阅读说明：本技术 半导体分隔装置 (Semiconductor separating device ) 是由 I·D·裘兰德 D·里奇 G·哈里斯 于 2019-06-24 设计创作，主要内容包括：本文描述一种半导体基板堆,其包括：在堆中布置的多个半导体基板,其中半导体基板包括多个相对的面对表面,其中相邻的半导体基板的所述面对表面由间隙隔开,每个半导体基板在所述堆的暴露边缘处具有边缘表面。间隔件附接到至少一个半导体基板中的每一者的多个面对表面中的一者上,并在相邻的半导体基板之间延伸以限定所述间隙并掩蔽每个各自半导体基板的中心部分。(Described herein is a semiconductor substrate stack comprising: a plurality of semiconductor substrates arranged in a stack, wherein a semiconductor substrate comprises a plurality of opposing facing surfaces, wherein the facing surfaces of adjacent semiconductor substrates are separated by a gap, each semiconductor substrate having an edge surface at an exposed edge of the stack. Spacers are attached to one of the plurality of facing surfaces of each of the at least one semiconductor substrate and extend between adjacent semiconductor substrates to define the gap and mask a central portion of each respective semiconductor substrate.)

半导体分隔装置

技术领域

本发明涉及半导体分隔装置和使用所述半导体分隔装置提供半导体基板堆的方法。特别地，本发明在所述基板表面提供以间隔件形式的一个或多个半导体分隔装置，其可用于分隔相邻的基板。

背景技术

一些半导体装置需要将材料沉积到边缘表面。这种沉积可以使用已知的多项技术(例如蒸发或溅射)来实现，其中将所述装置装入适当的设备中，并且所述材料被沉积。本发明寻求提供一种改进的边缘沉积工艺。

发明内容

本发明提供一种半导体基板堆，一种半导体装置基板，以及一种涂覆根据所附权利要求书的半导体基板边缘的方法。

本文公开一种半导体基板堆。所述半导体基板堆包括：在堆中布置的多个半导体基板，在所述堆中，相邻的半导体基板的多个相对的面对表面被间隙隔开，每个半导体基板在所述堆的暴露边缘处具有边缘表面。间隔件可以附接至多个所述半导体基板中的每个半导体基板的多个面对表面中的一个面对表面上，并且在相邻的半导体基板之间延伸以限定所述间隙并掩蔽每个各自的半导体基板的中心部分。

在相邻基板之间提供间隔件允许在单个堆中处理多个基板。这种处理可包括在暴露的边缘表面上沉积材料。

所述间隔件可以被固定地附接。提供固定附接的间隔件以允许更方便的方式堆所述基板。此外，固定附接的间隔件还可以提供掩模，该掩模用于掩蔽所述基板的中心部分以及位于中心部分上的任何装置免受后续的工艺步骤的影响，后续的工艺步骤可以包括在暴露的边缘表面上沉积材料。

这些基板可以是完整的半导体晶圆的部分，并且可以包括两个或以上的模具。每个基板可包括装置表面，在该装置表面上制造一个或多个装置；相对的后表面和一个或多个暴露的边缘表面，其限定所述基板的边缘并且在所述装置表面和相对的后表面之间延伸。所述装置表面和后表面可以称为上表面和下表面，反之亦然。所述间隔件可以固定地附接至所述装置表面，但是可以替代地或附加地附接至相对的后表面。所述间隔件可以包括接触表面和相对的邻接表面，所述接触表面附接至所述基板，所述相对的邻接表面抵靠相邻基板的相应表面。

所述间隔件可以与所述暴露边缘分离。因此，所述间隔件可以放置在相距所述暴露的边缘一定距离处，以在所述间隔件和暴露边缘之间提供半导体面对表面的条带。

所述间隔件可以粘合至每个半导体基板的多个面对表面中的一者。所述粘合可以在所述基板和间隔件之间直接实现。可替代地，所述基板可包括一个或多个帮助粘合的中间层。

所述间隔件可以是光致抗蚀剂。所述间隔件可能是负性光致抗蚀剂。间隔件可以是环氧树脂。所述间隔件可以是SU-8。

所述间隔件可具有大于5微米的厚度。所述间隔件的厚度可小于100微米。

所述暴露边缘，以及所述装置表面和每个半导体基板的相对表面中的一者或两者都可以包括涂层。例如，所述涂层可以覆盖与所述暴露边缘相邻的面对表面，或所述间隔件的至少一部分。

所述涂层可以连续地穿越每个半导体基板的全部所述暴露边缘、间隔件、以及所述装置表面和相对表面中的一者或两者。所述间隔件可以称为所述基板的壁结构。所述壁结构可以分隔所述基板的一个或多个表面。

所述涂层可以是抗反射的。在一些实施例中，所述涂层或许是反射性的。

本文进一步描述一种半导体基板，其具有布置为越过表面半导体基板的多个模具。多个模具中的每个模具可以由分模线限定。每个模具可包括至少一个半导体装置和间隔件。

这些间隔件可以穿过所述分模线。每个基板可具有分布为横穿所述基板表面的多个间隔件。所述间隔件可包括多个间隔件垫。所述多个间隔件和/或多个间隔件垫可具有共同的高度。

每个间隔件可包括具有纵向轴线的细长主体。所述细长主体可沿着所述间隔件的长度与所述暴露边缘间隔开。所述间隔沿着间隔件的长度可以是基本均匀的，以便沿着所述暴露边缘提供暴露的基板条带。

每个间隔件可以附接至所述多个模具中的至少一个模具。所述间隔件可以延伸越过多个半导体模具。每个间隔件可以在所有侧面与相邻的间隔件分开。每个模具可以具有包含在所述模具边界内的单个间隔件。每个模具可具有多个间隔件。

本文进一步描述一种半导体装置，所述半导体装置包括：基板，所述基板包括至少一个半导体装置。所述基板的边缘区域可以包括至少一层的沉积材料，所述沉积材料由壁结构来限定。所述壁结构可以由如本文所述的间隔件来提供，并且单独地或以组合的形式具有这些特征中的全部特征。

所述半导体装置可包括封装，基板容纳在所述封装中以供使用。

所述边缘区域可以包括所述基板的暴露边缘和/或面对表面。

本文进一步描述一种涂覆半导体模具的暴露边缘的方法，所述方法包括：在半导体基板的中心部分上制造至少一个半导体装置；在至少一个模具上定位至少一个间隔件；堆叠各个模具以提供模具的堆，其中至少两个相邻的半导体模具的面对表面被间隙隔开，每个半导体模具拥有布置在所述堆的暴露边缘处的边缘表面，其中所述间隔件限定所述间隙并掩蔽所述中心部分；在所述暴露边缘上沉积材料。

可以通过蒸发或溅射来实现所述材料在暴露边缘上的沉积。

所述方法可进一步包括：在沉积所述材料之后分离所述堆，并将每个模具封装在装置封装内而不移除所述间隔件。该方法还可以包括切割所述基板以提供多个模具。

本领域技术人员将理解，除非相互排斥，本文描述的关于以上多个方面中任何一个方面的特征可以在必要的细节修改后应用于任何其他的方面。此外，除非相互排斥，本文描述的任何特征可以应用于任何方面和/或与本文描述的任何其他特征相结合。

附图说明

现在将参考附图来描述半导体基板、相应的基板堆以及相关的制造工艺的多个实施例，其中：

图1示出具有多个半导体基板的半导体基板堆，所述半导体基板由间隔件隔开；

图2示出图1所示的堆的单层；

图3示出了间隔件的另一种布置；

图4示出在拆解所述堆和割裂其中一个堆基板之后的独立模具；以及，

图5提供了流程图，该流程图表明在多个半导体基板的暴露的边缘区域上沉积材料的主要方法步骤。

具体实施方式

图1示出了半导体基板堆10的示意图，所述半导体基板堆10包括：布置在堆10中的多个半导体基板12，其中相邻的半导体基板12的面对表面被间隙14隔开。每个半导体基板12具有布置在所述堆10的暴露表面的边缘表面22。多个半导体基板12的表面上具有间隔件16。所述间隔件16限定所述间隙14，并且可以掩蔽每个各自的半导体基板12的中心部分。应当理解，在图1的表征中已经移除了所述堆的最上层，以更清楚地示出所述间隔件16。还应当理解，所述附图提供的表征是示意性的，并且各自的部件相对于彼此的尺寸比例不一定被正确地缩放。

每个间隔件16可以固定地连接至所述基板12的表面18。因此，所述间隔件16附接至所述表面18，并且所述附接不会在所述基板12的正常处理期间或者从所述基板12取出模具期间变成分离，并且将抵抗后续的多个处理步骤。为提供所述附接，借助于在所述间隔件16和表面18之间形成的粘合，所述间隔件16可粘附至所述表面18。

在一些实施例中，所述间隔件16可以是基板12的表面特征和/或与所述基板12整体形成。所述间隔件16和半导体基板12的材料可以具有允许直接粘合的合适特性。可替代地或增补地，在施加所述间隔件之前，可以在所述半导体基板上提供一个或多个中间层或涂层。

图1所示的堆10包括多个堆叠的基板12，在所述堆10的每层中具有单独的基板12。所述基板12可具有预定的分模线28(die lines)，其限定多个模具中的每个模具。所述分模线28能够以某种方式标记在所述基板12上，或者可以仅仅在所述模具上制造的多个装置的布局进行解释说明。在后者的情况下，所述分模线可以由虚拟的/假想的分模线来限定。所述分模线28限定了切割线，所述基板沿着所述切割线被切成小块以提供单独的模具26。所述切割通常在所述堆被拆解之后进行，但具体情况可能并非如此。因此，所述堆的单独的层可包括半导体基板26的单个片材，或单独的基板部分或模具12。

每个模具12可包括间隔件表面18，间隔件16设置在所述间隔件表面18上。所述间隔件表面18可以是装置表面，在该装置表面上制造一个或多个装置(未示出)。每个模具还将包括相对的后表面，该后表面在这些附图中被遮蔽。所述间隔件表面18和相对的后表面提供所述基板12的平坦主表面，并且被所述基板12的厚度所分开。所述基板的周边具有一个或多个暴露的边缘表面22，其在所述装置表面18和相对的后表面20之间延伸。所述装置表面和相对的后表面可以称为所述基板的平坦或面对表面。此外，所述间隔件表面和/或装置表面和相对的后表面可以称为上表面或下表面，或反之亦然。

每个间隔件16包括接触表面和相对的邻接表面24，所述接触表面附接至所述基板12的间隔件表面18，相对的邻接表面24抵靠相邻的基板12相应的相对表面。因此，所述间隔件16夹在相邻的基板12的相对表面之间，并通过所述间隔件16的厚度将相邻的基板12分隔开。

每个间隔件16延伸穿过各自的基板12的表面，并且具有根据图1所示方向的接触表面区域x，y和厚度z。接触表面区域的尺寸将足以提供所述间隔件16承受后续处理步骤所需的粘附和结构完整，而不会与所述基板12分离。例如，后续处理步骤可包括装置制造步骤或一个或多个边缘沉积工艺。所述间隔件16的大体尺寸也应足以承受在组装所述堆时施加的任何压缩力。当然，这将取决于制造所述间隔件16的材料和所施加的压缩力，以及对本领域技术人员而言显而易见的其他变量。

所述间隔件16的厚度将决定所述堆10各层之间的间距。在一些实施例中，所述间隔件的接触表面和邻接表面24将被均匀地间隔开，即所述间隔件16可具有均匀的厚度。提供均匀的厚度(在普通公差内)有助于在相对的模具或基板的表面之间实现均匀的邻接，这可以改善这些间隔件的掩蔽功能。通常，间隔件的厚度将小于所述间隔件的宽度或长度。

这些间隔件可具有5微米和100微米之间的厚度。与所述基板的暴露边缘的间距可以高达100微米。间隔件可以与暴露边缘的边缘齐平(或可能悬垂)。间隔件从暴露边缘沿x方向延伸的横向尺寸可以在20微米和200微米之间。如上所述，所述间隔件沿平行于暴露边缘的y方向延伸的长度可以延伸所述基板或其模具部分的全长。所述全长可以在13mm和17mm之间。譬如，对于包括多个间隔垫的分段的间隔件，所述y-尺寸(y-dimension)的延伸可以在0.25mm至9mm之间。

在图1所示的实施例中，存在分布为横贯所述基板12表面的多个间隔件，以允许所述基板得到适当地支撑。在图1所示的实施例中，存在两个间隔件16，其放置在所述基板的相对侧上的暴露边缘的附近。每个间隔件16的间距可以等同于各自暴露边缘22之间的距离。应当理解，可以根据需要提供这些间隔件16的其他布置。

这些间隔件16的放置可与所述堆10内的每个基板12相类似，使得它们垂直对准以提供贯穿整个堆10的连续支撑结构。

这些间隔件16中的一些间隔件可以布置成提供掩蔽功能，以保护所述基板的中心部分，以免在边缘沉积工艺期间有材料沉积在所述中心部分上。间隔件16中的一些可能不需要掩蔽功能，但它们的必要性在于为所述堆内的基板12提供均匀分布的支撑。

如图3所示，这些间隔件16可以由单个结构提供，该单个结构延伸穿过基板的表面并横贯多个分模线和相应的模具26，如图3的右手侧所示。可替代地或增补地，这些间隔件16可以由间隔垫16a，16b，16c的分布阵列提供，其中每个模具12具有一个或多个单独的间隔件16，它们与相同或相邻的模具12上的相邻间隔件16分隔开。所述间隔垫16a，16b，16c之间的间距可以使得限定所述模具26的分模线28不被这些间隔件16穿越。以这种方式提供单独的间隔件可以帮助简化切割过程，因为这些间隔件16将不需要切割。

附图所示的分模线提供了多个模具，这些模具是细长的，其主要侧面邻接相邻的模具。所述模具的次要侧面或端部可以提供所述基板的暴露边缘表面，材料可以沉积在所述基板的暴露边缘表面上。

这些间隔件16或间隔垫16a，16b，16c的分布阵列可以布置成线性阵列，其中这些间隔件16和/或间隔垫16a，16b，16c以彼此端对端的关系设置。这些间隔件16和/或间隔垫16a，16b，16c可以彼此成行排列，或者沿着所述线性阵列交错排列，以便以不同的数量偏离所述暴露边缘22。

应当理解，所述间隔件16可以是任何合适的形状，以执行本文所述的必要功能。例如，所述间隔件16可具有多边形或圆形的足迹。限定厚度的间隔件16的外周壁可以垂直于或倾斜于所述基板的平坦表面。

这些间隔件16的尺寸可以根据一个或多个以下因素来预先确定：它们能够坐落的可用面积；它们将对任何装置性能和所用材料的机械性能施加的寄生效应(parasiticeffect)。例如，从保护和鲁棒性(robustness)的观点来看，提供尺寸更大的间隔件可能是优选的，但这可能增加在所述基板上的应力和寄生电容，这两者都会对装置性能产生有害的影响。

图4示出图3的基板12切割后的情形。因此，图3示出单个模具26，其中多个间隔件位于所述模具的表面上。右侧的间隔件16已与被基板12被切割，左侧的间隔垫16a与分模线28分离并且没有穿过所述分模线28，因此不需要切割。

图4中还示出已经沉积在暴露边缘22上的材料32。沉积在图1中由箭头30示意性地示出，并且可以通过任何合适的方式(例如蒸发)来实现。所述沉积可以是定向的，且沉积的方向可使得沿着所述暴露边缘的一个或多个表面被涂覆。因此在沉积后，在暴露边缘以及由间隔件提供的壁结构的面对表面、相对的后表面和面向外部的表面中的一个或多个表面都可以具有沉积在其上的材料。沉积层可以是连续的，使得它从一个表面到下一个表面不间断地延伸。

用于沉积在所述堆的边缘上的材料可以是任何需要的材料。边缘材料可以是介电材料(单层或多层的组合)，其厚度设计成产生反射性能或抗反射性能(厚度通常为几十到几百纳米)。沉积材料的一些例子可包括：TiO₂、SiO₂、Ta₂O₅、Si、SiON、Si₃N₄。

附图中所示的间隔件16通常是具有纵向轴线的细长结构。所述纵向轴线可以平行于各自模具或堆层的暴露边缘，使得它们被均匀的间隙分开，所述间隙在边缘区域沿着所述基板12的长度提供基板表面的暴露区域(通常是条带)。可以预先确定暴露区域的尺寸和形状，以便为边缘材料或涂层提供合适的区域。

所述间隔件16的邻接表面22与所述堆中的相邻基板12之间的接触足以提供相邻基板之间的隔离。除此之外，所述间隔件16还可以提供掩模，该掩模用于掩蔽所述基板和/或模板的中心部分。所述中心部分可以被认为是间隔件16的内侧上的任何部分，例如位于模具26上的任何装置的足迹区域。

本文使用的术语“掩模”(mask)并不意味着所述间隔件16覆盖所述装置或在所述基板12或模具26的表面上制造的另一个特征。然而，从说明书中可以理解，在某些情况下可能存在一个或多个表面特征或区域的一些覆盖物。也就是说，可能存在一个或多个装置特征的部分重叠或完全重叠。术语“掩模”主要用于表示在组装的堆中位于暴露边缘附近的壁结构。因此，所述掩模可通过限制或防止从所述暴露边缘侧上的堆外部的视线进入中心部分或一个或多个装置特征来遮蔽所述中心部分。

以这种方式提供掩模的一个原因是隔离所述边缘区域以用于进一步的处理步骤。例如，可能需要在暴露边缘区域的一部分上沉积材料而不污染所述模具的中心部分，正如以下所描述的。

为帮助所述间隔件16的邻接特性和掩蔽特性，所述间隔件可以包括柔顺材料(compliant material)，该柔顺材料可以在堆内承压变形。

应当理解，所述间隔件16的放置可能是主要根据掩蔽要求而不是间隔要求来确定的。因此，所述间隔件16的接触表面或间隔件16的分布可能受到掩蔽特性和需要屏蔽的区域面积的影响。此外，所述间隔件的厚度可以通过必要的间隔来确定，该间隔是允许在暴露边缘上实现合适的材料厚度或覆盖范围所必须的。也就是说，如果这些基板之间靠得太近，则在一个或多个层上可能存在阴影，这会导致在暴露边缘上出现低劣的材料沉积。

所述基板/模具可以是本领域中已知的用于半导体装置的任何基板/模具。因此，所述基板/模具可以包括例如硅、砷化镓或磷化铟等。所述基板/模具可以包括一个或多个层、特征或掺杂区域，其被布置成提供本领域公知的一个或多个半导体装置。出于描述的目的，这些层和特征可以被认为是基板/模具的一部分。另外，所述基板和模具可以被认为是用于承载间隔件的基板。

所述基板可以被认为是在平面表面上具有X和Y尺寸的平面结构，Z尺寸代表所示的高度。所述基板通常具有小于0.5mm的厚度/高度。

所述堆10内的基板12可以在Z轴上对齐，以便直接彼此叠置。可替换地，这些暴露的边缘可以在Z轴上交错，以便显露更多需要涂覆的基板边缘区域。所述交错布置可以为所述堆提供阶梯构造(staircase formation)。

每个基板和/或模具可包括多个半导体装置。在所述基板被切割之前，可以在基板上一致地制造多个半导体装置，以便以常规方式提供单独的半导体模具。然后可以将半导体模具进行单独封装以用于最终用途，如本领域众所周知的。所述间隔件16可以在制造这些装置之前、期间或之后添加至所述基板。

用于间隔件16的材料可以通过间隔件16在装置制造期间必须经历的特定应用和处理步骤，以及所述间隔件为所述模具的中心部分提供保护的后处理步骤来确定。通常，这些间隔件16将由相同的材料制成并同时进行制造装配。这些间隔件16可以由低介电常数材料制成，以便将对RF特性(RF behaviour)的影响(在适用的情况下)降至最低，在典型的处理温度(可能高达320℃)下是热稳定的，并为主体材料提供良好的粘附性。合适的材料可以是光致抗蚀剂(photoresist)。所述光致抗蚀剂可以是环氧树脂。例如，所述光致抗蚀剂可以是由微凯化学公司(MicroChem corporation)提供的SU-8光致抗蚀剂，参见网址http://www.microchem.com/Prod-SU8.htm。

可以使用半导体制造业中已知的标准技术和材料来制造这些间隔件16。引入所述间隔件16时的制造要点可以是某个应用特定的，但是可以设想的是，所述间隔件可以在后处理时保持在适当位置并且可在使用期间保留在所述装置中。当使用诸如通常难以除去的SU-8光致抗蚀剂等材料时尤其如此。

在施加所述间隔件之前，可以将一种或多种粘合涂层施加到所述基板上。所述粘合涂层将取决于所述间隔件和基底的材料，但合适的组合通常是本领域公知的。

图5示出表明半导体基板堆的制造方法中主要步骤的流程图。在步骤501，提供具有至少一个半导体装置的多个基板。多个基板可以是半导体晶圆的组成部分，并且所述半导体装置可以是本领域已知的任何半导体装置。这些基板可具有横贯分布在基板表面上的多个设计中的模具。在步骤502，在每个基板上提供多个间隔件。这些间隔件可以类似于以上描述的，涉及图1至图4的那些间隔件。这些间隔件可以由本领域公知的负性光致抗蚀剂(negative tone photoresist)提供。在步骤503，将这些基板堆叠在一起，使得相邻的基板通过间隔件接触，所述间隔件在所述基板的相对表面之间提供分离的间隙。可以利用适当的机械装置(例如夹具)来促进堆，这些基板可以装载和/或夹紧在该机械装置中。在步骤504，所述堆可以具有沉积至所述堆的暴露边缘的一种或多种材料。沉积的材料可以是任何理想的材料，并且可以包括例如反射涂层或抗反射涂层。可以使用任何已知的技术(例如蒸发或溅射)来沉积所述材料。作为示例，所述沉积的方向在图1中如箭头30所示。

应当理解，第一步骤501和第二步骤502可以按照任何先后顺序来付诸实施，并且提供这些间隔件可以在提供一个或多个半导体装置之前进行，或作为提供一个或多个半导体装置的中间步骤。

随后的处理步骤可包括从所述堆中移除多个基板。根据预定的分模线将这些基板切割成多个模具。一旦这些基板/模具与所述堆分离并被切割(在适当的情况下)，可以封装各个基板/模具。在封装之前可以移除或不移除这些间隔件。

这些基板和装置可以是半导体装置，所述半导体装置包括：基板，所述基板包含至少一个半导体装置，其中所述基板的边缘区域包括至少一层的沉积材料，所述沉积材料由间隔件形式的壁结构来界定。

如本领域公知的，所述半导体装置可以容纳在封装内以允许其用于一个电子设备中。

应当理解，本发明不限于上述实施例，并且可以在不脱离本文描述的发明构思的情况下可以进行各种修改和改进。除非相互排斥，任何特征可以单独使用或与任何其他的特征组合使用，并且本文公开的内容扩展至并包括本文描述的一个或多个特征的所有组合和子组合。