DE102007027435A1

DE102007027435A1 - Verfahren und Vorrichtung zur strukturierten Schichtabscheidung auf prozessierten Mikrosystemtechnikwafern

Info

Publication number: DE102007027435A1
Application number: DE102007027435A
Authority: DE
Inventors: Roy Dr. Knechtel
Original assignee: X Fab Semiconductor Foundries GmbH
Current assignee: X Fab Semiconductor Foundries GmbH
Priority date: 2007-06-14
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2008-12-18
Also published as: WO2008152151A2; WO2008152151A3; US20100311248A1

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Verfahrensweise der strukturierten Schichtabscheidung mit einer besonders gestalteten Beschichtungsmaske, die erhabene Strukturen aufweist, welche sich passgenau in Vertiefungen des strukturiert zu beschichtenden Mikrosystemtechnikwafers setzen oder umgekehrt, so dass sich die Maske und der Wafer sehr genau zueinander ausrichten lassen und durch Löcher in der Beschichtungsmaske hindurch sehr exakt definierte Bereiche auf dem Mikrosystemtechnikwafer durch Sputtern, CVD oder Verdampfungsprozesse beschichtet werden können.

Description

In den Waferprozessen der Mikrosystemtechnik ist es sehr häufig notwendig, dass im Verlauf oder am Ende der Fertigung komplexer mikroelektromechanischer Strukturen, die Halbleiterscheiben (Wafer), bzw. Chipstrukturen teilweise, d. h. strukturiert, mit Schichten versehen werden müssen. Dabei ist die klassische Mehrschichttechnologie, die auf dem ganzflächigen Abscheiden der Schicht und ihrer anschließenden fotochemischen Strukturierung beruht, nicht einsetzbar, da entweder bestimmte Teilbereiche der Wafer/Chips gar nicht erst beschichtet werden dürfen (z. B. können diese Schichten mikromechanische Strukturen unbrauchbar machen) und/oder eine fotochemische Strukturierung nicht möglich ist (Oberflächenprofil, nicht ätzbare Schichten) oder der Aufwand zu groß wird.
Lange bekannt sind Beschichtungsmasken, welche Öffnungen für das abzuscheidende Material besitzen. Solche Masken, z. B. aus Metall sind insofern problematisch als bei sehr profilierten Oberflächen es zu Fehllagen kommt und die abzuscheidenden Strukturen dadurch nicht scharf begrenzt sind, wodurch Nachteile bezüglich der Qualität, der Ausbeute und der Packungsdichte entstehen. In gleicher Weise negativ wirkt sich die schlechte Justierbarkeit solcher Hartmasken bei Mikrostrukturen aus.
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur strukturierten Schichtabscheidung auf prozessierten Mikrosystemtechnikwafern anzugeben, welche die geschilderten Nachteile des Standes der Technik beseitigen d. h. die Qualität dieses Prozesses verbessert.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Verfahrensweise, die auf der Anwendung einer besonderen Beschichtungsmaske, speziell eines Justiersystems für Beschichtungsmaske und Mikrosystemtechnikwafer beruht, welche die Justiergenauigkeit und die exakte Begrenzung der aufzubringenden strukturierten Schichten erhöht.
Gelost wird diese Aufgabe durch die in den Ansprüchen 1 und 6 angegebenen Merkmale.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der schematischen Zeichnung näher erläutert.
Es bedeuten
1 eine Anordnung von Mikrosystemtechnikwafer und Beschichtungsmaske in vorjustierter Stellung, wobei die Beschichtungsmaske noch nicht aufgesetzt ist,
2 Mikrosystemtechnikwafer mit aufgesetzter Beschichtungsmaske während des Aufdampfprozesses und
3 einen Mikrosystemtechnikwafer mit Elementen der beschichteten Struktur.
Die Beschichtungsmaske (1) ist zu dem selektiv zu beschichtenden Mikrosystemtechnikwafer (2), der empfindliche Strukturen (3), die nicht beschichtet werden dürfen, passend ausgelegt. Dabei muss die Beschichtungsmaske (1) mindestens zwei mechanisch wirkende Justagestrukturen (4) aufweisen, die exakt zu den Justagestrukturen (5) auf dem Mikrosytemtechnikwafer (2) passen. Die Justagestrukturen (4) und (5) sind in gleicher Geometrie und Lage jeweils vertieft im Wafer und erhaben an der Durchdampfmaske bzw. umgekehrt angebracht, so dass sie sich gut ineinander setzen können und somit Wafer und Maske in eine sehr genau definierte Lage zueinander bringen und gegen ein Verschieben sichern. Beispielsweise besteht die Beschichtungsmaske (1) genau wie der der Mikrosystemtechnikwafer (2) aus Silizium und die Justagestrukturen (4 und 5) besitzen schräge Flanken, die ein exaktes Einpassen von Beschichtungsmaske (1) und Wafer (2) ermöglichen, so dass sich Positioniergenauigkeiten im Mikrometerbereich ergeben (1). Doch auch jede andere mechanisch exakt passende Justageelementekombination ist geeignet. Sind die Beschichtungsmaske und der Mikrosystemtechnikwafer (2), gefügt, wie in 2 gezeigt, wobei das Fügen manuell oder mit Hilfe von Anlagen (Waferbondaligner) erfolgen kann, folgt die Schichtabscheidung (6) durch die Löcher in der Beschichtungsmaske (7), welche die zu beschichtenden Bereiche definieren, so dass sich nach dem Abheben der Beschichtungsmaske die beschichteten Bereiche (8) ergeben. Die mechanische Passung der Justagemarken ist in der Regel ausreichend für ein automatisches Handling in den Beschichtungsanlagen; ggf. können jedoch Wafer und Maske durch Klemmen zusätzlich zueinander gesichert werden. Das Verfahren eignet sich für unterschiedliche Beschichtungsprozesse wie Metallisierung durch Sputtern und Verdampfen, aber auch für die Abscheidung von dielektrischen Schichten in CVD-Prozessen und sogar für den Schablonendruck, wobei die Beschichtungsmaske (1) in diesem Fall als Schablone dient. Aus praktischen Aspekten (Wafer-Handling, Strukturierung, Stabilität) soll die Beschichtungsmaske weder zu dünn noch zu dick sein, so dass sich eine Dicke von einigen 100 Mikrometern anbietet.

1: Beschichtungsmaske
2: Mikrosystemtechnikwafer
3: nicht zu beschichtender Bereich; empfindliche Mikrostruktur (z. B. MEMS)
4: mechanisch wirkende Justagestruktur der Beschichtungsmaske
5: mechanisch wirkende Justagestruktur des Mikrosystemtechnikwafer
6: Strahl des Beschichtungsstoffes
7: Maskenöffnung Beschichtungsmaske
8: unter Verwendung einer selbstjustierenden
: Beschichtungsmaske aufgebrachte Schichtstruktur

Claims

Verfahren zur selektiven Beschichtung eines strukturierten Mikrosystemtechnikwafers (2) bei dem die Beschichtung durch Öffnungen (7) in einer auf den Wafer aufgesetzten mehrfach verwendbaren Beschichtungsmaske (1) erfolgt, welche die nicht zu beschichtenden Bereiche (3) des Mikrosystemtechnikwafers (2) abdeckt, wobei auf dem Mikrosystemtechnikwafer (2) und auf der Beschichtungsmaske (1) in exakt gleicher Lage und mit gleichen Abständen zueinander mechanische Justagestrukturen (4) und (5) angebracht werden, derart, dass die Justagestrukturen auf der Beschichtungsmaske (1) erhaben und auf dem Mikrosystemtechnikwafer (2) eingesenkt sind oder umgekehrt und wobei beim Aufsetzen der Beschichtungsmaske (1) eine Selbstjustuierung der Beschichtungsmaske (1) gegenüber dem Mikrosystemtechnikwafers (2) erfolgt und nach dem Beschichtungsprozess die Beschichtungsmaske (1) abgehoben und beim nächsten Beschichtungsprozess wieder verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass konische Justagestrukturen (4) und (5) verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens an zwei Stellen des Systems Mikrosystemtechnikwafers (2)/Beschichtungsmaske (1) korrespondierende mechanische Justagestrukturen angebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Justagestrukturen (4) und (5) auf dem Mikrosystemtechnikwafer (2) gleichzeitig mit anderen Strukturen erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung durch Verdampfen, durch PVD, durch CVD oder durch Schablonendruck erfolgt.
Mehrfach wieder verwendbare Beschichtungsmaske (1) für ein Mikrosystemtechnikwafer (2), welche die nicht zu beschichtenden Oberflächenbereiche der Mikrosystemtechnikwafers (2) abdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass diese Justagestrukturen (4) aufweist, die in exakt gleicher Lage und mit gleichen Abständen zueinander angebracht sind wie dazu passende Justagestrukturen (5) auf dem Mikrosystemtechnikwafer (2), dass die Justagestrukturen auf der Beschichtungsmaske (1) erhaben und auf dem Mikrosystemtechnikwafers (2) eingesenkt ausgebildet sind oder umgekehrt, womit beim Aufsetzen der Beschichtungsmaske (1) eine Selbstjustuierung der Beschichtungsmaske (1) gegenüber des Mikrosystemtechnikwafers (2) erfolgt und nach dem Beschichtungsprozess die Beschichtungsmaske abgehoben wird.
Beschichtungsmaske nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Die Justagestrukturen (4) konisch ausgebildet sind.
Beschichtungsmaske nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens an zwei Stellen des korrespondierende mechanische Justagestrukturen (4) angebracht sind.
Beschichtungsmaske nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese aus aus Silizium besteht.
Beschichtungsmaske nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese aus Glas besteht.
Beschichtungsmaske nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese aus einer Verbundscheibe von Glas und Silizium besteht.
Beschichtungsmaske nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Dicke von mehreren 100 μm hat.