本發明涉及由晶圓生產半導體芯片的領域，尤其用于微機電裝置，及涉及單一化晶圓的方法和用以暫時承載晶圓以供在此方法中使用的保護裝置。

背景技術：

1、包含微機電系統(mems)，例如微鏡片數組或微鏡片致動器的裝置在現今被用于多種裝置中，例如，在智能手機、投影機、頭戴顯示器、條形碼讀取器、半導體制造中之掩模曝光單元、及顯微鏡中。相應微鏡片數組可以例如由文件de?10?2013?208?446?a1、ep?0?877272a1及wo?2010/049076?a2中得知。在基于晶圓生產各微機電系統期間，必須確保這些系統的微機電結構的經常性保護，以避免不想要的損壞。在此，特別重要的步驟為例如焊接或燒結程序，尤其是將晶圓單一化為各芯片(晶粒)，因為這些可能容易對微機電結構造成損壞及/或污染。為此理由，敏感結構通常為適當保護結構所暫時保護，然而，這顯著降低末端產品，即所生產的芯片，的填充因子。

技術實現思路

1、根據本發明，提出一種用以單一化晶圓的方法以及用以暫時承載晶圓，以供在根據本發明的方法中使用的保護裝置。

2、根據本發明的第一方面，提出一種單一化具有第一面與第二面的半導體晶圓(在本發明的本文中也簡稱為晶圓)，尤其是硅晶圓的方法，其中該第二面系位于與該第一面相反。該第一與第二面因此為晶圓的兩個不同主要面。在此情況中，該方法包括以保護裝置接觸該晶圓，例如，用以將該晶圓定位在該保護裝置上，其中該保護裝置具有一個或多個承載結構。在此情況中，晶圓被與保護裝置接觸，使得該晶圓的第一面與該一個或多個承載結構接觸。在此情況中，例如，保護裝置可以用于以暫時承載晶圓或可以暫時定位于其上。因此，晶圓通常可以被放置于保護裝置上或保護裝置系定位在晶圓上。

3、在接觸之時或之后，可以例如藉由燒結或共晶結合，執行將晶圓結合至保護裝置，以避免晶圓與保護裝置相對于彼此的不想要的移動，例如，位移。因而，促成了晶圓與保護裝置的處置并因此使得保護裝置與晶圓的接合移動及/或旋轉為可能。或者，也有可能散布此等結合，以及，選用地，也可能使用固定裝置，用以暫時地固定保護裝置與晶圓間之接觸。如果適當，在清潔后，散布結合允許保護裝置為其他晶圓所再使用。

4、在以保護裝置接觸晶圓后，選用地，一旦已經執行用以處理該晶圓的進一步步驟，例如，如步驟在晶圓的半導體層中之所謂犧牲區(犧牲層蝕刻)進行例如用于mems(微機電系統)的釋放結構的蝕刻，及/或進行第二晶圓至晶圓的晶圓結合，例如，共晶結合，將該晶圓(當晶圓結合已經完成，連同單一化該結合的第二晶圓，即整個耦合的晶圓)單一化為多個半導體芯片(在本
技術實現要素：
中也簡稱為芯片)。犧牲層蝕刻可以例如藉由三氟化氯(clf3)、氟化氯(clf)、五氟化氯(clf5)、三氟化溴(brf3)、五氟化溴(brf5)、五氟化碘(if5)、七氟化碘(if7)、四氟化硫(sf4)、二氟化氙(xef2)或類似物質完成。這些芯片隨后由晶圓移開，該晶圓仍與保護裝置接觸。在此情況中，單一化與移開的步驟可結合，即，同時發生。因此，單一化該晶圓可以發生在將芯片由晶圓移開之前，但也可以與移開芯片一起進行。

5、在此情況中，保護裝置作為用以在重要步驟期間保護晶圓的部分，重要步驟系例如結合，如另一晶圓至該晶圓的晶圓結合(如共晶結合)或者其他芯片至該晶圓的結合，特別是藉由焊接及/或燒結及/或共晶結合；晶圓測試及/或單一化，在此暫時為該保護裝置所承載。晶圓優選與保護裝置接觸，例如，相對于此定位，使得予以被保護的晶圓的結構不與該保護裝置的一個或多個承載結構接觸。再者，該晶圓優選被與保護裝置接觸，使得予以保護的結構系為該保護裝置所保護，并且，可能用于隨后的處理步驟。

6、在以保護裝置接觸晶圓之后及單一化晶圓之前，優選形成間隙結構，其包圍各芯片、局部穿孔(穿透)晶圓(并未形成例如矩形的閉合形狀)并在該晶圓中具有多各間隙。后續單一化系至少部分沿著這些多數間隙加以作動。單一化可以為例如藉由以雷射(雷射切割)及/或蝕刻方法加以破斷及/或切割。予以由晶圓上卸下的芯片系藉由此形成間隙結構的步驟部分由晶圓的其余部分(晶圓的剩余部分)分開。此間隙結構典型以此方式形成，使得腹板(隔開連接)將各芯片連接至晶圓的剩余部分。藉此完成的是，芯片可以隨后，例如將芯片由保護裝置移開時，容易地由晶圓卸下。于此情況下，例如，藉由簡單地破斷該等腹板，因而芯片可以由晶圓移開，因此，可以同時執行移開芯片與單一化。藉由使用適當方法用以雷射切割，也可能蒸發這些腹板。此具有這些腹板完全被移開的優點，而不會造成這些腹板的不受控破裂。

7、替代地或外加地，包圍各芯片并具有一個或多個溝渠的溝渠結構也可以被形成在晶圓的第一面及/或第二面上。藉由此溝渠結構，晶圓被以針對方式加以薄化，即提供有一個或多個溝渠。然后至少部分沿著該一個或多個溝渠單一化該晶圓。在本發明的內容中，在晶圓的表面上，具有一個或多個溝渠的溝渠結構表示在一晶圓中由一個或多個溝渠構成的結構，使得溝渠系朝該表面開放。溝渠結構的溝渠在單一化的情況下，通常包圍住予以由該晶圓的其余部分卸下的芯片。在溝渠結構的情況中，例如，藉由將芯片由晶圓的其余部分破斷開也在簡化單一化中有著優點。包圍住各芯片的溝渠結構也可以包含非互連溝渠，即，可以例如由多個溝渠構成，這些溝渠包圍芯片并且并不需要互連。這些溝渠的整體在本發明內容中被稱為溝渠結構。

8、替代地或外加地，可以形成一間隙結構，其包圍各芯片并在晶圓中具有一個或多個間隙。在此，單一化可以至少部分藉由形成間隙結構進行。如果在晶圓上的所有芯片為該間隙結構所包圍，則晶圓可以為間隙結構所完全單一化。分開單一化為不必要。如同在溝渠結構的情況中，間隙結構也可以由例如在各芯片四周的未互連切斷所構成；有可能以包圍該芯片的間隙形式，配置相應切斷。這些間隙的整體在本發明內容中被稱為間隙結構。局部穿透間隙結構因此為間隙結構，這些間隙并不會形成閉合形狀。藉由在晶圓中形成間隙結構來單一化該晶圓系特別有利的，因為，在此情況中，可能造成晶圓上的敏感結構污染的粒子的釋放可以被完全避免。

9、在本發明內容中，間隙結構應被了解為表示晶圓的一個或多個切斷，其以垂直方向完全地穿透晶圓。對比于此，溝渠結構表示一個或多個凹陷，其并未延伸于晶圓的整個厚度上。沿著局部穿透間隙結構單一化晶圓表示單一化使得間隙結構的多個切斷被利用以檢測來自晶圓的其余部分的芯片，這是藉由摧毀例如破斷仍存在于該芯片與該晶圓的其余部分間的連接(例如，呈現腹板的形式)發生。間隙結構的間隙與溝渠結構的溝渠可以與垂直地通過晶圓的簡單間隙與溝渠，即矩形切斷與凹陷不同；例如，可以想出使用底切。更明確地說，間隙與溝渠可以被制作成使得固持結構至少被局部整形，在其單一化后，持續將各芯片固定于晶圓中，即，限制在單一化后各芯片的移動，例如，為了防止各芯片在晶圓的移動期間不經意從晶圓掉落。

10、在根據本發明的方法的特定配置中，形成間隙及/或溝渠同時也有間隙結構及/或局部穿孔間隙結構及/或溝渠結構是藉由蝕刻工藝進行。在此情況中，例如，可以使用深反應離子蝕刻(drie)作為蝕刻方法。再者，形成間隙結構及/或溝渠結構可以在以保護裝置接觸晶圓之前進行。優選地，形成間隙結構及/或溝渠結構系在以保護裝置接觸晶圓后進行，同時，也優選地在晶圓可能結合至保護裝置之后進行，以利用已經用于此方法步驟中的保護裝置的保護功能。此蝕刻工藝優選地與用以蝕刻芯片的結構，例如犧牲層蝕刻的蝕刻工藝組合，使得一方法步驟包括形成間隙結構及/或局部穿孔間隙結構及/或溝渠結構，斌進行犧牲層蝕刻。

11、單一化可以最終例如使用蝕刻方法、雷射切割方法及/或破斷法進行。在此，適當蝕刻方法也為深反應離子蝕刻(drie)，但也藉由二氟化氙(xef2)蝕刻。

12、根據本發明的方法系特別有利地可用于微機電系統的制造。更明確地說，是如果晶圓具有開放結構，用于微機電系統(mems結構)的情況。在此情況中，晶圓接觸并優選結合至保護裝置，使得該一個或多個承載結構并未接觸開放mems結構。如果開放mems結構為朝晶圓的第一面開放，則本內容中處理晶圓的進一步步驟可以在晶圓的相反第二面上進行，例如，焊接、燒結、晶圓結合、其他芯片的結合、晶圓測試及/或最終單一化該晶圓，而在步驟中，不會危及為保護裝置所保護的第一面。如果該開放mems結構也包含用于微鏡片數組的mems結構，該方法系很有用，且特別有利，因為該結構特別敏感。

13、在根據本發明的方法的特別優選實施方式中，晶圓具有固持結構，及/或在接觸保護裝置之后與單一化晶圓之前，在晶圓中形成固持結構，其中該固持結構被配置為以在單一化后，限制芯片至少一方向的可能移動。例如，固持結構可以防止各芯片在單一化后由晶圓掉出及/或落下，并且，可相反地將各芯片固持在晶圓的其余部分并且因此保護裝置上。固持結構可以例如藉由適當切斷及/或凹陷與晶圓中之底切加以表現。固持結構系有利地設置在為單一化所釋放的芯片的邊緣并確保在單一化后芯片與晶圓的其余部分的互鎖已經完成，這防止芯片以垂直于晶圓的第一面的方向的自由移動。這使得它有可能防止這些芯片落下，例如，如果晶圓被水平設置在保護裝置上(即，垂直于重力方向)。也有可能想到固持裝置為間隙結構所實施，這適用以防止在單一化后，晶圓的芯片以垂直于晶圓的第一面的兩方向作不想要的移動。

14、固持結構系特別有利地，如果晶圓系與保護裝置一起旋轉及/或移動。在單一化之后與在移開芯片之前，為了移開芯片的目的，可以有利地將晶圓與保護裝置一起繞著平行于該晶圓的第一面的軸旋轉170°至190°的角度，優選為180°，其中固持結構為此目的表現，使得在旋轉期間芯片仍保留在晶圓上。為了旋轉，保護裝置例如藉由結合及/或用以暫時固定該晶圓的固定裝置，而可釋放或非可釋放地連接至該晶圓。如果間隙結構包含有適當固持結構的話，形成用于單一化晶圓的間隙結構系特別有利于可組合上此旋轉。為了此目的，例如，間隙結構可以在該間隙結構的間隙的一側上的適當位處具有凹槽，所述凹槽沿著平行于該晶圓的第一面進行，間隙結構并可以在該間隙的相對側上的相同位置具有凸部，例如，以軌道或突起形式的凸部，以此方式，使得此軌道或凸部系被該凹槽所收納，并且，在兩組件間保留有空間距離。因此，凹槽與凸部的組合提供各芯片與該晶圓的其余部分間之松連接。于此情況中，該凹槽可以被實施于芯片中，及因此，凸部系屬于該晶圓的其余部分。然而，也可以同樣地想出相反配置(凹槽在晶圓的其余部分，凸部相關于芯片)。晶圓的其余部分可以通過一個或多個適當凹陷來成型，使得凸部或軌道可以由芯片位移。因此，所述松連接可以被分開。因此，藉由此機制，在單一化后，芯片可以先被固持在晶圓中，并且，隨后以目標方式被釋放，因為芯片可以由晶圓移開。

15、如果在旋轉前保護裝置被安裝于晶圓之上，也就是說，特別是晶圓與保護裝置的接觸系由上方將保護裝置施加至晶圓來實現的情況，則將晶圓旋轉170°至190°可能是特別有利的。在本發明內容中，術語“之上”及“由上向下”相關于重力的方向：一對象系位于另一對象“之上”，如果它是被設置為相關于該另一對象相反于重力的方向。因此，“由上向下”表示該事物作用于重力方向；“朝上”表示相反于重力的方向。術語“之下”、“由下向上”及“朝下”可以加以等效了解。在所述情況中，保護裝置的承載結構在旋轉后承載晶圓，并且，旋轉系繞著垂直于重力方向的軸進行。芯片可以在旋轉后由該晶圓移開。如果為了特定方法步驟，優選為保護裝置所保護的晶圓的第一面朝上定位，及/或如果該保護裝置系位于該晶圓上，此方法系特別優選。例如，可能的情況是，為了蝕刻目的，蝕刻氣體經由在保護裝置的外壁的區域中的開口加以供給。在此情況中，通常有利的是此開口被盡可能均勻分布在盡可能大的區域上。如果外壁的區域系想要作為將保護裝置定位在儲存件上的基部，則在這些區域中出現的開口有被堵住的風險，氣體供給因此變成不可能。因此，供氣體供給的開口的可能位置受到限制。例如，可以藉由以保護裝置被指向該晶圓，使得保護裝置被設置在晶圓之上，來執行蝕刻工藝，則此限制可以被免除。其中，用以供給蝕刻氣體的開口將沒有被堵住的風險；此開口的位置可以自由選擇。因為在單一化后，芯片必須以不為保護裝置所阻擋的方向加以移開，所以，處于移開目的通常有必要使晶圓旋轉。在執行蝕刻工藝后，處于移開芯片的目的，晶圓因此被與保護裝置一起繞著平行第一面的軸(即，繞著垂直于重力方向的軸)旋轉較佳180°并且定位在儲存面上。

16、在單一化晶圓前，可以想出在本生產方法內容中的任何想要步驟。例如，為了制備晶圓供在生產方法中的進一步方法步驟使用，在以保護裝置接觸晶圓后，可以將燒結膏及/或焊錫施加至該晶圓的第二面。再者，例如，可以進行例如藉由共晶結合的第二晶圓的晶圓結合。有關于晶圓的功能性的晶圓的測試(晶圓測試)及/或晶圓部件的測試也可以在晶圓仍與保護裝置接觸同時在單一化之前發生。

17、根據本發明的第二方面，提出具有一個或多個承載結構的用于暫時承載晶圓于保護裝置上及/或暫時承載保護裝置于晶圓上的保護裝置，其中，該保護裝置被配置為以供在根據本發明之方法中使用。典型地，予以保護的晶圓系被放置使予以保護的第一面向下至此保護裝置的一個或多個承載結構上，其中，該晶圓的第一面系被設置為垂直于重力方向取向的方式。再者，保護裝置也被實施使得其可以定位在晶圓上，即，通常由上向下施加至晶圓，其中，晶圓的予以被保護的第一面系朝上。于此情況，承載結構承載保護裝置于晶圓上。

18、根據本發明的保護裝置可以基本上由硅構成，其例如可以設有鈍化層，以對所使用的蝕刻氣體提供保護。使用硅的優點在于當溫度改變的情況中，保護裝置與其所接觸并同樣由硅構成的晶圓有相同的膨脹與收縮范圍。因此，在晶圓與保護裝置之間并不會發生位移與不想要的機械應力。鈍化層可以例如由二氧化硅及/或氮化硅構成。或者，根據本發明的保護裝置也可以由其他材料或材料組成物構成，例如，金屬及/或金屬合金，例如，鋼及/或陶瓷。

19、優選地，保護裝置以一個或多個外壁來至少部分屏蔽開保護裝置的環境，以防止不想要的物質，例如，外來粒子，例如，到達晶圓的予以保護的第一面，特別是，位于該處的予以保護的結構。例如，保護裝置可以具有一個或多個側壁及基部。保護裝置的外壁可以具有一個或多個用于氣體供給的開口。優選地，該一個或多個外壁以及定位在保護裝置的晶圓包圍住內部。除了用以氣體供給的選用開口外，所述保護裝置的一個或多個外壁較佳被實施為氣密方式或只具有低滲氣率。這優選也適用至保護裝置的外壁與晶圓間的連接，及保護裝置的兩外壁間的連接。用以氣體供給的一個或多個開口可以例如定位在與晶圓相反的外壁(后側外壁)及/或側向外壁(側壁)中并且優選地被配置為供給蝕刻氣體至內部。藉由供給氣體及/或定位此保護裝置于對應氣體氛圍中，有可能改變保護裝置內部的氣體壓力。優選地，保護裝置具有多個開口，用于氣體供給，其系被實施為孔，其具有尺寸使得起源于保護裝置外、由特定粒子大小開始的不想要的粒子(外來粒子)完全不能或有足夠高的可能性不能通過進入保護裝置的內部。因此，這些孔具有過濾功用。例如可以通過相應選擇的直徑來確定孔的尺寸，使得它們并不允許由5微米、2微米、1微米、0.5微米、0.2微米、或0.1微米粒子大小開始的任何外來粒子通過，或者，只允許其以可容忍的概率通過。因此，這些孔可以被用以供給蝕刻氣體至保護裝置的內部，以對定位在保護裝置上的晶圓進行蝕刻工藝，而不會使晶圓的第一面被步驟中的外部起源的外來粒子所污染。優選地，保護裝置的后側外壁，即，其后側系被設計為平坦的，使得它允許特別簡單處置并可以被用作保護裝置與晶圓可以一起放置的基部，例如，用于晶圓測試及/或在單一化后的芯片移開步驟。

20、保護裝置的一個或多個承載結構可以具有例如連續或中斷的壁、弧形、格狀、支柱及/或支撐的形式，其優選設置為網格。在予以承載的晶圓中，此承載結構優選地可以至少部分平行及/或沿著間隙結構及/或溝渠結構的間隙及/或溝渠(為了單一化晶圓的目的形成或將被形成)進行，且可以藉此依據芯片包圍予以保護的結構，并且，當例如為連續壁時可以提供對這些結構的進一步保護。當以根據本發明的保護裝置接觸晶圓時，例如，當定位晶圓于保護裝置上時，晶圓優選被設置使得承載結構并未接觸特別是未接觸晶圓的敏感區域。為了完成如此及/或簡化自動執行的方法步驟，保護裝置可以被形成使得晶圓只可以以界定指向接觸保護裝置。例如，與該保護裝置的對應形狀互動的晶圓的凹槽或平坦面可以被用于此目的。

21、在根據本發明的保護裝置的特別優選配置中，保護裝置包含固定裝置，用以在暫時承載晶圓期間固定該晶圓。因此，此固定裝置的工作系用以防止晶圓不想要的移動。為此目的，該固定裝置優選具有一個或多個固定組件，用以防止晶圓的不想要的側向位移。此固定組件可以例如由包圍晶圓的框架構成。此框架也可以同時被實施為使得其密封保護裝置側向朝向外側，以更佳地保護晶圓的第一面。在此情況中，因此，該框架同時也作動為外壁。可以被用以作為替代或外加至固定裝置的用以防止晶圓的不想要移動的另一優選可能性為將晶圓結合至保護裝置。

22、本發明揭露半導體芯片生產方法中的一種方法與裝置，用以保護對應晶圓的特別敏感結構不受損壞及/或例如由外來粒子造成的污染。更明確地說，在單一化晶圓期間，用以保護芯片的可能性也被揭露。在此情況中，根據本發明的保護裝置將其本身支撐在芯片外的區域中，因此，在各芯片上的填充因子并未被負面影響。因此，根據本發明的保護裝置可以保護在晶圓上的結構，而不必在晶圓上為此保護裝置生產額外結構。

23、根據本發明的保護裝置可以被優化用以藉由蝕刻、破斷及/或使用雷射來單一化晶圓。這使得其有可能改良各芯片及晶圓的填充因子，因為不必要提供寬大的切鋸通道供切鋸，且所述方法較切鋸更精準。特別是，如果使用蝕刻方法及/或雷射切割，并不會發生不想要的粒子污染。

24、雖然根據本發明晶圓優選地必須與保護裝置接觸，使得該保護裝置的一個或多個承載結構與晶圓只在予以保護的區域外接觸，但因此晶圓的填充因子并未被損害，因為對應區域通常也必須被保持可用于單一化并穩定晶圓。