用于引导供体基底的边缘区域中的裂纹的方法与流程

文档序号:13985036
用于引导供体基底的边缘区域中的裂纹的方法与流程

本发明根据权利要求1涉及一种用于从供体基底分离固体片的方法。



背景技术:

在许多技术领域(例如微电子或光伏技术)中,例如硅、锗或蓝宝石的材料通常以薄片和板(所谓的晶片)的形式使用。符合标准地,这种晶片目前通过从锭中锯割来制造,其中出现相对大的材料损失(“kerf-loss”,切口损失)。因为所使用的初始材料通常是非常昂贵的,强烈地期望:以小的材料耗费进而更有效地且成本更低地制造这种晶片。

例如,借助目前常用的方法,仅在制造用于太阳能电池的硅晶片时,几乎50%的所使用的材料作为“切口损失”损失。在世界范围中来看,这对应于每年超过20亿欧元的损失。因为晶片的成本占制成的太阳能电池的成本的最大份额(超过40%),通过相应地改进晶片制造能够显著降低太阳能电池的成本。

下述方法对于无切口损失的这种晶片制造(“无切口切片”)显得特别有吸引力,所述方法弃用传统的锯割,并且例如通过使用温度感应的应力能够直接从较厚的工件中分割薄的晶片。属于此的尤其有例如在PCT/US2008/012140和PCT/EP2009/067539中描述的方法,其中为了产生所述应力使用涂覆到工件上的聚合物层。

在应用根据迄今的现有技术的方法时,所制造的晶片通常分别具有较大的厚度波动,其中空间上的厚度分布通常示出具有四重对称的样式。在应用迄今的方法时,在整个晶片上观察的总的厚度波动(“total thickness variation”,TTV,总厚度变化)通常大于100%的平均晶片厚度(平均厚度例如为100微米的晶片例如在其最薄部位处具有50微米的厚度并且在其最厚部位处具有170微米的厚度,所述晶片具有170-50=120微米的TTV,这相对于其平均厚度对应于120%的总厚度波动)。具有这样强的厚度波动的晶片对于许多应用是不适用的。此外,在最常出现的四重的厚度分布样式中,具有最大波动的区域不幸地位于晶片的中心,在该处所述区域是最干扰的。

在此特别关键的是裂纹引导,因为仅在非常精确的裂纹引导的情况下,可直接产生具有小的TTV的固体片。

已经认识到,借助于激光射束虽然能够在固体中与固体的边缘间隔开地产生用于预设裂纹伸展的改性部,然而这在固体的边缘的区域中由于边缘效应不是容易可行的。如果激光焦点以其中心直接射到材料的棱边上,那么具有有限扩展的射束的一半射到固体上,另一半在空气中行进。由于折射率的差异,这引起在固体的侧部上的损坏,远高于在折射率修正之后的实际预期的损伤层。此外因此仅一半的或一小部分的激光辐射耦合到材料中,所以在边缘处的损坏相对于固体的中心减少。这种减少的损害引起:裂纹在边缘处伸展时显示出扭曲或者不在激光平面中伸展。



技术实现要素:

因此,本发明的目的是,提供一种方法,所述方法能够实现制造具有小的TTV的晶片。

之前提到的目的通过根据权利要求1的方法来实现。根据本发明的用于从供体基底分离至少一个固体子层、尤其固体片的方法优选至少包括下述步骤:提供供体基底;借助于激光射束在供体基底的内部产生改性部,其中通过改性部预设剥离区域,沿着所述剥离区域从供体基底分离固体子层;将供体基底的材料从沿着供体基底的环周方向延伸的表面开始朝向供体基底的中央的方向去除,尤其以产生环绕的凹部,其中通过材料去除露出剥离区域;将固体子层从供体基底分离,其中供体基底在剥离区域中通过改性部削弱为,使得固体子层由于材料去除从供体基底剥离,或者在材料去除之后产生多个改性部,以至于供体基底在剥离区域中削弱为,使得固体子层从供体基底剥离,或者在供体基底的倾斜于环绕的表面定向的、尤其平坦的表面上产生或者设置应力产生层,并且通过热加载应力产生层在供体基底中产生机械应力,其中通过机械应力产生用于分离固体子层的裂纹,所述裂纹从供体基底的通过材料去除露出的表面开始沿着改性部扩展。

该解决方案是有利的,因为供体基底的边缘能够移除或减小或改性,在所述边缘的区域中仅能够产生用于继续构成剥离区域的非常耗费的改性部。由此进行径向的材料去除,通过所述径向的材料去除减小环绕的表面距剥离区域的间距。

其它优选的实施方式是从属权利要求的和/或下面的说明书部分的主题。

根据本发明的另一优选的实施方式,与在材料去除之后相比,通过改性部预设的剥离区域在材料去除之前与供体基底的环绕的表面更远地间隔开。该实施方式是有利的,因为剥离区域因此易于产生并且在材料去除之后仍优选地邻接于供体基底的外部的环绕的表面。

根据本发明的另一优选的实施方式,在材料去除之前产生用于预设剥离区域的改性部,并且通过材料去除至少局部地实现剥离区域的间距减小到小于10mm,尤其减小到小于5mm和优选减小到小于1mm,或者在材料去除之后产生用于预设剥离区域的改性部,其中产生改性部,使得剥离区域至少局部地与通过材料去除露出的表面间隔小于10mm,尤其小于5mm并且优选小于1mm。特别优选的是,剥离区域的至少个别的改性部是供体基底的通过材料去除露出的并且至少部分地和优选完全地环绕的表面的组成部分。

根据本发明的另一优选的实施方式,借助于剥蚀射束,尤其剥蚀激光射束或者剥蚀流体移除材料,或者通过材料去除产生具有不对称构型的凹部,或者材料去除作为供体基底的径向延伸的减小至少部段地沿着供体基底的环周方向在剥离区域和供体基底的与剥离区域均匀地间隔开的表面之间的整个区域中进行。

之前提到的目的能够附加地或替选地通过用于从供体基底分离固体片的方法来实现,所述方法在此优选至少包括下面提到的步骤:提供供体基底;将供体基底的材料从沿着供体基底的环周方向延伸的表面开始朝向供体基底的中央的方向去除,以产生凹部,其中借助于剥蚀激光射束移除材料和/或不对称地产生凹部;借助于另外的激光射束在供体基底的内部产生改性部,其中改性部定位为,使得所述改性部连接到凹部上,其中固体片通过所产生的改性部从供体基底剥离,或者在倾斜于环绕的表面定向的、尤其平坦的表面上产生或者设置应力产生层,并且通过热加载应力产生层在供体基底中产生机械应力,其中通过机械应力产生用于分离固体层的裂纹,所述裂纹从凹部开始沿着改性部扩展。

改性部在此优选用尽可能短的脉冲在尽可能小的竖直区域中通过以高的数值孔径在材料中聚焦来实现。

在剥蚀时,剥蚀激光射束以较小的数值孔径并且通常以由材料线性吸收的波长在材料的表面上聚焦。剥蚀激光射束在材料表面上的线性吸收引起材料的蒸发、剥蚀、即材料去除,而不仅是结构改变。

该解决方案是有利的,因为供体基底的边缘区域借助于材料去除处理来加工,通过所述材料去除处理,供体基底的外部边缘在裂纹扩展的平面的区域中朝向供体基底的中央的方向移位。移位优选朝向中央的方向进行,使得根据激光射束的进入深度和/或激光射束彼此间的角度,所有激光射束能够经由同一平坦的表面进入到供体基底中。

根据本发明的另一优选的实施方式,凹部完全地沿环周方向包围供体基底。该实施方式是有利的,因为裂纹能够在供体基底的整个环周之上以限定的方式导入到供体基底中。

根据本发明的另一优选的实施方式,凹部朝向中央的方向直至凹部端部以变窄的方式伸展,尤其楔状地或切口状地伸展,其中凹部端部位于裂纹扩展的平面中。该实施方式是有利的,因为通过凹部端部提供切口,通过所述切口预设裂纹的扩展方向。

根据本发明的另一优选的实施方式,借助于至少部段地与凹部相反成形的磨削工具产生不对称的凹部。该实施方式是有利的,磨削工具可根据要产生的棱边或凹部来制造。

根据本发明的另一优选的实施方式,磨削工具具有至少两个不同成形的加工部分,其中第一加工部分确定用于在要分离的固体片的下侧的区域中加工供体基底,并且第二加工部分确定用于在要从供体基底分离的固体片的上侧的区域中加工供体基底。该实施方式是有利的,因为借助于磨削工具,除了用于引起改进的裂纹引导的造型之外,同样能够同时地或延时地在供体基底上或在供体基底的构成一个或多个固体片的部分上引起用于更好的操作的造型。

根据本发明的另一优选的实施方式,第一加工部分与第二加工部分相比在供体基底中产生更深的或体积更大的凹部,其中第一加工部分和/或第二加工部分具有弯曲的或直线的磨削面。优选地,第一加工部分具有弯曲的主磨削面,并且第二加工部分优选同样具有弯曲的副磨削面,其中主磨削面的半径大于副磨削面的半径,优选地,主磨削面的半径是副磨削面的半径的至少两倍大,或者第一加工部分具有直线的主磨削面,并且第二加工部分具有直线的副磨削面,其中借助于主磨削面与借助副磨削面相比将更多的材料从供体基底移除,或者第一加工部分具有直线的主磨削面,并且第二加工部分具有弯曲的副磨削面,或者第一加工部分具有弯曲的主磨削面,并且第二加工部分具有直线的副磨削面。

优选地,磨削工具具有多个,尤其多于2、3、4、5、6、7、8、9、或10个加工部分,以便以切削的方式或以移除材料的方式加工供体基底的相应多个与不同的固体片相关联的部分。

根据本发明的另一优选的实施方式,产生下述剥蚀激光射束,所述剥蚀激光射束的波长位于300nm(借助三倍频的Nd:YAG或其它固体激光器的UV剥蚀)和10μm(CO2气体激光器,通常用于雕刻和切割工艺)之间的范围中,脉冲持续时间小于100微秒并且优选小于1微秒并且特别优选小于1/10微秒,并且脉冲能量大于1μJ并且优选大于10μJ。该实施方式是有利的,因为借助于激光器装置并且不借助于磨损的磨削工具能够产生凹部。

在供体基底中的改性部与材料相关地优选借助下面详述的配置或激光参数产生:如果供体基底由硅构成或者供体基底具有硅,那么优选使用纳秒脉冲或者更短(<500ns)、在微焦范围中的脉冲能量(<100μJ)和>1000nm的波长。

在所有其它材料和材料组合中优选使用<5皮秒的脉冲、在微焦范围中的脉冲能量(<100μJ)和在300nm和2500nm之间的波长可变的波长。

在此重要的是,设有大的孔径,以便深地到达材料中。因此,用于在供体基底的内部产生改性部的孔径优选大于用于借助于剥蚀激光射束剥蚀材料以产生凹部的孔径。优选地,该孔径为用于借助于剥蚀激光射束剥蚀材料以产生凹部的孔径的至少多倍大,尤其至少2、3、4、5、6倍大。用于产生改性部的焦点大小尤其关于其直径优选小于10μm,优选小于5μm,并且特别优选小于3μm。

替选地,本发明能够涉及一种用于从供体基底分离固体片的方法。根据本发明的方法在此优选至少包括下述步骤:提供供体基底;借助于激光射束在供体基底的内部产生改性部,其中激光射束经由供体基底的平坦的表面进入到供体基底中,其中激光射束整体上相对于供体基底的表面倾斜成,使得激光射束的第一部分以相对于供体基底的表面的第一角度进入到供体基底中,并且至少一个另外的部分以相对于供体基底的表面的第二角度进入到供体基底中,其中第一角度的数值与第二角度的数值不同,其中激光射束的第一部分和激光射束的第二部分为了在供体基底中产生改性部聚焦,其中固体片通过所产生的改性部从供体基底剥离,或者在供体基底的平坦的表面上产生或设置应力产生层,并且通过热加载应力产生层在供体基底中产生机械应力,其中通过机械应力产生用于分离固体层的裂纹,所述裂纹沿着改性部扩展。优选地,供体晶片和/或发射激光射束的激光器装置在产生改性部期间围绕旋转轴线旋转。特别优选地,对供体晶片的旋转附加地或替选地,改变激光射束距供体晶片的中央的间距。

根据本发明的另一优选的实施方式,激光射束整体上为了在供体基底的中央的区域中产生改性部并且为了在供体基底的沿径向方向得到的边缘的区域中产生改性部相对于供体基底的平坦的表面以相同的定向来定向。

该解决方案是有利的,因为激光射束的整个横截面在进入到固体中时射到平坦的面上,因为于是在深度中出现均匀的损坏。所述均匀的损坏可直至供体基底的尤其正交于平坦的表面延伸的外部边缘产生。因此,改性部能够围绕供体基底的边缘区域并且在供体基底的中央的区域中借助于加工步骤产生。

根据本发明的另一优选的实施方式,激光射束的第一部分以相对于供体基底的表面的第一角度进入到供体基底中,并且激光射束的另外的部分以第二角度进入,以在供体基底的中央的区域中产生改性部,并且以在供体基底的沿径向方向得到的边缘的区域中产生改性部,其中第一角度的数值与第二角度的数值始终不同。优选地,第一角度和第二角度在产生改性部期间是恒定的或不变的或者不被改变。该实施方式是有利的,因为根据本发明的另一优选的实施方式,激光器装置包括飞秒激光器(fs-激光器)或皮秒激光器(ps-激光器),并且激光器(fs-激光器或ps-激光器)的激光射束的能量优选选择为,使得每个改性部在有用层和/或牺牲层中的损坏扩展小于3倍的瑞利长度,优选小于瑞利长度,并且特别优选小于三分之一的瑞利长度,和/或fs-激光器的激光射束的波长选择为,使得有用层和/或牺牲层的吸收小于10cm-1,并且优选小于1cm-1,并且特别优选小于0.1cm-1,和/或各个改性部分别由于由fs-激光器引起的多光子激发得到。

根据本发明的另一优选的实施方式,激光射束为了产生改性部经由下述表面进入到供体晶片中,所述表面是要分离的固体片的组成部分。该实施方式是有利的,因为更少地加热供体基底,由此所述供体基底仅承受少量的热应力。

根据本发明的另一优选的实施方式,剥蚀辐射包括加速的离子和/或等离子和/或激光射束,和/或通过电子束加热或超声波形成,和/或是光刻法(电子束、UV、离子、等离子)的组成部分,所述光刻法在之前进行的光刻胶覆层之后具有至少一个刻蚀步骤,和/或剥蚀流体是液体射流,尤其是水射流切割工艺的水射流。

根据本发明的另一优选的实施方式,应力产生层具有聚合物,尤其聚二甲基硅氧烷(PDMS),或者由其构成,其中热加载优选进行为,使得聚合物经历玻璃化转变,其中应力产生层尤其借助于液氮温度处理到低于室温(即小于20℃的温度)或低于0℃或低于-50℃或低于-100℃或低于-110℃的温度上,尤其温度处理到低于应力产生层的玻璃化转变温度的温度上。

该实施方式是有利的,因为已知,通过热加载应力产生层,尤其通过利用应力产生层的材料在玻璃化转变时发生的特性改变,能够在供体基底中产生需要用于触发裂纹和引导裂纹的力。

供体基底优选具有出自元素周期表的主族3、4和5之一的材料或材料组合,例如Si、SiC、SiGe、Ge、GaAs、InP、GaN、Al2O3(蓝宝石)、AlN,或由一种或多种这些材料构成。特别优选地,供体基底具有由在周期表的第三和第五族中存在的元素构成的组合。可考虑的材料或材料组合在此例如是砷化镓、硅、碳化硅等。此外,供体基底能够具有陶瓷(例如,Al2O3–氧化铝)或者由陶瓷构成,优选的陶瓷在此例如一般而言是钙钛矿陶瓷(例如含Pb、O、Ti/Zr的陶瓷),并且具体而言是铌酸铅镁,钛酸钡,钛酸锂,钇铝石榴石,特别是用于固体激光器应用的钇铝石榴石晶体,SAW陶瓷(surface acoustic wave,表面声波),例如铌酸锂,正磷酸镓,石英,钛酸钙等。因此,供体基底优选具有半导体材料或陶瓷材料,或者特别优选地,供体基底由至少一种半导体材料或陶瓷材料构成。此外能够考虑的是,供体基底包括透明材料或者部分地由透明材料构成或制成,所述透明材料例如为蓝宝石。在此可单独地或者以与另外的材料组合的方式考虑作为固体材料的其它材料例如是“宽带隙(wide band gap)”材料,InAlSb,高温超导体,尤其是稀土铜酸盐(例如YBa2Cu3O7)。

标题为“用于对由半导体初始材料产生的半导体零件进行棱边倒圆的方法和借助于该方法制成的半导体产品”的专利申请DE 2013 205 720.2的主题在此通过引用全面地并入本说明书的主题。

词语“基本上”的使用优选在该词语在本发明的范围中使用的所有情况下限定:与在不使用该词语的情况下的确定相比,在1%-30%的范围中的偏差,尤其在1%-20%的范围中的偏差,尤其在1%-10%的范围中的偏差,尤其在1%-5%的范围中的偏差,尤其在1%-2%的范围中的偏差。

附图说明

根据下面对附图的描述来阐述本发明的其它优点、目标和特性,在所述附图中示例性地示出根据本发明的解决方案。在此,根据本发明的解决方案的在附图中至少基本上关于其功能一致的构件或元件或方法步骤能够用相同的附图标记表示,其中所述构件或元件不必在所有附图中标号或阐述。

在附图中示出:

图1示出在根据本发明的固体片制造的范围中的边缘处理的第一实例;

图2示出磨削工具的轮廓的实例,所述磨削工具能够根据在图1中示出的方法使用;

图3示出在根据本发明的固体片制造的范围中的边缘处理的第二实例;

图4a-4d示出在根据本发明的固体片制造的范围中的边缘处理的第三实例;

图5a-5b示出在借助于激光射束产生改性部时在供体基底的边缘区域中出现的问题;和

图6示出固体的示意图,所述固体具有凹部,所述凹部由应力产生层遮盖或叠加或封闭。

具体实施方式

图1示出5个视图,通过所述视图示出根据本发明的固体片制造或晶片制造的实例。视图1在此示出磨削工具22,所述磨削工具具有两个彼此间隔开的加工部分24,所述加工部分分别构成主磨削面32。主磨削面32在此构成为,使得所述主磨削面在供体基底2中产生凹部6。磨削工具22优选构成为旋转磨削工具或构成为带式磨削工具。

图1的视图2示出供体基底2,在所述供体基底2中借助于磨削工具22产生凹部6。在此,凹部6沿供体晶片2的纵向方向优选均匀地彼此间隔开,其中也可考虑的是,间距是不同大小的。根据图2中的第二视图,此外借助于激光器装置46在供体基底2中产生改性部10。激光器装置46为此发射激光射束12,所述激光射束经由供体基底2的平坦的表面16进入到供体基底2中,并且在焦点48处,尤其通过多光子激发产生或引起固体的或供体基底2的晶格结构的改性部10。在此,改性部10优选表示材料转换部,尤其材料到另一相的转化部,或者表示材料损坏部。

第三视图示出,在表面16上产生或设置应力产生层14,经由所述表面将激光射束12导入到供体基底2中以产生改性部10。应力产生层14为了在供体基底2中产生机械应力被热加载或温度处理,尤其冷却。通过应力产生层14被热加载,应力产生层14收缩,由此在供体基底2中得到机械应力。之前产生的凹部6在此构成切口,机械应力能够通过所述切口引导成,使得通过应力得到的裂纹20有针对性地在通过改性部10预设的裂纹引导区域中扩展。因此,凹部端部18优选邻接于相应的通过改性部10预设的裂纹引导区域。优选地,总是仅准确地分割下述固体层1,所述固体层的凹部6距应力产生层14最近。

视图4示出在裂纹扩展完成之后的状态。固体片1从供体基底2分割并且应力产生层14首先还保留在固体片1的表面16上。

附图标记28表示,固体片1的哪一侧在此称作为固体片1的下侧,并且附图标记30表示,固体片1的哪一侧在此称作为固体片1的上侧。

视图5示出下述方法,在所述方法中,在没有应力产生层14的情况下引起固体层1从供体基底2的剥离。在此,优选在产生凹部6之后借助于激光射束12产生多个改性部10,使得固体层1从供体基底2剥离。虚线Z在此优选表示供体基底2的中央或旋转轴线。供体基底2优选可围绕旋转轴线Z旋转。

图2示出两个视图,其中每个视图示出具有特定轮廓的磨削工具22。如果关于磨削工具提到平坦的、直线的或弯曲的部分,那么借此始终理解为所示出的轮廓的一部分。显然,磨削工具22例如能够构成为旋转磨削工具,由此沿环周方向连接到轮廓上的部分沿环周方向优选弯曲地延伸。在图2的第一视图中示出的磨削工具22具有第一加工部分24和第二加工部分26,所述第一加工部分具有弯曲的主磨削面32,所述第二加工部分具有弯曲的副磨削面34,其中主磨削面32的半径大于副磨削面34的半径,优选的是,主磨削面32的半径是副磨削面34的半径的至少两倍、三倍、四倍或五倍大。

根据图2的第二视图,磨削工具22的第一加工部分24具有直线的主磨削面32,并且第二加工部分26具有直线的副磨削面34,其中借助于主磨削面32比借助副磨削面34将更多材料从供体基底2移除。

在图2中示出的磨削工具22和通过所示出的磨削工具22产生的凹部同样能够关于在图1中示出的视图使用。

图3示出根据本发明的方法的另一变型形式。通过第一和第五视图的比较能够得知,与如在第五视图中示出的移除表面16的棱边17的情况相比,借助于激光射束12产生的改性部10在平坦的表面16的情况下能够更靠近边缘44产生。在此,激光射束12类似于参考图1阐述的改性部产生进入到供体基底2中。

图3的第二视图示出从环绕的表面4开始朝向供体基底2的中央Z的方向产生凹部6,其中凹部借助于剥蚀激光器(未示出)的剥蚀激光射束8产生。优选地,剥蚀激光射束8在此为了产生凹部6将供体基底2的材料蒸发。

图3的视图3基本上对应于图2的视图3,其中在此仅凹部的形状不是非对称地、而是对称地产生。因此,同样根据该视图,应力产生层14在供体基底2上产生或设置并且为了产生机械应力以触发裂纹20被热加载,尤其借助于液氮被热加载。

图3的视图4示出从供体基底2分割的固体片1,在所述固体片上还设置有应力产生层。

此外能够从图3的视图5中得出,与棱边17未被加工的情况相比,在其棱边17被加工的供体基底2中,要借助于剥蚀激光射束8产生的凹部6必须更大程度地朝向供体基底2的中央的方向延伸。然而在此同样能够设想的是,凹部不借助于剥蚀激光射束8、而是借助于磨削工具22产生(例如从图1和2中已知的)。

图4a示出根据本发明的附加的或替选的用于从供体基底2分离固体层1或固体子层1的解决方案。根据图4a,在供体基底2的内部产生剥离区域11。在此,改性部10优选与供体基底2的环绕的限界面50间隔开。优选地,改性部10类似于图1的视图2产生。在此能够考虑的是,将激光射束12从下方或者从上方、即经由表面16导入到供体基底2中。

图4b示意地示出借助于剥除工具22、尤其借助于用于对供体基底2进行切削加工的工具、如磨削工具22来加工供体基底2。通过该加工,至少部段地沿着供体基底2的环周方向,在剥离区域和供体基底2的与剥离区域优选均匀地、尤其平行地间隔开的表面之间的整个区域中去除材料,以减小供体基底2的径向延伸。优选地,将材料环状地、尤其以恒定的或基本上恒定的径向延展移除。

图4c示出在去除材料之后的状态的实例。在此例如能够考虑的是,沿着供体基底2的轴向方向去除材料,直至剥离平面或其之上或之下。

图4d示出在从供体基底2分离或剥离固体子层1之后的状态。

图5a和5b示出在借助于激光射束12产生改性部时在供体基底2的边缘区域中产生的问题。由于在空气中和在供体基底中的不同的折射率,激光射束12的激光射束部分38、40不正好相交,由此导致不期望的效果,如在不期望的位置处产生缺陷、不期望的局部加热或妨碍改性部产生。

图5b示出,如果要产生的改性部10远离供体基底2的环绕的表面,使得两个激光射束部分38、40分别通过具有相同折射率的材料并且优选经由相同的路径长度折射,才能够无问题地产生改性部10。然而这引起,如在与边缘区域间隔开的区域中进行的改性部产生不能够容易地延伸到边缘区域上。

本发明因此涉及一种用于从供体基底2分离固体片1的方法。在此,根据本发明的方法包括下述步骤:

提供供体基底2;将供体基底2的材料从沿着供体基底2的环周方向延伸的表面4开始朝向供体基底2的中央Z的方向去除,以产生凹部6,其中将材料借助于剥蚀激光射束8移除和/或非对称地产生凹部6;借助于另外的激光射束12在供体基底2的内部产生改性部10,其中改性部10定位为,使得所述改性部连接到凹部6上,其中固体片1通过所产生的改性部10从供体基底2剥离,或者将应力产生层14产生或者设置在供体基底2的倾斜于环绕的表面定向的、尤其平坦的表面16上,并且通过热加载应力产生层14,在供体基底2中产生机械应力,其中通过机械应力产生用于分离固体层1的裂纹20,所述裂纹从凹部6开始沿着改性部10扩展。

本发明因此涉及一种用于从供体基底2分离固体片1的方法。根据本发明的方法在此包括下述步骤:

借助于激光射束12在供体基底2的内部产生改性部10,其中通过改性部10预设剥离区域,沿着所述剥离区域从供体基底2分离固体子层1。

将供体基底2的材料从沿着供体基底2的环周方向延伸的表面4开始朝向供体基底2的中央Z的方向去除,尤其以产生环绕的凹部6,其中通过材料去除露出剥离区域;从供体基底分离固体子层,其中供体基底在剥离区域中通过改性部削弱为,使得固体子层1由于材料去除从供体基底2剥离,或者在材料去除之后产生多个改性部,使得供体基底在剥离区域中削弱为,使得固体子层1从供体基底2剥离,或者将应力产生层14产生或者设置在供体基底2的倾斜于环绕的表面定向的、尤其平坦的表面16上,并且通过热加载应力产生层14在供体基底2中产生机械应力,其中通过机械应力产生用于分离固体子层1的裂纹20,所述裂纹从供体基底的通过材料去除而露出的表面开始沿着改性部10扩展。

图6示意地示出下述布置方式,根据所述布置方式,应力产生层14优选叠加、遮盖或封闭至少一个凹部6,尤其凹槽或沟槽,所述凹部优选从平坦的或基本上平坦的表面16开始朝向固体2的优选平行于平坦的表面16的另外的表面延伸。

应力产生层14优选作为聚合物层产生或者作为下述层产生,所述层的主要的质量和/或体积份额由至少一种聚合物材料构成。设置有应力产生层14的表面16优选具有经处理的部分。在此,经处理的部分优选理解为下述部分,在所述部分中材料被去除。因此优选地,从表面16开始,一个/多个凹部、尤其凹槽6和/或沟槽6优选与表面和/或与裂纹引导层正交地延伸,其中在所述表面上设置应力产生层14,并且所述表面优选地基本上或完全平行于由改性部10形成的裂纹引导层延伸。在此,替选地能够考虑的是,借助于材料去除产生和/或构成仅一个凹部6,尤其沟槽和/或凹槽。优选在表面16上产生或安置应力产生层14之前引起材料去除,尤其借助于激光剥蚀引起。应力产生层14在与固体2耦联或连接的状态下遮盖一个/多个凹部6,尤其一个或多个沟槽或者一个或多个凹槽。

优选地,在产生凹部6、尤其凹槽和/或沟槽和安置应力产生层之间不进行另外的覆层,尤其不进行另外的材料涂覆。这是有利的,因为否则材料会在凹槽/沟槽中积聚。

优选地,借助于等离子层压工艺安置应力产生层。这是有利的,这样能够越过凹部6、尤其凹槽/沟槽,在固体1、尤其随后的固体层1的主表面16和应力产生层14之间产生连接。所述连接优选为层压或粘合。优选地,这利用冷等离子来实现。

附加地或替选地,根据本发明,能够借助之前产生的激光平面或裂纹引导平面和通过材料去除步骤、尤其激光剥蚀得到的深度改性部引起“自发分裂”。优选地,这在没有应力产生层14的情况下引起。

应力产生层14也能够称作为应力源层,尤其称作为自承的应力源层。

根据本发明还已知,自承的应力源层与蒸镀的或以其它方式通过沉积施加的应力源层相比具有决定性的技术优势,因为这种应力源层一方面能够以更简单的方法在具有更高产量的专门设施中以更大的体积制造,并且另一方面能够在层压工艺中使用,所述层压工艺同样允许更高的工艺速度。附加地,自承的应力源层在层压工艺之后也能够以小的耗费再次从基底剥离,这例如也允许再利用,即应力源层的或应力产生层的再利用,所述再利用在沉积层的情况下是不可行的。

特别有利的是,层压工艺也能够无需粘合方法或者类似地单纯通过基底的表面活化、表面处理或表面改性来实现。因此,应力产生层与固体、尤其与随后的固体层1的表面16耦联或连接,特别优选地通过固体的或随后的固体层1的表面16的表面活化和/或表面处理和/或表面改性来实现。

因此,表面例如优选能够通过下述方式活化,即通过与尤其在腔室中产生的臭氧接触;和/或通过特定波长的紫外光;和/或通过等离子方法借助在基底的和/或应力源层的表面上和/或在工艺气体中所形成的不同种类物质,尤其是自由基、醛类和醇类物质。在此,尤其热等离子方法优选,其中使用高的温度,以便在等离子中产生自由载流子和自由基,这对于在基底的和应力源层的表面上的随后的反应允许与在较低温度下不同的反应路径和化学表面反应。因此,表面改性机制能够根据温度有所不同,在不同的基底之间同样有所不同,其中与Si相比例如在SiC的情况下,参与的碳原子能够在等离子处理中构成另外的表面物质,所述另外的表面物质在层压工艺中同样能够起增加附着的作用。

替选地,使用冷等离子方法是可行的,其中等离子不通过热电子发射和经由热的钨丝或类似的方法产生,而是经由压电变压器在大气压下并且优选在温度不升高的情况下产生。所述较低的温度同样降低和/或改变用于表面活化和表面改性的可用的反应路径,以在层压工艺中不仅在基底或固体上、而且也在应力源层上增加附着。因此,所形成的表面物质特别与多个参数和表面活化方法相关。

表面处理或改性例如包括:通过电晕处理和/或通过火焰处理和/或通过借助于电阻挡放电的处理和/或通过氟化和/或通过臭氧化和/或通过二聚体照射和/或通过用等离子处理,至少部段地加载要处理的表面,其中优选个别或多个物理参数,例如等离子的类型、在等离子处理时的轨道间距、喷嘴类型、喷嘴间距和/或等离子处理的持续时间变化或是可变化的。

优选地,等离子预处理或等离子处理用于表面物质的净化和随后的均质化(例如疏水化等)。

借助于有针对性的个体化的等离子处理,可产生或可设定表面活化的位置分辨的变化,这随后允许应力源层的层压,如果期望的话,同样具有随位置变化的特性。

等离子表面活化或等离子表面处理的工艺允许更大的影响,以便在将应力源层层压在基底上之后也将期望的有差异的附着或力传递以限定的对称的或者但是不对称的形式施加到大的面积上。在此,能够通过工艺变化有针对性地、尤其局部地设定改变的粘附力或内聚力。根据不同的固体材料、尤其半导体材料的初始特性,能够施加层,和/或通过另外的逐渐的工艺气体(氧气等),有针对性地对期望的一个/多个附加层、尤其牺牲/损伤层或者基底和/或应力源层表面进行改性(疏水性、亲水性、润湿性等)。这(也在层压工艺中)引起位置分辨的调整的逐渐的附着或者以位置分辨的方式调整或设定的力传递连接,与此相反地,通过用于应力源层的粘合和沉积解决方案仅是均匀的却不是位置分辨的。

如已经描述的,在等离子处理期间能够使用不同的物理参数(例如,等离子的类型、在等离子处理时的轨道间距、喷嘴类型、喷嘴间距、等离子处理的持续时间)。除了这些影响参数以外,通过有针对性地混合逐渐的工艺气体,例如氮气、氧气、氢气、SiH4、Si(EtO)4或Me3SiOSiMe3(等),引起需要的表面特性的更大的带宽。这优选由新的化学表面物质造成,所述化学表面物质沉积在半导体表面和/或随后的牺牲层和/或应力源层上,进而能够实现不同构成的表面功能和层压工艺特性。这引起期望的目标设计,例如半导体表面的和/或连接的应力源层的和/或其它层的不同的位置分辨的粘附和内聚特性。

电晕处理是用于塑料的表面处理或改性的电化学方法。在此,表面暴露于高压放电。电晕处理例如在塑料、薄膜等(PE,PP)的情况下用于增加附着。

在火焰处理中,尤其考虑相应的化合物的靠近表面的氧化。基本上进行氧化工艺,通过所述氧化工艺,根据材料和实验条件形成不同极性的官能团(例如氧化物、醇、醛、羧酸、酯、醚、过氧化物)。

通过介质阻挡放电的处理(DBE,交变电压气体放电,dielectric barrier discharge(介质阻挡放电),也称为DBD处理)类似于低温等离子或辉光放电(例如GDMS)。在DBE处理中,用单极的或双极的脉冲加载表面,所述脉冲具有从几微秒向下至数十纳秒的脉冲持续时间和在小于10千伏范围中的振幅。介质阻挡放电是有利的,因为在此,在放电空间中不预期金属电极,进而不预期金属杂质或电极磨损。

介质阻挡放电的其它优点根据应用例如能够是:所述介质阻挡放电具有高的效率,因为载流子不必在电极上离开或进入(省去阴极情况,不需要热电子发射),或者介电表面能够在低的温度下改性和化学激活。表面改性在此优选通过表面物质经由离子轰击和紫外辐射作用于表面物质而相互作用和反应来进行(例如,80nm-350nm,非相干的光UV和VUV,通过功率-高频发生器)。介质阻挡放电例如用于在饮用水/废水处理中原位制造臭氧,其中通过臭氧进行水的臭氧化。类似于此,在根据本发明的借助于臭氧化的表面处理或改性的情况下,借助于臭氧加载要处理的表面。

借助于卤化、尤其是氟化的表面处理或改性引起元素或化合物转化为卤化物。因此,通过氟化借助于氟化剂将氟引入到优选有机的化合物中。

借助于UV处理的表面处理或改性优选通过二聚体照射或通过紫外发光二极管光源进行,例如基于氮化铝。通过使用至少一个二聚体激光器进行二聚体照射。二聚体激光器是能够产生在紫外波长范围中的电磁辐射的气体激光器。在此进行的气体放电因此由高频电磁场引起。因此,在气体放电中不需要电极。所产生的UV辐射优选位于120nm和380nm之间的波长范围中。

附图标记列表:

1 固体片

2 供体基底

4 沿环周方向延伸的表面

6 凹部

8 剥蚀激光射束

10 改性部

11 剥离区域

12 另外的激光射束

14 应力产生层

16 平坦的表面

17 棱边

18 凹部端部

20 裂纹

21 剥除工具

22 磨削工具

23 环

24 第一加工部分

26 第二加工部分

28 下侧

30 上侧

32 主磨削面

24 副磨削面

36 激光射束的第一部分

38 第一角度

40 另外的部分

42 第二角度

44 边缘

46 激光器装置

48 激光焦点

50 环绕的限界面

再多了解一些
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