CN109390281A - 半导体装置结构和其处理方法与*** - Google Patents

半导体装置结构和其处理方法与*** Download PDF

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Abstract

本公开是针对半导体装置结构和其处理方法与***。从载体结构拆卸半导体装置结构的方法可涉及引导激光通过包括半导体材料的载体结构到阻隔材料，所述阻隔材料位于所述载体结构与粘附到所述阻隔材料的相对侧的半导体装置结构之间。可响应于由所述激光束对所述阻隔材料的加热释放在所述载体结构与将所述载体结构临时紧固到所述半导体装置结构的粘合材料之间的结合。可从所述半导体装置结构去除所述载体结构，可去除所述阻隔材料，且可去除将所述半导体装置结构结合到所述阻隔材料的粘合剂。

Description

半导体装置结构和其处理方法与***
优先权要求
本申请要求申请日在2017年8月11日针对“用于处理半导体装置结构的方法和***(Methods and System for Processing Semiconductor Device Structures)”申请的美国专利申请第15/674,850号的权益。
技术领域
本公开大体涉及制造半导体装置的方法。更具体地说，公开的实施例涉及用于处理可减小应力、增大良品率、承受曝露于较高处理温度和实现使用另外难以使用的材料的半导体装置结构的方法和***。
背景技术
常规晶片载体***将工艺晶片(其还可表征为装置晶片)粘性结合到载体以进行背侧处理，包含对工艺晶片进行大量薄化，此后将工艺晶片与载体分开。然而，常规激光脱模载体去除***具有温度约束，需要使用玻璃载体，且具有良品率问题。使用热滑动去结合方法的此类***需要展现低玻璃态转变温度(Tg)的热塑性粘合材料，其限制高温热工艺的使用，且需要难以应用于非常薄、翘曲的晶片的薄晶片处置技术。使用机械去结合技术的其它常规***具有将大拉力施加到薄晶片的窄工艺窗口。
发明内容
在一方面，本公开涉及一种处理半导体装置的方法，所述方法包括：引导激光束通过载体结构以加热阻隔材料，所述阻隔材料位于所述载体结构与在所述阻隔材料的相对侧上的半导体装置结构之间；响应于所述热量，释放所述载体结构与将所述载体结构紧固到所述阻隔材料的粘合材料之间的结合；以及从所述阻隔材料去除所述载体结构。
在另一方面，本公开涉及一种处理半导体装置结构的方法，包括：用与载体结构接触的第一粘合材料、位于所述第一粘合材料的与所述载体结构相对的侧上的阻隔材料和位于所述阻隔材料与半导体装置结构之间的第二粘合材料将所述载体结构紧固到所述半导体装置结构；在所述半导体装置结构的与所述载体结构相对的侧上将支撑结构紧固到所述半导体装置结构；引导激光束通过所述载体结构的所述半导体材料以撞击所述阻隔材料；响应于由所述激光束对所述阻隔材料的加热，释放所述载体结构与所述第一粘合材料之间的结合；以及从所述半导体装置结构去除所述载体结构。
在再一方面，本公开涉及一种半导体装置组合件，包括：载体晶片；在所述载体晶片的表面上的热固性粘合剂；在所述热固性粘合剂上的金属阻隔材料；在所述金属阻隔材料的与所述热固性粘合剂相对的侧上的热塑性粘合剂；以及在所述热塑性材料的与所述金属阻隔材料相对的侧上的装置晶片。
在再一方面，本公开涉及一种半导体装置处理***，包括：载体晶片，其具有粘附到其表面的热固性粘合剂和与所述载体晶片相对地粘附到所述热固性粘合剂的金属阻隔材料；以及激光设备，其位于所述载体晶片的与所述金属阻隔材料相对的侧上且被定位以瞄准激光束通过所述载体晶片以撞击所述金属阻隔材料。
附图说明
尽管本公开用特定地指出且清楚地主张具体实施例的权利要求进行总结，但本公开范围内的实施例的各种特征和优点可在结合附图阅读时从以下描述更轻松地确定，其中：
图1是在处置半导体装置结构的过程中的第一阶段的横截面侧视图；
图2是在处置半导体装置结构的过程中的第二阶段的横截面侧视图；
图3是在处置半导体装置结构的过程中的第三阶段的横截面侧视图；
图4是在处置半导体装置结构的过程中的第四阶段的横截面侧视图；
图5是在处置半导体装置结构的过程中的第一阶段的另一实施例的横截面侧视图；
图6是在处置半导体装置结构的过程中的第二阶段的另一实施例的横截面侧视图；且
图7是在处置半导体装置结构的过程中的第五阶段的横截面侧视图；
图8是在处置半导体装置结构的过程中的第六阶段的横截面侧视图；
图9是处置半导体装置结构的过程中的第七阶段的横截面侧视图；
图10和11是在处置半导体装置结构的过程中的第八阶段的横截面侧视图；且
图11和12是在处置半导体装置结构的过程中的第九阶段的横截面侧视图。
具体实施方式
用于实行本发明的模式
本公开中提出的图解并非意指任何特定晶片、晶片组合件、处置半导体装置结构、***或其组件的过程中的动作的实际视图，而是仅为用以描述说明性实施例的理想化表示。因此，图式未必按比例。
公开的实施例大体涉及用于处置可减小晶片上的应力、增大产品良品率、更好地承受曝露于较高处理温度和实现使用另外难以使用的材料的半导体装置结构的方法和设备。更具体地说，所公开的是用于处置半导体装置结构的方法和设备的实施例，其可涉及在包含半导体材料的载体结构与半导体装置结构之间放置阻隔材料，将所述载体结构紧固到所述半导体装置结构，和随后至少部分响应于来自引导通过所述载体结构以加热所述阻隔材料的激光的能量从所述半导体装置结构去除所述载体结构。
参看图1，展示在处置半导体装置结构的过程中的第一阶段的横截面侧视图。如图1中所展示，可准备载体结构100以用于临时附着到半导体装置结构。载体结构100可包含(例如)刚性半导体材料或非半导性材料。更具体地说，载体结构100可包含(例如)硅材料或玻璃材料。作为具体非限制性实例，载体结构100可包括硅材料(例如，商业上纯硅材料)。载体结构100可(例如)缺乏嵌入于载体结构100的材料内的集成电路。载体结构100可被配置为(例如)载体晶片或半导体材料(例如，硅)或非半导性材料(例如，玻璃)的其它衬底。
可将第一粘合材料102放置于载体结构100的表面104上。第一粘合材料102可包含被调配以临时将载体结构100紧固到半导体装置结构的聚合材料。更具体地说，第一粘合材料102可包含被调配以承受高处理温度(例如，在材料沉积中使用的处理温度)而不准许载体结构100和紧固到它的半导体装置结构之间的相对横向或垂直移动的热固性或热塑性聚合物材料。作为具体的非限制性实例，第一粘合材料102可包含固化或部分固化的热固性材料或用于形成热固性材料的前体(例如，硅酮胶粘剂401LC，可购自美国信越有机硅公司(Shin-Etsu Silicones of America,Inc.)，俄亥俄州阿克伦达玛路1150号(1150DamarDrive,Akron,OH)，邮编44305；粘合剂BSI.T14049A；粘合剂BSI.D16052K，各自可购自布鲁尔科学(Brewer Science)，密苏里州罗拉布鲁尔路2401号(2401 Brewer Drive,Rolla,MO)，邮编65401；或前体材料或其部分固化的变体)。第一粘合材料102可通过其粘合性质临时紧固到载体结构100的表面104。
如在垂直于载体结构100的表面104(第一粘合材料102位于其上)的方向上测量的第一粘合材料102的第一厚度T1可以(例如)在约0.5微米与约5微米之间。更具体地说，第一粘合材料102的第一厚度T1可以(例如)在约1微米与约4微米之间。作为具体非限制性实例，第一粘合材料102的第一厚度T1可以(例如)在约2微米与约3微米之间(例如，约2.5微米)。需要第一粘合材料102的厚度T1跨其涂覆到的载体结构100的表面大体上均匀。
图2是在处置半导体装置结构的过程中的第二阶段的横截面侧视图。阻隔材料106可邻近在第一粘合材料102的与载体结构100相对的侧上的第一粘合材料102放置。阻隔材料106可通过(例如)第一粘合材料102的粘合特性结合到第一粘合材料102。阻隔材料106可包含(例如)金属材料或陶瓷材料。更具体地说，阻隔材料106可包含(例如)钛、钨、铝、铜、氮化钛、氮化钨、包括此类材料的合金或包括此类材料的复合材料。可通过(例如)溅镀、化学气相沉积、物理气相沉积、激光金属沉积、直接金属沉积、电镀或其它常规沉积或放置工艺将阻隔材料106放置或形成于第一粘合材料102上。在第一粘合材料102的前体材料放置于载体结构100上或第一粘合材料102一开始只是部分固化的实施例中，前体材料或部分固化的材料可在放置阻隔材料106期间或之后充分固化以形成第一粘合材料102。
如在垂直于载体结构100的表面104(第一粘合材料102位于其上)的方向上测量的阻隔材料106的第二厚度T2可以(例如)介于第一粘合材料102的第一厚度T1的约0.2％与约100％之间。更具体地说，阻隔材料106的第二厚度T2可以(例如)介于第一粘合材料102的第一厚度T1的约3％与约30％之间。作为具体非限制性实例，阻隔材料106的第二厚度T2可以(例如)介于第一粘合材料102的第一厚度T1的约5％与约15％之间。作为另一实例，阻隔材料106的第二厚度T2可以介于约与约0.5微米之间。更具体地说，阻隔材料106的第二厚度T2可以(例如)介于约与约0.3微米之间。作为具体非限制性实例，阻隔材料106的第二厚度T2可以(例如)介于约与约0.1微米之间。需要阻隔材料106的厚度T2跨其涂覆到的载体结构100的表面大体上均匀。
图3是在处置半导体装置结构108的过程中的第三阶段的横截面侧视图。如上所指出的半导体装置结构108可表征为工艺或装置晶片，可包含被配置为晶片或其它块状半导体衬底的半导体材料、晶片段或一或多个半导体装置。更具体地说，半导体装置结构108可包括(例如)硅材料。作为具体非限制性实例，半导体装置结构108可包括硅材料(例如，商业上纯硅材料)。在一些实施例中，半导体装置结构108的半导体材料可与载体结构100(见图1、2)的半导体材料相同。在其它实施例中，半导体装置结构108的半导体材料可与载体结构100(见图1、2)的半导体材料不同。
半导体装置结构108可包含活性表面110(具有位于其上的集成电路)和位于半导体装置结构108的与活性表面110相对的侧上的非活性(例如，背侧)表面112。非活性表面112可(例如)缺乏集成电路或其它元件。与活性表面110的集成电路电连通的传导元件114可从活性表面延伸。传导元件114可包含(例如)结合衬垫、凸块、柱、支柱或被配置成实现活性表面110的集成电路与***物、电路板或其它较高级包装之间的操作性连接的其它结构。半导体装置结构108可被配置为(例如)晶片或具有一阵列裸片位置以用于后续相互单切晶片段或半导体材料的个别裸片的其它块状衬底。更具体地说，半导体装置结构108可包含(例如)在晶片的活性表面110上的半导体裸片的堆叠，所述堆叠包封于模制化合物中。作为另一更具体实例，半导体装置结构108可包含(例如)在晶片的活性表面110上的两个或更多个侧向邻近的半导体裸片。在其它实施例中，半导体装置结构108可缺乏支承集成电路的活性表面110，且可呈坯料半导体晶片、晶片段或裸片的形式。在此类其它实施例，第二粘合材料116可放置于半导体装置结构108的任一表面上。
如图3中所展示，第二粘合材料116可放置于传导元件114上的半导体装置结构108的活性表面110上。第二粘合材料116可与第一粘合材料102不同，且被调配以承受类似或更高的工艺温度。第二粘合材料116可包含被调配以临时将半导体装置结构108紧固到载体结构100(见图1、2)的聚合材料。更具体地说，第二粘合材料116可包括能够承受高处理温度(例如，在材料沉积中使用的处理温度)而不准许半导体装置结构108与载体结构100之间的相对移动的热塑性聚合物材料。第二粘合材料116的玻璃态转变温度Tg可为(例如)至少约70℃或更大。更具体地说，第二粘合材料116的玻璃态转变温度可(例如)介于约70℃与约400℃之间。作为具体非限制性实例，第二粘合材料116的玻璃态转变温度可(例如)介于约100℃与约250℃之间。作为具体非限制性实例，第二粘合材料116可包含粘合剂BSI.T15126B或粘合剂BSI.T15140E，各自可购自布鲁尔科学(Brewer Science)，密苏里州罗拉布鲁尔路2401号(2401Brewer Drive,Rolla,MO)，邮编65401。第二粘合材料116可通过其低于其Tg的粘合特性而临时紧固到半导体装置结构108的活性表面110。位于第二粘合材料116的与半导体装置结构108相对的侧上的第二粘合材料116的表面118可保持暴露于后续附着到阻隔材料106(见图2)。
如在垂直于第二粘合材料116位于其上的半导体装置结构108的活性表面110的方向上测量的第二粘合材料116的第三厚度T3可至少与传导元件114或活性表面110上方的其它组件(如果存在)的最大高度一样大。在额外组件位于活性表面110上的实例中，例如，裸片堆叠或侧向邻近的裸片，厚度T3可超过此类额外组件的高度。举例来说，第二粘合材料116的第三厚度T3可介于第一粘合材料102的第一厚度T1的约10倍与约200倍之间。更具体地说，第二粘合材料116的第三厚度T3可介于第一粘合材料102的第一厚度T1的约50倍与约150倍之间。作为具体非限制性实例，第二粘合材料116的第三厚度T3可介于第一粘合材料102的第一厚度T1的约75倍与约125倍之间(例如，约100倍)。作为另一实例，第二粘合材料116的第三厚度T3可介于约50微米与约100微米之间。更具体地说，第二粘合材料116的第三厚度T3可(例如)介于约60微米与约90微米之间。作为具体非限制性实例，第二粘合材料116的第三厚度T3可(例如)介于约70微米与约80微米之间(例如，约75微米)。
图4是在处置半导体装置结构108的过程中的第四阶段的横截面侧视图。在第四阶段期间，阻隔材料106可临时紧固到第二粘合材料116，***于第一粘合材料102与第二粘合材料116之间。结果，载体结构100可临时紧固到半导体装置结构108。更具体地说，载体结构100可粘附到第一粘合材料102，第一粘合材料102可粘附到阻隔材料106，阻隔材料106可粘附到第二粘合材料116，第二粘合材料116可粘附到半导体装置结构108。载体结构100可在后续处理和处置期间支撑且加固半导体装置结构108。
如图4中所展示，半导体装置结构108的活性表面110可面对载体结构100的表面104，在一些实施例中，第一粘合材料102位于所述表面上。
图5是在处置半导体装置结构108的过程中的第一阶段的另一实施例的横截面侧视图。并不将阻隔材料106预先放置于第一粘合材料102或位于载体结构100上的其前体上，而是可将阻隔材料106邻近第二粘合材料116在第二粘合材料116的与半导体装置结构108相对的侧上放置。换句话说，阻隔材料106可位于第二粘合材料116上且粘附到第二粘合材料116，第二粘合材料116位于阻隔材料106与半导体装置结构108之间。半导体装置结构108、第二粘合材料116和阻隔材料106可另外至少大体上与先前关于图2和3所描述相同。
图6是在处置半导体装置结构的过程中的第二阶段的另一实施例的横截面侧视图。在阻隔材料106一开始紧固到第二粘合材料116(例如在图5中展示的那样)实施例中，第一粘合材料102或其前体或部分固化型式放置在无阻隔材料106的载体结构100上。换句话说，第一粘合材料102可位置邻近或粘附到载体结构100的表面104。位于第一粘合材料102的与载体结构100相对的侧上的第一粘合材料102的表面120或其前体或部分固化型式可保持暴露于后续附着到阻隔材料106(见图5)。载体结构100和第一粘合材料102或其前体或部分固化型式可另外至少大体上与先前关于图1所描述相同。
在此替代性第二阶段后，且参看图4，阻隔材料106可临时紧固到第一粘合材料102，使得可将阻隔材料106***于第二粘合材料116与第一粘合材料102之间。结果，载体结构100可临时紧固到半导体装置结构108。更具体地说，载体结构100可粘附到第一粘合材料102，第一粘合材料102可粘附到阻隔材料106，阻隔材料106可粘附到第二粘合材料116，第二粘合材料116可粘附到半导体装置结构108。在第一粘合材料102一开始呈前体或部分固化材料的形式的实施例中，第一粘合材料102在被置于与阻隔材料106接触前、期间或后可完全固化，从而最终导致第一粘合材料102与阻隔材料106之间的临时附着。
图7是在处置半导体装置结构108的过程中的第五阶段的横截面侧视图。在将载体结构100临时紧固到半导体装置结构108后，半导体装置结构108和任选的载体衬底100的额外处理和处置可发生。举例来说，可将呈半导体材料的晶片或其它衬底的形式的半导体装置结构108的第四厚度T4减小到最终量值。更具体地说，可通过研磨工艺将半导体装置结构108的材料从非活性表面112去除，直到半导体装置结构108的第四厚度T4处于最终预定量值。举例来说，呈晶片形式的半导体装置结构108可从700到800微米的初始厚度减小到50微米或更小的最终厚度。
在一些实施例中，例如载体结构100包含半导体材料(例如，硅)的实施例，在使用同一卡盘减小半导体装置结构108的第四厚度T4且避免组合件从一个卡盘转移到另一卡盘前，可使载体结构100平坦化。举例来说，可通过以致使表面124更平坦(例如，减小表面粗糙度，将表面124距位于表面124的平均高程处的平面的最大偏差减小到约3微米或更小)的方式从位于载体结构100的与半导体装置结构108相对的侧上的载体结构100的表面124背面研磨来去除载体结构100的材料。与常规的约7到约8微米的偏差相比，载体结构100的表面124的此增强型平坦度可充当对于半导体装置结构108的第四厚度T4的减小和可发生的其它处理和处置的更精确参考，这可产生更一致的可预测结果，从而增大良品率且减小跨半导体装置结构108的厚度的变化。这实现裸片厚度的较小变化、在贴片操作期间的裸片上的较小应力，确保在半导体装置结构的非活性表面112上的传导性穿孔的成功暴露和完成，且通常减小工艺变化。此外，在载体结构100和半导体装置结构108包含半导体材料的实施例中，可使用同一厚度减小装置123(例如，同一卡盘和研磨设备)将载体结构100和半导体装置结构108平坦化。
可对在处置期间也可受益于载体结构100的支撑的半导体装置结构108执行的额外处理可包含(例如)穿过半导体装置结构108的第四厚度T4的硅穿孔的完成、半导体装置结构108的非活性表面112的金属化(例如，迹线、结合衬垫或其它导电性结构125的形成，其可通过例如选择性遮蔽、蚀刻和沉积导电材料于活性表面110上来实现)、再分布层在非活性表面112上的形成、在非活性活性表面112上堆叠半导体裸片以至少部分形成包和所属领域中已知用于可受益于由载体结构100提供的加固的半导体装置结构108的其它处理技术。
因为可将热固性和高玻璃态转变温度热塑性塑料用于第一粘合材料102和第二粘合材料116，所以可在半导体装置结构上使用较高温度工艺，而不诱发载体结构100与半导体装置结构108之间的相对移动。举例来说，可在比如果使用低玻璃态转变温度热塑性塑料将准许的温度高的温度下实现材料(例如，导电材料)的任何沉积。
图8是在处置半导体装置结构108的过程中的第六阶段的横截面侧视图。在第六阶段期间，可准备半导体装置结构108用于后续从载体结构100去除。举例来说，半导体装置结构108可临时支撑于支撑结构126上，所述支撑结构位于半导体装置结构108的与载体结构100相对的侧上。支撑结构126可被配置为(例如)薄膜框、引线框、胶带或与一开始紧固到半导体装置结构108的载体结构100不同的另一结构。在重力的影响下，半导体装置结构108可简单地搁置于支撑结构126上，其中支撑结构126位于半导体装置结构108之下，或可在任一定向上将半导体装置结构108临时紧固到支撑结构126。在支撑结构126被配置为薄膜框的实施例中，支撑结构126可包含(例如)侧向包围半导体装置结构108的周边框128和紧固到环形框128的薄膜130，薄膜130位置邻近且在一些实施例中临时粘合性地紧固到半导体装置结构108的非活性表面112。因为在载体结构100的去除期间半导体装置结构108已支撑于支撑结构126上，所以可不需要依赖于真空操纵载体结构100、半导体装置结构108或两者的处置装备。在未应用真空的情况下，根据本公开的处理的方法可减小损坏的可流动材料将通过被处置的结构中的裂痕吸取和将在半导体装置结构108中诱发从翘曲产生的损坏的可能性。结果，根据本公开的处置的方法可更好地能够适应翘曲或另外不均匀的半导体装置结构108。
图9是在处置半导体装置结构108的过程中的第七阶段的横截面侧视图。在第七阶段期间，载体结构100可从半导体装置结构108去除。为了实现此去除，可引导激光束132无大体衰减地通过载体结构100的半导体材料，朝向阻隔材料106，所述半导体材料展现比(例如)玻璃大的热传递性质，且不响应于加热而下陷。激光束132可侧向移动(例如，在至少大体上平行于第一粘合材料102位于其上的载体结构100的表面104的方向上)以沿着和穿过载体结构100的全部表面和第一粘合材料102分布其能量。举例来说，可跨载体结构的表面迅速地光栅扫描激光束132。如以下进一步解释，激光束132功率可为足够的，以使第一粘合材料102释放其到载体结构108的临时附着，同时保留阻隔材料106、第二粘合材料116与半导体装置结构108之间的临时附着完好。激光束132的波长可为(例如)红外线、紫外线或绿波长。在一个实施例中，使用处于介于约700nm与约1mm之间的红外激光束132。更具体地说，激光束132的波长可介于约1,000nm与约1,500nm之间。激光束132的额定功率可(例如)介于在约90kHz下的约0.2W与在约90kHz下的约5.0W之间。更具体地说，激光束132的额定功率可(例如)介于在约90kHz下的约0.8W与在约90kHz下的约2.5W之间。作为具体非限制性实例，可使用发射具有介于在约90kHz下的约0.8W与在约90kHz下的约2.5W之间的额定功率的处于约1,300nm的波长下的激光束的滨松(Hamamatsu)激光。
激光束132可穿透载体结构100和第一粘合材料102到阻隔材料106，阻隔材料可阻挡激光束132的通过，吸收其能量，且加热第一粘合材料102。结果，激光束132可诱发阻隔材料106内的热影响区，但在朝向阻隔材料106引导激光束132期间且至少紧接在此之后，阻隔材料106可保持完好且可保持临时紧固到第二粘合材料。
在第一粘合材料102包括热固性材料的实施例中，响应于来自激光束132的热量，热固性材料可降级。更具体地说，第一粘合材料102的热固性材料可响应于由激光束132诱发的阻隔材料106的热量而蒸发或灰化(例如，可彻底燃烧，从而使第一粘合材料102中的共价键破裂，留下不再将阻隔材料106粘附到载体结构100的残渣)。在第一粘合材料102包含热塑性塑料的实施例中，响应于由激光束132诱发的阻隔材料106的热量，热塑性材料可软化或熔化。更具体地说，第一粘合材料102的热塑性材料可软化到其不再将阻隔材料106粘附到载体结构的程度。
阻隔材料106可充当散热片且大体上减小来自激光132的热量通过阻隔材料106转移到第二粘合材料116的程度，同时第二粘合材料116的相对较大第三厚度T3可充当绝热体以减小来自激光束132的热量转移到半导体装置结构108的程度。举例来说，当激光束132撞击且加热阻隔材料106时，第二粘合材料116的温度可保持低于第二粘合材料116的玻璃态转变温度Tg。更具体地说，当激光束132撞击阻隔材料106时，第二粘合材料116的温度可保持低于(例如)约400℃。作为具体非限制性实例，当激光束132撞击阻隔材料106时，第二粘合材料116的温度可保持低于(例如)约200℃。在一些实施例中，第二粘合材料116的邻近阻隔材料106的一小部分的温度可超过第二粘合材料116的玻璃态转变温度，但无第二粘合材料116的大体降级或粘着性的降低。
当激光束132撞击阻隔材料106时的半导体装置结构108的温度可保持(例如)大体上低于诱发半导体装置结构108的热损坏的风险可存在的额定温度，从而实现使用处理的热预算。更具体地说，当激光束132撞击阻隔材料106时的半导体装置结构108的温度可保持低于(例如)约200℃。作为具体非限制性实例，当激光束132撞击阻隔材料106时的半导体装置结构108的温度可保持低于约150℃。
在通过来自激光束132的热量已使载体结构100与阻隔材料106之间的结合足够变弱或完全消除后，可从半导体装置结构108去除载体结构100。举例来说，在第一粘合材料102包括软化或熔化的热塑性材料的实施例中，响应于作用于载体结构100和半导体装置结构108上的对置侧向力的施加，抓紧载体结构100的卡盘可将其侧向滑动，从而大大地减小半导体装置结构108上的剪应力。在第一粘合材料102包含蒸发的或灰化的热固性材料的实施例中，通过不将任何力施加于半导体装置结构108上和消除半导体装置结构108上的张应力，载体结构100可简单地由卡盘远离半导体装置结构108垂直位移，因为只有载体结构100的重量将其维持于阻隔材料106上。以此方式，在载体结构100的去除期间，可在半导体装置结构108内诱发较少应力，或不诱发不同于来自由半导体装置结构108吸收的任何热量的任何固有热应力和任何其它固有力的应力。换句话说，通过从半导体装置结构108去除载体结构100可强加的力为零。
图10和11是在处置半导体装置结构108的过程中的第八阶段的横截面侧视图。在第八阶段期间，可去除阻隔材料106。举例来说，可使用蚀刻工艺或利用另一激光的热量的施加从第二粘合材料116去除阻隔材料106。更具体地说，可使用干式(RIE)或湿式蚀刻去除阻隔材料106，而不对半导体装置结构108加应力，从而使位置与半导体装置结构108相对的第二粘合材料116的表面118暴露。
图11和12是在处置半导体装置结构108的过程中的第九阶段的横截面侧视图。在第九阶段期间，可通过在无机械处置的情况下去除第二粘合材料116来清洁半导体装置结构108，这不同于对半导体装置结构加应力且可造成碎裂或开裂的常规清洁工艺。举例来说，可通过曝露于被调配以溶解其中的粘合材料116的溶剂来去除第二粘合材料116。因为第二粘合材料116在溶剂中的溶解不对半导体装置结构108强加任何力，所以在清洁期间在半导体装置结构108中诱发的应力如果未被消除，那么可以减小。此外，本公开的实施例实现在载体结构100的去结合前将半导体装置结构108用带缚住(安装于薄膜框或其它支撑件上)，从而实现半导体装置结构的一致支撑和翘曲的芯片的处理。
虽然已描述本公开的实施例且将其说明为利用支承粘合剂和金属阻隔材料的载体结构来处理具有面对且粘附载体结构的活性表面的半导体装置结构，但实施例不受如此限制。所属领域的一般技术人员将理解，本公开的方法和***可与粘附有背对载体结构的活性表面的半导体装置结构一起使用。举例来说，可按此方式紧固装置晶片以用于在不使用卡盘或其它机械扣禁来支撑和紧固装置晶片的情况下在活性表面上制造集成电路、在装置晶片上堆叠或其它放置裸片或其它处理。
本公开的一个实施例可表征为一种处理半导体装置结构的方法，其包括引导激光束通过包括半导性材料的载体结构以加热位于所述载体结构与半导体装置结构之间的阻隔材料，响应于所述加热而释放所述载体结构与将所述载体结构紧固到所述半导体装置结构的粘合材料之间的结合，和从所述阻隔材料去除所述载体结构。
本公开的另一实施例可表征为一种处理半导体装置结构的方法，其包括用与载体结构接触的第一粘合材料、位于所述第一粘合材料的与所述载体结构相对的侧上的阻隔材料和位于所述阻隔材料与半导体装置结构之间的第二粘合材料将包括半导性材料的所述载体结构紧固到所述半导体装置结构。可在所述半导体装置结构的与所述载体结构相对的侧上将支撑结构紧固到所述半导体装置结构，且可引导激光束通过所述载体结构的所述半导性材料以撞击所述阻隔材料。响应于由所述激光束对所述阻隔材料的加热和从所述半导体装置结构去除的所述载体结构，可释放所述载体结构与所述第一粘合材料之间的结合。
本公开的再一实施例可表征为
一种半导体装置组合件，其包括半导体材料的载体晶片、在所述载体晶片的表面上的热固性粘合剂、在所述热固性粘合剂上的金属阻隔材料、在所述金属阻隔材料的与所述热固性粘合剂相对的侧上的热塑性粘合剂和在所述热塑性材料的与所述金属阻隔材料相对的侧上的装置晶片。
本公开的又一实施例可表征为一种半导体装置处理***，其包括：载体晶片，所述载体晶片包括具有热固性粘合剂、部分固化的热固性粘合剂或粘附到其表面的热固性粘合剂前体的半导性材料，和与所述载体晶片相对地粘附到所述热固性粘合剂的金属阻隔材料；和激光设备，其位于所述载体晶片的与所述金属阻隔材料相对的侧上且被定位以使激光束瞄准通过所述载体晶片以撞击所述金属阻隔材料。
虽然已结合图描述了某些说明性实施例，但所属领域的技术人员应认识到且了解，本公开的范围不限于在本公开中明确展示和描述的那些实施例。相反地，可对本公开中所描述的实施例作出许多添加、删除和修改以产生在本公开的范围内的实施例，例如具体主张的实施例，包含法定等同方案。此外，来自一个公开的实施例的特征可与另一公开的实施例的特征组合，同时仍然在如由本发明人预期的本公开的范围内。

Claims (28)

1.一种处理半导体装置的方法，所述方法包括：
引导激光束通过载体结构以加热阻隔材料，所述阻隔材料位于所述载体结构与在所述阻隔材料的相对侧上的半导体装置结构之间；
响应于所述加热，释放所述载体结构与将所述载体结构紧固到所述阻隔材料的粘合材料之间的结合；以及
从所述阻隔材料去除所述载体结构。
2.根据权利要求1所述的方法，其中引导所述激光束通过所述载体结构包括引导所述激光束通过所述的载体结构的半导性材料。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在引导所述激光束前，用另一粘合材料将所述半导体装置结构结合到所述阻隔材料。
4.根据权利要求3所述的方法，其中释放所述载体结构与所述粘合材料之间的所述结合包括蒸发所述粘合材料或灰化所述粘合材料中的一个，所述粘合材料包括热固性材料。
5.根据权利要求3所述的方法，其中释放所述载体结构与所述粘合材料之间的所述结合包括软化或熔化所述粘合材料，所述粘合材料包括热塑性材料。
6.根据权利要求3所述的方法，其中响应于所述加热释放所述载体结构与所述粘合材料之间的所述结合包括在低于所述其它粘合材料的玻璃态转变温度的温度下释放所述载体结构与所述粘合材料之间的所述结合。
7.根据权利要求3所述的方法，进一步包括在从所述半导体装置结构去除所述载体结构后从所述其它粘合材料去除所述阻隔材料。
8.根据权利要求7所述的方法，其中从所述其它粘合材料去除所述阻隔材料包括从所述其它粘合材料蚀刻所述阻隔材料。
9.根据权利要求7所述的方法，进一步包括在从所述其它粘合材料去除所述阻隔材料后从所述半导体装置结构去除所述其它粘合材料。
10.根据权利要求9所述的方法，其中从所述半导体装置结构去除所述其它粘合材料包括使所述其它粘合材料曝露于溶剂。
11.根据权利要求1所述的方法，其中从所述阻隔材料去除所述载体结构包括在所述半导体装置结构由支撑结构支撑时相对于所述半导体装置结构侧向或垂直位移所述载体结构。
12.根据权利要求1所述的方法，其中从所述半导体装置结构去除所述载体结构包括在去除所述载体结构时在所述半导体装置结构上施加大体上为零的力。
13.根据权利要求1所述的方法，其中引导所述激光束通过所述载体结构到所述阻隔材料包括引导在红外线、紫外线或绿波长下的所述激光束通过所述载体结构到所述阻隔材料。
14.根据权利要求1所述的方法，其中引导所述激光束通过所述载体结构到所述阻隔材料包括引导所述激光束通过所述载体结构到展现0.5微米或更小的厚度的所述阻隔材料。
15.一种处理半导体装置结构的方法，包括：
用与载体结构接触的第一粘合材料、位于所述第一粘合材料的与所述载体结构相对的侧上的阻隔材料和位于所述阻隔材料与半导体装置结构之间的第二粘合材料将所述载体结构紧固到所述半导体装置结构；
在所述半导体装置结构的与所述载体结构相对的侧上将支撑结构紧固到所述半导体装置结构；
引导激光束通过所述载体结构的所述半导体材料以撞击所述阻隔材料；
响应于由所述激光束对所述阻隔材料的加热，释放所述载体结构与所述第一粘合材料之间的结合；以及
从所述半导体装置结构去除所述载体结构。
16.根据权利要求15所述的方法，其中将所述载体结构紧固到所述半导体装置结构包括将所述第一粘合材料放置于所述载体结构上，将所述阻隔材料放置于所述第一粘合材料上，将所述第二粘合材料放置于所述半导体装置结构上，和使所述第二粘合材料接触所述阻隔材料。
17.根据权利要求15所述的方法，其中将所述载体结构紧固到所述半导体装置结构包括将所述第二粘合材料放置于所述半导体装置结构上，将所述阻隔材料放置于所述第二粘合材料上，将前体材料放置到所述第一粘合材料或部分固化所述阻隔材料上的所述第一粘合材料，使所述载体结构接触所述前体材料或所述部分固化的第一粘合材料，和固化所述前体材料或部分固化的第一粘合材料以形成所述第一粘合材料。
18.根据权利要求15所述的方法，进一步包括在将所述半导体装置结构紧固到所述载体结构后且在将所述支撑结构紧固到所述半导体装置结构前减小所述半导体装置结构的厚度。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括在当紧固到所述半导体装置结构时减小所述半导体装置结构的所述厚度前减小所述载体结构的厚度。
20.根据权利要求19所述的方法，其中减小所述载体结构的所述厚度和减小所述半导体装置结构的所述厚度包括通过去除所述载体结构的半导体材料和去除所述半导体装置晶片的半导体材料，利用同一厚度减小设备来减小所述载体结构的所述厚度和减小半导体装置晶片的所述厚度。
21.根据权利要求15所述的方法，其中将所述支撑结构紧固到所述半导体装置晶片包括将所述半导体装置晶片紧固到由薄膜框携载的粘合薄膜。
22.一种半导体装置组合件，包括：
载体晶片；
在所述载体晶片的表面上的热固性粘合剂；
在所述热固性粘合剂上的金属阻隔材料；
在所述金属阻隔材料的与所述热固性粘合剂相对的侧上的热塑性粘合剂；以及在所述热塑性材料的与所述金属阻隔材料相对的侧上的装置晶片。
23.根据权利要求22所述的半导体装置组合件，其中所述载体晶片包括半导性材料。
24.根据权利要求23所述的半导体装置组合件，其中所述载体晶片的所述半导性材料包括硅。
25.一种半导体装置处理***，包括：
载体晶片，其具有粘附到其表面的热固性粘合剂和与所述载体晶片相对地粘附到所述热固性粘合剂的金属阻隔材料；以及
激光设备，其位于所述载体晶片的与所述金属阻隔材料相对的侧上且被定位以瞄准激光束通过所述载体晶片以撞击所述金属阻隔材料。
26.根据权利要求25所述的半导体装置处理***，其中所述载体晶片包括半导性材料。
27.根据权利要求25所述的半导体装置处理***，进一步包括在所述金属阻隔材料下方的携载粘合薄膜的薄膜框。
28.根据权利要求27所述的半导体装置处理***，进一步包括半导体装置结构，所述半导体装置结构在其一侧上粘附到所述薄膜且在其另一侧上由热塑性粘合剂粘附到所述金属阻隔材料。
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