的方向，而啮合突出部可以指向远离晶片支撑环或晶片中心的方向，反之亦然。
在一个或多个实施例中，晶片101和/或201可以包括或可以是由半导体材料(例如硅)制成，但是晶片101和/或201也可以包括或也可以是由其他半导体材料(例如包括复合半导体材料如锗、锗化硅、碳化硅、砷化铟等)制成。
在一个或多个实施例中，晶片支撑环102/202可以包括第一材料，而晶片101/201可以包括第二材料，其中第一材料和第二材料可以具有相同或基本上相同的热膨胀系数(CTE)。例如，在一个或多个实施例中，第一材料的CTE与第二材料的CTE之间的相对差可以小于50％，例如小于20％、小于10％、小于5％、小于1％。例如，在晶片支撑环102/202附接到晶片101/201的情况下，对晶片支撑环102/202和晶片101/201进行热处理时是有利的。
在一个或多个实施例中，晶片支撑环102和/或202可以包括或可以是由从材料组中选择的至少一种材料制成，材料组包括：无碱玻璃、硼硅玻璃、钼、硅或前述材料中两种或更多材料的组合。
在一个或多个实施例中，晶片支撑环102/202可以包括或可以由与晶片101/201相同的材料例如硅制成。
在一个或多个实施例中，晶片支撑环102和/或202的厚度(在图1A和图2A中标识为“t2”)可以在约100μm至约2000μm范围内，例如在约300μm至约2000μm范围内或例如约700μm。
在一个或多个实施例中，厚度“t2”可以对应于晶片支撑环的主体厚度，例如不包括晶片支撑环的可选爪状突出部的厚度(例如参见图5A)。
在一个或多个实施例中，晶片支撑环102和/或202的厚度(在图1A和图2A中标识为“w2”)可以小于或等于约5.0mm，例如在约2.5mm至约5.0mm范围内、在约3.0mm至约4.0mm范围内、约3.5mm。
在一个或多个实施例中，晶片支撑环102和/或202的宽度可以对应于晶片支撑环102/202的内圆周与外圆周之间的距离。
在一个或多个实施例中，晶片支撑环202的宽度可以等于或至少基本上等于突出结构203(在图2A中标识为“w1”)的宽度。
图3示出了根据不同实施例的加工晶片的方法300。
方法300可以包括：提供晶片和晶片支撑环(在302中)；以及随后将晶片支撑环附接到晶片(在304中)。
在一个或多个实施例中，方法300可以进一步包括在晶片支撑环附接到晶片的情况下对晶片应用晶片加工步骤或晶片处理步骤中的至少一个步骤(如306中所示)。
在一个或多个实施例中，方法300可以进一步包括在晶片支撑环已经附接到晶片之后例如至少实施一个加工步骤后使晶片支撑环从晶片分离(如308中所示)。
在一个或多个实施例中，将晶片支撑环附接到晶片步骤可以包括将晶片支撑环附接到晶片背面。
在一个或多个实施例中，将晶片支撑环附接到晶片步骤可以包括使晶片与晶片支撑环彼此机械接触，然后移动晶片和晶片支撑环中的至少一个以使它们相对于彼此移动。
在一个或多个实施例中，移动晶片和晶片支撑环中的至少一个以使它们相对于彼此移动步骤可以包括相对于彼此地绕垂直于晶片的主要加工表面的轴线旋转晶片和晶片支撑环中的至少一个。
在一个或多个实施例中，晶片支撑环可以包括多个爪状突出部，晶片可以包括多个啮合突出部，爪状突出部可以啮合到啮合突出部，其中将晶片支撑环附接到晶片步骤可以包括通过扭锁机构附接晶片支撑环。
在一个或多个实施例中，晶片支撑环可以包括多个爪状突出部，晶片可以包括多个啮合突出部，爪状突出部可以啮合到啮合突出部，其中通过相对于彼此地旋转晶片和晶片支撑环中的至少一个，爪状突出部与啮合突出部重叠。
在一个或多个实施例中，晶片支撑环可以包括周向地围绕晶片支撑环并彼此成角度地间隔地形成的多个爪状突出部，而晶片可以包括多个啮合突出部，爪状突出部可以啮合到啮合突出部，其中啮合突出部周向地围绕晶片并彼此成角度地间隔地形成，以使爪状突出部可以沿轴向插入啮合突出部之间，其中将晶片支撑环附接到晶片步骤可以包括将晶片支撑环的爪状突出部沿轴向插入晶片的各啮合突出部之间，随后相对于彼此地旋转晶片和晶片支撑环中的至少一个，从而使爪状突出部和啮合突出部沿径向重叠。
在一个或多个实施例中，使晶片支撑环与晶片分离步骤可以包括相对于彼此地旋转晶片和晶片支撑环中的至少一个，从而使爪状突出部和啮合突出部不再沿径向重叠。
在一个或多个实施例中，旋转晶片和晶片支撑环中的至少一个以使晶片支撑环附接到晶片步骤可以包括沿第一方向旋转晶片和晶片支撑环中的至少一个，而旋转晶片和晶片支撑环中的至少一个以使晶片支撑环与晶片分离步骤可以包括沿与第一方向相反的第二方向旋转晶片和晶片支撑环中的至少一个。换言之，根据一些实施例，用于附接的旋转方向与用于分离的旋转方向可以是相反方向。根据一个或多个实施例，例如晶片支撑环相对于晶片顺时针旋转即附接，而晶片支撑环相对于晶片逆时针旋转即分离，反之亦然。根据其他实施例，用于附接的旋转方向与用于分离的旋转方向可以相同。
在一个或多个实施例中，晶片可以包括设置在晶片边缘区域的突出结构例如环形结构(例如Taiko环)，其中突出结构可以包括多个啮合突出部。
在一个或多个实施例中，方法300可以进一步包括在晶片支撑环已经与晶片分离后将晶片支撑环附接到至少一个附加晶片。
图4A至图4C和图5A至图5C为透视图和侧视图，分别示出了根据不同实施例的晶片装置400及加工晶片的方法。
图4A和图5A为透视图和侧视图，分别示出了可以提供的晶片401(例如硅晶片)和晶片支撑环402。晶片401和晶片支撑环402配置为彼此可释放地附接。
晶片401具有突出结构403，其可以是至少部分周向地围绕晶片401的内部部分401a的环形结构。在一个或多个实施例中，通过去除位于晶片401侧面(例如背面)的内部部分401a中的材料，在晶片401的边缘区域处形成至少部分周向地围绕晶片401的内部部分401a的薄晶片结构和突出结构，即可获得突出结构403。在一个或多个实施例中，突出结构403可以从去除内部部分401a的材料后获得的晶片401的内部部分401a的表面突出。在一个或多个实施例中，所述表面可以包括或可以是与晶片401的侧面(例如背面)朝向相同或基本上相同的表面。
在一个或多个实施例中，位于晶片401的边缘区域处的突出结构403可以是环形结构，其完全包围晶片401的内部部分401a。在一个或多个实施例中，位于晶片401的边缘区域处的突出结构403可以是圆环形结构，其至少部分周向地围绕但可以完全包围晶片401的内部部分401a。
在一个或多个实施例中，位于晶片401的边缘区域处的突出结构403可以是环形或基本上环形结构，其至少部分周向地围绕但可以完全包围晶片401的内部部分401a。
与具有Taiko环作为支承结构的传统晶片相比，晶片401具有修改的几何形状，其中突出结构403的晶片材料(例如硅)具有多个凹部411a和多个沟槽411b，以形成多个啮合突出部411。作为示例，图4A中示出了8个啮合突出部411，但是根据一些实施例，啮合突出部411的数量可以不是8，而可以大于或等于2，例如大于或等于2的偶数或大于或等于3的奇数。
应该指出的是，根据一些实施例，晶片401可以没有突出结构403。也就是说，晶片401的边缘区域可以与晶片401(类似于图1A和图1B中的晶片101)的内部部分401a具有相同厚度，并且啮合突出部411或凹部411a和沟槽411b可以形成在晶片401的边缘区域。
如图所示，啮合突出部411可以形成为周向地围绕晶片401并彼此成角度地间隔。
作为示例，在每个实例中，凹部411a可以设置在两个相邻啮合突出部411之间，而在每个实例中，沟槽411b可以设置在啮合突出部411和晶片401的侧面(例如主要加工侧面或正面)之间。
在一个或多个实施例中，啮合突出部411可以彼此均匀地间隔一定角度。例如，每对相邻啮合突出部411之间的角距离可以相同。
在一个或多个实施例中，啮合突出部411可以有相同或基本上相同的尺寸，例如长度、宽度和/或高度。
在一个或多个实施例中，可以在形成突出结构403之后再形成凹部411a和沟槽411b。
在一个或多个实施例中，可以在形成突出结构403之前再形成凹部411a和沟槽411b。
在一个或多个实施例中，例如通过机械处理(如铣削、磨削、激光处理、蚀刻、等离子处理或前述工艺中两种或多种工艺组合)去除晶片401中的晶片材料(例如去除突出结构403中的材料)，可以形成凹部411a和沟槽411b。
在一个或多个实施例中，可以在突出结构403的外侧形成凹部411a和沟槽411b，如图所示。突出结构403的外侧可以是朝向远离晶片401中心方向的侧面。因而，在本实例中，啮合突出部411可以径向向外地突出，如图所示。根据其他实施例，凹槽411a和/或沟槽411b可以形成在突出结构403的内侧(未示出，例如参见图9A)。突出结构403的内侧可以是朝向晶片401中心方向的侧面。因而，在本实例中，啮合突出部411可以径向向内地突出(未示出，例如参见图9A)。
图4A和图5A进一步示出了晶片支撑环402，作为示例，晶片支撑环402可以形成晶片401的对应结构并可以啮合入或锁入晶片401。
晶片支撑环402可以具有多个爪状突出部422，如图所示。在一个或多个实施例中，爪状突出部422可以从晶片支撑环402的主体402a延伸出来，如图所示。根据一些实施例，爪状突出部422的数量可以等于晶片401的啮合突出部的数量。例如，在图4A示出的示例中，爪状突出部422的数量可以是8，其中每个爪状突出部422可以啮合晶片401的对应啮合突出部411。但是，根据其他实施例，爪状突出部422的数量可以不同于啮合突出部411的数量。根据不同实施例，啮合突出部411的数量可以等于或大于爪状突出部422的数量。
如图所示，爪状突出部422可以形成为周向地围绕晶片支撑环402并彼此成角度地间隔。
在一个或多个实施例中，爪状突出部422可以彼此均匀地间隔一定角度。例如，每对相邻爪状突出部422之间的角距离可以相同。爪状突出部422可以配置为沿轴向插入晶片401的啮合突出部411之间。例如，爪状突出部422可以配置为适配晶片401的凹部411a。
如图所示，爪状突出部422可以径向向内地突出。换言之，爪状突出部422可以指向接近晶片支撑环402或晶片401中心的方向。因而，爪状突出部422可以啮合径向向外地突出的啮合突出部411。例如，每个爪状突出部422可以啮合晶片401的多个啮合突出部411中的对应啮合突出部。根据其他实施例，爪状突出部422可以径向向外地突出并可以啮合径向向内地突出的啮合突出部411(未示出)。
图4B和图5B为透视图和侧视图，分别示出了可以彼此附接的两个形状即晶片401和晶片支撑环402。例如，根据一些实施例，晶片支撑环402可以放置到晶片401上(例如放置到突出结构403上)，反之亦然。也就是说，晶片支撑环402和晶片401可以彼此机械接触，例如直接机械接触。晶片401和晶片支撑环402可以布置为爪状突出部422插入啮合突出部411之间。例如，每个爪状突出部422可以插入两个相邻啮合突出部411之间，如图5B所示。在图4B和图5B示出的状态下，晶片支撑环402的爪状突出部422没有啮合到啮合突出部411，因此晶片支撑环402没有附接到晶片401，当倒置晶片装置时(即晶片在上面，晶片支撑环在下面)晶片支撑环可能在重力效应下从晶片401上脱落。
图4C和图5C为透视图和侧视图，分别示出了可以通过相对于彼此地绕晶片轴线即垂直于晶片401的主要加工表面并穿过晶片401中心的轴线旋转晶片401和或晶片支撑环402固定两个形状即晶片401和晶片支撑环402。晶片支撑环402的爪状突出部422可以进入与晶片401的啮合突出部411啮合的位置，如图5C和图6所示，图6是图5C中部段600的放大图。在图4C和图5C示出的实施例中，爪状突出部422可以与啮合突出部411沿径向重叠。
在一个或多个实施例中，啮合突出部411和/或爪状突出部422可以配置为通过顺时针旋转和逆时针旋转来实现晶片401和晶片支撑环402的固定，如图所示。在其他实施例中，啮合突出部411和/或爪状突出部422可以配置为通过仅顺时针旋转或仅逆时针旋转来实现晶片401和晶片支撑环402的固定附接。例如，根据一些实施例，啮合突出部411可以包括接收部411c，例如接收部411c包括凹部如逆楔形凹部或类似凹部，而爪状突出部422可以包括匹配接收部411c的突出部422a，例如楔形突出部或类似突出部，如图7所示，图7为示出了根据一些实施例的晶片装置中部段600’的放大图，部段600’类似于图6中的部段600。接收部411c接收突出部422a后，接收部411c可以阻挡支撑环402沿相同方向的进一步移动。例如，接收部411c可以阻挡晶片支撑环402沿图7示出的方向650进一步旋转，但可能允许晶片支撑环402沿反方向旋转。因而，可以降低意外旋转运动和晶片支撑环402与晶片401之间附接松动或晶片支撑环402与晶片401分离的可能性。
图8为示出了根据一些实施例的晶片装置中部段600”的放大图，部段600”类似于图6中部段600或图7中部段600’。在该布置中，晶片401的啮合突出部411可以包括止挡部，即止动部411d。止挡部411d可以具有类似于接收部411c的作用。也就是说，爪状突出部422到达止挡部411d后，它们可以阻挡晶片支撑环402沿方向650的进一步旋转。与接收部411c相比，止挡部411d不需要配置为接收爪状突出部422的突出部422a。
作为示例，图4C和图5C(类似地，图6至图8)示出了一种状态，其中晶片通过使爪状突出部422与啮合突出部411啮合，支撑环402可以牢固地附接到晶片401。例如，爪状突出部422与啮合突出部411啮合可以阻止在倒置晶片装置时(即晶片在上面，晶片支撑环在下面)晶片支撑环422从晶片401上脱落。
附接到晶片401的晶片支撑环402可以增加晶片401的稳定性，例如在后续加工和/或处理步骤期间。
在一个或多个实施例中，晶片支撑环402可以与晶片401再次分离，例如在应用于晶片401的一个或多个加工和/或处理步骤完成后。晶片支撑环402与晶片401的分离步骤可以包括旋转晶片401和晶片支撑环402中的至少一个以使它们相对于彼此旋转(例如，根据一些实施例，旋转方向与固定附接时的旋转方向相同，或者根据一些实施例，旋转方向与固定附接时的旋转方向相反)，直到爪状突出部422不再与啮合突出部411啮合，随后从晶片401上取下晶片支撑环402。
根据不同实施例，从晶片401上分离晶片支撑环402之后，可以重复使用晶片支撑环402。例如，晶片支撑环402可以附接到另一个晶片。
图9A至图9C和图10A至图10C为透视图和侧视图，分别示出了根据不同实施例的晶片装置500及加工晶片的方法。在图9A至图9C和图10A至图10C中，与图4A至图4C和图5A至图5C中相同的附图标记通常表示相同或类似元件，此处不再详细描述。相关内容引用上面描述。
在一定程度上，图9A至图9C和图10A至图10C中示出的晶片装置500和加工方法类似于图4A至图4C和图5A至图5C中示出的晶片装置400和加工方法，主要区别在于图9A至图10C的晶片装置500中啮合突出部411径向向内地突出。相应地，晶片支撑环402的爪状突出部422可以径向向外地突出，并可以配置为与啮合突出部411啮合。特别地，凹部411a和沟槽411b可以形成在突出结构403的内侧(突出结构403的内侧朝向接近晶片401中心的方向)以形成啮合部411，爪状突出部422可以形成在晶片支撑环402的主体402a的内圆周上。
通过扭锁机构，该方式类似于上面关于图4A至图5C的晶片装置400的描述，晶片装置500的晶片401和晶片支撑环402可以彼此附接并可以彼此分离。特别地，图9A和图10A示出的状态对应于图4A和图5A示出的状态(即，晶片401和晶片支撑环402彼此分离)，图9B和图10B示出的状态对应于图4B和图5B示出的状态(即，晶片401和晶片支撑环402彼此机械接触，但未锁定)，图9C和10C示出的状态对应于图4C和图5C示出的状态(即晶片401和晶片支撑环402通过旋转方式彼此固定附接)。
容易理解的是，提供的啮合突出部和爪状突出部(例如啮合突出部411和爪状突出部422)仅作为一个示例，以说明如何将晶片和晶片支撑环配置为彼此可释放地附接。例如，其他示例包括将晶片和晶片支撑环配置为通过磁力(例如通过制造晶片支撑环和一部分晶片例如边缘区域或突出结构，以使它们包含磁性材料)、静电力、焊接、高温剥离粘合剂(换言之，在温度低于特定阈值时该粘合剂可以将晶片支撑环牢固地附接到晶片，并可以通过使温度高于阈值而再次分离)或者在某些实例中使用透明晶片支撑环(例如玻璃环)、紫外线敏感粘合剂(换言之，该粘合剂可以将晶片支撑环牢固地附接到晶片，并可以通过使用紫外线照射粘合剂而再次分离)使晶片和晶片支撑环彼此粘附。
通常，不同实施例可以在不影响晶片或晶片支撑环的情况下，例如不进行永久性结构修改(如晶片表面)、不在表面上留有剩余物或不会减小晶片直径，提供能够彼此附接并再次彼此分离的晶片或晶片支撑环。作为示例，在晶片支撑环已经附接或分离后，晶片的完整性可以保持不变或本质上保持不变。
另外，应该理解的是，此处使用的术语“环”或“环形结构”可以包括圆环形(或实质上是圆环形)或环形结构(例如环形物)和非圆形(例如，多边形或不规则形状)环或环形结构。
在下文中，将说明此处描述并整合到现有制造方案中的新的加工概念，例如绝缘栅双极晶体管(IGBT)。容易理解的是，新的加工概念也可以容易地应用于其他制造方案，例如MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)制造方法、补偿器件制造方法、二极管器件制造方法或任何其他器件。通常，新的加工概念可以应用于可以使用晶片支撑环的任何现有或未来的制造方案。根据不同实施例，制造半导体器件(例如IGBT)的加工方案可以包括下面一个或多个步骤：提供可以附接到载体(例如载体晶片或玻璃载体)的晶片(例如硅晶片)；限定晶片中环形结构的步骤；随后在环形结构中形成一个或多个凹部(例如通过机械处理)并在环形结构中形成沟槽(例如通过铣削)；随后使晶片背面变薄(包括例如“Taiko”磨削和基板蚀刻)；随后执行标准工艺流程的一个或多个背面加工步骤，例如包括清洁处理、沉积(例如电化学沉积或物理沉积)、蚀刻(干和/或湿化学蚀刻)、背面石板印刷、注入、退火(例如低温退火(LTA))等步骤中至少一个步骤；随后在晶片与载体分离之前将晶片支撑环附接到晶片；随后使晶片与载体分离；随后执行正面退火和背面金属化中的至少一个步骤(包括H2清洁处理)；随后测试晶片；在将晶片层压到锯切框架上之前，使晶片支撑环与晶片分离；随后层压晶片并进一步执行预装配加工。
根据不同实施例，晶片装置可以包括：晶片；以及晶片支撑环，其中所述晶片和所述晶片支撑环配置为彼此可释放地附接。
在一个或多个实施例中，晶片和晶片支撑环可以配置为晶片支撑环能够与晶片分离而不损坏晶片或晶片支撑环。
在一个或多个实施例中，晶片和晶片支撑环可以配置为晶片支撑环能够附接到晶片并随后与晶片分离而不损坏晶片或晶片支撑环。
在一个或多个实施例中，晶片支撑环和晶片可以具有基本上相同的直径。
在一个或多个实施例中，晶片和晶片支撑环可以配置为彼此可逆地机械附接。
在一个或多个实施例中，通过使晶片和晶片支撑环彼此机械接触，然后相对于彼此地垂直于晶片的主要加工表面的轴线地旋转晶片和晶片支撑环中的至少一个，晶片和晶片支撑环可以配置为彼此可逆地机械附接。
在一个或多个实施例中，晶片和晶片支撑环可以配置为通过扭锁机构彼此可释放地附接。
在一个或多个实施例中，晶片支撑环可以包括或可以是由第一材料制成，晶片可以包括或可以是由第二材料制成，其中第一材料和第二材料可以具有至少基本上相同的热膨胀系数。
在一个或多个实施例中，晶片支撑环可以包括或可以是由从材料组中选择的至少一种材料制成，材料组包括：无碱玻璃、硼硅玻璃、钼、硅或前述材料中两种或多种的组合。
在一个或多个实施例中，晶片和晶片支撑环可以包括或可以是由相同材料(例如硅)制成。
在一个或多个实施例中，晶片支撑环的厚度可以在约100μm至约2000μm范围内。
在一个或多个实施例中，晶片支撑环的厚度可以小于或等于约5mm。
在一个或多个实施例中，晶片支撑环的宽度可以在约2.5mm至约5mm范围内。
在一个或多个实施例中，晶片背面可以配置为可释放地附接到晶片支撑环。
在一个或多个实施例中，晶片可以包括位于晶片边缘区域的突出结构。
在一个或多个实施例中，边缘区域可以包括或可以是晶片的周围区域。
在一个或多个实施例中，突出结构可以是环形结构，其至少部分地围绕晶片的内部部分。
在一个或多个实施例中，环形结构可以是晶片的封闭内部部分。
在一个或多个实施例中，环形结构可以是圆环形结构。
在一个或多个实施例中，环形结构可以是Taiko环结构。
在一个或多个实施例中，突出结构的高度可以小于或等于晶片的起始厚度，例如在约200μm至约800μm范围内。
在一个或多个实施例中，突出结构可以设置在晶片的背面。
在一个或多个实施例中，晶片支撑环可以包括形成为周向地围绕晶片支撑环并彼此成角度地间隔的多个爪状突出部。
在一个或多个实施例中，爪状突出部可以彼此均匀地间隔一定角度。
在一个或多个实施例中，晶片可以包括与爪状突出部啮合的多个啮合突出部，其中啮合突出部形成为周向地围绕晶片并彼此成角度地间隔。啮合突出部可以布置为爪状突出部能够沿轴向插入啮合突出部之间。
在一个或多个实施例中，啮合突出部可以彼此均匀地间隔一定角度。
在一个或多个实施例中，爪状突出部配置为通过某种方式啮合到啮合突出部，以使爪状突出部与啮合突出部沿径向重叠。
在一个或多个实施例中，爪状突出部可以径向向内地突出，而啮合突出部可以径向向外地突出，反之亦然。
在一个或多个实施例中，突出结构可以包括啮合突出部。
在一个或多个实施例中，啮合突出部的数量可以与爪状突出部的数量相同。
在一个或多个实施例中，啮合突出部可以包括接收部，爪状突出部可以包括匹配接收部的突出部。在一个或多个实施例中，接收部可以包括或可以是凹部。在一个或多个实施例中，接收部可以包括或可以是逆楔形凹部，突出部可以包括或可以是楔形突出部。
在一个或多个实施例中，啮合突出部可以包括配置为阻挡晶片支撑环旋转的止挡部。
在一个或多个实施例中，晶片支撑环和晶片可以配置为通过磁力(磁附着力)彼此粘附。
在一个或多个实施例中，晶片可以包括或可以是由第一磁性材料制成，晶片支撑环可以包括或可以是由第二磁性材料制成。第二磁性材料可以与第一磁性材料是相同的材料，或者它们可以是不同的材料。
根据不同实施例，晶片装置可以包括：晶片，包括设置在晶片的边缘区域并至少部分地围绕晶片的内部部分的环形结构，其中所述环形结构包括布置为周向地围绕所述环形结构并彼此成角度地间隔的多个啮合突出部；以及晶片支撑环，包括布置为周向地围绕晶片支撑环并彼此成角度地间隔的多个爪状突出部，其中所述爪状突出部配置为与啮合突出部啮合，以使晶片支撑环附接到晶片。
在一个或多个实施例中，晶片可以包括或可以是由硅制成，晶片支撑环可以包括或可以是由无碱玻璃、硼硅玻璃、钼、硅或前述材料中两种或更多材料的组合中至少一种材料制成。
根据不同实施例，加工晶片的方法可以包括：提供晶片和晶片支撑环；以及随后将晶片支撑环附接到晶片。
在一个或多个实施例中，所述方法可以进一步包括在晶片支撑环附接到晶片的情况下对晶片应用晶片加工步骤或晶片处理步骤中的至少一个步骤。
在一个或多个实施例中，所述方法可以进一步包括在晶片支撑环已经附接到晶片之后例如实施晶片加工步骤和晶片处理步骤中至少一个步骤后使晶片支撑环与晶片分离。
在一个或多个实施例中，将晶片支撑环附接到晶片步骤可以包括将晶片支撑环附接到晶片背面。
在一个或多个实施例中，将晶片支撑环附接到晶片步骤可以包括将晶片支撑环附接到晶片的突出结构，例如环形结构或Taiko环。
在一个或多个实施例中，将晶片支撑环附接到晶片步骤可以包括使晶片与晶片支撑环彼此机械接触，然后相对于彼此地移动晶片和晶片支撑环中的至少一个。
在一个或多个实施例中，相对于彼此地移动晶片和晶片支撑环中的至少一个的步骤可以包括相对于彼此地绕垂直于晶片的主要加工表面的轴线旋转晶片和晶片支撑环中的至少一个。
在一个或多个实施例中，将晶片支撑环附接到晶片步骤可以包括通过扭锁机构将晶片支撑环附接到晶片。
在一个或多个实施例中，晶片支撑环可以包括多个爪状突出部，晶片可以包括多个啮合突出部，爪状突出部可以啮合到啮合突出部，其中通过旋转晶片和晶片支撑环中的至少一个以使它们相对于彼此旋转，爪状突出部与啮合突出部重叠。
在一个或多个实施例中，晶片支撑环可以包括形成为周向地围绕晶片支撑环并彼此成角度地间隔的多个爪状突出部，晶片可以包括与爪状突出部啮合的多个啮合突出部，其中啮合突出部形成为周向地围绕晶片并彼此成角度地间隔，以使爪状突出部能够沿轴向插入啮合突出部之间，其中将晶片支撑环附接到晶片步骤可以包括将晶片支撑环的爪状突出部沿轴向晶片的啮合突出部之间，随后旋转晶片和晶片支撑环中的至少一个以使它们相对于彼此旋转，从而使爪状突出部与啮合突出部沿径向重叠。
根据不同实施例，晶片可以包括：多个啮合突出部，其形成为周向地围绕晶片并彼此成角度地间隔。
在一个或多个实施例中，啮合突出部可以径向向外地突出。
在一个或多个实施例中，啮合突出部可以径向向内地突出。
在一个或多个实施例中，晶片可以包括位于晶片边缘区域的突出结构，其中突出结构可以包括啮合突出部。
在一个或多个实施例中，突出结构可以是环形结构，其至少部分地围绕晶片的内部部分。
在一个或多个实施例中，环形结构可以是晶片的封闭内部部分。
在一个或多个实施例中，环形结构可以是圆环形结构。
在一个或多个实施例中，环形结构可以是Taiko环结构。
在一个或多个实施例中，突出结构的高度可以小于或等于晶片的起始厚度。
在一个或多个实施例中，突出结构的高度可以在约200μm至约800μm范围内。
在一个或多个实施例中，突出结构可以设置在晶片的背面。
在一个或多个实施例中，突出结构可以包括多个分开的区段。
在一个或多个实施例中，突出结构可以包括穿过突出结构的多个切口。
根据不同实施例，晶片支撑环可以包括：多个爪状突出部，其形成为周向地围绕晶片支撑环并彼此成角度地间隔。
在一个或多个实施例中，爪状突出部可以径向向内地突出。
在一个或多个实施例中，爪状突出部可以径向向外地突出。
在一个或多个实施例中，晶片支撑环可以包括或可以是由从材料组中选择的至少一种材料制成，材料组包括：无碱玻璃、硼硅玻璃、钼、硅或前述材料中两种或更多材料的组合。
在一个或多个实施例中，晶片支撑环的厚度可以在约100μm至约2000μm范围内。
虽然本公开的各种方案已经详细地示出并描述了特定实施例，但是本领域的技术人员应该理解在不偏离本公开的构思和范围的情况下对构造和细节的各种改进都在随附的权利要求限定范围内。因而本公开的范围由随附的权利要求限定，并且落入权利要求的等同含义和范围内的所有改进理所当然包含在随附的权利要求内。

Claims (17)

1.一种晶片装置，包括：
晶片；以及
晶片支撑环，
其中，所述晶片和所述晶片支撑环被配置为彼此可释放地附接；
其中所述晶片支撑环包括周向地围绕所述晶片支撑环并彼此成角度地间隔开而形成的多个爪状突出部，并且其中所述晶片包括所述爪状突出部能够啮合到其中的多个啮合突出部，其中所述啮合突出部周向地围绕所述晶片并彼此成角度地间隔开而形成。
2.根据权利要求1所述的晶片装置，其中所述晶片和所述晶片支撑环被配置为使得所述晶片支撑环能够从所述晶片分离而不损坏所述晶片或所述晶片支撑环。
3.根据权利要求1所述的晶片装置，其中所述晶片和所述晶片支撑环被配置为可逆地彼此机械附接。
4.根据权利要求1所述的晶片装置，其中所述晶片和所述晶片支撑环被配置为通过使所述晶片和所述晶片支撑环处于彼此机械接触，然后围绕垂直于所述晶片的主要加工表面的轴线相对于彼此地旋转所述晶片和所述晶片支撑环中的至少一个而彼此可逆地机械附接。
5.根据权利要求1所述的晶片装置，其中所述晶片支撑环包括第一材料以及所述晶片包括第二材料，其中所述第一材料与所述第二材料具有相同的热膨胀系数。
6.根据权利要求1所述的晶片装置，其中所述晶片支撑环包括从材料组中选择的至少一种材料，所述材料组包括无碱玻璃、硼硅玻璃、钼、硅或者两种或多于两种的前述材料的组合。
7.根据权利要求1所述的晶片装置，其中所述晶片和所述晶片支撑环包括相同材料。
8.根据权利要求1所述的晶片装置，其中所述晶片支撑环具有在100μm至2000μm范围内的厚度。
9.根据权利要求1所述的晶片装置，其中所述晶片包括在所述晶片的边缘区域处的突出结构。
10.根据权利要求9所述的晶片装置，其中所述突出结构是至少部分地围绕所述晶片的内部部分的环形结构。
11.根据权利要求9所述的晶片装置，其中所述突出结构的高度小于或等于所述晶片的起始厚度。
12.根据权利要求1所述的晶片装置，其中所述爪状突出部被配置为啮合到所述啮合突出部，使得所述爪状突出部与所述啮合突出部沿径向重叠。
13.根据权利要求1所述的晶片装置，其中所述爪状突出部径向向内地突出，并且所述啮合突出部径向向外地突出，或者所述爪状突出部径向向外地突出，并且所述啮合突出部径向向内地突出。
14.根据权利要求1所述的晶片装置，其中所述晶片包括在所述晶片的边缘区域处的突出结构，其中所述突出结构包括所述啮合突出部。
15.根据权利要求1所述的晶片装置，其中所述晶片支撑环和所述晶片被配置为通过磁力彼此粘附。
16.一种晶片装置，包括：
晶片，包括设置在所述晶片的边缘区域处并至少部分地围绕所述晶片的内部部分的环形结构，其中所述环形结构包括周向地围绕所述环形结构并彼此成角度地间隔开而布置的多个啮合突出部；以及
晶片支撑环，包括周向地围绕所述晶片支撑环并彼此成角度地间隔开而布置的多个爪状突出部，其中所述爪状突出部被配置为啮合到所述啮合突出部，使得所述晶片支撑环附接到所述晶片。
17.根据权利要求16所述的晶片装置，其中所述晶片包括硅，并且所述晶片支撑环包括以下各项中的至少一项：无碱玻璃、硼硅玻璃、钼、硅或者两种或多于两种的前述材料的组合。
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