DE10145383A1

DE10145383A1 - Polyetherverbindungen zur temporären Verklebung von Chips und/oder Wafern

Info

Publication number: DE10145383A1
Application number: DE2001145383
Authority: DE
Inventors: Andreas Walter; Recai Sezi
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2003-04-10

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt die Verwendung von Polyetherverbindungen zum Kleben von Gegenständen bzw. Materialien, insbesondere von in der Halbleiterindustrie verwendeten Materialien, Substraten und/oder Bauteilen wie Chips und Wafern, ein Verfahren zum Verkleben von Materialien und/oder Substraten, insbesondere von Chips und/oder Wafern, nach dem Verfahren hergestellte Chip- und/oder Waferstapel sowie Klebstoffzusammensetzungen, die Polyetherverbindungen enthalten.

Description

Hintergrund der Erfindung und Stand der Technik

Hochwertige Klebstoffe werden insbesondere in der Elektronik und der Mikroelektronik, Maschinenbau, Automobilbau sowie Luft- und Raumfahrt in steigendem Maß benötigt. Dabei kommt es in vielen Fällen darauf an, dass diese Klebstoffe die ausserordentlich hohen Temperatur- und Chemikalienbelastungen ohne Verlust der Klebkraft bzw. der Materialeigenschaften widerstehen müssen. Dabei ist es auch wichtig, dass sie kein oder möglichst wenig Wasser aufnehmen, weil die Wasseraufnahme bei niedrigen Temperaturen zu Spannungen und Rissen führen kann und bei hohen Temperaturen Blasenbildungen verursacht.

Die Anwendungs- bzw. Prüftemperaturen können dabei z. B. zwischen -80°C bis +450°C betragen. Insbesondere in der Mikroelektronik (Prozesse bis 450°C) und der Automobiltechnik (Verklebungen direkt im Motoren- oder Getriebebereich) kommen sehr hohe Temperaturen vor. Verklebungen im Bereich der Mikroelektronik, der Chemieanlagen und im Motorenbereich erfordern eine sehr hohe Stabilität der Klebstoffe gegenüber Lösungsmitteln, Säuren, Basen und/oder aggressiven Gasen. Derzeit mangelt es insbesondere an Klebstoffen, die die oben genannten Anforderungen erfüllen und sich für das Verkleben von verschiedenen Werkstoffen, wie z. B. Silizium, Metall, Glas, Gestein und/oder Keramik und allgemein von in der Mikroelektronik verwendeten Substraten, Materialien und/oder Bauteilen gut eignen und die anschließend bei Bedarf wieder ablösbar sind.

Im Bereich der Mikroelektronik bzw. der Halbleiterindustrie ist die Stapelung von Chips (ICs, Integrated Cicuits) beispielsweise wegen der Erhöhung der Speicherkapazität von Bedeutung, weil man durch Stapelung die Speicherkapazität erhöhen kann, ohne dass sich dabei die Chip-Fläche vergrößert. Von besonderer Bedeutung ist die Stapeltechnik für die Kombination von unterschiedlichen Chips, beispielsweise von Speicher- und Logik-Chips. So kann man während der Prozessierung der Siliziumscheibe (Wafer) kostengünstig nur eine Sorte von Chips herstellen, die man später übereinander stapelt und elektrisch kontaktiert.

Der Prozeß der Chip- und/oder Waferverklebung erfordert eine sehr temperatur- und chemikalienbeständige Verklebung, weil ein solcher Stapel und somit der Kleber mit aggressiven Lösungsmitteln und Gasen in Kontakt kommen. Außerdem betragen die Temperaturen häufig bis zu 450°C, z. B. bei Wolfram-CVD- Abscheidungen. Der verwendete Kleber darf kein oder sehr wenig Wasser absorbieren, weil es sonst bei hohen Temperaturen zu Blasenbildungen kommt und gegebenenfalls die Kontakte nicht zuverlässig hergestellt werden können. Teils müssen im Rahmen von Stapelungsverfahren in der Mikroelektronik bzw. in der Halbleiterindustrie nach der Verklebung und anschließender mechanischer und/oder chemischer Behandlung, bspw. Chemisches Mechanisches Polieren (CMP), einzelne verklebte Bauteile wieder voneinander gelöst werden, möglichst so, dass anschließend auf den getrennten Oberflächen weitgehend keine Kleberreste verbleiben. Beim CMP-Prozess wird der Kleber mechanisch und chemisch belastet, er muss daher gegenüber solchen Einflüssen stabil sein. Es besteht also ein Bedarf an chemisch, mechanisch und thermisch stabilen Verklebungen, insbesondere zwischen zwei oder mehreren Wafern, die wenn gewünscht, wieder ablösbar sind.

Gemäß Stand der Technik wurde dieses Problem dadurch angegangen, dass man die Verbindung zwischen zwei Wafern mittels eines Klebers auf der Basis von Phenoxyharzen hergestellt hat. Ein häufig verwendetes Phenoxyharz wird von der Firma Alpha Fry unter der Bezeichnung 908 Stayhold L angeboten. Diese Verklebung hält jedoch Temperaturen oberhalb von 300°C nicht aus und zeigt Blasenbildungen. Ausserdem werden bei solchen Temperaturen verkohlte Reste generiert, die durch Lösungsmittel nicht mehr zu entfernen sind.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Möglichkeit zur zuverlässigen Verklebung von gleichen oder verschiedenen Werkstoffen, die hohen thermischen, mechanischen und/oder chemischen Belastungen unterworfen werden, bereitzustellen, wobei die Verklebungen bei Bedarf wieder ablösbar sein sollen.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, mechanisch, chemikalien- und temperaturstabile Verklebungen zwischen Wafern und/oder Chips bereitzustellen, wobei die Verklebungen bei Bedarf wieder ablösbar sein sollen.

Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß Anspruch 1 Verwendung von Polyetherverbindungen der nachfolgenden allgemeinen Formeln zum Kleben: Polyether

Polyethersulfone

Polyetherethersulfone

Polyetherketone

wobei n jeweils 3 bis 500 ist,
und X₁ bis X₄ unabhängig voneinander die folgende Bedeutung aufweisen:
substituiertes oder unsubstituiertes Aryl, eine substituierte oder unsubstituierte mehrkernige aromatische Kohlenwasserstoffverbindung, ein substituiertes oder unsubstituiertes kondensiertes Ringsystem, jeweils substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Aralkyl, Aralkenyl, Aralkinyl, Heterocyclus oder Cycloalkenyl.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Verkleben von Materialien, Substraten und/oder von Bauteilen, bei dem:

a) Polyetherverbindungen, wie oben definiert, auf die Fläche oder die Flächen der zu verklebenden Materialien, Substrate und/oder Bauteile gebracht werden;
b) die zu verklebenden Flächen miteinander in Kontakt gebracht werden; und
c) anschließend eine Behandlung durchgeführt wird, um eine Verklebung zu erreichen.

Weiterhin sind erfindungsgemäß Gegenstände oder Bauteile umfaßt, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verklebt wurden.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Klebstoffzusammensetzung, enthaltend, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung:
5-35 Gew.-% einer Polyetherverbindung oder Polyetherverbindungen, wie oben definiert, und
65-95 Gew.-% eines organischen Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemischs.

Ausführliche Beschreibung

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Polyetherverbindungen zum Verkleben von Werkstoffen bzw. Materialien und/oder Bauteilen verwendet, wobei die Verwendung zum Verkleben von Chips und/oder Wafern und allgemein von in der Mikro- und Optoelektronik verwendeten Materialien oder Gegenständen, besonders bevorzugt ist, und die Polyetherverbindungen bei Bedarf wieder ablösbar sind. Unter Polyetherverbindungen sind erfindungsgemäß Polyether, Polyethersulfone, Polyetherethersulfone und Polyetherketone zu verstehen, die durch die allgemeinen Formeln oben und in Anspruch 1 dargestellt sind.

Unter den Polyetherverbindungen der oben angegebenen allgemeinen Formeln sind besonders Verbindungen bevorzugt, bei denen n = 8-100 ist. Üblicherweise stellen die erfindungsgemäß verwendeten Polymere ein Gemisch von Molekülen mit verschiedenen n dar. Der Koeffizient n kann erfindungsgemäß von 3 bis 500 sein, 8 bis 100 ist jedoch bevorzugt. Die Bestimmung von n kann durch Gelchromatographie (GPC) erfolgen. Aus dem Spektrum der GPC ist die Verteilung von n bestimmbar.

Weiterhin sind Verbindungen bevorzugt, bei denen für X₁ bis X₄ unabhängig voneinander gilt:

wobei für Q gilt: O, S oder NR₃;
für R₁ gilt: -H, -CF₃, -OH, -SH, -COOH, -N(R₄)₂, Alkyl, Aryl oder Heteroaryl;
für R₂ gilt: -O-, -CO-, -NR₃-, -S-, -SO₂-, -S₂-, -CH₂-, außerdem:

für R₃ gilt: -H, ausserdem:

und für R₄ gilt: Alkyl mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, Aryl oder Heteroaryl.

Geeignete Beispiele für mehrkernige aromatische Kohlenwasserstoffreste, kondensierte Ringsysteme und heterocyclische Verbindungen für X₁ bis X₄ sind Biphenyl, Anthracen, Naphtalin, Fluoren, Thiophen, Thiazol oder Benzthiazol, Imidazol oder Benzimidazol, Pyrrol, Furan, Pyridin oder Pyrazin oder Derivate hiervon. Weitere bevorzugte Reste für X₁, X₂, X₃ und/oder X₄ sind: Phenyl,

Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäß folgende Polymerverbindungen: Polymer 1

Polymer 2

Polymer 3

Polymer 4

Polymer 5

Polymer 6

Polymer 7

Polymer 8

Polymer 9

Polymer 10

Polymer 11

Polymer 12

Polymer 13

Polymer 14

Polymer 15

Polymer 16

wobei n jeweils bevorzugt 8-100 beträgt.

Die erfindungsgemäßen Polyether, Polyethersulfone, Polyetherethersulfone und Polyetherketone können nach an sich bekannten Verfahren hergestellt werden. Die Synthese dieser Polymere kann bspw. durch Umsatz einer Bishydroxyverbindung mit einer Bisfluorverbindung in einem geeigneten Lösemittel bei Anwesenheit einer Base wie z. B. Kaliumcarbonat oder Kaliumhydroxid erfolgen, wie in V. L. Rao, P. U. Sabeena, M. R. Rao, K. N. Ninan; J. Appl. Polym. Sci. (1999), 73(11), 2113-2121, beschrieben. Die erfindungsgemäß verwendeten Polyether, Polyethersulfone, Polyetherethersulfone und Polyetherketone werden als Formteile, die durch Spritzgießen hergestellt werden, im Haushalt, Apparatebau sowie in der Medizin- und Automobiltechnik eingesetzt (Lit. H. Domininghaus; Die Kunststoffe und ihre Eigenschaften, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1998).

Die Polyetherverbindungen der vorliegenden Erfindung können bevorzugt dazu verwendet werden, die nachfolgenden Materialien, Substrate bzw. Gegenstände oder Gegenstände mit Oberflächen aus den nachfolgend genannten Materialien ablösbar (temporär) zu verkleben: Aluminium, Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Stahl, Messing, Palladium, Silber, Zinn, Tantal, Wolfram, Platin, Gold, Blei, Kohlenstoff, einschließlich mittels Plasma abgeschiedene kohlenstoffhaltige Schichten, Kohlefasern, Silizium oder Germanium.

Weiterhin bevorzugte Materialien sind Legierungen der oben genannten Materialien bzw. Verbindungen der oben genannten Materialien mit Sauerstoff und/oder Stickstoff, insbesondere Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Titannitrid, Tantalnitrid, Siliziumoxynitrid, Wolframnitrid, Galliumarsenid, Galliumnitrid, Gallium-Indium-Phoshpit, Indium-Zinn-Oxid. Grundsätzlich sind erfindungsgemäß insbesondere solche Verbindungen bevorzugt zur Verklebung vorgesehen, die in der Mikro- und Optoelektronik eingesetzt werden.

Weitere erfindungsgemäß geeignete Materialien zur Verklebung sind Keramiken, Glaskeramiken, Gläser, Tonwaren, Porzellan, Steingut und/oder Silikate. Als Gläser können bevorzugt Quarz-, Natron-, Kali-, Natron-Kali-Kalk-, Bor-Tonerde-, Borosilikat-, Kali-Blei-Gläser eingesetzt werden. Emaille kann erfindungsgemäß ebenfalls bevorzugt verklebt werden.

Weiterhin sind verschiedene Gesteine, wie Marmor, Basalt, Kalkstein, Granit und Beton erfindungsgemäß bevorzugt verklebbar.

Sämtliche der genannten Materialien können mit sich selbst oder mit einem oder mehreren anderen der oben genannten Materialien verklebt werden.

Die erfindungsgemäß miteinander verklebten Teile halten Temperaturen im Bereich von zwischen -80°C bis zu 450°C oder höher ohne Ablösungsproblem aus. Durch die sehr geringe Wasseraufnahme der erfindungsgemäß verwendeten Polyetherverbindungen wird dies begünstigt. Nach mehrmaliger Belastung in diesem Temperaturbereich wird die Klebekraft nicht wesentlich vermindert. Auch nach Einwirkung von Lösungsmitteln, Chemikalien oder aggressiven Gasen auf die verklebten Teile, einschließlich des Klebers, wird die Klebekraft im wesentlichen nicht beeinträchtigt. Es ist ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass für die zuverlässige Verklebung von verschiedenen Werkstoffen Polyetherverbindungen der vorliegenden Erfindung universell einsetzbar sind, wobei die Verklebungen gegenüber Temperatur- und Chemikalienbelastungen außerordentlich stabil sind, jedoch bei Bedarf auch wieder ablösbar sind.

Die vorliegende Erfindung ist insbesondere zur wieder ablösbaren Verklebung von Chips und/oder Wafern geeignet. Dies erfolgt mit dem Ziel einer Stapelung von Chips (Integrated Circuits), weil dadurch die Speicherkapazität erhöht werden kann, ohne dass sich die Chipfläche vergrößert. Von besonderer Bedeutung ist die Stapeltechnik aber für die Kombination von unterschiedlichen Chips, beispielsweise von Speicher- und Logik-Chips. So kann man während der Prozessierung der Siliziumscheibe (Wafer) kostengünstig eine Sorte von Chips herstellen, die man später übereinander stapelt und elektrisch kontaktiert.

Die Stapelung kann erfindungsgemäß bspw. entweder so erfolgen, dass Wafer auf Wafer gestapelt werden oder so, dass Chips auf Wafer gestapelt werden. In jedem Fall müssen nach der beendeten Prozessierung die einzelnen Stapel voneinander getrennt werden, beispielsweise durch Sägen.

Die Stapelung erfolgt erfindungsgemäß mittels Verklebung mit den erfindungsgemäßen Polyetherverbindungen. Die Verklebung mit diesen erfindungsgemäßen hochtemperaturstabilen temporären Klebern hat den Vorteil, dass diese Kleber durch Schleudertechnik verarbeitet werden können, was in der Mikroelektronik ein Standardprozeß ist. Nach dem Schleudern und Kleben können sich problemlos weitere Reinraum-Prozesse wie Sputtern oder Ätzen anschließen. Gemäß Stand der Technik werden Stapelungen häufig mittels Löten durchgeführt. Hierbei ist jedoch die Durchführung von sich anschließenden Prozessen in der Chipfertigung nicht mehr in einem "Reinraum" möglich, weil der Lötprozeß Reinraum-inkompatibel ist. Insbesondere ist die Verklebung gegenüber Chemisch Mechanischem Polieren (CMP) beständig.

Ein weiteres Beispiel ist die Halterung von gedünnten Wafern. Für die Prozessierung gedünnter Wafer ist oft die Verwendung spezieller Haltevorrichtungen notwendig, da die gedünnten Wafer sehr spröde sind und damit leicht zerbrechen können. Durch temporäres Aufkleben der gedünnten Wafer auf ein dickeren Wafer, einen sogenannten Handlingwafer, mit den erfindungsgemäß verwendeten Polyetherverbindungen ist eine stabile und einfache Halterung möglich. Nach Abschluß aller Prozesschritte kann der prozessierte gedünnte Wafer wieder vom Handlingwafer abgetrennt werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Verkleben von Materialien, Substraten und/oder von Bauteilen, bei dem:

a) Polyetherverbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung auf die Fläche oder die Flächen der zu verklebenden Materialien, Substrate und/oder Bauteile gebracht werden;
b) die zu verklebenden Flächen miteinander in Kontakt gebracht werden; und
c) anschließend eine Behandlung durchgeführt wird, um eine Verklebung zu erreichen.

Diese Verklebung kann anschließend bei Bedarf wieder gelöst werden. Diese Trennung erfolgt bevorzugt durch Behandlung mit N-Methylpyrrolidon (NMP), Dimethylformamid (DMF), Dimethylsulfoxid (DMSO) oder Dichlormethan bei 25-120°C, bevorzugt bei 50-70°C. Die Trennung kann auch ohne den Einsatz von Lösungsmitteln erfindungsgemäß bevorzugt unter Temperatureinwirkung erfolgen. Die Temperatur beträgt dabei bevorzugt etwa 350-450°C, weiterhin bevorzugt etwa 400°C. Bei der Trennung ohne Lösungsmittel wird bevorzugt eines der zu trennenden Bauteile von dem anderen Bauteil unter mechanischer Krafteinwirkung, bevorzugt horizontal zur Klebefläche, entfernt.

Bevorzugt werden die zu trennenden Materialien und/oder Bauteile im Vakuum arretiert und bei erhöhter Temperatur eines der verklebten Teile horizontal zur Klebefläche abgeschert.

Die Polyetherverbindungen der vorliegenden Erfindung werden bevorzugt in Form eines Pulvers auf die zu verklebenden Flächen aufgebracht und das Pulver wird durch Erwärmen in eine Schmelze überführt, die auf der Oberfläche verteilt werden kann.

Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform können die Polyetherverbindungen der vorliegenden Erfindung als Schmelze, oder in einem organischen Lösungsmittel gelöst, mittels Schleudertechnik, Sprühen, Tauchen oder Verstreichen bzw. Pinseln auf die zu verklebende Fläche bzw. Oberfläche aufgebracht werden. Bei lösungsmittelhaltigen Systemen ist eine Trocknung z. B. bei einer Temperatur von 80-250°C vorteilhaft, in vielen Fällen auch notwendig.

Als Lösungsmittel für die erfindungsgemäßen Polyetherverbindungen sind bevorzugt N-Methylpyrrolidon (NMP), Dimethylformamid (DMF), Dimethylsulfoxid (DMSO) Dichlormethan, γ-Butyrolacton, Ethyllactat, Ethoxyethylpropionat, Tetrahydrofuran (THF), Cyclopentanon, Cyclohexanon, Essigsäureethylester, Isopropanol, Ethanol, Aceton oder Diethylenglycolmonomethylether oder Gemische hiervon geeignet.

Die Polyetherverbindung(en) liegen bevorzugt in einer Konzentration von 5-35 Gew.-%, weiterhin bevorzugt 10-20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, vor, das Lösungsmittel in einer Konzentration von 65-95 Gew.-%, weiterhin bevorzugt 80-90 Gew.-%. Durch den Gehalt an Polyetherverbindung kann die Viskosität der Zusammensetzung gesteuert werden.

Um die Hafteigenschaften zu verbessern, können die zu verklebenden (Ober-)Flächen zuvor mittels Plasma, Lösungsmittel, Sandstrahlen, Flammen oder Bürsten oder andere mechanische Schleifverfahren gereinigt bzw. aufgeraut werden. Die Entfernung von Staubresten kann beispielsweise durch Abblasen mit Druckluft oder Waschen in Wasser erfolgen.

Zur Entfernung von Öl- und Fettresten oder anderen Verunreinigungen können die zu klebenden Bauteile mit Lösemitteln wie bspw. Aceton, Alkoholen, halogenierten Kohlenwasserstoffen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen behandelt werden.

Weiterhin ist bevorzugt, dass vor dem Aufbringen der Polyetherverbindungen auf zumindest eine der zu verklebenden Flächen ein Haftvermittler aufgebracht wird. Durch Verwendung von Haftvermittlern kann die Benetzung der zu klebenden Oberfläche und damit die Haftung der Polyetherverbindungen auf in der Mikroelektronik relevanten Oberflächen wie z. B. Silizium, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Tantalnitrid, Glas oder Quarz verbessert werden.

Erfindungsgemäß besonders geeignete Haftvermittler sind Silane, die mindestens eine Alkoxygruppe aufweisen. Bevorzugt sind (3-Glycidoxypropyl)trimethoxysilan; Bis(2-Hydroxyethyl)- 3-aminopropyltriethoxysilan; 3-(N-Allylamino)propyltrimethoxysilan; Styrylethyltrimethoxysilan oder (3- Acryloxypropyl)trimethoxysilan. In den nachfolgenden Formeln sind diese Verbindungen dargestellt:

Es ist bevorzugt, dass auf eine der zu verklebenden Flächen der Haftvermittler und auf die andere der zu verklebenden Flächen die Polyetherverbindung aufgebracht wird.

Es ist erfindungsgemäß aber auch möglich, auf beide Flächen zunächst einen Haftvermittler und dann auf eine oder beide der zu verklebenden Flächen die Polyetherverbindung aufzutragen.

Der Haftvermittler wird bevorzugt in einer weitgehend monomolekularen Schicht auf die zu verklebende Fläche aufgebracht. Die Haftvermittler werden dabei üblicherweise mit einer Konzentration von ca. 0,5 Gew.-% in einer Mischung aus Methanol, Ethanol oder Isopropanol mit ca. 95 Gew.-% und 5 Gew.-% voll entsalztem Wasser gelöst und so weiter verwendet.

Der Haftvermittler wird vorzugsweise durch Schleudertechnik aufgetragen. Diese Technik ist dem Fachmann bekannt. Die zu verklebende Fläche kann auch in die Lösung des Haftvermittlers eingetaucht werden und anschließend die Fläche trocken geblasen werden. Die mit dem Haftvermittler behandelten Flächen sollten innerhalb von zwei Stunden verklebt werden.

Nach dem Aufbringen und ggf. Trocknen erfolgt vorzugsweise noch ein Ausheizen der erfindungsgemäß verwendeten Polyetherverbindungen zur Entfernung von Lösemittelresten, bevorzugt bei etwa 200-300°C. Die Dauer des Ausheizens beträgt bevorzugt 15-60 min.

Bevorzugt erfolgt die Kontaktierung der Flächen unter einem Anpressdruck von 0,5-20 N/cm², weiterhin bevorzugt 0,5-10 N/cm², ebenfalls bevorzugt 2-6 N/cm².

Das Behandeln zum Verkleben gemäß Schritt c) erfolgt erfindungsgemäß bevorzugt mittels Temperaturbehandlung bei etwa 250-400°C, bevorzugt 250-350°C.

Die Dauer der Temperaturbehandlund beträgt erfindungsgemäß 5-30 min, bevorzugt 10-20 min.

Weitere geeignete Verfahren hierfür sind Infrarotbestrahlung, Ultraschallbehandlung, Mikrowellenbehandlunf und/oder Behandlung im Hochvakuum.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist insbesondere dazu geeignet, Chips und/oder Wafer miteinander zu stapeln und zu verkleben.

Ein erfindungsgemäß bevorzugtes Verfahren zur Stapelung von Wafern (Stacking) und/oder Chips beinhaltet, dass ein Basiswafer mit funktionsfähigen Chips mit einem zweiten, gedünnten Wafer, ebenfalls mit funktionsfähigen Chips, verklebt wird. Dabei befindet sich der gedünnte Wafer auf einem anderen, nicht-gedünnten Wafer, der nur eine Trägerfunktion hat und mit dem gedünnten Wafer durch einen erfindungsgemäßen (temporären) Kleber verbunden ist. Nach der Verklebung der beiden Wafer mit funktionsfähigen Chips wird der Trägerwafer vom Stapel getrennt. Dieser Prozeß ist in Fig. 1 abgebildet. Zunächst erfolgt eine Verklebung des Basiswafers 1 mit funktionsfähigen Chips mit Hilfe eines erfindungsgemäßen temporären Klebers 2 mit einem Trägerwafer 3. Anschließend wird der Wafer 1 auf dem Trägerwafer 3 zu einem gedünnten Wafer 4 geformt, üblicherweise mittels CMP. Danach wird ein permanenter Kleber 5 auf den gedünnten Wafer aufgebracht und ausgeheizt, vorzugsweise bei 300°C-400°C. Es schließt sich eine Verklebung mit dem Basiswafer 6 an, der ebenfalls funktionsfähige Chips aufweist. Schließlich wird der Trägerwafer 3 abgelöst. Diese Trennung erfolgt durch Ablösung der temporären Klebeschicht 2, durch Temperatur- oder N-Methylpyrrolidoneinwirkung, die sich zwischen dem gedünnten Wafer 4 und dem Trägerwafer 3 befindet. Diese erfindungsgemäße zweite Klebeschicht unterscheidet sich von dem permanenten Kleber insbesondere dadurch, dass sie schmelz- und/oder lösbar ist. Fig. 1a zeigt den Zustand nach der Verklebung des Wafers 1 mit funktionsfähigen Chips auf den Trägerwafer 3. Fig. 1b zeigt die Situation nach dem Dünnen des Wafers 1 zu einem gedünnten Wafer 4 auf dem Trägerwafer 3. Fig. 1c zeigt den Zustand nach Aufbringen und Ausheizen des permanenten Klebers 5. Fig. 1d zeigt den Zustand nach Verkleben eines Wafers 6 mit funktionsfähigen Chips durch permanenten Kleber 5 und Fig. 1e den Zustand nach Entfernen des Trägerwafers 3.

Anschließend können die übereinander liegenden Chips der beiden Wafer elektrisch miteinander verbunden werden. Dabei kann zunächst der permanente Kleber geätzt, das Kontaktloch mit Reinigungslösungen gereinigt und mit einem Metall, beispielsweise Wolfram, gefüllt werden, was mittels eines CVD-Verfahrens erfolgen kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verkleben von Wafern und/oder Chips wird bevorzugt ein erster Wafer mittels Schleudertechnik mit einer Polyetherverbindung beschichtet, ggf. bei 80-120°C getrocknet und anschließend bei 200-400°C ausgeheizt. Der zweite Wafer wird entweder wie der erste Wafer behandelt, oder vorteilhafter, nur mit einem Haftvermittler versehen. Häufig genügt es auch, wenn dieser Wafer vorher mit einem Lösungsmittel gereinigt und bei mindestens 200°C ausgeheizt wurde. Die beiden Wafer werden dann bei erhöhter Temperatur (250-400°C) miteinander verklebt.

Der erfindungsgemäße Klebeprozeß erfordert keine Plasmaaktivierung bzw. Plasmageräte. Die Klebeschicht ist mehrere Stunden lang aktiv, d. h. auch bei länger andauernden Prozessen gibt es keine Gefahr der Desaktivierung. Demzufolge ist das Verfahren auch zur Verklebung von Chips mit Wafern sehr gut geeignet.

Die erfindungsgemäß miteinander verklebten Wafer bzw. Chips haben eine wieder ablösbare (temporäre) Verbindung. Diese Verbindung wird weder durch hohe Temperaturen bis zu 500°C, noch durch Chemikalien wie Lösungsmittel, Säuren, Basen, den beim CMP eingesetzten Slurries (z. B. EKC 9011, EKC 3550 oder EKC 3510 der Firma EKC), die unter anderem aus oxidierenden Verbindungen wie z. B. Eisen(III)-chlorid bestehen oder aggressive Gase, wie bspw. Rd, HBr und HF beeinträchtigt. Dies ist sehr bedeutend, weil die verklebten Teile vielen Prozessen wie Ätzen, Sputtern, chemische Reinigung, CMP etc. unterworfen werden. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Polyetherverbindungen sehr wenig Wasser aufnehmen im Vergleich zu den im Stand der Technik verwendeten Phenoxyharzen und dadurch die Gefahr von Blasenbildung deutlich geringer ist. Die Chip- bzw. Wafer-Stapel zeigen keine streßbedingten Risse, Abplatzer oder Falten, was insbesondere bei gedünnten Wafern häufig ein Problem ist.

Insgesamt ist es ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass eine chemisch, thermisch und mechanisch beständige Stapelung von Wafern und/oder Chips ermöglicht wird, wobei die Verklebungen gegenüber Temperatur- und Chemikalienbelastungen außerordentlich stabil sind und weitgehend keine mechanischen Defekte zeigen, die Verklebungen aber bei Bedarf wieder ablösbar sind.

Die vorliegende Erfindung umfaßt weiterhin Gegenstände, die mindestens zwei Teile aufweisen, die unter Verwendung von Polyetherverbindungen der vorliegenden Erfindung verklebt wurden. Hierbei handelt es sich bevorzugt um verklebte Chips und/oder Wafer. Diese können zu Stapeln verklebt werden, wobei die Stapel bspw. bis zu 8, bevorzugt 2-4 Chips und/oder Wafer aufweisen können. Derartige geklebte Chip- und/oder Waferstapel sind eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin Klebstoffzusammensetzungen, die 5-35 Gew.-%, bevorzugt 10-20 Gew.-%, einer oder mehrerer der erfindungsgemäß verwendeten Polyetherverbindungen, und 65-95 Gew.-%, bevorzugt 80-90 Gew.-%, eines organischen Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemischs, jeweils bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, enthalten.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die den Umfang der Erfindung jedoch nicht beschränken sollen.

In der Beschreibung wird auf die folgenden Figuren Bezug genommen.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Verkleben von Wafern. Fig. 1a zeigt den Zustand nach der Verklebung des Wafers 1 mit funktionsfähigen Chips auf den Trägerwafer 3. Fig. 1b zeigt die Situation nach dem Dünnen des Wafers 1 zu einem gedünnten Wafer 4 auf dem Trägerwafer 3. Fig. 1c zeigt den Zustand nach Aufbringen und Ausheizen des permanenten Klebers 5. Fig. 1d zeigt den Zustand nach Verkleben eines Wafers 6 mit funktionsfähigen Chips durch permanenten Kleber 5 und Fig. 1e nach Entfernen des Trägerwafers 3.

Fig. 2 zeigt eine IR-Kameraaufnahme zweier erfindungsgemäß verklebter 6''(15,24 cm)-Wafer nach Temperaturbehandlung bei 400°C.

Fig. 3 zeigt eine IR-Kameraaufnahme zweier mit einem herkömmlichen Klebstoff (Stayhold 908 L) verklebter 6" (15,24 cm)- Wafer nach Temperaturbehandlung bei 400°C.

Fig. 4 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme von strukturierten Chips, nach Lösung einer erfindungsgemäßen Verklebung der Chips und anschließender Behandlung mit NMP zur Entfernung der Kleberreste.

Fig. 5 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme von strukturierten Chips, nach Lösung einer Verklebung der Chips mit einem herkömmlichen Kleber (Stayhold 908 L) und anschließender Behandlung mit NMP zur Entfernung der Kleberreste.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung gelten die folgenden Definitionen:

gilt für zyklische, verzweigte und lineare Verbindungen

Beispiele

Die Polymersynthesen der Polysulfone, Polyethersulfone, Polyether und Polyetherketone erfolgten nach aus der Literatur allgemein bekannten Verfahren. Dabei wird eine Bishydroxyverbindung mit einer Bisfluorverbindung in einem geeigneten Lösemittel bei Anwesenheit einer Base wie z. B. Kaliumcarbonat oder Kaliumhydroxid umgesetzt (V. L. Rao, P. U. Sabeena, M. R. Rao, K. N. Ninan; J. Appl. Polym. Sci. (1999), 73(11), 2113-2121). Verwendete Polymere Polymer 1

Polymer 2

Polymer 3

Polymer 4

Polymer 5

Polymer 6

Polymer 7

Polymer 8

Polymer 9

Polymer 10

wobei n jeweils 8 bis 100 ist.

Beispiel 1

Bestimmung der Thermostabilitäten

Die verwendeten Polymere zeigen thermische Stabilitäten von >420°C nach TGA(Thermogravimetrie)-Untersuchungen (Gerät: STA 1500 der Firma Rheometric Scientific, Aufheizrate: 5 K/min, Schutzgas: Argon). Der isotherme Masseverlust pro Stunde bei 400°C für 2 Stunden ist < 1%.
Damit erfüllen die Polymere die Anforderungen für die beabsichtigten Applikationen.

Beispiel 2

Herstellung von Polymerlösungen

16 g Polymer werden in 84 g dest. NMP (VLSI-Selectipur) gelöst. Der Lösevorgang erfolgt zweckmäßig auf einer Rüttelapparatur bei Raumtemperatur. Anschließend wird die Lösung durch einen 0,2 µm Filter in ein gereinigtes, partikelfreies Probenglas druckfiltriert. Die Viskosität der Polymerlösung kann durch Variation der gelösten Polymermasse verändert werden.

Beispiel 3

Herstellung von Haftvermittlerlösungen

Durch Verwendung von Haftvermittlern kann die Benetzung der zu klebenden Oberfläche und damit die Haftung der Polymere auf in der Mikroelektronik relevanten Oberflächen wie z. B. Silizium, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Tantalnitrid, Glas oder Quarz verbessert werden.
Als Haftvermittler können z. B. folgende Verbindungen verwendet werden:
0,5 g Haftvermittler (z. B. (3-Glycidyloxypropyl)- trimethoxysilan) werden in ein gereinigtes, partikelfreies Probenglas bei Raumtemperatur in 95 g Methanol, Ethanol oder Isopropanol (VLSI-Selectipur®) und 5 g VE Wasser gelöst. Nach 24 h stehen bei Raumtemperatur ist die Haftvermittlerlösung einsatzbereit. Diese Lösung ist maximal 3 Wochen verwendbar.

Beispiel 4

Verbesserung der Haftung durch Aufrauen der zu klebenden Oberfläche

Zur Entfernung von Oxidschichten bei Metallen bzw. zur Aufrauung der Oberfläche ist es vorteilhaft ein mechanisches Schleifverfahren, Bürsten bzw. Sandstrahlen durchzuführen. Die zu klebenden Oberflächen werden deshalb mit einem Schleifmittel behandelt. Die Entfernung von Staubresten kann durch Abblasen mit Druckluft oder Waschen in Wasser erfolgen.

Beispiel 5

Reinigung der zu klebenden Oberflächen

Zur Entfernung von Öl- und Fettresten oder anderen Verunreinigungen können die zu klebenden Bauteile mit Lösemitteln wie Aceton, Alkoholen, halogenierten Kohlenwasserstoffen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen behandelt werden. Das Bauteil kann durch Abreiben mit fusselfreien Materialien, Tauchung in das Lösemittel bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur bzw. im Ultraschallbad gereinigt werden.
Eine Reinigung kann auch durch Plasma oder Beflammen erfolgen. Dabei wird das zu klebende Bauteil kurzzeitig für ca. 1 min in einen Plasmastrom bzw. in eine Flamme gehalten.

Beispiel 6

Auftragen des Haftvermittlers

Der Haftvermittler soll eine monomolekulare Schicht auf der Oberfläche der zu klebenden Teile ergeben. Der Haftvermittler kann zweckmäßigerweise durch Schleudertechnik aufgetragen werden. Dazu wird die Haftvermittlerlösung nach Beispiel 3 über ein 0,2 µm Vorfilter auf die zu klebende Fläche aufgetragen und 30 s bei 5000 u/min geschleudert. Anschließend erfolgt ein Trocknungsschritt 60 s bei 100°C. Eine weitere Möglichkeit des Auftragens des Haftvermittlers ist die Tauchung der zu klebenden Fläche in die Haftvermittlerlösung und anschließendes Trockenblasen der Fläche. Die so behandelten Flächen sollten innerhalb von 2 h verklebt werden.

Beispiel 7

Auftragen des Klebers als Pulver

Die Polymere 1 bis 9 werden in einem Mörser oder in eine Pulvermühle zerkleinert. Das so erhaltene Kleberpulver wird gleichmäßig z. B. durch Schütten und Breitstreichen auf einer Oberfläche der zu klebenden Teile, die nach den Beispielen 4 und 5, eventuell auch nach Beispiel 6, vorbehandelte worden sind, verteilt. Durch Erwärmen des Bauteiles auf 250°C bis 280°C kann das in eine homogene Schmelze überführt werden.

Beispiel 8

Auftragen des Klebers als Lösung durch Schleudertechnik

Die nach Beispiel 2 hergestellte Kleberlösung wird mittels Spritze auf die zu klebende und nach den Beispielen 4 und 5, eventuell auch nach Beispiel 6, vorbehandelte Oberfläche aufgetragen und mit einer Schleuder gleichmäßig verteilt. Die Schleuderumdrehungszahl bestimmt dabei die Schichtdicke des Klebers. Gebräuchliche Bedingungen sind 30 s 1000 u/min bis 4000 u/min. Anschließend erfolgt zur Entfernung des Lösemittels ein Trocknungsschritt 4 min 200°C auf einer Heizplatte oder in einem Ofen.

Beispiel 9

Auftragen des Klebers als Lösung durch Sprühtechnik

Die nach Beispiel 2 hergestellte Kleberlösung wird mittels Sprühvorrichtung (z. B. Sprühpistole) auf die zu klebende und nach den Beispielen 4 und 5, eventuell auch nach Beispiel 6, vorbehandelte Oberfläche gleichmäßig aufgetragen. Anschließend erfolgt zur Entfernung des Lösemittels ein Trocknungsschritt 4 min 200°C auf einer Heizplatte oder in einem Ofen.

Beispiel 10

Auftragen des Klebers als Lösung durch Pinseltechnik

Die nach Beispiel 2 hergestellte Kleberlösung wird mittels Pinseltechnik auf die zu klebende Oberfläche gleichmäßig aufgetragen. Der Pinsel sollte aus einem Material sein, das nicht von NMP angegriffen werden kann. Anschließend erfolgt zur Entfernung des Lösemittels ein Trocknungsschritt 4 min 200°C auf einer Heizplatte oder in einem Ofen.

Beispiel 11

Verklebung

Die nach den Beispielen 7, 8 oder 9 vorbereiteten Bauteile werden mit den zu klebenden Flächen bei einer Temperatur von 200°C bis 350°C zusammengeführt und 20 min bei dieser Temperatur und einem Anpresskraft von 0,5 N/cm² bis 10 N/cm² verklebt.

Beispiel 12

Verklebung von Titannitrid und Bestimmung der Haftung

Ein nach Beispiel 5 gereinigter 4" Siliziumwafer wird mit einer 50 nm dicken Titannitridschicht besputtert. Auf diesen Wafer wird die nach Beispiel 2 hergestellte Kleberlösung aufgeschleudert, 5 s bei 500 rpm und 25 s bei 3500 rpm. Nach einem kurzen Softbake von 1 min bei 120°C und 2 min bei 200°C auf einer Heizplatte werden 10 Siliziumchips der Größe 4 × 4 mm², die ebenfalls vorher nach Beispiel 5 gereinigt und auf der Oberfläche mit 50 nm Titannitrid besputtert wurden, auf den Polymer-Film bei 250°C mit einer Kraft von 2 N angedrückt.. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur wird ein Haftungstest mittels eines Schertesters, Dage Serie 400, durchgeführt. Ermittelte mittlere Scherkraft

Polymer 1 21,57 N/mm²

Polymer 2 24,72 N/mm²

Polymer 3 23,47 N/mm²

Polymer 4 21,72 N/mm²

Polymer 5 20,54 N/mm²

Beispiel 13

Verklebung von Tantalnitrid und Bestimmung der Haftung

Der Versuch wurde genauso durchgeführt wie mit Titannitrid (Beispiel 12), mit dem Unterschied, dass hier die Oberfläche des Wafers und der Chips nicht aus Titannitrid sondern aus Tantalnitrid bestand. Ermittelte mittlere Scherkraft

Polymer 6 19,98 N/mm²

Polymer 7 20,15 N/mm²

Polymer 8 21,21 N/mm²

Polymer 9 18,27 N/mm²

Polymer 10 18,79 N/mm²

Beispiel 14

Verklebung von Silizium und Bestimmung der Haftung

Der Versuch wurde genauso durchgeführt wie mit Titannitrid (Beispiel 12), mit dem Unterschied, dass hier die Oberfläche des Wafers und der Chips nicht aus Titannitrid sondern aus Silizium bestand. Ermittelte mittlere Scherkraft

Polymer 1 20,41 N/mm²

Polymer 2 21,62 N/mm²

Polymer 3 20,22 N/mm²

Polymer 4 19,72 N/mm²

Polymer 5 22,06 N/mm²

Beispiel 15

Verklebung von Glas und Bestimmung der Haftung

Der Versuch wurde genauso durchgeführt wie im Beispiel 12, mit dem Unterschied, dass hier ein Glaswafer und 4 × 4 mm Glaschips verwendet wurden. Ermittelte mittlere Scherkraft

Polymer 6 18,57 N/mm²

Polymer 7 17,83 N/mm²

Polymer 8 18,02 N/mm²

Polymer 9 17,26 N/mm²

Polymer 10 18,04 N/mm²

Beispiel 16

Verklebung von Quarzglas und Bestimmung der Haftung

Der Versuch wurde genauso durchgeführt wie im Beispiel 12, mit dem Unterschied, dass hier ein Quarzwafer und 4 × 4 mm Quarzchips verwendet wurden. Ermittelte mittlere Scherkraft

Polymer 1 16,93 N/mm²

Polymer 2 15,42 N/mm²

Polymer 3 16,18 N/mm²

Polymer 4 17,05 N/mm²

Polymer 5 16,32 N/mm²

Beispiel 17

Verklebung von Kupfer und Bestimmung der Haftung

Der Versuch wurde genauso durchgeführt wie im Beispiel 12, mit dem Unterschied, dass hier Kupferplatten und 4 × 4 mm Kupferchips verwendet wurden. Ermittelte mittlere Scherkraft

Polymer 6 19,42 N/mm²

Polymer 7 18,03 N/mm²

Polymer 8 17,79 N/mm²

Polymer 9 16,94 N/mm²

Polymer 10 17,37 N/mm²

Beispiel 18

Verklebung von Aluminium und Bestimmung der Haftung

Der Versuch wurde genauso durchgeführt wie im Beispiel 12, mit dem Unterschied, dass hier Aluminiumplatten und 4 × 4 mm Aluminiumchips verwendet wurden. Ermittelte mittlere Scherkraft

Polymer 1 19,57 N/mm²

Polymer 3 18,41 N/mm²

Polymer 4 17,92 N/mm²

Polymer 8 17,16 N/mm²

Polymer 10 18,73 N/mm²

Beispiel 19

Verklebung von Keramik und Bestimmung der Haftung

Der Versuch wurde genauso durchgeführt wie im Beispiel 12, mit dem Unterschied, dass hier Keramikplatten und 4 × 4 mm Keramikchips verwendet wurden. Ermittelte mittlere Scherkraft

Polymer 2 20,16 N/mm²

Polymer 3 19,26 N/mm²

Polymer 5 20,55 N/mm²

Polymer 7 19,21 N/mm²

Polymer 10 18,94 N/mm²

Beispiel 20

Verklebung von Siliziumcarbid und Bestimmung der Haftung

Der Versuch wurde genauso durchgeführt wie im Beispiel 12, mit dem Unterschied, dass hier Siliziumcarbidwafer und 4 × 4 mm Siliziumcarbidchips verwendet wurden. Ermittelte mittlere Scherkraft

Polymer 1 18,37 N/mm²

Polymer 2 17,29 N/mm²

Polymer 4 18,30 N/mm²

Polymer 7 17,02 N/mm²

Polymer 9 17,36 N/mm²

Beispiel 21

Verklebung von Silizium mit Kupfer und Bestimmung der Haftung

Der Versuch wurde genauso durchgeführt wie im Beispiel 12, mit dem Unterschied, dass hier Siliziumwafer und 4 × 4 mm Kupferstücke verwendet wurden. Ermittelte mittlere Scherkraft

Polymer 3 17,83 N/mm²

Polymer 4 18,02 N/mm²

Polymer 6 16,92 N/mm²

Polymer 8 17,93 N/mm²

Polymer 10 16,97 N/mm²

Beispiel 22

Verklebung von Silizium mit Keramik und Bestimmung der Haftung

Der Versuch wurde genauso durchgeführt wie im Beispiel 12, mit dem Unterschied, dass hier Siliziumwafer und 4 × 4 mm Keramikchips verwendet wurden. Ermittelte mittlere Scherkraft

Polymer 2 19,96 N/mm²

Polymer 5 20,05 N/mm²

Polymer 7 19,51 N/mm²

Polymer 8 18,44 N/mm²

Polymer 9 19,06 N/mm²

Beispiel 23

Verklebung von Silizium mit Glas und Bestimmung der Haftung

Der Versuch wurde genauso durchgeführt wie im Beispiel 12, mit dem Unterschied, dass hier Siliziumwafer und 4 × 4 mm Glaschips verwendet wurden. Ermittelte mittlere Scherkraft

Polymer 1 17,38 N/mm²

Polymer 2 16,74 N/mm²

Polymer 4 16,93 N/mm²

Polymer 5 17,03 N/mm²

Polymer 7 17,29 N/mm²

Beispiel 24

Verklebung von Aluminium mit Glas und Bestimmung der Haftung

Der Versuch wurde genauso durchgeführt wie im Beispiel 12, mit dem Unterschied, dass hier Aluminiumwafer und 4 × 4 mm Glaschips verwendet wurden. Ermittelte mittlere Scherkraft

Polymer 2 17,26 N/mm²

Polymer 4 17,47 N/mm²

Polymer 5 16,28 N/mm²

Polymer 7 16,03 N/mm²

Polymer 8 16,73 N/mm²

Beispiel 25

Verklebung von Kupfer mit Aluminium und Bestimmung der Haftung

Der Versuch wurde genauso durchgeführt wie im Beispiel 12, mit dem Unterschied, dass hier Kupferplatten und 4 × 4 mm Aluminiumstücke verwendet wurden. Ermittelte mittlere Scherkraft

Polymer 1 20,36 N/mm²

Polymer 3 19,17 N/mm²

Polymer 8 20,43 N/mm²

Polymer 9 18,73 N/mm²

Polymer 10 17,85 N/mm²

Beispiel 26

Vergleichsbeispiel Haftung

Der Kleber Stayhold 908L der Firma Alpha Fry ergab bei analoger Verklebung nach Beispiel 12 folgende Mittelwerte der Haftung:

Oberfläche Titannitrid 12,45 N/mm²

Oberfläche Tantalnitrid 14,17 N/mm²

Oberfläche Silizium 14,21 N/mm²

Oberfläche Glas 13,42 N/mm²

Oberfläche Kupfer 13,52 N/mm²

Beispiel 27

Bestimmung der Stabilität gegen organische Lösemittel

Die nach den Beispielen 12 bis 25 hergestellten Verklebungen wurden jeweils 3 h in Aceton bei 30°C, 3 h in Isopropanol bei 30°C, 3 h in Toluol bei 30°C und 3 h in γ-Butyrolacton (BL) bei 30°C gelagert. Der Wafer wurde anschließend 60 min bei 200°C im Vakuum getrocknet und die Haftung mittels Schertester der Firma Dage Serie 4000 bestimmt. Die geklebten Teile zeigten bei allen vier Lösemitteln keine Ablösungserscheinungen. Die Klebekraft blieb unverändert.

Beispiel 28

Bestimmung der Stabilität gegen Säuren

Die nach den Beispielen 12 bis 16, 19, 20, 22, 23 hergestellten Verklebungen wurden 5 h in konzentrierte Salzsäure bei RT und 5 h in 50%ige Schwefelsäure bei 60°C gelagert. Anschließend wurden die Verklebungen mit VE Wasser gewaschen. Die Verklebungen wurden 60 min bei 200°C im Vakuum getrocknet und die Haftung mittels Schertester der Firma Dage Serie 4000 bestimmt. Die geklebten Teile zeigten keine Ablösungserscheinungen. Die Klebekraft blieb unverändert.

Beispiel 29

Bestimmung der Stabilität gegen Basen

Die nach den Beispielen 12 bis 17 und 19 bis 23 hergestellten Verklebungen wurden 24 h in 50%iger Kaliumhydroxidlösung bei 50°C und 24 h in konzentrierte Ammoniaklösung bei RT gelagert. Anschließend wurden die Verklebungen mit VE Wasser gewaschen. Die Verklebungen wurden 60 min bei 200°C im Vakuum getrocknet und die Haftung mittels Schertester der Firma Dage Serie 4000 bestimmt. Die geklebten Teile zeigten keine Ablösungserscheinungen. Die Klebekraft blieb unverändert.

Beispiel 30

Bestimmung der Wasseraufnahme

Eine nach den Beispielen 12 bis 25 hergestellte Verklebung mit bekannter Masse an Polymer 1 wurde mit einer Analysenwaage AT261 DeltaRange ausgewogen und anschließend 10 h bei 80°C in Wasser gelagert. Nach einem kurzen Trockenschritt von 15 min 50°C im Trockenschrank erfolgte eine weitere Gewichtsbestimmung. Aus der Massendifferenz wurde die prozentuale Wasseraufnahme bezogen auf die Masse an Kleber berechnet. Die ermittelte Wasseraufnahme war < 0,8%.

Beispiel 31

Bestimmung der Haftung nach thermischen Belastungstest

Eine nach den Beispielen 12 bis 25 hergestellte Verklebung mit Polymer 1 wurde in einem Ofen unter Stickstoff 1 h auf 400°C erhitzt. Nach dem Abkühlen wurde ein Schertest durchgeführt. Die Abnahme der Klebekraft war < 5%.

Beispiel 32

Verklebung von zwei 6" (15,24 cm)-Wafer

Auf einen nach Beispiel 5 gereinigten 6" (15,24 cm) Siliziumwafer, der eventuell nach Beispiel 6 mit einem Haftvermittler beschichtet worden ist, wurde die nach Beispiel 2 hergestellte Kleberlösung aufgeschleudert, 5 s bei 500 rpm und 25 s bei 3500 rpm. Anschließend wurde ein Softbake 1 min bei 120°C und 2 min bei 200°C auf einer Heizplatte durchgeführt. Ein nach Beispiel 5 gereinigter 6" Siliziumwafer, der eventuell ebenfalls nach Beispiel 6 mit einem Haftvermittler beschichtet worden ist, wurde mit der zu klebenden Fläche auf den mit Kleberlösung beschichteten Wafer gelegt und bei einer Temperatur von 300°C mit einer Kraft von 20 N für 15 min angedrückt.

Beispiel 33

Untersuchung der Blasenbildung bei der Waferverklebung nach thermischer Beanspruchung

Ein nach Beispiel 32 verklebter 6" (15,24 cm) Waferstack mit Polymer 1 wurde für 1 h in einem Ofen bei 100 mbar auf 400°C erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde der Waferstack mit einer IR-Lampe durchleuchtet und mittels einer IR-Kamera auf Blasenbildung untersucht. Es konnten keine Blasen nachgewiesen werden (siehe Fig. 2).

Beispiel 34

Vergleichsbeispiel Blasenbildung bei der Waferverklebung nach thermischer Belastung

Ein nach Beispiel 32 verklebter 6" (15,24 cm) Waferstack mit Stayhold Kleber 908L der Firma Alpha Fry wurde für 1 h in einem Ofen bei 100 mbar auf 400°C erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde der Waferstack mit einer IR-Lampe durchleuchtet und mittels einer IR-Kamera auf Blasenbildung untersucht. Die Bildung von mehreren Blasen konnte nachgewiesen werden (siehe Fig. 3, dunkle Bereiche).

Beispiel 35

Trennung von zwei verklebten Wafern durch thermisches Verfahren

Die nach Beispiel 32 verklebten 6" (15,24 cm) Waferstacks mit Polymer 1 bis 10 wurden auf einer Hotplate durch ein Vakuum festgehalten und arretiert und auf 400°C erwärmt. Mittels eines temperaturstabilen Saugfußes wurde der Top-Wafer angesaugt und in horizontaler Richtung abgeschert. Der Waferstacks konnte ohne Waferbruch voneinander getrennt werden.

Beispiel 36

Trennung von Chip-to-Wafer-Stacks durch Lösemittel

Die nach den Beispielen 12 bis 25 verklebten Chip-to-Wafer- Stacks wurden für 3 h mit NMP bei 60°C behandelt. Die Chips bzw. Probenstücken konnten vollständig von Wafer getrennt werden.

Beispiel 37

Trennung von geklebten Chipstacks durch Lösemittel

Die nach Beispiel 32 mit Polymer 1 bis 10 verklebten Waferstacks wurden durch Sägen in 4 × 4 mm große Chipstacks zerlegt. Diese Chipstacks wurden für 3 h mit NMP bei 60°C behandelt. Die Chips konnten vollständig voneinander getrennt werden.

Beispiel 38

Entfernung von Kleberresten

Es wurden nach Beispiel 12 und 32 strukturierte Wafer bzw. Chips mit Polymer 1 bis 10 verklebt. Die nach den Beispiel 35 bis 37 getrennten Wafer bzw. Chips wurden für 2 h mit NMP bei 40°C behandelt. Anschließend wurden die Wafer bzw. Chips mit vollentsalztem Wasser gewaschen und bei 80°C für 30 min im Trockenschrank bei 100 mbar getrocknet. Die elektronenmikroskopischen Aufnahmen der strukturierten Chips zeigten keine Kleberreste in den Vertiefungen (Fig. 4).

Beispiel 39

Vergleichsbeispiel Entfernung von Kleberresten

Es wurden nach Beispiel 12 und 32 strukturierte Wafer bzw. Chips mit Stayhold-Kleber 908L der Firma Alpha Fry verklebt. Die nach den Beispiel 35 bis 37 getrennten Wafer bzw. Chips wurden für 2 h mit NNP bei 40°C behandelt. Anschließend wurden die Wafer bzw. Chips mit vollentsalztem Wasser gewaschen und bei 80°C für 30 min im Trockenschrank bei 100 mbar getrocknet. Die elektronenmikroskopischen Aufnahmen der strukturierten Chips zeigten noch Kleberreste in den Vertiefungen (Fig. 5).

Claims

1. Verwendung von Polyetherverbindungen der nachfolgenden allgemeinen Formeln zum Kleben:
Polyether:

Polyethersulfone:

Polyetherethersulfone:

Polyetherketone:

wobei n jeweils 3 bis 500 ist,
und X₁ bis X₄ unabhängig voneinander die folgende Bedeutung aufweisen:
substituiertes oder unsubstituiertes Aryl, eine substituierte oder unsubstituierte mehrkernige aromatische Kohlenwasserstoffverbindung, ein substituiertes oder unsubstituiertes kondensiertes Ringsystem, jeweils substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Aralkyl, Aralkenyl, Aralkinyl, Heterocyclus oder Cycloalkenyl.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass n = 8-100 ist.

3. Verwendung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass für X₁ bis X₄ unabhängig voneinander gilt:

wobei für Q gilt: O, S oder NR₃;
für R₁ gilt: -H, -CF₃, -OH, -SH, -COOH, -N(R₄)₂, Alkyl, Aryl oder Heteroaryl;
für R₂ gilt: -O-, -CO-, NR₃-, -S-, -SO₂-, -S₂-, -CH₂-, außerdem:

für R₃ gilt: -H, außerdem:

und für R₄ gilt: Alkyl mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, Aryl oder Heteroaryl.

4. Verwendung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zum Verkleben der nachfolgenden Materialien, Substrate und/oder von Bauteilen aus den Materialien:
Aluminium, Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Stahl, Messing, Palladium, Silber, Zinn, Tantal, Wolfram, Platin, Gold, Blei, Kohlenstoff, eingeschlossen mittels Plasma abgeschiedene kohlenstoffhaltige Schichten, Kohlefasern, Silizium oder Germanium und/oder Legierungen oder Verbindungen dieser Materialien wie Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Titannitrid, Tantalnitrid, Siliziumoxynitrid, Wolframnitrid, Galliumarsenid, Galliumnitrid, Gallium-Indium-Phosphit, Indium-Zinn- Oxid und/oder Gläser, Keramiken, Glaskeramiken, Tonwaren, Porzellan, Steingut und/oder Silikate.

5. Verwendung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zum Verkleben von in der Mikro- und Optoelektronik verwendeten Materialien oder Bauteilen.

6. Verwendung nach Anspruch 5, zum Verkleben von Chips und/oder Wafern.

7. Verwendung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, zum Verkleben von Keramiken, Glaskeramiken, Gläsern, Tonwaren, Porzellan, Steingut und/oder Silikaten oder Gesteinen, wie Marmor, Basalt, Kalkstein, Granit und/oder Beton.

8. Verfahren zum Verkleben von Materialien, Substraten und/oder von Bauteilen, bei dem:

a) Polyetherverbindungen, wie in einem der Ansprüche 1-3 definiert, auf die Fläche oder die Flächen der zu verklebenden Materialien, Substrate und/oder Bauteile gebracht werden;

b) die zu verklebenden Flächen miteinander in Kontakt gebracht werden; und

c) anschließend eine Behandlung durchgeführt wird, um eine Verklebung zu erreichen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verklebung anschließend wieder getrennt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung der Verklebung durch Temperaturbehandlung vorgenommen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verklebung durch Behandlung mit N-Methylpyrrolidon, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid oder Dichlormethan getrennt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung mit N-Methylpyrrolidon bei 25°C-120°C, bevorzugt bei ungefähr 50°C-70°C durchgeführt wird.

13. Verfahren nach einem oder mehrern der Ansprüche 8-12, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyetherverbindungen in Form eines Pulvers aufgebracht werden und das Pulver durch Erwärmen in eine Schmelze überführt wird.

14. Verfahren nach einem oder mehrern der Ansprüche 8-12, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung zum Erreichen einer Verklebung eine Temperaturbehandlung, Infrarotbestrahlung, Ultraschallbehandlung, Mikrowellenbehandlung und/oder Hochvakuumbehandlung ist.

15. Verfahren nach einem oder mehrern der Ansprüche 8-12, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyetherverbindung oder Polyetherverbindungen in einem organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch gelöst vorliegen und mittels Schleudertechnik, Sprühen oder Verstreichen und/oder Pinseln aufgebracht werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als organische Lösungsmittel N-Methylpyrrolidon, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, Dichlormethan, γ-Butyrolacton, Ethyllactat, Ethoxyethylpropionat, Tetrahydrofuran (THF), Cyclopentanon, Cyclohexanon, Essigsäureethylester, Isopropanol, Ethanol, Aceton oder Diethylenglycolmonomethylether oder Gemische hiervon eingesetzt werden.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lösung aus Polyetherverbindungen und organischem Lösungsmittel 5-35 Gew.-%, bevorzugt 10-20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, der Polyetherverbindung enthalten sind.

18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 8-17, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen der Polyetherverbindungen die zu verklebenden Flächen aufgeraut und/oder gereinigt werden.

19. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 8-18, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen der Polyetherverbindung auf zumindest einer zu verklebenden Fläche ein Haftvermittler aufgebracht wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine der zu verklebenden Flächen der Haftvermittler und auf die andere Fläche die Polyetherverbindung aufgebracht wird.

21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass als Haftvermittler Silane, die mindestens eine Alkoxygruppe aufweisen, bevorzugt eine oder mehrere der folgenden Verbindungen eingesetzt wird:

22. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 8-21, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufbringen der Polyetherverbindungen ein Ausheizen erfolgt.

23. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 8-22, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den geklebten Bauteilen um Chips und/oder Wafer handelt.

24. Gegenstand oder Bauteil, das mindestens zwei Teile aufweist, die unter Verwendung von Polyetherverbindungen wie in den Ansprüchen 1 bis 3 definiert, oder nach einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 8-23, verklebt wurden.

25. Bauteile nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um verklebte Chips und/oder Wafer handelt.

26. Bauteil nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um Chip- und/oder Waferstapel handelt.

27. Klebstoffzusammensetzung, enthaltend, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung:
5-35 Gew.-% einer Polyetherverbindung oder Polyetherverbindungen, wie in einem der Ansprüche 1 bis 3 definiert, und
65-95 Gew.-% eines organischen Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemischs.