施加临时粘合层的方法

施加临时粘合层的方法
【专利摘要】本发明涉及在载体晶片(1)上面施加临时粘合层(2，2′，2″)以便通过熔融粘合或阳极粘合与产品晶片(4)临时粘合的方法，其包括下述步骤，尤其是下述流程：在载体晶片(1)上面施加适合于熔融粘合或阳极粘合的临时粘合层(2，2′，2″)和在施加过程中和/或之后修改临时粘合层(2，2′，2″)，使得临时粘合层(2，2′，2″)的临时连接是可分开的。
【专利说明】施加临时粘合层的方法
[0001]本发明涉及按照权利要求1所述的在载体晶片上面施加临时粘合层以便通过熔融粘合或阳极粘合与产品晶片临时粘合的方法。
[0002]在半导体工业领域中，为了能够固定，运输以及加工产品晶片，必须开发载体工艺。一个至今仍未解决的问题是为高温应用将晶片临时固定在载体晶片上面。在熟知的临时粘合技术中使用这样的材料，所述材料在超过一定的温度后至少很大程度地失去其附着力。因此本发明的任务是，提供一种在载体晶片上面施加临时粘合层以便与产品晶片临时连接的方法，所述方法可应用于高于至今已知的温度。
[0003]该任务将通过权利要求1的特征实现。在从属的权利要求中对本发明的优选的改进方案进行说明。全部的由至少两个在说明，权利要求和/或附图中说明的特征形成的组合也属于本发明范围。涉及所说明的值域处于所述极限范围内的数值也适合公示为极限值并且是可以任意组合使用的。
[0004]本发明是以这样的思路为基础:一方面使用适合于熔融粘合或阳极粘合的材料(或材料组合)来施加临时粘合层和另一方面通过在施加过程中或之后修改临时粘合层，使得通过熔融粘合或阳极粘合制造的与载体晶片的连接是可以通过相应的脱落剂再次剥落的，从而保证作为临时粘合层的特性。通过上述措施能够在比至今高许多的温度下使用载体，由此也能够在比【背景技术】中高许多的温度下处理产品晶片。通过载体技术可达到的粘合/剥离-工艺的温度范围由此显著地得以扩展。因此按照本发明能够在施加临时粘合层与剥落之间执行至今只有在通过永久粘合连接的衬底中才可以执行的处理步骤。
[0005]换句话说本发明是以此为基础:在载体晶片，尤其是S1-晶片上面分离临时粘合层，尤其是优选只由S12形成的层。按照本发明尤其使用PVD(物理气相沉积)过程和CVD (化学气相沉积)过程和/或溶胶-凝胶-法和/或电化分离法和/或湿化学分离法作为分离方法。通过层的结构化或通过改变临时粘合层的微结构修改临时粘合层和通过所述修改使得以后的将临时粘合层从产品晶片剥离或之后的将产品晶片从载体晶片剥离成为可能。
[0006]按照本发明的一个优选的实施方式规定，通过表面处理，尤其通过结构化和/或改变临时粘合层的微结构进行修改。
[0007]优选表面处理是这样地执行，即形成与载体晶片平行贯穿临时粘合层的槽。通过这种方式能够利用优选选择性地对临时粘合层起化学分解作用的溶剂作为脱落剂将临时粘合层剥下。
[0008]在本发明的另一个优选的实施方式中规定，为了修改临时粘合层在通过CVD-方法施加临时粘合层的时候规定临时粘合层的孔隙度并且在临时粘合层的细孔中通过在CVD-方法过程中加载气体使气体进入细孔内。然后利用所含气体的特性来分解连接。基于所公示的槽，孔隙度也有助于脱落剂的进入和使脱落剂的进入变得容易，尤其是在涉及开口型空隙度的情况下。因此也可以考虑带细孔的材料与槽的组合。
[0009]按照本发明可以使用所有类别的单原子_，两原子-或多原子的气体作为按照本发明的气体，但是优选氦气，気气，氖气，氢气，氧气，氮气，二氧化碳，一氧化碳，水蒸气，HCL，硫酸，氢氟酸，硝酸，磷酸，全部有机酸。
[0010]在另一个实施方式中使用由玻璃制成的载体晶片和由硅制成的临时粘合层或由硅制成的载体晶片和由玻璃制成的临时粘合层。
[0011]其中优选在0°C?800°C温度范围，优选100°C?700°C温度范围，更加优选200°C?600°C温度范围，特别优选300°C?500°C温度范围进行阳极粘合。在阳极粘合的时候阳极与阴极之间的电压的绝对值处于OV?1000V，优选100V?900V，更加优选200V?800V,尤其优选300V?700V，特别优选400V?600V。
[0012]作为其它按照本发明的方法步骤尤其规定:
[0013]-在施加和更改之后通过粘合力Fb与产品晶片临时粘合和/或
[0014]-在临时粘合之后处理产品晶片和在处理期间和/或之后削弱临时粘合层与产品晶片或玻璃衬底与产品晶片之间的界面以便剥离产品晶片。
[0015]粘合力介于ON?100000N之间，优选ON?10000N之间，更加优选ON?1000N之间，尤其优选ON?100N之间。
[0016]在由S12制成的临时粘合层和由硅制成的载体晶片的最优选的实施方式中甚至在室温下在没有力作用的情况下进行粘合。在粘合之前可以通过相应的表面处理改善在载体晶片的S1-表面和临时粘合层的S12表面之间生成的共价结合。可以考虑使用等离子处理，DI (DI =去离子)水浸润或化学清洁来修改表面。
[0017]本发明的其它优势，特征和细节产生于下述对优选的实施例的说明以及附图。附图示出如下:
[0018]附图1a-1f是按照本发明的第一实施方式的6个方法步骤，
[0019]附图2a_2f是按照本发明的第二实施方式的6个方法步骤以及
[0020]附图3是按照本发明的第三实施方式的示意图。
[0021]在附图中本发明的优势和特征通过按照本发明的实施方式的可识别的参考符号进行标记，其中具有相同的和/或同等功能的部件或特征以相同的参考符号标记。
[0022]在本发明的第一实施方式中首先用临时粘合层2为载体晶片I涂层。临时粘合层2优选是S12。可以通过所有熟知的涂层方法进行涂层，但是优选PVD，CVD或电化分离。临时粘合层2的厚度取决于不同的参数,但是介于Inm?Imm之间。临时粘合层2的厚度介于Inm?Imm之间，优选1nm?100 μ m之间，更加优选10nm?10 μ m之间，特别优选Ιμπι?5μπι之间。通过该领域的专业人士熟悉的方法结构化临时粘合层2。
[0023]在附图1c中示范性地显示包括槽3的结构化的临时粘合层2。所述槽3例如通过熟悉的掩膜技术，例如光刻技术，掩蔽和之后的用酸和/或碱腐蚀和/或通过相应适合的化学品制造。
[0024]按照本发明也可以考虑在分离过程中通过阴影掩膜直接制造结构化的临时粘合层2。其中阴影掩膜掩蔽在分离过程中没有材料沉淀的区域。通过使用阴影掩膜可以节省随后进行的掩蔽和腐蚀全表面地施加的临时粘合层。
[0025]优选利用液态和/或气态的氢氟酸(氟化氢，HF)进行腐蚀。尤其在气相时能够特别快地通过槽3和/或通过存在的细孔。
[0026]按照本发明其它可使用的酸是硫酸，盐酸，硝酸，磷酸，全部的有机酸。
[0027]替选地也可以考虑使用熟悉的多种化学品的混合物，例如王水，食人鱼溶液(H2s04+H202)，氢氟酸和硝酸的混合物。
[0028]也可以使用碱性物质，例如KOH，TMAH(乙二胺邻苯酚(Tetramethylammoniumhydroxide))和 / 或 EDP (四甲基氢氧化铵(Ethylendiaminpyrocatechol))作为腐蚀介质。
[0029]在通过44% KOH-溶液侵蚀时S12的腐蚀率在大约85°C温度下为大约14埃/分钟。
[0030]在通过25% TMAH-溶液侵蚀时S12的腐蚀率在大约80°C温度下为大约2埃/分钟。
[0031]在通过25% EDP-溶液侵蚀时S12的腐蚀率在大约115°C温度下为大约2埃/分钟。
[0032]由于腐蚀率较低因此按照本发明要求较高的浓度和/或较高的运行温度。所使用的溶液的浓度大于20 %，优选大于40 %，更加优选大约60 %，尤其优选大约80 %，特别优选大于99%。
[0033]按照本发明使用的腐蚀温度大于25°C，优选大于50°C，更加优选大于100°C，尤其优选大于200°C，特别优选大于400°C。
[0034]现在产品晶片4的表面4ο可以与临时粘合层2的表面2ο接合。与使用粘接剂进行的接合相反，在所述接合时通常使用聚合物，在这里是在专为高温设计的临时粘合层2，优选含有S12，和产品晶片4的表面4ο之间发生粘合。熔融粘合和阳极粘合法已经为该领域的专业人士所熟悉。熔融粘合或阳极粘合很强大，能够处理背面4u。例如产品晶片4的背面减薄。在理想的情况下在室温下在没有力作用的条件下，即尤其只通过简单地使临时粘合层2的表面与载体晶片I的表面接触执行熔融粘合。阳极粘合大多时候结合力施加和较高的温度进行。
[0035]在处理产品晶片4之后，产品晶片4可重新与临时粘合层2分开，其方式为化学试剂6通过槽进入并且分解临时粘合层2或削弱至少产品晶片4的表面4ο与临时粘合层2的表面2ο之间的界面(附图1d-1f)。其中槽3主要用于使化学试剂更容易地进入临时粘合层2。化学试剂分解临时粘合层2并允许产品晶片4与载体晶片I分开。载体晶片I可以再次使用。如果临时粘合层2的残留物位于载体晶片I上面，可以按照本发明清洁载体晶片I。
[0036]在另一个优选的实施方式中(附图2a_c)通过涂层过程，优选CVD涂层过程在载体晶片I上面施加临时粘合层2'。如果使用CVD涂层过程，分离的层已经具有相应高的孔隙度。如果使用其它涂层过程，按照本发明必须通过熟悉的处理方法生成相应的孔隙度。可以使不同的气体进入气孔或在涂层过程中已经进入气体。通过熔融粘合过程将产品晶片4与临时粘合层2'焊接在一起。可以在其背面相应地处理产品晶片3。通过加热到超过临界温度Tk气体在临时粘合层2'内膨胀。体积膨胀导致临时粘合层2'至少大部分地开裂和/或削弱临时粘合层2'的表面2ο'与产品晶片4的表面4ο之间的界面并且从而能够将产品晶片4与载体晶片1，准确地讲与临时粘合层2'分开。气体析出不一定造成界面完全地分层。按照本发明，如果气体析出过程导致削弱界面(临时粘合层2')和通过后来的，尤其是机械的分离过程将两个晶片1，4相互分开，这就足够了(附图2d-2f)。与此相对应临界温度Tk也可以处于用于处理产品晶片4的温度范围，由此尤其在产品晶片4的处理过程中发生气体析出。
[0037]在另一个优选的实施方式中(附图3)优选S12层的全表面地施加的临时粘合层22"的不同的区域Rx(X在这里:1，2和3)的表面RM(X在这里:1，2和3)受到不同的物理和/或化学处理，以至于随后进行的熔融粘合过程在各个区域Rx中导致不同强度的粘合力。但是在这里不排除以下示范性地列举的表面处理:等离子体过程，涂层过程，改变表面粗糙度的过程。
[0038]在另一个实施方式中产品晶片4与载体晶片I的粘合是通过阳极粘合方法进行。其中通过阳离子和阴离子转运造成的形成硅氧烷-化合物S1-O-Si导致产品晶片4通过临时粘合层2与载体衬底I焊在一起。在第一优选的实施方式中载体衬底I是玻璃载体衬底I和临时粘合层2，2'，2"至少大部分地，优选完全地由硅形成。在第二优选的实施方式中载体衬底I是硅衬底I和临时粘合层2,2'，2"至少大部分地，优选完全地由玻璃形成。可以像其它按照本发明的实施方式中的S12-层一样预处理临时粘合层2，2'，2"。
[0039]参考符号列表
[0040]I载体晶片
[0041]2,2'，2" 临时粘合层
[0042]2o，2ο' ,2ο"表面
[0043]3 槽
[0044]4产品晶片
[0045]4ο 表面
[0046]4u 背面
[0047]6 溶剂
[0048]Rx 区域
[0049]Rox 表面
【权利要求】
1.在载体晶片(1)上面施加临时粘合层(2，2'，2")以便通过熔融粘合或阳极粘合与产品晶片(4)临时粘合的方法，其包括下述步骤，尤其是下述流程: -在所述载体晶片(1)上面施加适合于熔融粘合或阳极粘合的所述临时粘合层(2，2' ,2")和 -在施加过程中和/或之后修改所述临时粘合层(2，2'，2")，使得所述临时粘合层{2,2'，2")的临时连接是可分开的。
2.根据权利要求1所述的方法，在其中通过表面处理，尤其通过结构化和/或改变临时粘合层(2，2'，2")的微结构进行修改。
3.根据权利要求1所述的方法，在其中实现通过CVD过程和/或PVD过程或电化分离的施加。
4.根据权利要求1所述的方法，在其中所述临时粘合层(2，2'，2")由Si02形成。
5.根据权利要求1所述的方法，在其中修改包括形成与载体晶片(1)平行贯穿临时粘合层(2，2'，2")的槽(3)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了修改临时粘合层(2，2'，2")在通过CVD-方法施加临时粘合层(2，2'，2")的情况下规定临时粘合层(2，2'，2")的孔隙度并且在临时粘合层(2，2'，2")的细孔中通过在CVD-方法过程中加载气体使气体进入细孔内。
7.根据权利要求1所述的方法，在其中在施加和更改之后通过熔融粘合以粘合力Fb实现载体晶片(1)与产品晶片(4)的临时粘合。
8.根据权利要求7所述的方法，在其中在临时粘合之后处理产品晶片和在处理期间和/或之后削弱临时粘合层(2，2'，2")以便剥离产品晶片(4)。
【文档编号】H01L21/683GK104380457SQ201380018729
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2012年12月21日
【发明者】J·布格拉夫 申请人:Ev集团E·索尔纳有限责任公司