Processing, especially thinning, wafers with components on one side involves applying coating system to wafer front with separating coating so coating system supports or carries wafer during thinning
German Patent DE
The wafer processing method involves applying a coating system to the front side of the wafer, whereby the coating system has at least one separating coating in contact with the front side of the wafer, and thinning the rear side of the wafer so that the coating system supports or carries the wafer or parts of the wafer during the thinning process. The thinned rear of the wafer can be coated for support during thinning. An independent claim is also included for the following: (a) an arrangement for implementing the inventive method.
Inventors:
Vissing, Klaus-D. (Morsum, 27321, DE)
Stenzel, Volkmar (Thedinghausen, 27321, DE)
Application Number:
Publication Date:
06/23/2005
Filing Date:
11/14/2003
Export Citation:
Fraunhofer-Gesellschaft zur F?rderung der angewandten Forschung e.V. (München, 80686, DE)
Jakob, Andreas (Starnberg, 82319, DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DEN/ADEN/A
Foreign References:
65731566007920EP1041620JPHA
1. Wafer mit einer Deckschicht und einer zwischen
der Deckschicht und dem Wafer angeordneten Trennschicht, dadurch
gekennzeichnet, dass die Trennschicht eine plasmapolymere Schicht
ist, die an dem Wafer haftet und an der Deckschicht fester haftet
als an dem Wafer.
2. Wafer nach Anspruch 1, wobei der Wafer im Wesentlichen
aus gegebenenfalls dotiertem Silizium besteht.
3. Wafer nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Wafer vorderseitig
eine aktive Schicht mit elektronischen Bauelementen umfasst und
die Trennschicht auf der Vorderseite angeordnet ist.
4. Wafer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die Trennschicht eine Gradientenschicht ist und/oder eine an die
Deckschicht angrenzende Adh?sivzone
und eine an den Wafer angrenzende Deh?sivzone sowie gegebenenfalls
eine ?bergangszone
umfasst, wobei die Adh?siv-
und die Deh?sivzone
stofflich unterschiedlich zusammengesetzt sind.
5. Wafer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die Trennschicht waferseitig einen vormals flüssigen Precursor als integralen
Bestandteil umfasst.
6. Wafer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die Trennschicht an dem Wafer und der Deckschicht bei Temperaturen
bis zumindest 350 °C,
bevorzugt bis zumindest 380 °C,
besonders bevorzugt bis zumindest 400 °C haftet.
7. Wafer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
sich die Trennschicht im wesentlichen rückstandsfrei von dem Wafer
l?sen l?sst.
8. Wafer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die Trennschicht und der Wafer mechanisch enthaftbar sind.
9. Wafer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die Deckschicht aus einem polymeren Material besteht.
10. Wafer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die Trennschicht eine W?rmeleitf?higkeit
besitzt, die die des Wafers um maximal 10 % unterschreitet.
11. Verfahren zur Herstellung eines Wafers mit einer
Deckschicht und einer zwischen der Deckschicht und dem Wafer angeordneten
Trennschicht, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen eines
Wafers, b) Versehen des Wafers mit einer plasmapolymeren Trennschicht,
so dass diese an dem Wafer haftet, c) Aufbringen einer Deckschicht
auf die Trennschicht, so dass die Trennschicht an der Deckschicht
fester haftet als an dem Wafer.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Wafer vorderseitig
eine aktive Schicht mit elektronischen Bauelementen umfasst und
die Trennschicht an der Vorderseite angeordnet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei in Schritt
b) die Trennschicht auf den Wafer abgeschieden wird, wobei die Abscheidungsbedingungen
zeitlich variiert werden, so dass die erzeugte Trennschicht eine Gradientenschicht
ist und/oder eine Adh?sivzone
zum Aufbringen der Deckschicht und eine an den Wafer angrenzende
Deh?sivzone
sowie gegebenenfalls eine ?bergangszone
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Wafer
vor Schritt b) mit einem flüssigen
Precursor benetzt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der flüssige Precursor
eine trennaktive Substanz ist.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei der flüssige Precursor
mittels Tauchens, Spühens
oder eines Spin-Coating-Verfahrens auf den Wafer aufgebracht wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei der Schritt
b) so durchgeführt
wird, dass der flüssige
Precursor vernetzt und integraler Bestandteil der Trennschicht wird.
18. Verfahren zum Dünnen
eines Wafers, umfassend die folgenden Schritte: – Herstellen
eines Wafers mit einer Deckschicht und einer zwischen der Deckschicht
und dem Wafer angeordneten Trennschicht nach einem Verfahren gem?ss einem
der Ansprüche
11 bis 17, wobei in Schritt a) ein zu dünnender Wafer bereitgestellt
wird und – Dünnen des
Wafers von seiner Rückseite
19. Verfahren zum Rückseitenmetallisieren
eines Wafers, umfassend die folgenden Schritte: – Herstellen
und gegebenenfalls Dünnen
eines Wafers mit einer Deckschicht und einer zwischen der Deckschicht
und dem Wafer angeordneten Trennschicht nach einem Verfahren gem?ss einem
der Ansprüche
11 bis 18 und – Aufbringen
einer Metallschicht auf die Rückseite
des Wafers.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Trenn-
und die Deckschicht nach dem Dünnen und/oder
dem Rückseitenmetallisieren
wieder von dem Wafer entfernt wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 20, wobei in Schritt
(a) ein zur Trennung in einzelne Elemente vorbereiteter Wafer bereitgestellt
22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei durch das Dünnen oder
das Entfernen der Trenn- und der Deckschicht eine Trennung des Wafers – gegebenenfalls
mit Ausnahme der Rückseitenmetallisierung – in einzelne Elemente
bewirkt wird.
Description:
Erfindung betrifft einen Wafer mit einer Deckschicht und einer zwischen
der Deckschicht und dem Wafer angeordneten Trennschicht, ein Verfahren
zur Herstellung eines solchen Wafers, ein Verfahren zum Dünnen eines
Wafers und ein Verfahren zum Rückseitenmetallisieren
eines Wafers.H?ufig besteht
die technische Notwendigkeit, Oberfl?chen tempor?r abzudecken, um sie für einen Transport
oder n?chste
Verarbeitungsschritte zu schützen.
Eine weitverbreitete Methode besteht z.B. darin, Teile von Autos
mit einer Klebfolie abzudecken, um die Lackierung auf dem Transport
zum Kunden zu schützen oder
Fahrzeuge vorübergehend
mit Werbeaufdrucken zu versehen. Weiterhin finden tempor?re Abdeckfolien in
der Lackierung (Reparaturlackierung) weite Verbreitung, um Bereiche
um Reparaturstellen abzudecken.Bei
der Herstellung von Halbleiterbauteilen auf Wafern werden heute
ebenfalls vielfach Klebefolien (z.B. sogenannte Grindingfolien oder
Blue Tapes) zur tempor?ren
Abdeckung verwendet, um das Handling für die Rückseitenbearbeitung bzw. das
Trennen (Vereinzeln durch Schneiden) einfacher gestalten zu k?nnen und ausserdem insbesondere
die Wafervorderseite, auf der sich die eigentlichen elektronischen
Bauelemente befinden, zu schützen.Die
Entwicklung im Bereich der Halbleiterfertigung bewegt sich derzeit
in eine Richtung, die darauf abzielt, den Siliziumwafer und damit
den Tr?ger
der eigentlichen elektronischen Bauelemente und Schaltungen nach
dessen Herstellung sehr stark zu dünnen. Dabei k?nnen heute
Dicken von weniger als 40 – 50 μμm erreicht
werden. Die vielf?ltigen
Vorteile, die ein solches Vorgehen mit sich bringt, sollen, obwohl
sie sehr weitreichend sind, hier nicht n?her dargestellt werden. Als
Beispiel sei jedoch angeführt,
dass bei geringer Dicke des Wafers – und damit auch der daraus
herausgetrennten Mikropl?ttchen
(Dice) – das
unerwünschte ?bersprechen
(Cross-talking) zwischen den elektronischen Bauelementen innerhalb
des Mikropl?ttchens
sowie das Substratrauschen beispielsweise mit Hilfe einer Rückseitenmetallisierung
wirkungsvoll verringert werden kann. Dieser Effekt beruht unter
anderem darauf, dass mit abnehmender Dicke der Siliziumschicht auch
der Eigenwiderstand der Siliziumschicht abnimmt. Zudem besitzt ein
Wafer eine h?here
W?rmeleitf?higkeit als
ein dicker Wafer, was für
den sp?teren
Einsatz gewünscht
der geringen Dicke entstehen jedoch nicht nur Vorteile, sondern
es entstehen auch Schwierigkeiten, insbesondere bei der weiteren
Verarbeitung der Wafer: Ein stark gedünnter Wafer wird zunehmend
labil bzw. verbiegt sich durch Spannung in der Funktionsbeschichtung.
besitzt er nur noch eine sehr geringe W?rmekapazit?t. Dadurch entstehen für die nachfolgenden
Bearbeitungsschritte grosse
Schwierigkeiten und Herausforderungen. Dies betrifft insbesondere
die Rückseitenmetallisierung,
bei der Temperaturen von etwa 370 bis 380 °C aufgewendet werden müssen und
zus?tzlich
eine Vakuumvertr?glichkeit
des zu beschichtenden Wafers zu gew?hrleisten ist. Die stark verringerte
Masse und damit die ebenfalls stark verringerte W?rmekapazit?t des Wafers
führt dazu,
dass die elektrischen Schaltungen erheblich st?rker durch die hohen Metallisierungstemperaturen
belastet werden.Darüber hinaus
stellt das Handling sehr stark gedünnter Wafer in den üblichen
hochautomatisierten Prozessen eine Herausforderung aus dem Gesichtspunkt
der mechanischen Belastung und der Weiterverarbeitbarkeit in vorhandenen
Handlingseinrichtungen dar.Es
gibt bislang keine in industriellem Massstab verwirklichte und zufriedenstellende
um einen stark gedünnten
Wafer mit einer Rückseitenmetallisierung
versehen zu k?nnen,
da alle Formen von bislang bekannten Tr?gerfolien aufgrund der ben?tigten hohen
Metallisierungstemperatur versagen.Als
zu beschichtende Oberfl?chen
kommen aus heutiger Sicht haupts?chlich
Waferoberfl?chen
zum Einsatz, die mit einer Schutzschicht aus Siliziumnitrid und/oder
Siliziumoxid bzw. Polyimid versehen sind. Grunds?tzlich sind aber auch andere
Werkstoffe nicht ausgeschlossen. Ausserdem sind die Oberfl?chen in
der Regel durch elektrische Schaltungen oder zus?tzlich durch ein ,,Dicing"-Verfahren strukturiert,
durch welches die Wafer für
die Trennung in einzelne Dice vorbereitet wurden.Aus
dem Stand der Technik sind Verfahren zur Bearbeitung eines Wafers
bekannt, bei denen insbesondere die Wafervorderseite zeitweise zum
Schutz und/oder zum vereinfachten Handling abgedeckt wird. So offenbart
die DE 100 29 035
C1 ein Verfahren zur Bearbeitung eines Wafers, bei dem
ein sogenannten Tr?gerwafer
auf den zu bearbeitenden Wafer aufgebracht wird. Die beiden Wafer
werden mittels einer Verbindungsschicht verbunden, die teilweise
des Tr?gerwafers
eingebracht wird und so auf den durch die L?cher freiliegenden Teilen des
zu bearbeitenden Wafers aufliegt. Nach Durchführen von Bearbeitungsschritten
an der Rückseite
des zu bearbeitenden Wafers wird der Tr?gerwafer durch Entfernen der
Verbindungsschicht wieder abgetrennt.Die US 5,981,391 offenbart ein
Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, das das Schützen der
Vorderseite eines Wafers durch ein adh?sives Medium umfasst, sowie
das Entfernen dieses adh?siven Mediums
nach Bearbeiten der Rückseite
des Wafers und das Erw?rmen
des Wafers nach dem Entfernen des adh?siven Mediums auf eine Temperatur,
ist als die thermische Zersetzungstemperatur des Adh?sivs, das
durch das adh?sive
Medium zur Verfügung
gestellt wurde.Die
WO 99/08322 offenbart einen beschichteten Wafer, wobei die Beschichtung
immer zumindest Titan umfasst.Die
WO 99/48137 offenbart ebenfalls einen mit einer Schicht versehenen
Wafer, bei dem die Schicht die Vorderseite des Wafers bei nachfolgenden
Bearbeitungsschritten schützen
soll. Ein solcher Gegenstand wird auch in der DE 198 11 115 A1 offenbart,
wobei in beiden Dokumenten die Schicht zumindest bis nach dem Vereinzeln
des Wafers in Dices auf dem Wafer verbleibt.Die US 6,263,566 B1 offenbart
ebenfalls einen Wafer mit einer Beschichtung, von der ausgew?hlte Bereiche
nach Bearbeitungsschritten wieder entfernt werden k?nnen.Die
im Stand der Technik offenbarten Beschichtungen sind allesamt noch
nicht optimal und lassen sich z.B. nur teilweise oder unter hohem
Aufwand wieder vom Wafer trennen. Darüber hinaus ist das Aufbringen der
Schichten h?ufig
umst?ndlich
und das Schichtmaterial nicht optimal an seine Aufgaben angepasst.Aufgabe
der vorliegenden Erfindung war es, die genannten Nachteile des Standes
der Technik zu überwinden.
wird diese Aufgabe durch einen Wafer mit einer Deckschicht und einer
zwischen der Deckschicht und dem Wafer angeordneten Trennschicht,
wobei die Trennschicht eine plasmapolymere Schicht ist, die an dem
Wafer haftet und an der Deckschicht fester haftet als an dem Wafer.
Dabei werden Verfahren (PECVD bzw. Plasmapolymerisation für die Trennschicht
und vorzugsweise Spin-Coating für
den Auftrag der Deckschicht) angewendet, die in der Halbleiterindustrie üblich sind,
so dass keine besonderen Umst?nde
entstehen.Ein
Wafer, so ist der Begriff im Rahmen dieses Textes zu verstehen,
umfasst gegebenenfalls eine Passivierungsschicht, und zwar bevorzugt
dann, wenn der Wafer elektronische Bauelemente umfasst. Eine solche Passivierungsschicht
(soweit vorhanden) befindet sich bevorzugt direkt im Kontakt mit
der Schicht des Wafers, die die elektronischen Bauelemente tr?gt.Als
Deckschicht für
den Wafer kann eine Vielzahl von Materialien eingesetzt werden,
und zwar bevorzugt solche, die einerseits flexibel sind, andererseits
aber über
eine ausreichende mechanische H?rte
verfügen,
um eine Schutzfunktion ausüben
zu k?nnen.
Ein Beispiel sind Schichten aus Polyimid, die zus?tzlich noch die
M?glichkeit
die Schicht auf einfache Weise auf den Wafer aufzutragen und sie
erst nachtr?glich (beispielsweise
thermisch) zu h?rten.
Polyimid bietet sich auch deshalb an, weil es für die Rückseitenmetallisierung ausreichend
temperaturbest?ndig
der Trennschicht handelt es sich erfindungsgem?ss um eine Plasmapolymerschicht,
wobei die Ausführungsform
des Verfahrens, mit dem diese Trennschicht aufgetragen wurde, nicht
entscheidend ist, solange die Zusammensetzung der Trennschicht und
das Auftragerfahren so gew?hlt
ist, dass die Haftung der Trennschicht an der Deckschicht h?her ist
als die an der Oberfl?che
des Wafers. Von Gleichspannungs- bis Mikrowellenanregung ist alles
Auch die Verwendung von Atmosph?rendruckplasmen
ist nicht ausgeschlossen.Die
Herstellung der plasmapolymeren Trennschicht erfolgt allerdings
bevorzugt im Niederdruckplasmapolymerisationsverfahren. Bei dieser
Vorgehensweise kommt der Gaszusammensetzung bei Start des Plasmabeschichtungsprozesses
eine besondere Bedeutung zu: Ein zu hoher Restsauerstoffgehalt oder
eine zu hohe Resffeuchte (z.B. aus Wandbelegungen) führen zu
einer starken, unkontrollierten Ver?nderung der Gaszusammensetzung
und damit zu einer nicht optimalen ersten Monolage der Beschichtung,
welche jedoch die Haftungseigenschaften reproduzierbar herstellen
muss. Eine nicht optimale erste Monolage der Beschichtung kann auch
dann eintreten, wenn diese Lage w?hrend der Einschwingphase des
Plasmas abgeschieden wird. Daher ist es bevorzugt, gezielt die notwendigen
Rahmenbedingungen für
das Abscheiden der ersten Monolage herzustellen. Dieses kann beispielsweise
durch ausreichendes Evakuieren (zwei bis drei Zehnerpotenzen unterhalb
des sp?teren
Arbeitsdruckes) ggf. unterstützt
durch ein Ausfrieren von Feuchtigkeit und/oder Ausheizen der Plasmakammer
geschehen. Und/oder auch insbesondere w?hrend der Einschwingphase des Plasmas
durch tempor?res
Abdecken des zu beschichtenden Wafers im Vakuum (z.B. durch eine
bewegliche Blende) erfolgen. Nach der Einschwingphase herrschen
ausreichend stabile Verh?ltnisse,
da der Restsauerstoffgehalt bzw. die Restfeuchte im Reaktor durch
den Plasmaprozess stark reduziert wird. Die Hafteigenschaften der
Trennschicht zum Wafer werden nach Bedarf über die Ver?nderung der Reaktionsparameter,
beispielsweise Gaszusammensetzung, Leistung und/oder Druck hergestellt.
Die Dicke der Trennschicht betr?gt
vorzugsweise 1 bis 1000 nm, weiter bevorzugt 10 bis 500 nm und besonders
bevorzugt 50 bis 200 nm.Bevorzugt
besteht der Wafer des erfindungsgem?ssen Gegenstands (Wafer mit
Deckschicht und Trennschicht) aus gegebenenfalls dotiertem Silizium
und umfasst wiederum bevorzugt vorderseitig eine aktive Schicht
mit elektronischen Bauelementen, wobei die Trennschicht auf der
Vorderseite angeordnet ist. Wie oben angedeutet umfasst der Wafer,
wenn er eine aktive Schicht mit elektronischen Bauelementen umfasst, regelm?ssig auch
eine Passivierungsschicht, die beispielsweise aus Siliziumnitrid
und/oder Siliziumoxid bzw. Polyimid bestehen kann. Auf dieser Passivierungsschicht
(als Bestandteil des Wafers) wird in diesem Fall die oben beschriebene
Trennschicht angeordnet. Die Vorderseite des Wafers wird durch die
Lage der aktiven Schicht mit elektronischen Bauelementen definiert:
Die Seite, auf der die aktive Schicht des Wafers angeordnet ist,
wird als Wafervorderseite bezeichnet.Bevorzugt
ist ein erfindungsgem?sser Wafer
(Wafer mit Trenn- und Deckschicht), bei dem die Trennschicht eine
Gradientenschicht ist und/oder eine an die Deckschicht angrenzende
Adh?sivzone
und eine an den Wafer angrenzende Deh?sivzone sowie gegebenenfalls
eine ?bergangszone
umfasst, wobei die Adh?siv- und
die Deh?sivzone
stofflich unterschiedlich zusammengesetzt sind. Eine Deh?sivzone
ist dabei die Zone, die an dem Substrat (ohne Wafer) schlechter
anhaftet als die ,,Adh?sivzone" an ihrem zugeh?rigen Substrat (der
Deckschicht).Im
Rahmen des Abscheidungsprozesses der plasmapolymeren Trennschicht
ist es m?glich,
die Abscheidungsparameter z.B. über
die Gaszusammensetzung so zu steuern, dass die Trennschicht eine
Adh?siv- und
eine Deh?sivzone
umfasst. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Schicht des
Wafers (z.B. eine Passivierungsschicht), welche die Trennschicht
tragen soll oder tr?gt, ?hnliche
oder gleiche Adh?sionseigenschaften
wie die zur Anwendung kommende Deckschicht besitzt. Durch die entsprechende
Wahl der Abscheidungsparameter ist es m?glich, die Adh?sionseigenschaften
der Adh?siv-
und der Deh?sivzone
gegenüber den
an die Trennschicht angrenzenden Schichten (Deckschicht und tragende
Schicht des Wafers) genau einzustellen.Eine
mittels Niederdruckplasmapolymerisation hergestellte Trennschicht
ist aus der DE 100
34 737 C2 bekannt. Dort wird allerdings eine plasmapolymere
Trennschicht beschrieben, die sich (anders als die Trennschicht
des erfindungsgem?ssen Wafers)
dadurch auszeichnet, dass sie eine hervorragende Haftung zum metallischen
Substrat (also zu der Schicht auf die sie aufgetragen wurde) aufweist,
wobei schrittweise w?hrend des
Abscheidungsprozesses zu deh?siven
Eigenschaften übergegangen
wird. Eine solche Trennschicht wird typischerweise zur Beschichtung
metallischer Formen in der Kunststoffverarbeitung verwendet, um
auf flüssige
Trennmittel verzichten zu k?nnen.
Die auf diese Schicht aufgebrachten Kunststoffe lassen sich bei
entsprechender Anpassung der Trennschicht rückstandsfrei den Formen entnehmen.?berraschenderweise
l?sst sich
mittels eines Abscheidungsprozesses, der genau umgekehrt zu dem in
der DE 100 34 737
C2 beschriebenen Verfahren geführt wird, eine Trennschicht
erhalten, die in der Waferbearbeitung eingesetzt werden kann. Die
Abscheidebedingungen für
die plasmapolmere Trennschicht müssen also
im Unterschied zum Verfahren gem?ss DE 100 34 737 C2 so
werden, dass letztere mit ihrer Deh?sivzone zuerst abgeschieden
wird. Damit wird gew?hrleistet,
dass nach Auftrag einer Deckschicht (auf die zuletzt abgeschiedene
Adh?sivzone
der Trennschicht) die Trennung zwischen Deh?sivzone und Wafer erfolgen
kann.Bevorzugt
ist ein erfindungsgem?sser Gegenstand
(Wafer mit Deckschicht und Trennschicht) besonders in einer der
beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungsformen, bei dem die Trennschicht
waferseitig mit einem zun?chst
flüssigen
Precursor hergestellt wird, der sp?ter integraler Bestandteil
der Gesamtbeschichtung wird.Eine
besonders gute Qualit?t
Deh?siveigenschaften
der Trennschicht l?sst
sich dadurch erreichen, dass der zu beschichtende Wafer vor dem
Einbringen in die Vakuumkammer (beim Niederdruckplasma) dünn mit einem
flüssigen
Precursor benetzt wird, an den folgende Anforderungen gestellt werden: – Er
sollte im Vakuum nicht zu wesentlichen Teilen verdampfen.– Er
sollte eine trennaktive Substanz sein (z.B. ein Silikon?l wie AK5
bis AK50 der Firma Wacker Chemie).Der
Fachmann wird den flüssigen
Precursor vorzugsweise an die Chemie der plasmapolymeren Trennschicht
anpassen, und der Precursor sollte bevorzugt so dünn aufgetragen
werden (z.B. 0,1 bis 50 nm), dass der Precursor durch den anschliessenden Plasmaprozess
Teil der plasmapolymeren Beschichtung wird. Besonders bevorzugt
ist dabei, dass der zun?chst
Precursor vollst?ndig
in die Trennschicht integriert wird. Der flüssige Precursor wird auf das
Substrat (den Wafer) bevorzugt durch Tauchen, Sprühen oder Spin-Coating aufgebracht,
eine Beschichtung der Waferrückseite
(das ist die der Vorderseite gegenüberliegende Seite des Wafers)
sollte vermieden werden.Der
so aufgebrachte flüssige
Precursor wird im ersten Schritt der Plasmapolymerisation den aktiven Bestandteilen
des Plasmas (Elektronen, Protonen, Ionen etc.) ausgesetzt. Dadurch
findet üblicherweise
sowohl eine Vernetzung der Precursor-Moleküle untereinander (bevorzugt
zur Polymerkette bzw. zu einem dreidimensionalen Polymergerüst) statt
als auch eine mit derjenigen Schicht, die aus der Gasphase abgeschieden wird.
Der zun?chst
Precursor wird also zum integralen Bestandteil der plasmapolymeren
Transferbeschichtung und kann damit auch anschliessend mit
dieser vom Wafer wieder entfernt werden.Der
Fachmann wird die Art des flüssigen
Precursors und die Beschichtungsdicke (auf dem Substrat), sowie
die nachfolgenden Schritte der plasmapolymeren Beschichtung so aufeinander
abstimmen, dass eine weitgehende Integration, bevorzugt eine vollst?ndige Integration
des zun?chst
flüssigen
Precursors in die plasmapolymere Beschichtung erfolgt. Dies ist
nach Entfernung der Trennschicht vom Wafer z.B. mit Kontaktwinkelmessung
der Wafervorderseite überprüfbar. Auch
mit XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) lassen sich gegebenenfalls
Precursorrückst?nde auf
der Vorderseite des Wafers nachweisen.Durch
das Einsetzen eines solchen flüssigen
Precursors kann ausserdem
gegebenenfalls die Gesamtbeschichtungszeit im Plasma reduziert werden.Bevorzugt
ist ein erfindungsgem?sser Gegenstand
(Wafer mit Trennschicht und Deckschicht), bei dem die Trennschicht
an dem Wafer und an der Deckschicht bei Temperaturen bis zumindest
bevorzugt bis zumindest 380 °C,
besonders bevorzugt bis zumindest 400 °C weitgehend unver?ndert haftet.
Eine hohe Temperaturbest?ndigkeit
ist besonders dann von Bedeutung, wenn im Rahmen der Weiterbearbeitung
des Wafers Schritte geplant werden, die mit einer erh?hten Temperaturbelastung
der Schicht einhergehen (z.B. Rückseitenmetallisierung).Wurde
ein flüssiger
Precursor eingesetzt, verliert dieser durch die oben beschriebene
Vernetzung seine Eigenschaft als flüssiges Trennmittel. Er wird
integraler Teil der Plasmapolymerbeschichtung. Dadurch erlangt auch
er eine entsprechende Temperaturstabilit?t.Bevorzugt
ist ein erfindungsgem?sser Gegenstand,
bei dem sich die Trennschicht im Wesentlichen rückstandsfrei vom Wafer l?sen l?sst. Besonders
bevorzugt ist ein solcher erfindungsgem?sser Gegenstand, bei dem sich
die Trennschicht vollst?ndig
rückstandsfrei
Da mit der Trennschicht auch die Deckschicht vom Wafer abgel?st wird,
ist es m?glich,
eine Vielzahl von Weiterverarbeitungsschritten mit einem erfindungsgem?ssen Wafer
(Wafer mit Trennschicht und Deckschicht) durchzuführen (z.B.
Rückseitenmetallisierung,
Vereinzeln in Dices), wobei der Wafer durch die Deckschicht (und
gegebenenfalls auch durch die Trennschicht) geschützt ist.
Durch eine entsprechende Ausgestaltung in der Deckschicht ist es
hinaus auch m?glich,
den Wafer an eine geplante maschinelle Weiterverarbeitung anzupassen.
Durch ein m?glichst
rückstandsfreies
von Trenn- und Deckschicht (besonders wichtig in den Bereichen,
in denen die Kontaktierung elektronischer Bauteile erfolgen soll)
nach dem Vereinzeln die einzelnen Dices (Mikropl?ttchen) ohne die st?rende Deckschicht
ihrer Bestimmung zugeführt
werden.Bevorzugt
ist dabei ein erfindungsgem?sser Wafer,
bei dem die Trennschicht und der Wafer mechanisch enthaftbar sind
(z.B. durch ein Sch?lverfahren).Nach
den Verarbeitungsschritten ist im Regelfall der Wafer (bzw. die
aus ihm hergestellten Mikropl?ttchen)
extrem empfindlich. Deswegen kann es erwünscht sein, den Wafer nicht
chemischem oder thermischem Stress zu unterwerfen. Da die Adh?sionsst?rken der
Trennschicht (wie oben beschrieben) gezielt beeinflussbar sind,
diese so eingestellt werden, dass die für das mechanische Enthaften
mechanische Belastung für
den Wafer bzw. die Mikropl?ttchen
nicht mehr zu hoch ist. Durch ein geeignetes Verfahren kann auch
gleichzeitig mit der Enthaftung das Auftrennen des Wafers in die
einzelnen Mikropl?ttchen
erfolgen (z.B. wenn in einem vorhergehenden Schritt der Wafer weit
genug gedünnt
wurde, nachdem zuvor schon Vertiefungen entlang der geplanten Trennlinie
in den Wafer eingebracht wurden, z.B. durch S?gen oder unter Verwendung eines
Lasers).Bevorzugt
ist ein erfindungsgem?sser Gegenstand,
bei dem die Deckschicht aus einem polymeren Material besteht. An
dieses Material werden in der Regel besondere Anforderungen gestellt:
Hierzu geh?rt
eine ausreichende Temperaturstabilit?t für die nachfolgenden Prozesse,
vorzugsweise bis 400 °C.
Weiterhin sollte das Material vorzugsweise mit Hilfe eines Spincoating
Verfahrens auftragbar sein und über
eine m?glichst hohe
W?rmeleitf?higkeit
bzw. W?rmekapazit?t verfügen. Darüber hinaus
sollen die Eigenspannungen sehr gering bzw. an die des gedünnten Wafers
angepasst sein, um ein Verbiegen zu verhindern, denn nur ein ebener Wafer
l?sst sich
in den vorhandenen Einrichtungen fehlerfrei bearbeiten. Die Schichtdicke
der Deckschicht sollte vorzugsweise so einstellbar sein, dass die
Dicke ausgeglichen wird, die durch das Dünnen des Wafers entfernt worden
ist. Falls keine ausreichende Ebenheit der Deckschicht durch das
Auftragungsverfahren erreichbar ist, so ist zus?tzlich noch ein Schleif- bzw.
Polierverfahren anzuwenden, um diesen Ansprüchen zu genügen.Bevorzugt
ist ein erfindungsgem?sser Gegenstand,
bei dem die auf ihm angeordnete Trennschicht eine W?rmeleitf?higkeit
besitzt, die die des Wafers um maximal 10 % unterschreitet.Vorteilhaft
ist eine hohe W?rmeleitf?higkeit
der Trennschicht, da insbesondere bei einer Rückseitenmetallisierung der
Wafer, gerade wenn er zu einem hohen Masse gedünnt worden ist, so grossem thermischen Stress
ausgesetzt wird, dass Teile der elektronischen Bauelemente in der
aktiven Schicht zerst?rt
werden k?nnen,
falls eine entsprechende W?rme(ab)leitung
nicht gew?hrleistet
ist. Besitzt die Trennschicht und idealerweise auch die Deckschicht
entsprechende W?rmeleiteigenschaften
(und besonders bevorzugt eine hohe W?rmekapazit?t) so ist eine Verringerung
des thermischen Stresses innerhalb der aktiven Zone gew?hrleistet.Die
Anwendung der Beschichtung (Deckschicht mit Trennschicht) kann auch
auf der Rückseite
erfolgen, wenn sich hieraus Vorteile, wie z.B. beim Handling oder
der Weiterverarbeitung, ergeben.Teil
der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Wafers
mit einer Deckschicht und einer zwischen der Deckschicht und dem
Wafer angeordneten Trennschicht, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen eines Wafers,b) Versehen des Wafers mit einer plasmapolymeren Trennschicht,
so dass diese an dem Wafer haftet,c) Aufbringen einer Deckschicht auf die Trennschicht, so dass
die Trennschicht an der Deckschicht fester haftet als an dem Wafer, wobei
der Wafer bevorzugt vorderseitig eine aktive Schicht mit elektronischen
Bauelementen umfasst und die Trennschicht an der Vorderseite angeordnet
wird.Bevorzugt
ist dabei, dass im Schritt b) die Trennschicht auf den Wafer abgeschieden
wird, wobei die Abscheidungsbedingungen zeitlich variiert werden,
so dass die erzeugte Trennschicht eine Gradientenschicht ist und/oder
eine Adh?sivzone
zum Aufbringen der Deckschicht und eine an den Wafer angrenzende
Deh?sivzone
sowie gegebenenfalls eine ?bergangszone
umfasst.Bevorzugt
wird dabei der Wafer vor dem Schritt b) mit einem flüssigen Precursor
benetzt, der wiederum vorzugsweise eine trennaktive Substanz ist,
um so die Trenneigenschaften der Deh?sivzone der Trennschicht in
gewünschter
Weise zu beeinflussen. Bevorzugt wird im erfindungsgem?ssen Verfahren,
dass der flüssige
Precursor mittels Tauchens, Sprühens
oder eines Spin-Coating-Verfahrens auf den Wafer aufgebracht wird.
Ganz besonders bevorzugt wird das erfindungsgem?sse Verfahren im Schritt b)
so durchgeführt,
dass der flüssige
Precursor vernetzt und integraler Bestandteil der Trennschicht wird.Teil
der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Dünnen eines Wafers, umfassend
die folgenden Schritte: – Herstellen eines Wafers mit
einer Deckschicht und einer zwischen der Deckschicht und dem Wafer
angeordneten Trennschicht nach einem vorbeschriebenen erfindungsgem?ssen Verfahren,
wobei in Schritt a) ein zu dünnender
Wafer bereitgestellt wird und– Dünnen des
Wafers von seiner Rückseite
her, sowie ein Verfahren zum Rückseitenmetallisieren eines
Wavers, umfassend die folgenden Schritte: – Herstellen
und gegebenenfalls Dünnen
eines Wafers mit einer Deckschicht und einer zwischen der Deckschicht
und dem Wafer angeordneten Trennschicht nach einem vorbeschriebenen
erfindungsgem?ssen Verfahren
und– Aufbringen
einer Metallschicht auf die Rückseite
des Wafers.Hinsichtlich
der bevorzugten Ausgestaltungen gilt das jeweils zuvor Gesagte.Die
beiden letztgenannten erfindungsgem?ssen Verfahren sind gegenüber entsprechenden
Verfahren aus dem Stand der Technik vereinfacht, und zwar insbesondere
wegen der Kombination des Wafers mit der (wiederabl?sbaren)
Deckschicht und durch die Eigenschaften (z.B. W?rmeleitf?higkeit) der Trennschicht.Bevorzugt
werden bei den zwei letztgenannten erfindungsgem?ssen Verfahren die Trenn- und
die Deckschicht nach dem Dünnen
und/oder dem Rückseitenmetallisieren
wieder von dem Wafer entfernt.Bevorzugt
sind erfindungsgem?sse Verfahren,
bei denen ein zur Trennung in einzelne Elemente vorbereiteter Wafer
eingesetzt wird, wobei wiederum bevorzugt eine Trennung des Wafers – gegebenenfalls
mit Ausnahme der Rückseitenmetallisierung – in einzelne
Elemente, durch das Dünnen
oder das Entfernen der Trenn- und der Deckschicht erfolgt. Hierbei
ist zu beachten, dass Unterschneidungen auf der Waferoberfl?che dem
Abtrennprozess hinderlich sind und daher vorzugsweise vermieden
werden.Die
Erfindung wird nun anhand von Beispielen und Figuren n?her erl?utert:1 stellt
schematisch einen bevorzugten erfindungsgem?ssen Gegenstand (Wafer mit Deckschicht und
Trennschicht) dar: Er umfasst eine Siliziumschicht 1 ohne
elektronische Bauelemente, eine Schicht 2 mit elektronischen
Bauelementen, die ggf. noch durch eine Passivierungsschicht geschützt ist,
eine Trennschicht 3 und eine Deckschicht 4.2 ist
eine Detailansicht des in 1 mit einer
Lupe gekennzeichneten Bereiches: Dabei werden dargestellt ein kleiner
Teil der Siliziumschicht 1 ohne elektronische Bauelemente,
die Schicht 2 mit elektronischen Bauelementen, die Trennschicht 3 und
ein Teil der Deckschicht 4. Innerhalb der Trennschicht 3 sind
die Deh?sivzone 5 und
die Adh?sivzone 6 hervorgehoben.Zur
Herstellung wird ein in den 1 und 2 abgebildeter,
mit elektronischen Bauelementen versehener Siliziumwafer (aus Siliziumschicht 1 und
Schicht 2 mit elektronischen Baulementen) zun?chst mit
einer plasmapolymeren Trennschicht 3 versehen. Diese wird
dabei so aufgebaut, dass sie zur Bauteiloberfl?che hin die Deh?sivzone 5 und
nach aussen
die Adh?sivzone 6 aufweist.
Der zwischen diesen Zonen liegende Bereich (vergleiche 2)
stellt eine ?bergangszone
dar, auf die auch verzichtet werden k?nnte. Auf die plasmapolymere
Trennschicht 3 wird danach eine dickere Deckschicht 4 aufgetragen.
Diese Deckschicht kann beispielsweise über ein Spin-Coating-Verfahren
oder mittels Lackieren aufgebracht werden. Die Ausführung der Adh?sivzone 6 muss
grunds?tzlich
zur Deckschicht 4 passen, um einen festeren Verbund zwischen
Deckschicht 6 und Adh?sivzone 4 als
zwischen Deh?sivzone 5 und
Oberfl?che
des Siliziumwafers (aus Schichten 1 und 2) herzustellen.
Vorzugsweise wird die Deckschicht in einer Dicke aufgetragen, die
der Dünnung
des Wafers in einem nachfolgenden Arbeitsschritt entspricht, um
so gleiche Dickenverh?ltnisse
entstehen zu lassen und ein gewohntes Waferhandling zu erm?glichen.Beispiel 1: Aufbringen
einer Trennschicht als Gradientenschicht unter Einsatz eines flüssigen PrecursorsAls
flüssiger
Precursor wurde ein lineares Polydimethylsiloxan der Kettenl?nge 50 (AK
50, Fa. Wacker Chemie) verwendet, welches mit einer Schichtdicke
von 50 nm gleichm?ssig auf
einen zu bearbeitenden Silizium-Wafer
aufgetragen wurde. Das Material AK 50 zeigte in Vorversuchen eine
hohe Best?ndigkeit
im Vakuum. Anschliessend
wurde der pr?parierte
Wafer in eine Plasmapolymerisationsanlage eingebracht und unter
Verwendung der in Tabelle 1 beschriebenen Parameter weiter beschichtet.
Dabei wurde der Wafer w?hrend
Teil 1 des Beschichtungsvorganges mit einer Hilfsvorrichtung abgedeckt,
die zu Beginn von Teil 2 entfernt wurde. Die Abdeckung diente dazu,
stabile Plasma- und Gasverh?ltnisse
herzustellen, bevor der Wafer dem Plasma ausgesetzt wird. Typischerweise
findet beim Start eines Plasmaprozesses n?mlich eine Einschwingphase statt,
die ungewünschte
Einflüsse
auf die Grenzfl?che
bzw. den flüssigen
Precursor haben kann (vergleiche auch oben).Tabelle
1: Parameter beim Abscheiden der T Gesamtschichtdicke
ca. 280 nmEine
derartige Beschichtung konnte für
30 min auf 400 °C
getempert werden, ohne die deh?siven
Eigenschaften zum beschichteten Wafer zu verlieren.Nach
dem Aufbringen einer geeigneten Deckschicht konnte die gesamte Trennschicht
vollst?ndig
von der Waferoberfl?che
abgezogen werden. Der Nachweis der rückstandsfreien Entfernung konnte
mittels Ellipsometrie geführt
werden. Mit diesem sehr empfindlichen Schichtdickenmessverfahren
wurden keine Rückst?nde mehr
detektiert. Die Abzugskr?fte
der Deh?sionsbeschichtung
wurden durch den oben beschriebenen Tempervorgang nicht ver?ndert. Die
Trennebene war stets Waferseitig. (Bem.: Auf blanken Wafern ist
dies ohne weiteres optisch nachverfolgbar, wenn die Trennschicht
in einer solchen Schichtdicke aufgetragen wird, dass Interferenzfarben
entstehen. Ferner kann die Randwinkelmessung auch für einen
gr?sseren lateralen
Bereich zeigen, dass keine Reste der Deh?sionsschicht auf der Waferoberfl?che verblieben
sind.)Beispiel 2: Aufbringen
einer dünneren
Trennschicht als Gradientenschicht unter Einsatz eines flüssigen PrecursorsVorgehensweise
wie in Beispiel 1, Parameter vergleiche Tabelle 2Tabelle
2: Parameter beim Abscheiden der T Gesamtschichtdicke:
ca. 160 nm
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