Fraunhofer IZM Ultradünne Wafer von 20 bis 50 µm in vorhandene Prozessanlagen weiterverarbeiten

Mikrochips werden klassischerweise auf Silizium-Scheiben prozessiert. Doch für einige Anwendungen sind die Wafer mittlerweile so dünn, dass Ihre Handhabung für viele Firmen zum Problem wird. Eine Lösung: Mobile elektrostatische Träger für die Prozessierung ultradünner Wafer.

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Fraunhofer-Einrichtung für Mikrosysteme und Festkörper-Technologien EMFT

Die Technik ist in der Lage, auch dünnste Wafer im Dickenbereich von 20 - 50 µm in den vorhandenen Prozessanlagen der Halbleiterindustrie weiterzuprozessieren. Dazu werden die gedünnten oder die zu dünnenden Produkt-Wafer auf einen spezifisch präparierten Träger-Wafer gelegt und anschließend durch Aufladen einer großflächigen Elektrodenstruktur elektrostatisch fixiert.

Es hat sich gezeigt, dass bei Auswahl einer geeigneten dielektrischen Beschichtung auf dem Träger-Substrat eine lang andauernde elektrische Polarisierung erzielt wird. Der dünne Wafer bleibt somit auch nach Abkopplung der Ladespannung sicher auf dem Träger fixiert und kann weitere Prozessschritte durchlaufen. Nach Beendigung der Fertigungssequenz wird die Elektrodenstruktur entladen, und der gedünnte Wafer kann leicht wieder entfernt werden.

Keine Reinigung der Wafer notwendig

Da keine polymeren Klebstoffe benutzt werden, ist nach Ablösen des Wafers keine Reinigung erforderlich. Das Trägersubstrat selbst ist ein Silizium-Wafer, der in Dünnfilmtechnik strukturiert und an der Kontaktfläche zum fixierten dünnen Wafer vollständig elektrisch isoliert ist. Die Kontaktstellen zum Aufladen der Elektroden können an der Vorder- oder Rückseite des Trägersubstrats realisiert werden.

Im Gegensatz zu anderen Trägermaterialien, wie Glas, Saphir oder Keramik, bietet Silizium die entscheidenden Vorteile einer sehr guten Wärmeleitfähigkeit und, im Falle der Handhabung von dünnen Silizium-Wafern, auch einen ideal angepassten Wärmeausdehnungskoeffizient.

Leistungselektronik oder opto-elektrische Produkte

Die elektrostatische Haltekraft ist auch bei Temperaturen über 400 °C noch aktiv. Somit bietet die Trägertechnik die Möglichkeit, Prozessschritte an sehr dünnen Wafern bei hohen Temperaturen umzusetzen. Beispiele sind das Legieren von Rückseitenmetallisierungen oder das Aufbringen und Plasma-Ätzen von dielektrischen Schichten.

Potenzielle Anwendungsgebiete der elektrostatischen Trägertechnik sind neben der Leistungselektronik auch opto-elektronische Produkte, Bumping-Prozesse an dünnen Wafern, das Herstellen noch dünnerer Solarzellensubstrate und viele weitere Technologiefelder, bei denen fragile Substrate prozessiert werden sollen.

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