專利名稱：生產(chǎn)晶片的方法
生產(chǎn)晶片的方法本發(fā)明涉及一種從硅塊生產(chǎn)晶片的方法，其中通過粘合劑層將硅塊固定在載體上，將硅塊切成晶片，并將晶片與載體分離。晶片是用于半導(dǎo)體和光電工業(yè)中的薄片的術(shù)語，其構(gòu)成基板，通過不同的技術(shù)方法可在基板上生產(chǎn)電子元件，尤其是集成電路、微機(jī)械元件或光電涂層。大多數(shù)情況下，這些晶片由單晶或多晶硅、砷化鎵、磷化銦或碳化硅組成。取決于特定的半導(dǎo)體材料和預(yù)期用途，將晶片制造成不同的直徑和厚度。原則上，生產(chǎn)旨在產(chǎn)生盡可能薄的晶片，這主要是出于節(jié)省材料。就光電領(lǐng)域而言，例如，已正在生產(chǎn)厚度小于100 μ m的晶片。為了生產(chǎn)如此薄的晶片，將由例如上述單晶或多晶硅組成的塊切成單個(gè)的晶片。這些塊通常被稱為錠或磚。這里切優(yōu)選通過鋸進(jìn)行，例如使用連續(xù)的金屬絲。就鋸操作而言，通常將塊設(shè)置在載體上(例如在玻璃板上)，隨后可在載體上使用例如多個(gè)線鋸將塊同時(shí)切成大量的單個(gè)晶片。在這樣的操作中，通常將硅塊牢牢地固定在載體上，尤其是通過粘接固定，使得在鋸?fù)曛髥为?dú)的晶片掛在支撐物的至少一個(gè)邊緣上。因此，必須隨后將晶片與載體分離。然而，尤其是在非常薄的晶片的情況下，這經(jīng)常伴隨嚴(yán)重的問題。常用粘合劑(例如環(huán)氧樹脂)實(shí)際上非常牢固地粘在晶片邊緣，因此必須經(jīng)常手工將其除去。在這種操作的過程中，厚度僅幾個(gè)100微米的晶片非常容易碎裂。本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)晶片(尤其硅晶片)的改良方法，其中不發(fā)生或僅發(fā)生程度降低的上述問題。該目的通過具有權(quán)利要求I的特征的方法達(dá)到。從屬權(quán)利要求2-12詳述了本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方案。所有權(quán)利要求的措辭通過引用結(jié)合在本文中。像描述的一般方法的情況一樣，本發(fā)明生產(chǎn)晶片的方法也用粘合劑將娃塊固定在載體上。在此粘合劑形成薄的粘合劑層，硅塊通過粘合劑層牢牢固定在載體上。用這種方式固定的塊隨后被切成晶片。如前所述，切可通過例如多個(gè)線鋸進(jìn)行，這同時(shí)產(chǎn)生大量晶片。這些晶片通過粘合劑層粘附在載體上，隨后必須將晶片與載體分離。與現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法相比，本發(fā)明方法的這種分離尤其能更加容易的多地進(jìn)行。本發(fā)明方法的特征事實(shí)上是，將額外的基于聚合物的優(yōu)選含羥基的剝離薄膜設(shè)置在硅塊表面和粘合劑層之間。因此，在切片之后，該剝離膜也存在于晶片表面或邊緣和位于載體上的粘合劑層之間。剝離膜減弱了粘合劑層和硅塊表面之間的粘附力，使得晶片能夠與載體分離，而晶片邊緣沒有殘留的粘合劑，且不需要隨后手工分離這種殘留物。然而，同時(shí)剝離層不會將粘合劑層和硅塊表面之間的粘附力減弱至這樣的程度例如，不再足以將硅塊固定在載體上，因此也不再足以將晶片固定在載體上的程度。無法先驗(yàn)地預(yù)測這樣的性能。優(yōu)選剝離膜可與硅塊表面分離。因此，一般來說，形成不與硅塊表面共價(jià)結(jié)合的材料。特別優(yōu)選剝離膜可通過水或水溶液或另外的合適溶劑至少部分地與硅塊表面分離，在優(yōu)選實(shí)施方案中完全分離，更具體而言，通過溶劑，尤其水性溶劑，優(yōu)選通過酸性水溶液，其被加熱至例如60°c -90°c的溫度。、
實(shí)際上，特別優(yōu)選剝離膜是純粹有機(jī)的，即碳基的。然而，在其它優(yōu)選實(shí)施方案中，其可至少部分地基于聚硅氧烷。優(yōu)選使用成膜組合物形成剝離膜，成膜組合物包含至少一種聚硅氧烷、至少一種蠟和/或至少一種優(yōu)選碳基的聚多元醇。成膜組合物優(yōu)選包含僅一種上述組分或由之組成。特別優(yōu)選剝離膜從優(yōu)選碳基的聚多元醇制備，或至少使用其制備。已經(jīng)證明聚乙烯醇(PVA)是特別合適的。眾所周知，聚乙烯醇是一種聚合物，其可通過用化學(xué)計(jì)量量的氫氧化鈉溶液水解聚乙烯基酯制備，或可通過從聚乙酸乙烯酯聚合物相似轉(zhuǎn)變(polymer-analogoustransformation)制備。因此,本發(fā)明可使用的聚乙烯醇除了包含輕基之外，也可包含不水解的酯基或乙酸基，其中可使用的聚乙烯醇的水解程度優(yōu)選大于70 %，更具體而言幾乎100%。聚硅氧烷化學(xué)上更準(zhǔn)確地被稱作聚(有機(jī))硅氧烷，眾所周知，其是合成聚合物，其中硅原子通過氧原子連接。本發(fā)明的情況中特別適合使用的是低粘性的硅油，其是其它技術(shù)領(lǐng)域的公知脫模劑。眾所周知，蠟尤其是這樣的物質(zhì)，其通常在20°C是可揉捏的、固體的到硬脆的；具有粗到細(xì)的晶體結(jié)構(gòu)；在顏色方面是半透明到不透明的，但是不像玻璃；在401以上熔化不分解；在稍高于熔點(diǎn)時(shí)是低粘性的；和具有強(qiáng)溫度依賴性的稠度和溶解度。尤其適合用于本發(fā)明情況的是合成蠟，特別是基于石油的蠟，例如石蠟。為了形成剝離膜，當(dāng)然，在將硅塊固定于載體上之前，用成膜組合物(更具體而言，高分子醇類)的溶液或分散體潤濕硅塊表面。優(yōu)選預(yù)先除去硅塊表面的油污。特別優(yōu)選使用聚多元醇(更具體而言，聚乙烯醇)的溶液或分散體潤濕表面，所述溶液或分散體包含水性溶劑和/或有機(jī)溶劑，例如醇、乙酸乙酯等。潤濕本身可通過慣常的方法進(jìn)行，例如浸潰、刷涂或噴霧。在將硅塊固定到載體上之前，將存在于溶液或分散體中的溶劑或分散介質(zhì)從硅塊表面基本上全部除去。達(dá)到這個(gè)最簡單的方法是簡單地將溶劑或分散介質(zhì)蒸發(fā)，但是當(dāng)然也可通過例如通風(fēng)和/或加熱有意地加速蒸發(fā)過程。優(yōu)選地，在硅載體表面形成厚度為lnm-500nm范圍的剝離膜。在該范圍內(nèi)，進(jìn)一步優(yōu)選厚度為Inm-IOOnm,更具體而言是5nm_20nm。在本發(fā)明方法的特別優(yōu)選實(shí)施方案中，將助粘薄膜設(shè)置在載體表面和粘合劑層之間。例如商業(yè)的丙烯酸基助粘劑特別適合該目的。這增強(qiáng)上述效果，即晶片可與載體分離，而晶片邊緣上沒有殘留粘合劑?？捎脕砀纳普澈蟿?尤其是基于環(huán)氧樹脂的粘合劑層)和基板(例如玻璃板)間粘附的合適組合物對技術(shù)人員是已知的。作為用于產(chǎn)生粘合劑層的粘合劑，本發(fā)明優(yōu)選使用環(huán)氧樹脂，優(yōu)選兩組分的環(huán)氧樹脂。眾所周知，環(huán)氧樹脂是一種聚醚，一般通過環(huán)氧衍生物的催化聚合或通過環(huán)氧衍生物(例如表氯醇)與多元醇(更具體而言為二醇，例如雙酚A)反應(yīng)來制備。使用環(huán)氧樹脂將硅塊與載體(例如玻璃板)粘接對技術(shù)人員是已知的。原則上使用技術(shù)人員已知的、適合用于將硅塊與載體(例如玻璃板)粘接的所有商業(yè)環(huán)氧樹脂均已實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有益效果，也就是促進(jìn)晶片與載體分離，晶片上基本沒有 殘留粘合劑。已經(jīng)證明特別合適的環(huán)氧樹脂包括那些在水中或在其它合適的化學(xué)制劑中膨脹的環(huán)氧樹脂，或者至少含有可在水中膨脹的組分的環(huán)氧樹脂。在本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方案中，通過加熱粘合劑層進(jìn)行晶片與載體的分離，特別是加熱至25°C _95°C的溫度，在該范圍內(nèi)特別優(yōu)選60°C _90°C的溫度。也可優(yōu)選通過水或水溶液進(jìn)行該加熱。因此，優(yōu)選通過將晶片和載體一起轉(zhuǎn)移至水或水溶液或化學(xué)制劑的溶液(更具體而言，酸性水溶液)中，實(shí)現(xiàn)晶片與載體的分離。特別優(yōu)選該酸性溶液可以是乳酸溶液和/或含有潤濕劑且PH為1-13的溶液。
在這樣的溶液中，粘合劑(更具體而言，環(huán)氧粘合劑)能夠膨脹，單獨(dú)的晶片漸漸地從載體上掉落和/或可與所述載體分離。在優(yōu)選實(shí)施方案中，不僅粘合劑完全與晶片分離，而且同時(shí)剝離膜與晶片分離，所以隨后不需要費(fèi)力地清潔晶片。從下述工作實(shí)施例結(jié)合從屬權(quán)利要求也可見已描述的本發(fā)明特征和本發(fā)明另外的特征。在這種情況下，單個(gè)特征可各自單獨(dú)或以兩個(gè)或更多特征互相結(jié)合的形式在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中實(shí)現(xiàn)。描述的優(yōu)選實(shí)施方案僅為了闡述和更好地理解本發(fā)明，決不應(yīng)該理解為對本發(fā)明的限制。工作實(shí)施例用乙醇(或其他合適的試劑)除去硅塊表面的油污。將濃度約5%的聚乙烯醇溶液噴涂在硅塊表面(溶劑是乙酸乙酯/乙醇混合物)。在隨后通風(fēng)和蒸發(fā)溶劑之后，在硅塊表面獲得厚度約為20nm的聚乙烯醇剝離層。將環(huán)氧樹脂粘合劑(特別合適的是例如位于Spreitzenbach, Switzerland的Bucher AG公司以商品名Valtron出售的環(huán)氧樹脂粘合劑，更具體而言，環(huán)氧樹脂粘合劑Valtron AD 1339-A和Valtron AD 1810-A)與合適的固化劑(特別合適的是同樣由BucherAG 出售的產(chǎn)品固化劑 Valtron AD 3939-B,Valtron AD 3905-B 和 Valtron AD 1810-B)混合。隨后，將粘合劑混合物以厚度約300-500 μ m的層形式施用于作為載體的玻璃板上。對玻璃板表面預(yù)先除去油污，并用丙烯酸基助粘劑處理，這提高環(huán)氧樹脂粘合劑在玻璃板上的粘合性能。以具有剝離層的一側(cè)朝前，將提供有剝離層的硅塊貼在提供有仍是流體的粘合劑層的玻璃板上。然后依照生產(chǎn)商的指示固化粘合劑。此后，在慣常的粉碎裝置中將硅塊鋸成大量單個(gè)晶片。隨后將粘附有單獨(dú)的晶片的載體轉(zhuǎn)移至已加熱至85°C溫度的乳酸浴(200g乳酸比一升水)中。在約20-45分鐘之后(這取決于浴的操作方式)，實(shí)際上所有的晶片已經(jīng)與載體分離。粘合劑層完全留在載體上，在沒有殘留物的情況下發(fā)生晶片邊緣與載體的分離。
權(quán)利要求
1.從硅塊生產(chǎn)晶片的方法，其中通過粘合劑層將硅塊固定在載體上，將硅塊切成晶片，并將晶片與載體分離，其特征在于，在所述硅塊表面和所述粘合劑層之間設(shè)置基于聚合物的剝離薄膜。
2.權(quán)利要求I的方法，其特征在于，使用成膜組合物形成所述剝離膜，所述成膜組合物包含至少一種聚硅氧烷、至少一種蠟和/或至少一種優(yōu)選碳基的聚多元醇或者由之組成。
3.權(quán)利要求I或2的方法，其特征在于，所述剝離膜由聚乙烯醇形成。
4.權(quán)利要求2或3的方法，其特征在于，在將所述硅塊固定在所述載體上之前，通過用所述成膜組合物的溶液或分散體潤濕所述硅塊的表面來形成所述剝離膜，更具體而言，所述成膜組合物是聚多元醇。
5.權(quán)利要求4的方法，其特征在于，在固定所述硅塊之前，將存在于所述溶液或分散體中的溶劑或分散介質(zhì)從所述硅塊表面基本上全部除去。
6.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，形成的剝離膜的厚度為lnm-500nm范圍，優(yōu)選Inm-IOOnm,更具體而言,5nm_20nm。
7.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，將助粘薄膜設(shè)置在所述載體表面和所述粘合劑層之間，更具體而言，所述助粘薄膜基于水性丙烯酸樹脂分散體。
8.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，使用環(huán)氧樹脂制備所述粘合劑層，所述環(huán)氧樹脂優(yōu)選2組分的環(huán)氧樹脂。
9.權(quán)利要求8的方法，其特征在于，所述環(huán)氧樹脂在水中膨脹，或至少具有可在水中膨脹的組分。
10.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，通過加熱所述粘合劑層將所述晶片與所述載體分離，特別加熱至25°C _95°C的溫度，更具體而言加熱至60°C _90°C。
11.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，通過將所述晶片和所述載體一起轉(zhuǎn)移至水浴或至水溶液浴中，使所述晶片與所述載體分離，更具體而言，所述水溶液是酸性水溶液。
12.權(quán)利要求11的方法，其特征在于，所述酸性水溶液是乳酸溶液。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種從硅塊生產(chǎn)晶片的方法，其中通過粘合劑層將硅塊固定在載體上，將硅塊切成晶片，并將晶片與載體分離，此外在硅塊表面和粘合劑層之間設(shè)置基于聚合物的剝離薄膜。
文檔編號C30B29/06GK102639762SQ201080039529
公開日2012年8月15日 申請日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者W·韋德曼 申請人:吉布爾·施密德有限責(zé)任公司