DE10312626A1 - Electrostatic carrier for application of a removable compound to an electrically conductive workpiece useful in semiconductor technology, e.g. in production of ultrathin wafers of thickness less than 50 microns - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft einen elektrostatischen Träger (T) zur Realisierung einer lösbaren Verbindung zu einem elektrisch leitenden Werkstück (P), wobei der Träger eine erste Elektrode (4), ein Dielektrikum (2, 3) sowie eine zweite Elektrode (1A, 1B) aufweist, die zumindest an einer Verbindungsfläche (VF) ausgebildet ist. Die zweite Elektrode ist hierbei derart strukturiert, dass sie E-Feld-durchlässige Bereiche (I) und E-Feld-undurchlässige Kontaktbereiche (II) zum elektrischen Kontaktieren des elektrisch leitenden Werkstücks (P) aufweist. Auf diese Weise erhält man verbesserte Haltekräfte.The invention relates to an electrostatic carrier (T) for realizing a detachable connection to an electrically conductive workpiece (P), the carrier having a first electrode (4), a dielectric (2, 3) and a second electrode (1A, 1B) , which is formed at least on a connecting surface (VF). The second electrode is structured such that it has E-field permeable areas (I) and E-field impermeable contact areas (II) for making electrical contact with the electrically conductive workpiece (P). In this way, improved holding forces are obtained.

Description

Translated fromGerman

Die vorliegende Erfindung beziehtsich auf einen elektrostatischen Träger zur Realisierung einerlösbarenVerbindung zu einem elektrisch leitenden Werkstück und insbesondere auf einenelektrostatischen Trägerwaferzum Tragen bzw. Halten von ultradünnen Produktwafern.The present invention relateson an electrostatic carrier to implement areleasableConnection to an electrically conductive workpiece and in particular to oneelectrostatic carrier waferfor carrying or holding ultra-thin product wafers.

Derzeit werden Halbleiterbauelementezunehmend auf sehr dünnenHalbleiterscheiben bzw. -wafern hergestellt, wobei sogenannte ultradünne Waferbzw. ultradünneProduktwafer eine Dicke von weniger als 50 Mikrometern aufweisen.Hierzu werden üblicherweiseStandard-Halbleiterwafer verwendet, die eine Standarddicke von 500bis 700 Mikrometern aufweisen und die vor der Fertigstellung vonjeweiligen Halbleiterbauelementen dünngeschliffen werden.Currently semiconductor devicesincreasingly on very thinSemiconductor wafers or wafers produced, so-called ultra-thin wafersor ultra-thinProduct wafers have a thickness of less than 50 microns.This is usually doneStandard semiconductor wafers are used that have a standard thickness of 500up to 700 microns and that before the completion ofrespective semiconductor components are thinly ground.

Solche ultradünnen Wafer sind jedoch aufGrund ihrer mechanischen Eigenschaften sehr schwierig handhabbarund lassen sich nicht mit den selben Fertigungsmaschinen und Transport-sowie Haltevorrichtungen bearbeiten wie die Wafer mit einer herkömmlichenStandarddicke. Deshalb müsseneigens fürultradünne Wafermodifizierte Fertigungsmaschinen und Transportvorrichtungen hergestelltwerden, die fürspezielle Waferkassetten ausgelegt sind und die eigens für ultradünne Waferkonstruierte, üblicherweisemanuell zu bedienende Greifvorrichtungen zur Bestückung derFertigungsmaschinen aufweisen.However, such ultra-thin wafers are openVery difficult to handle due to their mechanical propertiesand cannot be used with the same manufacturing machines and transportas well as holding devices work like the wafers with a conventional oneStandard thickness. Therefore have toespecially forultra-thin wafersmodified manufacturing machines and transport devicesbe the forspecial wafer cassettes are designed and especially for ultra-thin wafersconstructed, usuallymanually operated gripping devices for loading theHave manufacturing machines.

Ferner sind hierbei die Haltevorrichtungenzur Fixierung der ultradünnenWafer währenddes eigentlichen Herstellungsprozesses, wie beispielsweise Chucks,mehr oder weniger aufwendig fürdie Erfordernisse des sogenannten ultradünnen Produktwafers umgebaut.Darüberhinaus sind einer Modifizierung von Fertigungsmaschinen für die Zweckeder Bearbeitung und Handhabung ultradünner Wafer auf Grund ihrerzunehmenden Komplexitätenge Grenzen gesetzt.Furthermore, the holding devicesto fix the ultra thinWafer whilethe actual manufacturing process, such as chucks,more or less expensive forrebuilt the requirements of the so-called ultra-thin product wafer.About thatare also modifying manufacturing machines for the purposeprocessing and handling of ultra-thin wafers based on theirincreasing complexityset narrow limits.

Die Bereitstellung derartiger neueroder modifizierter Fertigungsmaschinen zur Bearbeitung ultradünner Waferist daher äußerst aufwendigund kostenintensiv.The provision of such new onesor modified manufacturing machines for processing ultra-thin wafersis therefore extremely expensiveand expensive.

FürProzesse, bei denen keinerlei Temperaturbehandlungen auftreten,sind beispielsweise Verfahren bekannt, die ultradünne Produktwafermit einem Wachs oder einer zweiseitig klebenden Folie auf einemTrägerwaferbefestigen, um ihn nachher mittels einer Temperatureinwirkung wiederzu lösen.ForProcesses in which no temperature treatments occur,For example, methods are known that use ultra-thin product waferswith a wax or a double-sided adhesive film on onecarrier waferfasten it again afterwards by exposure to temperatureto solve.

Ferner sind Verfahren zur Herstellungeiner Verbindung zwischen einem Produktwafer und einem Trägerwaferbekannt, die auch höherenTemperaturen standhalten. Nachteilig ist hierbei jedoch die Verwendung vonalkoholisch gelöstenSilikaten als Bindemittel, die insbesondere bei höheren Temperaturendie elektrischen Eigenschaften von auszubildenden Halbleiterbauelementenim Produktwafer beeinträchtigenkönnen oderbesonderer Ätzverfahrenbedürfen.There are also manufacturing processesa connection between a product wafer and a carrier waferknown, the higher ones tooWithstand temperatures. The disadvantage here is the use ofalcoholic solutionSilicates as binders, especially at higher temperaturesthe electrical properties of semiconductor components to be trainedin the product wafercan orspecial etching processrequire.

Der Aufwand dieser herkömmlichenVerfahren ist jedoch relativ hoch, da insbesondere ein Verbrauch vonVerschleißmaterialienund Opferschichten sowie fürganze Wafer die Kosten erhöhen.Ferner sind oftmals eine Vielzahl von Reinigungsprozeduren nachder Trennung des Produktwafers von seinem Trägerwafer notwendig, die wiederumeine Gefahr von möglichemBruch und verlängerteProzess-Laufzeiten beinhalten.The effort of this conventionalHowever, the process is relatively high, since in particular a consumption ofwear materialsand sacrificial layers as well as forwhole wafers increase the cost.Furthermore, there are often a variety of cleaning proceduresthe separation of the product wafer from its carrier wafer necessary, which in turna danger of possibleBreak and elongatedInclude process runtimes.

Ferner sind zur Realisierung einerreversiblen bzw. lösbarenVerbindung sogenannte elektrostatische Haltevorrichtungen bzw. Chucksallgemein bekannt, wobei mittels elektrostatischer Anziehungskräfte einelösbareVerbindung zu einem elektrisch leitenden Werkstück realisiert bzw. ein Halbleiterwaferelektrostatisch gehalten werden kann. Leider ergeben sich insbesonderebeim Entfernen bzw. De-Chucken von ultradünnen Wafern Probleme bei derartigenherkömmlichenelektrostatischen Chucks, sowie sie eine außerordentliche EmpfindlichkeitgegenüberAnätzungenaufweisen.Furthermore, to implement areversible or detachableConnection of so-called electrostatic holding devices or chucksgenerally known, a by means of electrostatic attractive forcesreleasableConnection to an electrically conductive workpiece realized or a semiconductor wafercan be kept electrostatic. Unfortunately, in particularproblems with such when removing or de-chucking ultra-thin wafersusualelectrostatic chucks, as well as they have exceptional sensitivityacross fromsigns of etchingexhibit.

Ferner ergibt sich bei elektrostatischenTrägerndas Problem einer geringen Haftung und/oder einem notwendigen Auffrischvorgangder Ladungen in kurzen Abständen.Furthermore, electrostaticcarriersthe problem of low liability and / or a necessary refreshing processof the loads at short intervals.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabezu Grunde, einen elektrostatischen Träger zur Realisierung einerlösbarenVerbindung zu einem elektrisch leitenden Werkstück zu schaffen, der besonderseinfach gelöst werdenkann und hervorragende Halteeigenschaften aufweist.The invention is therefore the objectbased on an electrostatic carrier for realizing areleasableTo create a connection to an electrically conductive workpiece that is specialjust be solvedcan and has excellent holding properties.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durchdie Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved bysolved the features of claim 1.

Insbesondere durch die Verwendungeiner ersten Elektrode, die auf einem Trägersubstrat ausgebildet ist,einem Dielektrikum, das auf der ersten Elektrode zum Ausbilden einerwesentlichen Planaren Verbindungsfläche ausgebildet ist, und einerzweiten Elektrode, die zumindest an der Verbindungsfläche ausgebildetist und einen E-Feld-durchlässigenBereich sowie einen E-Feld-undurchlässigen Kontaktbereichzum elektrischen Kontaktieren des zu haltenden elektrisch leitendenWerkstücksaufweist, erhältman einen Träger,mit dem hochfeste elektrostatische Verbindungen besonders einfachhergestellt und wieder gelöstwerden können.Especially through the usea first electrode which is formed on a carrier substrate,a dielectric that is on the first electrode to form aessential planar connecting surface is formed, and onesecond electrode, which is formed at least on the connecting surfaceis and an E-field permeableArea as well as an E-field impermeable contact areafor electrical contacting of the electrically conductive to be heldworkpiecehas receivedone a carrier,with the high-strength electrostatic connections particularly easymanufactured and solved againcan be.

Vorzugsweise wird die zweite Elektrodedurch eine im Dielektrikum eingebettete strukturierte zweite Elektrodenschichtrealisiert, wodurch man eine besonders Planare Verbindungsfläche undsomit verbesserte Halteeigenschaften bzw. erhöhte elektrostatische Anziehungskräfte erhält.Preferably the second electrodethrough a structured second electrode layer embedded in the dielectricrealized, whereby one has a particularly planar connecting surface andthus receives improved holding properties or increased electrostatic attraction.

Ferner kann eine Flächenkapazität des Dielektrikumsin den E-Feld-undurchlässigen Kontaktbereichenkleiner sein als eine Flächenkapazität in denE-Feld-durchlässigenBereichen, wodurch man eine weitere Verbesserung der elektrostatischenAnziehungskräfteund somit verringerte Betriebsspannungen erhält.Furthermore, a surface capacitance of the dielectricin the E-field impermeable contact areassmaller than an area capacity in thepermeable E-fieldAreas, resulting in a further improvement in electrostaticattractionsand thus receives reduced operating voltages.

Vorzugsweise weist das Dielektrikumeine ferroelektrische Schicht und/oder eine sogenannte High-k-Schichtmit hoher Dielektrizitätskonstanteauf, die optional übereine Schutzschicht abgedeckt wird, wodurch die Haltekräfte aufeine außerordentlichhohes Maß ansteigenund die Anzahl der Einsatzgebiete wesentlich steigt.The dielectric preferably hasa ferroelectric layer and / or a so-called high-k layerwith high dielectric constanton that optional abouta protective layer is covered, causing the holding forces onan extraordinaryto rise to a high degreeand the number of application areas increases significantly.

Vorzugsweise ist die Schutzschichtin den E-Feld-durchlässigenBereichen dünnerals in den E-Feld-undurchlässigenBereichen, wodurch wiederum eine Felddichteverteilung zugunstendes E-Feld-durchlässigenBereichs und somit zugunsten der Haltekräfte auf das elektrisch leitendeWerkstückerfolgt.The protective layer is preferablypermeable in the E-fieldAreas thinnerthan in the E-field impermeableAreas, which in turn a field density distribution in favorof the E-field permeableRange and thus in favor of the holding forces on the electrically conductiveworkpiecehe follows.

In gleicher Weise kann die ferroelektrischeoder high-k-Schichtin den E-Feld-undurchlässigenBereichen dünnersein als in den E-Feld-durchlässigenBereichen oder sogar vollständigfehlen, wodurch man eine weitere Optimierung der Haltekräfte bzw.Minimierung der Betriebsspannungen oder Auffrischzeiten erhält.In the same way, the ferroelectricor high-k layerin the E-field impermeableAreas thinnerbe as permeable in the E-fieldAreas or even completelyare missing, so that a further optimization of the holding forces orMinimizes operating voltages or refresh times.

Vorzugsweise ist die zweite Elektrodeauch an der restlichen Oberflächeund insbesondere an der Rückseitedes Trägersubstratszum Kontaktieren einer Haltevorrichtung ausgebildet, wobei das Trägersubstrat zumindesteine Kontaktöffnungzum Kontaktieren der ersten Elektrode aufweist. Auf diese Weisekann unter Verwendung von herkömmlichenHaltevorrichtungen auf besonders einfache Art und Weise eine elektrische Kontaktierungsowohl der Rückseiteeines Werkstücksbzw. Produktwafers als auch der Innenelektrode durchgeführt werden.Somit sind erstmalig elektrische Messungen von beispielsweise Chipsbzw. Bausteinen möglich,bei denen Ströme über dieWaferrückseitefließen.Ferner könnendie üblicherweisebei Implanta tionen auftretenden Ladungsprobleme, wobei die implantierteLadung die in den Produktwafer und Träger eingeprägte Halteladung wesentlich übersteigt,sehr einfach kompensiert werden.The second electrode is preferablyalso on the rest of the surfaceand especially on the backof the carrier substrateformed for contacting a holding device, wherein the carrier substrate at leasta contact openingfor contacting the first electrode. In this waycan be made using conventionalHolding devices make electrical contacting in a particularly simple mannerboth the backof a workpieceor product wafers as well as the inner electrode.This is the first time that electrical measurements of chips, for example, have been madeor building blocks possible,where currents over theWafer backsideflow.Can alsothe usualin the case of implantation-related loading problems, the implantedCharge significantly exceeds the holding charge impressed in the product wafer and carrier,can be compensated very easily.

Vorzugsweise besteht der Träger auseinem Halbleiter-Trägerwafer,wobei das Trägersubstratmonokristallines Silizium mit einer an seiner Oberfläche thermischausgebildeten Siliziumdioxidschicht aufweist. Auf diese Weise kannder Trägerbesonders einfach hergestellt werden und besitzt darüber hinaushervorragende Isoliereigenschaften sowie optimal an einen Produktwaferangepasste Wärmeausdehnungkoeffizienten.Ein derartiges System Trägerwafermit elektrostatisch befestigtem Produktwafer kann daher problemlosin nahezu allen Standardfertigungslinien verwendet werden.The carrier preferably consists ofa semiconductor carrier wafer,the carrier substratemonocrystalline silicon with a thermal on its surfacetrained silicon dioxide layer. That waythe carrierbe manufactured particularly easily and also hasexcellent insulating properties and optimal on a product waferadjusted coefficients of thermal expansion.Such a carrier wafer systemwith electrostatically attached product wafers can therefore easilycan be used in almost all standard production lines.

Weiterhin kann ein Rastermaß der E-Feld-durchlässigen Bereichewesentlich kleiner sein als ein Rastermaß von im Produktwafer ausgebildetenBausteinen bzw. Chips, wodurch erstmalig auch in einem Produktwaferbereits voneinander isolierte Halbleiterbausteine, die keine gemeinsameelektrisch leitende Verbindung mehr aufweisen, zuverlässig gehaltenbzw. befestigt werden.Furthermore, a grid dimension of the E-field-permeable areasbe significantly smaller than a grid dimension of those formed in the product waferBuilding blocks or chips, which is the first time in a product waferSemiconductor components that are already isolated from one another and that do not have a common onehave more electrically conductive connection, held reliablyor attached.

In den weiteren Unteransprüchen sindweitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.In the further subclaims arecharacterized further advantageous embodiments of the invention.

Die Erfindung wird nachstehend anhandeines Ausführungsbeispielsunter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.The invention is illustrated belowof an embodimentdescribed in more detail with reference to the drawing.

Es zeigen:Show it:

1 einevereinfachte Teil-Schnittansicht eines erfindungsgemäßen elektrostatischenTrägersmit zugehörigemProduktwafer; 1 a simplified partial sectional view of an electrostatic carrier according to the invention with associated product wafer;

2A und2B vereinfachte Teil-Schnittansichtendes Trägersmit Produktwafer gemäß1 zur Veranschaulichungeines Verbinde- und Trenn-Vorgangs; und 2A and 2 B simplified partial sectional views of the carrier with product wafer according to 1 to illustrate a connection and disconnection process; and

3 einevereinfachte Teil-Draufsicht des Trägers gemäß1 und2. 3 a simplified partial plan view of the carrier according to 1 and 2 ,

1 zeigteine vereinfachte Teil-Schnittansicht eines erfindungsgemäßen elektrostatischenTrägers Tzur Realisierung einer lösbarenVerbindung zu einem elektrisch leitenden Werkstück P. 1 shows a simplified partial sectional view of an electrostatic carrier T according to the invention for realizing a detachable connection to an electrically conductive workpiece P.

Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispielstellt das elektrisch leitende Werkstück P einen ultradünnen Produktwaferdar mit einer typischen Dicke von kleiner 100 Mikrometer und vorzugsweisekleiner 50 Mikrometer. Gemäß1 besitzt dieser ultradünne ProduktwaferP beispielsweise eine RückseitenmetallisierungRM, die auf einer VerbindungsflächeVF des elektrostatischen TrägersT zum Liegen kommt. Obwohl man auf Grund der erhöhten Leitfähigkeit verbesserte Haltekräfte erhält, istdiese RückseitenmetallisierungRM nicht zwingend erforderlich, da auch ein Halbleitersubstrat desProduktwafers P üblicherweisedotiert und somit elektrisch leitend ist.According to the preferred exemplary embodiment, the electrically conductive workpiece P represents an ultra-thin product wafer with a typical thickness of less than 100 micrometers and preferably less than 50 micrometers. According to 1 This ultra-thin product wafer P has, for example, a rear-side metallization RM which comes to rest on a connecting surface VF of the electrostatic carrier T. Although improved holding forces are obtained due to the increased conductivity, this rear-side metallization RM is not absolutely necessary, since a semiconductor substrate of the product wafer P is also usually doped and is therefore electrically conductive.

Mit BS sind gemäß1 die durch Sägerahmen SR voneinander getrennteneinzelnen Halbleiter-Bausteine bzw. Chips dargestellt. Der SägerahmenSR ist hierbei üblicherweisemit einem Isoliermaterial wie z.B. einem Duroplast gefüllt. Dadie Rückseitedes Produktwafers P bzw. dessen Rückseitenmetallisierung RM üblicherweisenicht vollständigplanar ist, sind mit G Luftspalte gekennzeichnet, die sich aus einerderartigen nicht vollständigPlanaren Oberflächeergeben.With BS are in accordance 1 the individual semiconductor components or chips separated from one another by saw frames SR are shown. The saw frame SR is usually with an insulating material such as filled with a thermoset. Since the rear side of the product wafer P or its rear side metallization RM is usually not completely planar, air gaps are identified by G which result from such an incompletely planar surface.

Der elektrostatische Träger T bestehtgemäß1 vorzugsweise aus einemHalbleiter-Trägerwafer, wobeials Trägersubstratvorzugsweise monokristallines Silizium6 verwendet wird.Grundsätzlichsind selbstverständlichauch andere Materialien oder sonstige Trägersubstrate geeignet. Insbesonderebei Verwendung eines Halbleiterwafers kann beispielsweise mittelseiner thermischen Oxidation eine thermische Isolierschicht5 ander Oberflächedes Halbleitersubstrats6 ausgebildet werden, wobei imFalle von Silizium eine besonders hochwertige Siliziumdioxidschichtals Isolierschicht5 ausgebildet werden kann. Auf dieseWeise könnenLeckströmeoptimal verhindert werden.The electrostatic carrier T is in accordance with 1 preferably from a semiconductor carrier wafer, preferably monocrystalline silicon as the carrier substrate 6 is used. Of course, other materials or other carrier substrates are of course also suitable. In particular when using a semiconductor wafer, a thermal insulation layer can be used, for example, by means of thermal oxidation 5 on the surface of the semiconductor substrate 6 are formed, in the case of silicon a particularly high-quality silicon dioxide layer as an insulating layer 5 can be trained. In this way, leakage currents can be optimally prevented.

Zu einer später auszubildenden Verbindungsfläche VF hinwird nunmehr an einer Hauptoberfläche des aus dem Halbleitersubstrat6 undder Isolierschicht5 bestehenden Trägersubstrats eine dünne elektrischleitende Elektrodenschicht4 als erste Elektrode ausgebildet.Vorzugsweise wird hierbei metallisches Material von hoher Leitfähigkeitverwendet. Ferner kann gemäß1 diese erste Elektrode4 imTrägersubstratbzw. in die Isolierschicht5 derart eingebettet sein, dasssich mit den nachfolgenden Schichten eine hochplanare Verbindungsfläche VF alsResultat ergibt. Demzufolge kann die Elektrodenschicht4 diein1 dargestellte wellenförmige Konturaufweisen.A connecting surface VF to be formed later is now on a main surface of the semiconductor substrate 6 and the insulating layer 5 existing carrier substrate a thin electrically conductive electrode layer 4 formed as the first electrode. Metallic material of high conductivity is preferably used here. Furthermore, according to 1 this first electrode 4 in the carrier substrate or in the insulating layer 5 be embedded in such a way that the subsequent layers result in a highly planar connecting surface VF. As a result, the electrode layer 4 in the 1 have shown wavy contour.

Anschließend wird an der Oberfläche derersten Elektrodenschicht4 bzw. an der Oberfläche einerim Trägerbzw. dem Trägersubstrat5 ausgebildetenVertiefung mit zugehörigerElektrodenschicht ein Dielektrikum derart ausgebildet, dass sichim Wesentlichen eine Planare Verbindungsfläche VF zum Produktwafer P ergibt.Gemäß1 weist das Dielektrikumbeispielsweise mehrere dielektrische Schichten auf, wobei eine oberstedielektrische Schicht als Schutzschicht2 zum Schutze vondarunter liegenden Schichten dient. Diese Schutzschicht2 weistbeispielsweise ein herkömmlichesDielektrikum auf, weshalb es möglichstdünn, das heißt nur einigenm dick sein sollte.Then on the surface of the first electrode layer 4 or on the surface of one in the carrier or the carrier substrate 5 formed recess with associated electrode layer, a dielectric is formed such that there is essentially a planar connection surface VF to the product wafer P. According to 1 the dielectric has, for example, a plurality of dielectric layers, an uppermost dielectric layer as a protective layer 2 to protect underlying layers. This protective layer 2 has, for example, a conventional dielectric, which is why it should be as thin as possible, that is to say only a few nm thick.

Zur Verbesserung der Haltekräfte bzw.zur Verringerung von Betriebsspannungen oder einer notwendigen Ladungs- Auffrischung kanngemäß1 unterhalb der Schutzschicht2 einespezielle dielektrische Schicht3 beispielsweise zur Realisierungeines permanenten elektrischen Dipolmomentes und/oder eines flüchtigenelektrischen Dipolmomentes ausgebildet sein, wie sie beispielsweisedurch ferroelektrische Schichten und/oder sogenannte high-k-Schichtenmit hoher Dielektrizitätskonstanterealisierbar sind. Als ferroelektrische Schicht kann insbesondereeine Blei-Zirkon-Titanat-Schicht verwendet werden, in der ein permanentes elektrischesDipolmoment ausgebildet werden kann. Andererseits kann für die sogenanntenhigh-k-Materialien insbesondere eine Barium-Strontium-Titanat-Schicht ausgebildetwerden, die eine besonders hohe Dielektrizitätskonstante aufweist und inZusammenhang mit elektrostatischen Anziehungsvorgängen besondershohe Haltekräfteermöglichen.In order to improve the holding forces or to reduce operating voltages or a necessary charge refreshment, according to 1 below the protective layer 2 a special dielectric layer 3 be designed, for example, to implement a permanent electrical dipole moment and / or a volatile electrical dipole moment, as can be realized, for example, by ferroelectric layers and / or so-called high-k layers with a high dielectric constant. In particular, a lead-zirconium-titanate layer can be used as the ferroelectric layer, in which a permanent electrical dipole moment can be formed. On the other hand, a barium strontium titanate layer can be formed for the so-called high-k materials, which has a particularly high dielectric constant and enables particularly high holding forces in connection with electrostatic attraction processes.

Abschließend wird zumindest an derVerbindungsflächeVF eine zweite Elektrode1A,1B derart ausgebildet,dass sie einen E-Feld-durchlässigen BereichI und einen E-Feld-undurchlässigenKontaktbereich II zum elektrischen Kontaktieren des elektrisch leitendenWerkstücksbzw. Produktwafers P aufweist.Finally, a second electrode is at least on the connection surface VF 1A . 1B formed such that it has an E-field permeable area I and an E-field impermeable contact area II for electrically contacting the electrically conductive workpiece or product wafer P.

Gemäß1 wird beispielsweise eine in der Schutzschicht2 eingebettetestrukturierte zweite Elektrodenschicht1A ausgebildet,wodurch man eine hochplanare Verbindungsfläche VF und somit optimale Anziehungskräfte für den ProduktwaferP erhält.According to 1 becomes, for example, one in the protective layer 2 embedded structured second electrode layer 1A formed, whereby a highly planar connecting surface VF and thus optimal attraction forces for the product wafer P is obtained.

3 zeigteine vereinfachte Teil-Draufsicht der erfindungsgemäßen elektrostatischenTrägersT, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elementebezeichnen und auf deren Beschreibung nachfolgend verzichtet wird. 3 shows a simplified partial top view of the electrostatic carrier T according to the invention, the same reference numerals designating the same or corresponding elements and the description of which will be omitted below.

Gemäß3 weist die strukturierte zweite Elektrodenschicht1A,welche vorzugsweise in das Dielektrikum eingebettet ist, eine Netzstrukturmit einem Rastermaß R2der E-FelddurchlässigenBereiche I auf, das kleiner ist als ein Raster maß R1 der durch die SägerahmenSR voneinander getrennten einzelnen Halbleiter-Bausteine bzw. ChipsBS. Auf diese Weise kann auch bei Fehlen einer in1 dargestellten Rückseitenmetallisierung RM jederBaustein BS zuverlässigkontaktiert werden und ihm somit über die zweite Elektrode Ladungenzugeführtwerden.According to 3 has the structured second electrode layer 1A , which is preferably embedded in the dielectric, has a network structure with a grid dimension R2 of the E-field-permeable regions I, which is smaller than a grid dimension R1 of the individual semiconductor modules or chips BS separated from one another by the saw frame SR. In this way, even in the absence of a 1 backside metallization RM shown, each module BS can be reliably contacted and thus charges can be supplied to it via the second electrode.

Demzufolge besitzt zumindest dieVerbindungsflächezum Halten des Produktwafers P eine strukturierte Elektrodenschicht,welche überallmiteinander elektrisch verbunden ist, wodurch sich jedoch E-Feld-undurchlässige KontaktbereicheII ergeben. Andererseits erlauben die zwischen den Teilgebieten1A derzweiten Elektrode liegenden Dielektrikum-Teilgebiete2B einungehindertes Hindurchtreten der auszubildenden E-Felder, weshalbsich E-Feld-durchlässigeBereiche I an dieser Stelle ergeben, die eine eigentliche Anziehungskraftauf den Produktwafer P ausüben.Accordingly, at least the connection surface for holding the product wafer P has a structured electrode layer which is electrically connected to one another everywhere, but this results in contact areas II impermeable to E-fields. On the other hand, they allow between the sub-areas 1A dielectric sub-regions lying on the second electrode 2 B an unimpeded passage of the E-fields to be trained, which is why there are E-field-permeable areas I at this point, which exert an actual attraction on the product wafer P.

Demzufolge hat das überall verbundeneNetz der vorzugsweise metallischen zweiten Elektrodenschicht dieAufgabe, die Ladung auf die Kondensatorplatte, die der zu haltendeultradünneProduktwafer P darstellt, zu- und abzuführen. Die isolierenden Teilgebiete2B habenhingegen die Aufgabe, die elektrostatische Verbindungskraft zwischenTrägerT und Produktwafer P zu ermöglichenbzw. zu bewirken.Accordingly, the network of the preferably metallic second electrode layer, which is connected everywhere, has the task of supplying and discharging the charge onto the capacitor plate, which is the ultra-thin product wafer P to be held. The isolating sub-areas 2 B on the other hand have the task of enabling or causing the electrostatic connecting force between carrier T and product wafer P.

Vorzugsweise wird das überall verbundeneNetz der metallischen zweiten Elektrodenschicht auch auf der Rückseitedes Trägersbzw. TrägerwafersT fortgesetzt, so dass dieser durch beispielsweise Ansaugen auf einemelektrisch leitenden Vakuumchuck auf besonders einfache Art undWeise kontaktiert werden kann. In diesem Fall besteht die an derrestlichen Oberflächedes TrägersT ausgebildete zweite Elektrodenschicht aus einer beispielsweiseganzflächigabgeschiedenen elektrisch leitenden Schicht1.Preferably, the network of the metallic second electrode layer connected everywhere is also on the back of the carrier or carrier wafer T, so that it can be contacted in a particularly simple manner, for example by suction on an electrically conductive vacuum chuck. In this case, the second electrode layer formed on the remaining surface of the carrier T consists of an electrically conductive layer that is deposited over the entire surface, for example 1 ,

Die im Wesentlichen parallel zurVerbindungsflächeVF ausgebildete erste Elektrode4 kann beispielsweise über eine Öffnung bzw.ein Loch7 in der Mitte des im Wesentlichen scheibenförmigen Trägers T ausgebildetwerden. Diese Öffnung7 erstrecktsich dann von der Rückseitedes TrägersT bis zur ersten Elektrode4 und kann beispielsweise über eineNadel N, die durch ein Loch in der Haltevorrichtung bzw. im Chuckbis zur ersten Elektrode4 hingeführt werden kann, kontaktiertwerden.The first electrode formed essentially parallel to the connection surface VF 4 can, for example, via an opening or a hole 7 are formed in the middle of the substantially disk-shaped carrier T. This opening 7 then extends from the back of the carrier T to the first electrode 4 and can for example via a needle N through a hole in the holding device or in the chuck to the first electrode 4 can be brought in contact.

Damit die elektrostatische Trennkraft über denisolierenden Teilgebieten2B bzw. im E-Feld-durchlässigen BereichI größer istals überden leitenden Teilgebieten1A bzw. den E-Feldundurchlässigen KontaktbereichenII, kann beispielsweise unter den leitenden Teilgebieten1A derzweiten Elektrode ebenfalls ein konventionelles Dielektrikum bzw.die Schutzschicht2A angeordnet sein, wobei jedoch ihreDicke größer istals ihre Dicke in den isolierenden Teilgebiete2B der Schutzschicht2.So that the electrostatic separation force over the insulating sub-areas 2 B or in the area I permeable to the electric field is larger than over the conductive sub-areas 1A or the E-field impermeable contact areas II, for example, under the conductive sub-areas 1A the second electrode also a conventional dielectric or the protective layer 2A be arranged, but their thickness is greater than their thickness in the insulating sub-regions 2 B the protective layer 2 ,

Durch diese Änderung der Dicke der Schutzschicht2 inden Teilgebieten2A und2B erhält man eine Flächenkapazität bzw. flächenbezogeneKapazitätdes Dielektrikums in den E-Feldundurchlässigen Kontaktbereichen II,die kleiner ist als eine jeweilige Flächenkapazität bzw. flächenbezogene Kapazität in den E-Feld-durchlässigen BereichenI, wodurch sich eine optimale elektrostatische Kraftentfaltung aufden Produktwafer P realisieren lässt.This change in the thickness of the protective layer 2 in the sub-areas 2A and 2 B an area capacity or area-related capacity of the dielectric in the E-field-impermeable contact areas II is obtained, which is smaller than a respective area capacity or area-related capacity in the E-field-permeable areas I, thereby realizing an optimal electrostatic force development on the product wafer P. leaves.

Alternativ zu dieser Dickenänderungin der Schutzschicht2 kann selbstverständlich auch eine Dickenänderungin der Schicht3 fürdas spezielle Dielektrikum einen ähnlichen Effekt erzielen. Grundsätzlich könnten demzufolgeauch abweichend von der in1 dargestelltenhorizontalen Schichtfolge in den jeweiligen E-Feld-durchlässigen sowie-undurchlässigenBereichen I und II unterschiedliche Dielektrika nebeneinander angeordnetsein, wodurch sich wiederum das ent scheidende Kriterium einstellenlässt,wonach die Flächenkapazität des Dielektrikumsin den E-Feld-undurchlässigenKontaktbereichen II kleiner ist als eine Flächenkapazität in den E-Feld-durchlässigen BereichenI. Beispielsweise könntedie ferroelektrische oder sogenannte high-k-Schicht3 inden E-Feld-undurchlässigen BereichenII dünnersein als in den E-Feld-durchlässigen BereichenI oder sogar vollständigfehlen.As an alternative to this change in thickness in the protective layer 2 can of course also be a change in thickness in the layer 3 achieve a similar effect for the special dielectric. In principle, therefore, in deviation from that in 1 horizontal layer sequence shown in the respective E-field-permeable and -permeable areas I and II different dielectrics can be arranged next to each other, which in turn allows the decisive criterion to be set, according to which the surface capacity of the dielectric in the E-field-impermeable contact areas II is smaller as an area capacity in the E-field-permeable areas I. For example, the ferroelectric or so-called high-k layer 3 be thinner in the E-field-impermeable areas II than in the E-field-permeable areas I or even completely absent.

Gemäß1 handelt es sich um eine nicht maßstabsgetreueDarstellung, was im Wesentlichen durch die Unterbrechungen U1 undU2 angedeutet ist. Ferner kann der Träger T weitere Öffnungen,Rillen oder Nuten zur Übertragungbeispielsweise eines Vakuums aus einem nicht dargestellten Vakuumchuckaufweisen, wodurch der üblicherweisestark verbogene Produktwafer bis in einen Bereich angesaugt wird,bei dem die elektrostatischen Kräftegrundsätzlichwirksam werden.According to 1 it is a representation that is not to scale, which is essentially indicated by the interruptions U1 and U2. Furthermore, the carrier T can have further openings, grooves or grooves for transferring, for example, a vacuum from a vacuum chuck (not shown), as a result of which the usually strongly bent product wafer is sucked into an area in which the electrostatic forces are basically effective.

Die Wirkungsweise der elektrostatischenAnziehungs- und Abstoßungskräfte sollnachfolgend im Einzelnen erläutertwerden.How electrostatic worksAttractions and repulsions shouldexplained in detail belowbecome.

2A zeigteine vereinfachte Teil-Schnittansicht des erfindungsgemäßen elektrostatischenTrägers Tmit einem zugehörigenProduktwafer P, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechendeElemente bezeichnen und auf eine wiederholte Beschreibung nachfolgendverzichtet wird. 2A shows a simplified partial sectional view of the electrostatic carrier T according to the invention with an associated product wafer P, the same reference numerals designating the same or corresponding elements and a repeated description being omitted below.

Gemäß2A wird die innere Elektrode9 über dieNadel bzw. ein Kontaktelement N beispielsweise positiv geladen,wohingegen die zweite Elektrode1,1A,1B beispielsweisenegativ geladen wird. Insbesondere an der Verbindungsfläche VF stelltdie zweite Elektrode bzw. deren Teilgebiete1A lediglicheine Teilelektrode der tatsächlichwirkenden Gesamtelektrode dar, die sich im Wesentlichen aus denTeilgebieten1A im E-Feld-undurchlässigen Bereich II und den Teilgebietendes elektrisch leitenden Werkstücksbzw. der Rückseitenmetal lisierungRM des Produktwafers P im E-Feld-durchlässigen Bereich I ergibt.According to 2A becomes the inner electrode 9 positively charged, for example, via the needle or a contact element N, whereas the second electrode 1 . 1A . 1B for example, is charged negatively. The second electrode or its subregions, in particular, form the connecting surface VF 1A is only a partial electrode of the actually acting total electrode, which essentially consists of the sub-areas 1A in the E-field-impermeable area II and the sub-areas of the electrically conductive workpiece or the rear-side metalization RM of the product wafer P in the E-field-permeable area I.

Da das an der ersten Elektrodenschicht4 ausgebildeteDielektrikum derart ausgebildet ist, dass eine Flächenkapazität des Dielektrikumsin den E-Feld-undurchlässigenKontaktbereichen II kleiner ist als eine Flächenkapazität in den E-Felddurchlässigen BereichenI, könnengezielt unterschiedliche Anziehungskräfte erzeugt werden.Because that's on the first electrode layer 4 formed dielectric is designed such that a surface capacity of the dielectric in the E-field-impermeable contact areas II is smaller than a surface capacity in the E-field-permeable areas I, different attractive forces can be generated in a targeted manner.

Bei Verwendung von beispielsweiseeiner ferroelektrischen Schicht als spezieller dielektrischer Schicht3 bildetsich demzufolge ein permanentes elektrisches Dipolmoment D, dasfür einesehr dichte Feldlinienverteilung E3 sorgt. Im herkömmlichenDielektrikum bzw. in der Schutzschicht2 ist diese FeldlinienverteilungE2 nicht mehr so dicht, was zwar prinzipiell nachteilig ist, angesichtsaber von nativen Oxiden und winzigen Luftspalten G zwischen demTrägerT und dem Produktwafer P ohnehin nicht ganz vermeidbar ist. Auf Grundder großenDicke des TrägersT im Vergleich zur speziellen dielektrischen Schicht3 istdie Dichte der Feldlinienverteilung E4 zwischen der ersten Elektrode4 undder Unterseite bzw. Rückseitedes TrägersT sehr gering. Dies gilt in gleicher Weise für die Dichte der FeldlinienverteilungE1 zwischen der Öffnung7 undder anderen Seite des Produktwafers P, die im Wesentlichen vernachlässigbarist.When using, for example, a ferroelectric layer as a special dielectric layer 3 As a result, a permanent electrical dipole moment D is formed, which ensures a very dense field line distribution E3. In the conventional dielectric or in the protective layer 2 this field line distribution E2 is no longer so dense, which is disadvantageous in principle, but in view of native oxides and tiny air gaps G between the carrier T and the product wafer P it is not entirely avoidable anyway. Due to the large thickness of the carrier T compared to the special dielectric layer 3 is the density of the field line distribution E4 between the first electrode 4 and the underside or back of the carrier T is very low. This applies in the same way to the density of the field line distribution E1 between the opening 7 and the other side of the product wafer P, which is essentially negligible.

An dieser Stelle sei nochmals daraufhingewiesen, dass auf Grund der sehr einfach auszubildenden thermischenOxide5 um das monokristalline Trägersubstrat6 Leckströme zwischender ersten und zweiten Elektrode optimal und sehr kostengünstig verhindertwerden können.Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass zur Vermeidung von unbeabsichtigtenAusgleichsströmenoder einer Zerstörungdes Trägersbeispielsweise währendnasschemischer Prozesse die Öffnung7 beispielsweisemit einem Gummistöpselgeschlossen werden kann. Ausgleichsströme entlang einer Öffnungs-Oberfläche8 können dadurchoptimal verhindert werden.At this point it should be pointed out again that due to the very easy to form thermal oxides 5 around the monocrystalline carrier substrate 6 Leakage currents between the first and second electrodes can be prevented optimally and very inexpensively. It should also be noted that to avoid unintentional equalizing currents or destruction of the carrier, for example during wet chemical processes, the opening 7 can be closed with a rubber plug, for example. Compensating currents along an opening surface 8th can be optimally prevented.

In2A zeigennunmehr die Pfeile F_V die anziehende Kraftzwischen dem TrägerT und dem Produktwafer P. Diese Kraft kann selbstverständlich auchdurch Anlegen einer positiven Ladung an die zweite Elektrode undeiner negativen Ladung an die erste Elektrode4 realisiertwerden.In 2A The arrows F_V now show the attractive force between the carrier T and the product wafer P. This force can of course also be applied by applying a positive charge to the second electrode and a negative charge to the first electrode 4 will be realized.

2B zeigteine vereinfachte Teil-Schnittansicht des elektrostatischen Trägers T mitzugehörigem ProduktwaferP, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elementebzw. Schichten wie in den1 und2A bezeichnen und auf einewiederholte Beschreibung nachfolgend verzichtet wird. 2 B shows a simplified partial sectional view of the electrostatic carrier T with associated product wafer P, the same reference numerals being the same or corresponding elements or layers as in FIGS 1 and 2A denote and a repeated description is omitted below.

Gemäß2B ist der Vorgang eines Trennens desProduktwafers P vom TrägerwaferT dargestellt, wobei sich insbesondere auf Grund der an der Verbindungsfläche VF angeordnetenzweiten Elektrode wesentliche Vorteile ergeben. Beim Trennen können demzufolgebeispielsweise beide Elektroden mit positiver Ladung (oder mit negativerLadung) beaufschlagt werden, wobei diese beispielsweise über eineHaltevorrichtung bzw. einen Chuck CH bzw. über die Nadel N zugeführt werden.Wiederum werden die positiven Ladungen über die zweite Elektrode auchan den elektrisch leitenden Produktwafer P weitergegeben, an dessenOberfläche sich,in gleicher Weise wie vorstehend beschrieben, die Ladungen entsprechendverteilen. Hierdurch entstehen die mit F_T gekennzeichnetenabstoßendenKräfte,welche ein sehr leichtes Entfernen des Produktwafers P vom TrägerwaferT ermöglichen.According to 2 B the process of separating the product wafer P from the carrier wafer T is shown, with particular advantages resulting from the second electrode arranged on the connecting surface VF. During separation, for example, both electrodes can therefore be charged with a positive charge (or with a negative charge), these being supplied, for example, via a holding device or a Chuck CH or via the needle N. Again, the positive charges are also passed on via the second electrode to the electrically conductive product wafer P, on the surface of which the charges are distributed accordingly in the same way as described above. This creates the repulsive forces identified by F_T , which enable the product wafer P to be removed from the carrier wafer T very easily.

Nachfolgend wird eine numerischeBetrachtung durchgeführt,die die Wirkungsweise dieses erfindungsgemäßen Trägers T im Einzelnen erläutert.Below is a numericConsidered donewhich explains the mode of operation of this carrier T according to the invention in detail.

Wenn man von Streufeldern am Randeines Plattenkondensators absieht, lautet die Formel für seine Flächenkapazität bzw. Kapazität pro FlächeC = ε/d,wobeiC die Kapazität,d die Dicke des Dielektrikums und ε = ε₀ε_d seineDielektrizitätskonstantebedeuten. Da in der gegenständlichenErfindung meistens verschiedene, aufeinander gestapelte Dielektrikaeine Rolle spielen, muss bemerkt werden, dass diese Dielektrikaseriell geschalteten Kondensatoren entsprechen. Es ist also dieKapazitäteines Stapels verschiedener Dielektrika zu berücksichtigen, für die gilt:1/C = Σr1/Cr,mit rals Index.If you ignore stray fields at the edge of a plate capacitor, the formula for its area capacity or capacitance per area is C = ε / d, where C is the capacitance, d is the thickness of the dielectric and ε = ε₀ ε_{d is} its dielectric constant. Since different, stacked dielectrics mostly play a role in the present invention, it must be noted that these dielectrics correspond to capacitors connected in series. The capacity of a stack of different dielectrics must therefore be taken into account, for which the following applies: 1 / C = Σ r 1 / C r , with r as the index.

In der Energiedichte eines Kondensatorskommt die Kapazitätnoch linear vor, nämlichzum Beispielwe = ½ CU2mit w_e derEnergiedichte und U der Spannung, die zwischen den beiden Plattenanliegt. Interessant fürdie gegenständlicheErfindung ist aber die Kraft pro Fläche zwischen den beiden Plattendes Kondensators, fürdie gilt:FZ = (dwe/dz)U = ½ ε0εd A(U2/d2)mit F derKraft und z der Koordinate normal zur Kondensatorebene. Da aberin der Stapelkapazitätverschiedene Längenvorkommen, ist nun die Frage, nach welcher zu differenzieren ist.Je nach dieser Auswahl erhält manein verschiedenes Resultat. Um dieses Problem zu umgehen, wird über dieGesamtdickeD = Σrdraller Dielektrika eine Ersatzkapazität ε_st definiert,die sich folgendermaßenerrechnet, z.B. fürzwei serielle Kapazitäten:(Σ1/Cr)-1 = 1/(d1/ε1 + d2/ε2)= (ε1ε2)/(d1ε1+d2ε2) = εst/(d1+d2)oderes lautet das Ergebnis fürdrei serielle Kapazitäten:εst = (ε1ε2ε3(d1+d2+d3))/(d1ε2ε3+d2ε1ε3+d3ε1ε2)womit sich dann die anziehende KraftzuF = ½ εstε0 AU2/d1+d2+d3)2berechnet.The capacitance still occurs linearly in the energy density of a capacitor, for example w e = ½ CU 2 with w_e the energy density and U the voltage applied between the two plates. Interesting for the present invention, however, is the force per area between the two plates of the capacitor, for which the following applies: F Z = (dw e / Dz) U = ½ ε 0 ε d A (U 2 / d 2 ) with F the force and z the coordinate normal to the capacitor level. But since there are different lengths in the stacking capacity, the question now is which to differentiate. Depending on this selection, you get a different result. To work around this problem, look at the overall thickness D = Σ r d r An equivalent capacitance ε_{st is} defined for all dielectrics, which is calculated as follows, for example for two serial capacities: (Σ1 / C r ) -1 = 1 / (i.e. 1 / ε 1 + d 2 / ε 2 ) = (ε1ε2) / (d1ε1 + d 2 ε 2 ) = ε st / (D 1 + d 2 ) or it is the result for three serial capacities: ε st = (ε 1 ε 2 ε 3 (d 1 + d 2 + d 3 )) / (D1ε 2 ε 3 + d 2 ε 1 ε 3 + d 3 ε 1 ε 2 ) with which the attractive force increases F = ½ ε st ε 0 A U 2 / d 1 + d 2 + d 3 ) 2 calculated.

Tabelle1

Table 1

Tabelle2

Table 2

Die Tabellen 1 und 2 zeigen die Ergebnissefür denAnpressdruck Pr des Produktwafers P an den Trägerwafer T für einigeauserwählteSchichtdicken und Spannungen. Zu Vergleichszwecken möge bemerktwerden, dass der Atmosphärendruck101,3 kPa beträgtund ein Vakuumchuck auf einen Wafer üblicherweise 10 bis 70 kPaausübt.Das Beispiel mit dem Zwischenoxid am Produktwafer P zeigt, dassman sich fürdas elektrostatische Anklemmen unter diesen Umständen nahezu das spezielle Dielektrikum3 ersparenkann, da es mit der viel kleineren Kapazität des Zwischenoxids in Seriegeschaltet ist. Insbesondere zeigt die Tabelle 2, dass die auf dieTrägerrückseitewirkenden Kräftebzw. Felder vernachlässigbarsind und somit keine Wirkung aufweisen.Tables 1 and 2 show the results for the contact pressure Pr of the product wafer P against the carrier wafer T for some selected layer thicknesses and stresses. For comparison purposes, it should be noted that the atmospheric pressure is 101.3 kPa and a vacuum chuck usually exerts 10 to 70 kPa on a wafer. The example with the intermediate oxide on the product wafer P shows that, under these circumstances, the special dielectric is almost the same for electrostatic clamping 3 can save, since it is connected in series with the much smaller capacity of the intermediate oxide. In particular, Table 2 shows that the forces or fields acting on the back of the beam are negligible and therefore have no effect exhibit.

Nachfolgend seien noch einige Bemerkungenzu der speziellen dielektrischen Schicht3 gemacht, die einenbesonders effektiven TrägerT ermöglichen.In the following, there are a few comments on the special dielectric layer 3 made that allow a particularly effective carrier T.

Fürdie spezielle dielektrische Schicht3 wird zur Förderungder elektrostatischen Anziehungskraft vorzugsweise ein Dielektrikummit hohen Dielektrizitätskonstantenverwendet.For the special dielectric layer 3 a dielectric with high dielectric constants is preferably used to promote the electrostatic attraction.

Hierbei unterscheidet man zwischenferroelektrischen Schichten, die ein permanentes, elektrisches DipolmomentD einnehmen können,dessen Orientierung durch ein elektrisches Feld von außen miteiner Hysterese schlagartig verändertwerden kann. Ein typischer Vertreter solcher Werkstoffe ist beispielsweise Blei-Zirkon-Titanat(PZT), in diesem Fall ist bei der Einnahme einer bestimmten PolarisierungEnergie im Dielektrikum gespeichert, die kaum in die Umgebung abdiffundierenkann und somit auch beim Lösender Gleichspannung bzw. bei Verlust von Überschussladungen eine zuverlässig hoheAnziehungskraft gewährleistet.A distinction is made betweenferroelectric layers that have a permanent, electrical dipole momentCan take Dits orientation from the outside with an electric fielda hysteresis suddenly changedcan be. A typical representative of such materials is, for example, lead zirconium titanate(PZT), in this case when taking a certain polarizationEnergy stored in the dielectric that hardly diffuses into the environmentcan and therefore also when looseningthe DC voltage or a reliable high if excess charges are lostAttraction guaranteed.

Alternativ gibt es aber auch spezielledielektrische Schichten ohne Hysterese, die lediglich hohe indizierteDielektrizitätskonstantenannehmen können(sogenannte high-k- Dielektrika),von denen ein typischer Vertreter Barium-Strontium-Titanat (BST) ist. Wenn beimit derartigen high-k-Schichtenausgebildeten Kapazitätendie eingebrachten Überschussladungenvon den Elektroden an die Umgebung abdiffundieren (Leckstrom), wirdauch die anziehende Kraft zwischen den als Kondensatorplatten wirkendenGesamtelektroden schließlichzu Null.Alternatively, there are also special onesdielectric layers without hysteresis, which are only high indexedpermittivitycan accept(so-called high-k dielectrics),a typical representative of which is barium strontium titanate (BST). If atwith such high-k layerstrained capacitiesthe excess loads brought indiffuse from the electrodes to the environment (leakage current)also the attractive force between those acting as capacitor platesFinally electrodesto zero.

In der praktischen Durchführung zurHerstellung der ferroelektrischen Schicht kann zum einen flüssiger Precursorauf die erste Elektrodenschicht4 aufgespinnt und anschließend beiTemperaturen von ca. 700°C kristallisiertwerden. Alternativ könnenjedoch auch MOCVD-Verfahren verwendet werden.In the practical implementation for producing the ferroelectric layer, on the one hand, liquid precursor can be applied to the first electrode layer 4 spun on and then crystallized at temperatures of approx. 700 ° C. Alternatively, however, MOCVD methods can also be used.

Auf diese Weise erhält man ferroelektrischeSchichten mit Dielektrizitätskonstantenvon ≥ 1000,wobei auf Grund der Kristallisationstemperaturen von 700°C oder mehrauch Betriebstemperaturen von bis zu 350°C prinzipiell möglich sind.Die Curietemperatur ist hierbei jene Temperatur, bei der die ferroelektrischeSchicht kein permanentes Dipolmoment D mehr einnehmen kann, weshalbProzesse, wie z.B. Formiergastempern, einen möglichen Grenzfall darstellenund eventuell lediglich unter Verwendung der verbleibenden Überschussladungendie notwendige Anziehungskraft erzeugt werden kann.In this way, ferroelectric is obtainedLayers with dielectric constantsfrom ≥ 1000,being due to the crystallization temperatures of 700 ° C or moreoperating temperatures of up to 350 ° C are also possible in principle.The Curie temperature is the temperature at which the ferroelectricLayer can no longer assume a permanent dipole moment D, which is whyProcesses such as Forming gas tempering represent a possible borderline caseand possibly only using the remaining excess chargesthe necessary attraction can be generated.

Bei Prozessen bzw. einer Weiterverarbeitung,bei denen Temperaturen von 250°Cnicht überschritten werden,bleiben jedoch auch die permanenten elektrischen Dipolmomente Dweiterhin erhalten, weshalb eine daraus resultierende Anziehungskraftvorhanden ist und die Anforderungen an eine elektrische Isolationoder Vermeidung von Leckströmenin diesem Temperaturbereich wesentlich verringert sind.In processes or further processing,at which temperatures of 250 ° Cnot be exceededhowever, the permanent electrical dipole moments D also remaincontinue to receive, which is why a resulting attractionis present and the requirements for electrical insulationor avoiding leakage currentsare significantly reduced in this temperature range.

Die Erfindung wurde vorstehend anhandeines Trägerwafersals Trägerund eines ultradünnenProduktwafers als elektrisch leitendem Werkstück beschrieben. Sie ist jedochnicht darauf beschränktund umfasst in gleicher Weise alle weiteren Träger zum Halten von beliebigenelektrisch leitenden Werkstücken.The invention has been described abovea carrier waferas a carrierand an ultra thin oneProduct wafers described as an electrically conductive workpiece. However, it isnot limited to thatand includes in the same way all other carriers for holding anyelectrically conductive workpieces.

1,1A, 1B1,1A, 1B

ersteElektrodefirstelectrode

22

Schutzschichtprotective layer

33

spezielledielektrische Schichtspecificdielectric layer

44

zweiteElektrodesecondelectrode

55

Isolierschichtinsulating

66

HalbleitersubstratSemiconductor substrate

77

Öffnungopening

PP

Produktwaferproduct wafers

TT

elektrostatischerTrägerelectrostaticcarrier

GG

Luftspaltair gap

II

E-Feld-durchlässiger BereichE-field permeable area

IIII

E-Feld-undurchlässiger BereichE-field impermeable area

SRSR

Sägerahmensaw frame

BSBS

Bausteinbuilding block

RMRM

Rückseitenmetallisierungbackside metallization

VFVF

Verbindungsflächeinterface

U1,U2U1,U2

Unterbrechungeninterruptions

NN

KontaktnadelContact Adel

E1bis E4E1to E4

FeldlinienverteilungField line distribution

DD

elektrischesDipolmomentelectricaldipole moment

F_VF_V

Verbindungskraftconnecting force

F_TF_T

Trennkraftseparating force

CHCH

Haltevorrichtungholder

Claims (14)

Translated fromGerman

Elektrostatischer Träger zur Realisierung einerlösbarenVerbindung zu einem elektrisch leitenden Werkstück (P) mit einem Trägersubstrat(5,6); einer ersten Elektrode (4),die als Elektrodenschicht auf dem Trägersubstrat (5,6)ausgebildet ist; und einem Dielektrikum (2,3),das auf der ersten Elektrodenschicht (4) zum Ausbildeneiner im Wesentlichen planaren Verbindungsfläche (VF) ausgebildet ist, gekennzeichnetdurch eine zweite Elektrode (1A,1B) mitE-Feld-durchlässigenBereichen (I) und E-Feld-undurchlässigen Kontaktbereichen (II)zum elektrischen Kontaktieren des elektrisch leitenden Werkstücks (P),die zumindest an der Verbindungsfläche (VF) ausgebildet ist.Electrostatic carrier for realizing a detachable connection to an electrically conductive workpiece (P) with a carrier substrate ( 5 . 6 ); a first electrode ( 4 ), which acts as an electrode layer on the carrier substrate ( 5 . 6 ) is trained; and a dielectric ( 2 . 3 ) on the first electrode layer ( 4 ) is designed to form an essentially planar connecting surface (VF), characterized by a second electrode ( 1A . 1B ) with E-field permeable areas (I) and E-field impermeable contact areas (II) for electrically contacting the electrically conductive workpiece (P), which is formed at least on the connecting surface (VF).Elektrostatischer Träger nach Patentanspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Elektrode eine im Dielektrikum(2,3) eingebettete strukturierte zweite Elektrodenschicht(1A) aufweist.Electrostatic carrier according to claim 1, characterized in that the second electrode is a in the dielectric ( 2 . 3 ) embedded structured second electrode layer ( 1A ) having.Elektrostatischer Träger nach Patentanspruch 2,dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte zweite Elektrodenschicht(1A) eine Netzstruktur aufweist.Electrostatic carrier according to claim 2, characterized in that the structured second electrode layer ( 1A ) has a network structure.Elektrostatischer Träger nach einem der Patentansprüche 1 bis3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flächenkapazität des Dielektrikums (2,3)in den E-Feld-undurchlässigenKontaktbereichen (II) kleiner ist als eine Flächenkapazität in den E-Feld-durchlässigen Bereichen(I).Electrostatic carrier according to one of Claims 1 to 3, characterized in that a surface capacitance of the dielectric ( 2 . 3 ) in the E-field-impermeable contact areas (II) is smaller than an area capacity in the E-field-permeable areas (I).Elektrostatischer Träger nach einem der Patentansprüche 1 bis4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dielektrikum eine Schutzschicht(2) aufweist.Electrostatic carrier according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the dielectric has a protective layer ( 2 ) having.Elektrostatischer Träger nach einem der Patentansprüche 1 bis5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dielektrikum eine ferroelektrischeSchicht (3), insbesondere eine Blei-Zirkon-Titanat-Schicht,und/oder eine high-k-Schicht (3) mit hoher Dielektrizitätskonstante,insbesondere eine Barium-Strontium-Titanat-Schicht aufweist.Electrostatic carrier according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the dielectric comprises a ferroelectric layer ( 3 ), in particular a lead-zirconium-titanate layer, and / or a high-k layer ( 3 ) with a high dielectric constant, in particular a barium strontium titanate layer.Elektrostatischer Träger nach Patentanspruch 5 oder6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (2) inden E-Feld-durchlässigenBereichen (I) dünnerist als in den E-Feld-undurchlässigenBereichen (II).Electrostatic support according to claim 5 or 6, characterized in that the protective layer ( 2 ) is thinner in the E-field permeable areas (I) than in the E-field impermeable areas (II).Elektrostatischer Träger nach Patentanspruch 6 oder7, dadurch gekennzeichnet, dass die ferroelektrische oder high-k-Schicht(3) in den E-Feld-undurchlässigen Bereichen (II) dünner istals in den E-Feld-durchlässigenBereichen (I) oder vollständigfehlt.Electrostatic carrier according to claim 6 or 7, characterized in that the ferroelectric or high-k layer ( 3 ) is thinner in the E-field-impermeable areas (II) than in the E-field-permeable areas (I) or completely missing.Elektrostatischer Träger nach einem der Patentansprüche 1 bis8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Elektrode auch an derrestlichen Oberflächeund insbesondere an der Rückseitedes Trägersubstrats (5,6a)zum Kontaktieren einer Haltevorrichtung (CH) ausgebildet ist, unddas Trägersubstrat(5,6) zumindest eine Kontakt-Öffnung (7) zum Kontaktierender ersten Elektrode (4) aufweist.Electrostatic carrier according to one of the claims 1 to 8, characterized in that the second electrode also on the remaining surface and in particular on the back of the carrier substrate ( 5 . 6a ) for contacting a holding device (CH), and the carrier substrate ( 5 . 6 ) at least one contact opening ( 7 ) for contacting the first electrode ( 4 ) having.Elektrostatischer Träger nach einem der Patentansprüche 1 bis9, dadurch gekennzeichnet, dass er weitere Öffnungen, Rillen oder Nutenzur Übertragungeines Vakuums und zum Ansaugen des elektrisch leitenden Werkstücks (P)aufweist.Electrostatic carrier according to one of claims 1 to9, characterized in that it has further openings, grooves or groovesfor transmissiona vacuum and for suctioning the electrically conductive workpiece (P)having.Elektrostatischer Träger nach einem der Patentansprüche 1 bis10, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Halbleiter-Trägerwafer(T) darstellt.Electrostatic carrier according to one of claims 1 to10, characterized in that it is a semiconductor carrier wafer(T) represents.Elektrostatischer Träger nach Patentanspruch 11,dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter-Trägerwafer (T) als Trägersubstratmonokristallines Silizium (6) verwendet, welches an seinerOberflächeeine thermische SiO₂-Schicht (5)aufweist.Electrostatic carrier according to claim 11, characterized in that the semiconductor carrier wafer (T) as a carrier substrate monocrystalline silicon ( 6 ) which has a thermal SiO₂ layer on its surface ( 5 ) having.Elektrostatischer Träger nach einem der Patentansprüche 1 bis12, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrisch leitendes Werkstück ein ultradünner Produktwafer(P) mit einer Vielzahl von durch Sägerahmen (SR) getrennten Bausteinen(BS) verwendet wird.Electrostatic carrier according to one of claims 1 to12, characterized in that an ultra-thin product wafer as the electrically conductive workpiece(P) with a large number of building blocks separated by saw frames (SR)(BS) is used.Elektrostatischer Träger nach Patentanspruch 13,dadurch gekennzeichnet, dass ein Rastermaß (R1) der Bausteine (BS) größer istals ein Rastermaß (R2)der E-Feld-durchlässigenBereiche (I) der zweiten Elektrode.Electrostatic carrier according to claim 13, characterized in that a grid dimension (R1) of the blocks (BS) is larger than a grid dimension (R2) of the E-field-permeable areas (I) of the second elec trode.