本發明涉及一種用于通過負壓來大面積電和/或熱接觸晶片的晶片保持器，所述晶片保持器尤其是能應用在半導體晶片的電化學或濕化學處理中。

背景技術：

1、在本發明的意義上，接觸是指，在晶片的平側和金屬電極之間產生非永久性的力鎖合的接觸，這里，金屬電極應是指良好的電導體和/或熱導體。接觸應是在以下意義上是大面積的，即，電極接觸晶片平側的主要部分、通常甚至接觸幾乎整個晶片平側。

2、對于晶片的各種不同的后處理工藝需要大面積接觸。這里主要可以舉出的是，沉積或涂覆法和蝕刻工藝。特別是大面積的孔蝕刻要求非常均勻地接觸晶片的背面、即背向電解槽的平側。如果沒有這種均勻的接觸，蝕刻結果通常是不可控的，并且蝕刻只會破壞晶片。

3、此外，對于許多化學浴產生良好受控制的和均勻的溫度條件也是重要的，尤其是當所述化學浴必須在相對于室溫明顯提高的溫度下運行時，也是如此。

4、在文獻de?10?2013?104?469?b4中已經提出一種非常適于接觸例如硅（si）晶片的設備。這種設備基于一種框架式的設計方案，所述框架具有設置在框架內部的、可移動地支承的金屬塊作為電極。所述框架具有環繞的槽，所述槽帶有設置在所述槽中的o形環。所述金屬塊本身在其運動范圍的任何位置中都與框架氣密地密封。如果將晶片放置到框架中的o形環上，則可以用負壓加載晶片與金屬塊之間的空間。由此，必要時連同放置在金屬塊上的金屬箔將金屬塊吸引到晶片上，并且在晶片僅有很小的彎曲的情況下實現大面積的接觸。可以給金屬塊加載從幾個100?a到ka的大電流強度，特別是在蝕刻過程中，這通常是必要的。

5、薄的單晶半導體層的轉移對于微電子、光伏、但還有鋰離子電池中的很多應用場合都是非常令人感興趣的。這里，從原始的晶片上去除多個層，由此晶片總是變得越來越薄并且由此更易于破裂。此外，很多iii-v族半導體、如磷化銦（inp）是非常脆的，從而即使是厚晶片也可能易于破裂。用于將一個這樣的半導體層與單晶晶片分離的一種行之有效的措施在于，以晶片的預定深度進行受控的蝕刻，其方式例如是電化學溝道蝕刻，接下來進行電拋光步驟，以用于剝離位于其上的穿孔層。為此，晶片良好的背面接觸是必要的和需要的。

6、在此期間，發明人的試驗表明，非常脆的半導體晶片、尤其是由inp制成的晶片在試圖與前面說明的設備接觸時通常會發生斷裂。當inp晶片的初始厚度為500微米或更小時，情況尤其是如此。仍然過大的機械沖擊載荷被認為是其原因，這種沖擊載荷是在建立負壓時因金屬塊靠近晶片而產生。

7、在尋求補救措施的過程中，發明人參考了1977年的文獻us?4?043?894?a，在該文獻中，顯而易見的是，通過在兩個帶有o形環的槽之間的環形區域中的負壓保持晶片，并且通過液體的電解質來激活中間的電接觸。這里，例如由于所需的大電流強度，這些構思首先是不適宜的。但該文獻在第2欄第59行至第3第3行中在一定程度上附帶提及了：“o形環提供多個從盤上表面突出的共面的脊部，以用于接納晶片。彈性的o形環是優選的，因為這種o形環為晶片提供良好的密封并且可以定期更換，以確保持續的密封。然而，如果能夠保持共面性，也可以考慮作為盤整體的一部分形成脊部。需要注意的是，只要所述脊部是連續的或環狀閉合的，所述脊部不是必須是同心的或圓形的，并且每個連續的脊部在其向盤表面的外周延伸時具有逐漸增大的周長”。

8、利用當今可用的用于材料加工和結構化的技術可以由此導出問題的一種解決方案。

技術實現思路

1、本發明的目的是，由本發明提出晶片保持器的一種新的設計方案，由此，即使對于非常脆的半導體晶片，也能夠借助于負壓實現大面積電和/或熱接觸晶片平側，而沒有破裂危險。

2、所述目的通過一種用于大面積電接觸半導體晶片的晶片保持器來實現，所述晶片保持器包括：金屬體，所述金屬體具有在上側以突起高度l突起的金屬平側和設置在下側的氣體連接件以及至少一個在金屬平側中開口的、引向氣體連接件的氣體通道，所述金屬體構造成用于以ka數量級的電流加載；和放置在所述金屬體上的由惰性聚合物形成的柔性的襯墊，所述襯墊具有用于引導金屬平側穿過的缺口并且所述襯墊圍繞金屬平側的邊緣平行于金屬平側固定地設置，所述襯墊在背向金屬體的側面上的沿多個閉合的、數學上相似的同心輪廓分別具有至少三個襯墊厚度m、r、g中的一個襯墊厚度，并且所述襯墊厚度以特性m>?r?>?l?>?g預先確定成，使得構成用于接觸晶片的邊緣區域的具有襯墊厚度m的第一輪廓并且在放置金屬平側上的金屬箔的邊緣設置在具有襯墊厚度r的較小的第二輪廓上，并且所述第一和第二輪廓分別具有兩個直接相鄰的具有襯墊厚度g的輪廓。

3、從屬權利要求涉及所述晶片保持器有利的設計方案。

4、所述惰性聚合物尤其可以是含氟聚合物或有機硅。

5、在一個優選的設計方案中，所述襯墊厚度m可以為幾毫米（這里幾毫米可以是約1至4毫米）、尤其優選為2至3毫米。

6、所述襯墊厚度m優選可以比金屬平側的突起高度l大200至300微米之間。

7、所述襯墊厚度g尤其可以等于襯墊厚度m的一半。

8、第一和第二輪廓可以分別具有至少1毫米的寬度。

9、所述金屬箔可以由金或鋁形成。

10、所述金屬箔的厚度尤其可以為30至100微米。

11、所述襯墊厚度r可以比金屬平側的突起高度l大50至150微米之間。

12、此外，根據本發明的是，所述晶片保持器用于大面積電接觸脆性半導體晶片、尤其是磷化銦晶片的應用。

13、本發明的基本構思在于：（i）用集成到由惰性聚合物制成的柔性襯墊中的并沿閉合的輪廓延伸的背部結構替代根據文獻de?10?2013?104?469?b4的設備的框架中的o形環，和（ii）用于接觸的金屬平側完全不可移動。在通過氣體通道建立負壓時，放置在背部結構上的晶片向金屬平側、即金屬塊靠近，其方式是，晶片在柔性的背面結構發生屈服的情況下下降到金屬平側上。就是說，只有晶片本身的小質量和柔性襯墊中的一個或多個背部結構的更小質量發生運動。通過惰性聚合物的彈性變形使得晶片的力負載和彎曲最小化。

14、所述惰性聚合物與由于通電而變熱的金屬接觸，并且至少在最外側的背部結構之外還與電解質接觸。因此，所述惰性聚合物必須是化學和熱穩定的。作為惰性聚合物優選考慮采用含氟聚合物、例如teflon?，或者采用有機硅。目前，可以例如通過激光剝蝕非常精確地加工由惰性聚合物制成的襯墊并沿預先確定的輪廓對其進行結構化。在本說明書的背景下，所述結構化包括激光剝蝕聚合物材料，以使襯墊厚度從初始值、例如m局部地減小到較小的值、例如r和g。

15、在本說明書中，閉合的輪廓是指在襯墊平面中二維的回引到自身的線條，所述線條具有預先確設的線寬，即輪廓寬度。在柔性襯墊的上側上設置多個輪廓。這些輪廓應同心地設置，并且在數學意義上是相似的，即可以通過旋轉和/或拉伸達到全等。根據本發明，給各個輪廓分配不同的襯墊厚度m、r、g，這些襯墊厚度例如通過沿所述輪廓進行的激光剝蝕來實現。因此，所述輪廓已經不能彼此相交，并且尤其是所有輪廓也具有不同的直徑。如果兩個輪廓在襯墊平面中沒有間隙地相互完全平行地延伸，則這兩個輪廓被稱為是直接相鄰的。每個輪廓最多可具有兩個直接相鄰的輪廓，即一個較小的內輪廓和一個較大的外輪廓，所述內輪廓整體上更為靠近共同的中心延伸，所述外輪廓整體上更為遠離中心地延伸。

16、在最簡單的情況下，所有閉合的輪廓都是圓形的，就是說，在襯墊上實現具有不同襯墊厚度的同心環的布置結構。但參考us4?043?894?a可知，也可以不同地設計集成到襯墊中的結構，例如設計成方形或者甚至星形的。這對于加工非圓形的晶片可以是有利的。這里要強調的是，幾乎所有工業用的晶片都不同于理想的圓形形狀，因為這些晶片為了在生產設備中定向設有至少一個平邊（flat），就是說，去除了晶片邊緣上的一個圓部段。與常見的o形環不同，本發明的所述輪廓能夠完美地跟隨晶片的邊緣走勢，并且由此此時在最大地面接觸晶片的情況下也確保最佳的氣體密封。

17、發明人由利用根據us?4?043?894?a的形式的柔性襯墊中的集成的背部結構進行的試驗得出的主要認知之一是，即使襯墊僅有極小的橫向畸變，在晶片和金屬塊之間也不能實現穩定的負壓。但在襯墊固定在金屬塊上的情況下和在吸住晶片時而背部結構變形的情況下，都可能發生這種畸變，因為在每種變形中也都有小的力分量沿平行于襯墊的方向作用，所述力分量可能導致橫向畸變。此時，所述畸變通常具有這樣的效應，即，所述畸變導致與晶片接觸的集成的背部結構失去要求的平面度，從而不再能實現氣密的封閉。

18、為了避免不希望的畸變，本發明這里給每兩個承載的、要變形的結構（具有襯墊厚度m、r的輪廓）引入直接相鄰的具有襯墊厚度g<r<m的輪廓，所述直接相鄰的輪廓也可稱為溝槽結構。其目的是，使承載的結構與襯墊中的橫向鄰域機械地去耦合，從而平行于襯墊的力分量不能作用于所述鄰域。借助于承載的背部結構兩側的這些溝槽，實現了晶片和金屬塊之間顯著改善的氣密性；所加載的負壓是穩定和持續的。