本發(fā)明涉及一種用于鍵合芯片的方法和裝置。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)有技術(shù)中描述經(jīng)由焊料球或具有焊料帽的銅柱(英文copper?pillars?withsoldercaps)來實施芯片到晶圓(c2w)或芯片到芯片(c2c)工藝。然而，焊料球或具有焊料帽的銅柱極大而且使這樣產(chǎn)生的芯片的厚度增加。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明的任務(wù)是說明一種經(jīng)改善的鍵合方法或一種經(jīng)改善的鍵合裝置或一種經(jīng)改善的產(chǎn)品。

2、該任務(wù)利用專利并列權(quán)利要求的主題來解決。本發(fā)明的有利的擴(kuò)展方案在從屬權(quán)利要求中說明。由在說明書、權(quán)利要求書和/或附圖中說明的特征中的至少兩個特征構(gòu)成的全部組合也落入到本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。在所說明的值域的情況下，在所提到的極限之內(nèi)的值也應(yīng)明顯被看作是極限值并且應(yīng)該能以任意的組合來要求保護(hù)。

3、根據(jù)本發(fā)明，規(guī)定了一種用于將芯片鍵合到襯底、尤其是半導(dǎo)體襯底上或鍵合到其它芯片上的方法，其中通過直接鍵合將這些芯片鍵合到襯底或者其它芯片上。直接鍵合被理解為直接經(jīng)由兩個表面的相互作用構(gòu)造的、未形成液相的鍵合。根據(jù)另一術(shù)語定義，直接鍵合被理解為其中不必使用附加材料的鍵合。直接鍵合尤其被理解為金屬-金屬固體鍵合，尤其是擴(kuò)散鍵合、預(yù)鍵合或由預(yù)鍵合引起的熔合鍵合或者混合鍵合、也就是說基于熔合鍵合部分以及金屬鍵合部分的鍵合。

4、根據(jù)本發(fā)明，還規(guī)定了一種用于將芯片鍵合到襯底或其它芯片上的裝置，其中可以通過直接鍵合將這些芯片鍵合到襯底或者其它芯片上。

5、根據(jù)本發(fā)明，還規(guī)定了一種由芯片構(gòu)成的芯片堆，其中這些芯片通過直接鍵合來彼此鍵合。

6、根據(jù)本發(fā)明，還規(guī)定了一種具有芯片的襯底(產(chǎn)品)，其中這些芯片通過直接鍵合來鍵合至該襯底上。

7、根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)在c2c或c2w層面上的直接鍵合可能性。有利地，不再需要焊料球或具有焊料帽的銅柱。所產(chǎn)生的芯片堆或產(chǎn)品的厚度變得更小，吞吐量提高而且芯片通信的效率升高。直接鍵合尤其具有大于0.1j/m2、優(yōu)選地大于0.5j/m2、還更優(yōu)選地大于1.0j/m2、最優(yōu)選地大于2.0j/m2、尤其最優(yōu)選地大于2.5j/m2的鍵合強(qiáng)度。直接鍵合尤其是在小于400℃、優(yōu)選地小于300℃、還更優(yōu)選地小于200℃、最優(yōu)選地小于150℃、尤其最優(yōu)選地小于100℃的溫度下進(jìn)行。此外，直接鍵合在不產(chǎn)生液相的情況下進(jìn)行。

8、本發(fā)明所基于的思想在于：保持芯片的表面清潔，使得可進(jìn)行接下來的直接鍵合步驟。接著，可將這樣制備的包括無污染的鍵合表面的芯片鍵合到襯底上(英文：chip-to-wafer(芯片到晶圓)，c2w)或鍵合到其它芯片上(英文：chip-to-chip(芯片到芯片)，c2c)。

9、在本披露的進(jìn)一步進(jìn)程中，襯底或半導(dǎo)體襯底被理解為半導(dǎo)體行業(yè)的尚未分離的、尤其是圓形的半成品。特別有利地，襯底是晶圓。襯底可具有任何任意的形狀，但是優(yōu)選地為圓形。襯底的直徑尤其是有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。對于晶圓來說，行業(yè)常用的直徑是1英寸、2英寸、3英寸、4英寸、5英寸、6英寸、8英寸、12英寸和18英寸。但是，根據(jù)本發(fā)明的實施方式原則上可運(yùn)用任何襯底，與該襯底的直徑無關(guān)。

10、在本披露的進(jìn)一步進(jìn)程中，芯片被理解為通過分離半導(dǎo)體襯底(晶圓)來獲得的、大多是矩形的零件。芯片通常包含集成電路，該集成電路在加工半導(dǎo)體襯底時形成。

11、在本披露中，鍵合表面被理解為在工藝期間將在某一時刻變成鍵合分界面的部分的表面。特別地，鍵合表面被理解為在芯片被鍵合之前該芯片的必須根據(jù)本發(fā)明來處理、尤其是清潔的表面。如果將芯片鍵合至襯底上，則襯底表面也可被稱作鍵合表面。

12、在一個優(yōu)選的實施方式中，鍵合表面是混合鍵合表面。混合鍵合表面被理解為如下鍵合表面，該鍵合表面由金屬區(qū)和介電區(qū)組成并且借此由金屬鍵合表面部分和介電鍵合表面部分組成。因此，所有在本披露中提到的通常涉及直接鍵合的方法和/或裝置可應(yīng)用于混合表面的鍵合。優(yōu)選地，金屬表面部分和介電表面部分盡可能位于一個平面內(nèi)。尤其是，金屬表面部分相對于介電表面部分凹入或相對于介電表面部分突出小于0.5μm、優(yōu)選地小于100nm、更優(yōu)選地小于50nm、最優(yōu)選地小于10nm。

13、清潔方法

14、在進(jìn)一步披露中，清潔被理解為通過如下方法中的一個和/或多個方法來除去鍵合表面的污染：

15、●濕化學(xué)清潔，尤其是

16、○用水，尤其是

17、■含co2的水

18、○用醇

19、○用酸，尤其是

20、■甲酸

21、■檸檬酸

22、■過氧單硫酸

23、●標(biāo)準(zhǔn)清潔1(sc1)

24、-標(biāo)準(zhǔn)清潔2(sc2)

25、○用堿，尤其是

26、■nh4oh

27、●等離子體清潔

28、●等離子體灰化

29、●機(jī)械清潔，尤其是

30、○刷洗。

31、等離子體清潔被理解為用等離子體的離子化部分對表面的轟擊、一般是高能量的轟擊。在此，等離子體的離子通過電場和/或磁場來加速而且具有不可忽視的滲入深度。等離子體清潔可伴隨著表面的等離子體活化。

32、等離子體灰化被理解為對表面的有機(jī)物的清潔工藝、一般是低能量的清潔工藝。清潔在此尤其是通過有機(jī)物的尤其是與氧和/或氟或任何其它適合的并且可離子化的氧化劑的氧化而實現(xiàn)。優(yōu)選地，通過等離子體灰化而被氧化的有機(jī)成分從反應(yīng)室排出。這或者通過等離子體的持續(xù)的流動或者通過對等離子體室的連續(xù)的充氣和排氣來實現(xiàn)。然而，在一個更優(yōu)選的實施方式中，通過化學(xué)和/或物理方法在等離子體室之內(nèi)使被灰化和被氧化的有機(jī)成分鍵合，使得防止這些有機(jī)成分回到襯底表面。由此，避免了以等離子體的循環(huán)為前提的復(fù)雜裝置。

33、可選地，在等離子體灰化之后，利用上面提到的液體中的一種或多種液體來執(zhí)行濕化學(xué)清潔，以便借此還進(jìn)一步改善表面的清潔度和/或待清潔的表面的表面化學(xué)，尤其是通過利用適合的、本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的物質(zhì)終止該表面來優(yōu)化表面的清潔度和/或待清潔的表面的表面化學(xué)。有利地，該方法用于：除去顆粒、尤其是在等離子體灰化時形成和/或殘留在表面上的顆粒。

34、因此，也可通過所提到的方法中的多個方法來執(zhí)行對鍵合表面的清潔。該清潔可以在一個芯片上執(zhí)行或者在多個芯片上同時執(zhí)行。尤其是，各個芯片可以在兩個階段之間運(yùn)輸時被清潔。

35、自對準(zhǔn)

36、在一個優(yōu)選的實施方式中，芯片被定位并且進(jìn)行芯片的自對準(zhǔn)。自對準(zhǔn)(英文：selfalignment)被理解為對對象、在當(dāng)前情況下是芯片的通過最小化的物理定律來驅(qū)動的定位過程。

37、自對準(zhǔn)優(yōu)選地通過如下方式來實現(xiàn)：芯片在鍵合表面上以極小的靜摩擦、尤其是由于在鍵合表面上沉積的液體引起的極小的靜摩擦來驅(qū)動到鍵合表面的特征部之間的位置、尤其是中心的位置。

38、例如，會是可設(shè)想的是：例如有四個金屬區(qū)、尤其是如接觸墊那樣的金屬鍵合面處在鍵合表面上，尤其是作為混合鍵合表面的部分或通道。芯片在其鍵合表面上同樣具有四個區(qū)。如果將這種芯片放到液體上，則出發(fā)點應(yīng)該是：更親水區(qū)將定位于更親水區(qū)上方，而更疏水區(qū)將定位于更疏水區(qū)上方。因此，將出現(xiàn)對準(zhǔn)，其中混合鍵合表面的金屬區(qū)將被覆蓋。

39、本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的是，參與自對準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)的對稱性越高，這種自對準(zhǔn)就可以實現(xiàn)得越好。屬于此的是芯片的幾何形狀、混合鍵合表面的金屬區(qū)之間的距離、金屬區(qū)的形狀等等。優(yōu)選地，芯片應(yīng)該是方形的。此外，混合鍵合表面的金屬區(qū)優(yōu)選地同樣應(yīng)該位于所設(shè)想的方形的角上。如果在相對應(yīng)的混合鍵合區(qū)的親水性與疏水性之間的差異盡可能大，則將會存在另一優(yōu)點。構(gòu)造在測試液滴、尤其是水與待測量的表面之間的接觸角是對親水性或疏水性的量度。親水表面使液滴平坦，因為液體與表面之間的黏著力超過液體的內(nèi)聚力而占主導(dǎo)，并且因此形成小的接觸角。疏水表面導(dǎo)致液滴的球形形態(tài)，因為液體的內(nèi)聚力超過液體與表面之間的黏著力而占主導(dǎo)。優(yōu)選地，在兩個不同的所提到的混合鍵合區(qū)之間的接觸角差大于1°、優(yōu)選地大于5°、還更優(yōu)選地大于25°、最優(yōu)選地大于50°、尤其最優(yōu)選地大于100°。

40、被涂覆到鍵合表面上的液體層具有小于2mm、優(yōu)選地小于1.5mm、還更優(yōu)選地小于1mm、最優(yōu)選地小于0.5mm、尤其最優(yōu)選地小于0.1mm的厚度。液體優(yōu)選地是水。但是，也可設(shè)想的是使用任何其它液體，如

41、●醇

42、●醚

43、●酸

44、●堿。

45、尤其是醚具有很高的蒸汽壓力并且因此幾乎沒有剩余地從表面蒸發(fā)掉，這自動導(dǎo)致在實現(xiàn)自對準(zhǔn)之后對液體的除去。有利地，在除去液體之后在表面之間自動形成預(yù)鍵合。

46、在根據(jù)本發(fā)明的一個特殊的實施方式中，在襯底和/或芯片的鍵合表面上、尤其是在介電區(qū)有凹槽，所述凹槽使得在芯片的自對準(zhǔn)之后對液體的除去變得容易或者首先能夠?qū)崿F(xiàn)在芯片的自對準(zhǔn)之后對液體的除去。這些凹槽優(yōu)選地從芯片表面的區(qū)域引導(dǎo)到芯片的邊緣，使得液體可通過流動和/或蒸發(fā)而向外被除去，優(yōu)選地自動地、更優(yōu)選地在導(dǎo)致將液體壓出的重力的輔助下被除去。

47、鍵合裝置和鍵合方法

48、公開了多個根據(jù)本發(fā)明的用于鍵合芯片的裝置和工藝。根據(jù)本發(fā)明的方法可劃分成單獨鍵合方法和集體鍵合方法。因此，相對應(yīng)的裝置是用于單獨鍵合或用于集體鍵合的裝置。所有根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置的共同之處是，芯片的鍵合表面必須直至鍵合過程無污染。在下文更詳細(xì)地描述了用于實現(xiàn)該目標(biāo)的根據(jù)本發(fā)明的工藝步驟和設(shè)備。

49、單獨鍵合裝置和單獨鍵合方法

50、單獨鍵合方法被理解為在現(xiàn)有技術(shù)中常見的用于將芯片單獨地、也就是說相繼地放置在其它芯片上(c2c)或放置在晶圓上(c2w)的過程。這種方法具有如下優(yōu)點：可以使不同的大小和/或不同的功能的芯片鍵合。

51、在膠帶上的分離

52、在根據(jù)本發(fā)明的示例性的第一方法中，襯底被固定在載體、尤其是膠帶(英文：tape)上，而且那里被分離成芯片。在本披露的進(jìn)一步進(jìn)程中，將膠帶用作示范性示例。然而，也可設(shè)想的是使用剛性載體。因此，在成功將襯底固定在膠帶上之后才制成芯片。

53、在該方法的第一工藝步驟中，對載體、尤其是膠帶的固定發(fā)生在固定框、尤其是切割框(英文：dicing?frame)上。如果載體是剛性載體，則可以省去該工藝步驟，或可以將該剛性載體固定在襯底夾持器/載體夾持器上。

54、在可選的第二工藝步驟中，對襯底的鍵合表面進(jìn)行清潔，從該襯底中形成芯片的稍后的鍵合表面。該清潔可以是已經(jīng)提到的清潔方式之一。尤其是，該清潔通過等離子體和/或液體和/或氣體來實現(xiàn)。附加地，等離子體處理優(yōu)選地導(dǎo)致鍵合表面的等離子體活化。只有當(dāng)鍵合表面已被先前的工藝弄臟，使得有污染一并被轉(zhuǎn)移到膠帶上或者存在稍后會阻止和/或妨礙直接鍵合的構(gòu)造的污染時，該鍵合表面才必須被清潔。然而，對襯底的鍵合表面的清潔優(yōu)選地總是在固定之前進(jìn)行。

55、在根據(jù)本發(fā)明的第三工藝步驟中，以襯底的、尤其是被清潔的、優(yōu)選地經(jīng)等離子體活化的鍵合表面將該襯底固定在載體上。在此，根據(jù)本發(fā)明，膠帶被構(gòu)建為使得在將襯底從載體除去之后對鍵合表面的污染盡可能小。如果載體是剛性載體，則可能需要在固定襯底之前給載體表面配備保護(hù)層。就膠帶來說，大多已經(jīng)存在這種保護(hù)層。

56、此外，從接觸鍵合表面的時間點開始，載體也用作對該鍵合表面的保護(hù)并且阻止了對該鍵合表面的污染。優(yōu)選地，載體至少在襯底的中心絕大部分被涂層，使得在襯底的鍵合表面與載體之間存在著低黏著，而載體在襯底的外圍區(qū)域一定可以具有黏著特性。黏著強(qiáng)度高的區(qū)域、即粘合力較高的區(qū)域?qū)⒖赡茉谝r底外圍產(chǎn)生污染，只要不涉及鍵合表面的稍后從中制造芯片的區(qū)域，該污染優(yōu)選地就可以被忽略。優(yōu)選地，膠帶被構(gòu)建為使得黏著力由于將能量輸入到膠帶中(uv、熱量)而降低，而且這樣可以稍后更容易地將芯片取下。這種膠帶在現(xiàn)有技術(shù)中公知。

57、然而，優(yōu)選地，特別是將污染少的膠帶用于根據(jù)本發(fā)明的工藝。

58、膠帶優(yōu)選地具有膠粘劑，所述膠粘劑不能滲入到鍵合表面中，尤其是不能滲入到貯液槽中，所述貯液槽是由于之前執(zhí)行的等離子體活化而產(chǎn)生的。優(yōu)選地，這一點通過如下方式來確保：膠粘劑具有很高的粘性，該很高的粘性阻止了滲入到納米多孔表面中。還更優(yōu)選地，膠粘劑的分子大得使得由于分子大而不可能滲入到孔中。這些孔尤其是小于10nm、還更優(yōu)選地小于5nm、最優(yōu)選地小于1nm、還更優(yōu)選地小于0.5nm、尤其最優(yōu)選地小于0.2nm。在wo2012100786a1中也公開了孔大小。最優(yōu)選的是，膠粘劑是粘合在聚合物基質(zhì)中的固體。優(yōu)選地，通過膠粘劑的這種形態(tài)，在將膠帶除去之后可以省去利用溶劑的清潔，并且這樣可以防止溶劑嵌入在是由于在鍵合表面的表面上的等離子體活化而產(chǎn)生的貯液槽中。這造成經(jīng)改善的鍵合結(jié)果，因為可以防止在鍵合之后溶劑的排出并且因此可以防止在鍵合分界面中的氣泡形成。

59、在出版文獻(xiàn)wo2012100786a1、wo2012136267a1、wo2012136268a1、wo2012136266a1和wo2014015899a1中公開了這種貯液槽的產(chǎn)生。

60、然而，在根據(jù)本發(fā)明的一個非常優(yōu)選的實施方式中，載體被涂層為使得該載體可以將襯底整面地固定，在襯底上沒有留下污染而且稍后產(chǎn)生的芯片可以輕易被除去。

61、在根據(jù)本發(fā)明的第四工藝步驟中，將襯底分離。該分離可以通過任何任意的方法來執(zhí)行，只要該方法沒有將鍵合表面弄臟。在本披露的進(jìn)一步進(jìn)程中，將更詳細(xì)地探討一些分離方法，借助于這些分離方法，確保了在分離期間對鍵合表面的根據(jù)本發(fā)明的保持清潔。

62、在根據(jù)本發(fā)明的第五工藝步驟中，通過機(jī)器、尤其是芯片鍵合器將經(jīng)分離的芯片從載體除去。在根據(jù)本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施方式中，在除去芯片期間和/或在將芯片運(yùn)輸?shù)狡渌恢?、尤其是鍵合位置期間，繼續(xù)、尤其是持續(xù)地對芯片的鍵合表面進(jìn)行清潔。該清潔優(yōu)選地利用等離子體來實現(xiàn)。在此，芯片或者經(jīng)過其中發(fā)生該清潔的區(qū)域，或者在其中自動實現(xiàn)該清潔特性的空間內(nèi)將芯片從載體取出。這樣，例如可設(shè)想的是：在芯片鍵合器的等離子體室內(nèi)將芯片從載體取出。更優(yōu)選地，芯片在從載體取下之后被移動經(jīng)過大氣等離子體源。尤其使用氧等離子體，該氧等離子體優(yōu)選地導(dǎo)致殘留物的灰化。

63、在根據(jù)本發(fā)明的第六工藝步驟中，通過鍵合、尤其是直接鍵合或混合鍵合將所運(yùn)輸?shù)?、?jīng)分離的芯片的鍵合表面與第二鍵合表面鍵合。芯片相對于該芯片應(yīng)該被鍵合到的第二鍵合表面的對準(zhǔn)工藝、一般是相對順利地被執(zhí)行的對準(zhǔn)工藝先于鍵合過程。在本披露的其它區(qū)域更詳細(xì)地提及關(guān)于最優(yōu)的鍵合的根據(jù)本發(fā)明的改善方案：該對準(zhǔn)工藝優(yōu)選地持續(xù)少于5秒、更優(yōu)選地少于2秒、最優(yōu)選地少于1秒。

64、用于分離的方法

65、根據(jù)本發(fā)明的實施方式的一個重要方面在于分別保持襯底或從中分離的芯片的鍵合表面清潔。為了確保鍵合表面的清潔度，分離工藝也必須引起盡可能微小的污染。尤其是，在分離襯底時不允許形成毛邊。根據(jù)本發(fā)明，這可通過多個不同的工藝來確保。

66、在可能的第一工藝、即所謂的隱形切割(stealth?dicing)中，聚焦的激光束使材料特性發(fā)生變化，使得芯片可容易分離。優(yōu)點尤其在于省去了機(jī)械分離裝置、如切斷輪。在現(xiàn)有技術(shù)中公知隱形切割工藝的基本工作原理。

67、在可能的第二工藝中，通過使用等離子體來使芯片彼此分離。

68、在可能的第三工藝中，通過使用機(jī)械分離裝置來使芯片彼此分離。這里，在根據(jù)本發(fā)明的一個非常優(yōu)選的實施方案中，在對鍵合表面的可選的清潔和將襯底固定在載體上之前在鍵合側(cè)產(chǎn)生縫隙。在從襯底的后側(cè)的分離過程中，機(jī)械分離裝置接著碰到所預(yù)制的縫隙。借此，通過使機(jī)械分離裝置提前到達(dá)空的空間，這些縫隙防止了對各個芯片的鍵合表面的污染。

69、這些縫隙優(yōu)選地也可用在之前提到的分離方法中，因為這些分離方法也可能導(dǎo)致在邊緣上的弄臟和/或毛邊。尤其是當(dāng)斷裂、尤其是在隱形切割時的斷裂例如由于芯片的層構(gòu)造而未連續(xù)地垂直地經(jīng)過晶圓時。這些縫隙尤其是被提供用于至少避免毛邊在鍵合表面上的構(gòu)造。

70、這些縫隙也可能是掩模工藝的結(jié)果，該掩模工藝被應(yīng)用于將材料沉積在表面上。在這種工藝中，在掩模位置處沒有沉積材料。接著，掩模區(qū)形成這些縫隙。

71、集體鍵合裝置和集體鍵合方法

72、在一定的情境下可能不利的是：通過單獨鍵合方法來使芯片鍵合。尤其是當(dāng)必須清潔芯片的鍵合表面以便獲得高鍵合質(zhì)量時，可能是有利的是：首先將所有芯片放置在載體上，使得稍后的鍵合表面指向上。在該預(yù)固定中，芯片的所有鍵合表面接著可以同時、尤其是在為此所設(shè)置的機(jī)器中被清潔和預(yù)處理。在另一工藝步驟中，接著同時將所有芯片鍵合到真正所要鍵合的襯底或真正所要鍵合的芯片上。

73、在這種集體鍵合的情況下主要所要滿足的質(zhì)量特征是由所有芯片的所有鍵合表面形成的鍵合平面的平面度。在理想情況下，所有芯片的鍵合表面都必須全部彼此重合。

74、臨時載體

75、以下工藝描述了對具有多個芯片的臨時載體的制造，所述多個芯片的鍵合表面彼此重合，以便執(zhí)行集體鍵合過程。

76、在根據(jù)本發(fā)明的第一工藝步驟中，第一載體、尤其是載體襯底、最優(yōu)選地是載體晶圓、還更優(yōu)選地是膠帶在切割框(英文：dicing?frame)上涂層有保護(hù)層。尤其是在使用膠帶時，可設(shè)想的是：保護(hù)層已經(jīng)被涂覆到膠帶上。在其它情況下，可利用常見的、公知的涂層方法、如旋涂、噴涂、層壓等等來進(jìn)行對載體的涂層。

77、替選地，也可設(shè)想的是：給芯片的表面配備保護(hù)層。這可以在從晶圓切出芯片之前已經(jīng)實現(xiàn)。

78、在根據(jù)本發(fā)明的第二工藝步驟中，以很高的對準(zhǔn)精度將多個芯片固定在第一載體上。尤其是借助于對準(zhǔn)標(biāo)記和光學(xué)系統(tǒng)來進(jìn)行對準(zhǔn)。在此，對準(zhǔn)精度優(yōu)于1mm、優(yōu)選地優(yōu)于100μm、還更優(yōu)選地優(yōu)于10μm、最優(yōu)選地優(yōu)于1μm、尤其最優(yōu)選地優(yōu)于100nm。

79、通過芯片的稍后的鍵合表面來進(jìn)行固定。芯片的鍵合表面應(yīng)盡可能彼此重合。此外，保護(hù)層應(yīng)盡可能薄，具有盡可能小的粘性并且具有盡可能高的彈性，以便防止芯片不一樣深地滲入到層中且這里破壞了這些芯片的鍵合表面的重合。保護(hù)層的厚度優(yōu)選地應(yīng)盡可能小，以便盡可能地消除彈性特性。因此，第一載體作為無限堅硬的阻力來起作用，保護(hù)層僅僅作為鍵合表面與第一載體之間的分離器來起作用。

80、在此，膠帶的彈性模量介于1gpa與1000gpa之間、優(yōu)選地介于1gpa與500gpa之間、更優(yōu)選地介于1gpa與100gpa之間、最優(yōu)選地介于1gpa與50gpa之間、尤其最優(yōu)選地介于1gpa與20gpa之間。例如，聚酰胺的彈性模量介于3gpa與6gpa之間。

81、在此，更堅硬的載體的彈性模量介于1gpa與1000gpa之間、優(yōu)選地介于10gpa與1000gpa之間、更優(yōu)選地介于25gpa與1000gpa之間、最優(yōu)選地介于50gpa與1000gpa之間、尤其最優(yōu)選地介于100gpa與1000gpa之間。例如，一些鋼種的彈性模量在200gpa左右。

82、在根據(jù)本發(fā)明的第三工藝步驟中，第二載體、尤其是載體襯底、最優(yōu)選地是載體晶圓用膠粘劑來涂層。第二載體是臨時載體。與來自根據(jù)本發(fā)明的第二工藝步驟的保護(hù)層相反，該膠粘劑應(yīng)具有彈性和/或塑性的適配能力，以便補(bǔ)償芯片的可能高度差，使得沒有失去芯片的鍵合表面的重合。因此，該膠粘劑應(yīng)具有盡可能小的粘性和持久的變形的可能性。

83、在室溫下，膠粘劑的粘性介于10e6?mpa*s與1mpa*s之間、優(yōu)選地介于10e5?mpa*s與1mpa*s之間、還更優(yōu)選地介于10e4?mpa*s與1mpa*s之間、最優(yōu)選地介于10e3?mpa*s與1mpa*s之間。

84、在根據(jù)本發(fā)明的第四工藝步驟中，將芯片的與芯片的鍵合表面對置的后側(cè)表面與臨時載體連接。在此，第一載體側(cè)上維持芯片的鍵合表面的重合，而后側(cè)表面如果必要則使臨時載體上的膠粘劑相對應(yīng)地變形，尤其是由于優(yōu)選地低的粘性而使臨時載體上的膠粘劑相對應(yīng)地變形。因此，在鍵合過程之后，芯片與臨時載體之間的膠粘劑的厚度可因芯片而異。在根據(jù)本發(fā)明的一個擴(kuò)展方案中，除去芯片之間的膠粘劑是可能的。第一載體與臨時載體之間的對準(zhǔn)優(yōu)選地通過位于第一載體和臨時載體上的對準(zhǔn)標(biāo)記來實現(xiàn)。也可設(shè)想的是：對準(zhǔn)標(biāo)記位于芯片的表面上并且這些對準(zhǔn)標(biāo)記與臨時載體上的對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)。在出版文獻(xiàn)us6214692b1、wo2015082020a1、wo2014202106a1中詳細(xì)描述了用于對準(zhǔn)襯底的對準(zhǔn)器(英文：aligner)。

85、在根據(jù)本發(fā)明的第五工藝步驟中，除去具有保護(hù)層的第一載體。因此，膠粘劑、臨時載體與芯片之間的黏著作用尤其是高于保護(hù)層與芯片的鍵合表面之間的靜摩擦。在根據(jù)本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施方式中，保護(hù)層被設(shè)計為使得芯片的鍵合表面的脫離無污染地、尤其是完全無污染地進(jìn)行。如果第一載體是膠帶，則可剝離該膠帶，這使得除去變得容易。也可能需要借助于化學(xué)品和/或電磁輻射、尤其是uv光、可見光或紅外光和/或熱量化學(xué)地或者關(guān)于機(jī)械特性方面改變保護(hù)層，以便該保護(hù)層失去或至少降低其黏著特性。

86、在此，保護(hù)層與芯片之間的鍵合強(qiáng)度小于1j/m2、優(yōu)選地小于0.1j/m2、還更優(yōu)選地小于0.01j/m2、最優(yōu)選地小于0.001j/m2、尤其最優(yōu)選地小于0.0001j/m2。

87、在可選的第六工藝步驟中，尤其是對芯片的裸露的鍵合表面同時進(jìn)行清潔和/或等離子體活化。尤其是當(dāng)從芯片的鍵合表面除去第一載體并非完全無污染地進(jìn)行時，該措施是重要的。所有芯片的清潔尤其可以在這一次同時進(jìn)行，這提高了根據(jù)本發(fā)明的方法的吞吐量。

88、接著，在根據(jù)本發(fā)明的第七工藝步驟中，所有被固定在臨時載體上的芯片的鍵合過程同時在產(chǎn)品襯底、尤其是晶圓上進(jìn)行。這也包含將臨時載體上的芯片鍵合到已位于產(chǎn)品襯底上的芯片上的可能性。由此，提供了逐漸在產(chǎn)品襯底上構(gòu)造芯片堆的可能性。臨時載體與產(chǎn)品襯底之間的對準(zhǔn)優(yōu)選地通過位于載體和產(chǎn)品襯底上的對準(zhǔn)標(biāo)記來實現(xiàn)。也可設(shè)想的是：對準(zhǔn)標(biāo)記位于芯片的鍵合表面上并且這些對準(zhǔn)標(biāo)記與產(chǎn)品襯底上的對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)。

89、在根據(jù)本發(fā)明的第八工藝步驟中，將臨時載體從芯片除去?？赡苄枰柚诨瘜W(xué)品和/或電磁輻射、尤其是uv光、可見光或紅外光和/或熱量化學(xué)地或者關(guān)于機(jī)械特性、尤其是粘性方面改變膠粘劑，以便該膠粘劑失去其黏著特性。特別優(yōu)選地，臨時載體是對于來自em光譜的特定的波長范圍的光子來說透明的載體。優(yōu)選地涉及玻璃載體。由此，根據(jù)本發(fā)明，可以使用如下膠粘劑，該膠粘劑可借助于激光從后側(cè)被破壞，使得從臨時載體的后側(cè)出發(fā)對該臨時載體的去鍵合可能性是可能的。

90、在根據(jù)本發(fā)明的第九工藝步驟中，通過所提到的清潔方法之一來清潔芯片的后側(cè)表面的膠粘劑。在該工藝步驟之后，可將任意其它芯片堆在現(xiàn)有的芯片上，以便這樣在產(chǎn)品襯底上構(gòu)造芯片堆。

91、優(yōu)選地，通過芯片的自對準(zhǔn)能夠?qū)崿F(xiàn)或至少輔助根據(jù)第二工藝步驟的芯片在第一載體上的定位精度以及根據(jù)第七工藝步驟的芯片通過集體鍵合過程在臨時載體上的定位。在此，定位精度優(yōu)于1mm、優(yōu)選地優(yōu)于100μm、還更優(yōu)選地優(yōu)于10μm、最優(yōu)選地優(yōu)于1μm、尤其最優(yōu)選地優(yōu)于100nm。只有當(dāng)能夠?qū)崿F(xiàn)芯片相對于第一載體和/或相對于臨時載體的橫向移動時，才實現(xiàn)通過自對準(zhǔn)的輔助。為此，第一載體上的保護(hù)層和/或臨時載體上的膠粘劑必須擁有相應(yīng)地小的剪切模數(shù)或甚至必須能夠?qū)崿F(xiàn)塑性變形，使得芯片可橫向移動。

92、固定載體

93、替代使用剛剛提到的臨時載體，可設(shè)想的是將芯片固定在固定載體上，該固定載體擁有相對應(yīng)的固定元件。這些固定元件可以是

94、●真空固定件

95、●靜電固定件

96、●磁性固定件

97、●凝膠包固定件

98、芯片可以直接以它們的后側(cè)表面固定在固定載體上。不利的是：與所提到的臨時載體相反，不存在借助其所有芯片的鍵合表面可統(tǒng)一在一個平面內(nèi)的膠粘劑。所提到的凝膠包固定件的凝膠包的彈性至多能夠?qū)崿F(xiàn)類似效果。稍后所描述的頂出裝置尤其也可用作固定載體。

99、頂出裝置

100、在本披露的進(jìn)一步進(jìn)程中，描述了多個裝置和方法，其中需要對芯片的拾取和固定。因此，所有公開的方法和裝置都涉及已經(jīng)分離的芯片及對所述芯片的運(yùn)用，根據(jù)本發(fā)明，對所述芯片的運(yùn)用總是應(yīng)該實現(xiàn)為使得鍵合表面盡可能不再被污染。這些被稱作頂出裝置的實施方式主要具有如下任務(wù)：將多個已經(jīng)分離的芯片固定，以便在這些芯片上執(zhí)行清潔工藝并且將這些芯片的鍵合表面準(zhǔn)備用于真正的鍵合過程。

101、具有凹陷設(shè)計的頂出裝置

102、為了處理芯片的鍵合表面并且將該鍵合表面直接輸送給鍵合工藝，根據(jù)本發(fā)明的第一頂出裝置在于將芯片安置在載體中。該載體擁有芯片可定位和/或固定在其中的凹陷。

103、在一優(yōu)選的實施方式中，凹陷的輪廓全等于芯片的輪廓。在根據(jù)本發(fā)明的另一變型方案中，凹陷的輪廓也可不同于芯片的輪廓。尤其是，凹陷大于芯片。由此，有助于清潔流體和/或等離子體進(jìn)入到芯片一側(cè)。在此，芯片的輪廓與凹陷的輪廓之間的距離小于5mm、優(yōu)選地小于1mm、還更優(yōu)選地小于0.5mm、最優(yōu)選地小于0.1mm、尤其最優(yōu)選地小于0.05mm。

104、在凹陷的底面上有通道(在下文也被稱作套管)、尤其是孔，提升裝置可以通過所述通道來提升芯片，以便使這些芯片對于夾具(在下文也被稱作夾頭)來說能接觸到。在根據(jù)本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施方式中，芯片的高度正好對應(yīng)于凹陷的深度。借此，待清潔的鍵合表面與載體表面重合。通過這種實施方式特別有助于機(jī)械清潔過程。因為芯片未從凹陷中伸出，所以這些芯片不能被機(jī)械損壞。此外，這些芯片沒有沉沒在凹陷中并且因此可由所有類型的清潔設(shè)備最優(yōu)地到達(dá)。此外，根據(jù)本發(fā)明的實施方式最優(yōu)地適合于對芯片的等離子體清潔，因為由于鍵合表面與載體表面之間產(chǎn)生的無縫的平整度，所使用的等離子體的均勻性很高。由于均勻性高，確保了鍵合表面的高再現(xiàn)性以及尤其是對鍵合表面的均勻的清潔、尤其是均勻的等離子體活化。

105、所有在本披露中規(guī)定的在等離子體室中使用的載體都應(yīng)具有特定的特性。尤其是，這些載體必須由導(dǎo)電材料組成。因此，這些載體優(yōu)選地由如下材料組成：

106、●導(dǎo)電體(electrics)，尤其是

107、○金屬，尤其是

108、○合金，尤其是

109、-鋼

110、■鋁

111、■不銹鋼合金

112、■鈦

113、○導(dǎo)電陶瓷，尤其是

114、■有摻雜的sic

115、■有摻雜的si3n4

116、金屬載體優(yōu)選地被涂層，以便防止金屬對芯片的污染。優(yōu)選地，考慮介電體、尤其是氧化物、氮化物或碳化物作為涂層。

117、載體優(yōu)選地也由兩部分組成地來實施，使得芯片座落在金屬片上，并且接著為了進(jìn)行等離子體活化而鋪上網(wǎng)篩，該網(wǎng)篩由介電體、尤其是si、sic或si3n4組成。在這種情況下，網(wǎng)篩具有與芯片類似或相同的介電特性。因此，可以確保盡可能均勻的等離子體。尤其是，該網(wǎng)篩甚至由與芯片相同的介電材料組成。

118、芯片高度h與凹陷的深度t之差的絕對值小于1mm、優(yōu)選地小于0.5mm、還更優(yōu)選地小于0.1mm、最優(yōu)選地小于0.05mm、尤其最優(yōu)選地小于0.01mm。

119、通過根據(jù)本發(fā)明的實施方式，可以同時處理多個芯片的鍵合表面，這導(dǎo)致了對已經(jīng)分離的芯片的清潔的極大的效率提高。

120、在將芯片頂出到明確規(guī)定的高度之后，使用夾頭來拾取和運(yùn)輸該芯片。在此，夾頭不是在剛剛被清潔的鍵合表面上固定芯片，而是在與該鍵合表面對置的固定表面上固定芯片。固定表面尤其可能在這些工藝步驟中被污染。然而，在其它工藝步驟中，該固定表面可能變成其它芯片可被放置在其上的新的鍵合表面，而且必須接著相對應(yīng)地被清潔。

121、在所描述的頂出裝置的情況下，預(yù)先給定凹陷的深度t。如果根據(jù)本發(fā)明來固定芯片高度h稍微不同的芯片，則這些芯片的待清潔的鍵合表面不再彼此重合。在這種情況下可設(shè)想的是：提升裝置執(zhí)行對一些芯片、尤其是其芯片高度h小于凹陷的深度t的芯片的高度校正。

122、具有附件設(shè)計的頂出裝置

123、根據(jù)本發(fā)明的另一第二頂出裝置由載體組成，在該載體中有通道、尤其是孔。與先前的第一頂出器設(shè)計相反，該頂出裝置沒有凹陷。待清潔的芯片直接被固定在載體表面上。周圍大氣尤其是借助于密封件來與通道分離。借此可能的是：執(zhí)行對芯片的清潔，而不執(zhí)行由于清潔劑、例如化學(xué)品、如液體或者來自等離子體的離子所引起的對通道的污染。將芯片固定的固定元件可位于密封空間之內(nèi)。這些固定元件是如下固定件中的至少一個固定件：

124、●真空固定件(優(yōu)選)

125、●靜電固定件

126、●磁性固定件

127、●黏著固定件，

128、●機(jī)械固定件(最不優(yōu)選)

129、最優(yōu)選地，使用真空固定件，所述真空固定件可將通道以及密封件之間的空間抽真空，而且這樣引起將芯片壓緊到密封件上。這些密封件或者可以是固體、尤其是聚合物，或者可以是尤其是高粘性的和/或時效硬化的聚合物。那么，這些密封件優(yōu)選地是蠟、膠粘劑、膠水等等。這些聚合物需要定期更換，因為它們隨著時間、尤其是由于所執(zhí)行的清潔工藝而被除去。

130、掩模

131、在根據(jù)本發(fā)明的一個尤其是針對所提到的頂出裝置的擴(kuò)展方案中，使用具有孔隙的掩模，以便保護(hù)芯片的鍵合表面免受污染?？偸峭ㄟ^機(jī)器構(gòu)件來抓取芯片，這些機(jī)器構(gòu)件一定必須移動得越過這些芯片。除了真正的夾頭和該夾頭處在其一端上的相對應(yīng)的臂之外，也必須使電纜和導(dǎo)線一并移動。當(dāng)全部這些機(jī)器元件都移動得越過這些芯片時，全部這些機(jī)器元件必然促成了對芯片的鍵合表面的污染。

132、在根據(jù)本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施方式中，實現(xiàn)在具有孔隙的掩模與芯片之間的相對移動。優(yōu)選地，芯片位于其上的裝置移動。也可設(shè)想的是掩模移動。為了取出芯片，將孔隙定位在待取出的芯片上方。提升裝置將待鍵合的芯片提升得越過掩模。在掩模的上側(cè)，夾頭通過芯片的后側(cè)表面將該芯片取出，而不觸碰該芯片的鍵合表面，而且將該芯片運(yùn)輸?shù)綄ζ溥M(jìn)行進(jìn)一步處理的位置。尤其是，利用第一光學(xué)系統(tǒng)來檢測芯片的對準(zhǔn)標(biāo)記，作為下一步驟。然后，該芯片被移動到待鍵合的位置下方，并且然后尤其是借助于第二光學(xué)系統(tǒng)相對于待鍵合的位置高度精確地被定位和鍵合。因此，根據(jù)本發(fā)明可能的是：芯片被鍵合的位置遠(yuǎn)在芯片取出之外。芯片還可經(jīng)過多個階段，尤其是對準(zhǔn)和/或測量和/或清潔和/或測試階段等等，直至真正的鍵合過程。根據(jù)本發(fā)明，在整個芯片運(yùn)輸期間，只僅觸碰芯片的后側(cè)表面，而從不觸碰該芯片的鍵合表面。因此，夾頭優(yōu)選地自從提升裝置取出的時間點開始直至鍵合結(jié)束都將該芯片固定。

133、在一個特殊的實施方式中，芯片應(yīng)該在其上鍵合的產(chǎn)品襯底直接位于待鍵合的芯片上方。所有其它芯片以及借此這些芯片的鍵合表面又通過掩模表面來保護(hù)免受污染。頂出器將芯片從頂出裝置卸下并且將該芯片直接鍵合到產(chǎn)品襯底上或直接鍵合到產(chǎn)品襯底的芯片/芯片堆上。在此，產(chǎn)品襯底或該產(chǎn)品襯底的芯片的鍵合表面直接朝向頂出器，因此指向重力方向。通過掩模，防止了對在頂出裝置上的還要頂出的芯片的鍵合表面的污染。與上面提到的其中夾頭將芯片運(yùn)輸?shù)狡渌恢貌⑶以谀抢锸剐酒I合的實施方式相比，根據(jù)本發(fā)明的該實施方式不那么優(yōu)選，因為在該變型方案中在該芯片上不能執(zhí)行其它工藝步驟。

134、對于所有實施方式來說，掩模本身在此必須本身無污染。尤其是，該掩?？稍诮M裝工藝之間利用所提到的清潔方法之一來清潔。根據(jù)本發(fā)明的掩模主要用于鍵合過程，其中待裝備芯片的襯底以該襯底的鍵合表面沿重力方向被放置。在此，根據(jù)本發(fā)明的掩模防止了將襯底的污染轉(zhuǎn)移到位于襯底下方的芯片上或者將正在移動的機(jī)器元件的污染轉(zhuǎn)移到位于襯底下方的芯片上。這些掩模尤其是與在本披露中詳細(xì)描述的頂出裝置一起使用。在這些實施方式中，尤其可以省去對芯片的旋轉(zhuǎn)并且借此可以省去在這些芯片的鍵合表面上對這些芯片的接觸。確切的實施方式在本披露的其它位置以及在附圖和所屬的附圖說明中詳細(xì)地予以闡述。

135、此外，在清潔室中存在著自上而下(top-down)流動。因此，空氣總是從較高的位置循環(huán)到較低的位置并且在此吸引塵粒。流動方向同樣對鍵合表面的污染有不利的影響。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)本發(fā)明可設(shè)想的是：在其中多個芯片以暴露的鍵合表面被固定的裝置附近、尤其是在所提到的頂出裝置或固定載體中設(shè)置如下機(jī)器，這些機(jī)器產(chǎn)生側(cè)面流動，以便將塵粒橫向地排出。

136、鍵合頭

137、在根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式中，描述了一種用于固定并且鍵合芯片的固定裝置。該固定裝置也被稱作鍵合頭(英文：bondhead)并且描述了如下機(jī)器構(gòu)件，該機(jī)器構(gòu)件負(fù)責(zé)對單個芯片的固定、運(yùn)輸和鍵合到鍵合表面上。為了能夠充分利用芯片上的干凈的鍵合表面的根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)點，需要盡可能多地控制鍵合過程。尤其是，絕對必要的是：芯片不是首先在邊緣鍵合，而是鍵合波從芯片的中心向外傳播。鍵合波的概念對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說已經(jīng)從晶圓到晶圓(英文：w2w)鍵合中公知。這里，參閱出版文獻(xiàn)wo2014191033a1、pct/ep2016053268、pct/ep2016056249和pct/ep2016069307，用來僅舉幾例。

138、然而，與所提到的w2w方法相反，c2w方法具有極高的吞吐量。固定裝置以極高的速度從芯片的拾取位置移動到鍵合位置并返回。由于要迅速達(dá)到高速度，加速度也相對高。尤其是，沿z方向的、也就是說垂直于鍵合表面的加速度也很高?？蓪⒃撍Ｍ奈锢硎聦嵱糜跇?gòu)建一種全新的固定裝置，借助于該固定裝置能夠僅基于慣性就使芯片凸地變形，以便借此保證芯片的鍵合表面的中心首先接觸第二鍵合表面。

139、根據(jù)本發(fā)明的思想在于：該固定裝置在外圍具有如下彈簧元件，這些彈簧元件的彈簧常數(shù)小于位于中心的彈簧元件的彈簧常數(shù)。在根據(jù)本發(fā)明的一個非常特殊的實施方式中，固定表面在外圍完全不受支撐，也就是說在外圍省去了彈簧元件。

140、在此，外圍的彈簧元件的彈簧常數(shù)與位于中心的彈簧元件的彈簧常數(shù)之比小于1、優(yōu)選地小于0.1、還更優(yōu)選地小于0.01、最優(yōu)選地小于0.0001、尤其最優(yōu)選地小于0.00001。