DE10229499A1

DE10229499A1 - Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers

Info

Publication number: DE10229499A1
Application number: DE10229499A
Authority: DE
Inventors: Oliver Koethe; Christof Landesberger; Martin Bleier
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2002-04-23
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2003-11-20
Anticipated expiration: 2022-07-02
Also published as: DE10229499B4

Abstract

Ein Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers umfaßt ein mechanisches Abtragen von Material in dem Wafer in einem vorbestimmten Muster. Durch das Abtragen des Materials entstehen an dem Wafer Defekte. Das Verfahren umfaßt ferner ein Beseitigen der Defekte an dem Wafer. Das Beseitigen der Defekte an dem Wafer erhöht die Bruchfestigkeit des Wafers und erleichtert dadurch eine nachfolgende Bearbeitung desselben.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Bearbeiten von Wafern und spezieller auf das Bearbeiten von Wafern, bei dem Material mechanisch abgetragen wird.
Immer höhere Anforderungen seitens der Halbleiterindustrie an die mechanische Belastbarkeit von Chips auf Basis von Silizium oder III/V-Halbleitern bis in den Substratdickenbereich von weniger als 50 µm verbleibender Dicke erfordern zunehmend verbesserte Methoden einer schonenden Behandlung von Chips bei einer mechanischen Bearbeitung oder einem Materialabtrag, wie beispielsweise bei einer Chipvereinzelung.
Bei der Chipvereinzelung bedient sich eine im Stand der Technik gängige Methode eines Sägeprozesses oder eines Trennschleifens. Bei dieser Bearbeitung dient als Werkzeug eine diamantbeschichtete Schleifscheibe von ca. 20 µm Dicke, die mit einer hohen Drehzahl, die typischerweise etwa 30.000 U/min aufweist, entlang von Ritzrahmen auf einer über einem Positioniertisch ausgerichteten Scheibe geführt wird. Dabei wird der auf einer Sägefolie aufgeklebte und fixierte Wafer gänzlich durchtrennt oder mit Gräben definierter Dicke versehen. Ausgehend von dem Ritzrahmen können die durch den Schnitt induzierten Kristallfehler bis zu 100 µm in den Chip hineinreichen. Im Gegensatz zu dem nachfolgend erklärten Ritzverfahren, bietet das oben beschriebene Verfahren den Vorteil, daß es unabhängig von der Kristallorientierung wirkt.
Eine weitere bekannte Möglichkeit zur Bearbeitung eines Wafers bzw. Chips stellt das sogenannte Ritzen dar. Dabei wird auf einer Scheibenoberfläche eine feine Diamantspitze unter leichtem Druck entlanggeführt, welchen einen definierten Defekt von einigen Mikrometern induziert. Aufgrund der mechanischen Beschädigung der Kristallstruktur entstehen Gitterspannungen, welche den Kristall bei nur geringer mechanischer Belastung brechen läßt. Diese Bearbeitungsmethode ist abhängig von der Kristallorientierung und wird aufgrund der notwendigen exakten Ausrichten des Wafers bezogen auf die Scheibenorientierung im Stand der Technik nicht mehr in großem Umfang eingesetzt. Sind dabei die Chipränder nicht exakt entlang der Orientierungsachsen ausgerichtet, so läuft die Bruchkante in den Chip und zerstört die auf dem Chip angeordneten Schaltungsstrukturen, wie beispielsweise integrierte Schaltungen.
Ebenso wie bei dem oben erklärten Sägen kann auch diese Bearbeitungsmethode Defektstrukturen entlang der Bruchkanten induzieren, die sich tief in den Chip hinein erstrecken.
Ein weiteres Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers ist in der WO 01/03180 beschrieben. Dabei wird an der Vorderseite eines Schaltungswafers ein plasmageätzter Graben erzeugt, um den Wafer später in Chips zu vereinzeln. Dieses Verfahren ist als ein alternativer Prozeß zum konventionellen Sägen und insbesondere für sehr dünne Chips gedacht.
Das Erzeugen der Gräben auf der Vorderseite kann durch ein Einsägen oder mit einem Trockenätzprozeß erfolgen. Die Tiefe des dabei erzeugten Grabens definiert eine spätere Dicke der vereinzelten Chips. Der prozessierte Wafer wird anschließend, geklebt auf einen Stützwafer, von der Rückseite her gedünnt. Durch den Dünnungsprozeß öffnen sich die vorderseitigen Sägegräben, wodurch die Chips vereinzelt werden.
Wie bereits oben erwähnt wurde, bieten sich zur Erzeugung der vorderseitigen Gräben die Möglichkeiten eines Ätzens und eines mechanischen Materialabtrags. Die Verwendung eines Ätzprozesses bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Erzeugung der Gräben weist den Nachteil auf, daß ein maskengebundener lithographischer Prozeßschritt an der Wafervorderseite notwendig ist, um die zu erzeugenden Gräben zu definieren. Lithographische Prozeßschritte sind jedoch Zeit- und kostenaufwendig. Ein weiterer Nachteil des Ätzens besteht darin, daß der Wafer Strukturen mit ätzresistenten Materialien aufweisen kann, so daß die Wirksamkeit eingeschränkt ist. Ein Abtragen von Material eines Wafers mittels Ätzens bietet jedoch den Vorteil, daß der Wafer auf eine schonende Weise bearbeitet wird, so daß der Wafer nach dem Bearbeiten eine hohe Stabilität aufweist, was insbesondere für nachfolgende an dem Wafer durchzuführende Prozeßschritte vorteilhaft ist.
Im Gegensatz dazu stellt das bekannte mechanische Abtragen von Material keine schonende Behandlung des Wafers dar, da der Wafer bei der mechanischen Bearbeitung hohen Belastungen ausgesetzt ist, die auch nach dem Bearbeiten den Wafer beeinflussen. Dies verhindert im Stand der Technik oftmals und insbesondere für Wafer, die bei einem nachfolgenden Prozeß weiteren hohen mechanischen Anforderungen, beispielsweise nach einem Dünnen derselben, ausgesetzt sind, den Einsatz mechanischer Bearbeitungen zum Erzeugen von Mustern oder anderer vorbestimmter Strukturen in einem Wafer.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers zu schaffen, das ein einfaches Abtragen von Material des Wafers in einem vorbestimmten Muster und eine hohe Stabilität des Wafers nach dem Bearbeiten ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß ein einfacher Materialabtrag mit einer geringen Beeinflussung der Stabilität des Wafers nach dem Bearbeiten ermöglicht wird, indem das Abtragen von Material in einem vorbestimmten Muster mittels mechanischer Bearbeitung erfolgt.

Erfindungsgemäß kann jedoch trotz des mechanischen Abtrags, der eigentlich zu verbleibenden Defektstrukturen führt, die die Waferstabilität beeinflussen, dennoch eine große Stabilität des Wafers nach dem Bearbeiten erreicht werden, indem die bei dem mechanischen Bearbeiten hervorgerufenen Defektstrukturen nach der mechanischen Bearbeitung durch zusätzliche Maßnahmen beseitigt werden.

Gemäß der Erkenntnis der Erfindung bewirkt das Beseitigen der Defektstrukturen eine Erhöhung der Bruchfestigkeit des Wafers oder, im Fall einer Vereinzelung des Wafers, der vereinzelten Chips des Wafers. Dadurch werden anschließende Prozeßschritte, wie beispielsweise eine Chipmontage, eine Bestückung, ein Kleben oder ein Löten erleichtert, der Ausschuß reduziert und damit Kosten gesenkt.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Wafer durch Abtragen des Materials in dem Wafer im Gegensatz zu einem Ritzen oder Kantenbrechen unabhängig von einer Kristallorientierung, beispielsweise durch ein Sägen, vereinzelt werden kann. Die Unabhängigkeit von einer Kristallorientierung ist insbesondere im Bereich der III/V-Halbleiter, wie beispielsweise GaAs, notwendig, da hier die Sollbruchstellen entlang der 110-Ebenen verlaufen.

Im Gegensatz zu dem Bearbeiten eines Wafers mittels reiner Ätzprozesse, beispielsweise bei einem Erzeugen von Gräben mittels eines Ätzprozesses zum nachfolgenden Vereinzeln mittels eines rückseitigen Dünnens, ist bei der vorliegenden Erfindung kein Zeit- und kostenaufwendiger lithographischer maskengebundener Prozeßschritt notwendig. Der Wafer kann mit den bekannten mechanischen Bearbeitungsverfahren, die typischerweise Zeit- und kostengünstig sind, bearbeitet werden. Ferner können auch Strukturen innerhalb der Sägestraße einfach durchgesägt werden, die gegenüber einem Trockenätzprozeß möglicherweise ätzresistent sind. Derartige Strukturen, die beispielsweise Metall oder Metallsilizide umfassen, werden häufig als sogenannte Prozeß- Kontrollmodule (PCM = process control modules) a priori in die Sägebahnen eingebracht, um während verschiedener Prozeßschritte den Fortgang und die Zuverlässigkeit derselben zu überwachen.

Das erfindungsgemäße Verfahren eines mechanischen Abtragens und einer nachfolgenden Beseitigung der erzeugten Defektstrukturen weist beispielsweise bei einem Vereinzeln mittels rückseitigem Dünnen insbesondere für großflächige integrierte Schaltungen, bei denen die Anzahl von Sägestraßen gering ist, reduzierte Kosten auf.

Das mechanische Abtragen in einem vorbestimmten Muster kann beispielsweise ein Sägen, Schleifen oder Ritzen umfassen.

Das mechanische Abtragen kann bei einem Ausführungsbeispiel ein Erzeugen eines oder mehrerer Gräben einer vorbestimmten Tiefe in einem vorbestimmten Muster umfassen. Vorzugsweise umfaßt dabei die erfindungsgemäße Beseitigung der Defekte ein Ätzen des Grabens, wodurch Defektstrukturen an der durch das mechanische Abtragen erzeugte Oberfläche, d. h. auf dem Boden und/oder der Seitenwände des Grabens, beseitigt werden, so daß die Bruchfestigkeit des Wafers nach dem Durchführen des Ätzens erhöht ist.

Bei einem Ausführungsbeispiel wird der Wafer mittels des mechanischen Abtragens durchtrennt oder in Chips vereinzelt, wodurch an den jeweiligen Schnittkanten des Wafers Defektstrukturen entstehen, die weit in den Wafer bzw. die vereinzelten Chips hineinreichen können und eine Bruchfestigkeit und andere mechanische Eigenschaften derselben herabsetzten. Erfindungsgemäß wird bei diesem Ausführungsbeispiel eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften durch ein Beseitigen der Schnittkanten-Defektstrukten erreicht, was beispielsweise durch ein Ätzen der Kanten erfolgen kann.

Das Ätzen des Grabens oder der Schnittkante kann ein trockenchemisches Ätzen, beispielsweise unter Verwendung von Fluor, Brom oder Chlor, oder ein naßchemisches Ätzen, beispielsweise unter Verwendung von HF, H₃PO₄, HNO₃, H₂O₂, H₂, SO₄, umfassen.

Vorzugsweise wird bei dem Beseitigen der Defekte mittels Ätzens Material bis zu einer Tiefe von etwa 2 bis 10 µm an den Seitenwänden und/oder Bodens des Grabens bzw. der Schnittkanten abgetragen, wodurch die Defektstrukturen mit hoher Wirksamkeit beseitigt werden.

Der Wafer kann auf einer Seite Schaltungsstrukturen, wie beispielsweise eine integrierte Schaltung mit aktiven und passiven Bauelementen, aufweisen, wobei die Seite vorzugsweise mit einer chemisch- und ätzbeständigen Abdeckung beschichtet wird, um die Schaltungsstrukturen bei dem Beseitigen der Defekte, beispielsweise einem Ätzen, zu schützen. Das Beschichten der einen Seite des Wafers kann vor dem mechanischen Abtragen von Material erfolgen, wobei die Abdeckung ganzflächig über den Wafer oder gemäß dem vorbestimmten Muster zum Definieren des mechanischen Abtragens von Material aufgebracht sein kann. Die Abdeckung kann chemisch- oder ätzbeständige Materialien, wie beispielsweise einen Photolack, Polyimide, Methacrylate oder Epoxide aufweisen. Ferner kann die Abdeckung nach dem Beseitigen der Defekte mittels eines Trocken- oder Naßätzprozesses entfernt werden.

Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem durch das mechanische Abtragen von Material ein Graben in einem vorbestimmten Muster auf einer Seite des Wafers erzeugt wird, wird nach dem Beseitigen der Defekte an dem Wafer, der Wafer von der anderen Seite gedünnt, so daß sich der Graben öffnet und der Wafer vereinzelt wird. Das Dünnen des Wafers kann mittels eines Spinätzens oder eines Tauchätzens erfolgen. Die Tiefe des Grabens bestimmt die Dicke der durch das Vereinzeln des Wafers erhaltenen Chips. Beispielsweise kann zum Erzeugen von Chips mit geringer Dicke die Tiefe des Grabens in einem Bereich von 5 bis 100 µm liegt.

Bei der mechanischen Erzeugung des Grabens ist zu beachten, daß sich die Tiefe des Grabens aufgrund der Bearbeitung zur Beseitigung der Defekte erhöhen kann, was bei nachfolgenden Arbeitsvorgängen zu berücksichtigen ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegende Figur näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 schematische Darstellungen, die einen Querschnitt durch einen Wafer während verschiedener Stufen einer Bearbeitung desselben gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, bei dem ein Wafer vereinzelt wird.
Bevor auf eine Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung näher eingegangen wird, werden im folgenden Experimente der Erfinder erläutert, die zusammen mit den sich daraus ergebenden Erkenntnissen zu der vorliegenden Erfindung beigetragen haben. Die Experimente wurden zur Ermittlung einer Bruchfestigkeit von dünnen Siliziumchips in Abhängigkeit von Dünnungs- und Vereinzelungsprozessen durchgeführt.
Die Erfinder führten dabei eine Reihe von Untersuchungen zum mechanischen Verhalten von dünnem Silizium durch. In einer Variante wurden Gräben an der Vorderseite mit einem Sägeprozeß erzeugt. Die Tiefe der Gräben wurde in einem Bereich von 5 µm bis 100 µm variiert. Anschließend wurde der Wafer von der Rückseite her mittels Schleifen bzw. Grinden und einem naßchemischen Ätzprozeß, d. h. genauer einem Spin-Ätzen, abgedünnt. Die dabei automatisch vereinzelten Chips wurden anschließend in einem Biegetestgerät auf ihre Bruchfestigkeit geprüft. Es zeigte sich, daß die Bruchkraft eine sehr große Streuung aufwies. Der Mittelwert der Bruchkraft war etwa um einen Faktor 2 höher als bei Vergleichswafern, die erst gedünnt und danach in Chips gesägt wurden. Die niedrigsten Werte der Bruchkraft waren etwa genau so groß wie bei Wafern, die erst nach dem Dünnen gesägt wurden. Die höchsten Werte der Bruchkraft waren bis zu 4 mal höher als die Vergleichsproben, die auf eine herkömmliche Weise gesägt wurden.
Das experimentelle Ergebnis läßt sich derart erklären, daß der rückseitige Spin-Ätz-Prozeß die Chip-Kanten unterschiedlich stark angreift. Dabei werden Kanten, die von dem radial von innen nach außen strömenden Ätzmedium direkt angespült werden, einem großen Ätzabtrag unterworfen. Dies bedeutet, daß Defekte entlang der Sägestraße gut eliminiert werden. Die Chipkanten werden an verschiedenen Orten auf dem Siliziumwafer unterschiedlich stark und auch unterschiedlich lange überätzt. Dies führt auf die beobachtete große Schwankungsbreite der Bruchkräfte.
Das oben beschriebene Experiment beweist, wie wichtig das Entfernen von Materialdefekten ist, die durch einen mechanischen Abtrag von Material, wie beispielsweise einen Sägeprozeß, an einem Wafer induziert werden.
Daraus wurde die Erkenntnis gewonnen, daß eine Verbesserung der Stabilität und insbesondere der Bruchkraft des Wafers bzw. der aus dem Wafer vereinzelten Chips, zu erreichen ist, indem erfindungsgemäß nach einem mechanischen Abtragen von Material in dem Wafer die dabei entstehenden Defekte an dem Wafer beseitigt werden.
Dies kann bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht werden, daß der Wafer mittels des mechanischen Abtragens in Chips vereinzelt wird, wobei die Kanten des Chips nachfolgend geätzt werden. Dadurch werden die Chipkanten gleichmäßig überätzt, so daß eine hohe Bruchfestigkeit der Chips erreicht wird, die ferner eine geringe Streuung aufweist. Dabei ist zu beachten, daß das Ätzmedium auf die Vorderseite gelangen kann, die üblicherweise nur durch eine Haftfolie, beispielsweise eine Rück- Schleiffolie ("back grinding tape"), abgeklebt ist. Dieser Folienschutz ist nicht hermetisch dicht gegen flüssige Medien. Daher ist es bei einem Wafer, bei dem aktive Chip- Strukturen an der Vorderseite gebildet sind, vorteilhaft, die Chip-Strukturen oder die gesamte Vorderseite, beispielsweise mittels einer ätz- oder chemisch-beständigen Abdeckung, hermetisch dicht zu bedecken, um ein Zerstören der Chip-Strukturen durch das Ätzmedium zu verhindern.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, das nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben wird, umfaßt das mechanische Abtragen von Material ein Erzeugen eines oder mehrerer Gräben. Bei diesem Verfahren wird nach dem mechanischen Abtragen ein Überätzen des Grabens durchgeführt, um Defektstrukturen an den Sägerändern zu eliminieren und die Kantenqualität vereinzelter Chips sowie ihre mechanische Belastbarkeit zu verbessern.
Zur Durchführung des Verfahrens wird gemäß Fig. 1a eine Vorderseite 100a eines Wafers 100, der bei dem Ausführungsbeispiel ein Halbleitermaterial, wie Silizium umfaßt, mit einer chemikalien- oder ätzbeständigen Abdeckung 110, die beispielsweise ein Polymer aufweisen kann, beschichtet. Die Abdeckung 110 kann bekannte chemikalienbeständigen Materialien, wie beispielsweise Photolacke, Polyimide, Methacrylate oder Epoxide umfassen, die beispielsweise mittels Spincoating aufgebracht werden können. Die Abdeckung 110 auf der Vorderseite des Wafers 100 wird aufgebracht, um einen ausreichenden Schutz vor Unterätzung zu bieten, so daß Schaltungsstrukturen 112, die auf der Vorderseite oder in der Nähe der Vorderseite des Wafers 100 angeordnet sind, nicht durch das nachfolgende Beseitigen von mechanisch induzierten Defekten beeinträchtigt werden. Dazu ist es vorteilhaft, die Abdeckung hermetisch dicht aufzubringen.
Nach dem Aushärten der Schutzabdeckung 110 wird dieselbe und der Wafer bis zu einer bestimmten Tiefe vorderseitig eingesägt.
Dadurch entsteht in dem Wafer 100 ein Graben 114, der an den Seitenwänden und dem Boden Defektstrukturen 116 aufweist. Das mechanische Erzeugen des Grabens kann beispielsweise durch ein Sägen mittels einer in der Industrie üblichen Wafersäge erfolgen.
Der eingesägte Graben 114 wird nun vor dem rückseitigen Dünnungsprozeß zum Vereinzeln des Wafers überätzt. Dieser Ätzprozeß kann sowohl trocken- als auch naßchemisch erfolgen. Der Trockenätzprozeß kann ein Plasmaätzen, ein reaktives Ionenätzen (RIE) oder ein Ionenstrahlätzen umfassen, wobei die Schutzabdeckung 110 so beschaffen ist, daß sie gegenüber den oben genannten Trockenätzprozessen widerstandsfähig ist. Das Ätzmedium kann beispielsweise fluor-, brom- oder chlorhaltige Gase umfassen. Der trockenchemische Ätzprozeß kann durch gängige in der Halbleiterindustrie etablierte Trockenätzverfahren und den dazu erforderlichen Vorrichtungen durchgeführt werden.
Vorzugsweise sollte das Ätzverhalten isotrop sein, um ein gleichmäßiges Ätzen der Seitenwände und des Bodens des Grabens 114 zu erreichen. Beispielsweise weist bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem das Überätzen des Sägegrabens 114 ein Plasmaätzen als trockenchemischen Ätzprozeß umfaßt, das Wirkverhalten des verwendeten Ätz-Plasmas in der Prozeßkammer vorzugsweise einen isotropen Charakter auf, um ein gleichmäßiges Ätzen der Oberfläche, d. h. den Seitenwänden und des Bodens, des Grabens 114 zu erreichen, wodurch die durch den Sägeprozeß verursachten Defektstrukturen 116 an den eingesägten Chiprändern wirksam eliminiert werden. Der Ätzprozeß sollte vorzugsweise so geführt werden, daß genügend Material von den Oberflächen des Grabens 114 weggeätzt wird, um eine hohe Wirksamkeit der Beseitigung der Defektstrukturen zu erreichen. Ein typischer Materialabtrag der Oberflächen umfaßt ein Ätzen der Oberflächen bis zu einer Tiefe von 2 bis 10 µm.
Fig. 1c zeigt die Struktur von Fig. 1b nach dem Durchführen des Ätzprozesses zur Entfernung der Defektstrukturen 116. Wie es zu erkennen ist, werden durch den Ätzvorgang die Defektstrukturen 116 an den Seitenwänden und dem Boden des Grabens 114 beseitigt, so daß sich eine geglättete Oberfläche des Grabens 114 ausbildet. Die Beseitigung der Defektstrukturen bewirkt unter anderem eine Verringerung der mechanischer Spannungen des Wafers, die sich aufgrund der Defektstrukturen sowohl in einem Nahbereich des Grabens 114 als auch über einen großen Teil oder den gesamten Wafer erstrecken können.
Nach dem Ätzprozeß zur Beseitigung der Defektstrukturen kann ein weiterer Trockenätzprozeß zur Entfernung der Schutzabdeckung 110 nachgeschaltet werden. Typischerweise wird ein derartiger Entfernungsprozeß, der auch als ein Veraschungsprozeß bezeichnet wird, mit sauerstoffhaltigen Ätzgasen durchgeführt, um eine vollständige Entfernung der Schutzabdeckung 110 zu erreichen. Fig. 1d zeigt die Struktur von Fig. 1c nach dem Durchführen des Entfernens der Schutzabdeckung 110.
Im Gegensatz zu der Verwendung eines Trocken-Ätzens kann bei einem Ausführungsbeispiel die Beseitigung der Defektstrukturen 116 in dem Graben 114 auch mittels eines naßchemischen Ätzprozesses erfolgen. Dabei wird die eingesägte und polymerbeschichtete Vorderseite mit Ätzmedien einer bestimmten Zusammensetzung nachgeätzt, um ein Überätzen des Grabens 114 zu erreichen. Vorzugsweise umfaßt das wäßrige Ätzmedium die Komponenten HF, H₃PO₄, HNO₃, H₂O₂ und H₂SO₄ verschiedenster Zusammensetzung, die gegenüber Silizium und/oder III/V-Verbindungshalbleitern sensitiv sind. Ebenso wie bei dem trockenchemischen Ätzen werden auch durch das naßchemische Ätzen des Grabens 114 die durch den Sägeprozeß verursachten Defektstrukturen 116 an den eingesägten Chiprändern eliminiert.
Bei diesem Ausführungsbeispiel muß die vorderseitig aufgebrachte Schutzabdeckung 110 derart beschaffen sein, daß sie gegenüber den angewendeten naßchemischen Ätzprozessen widerstandsfähig ist. Wie bei dem Ausführungsbeispiel, das einen trockenchemischen Ätzprozeß verwendet, weist die Abdeckung 110 vorzugsweise eine Polymerschicht auf. Die Durchführung des naßchemischen Ätzprozesses kann sowohl durch ein in der Halbleiterindustrie etabliertes Spinätzen als auch durch ein weniger gebräuchliches Tauchätzverfahren durchgeführt werden. In beiden Fällen kann das aus der Halbleiterfertigung bekannte Wissen und die entsprechenden Ausrüstungen verwendet werden, wodurch sich das Verfahren in bestehende Halbleiterfertigungsabläufe der Industrie leicht integrieren läßt, wodurch das Verfahren mit geringem Zeitaufwand verwirklicht werden kann und die Kosten gering gehalten werden.
Die Schutzabdeckung 110 kann daraufhin entfernt werden. Dies kann mittels eines Naß-Prozesses erfolgen, bei dem beispielsweise ein "Resist-Stripping" verwendet wird, wenn die Schutzabdeckung 110 Photolack aufweist. Ferner kann die Schutzabdeckung 110 auch mit anderen Verfahren, beispielsweise mittels eines Plasma-Veraschungsprozesses, entfernt werden.
Um die Wafer zu vereinzeln kann für jeden der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ein nachfolgender rückseitiger Dünnungsprozeß durchgeführt werden. Bei diesem Dünnungsprozeß wird die Rückseite 100b des Wafers 100 durch Schleif-, Spinätz-, Plasma- oder CMP-Prozesse gedünnt. Der Wafer kann dabei an einem Haftträger befestigt sein, der beispielsweise eine haftende Klebefolie aufweisen kann. Bei diesem rückseitigen Dünnen, das auch als ein Vereinzeln durch Dünnen bezeichnet wird, werden die einzelnen Chips bei Erreichen der geplanten Restdicke voneinander getrennt.
Aufgrund des Beseitigen der Defektstrukturen 116 mittels der oben beschriebenen naßchemischen oder trockenchemischen Ätzprozesse liegen die Chipränder nach dem Vereinzeln bereits defektarm vor, so daß bei diesem Ausführungsbeispiel eine hohe Belastbarkeit der Chips erreicht wird, ohne einen weiteren Ätzvorgang zum Ätzen der Kanten der vereinzelten Chips durchzuführen. Ferner kann eine Verbesserung der Sägekantenqualität erreicht werden, da induzierte Defekte, sogenannte Microcracks, durch den naßchemischen rückseitigen Dünnungs- und Vereinzelungsprozeß teilweise eliminiert werden.
Fig. 1e zeigt den Wafer 100 nach dem Durchführen des rückseitigen Dünnens. Wie es zu erkennen ist, weist der Wafer nach dem Vereinzeln zwei vereinzelte Chips auf, wobei die bei dem Trennungsprozeß erzeugten Kanten 100c und 100d der jeweiligen vereinzelten Chips eine defektarme und glatte Oberfläche aufweisen. Die gedünnten und vereinzelten Chips können in weiteren Prozeßschritten bearbeitet werden, wobei dieselben aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens eine hohe Bruchfestigkeit aufweisen.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren eines Vereinzelns mittels rückseitigen Dünnens wird die Dicke der vereinzelten Chips durch die Tiefe des Grabens bestimmt. Bei einem Erzeugen von extrem dünnen Chips kann die Tiefe des mechanisch erzeugten Grabens zur Durchführung einer Vereinzelung mittels rückseitigem Dünnen beispielsweise einen Bereich von 5 bis 100 µm umfassen. Die Tiefe des Grabens wird von der Enddicke des Chips plus einem vorbestimmten Betrag, der typischerweise 5 µm aufweist, bestimmt. Wie bereits oben erwähnt wurde ist bei der Festlegung der Enddicke des Chips ferner zu berücksichtigen, daß sich die Tiefe des Grabens durch das erfindungsgemäße Überätzen des Grabens ändert.
Im Gegensatz zu dem bekannten Erzeugen des Grabens 114 mittels eines Ätzens, das, im Gegensatz zum Sägen, bei dem sich der Zeitaufwand mit der Anzahl von Sägestraßen vervielfacht, bei kleinflächigen integrierten Schaltungen vorteilhaft ist, ist die mechanische Bearbeitung des Wafers aufgrund der einfachen technologischen Anforderungen bei dem mechanischen Abtrag in vielen Varianten, und insbesondere, wenn der zeitliche Aufwand, der zum Materialabtrag erforderlich ist, gering ist, vorzuziehen. Typischerweise wird bei einem mechanischen Abtragen lediglich eine geeignete Abtragvorrichtung, wie beispielsweise eine Wafersäge, benötigt, die vorzugsweise eine Positioniereinrichtung zum genauen Erzeugen der Sägestraßen aufweist. Daher ist für viele Fälle, beispielsweise für großflächige integrierte Schaltungen, ein mechanisches Erzeugen der Gräben bei dem Verfahren zum Vereinzeln mittels rückseitigem Ätzen die kostengünstigere Alternative.
Bei dem unter Bezugnahme auf die Fig. 1a-e gezeigten Ausführungsbeispiel umfaßt der Wafer Schaltungsstrukturen, die auf einer Vorderseite des Wafers 100 angeordnet sind. Die Schaltungsstrukturen können gemäß bekannter Verfahren auf der Vorderseite erzeugt werden. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt das Bearbeiten des Wafers einen Wafer ohne Schaltungsstrukturen, wobei das Aufbringen der Schutzabdeckung 110 und die darauffolgende Entfernung derselben nicht erforderlich ist.
Obwohl bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel das erfindungsgemäße Abtragen von Material des Wafers in einem vorbestimmten Muster und das nachfolgende Beseitigen der Defekte an dem Wafer zum Vereinzeln des Wafers durchgeführt wurde, kann das erfindungsgemäße Konzept für jedes Verfahren eingesetzt werden, bei dem Material in einem vorbestimmten Muster abgetragen wird. Beispielsweise kann bei einem Ausführungsbeispiel durch das mechanische Abtragen von Material eine Grabenstruktur in einem vorbestimmten Muster erzeugt werden, wobei die Grabenstruktur nach dem erfindungsgemäßen Beseitigen der Defekte an dem Wafer wieder aufgefüllt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Wafer durch das Beseitigen der Defekte eine hohe Bruchfestigkeit gegenüber einem Verfahren auf, bei dem lediglich ein mechanisches Abtragen des Materials und ein darauffolgendes Auffüllen durchgeführt wird.

Claims

1. Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers (100) mit folgenden Schritten:
mechanisches Abtragen eines Materials von dem Wafer (100) in einem vorbestimmten Muster, wodurch Defekte (116) an dem Wafer (100) entlang des vorbestimmten Musters entstehen; und
Beseitigen der Defekte entlang des vorbestimmten Musters.

2. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das mechanische Abtragen ein Sägen umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das mechanische Abtragen von Material ein Erzeugen eines Grabens (114) in dem Wafer (100) umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Graben (114) mit einer vorbestimmten Tiefe erzeugt wird, die einen Bereich von 5 bis 100 µm umfaßt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Abtragen von Material ein Abtragen von Material von einer ersten Seite des Wafers (100) umfaßt, und bei dem ferner ein Dünnen des Wafers (100) von einer zweiten Seite, die der ersten Seite gegenüberliegt, durchgeführt wird, um den Wafer (100) entlang dem vorbestimmten Muster zu vereinzeln.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Dünnen des Wafers (100) von der zweiten Seite ein Schleifen, ein Spin-Ätzen, ein Plasmaätzen oder ein chemisch mechanisches Polieren umfaßt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das mechanische Abtragen von Material ein Durchtrennen des Wafers (100) in zumindest einem Bereich des Wafers (100) bewirkt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Beseitigen der Defekte ein Ätzen einer durch das mechanische Abtragen in dem Wafer (100) erzeugten Oberfläche umfaßt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Ätzen einer durch das mechanische Abtragen in dem Wafer (100) erzeugten Oberfläche ein Ätzen von Seitenwänden und/oder eines Bodens des Grabens (114) oder ein Ätzen der Trennkanten des Wafers (100) umfaßt.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem das Ätzen einer durch das mechanische Abtragen in dem Wafer (100) erzeugten Oberfläche ein trockenchemisches Ätzen umfaßt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das trockenchemische Ätzen ein Ätzen unter Verwendung von Fluor, Brom oder Chlor umfaßt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei dem das Ätzen einer durch das mechanische Abtragen in dem Wafer (100) erzeugten Oberfläche ein naßchemisches Ätzen umfaßt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das naßchemische Ätzen ein Ätzen unter Verwendung von HF, H₃PO₄, HNO₃, H₂O₂ oder H₂SO₄ umfaßt.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei dem das naßchemische Ätzen ein Spin-Ätzen oder Tauch-Ätzen umfaßt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, bei dem das Ätzen einer durch das mechanische Abtragen in dem Wafer (100) erzeugten Oberfläche ein Ätzen bis zu einer Tiefe von 2 bis 10 µm umfaßt.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem auf einer Seite des Wafers Schaltungsstrukturen (112) angeordnet sind.

17. Verfahren nach Anspruch 16, das ferner den Schritt eines Aufbringens einer Abdeckung (110) zum Schützen der Schaltungsstrukturen (112) auf der Seite, auf der die Schaltungsstrukturen (112) angeordnet sind, umfaßt.

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Abdeckung ein chemisch- oder ätzbeständiges Material aufweist.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, bei dem die Abdeckung einen Photolack, Polyimide, Methacrylate oder Epoxide umfaßt.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, bei dem die Abdeckung die Schaltungsstrukturen (112) hermetisch abschließt.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, das ferner einen Schritt des Entfernens der Abdeckung umfaßt.

22. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem der Schritt des Entfernens der Abdeckung ein trockenchemisches oder naßchemisches Entfernen umfaßt.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, bei dem der Wafer ein Halbleitermaterial aufweist.