CN1742366A - 用于加工晶圆的方法和设备及包括分离层和支持层的晶圆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于加工晶圆特别是用于薄化晶圆的方法和装置。本发明还涉及包括支持层和分离层的晶圆，该分离层位于支持层和晶圆之间。所述分离层是等离子体聚合物层，其粘合到晶圆，并且比粘合到晶圆更牢固地粘合到支持层。
Description
应用领域
本发明的第一方面涉及用于加工晶圆(wafer)的工艺和设备。这些工艺和设备是用来有助于制造在半导体产品的生产中使用的较薄格式的晶圆。就此而言，晶圆将有利地能够被可靠地加工，并且/或者在半导体元件和/或电路和/或传感器和/或其他半导体产品的生产中必要的制造费用将被减少和/或变得更为成本有效，并且/或者将允许或有助于激光切割方法的使用，并且/或者特别地将允许或有助于涂敷和/或结构化薄化晶圆的背面，并且/或者将减小碎裂和/或机械损坏的危险。
本发明的另一密切相关的方面涉及具有夹层和载体层(覆盖层)的晶圆。本发明的第一方面将在下文中首先被详细描述，随后单独地是第二方面的描述。
现有技术(本发明的第一方面)
薄晶圆和/或薄半导体元件的生产工序通常因用户而不同。但是大体上采用如下工序。在电子元件和电路(二级管、晶体管、IC、传感器等)的生产中，元件(如：例如结构、层等)通过各种技术被施加于晶圆(硅盘、GaAs或其他半导体材料和衬底)。目前，在用于上述对象的必要制造步骤完成之后，以保护膜或某种其他保护层(如：例如通过石蜡而接触的玻璃板)，这些晶圆被设置于正面(活性面，即其上设有所施加的元件的面)上。上述膜或层的对象是在晶圆的后续薄化(通过磨削、磨光、切割、蚀刻背面等)工序期间，保护晶圆的正面，由此保护所施加的电子和机械结构。在施加了膜或层之后，晶圆背面被薄化，由此减小晶圆的原始厚度。保留的剩余厚度总是由后续工艺步骤中预期的机械应力(stress)来决定，这些机械应力必须被克服，而没有碎裂或其他机械损坏的危险的显著增加。在薄化步骤之后，可对晶圆的背面进行机械和/或化学加工，以便改善晶圆的碎裂特性。在可能的清洁步骤之后，保护膜或载体层从晶圆的正面被剥落和去除。现在可进行进一步的制造步骤和/或测量以改善机械特性，并且/或者进行调研。在很多情况下，薄化后的晶圆的背面现在被涂敷和/或结构化有一个或多个金属层。该涂敷在大多数情况下是通过溅射来进行的，其与真空中的沉积工艺和/或平版印刷(lithographic)工艺相似，并且在很多情况下涉及热应力和/或热辅助。在背面上的工艺(背面涂敷和/或背面结构化)之后，正面上的保护膜或施加的层合成物被去除。此后，在很多情况下，晶圆接着被背面朝下(活性正面面向上方)地放置在锯膜(sawing film)(膨胀膜或框架)上。最后通过旋转分离盘或其他机械锯装置，锯切晶圆(将晶圆分割成分离的结构化部分)。在个别情况下，激光分离方法也已经被用于此情况中。在个别情况下，晶圆还通过此工序而碎裂，配套方法包括在个别情况下使用刻划(scoring)，或者晶圆通过蚀刻工艺来分割。利用传统的工艺，难以在不增加碎裂或一些其他破损的危险情况下加工和传送薄的晶圆。这些困难由尤其是由这样的事实造成的：在薄化工序之后，晶圆不得不承受与其小的厚度相关的高的机械应力。这些应力尤其发生于：
a)在剥离或削离(peeling)(拆分)保护膜或保护层期间，它们在薄化工序中保护晶圆的正面，
b)在将晶圆放置于锯膜上期间，
c)在薄化工序和晶圆分割(分离成晶圆的部分，即分离成晶片(die)或芯片(chip))、以及其间可能发生的所有制造步骤之间的传送期间。然而，这些应力特别地发生在背面的涂敷期间。
作为前述工艺的替代，现在一些工艺已经被使用和/或被开发，其中：在薄化工艺之前，晶圆在正面(结构化的面上)已通过磨削已刻划的结构和/或结构的刻划和/或化学蚀刻和/或等离子体蚀刻(此术语也包括刮削)来构造，从而这些结构在后续薄化工艺期间通过机械和/或化学方法来曝露，从而导致晶圆的分割。然而就此而言，经常不利的是，现在晶圆的分割部分(晶片)在后续工艺步骤期间不再能够被经济地处理。这是由于这样的事实：在此情况下，大量已被分割的元件必须被固定，从而在必须完成的制造步骤期间，它们不会变成分开的和/或改变其位置。
现有技术的缺点(本发明的第一方面)
在目前的传统工艺中，在晶圆的背面上对薄化的晶圆或先前薄化晶圆的已分割部分(晶片)经济地进行涂敷是非常困难的，并且在某些情况下是不可能的。如迄今为止所实现的，由于晶圆碎裂和/或其他类型的损坏，发生巨大的制造损失，并且/或者相当数量的人工测量是必须的，以便避免这样的损坏。就此而言，在现阶段，晶圆和/或已分割的晶圆部分通常不得不在非常复杂和/或非常仔细的方式下和/或通过复杂的设备来手工处理。就此而言，上述困难特别地是由晶圆的极薄材料厚度和/或可能已分割的晶圆部分的大量数目所引起的。
发明目的(本发明的第一方面)
本发明的第一方面是基于提供用于加工晶圆的工艺和设备的对象，其使得薄化晶圆之后的制造序列得以简化、被更经济地组织，并有助于薄晶圆的加工，特别是对于背面的涂敷。另外，本发明将使得晶圆在包括薄化、背面涂敷和分割的工艺步骤、以及其间发生的所有制造步骤期间，能够更安全和经济地被处理。由此特别地降低晶圆碎裂的危险。
目的的达到(本发明的第一方面)
上述目的是通过用于对在一面(正面)上承载元件的晶圆进行加工的工艺来实现的，包括如下步骤：
-将层系统应用到晶圆的正面，其中层系统包括至少一个与晶圆的正面向接触的夹层、以及载体层，
-薄化晶圆的背面，从而层系统在薄化期间保护或承载(保持)晶圆或晶圆的部分。
在薄化(去除背面上的材料)之前，晶圆以夹层而被涂敷于正面上，其也可以是这样的晶片：其在薄化工艺前已通过槽和/或其他结构的磨削和/或刻划和/或化学蚀刻和/或等离子体蚀刻而在晶圆的正面上被结构化，从而这些结构在后续的薄化工艺期间通过机械的和/或化学方法(例如蚀刻)来曝露，由此导致晶圆的分割。就此而言，该夹层优选地通过化学气相沉积(CVD)方法来施加。该夹层例如可以是等离子体聚合涂层，比如如在布莱梅(Bremen)的弗劳恩霍夫(Fraunhofer)制造工程学与材料应用研究所已经开发出的。该夹层可能通过CVD工艺和/或通过另一真空技术工艺来形成其全部厚度，和/或通过(预先可选地)应用合适的材料来辅助或达到。优选地，就此而言，调整夹层厚度为1到1000nm，更优选地为50到200nm。然而，上述层厚度也可以更小或更大。在通过CVD工艺而施加的等离子体聚合涂层情况下，夹层的粘合特性可通过相匹配的工艺技术在两个面上分别有所调整。一方面，该夹层将有助于邻接层(载体层)从晶圆表面的后续削离。然而，夹层还应当在晶圆表面和邻接的载体层之间施加足够的结合力(通过粘合和/或其他结合力)用于后续的工艺步骤，和/或将辅助和/或允许上述结合力。该结合力也可能部分地由晶圆表面的表面形貌的特性造成。如果发生的剪切力必须被补偿，例如在薄化的机械工艺中通过磨削或其他合适的方法，则后者尤为重要。正如在本发明应用的范围之内通过术语‘晶圆’所理解的，晶圆的成分也可以是晶圆正面上的钝化层，如果晶圆包括电子元件则尤为优选。这样的钝化层(如果存在)被优选地设置为与承载电子元件的晶圆层直接接触。
具有如下附加步骤的根据本发明的工艺是优选的：涂敷已薄化的晶圆背面，从而排列在正面上的可选结构化的层系统在涂敷期间保护或承载晶圆或晶圆的部分。
具有如下(附加的)措施的根据本发明的工艺是特别优选的：分割晶圆，其中(正面)层系统在分割期间保护或承载晶圆或晶圆的部分，由此分割作为分离的步骤来完成或通过薄化来实现，层系统在分割中被分离或不分离。
在本申请的范围之内，术语‘分割’被理解为意指晶圆分离成晶圆部分(晶片)。
在根据本发明的工艺中，薄化例如可被化学地(蚀刻)和/机械地完成。
根据本发明具有如下附加步骤的工艺是优选的：平滑晶圆背面以改变晶圆的机械特性，优选方式是实现或促进晶圆的分割，和/或促进已薄化的晶圆背面的涂敷。与此相关联的平滑可通过化学或物理蚀刻(例如等离子体蚀刻)或通过机械磨光来完成，并且降低晶圆碎裂的危险。
根据本发明在晶圆正面上制造层系统之前具有如下附加步骤的前述工艺是优选的：
通过磨削和/或刻划和/或化学蚀刻和/或物理蚀刻来(预)构造晶圆，从而形成的结构在背面的薄化或在背面的后续加工期间打开，并分割晶圆。
同样优选的是根据本发明的前述工艺，其中使用(a)激光束或(b)机械方法，优选为研磨切割、锯切或断开，来分割晶圆。与此相关联的变体(b)特别优选地用于未为了分离而被预构造的晶圆。
在根据本发明的另一优选工艺中，在分割后包括如下步骤：
减少层系统到晶圆的粘合(a)或者载体层到与晶圆一侧相邻的层系统的层(优选为夹层)的粘合(b)。此工序的目的特别地是允许借助真空装置或另一机械去除装置来去除晶圆的分割部分，其中特别优选地是不必将所谓的Blue Tape施加到晶圆背面。
与此相关联，优选地通过(i)以电磁辐射照射、(ii)热作用、(iii)化学作用和/或(iv)机械作用，来实现在层系统情况(a)下或在载体系统情况(b)下粘合的减少。与此相关联，热作用可由加热或冷却或两者组成。
与此相关联，根据本发明的一种工艺是优选的，其中夹层从载体层或晶圆或晶圆部分被机械地拆分。
另外根据本发明的一种工艺是优选的，其中层系统的夹层通过真空技术来施加。夹层优选地是如DE 100 34 737 C2中描述的层；夹层优选地是等离子体聚合剥离层，其特性被调整为在所希望的分离表面(即分离应当沿着其进行的表面)的区域中，夹层粘合到邻接层不如粘合到其他邻接层那样牢固。这些粘合特特性够通过匹配夹层与邻接层(即通常情况下是晶圆与载体层)来实现。这可优选地通过形成夹层作为等离子体聚合倾斜(gradient)层来实现。与此相关联，如果所希望的分离表面沿着夹层和晶圆的接触表面来布置，则是特别优选的，其意味着夹层粘合到晶圆上不如粘合到载体层那样牢固。
在涂敷夹层之后，涂敷另一层作为载体层。其优选地是一种优选通过液涂敷(例如通过旋转涂敷机(spincoater))来施加的塑料组合(例如聚合物)。然而，载体层也可由感光涂层、陶瓷材料、金属、粘合剂和/或可溶和/或有机和/或无机物质和/或层合成物和/或前述材料的混合物构成。
在根据本发明工艺的又一优选改型中，载体层通过热或光照来硬化。
与此相关联，载体层提供了其他常规膜的过量涂敷，其是在后续薄化(磨削、研磨切割或用于薄化晶圆的类似工艺)之前根据现有技术的工艺而涂敷于晶圆正面(已构造的面)以便于它的保护。如果必要和/或方便，可通过机械平滑和/或旋转，例如通过旋转涂敷和/或通过使用其他有利和/或必要的工艺，来使所涂敷的载体层变平和/或平滑。可通过热和/或其他合适或必要工艺(例如通过UV和/或IR辐射)，来同时和/或随后硬化和/或熔化该层。
可能有利的是，为了关于其特性借助激光进行后续的晶圆分割，在其光学或其他机械特性方面使层系统特别是载体层的特性与激光束的使用相匹配。这样，应当预防和/或减少在激光分离期间层系统的交互和/或其变化或损坏。
层系统(用于后续固定或保持的目的)可具有在晶圆表面之上延伸的凹陷和/或装置和/或机械组成(用于固定或保持)。
为了进一步的加固和/或支持和/或方便后续处理，可借助玻璃、金属和/或其他合适的有机和/或无机材料和/或前述材料的混合物和/或构成其的层合成物等载体来支持上述层。与此相关联，也可使用诸如磨削片和/或研磨片等薄片。
涂敷的层系统(其至少包括夹层和载体层)在后续工艺、处理和传送期间应当承载和/或保护晶圆表面，并且如果必要，应当固定已分割的元件(晶圆部分)直至它们的预期去除和/或剥离为止。与此相关联，可能的是，特别通过调整层特性和材料特性和/或层厚度来调整该层，从而它表现进一步的优点或机械特性。由此，可影响和调节该层的灵活性、粘合性和/或阻尼特性。与此相关联，有目的地嵌入并且由此保护晶圆表面形貌是有利的。这可证明已提高(bumped-up)的晶圆是特别有利的，因为在此方式下机械地保护这些突起接触，并且由此减小或完全抑制在借助磨削和/或研磨的后续薄化中通常不希望的接触穿透力。
所涂敷的层系统具有几项功能，其中一些已经在前面描述中被披露。该层系统保护晶圆正面在薄化期间免受机械和/或化学或等离子体技术的损坏，减小由晶圆的后续处理和传送所引起的机械应力，保护晶圆正面免受杂质，起到锯切膜的作用，并且特别用于简化背面涂敷。与此相关联，背面涂敷工艺是发生在分割之前或之后或被完全省略是并不重要的。
可能有利的是，选择载体层的材料，从而它在例如由除气作用引起的真空中经受非常轻微的或没有反应。如果所用载体层材料具有高的热传导率，由此允许晶圆的选择性加热，或者晶圆的热量被选择性地耗散，则对于涂敷工艺有利。此特性可例如通过添加适当的填充物来实现。而且，可能有利的是，例如通过选择晶圆材料和载体层材料，从而它们具有非常相似的热膨胀系数(载体层的热膨胀系数与晶圆的热膨胀系数之比优选地在0.9至1.1的范围内)，来选择载体层材料，从而它在温度波动下在其行为方面与晶圆材料匹配。
如果晶圆足够薄，则有利和/或必要的是，通过激光和/或其他合适的机械方法例如研磨切割和/或锯切和/或蚀刻工艺来分离它们。与此相关联，晶圆优选地通过合适的光学方法(优选地在红外光谱中，用于定位的目的(对准-晶圆的准确平直(straighten)，从而元件能够以最大可能的准精度来分离))来透视，从而为此目的而提供的结构和标记(锯切线)能够被识别。在晶圆的平直和/或分离装置之后开始分离过程。与此相关联，优选地，激光和/或另一适当设计的锯切和/或分离装置，在为切割而提供的结构、轮廓和/或线条上移动，并且切割(分离)它们，在激光情况下则借助其光束。此工序通过合适的装置例如光、电或机械测量和调整装置来加以监控或可选地微调。在晶圆的分离期间或之后，可设想并且可能的是，借助合适的装置，去除、吹去、吸去或洗去所形成的颗粒、气体和灰尘。然而也可为了分离而使用蚀刻工艺。
如果薄化的晶圆背面受到金属化和/或背面构造，则甚至是在晶圆的分割之前将其完成也是有利的。以此方式，可避免在分离边缘上的涂敷和/或损坏，否则这些边缘将被暴露。为了稳定和/或支持的目的，可能有利的是，通过另外的层和/或载体，将晶圆与所述载体层保持或固定在一起。
本发明也使得晶圆或者已经在上述特定时间分割的晶圆部分的合成物能够在真空中加以处理，以用于涂敷背面的目的。因此，与此相关联，特别可能通过溅射、气相沉积和/或其他适当方法在真空中涂敷金属层。与此相关联，在涂敷期间温度可能超过300℃。
根据本发明的工艺是优选的，其中层系统包括层，其排列于与晶圆远离地面对的载体层一侧上，并且(a)以膜的形式或(b)以无机和/或有机材料的合成物形式。
在完成所设想的加工步骤之后，再次剥落所的载体层是必要或有利的。优选地，为了此目的，(另外的)膜(例如Blue Tape)被施加到晶圆背面，并且施加到正面的载体层然后被去除。当剥离该层时，为此目的而使用有助于此去除的机械装置可能是有利的。然而特别地是，位于晶圆表面和载体层之间的夹层有助于载体层和/或分割元件的剥离。与此相关联，可能彼此独立地调整夹层两侧的各自粘合特性，从而此分离具体地发生在夹层两侧之一上或者被抑制。在此分离中，夹层因此能够保留在晶圆表面上或者能够与载体层一起被去除。然而替代地，从载体层直接提起和/或剥掉晶圆的分割部分也是方便和/或理想的。为了减小载体层的结合力或粘合特性，可能有利和/或希望的是，通过适当方法，例如利用UV或IR光的照射、热加工和/或其他适当方法，来减小结合力和/或粘合特性。
根据本发明的一种工艺是优选的，其中晶圆背面的薄化通过(i)研磨(abrasion)、(ii)磨光(lapping)、(iii)湿化学蚀刻和/或(iv)等离子体蚀刻来进行。与此相关拉，磨蚀例如可以是磨削。
根据本发明包括如下步骤的工艺是特别优选的：
a)施加层系统到晶圆正面，其夹层接触晶圆正面和载体层，
b)硬化和/或固化载体层，
c)薄化晶圆背面，
d)平滑晶圆背面以改变晶圆的机械特性，优选地以这种方式：实现或促进晶圆的分割，和/或促进薄化的晶圆背面的涂敷，
e)涂敷薄化的晶圆背面，其中该层系统在涂敷期间保护或承载晶圆和/或晶圆部分，
f)分割晶圆的元件，其中该层系统在涂敷期间中保护或承载晶圆和/或晶圆部分，并且层系统在分割期间不被分离，以及
g)优选地，从载体层或从晶圆或从晶圆的(已分割)部分机械拆分夹层。
特别优选的是根据本发明的一种工艺，其中层系统被施加，从而夹层粘合到晶圆正面，并且比粘合到晶圆更加牢固地粘合到载体层。
本发明还涉及一种用于执行根据本发明的工艺的设备。优选地，该设备是一种单元、一种单元系统或由互连单元构成。在该设备中优选地有互连装置以用于施加夹层、施加载体层、加工所施加的层、薄化和分割元件。用于实现根据本发明的工艺的一种优选设备包括：
-用于向晶圆正面施加层系统的装置，其中该层系统至少包括接触晶圆正面的夹层、以及载体层，以及
-用于薄化晶圆背面的装置，其在正面上提供有层系统，该装置被设计成层系统在涂敷期间保护或承载晶圆和/或晶圆的部分，
以及可选地包括：
-用于涂敷已薄化的晶圆背面的装置，该装置被设计成成层系统在涂敷期间保护或承载晶圆和/或晶圆的部分，和/或
-用于分割晶圆元件的装置，该装置被设计成层系统在分割期间保护或承载晶圆和/或晶圆的部分，其中
该分割是作为独立步骤来进行的或者通过该薄化来实现，以及
该层系统在分割期间被分离或不被分离，和/或
-用于通过磨削和/或刻划和/或化学蚀刻和/或物理蚀刻来构造晶圆的装置，该装置与该设备的其他组成协作，从而所形成的结构在背面的薄化期间或者在背面的后续加工期间打开，并且分割晶圆，和/或
-用于减小所施加的层系统到晶圆的粘合(a)或者载体层到晶圆一侧上的层系统相邻层(优选为夹层)的粘合(b)的装置，和/或
-用于从层系统拆分晶圆或晶圆部分的装置。
根据本发明的设备的优选组成是：涂敷装置，用于向晶圆正面施加夹层和/或载体层(保护或覆盖层)或层和/或层系统的组合；用于施加涂层到背面的装置；用于薄化晶圆的装置；用于分割晶圆部分(晶片)的装置(其可由激光或激光辅助分离工具和/或机械分离工具构成)；用于在分割后减小载体层到晶圆正面(可选地连同夹层一起)的粘合的装置；以及用于从上述层剥离元件的装置。
本发明的优点(本发明的第一方面)
本发明使得在用于电子元件、IC、传感器等生产的晶圆制造和处理中实现显著更加技术性的优点。利用根据本发明的工艺和根据本发明的设备，其制造得以简化和变得更成本有效。此外，更小晶圆厚度能够以更简单、更经济和更可靠的方式来实现。
尤其是如果这些涂敷工序在真空中发生和/或在热应力下进行，则特别利用用于涂敷薄晶圆背面的工艺，实现了优于当前所用载体解决方案(载体以膜或其他层系统的形式，例如与蜡组合的玻璃)的优点。就此而言，薄晶圆或已分割的元件的处理由于如下事实而简化：施加的载体层固定和/或机械支撑晶圆和/或已分割的晶圆部分。如果晶圆表面具有足够的形貌特性，则晶圆的分割部分也由此被固定。如果已经出于分割的目的而实现晶圆表面正面的结构化，则也可实现和/或有助于该效果。结果，然后夹层和载体层实际上被并入于所得的结构中，随后分割的晶圆部分的机械锚定(anchoring)被实现。
进一步的优点在于(向正面)施加的层系统可很好地保护晶圆表面的形貌，确实优于当前用于此目的的膜。由此在机械薄化工艺期间可减小或者甚至排除晶圆表面上不希望的凸起穿透力。
进一步的优点在于借助真空工艺和/或上漆工艺(例如旋转涂敷)能够施加层系统。可因此避免用于载体材料膜的施加和/或剥离的工艺。
此外，考虑到(优选为未分离的)夹层和载体层的层系统是合成的事实，晶圆的分割的部分能够像正常的整体晶圆那样被加工和处理。就此而言，该层系统也可实现传送装置的功能，并且用于制造商和后续客户及用户之间的装运。
然而，与膜等的用途相比，根据本发明待施加的层系统的增强真空技术和热兼容性是极为重要的。
实例1(本发明的第一方面)
在如下描述中，假设晶圆已经通过包括元件(即尤其是电子元件)施加和/或机械结构化或者涂敷工序等制造步骤。
晶圆的正面通过CVD工艺而涂敷有ca.100nm厚的等离子体聚合物层，其是作为层系统的成分，从而覆盖晶圆的活性表面(正面)。就此而言，它在两侧上各具有匹配的粘合特性，并且用作为夹层。例如，就此而言，粘合特性被调节为使得夹层到晶圆正面的结合非常轻微，夹层到载体层(将在如下步骤中施加)的结合较高；然而粘合特性也能够以相反方式调节。
借助旋转涂敷，聚酰胺的塑料组合物(可选地加料有装填物)接着被施加作为载体层，然后在热作用下被固化。
晶圆的背面现在借助打磨来薄化，然后被化学蚀刻以矫正表面损坏。此后，借助真空车间中的溅射，晶圆的背面被金属涂敷。在该工序期间，晶圆加热到ca.350℃，然而不损坏层系统。最后，晶圆通过使用IR辐射的光工艺来平直，通过激光束从背面被分割。在完成分割之后，背面被涂敷有膜(Blue Tape)，载体层连同正面上的夹层一起被剥掉。分割的晶圆部分现在通过拾取和放置工序从膜上被去除，并且被接触。
优选改型的概述：
本发明第一方面的进一步优选改现在说明书的如下部分中和在相关权利要求中被公开。
在晶圆的薄化、后续的元件分割、以及其间可选出现的制造步骤期间，一种工艺对于具有元件的晶圆的处理是优选的，其中在薄化之前，晶圆正面连同元件一起被涂敷有至少由夹层和载体层构成的层系统，其中通过施加到正面的层系统，晶圆和/或已分割的元件在晶圆背面的涂敷期间受到被保护和/或保持。
相较于此，前述工艺是优选的，其中激光束被用来分割元件，或者可替待地使用一种工艺，其中诸如研磨切割、锯和/或碎裂等机械方法被用来分割元件。
优选地，在根据本发明的工艺中，晶圆在薄化期间受到施加至晶圆正面的层系统保护。
优选地，在根据本发明的工艺中，晶圆在元件分割期间受到施加至晶圆正面的层系统保护。
此外，在根据本发明的工艺中，夹层优选为通过真空技术而施加的层，其中载体层优选为由塑料组合物构成，载体层再优选为通过旋转涂敷器来施加。
根据本发明的工艺是优选的，其中载体层通过热来硬化。
根据本发明的工艺是优选的，其中载体层还执行载体的功能。
根据本发明的工艺是优选的，其中载体层是包括数个层的层系统。
同时，根据本发明的工艺是优选的，其中用以改善晶圆碎裂特性的清洁和/或化学处理在晶圆薄化与晶圆分割之间在晶圆背面上进行的。
同时，根据本发明的工艺是优选的，其中为了去除和/或剥离晶圆部分的目的而减小载体层的粘合。
同时，最后描述的工艺是优选的，其中载体层的粘合通过借助电磁波照射、通过加热、化学作用和/或通过机械作用来减小。
同时根据本发明的工艺是优选的，包括步骤：
a)将其中设置有元件的晶圆的正面涂敷有夹层，
b)在晶圆的正面上涂敷载体层，
c)硬化和/或固化载体层，
d)将晶圆从其背面薄化到所需厚度，
e)为了改善机械特性和改善薄化晶圆的目的，通过化学和/或机械工艺，处理晶圆的背面，
f)以层涂敷晶圆的背面，
g)分割晶圆，其中载体层不被分离，
h)减少载体层到晶圆部分的粘合，以及
优选地，步骤e)至h)可以以任何顺序来进行，以及/或者个别步骤或全部这些步骤可被省略。
根据本发明的工艺是优选的，其中在夹层的施加和/或载体层的施加之前，晶圆已通过磨削和/或刻划和/或化学和/或物理蚀刻工艺而构建，从而在背面的薄化和/或后续处理期间，这些结构打开，晶圆由此被分割。
同时，在许多情况中根据本发明的工艺是优选的，其中分离工艺被省略。
优选地，在根据本发明的工艺中，通过磨削、磨光、湿化学蚀刻和/或等离子体蚀刻来进行薄化。
根据本发明的工艺是优选的，其中在载体层的施加之后，施加膜形式的又一个层，以及/或者其中在载体层的施加之后，施加无机或有机合成物形式的又一个层。
用于实施根据本发明的工艺的优选设备包括：
a)用于施加夹层的涂敷装置，
b)用于施加载体层的涂敷装置，
c)用于薄化晶圆的装置，
d)用于分割元件的装置，
e)用于涂敷晶圆背面的装置，
f)用于减小载体层到夹层的粘合的装置，
g)用于从载体层剥离元件的装置。
此后借助于图1至15，更详细地描述本发明的第一方面。
图中示出的处理步骤顺序仅通过实例而给出，可偏离于现在或以后的工艺。特别地，借助第9步骤(激光分离)，仅在第12步骤(背面金属化)之后分割晶圆可能是有利的。
在这些图中，仅通过实例给出技术细节、大小关系和尺寸。
附图示出或说明如下：
图1：步骤1；示意地示出晶圆(1，2)的截面，其具有待薄化区域1和电子元件2，以及例如600μm(双箭头)的原始厚度。
图2：在步骤2之后的晶圆，即在例如借助CVD涂敷工艺来施加夹层3之后。
图3：在步骤3之后的晶圆，在通过施加例如由聚合物(例如聚酰胺)组成的塑料组合物来施加保护和载体层4之后。与此相关联，通过合适方法例如旋转涂敷来分配和/或平滑所施加的成分是有利的。
图4：步骤4；通过对塑料组合物的热处理(加温(warming)或加热)和/或通过其他合适的化学和/或物理处理5，硬化和/或固化该保护和载体层。
图5：示出在步骤5中旋转的晶圆，即插入到机械装置中用于机械薄化(磨削和/或研磨等)。
图6：在步骤6(磨削/平滑)之后的状态；示意性地示出了具有薄化区域1b的薄化晶圆1b、2的截面。由于薄化工序而损坏的区域6位于背面上。例如100μm的剩余晶圆厚度以双箭头来表示，实现的晶圆背面研磨以虚线来表示。
图7：步骤7；通过背面的机械工艺例如抛光7和/或通过化学处理例如蚀刻8，去除已损坏的区域6，从而晶圆1c、2现在具有更进一步薄化的区域1c。
图8：步骤8；借助光学工艺使晶圆平直。特别地，在该情况下可能有利的是：借助适当波长(例如IR辐射、IR辐射源10)的光来透照晶圆，由此识别被施加到晶圆正面(活性或已构建的面)的结构和/或标记9a，用于通过光学检测装置(例如IR相机9)来定位晶圆和/或定位切割装置(例如激光11，比较图9)的目的。
图9：步骤9；通过合适的切割工艺来分离晶圆，在此情况下借助于激光切割头11。特别地，与此相关联地使用具有/或没有喷水辅助的激光束可能是有利的。
图10：步骤10；(优选的但不是必须的)，晶圆的清洁。为了清洁的目的，通过合适方法清洁晶圆是有利的。特别地，与此相关联地通过喷溅和/或冲洗和/或通过洗浴(bath)13，使用诸如水等液体清洁剂12是有利的。但是，替代地或者另外地，还可使用诸如吸或吹等工艺。
图11：步骤11；晶圆的固定。为了保证晶圆的更佳固定和保持，(例如通过其载体层4)将晶圆紧固和/或固定到保持器14可能是有利的和/或必要的。这也可通过使用又一个保持器和/或合适方法比如结合、静充电或类似方法来实现。对于实例中描述的所有制造步骤，原理上可设想固定和/或保持的可能性，只要其是有利和/或必要的。
图12：步骤12；背面的涂敷。为了向晶圆的面施加涂层，在真空15中施加它可能是有利和/或必要的。背面上的涂层16就此而言可由金属化层构成，其通过合适方法例如气相沉积和/或溅射和/或通过其他合适的化学和/或物理方法来施加。
图13：步骤13；通过合适方法和/或装置17，例如拾取装置，来剥除或去除晶圆的分割部分(元件)。就此而言，通过适合的化学和/或物理方法来帮助剥除元件可能是有利和/或必要的。
图14：步骤13的替代步骤：可能是有利和/或必要的是，通过其背面将晶圆放置在和/或结合到其他膜和/或其他载体(例如载体膜，比如BlueTape)18，以及如果通过保持框架20来固定晶圆是必要的化，则旋转晶圆。
图15：根据图14的步骤13的替代步骤的后续步骤：在进一步的顺序中，剥除载体层可能是必要和/或有利的。就此而言，使用合适的机械方法和/或装置(19)可能是有利的。同时，通过合适的化学和/或物理方法来帮助剥除载体层可能是有利和/或必要的。夹层(取决于较前的工艺步骤)在剥落载体层时可特意地从晶圆被去除(未示意性地示出)，或者可特意地被留在晶圆上(示意性地示出)。
实例2
优选的是，待薄化和分割的晶圆在用于IC、晶体管、二极管、传感器等的产生制造工艺中已经经过了电子和机械结构(元件)和层的施加的大部分制造步骤。现在，晶圆在上侧面(活性面，即其上设置有这些结构的面)被覆盖或涂敷有夹层和/或载体层。其上设置有晶圆的层和/或层合成物例如借助于膜而固定在载体上，和/或借助真空抽吸)装置而保持在原处。此后，晶圆被馈送到单元(unit)系统内。然后发生用于薄化晶圆的处理工艺。以此方式，晶圆厚度通过已知方法例如磨削、磨光和/或蚀刻来减小。
在该工艺步骤过程中或之后可清洁晶圆。此外，为了提高碎裂特性的化学处理是可能的。在此工艺步骤完成之后，晶圆在单元系统中被继续移动，例如传递到分离装置。应注意，一个或者也可以是几个单元元件可被组合用于薄化，一个或者也可以是几个单元元件可被组合用于分离。该晶圆被传递到分离装置，而无需将施加到正面的层或层系统去除。就此而言，用于层或层系统的传送和用于后续扩充目的的装置可被附着于边缘和/或层下面和/或层系统下面。
现在通过合适的光学和/或机械系统，相对于分离装置使晶圆平直。就此而言，可优选地采用包括红外照明或透照的工艺。在此特定时刻的晶圆依然设置为其正面位于层或层系统上。在使晶圆平直之后，例如借助激光束，晶圆背面现在被切穿或分割。该激光优选地由约25μm直径的很薄喷水机来引导。激光束在喷水机的内部移动，并且在喷水机的内壁被全部反射，从而避免散射损失。
可设想，例如层或层系统是足够多孔以覆盖晶圆正面，从而喷水机穿过它，然而不损坏它。同时，层和/或层系统保持完好，分割的元件保持其在膜上的位置。然而，可使用机械装置用于分离，例如用于研磨和/或锯和/或碎裂。
然后，跟随其后的是在单元系统之内或者也可以是之外的清洁工艺。单元系统也可包括用于晶圆背面的机械和/或化学涂敷目的的单元或设备。就此而言，特别地包含真空技术工艺和单元，通过这些工艺和单元，特别地，金属化层可例如借助溅射和/或气相沉积和/或其他方法来施加。在此情况下可设想，背面涂敷可发生在分离工序之前和/或之后。此外，单元系统可通过用于去除现在分割的电子元件的元件来扩充。也可设想，可在盒(cassette)系统内插入已分离的晶圆加上载体和涂漆(lacquer)层或膜或者无此层。
如果无载体层的晶圆将被插入，用于从载体层分离的装置被设置于单元系统中。优选地，夹层由通过CVD工艺而施加的氮化物层组成。但是，也可明确地使用其他的层和/或层系统。优选地，载体层由具有良好粘合性的塑料材料构成。优选地，将载体层加入到晶圆是通过夹层的粘合来实现的。如果将载体层加入到晶圆基本上是通过粘合而实现的，则载体层可借助电磁辐射(例如IR或UV辐射)的加热或者通过施加热量来剥除。
本发明的第二方面在技术上紧紧相关于第一方面；然而，考虑到其重要的经济意义，仍单独地加以讨论。
本发明的第二方面涉及晶圆，其具有载体层(覆盖层)和设置在载体层和晶圆之间的夹层，还涉及用于这样的晶圆的生产工艺、用于薄化晶圆的工艺、以及用于金属化晶圆背面的工艺。
现有技术/起始位置(本发明的第二方面)
由于技术原因，为了传送或下一处理步骤而临时覆盖表面以保护它们常常是必要的。广泛采用的方法例如包括：以粘合膜来覆盖汽车零件，以在传送给客户的过程中保护油漆工作，或者临时地给汽车提供升级材料。此外，临时的覆盖膜被广泛使用在上漆操作(润色上漆)中，以覆盖修补地点附近的区域。
在半导体元件(晶片)的生产中，粘合膜(例如所谓的磨削膜或Blue Tape)现在同样被使用在很多情况下以提供晶圆上的临时覆盖，以便能够简化在背面处理中涉及的处理或者用于分离(通过切割来分割)，尤其保护其上设置有实际电子元件的晶圆正面。
半导体生产部门的发展目前以大大地减小(薄化)硅晶圆的厚度、以及由此在其生产之后实际电子元件和电路载体的厚度为目标。就此而言，现在可实现小于40-50μm的厚度。虽然这种工序带来的种种优点是深远的，但在此将不作详细讨论。然而，通过实例可能提及的是：利用更小厚度的晶圆—以及由此从其分离的更小厚度芯片(晶片)—在芯片以及衬底内电子元件之间不希望的串扰可例如通过金属化背面而有效地减小。该效果特别地基于如下事实：随着硅层厚度的减小，硅层的内部电阻也减小。此外，薄的晶圆比厚的晶圆具有更高的热传导率，这对后续使用是需要的。
现有技术的缺点(本发明的第二方面)
但是，小的厚度不仅提供优点而且造成困难，尤其是在晶圆的进一步处理中：大大薄化的晶圆由于在功能涂层中的应力而变得愈加易碎和弯曲。此外，它仍然具有很低的热容，这对后续处理步骤造成了严重困难和挑战。这特别地影响背面金属化，为此不得不采用约370℃到308℃的温度；此外，待涂敷的晶圆的真空兼容性必须得以保证。晶圆大大减小的质量以及由此同样大大减小的热容意味着，由于高的金属化温度，电子电路显著地负载更高。
此外，在常规的高自动化工艺中大大薄化的晶圆的处理代表着来自机械应力方面以及现有处理装备中进一步可加工性的挑战。
直到目前，行业上尚未应用、也没有满意的方法能够提供具有背面金属化的大大薄化晶圆，因为考虑到必要的高金属化温度，迄今为止所知的所有类型载体膜都土崩瓦解。
提供有硅氮化物和/或二氧化硅或聚酰亚胺保护层的晶圆表面现在主要被用作为待涂敷的表面。然而原理上并不排除其他材料。此外，作为规则，这些表面通常通过电子电路或者另外地通过“划片(dicing)”工艺来构建，借助于此，已为分离成各个晶片而准备好晶圆。
用于晶圆处理的工艺在现有技术中是已知的，其中特别地，为了保护的目的或者为了简化处理，晶圆正面被临时覆盖。因此，DE 100 29 035 C1公开了用于处理晶圆的工艺，其中所谓载体晶圆被施加到待处理的晶圆。这两个晶圆借助连接层来结合，该连接层被部分地插入到载体晶圆中的孔内，由此位于待处理的晶圆中通过孔而暴露的部分上。在对待处理的晶圆的背面上进行处理步骤之后，载体晶圆通过去除连接层而再次分离。
US 5,981,391公开了用于生产半导体装置的工艺，包括：通过粘合介质保护晶圆正面，以及在处理晶圆背面之后去除该粘合介质，在去除粘合介质之后将晶圆加热到比粘合介质提供的粘合性热分解温度更高的温度。
WO 99/08322公开了涂敷晶圆，其中涂层总是包括至少钛。
WO 99/48137同样公开了提供有层的晶圆，其中该层自在用于在后续处理步骤中保护晶圆正面。这样的主题内容也公开于DE 198 11 115 A1中，其中在两个文献中，该层被保留在晶圆上，至少直至晶圆分割成晶片之后。
US 6,263,566 B1同样公开了具有涂层的晶圆，在处理步骤之后可再次去除从其中选择的区域。
现有技术中公开的所有涂层仍然不能完全令人满意，例如在一些情况下仅可通过大量努力才能够从晶圆再次被分离。此外，层的施加通常是复杂的，层材料未与其要完成的任务最优地匹配。
本发明的目的(本发明的第二方面)
本发明第二方面的目的是克服现有技术的上述缺点。该目的是通过具有载体层和设置在载体层与晶圆之间的夹层的晶圆来实现的，其中该夹层是等离子体聚合物层，其粘合到晶圆，并且比粘合到晶圆更强地粘合到载体层。就此而言，使用这样的工艺(用于夹层的PECVD或等离子体聚合，以及优选地，用于施加载体层的旋转涂敷)，其常规地应用在半导体行业中，因此无需在此更详细地加以描述。
大量材料可被用作为用于晶圆的载体层，具体来说优选为这样的材料，其在一方面是柔性的，而在另一方面具有充分的机械硬度，以便能够发挥保护功能。实例是聚酰亚胺的层，其另外还提供了以简单方式将该层施加到晶圆、然后仅(例如通过热)硬化该层的可能性。考虑到对于背面金属化是足够抗温度的，聚酰亚胺也是合适的。
根据本发明的第二方面，夹层是等离子体聚合物层，其中用于施加该夹层的工艺实施模式不是决定性的，只要夹层的成分和施加工艺被选择成使得夹层到载体层的粘合性强于到晶圆表面的粘合性即可。从直接电压激励到微波激励的所有方法是可能的。也不排除大气压等离子体的使用。
然而，等离子体聚合夹层的生产优选地通过低压等离子体聚合工艺来实现。在此工序中，等离子体涂敷工艺开始时的气体成分是特别重要的：太高的残留氧含量或太高的残留湿气(例如来自壁沉积)造成了气体成分显著的、未受控制的改变，由此造成涂层的非最优第一单层，然而其必须可再现地产生粘合性。如果该层在等离子体的瞬相(transient phase)期间被沉积，则涂层的非最优第一单层也可能出现。因此，优选地特别建立必要的临界条件用于第一单层的沉积。这例如可通过充分抽空(后续工作压力之下十的二到三次幂)来实现，优选地通过冻干湿气和/或加热等离子体室来辅助，和/或特别地还可通过在真空中临时覆盖待涂敷的晶圆(例如借助可移动屏)在等离子体瞬相期间来完成。在瞬相之后，充分稳定的条件占据优势，因为反应器中的残留氧含量和残留湿气通过等离子体工艺而大大减少。如果必要，通过改变反应参数，例如气体成分、输出和/或压力，可获得夹层到晶圆的粘合性。夹层厚度优选为1至1000nm，更优选为10至500nm，特别优选为50至200nm。
优选地，根据本发明目的的晶圆(晶圆加上载体层和夹层)由任选掺杂硅组成，又优选地在正面包括具有电子元件的活性层，该夹层设置于正面上。如上所示，如果其包括具有电子元件的活性层，则晶圆通常也包括钝化层，其例如可由硅的氮化物和/或二氧化硅或聚酰亚胺构成。在此情况下，上述夹层被设置于此钝化层上(作为晶圆的成分)。晶圆正面通过具有电子元件的活性层来限定：其上设置有晶圆活性层的一面被称为晶圆正面。
根据本发明的晶圆(晶圆加上夹层和载体层)是优选的，其中夹层是倾斜层，和/或包括邻接载体层的粘合区和邻接晶圆的去粘合(dehesive)区、以及任选的过渡区，其中粘合区和去粘合区由不同的物质组成。就此而言，去粘合区是这样的区域：其到衬底(无晶圆)的粘合没有“粘合区”到其相关衬底(载体层)的粘合那么好。
在等离子体聚合夹层的沉积工艺范围之内，例如通过气体成分能够控制沉积参数，从而该夹层包括粘合区和去粘合区。如果旨在用于承载或者承载该夹层的晶圆层(例如钝化层)具有与所用载体层相似或相同的粘合性，则这是特别有用的。通过适当地选择沉积参数，能够关于与夹层相邻的层(晶圆的载体层和承载层)准确地调节粘合区和去粘合区的粘合性。
借助低压等离子体聚合而生产的夹层从DE 100 34 737 C2中可知。然而此文描述了等离子体聚合夹层，其(与根据本发明的晶圆夹层相比)特征在于，其具有到金属化衬底(即：到其施加至的层)的出色粘合，在沉积工艺期间逐步发生向着去粘合性的转变。这样的夹层典型地用于在塑料处理中涂敷金属化模具，以便能够省去液模释放剂。通过恰当地匹配该夹层，施加到该层的塑料材料能够从模具上被去除，而不留下残留物。
令人惊讶的是，可用于晶圆处理中的夹层可借助沉积工艺来获得，其是以与DE 100 34 737 C2中所述工艺恰好相反的方式来实现的。与根据DE 100 34 737 C2的工艺相比，用于等离子体聚合夹层的沉积条件因此必须被选择为使得具有其去粘合区的夹层首先被沉积。以此方式，保证了去粘合区与晶圆之间的分离能够在载体层的施加(到最后沉积的夹层粘合区)之后发生。
根据本发明的对象(晶圆加上载体层和夹层)是优选的，尤其是在上述优选修改之一中，其中该夹层是在具有初始液体前驱物(liquid precursor)的晶圆侧面上产生的，该液体前驱物随后变成整个涂层的整体组成。
如果待涂敷的晶圆在引入到真空室(在低压等离子体情况下)之前利用液体前驱物来薄薄地弄湿，则可获得夹层的特别优质的去粘合性，该液体前驱物必须满足如下要求：
-它在真空中不应当蒸发成基本(essential)部分。
-它应当是分离活性物质(例如硅树酯油，比如来自Wacker Chemie的AK5至AK50)。
本领域技术人员可优选地将液体前驱物与等离子体聚合夹层的化学性相匹配，液体前驱物应当优选地被涂敷得如此之薄(例如0.1至50nm)，从而液体前驱物由于后续等离子体工艺而变成等离子体聚合涂层的一部分。就此而言，如果初始液体前驱物变得完全整合到夹层中，则是特别优选的。液体前驱物优选地通过浸没、喷洒或旋涂而施加到衬底(晶圆)，应避免晶圆背面(也就是面向正面的晶圆侧面)的涂层。
在等离子体聚合的第一步骤中，以此方式施加的液体前驱物被暴露于等离子体的活性成分(电子、质子、离子等等)。以此方式，正常地发生液体前驱物分子相互之间的交联(优选地形成聚合物链或三维聚合物架构)、以及与从气相沉积的该层的交联。初始液体前驱物由此变成等离子体聚合传送涂层的整体组成，因此也可与之一起从晶圆被依次地去除。
本领域技术人员可相互匹配液体前驱物的类型和涂层厚度(衬底上)以及等离子体聚合涂层的后续步骤，其方式为发生初始液体前驱物大规模集成(优选为完全集成)为等离子体聚合涂层。这例如可通过在去除夹层之后测量晶圆正面的接触角来检查。晶圆正面上的任何液体前驱物剩余物也可通过X射线光电子波谱(XPS)来检测。
通过使用这样的液体前驱物，如果必要则也可减少等离子体中的总涂敷时间。
根据本发明的对象(晶圆加上夹层和载体层)是优选的，其中在高达至少350℃的温度，优选为高达至少380℃，特别优选为高达至少400℃时，该夹层很大程度上不变地粘合到晶圆和粘合到载体层。如果在晶圆的进一步处理构架之内设计了包含增加层的温度负荷等步骤(比如背面的金属化)，则高温抵抗力是特别重要的。
如果使用过液体前驱物，则由于上述交联而丧失了其作为液体释放剂的特性。它变成等离子体聚合涂层的整体部分。以此方式，它也实现相应的温度稳定性。
根据本发明的对象是优选的，其中该夹层能够以基本无残留的方式从晶圆被剥离。根据本发明的此对象是特别优选的，其中该夹层能够以完全无残留的方式来剥离。由于载体层也与夹层一起从晶圆被剥离，所以利用根据本发明的晶圆(晶圆加上夹层和载体层)能够执行大量进一步处理步骤，例如背面金属化、薄化、分割成晶片，其中该晶圆受到载体层保护(以及可选地也受到夹层保护)。借助适当的载体层改型，此外还可能将该晶圆与设计的机器执行的进一步处理相匹配。通过尽可能以无残留的方式剥离夹层和载体层(在将产生电子组件接触的区域中尤为重要)，单独晶片(芯片)在分割之后可被传递到其评估阶段而无干扰的载体层。
就此而言，根据本发明的晶圆是优选的，其中夹层和晶圆可被机械地拆分(利如通过剥皮工艺)。
在这些处理步骤之后，晶圆(以及从其中生成的芯片)通常极为敏感。由于此原因，不希望晶圆遭受化学或热应力。由于夹层的粘合力(如上所述)可被有目的地影响，所以这些粘合力可被调整为使得机械拆分所要求的机械负荷对于晶圆或芯片来说仍然不太高。借助适当的工艺，在拆分的同时，也可发生晶圆分离成单独芯片(例如，如果在先前步骤中，例如通过锯或通过使用激光，该晶圆在沿着晶圆中设计的分离线已形成凹陷之后已被充分地薄化)。
根据本发明的对象是优选的，其中载体层由聚合材料构成。作为规则对此材料有特定要求：这些要求包括充分的温度稳定性，优选为高达400℃，用于后续工艺。另外，该材料应当优选地能够借助旋涂工艺来施加，应当具有尽可能高的热传导率和热容。此外，内部应力应当很低或者应当匹配薄化晶圆的内部应力以防止弯曲，因为只有扁平晶圆才能在现有装置中无错误地工作。载体层的层厚应当优选地能够被调节为补偿由于晶圆薄化而去除的厚度。如果通过涂敷方法无法实现载体层的充分均匀，则还应当采用磨削或磨光方法以满足这些条件。
根据本发明的对象是优选的，其中设置于其上的夹层具有比晶圆的热传导率最多少10％的热传导率。
夹层的高热传导率是有利的，因为特别是在晶圆的背面金属化时，如果它已被高度薄化，则遭受如此之高的热应力，从而如果不能保证热的充分耗散，则活性层中部分的电子组件可能受损。如果夹层以及理想地还有载体层具有适当的热传导率(以及特别优选为高热容)，则活性区之内热应力的减少得到保证。
如果例如在处理或者进一步工艺中提供优点，则涂层(载体层加夹层)的施加也可在背面发生。
本方面还提供一种用于生产晶圆的工艺，其具有载体层和设置于载体层与晶圆之间的夹层，所述工艺包括如下步骤：
a)供应晶圆，
b)向晶圆提供等离子体聚合夹层，从而粘合到晶圆，
c)将载体层施加到夹层，从而夹层比粘合到晶圆更牢固地粘合到载体层，
其中晶圆正面优选地包含带有电子组件的活性层，夹层被设置于正面上。
就此而言优选地，如果夹层在步骤b)中被沉积于晶圆上，则沉积条件关于时间而改变，从而形成的夹层是倾斜层，并且/或者包含用于施加载体层的粘合区、与晶圆相邻的去粘合区、以及任选的过渡区。
就此而言，优选地，在步骤b)之前以液体前驱物弄湿晶圆，该液体前驱物又优选为分离-活性物质，由此以所需方式影响夹层去粘合区的分离性。在根据本发明的工艺中，如果液体前驱物是通过浸沾、喷洒或旋涂工艺而施加到晶圆则是优选的。如果在步骤b)中执行根据本发明的工艺，从而液体前驱物被交联并且变成夹层的整体组成则是特别优选的。
本发明还提供一种用于薄化晶圆的工艺，包括如下步骤：
-按照根据本发明的上述工艺(优选地根据对于本发明第二方面所描述的工艺)，生产具有载体层和设置在载体层与晶圆之间的夹层的晶圆，其中在步骤a)中预备待薄化的晶圆，以及
-薄化晶圆背面。
以及用于金属化晶圆背面的工艺，包括如下步骤：
-按照本发明的上述工艺(优选地按照对于本发明第二方面所描述的工艺)，生产和可选地薄化具有载体层和设置在载体层与晶圆之间的夹层的晶圆，以及
-向晶圆背面施加金属层。
以上注释关于优选改型适当地适用。
根据本发明的两个最后所述工艺与根据现有技术的对应工艺相比较有所简化，并且特别考虑到晶圆与(可再剥皮的)载体层的组合以及由于夹层的特性(例如导热性)而更为精确。
优选地，将背面薄化之后和/或在金属化之后，利用根据本发明的两个最后所述工艺，再次从晶圆去除夹层和载体层。
根据本发明的工艺(优选地根据对于本发明第二方面所描述的工艺)是优选的，其中使用了为分离成单独单元而预备的晶圆，其中再一次优选地，通过夹层或载体层的薄化或去除，将晶圆分离成单独元件，可选地除了背面金属化以外。就此而言，应当注意，晶圆表面上的底切(undercut)妨碍分离工艺中，因此优选地被避免。
现在借助于实例和图16和17，更详细地描述本发明的第二方面：
图16示出了根据本发明的优选对象(晶圆加载体层和夹层)：它包括无电子组件的硅层1、具有电子组件的层2(其可选地还受到钝化层保护)、夹层3和载体层4。
图17是图16中以放大镜识别的区域的详细视图：无电子组件的一小部分硅层1、具有电子组件的层2、夹层3和部分载体层4被示出。在夹层3之内突出了去粘合区3a和粘合区3b。
为了制造根据本发明的对象，具有电子组件和在图1、2中示出的硅晶圆(包括硅层1和具有电子组件的层2)首先被提供有等离子体聚合夹层3。该夹层被构造为包括面向该结构部分表面的去粘合区3a、以及包括面向外部的粘合区3b。位于这些区之间的区域(比较图2)形成过渡区，其也可被省去。然后将更厚的载体层4施加到等离子体聚合夹层3。该载体层例如可通过旋涂方法或者借助上漆来施加。
粘合区3b的结构在原理上必须匹配载体层4，以在载体层4和粘合区3b之间产生比在去粘合区3a和硅晶圆(由层1和2组成)表面之间更牢固的结合。优选地，载体层以这样的厚度来施加，该厚度对应于在后续工作阶段中晶圆的薄化，由此允许形成均匀厚度关系，并且准许晶圆的正常操作。
实例3：使用液体前驱物涂敷夹层作为倾斜层
链长50(AK 50，Wacker Chemie)的线性聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane)被用作液体前驱物，其以50nm的层厚度被均匀地施加到待处理的硅晶圆。在预备测试中，材料AK 50在真空中表现高电阻。然后，预备的晶圆被引入到等离子体聚合单元中，并被进一步涂敷，其采用了表1中列举的参数。就此而言，在涂敷工序的part1期间，以辅助装置覆盖晶圆，其在part2的开始时被去除。该覆盖用于在晶圆暴露于等离子体之前产生稳定的等离子体和气体条件。典型地，瞬相在实际中发生于等离子体工艺开始之时，其对界面和/或对液体前驱物具有不希望的影响(同时见上文)。
表1：在夹层沉积期间的参数；总层厚度ca.280nm
| 气体1[sccm] | 气体2[sccm] | 气体3[sccm] | 输出[W] | 时间[sec] | 压力[mbar] | |
| 气体种类 | HMDSO | O2 | H2 | |||
| Part 1 | 70 | 24 | 700 | 300 | 0.03 | |
| Part 2 | 70 | 24 | 700 | 300 | 0.03 | |
| Part 3 | 70 | 32 | 700 | 180 | 0.03 | |
| Part 4 | 70 | 50 | 700 | 180 | 0.03 | |
| Part 5 | 60 | 50 | 700 | 180 | 0.03 | |
| Part 6 | 50 | 50 | 700 | 180 | 0.03 | |
| Part 7 | 35 | 75 | 700 | 180 | 0.03 | |
| Part 8 | 27 | 100 | 700 | 180 | 0.03 |
| Part 9 | 27 | 100 | 1500 | 180 | 0.031 | |
| Part 10 | 27 | 100 | 2500 | 60 | 0.031 | |
| Part 11 | 200 | 200 | 2000 | 60 | 0.04 | |
| Part 12 | 200 | 900 | 2000 | 300 | 0.05 | |
| Part 13 | 10000 | 2500 | 300 | 0.22 |
这样的涂层可在400℃热处理30分钟，而不丧失涂敷晶圆的去粘合(dehesive)性。
在适当载体层的应用之后，全部夹层可从晶圆表面被完全剥去。通过椭圆偏光法获得无残留去除的确认。使用这种非常灵敏的层厚测量工艺，再也检测不到残留。去粘合涂层的剥去力不受前述热处理工艺影响。分离的平面一直在晶圆面上(注意：如果以产生干涉(interference)颜色的层厚度来施加夹层，则在空白(blank)晶圆上可容易地光监控它。此外，对于相对较大的横向区域，湿角度测量也可表明，没有去粘合层的残留驻留于晶圆表面上)。
实例4：利用液体前驱物，施加比倾斜层更薄的夹层
与实例3中相同的工序；参数参见表2。
表2：在夹层沉积期间的参数；总层厚：ca 160nm
| 气体1[sccm] | 气体2[sccm] | 气体3[sccm] | 输出[W] | 时间[sec] | 压力[mbar] | |
| 气体种类 | HMDSO | O2 | H2 | |||
| Part 1 | 70 | 24 | 700 | 900 | 0.03 | |
| Part 2 | 70 | 24 | 700 | 1800 | 0.03 | |
| Part 3 | 200 | 900 | 1600 | 180 | 0.05 | |
| Part 4 | 10000 | 2500 | 120 | 0.22 |
Claims (40)
1.一种用于处理晶圆(1，2)的工艺，该晶圆在一个面(正面)上承载元件(2)，所述工艺包括如下步骤：
将层系统施加到晶圆(1，2)的正面，其中该层系统至少包括夹层(3)和载体层(4)，该夹层与晶圆(1，2)的正面接触，
薄化晶圆(1，2)的背面，从而该层系统在该薄化期间保护或承载(保持)该晶圆或该晶圆的部分。
2.根据权利要求1的工艺，具有如下附加步骤：
涂敷晶圆(1c，2)的薄化背面，从而该层系统在该涂敷期间保护或承载晶圆(1c，2)或该晶圆的部分。
3.根据权利要求1或2的工艺，具有如下特征：
分割晶圆(1，2；1c，2)，其中该层系统在该分割期间保护或承载该晶圆或该晶圆的部分，其中该分割作为单独步骤来执行或者通过该薄化来实现，该层系统在该分割期间被分离或不被分离。
4.根据权利要求3的工艺，具有如下附加步骤：
平滑晶圆(1b，2)的背面，从而改变晶圆的机械特性，优选地以这样的方式：实现或促进晶圆(1b，2)的分割，以及/或者促进晶圆(1c，2)的薄化背面的涂敷。
5.根据上述权利要求之一的工艺，在晶圆(1，2)的正面上制造该层系统之前具有如下附加步骤：
通过磨削和/或刻划和/或化学蚀刻和/或物理蚀刻来结构化晶圆(1，2)，从而所形成的结构在背面的薄化期间或者在背面的后续处理期间打开，并且分割晶圆(1c，2)。
6.根据上述权利要求之一的工艺，其中(a)激光束或者(b)机械方法，优选为研磨切割、锯或碎裂，被用来分割晶圆(1，2；1b，2；1c，2)。
7.根据上述权利要求之一的工艺，在分割之后具有如下步骤：
减少层系统到晶圆(1，2；1b，2；1c，2)的粘合(a)或者载体层(4)到晶圆一侧上的层系统相邻层的粘合(b)，优选为夹层(3)。
8.根据权利要求7的工艺，其中在层系统的情况(a)中或者在载体层(4)的情况(b)中该粘合的减少是通过(i)利用电磁辐射的照射、(ii)热作用、(iii)化学作用和/或(iv)机械作用来实现的。
9.根据上述权利要求之一的工艺，其中夹层(3)从载体层(4)或从晶圆(1，2；1b，2；1c，2)或从该晶圆的部分被机械地拆分。
10.根据上述权利要求之一的工艺，其中层系统的夹层(3)是通过真空技术来施加。
11.根据上述权利要求之一的工艺，其中载体层(4)由塑料组合物构成。
12.根据上述权利要求之一的工艺，其中载体层(4)借助旋涂器来施加。
13.根据权利要求1至12之一的工艺，其中载体层(4)借助加热或光的照射来硬化。
14.根据上述权利要求之一的工艺，其中该层系统包括层，该层被设置于载体层(4)背对晶圆的一侧上，并且(a)是以膜的形式或者(b)是以无机和/或有机材料的合成物形式。
15.根据上述权利要求之一的工艺，其中晶圆背面的薄化是通过(i)研磨、(ii)磨光、(iii)湿化学蚀刻和/或(iv)等离子体蚀刻来进行的。
16.根据上述权利要求之一的工艺，具有如下步骤：
a)将层系统施加到晶圆(1，2)的正面，其具有接触晶圆正面的夹层(3)、以及载体层(4)，
b)硬化和/或强化载体层(4)，
c)薄化晶圆(1，2)的背面，
d)平滑晶圆(1，2；1b，2)的背面，从而改变晶圆(1，2；1b，2)的机械特性，优选地以这样的方式：实现或促进晶圆(1，2；1b，2)的分割，以及/或者促进晶圆(1，2；1b，2)的薄化背面的涂敷，
e)涂敷晶圆(1，2；1b，2；1c，2)的薄化背面，其中该层系统在该涂敷期间保护或承载该晶圆和/或该晶圆的部分，
f)分割晶圆(1，2；1b，2；1c，2)的元件，其中该层系统在该涂敷期间保护或承载该晶圆和/该晶圆的部分，该层系统在该分割期间不被分离，以及
g)可选地，夹层(3)从载体层(4)或从晶圆(1，2；1b，2；1c，2)或从该晶圆的部分机械拆分。
17.根据上述权利要求之一的工艺，其中该层系统被施加为使得夹层(3)粘合到晶圆(1，2；1b，2；1c，2)的正面，并且比粘合到晶圆更牢固地粘合到载体层(4)。
18.一种装置，用于执行根据上述权利要求之一的工艺，包括：
装置，用于将层系统施加到晶圆(1，2；1b，2；1c，2)的正面，其中该层系统至少包括夹层(3)和载体层(4)，该夹层接触晶圆的正面，以及
装置，用于薄化晶圆(1，2)的背面，该晶圆在其正面提供有层系统，该装置被设置成该层系统在该涂敷期间保护或承载该晶圆和/或该晶圆的部分，
以及可选地：
装置，用于涂敷晶圆(1b，2；1c，2)的薄化背面，该装置被设置成该层系统在该涂敷期间保护或承载该晶圆和/或该晶圆的部分，
装置，用于分割晶圆(1，2；1b，2；1c，2)的组件，该装置被设置成该层系统在该分割期间保护或承载该晶圆和/或该晶圆的部分，其中
该分割作为单独步骤来执行或者通过该薄化来实施，该层系统在该分割中被分离或不被分离，以及/或者
装置，用于通过磨削和/或刻划和/或化学蚀刻和/或物理蚀刻来结构化晶圆(1，2；1b，2；1c，2)，该装置与设备的其它组成合作，从而所形成的结构在背面的薄化期间或者在背面的后续处理期间打开，并且分割晶圆，以及/或者
装置，用于减少所施加的层系统到晶圆(1，2；1b，2；1c，2)的粘合(a)或者载体层(4)到晶圆一侧上的层系统相邻层的粘合(b)，优选为夹层(3)，以及/或者
装置，用于从层系统拆分晶圆(1，2；1b，2；1c，2)或晶圆的部分。
19.一种晶圆(1，2；1b，2；1c，2)，具有载体层(4)和设置于载体层(4)和该晶圆之间的夹层(3)，其特征在于，夹层(3)是等离子体聚合物层，其粘合到晶圆(1，2；1b，2；1c，2)，并且比粘合到该晶圆更牢固地粘合到载体层(4)。
20.根据权利要求19的晶圆(1，2；1b，2；1c，2)，其中晶圆(1，2；1b，2；1c，2)基本上由任选掺杂的硅构成。
21.根据权利要求19或20的晶圆(1，2；1b，2；1c，2)，其中晶圆(1，2；1b，2；1c，2)在其正面上包括的具有电子元件的活性层(2)，夹层(3)被设置于该正面上。
22.根据权利要求19至21之一的晶圆(1，2；1b，2；1c，2)，其中夹层(3)是倾斜层，以及/或者包括相邻于载体层(4)的粘合区(3b)和相邻于晶圆(1，2；1b，2；1c，2)的去粘合区(3a)，以及可选地包括过渡区，其中粘合区(3b)和去粘合区(3a)由不同物质构成。
23.根据权利要求19至22之一的晶圆(1，2；1b，2；1c，2)，其中夹层(3)在晶圆一侧上包括作为整体组成的先前液体前驱物。
24.根据权利要求19至23之一的晶圆(1，2；1b，2；1c，2)，其中夹层(3)在至少高达350℃的温度、优选为在至少高达380℃、特别优选为在至少高达400℃粘合到晶圆和粘合到载体层(4)，。
25.根据权利要求19至24之一的晶圆(1，2；1b，2；1c，2)，其中夹层(3)可在基本无残留的方式下从晶圆被剥离。
26.根据权利要求19至25之一的晶圆(1，2；1b，2；1c，2)，其中夹层(3)和晶圆可被机械地拆分。
27.根据权利要求19至26之一的晶圆(1，2；1b，2；1c，2)，其中载体层(4)由聚合材料构成。
28.根据权利要求19至27之一的晶圆(1，2；1b，2；1c，2)，其中夹层(3)具有比晶圆的热传导率小最多10％的热传导率。
29.一种工艺，用于生产晶圆(1，2；1b，2；1c，2)，其具有载体层(4)和设置于载体层(4)与晶圆(1，2；1b，2；1c，2)之间的夹层(3)，所述工艺包括如下步骤：
a)供应晶圆(1，2；1b，2；1c，2)，
b)向晶圆(1，2；1b，2；1c，2)提供等离子体聚合物夹层(3)，从而其粘合到晶圆(1，2；1b，2；1c，2)，
c)将载体层(4)施加到夹层(3)，从而夹层(3)比粘合到晶圆(1，2；1b，2；1c，2)更牢固地粘合到载体层(4)。
30.根据权利要求29的工艺，其中晶圆(1，2；1b，2；1c，2)在其正面上包括的具有电子元件的活性层，夹层(3)被设置于该正面上。
31.根据权利要求29或30的工艺，其中在步骤b)中夹层(3)被沉积于晶圆(1，2；1b，2；1c，2)上，其中沉积条件随时间变化，从而产生的夹层(3)是倾斜层，以及/或者包括用于施加载体层(4)的粘合区(3b)和相邻于晶圆(1，2；1b，2；1c，2)的去粘合区(3a、)以及可选地包括过渡区。
32.根据权利要求29至31之一的工艺，其中晶圆(1，2；1b，2；1c，2)在步骤b)之前以液体前驱物弄湿。
33.根据权利要求32的工艺，其中液体前驱物是分离-活性物质。
34.根据权利要求32或33的工艺，其中液体前驱物借助浸沾、喷洒或旋涂工艺而施加到晶圆(1，2；1b，2；1c，2)。
35.根据权利要求32至34之一的工艺，其中执行步骤b)，从而液体前驱物被交联且变成夹层(3)的整体组成。
36.一种用于薄化晶圆(1，2)的工艺，包括如下步骤：
按照根据权利要求29至35之一的工艺来生产晶圆(1，2)，其具有载体层(4)和设置于载体层(4)与晶圆(1，2)之间的夹层(3)，其中待薄化的晶圆(1，2)在步骤a)中被准备，以及
薄化晶圆(1，2)的背面。
37.一种用于金属化晶圆(1，2；1b，2；1c，2)背面的工艺，包括如下步骤：
按照根据权利要求29至36之一的工艺来生产和可选地薄化晶圆(1，2；1b，2；1c，2)，其具有载体层(4)和设置于载体层(4)与晶圆(1，2；1b，2；1c，2)之间的夹层(3)，以及
施加金属层到晶圆(1，2；1b，2；1c，2)的背面。
38.根据权利要求36或37的工艺，其中夹层(3)和载体层(4)在背面的薄化和/或金属化之后从晶圆(1b，2；1c，2)被去除。
39.根据权利要求29至38之一的工艺，其中在步骤a)中提供为分离成单独单元而预备的晶圆(1，2；1b，2；1c，2)。
40.根据权利要求39的工艺，其中将晶圆(1，2；1b，2；1c，2)分离成单独单元，任选地除了背面金属化以外，是通过该薄化或者通过夹层(3)和载体层(4)的去除来实现的。
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