DE10256247A1 - Process for treating wafers comprises covering the front side of the wafer having components with a layer system consisting of a separating layer and a protective layer before the rear side of the wafer is coated - Google Patents
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Abstract
Description
Anwendungsgebietfield of use
Die Erfindung soll es erleichtern, dünnere Wafer zu fertigen und/oder sicherer zu bearbeiten und/oder den Fertigungsaufwand beim Herstellen von elektrischen Bauelementen und/oder Schaltungen, und/oder Sensoren u.s.w. zu reduzieren und/oder kostengünstiger zu gestalten und/oder den Einsatz von Laserstrahlschneidverfahren zu ermöglichen und/oder zu erleichtern und/oder – aber insbesondere – die Beschichtung der Rückseite des gedünnten Wafers ermöglichen und/oder erleichtern.The invention is intended to facilitate thinner wafers to manufacture and / or work more safely and / or the manufacturing effort in the manufacture of electrical components and / or circuits, and / or sensors etc. to reduce and / or cheaper to design and / or the use of laser beam cutting processes to enable and / or to facilitate and / or - but in particular - the coating the back of the thinned Enable wafers and / or facilitate.
Stand der TechnikState of technology
Die Verfahrensweise im Stand der
Technik kann von Anwender zu Anwender abweichen. Generell wird jedoch
wie folgt verfahren. Bei der Herstellung von elektronischen Bauelementen
und Schaltungen (Dioden, Transistoren, IC's, Sensoren etc.) werden auf Wafer (Scheiben
aus Silizium, GaAs etc.) mittels verschiedener Technologien Strukturen, Schichten
u.a. aufgebracht. Gegenwärtig
werden diese Wafer nach Abschluss der hierzu notwendigen Fertigungsschritte
auf der Vorderseite (aktive Seite bzw. Seite auf der sich die aufgebrachten
Strukturen befinden) mit einer Schutzfolie oder einer sonstigen Schutzschicht
versehen. Diese Folie bzw. Schicht hat die Aufgabe, die Waferoberseite
und somit die aufgebrachten elektrischen und mechanischen Strukturen während des
anschließend
folgenden Dünnens
des Wafers (durch Grinden, Läppen,
Schleifen, Ätzen usw.
der Rückseite)
zu schützen.
Nach Aufbringen der Folie oder Schicht wird der Wafer auf der rückwärtigen Seite
abgedünnt.
Dadurch wird die ursprüngliche
Dicke des Wafers reduziert. Die verbleibende Restdicke wird nachhaltig,
von den zu erwartenden mechanischen Belastungen und/oder der nachfolgenden
Prozessschritte bestimmt, die ohne signifikante Erhöhung einer
Bruchgefahr überstanden
werden müssen.
Nach dem Abdünnen
kann sich zur Verbesserung der Brucheigenschaften des Wafers eine
chemische Behandlung der Waferrückseite anschließen. Nach
eventuellen Reinigungsschritten wird die Schutzfolie von der Waferoberseite
abgezogen bzw. entfernt. Es können
sich nun eventuelle weitere Fertigungsschritte und/oder Maßnahmen
der Verbesserung von Eigenschaften und/oder Untersuchungen anschließen. Vielfach
wird die Rückseite des
gedünnten
Wafers mit einer metallischen Schicht überzogen. Dieses Beschichtungsverfahren
erfolgt meist mittels Sputtern oder ähnlichen Abscheideverfahren
im Vakuum und bedingt vielfach thermische Belastung und/oder thermische
Unterstützung.
Danach wird der Wafer mit der Rückseite
nach unten (aktive Seite nach oben) auf eine Sägefolie (Expansionsfolie bzw.
Rahmen) aufgelegt. Abschließend
erfolgt das Sägen
des Wafers (Vereinzeln der Bauteile) mittels Rotationstrennscheiben
oder anderer mechanischer Sägevorrichtungen.
Vereinzelt kommen hierbei auch bereits Lasertrennverfahren zur Anwendung.
Vereinzelt werden Wafer hierbei auch gebrochen, wobei vereinzelt
unterstützende
Verfahren des Ritzens zur Anwendung gelangen. Mit den herkömmlichen
Verfahren ist es sehr schwierig, dünne Wafer zu behandeln bzw.
herzustellen. Diese Schwierigkeiten ergeben sich u.a. aus dem umstand,
dass der Wafer nach dem Abdünnen
mechanischen Belastungen ausgesetzt werden muss. Diese Belastungen treten
u.a. auf:
a) während
dem Abziehen der Schutzfolie bzw. Schutzschicht, die während des
Abdünnens
die Wafervorderseite schützt,
b)
während
des Auflegens des Wafers auf die Sägefolie, und
c) während des
Transportes zwischen dem Abdünnen
und dem Vereinzeln des Wafers und aller eventuell dazwischen geschalteten
Fertigungsschritte. Insbesondere aber bei der Beschichtung der Rückseite.
Wobei es unerheblich ist, ob dieser Beschichtungsprozess vor oder
nach dem Vereinzeln des Wafers stattfindet.The procedure in the prior art can vary from user to user. In general, however, the procedure is as follows. In the manufacture of electronic components and circuits (diodes, transistors, ICs, sensors etc.), structures, layers, etc. are applied to wafers (wafers made of silicon, GaAs etc.) using various technologies. These wafers are currently provided with a protective film or other protective layer on the front side (active side or side on which the applied structures are located) after completion of the manufacturing steps required for this. This film or layer has the task of protecting the top of the wafer and thus the applied electrical and mechanical structures during the subsequent thinning of the wafer (by grinding, lapping, grinding, etching, etc. on the back). After the film or layer has been applied, the wafer is thinned on the rear side. This reduces the original thickness of the wafer. The remaining residual thickness is determined sustainably by the mechanical loads to be expected and / or the subsequent process steps, which must be overcome without significantly increasing the risk of breakage. After thinning, chemical treatment of the back of the wafer can follow to improve the breaking properties of the wafer. After any cleaning steps, the protective film is removed or removed from the top of the wafer. Any further manufacturing steps and / or measures to improve properties and / or investigations can now follow. The back of the thinned wafer is often coated with a metallic layer. This coating process is usually carried out by means of sputtering or similar deposition processes in a vacuum and often requires thermal stress and / or thermal support. Then the wafer is placed with the back side facing down (active side up) on a sawing film (expansion film or frame). Finally, the wafer is sawn (separation of the components) using rotary cutting disks or other mechanical sawing devices. Laser separation processes are already used here in isolated cases. Occasionally, wafers are also broken, with occasional supporting methods of scribing being used. With the conventional methods, it is very difficult to treat or manufacture thin wafers. These difficulties arise, among other things, from the fact that the wafer has to be subjected to mechanical loads after thinning. These loads occur, among other things:
a) during the removal of the protective film or protective layer, which protects the front of the wafer during thinning,
b) during the placement of the wafer on the saw foil, and
c) during the transport between thinning and separating the wafer and any manufacturing steps that may be interposed. But especially when coating the back. It is irrelevant whether this coating process takes place before or after the wafer is separated.
Alternativ zu den aufgezeigten Verfahren werden heute schon Verfahren zur Anwendung gebracht und/oder entwickelt, bei denen der Wafer auf der Oberfläche (der strukturierten Seite) bereits vor dem Dünnungprozess mittels Schleifen von Ritzstruktwen und/oder Ritzen und/oder chemischen Ätzen und oder Plasmaätzen von Gräben und/oder Strukturen so strukturiert wird, dass diese Strukturen während des sich anschließenden Dünnungsprozesses mittels mechanischer und oder chemischer Verfahren freigelegt werden und somit dabei eine Vereinzelung des Wafers stattfindet.As an alternative to the procedures outlined methods already applied and / or developed today, where the wafer is on the surface (the structured side) even before the thinning process by grinding incisions and / or scratches and / or chemical etching and or plasma etching of trenches and / or structures are structured so that these structures during the subsequent thinning process be exposed by mechanical and or chemical methods and thus the wafer is separated.
Nachteile des Standes der Technikdisadvantage the state of the art
Mit den gegenwärtig üblichen Verfahren ist es sehr schwierig und teilweise unmöglich die gedünnten Wafer oder die bereits vereinzelten Bauelemente des vorher gedünnten Wafers auf der Waferrückseite zu beschichten. Hierbei muss der Wafer und/oder die Bauelemente sehr aufwendig und/oder sehr vorsichtig behandelt werden. Die Schwierigkeit liegen in der extrem dünnen Materialstärke des Wafers und/oder der einzelnen Bauelemente begründet.With current procedures, it is very difficult and sometimes impossible the thinned Wafers or the already isolated components of the previously thinned wafer on the back of the wafer to coat. Here, the wafer and / or the components are treated very elaborately and / or very carefully. The difficulty lies in the extremely thin material thickness of the wafer and / or the individual components.
Aufgabe der ErfindungTask of invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Fertigungsablauf nach dem Abdünnen von Wafern zu vereinfachen, wirtschaftlicher zu gestalten und das Behandeln von dünnen Wafern insbesondere bei der Rückseitenbeschichtung zu erleichtern. Weiterhin soll es die Erfindung ermöglichen, dass der Wafer während der Prozessschritte des Dünnen, der Rückseitenbeschichtung und des Vereinzeln und aller/oder einzelner zusätzlicher Fertigungsschritte dazwischen sicherer und wirtschaftlicher zu behandeln.The invention has for its object to simplify the manufacturing process after thinning of wafers, to make it more economical and to facilitate the treatment of thin wafers, especially when coating the back. Furthermore, the invention is intended to make it possible for the wafer to be there during the process steps of thinning, the back coating and the singulation and all / or individual additional production steps to treat between safer and more economical.
Lösung der AufgabeSolution of the task
Der Wafer (hierbei kann es sich auch um einen Wafer handeln, der bereits auf der Waferoberfläche (der strukturierten Seite) bereits vor dem Dünnungprozess mittels Schleifen von Ritzstrukturen und/oder Ritzen und/oder chemischen Ätzen und oder Plasmaätzen von Gräben und/oder Strukturen so strukturiert wird, dass diese Struktwen während des sich anschließenden Dünnungsprozesses mittels mechanischer und oder chemischer Verfahren freigelegt werden und somit dabei eine Vereinzelung des Wafers stattfindet) wird vor dem Abdünnen (Materialabtrag auf der Rückseite) auf der Vorderseite mit einer Trennschicht überzogen. Diese Trennschicht wird hierbei vorzugsweise mittels CVD Verfahren aufgebracht. Hierbei sind Schichtdicken von 100 – 200 Nanometer möglich. Diese Schichtdicke kann aber auch kleiner oder größer sein. Die Haftungseigenschaften der Schicht lassen sich dwch prozesstechnische Anpassung einstellen. Die Schicht kann aber auch aus Kunststoff, Photolack, Keramik, Metall, Kleber und/oder löslichen organischen oder anorganischen Substanzen und/oder einem Schichtverbund und/oder einer Mischung der vorgenannten Materialen bestehen. Diese Trennschicht soll es erleichtern, eine sich hieran anschließende Schicht später leichter von der Waferoberfläche ablösen zu können. Sie soll aber auch eine ausreichende Bindungskraft mittels Adhäsion oder anderen Bindungskräften zwischen der Waferoberfläche (hier jetzt gleich gleichbedeutend mit der Trennschichtoberfläche) und der sich anschließenden Schicht für die nachfolgende Prozesse aufweisen und/oder unterstützen und/oder ermöglichen. Diese Bindungskraft kann aber auch als Ganzes oder zum Teil aus der Haftungseigenschaft der Oberflächentopographie der Waferoberfläche resultieren.The wafer (this can also be is a wafer that is already on the wafer surface (the structured side) even before the thinning process by grinding Scoring structures and / or scoring and / or chemical etching and or plasma etching of trenches and / or structures are structured so that these structures during the subsequent thinning process be exposed by mechanical and or chemical methods and thus the wafer is separated) is before thinning (Material removal on the back) covered with a separating layer on the front. This interface will applied here preferably by means of CVD processes. in this connection are layer thicknesses of 100 - 200 nanometers possible. However, this layer thickness can also be smaller or larger. The adhesive properties of the layer can be determined by process engineering Set adjustment. The layer can also be made of plastic, Photoresist, ceramic, metal, glue and / or soluble organic or inorganic Substances and / or a layer composite and / or a mixture of the aforementioned materials exist. This separation layer is supposed to easier, a subsequent layer later easier from the wafer surface supersede to be able to. However, it should also have sufficient bonding strength by means of adhesion or other binding forces between the wafer surface (here now synonymous with the interface surface) and the subsequent Layer for which have and / or support subsequent processes and / or enable. This binding force can also be created as a whole or in part the adhesion property of the surface topography of the wafer surface result.
Nach Aufbringen der Trennschicht wird eine weitere Schicht aufgebracht. Hierbei handelt es sich vorzugsweise und eine Kunststoffmasse (z.B. Polymer) die vorzugsweise mittels flüssigen Auftragens (z..b. per Spinncoater) aufgebracht wird. Diese Schicht kann aber auch aus Photolack, Keramik, Metall, Kleber und/oder löslichen organischen oder anorganischen Substanzen und/oder einem Schichtverbund und/oder einer Mischung der vorgenannten Materialen bestehen. Die Schicht ersetzt hierbei das Aufbringen einer sonst üblichen Folie, wie sie vor dem sich anschließenden Dünnen (Grinding, Schleifen oder ähnlichen Verfahren zum Dünnen von Wafern) auf der Vorderseite (strukturierten Seite) des Wafers zu dessem Schutze aufgebracht wird. So notwendig und/oder zweckmäßig kann die aufgebrachte Schicht durch mechanisches Glätten und/oder Rotation z.B. Spinncoating und/oder durch Anwendung andrer zweckmäßiger und/oder notweniger Verfahren eingeebnet und/oder geglättet werden. Die Schicht kann dabei und/oder anschließend durch thermische und/oder durch andere geeignete oder notwendige Verfahren z.B. UV- und/oder IR-Strahlung ausgehärtet und/oder verschmolzen werden.After applying the separation layer another layer is applied. This is preferably and a plastic mass (e.g. polymer) which is preferably by means of liquid Application (e.g. by spin coater) is applied. This layer can also be made of photoresist, ceramic, metal, glue and / or soluble organic or inorganic substances and / or a layer composite and / or a mixture of the aforementioned materials. The Layer replaces the application of an otherwise usual one Foil as it is before the subsequent thinning (grinding, grinding or similar Process for thinning of wafers) on the front (structured side) of the wafer is applied to protect it. So necessary and / or appropriate the applied layer by mechanical smoothing and / or rotation e.g. Spin coating and / or by using other appropriate and / or necessary procedures are leveled and / or smoothed. The layer can with and / or afterwards by thermal and / or by other suitable or necessary Procedure e.g. UV and / or IR radiation cured and / or fused become.
Es kann vorteilhaft sein, das die Eigenschaft der Beschichtung zum Zwecke einer späteren Vereinzelung des Wafers mittels Laser hinsichtlich ihrer Eigenschaften auf die Anwendung von Laserstrahlen hinsichtlich ihrer optischen oder sonstigen Materialeigenschaften abgestimmt wird. Somit soll eine Wechselwirkung der Schicht und/oder deren Veränderung oder Beschädigung während des Lasertrennens verhindert und/oder gemildert werden.It can be advantageous that the Property of the coating for the purpose of later separation of the wafer using laser with regard to their properties on the application of laser beams with regard to their optical or other material properties is voted. An interaction of the layer and / or their change or damage while laser cutting can be prevented and / or mitigated.
Die Beschichtung kann zum Zwecke der späteren Fixierung oder Halterung Aussparungen und/oder Vorrichtungen und/oder über die Fläche des Wafers hinausreichen.The coating can be used for the purpose the later Fixing or holding recesses and / or devices and / or over the Area of Reach out wafers.
Zur weiteren Verstärkung und/oder Unterstützung und/oder zur Erleichterung des sich anschließenden Handlings kann die Schicht mittels eines Trägers aus Glas, Metall und/oder anderen geeigneten organischen und/oder anorganischen Materialen und/oder einer Mischung der vorgenannten Materialien und/oder eines hieraus bestehenden Schichtverbundes unterstützt werden. Hierbei könne ausdrücklich auch Folien wie zum Beispiel Grindingund/oder Schleiffolien zur Anwendung kommen.For further reinforcement and / or support and / or to facilitate the subsequent handling, the layer can by means of a carrier made of glass, metal and / or other suitable organic and / or inorganic materials and / or a mixture of the aforementioned materials and / or a layer network consisting of them are supported. Here you can also expressly Films such as grinding and / or grinding films for use come.
Die aufgebrachte Schicht soll die Waferoberfläche während der sich anschließenden Prozesse, Handhabungen und Transporte schützen und so notwendig die vereinzelten Bauelemente bis zur gewollten Annahme und/oder deren Ablösen fixieren. Hierbei ist es möglich durch Abstimmung der Schicht- und Materialeigenschaften und/oder deren Schichtdicke die Schicht so abzustimmen, dass sie weitere Vorteile oder bessere Eigenschaften aufweist. So können die Flexibilität, Adhäsion und/oder die Dämpfungseigenschaften der Schicht beeinflusst werden. Dabei kann es vorteilhaft sein, dass die Oberflächentopographie des Wafers gezielt eingeebnet wird. Dieses kann sich insbesondere bei bereits gebumpten Wafern als vorteilhaft erweisen, als hierbei die hervorstehenden Kontakte eingeebnet werden und somit beim sich anschließenden Dünnen mittels Grinding und/oder Schleifen das meistens nicht erwünschte Durchdrücken dieser vermindert oder ganz unterbunden werden kann. Weiterhin können die Anpassungen zum Zwecke der Verbesserung der Prozesse beim Grinding, Schleifen oder den sonstigen Verfahren zum Dünnen der Wafer erzielt werden.The layer applied should wafer surface while the subsequent Protect processes, handling and transports and thus the individual ones Fix components until they are accepted and / or detached. It is possible here by coordinating the layer and material properties and / or their layer thickness to match the layer so that it has other advantages or has better properties. So the flexibility, adhesion and / or the damping properties the layer can be influenced. It can be advantageous that the surface topography of the wafer is specifically leveled. This can in particular prove to be advantageous for already bumped wafers than here the protruding contacts are leveled and thus with yourself subsequent thin by means of grinding and / or grinding, this is usually not desired to be pushed through can be reduced or completely prevented. Furthermore, the Adjustments for the purpose of improving the processes during grinding, Grinding or other methods for thinning the wafer can be achieved.
Die Schicht hat mehrere Funktionen. Sie schützt während des Abdünnens die Wafervorderseite, vermindert die mechanischen Belastungen, die dwch nachfolgendes Behandeln und Transportieren des Wafers entstehen, schützt die Wafervorderseite vor Verunreinigungen, dient als Sagefolie und soll insbesondere die Rückseitenbeschichtung vereinfachen. Hierbei ist es unerheblich, ob der Rückseitenbeschichtungsprozess vor oder nach dem Vereinzeln erfolgt, oder ganz entfällt.The layer has several functions. It protects while of thinning the front of the wafer, reduces the mechanical stresses subsequent treatment and transport of the wafer arise, protects the front of the wafer from contamination, serves as a sawing film and especially the back coating simplify. It is irrelevant whether the back coating process before or after the separation, or omitted entirely.
So die Wafer ausreichend dünn sind, kann es vorteilhaft und/oder notwendig sein, dass die Wafer mittels Laser und/oder anderer geeigneter mechanischer Verfahren wie Trennschleifen und/oder Sägen und/oder etc. getrennt werden. Hierbei wird der Wafer mittels geeigneter optischer Verfahren, vorzugsweise im Spektrum des Infraroten Lichtes und zum Zwecke des Positionieren (Alignment – exaktes Ausrichten des Wafers, so dass mit größtmöglicher Genauigkeit die Bauelemente getrennt werden können) so durchleuchtet, dass die hierfür vorgesehenen Strukturen und Markierungen erkannt werden können. Nach dem Ausrichten des Wafers oder der Trenneinrichtung wird der Trennvorgang in Gang gesetzt. Hierbei fährt vorzugsweise ein Laser und/oder eine anders geartete Säge- und/oder Trenneinrichtung die zum Schneiden vorgesehenen Strukturen, Konturen und/oder Linien ab und schneidet mittels seines Strahls. Dieser Vorgang wird durch geeignete Einrichtungen wie optische, elektrische oder mechanische Mess- und Regeleinrichtungen überwacht und ggf. nachgesteuert. Während oder nach dem Trennen des Wafers ist es vorgesehen und möglich, durch geeignete Einrichtungen die entstehenden Partikel, Gase und Stäube abzuführen, abzublasen, abzusaugen oder abzuwaschen.So the wafers are thin enough it may be advantageous and / or necessary that the wafers are by means of Lasers and / or other suitable mechanical processes such as cut-offs and / or saws and / or etc. to be separated. Here, the wafer is made using a suitable optical method, preferably in the spectrum of infrared light and for the purpose of positioning (alignment - exact alignment of the wafer, so with the greatest possible Accuracy, the components can be separated) so that the for this provided structures and markings can be recognized. To aligning the wafer or the separating device becomes the separating process set in motion. Here drives preferably a laser and / or a different type of saw and / or Separating device, the structures, contours and / or intended for cutting Lines and intersects with its ray. This process will through suitable devices such as optical, electrical or mechanical Monitoring and control devices monitored and readjusted if necessary. While or after the wafer has been separated, it is provided and possible by suitable ones Facilities to discharge, blow off the resulting particles, gases and dusts, vacuum or wash off.
So die gedünnte Waferrückseite einer Metallisierung unterzogen wird, kann es vorteilhaft sein, dieses noch vor dem Vereinzeln durchzuführen. Somit lassen die Beschichtungen an den andernfalls freiliegenden Trennkanten vermeiden. Zum Zwecke der Stabilisierung und/oder Unterstützung kann es vorteilhaft sein, dass der Wafer mit samt der beschriebenen Schutzschicht durch eine weitere Schicht und/oder Träger gehalten oder fixiert wird. Die Erfindung soll es weiterhin ermöglichen, dass der Wafer zum Zwecke der Rückseitenbeschichtung in ein Vakuum prozessiert wird. So soll es insbesondere möglich sein, dass hierbei metallische Schichten im Vakuum mittels Sputtern, Bedampfen und/oder sonstigen geeigneten Verfahren aufgebracht werden können. Hierbei ist ermöglich die Beschichtung Temperaturen von über 300°C.So the thinned wafer back of a metallization is subjected to, it may be advantageous to do this before the separation perform. Thus, the coatings on the otherwise exposed Avoid separating edges. For the purpose of stabilization and / or support it may be advantageous for the wafer with the described protective layer is held or fixed by a further layer and / or carrier. The Invention should further enable that the wafer for the purpose of back coating is processed in a vacuum. In particular, it should be possible that here metallic layers in vacuum by means of sputtering, vapor deposition and / or other suitable methods can be applied. in this connection is possible the coating temperatures of over 300 ° C.
Nach Abschluss aller vorgesehenen Prozesse kann es notwendig und/oder gewünscht sein, die aufgebrachte Schicht wieder abzulösen. Vorzugweise wird hierbei auf die Rückseite des Wafers eine weitere Folie (z.B. Blue Tape) aufgebracht und anschließend die Vorderseitig aufgebrachte Schutzschicht abgezogen. Beim Ablösen dieser Schicht kann es vorteilhaft sein, dass hierbei mechanische Vorrichtungen zur Anwendung kommen, die das Abziehen erleichtern. Insbesondere aber die zwischen Waferoberfläche und Schutzschicht befindliche Trennschicht soll dass Ablösen der Folie und/oder der vereinzelten Bauelemente erleichtern. Es kann aber auch zweckmäßig und/oder gewünscht sein, die vereinzelten Bauelemente direkt von der Schutzschicht abzuheben und/oder abzulösen. Zur Verminderung der Bindungskräfte oder Haftungseigenschaften der Schutzschicht, kann es vorteilhaft und/oder erwünscht sein, diese mittels geeigneter Verfahren wie Bestrahlung mit UV- oder IR-Licht, thermischer Behandlung und/oder anderer geeigneter Verfahren zum Reduzieren der Bindungskräfte und/oder Hafteigenschaft erfolgen.After completion of all provided Processes, it may be necessary and / or desired, the applied To remove the layer. Preferably, another is placed on the back of the wafer Foil (e.g. blue tape) applied and then the front side applied Protective layer removed. When removing this layer, it can be advantageous that mechanical devices are used come, which make it easier to pull off. In particular, however, that between the wafer surface and Separating layer located in the protective layer is intended to detach the Lighten the film and / or the individual components. But it can also expedient and / or required be, the isolated components directly from the protective layer take off and / or replace. To reduce the binding forces or adhesive properties of the protective layer, it can be advantageous and / or desired be by means of suitable methods such as irradiation with UV or IR light, thermal treatment and / or other suitable Process for reducing binding forces and / or adhesive properties respectively.
Auf der Vorderseite des Wafer und/oder der vereinzelten Bauelemente verbleibt die Trennschicht. Diese kann wenn notwendig durch geeignete Verfahren entfernt werden. Vorteilhaft ist es jedoch, sie zu belassen. Die kann wegen der geringen Schichtdicke durch nachfolgende Verfahren der Kontaktierung durchstoßen oder durchbrochen werden.On the front of the wafer and / or the separating layer of the isolated components remains. This can if necessary, be removed by appropriate methods. Advantageous however, it is to leave them. This can occur due to the small layer thickness pierce subsequent contacting processes or be breached.
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Die Erfindung ermöglicht die Realisierung wesentlicher technologischer Vorteile in der Fertigung und die Handhabung von Wafern bei der Herstellung von elektrischen Bauelementen, IC's, Sensoren usw.. Mit dem Verfahren wird die Fertigung vereinfacht und kostengünstiger gestaltet. Weiterhin können geringere Waferscheibendicken einfacher, wirtschaftlicher und sicherer realisiert werden.The invention enables the realization of essential technological advantages in manufacturing and handling Wafers in the manufacture of electrical components, IC's, sensors, etc. The process simplifies production and makes it more cost-effective designed. Can continue thinner wafer slices easier, more economical and safer will be realized.
Über
die Vorteile der Patentanmeldung
Ein weiterer Vorteil liegt in der Tatsache, dass die aufgebrachte Schicht die Topographie der Waferoberfläche besser als die derzeitig in Anwendung befindlichen Folien einebnen kann und somit das nicht erwünschte Durchdrücken von Erhebungen auf der Waferoberfläche währen der mechanischen Verfahren zum Zwecke des Dünnens vermindert und ausgeschlossen werden kann.Another advantage is that Fact that the applied layer better the topography of the wafer surface than the films currently in use can level and thus the undesirable pressing of bumps on the wafer surface during the mechanical process for the purpose of thinning can be reduced and excluded.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Tatsache, dass die aufgebrachte Schicht mittels Vakuumverfahren und/oder Belackungsverfahren (z.B. Spinncoating) aufgebracht wird. Somit können vereinzelt Verfahren zum Aufbringen von Folien oder die Verwendung von Trägern entfallen.Another advantage is that The fact that the applied layer by means of a vacuum process and / or varnishing processes (e.g. spin coating) is applied. So you can isolated process for the application of foils or the use of carriers omitted.
Beispielbeschreibungexample Description
Angenommene Voraussetzung ist, dass der Wafer bereits die Fertigungsschritte zum Aufbringen der elektrischen Bauelemente und/oder der mechanischen Strukturierung oder Schichten maßgeblich durchlaufen hat.The assumed assumption is that the wafer already has the manufacturing steps to apply the electrical Components and / or the mechanical structuring or layers go through significantly Has.
Die Waferoberfläche wird mittels eines CVD Verfahrens mit einer ca. 150 nm dicken Nitridschicht überzogen die in der Folge als Schutzschicht die aktive Oberfläche schützen soll. Gleichzeitig besitzt sie abgestimmte Adhäsionseigenschaften und dient als Trennschicht.The wafer surface is coated with a 150 nm thick nitride layer by means of a CVD process, which is subsequently to protect the active surface as a protective layer. At the same time she owns coordinated adhesion properties and serves as a separating layer.
Anschließend wird mittels Spinncoating eine Kunststoffmasse aus Polyamid aufgebracht und anschließend unter Verwendung von Wärme verfestigt.Then it is spin coated a plastic mass of polyamide applied and then under Use of heat solidified.
Der Wafer wird nunmehr mittels Grinding gedünnt und anschließend zur Beseitigung von Oberflächenschäden geätzt. Der Wafer wird hiernach in einer Vakuumanlage mittels Sputtern auf der Rückseite mit Metall beschichtet. Hierbei erwärmt sich der Wafer auf ca. 350°C. Abschließend wird der Wafer mittels eines optischen Verfahrens im Spektrum von IR-Strahlung ausgerichtet und mittels Laserstrahl von der Rückseite her vereinzelt. Nach Abschluss der Vereinzelung wird die Rückseite mit einer Folie (Blue-Tape) überzogen und die Schutzschicht auf der Vorderseite abgezogen. Die Bauelemente werden nunmehr mittels Pic und Place von der Folie entnommen und kontaktiert. Hierbei wird die aufgebrachte Trennschicht durchstoßen.The wafer is now grinded thinned and subsequently etched to remove surface damage. The The wafer is then sputtered in a vacuum system on the Back with Coated metal. Here heated the wafer reaches approx. 350 ° C. Finally the wafer is aligned in the spectrum of IR radiation using an optical method and isolated from the back using a laser beam. To At the end of the separation, the back is covered with a film (blue tape) and peeled off the protective layer on the front. The components are now removed from the film using Pic and Place contacted. Here, the applied separation layer is pierced.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.The invention is described below the drawings closer explained.
Die Folge der Prozessschritte ist nur beispielhaft und kann von derzeitigen oder zukünftigen Verfahren abweichen. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, den Wafer erst nach dem 12. Schritt (Rückseitenmetallisierung) mittels des 9. Schrittes (Lasertrennen) zu vereinzeln.The consequence of the process steps is only exemplary and can be of current or future processes differ. In particular, it may be advantageous to first remove the wafer after the 12th step (backside metallization) by means of the 9th step (laser cutting).
Es zeigen:Show it:
Schritt 1: die schematische Darstellung
des Querschnitts eines Wafers (
Schritt 2: Aufbringen einer Trennschicht
(
Schritt 3: Aufbringen einer Schutzschicht
(
Schritt 4: Aushärten und/oder Verfestigen der
Schutzschicht durch Erwärmen
oder Erhitzen und/oder durch ein anderes geeignetes chemisches und/oder
physikalisches Verfahren (
Schritt 5: Einbringen des Wafers in eine mechanische Einrichtung zum mechanischen Dünnen (Grinding und/oder Schleifen etc.).Step 5: inserting the wafer into a mechanical device for mechanical thinning (grinding and / or grinding etc.).
Schritt 6: die schematische Darstellung
des Querschnitts eines gedünnten
Wafers (
Schritt 7: Entfernen der beschädigten Zone (
Schritt 8: Ausrichten des Wafers
mittels optischer Verfahren. Insbesondere kann es hier vorteilhaft
sein, den Wafer mittels geeigneter Spektren (zum Beispiel IR-Strahlung)
(
Schritt 9: Trennen des Wafers mittels geeigneter Schneidverfahren. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, hierbei einen Laserstrahl mit/oder ohne Wasserstrahlunterstützung zu bringen.Step 9: Separate the wafer using suitable cutting process. In particular, it can be advantageous a laser beam with / or without water jet support bring.
Schritt 10: Zum Zwecke der Reinigung
kann es vorteilhaft den Wafer mittels geeigneter Verfahren zu reinigen.
Insbesondere kann es vorteilhaft hierbei flüssige Reinigungsmittel (
Schritt 11: Zum Zwecke einer besseren
Fixierung und Halterung des Wafers kann es vorteilhaft und/oder
notwendig sein den Wafer an einer Halterung (
Schritt 12: Zum Zwecke des Aufbringens
einer Beschichtung auf der Rückseite
des Wafers kann es vorteilhaft und/oder notwendig sein, diesen in
ein Vakuum zu verbringen (
Schritt 13: Ablösen oder Abnehmen der vereinzelten
Elemente des Wafers mittels geeigneter Verfahren und oder Einrichtungen
(
Alternativ zu Schritt 13 kann es
vorteilhaft und/oder notwendig sein den Wafer mit der Rückseite
auf eine andere Folie und/oder einen anderen Träger (zum Beispiel Trägerfolien
wie Blue Tape) (
In der weiteren Folge kann es notwendig und/oder
vorteilhaft sein, die Schutzschicht abzuziehen. Hierbei kann es
vorteilhaft geeignete mechanischen Verfahren (
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Vorzugsweise ist die Vorrichtung eine Anlage, ein Anlagesystem oder besteht aus miteinander verbundenen Anlagen, in der Einrichtungen zum Beschichten der Trennschicht, zum Beschichten der Schutzschicht, der Behandlung der aufgebrachten Schichten, des Abdünnen und zum Vereinzeln von Bauelementen miteinander verbunden sind. Die wesentlichen Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind eine Beschichtungseinrichtung zum Aufbringen der Trennschicht und/oder der Schutzschicht oder von Kombinationen von Schicht (en) und/oder Schichtsystemen auf die Vorderseite des Wafers, eine Einrichtung zum Aufbringen einer Rückseitenbeschichtung, eine Einrichtung zum Abdünnen des Wafers, eine Einrichtung zum Vereinzeln der Bauelemente, die aus einem Laser oder einer Laser unterstützten Trennvorrichtung und/oder einer mechanischen Trennvorrichtung bestehen kann, einer Einrichtung zur Verringerung der Haftung der Schutzschicht auf der Vorderseite des Wafers nach dem Vereinzeln, und einer Einrichtung, zum Ablösen der Bauelemente von der Schicht. Voraussetzung ist, daß der zu dünnende und zu vereinzelnde Wafer innerhalb eines Fertigungsprozesses zur Herstellung von IC's, Transistoren, Dioden, Sensoren usw. bereits die Mehrzahl der Fertigungsschritte zur Aufbringung der elektrischen und mechanischen Strukturen und Schichten durchlaufen hat. Der Wafer wird nun auf der Oberseite (der aktiven Seite, d.h. der Seite auf der sich die Strukturen befinden) mit einer Trennschicht und/oder einer Schutzschicht überzogen bzw. abgedeckt. Die Schicht und/oder der Schichtverbund mit dem darauf angeordneten Wafer wird auf einem Träger z.B. durch eine Folie fixiert und/oder durch eine Vakuumansaugeinrichtung gehaltert. Danach wird der Wafer in ein Anlagensystem eingeschleust. Danach findet der Bearbeitungsprozess zum Abdünnen des Wafers statt. Hierbei wird mittels der bekannten Verfahren wie zum Beispiel Schleifen, Läppen und/oder Ätzen die Dicke des Wafers verringert. Der Wafer kann während oder im Anschluss an diesen Prozessschritt gereinigt werden. Weiterhin ist eine chemische Behandlung zum Zwecke der Verbesserung der Brucheigenschaften möglich. Nach Abschluss dieser Prozessschritte wird der Wafer innerhalb des Anlagensystems weitergetaktet und z.B. einer Trenneinrichtung zugeführt. Es ist anzumerken, dass eine oder auch mehrere Anlagenkomponenten zum Abdünnen und eine oder auch mehrere Anlagenkomponenten zum Trennen kombiniert werden können. Der Wafer wird der Trenneinrichtung zugeführt, ohne dass die auf der Vorderseite aufgebrachte Schicht oder das aufgebrachte Schichtsystem entfernt worden ist bzw. sind. Hierbei kann am Rand und/oder unter der Schicht oder dem Schichtsystem eine Einrichtung zum Transport und zum Zwecke des späteren Expandierens der Schicht oder des Schichtsystems angebracht sein. Der Wafer wird nun mittels eines geeigneten optischen und/oder mechanischen Systems zur Trenneinrichtung hin ausgerichtet. Dabei kann vorzugsweise ein Verfahren mittels Infrarotdurch- oder Beleuchtung zur Anwendung gelangen. Der Wafer liegt zu diesem Zeitpunkt immer noch mit seiner Vorderseite auf der Schicht oder dem Schichtsystem. Nach Ausrichten des Wafers wird nun der Wafer von der Rückseite her z.B. mit Hilfe eines Laserstrahls zersägt bzw. die entsprechenden elektrischen Bauelemente werden vereinzelt. Vorzugsweise wird der Laser durch einen sehr dünnen Wasserstrahl von etwa 25 μm Durchmesser geführt. Der Laserstrahl verläuft im inneren des Wasserstrahls und wird an der Innenwand des Wasserstrahls total reflektiert, so dass Streuverluste vermieden werden. Es ist vorgesehen, dass z.B. die Schicht oder das Schichtsystem zum Abdecken der Wafervorderseite hinreichend porös ist, so dass der Wasserstrahl sie durchdringt, ohne sie zu beschädigen. Dabei bleiben die Schicht und/oder das Schichtsystem intakt und die vereinzelten Bauelemente auf der Folie behalten ihre Position. Es kann aber auch eine mechanische Einrichtung zum Trennen wie zum Beispiel zum Trennschleifen und/oder Sägen und/oder Brechen zur Anwendung kommen. Nachfolgend kann sich innerhalb des Anlagensystems oder auch außerhalb ein Reinigungsprozess anschließen. Das Anlagensystem kann auch eine Anlagen oder Vorrichtung zum Zwecke der mechanischen und/oder chemischen Beschichtung der Waferrückseite beinhalten. Hierbei sind insbesondere vakuumtechnische Verfahren und Anlagen betroffen, mittels deren insbesondere metallische Schichten mittels zum Beispiel Sputtern und/oder Bedampfen und/oder anderer Verfahren aufgebracht werden. Hierbei ist vorgesehen, dass die Rückseitenbeschichtung vor und/oder nach dem Trennvorgang erfolgen kann. Weiterhin kann das Anlagensystem um eine Komponente zum Entnehmen der nun vereinzelten elektrischen Bauelemente erweitert werden. Es ist auch vorgesehen, dass der zertrennte Wafer mit Träger und Lackschicht oder Folie oder ohne Schicht in einem Kassettensystem abgelegt werden kann. Bei der Ablage ohne Schutzschicht ist eine Einrichtung zum Abtrennen von der Schutzschicht in dem Anlagesystem vorgesehen. Vorzugweise besteht die Trennschicht aus einer mittels CVD verfahren aufgebrachten Nitridschicht. Es können aber ausdrücklich auch andere Schiten und/oder Schichtsysteme zur Anwendung kommen. Vorzugsweise besteht die Schutzschicht aus einem Kunststoff mit guten Adhäsionseigenschaften. Die Verbindung der Schutzschicht mit dem Wafer erfolgt vorzugsweise durch Adhäsion, Wird die Verbindung der Schutzschicht mit dem Wafer im wesentlichen durch Adhäsion bewirkt, kann eine Ablösung durch Erwärmen mittels Bestrahlung mit elektromagnetischen Weilen (z.B. IR oder UV) oder durch Wärmeinleitung erreicht werden.The invention also relates to a Execution device of the method according to the invention. Preferably is the device a system, a system or consists of interconnected systems in which facilities for coating the Separating layer, for coating the protective layer, the treatment the applied layers, thinning and separating Components are interconnected. The essential components the device according to the invention are a coating device for applying the separating layer and / or the protective layer or combinations of layer (s) and / or layer systems on the front of the wafer, a device to apply a back coating, a device for thinning of the wafer, a device for separating the components from a laser or a laser-assisted separating device and / or a mechanical separation device can exist, a device to reduce the adhesion of the protective layer on the front the wafer after dicing, and a device for detaching the components from the shift. The prerequisite is that the one to be thinned and separated Wafers within a manufacturing process for the manufacture of ICs, transistors, Diodes, sensors etc. already do the majority of the manufacturing steps to apply the electrical and mechanical structures and Has gone through layers. The wafer is now on top (the active side, i.e. the side on which the structures are located) covered with a separating layer and / or a protective layer or covered. The layer and / or the layer composite with the wafers arranged thereon are placed on a carrier e.g. fixed by a film and / or supported by a vacuum suction device. After that the wafer is fed into a system. Then the Machining process for thinning of the wafer instead. Here, using the known methods such as for example grinding, lapping and / or etching the Wafer thickness reduced. The wafer can be used during or after this process step can be cleaned. Furthermore, a chemical Treatment possible for the purpose of improving the breaking properties. To The wafer within the system system completes these process steps clocked further and e.g. fed to a separator. It It should be noted that one or more system components for thinning and combined one or more system components for separation can be. The wafer is fed to the separating device without the on the Front layer applied or the layer system applied has been removed. Here, on the edge and / or under the layer or the layer system a device for transport and for the purpose of later Expanding the layer or the layer system may be appropriate. The wafer is now made using a suitable optical and / or mechanical system aligned to the separator. It can preferably be a Process using infrared transmission or lighting for use reach. At this point the wafer is still with its Front side on the layer or the layer system. After alignment of the wafer is now the back of the wafer e.g. with help sawn up a laser beam or the corresponding electrical components are isolated. The laser is preferably emitted by a very thin water jet of approximately 25 μm diameter guided. The laser beam runs inside the water jet and is on the inner wall of the water jet totally reflected, so that wastage is avoided. It is provided that e.g. the layer or layer system for covering the front of the wafer is sufficiently porous so that the water jet penetrates it without damaging it. The layer remains and / or the layer system intact and the individual components keep their position on the slide. But it can also be a mechanical device for cutting such as cutting and / or sawing and / or Break apply. Subsequently, within the System or outside Connect cleaning process. The plant system can also be a plant or device for the purpose the mechanical and / or chemical coating of the back of the wafer include. In particular, there are vacuum technology processes and systems affected, by means of which in particular metallic layers by means of, for example, sputtering and / or vapor deposition and / or others Procedures are applied. It is provided that the back coating can be done before and / or after the separation process. Furthermore, that can Plant system around a component for removing the now isolated electrical components are expanded. It is also contemplated that the cut wafer with carrier and lacquer layer or film or without layer in a cassette system can be filed. When filing without a protective layer is one Device for separating from the protective layer in the system intended. The separating layer preferably consists of an agent CVD process applied nitride layer. But it can also expressly other skies and / or layer systems are used. Preferably the protective layer consists of a plastic with good adhesion properties. The protective layer is preferably connected to the wafer through adhesion, The connection of the protective layer to the wafer is essentially through adhesion causes detachment by heating by means of radiation with electromagnetic waves (e.g. IR or UV) or by introducing heat can be achieved.
Claims (24)
Priority Applications (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2002156247 DE10256247A1 (en) | 2002-11-29 | 2002-11-29 | Process for treating wafers comprises covering the front side of the wafer having components with a layer system consisting of a separating layer and a protective layer before the rear side of the wafer is coated |
AU2003299296A AU2003299296A1 (en) | 2002-11-29 | 2003-11-28 | Method and device for machining a wafer, in addition to a wafer comprising a separation layer and a support layer |
PCT/EP2003/013434 WO2004051708A2 (en) | 2002-11-29 | 2003-11-28 | Method and device for machining a wafer, in addition to a wafer comprising a separation layer and a support layer |
US10/536,725 US7482249B2 (en) | 2002-11-29 | 2003-11-28 | Method and device for machining a wafer, in addition to a wafer comprising a separation layer and a support layer |
JP2004556221A JP4936667B2 (en) | 2002-11-29 | 2003-11-28 | Wafer processing process and apparatus and wafer with intermediate and carrier layers |
CNB2003801044083A CN100365791C (en) | 2002-11-29 | 2003-11-28 | Method and device for processing a wafer and wafer comprising a separation layer and a support layer |
KR1020057009751A KR101180497B1 (en) | 2002-11-29 | 2003-11-28 | Process and Apparatus for the Treatment of a Wafer as well as Wafers with an Interlayer and Carrier Layer |
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