-
Hintergrund der Erfindung
-
Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung befasst sich allgemein mit neuen Verfahren zum temporären Bonden von Wafern, die einen Vorrichtungswafer während einer Waferverdünnung und anderer Rückseitenbearbeitung auf einem Trägersubstrat tragen können.
-
Beschreibung des Standes der Technik
-
Integrierte Schaltungen, Leistungshalbleiter, lichtemittierende Dioden, photonische Schaltungen, mikroelektromechanische Systeme (MEMS), eingebettete passive Arrays, Packaging Interposers und ein Host von weiteren Silizium- und Verbindungshalbleiter-basierten Mikrovorrichtungen werden kollektiv in Arrays auf Wafersubstraten hergestellt, deren Durchmesser von 2,54 bis 30,48 cm (1 bis 12 Zoll) reicht. Die Vorrichtungen werden anschließend in einzelne Vorrichtungen oder Rohchips (engl.: „dies“) getrennt, die so gepackt werden, dass sie eine praktische Kopplung mit der makroskopischen Umgebung erlauben, zum Beispiel durch Kopplung mit einer Leiterplatte. Es erfreut sich zunehmender Beliebtheit, die Vorrichtungspackung auf dem oder um den Rohchip herum zu konstruieren, während es nach wie vor Teil des Wafer Arrays ist. Diese Praxis, die als Wafer Level Packaging bezeichnet wird, verringert die Gesamtpackungskosten und ermöglicht das Erreichen einer höheren Kopplungsdichte zwischen der Vorrichtung und seiner mikroelektronischen Umgebung als mit traditionelleren Packungen, die gewöhnlich Außenabmessungen besitzen, die mehrmals größer sind als die gegenwärtige Vorrichtung.
-
Bis vor kurzem haben sich Kopplungsschemata im Allgemeinen auf zwei Dimensionen beschränkt, was bedeutet, dass sämtliche der elektrischen Verbindungen zwischen der Vorrichtung und der entsprechenden Platten- oder Packungsoberfläche, an der sie angebracht ist, in einer horizontalen, oder x-y-, Ebene platziert wurden. Die Mikroelektronikindustrie hat nun erkannt, dass bedeutende Zunahmen der Vorrichtungskopplungsdichte und entsprechende Verringerungen der Signalverzögerung (als Ergebnis der Verkürzung der Entfernung zwischen elektrischen Verbindungsstellen) erreicht werden können, indem Vorrichtungen vertikal, das heißt in der z-Richtung, gestapelt und gekoppelt werden. Zwei übliche Erfordernisse für das Stapeln von Vorrichtungen sind: (1) Verdünnen der Vorrichtung in der Richtung durch den Wafer von der Rückseite, und (2) anschließendes Bilden von elektrischen Verbindungen durch den Wafer, die üblicherweise als Silizium-Durchkontaktierungen (engl. „through-silicon-vias“ oder „TSVs“) bezeichnet werden, und die auf der Rückseite der Vorrichtung enden. In diesem Fall ist das Verdünnen von Halbleitervorrichtungen nunmehr gängige Praxis geworden, sogar wenn Vorrichtungen nicht in einer gestapelten Konfiguration gepackt werden, weil es die Wärmeverteilung fördert und einen viel geringeren Formfaktor ermöglicht, der mit kompakten elektronischen Produkten wie zum Beispiel Mobiltelefonen erreichbar ist.
-
Es gibt ein wachsendes Interesse am Verdünnen von Halbleitervorrichtungen auf weniger als 100 Mikrometer, um deren Profile zu verringern, insbesondere wenn sie oder die entsprechenden Packungen, in denen sie sich befinden, gestapelt sind, und um die Bildung von elektrischen Rückseitenverbindungen auf den Vorrichtungen zu erleichtern. Siliziumwafer, die bei der Herstellung von integrierten Schaltungen hohen Volumens verwendet werden, weisen typischerweise Durchmesser von 200 oder 300 mm und eine Dicke durch den Wafer von etwa 750 Mikrometern auf. Ohne Verdünnung wäre es nahezu unmöglich, elektrische Rückseitenkontakte zu bilden, die sich mit einer Vorderseitenschaltung verbinden, indem die Verbindungen durch den Wafer geführt werden. Hocheffiziente Verdünnungsverfahren für Silizium mit Halbleiterqualität und Verbindungshalbleiter, die auf mechanischem Schleifen (Rückseitenschleifen) und Polieren sowie chemischem Ätzen basieren, werden nunmehr gewerblich eingesetzt. Diese Verfahren ermöglichen eine Verringerung der Dicke der Vorrichtungswafer auf weniger als 100 Mikrometer in wenigen Minuten, während eine genaue Kontrolle über die Gleichmäßigkeit der Waferquerdicke beibehalten wird.
-
Beispielsweise lehrt die
DE 10 2006 000 687 A1 das Bonden eines Substrats und eines Wafer unter Verwendung einer Klebeschicht, die so gewählt ist, dass ihre Klebeeigenschaften neutralisiert oder kleiner werden, wenn eine vorgegebene Temperatur überschritten wird. Die Klebeschicht wird nur ringförmig zwischen dem Substrat und dem Wafer in der Nähre des Randbereichs des Wafers aufgebracht, wobei der zentrale Bereich des Wafer/Stapels entweder leer ist oder einen zusätzlichen elastischen Klebefilm enthält, der mit einer Klebeschicht auf einer oder beiden Seiten ausgestattet ist, um die Haftung zwischen dem Substrat und dem Wafer zu verbessern.
-
Ferner offenbart die
US 2006 / 0 046 433 A1 ein Verfahren zum Halten eines Wafers an einem Träger, so dass der Wafer gedünnt werden kann. Es gibt eine Reihe von Vorsprüngen zum Aufnehmen und Halten der Merkmale auf der Vorrichtungsoberfläche des zu dünnenden Wafers. Am Rand gibt es einen Spalt zwischen dem Träger und dem Vorrichtungssubstrat.
-
In der
US 2005 / 0 029 224 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung einer dünnen Schicht/Substrat-Anordnung beschrieben. Hierbei werden zwei Substrate aneinander angebracht nachdem man eines davon gedünnt hat.
-
Vorrichtungswafer, die auf weniger als 100 Mikrometer verdünnt worden sind, und insbesondere solche, die auf weniger als 60 Mikrometer verdünnt worden sind, sind extrem zerbrechlich und müssen über ihre vollen Abmessungen getragen werden, um Rissbildung und Zerbrechen zu verhindern. Zum Transportieren von ultradünnen Vorrichtungswafern sind zahlreiche Wafer-Stäbe und -futter (engl. „wafer wands and chucks“) entwickelt worden, aber es existiert nach wie vor das Problem, wie die Wafer während Rückschleif- und TSV-Bildungsverfahren, die Stufen wie chemisch-mechanisches Polieren (CMP), Lithographie, Ätzen, Abscheidung, Glühen und Reinigen einschließen, getragen werden sollen, weil diese Stufen den Vorrichtungswafer hoher thermischer und mechanischer Beanspruchung aussetzen, wenn oder nachdem er verdünnt wird oder worden ist. Ein zunehmend beliebter Ansatz zur Handhabung von ultradünnen Wafern umfasst das Anbringen des Vorrichtungswafers mit noch voller Dicke abwärtsgerichtet an einem starren Träger mit einem polymeren Haftmittel. Er wird anschließend verdünnt und von der Rückseite her bearbeitet. Der vollständig bearbeitete, ultradünne Wafer wird anschließend, nachdem die Rückseitenbearbeitung beendet wurde, durch thermische, thermomechanische oder chemische Verfahren von dem Träger entfernt oder debondet.
-
Gängige Trägermaterialien schließen Silizium (z.B. einen rohen Vorrichtungswafer), Natronkalkglas, Borosilikatglas, Saphir und verschiedene Metalle und Keramiken ein. Die Träger können quadratisch oder rechteckig sein, sind üblicherweise aber rund und sind der Größe nach so an den Vorrichtungswafer angepasst, dass die gebondete Anordnung in herkömmlichen Bearbeitungsgeräten und -kassetten gehandhabt werden kann. Manchmal sind die Träger perforiert, um den Debondingprozess zu beschleunigen, wenn ein flüssiges chemisches Mittel als Trennmittel verwendet wird, um das polymere Haftmittel aufzulösen oder zu zersetzen.
-
Die polymeren Haftmittel, die zum temporären Wafer Bonding verwendet werden, werden typischerweise durch Rotationsbeschichtung oder Sprühbeschichtung aus einer Lösung oder durch Laminieren als Trockenfolienbänder aufgetragen. Rotations- und sprühaufgetragene Haftmittel werden zunehmend bevorzugt, weil sie Beschichtungen mit höherer Dickengleichmäßigkeit bilden als Bänder bereitstellen können. Eine höhere Dickengleichmäßigkeit mündet in einer größeren Kontrolle über die Dickengleichmäßigkeit in Querrichtung des Wafers nach dem Verdünnen. Die polymeren Haftmittel weisen eine hohe Bondfestigkeit gegenüber dem Vorrichtungswafer und dem Träger auf.
-
Das polymere Haftmittel kann auf den Vorrichtungswafer, den Träger oder beide rotationsaufgetragen werden, abhängig von der Dicke und der Beschichtungsplanität (Ebenheit), die erforderlich ist. Der beschichtete Wafer wird gebacken, um sämtliches Beschichtungslösungsmittel aus der polymeren Haftmittelschicht zu entfernen. Der beschichtete Wafer und Träger werden anschließend in einer beheizten mechanischen Presse zum Bonden in Kontakt gebracht. Ausreichende(r) Temperatur und Druck werden angelegt, um zu bewirken, dass das Haftmittel in die strukturellen Merkmale des Vorrichtungswafers fließt und diese füllt, und um einen innigen Kontakt mit sämtlichen Bereichen der Vorrichtungswafer und Trägeroberflächen zu erreichen.
-
Das Debonden des Vorrichtungswafers von dem Träger, das sich an die Rückseitenbearbeitung anschließt, wird typischerweise auf einem von vier Wegen durchgeführt:
- (1) Chemisch - Der gebondete Waferstapel wird in ein Lösungsmittel oder chemisches Mittel eingetaucht oder mit einem Lösungsmittel oder chemischen Mittel besprüht, um das polymere Haftmittel aufzulösen oder zu zersetzen.
- (2) Photozersetzung - Der gebondete Waferstapel wird mit einer Lichtquelle durch einen transparenten Träger bestrahlt, um die Haftmittelgrenzschicht, die an den Träger anschließt, photozuzersetzen. Der Träger kann anschließend von dem Stapel getrennt werden, und der Rest des polymeren Haftmittels wird von dem Vorrichtungswafer debondet, während er auf einem Futter gehalten wird.
- (3) Thermomechanisch - Der gebondete Waferstapel wird über die Erweichungstemperatur des polymeren Haftmittels hinaus erhitzt, und der Vorrichtungswafer wird anschließend von dem Träger weggeschoben oder -gezogen, während er mit einem Halterfutter (engl.: „holding chuck“) gestützt wird, das den gesamten Wafer hält.
- (4) Thermische Zersetzung - Der gebondete Waferstapel wird über die Zersetzungstemperatur des polymeren Haftmittels hinaus erhitzt, was dazu führt, dass es verdampft und die Haftung gegenüber dem Vorrichtungswafer und dem Träger verliert.
-
Jedes dieser Debondingverfahren weist Nachteile auf, die dessen Verwendung in einer Produktionsumgebung ernsthaft einschränken. Zum Beispiel ist das chemische Debonden durch Auflösen des polymeren Haftmittels ein langsamer Prozess, weil das Lösungsmittel über eine große Entfernung durch das viskose Polymermedium diffundieren muss, um eine Abtrennung zu bewirken. Das heißt, dass das Lösungsmittel von dem Rand des gebondeten Substrats, oder von einer Perforation in dem Träger, in den lokalen Bereich des Haftmittels diffundieren muss. In jedem Fall beträgt die minimale Entfernung, die für Lösungsmitteldiffusion und -penetration erforderlich ist, mindestens 3 bis 5 mm und kann viel größer sein, sogar wenn Perforationen vorhanden sind, um den Lösungsmittelkontakt mit der Haftmittelschicht zu erhöhen. Behandlungszeiten von mehreren Stunden, sogar bei erhöhten Temperaturen (> 60°C) sind üblicherweise erforderlich, damit das Debonding auftritt, was bedeutet, dass der Waferdurchsatz gering sein wird.
-
Die Photozersetzung ist ebenfalls ein langsamer Prozess, weil das gesamte gebondete Substrat nicht zur gleichen Zeit belichtet werden kann. Stattdessen muss die belichtende Lichtquelle, die üblicherweise ein Laser mit einem Strahlquerschnitt von nur wenigen Millimetern ist, zu einem bestimmten Zeitpunkt auf eine kleine Fläche fokussiert werden, um ausreichend Energie freizusetzen, damit die Zersetzung der Haftmittelschicht auftritt. Der Strahl wird anschließend in einer laufenden Weise quer über das Substrat gescannt (oder gerastert), um die gesamte Oberfläche zu debonden, was zu langen Debondingzeiten führt.
-
Während das thermomechanische (TM) Debonden typischerweise in wenigen Minuten durchgeführt werden kann, weist es andere Einschränkungen auf, die die Vorrichtungsausbeute verringern. Rückseitenverfahren für temporär gebondete Vorrichtungswafer umfassen häufig Arbeitstemperaturen von mehr als 200 °C oder sogar 300 °C. Die polymeren Haftmittel, die für das TM-Debonding verwendet werden, dürfen bei oder nahe der Arbeitstemperatur weder zerfallen, noch umfangreich erweichen, da sonst das Debonding frühzeitig auftreten würde. Als Ergebnis werden die Haftmittel normalerweise so ausgestaltet, dass sie bei 20 bis 50 °C oberhalb der Arbeitstemperatur ausreichend erweichen, damit das Debonding auftritt. Als Ergebnis der thermischen Ausdehnung setzt die hohe Temperatur, die für das Debonding erforderlich ist, das gebondete Paar einer bedeutenden Beanspruchung aus. Zur gleichen Zeit verursacht die hohe mechanische Kraft, die erforderlich ist, um den Vorrichtungswafer von dem Träger durch eine Gleit-, Hebe- oder Drehbewegung wegzubewegen, zusätzliche Beanspruchung, die dazu führen kann, dass der Vorrichtungswafer zerbricht oder innerhalb der mikroskopischen Schaltung einzelner Vorrichtungen Schaden anrichtet, was zu Vorrichtungsfehlern und Ausbeuteverlusten führt.
-
Das Debonden durch thermische Zersetzung (TD) ist ebenfalls anfällig für das Zerbrechen der Wafer. Wenn das polymere Haftmittel zersetzt wird, werden Gase erzeugt, und diese Gase können zwischen dem Vorrichtungswafer und dem Träger gefangen gehalten werden, bevor der Großteil des Haftmittels entfernt worden ist. Die Ansammlung gefangener Gase kann dazu führen, dass der dünne Vorrichtungswafer Blasen bekommt und rissig wird oder sogar zerspringt. Ein weiteres Problem beim TD-Debonden ist, dass eine Polymerzersetzung oft mit der Bildung von hartnäckigen Verkohlungsrückständen einhergeht, die von dem Vorrichtungswafer durch gewöhnliche Reinigungstechniken nicht entfernt werden können.
-
Die Einschränkungen dieser Debondingverfahren für polymere Haftmittel des Standes der Technik haben zu einem Bedarf an neuen Arten der trägergestützten Handhabung von dünnen Wafern geführt, die einen hohen Waferdurchsatz liefern und die Wahrscheinlichkeit für einen Vorrichtungswaferbruch und eine innere Vorrichtungsbeschädigung verringern oder beseitigen.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung stellt allgemein ein neues temporäres Bondingverfahren bereit.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bilden einer temporären Waferbondstruktur wird in einer Ausführungsform
ein erstes Substrat mit Vorderseiten- und Rückseitenoberflächen bereitgestellt, wobei die Vorderseitenoberfläche einen peripheren Bereich und einen zentralen Bereich aufweist,
auf dem peripheren Bereich ein Randbond gebildet, wobei der Randbond in dem zentralen Bereich fehlt, wobei der Randbond aus einem Material gebildet wird, das Monomere, Oligomere oder Polymere enthält, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Epoxidharzen, Acrylen, Silikonen, Styrolen, Vinylhalogeniden, Vinylestern, Polyamiden, Polyimiden, Polysulfonen, Polyethersulfonen, Cycloolefinen, Polyolefinkautschuken und Polyurethanen, wobei der Randbond eine Haftstärke aufweist, die größer als etwa 345 kPa ist, und
in den zentralen Bereich ein amorphes polymeres Füllmaterial eingebracht, wobei das Füllmaterial eine Haftstärke von weniger als etwa 345 kPa (50 psi) Überdruck aufweist, bestimmt mittels ASTM D4541/D7234, wobei das Füllmaterial einen Gewichtsverlust von weniger als etwa 1 Gew.-% bei Temperaturen von etwa 150°C bis etwa 350°C erfährt, wobei der Randbond eine Haftstärke aufweist, die mindestens etwa 3447 Pa (0,5 psi) Überdruck größer ist als die Haftstärke des Füllmaterials, und anschließend
ein zweites Substrat mit einer Trägeroberfläche in Kontakt gebracht, um so den Randbond an die Trägeroberfläche zu bonden und die temporäre Waferbondingstruktur zu bilden.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bilden einer temporären Waferbondstruktur werden in einer anderen Ausführungsform ein Stapel bereitgestellt, der
ein erstes Substrat mit einer Rückseitenoberfläche und einer Vorrichtungsoberfläche, wobei die Vorrichtungsoberfläche einen peripheren Bereich und einen zentralen Bereich aufweist,
ein zweites Substrat mit einer Trägeroberfläche, und
einen Randbond, der an den peripheren Bereich und an die Trägeroberfläche gebondet ist, wobei der Randbond in dem zentralen Bereich fehlt, um eine Füllzone zu bilden, wobei der Randbond aus einem Material gebildet wird, das Monomere, Oligomere oder Polymere enthält, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Epoxidharzen, Acrylen, Silikonen, Styrolen, Vinylhalogeniden, Vinylestern, Polyamiden, Polyimiden, Polysulfonen, Polyethersulfonen, Cycloolefinen, Polyolefinkautschuken und Polyurethanen, wobei der Randbond eine Haftstärke aufweist, die größer als etwa 345 kPa ist, und
ein amorphes polymeres Füllmaterial in der Füllzone umfasst, wobei das Füllmaterial eine Haftstärke von weniger als etwa 345 kPa (50 psi) Überdruck aufweist, bestimmt mittels ASTM D4541/D7234, wobei das Füllmaterial einen Gewichtsverlust von weniger als etwa 1 Gew.-% bei Temperaturen von etwa 150°C bis etwa 350°C erfährt, wobei der Randbond eine Haftstärke aufweist, die mindestens etwa 3447 Pa (0,5 psi) Überdruck größer ist als die Haftstärke des Füllmaterials,
und die ersten und zweiten Substrate getrennt, wobei vor dem Trennen der Randbond einem Lösungsmittel ausgesetzt wird, um den Randbond aufzulösen, oder der Randbond mechanisch unter Verwendung von Laserablation, Plasmaätzen, Bestrahlen mit Wasser zerrissen oder zerstört wird.
-
In noch einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung einen Gegenstand bereit, der
ein erstes Substrat mit Vorderseiten- und Rückseitenoberflächen, wobei die Vorderseitenoberfläche einen peripheren Bereich und einen zentralen Bereich aufweist,
ein zweites Substrat mit einer Trägeroberfläche,
einen Randbond, der erste und zweite Oberflächen zeigt, wobei die erste Oberfläche an den peripheren Bereich gebondet ist und die zweite Oberfläche von dem peripheren Bereich wegweist und an die Trägeroberfläche gebondet ist, wobei der Randbond in dem zentralen Bereich fehlt, um eine Füllzone zu bilden, wobei der Randbond aus einem Material gebildet wird, das Monomere, Oligomere oder Polymere enthält, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Epoxidharzen, Acrylen, Silikonen, Styrolen, Vinylhalogeniden, Vinylestern, Polyamiden, Polyimiden, Polysulfonen, Polyethersulfonen, Cycloolefinen, Polyolefinkautschuken und Polyurethanen, wobei der Randbond eine Haftstärke aufweist, die größer als etwa 345 kPa ist, und
ein amorphes polymeres Füllmaterial in der Füllzone umfasst, wobei das Füllmaterial eine Haftstärke von weniger als etwa 345 kPa (50 psi) Überdruck aufweist, bestimmt mittels ASTM D4541/D7234 und an den ersten und zweiten Oberflächen fehlt, wobei das Füllmaterial einen Gewichtsverlust von weniger als etwa 1 Gew.-% bei Temperaturen von etwa 150°C bis etwa 350°C erfährt, wobei der Randbond eine Haftstärke aufweist, die mindestens etwa 3774 Pa (0,5 psi) Überdruck größer ist als die Haftstärke des Füllmaterials.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine schematische Zeichnung, die eine Ausführungsform für das Bonden von Substraten gemäß der Erfindung zeigt;
- 2 ist eine schematische Zeichnung, die eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, bei der zwei der Verfahrensstufen vertauscht worden sind;
- 3 ist eine schematische Zeichnung, die eine alternative Ausführungsform der Erfindung wiedergibt, bei der ein Laminat als die Füllschicht eingesetzt werden kann;
- 4 ist eine schematische Zeichnung, die eine weitere alternative Ausführungsform der Erfindung wiedergibt, bei der eine zweite Schicht verwendet wird, die an die Füllschicht angrenzt;
- 5 ist eine schematische Zeichnung, die eine mögliche gewerbliche Variation der Ausführungsform von 4 zeigt; und
- 6 ist eine schematische Zeichnung, die eine weitere Variation der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
-
1 zeigt ein Verfahren, durch welches das periphere Bonden der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden kann. Im Bezug auf Stufe (a) von 1 wird eine Vorläuferstruktur 10 in einer schematischen und Querschnittsansicht dargestellt. Struktur 10 schließt ein erstes Substrat 12 ein. In dieser Ausführungsform ist das erste Substrat 12 ein Vorrichtungswafer. Das heißt, dass das Substrat 12 eine Vorderseiten- oder Vorrichtungsoberfläche 14, eine Rückseitenoberfläche 16 und einen äußersten Rand 17 aufweist. Obwohl das Substrat 12 von irgendeiner Form sein kann, wäre es typischerweise kreisförmig. Ungeachtet der Form weist die Vorderseiten- oder Vorrichtungsoberfläche 14 einen peripheren Bereich 18 und einen zentralen Bereich 20 auf.
-
Bevorzugte erste Substrate 12 schließen Vorrichtungswafer ein, deren Vorrichtungsoberflächen Arrays von Vorrichtungen enthalten, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus integrierten Schaltungen, MEMS, Mikrosensoren, Leistungshalbleitern, lichtdemittierenden Dioden, photonischen Schaltungen, Interposern, eingebetteten passiven Vorrichtungen und weiteren Mikrovorrichtungen, die auf oder aus Silizium oder weiteren halbleitenden Materialien wie zum Beispiel Silizium-Germanium, Galliumarsenid und Galliumnitrid hergestellt sind. Die Oberflächen dieser Vorrichtungen enthalten üblicherweise Strukturen, die aus einem oder mehreren der folgenden Materialien gebildet sind: Silizium, Polysilizium, Siliziumdioxid, Silizium(oxy)nitrid, Metallen (z.B. Kupfer, Aluminium, Gold, Wolfram, Tantal), Dielektrika mit geringem k-Wert, Polymerdielektrika und verschiedenen Metallnitriden und -siliziden. Die Vorrichtungsoberfläche 14 kann ferner erhöhte Strukturen wie zum Beispiel Lötperlen und Metallpfosten und -pfeiler enthalten.
-
Ein Füllmaterial wird auf die Vorrichtungsoberfläche 14 von Substrat 12 aufgetragen, um eine Füllschicht 22 zu bilden. Die Füllschicht 22 weist erste und zweite Oberflächen 24, 26 sowie einen äußersten Teilbereich 28 auf. Es ist bevorzugt, dass die Füllschicht 22 so aufgetragen wird, dass sie eine Dicke (gemessen an ihrer dicksten Stelle) von etwa 5 um bis etwa 100 um, bevorzugter von etwa 5 um bis etwa 50 um, und noch bevorzugter von etwa 10 um bis etwa 30 µm aufweist.
-
Die Auftragung des Füllmaterials kann mittels irgendeines herkömmlichen Mittels durchgeführt werden, das Rotationsbeschichtung, Gießen aus der Lösung (z.B. Miniskusbeschichtung oder Walzenbeschichtung), Tintenstrahlbildung und Sprühbeschichtung einschließt. Wenn es mittels Rotationsbeschichtung aufgetragen wird, wird das die Füllschicht 22 bildende Material typischerweise bei Geschwindigkeiten von etwa 500 U/min bis etwa 5000 U/min über einen Zeitraum von etwa 60 Sekunden bis etwa 120 Sekunden rotationsbeschichtet. Die Schicht würde anschließend nahe oder oberhalb des Siedepunktes des bzw. der Lösungsmittel(s), das (die) in der Füllschicht 22 vorhanden ist (sind) (z.B. von etwa 80 °C bis etwa 250°C), für einen Zeitraum von etwa 1 Minute bis etwa 15 Minuten gebacken, um den Gehalt an restlichem Lösungsmittel in der Füllschicht 22 auf weniger als etwa 1 Gew.-% zu reduzieren.
-
Die Füllschicht 22 wird typischerweise aus einem Material gebildet, das Monomere, Oligomere und/oder Polymere enthält, die in einem Lösungsmittelsystem dispergiert oder gelöst sind. Falls die Füllschicht mittels Rotationsbeschichtung aufgetragen wird, ist es bevorzugt, dass der Feststoffgehalt dieses Materials etwa 1 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-%, bevorzugter etwa 5 Gew.-% bis etwa 40 Gew.-%, und noch bevorzugter etwa 10 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-% beträgt. Beispiele geeigneter Monomere, Oligomere und/oder Polymere schließen solche ein, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Cycloolefinpolymeren und -copolymeren und amorphen Fluorpolymeren mit hohem Gehalt an Fluoratomen (größer als etwa 30 Gew.-%) wie zum Beispiel fluorierten Siloxanpolymeren, fluorierten Ethylen-Propylen-Copolymeren, Polymeren mit Perfluoralkoxyseitengruppen und Copolymeren von Tetrafluorethylen und 2,2-Bis-trifluormethyl-4,5-difluor-1,3-dioxol, die besonders bevorzugt sind. Es wird betont, dass die Bondfestigkeit dieser Materialien von deren spezifischen chemischen Strukturen und den Beschichtungs- und Backbedingungen, die verwendet werden, um sie aufzutragen, abhängen wird.
-
Beispiele geeigneter Lösungsmittelsysteme für Cycloolefinpolymere und -copolymere schließen Lösungsmittel ein, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus aliphatischen Lösungsmitteln wie zum Beispiel Hexan, Decan, Dodecan und Dodecen, alkylsubstituierten aromatischen Lösungsmitteln wie zum Beispiel Mesitylen und Mischungen davon. Geeignete Lösungsmittelsysteme für amorphe Fluorpolymere schließen Fluorkohlenstofflösungsmittel ein, die beispielsweise von 3 M Corporation unter der Marke FLÜORINERT® verkauft werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform könnte die Füllschicht 22 ferner aus einem polymeren Material gebildet werden, das dispergierte Nanopartikel enthält. Geeignete Nanopartikelmaterialien schließen solche ein, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumoxid, Ceroxid, Titandioxid, Siliziumdioxid, Zirkonium, Graphit und Mischungen davon.
-
Das Material, aus dem die Füllschicht 22 gebildet wird, sollte bei Temperaturen von etwa 150°C bis etwa 350°C, und vorzugsweise von etwa 200°C bis 300°C, stabil bleiben. Darüber hinaus sollte dieses Material unter den chemischen Bedingungen, denen es in den bestimmten Rückseitenverfahren begegnet, denen es unterzogen wird, stabil sein. Die Füllschicht 22 sollte sich nicht zersetzen (d.h. weniger als etwa 1 % Gewichtsverlust) oder anderweitig ihre mechanische Integrität unter diesen Bedingungen verlieren, zum Beispiel durch Schmelzen. Die Füllschicht 22 sollte ferner keine Entgasung zeigen, die dazu führen könnte, dass die dünnen Vorrichtungswafer Blasen bilden oder sich verformen, insbesondere wenn sie Hochvakuumverfahren unterzogen werden, wie während der Abscheidung von CVD-dielektrischen Schichten.
-
In dieser Ausführungsform bildet die Füllschicht 22 vorzugsweise keine starken Haftverbindungen, was die spätere Trennung erleichtert. Allgemein gesagt sind amorphe polymere Materialien erwünscht, die (1) geringe freie Oberflächenenergien aufweisen, (2) nicht klebrig sind und dafür bekannt sind, nicht stark an Glas, Silizium und Metalloberflächen zu haften (d.h. typischerweise sehr geringe Konzentrationen an Hydroxyl- oder Carbonsäuregruppen, und vorzugsweise keine solchen Gruppen, aufweisen würden), (3) aus der Lösung gegossen werden können oder zur Laminierung zu einer dünnen Folie verarbeitet werden können, (4) unter typischen Bondingbedingungen fließen werden, um die Vorrichtungswaferoberflächentopographie zu füllen, wobei zwischen den Substraten ein hohlraumfreier Bondfilm gebildet wird, und (5) unter mechanischer Beanspruchung, der sie während der Rückseitenbearbeitung begegnen, sogar wenn diese bei hohen Temperaturen oder unter Hochvakuumbedingungen durchgeführt werden, keine Risse bilden, nicht fließen oder sich neu verteilen werden. So wie hierin verwendet, ist die geringe freie Oberflächenenergie als ein polymeres Material definiert, das einen Kontaktwinkel mit Wasser von mindestens etwa 90° zeigt und eine kritische Oberflächenspannung von weniger als etwa 40 dynes/cm, vorzugsweise weniger als etwa 30 dynes/cm und noch bevorzugter etwa 12 dynes/cm bis etwa 25 dynes/cm aufweist, wie durch Kontaktwinkelmessungen bestimmt.
-
Die geringe Bondfestigkeit bezieht sich auf polymere Materialien, die nicht haften oder von einem Substrat mit nur geringem Handdruck debondet werden können, wie er verwendet werden könnte, um ein anbindendes Notizpapier zu debonden. Somit wäre irgendetwas mit einer Haftstärke von weniger als etwa 345 kPa (50 psi) Überdruck, vorzugsweise von weniger als etwa 241 kPa (35 psi) Überdruck, und noch bevorzugter von etwa 6,89 kPa (1 psi) Überdruck bis etwa 207 kPa (30 psi) Überdruck zur Verwendung als Füllschicht 22 erwünscht. So wie hierin verwendet, ist die Bindungsfestigkeit mittels ASTM D4541/D7234 bestimmt. Beispiele geeigneter polymerer Materialien, die die obigen Eigenschaften aufweisen, schließen einige Cycloolefinpolymere und -copolymere, die unter den Bezeichnungen APEL® von Mitsui, TOPAS® von Ticona und ZEONOR® von Zeon brands verkauft werden, und lösungsmittellösliche Fluorpolymere wie zum Beispiel CYTOP®-Polymere, die von Asahi Glass verkauft werden, und TEFLON® AF-Polymere, die von DuPont verkauft werden, ein. Die Bondfestigkeit dieser Materialien wird von den Beschichtungs- und Backbedingungen abhängen, die verwendet werden, um sie aufzutragen.
-
Als nächstes, und mit Bezug auf Stufe (b) von 1, wird der äußerste Teilbereich 28 der Füllschicht 22 entfernt. Dies kann durch irgendein Mittel erreicht werden, das die Entfernung der gewünschten Menge ohne Beschädigen des ersten Substrats 12 ermöglicht, einschließlich des Auflösens des äußersten Teilbereichs 28 mit einem Lösungsmittel, das dafür bekannt ist, ein gutes Lösungsmittel für das Material zu sein, aus dem die Füllschicht 22 gebildet ist. Beispiele solcher Lösungsmittel schließen solche ein, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus aliphatischen Lösungsmitteln (z.B. Hexan, Decan, Dodecan und Dodecen), Fluorkohlenstofflösungsmitteln und Mischungen davon. Nach der Randentfernung weist die Füllschicht 22 einen äußersten Rand 30 auf, der in einer Entfernung „D“ von dem äußeren Rand 17 angeordnet ist. „D“ beträgt typischerweise etwa 2 mm bis etwa 15 mm, vorzugsweise etwa 2 mm bis etwa 10 mm, und noch bevorzugter etwa 2 mm bis etwa 5 mm. Der Kontakt mit dem Randentfernungslösungsmittel kann für eine ausreichende Zeit beibehalten werden, um die gewünschte Menge von Füllschicht 22 aufzulösen, um die erwünschte Entfernung „D“ zu erzielen, jedoch wären typische Kontaktzeiten etwa 5 Sekunden bis etwa 60 Sekunden.
-
Mit Bezug auf Stufe (c) von 1 wird ein zweites Substrat 32 abgebildet. In dieser besonderen Ausführungsform ist das zweite Substrat 32 ein Trägersubstrat. Das zweite Substrat 32 schließt eine Trägeroberfläche 34, eine Rückseitenoberfläche 36 und einen äußeren Rand 38 ein. Wie im Fall des ersten Substrats 12, kann das zweite Substrat 32 von irgendeiner Form sein, obwohl es typischerweise kreisförmig wäre. Darüber hinaus wäre das zweite Substrat 32 vorzugsweise von einer Größe, die etwa der Größe des ersten Substrats 12 entspricht, so dass der äußere Rand 38 des zweiten Substrats 32 im Wesentlichen entlang der gleichen Ebene wie der äußere Rand 17 des ersten Substrats 12 liegen wird. Ungeachtet der Form weist die Trägeroberfläche 34 einen peripheren Bereich 40 und einen zentralen Bereich 42 auf.
-
Bevorzugte Substrate 32 enthalten ein Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silizium, Saphir, Quarz, Metallen (z.B. Aluminium, Kupfer, Stahl) und verschiedenen Gläsern und Keramiken. Das Substrat 32 kann ferner weitere Materialien einschließen, die auf dessen Oberfläche abgeschieden sind. Zum Beispiel kann Siliziumnitrid auf einem Siliziumwafer abgeschieden werden, um die Bindungseigenschaften der Füllschicht 22 zu ändern.
-
Das zweite Substrat 32 wird mit der Füllschicht 22 in Kontakt gebracht, was einen Hohlraum 44 zwischen dem peripheren Bereich 18 des ersten Substrats 12 und dem peripheren Bereich 40 des zweiten Substrats 32 hinterlässt. Dieser Kontakt wird vorzugsweise unter Hitze und Druck durchgeführt, so dass sich das Material, aus dem die Füllschicht 22 gebildet ist, im Wesentlichen gleichmäßig entlang der Vorderseitenoberfläche 14 des ersten Substrats 12 sowie entlang der Trägeroberfläche 34 des zweiten Substrats 32 verteilt. Der Druck und die Hitze werden basierend auf dem chemischen Aufbau der Füllschicht 22 angepasst und werden so ausgewählt, dass die Entfernung „D“ nach dem Pressen des zweiten Substrats 32 auf das erste Substrat 12 im Wesentlichen die gleiche bleibt wie vor einem solchen Zusammenpressen. Das heißt, dass die Füllschicht 22 wenig oder keinen Fluss in den Hohlraum 44 erfährt und die Entfernung „D“ nach dem Zusammenpressen innerhalb etwa 10 % der Entfernung „D“ vor dem Zusammenpressen sein wird. Typische Temperaturen während dieser Stufe werden von etwa 150°C bis etwa 375°C, und vorzugsweise von etwa 160 °C bis etwa 350°C reichen, wobei die Drücke typischerweise von etwa 1000 N bis etwa 5000 N, und vorzugsweise von etwa 2000 N bis etwa 4000 N reichen.
-
Als nächstes wird ein Verbindungsmaterial in den Hohlraum 44 eingeführt (siehe Stufe (d) von 1), um einen Randbond 46 zu bilden, der eine Dicke aufweisen wird, die der oben hinsichtlich der Füllschicht 22 beschriebenen entspricht. Weil der Hohlraum 44 auf den äußeren Umfang der Substrate 12 und 32 beschränkt wurde, wird der Randbond 46 ebenfalls eingeschränkt sein. In Fällen, in denen die Substrate 12 oder 32 kreisförmig sind, wird der Randbond 46 ringförmig sein. Daher gibt es eine ungleichmäßige Materialverteilung über die Substrate 12 und 32, im Gegensatz zu Haftmitteln des Standes der Technik, die eine gleichmäßige Schicht des gleichen Materials zwischen den und über die beiden Substrate 12 und 32 aufweisen.
-
Das Randbondingmaterial kann durch irgendeine Zahl von Mitteln eingeführt werden, wobei ein geeigneter Mechanismus die Verwendung einer Nadel, einer Spritze oder eines Spitzeneinspritzinstruments (engl. „tip dispense instrument“) ist, um das Material in den Hohlraum 44 abzugeben, während die Struktur 10 langsam gedreht wird, bis der Hohlraum 44 mit dem Bondmaterial gefüllt ist, und somit der Randbond 46 gebildet wird. Der Randbond 46 kann ferner mittels kapillaren Füllens von Hohlraum 44 oder mittels chemischer Gasphasenabscheidung aufgetragen werden. In einem weiteren Auftragungsverfahren kann ein flüssiges (100 % Feststoffe oder Lösung) Randbondmaterial unter Verwendung eines randumwickelnden Ablenksystems (engl. „edge-wrapping baffle system“) auf dem Rand des Trägers oder Vorrichtungswafers aufgetragen werden, bevor die Substrate 12 und 32 in Kontakt gebracht werden. Ein solches System ist von Dalvi-Malhotra et al., „Use of silane-based primer on Silicon wafers to enhance adhesion of edgeprotective coatings during wet etching: Application of the TALON Wrap™ process,“ Proceedings of SPIE, Vol. 6462, 2007, Seiten 64620B-1 bis 64620B-7 offenbart, das hierin durch Bezugnahme eingefügt ist. Der Randbond 46 wird anschließend dem geeigneten Härtungs- oder Verfestigungsverfahren unterzogen (z.B. UV-Vernetzung).
-
Die Materialien, aus denen der Randbond 46 gebildet wird, sollten dazu geeignet sein, einen starken Haftbond mit den Substraten 12 und 32 zu bilden. Irgendetwas mit einer Bindungsfestigkeit von größer als etwa 345 kPa (50 psi) Überdruck, vorzugsweise von etwa 552 kPa (80 psi) Überdruck bis etwa 1724 kPa (250 psi) Überdruck, und noch bevorzugter von etwa 689 kPa (100 psi) Überdruck bis etwa 1034 kPa (150 psi) Überdruck wäre zur Verwendung als Randbond 46 wünschenswert. Darüber hinaus beträgt die Bindungsfestigkeit des Randbonds 46 mindestens etwa 3447 Pa (0,5 psi) Überdruck, vorzugsweise mindestens etwa 138 kPa (20 psi) Überdruck, und noch bevorzugter etwa 345 kPa (50 psi) Überdruck bis etwa 1724 kPa (250 psi) Überdruck mehr als die Bindungsfestigkeit der Füllschicht 22. Darüber hinaus muss das Material, aus dem der Randbond 46 gebildet wird, die thermischen und chemischen Stabilitätserfordernisse der Rückseitenbearbeitung erfüllen. Der Randbond 46 sollte bei Temperaturen von etwa 150°C bis etwa 350°C, und vorzugsweise von etwa 200°C bis etwa 300°C stabil bleiben. Darüber hinaus sollte dieses Material unter den chemischen Bedingungen, denen es in den Rückseitenverfahren begegnet, dem der gebondete Stapel unterzogen wird, stabil sein. Der Randbond 46 sollte bei den oben beschriebenen Rückseitenbearbeitungstemperaturen sich nicht zersetzen (d.h. weniger als etwa 1% Gewichtsverlust) oder anderweitig seine mechanische Integrität verlieren. Diese Materialien sollten ferner keine flüchtigen Verbindungen freisetzen, die eine Blasenbildung von dünnen Vorrichtungswafern verursachen könnten, insbesondere wenn sie Hochvakuumverfahren unterzogen werden, wie zum Beispiel während der Abscheidung von CVD-dielektrischen Schichten.
-
Der Randbond (46) wird aus einem Material gebildet, das Monomere, Oligomere oder Polymere enthält, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Epoxidharzen, Acrylen, Silikonen, Styrolen, Vinylhalogeniden, Vinylestern, Polyamiden, Polyimiden, Polysulfonen, Polyethersulfonen, Cycloolefinen, Polyolefinkautschuken und Polyurethanen. Bevorzugte Randabdichtungs- oder Randbondmaterialien schließen handelsübliche temporäre Waferbondzusammensetzungen wie zum Beispiel die WaferBOND®-Materialien (die von Brewer Science Inc., Rolla, MO verkauft werden) ein, zusammen mit Harzen und Polymeren, die hohe Bindungsfestigkeiten gegenüber Halbleitermaterialien, Glas und Metallen aufweisen. Besonders bevorzugt sind: (1) UV-härtbare Harzsysteme mit hohem Feststoffgehalt wie zum Beispiel reaktive Epoxidharze und Acryle, (2) verwandte thermisch aushärtende Harzsysteme wie zum Beispiel zweiteilige Epoxid- und Silikonhaftmittel, (3) thermoplastische Acryl-, styrolische, Vinylhalogenid- (nicht fluorhaltig) und Vinylesterpolymere und -copolymere, zusammen mit Polyamiden, Polyimiden, Polysulfonen, Polyethersulfonen und Polyurethanen, die aus der Schmelze oder als Lösungsbeschichtungen aufgetragen werden, die nach der Auftragung gebacken werden, um die peripheren Bereiche 18 und 40 zu trocknen und dichter zu machen, und (4) Cycloolefine, Polyolefinkautschuke (z.B. Polyisobutylen) und kohlenwasserstoffbasierte Klebrigmacherharze. Wie im Fall der Materialien, die verwendet werden, um die Füllschicht 22 zu bilden, wird betont, dass die Bondfestigkeit der Randbondmaterialien ferner von deren speziellen chemischen Strukturen und den Beschichtungs- und Backbedingungen, die verwendet werden, um sie aufzutragen, abhängen wird.
-
In diesem Stadium kann das erste Substrat 12 sicher gehandhabt werden und weiteren Verfahren unterzogen werden, die ansonsten, wenn es nicht an das zweite Substrat 32 gebunden wäre, das erste Substrat 12 beschädigt haben könnten. Somit kann die Struktur einer Rückseitenbearbeitung wie Rückseitenschleifen, CMP, Ätzen, Metall- und Dielektrikumsabscheidung, Musterbildung (z.B. Photolithographie, mittels Ätzen), Passivierung, Glühen und Kombinationen davon sicher unterzogen werden, ohne dass eine Trennung der Substrate 12 und 32 auftritt, und ohne Eindringen irgendwelcher Chemikalien, denen sie während dieser anschließenden Bearbeitungsstufen begegnet, in die zentralen Bereiche 20 und 42 zwischen den Substraten 12 und 32.
-
Vorteilhafterweise werden die getrockneten oder gehärteten Schichten der gestapelten Struktur in dieser und sämtlichen Ausführungsformen etliche sehr wünschenswerte Eigenschaften besitzen. Beispielsweise werden die Schichten während Heiz- und/oder Vakuumabscheidungsverfahren wenig Entgasung zeigen. Das heißt, dass das Backen bei etwa 150 bis 300 °C für bis zu etwa 60 Minuten zu einer Änderung der Foliendicke der Füllschicht 22 und des Randbonds 46 von weniger als etwa 5 % führt, vorzugsweise weniger als etwa 2 % und noch bevorzugter weniger als etwa 1%. Somit können die getrockneten Schichten auch auf Temperaturen von bis zu 350 °C erhitzt werden, vorzugsweise bis zu etwa 320 °C und noch bevorzugter bis zu etwa 300 °C, ohne dass in der Schicht chemische Reaktionen auftreten. In einigen Ausführungsformen können die Schichten in dem gebondeten Stapel ferner bei einer Temperatur von etwa 80 °C für etwa 15 Minuten polaren Lösungsmitteln (z.B. N-methyl-2-pyrrolidon) ausgesetzt werden, ohne zu reagieren oder sich auflösen.
-
Die Bondintegrität des Randbonds 46 kann sogar bei Einwirkung einer Säure oder Base beibehalten werden. Das heißt, dass ein getrockneter Randbond mit einer Dicke von etwa 15 µm in ein saures Medium (z.B. konzentrierte Schwefelsäure) bei Raumtemperatur für etwa 10 Minuten oder in ein basisches Medium (z.B. 30 Gew.-% KOH) bei etwa 85 °C für 45 Minuten eingetaucht werden kann, während die Bondintegrität beibehalten wird. Die Bondintegrität kann bewertet werden, indem ein Glasträgersubstrat verwendet wird und der Randbond 46 durch das Glasträgersubstrat visuell beobachtet wird, um auf Blasen, Hohlräume, etc. zu überprüfen.
-
Wenn die gewünschte Bearbeitung einmal beendet ist, können das erste Substrat 12 und das zweite Substrat 32 leicht getrennt werden. In einem Trennungsverfahren wird der Randbond 46 zuerst mit der Hilfe eines Lösungsmittels oder anderer chemischer Mittel aufgelöst. Dies kann durch Eintauchen in das Lösungsmittel oder durch Sprühen eines Strahls des Lösungsmittels auf den Randbond 46 bewerkstelligt werden, um ihn aufzulösen. Die Verwendung von thermoplastischen Materialien ist besonders wünschenswert, wenn eine Lösungsmittelauflösung eingesetzt werden soll, um den Randbond 46 zu zerstören. Lösungsmittel, die während dieses Entfernungsverfahrens typischerweise verwendet werden könnten, schließen solche ein, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Ethyllactat, Cyclohexanon, N-Methylpyrrolidon, aliphatischen Lösungsmitteln (z.B. Hexan, Decan, Dodecan und Dodecen) und Mischungen davon.
-
Die Substrate 12 und 32 können ferner getrennt werden, indem zuerst die Kontinuität des Randbonds 46 unter Verwendung von Laserablation, Plasmaätzen, Bestrahlen mit Wasser oder anderen Hochenergietechniken, die den Randbond 46 wirksam ätzen oder zersetzen, mechanisch zerrissen oder zerstört wird. Es ist ferner möglich, zuerst den Randbond 46 durchzusägen oder -zuschneiden oder den Randbond 46 mit einem gleichwertigen Mittel zu spalten.
-
Ungeachtet dessen, welches der obigen Mittel eingesetzt wird, kann anschließend eine geringe mechanische Kraft (z.B. Fingerdruck, leichtes Keilen) angewendet werden, um die Substrate 12 und 32 vollständig zu trennen. Vorteilhafterweise, und im Gegensatz zu den Bondingverfahren des Standes der Technik, erfordert es die Trennung nicht, starke Haftbonds zwischen der Füllschicht 22 und den Substraten 12 oder 32 zu überwinden. Damit eine Trennung auftritt, ist es stattdessen lediglich notwendig, die Haftbonds an dem Randbond 46 in den peripheren Bereichen 18 und 40 zu lösen. Die Oberflächen der Substrate 12 und/oder 32 können anschließend mit geeigneten Lösungsmitteln sauber gespült werden, falls dies notwendig sein sollte, um irgendwelches restliches Material zu entfernen.
-
Während das Obige das wichtigste Verfahren der Anwendung der vorliegenden Erfindung beschreibt, gibt es mehrere alternative Ausführungsformen der Erfindung. Zum Beispiel beschreibt die obige Ausführungsform das erste Substrat 12 als einen Vorrichtungswafer und das zweite Substrat 32 als ein Trägersubstrat. Es ist ebenfalls akzeptabel, dass das erste Substrat 12 das Trägersubstrat ist und das zweite Substrat 32 der Vorrichtungswafer ist. In diesem Fall wird die Vorderseitenoberfläche 14 des ersten Substrats 12 keine Vorrichtungsoberfläche sein, sondern wird eher eine Trägeroberfläche sein. Ferner wird die Oberfläche 34 des zweiten Substrats 32 keine Trägeroberfläche sein, sondern wird stattdessen eine Vorrichtungsoberfläche sein. Mit anderen Worten kann die Füllschicht eher auf den Träger als auf den Vorrichtungswafer aufgetragen werden, wobei die gestapelte Struktur während der anschließenden Bondbildungsstufe mit der gleichen Qualität gebildet wird.
-
Darüber hinaus beschreibt die obige Ausführungsform die aufeinanderfolgende Auftragung der Füllschicht 22 und des Randbonds 46 auf dasselbe Substrat 12. Es ist ebenfalls geeignet, eines von Füllschicht 22 und Randbond 46 auf das erste Substrat 12 und das andere von Füllschicht 22 und Randbond 46 auf das zweite Substrat 32 aufzutragen. Die ersten und zweiten Substrate könnten anschließend in einer Anordnung von Angesicht zu Angesicht unter Hitze und/oder Druck wie oben beschrieben zusammengepresst werden, um die beiden zu bonden.
-
Letztlich, während es in einigen Ausführungsformen bevorzugt ist, dass die Füllschicht 22 keine starken Haftbonds mit entweder der Vorrichtungsoberfläche 14 oder der Trägeroberfläche 34 bildet, kann es in anderen Ausführungsformen wünschenswert sein, die Füllschicht 22 so zu formulieren, dass sie keine starken Haftbonds mit lediglich einer der Vorrichtungsoberfläche 14 oder der Trägeroberfläche 34 bildet.
-
Mit Bezug auf 2 wird eine weitere alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei gleiche Teile wie in 1 nummeriert sind. Wie in dieser Figur veranschaulicht wird, werden die Substrate 12 und 32, die Füllschicht 22 und der Randbond 46 aus den gleichen Materialien gebildet wie oben hinsichtlich 1 beschrieben, lediglich die Verfahrensfolge wurde geändert. Das heißt, dass mit Bezug auf Stufe (c') von 2 das Bond- oder Dichtungsmaterial, das verwendet wird, um den Randbond 46 zu bilden, nach der Auftragung von Füllschicht 22, jedoch vor dem in Kontakt bringen des zweiten Substrats 32 mit der Füllschicht 22 (gezeigt in Stufe (d')) in den Hohlraum 44 eingebracht wird.
-
Wie im Fall der Ausführungsform von 1 könnte das erste Substrat 12 das Trägersubstrat sein und das zweite Substrat 32 könnte der Vorrichtungswafer sein. In diesem Fall wird die Vorderseitenoberfläche 14 des ersten Substrats 12 erneut keine Vorrichtungsoberfläche sein, sondern wird eher eine Trägeroberfläche sein. Ferner wird die Oberfläche 34 des zweiten Substrats 32 keine Trägeroberfläche sein, sondern wird stattdessen eine Vorrichtungsoberfläche sein. Diese alternative Anordnung ist besonders vorteilhaft, weil die Struktur 10, die in Stufe (c') von 2 gezeigt wird, derart hergestellt werden könnte, dass das erste Substrat 12 als Trägerwafer bereitgestellt wird. Diese Struktur könnte anschließend einem Endverbraucher bereitgestellt werden, der einen Vorrichtungswafer an die Struktur bonden und den Stapel einer Weiterbearbeitung aussetzen würde. Damit wäre dem Endverbraucher ein haftbereiter Träger mit zusätzlichem Komfort verfügbar, da Bearbeitungsstufen für den Endverbraucher beseitigt werden.
-
3 gibt noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wieder, wobei für gleiche Teile erneut die gleiche Nummerierung verwendet wird. In dieser Ausführungsform wird die Füllschicht 22 als ein Laminat bereitgestellt, das an das erste Substrat 12 unter Hitze, Druck und/oder Vakuum geheftet wird, wie es für das bestimmte Material erforderlich ist, um sicherzustellen, dass es zwischen der Füllschicht 22 und der Vorderseitenoberfläche 14 keine Hohlräume gibt (siehe Stufe (A) von 3). Das Laminat ist auf die geeignete Form (z.B. kreisförmig) vorgeschnitten oder wird nach der Auftragung mechanisch abgeschnitten, so dass der Hohlraum 44 geeigneter Größe hergestellt wird, wie oben diskutiert. Das Bond- oder Dichtungsmaterial, das verwendet wird, um den Randbond 46 zu bilden, wird nach der Auftragung des Laminats, das verwendet wird, um die Füllschicht 22 zu bilden, und vor dem in Kontakt bringen des zweiten Substrats 32 mit der Füllschicht 22 in den Hohlraum eingebracht (gezeigt in Stufe (c)).
-
Wie bereits im Fall der Ausführungsformen von 1 und 2 könnte das erste Substrat 12 der Trägerwafer sein und das zweite Substrat 32 könnte der Vorrichtungswafer sein. In diesem Fall wird die Vorderseitenoberfläche 14 des ersten Substrats 12 erneut keine Vorrichtungsoberfläche sein, sondern wird eher eine Trägeroberfläche sein. Ferner wird die Oberfläche 34 des zweiten Substrats 32 keine Trägeroberfläche sein, sondern wird stattdessen eine Vorrichtungsoberfläche sein. Wie im Fall der Ausführungsform von 2 ist diese alternative Anordnung besonders vorteilhaft, weil die Struktur 10, die in Stufe (B) von 3 gezeigt wird, derart hergestellt werden könnte, dass das erste Substrat 12 als Trägersubstrat bereitgestellt wird. Diese Struktur könnte anschließend einem Endverbraucher bereitgestellt werden, der einen Vorrichtungswafer an die Struktur bonden und den Stapel einer Weiterbearbeitung unterziehen würde.
-
Eine weitere alternative Ausführungsform ist in 4 dargestellt, wobei die gleiche Nummerierung verwendet wird, um die gleichen Teile wiederzugeben. Eine Struktur 48 ist dargestellt. Struktur 48 ist der Struktur 10 ähnlich, die in Stufe (d) von 1 gezeigt wird (und wird ähnlich gebildet), abgesehen davon, dass Struktur 48 ferner eine zweite Schicht 50 enthält. Die Schicht 50 kann eine Schicht mit einer geringen Haftfestigkeit sein, wie zum Beispiel eine Antihaftbeschichtung (z.B. Formtrennmittel), die aufgetragen wird, um die Trennung nach einer Rückseiten- oder anderen Bearbeitung zu erleichtern. Die Verwendung der Antihaftbeschichtung vermindert das Erfordernis für die Füllschicht 22, mit den ersten oder zweiten Substraten 12 oder 32 eine nichthaftende Grenzfläche oder eine Grenzfläche mit geringer Haftfestigkeit zu bilden.
-
Anstatt in der Form einer Schicht mit einer geringen Haftfestigkeit zu sein, könnte Schicht 50 (nicht maßstabsgerecht) auch eine Fläche auf der Vorderseitenoberfläche 14 des ersten Substrats 12 wiedergeben, die chemisch modifiziert wurde, um eine dauerhaft nichthaftende Oberflächenschicht zu erhalten oder eine Oberflächenschicht, an der ein Füllmaterial nicht stark haften kann. Solche Modifizierungen können zum Beispiel einschließen: (a) chemische Behandlung einer Siliziumoberfläche mit einem hydrophoben Organosilan wie zum Beispiel einem (Fluor)alkylsilan (z.B. Perfluoralkyltrichlorsilan) oder einem (Fluor)alkylphosphonat, um deren freie Oberflächenenergie zu verringern, oder (b) chemische Gasphasenabscheidung einer Beschichtung mit einer geringen freien Oberflächenenergie (z.B. fluorierte Parylene oder Parylen AF 4) auf den Träger, um eine dauerhaft nichthaftende Oberfläche zu erzeugen. Der Vorteil dieses Ansatzes ist, dass die füllende(n) Schicht(en) aus irgendeiner Kombination von anderen Eigenschaften (z.B. Dicke, Löslichkeit, thermische Stabilität) ausgewählt werden kann bzw. können als dem Bereitstellen einer nichthaftenden Grenzfläche oder einer Grenzfläche mit einer geringen Haftfestigkeit gegenüber dem Substrat. Wenn eine Oberflächenmodifizierung durchgeführt wird, wird die Dicke von Schicht 50 im Allgemeinen in der Größenordnung von etwa 1 nm bis etwa 5 nm liegen.
-
Letztlich könnte die Schicht 50 anstelle einer Schicht mit einer geringen Haftfestigkeit oder einer Oberflächenmodifizierung auch eine zweite polymere Schicht darstellen. Schicht 50 könnte eine Polymerbeschichtung sein, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Cycloolefinpolymeren und -copolymeren mit einer geringen Haftfestigkeit gegenüber dem Substrat 12 oder 32, auf das sie aufgetragen wird, oder der Füllschicht 22, mit der sie in Kontakt ist, oder die Schicht 50 könnte auch eine permanent nichthaftende Schicht wie zum Beispiel eine Fluorpolymerbeschichtung (z.B. solche, die unter dem Namen Teflon® von DuPont verkauft werden) sein. Wenn die Schicht 50 eine Polymerschicht mit einer geringen Haftfestigkeit ist, wird sie vorzugsweise (z.B. mittels Rotationsbeschichtung) in einer Dicke von mindestens etwa 0,5 µm und bevorzugter von etwa 1 um bis etwa 10 µm aufgetragen.
-
Die Verwendung einer Polymerbeschichtung als Schicht 50 bietet dem Endverbraucher den Vorteil einer kundenspezifischen Anpassung. Beispielsweise könnte die Schicht 50 mit dem ersten Substrat 12 eine nichthaftende Grenzfläche oder eine Grenzfläche mit einer geringen Haftfestigkeit bilden, um eine leichte Trennung dieses Substrats zu ermöglichen, wenn der Randbond 46 gebrochen oder entfernt worden ist, während die Füllschicht 22 fest an dem zweiten Substrat 32 haftet. Der Vorteil dieser Konfiguration ist, dass die Füllschicht 22 sehr dick sein kann (bis zu mehreren Hundert Mikrometern) und für eine schnelle Auflösung in einem reinigenden Lösungsmittel ausgewählt werden kann, jedoch mit dem ersten Substrat 12 keine nichthaftende Grenzfläche oder Grenzfläche mit einer geringen Haftfestigkeit bilden muss, oder die Funktionen der Schichten umgedreht werden könnten. Die Auftragung der Schicht 50 und der Füllschicht 22 kann aufeinanderfolgend auf das erste Substrat 12 erfolgen, oder alternativ können sie getrennt beschichtet werden, wobei eine der Schichten 50 oder 22 zuerst auf jedem Substrat platziert wird, und anschließend miteinander in Kontakt gebracht werden.
-
Ungeachtet der eingesetzten Schicht 50 sollte sie sich mit der Füllschicht 22 nicht vermischen, sich nicht darin lösen und nicht mit ihr reagieren. Darüber hinaus sollte sie so ausgewählt werden, dass sie gleichmäßig und ohne Hohlräume oder andere Defekte beschichtet.
-
Wie bereits im Fall der vorstehend diskutierten Ausführungsformen könnten die Substrate 12 und 32 vertauscht werden, so dass das erste Substrat 12 das Trägersubstrat wäre und das zweite Substrat 32 der Vorrichtungswafer wäre. In diesem Fall wird die Vorderseitenoberfläche 14 des ersten Substrats 12 erneut keine Vorrichtungsoberfläche sein, sondern wird eher eine Trägeroberfläche sein. Ferner wird die Oberfläche 34 des zweiten Substrats 32 keine Trägeroberfläche sein, sondern wird stattdessen eine Vorrichtungsoberfläche sein. Diese alternative Anordnung wäre erneut vorteilhaft, weil die Struktur 48', die in 5 gezeigt wird, mit dem ersten Substrat 12 hergestellt werden könnte, das als Trägerwafer bereitgestellt wird. Diese Struktur könnte anschließend einem Endverbraucher bereitgestellt werden, der einen Vorrichtungswafer an die Struktur bonden und den Stapel einer Weiterbearbeitung unterziehen würde. Somit wäre dem Endverbraucher wie in den vorherigen Ausführungsformen ein haftbereiter Träger mit zusätzlichem Komfort verfügbar, da Verfahrensstufen für den Endverbraucher beseitigt werden.
-
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung wird in 6 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist die Struktur 52 der Struktur 48' ähnlich, die in 5 gezeigt wird, abgesehen davon, dass die Struktur 52 lediglich das Substrat 12 und die Schicht 50 enthält. In dieser Ausführungsform wäre das Substrat 12 vorzugsweise ein Trägersubstrat wie zum Beispiel solche, die vorstehend beschrieben sind. Diese Struktur könnte einem Endverbraucher bereitgestellt werden, der sie dann als Trägersubstrat verwenden würde, um einen Vorrichtungswafer während der Bearbeitung zu tragen.
-
Letztlich sind die Materialien, die verwendet werden, um die Füllschicht 22, den Randbond 46 und die Schicht 50 zu bilden, vorstehend beschrieben worden. Es wird betont, dass der Mechanismus zum Verfestigen oder Härten dieser Materialien von üblichen Durchschnittsfachmännern leicht ausgewählt und angepasst werden kann. Beispielsweise kann es in einigen Ausführungsformen wünschenswert sein, zum leichteren Auflösen in späteren Entfernungs- oder Reinigungsverfahren eine nichthärtende Zusammensetzung zu verwenden. Für jedes dieser Materialien wären thermoplastische oder kautschukartige Zusammensetzungen (typischerweise mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von mindestens etwa 5000 Dalton), harz- oder Rosin-harzartige Zusammensetzungen (typischerweise mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von weniger als etwa 5000 Dalton) und Mischungen der vorgenannten geeignet.
-
In weiteren Ausführungsformen kann ein thermisch härtbares Material besser geeignet sein, und somit würde eine Zusammensetzung ausgewählt, die beim Erhitzen härtet oder vernetzt. Dies würde die Verwendung eines Vernetzungsmittels und möglicherweise eines Katalysators in dem System sowie eine Stufe, um die Vernetzung herbeizuführen, erfordern.
-
In noch einer weiteren Ausführungsform kann ein photohärtbares System bevorzugt sein. Dies würde die Verwendung eines freiradikalischen Photoinitiators oder photogenerierten Katalysators in dem System sowie eine Stufe (z.B. Aussetzung gegenüber UV-Licht), um eine Härtung herbeizuführen, erfordern. Dieses System stellt in einigen Fällen einen Vorteil dar, in denen es als Zusammensetzung mit einem Feststoffgehalt von 100 % eingesetzt werden kann, falls erforderlich.
-
Es wird betont, dass das Vorstehende dazu verwendet werden kann, etliche integrierte Mikrovorrichtungen herzustellen, die solche einschließen, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Silizium-basierten Halbleitervorrichtungen, Verbindungshalbleiter-basierten Vorrichtungen, Arrays von eingebetteten passiven Vorrichtungen (z.B. Widerständen, Kondensatoren, Spulen), MEMS-Geräten, Mikrosensoren, photonischen Schaltungsvorrichtungen, lichtemittierenden Dioden, Wärmemanagementvorrichtungen und ebenen Packungssubstraten (z.B. Interposern), an die eine oder mehrere der vorgenannten Vorrichtungen angebracht worden ist/sind oder wird/werden.
-
Beispiele
-
Die folgenden Beispiele legen bevorzugte Verfahren gemäß der Erfindung dar. Diese Beispiele werden jedoch selbstverständlich zur Veranschaulichung bereitgestellt und nichts davon sollte als Einschränkung des Gesamtumfangs der Erfindung angenommen werden.
-
Beispiel 1
-
Haftgebondete Randoberfläche und chemisch modifizierte Zentrumsoberfläche
-
Ein Epoxidharz-basierter Photoresist (SU-8 2002, Microchem, Newton, MA) wurde auf die Oberfläche eines 100 mm-Siliziumwafers (Wafer 1) am äußeren Rand aufgegeben, um einen Bereich der Waferoberfläche zu beschichten, der etwa 3 bis 5 mm breit war. Ein fluoriertes Silan ((Heptadecafluor-1,1,2,2-tetrahydrodecyl)trichlorsilan) wurde unter Verwendung von FC-40-Lösungsmittel (Perfluorverbindung mit hauptsächlich C12, verkauft unter dem Namen Fluorinert, erhalten von 3M) auf eine 1 %ige Lösung verdünnt. Die Lösung wurde auf die Oberfläche von Wafer 1 rotationsbeschichtet. Der Wafer 1 wurde auf einer Heizplatte bei 100 °C für 1 Minute gebacken. Er wurde in einem Spincoater mit FC-40-Lösungsmittel abgespült und bei 100 °C für 1 weitere Minute gebacken. Der Epoxidharz-basierte Photoresist wurde unter Verwendung von Aceton in einem Spincoater entfernt, wobei der Rand von der fluorierten Silanlösung unbehandelt hinterlassen wurde.
-
Die Oberfläche eines weiteren 100 mm-Siliziumwafers (Wafer 2) wurde mit einer Bondzusammensetzung (WaferBOND® HT10.10, erhältlich von Brewer Science Inc., Rolla, MO) mittels Rotationsbeschichtung beschichtet. Dieser Wafer wurde bei 110 °C für 2 Minuten gebacken, gefolgt von 160 °C für 2 Minuten. Die beschichteten Wafer wurden in einer Anordnung zueinander von Angesicht zu Angesicht in einer beheizten Vakuum- und Druckkammer unter Vakuum bei 220 °C für 3 Minuten gebondet. Sie wurden debondet, indem an dem Rand zwischen den beiden Wafern eine Rasierklinge eingeführt wurde. Nach der Trennung wurde lediglich ein 3 bis 5 mm breiter Ring der Bondzusammensetzungsbeschichtung auf den Rand von Wafer 1 übertragen, während der Rest der Beschichtung auf dem Wafer 2 verblieb. Jeder Wafer könnte in diesem Beispiel als der Vorrichtungswafer oder der Trägerwafer betrachtet werden.
-
Beispiel 2
-
Haftgebondete Randoberfläche, chemisch modifizierte Zentrumsoberfläche und Debonden unter Verwendung eines Lösungsmittelstrahls am Rand mit einem Keil
-
Ein Epoxidharz-basierter Photoresist wurde auf die Oberfläche eines 200 mm-Siliziumwafers (Wafer 1) am äußeren Rand aufgegeben, um einen Bereich der Waferoberfläche zu beschichten, der etwa 3 bis 5 mm breit war. Ein fluoriertes Silan ((Hepta- decafluor-1,1,2,2-tetrahydrodecyl)trichlorsilan) wurde unter Verwendung von FC-40-Lösungsmittel auf eine 1 %ige Lösung verdünnt. Die Lösung wurde auf die Oberfläche von Wafer 1 rotationsbeschichtet. Der Wafer 1 wurde auf einer Heizplatte bei 100 °C für 1 Minute gebacken. Er wurde in einem Spincoater mit FC-40-Lösungsmittel abgespült und bei 100 °C für 1 weitere Minute gebacken. Der Epoxidharz-basierte Photoresist wurde unter Verwendung von Aceton in einem Spincoater entfernt, wobei der Rand von der fluorierten Silanlösung unbehandelt hinterlassen wurde.
-
Die Oberfläche eines weiteren 200 mm-Siliziumwafers (Wafer 2) wurde mit der Bondzusammensetzung WaferBOND® HT10.10 mittels Rotationsbeschichtung beschichtet. Dieser Wafer wurde bei 110 °C für 2 Minuten und 160 °C für 2 Minuten gebacken. Die beschichteten Wafer wurden in einer Anordnung von Angesicht zu Angesicht zueinander in einer beheizten Vakuum- und Druckkammer unter Vakuum bei 220 °C für 2 Minuten gebondet. Die Wafer wurden debondet, indem Dodecen, das Lösungsmittel in dem WaferBOND® HT10.10, direkt auf dem Rand der gebondeten Wafer verteilt wurde, um die Bondzusammensetzung aufzulösen, während die Wafer rotiert wurden, um den Rand der gebondeten Wafer dem Lösungsmittel auszusetzen. Nachdem das Lösungsmittel das Material bis etwa 0,5 bis 1 mm von dem Rand aufgelöst hatte, wurde an dem Rand zwischen den Wafern eine geschärfte runde Platte eingeführt, während sie nach wie vor rotierten. Dies verursachte ein Versagen der Bondzusammensetzung am Rand und die Wafer wurden getrennt. Nach der Trennung wurde lediglich ein 3 bis 5 mm breiter Ring der HT10.10-Beschichtung auf den Rand von Wafer 1 übertragen, während der Rest der Beschichtung auf dem Wafer 2 verblieb. Jeder Wafer könnte in diesem Beispiel als der Vorrichtungswafer oder der Trägerwafer betrachtet werden.
-
Beispiel 3
-
Haftgebondete Randoberfläche und mit Trennungsmaterial beschichtete Zentrumsoberfläche
-
Ein negativer Epoxidharz-basierter Photoresist (verkauft unter dem Namen SU-8 2010, erhalten von Microchem) wurde auf die Oberfläche eines 100 mm-Glaswafers rotationsbeschichtet. Der Wafer wurde bei 110 °C für 2 Minute gebacken. Eine Teflon® AF-Lösung (Teflon® AF2400 in FC-40, erhalten von DuPont) wurde über den SU-8 2010 rotationsbeschichtet. Anschließend wurde das FC-40-Lösungsmittel auf die Oberfläche des Wafers an dem äußeren Rand aufgegeben, um einen etwa 3 bis 5 mm breiten Bereich der Teflon® AF-Beschichtung von der Waferoberfläche zu entfernen. Der Wafer wurde bei 110 °C für 2 Minuten gebacken. Der Wafer wurde in einer Anordnung von Angesicht zu Angesicht mit einem rohen 100 mm-Siliziumwafer in einer beheizten Vakuum- und Druckkammer unter Vakuum bei 120 °C für 3 Minuten gebondet. Die gebondeten Wafer wurden von der äußeren Seite des Glaswafers einem Breitband-UV-Licht ausgesetzt. Die Wafer wurden bei 120 °C für 2 Minuten gebacken, um die SU-8-2010-Beschichtung zu vernetzen. Sie wurden debondet, indem an dem Rand zwischen den beiden Wafern eine Rasierklinge eingeführt wurde. Nach der Trennung wies der Siliziumwafer lediglich auf den äußeren 3 bis 5 mm einen Ring mit Material auf, während es keinen Materialtransfer in das Zentrum gab. Jeder Wafer könnte in diesem Beispiel als der Vorrichtungswafer oder der Trägerwafer betrachtet werden.
-
Beispiel 4
-
Haftgebondete Randoberfläche und mit Haftverstärker beschichtete Zentrumsoberfläche
-
Ein Silikonacrylatpolymer wurde hergestellt, indem zuerst das Folgende gemischt wurde, um eine Monomerlösung herzustellen: 624 g Methacryloxypropyltris(trismethylsiloxy)silan, 336 g Glycidylmethacrylat und 9,6 g Dicumylperoxid. Als nächstes wurden 1430,4 g 1-Butanol einem Reaktionsgefäß zugegeben und in einer Stunde auf 116 °C erhitzt. Die Monomerlösung wurde über 4 Stunden tropfenweise zugegeben und eine Polymerisation wurde für 20 Stunden bei 116 °C durchgeführt, um eine Silikonacrylatcopolymerlösung mit einem Feststoffgehalt von 40,4 % zu ergeben.
-
Die Copolymerlösung wurde auf die Oberfläche eines 100 mm-Siliziumwafers (Wafer 1) rotationsbeschichtet. Anschließend wurde 1-Butanol auf die Oberfläche des Wafers an dem äußeren Rand aufgegeben, um einen etwa 3 bis 5 mm breiten Bereich der Silikonacrylatcopolymerbeschichtung von der Waferoberfläche zu entfernen. Der Wafer wurde auf einer Heizplatte bei 110 °C für 2 Minuten gebacken. Die Oberfläche eines weiteren 100 mm-Siliziumwafers (Wafer 2) wurde mit der Waferbondzusammensetzung WaferBOND® HT10.10 von Brewer Science mittels Rotationsbeschichtung beschichtet. Dieser Wafer wurde anschließend bei 110 °C für 2 Minuten und 160 °C für 2 Minuten gebacken. Die beschichteten Wafer wurden in einer Anordnung von Angesicht zu Angesicht zueinander in einer beheizten Vakuum- und Druckkammer unter Vakuum bei 220 °C für 3 Minuten gebondet. Sie wurden debondet, indem an dem Rand zwischen den beiden Wafern eine Rasierklinge eingeführt wurde. Nach der Trennung verblieb lediglich ein 3 bis 5 mm breiter Ring der HT10.10-Beschichtung auf dem Rand von Wafer 2, während der Rest der Beschichtung sauber auf den Wafer 1 übertragen wurde. Jeder Wafer könnte in diesem Beispiel als der Vorrichtungswafer oder der Trägerwafer betrachtet werden.
-
Beispiel 5
-
Haftgebondete Randoberfläche und Zentrumsoberfläche, die mit Material mit geringer Haftung gegenüber jedem Substrat gefüllt ist
-
Die in Beispiel 3 verwendete Teflon® AF-Lösung wurde auf die Oberfläche eines 100 mm-Siliziumwafers (Wafer 1) rotationsbeschichtet. Anschließend wurde das FC-40-Lösungsmittel auf die Oberfläche des Wafers an dem äußeren Rand aufgegeben, um einen etwa 3 bis 5 mm breiten Bereich der Teflon® AF-Beschichtung von der Waferoberfläche zu entfernen. Der Wafer wurde bei 110 °C für 2 Minuten gebacken. Der Rand des Wafers wurde mit WaferBOND® HT10.10-Bondzusammensetzung mittels Rotationsbeschichtung beschichtet, wobei das Material lediglich am Rand aufgebracht wurde. Der Wafer wurde in einer Anordnung von Angesicht zu Angesicht mit einem rohen 100 mm-Siliziumwafer (Wafer 2) in einer beheizten Vakuum- und Druckkammer unter Vakuum bei 220 °C für 2 Minuten gebondet. Die Wafer wurden debondet, indem an dem Rand zwischen den beiden Wafern eine Rasierklinge eingeführt wurde. Nach der Trennung wies der Wafer 2 lediglich an den äußeren 3 bis 5 mm einen Ring des Bondmaterials auf, während es keinen Materialtransfer in das Zentrum gab. Jeder Wafer könnte in diesem Beispiel als der Vorrichtungswafer oder der Trägerwafer betrachtet werden.