DE10054038A1 - Vorrichtung aus plattenförmigen Körpern und Verfahren zum Trennen derselben in Einzelstücke unter Verminderung der Dicke der Einzelstücke - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung aus plattenförmigen Körpern (1, 2) und ein Trennverfahren. Die plattenförmigen Körper (1, 2) sind mit ihren Oberseiten (31, 32) flächig verbunden. Die Oberseite des ersten plattenförmigen Körpers (1) weist ein Muster aus Vertiefungen (3) auf, welche die herzustellenden Einzelstücke (4) umgeben, wobei die Tiefe der Vertiefungen (3) der Dicke (d) der herzustellenden Einzelstücke (4) entspricht. Das Verfahren zum Trennen des ersten plattenförmigen Körpers (1) in Einzelstücke (4) besteht darin, die Dicke (h) des ersten plattenförmigen Körpers (1) auf die Dicke (d) der Einzelstücke (4) durch chemomechanischen und/oder Ätzabtrag zu vermindern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung aus einem ersten plattenförmigen Körper und einem zweiten plattenförmigen Kör­ per, welche jeweils eine Oberseite und eine Unterseite auf­ weisen, und ein Verfahren zum Trennen eines der plattenförmi­ gen Körper in Einzelstücke unter Verminderung der Dicke der Einzelstücke.

Plattenförmige Körper wie Halbleiterscheiben, insbesondere Silicium-Wafer, Verbundscheiben aus Siliciumwafern und Umver­ drahtungsfolien, ein- oder mehrlagigen plattenförmigen Kera­ miksubstraten mit Leiterbahnen und passiven Bauelementen sind Zwischenprodukte bei der Herstellung elektronischer Bauteile. Aufgrund ihrer zunehmenden Flächendimensionen, die beispiels­ weise bei Siliciumscheiben Durchmesser von mehr als 200 mm betragen und bei Keramiksubstraten Plattengrößen von über 200 × 200 mm aufweisen, werden diese plattenförmigen Körper mit zunehmender Dicke hergestellt, um die Planarität ihrer akti­ ven oder bauteilbestückten Oberseite in den unterschiedlichen thermischen Herstellungsprozesse zu gewährleisten.

Für das Endprodukt, nämlich das elektronische Bauteil, wird lediglich ein Bruchteil der Plattendicke benötigt, da sich die Bauelementstrukturen über eine Dicke von 5 bis 100 µm von der Oberseite der plattenförmigen Körper aus erstrecken. Fer­ ner werden nur Einzelstücke der plattenförmigen Körper für die elektronischen Bauteile benötigt, so daß die plattenför­ migen Körper für die Verwendung in den elektronischen Bauteilen einerseits dünn zu schleifen sind und andererseits in Einzelstücke zu trennen sind.

Zur Vorbereitung des Dünnschleifens von derartigen platten­ förmigen Körpern werden diese mit ihrer aktiven Oberseite auf einen plattenförmigen Träger fixiert und ihre Rückseite wird chemomechanisch abgetragen. Bei dem chemomechanischen Abtrag erhöht sich die Gefahr von willkürlich verlaufenden Mikroris­ sen mit Verringerung der Dicke der plattenförmigen Körper. Darüber hinaus muß der Verbund aus plattenförmigem Träger und dünngeschliffenem plattenförmigen Körper anschließend einem Trennverfahren unterworfen werden, bei dem der plattenförmige Körper auf dem plattenförmigen Träger in Einzelstücke zu trennen ist. Beim Trennen derartiger dünngeschliffener plat­ tenförmiger Körper aus Halbleitermaterial oder Keramikmateri­ al besteht die Gefahr der Kantenausbrüche entlang der Trenn­ fugen, und die Gefahr willkürlich quer durch den dünnge­ schliffenen plattenförmigen Körper verlaufender Mikrorisse.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung aus platten­ förmigen Körpern und ein Verfahren zum Trennen derselben in Einzelstücke unter Verminderung der Dicke der Einzelstücke anzugeben, wobei die Vorrichtung aus plattenförmigen Körpern die Gefahr willkürlicher Mikrorisse vermindern soll und die Ausbeute an defektfreien Einzelstücken beim Trennen der plat­ tenförmigen Körper in Einzelstücke verbessern soll.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen An­ sprüche gelöst. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung einen ersten platten­ förmigen Körper und einen zweiten plattenförmigen Körper auf.

Die plattenförmigen Körper haben jeweils eine Oberseite und eine Unterseite. Die beiden Oberseiten der plattenförmigen Körper sind flächig miteinander verbunden. Die Oberseite des ersten plattenförmigen Körpers weist ein Muster aus Vertie­ fungen auf, wobei das Muster herzustellende Einzelstücke dar­ stellt. Diese Einzelstücke sind von den Vertiefungen umgeben, und die Tiefe der Vertiefungen entspricht der Dicke der her­ zustellenden Einzelstücke.

Eine derartige Vorrichtung hat den Vorteil, daß in den ersten plattenförmigen Körper, in dessen Oberseite bis zu einer vor­ gegebenen Tiefe elektronische Schaltungen aus passiven und/oder aktiven Bauelementen eingebracht sind, ein Trenn­ schritt in Einzelstücke nach einem Dünnschleifen des platten­ förmigen Körpers auf eine Dicke der herzustellenden Einzel­ stücke entfällt. Dieser die Ausbeute dünn geschliffener plat­ tenförmiger Körper vermindernde Trennschritt ist durch das Einbringen des Musters aus Vertiefungen in den ersten plat­ tenförmigen Körpern bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung be­ reits vorweggenommen. Deshalb muß der Trennschritt nicht am dünngeschliffenen plattenförmigen Körper unter der Gefahr von Mikrorißbildungen und Kantenausbrüchen durchgeführt werden.

Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der erste platten­ förmige Körper noch seine vollständige Dicke aufweist, ist die Gefahr der Mikrorißbildung beim Einbringen der Muster aus Vertiefungen in den ersten plattenförmigen Körper vermindert. Aufgrund der Dicke des ersten plattenförmigen Körpers in der erfindungsgemäßen Vorrichtung können sich Mikrorisse nur in unmittelbarer Nähe der Vertiefungen ausbilden und können nicht willkürlich den gesamten plattenförmigen Körper durch­ ziehen. Damit wird die mögliche Ausbeute an Einzelstücken pro erstem plattenförmigen Körper verbessert. Da beim Einbringen des Musters der Vertiefungen in den ersten plattenförmigen Körper lediglich eine Oberfläche des plattenförmigen Körpers von dem Trennmittel zu durchstoßen ist und nicht zwei Ober­ flächen zu bearbeiten sind, wird die Gefahr der Kantenausbrü­ che an den Einzelstücken zumindest halbiert, was wiederum die Ausbeute wesentlich verbessert.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist der erste plattenförmige Körper ein mehrlagiges Keramiksubstrat. Derar­ tige mehrlagige Keramiksubstrate sind auf einem mehrere 100 µm dicken Keramikgrundsubstrat aufgebaut, das mehrere Ke­ ramiklagen trägt, zwischen denen Leiterbahnstrukturen und Strukturen passiver Bauelemente angeordnet sind, wobei Durch­ gangskontakte durch die Keramiklagen die unterschiedlichen Leiterbahnlagen und Bauteillagen miteinander verbindet. Der großflächige plattenförmige Körper eines mehrlagigen Kera­ miksubstrats umfaßt mehrere Einzelstücke, die zur Verwendung in elektronischen Bauteilen aus dem Keramiksubstrat herauszu­ trennen sind, wobei ihre Dicke zu vermindern ist. Dafür ist die erfindungsgemäße Vorrichtung geeignet, wenn das mehrlagi­ ge Keramiksubstrat als erster plattenförmiger Körper einge­ setzt wird.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der erste plattenförmige Körper ein Produkt-Wafer, dessen Oberseite in­ tegrierte Schaltungen trägt, die durch Trennbereiche vonein­ ander beabstandet sind, in denen die Vertiefungen angeordnet sind, wobei die herzustellenden Einzelstücke dünn zu schlei­ fende Chips darstellen. Bei dieser Ausführungsform der Erfin­ dung sind die dünn zu schleifenden Chips umgeben von Vertie­ fungen, die in ihrer Tiefe der Dicke der Chips entsprechen. Die Chips sind mit ihrer aktiven Oberfläche als Oberseite des ersten plattenförmigen Körpers auf dem zweiten plattenförmigen Körper befestigt, wodurch die empfindliche aktive Ober­ fläche der Chips vor Beschädigungen beim Dünnschleifen oder Dünnätzen geschützt bleibt. Der Abtrag der nichtaktiven Rück­ seite des Produkt-Wafers auf die Tiefe der Vertiefungen kann somit die aktive Oberfläche der Chips nicht gefährden. Dar­ über hinaus ist nach dem Abtrag der Rückseite des ersten plattenförmigen Körpers kein Trennschritt mehr erforderlich. Es verbleiben vielmehr aufgrund der eingebrachten Vertiefun­ gen nach dem Abtrag von der Rückseite des Produkt-Wafers aus eine Vielzahl von Einzelstücken auf dem zweiten plattenförmi­ gen Körper als Chips zurück. Diese können von dem zweiten plattenförmigen Körper mit hoher Ausbeute abgenommen werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der erste plattenförmige Körper ein Verbundwafer aus einem Produkt- Wafer und einer auf diesen aufgebrachten Umverdrahtungsfolie. Dabei bedeckt die Umverdrahtungsfolie die gesamte Oberfläche des Produkt-Wafers, wobei die Vertiefungen die gesamte Umver­ drahtungsfoliendicke durchtrennen und soweit in den Produkt- Wafer eindringen, wie es der Dicke der herzustellenden Ein­ zelstücke entspricht. Bei dieser Ausführungsform der Erfin­ dung werden mit Hilfe der Umverdrahtungsfolie mikroskopisch kleine Kontaktflächen der Chips des Produkt-Wafers auf makro­ skopische Kontaktanschlußflächen der Umverdrahtungsfolle übertragen. In diesem Zusammenhang haben mikroskopisch kleine Abmaße eine Größe, die nur mit Hilfe eines Lichtmikroskopes noch meßbar sind, während makroskopische Abmessungen bereits mit dem bloßen Auge erkennbar und meßbar sind. Bei dem Ver­ bundwafer aus Produkt-Wafer und Umverdrahtungsfolie sind in dieser Ausführungsform die Verbindungen zwischen Leiterbahnen der Umverdrahtungsfolie und den Kontaktflächen auf den Chips des Produkt-Wafers bereits erfolgt, während eine Verbindung zwischen Kontaktanschlußflächen der Umverdrahtungsfolie und entsprechenden Außenkontaktelementen wie Lotbällen oder Löt­ höckern noch nicht erfolgt sind.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Ver­ tiefungen Sägenuten. Derartige Sägenuten sind in den ersten plattenförmigen Körper eingebracht und umgeben die herzustel­ lenden Einzelstücke in einer Tiefe, die der Dicke der herzu­ stellenden Einzelstücke entspricht. Aufgrund der Dicke des ersten plattenförmigen Körpers ist die Gefahr der Bildung von willkürlichen Mikrorissen quer durch den plattenförmigen Kör­ per beim Einbringen von Sägenuten als Vertiefungen gegenüber dem Trennen von bereits dünngeschliffenen plattenförmigen Körpern vermindert.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Vertiefungen Ätznuten sind. Geätzte Nuten haben den Vorteil, daß ihr Einbringen in den ersten plattenförmigen Körper noch schonender als bei dem Einbringen von Sägenuten erfolgen kann. Vor dem Einbringen der Ätznuten muß jedoch eine Ätzmas­ ke auf den ersten plattenförmigen Körper aufgetragen werden, um die Oberflächen der Einzelstücke vor dem Ätzmittel zu schützen. Dieser Maskierungsschritt zum Einbringen von Ätznu­ ten als Vertiefungen kann die Kosten zur Herstellung der er­ findungsgemäßen Vorrichtung erhöhen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen den miteinander flächig verbundenen Oberseiten der platten­ förmigen Körper eine doppelseitig klebende Folie angeordnet. Diese doppelseitig klebende Folie hat als Zwischenlage zwi­ schen den plattenförmigen Körpern den Vorteil gegenüber Kleb­ stoffschichten, daß sie planparallel klebende Flächen zur Verfügung stellt, über welche die beiden plattenförmigen Kör­ per miteinander verbunden sind. Die Planparallelität der miteinander flächig verbundenen Oberseiten und der freiliegenden Rückseiten der plattenförmigen Körper wird somit gewährlei­ stet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der zwei­ te plattenförmige Körper ein Trägersubstrat. Dieses Träger­ substrat kann vorzugsweise aus einem Material der Gruppe Alu­ miniumoxid, Saphir, Mullit, Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Si­ liciumcarbid, Bornitrid, Glaskeramik oder Mischungen dersel­ ben bestehen. Dabei ist die Auswahl des Trägersubstrats aus dieser Gruppe von dem jeweiligen Wärmeausdehnungskoeffizien­ ten abhängig, der dem ersten plattenförmigen Körper anzupas­ sen ist.

Wird in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung als er­ ster plattenförmiger Körper ein Siliciumwafer eingesetzt, so ist es von Vorteil, als zweiten plattenförmigen Körper eben­ falls einen Halbleiterwafer vorzugsweise aus Silicium einzu­ setzen, um Thermospannungen zwischen erstem plattenförmigem Körper und zweitem plattenförmigem Körper zu vermindern.

Ein Verfahren zum Trennen eines ersten plattenförmigen Kör­ pers mit einer Oberseite und einer Unterseite zu mehreren Einzelstücken unter Verminderung der Dicke der Einzelstücke weist folgende Verfahrensschritte auf:

• a) Vorgeben einer Zieldicke für die Einzelstücke,
• b) Einbringen von Vertiefungen in den ersten plattenförmi­ gen Körper von der Oberseite aus bis zu einer Tiefe, die der vorgegebenen Zieldicke der Einzelstücke entspricht,
• c) Flächiges Verbinden der Oberseite des ersten plattenför­ migen Körpers mit einer Oberseite eines zweiten platten­ förmigen Körpers,
• d) Abtragen der Unterseite des ersten plattenförmigen Kör­ pers, bis die Zieldicke für die Einzelstücke erreicht ist und die Einzelstücke vereinzelt sind.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß ein Trennschritt zum Trennen von Einzelstücken aus einem dünngeschliffenen ersten plattenförmigen Körper mit der Gefahr von willkürlicher Mi­ krorißbildung vermieden wird. Das Verfahren hat den Vorteil, daß die Vertiefungen, die jedes Einzelstück eines ersten plattenförmigen Körpers umgeben, bei voller Dicke des plat­ tenförmigen Körpers eingebracht werden. Somit ist die Gefahr von Mikrorißbildungen auf die unmittelbare Umgebung der Ver­ tiefungen begrenzt, und die Mikrorisse können nicht mehr den gesamten ersten plattenförmigen Körper durchziehen.

Darüber hinaus hat dieses Verfahren den Vorteil, daß Kanten­ ausbrüche verringert werden, zumal nicht mehr zwei Oberflä­ chen zu durchstoßen sind, um Einzelstücke, die aus einem er­ sten plattenförmigen Substrat herzustellen sind, zu erhalten, sondern nur noch eine Oberfläche beim Einbringen von Vertei­ fungen zu bearbeiten ist.

Bei einem ersten Durchführungsbeispiel des Verfahrens werden die Vertiefungen in Längs- und Querrichtung zur Bildung rechteckiger, vorzugsweise gleichförmiger Einzelstücke ange­ bracht. Dieses geometrische Muster hat den Vorteil, daß die Vertiefungen geradlinig verlaufen und somit durch einfache Trenntechniken einbringbar sind.

Ein weiteres Durchführungsbeispiel des Verfahrens sieht vor, die Vertiefung mittels Sägen einzubringen. Die Sägetechnik hat sich im Laufe der Entwicklung derart verfeinert, daß Sä­ genuten im Micrometerbereich bei einem Nuttiefe-zu-Nutbreite- Verhältnis von 10 : 1 erreichbar sind, ohne die Gefahr von Kan­ tenausbrüchen wesentlich zu erhöhen. Dazu sind die dünnen Sä­ geblattfolien mit Diamantpulver beschichtet und auf einer luftgelagerten Welle angebracht, so daß die Sägefolie durch die Zentrifugalkraft, die sich aufgrund der hohen Drehge­ schwindigkeit der luftgelagerten Welle einstellt, stabili­ siert wird.

Ein weiteres Durchführungsbeispiel des Verfahrens sieht vor, daß die Vertiefungen mittels Ätzen eingebracht werden. Dazu wird zunächst eine Ätzmaske auf den ersten plattenförmigen Körper aufgebracht, der die Oberflächen der Einzelstücke schützen soll und nur den Bereich für das Ätzen von Vertie­ fungen freiläßt. Als Ätztechniken stehen naßchemische oder Trockenätzungen zur Verfügung. Bei der naßchemischen Ätzung erreichen die Ätznuten ein Nutentiefen-zu-Nutenbreiten- Verhältnis von etwa 1 : 2 erreichen, während mit Hilfe eines Trockenätzverfahrens in einer Plasmaanlage für reaktives Io­ nenätzen Ätznuten in einem Nutentiefen-zu-Nutenbreiten- Verhältnis von bis zu 10 : 1, wie beim Sägen, erreichbar sind.

Ein weiteres Durchführungsbeispiel des Verfahrens sieht vor, daß die Oberseiten der plattenförmigen Körper mittels einer doppelseitig klebenden Folie verbunden werden, wobei dieses Verbinden vorzugsweise unter Vakuum durchgeführt wird, um Gaspolster zwischen den zu verklebenden Oberseiten zu vermei­ den und um eine perfekte Planparallelität zu gewährleisten.

Ein weiteres Durchführungsbeispiel des Verfahrens sieht vor, die Oberseiten der plattenförmigen Körper mittels eines Kleb­ stoffs zu verbinden, wobei es darauf ankommt, den Klebstoff möglichst flächig in gleichförmiger und mikroskopischer Dicke aufzutragen. Dieses kann durch Schleudertechniken oder geeignete Sprühtechniken für das Auftragen des Klebstoffs erreicht werden.

Ein weiteres Durchführungsbeispiel des Verfahrens sieht vor, daß als erster plattenförmiger Körper ein Halbleiterwafer mit einer aktiven Seite als Oberseite und einer passiven Seite als Unterseite eingesetzt wird. Dabei kann es sich um einen bereits gefertigen Produkt-Wafer handeln, der auf seiner Oberseite integrierte Schaltungen trägt, die durch Trennbe­ reiche beabstandet sind, in welche die Vertiefungen einge­ bracht werden. Dabei umgeben die Vertiefungen die gesamte An­ zahl der zu erzeugenden Chips eines Halbleiterwafers, so daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Rückseite des Halb­ leiterwafers bis auf eine vorgegebene Dicke der Chips abge­ tragen wird und bei Erreichen dieser vorgegebenen Dicke der Chips diese Chips gleichzeitig auf dem zweiten plattenförmi­ gen Körper bzw. der Klebstoffschicht oder der doppelseitig klebenden Folie vereinzelt zur Verfügung stehen.

Dazu wird der erste plattenförmige Körper von seiner Unter­ seite aus abgeschliffen und kann in einer weiteren Durchfüh­ rungsform noch vor dem Erreichen der vorgegebenen Dicke zu­ sätzlich abgeätzt werden. Ein derartiger Abtrag von der Un­ terseite des ersten plattenförmigen Körpers aus in zwei Schritten hat den Vorteil, daß die Gefahr der Kantenausbrüche an den Einzelstücken weiter vermindert wird und bei dem ätz­ technischen Abtrag in vorteilhafter Weise leicht abgerundete Kanten auf der Rückseite der Einzelstücke gebildet werden.

In einem weiteren Durchführungsbeispiel des Verfahrens werden zum Abtragen der Dicke des ersten plattenförmigen Körpers bis zu einer Dicke der Einzelstücke ausschließlich Ätztechniken angewandt. Derartige Ätztechniken können insbesondere durch reaktives Ionensputtern einen gleichförmigen und schonenden Abtrag der Dicke des ersten plattenförmigen Körpers bewirken.

Ein weiteres Durchführungsbeispiel des Verfahrens sieht vor, daß für eine Abnahme der Einzelstücke von dem zweiten plat­ tenförmigen Körper, der vereinzelte Einzelstücke trägt, der plattenförmige Körper auf eine Temperatur aufgeheizt wird, bei der ein Bindemittel zwischen erstem und zweitem platten­ förmigen Körper erweicht und/oder schmilzt. Dieses Aufheizen kann durch einen beheizten Halter bewirkt werden, auf dem der zweite plattenförmige Körper mit den vereinzelten Einzelstüc­ ken angeordnet wird. Nach dem Erwärmen und dem Vereinzeln der Einzelstücke kann jedes Einzelstück mittels einer Vakuumpin­ zette von dem zweiten plattenförmigen Körper abgenommen wer­ den und der weiteren Verarbeitung zu einem elektronischen Bauteil zugeführt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Halbleitermateria­ lien, Keramiken und andere, vorzugsweise Siliciumchips auf 6- oder 8-Zollwafern gedünnt, d. h. in ihrer Dicke vermindert werden. Dazu kann beim Dünnen eines Wafers dieser entlang der Sägestraßen zunächst eingesägt werden. Dieses Einsägen er­ folgt so tief, wie es der endgültigen Chipdicke entspricht, z. B. 50 bis 100 µm. Danach wird der Wafer mit "face down" (mit seiner aktiven Seite nach unten) auf einen "carrier", z. B. einem anderen Wafer oder einem anderen Träger befe­ stigt.

Das Befestigen kann durch eine doppelseitig klebende Folie bewirkt werden.

Anschließend wird der Wafer entweder durch "grinding" (Schleifen) oder durch "etch" bzw. Ätzen gedünnt, d. h. in seiner Dicke vermindert. Dieses Dünnen führt gleichzeitig zur Trennung der Chips. Wird dieses Trennen bereits durch Dünn­ schleifen erreicht, so erfolgt ein anschließender Ätzabtrag unmittelbar auf der Rückseite der Chips. Es kann aber auch das Ätzen selbst zur Trennung führen. In jedem Fall kann zwi­ schen Schleifen und Ätzen gewählt werden, und es kann die Dauer des Schleifens bzw. die Dauer des Ätzens frei einge­ stellt werden.

Beim naßchemischen Ätzen wird beispielsweise eine SEZ-Spin- Ätzanlage eingesetzt. Mit dem Ätzschritt wird die Rückseite der Wafer, und/oder der Chips und die Kanten der Chips ge­ ätzt. Dabei ergibt sich automatisch ein Abätzen der Chipkan­ ten. Insbesondere der Ätzschritt ermöglicht es, äußerst ge­ ringe Enddicken der Chips von unter 50 µm zu erreichen und anschließend die Chips weiterzubearbeiten. Dabei ist für ex­ trem dünne Chips mit entsprechend großer Flächenausdehnung die Ätzung der Kanten unabdingbar, um eine entsprechende Bruchstabilität für die Weiterverarbeitung oder die Endanwen­ dung zu erreichen. Für kleinflächige Chips wird die Bruchsta­ bilität ebenfalls durch Ätzen der Chipseiten in der Endphase des Dünnens der Wafer verbessert.

Durch ein Vakuumverpressen eines Produkt-Wafers auf einem Träger entsteht eine dichte Verbindung zwischen dem mit Ver­ tiefungen ausgestatteten Wafer und dem Träger, so daß ein Un­ terätzen der einzelnen Chips von den Vertiefungen aus gering bleibt. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß es automati­ sierbar ist und insbesondere für "finger-tip on card"-Chips in einer Dicke von 40, 60 und 80 µm anwendbar ist. Die Ver­ wendung einer doppelseitig klebenden Folie, die temperatur­ löslich ist, hat sich für das erfindungsgemäße Verfahren be­ währt. Dieses ermöglicht es, die Chips beispielsweise über erwärmte Vakuumpinzetten abzunehmen oder den Träger, auf dem die vereinzelten Chips aufgeklebt sind, insgesamt zu erwär­ men, um eine vollautomatische Abnahme und Montage zu ermögli­ chen.

Die Erfindung wird nun anhand einer Ausführungsform unter Be­ zugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch in perspektivischer Ansicht einen ersten plattenförmigen Körper.

Fig. 2 zeigt schematisch in perspektivischer Ansicht eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus einem ersten und einem zweiten plattenförmigen Körper.

Fig. 3 zeigt schematisch in perspektivischer Ansicht die Ausführungsform der Fig. 2 nach einem chemomechanischen Ab­ trag von der Rückseite des ersten plattenförmigen Körpers aus.

Fig. 4 zeigt schematisch in perspektivischer Ansicht die Ausführungsform der Fig. 3 nach einem weiteren chemischen Abtrag der Rückseite des ersten plattenförmigen Körpers.

Fig. 5 zeigt schematisch in perspektivischer Ansicht die Ab­ nahme von vereinzelten Einzelstücken nach einem Dünnen des ersten plattenförmigen Körpers zu vereinzelten Einzelstücken.

Fig. 1 zeigt schematisch in perspektivischer Ansicht einen ersten plattenförmigen Körper 1. Dieser plattenförmige Körper 1 weist eine Gesamtdicke von h auf. In diesem Beispiel eines ersten plattenförmigen Körpers 1 liegt die Dicke h zwischen 200 und 1500 µm. Der erste plattenförmige Körper weist eine Oberseite 31 und eine Unterseite 41 auf. Von der Oberseite 31 sind in den plattenförmigen Körper Vertiefungen 3 in einem Muster eingebracht, so daß die Vertiefungen 3 Einzelstücke 4 umgeben. In dieser Ausführungsform sind die Vertiefungen ge­ radlinig und senkrecht zueinander angeordnet, so daß recht­ eckförmige Einzelstücke 4 erkennbar sind. Die Vertiefungen weisen ein Breiten-zu-Tiefen-Verhältnis von 1 : 5 auf und sind in dieser Ausführungsform zwischen 10 und 20 µm breit und 50 bis 100 µm tief. Die Dicke der Einzelstücke d entspricht der Tiefe der Vertiefungen 3, so daß d zwischen 50 und 100 µm be­ trägt.

Die Vertiefungen können durch Sputterätzen eingebracht sein oder, wie in dieser Ausführungsform der Fig. 1, durch Sägen, so daß entweder Ätznuten 8 oder Sägenuten 7 die Einzelstücke voneinander trennen. Der plattenförmige Körper 1 hat eine rechteckige Oberseite 31, wie sie bei Keramiksubstraten oder mehrlagigen Keramikmodulen üblich ist. Der plattenförmige Körper 1 kann jedoch auch die Form einer runden Scheibe auf­ weisen, wie es bei Halbleiterwafern 11, insbesondere bei Si­ liciumwafern, der Fall ist. Im Falle eines Siliciumwafers werden die Vertiefungen in Form von Sägenuten entlang der Trennstraßen auf der Oberseite des Siliciumwafers zwischen einzelnen integrierten Schaltkreisen eingebracht, so daß die Einzelstücke 4 jeweils ein Chip eines Siliciumwafers darstel­ len. Im Volumen der Einzelstücke sind in oberflächennahem Be­ reich von wenigen µm Tiefe in dem Siliciummaterial aktive und passive Bauelemente in die Oberfläche eindiffundiert.

Die Restdicke D eines derartigen Produkt-Wafers dient ledig­ lich der Stabilisierung des plattenförmigen Körpers 1. In dieser Dicke Der vorliegende Erfindung weist ein Produkt- Wafer aus Silicium keine aktiven Bauelemente auf, so daß ein Trennen des Siliciumwafers in Einzelstücke durch Abtragen des Wafermaterials bis zu einer Dicke D möglich ist. Halbleiter­ chips oder Einzelstücke 4, die aus einem derartigen platten­ förmigen Körper 1 durch Abtragen der Dicke D herausgearbeitet werden können, vermindern das Endvolumen eines elektronischen Bauteils beträchtlich. Jedoch sind die dünnen Einzelstücke einer Dicke d von 40 bis 100 µm äußerst empfindlich und müs­ sen folglich für die Weiterverarbeitung sorgfältig transpor­ tiert werden.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt in perspektivi­ scher Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus einem ersten plattenförmigen Körper 1 und ei­ nem zweiten plattenförmigen Körper 2. Die plattenförmigen Körper 1 und 2 weisen Oberflächen 31 bzw. 32 auf, wobei in die Oberfläche 31 des ersten plattenförmigen Körpers Vertie­ fungen 3 eingebracht sind, die Einzelstücke 4 des ersten plattenförmigen Körpers 1 umgeben. Die beiden plattenförmigen Körper 1 und 2 sind mit ihren Oberflächen 31 und 32 mittels einer doppelseitig klebenden Folie 9 einer Dicke k miteinan­ der verbunden. Diese erfindungsgemäße Ausführungsform schützt die Oberseite 31 des ersten plattenförmigen Körpers 1 vor Be­ schädigungen während eines chemomechanischen Abtrags des er­ sten plattenförmigen Körpers 1 von seiner Rückseite 41 aus.

Die Rückseite 41 des ersten plattenförmigen Körpers 1 liegt für einen Abtrag durch Dünnen des ersten plattenförmigen Kör­ pers 1 bis zu einer Dicke D frei. Der zweite plattenförmige Körper 2 dient als Träger des ersten plattenförmigen Körpers 1 und insbesondere als Träger der von Vertiefungen umgebenen Einzelstücke 4.

Die Vorrichtung nach Fig. 2 kann mit der Unterseite 42 des zweiten plattenförmigen Körpers 2 an einem nicht gezeigten Halter einer chemomechanischen Ätzanlage angebracht werden, um die Dicke D des ersten plattenförmigen Körpers 1 bis auf die Dicke d der Einzelstücke 4 chemomechanisch abzutragen. Die Vorrichtung gemäß Fig. 2 hat den Vorteil, daß die Ver­ tiefungen 3 eingebracht werden, bevor der erste plattenförmi­ ge Körper 1 gedünnt wird, so daß die Einzelstücke 4 unmittel­ bar nach dem Dünnen auf dem zweiten plattenförmigen Körper 2 über die doppelklebende Folie 9 als Einzelstücke fixiert sind.

Insbesondere bei der Herstellung von dünngeschliffenen Chips 6 aus einem Halbleiterwafer 11 bildet die erfindungsgemäße Ausführungsform ein Zwischenprodukt, bei dem die empfindliche und mit integrierten Schaltungen ausgestattete Oberseite 31 des Halbleiterwafers geschützt ist, und bereits durch die Vertiefungen 3 in einzelne Chipbereiche eingeteilt ist. Damit kann diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung transportiert werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß die noch nicht vollständig vereinzelten Chips an ihrer Oberseite 31 beschädigt werden.

Mikrorisse, wie sie beispielsweise beim Sägevorgang auftreten können, sind bei dieser Ausführungsform der Erfindung auf den unmittelbaren Nachbarbereich der Vertiefungen 3 begrenzt und können sich nicht durch den gesamten Halbleiterwafer 11 auf­ grund der massiven nichteingesägten Restdicke D des Wafers fortsetzen. Somit sind bei dieser Ausführungsform der Erfin­ dung nach Fig. 2 die Chipbereiche des Halbleiterwafers vor erhöhter Bruchgefahr geschützt. Mit Hilfe dieses Zwischenpro­ duktes der Fig. 2 wird die Ausbeute bei der Herstellung von dünngeschliffenen Chips und dünngeschliffenen mehrlagigen Ke­ ramikmodulen vergrößert.

Fig. 3 zeigt schematisch in perspektivischer Ansicht die Ausführungsform der Fig. 2 nach einem chemomechanischen Ab­ trag von der Rückseite 41 des ersten plattenförmigen Körpers 1 aus. Die Dicke des ersten plattenförmigen Körpers 1 ist nach dem Abtrag, wie in Fig. 3 gezeigt, auf die Dicke h' ge­ sunken, und von der Dicke D sind lediglich wenige µm als Dic­ ke D' verblieben.

Für den chemomechanischen Abtrag wurde die Vorrichtung der Fig. 2 mit der Rückseite 42 des zweiten plattenförmigen Kör­ pers 2 an einer Haltevorrichtung einer chemomechanischen Läpp- und Poliermaschine angebracht. Bei dem chemomechani­ schen Abtrag wird die Rückseite 41 des ersten plattenförmigen Körpers 1 planparallel zu der doppelseitig klebenden Folie 9 abgetragen. Die letzten µm der verbleibenden Dicke D' des er­ sten plattenförmigen Körpers 1 können mittels rein chemischer Ätzung abgetragen werden, um einerseits einen schonenden Übergang zu den Einzelstücken 4 zu gewährleistet, und ande­ rerseits dafür zu sorgen, daß die Kanten 13 der Einzelstücke 4 durch den ätztechnischen Abtrag schonend abgerundet werden. Damit wird die Gefahr von Kantenausbrüchen vermindert.

Fig. 4 zeigt schematisch in perspektivischer Ansicht die Ausführungsform der Fig. 3 nach einem weiteren chemischen Abtrag der Rückseite des ersten plattenförmigen Körpers 1. Gegenüber der Fig. 3 wurde für diese Darstellung die Vor­ richtung umgedreht, so daß die vereinzelten Einzelstücke 4 einer Dicke d' sichtbar werden. Die in Fig. 2 noch geschlos­ sene Rückseite 41 des ersten plattenförmigen Körpers 1 ist nun aufgeteilt in einzelne Rückseiten 41 der Einzelstücke 4, die beispielsweise bei eine Produkt-Wafer als Ausgangsmateri­ al und plattenförmigen Körper 1 die Rückseiten von dünn ge­ schliffenen und dünn geätzten Chips darstellen.

Das Verhältnis zwischen chemomechanischem Abtrag und Ätzab­ trag von der Rückseite 41 aus ist frei einstellbar, wobei der Ätzschritt in vorteilhafter Weise kurz vor dem Vorliegen von vereinzelten Chips einsetzen kann. Bei Chips mit extrem dün­ ner Enddicke d' und entsprechend hoher Flächenausdehnung ist eine Ätzung als letzter Schritt beim Dünnen vorteilhaft, weil eine entsprechend hohe Bruchstabilität für die Weiterverar­ beitung der extrem dünnen Chips und für die Endanwendung er­ reichbar ist.

Es ist es möglich, aufgrund des rein chemischen Abtrags die vereinzelten Einzelstücke 4 nach dem Abtragen der Dicke D' der Fig. 3 weiter zu verdünnen und Dicken d' von unter 50 µm zu erreichen. Für Bauelemente, die als "finger-tip-on-card" bezeichnet werden, sind Chips 6 jeden Kantenausbruch und bei nahezu 100%-iger Ausbeute in Stufen von 80 µm, 60 µm und 20 µm der Dicke d' realisiert worden.

Die Einzelstücke 4 bzw. Chips 6 der Fig. 4 werden auf dem Träger 10 durch die doppelseitig klebende Folie 9 in Position gehalten, bis sie von der doppelseitig klebenden Folie 9 ab­ genommen werden. Das Aufbringen einer doppelseitig klebenden Folie 9 ohne zwischengelagerte Gaspolster zwischen den Ober­ seiten 31 und 32 der beiden plattenförmigen Körper kann durch Aufkleben der Oberseiten 31 und 32 der beiden plattenförmigen Körper im Vakuum erreicht werden, so daß auch die vereinzel­ ten Einzelstücke 4 bzw. Chips 6 planparallel zur Oberfläche der doppelseitig klebenden Folie 9 nach dem Dünnen des ersten plattenförmigen Körpers vorliegen.

Fig. 5 zeigt in schematisch in perspektivischer Ansicht die Abnahme von vereinzelten Einzelstücken 4 nach einem Dünnen des ersten plattenförmigen Körpers zu vereinzelten Einzel­ stücken 4. In Fig. 5 sind Komponenten mit gleicher Funktion wie in den Fig. 1 bis 4 mit gleichen Bezugsnummern gekenn­ zeichnet, so daß eine Erläuterung weggelassen werden kann. Die Bezugsnummer 12 kennzeichnet eine Vakuumpinzette, die mit ihrem Aufnahmequerschnitt der Größe der Rückseitenfläche 41 eines Einzelstücks 4 angepaßt ist. Die Bezugsnummer 17 kenn­ zeichnet eine Vakuumhaltevorrichtung, die eine Heizung 14 mit Stromzuführungen 15 und 16 aufweist. Die Bezugsnummer 18 kennzeichnet einen Heizer der Vakuumpinzette 12, der über die Stromzuführungen 19 und 20 versorgt wird. Die Bezugsnummer 21 kennzeichnet eine zentrale Bohrung, in der Vakuumpinzetten­ spitze 22 der Vakuumpinzette 12.

Zur Abnahme der auf die Dicke D' dünngeschliffenen Einzel­ stücke 4 wird die Vorrichtung der Fig. 4 mit der Rückseite 42 des zweiten plattenförmigen Körpers 2 auf eine beheizbare Vakuumhaltevorrichtung 17 gebracht. Mit Hilfe des Heizers 14 in der Vakuumhaltevorrichtung 17 kann diese die Vorrichtung nach Fig. 4 aufheizen, wodurch die doppelseitig klebende Fo­ lie 9 ganzflächig erweicht oder schmilzt. Mit einer entspre­ chenden Vakuumpinzette 12, die mit ihrer Spitze 22 der Größe der dünngeschliffenen Einzelstücke 4 angepaßt ist, können dann die Einzelstücke nacheinander in Pfeilrichtung A abge­ nommen werden.

Alternativ kann mit der Vorrichtung, die in Fig. 5 gezeigt wird, auch lediglich die Pinzettenspitze 22 mittels eines eingebauten Heizers 18 aufgeheizt werden, so daß lediglich das von der Vakuumpinzette 12 aufzunehmende Einzelstück 4 und der darunter befindliche Bereich der doppelklebenden Folie 9 erwärmt wird, während die übrigen Einzelstücke auf der dop­ pelseitig klebenden Folie 9 fixiert bleiben. Das Vakuum der Vakuumpinzette wird über eine zentrale Bohrung 41 an die Spitze 22 der Vakuumpinzette 12 angelegt, sobald die Erwär­ mung des Einzelstücks 4 ausreicht, um es von der erweichten oder geschmolzenen doppelseitig klebenden Folie 9 abzuheben. Mit der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung zum Abheben der Ein­ zelstücke 4 ist es möglich, dünngeschliffene Chips 6 eines Halbleiterwafers oder dünngeschliffene Keramikmodule einer mehrlagigen Keramikplatte von einer Trägerplatte in Form ei­ nes zweiten plattenförmigen Körpers 2 schonend und ohne Bruchgefahr abzunehmen.

Claims (25)

1. Vorrichtung aus einem ersten plattenförmigen Körper (1) und einem zweiten plattenförmigen Körper (2), welche je­ weils eine Oberseite (31, 32) und eine Unterseite (41, 42) aufweisen, wobei die beiden Oberseiten (31, 32) flä­ chig verbunden sind, und die Oberseite (31) des ersten plattenförmige Körpers (1) ein Muster aus Vertiefungen (3) aufweist, wobei die Muster herzustellende Einzel­ stücke (4) darstellen, die von den Vertiefungen (3) um­ geben sind und wobei die Tiefe (d) der Vertiefungen (3) der Dicke (d) der herzustellenden Einzelstücke (4) ent­ spricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste plattenförmige Körper (1) ein mehrlagiges Keramiksubstrat ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste plattenförmige Körper (1) ein Produkt- Wafer (5) ist, dessen Oberseite (31) integrierte Schal­ tungen trägt, die durch Trennbereiche voneinander beab­ standet sind, in denen die Vertiefungen (3) angeordnet sind, wobei die herzustellenden Einzelstücke (4) dünn zu schleifende Chips (6) sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste plattenförmige Körper (1) ein Verbund- Wafer aus einem Produkt-Wafer (5) und einer Umverdrah­ tungsfolie ist, wobei die Umverdrahtungsfolie die gesam­ te Oberseite des Produkt-Wafers (5) bedeckt und die Ver­ tiefungen (3) die Umverdrahtungsfolie durchtrennen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (3) Sägenuten (7) sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen Ätz-Nuten (8) sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den miteinander flächig verbundenen Ober­ seiten (31, 32) eine doppelseitigklebende Folie (9) an­ geordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite plattenförmige Körper (2) ein Trägersub­ strat (10) ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite plattenförmige Körper (2) aus einem Mate­ rial der Gruppe Aluminiumoxid, Saphir, Mullid, Siliciu­ moxid, Siliciumnitrid, Siliciumkarbid, Bornitrid, Glas­ keramik oder Mischungen derselben ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite plattenförmige Körper (2) ein Halbleiter- Wafer vorzugsweise aus Silicium ist.

11. Verfahren zum Trennen eines ersten plattenförmigen Kör­ pers (1) mit einer Oberseite (31) und einer Unterseite (41) zu mehreren Einzelstücken (4) unter Verminderung der Dicke (d) der Einzelstücke (4), das folgende Verfah­ rensschritte aufweist:

• a) Vorgeben einer Zieldicke (d) für die Einzelstücke (4),
• b) Einbringen eines Musters von Vertiefungen, welche die Einzelstücke umgeben, in den ersten plattenförmigen Körper (1) von seiner Oberseite (31) aus bis zu einer Tiefe, die der vorgegebenen Zieldicke (d) der Einzel­ stücke (4) entspricht
• c) flächiges Verbinden der Oberseite (31) des ersten plattenförmigen Körpers (1) mit einer Oberseite (32) eines zweiten plattenförmigen Körpers (2),
• d) Abtragen der Unterseite (41) des ersten plattenförmi­ ge Körpers (1) bis die Zieldicke (d) für die Einzel­ stücke (4) erreicht ist und die Einzelstücke (4) ver­ einzelt sind.

12. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Ein­ bringen der Vertiefungen (3) in Längs- und Querrichtung zur Bildung rechteckiger vorzugsweise gleichförmiger Einzelstücke.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vertiefungen (3) mittels Sägen eingebracht werden.

14. Verfahren nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vertiefungen (3) mittels Ätzen eingebracht werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet daß die Vertiefungen (3) mittels Troc­ kenätzen eingebracht werden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseiten (31, 32) der platten­ förmigen Körper (1, 2) mittels einer doppelseitig kle­ benden Folie (9) verbunden werden.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseiten (31, 32) der platten­ förmigen Körper (1, 2) mittels eines Klebstoffs verbun­ den werden.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß als erster plattenförmiger Körper (1) ein Halbleiter-Wafer (11) mit einer aktiven Seite als Oberseite (31) und einer passiven Seite (41) als Un­ terseite eingesetzt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiter-Wafer (11) ein Produkt-Wafer (5) einge­ setzt wird, der auf seiner Oberseite (31) integrierte Schaltungen trägt, die durch Trennbereiche beabstandet sind, in welche die Vertiefungen (3) eingebracht werden.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß als Einzelstücke (4) die gesamte An­ zahl Chips (6) eines Halbleiter Wafers (11) gemeinsam auf eine vorgegebenen Dicke (d) abgetragen werden.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der erste plattenförmige Körper (1) auf seiner Unterseite (41) abgeschliffen und anschließend abgeätzt wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abtragen der Dicke (h) des er­ sten plattenförmigen Körpers (1) bis zu einer Dicke (d') der Einzelstücke (4) ausschließlich Ätztechniken ange­ wandt werden.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Abnahme der Einzelstücke (4) von dem zweiten plattenförmigen Körper (2), der ver­ einzelte Einzelstücke (4) trägt, der zweite plattenför­ mige Körper (2) auf eine Temperatur aufgeheizt wird, bei der ein Bindemittel zwischen dem ersten und dem zweiten plattenförmigen Körper erweicht und/oder schmilzt.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Vereinzeln der Einzelstücke (4) jedes Einzelstück (4) mittels einer Vakuumpinzette (12) von dem zweiten plattenförmigen Körper (2) abgenom­ men wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abnahme der Einzelstücke (4) von dem zweiten plattenförmigen Körper (2) eine Vakuumpin­ zettenspitze (22) der Vakuumpinzette (12) erwärmt wird.