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Die vorliegende Erfindung betrifft die Trennung eines Substrats, als Beispiel, um separate Chip-Dies zu erhalten.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Beim Herstellen von Halbleiterbauelementen werden üblicherweise mehrere Chips auf einem einzelnen Wafer hergestellt. Beispielsweise können als Substrate in einem Herstellungsprozess verwendete typische Halbleiterwafer einen Durchmesser von 100 mm oder mehr, zum Beispiel 300 mm oder mehr, aufweisen, und typische Chipabmessungen können in der Größenordnung von 100 µm bis zu einigen Millimetern betragen. Deshalb können mehrere Chips auf einem einzelnen Wafer ausgebildet werden, wodurch die Herstellungsausbeute erhöht wird.
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Bei einem derartigen Herstellungsprozess müssen, bevor das Endprodukt erhalten wird, die Chips auf dem Wafer voneinander getrennt werden, was zu mehreren Chip-Dies führt, einfach auch als Dies bezeichnet. Diese Dies können dann beispielsweise individuell gekapselt und elektrisch kontaktiert werden, um Endprodukte zu erhalten.
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Insbesondere bei dünnen Wafern mit einer Metallisierung auf mindestens einer Seite davon ist die Qualität dieser Trennung manchmal kritisch. Bei einigen herkömmlichen Trennprozessen beispielsweise können feine Risse in Seitenwänden der individuellen Chip-Dies auftreten, was später zu Zuverlässigkeitsproblemen führen kann. Auch sind beispielsweise, wenn mechanische Sägetechniken für das Trennen verwendet werden, breite Schnittgräben oder Ritzlinien, in der Regel in der Größenordnung von 70 µm, aufgrund einer Breite des Sägeblatts erforderlich. Solches mechanisches Sägen kann ebenfalls zu Rissbildung führen.
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Wenn andererseits eine Chiptrennung unter Verwendung eines sogenannten Plasma-Dicing (Plasma-Vereinzelung) durchgeführt wird, kann die Metallisierung des Wafers Probleme verursachen. Insbesondere umfassen Metallisierungen oftmals einen Stapel aus verschiedenen Metallen, die den Einsatz verschiedener Ätzmittel zusätzlich zu dem Plasma-Dicing, das auf das Halbleitermaterial des Substrats angewendet wird, erfordern, wodurch der Prozess erschwert wird.
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Gemäß der vorliegenden Anmeldung werden ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung nach Anspruch 13 bereitgestellt. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere Ausführungsformen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt;
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2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform darstellt;
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3 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt;
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4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform darstellt;
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5A–5F sind schematische Darstellungen eines Substrats in verschiedenen Stufen der Verarbeitung, um Ausführungsformen zu veranschaulichen;
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6 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt;
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7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform darstellt; und
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8A–8E sind schematische Darstellungen eines Substrats in verschiedenen Stufen der Verarbeitung, um Ausführungsformen zu veranschaulichen.
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Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen Ausführungsformen ausführlich beschrieben. Die in den Zeichnungen gezeigten oder hierin beschriebenen Ausführungsformen sind nur als Beispiele zu betrachten und sind nicht als den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung beschränkend auszulegen, da andere Ausführungsformen in anderen Wegen als den gezeigten implementiert werden können, ohne vom Schutzbereich dieser Anmeldung abzuweichen. Beispielsweise ist das Beschreiben einer Ausführungsform mit mehreren Merkmalen nicht so auszulegen, dass es anzeigt, dass alle derartigen Merkmale zum Implementieren von Ausführungsformen essentiell sind. Stattdessen können bei anderen Ausführungsformen einige Merkmale entfallen, Merkmale können durch alternative Merkmale ersetzt werden und/oder Merkmale können hinzugefügt werden. Außerdem können Merkmale im Vergleich zu der gezeigten in einer anderen zeitlichen oder räumlichen Reihenfolge angeordnet werden. Merkmale von verschiedenen Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden, sofern nicht etwas anderes angegeben ist.
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Ausführliche Beschreibung veranschaulichender Ausführungsformen
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Unten erörterte Ausführungsformen betreffen die Verarbeitung von Substraten. Der Ausdruck Substrat kann sich hierin beispielsweise auf ein verarbeitetes Substrat beziehen, ein Substrat, bei dem Halbleiterstrukturen auf dem Substrat ausgebildet worden sind und/oder Metallisierungsschichten auf das Substrat aufgebracht worden sind oder auf ein unverarbeitetes Substrat. Insbesondere beziehen sich unten beschriebene Ausführungsformen auf die Trennung eines Substrats in mehrere Dies. Diese Trennung wird hierin auch als Dicing bezeichnet.
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Einige im Folgenden erörterte Ausführungsformen verwenden ein Teil-Dicing. Das Teil-Dicing bezieht sich auf Techniken, Einrichtungen oder Operationen, bei denen nur ein Teil von Material(ien) zwischen auszubildenden Dies, die aus dem Substrat ausgebildet werden sollen, entfernt wird. Beispielsweise können Nuten oder Gräben zwischen Chips ausgebildet werden, die sich nicht ganz durch das Material zwischen den Chips hindurch erstrecken, beispielsweise einem Halbleitermaterial wie etwa einem Wafer und/oder eine Metallisierung.
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In 1 ist ein Blockdiagramm gezeigt, das eine Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt. Die Vorrichtung von 1 ist bei einigen Ausführungsformen Teil eines Systems oder einer Vorrichtung für die Substratverarbeitung. Mit anderen Worten können zusätzliche Einrichtungen, Vorrichtungen usw. verwendet werden, um zusätzlich zu der durch die Vorrichtung von 1, nachfolgend erörtert, durchgeführten Substratverarbeitung eine Substratverarbeitung durchzuführen. Es sei angemerkt, dass im Kontext dieser Anmeldung der Ausdruck „Vorrichtung“ keine spezifische räumliche Beziehung zwischen den die Vorrichtung bildenden verschiedenen Einrichtungen impliziert. Beispielsweise können verschiedene Einrichtungen in verschiedenen Räumen, verschiedenen Gebäuden oder anderen Arten verschiedener Orte vorgesehen sein, wobei Substrate zwischen den Einrichtungen transportiert werden. Außerdem kann eine Einrichtung mehrere Untereinrichtungen umfassen, die sich beieinander oder entfernt voneinander befinden können. Verschiedene Einrichtungen der Ausführungsformen können zu einer einzelnen Einrichtung kombiniert werden. Mit anderen Worten impliziert das Darstellen von zwei oder mehr Einrichtungen als separaten Blöcken nicht, dass diese Einrichtungen auf räumlich separate Weise implementiert werden müssen.
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Bei der Ausführungsform von 1 umfasst die Vorrichtung eine Teil-Dicing-Einrichtung 10 und eine Kompletttrennungseinrichtung 11. Bei der Ausführungsform von 1 werden Substrate, beispielsweise Halbleiterwafer wie etwa Siliziumwafer umfassende Substrate, zuerst durch die Teil-Dicing-Einrichtung 10 teilweise vereinzelt. Nach dem Teil-Dicing werden die individuellen Chip-Dies oder anderen Substratteile in der Kompletttrennungseinrichtung 11 komplett getrennt. Es sei angemerkt, dass zwischen den Einrichtungen 10 und 11 weitere Einrichtungen zum Durchführen einer Substratverarbeitung, beispielsweise eine beliebige herkömmliche Art von Halbleitersubstratverarbeitung, vorgesehen sein können.
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Die Teil-Dicing-Einrichtung 10 kann beispielsweise eine Plasma-Dicing-Technik oder eine mechanische Sägetechnik verwenden, um das Teil-Dicing durchzuführen. Die Kompletttrennungseinrichtung 11 kann beispielsweise die Chip-Dies oder andere gewünschte Substratteile mechanisch voneinander trennen. Beispielsweise kann das teilweise vereinzelte Substrat an einem Streckband montiert werden. Das Band kann dann gedehnt werden, was zu mechanischer Trennung führt. Zum Durchführen der kompletten Trennung können auch andere Arten mechanischer Trennung verwendet werden, beispielsweise Wasserstrahlen oder andere Techniken wie Laserstrahltechniken.
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In 2 wird ein Flussdiagramm gezeigt, das ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform darstellt. Das Verfahren von 2 kann unter Einsatz der Vorrichtung von 1 implementiert werden, kann aber auch unter Einsatz anderer Vorrichtungen oder Einrichtungen implementiert werden. Es sei angemerkt, dass zusätzlich zu den unter Bezugnahme auf 2 beschriebenen Operationen und Techniken weitere Techniken oder Operationen nach oder zwischen den explizit beschriebenen Operationen und Techniken verwendet werden können.
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Bei 20 in 2 wird ein Teil-Dicing eines Substrats durchgeführt, das heißt, Material zwischen Chips oder anderen Substratteilen, die getrennt werden sollen, wird teilweise entfernt. Bei einigen Ausführungsformen erfolgt das Teil-Dicing durch Sägen oder Plasma-Dicing. Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet das teilweise Entfernen des Materials das teilweise Entfernen von Halbleitermaterial, wodurch zwischen den Chips Halbleitermaterial-„Brücken“ verbleiben. Bei anderen Ausführungsformen beinhaltet das teilweise Entfernen des Materials das vollständige Entfernen von Halbleitermaterial zwischen den Chips, wobei beispielsweise nur eine Metallisierung wie etwa eine die Chips verbindende rückseitige Metallisierung verbleibt.
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Bei 21 wird eine komplette Trennung der Chips in Chip-Dies durchgeführt, beispielsweise durch eine mechanische Behandlung, eine Partikelstrahlbehandlung wie etwa eine Wasserstrahlbehandlung oder durch eine Laserstrahlbehandlung. Falls eine mechanische Behandlung verwendet wird, kann das teilweise vereinzelte Substrat zum Beispiel auf einem Streckband montiert werden, das dann mechanisch gedehnt wird, um die Chip-Dies mechanisch voneinander zu trennen.
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In 3 wird ein Blockdiagramm gezeigt, das eine Substratverarbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt. Was die Ausführungsform von 1 angeht, sind zwar mehrere Einrichtungen in 3 gezeigt, doch können zusätzliche Einrichtungen vorgesehen werden, um Substrate zu verarbeiten, bevor sie an die Vorrichtung von 3 geliefert werden, nachdem sie die Vorrichtung von 3 verlassen oder zwischen der Verarbeitung durch verschiedene, in 3 gezeigte Einrichtungen.
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Die Vorrichtung von 3 umfasst eine Teil-Dicing-Einrichtung 30 zum Teil-Dicing von zu verarbeitenden Substraten, das heißt das teilweise Entfernen von Material zwischen Chips oder anderen relevanten Teilen auf dem Substrat. Bei der Ausführungsform von 3 kann das Teil-Dicing das Ausbilden von Nuten oder Gräben in vergleichsweise dicken Halbleiterwafern umfassen, beispielsweise Wafern, die etwa 600–700 µm dick sind. Das Teil-Dicing kann beispielsweise unter Verwendung von Plasma-Dicing oder mechanischen Verfahren wie Sägen unter Einsatz einer Drahtsäge durchgeführt werden. Auf diese Weise ausgebildete Gräben oder Nuten können eine Tiefe zwischen 20 µm und 100 µm aufweisen, beispielsweise zwischen 30 µm und 40 µm, sind aber nicht darauf beschränkt.
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Nach dem Teil-Dicing werden die Substrate an eine Dünneinrichtung 31 geliefert, die das Substrat dünnt. Beispielsweise können zum Dünnen von Substraten auf Halbleiterbasis beliebige herkömmliche Schleif- und/oder Poliertechniken, die bei der Halbleiterverarbeitung verwendet werden, eingesetzt werden. Das Dünnen kann das Entfernen von Material von einer Seite des Wafers gegenüber der Seite beinhalten, wo die Nuten oder Gräben in der Teil-Dicing-Einrichtung 30 ausgebildet werden.
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Nach dem Dünnen wird das Substrat in der Ausführungsform von 3 an eine Metallisierungseinrichtung geliefert, mit der das Substrat eine rückseitige Metallisierung erhalten kann. Insbesondere kann die Metallisierung auf der Seite des Substrats gegenüber der Seite aufgebracht werden, wo die Nuten oder Gräben in der Teil-Dicing-Einrichtung 30 ausgebildet werden.
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Nach der Metallisierung in der Metallisierungseinrichtung 32 wird in der Ausführungsform von 3 das Substrat an eine Metallisierungsstrukturierungseinrichtung 33 geliefert, die die Metallisierung entsprechend dem Teil-Dicing strukturiert, insbesondere eine Metallisierung entfernt, die dem Ort der Gräben oder Nuten entspricht, die durch die Teil-Dicing-Einrichtung 30 bereitgestellt werden. Bei anderen Ausführungsformen kann die Metallisierungsstrukturierungseinrichtung 33 entfallen.
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Nach dem Strukturieren der Metallisierung in der Metallisierungsstrukturierungseinrichtung 33 wird das Substrat an eine Trenneinrichtung 34 geliefert, wo eine komplette Trennung der Chip-Dies oder anderer gewünschter Teile des Substrats durchgeführt wird, beispielsweise durch mechanische Mittel wie den Einsatz eines Streckbands, durch einen Partikelstrahl wie etwa einen Wasserstrahl oder durch Strahlung wie Laserstrahlung.
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In 4 wird ein Flussdiagramm gezeigt, das ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform zeigt. Das Verfahren von 4 kann beispielsweise unter Einsatz der Vorrichtung von 3 implementiert werden, kann aber auch unter Einsatz anderer Vorrichtungen oder Einrichtungen implementiert werden. Vor, nach oder zwischen den unter Bezugnahme auf 4 beschriebenen Operationen und Techniken können andere Operationen oder Techniken auf das Substrat angewendet werden.
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Bei 40 wird ein Teil-Dicing eines Substrats durchgeführt. Das Substrat kann einen vergleichsweisen dicken Halbleiterwafer umfassen, beispielsweise mit einer Dicke zwischen 600 µm und 700 µm oder mehr, und er kann das Bereitstellen von Gräben oder Nuten in einer Seite des Substrats umfassen. Eine Tiefe der Gräben oder Nuten kann zwischen 20 µm und 100 µm liegen, beispielsweise zwischen 30 µm und 40 µm.
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Bei 41 wird das Substrat gedünnt, beispielsweise durch Materialentfernen von einer Seite gegenüber der bei 40 ausgebildeten Gräben oder Nuten. Zum Dünnen des Substrats kann jede herkömmliche Technik wie Schleifen und/oder Polieren angewendet werden.
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Bei 42 wird eine Metallisierung auf dem gedünnten Substrat aufgebracht, beispielsweise eine Metallisierung, die mehrere Metallschichten umfasst. Die Metallisierung kann auf einer Seite des Substrats gegenüber den bei 40 gebildeten Gräben oder Nuten bereitgestellt werden.
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Bei 43 wird optional die Metallisierung strukturiert. Beispielsweise werden Abschnitte einer unstrukturierten Metallisierung an Orten entfernt, die den Positionen der bei 40 gebildeten Gräben oder Nuten entsprechen. Das Strukturieren der Metallisierung kann beispielsweise das Ätzen der Metallisierung mit einem oder mehreren Ätzmitteln, mit einer Plasmabehandlung oder beliebigen anderen herkömmlichen Metallentfernungstechniken umfassen.
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Bei 44 werden die Chip-Dies oder andere relevante Teile des Substrats vollständig voneinander getrennt, beispielsweise durch Ausüben einer mechanischen Kraft, beispielsweise unter Einsatz eines Streckbands, durch Verwenden eines Partikelstrahls wie etwa eines Wasserstrahls oder durch Einsatz von Laserstrahlung.
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Die Ausführungsformen der 3 und 4 dienen lediglich als ein Implementierungsbeispiel einer Ausführungsform, und andere Implementierungen können gleichermaßen verwendet werden. Beispielsweise kann anstelle der Metallisierung des gedünnten Substrats und des Strukturierens der oben beschriebenen Metallisierung eine zu metallisierende Rückseite mit Imid oder Fotoresist bedeckt werden, wobei das Imid oder der Fotoresist derart strukturiert werden kann, dass Imid oder Fotoresist in einem Schnittgrabenbereich zurückbleibt, das heißt in einem Bereich, wo die Trennung durchgeführt werden sollte und wo die Gräben oder Nuten bereitgestellt werden, beispielsweise bei 40. Dann kann ein Metall auf die Rückseite gesputtert werden, und das Metall kann bis zum Imid oder Fotoresist planarisiert werden, so dass kein Metall im Schnittgrabenbereich zurückbleibt. Optional kann das Imid oder der Fotoresist dann entfernt werden. Bei einer alternativen Ausführungsform kann bei Einsatz eines Imids oder einer ähnlichen Substanz ein Metallabhebeprozess im Schnittgrabengebiet durchgeführt werden. Bei anderen Ausführungsformen können Imid und Metall auf dem Substrat verbleiben, und die Trennung 44 kann verbleibendes Substratmaterial, Metallisierung und Imid trennen.
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Die Ausführungsform von 3 und 4 kann in einigen Fällen zu Seitenwänden mit höherer Qualität als herkömmliche Verfahren führen, insbesondere da das Teil-Dicing vor dem Dünnen durchgeführt wird, was während Säge- und anderer Dicing-Techniken Schwingungen usw. reduziert. Bei anderen Ausführungsformen kann das Dünnen bei 41 vor dem Teil-Dicing bei 40 durchgeführt werden.
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Als nächstes werden zur weiteren Veranschaulichung der Ausführungsformen der 3 und 4 Halbleitersubstrate in verschiedenen Stadien der Verarbeitung unter Bezugnahme auf die 5A–5F erörtert. Insbesondere zeigen die 5A–5F schematische Querschnittsansichten von Substraten, wie sie in verschiedenen Einrichtungen der Ausführungsform von 3 oder in verschiedenen Fällen des Verfahrens von 4 auftreten können. Diese Querschnittsansichten sind jedoch lediglich veranschaulichende Beispiele, und in anderen Implementierungen können andere Strukturen außer den gezeigten resultieren. Zudem sind verschiedene Elemente in den 5A–5F zueinander nicht maßstabsgetreu gezeichnet, werden aber vorgelegt, um einige Merkmale einiger Implementierungen der Ausführungsformen von 3 und 4 klar zu veranschaulichen.
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In 5A ist ein Teil eines Halbleiterwafers 15 gezeigt, beispielsweise ein verarbeiteter Halbleiterwafer mit darauf ausgebildeten Halbleiterstrukturen oder -bauelementen. Der Halbleiterwafer 15 kann eine Dicke von etwa 600–700 µm besitzen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zwischen Chip-Dies, die getrennt werden sollen, wird ein Teil-Dicing durchgeführt, was zu Nuten wie Nute 51 von 5A führt. Mit anderen Worten wird Material bis zu einer gewissen Tiefe, zum Beispiel einer Tiefe zwischen 20 µm und 100 µm, beispielsweise zwischen 30 µm und 40 µm, vom Wafer 50 entfernt. Beispielsweise können die Orte, wo das Metall entfernt wird, den Ritzlinien oder Schnittgräbengebieten des Wafers entsprechen. Der Schnittgrabenbereich kann von Strukturen und anderen Materialien wie Metallen komplett frei sein und deshalb aus einem reinen Halbleitermaterial wie beispielsweise reinem Silizium bestehen. Das Entfernen von Material kann beispielsweise unter Verwendung der Teil-Dicing-Einrichtung 30 von 3 oder bei 40 von 4 durchgeführt werden und kann beispielsweise unter Verwendung von Plasma-Dicing oder mechanischem Sägen durchgeführt werden. Die Richtung der Nute oder des Grabens 51 kann derart gewählt werden, dass die Schnittgrabengebiete in Richtung eines natürlichen Bruchs des jeweiligen Substratmaterials, beispielsweise Silizium, brechen.
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Nach dem Teil-Dicing, wie in 5B gezeigt, wird der Wafer 50 auf einen Träger 52 montiert, wobei beispielsweise ein Klebeband oder eine andere herkömmliche Montagetechnik verwendet wird. Auf dem Träger montiert, wird die Rückseite des Wafers 50 (die Seite gegenüber der Seite der Nute 51) beispielsweise bis zu einer Dicke von 50 µm Substratdicke herunter gedünnt und metallisiert. Diese Operation kann beispielsweise in einer Dünneinrichtung 31 und Metallisierungseinrichtung 32 von 3 oder bei 41 und 42 in 4 ausgeführt werden. Das Ergebnis ist in 5C gezeigt, wo im Vergleich zu der Darstellung von 5B der Wafer „kopfüber“ gezeigt ist, das heißt mit dem Träger 52 unter dem Wafer 50. Die tatsächliche Orientierung des Wafers 50 oder des anderen Substrats kann jedoch von der tatsächlichen Implementierung der verschiedenen verwendeten Einrichtungen abhängen.
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Das Ergebnis ist in 5C gezeigt. Hier ist eine Metallisierung 53 auf einem gedünnten Wafer 50 vorgesehen, um ein metallisiertes Substrat auszubilden.
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Als nächstes wird die Metallisierung strukturiert, was insbesondere zu einem Entfernen des Metalls im Gebiet der Nute 51 führt. Dies kann beispielsweise unter Einsatz einer Metallisierungsstrukturierungseinrichtung 33 von 3 oder bei 43 von 4 durchgeführt werden. Zur Veranschaulichung wird in 5D ein strukturiertes Material 54 wie etwa ein Fotoresist auf der Metallisierung 53 aufgebracht und an den Gebieten der Nute 51 entfernt. Ein nachfolgendes Ätzen entfernt die Metallisierung 53 an der Nute 51, wohingegen die verbleibende Metallisierung durch das Material 54 geschützt ist. Zum Strukturieren der Metallisierung 53 können beispielsweise verschiedene Arten von Nassätzen oder Plasmaätzen verwendet werden.
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Nachdem die Metallisierung strukturiert worden ist, kann das Material 54 beispielsweise durch Einsatz eines entsprechenden Lösemittels entfernt werden, und für die finale Trennung wird das Substrat 50 beispielsweise auf ein Streckband 55 montiert, wie in 5E gezeigt. Wie oben erwähnt, können außer einem Streckband auch andere Techniken für die Trennung verwendet werden. Dann wird, wie in 5F angegeben, das Streckband 55 gedehnt, wie durch die Pfeile 56 angezeigt, was zu einem Brechen der „Brücke“ des Wafermaterials über der Nute 51 in 5E führt. Vor der Trennung können bei einigen Ausführungsformen die Brücken aus Halbleitermaterial beispielsweise bis zu einer Tiefe von 2–5 µm unter Verwendung einer Plasmaätzung oder eines mechanischen Sägens geringfügig geschlitzt werden, um das Brechen der Brücken beim Strecken des Streckbands zu erleichtern. Wie in 5F gezeigt, führt dies zu zwei getrennten Waferabschnitten 50, beispielsweise zwei separaten Chip-Dies. Es sei angemerkt, dass zwei Chip-Dies lediglich zu Vereinfachungszwecken gezeigt sind und je nach der Größe des Wafers und der auf dem Wafer ausgebildeten Anzahl von Chips mehrere Chip-Dies vorliegen können.
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Es sei angemerkt, dass in einigen Fällen ein Teil der oben erwähnten „Brücke“ an einem der Chips haften kann und beispielsweise unter Einsatz einer Materialentfernungstechnik entfernt werden kann, wie später unter Bezugnahme auf 8E beschrieben. Die Brücke bricht leicht in Ausführungsformen, bei denen die Nuten wie Nute 51 entsprechend bevorzugter Bruchrichtungen des verwendeten jeweiligen Wafers, beispielsweise eines Siliziumwafers, orientiert sind.
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Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 6 eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung beschrieben. Insbesondere zeigt 6 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform, die verschiedene Einrichtungen umfasst. Es ist anzumerken, dass vor der Verarbeitung durch die Einrichtung von 6, nach der Verarbeitung durch die Einrichtungen von 6 oder zwischen der Verarbeitung durch verschiedene Einrichtungen von 6 Substrate durch zusätzliche Einrichtungen verarbeitet werden können, die nicht in 6 gezeigt sind, beispielsweise herkömmliche Einrichtungen, die für die Halbleiterverarbeitung verwendet werden. Beispielsweise können vor der Verarbeitung durch die Einrichtung von 6 Halbleiterstrukturen oder -bauelemente auf einem Substrat wie einem Halbleiterwafer durch beliebige herkömmliche Techniken ausgebildet werden.
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In der Vorrichtung von 6 wird ein Substrat, beispielsweise ein verarbeiteter Halbleiterwafer wie ein verarbeiteter Siliziumwafer, an eine Dünneinrichtung 60 geliefert, wo der Wafer auf eine Zieldicke, beispielsweise eine Dicke von zwischen 50–70 µm, gedünnt wird, wenngleich je nach der Anwendung auch andere Dicken möglich sind. Das Dünnen kann beispielsweise durch Anwenden herkömmlicher Schleif- und/oder Poliertechniken durchgeführt werden.
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Nach dem Dünnen wird das Substrat an eine Metallisierungseinrichtung 61 geliefert, wo eine rückseitige Metallisierung auf dem Substrat aufgebracht wird, das heißt eine Metallisierung auf einer Seite des Substrats gegenüber einer Seite, wo beispielsweise Halbleiterstrukturen oder Halbleiterbauelemente ausgebildet sind.
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Das Aufbringen einer Metallisierung, wie bereits erörtert, kann das nachfolgende Aufbringen mehrerer Metallschichten auf der Rückseite des Substrats umfassen.
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Nach der Metallisierung in der Metallisierungseinrichtung 61 wird das Substrat an eine Teil-Dicing-Einrichtung geliefert, die ein Teil-Dicing durchführt. Bei der Ausführungsform von 6 kann das Teil-Dicing ein komplettes Entfernen von Halbleitermaterialien zwischen auszubildenden Chips umfassen, wobei nur die in der Metallisierungseinrichtung 61 ausgebildete Metallisierung, die die Chips miteinander verbindet, verbleibt. Bei anderen Ausführungsformen kann eine dünne Brücke aus Halbleitermaterial, wie unter Bezugnahme auf 5A–5F erörtert, zurückbleiben.
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Nach dem Teil-Dicing wird das Substrat an eine Trenneinrichtung 63 geliefert, um eine komplette Trennung der Chip-Dies oder anderer relevanter Teile des Substrats durchzuführen. Beispielsweise kann das Substrat auf einem Streckband montiert werden, das dann gedehnt wird.
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Nach dem Trennen kann das Substrat an eine Materialentfernungseinrichtung 64 geliefert werden, mit der überschüssiges Material, beispielsweise überschüssiges Metall, entfernt wird, wie später unter Bezugnahme auf 8E unter Verwendung eines Beispiels beschrieben wird.
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Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 7 ein Verfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform beschrieben. Das in 7 dargestellte Verfahren kann unter Verwendung der in 6 gezeigten Vorrichtung implementiert werden, kann aber auch unter Verwendung anderer Vorrichtungen oder Einrichtungen implementiert werden.
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Zudem können vor den unter Bezugnahme auf 7 beschriebenen verschiedenen Operationen und Techniken, zwischen diesen Operationen oder Techniken und/oder nach diesen Operationen oder Techniken weitere Operationen und Techniken auf ein Substrat wie etwa ein Substrat auf Halbleiterbasis angewendet werden, beispielsweise beliebige herkömmliche Verarbeitungstechniken, die in Herstellungsprozessen von Halbleiterbauelementen verwendet werden.
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Bei 70 wird ein Substrat, beispielsweise ein Halbleiter wie ein Siliziumwafer, auf eine gewünschte Zieldicke gedünnt. Das Substrat kann ein vorverarbeitetes Substrat sein, beispielsweise ein Halbleiterwafer mit darauf ausgebildeten Halbleiterstrukturen oder -bauelementen.
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Bei 71 wird eine Metallisierung auf einer Rückseite eines Substrats aufgebracht, das heißt eine Seite gegenüber einer Seite wo Halbleiterstrukturen oder andere Elemente auf dem Substrat ausgebildet sind. Die Metallisierung kann mehrere Schichten umfassen, wobei jede Schicht ein Metall oder eine Metalllegierung umfasst.
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Bei 72 wird ein Teil-Dicing des metallisierten Substrats durchgeführt. Beispielsweise kann im Fall eines Substrats, das einen Halbleiterwafer umfasst, Halbleitermaterial zwischen auszubildenden Chip-Dies komplett entfernt werden, beispielsweise unter Einsatz von Plasma-Dicing, so dass die Chip-Dies nur über die bei 71 aufgebrachte Metallisierung miteinander verbunden bleiben.
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Bei 73 werden dann die Chip-Dies oder andere relevante Teile des Substrats komplett voneinander getrennt. Beispielsweise kann nach dem Teil-Dicing bei 72 das Substrat auf einem Streckband montiert werden, und ein Strecken des Streckbands kann dann die Metallisierungen zwischen den Dies zerreißen, wodurch die Dies komplett voneinander getrennt werden.
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Bei 74 wird dann überschüssiges Material, insbesondere überschüssiges Metall, beispielsweise unter Verwendung eines sogenannten CO2-Schneestrahls entfernt, der kleine Partikel aus Trockeneis, das heißt gefrorenem CO2, ausstößt.
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Zur weiteren Veranschaulichung der oben unter Bezugnahme auf die 6 und 7 erörterten Ausführungsformen werden in 8A–8E verschiedene schematische Querschnittsansichten eines Substrats in verschiedenen Stufen der Verarbeitung gezeigt. Die Darstellungen von 8A–8E sind nur als schematisch anzusehen, und verschiedene Elemente dieser Figuren sind zueinander nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet, sondern sind so dargestellt, dass man ein klares Verständnis des jeweiligen dargestellten Substrats erhält. Zudem veranschaulichen die schematischen Darstellungen der 8A–8E nur eine von zahlreichen Möglichkeiten, wie Substrate in verschiedenen Stadien der Verarbeitung aussehen können, und in anderen Implementierungen der Ausführungsformen von 6 und 7 können andere Substrate erhalten werden.
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In 8A ist eine schematische Querschnittsansicht eines Substrats nach einem Dünnen und Aufbringen einer Metallisierung gezeigt, beispielsweise ein Substrat nach der Verarbeitung durch die Dünneinrichtung 60 und die Metallisierungseinrichtung 61 von 6 oder nach dem Durchlaufen der unter Bezugnahme auf 70 und 71 von 7 beschriebenen Operationen. Bei dem veranschaulichenden Beispiel von 8 umfasst das Substrat einen Halbleiterwafer 80 mit einer Metallisierung 81 auf einer Rückseite davon. Das Substrat wird über ein Klebeband 82 auf einen Träger 83 montiert. Als Vorbereitung auf das Teil-Dicing wurde eine Maske 84 auf einer Vorderseite des Wafers 80 beispielsweise unter Verwendung herkömmlicher Fotolithografie aufgebracht. Die Maske 84 im Beispiel von 8A bedeckt Bereiche, die voneinander zu trennenden Chip-Dies entsprechen, wobei freie Schnittgrabengebiete oder Ritzlinien zurückbleiben, an denen die Chip-Dies getrennt werden sollen. In dem veranschaulichenden Beispiel von 8 wurde der Wafer 80 vor dem Aufbringen der Metallisierung 81 gedünnt, beispielsweise auf eine Dicke zwischen 50 und 150 µm, beispielsweise etwa 50 µm.
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8B zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Anordnung von 8 nach dem Durchführen eines Teil-Dicing beispielsweise unter Einsatz der Teil-Dicing-Einrichtung 62 von 6 oder bei 72 von 7. Bei dem veranschaulichenden Beispiel von 8B wurde unter Verwendung des Teil-Dicing an in 8B mit 85 bezeichneten Orten das Material des Halbleiterwafers 80 komplett entfernt, beispielsweise unter Einsatz von Plasma-Dicing. Deshalb bleiben die verschiedenen Chip-Dies des Wafers 80 nur über die rückseitige Metallisierung 81 verbunden.
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Als nächstes wird in dem gegenwärtig erörterten veranschaulichenden Beispiel das Substrat auf ein Streckband 86 montiert, wie in 8C gezeigt, beispielsweise in der Trenneinrichtung 63 von 6 oder bei 73 von 7.
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Halterungen für das Streckband 86 sind mit 87 bezeichnet. Um die verschiedenen Chip-Dies zu trennen (auch beispielsweise in der Trenneinrichtung 63 von 6 oder bei 73 von 7) wird das Streckband dann gedehnt, wie in 8D durch Pfeile 810 angegeben, wodurch die Metallisierung 81 zerreißt, was zu mehreren getrennten Chip-Dies führt. Wenngleich zu Veranschaulichungszwecken in 8D vier solche Chip-Dies gezeigt sind, kann jede Anzahl von Chip-Dies resultieren, insbesondere signifikant größere Anzahlen als vier, und zwar je nach der Größe des Wafers 80 und der Größe der darauf auszubildenden individuellen Chips.
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Wie in 8D zu sehen ist, kann die Metallisierung 81 Abschnitte aufweisen, die über den durch den Wafer 80 ausgebildeten Chip-Dies hängen. Um dies zu beheben, kann überhängende Metallisierung beispielsweise in einer Materialentfernungseinrichtung 64 von 6 oder 74 von 7 entfernt werden.
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Ein Beispiel für eine derartige Materialentfernung wird in 8E gezeigt. Hier wird für das Materialentfernen ein sogenannter CO2-Schneestrahl 88 verwendet, der einen Strahl aus gefrorenen Trockeneispartikeln (das heißt gefrorenem CO2) 89 ausstößt, was zu metallisierten Chip-Dies ohne überhängende Metallisierung führt, die dann zur weiteren Verarbeitung bereit sind, beispielsweise das elektrische Kontaktieren, Kapseln oder dergleichen.
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Die oben beschriebenen Ausführungsformen dienen lediglich als Beispiele, und andere Implementierungen und Ausführungsformen sind möglich, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Anmeldung abzuweichen.
