DE10339998B3 - Verfahren zum Verbinden einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats mit einer Oberfläche eines Trägers - Google Patents

Abstract

Ein Halbleitersubstrat wird mit einem Träger ablösbar verbunden, indem eine Haftschicht, die ein Haftmittel auf Ethoxysilylbasis aufweist, auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats oder einer Oberfläche des Trägers aufgebracht wird. Das Halbleitersubstrat und der Träger werden zusammengefügt, so daß die Haftschicht zwischen dem Halbleitersubstrat und dem Träger angeordnet ist. Daraufhin wird ein Aushärten der Haftschicht durchgeführt, wodurch eine mechanische Verbindung zwischen dem Halbleitersubstrat und dem Träger erzeugt wird.

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Verbinden, insbesondere das reversible Verbinden, von Halbleitersubstraten mit einem Träger und insbesondere auf das Verbinden eines Halbleitersubstrats mit einem Träger zum Handhaben und Durchführen von Arbeitsprozessen an dem Halbleitersubstrat.
• Mit der Nachfrage seitens der Halbleiterindustrie nach immer dünneren Chips bis in den Größenbereich von weniger als 50 μm verbleibender Restdicke erhöhen sich in entsprechender Weise die Anforderungen an die Durchführung von Prozeßschritten innerhalb der Fertigungstechnologie. Insbesondere bei ultradünnen Wafern und Chips sind aufgrund der erhöhten Bruchfestigkeit neue Handhabungstechniken erforderlich, die einen schonenden Transport zwischen den Prozeßschritten ebenso wie auch innerhalb eines Prozesses ermöglichen. Hochtemperaturprozesse, wie beispielsweise eine Rückseitenmetallisierung, ebenso wie lithographische Rückseitenprozeßschritte, die sich bei einer Dünnungssequenz anschließen, erfordern eine vorübergehende stabile Fixierung der zu prozessierenden ultradünnen Chips oder Wafer sowie ein gutes Ablöseverhalten der fixierten Chips oder Wafer nach dem jeweiligen Prozeßschritt. Zusätzliche Anforderungen ergeben sich für Einzelhalbleiter und gedünnte Wafer hinsichtlich einer Eignung für Rückseitenprozesse bei den hierfür notwendigen Temperaturen.
• Eine bekannte Verfahrenstechnik zum Handhaben und Transportieren von Wafern oder Chips bedient sich in vielen Berei chen eines Vakuum- oder Pin-Chucks, um Substrate beispielsweise in einer Prozeßkammer zu bearbeiten. Hierbei wird der gesamte Wafer oder ein Wafer/Trägerwafer-Verbund mittels einer flächigen Vakuumansaugung während des Prozeßschrittes fixiert. Durch ein An- und Ausschalten der Vakuumeinrichtung kann das Substrat gehalten und wieder abgenommen werden.
• Bei der bekannten Technik unter Verwendung von Pin-Chucks wird bei einem Befestigen und Handhaben eines Wafers mittels eines Pin-Chucks der Wafer oder ein Wafer/Trägerwafer-Verbund mittels mehrerer kleiner beweglicher Stifte am Waferrand gehalten.
• Ferner bedienen sich neuere Techniken eines elektrostatischen Chucks, auf dessen Oberfläche ein zu prozessierender Wafer mittels elektrostatischer Kräfte gehalten werden kann. Zum Befestigen wird der Wafer auf der elektrostatischen Chuckoberfläche abgelegt, und daraufhin eine entsprechende Versorgungsspannung an den elektrostatischen Chuck angelegt, wodurch der Wafer fixiert wird. Durch ein Kurzschließen oder Umpolen der Kontakte kann nach dem Beenden eines Prozeßschrittes der Wafer von dem Chuck wieder abgenommen werden. Für die Durchführung einer Rückseitenbehandlung werden diese oben beschriebenen Techniken typischerweise bei Prozessen eingesetzt, die in der Regel mit höheren Temperaturen bis 400°C verbunden sind. Da die Durchführung von Rückseitenmetallisierungen im allgemeinen unter Vakuumbedingungen durchgeführt wird, ist der Einsatz von Vakuum-Chucks für diesen Prozeßschritt nicht möglich.
• Andererseits können ultradünne Substrate bei derart hohen Temperaturen mittels eines Pin-Chucks nicht ohne ein Träger-Substrat gehalten werden, da die Kraftausübung der Pins des Chucks auf den dünnen Wafer diesen zerstören würde. Aus diesem Grund ist es für ultradünne Substrate erforderlich, dieselben zum Stabilisieren auf ein Träger-Substrat zu kleben. Derartige Klebetechniken, die beispielsweise mittels doppelseitig klebenden Folien, Wachs oder mit Hilfe eines Resists zwischen den zu klebenden Flächen durchgeführt werden, sind jedoch nicht temperaturstabil in Temperaturbereichen, die beispielsweise für eine Rückseitenmetallisierung erforderlich ist.
• Andere Klebe- oder Verbindungstechniken, wie beispielsweise das Kleben mittels Epoxidharzen, das anodische Bonden oder Glaslöttechniken sind irreversibel bezüglich der Wiederablösbarkeit des Substrats nach dem jeweiligen Prozeßschritt.
• Die JP 2002-121530 AA beschreibt einen Haftfilm, der verwendet wird, um ein Halbleiterbauelement mit einem Leiterrahmen oder einem isolierenden Substrat zu verkleben. Der Haftfilm kann ein Polyimid-Harz umfassen, das ein Triethoxysilylalkylamin sein kann.
• Die DE 100 55 763 A1 zeigt ein Verfahren zur Herstellung einer hochtemperaturfesten Verbindung zwischen zwei Wafern. Auf zumindest einem Wafer wird dazu eine Flüssigschicht aus Alkoholen und polymerisierten Kieselsäuremolekülen verwendet, wodurch eine kontaminationsfreie und mechanisch stabile wiederablösbare Verbindung zwischen beiden Wafern geschaffen wird.
• Die DE 197 52 412 A1 beschreibt ein Verfahren zum Verbinden von zwei Festkörpern, bei dem eine wässrige Lösung von Tetramethoxysilan oder Tetraethoxysilan verwendet wird, um die beiden Festkörper miteinander zu verbinden. Die beiden Festkörper können durch ein Erwärmen wieder entbondet werden.
• Die DE 198 18 962 A1 offenbart ein Verfahren zum Verbinden zweier Festkörper, bei dem ein schwefelhaltiges Organosilan zum Verbinden verwendet wird.
• Die US 2003/0190484 A1 beschreibt ein mit Strahlung ausgehärtetes Verbindungsmittel, das Triethoxysilyl-Endgruppen aufweist.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und ein Verbundsystem zu schaffen, die ein verbessertes Anbringen eines Halbleitersubstrats an einem Träger ermöglichen, das zum einen hohen Temperaturen standhält und zum anderen reversibel ist.
• Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelös. Die DE 100 55 763 A1 oder die DE 197 52 412 A1 bilden den Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Die Erfindung schafft ein Verfahren zum ablösbaren Verbinden einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats mit einer Oberfläche eines Trägers mit folgenden Schritten:
  Aufbringen einer Haftmittelschicht, die Haftmittel Triethoxysilylalkylamin aufweist, auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats und/oder einer Oberfläche eines Trägers;
  Zusammenfügen des Halbleitersubstrats und des Trägers, so daß die Haftmittelschicht zwischen dem Halbleitersubstrat und dem Träger angeordnet ist; und
  Aushärten der Haftmittelschicht, wodurch eine mechanische Verbindung zwischen dem Halbleitersubstrat und dem Träger erzeugt wird; und
  Ablösen des Halbleitersubstrats von dem Träger.
• Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß ein verbessertes Verbinden eines Halbleitersubstrats mit einem Träger erreicht werden kann, indem als Haftmittel ein Haftvermittler auf Triethoxysilylalkylamin-Basis verwendet wird. Die Verwendung eines Haftvermittlers auf Triethoxysilylalkylamin-Basis ermöglicht einerseits ein reversibles Anbringen an einem Trägersubstrat und weist ferner den Vorteil auf, daß hohe Temperaturbelastungen von bis zu 400°C ausgehalten werden, ohne daß die Verbindungskraft wesentlich verringert wird.
• Vorzugsweise hat der Haftvermittler auf Triethoxysilylalkylamin-Basis Triethoxylsilyl-Gruppierungen (Si(OEt)₃), die sich besonders für das Verbinden von Siliziumsubstraten eignet, da die Triethoxylsilyl-Gruppierungen kovalente Bindungen mit einer Silizium- oder Siliziumoxidoberfläche aber auch mit Oberflächen, die aus anderen Materialien bestehen, eingehen. Der Haftvermittler, beispielsweise ein Haftvermittler des Typs VM651 (Marke) (Triethoxylsilylpropylamin) von der Firma Dupont, kann vorzugsweise mit einem Lösungsmittel verdünnt werden, um besonders gute Verhaltenseigenschaften hinsichtlich einer Haftung und Wiederablösbarkeit zu erreichen. Beispielsweise kann der Haftvermittler mit Wasser in Verdünnungsverhältnissen in einem Bereich zwischen 1:20 und 1:400 gemischt werden, wodurch ein besonders günstiges Verhalten von Siliziumsubstraten auf Glassubstraten und Silizium-Trägersubstraten erreicht wird.
• Mit dem erfindungsgemäßen Konzept lassen sich insbesondere ultradünne Substrate mit Dicken, die kleiner als 50 μm sind, mit einem Träger verbinden, um Prozeßschritte, wie beispielsweise eine Rückseitenmetallisierung durchzuführen. Aufgrund der Temperaturbeständigkeit können die mit dem Träger verbundenen Halbleitersubstrate Temperaturen bis zu 400°C ausgesetzt werden, ohne daß die Gefahr eines Ablösens oder sonstiger Nachteile besteht.
• Zum Erreichen einer besonders hohen Verbindungskraft wird der mit einem Lösungsmittel versehene Haftvermittler nach dem Aufbringen und Zusammenfügen des Halbleitersubstrats und des Trägers einem Trocknungsprozeß unterzogen, um die Moleküle des Lösungsmittels, beispielsweise Wassermoleküle, und Ethanolmoleküle langsam abzudampfen. Zur Verbesserung des Trocknungsprozesses können die Haftflächen an dem Halbleitersubstrat oder an dem Träger funktionelle Strukturen aufweisen, die das Abdampfen und Entweichen der Moleküle verbessern. Ferner können auch kleinflächige Stege, die als Haftgrenzflächen dienen, eingesetzt werden, um den Trocknungsprozeß zu verbessern. Eine weitere Möglichkeit zum Erreichen einer vorteilhaften Trocknung besteht darin, als Träger einen Trägerring einzusetzen, der einen runden Trägerstreifen mit einer Breite von vorzugsweise 2 bis 10 mm aufweist, um das Halbleitersubstrat lediglich an einem äußeren Rand mechanisch zu halten. Die Verwendung eines Trägerrings weist ferner den Vorteil auf, daß der Trägerring als Spannrahmen für dünne Wafer wirken kann und ein welliges Verformen derselben verhindert. Der Ring kann ferner Abmessungen eines üblichen Wafers umfassen, so daß derselbe als eine Versteifung für das dünne Halbleitersubstrat wirkt und ferner ein standardmäßiges Handhaben ermöglicht, beispielsweise indem der Ring mitsamt dem aufgebrachten Halbleitersubstrat in Wafer-Horden gelagert wird oder an Waferbefestigungseinrichtungen auf eine reversible Weise befestigt wird.
• Die reversible Ablösung eines erfindungsgemäß mit einem Träger verbundenen Halbleitersubstrats kann vorzugsweise in einem Wasserbad erfolgen, wodurch eine unkomplizierte und kostengünstige Entfernung des Halbleitersubstrats ermöglich ist. Zur Unterstützung des Ablösprozesses kann das Wasser auf eine Temperatur in einem Bereich von 70 bis 80°C, vorzugsweise 75°C, erhöht sein. Ein solcher Ablöseprozeß kann durch das Einkoppeln von Ultraschallenergie in das Lösebad unterstützt werden.
• Ferner kann ein Ablöseverhalten erleichtert oder vervollständigt werden, indem eine 10-25% NH₃-Lösung oder eine 0,01-0,1 N NaOH-Lösung (0,01-0,1 normale NaOH-Lösung) verwendet wird. Eine weitere Erleichterung der Wiederablösbarkeit kann erreicht werden, indem die Oberfläche des Trägersubstrats beispielsweise durch einen Schleifprozeß aufgerauht wird.
• Die Wahl eines geeigneten Ablöseprozesses ist vorzugsweise davon abhängig, welche Temperaturbelastungen das Verbundsystem nach dem Verbinden erhalten hat und welche Oberflächen das Halbleitersubstrat bzw. der Träger aufweist. Die Oberflächen des Halbleitersubstrats oder des Trägers können zur Verbesserung einer Wiederablösung auch mit einem Material beschichtet werden, beispielsweise Siliziumnitrid, das auf einem Glasträgersubstrat aufgebracht wird. Die Verwendung von Siliziumnitrid eignet sich insbesondere für eine Wiederablösung nach Hochtemperaturschritten von bis etwa 400°C. Für eine Wiederablösung nach Temperaturprozessen bis etwa 250°C können auch Oberflächen aus Silizium oder Siliziumoxid vorteilhaft verwendet werden.
• Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
• 1a-1c Querschnittdarstellungen, die ein Verfahren zum Verbinden und Wiederablösen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen;
• 2 eine Darstellung der chemischen Struktur eines Haftvermittlers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
• 3 eine Darstellung eines Trägers, der mit einem Halbleitersubstrat verbunden wird, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
• Unter Bezugnahme auf die 1a-1c wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
• In einem ersten Verfahrensschritt wird auf einem Träger 10 eine Haftschicht 12 aufgebracht, die erfindungsgemäß einen Haftvermittler auf Triethoxysilylalkylamin-Basis umfaßt. Der Träger 10 kann jede Form aufweisen, die geeignet ist, um ein zu befestigendes Halbleitersubstrat zu tragen. Vorzugsweise weist der Träger 10 eine planare Oberfläche 10a auf, auf der die Haftschicht 12 ganzflächig aufgebracht wird. Der Träger 10 kann beispielsweise die Form und Abmessungen eines Wafers aufweisen, wodurch nach einem Befestigen des Halbleitersubstrats ermöglicht wird, daß das dadurch gebildete Verbundsystem an bekannten Befestigungseinrichtungen für Wafer angebracht werden kann oder in bekannten Ablageeinrichtungen für Wafer, beispielsweise Wafer-Horden, gelagert werden kann. Dadurch kann eine Mobilität erreicht werden, da nach dem erfindungsgemäßen Verbinden des Halbleitersubstrats mit dem Träger das dadurch gebildete Verbundsystem an jeden beliebigen Ort transportiert werden kann.
• Das Aufbringen der Haftmittelschicht kann mit sämtlichen geeigneten bekannten Verfahren, beispielsweise einem Druckaufbringen oder eines Sprühaufbringens erfolgen.
• Erfindungsgemäß weist das Haftmittel wie oben beschrieben einen Haftvermittler auf Triethoxysilylalkylamin-Basis auf, der beispielsweise kommerziell erhältlich ist. Der Haftvermittler auf Triethoxysilylalkylamin-Basis besteht aus mehreren Untereinheiten, welche die Haftung der Komponenten bewirken. 2 zeigt die chemische Struktur gemäß einem Ausführungsbeispiel, das als Untereinheiten die allgemein bekannten Triethoxysilyl-Gruppierungen (-Si(OEt)₃)aufweist, welche kovalente Bindungen mit einer Silizium- oder Siliziumoxidoberfläche aber auch mit Oberflächen aus anderen Materialien eingeht. Wie es in 2 dargestellt ist, schließt sich an die Triethoxysilyl-Gruppierung ein Alkylspacer an, der als Abstandshalter dient und in seiner Länge durch die Anzahl der Methylengruppen (-CH₂-) variieren kann. Die Substanz weist funktionelle Gruppen X auf, die je nach verwendetem Material variieren können und die Bindung zu den zu klebenden Substraten vermittelt. Als erfindungsgemäßer Haftvermittler kann beispielsweise der Haftvermittler VM651 (Triethoxysilylpropylamin) verwendet werden, der normalerweise als Adhäsionsvermittler für Polyimid verwendet wird.
• Die funktionelle Gruppe ist erfindungsgemäß eine Amin-Gruppe. Wie es bereits vorhergehend beschrieben ist, wird der Haftvermittler mit einem Lösungsmittel, vorzugsweise H₂O gemischt, so daß sich ein Verdünnungsverhältnis im Bereich zwischen 1:20 und 1:400 ergibt, was insbesondere für das Anbringen von Siliziumhalbleitersubstraten, wie beispielsweise Siliziumchips oder Siliziumwafer auf Glassubstrate oder Siliziumträgersubstrate vorteilhaft ist.
• Nach dem Aufbringen der Haftschicht 12 wird auf der Oberfläche 10a des Trägers 10 ein Halbleitersubstrat 14 auf der Haftschicht 12 angeordnet, so daß die Haftschicht 12 zwischen einer Oberfläche 14a des Halbleitersubstrats 14 und der Oberfläche 10a des Trägers 10 angeordnet ist, wie es in 1b dargestellt ist. Bei dem Halbleitersubstrat 14 kann es sich um jedes bekannte Halbleitersubstrat, beispielsweise ein Siliziumsubstrat oder ein GaAs-Substrat handeln. Vorzugsweise eignet sich das Verfahren für dünne Halbleitersubstrate, die eine Schichtdicke aufweisen, die geringer als 150 μm ist.
• Zum Anordnen der Haftschicht 12 zwischen dem Träger 10 und dem Halbleitersubstrat 14 kann jedoch die Haftmittelschicht 12 zunächst auf dem Halbleitersubstrat 14 aufgebracht werden und daraufhin ein Zusammenfügen des Trägers 10 und des Halbleitersubstrats 14 erfolgen. Ebenso kann die Haftmittelschicht auch beispielsweise durch ein Einspritzen in einen Raum zwischen dem Träger 10 und dem davon beabstandeten Halbleitersubstrat 14 erfolgen. Zum Zusammenfügen des Trägers 10 und des Halbleitersubstrats 14 kann eine Druckkraft ausgeübt werden, wobei jedoch zu beachten ist, daß bei ultradünnen Halbleitersubstraten 14 eine Beschädigung desselben auftreten kann. Das Halbleitersubstrat 14 kann ein Rohsubstrat sein oder kann Strukturen aufweisen, wie beispielsweise elektronische Schaltungen oder CMOS-Schaltungen, die in vorhergehenden Prozeßschritten auf dem Halbleitersubstrat 14 erzeugt wurden. Der Träger kann beispielsweise ein Glas- oder Siliziummaterial aufweisen, wobei die Oberflächen desselben mit einer funktionellen Beschichtung versehen sein können, um eine Wiederablösbarkeit zu verbessern. Vorzugsweise weist die Haftmittelschicht nach dem Zusammenfügen eine Dicke in einem Bereich unter 100 nm auf.
• Nach dem Zusammenfügen des Trägers und des Halbleitersubstrats wird das dadurch gebildete Verbundsystem einem Aushärteprozeß bzw. Trocknungsprozeß unterzogen. Vorzugsweise weist die Haftmittelschicht einen Haftvermittler auf Ethoxysilylbasis auf, der in einem Lösungsmittel gelöst ist. Der Haftvermittler kann beispielsweise den Typ VM651 (Triethoxysilylpropylamin) umfassen, der mit Wasser in einem Verdünnungsverhältnis von 1:20 bis 1:400 gemischt ist. Zur Unterstützung des Trocknungsprozesses kann das Verbundsystem mit einer Temperatur beaufschlagt werden, die über 100°C, vorzugsweise in einem Bereich von 100-150°C aufweist. Der Trocknungsprozeß ist insbesondere dann erforderlich, wenn die Haftschicht einen flüssigen Haftvermittler auf Ethoxysilylbasis in einer wäßrigen Lösung aufweist, um die Wasser- und Ethanolmoleküle langsam abdampfen zu lassen und ein Entweichen derselben zu ermöglichen. Diesbezüglich kann der Träger 10 Strukturen aufweisen, die ein Ausgasen der Wassermoleküle erleichtern bzw. ermöglichen. Beispielsweise können die Haftflächen 10a von Löchern, Perforationen oder Kanälen durchsetzt sein. Ein Ausführungsbeispiel umfaßt beispielsweise einen Trägerwafer mit Oberflächen-Kanälen, beispielsweise Gräben, die durch ein Einsägen mit einer Wafersäge oder durch ein Plasmaätzen hergestellt wurden, wie es in der deutschen Patentanmeldung 10229499.2-33 beschrieben ist. Bei diesem Verfahren wird nach einem mechanischen Erzeugen von vorbestimmten Strukturen ein Ätzen der mechanisch erzeugten Oberfläche durchgeführt, um eine Bruchfestigkeit des Trägers zu erhöhen. Daraufhin kann sich ein rückseitiger oder andere Ätzprozesse anschließen, um jeweilige Strukturen zu bilden oder Teile zu trennen. Ferner können auch perforierte Substrate, bei denen der Träger ein feines Raster von Löchern aufweist, verwendet werden, wie es in der deutschen Patentanmeldung 10232914.1-33 beschrieben ist. Bei diesem Verfahren werden eine erste Mehrzahl von Gräben in einer ersten Hauptoberfläche und eine zweite Mehrzahl von Gräben in einer weiteren Hauptoberfläche erzeugt. Die Gräben werden dabei so erzeugt, daß die ersten und zweiten Gräben winkelversetzt zueinander und mit einer solchen Tiefe gebildet werden, daß in Schnittbereichen der Gräben Öffnungen gebildet werden, die den Wafer durchdringen. Weitere Möglichkeiten zur Verbesserung des Trocknungsprozesses umfassen das Vorsehen von kleinflächigen Stegen, die als Haftgrenzflächen dienen so daß das Halbleitersubstrat 14 lediglich auf einer geringen Flächen gelagert ist. Ferner kann der Träger einen Trägerring umfassen, wie es nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wird. 3 zeigt einen Trägerring 310, der einen ringförmigen Streifen auf, der den Waferrand mechanisch unterstützt.
• Der Streifen kann vorzugsweise eine Breite von 2-10 mm aufweisen und aus einem Material bestehen, das Silizium, Glas oder Keramik umfaßt. Diese Konfiguration weist insbesondere Vorteile auf, wenn Rückseitenprozesse an sehr dünnen Wafern bei hohen Temperaturen erfolgen sollen. Der Ring wirkt als ein Spannrahmen für den dünnen Wafer und verhindert ein welliges Verformen derselben während und nach dem Durchführen der Prozeßschritte. Der Ring wirkt ferner auch als eine Versteifung und ermöglicht ein standardmäßiges Handhaben des Verbundsystems mittels Wafer-Horden und -Kassetten zwischen verschiedenen Prozeßschritten bzw. innerhalb eines Prozeßschrittes.
• Nach dem Trocknen der Haftmittelschicht 12 kann der dadurch gebildete Träger/Halbleitersubstrat-Verbund verschiedenen Prozeßschritten unterworfen werden, die beispielsweise das Erzeugen von Rückseitenmetallisierungen umfassen. Insbesondere kann gemäß dem erfindungsgemäßen Verbinden das Verbundsystem auch Prozessen unterworfen werden, die eine hohe Temperaturbeaufschlagung umfassen, insbesondere auch für ultradünne Halbleitersubstrate. Die bei diesen Prozessen angewendete Temperatur kann in einem Bereich bis 250°C oder in einem Temperaturbereich von 250°C bis 400°C liegen. Die Prozeßschritte können beispielsweise in einer Prozeßkammer durchgeführt werden, die mit einem Vakuum versehen ist. Ferner kann der Träger während des Durchführens der Prozeßschritte an einer geeigneten Befestigungseinrichtung, beispielsweise einem Wafer-Chuck, befestigt sein, wodurch eine Integration in bestehende Verfahrensabläufe ohne weiteres möglich ist.
• Die Temperaturstabilität des Verbundsystems wurde von den Erfindern durch Versuchsreihen getestet, wobei Wafer-Chip bzw. Wafer-Verbunde auf bis zu 400°C erhitzt wurden, um die Temperaturstabilität der Klebeflächen zu untersuchen sowie reale Temperaturbelastungen einer Rückseitenmetallisierung innerhalb des Halbleiterprozesses zu simulieren.
• Nach dem Durchführen der Arbeitsschritte an dem Halbleitersubstrat werden das Halbleitersubstrat und der Träger auf eine reversible Weise voneinander getrennt. Vorzugsweise kann dazu das Verbundsystem in einem Wasserbad angeordnet werden, das vorzugsweise mit einer Temperatur von etwa 75°C beaufschlagt ist. Um das Ablöseverhalten zu erleichtern, können ferner geeignete Lösungen eingesetzt werden. Beispielsweise kann eine 10-25% NH₃-Lösung oder eine 0,01-01 N NaOH-Lösung verwendet werden, die das Ablöseverhalten erleichtern und gegebenenfalls vervollständigen. Auch hier kann wieder unterstützend Ultraschall eingesetzt werden.
• Bei den von den Erfindern durchgeführten Versuchsreihen wurden die erfindungsgemäß aufgeklebten Chips, Wafer- sowie Wafer-Chipverbunde nach einem Tempern im Wasserbad innerhalb kurzer Zeit wieder voneinander gelöst. Eine Wiederablösbarkeit kann ferner durch speziell behandelte Oberflächen des Trägersubstrats oder des Halbleitersubstrats verbessert werden. Beispielsweise kann das Trägersubstrat durch einen Schleifprozeß (Grinder-Prozeß) aufgerauht werden, wodurch die Wassermoleküle verbessert an der Haftschicht 12 angreifen können. Darüber hinaus wird auch durch die funktionellen Strukturen, die zum Verbessern einer Trocknung der Haftschicht vorgesehen sein können, ein Angreifen und Ablösen der Haftschicht verbessert.
• Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem das Verbundsystem bei den Arbeitsschritten Temperaturen bis etwa 250°C ausge setzt war, ist ein Lösen im Wasserbad bei etwa 75°C bevorzugt. Diesbezüglich kann eine verdünnte Ammoniaklösung, beispielsweise 10-25%, verwendet werden, die bevorzugt für Trägertechniken von dünnen Wafern mit CMOS-Schaltungen zum Einsatz kommen kann, da NH₃ keine Metallkontaminationen hinterläßt. Bei mit Problem-behafteten Substrat-Waferverbunden, die mit hoher Temperatur getempert wurden, kann auch eine Natriumhydroxidlösung zum Wiederablösen verwendet werden, die allerdings nur für in Abhängigkeit der Waferbeschichtung bzw. Passivierung geeigneten Fällen realisiert werden kann.
• Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Träger mit speziellen funktionellen Oberflächen beschichtet sein, die ein Wiederablösen erleichtern oder verbessern. Beispielsweise ist es nach Temperaturschritten bis 250°C bevorzugt, Silizium- oder Siliziumoxidoberflächen vorzusehen, während es für eine Wiederablösung nach Hochtemperaturschritten von bis zu etwa 400°C bevorzugt ist, Siliziumnitrid beschichtete Oberfläche zu verwenden. Siliziumnitrid wird in der Halbleitertechnologie als Standardpassivierung eingesetzt, so daß ein Vorsehen derselben auf eine kostengünstige Weise und in geringer Zeit implementiert werden kann. Die funktionellen Oberflächen können auf verschiedenen Materialien des Trägers aufgebracht werden, beispielsweise auf einem Substratträger aus Glas, Keramik oder Silizium. Wie bereits oben erwähnt wurde, kann die Haftkraft weiter reduziert werden, indem die Trägeroberfläche mittels geeigneter Verfahren aufgerauht wird.

Claims (22)

1. Verfahren zur Herstellung einer ablösbaren Verbindung zwischen einem Halbleitersubstrat (14) und einem Träger (10) mit folgenden Schritten: Aufbringen einer Haftmittelschicht (12), die ein Haftmittel aufweist, auf der Oberfläche (14a) des Halbleitersubstrats (14) und/oder einer Oberfläche (10a) eines Trägers (10); Zusammenfügen des Halbleitersubstrats (14) und des Trägers (10), so daß die Haftmittelschicht (12) zwischen dem Halbleitersubstrat (14) und dem Träger (10) angeordnet ist; Aushärten der Haftmittelschicht (12), wodurch eine mechanische Verbindung zwischen dem Halbleitersubstrat (14) und dem Träger (10) erzeugt wird; und Ablösen des Halbleitersubstrats (14) von dem Träger (10), dadurch gekennzeichnet, daß die Haftmittelschicht als Haftmittel Triethoxysilylalkylamin enthält.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Schritt des Aufbringens einer Haftmittelschicht (12) das Aufbringen einer Haftmittelschicht (12) umfaßt, die ein mit einem Lösungsmittel verdünntes Triethoxysilylalkylamin umfaßt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Haftmittelschicht als Haftmittel Triethoxysilylpropylamin enthält.
4. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, bei dem das Lösungsmittel H₂O ist.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem der Schritt des Aufbringens einer Haftmittelschicht (12) das Aufbringen einer Haftmittelschicht (12) umfaßt, die eine Lösung von Triethoxysilylalkylamin mit einem Lösungsmittel in einem Verhältnis von 1:20 bis 1:400 umfaßt.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, das ferner den Schritt eines Aufrauhens der Oberfläche (14a) des Halbleitersubstrats (14) und/oder der Oberfläche (10a) des Trägers umfaßt.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Oberfläche (14a) des Halbleitersubstrats (14) und/oder die Oberfläche (10a) des Trägers (10), auf der die Haftmittelschicht (12) aufgebracht wird, Silizium, Siliziumoxid oder Siliziumnitrid umfaßt.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, das ferner den Schritt eines Beschichtens des Trägers (10) mit Silizium, Siliziumoxid oder Siliziumnitrid umfaßt, um die Oberfläche (10a) des Trägers (10) zu erzeugen.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, das ferner den Schritt eines Erzeugens von funktionellen Strukturen auf dem Träger (10) aufweist, wobei die funktionellen Strukturen ausgebildet sind, um bei dem Schritt des Aushärtens der Haftmittelschicht ein Ausgasen von Molekülen über die funktionellen Strukturen zu ermöglichen.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem das Erzeugen der funktionellen Strukturen einen oder mehrere der folgenden Schritte umfaßt: Erzeugen von Oberflächen-Kanälen auf dem Träger; Erzeugen von Löchern in dem Träger; Erzeugen von Stegen auf dem Träger; Erzeugen eines geschlossenen Trägerrings.
11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der Schritt des Aushärtens ein Trocknen bei einer Temperatur von 100-150°C umfaßt.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem das Halbleitersubstrat ein Wafer oder ein Chip mit einer Dicke ist, die geringer als 50 μm ist.
13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem der Träger Silizium, Glas oder Keramik aufweist.
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem der Schritt des Ablösens des Halbleitersubstrats (14) ein Berühren der Haftmittelschicht (12) mit einem Lösungsmittel umfaßt.
15. Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem das Lösungsmittel zum Ablösen des Halbleitersubstrats (14) H₂O ist.
16. Verfahren gemäß Anspruch 14 oder 15, bei dem das Ablösen des Halbleitersubstrats (14) ein Erwärmen des Lösungsmittels zum Ablösen auf eine Temperatur aufweist, die zwischen 70 und 80°C liegt.
17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, bei dem der Schritt des Ablösens des Halbleitersubstrats von dem Träger ein Anwenden einer Ultraschallwelle umfaßt.
18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem das Lösungsmittel zum Ablösen eine Natriumhydroxid-Lösung oder eine NH₃-Lösung umfaßt.
19. Verfahren gemäß Anspruch 17 oder 18 bei dem das Lösungsmittel zum Ablösen eine 10-25% NH₃-Lösung oder eine 0,01-0,1 N NaOH-Lösung umfaßt.
20. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 19, das ferner zwischen dem Schritt des Aushärtens der Haftmittelschicht (12) und dem Schritt des Ablösens des Halbleitersubstrats (14) den Schritt eines Durchführens eines Arbeitsschritts an dem Halbleitersubstrat (14) umfaßt.
21. Verfahren gemäß Anspruch 20, bei dem der Arbeitsschritt an dem Halbleitersubstrat (14) ein Erwärmen des Halbleitersubstrats (14) auf eine Temperatur bis zu 250°C umfaßt.
22. Verfahren gemäß Anspruch 20, bei dem der Arbeitsschritt an dem Halbleitersubstrat (14) ein Erwärmen des Halbleitersubstrats (14) auf eine Temperatur umfaßt, die in einem Bereich von 250°C bis 400°C liegt.