DE102014205885B3 - Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Substraten und anschließendem Lösen der stoffschlüssigen Verbindung, Verbundsystem und dessen Verwendung - Google Patents

Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Substraten und anschließendem Lösen der stoffschlüssigen Verbindung, Verbundsystem und dessen Verwendung Download PDF

Info

Publication number
DE102014205885B3
DE102014205885B3 DE102014205885.6A DE102014205885A DE102014205885B3 DE 102014205885 B3 DE102014205885 B3 DE 102014205885B3 DE 102014205885 A DE102014205885 A DE 102014205885A DE 102014205885 B3 DE102014205885 B3 DE 102014205885B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
polyelectrolyte
poly
substrates
adhesive force
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102014205885.6A
Other languages
English (en)
Inventor
Marko Eichler
Prof. Dr. Klages Claus-Peter
Helena Dallmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Technische Universitaet Braunschweig
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Technische Universitaet Braunschweig
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV, Technische Universitaet Braunschweig filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority to DE102014205885.6A priority Critical patent/DE102014205885B3/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102014205885B3 publication Critical patent/DE102014205885B3/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6835—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
    • H01L21/2003—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy characterised by the substrate
    • H01L21/2007—Bonding of semiconductor wafers to insulating substrates or to semiconducting substrates using an intermediate insulating layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2221/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
    • H01L2221/67—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L2221/683—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L2221/68304—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • H01L2221/68327—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support used during dicing or grinding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2221/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
    • H01L2221/67—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L2221/683—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L2221/68304—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • H01L2221/68381—Details of chemical or physical process used for separating the auxiliary support from a device or wafer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Substraten, die anschließend wieder gelöst werden kann. Somit handelt es sich um eine reversible stoffschlüssige Verbindung, wobei die Reversibilität auf der Temperaturabhängigkeit der Haftkraft der stoffschlüssigen Verbindung basiert. Die stoffschlüssige Verbindung wird dabei durch mindestens eine Polyelektrolytschicht ermöglicht. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verbundsystem aus über eine Polyelektrolytschicht verbundenen Substraten. Verwendung finden diese Systeme sowie das Verfahren in der Mikrosystemtechnik.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Substraten, die anschließend wieder gelöst werden kann. Somit handelt es sich um eine reversible stoffschlüssige Verbindung, wobei die Reversibilität auf der Temperaturabhängigkeit der Haftkraft der stoffschlüssigen Verbindung basiert. Die stoffschlüssige Verbindung wird dabei durch mindestens eine Polyelektrolytschicht ermöglicht. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verbundsystem aus über eine Polyelektrolytschicht verbundenen Substraten. Verwendung finden diese Systeme sowie das Verfahren in der Mikrosystemtechnik.
  • Das Bearbeiten von großen und gleichzeitig dünnen Substraten ist häufig nur durch ganzflächiges Fixieren auf einem Substratträger möglich. Soll das Substrat anschließend vom Substratträger getrennt werden, können aufgrund der hohen Haftkräfte Beschädigungen am Substrat auftreten.
  • Beim Prozessieren von dünnen Wafern in der Mikrosystemtechnik werden diese temporär auf einen Carrier-Wafer gebondet. Wichtig ist dabei die Auswahl eines geeigneten Klebstoffes. Der Klebstoff muss bezüglich seiner mechanischen Eigenschaften und seiner thermischen und chemischen Stabilität den für Produktionsprozesse geltenden Materialanforderungen genügen.
  • Für das temporäre Bonden haben sich Zwischenschichten aus Wachsen und thermoplastischen Materialien wie auch aus UV-aktivierbaren Klebefilmen etabliert. Die Schichten werden gewöhnlich durch Spin-Coating aufgebracht oder als Laminat aufgewalzt. Durch Temperaturerhöhung oder UV-Bestrahlung kann die Haftkraft gesteuert werden, so dass die Wafer anschließend wieder mechanisch getrennt werden können. Je dünner die Wafer sind, umso anspruchsvoller gestaltet sich der Trennprozess. Nach dem Trennprozess müssen die Wafer gewöhnlich vor der Weiterverarbeitung aufwändig gereinigt werden. Stand der Technik sind Mechanisches Debonden bei Raumtemperatur und Excimerlaser-unterstütztes Debonden. Darüber hinaus beschreibt die EP 2 623 573 A2 den Einsatz von Zwischenschichten, die Polyolefine enthalten und deren Viskosität temperaturabhängig ist. Das Debonden findet bei hinreichend hohen Temperaturen mechanisch statt und wird durch die bei dieser Temperatur verringerte Viskosität unterstützt. In der US 6 792 991 B2 wird eine Vorrichtung zum mechanischen Debonden einer Halbleiterscheibe von einem Substratträger beschrieben.
  • Eine besondere Ausführung des temporären Bondens (ZoneBOND) offenbart die US 2011/308739 A1 . Dabei wird der Wafer über die Fläche mit einer Antihaftschicht versehen, so dass nur noch der Waferrand mit der Zwischenschicht eine feste Verbindung eingeht. Dies reicht für bestimmte Anwendungen aus und erleichtert das anschließende Debonden.
  • Der Stand der Technik für das Bonden von Wafern mit polymeren Zwischenschichten ist aus F. Niklaus, G. Stemme, J.-Q. Lu, and R. J. Gutmann: Adhesive wafer bonding, J. Appl. Phys. 99, 031101 (2006) bekannt.
  • Die DE 10 2011 076 148 A1 betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von Kunststoffsubstraten mit Polyelektrolyten, wobei das Kunststoffsubstrat mit UV-Licht belichtet wird und anschließend mit kationischen und anionischen Polyelektrolyten beschichtet wird und einer Temperung unterzogen wird.
  • DECHER, G.; HONG, J. D.; SCHMITT, J: Buildup of ultrahin multilayer films by a self-assembly process: III. Consecutively alternating adsorption of anionic and cationic polyelektrolytes on charged surfaces. In: Thin Solid Films, 210/211, 1992, S. 831–835 – ISSN 0040-6090 betrifft die Abscheidung von selbstorganisierenden Schichten, bei der abwechselnd anionische und kationische Polyelektrolyt-Schichten auf geladenen Oberflächen abgeschieden werden.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik zum temporären Bonden war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verbund zwischen Substraten herzustellen, der eine ausreichende Haftfestigkeit aufweist, so dass eine Bearbeitung des Substrates möglich ist und gleichzeitig nach Abschluss der Bearbeitung eine einfache Trennung der Substrate ermöglicht wird.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das Verbundsystem mit dem Merkmal des Anspruchs 15 gelöst. In Anspruch 18 wird eine erfindungsgemäße Verwendung angegeben. Die weiteren abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Substraten und anschließendem Lösen der stoffschlüssigen Verbindung bereitgestellt, bei dem
    • a) auf einer Oberfläche mindestens eines zu verbindenden Substrats zumindest bereichsweise eine Polyelektrolytschicht aufgetragen wird,
    • b) das mit der mindestens einen Polyelektrolytschicht versehene Substrat an der mit der mindestens einen Polyelektrolytschicht versehenen Oberfläche mit mindestens einem weiteren Substrat in Kontakt gebracht wird,
    • c) die Substrate über die mindestens eine Polyelektrolytschicht stoffschlüssig verbunden werden, wobei die Haftkraft der mindestens einen Polyelektrolytschicht im Bereich von 0,5 J/m2 bis 3,0 J/m2 liegt, und
    • d) durch eine thermische Aktivierung bis maximal zu einer Temperatur TDB die Haftkraft bis zu einer Haftkraft HDB reduziert wird, bei der die stoffschlüssig verbundenen Substrate wieder getrennt werden können.
  • Es ist somit bevorzugt, dass in Schritt c) durch eine thermische Aktivierung die Haftkraft der stoffschlüssigen Verbindung HB bis maximal zu einer Temperatur TB, bei der eine maximale Haftkraft HB erreicht wird, erhöht wird.
  • Die Haftkraft HDB beträgt vorzugsweise maximal 50% der maximalen Haftkraft HB und liegt bevorzugt im Bereich von 0,01 J/m2 bis 0,5 J/m2.
  • Polyelektrolyte sind Polymere, die in ihrer Wiederholeinheit ionisierbare Gruppen in der Kette besitzen. Allgemein wird zwischen starken und schwachen Polyelektrolyten unterschieden. Während starke Polyelektrolyte wie Poly(styrolsulfonat) (PSS) oder Poly(diallyldimethylammoniumchlorid) (PDADMAC) in der Lösung unabhängig vom pH-Wert der Lösung vollständig geladen sind, ist bei schwachen Polyelektrolyten wie Poly(allylaminhydrochlorid) oder Polyacrylsäure der Ionisierungsgrad von dem pH-Wert abhängig. Anionische schwache Polyelektrolyte weisen die höchste Ladungsdichte im basischen Bereich auf, kationische Polyelektrolyte im sauren Bereich.
  • Polyelektrolyte adsorbieren in der Regel sehr stark aus wässrigen Lösungen auf entgegengesetzt geladenen Oberflächen. Die so entstehenden Polyelektrolytschichten können aus einer einzelnen Lage eines positiven oder negativen Polyelektrolyten bestehen. Es kann sich bei Polyelektrolytschichten aber auch um Polyelektrolyt-Multilagen handeln. Polyelektrolyt-Multilagen (PEM) entstehen durch konsekutive Adsorption von positiv und negativ geladenen Polyelektrolyten, in der Regel auch aus wässrigen Lösungen. Das Schichtwachstum ist vom Ionisierungsgrad der Polyelektrolyte abhängig. Sind schwache Polyelektrolyte stark dissoziiert (hoher Ionisierungsgrad), liegen sie in der Lösung wegen der elektrostatischen Abstoßung der Ladungszentren vorzugsweise in gestreckter Form vor, was meist zu einem geringen Schichtzuwachs für eine Lage führt. Sind die PE weniger stark dissoziiert, nehmen sie für gewöhnlich eine verknäulte Konformation an. Da die PE auf der Substratoberfläche sogenannte Loops und Tails ausbilden, ist das Dickeninkrement meist größer. Im Falle der starken Polyelektrolyte kann die Konformationsänderung auch durch Zugabe von Salzen erreicht werden, da bei hohen Salzkonzentrationen elektrostatische Ladungen gegeneinander abgeschirmt werden.
  • Das Wachstum von Polyelektrolytschichten ist oft linear, d. h., jede neue PE-Lage führt zu einem konstanten Schichtdickeninkrement, unabhängig von der Zahl bereits abgeschiedener Lagen. Es kann aber auch nicht-linear oder exponentiell sein, d. h., eine neue PE-Lage führt zu einem Schichtdickeninkrement, welches mit der Zahl bereits abgeschiedener Lagen zunimmt.
  • Es ist weiterhin bevorzugt, dass die mindestens eine Polyelektrolytschicht aus mindestens einem vollständig ionisierten Polyelektrolyten, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Poly(diallyldimethylammoniumchlorid), Poly(styrolsulfonat), Poly(vinylsulfat), Poly(styrolsulfonsäure) und weiteren polymeren Sulfonsäuren oder Sulfonaten, oder einem Polyelektrolyten, dessen Ionisierungsgrad in Abhängigkeit vom pH-Wert einstellbar ist, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Poly(allylaminhydrochlorid), Polyacrylsäure, Poly(ethylenimin), Polty(4-vinylpyridinhydrochlorid), Poly(vinylaminhydrochlorid), Poly(methacrylsäure), Poly(styrol-co-maleinsäure) und Mischungen hiervon, besteht oder diese im Wesentlichen enthält.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei der mindestens einen Polyelektrolytschicht um zwei oder mehr Polyelektrolytlagen, insbesondere bis zu 20 Polyelektrolytlagen, in Form von Polyelektrolyt-Multilagen (PEM) mit konsekutiv angeordneten positiv und negativ geladenen Polyelektrolytlagen.
  • Es ist weiter bevorzugt, dass die terminierenden Lagen der beiden in Kontakt zu bringenden Polyelektrolytschichten auf einem Substrat eine positive und auf dem anderen Substrat eine negative Ladung tragen oder dass beide eine negative Ladung aufweisen.
  • Der Vorteil des Einsatzes von Polyelektrolyten liegt darin, dass diese die Oberflächen nur als Monolage bedecken und somit gleichmäßig aufwachsen. Durch das abwechselnde Aufbringen von positiven und negativen Polyelektrolyten lässt sich die Schichtdicke unterschiedlich einstellen. Es besteht die Möglichkeit, verschiedene Polyelektrolyte mit unterschiedlichen Eigenschaften zu kombinieren.
  • Es ist bevorzugt, dass die letzte Lage auf den Verbundpartnern so gewählt wird, dass entweder eine positive und eine negative Oberflächenladung oder zwei negative Oberflächenladungen einander gegenüberstehen.
  • Eine bevorzugte Variante ist die Verwendung von schwachen Polyelektrolyten, die ein nicht lineares Wachstum (exponentielles Wachstum) zeigen. Dabei werden vorzugsweise Poly(allylaminhydrochlorid) bei pH 7,5 und Polyacrylsäure bei pH 3,5 eingesetzt. Unter diesen Bedingungen kann eine ausreichende Schichtdicke mit wenigen Doppellagen erhalten werden. Zwischen dem Aufbringen von zwei verschiedenen Elektrolyten ist es notwendig, die Substratoberfläche mit Wasser zu spülen, damit nicht adsorbierter Polyelektrolyt entfernt wird und keine Polyelektrolytkomplexe entstehen, die Partikel bilden könnten. Die Zeit, die die Oberflächen von den Polyelektrolyten benetzt sein sollen, liegt im Bereich von 5 s bis 300 s, optimal zwischen 30 s und 60 s.
  • Eine Doppellage besteht jeweils aus einer adsorbierten positiven und negativen Polyektrolytlage. Die Anzahl der Doppellagen n liegt typischerweise im Bereich 0 bis 20. Bevorzugt wird bei Siliziumwafern, dass auf beiden Wafern die zuerst adsorbierten PE gleiche Polarität aufweisen und dass eine Kombination aus n Lagenpaaren auf dem einen und (n + 0,5) Lagenpaaren auf dem anderen Fügepartner gewählt wird, mit n < 10. Dadurch enden die beiden PEM mit unterschiedlichen Polaritäten. Besonders bevorzugt ist n < 5 und ganz besonders bevorzugt ist n = 2. Da Siliziumwafer wegen der Anwesenheit von Silanolgruppen auf der Oberfläche bei mäßigen pH-Werten negative Ladungen ausbilden können, wird man in der Regel mit einem positiven PE beginnen. Da es neben elektrostatischen Wechselwirkungen aber auch andere Bindungskräfte gibt, die die Adsorption von Polyelektrolyten bestimmen, kann von der Regel u. U. auch abgewichen werden. Für verschiedene Anwendungen kann es auch von Vorteil sein, nur einen der Fügepartner mit einer Polyelektrolyt-Zwischenschicht zu versehen und die Fügepartner zu bonden. Die Anzahl der Doppellagen der Zwischenschicht hat einen Einfluss auf die Bondfestigkeit und kann somit entsprechend der Anwendung gewählt werden.
  • Vorzugsweise weist die mindestens eine Polyelektrolytschicht eine Dicke im Bereich von 0,5 nm bis 1 μm, bevorzugt von 20 nm bis 200 nm und besonders bevorzugt von 50 nm bis 100 nm aufweist.
  • Die Oberflächen der Fügepartner sind vorzugsweise poliert oder gereinigt, so dass sich beim Bonden eine große effektive Kontaktfläche ausbildet. Bei Substraten mit geringem E-Modul ist das Aufbringen einer äußeren Kraft beim Fügen vorteilhaft.
  • Das Aufbringen der Schichten kann durch das Eintauchen der Substrate in die Polyelektrolytlösungen und das Spülen in Wasser erfolgen. Eine bevorzugte Variante ist die Fixierung der Substrate auf einem Spindryer, so dass die Polyelektrolyte und das Wasser nach dem Aufbringen abgeschleudert werden können. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, dass durch eine Vorbehandlung der Fügeflächen die Anbindung der Polyelektrolyte verbessert wird.
  • Eine Seite der Substrate oder bestimmte Substratbereiche können durch eine Maske vor der Beschichtung mit den Polyelektrolyten geschützt werden. Weiterhin lassen sich Bereiche der Fügeflächen durch das Einstellen der Oberflächenenergie oder durch das Aufbringen von Antihaftschichten vor der Beschichtung mit Polyelektrolyten schützen.
  • Vorzugsweise werden die Polyelektrolyten als wässrige Lösung bereitgestellt, wobei über den pH-Wert der Lösung der Ionisierungsgrad des Polyelektrolyten eingestellt wird.
  • Als Substrate werden vorzugsweise Wafer eingesetzt, bevorzugt aus einem Glas oder einem Halbleiter, besonders bevorzugt aus Silizium.
  • Erfindungsgemäß wird ebenso ein Verbundsystem aus zwei miteinander stoffschlüssig verbundenen Substraten bereitgestellt, die zumindest bereichsweise über mindestens eine Polyelektrolytschicht als Haftvermittler miteinander verbunden sind, wobei die Polyelektrolytschicht bei einer Temperatur TB eine maximale Haftkraft HB aufweist und bei Temperaturen oberhalb von TB eine Reduzierung der Haftkraft zeigt und die bei einer Temperatur TDB > TB eine Haftkraft HDB besitzt, die eine Trennung der Substrate ermöglicht.
  • Verwendung finden die zuvor beschriebenen Verbundsysteme und das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere in der Mikrosystemtechnik.
  • Anhand der nachfolgenden Figur und des Beispiels soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert werden, ohne diesen auf die hier gezeigten spezifischen Ausführungsformen einschränken zu wollen.
  • 1 zeigt den Aufbau eines erfindungsgemäßen Verbundsystems.
  • In 1 sind zwei Substrate 1 und 2 dargestellt, wobei auf den Oberflächen der Substrate 1, 2 eine Polyelektrolytlage mit negativer Ladung aufgebracht ist. Auf diesen negativen Polylektrolytlagen 3 sind wiederum positiv geladene Elektrolytlagen 4 angeordnet. Für das Substrat 2 folgt eine weitere negativ geladene Polyelektrolytlage 3. Durch Fügen dieser beiden Elemente kann dann eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Substraten hergestellt werden.
  • Es werden polierte 4”-Silizium-Wafer (1, 2) mit einer Dicke von 525 µm mit RCA-Standardreinigung gereinigt und danach für 60 s in Poly(allylaminhydrochlorid) mit pH 7,5 gelegt und anschließend 60 s mit Wasser gespült. Danach werden die Wafer für 60 s in Polyacrylsäure mit pH 3,5 gelegt. Die Wafer werden erneut mit Wasser gespült und beide Wafer werden nochmals nacheinander jeweils für 60 s in die beiden Polyelektrolyte gelegt und 60 s gespült. Anschließend wird nur Wafer für 60 s in Poly(allylaminhydrochlorid) mit pH 7,5 gelegt und 60 s mit Wasser gespült.
  • Nachdem die Wafer getrocknet sind (Raumtemperatur, 50% rel. Feuchte), werden diese mittels Direktbonden gefügt und anschließend für drei Stunden bei TB = 90°C getempert. Nach dem Tempern beträgt die Bondenergie bzw. Haftung HB = 1,5 J/m2.
  • Nachdem der zweite Wafer auf eine Dicke von 100 μm poliert wurde, wird der Verbund bei TDB = 150°C für drei Stunden getempert. Beim Versuch, im Anschluss die Haftung mit dem Klingentest zu bestimmen, trennt sich der Verbund von selbst auf.

Claims (18)

  1. Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Substraten und anschließendem Lösen der stoffschlüssigen Verbindung, bei dem a) auf einer Oberfläche mindestens eines zu verbindenden Substrats zumindest bereichsweise eine Polyelektrolytschicht aufgetragen wird, b) das mit der Polyelektrolytschicht versehene Substrat an der mit der Polyelektrolytschicht versehenen Oberfläche mit mindestens einem weiteren Substrat in Kontakt gebracht wird, c) die Substrate über die mindestens eine Polyelektrolytschicht stoffschlüssig verbunden werden, wobei die Haftkraft der mindestens einen Polyelektrolytschicht im Bereich von 0,5 J/m–2 bis 3,0 J/m–2 liegt, und d) durch eine thermische Aktivierung bis maximal zu einer Temperatur TDB die Haftkraft bis zu einer Haftkraft HDB reduziert wird, bei der die stoffschlüssig verbundenen Substrate wieder getrennt werden können.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) durch eine thermische Aktivierung die Haftkraft der stoffschlüssigen Verbindung HB bis maximal zu einer Temperatur TB, bei der eine maximale Haftkraft HB erreicht wird, erhöht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftkraft HOB maximal 50% der maximalen Haftkraft HB beträgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftkraft HDB im Bereich von 0,01 J/m2 bis 0,5 J/m2 liegt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Polyelektrolytschicht aus mindestens einem vollständig ionisierten Polyelektrolyten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Poly(styrolsulfonat), Poly(diallyldimethylammoniumchlorid), Poly(vinylsulfat), Poly(styrolsulfonsäure) und weitere polymere Sulfonsäuren oder Sulfonate, oder einem Polyelektrolyten, dessen Ionisierungsgrad in Abhängigkeit vom pH-Wert einstellbar ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Poly(allylaminhydrochlorid), Polyacrylsäure, Poly(ethylenimin), Poly(4-vinylpyridinhydrochlorid), Poly(vinylaminhydrochlorid), Poly(methacrylsäure), Poly(styrol-co-maleinsäure) und Mischungen hiervon, besteht oder diese enthält.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Polyelektrolytschicht eine Dicke im Bereich von 0,5 nm bis 1 μm aufweist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Polyelektrolytschicht aus einer Polyelektrolytlage besteht oder die mindestens eine Polyelektrolytschicht zwei oder mehr Polyelektrolytlagen in Form von Polyelektrolyt-Multilagen (PEM) mit konsekutiv angeordneten positiv und negativ geladenen Polyelektrolytlagen aufweist.
  8. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die in Kontakt zu bringenden terminierenden Polyelektrolytlagen auf dem einen Substrat eine positive Ladung und auf dem anderen Substrat eine negative Ladung oder auf beiden Substraten eine negative Ladung aufweisen.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in Kontakt zu bringenden Oberflächen der Substrate vor Schritt a) poliert und/oder gereinigt und/oder aktiviert werden.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) das in Kontakt bringen durch Aufbringen einer äußeren Kraft unterstützt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyelektrolyten als wässrige Lösung bereitgestellt werden, wobei über den pH-Wert der Lösung der Ionisierungsgrad des Polyelektrolyten eingestellt wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragung der mindestens einen Polyelektrolytschicht durch Eintauchen des mindestens einen Substrats in eine wässrige Lösung des Polyelektrolyten oder durch Aufschleudern einer wässrigen Lösung des mindestens einen Polyelektrolyten erfolgt.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche vor der Auftragung der Polyelektrolytbeschichtung mit einer Maske abgedeckt wird, so dass die Oberfläche nur bereichsweise mit der Polyelektrolytbeschichtung versehen wird.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Substrate Wafereingesetzt werden.
  15. Verbundsystem aus zwei miteinander stoffschlüssig verbundenen Substraten, die zumindest bereichsweise über mindestens eine Polyelektrolytschicht als Haftvermittler miteinander verbunden sind, wobei die Polyelektrolytschicht bei einer Temperatur TB eine maximale Haftkraft HB aufweist und bei Temperaturen oberhalb von TB eine Reduzierung der Haftkraft zeigt und die bei einer Temperatur TDB > TB eine Haftkraft HDB die eine Trennung der Substrate ermöglicht.
  16. Verbundsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyelektrolytschicht aus mindestens einem vollständig ionisierten Polyelektrolyten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Poly(styrolsulfonat), Poly(diallyldimethylammoniumchlorid), Poly(vinylsulfat), Poly(styrolsulfonsäure) und weitere polymere Sulfonsäuren oder Sulfonate, oder einem Polyelektrolyten, dessen Ionisierungsgrad in Abhängigkeit vom pH-Wert einstellbar ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Poly(allylaminhydrochlorid), Polyacrylsäure, Poly(ethylenimin), Poly(4-vinylpyridinhydrochlorid), Poly(vinylaminhydrochlorid), Poly(methacrylsäure), Polystyrol-co-maleinsäure) und Mischungen hiervon, besteht oder diese enthält.
  17. Verbundsystem nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Substrat ein Wafer ist.
  18. Verwendung des Verbundsystems nach einem der Ansprüche 15 bis 17 in der Mikrosystemtechnik.
DE102014205885.6A 2014-03-28 2014-03-28 Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Substraten und anschließendem Lösen der stoffschlüssigen Verbindung, Verbundsystem und dessen Verwendung Active DE102014205885B3 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014205885.6A DE102014205885B3 (de) 2014-03-28 2014-03-28 Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Substraten und anschließendem Lösen der stoffschlüssigen Verbindung, Verbundsystem und dessen Verwendung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014205885.6A DE102014205885B3 (de) 2014-03-28 2014-03-28 Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Substraten und anschließendem Lösen der stoffschlüssigen Verbindung, Verbundsystem und dessen Verwendung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014205885B3 true DE102014205885B3 (de) 2015-03-12

Family

ID=52478820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014205885.6A Active DE102014205885B3 (de) 2014-03-28 2014-03-28 Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Substraten und anschließendem Lösen der stoffschlüssigen Verbindung, Verbundsystem und dessen Verwendung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102014205885B3 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6792991B2 (en) * 2001-06-07 2004-09-21 Erich Thallner Device for detaching a carrier from a semi-conductor disk
US20110308739A1 (en) * 2010-06-21 2011-12-22 Brewer Science Inc. Method and apparatus for removing a reversibly mounted device wafer from a carrier substrate
DE102011076148A1 (de) * 2011-05-19 2012-11-22 Bayer Materialscience Aktiengesellschaft Verfahren zum Beschichten von Kunststoffsubstraten mit Polyelektrolyten
EP2623573A2 (de) * 2008-10-31 2013-08-07 Brewer Science, Inc. Verfahren zum temporären waferbonden und zyklische olefinverbindungen für temporäres waferbonden

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6792991B2 (en) * 2001-06-07 2004-09-21 Erich Thallner Device for detaching a carrier from a semi-conductor disk
EP2623573A2 (de) * 2008-10-31 2013-08-07 Brewer Science, Inc. Verfahren zum temporären waferbonden und zyklische olefinverbindungen für temporäres waferbonden
US20110308739A1 (en) * 2010-06-21 2011-12-22 Brewer Science Inc. Method and apparatus for removing a reversibly mounted device wafer from a carrier substrate
DE102011076148A1 (de) * 2011-05-19 2012-11-22 Bayer Materialscience Aktiengesellschaft Verfahren zum Beschichten von Kunststoffsubstraten mit Polyelektrolyten

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DECHER, G.; HONG, J. D.; SCHMITT, J.: Buildup of ultrathin multilayer films by a self-assembly process: Ill. Consecutively alternating adsorption of anionic and cationic polyelectrolytes on charged surfaces. In: Thin Solid Films, 210/211, 1992, S. 831 - 835. - ISSN 0040-6090 *
NIKLAUS, F. [u.a.]: Adhesive wafer bonding. In: J. Appl. Phys., 99, 2006, 3, S. 031101 1-28. - ISSN 0021-8979 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020228893A1 (de) Verfahren zur herstellung eines ein trägersubstrat aufweisenden displays, ein nach diesem verfahren hergestelltes trägersubstrat sowie ein für ein flexibles display bestimmtes deckglas
CH625966A5 (de)
DE2326314C2 (de) Verfahren zur Herstellung von Reliefstrukturen
EP0585256A1 (de) Direktes substratbonden.
EP1955370A1 (de) Verfahren zur temporären fixierung eines polymeren schichtmaterials auf rauen oberflächen
DE102012208653B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Oberflächenbeschichtung mit eisabweisenden Eigenschaften, Oberflächenbeschichtung und deren Verwendung
WO2010121703A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum trennen eines substrats von einem trägersubstrat
DE1302727C2 (de) Verfahren zum herstellen einer mit wenigstens einer elektrode versehenen kornschicht, vorzugsweise fuer halbleiterbauelemente
DE112014003660B4 (de) Verfahren zum Bonden von Substraten
DE2808222B2 (de) Verfahren zur Herstellung von Composite-Membranen
DE102014205885B3 (de) Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Substraten und anschließendem Lösen der stoffschlüssigen Verbindung, Verbundsystem und dessen Verwendung
DE102012213649B4 (de) Mechanische Ablösung von Dünnschichten
DE102016003008A1 (de) Komprimierbares Montageband und dessen Verwendung
DE102016208984A1 (de) Elektrostriktives Element und Herstellungsverfahren dafür
EP3216049B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum beschichten eines produktsubstrats
EP2698829A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Solarmoduls
DE102016213185A1 (de) Haftklebemassen für die Verklebung von flexiblen Druckplatten
DE102013203056A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Mikrosiebs
DE102019112472B3 (de) Verfahren zur Herstellung eines ein Trägersubstrat aufweisenden Displays sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes Trägersubstrat
WO2021204566A1 (de) Verfahren zum herstellen einer verbundscheibe und verbundscheibe
WO2023066463A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum erzeugen und zum bereitstellen von elektronischen bauteilen
DE102006048799B4 (de) Verfahren und Einrichtung zum Ablösen eines dünnen Wafers oder bereits vereinzelter Bauelemente eines dünnen Wafers von einem Träger
DE102012101170A1 (de) Aufnahmeeinrichtung zur Handhabung dünner Substrate
AT517638B1 (de) Aufnahmeeinrichtung zur Handhabung strukturierter Substrate
DE102011055148A1 (de) Solarmodul und Verfahren zu dessen Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R082 Change of representative

Representative=s name: PFENNING MEINIG & PARTNER GBR, DE

Representative=s name: PFENNING, MEINIG & PARTNER MBB PATENTANWAELTE, DE

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final