借助于激光處理和溫度誘導(dǎo)的應(yīng)力的組合的晶片制造法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于制造固體層的方法。根據(jù)本發(fā)明的方法至少包括下述步驟：提供用于分離至少一個(gè)固體層(4)的固體(2)；借助于至少一個(gè)輻射源、尤其激光器在固體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生缺陷，用于預(yù)設(shè)剝離平面，沿著所述剝離平面將固體層與固體分離；以及熱加載設(shè)置在固體(2)上的聚合物層(10)用于在固體(2)中尤其機(jī)械地產(chǎn)生應(yīng)力，其中裂縫通過應(yīng)力在固體(2)中沿著剝離平面(8)擴(kuò)展，所述裂縫將固體層(4)與固體(2)分離。
【專利說明】
借助于激光處理和溫度誘導(dǎo)的應(yīng)力的組合的晶片制造法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的主題的用于制造固體層的方法和一種借助于所述方法制造的晶片(權(quán)利要求13)。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多技術(shù)領(lǐng)域中(例如微電子或光伏技術(shù))需要通常為薄的片和板形式(所謂的晶片)的材料，如硅、鎵或藍(lán)寶石。按標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在通過鋸割從晶棒中制造這種晶片，其中產(chǎn)生相對(duì)大的材料損耗(“kerf-loss(切割損失)”)。因?yàn)樗褂玫某跏疾牧贤ǔＪ欠浅０嘿F的，所以極為渴求以小的材料耗費(fèi)并進(jìn)而更高效且成本更低地制造這種晶片。
[0003]例如，以現(xiàn)在常見的方法僅在制造用于太陽能電池的硅晶片時(shí)作為“kerf-loss”就損失所使用的材料的幾乎50%。在世界范圍來看，這對(duì)應(yīng)于每年超過二十億歐元的損失。因?yàn)榫某杀菊贾瞥傻奶柲茈姵氐某杀镜淖畲蟛糠?超過40%)，所以通過相應(yīng)地改進(jìn)晶片制造可以顯著地降低太陽能電池的成本。
[0004]對(duì)于沒有切割損失的這種晶片制造(“kerf-free wafering”)顯得特別有吸引力的是下述方法，所述方法棄用傳統(tǒng)的鋸割并且例如可以通過使用溫度誘導(dǎo)的應(yīng)力直接將薄的晶片與較厚的工件分割。尤其，如例如在PCT/US2008/012140和PCT/EP2009/067539中所描述的方法屬于這種方法，在那里為了產(chǎn)生應(yīng)力使用涂覆到工件上的聚合物層。
[0005]在提到的方法中，聚合物層具有與工件相比高了大約兩個(gè)量級(jí)的熱膨脹系數(shù)。此夕卜，通過利用玻璃化轉(zhuǎn)變可以實(shí)現(xiàn)在聚合物層中的相對(duì)高的彈性模量，使得在層系統(tǒng)(聚合物層工件)中可以通過冷卻誘導(dǎo)足夠大的應(yīng)力，以便實(shí)現(xiàn)晶片與工件的分割。
[0006]在將晶片與工件分割時(shí)，在提到的方法中相應(yīng)在晶片的一側(cè)上還附著有聚合物。在此，晶片沿朝所述聚合物層的方向非常大幅度地彎曲，這使受控制的分割變得困難，并且例如會(huì)造成被分割的芯片的厚度波動(dòng)。此外，大幅度的彎曲使進(jìn)一步的加工變得困難并且甚至?xí)斐删恼蹟唷?br>[0007]在使用根據(jù)目前的現(xiàn)有技術(shù)的方法時(shí)，所制造的晶片通常分別具有較大的厚度波動(dòng)，其中空間上的厚度分布通常顯現(xiàn)為具有四重的對(duì)稱性的圖案。在整個(gè)晶片上看，總厚度波動(dòng)(“total thickness variat1n”，TTV)在使用目前的方法的情況下通常大于100%的平均晶片厚度(例如平均厚度為100微米的晶片，例如晶片在其最薄的部位處為50微米厚以及在其最厚的部位處為170微米厚，具有170-50 = 120微米的TTV，這相對(duì)于其平均厚度對(duì)應(yīng)于120%的總厚度波動(dòng))。具有這種大幅度厚度波動(dòng)的晶片并不適合于許多應(yīng)用。此外，在最經(jīng)常出現(xiàn)的四重的厚度分布圖案中，具有最大的波動(dòng)的區(qū)域不利地位于晶片的中心，在此這些波動(dòng)大多數(shù)情況是礙事的。
[0008]此外，在根據(jù)當(dāng)前現(xiàn)有技術(shù)的方法中，在分割時(shí)斷裂傳播期間在相關(guān)的層系統(tǒng)中甚至出現(xiàn)不期望的振蕩，所述振蕩會(huì)不利地影響斷裂前部的走向并且尤其會(huì)造成被分割的晶片的顯著的厚度波動(dòng)。
[0009]此外，在目前的方法中困難的是，確保在聚合物層的整個(gè)面上可再現(xiàn)的良好的熱接觸。然而，局部不足的熱接觸由于所使用的聚合物的小的熱導(dǎo)率會(huì)造成在層系統(tǒng)中的不期望的、顯著的局部的溫度偏差，這對(duì)其而言負(fù)面地影響所產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng)的可控性并且進(jìn)而影響所制造的晶片的質(zhì)量。
[0010]此外，從文獻(xiàn)DE 196 40 594 Al中公開了一種用于借助于光誘導(dǎo)的邊界面分解來分離半導(dǎo)體材料的方法以及由此所制造的設(shè)備，如結(jié)構(gòu)化的和空出的半導(dǎo)體層和器件。根據(jù)DE 196 40 594 Al的方法包含:照射在襯底和半導(dǎo)體層之間或在半導(dǎo)體層之間的邊界面，由此在邊界面上或在為此設(shè)置的吸收層中的光吸收引起材料分解。被分解的邊界面或半導(dǎo)體層的選擇通過光波長和光強(qiáng)度的選擇、射入方向或在材料制造期間嵌裝薄犧牲層來進(jìn)行。所述方法具有下述缺點(diǎn):為了破壞整個(gè)層必須使用高的能量劑量，由此能量需求并進(jìn)而該方法的成本是非常高的。
[0011]此外，通過文獻(xiàn)EP000002390044B1、EP000001498215B1、EP000001494271B1、EP000001338371B1公開一種方法，其中使用豎直地分離工件的激光器。
[0012]此外，已知了用于在晶片內(nèi)產(chǎn)生損傷部位的激光輔助的方法。在此，借助于聚焦的激光在深處實(shí)現(xiàn)多光子激勵(lì)，借助于多光子激勵(lì)在材料引入時(shí)無損傷的情況下在深處的損傷是可能的。
[0013]典型地，在此使用具有ns脈沖持續(xù)時(shí)間(納秒脈沖持續(xù)時(shí)間)的激光器，以便能夠引起被加熱的材料與激光的強(qiáng)烈的相互作用。典型地，這經(jīng)由光子-聲子相互作用發(fā)生，所述光子-聲子相互作用具有比多光子激勵(lì)明顯更高的吸收率。
[0014]這種方法例如通過Ohmura等人(Journalof Achievements in Materials andManufacturing Engineering，2006，第17卷，第381頁及以后)已知。由Ohmura等人提出的晶片處理用于通過在晶片內(nèi)缺陷產(chǎn)生來產(chǎn)生裂縫引導(dǎo)線，如缺陷產(chǎn)生在分隔晶片板的晶片元件時(shí)部分地設(shè)置那樣。在所述方法中產(chǎn)生的缺陷在此沿豎直方向延伸，由此在各個(gè)晶片元件之間的連接結(jié)構(gòu)相對(duì)于晶片元件的主表面成直角地經(jīng)歷長形的弱化。在此，長形的弱化具有>50μπι的伸展。
[0015]對(duì)于分割晶片元件所利用的優(yōu)點(diǎn)，即產(chǎn)生具有>50μπι的豎直伸展的伸展部防止這種缺陷產(chǎn)生傳遞到用于分割一個(gè)或多個(gè)晶片層與固體的方法上。一方面在晶片面上分布地產(chǎn)生這些長形的缺陷時(shí)在固體的內(nèi)部形成材料層，所述材料層僅能夠用于裂縫引導(dǎo)，然而不適合于之后的使用并進(jìn)而是次品。另一方面，所述次品例如必須通過拋光來移除，由此產(chǎn)生附加的耗費(fèi)。因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于制造固體層或固體的方法，所述方法實(shí)現(xiàn)成本低廉地制造具有期望的厚度分布的不平坦的固體或固體板，其中圍繞裂縫平面的豎直的損傷被最小化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于制造固體層的方法，所述方法實(shí)現(xiàn)成本低廉地制造具有均勻厚度(尤其具有小于120微米的TTV)的固體板或晶片。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，目的在于提供用于制造一個(gè)或多個(gè)固體層的方法，其中借助于激光器在固體內(nèi)產(chǎn)生裂縫擴(kuò)展平面，其中形成裂縫擴(kuò)展平面的各個(gè)缺陷應(yīng)具有小于50μπι的豎直的伸展。
[0017]之前所述的目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的用于制造固體層的方法實(shí)現(xiàn)。在此，該方法優(yōu)選至少包括下述步驟:提供用于分離至少一個(gè)固體層的工件或固體;借助于至少一個(gè)輻射源、尤其激光器、尤其fs激光器或飛秒激光器在固體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生缺陷，用于預(yù)設(shè)剝離平面，沿著所述剝離平面將固體層與固體分離;設(shè)置容納層用于將固體層保持在固體上；熱加載容納層用于在固體中尤其機(jī)械地產(chǎn)生應(yīng)力，其中裂縫通過應(yīng)力在固體中沿著剝離平面擴(kuò)展，所述裂縫將固體層與固體分離。
[0018]所述解決方案是有利的，因?yàn)橛捎谳椛湓丛诠腆w中可產(chǎn)生剝離層或缺陷層，在裂縫擴(kuò)展時(shí)裂縫通過所述剝離層或缺陷層傳導(dǎo)或引導(dǎo)，這實(shí)現(xiàn)非常小的TTV，尤其小于200微米或100微米或小于80微米或小于60微米或小于40微米或小于20微米或小于10微米或小于5微米，尤其4微米、3微米、2微米、I微米的TTV。
[0019]因此，晶片的射束加載在第一步驟中在固體的內(nèi)部中形成一種穿孔，沿著所述穿孔在第二步驟中進(jìn)行裂縫擴(kuò)展或固體層與固體沿著所述穿孔分離。
[0020]其他有利的實(shí)施方式是后續(xù)的描述和/或從屬權(quán)利要求的主題。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，激光器具有低于10ps、特別優(yōu)選低于Ips并且最好低于500fs的脈沖持續(xù)時(shí)間。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，用于剝離固體層的應(yīng)力通過熱加載容納層、尤其聚合物層由固體產(chǎn)生。熱加載優(yōu)選是，將容納層或聚合物層冷卻到環(huán)境溫度或低于環(huán)境溫度，并且優(yōu)選低于10°C并且特別優(yōu)選低于(TC并且更優(yōu)選低于-10°C。對(duì)聚合物層的冷卻優(yōu)選最好以下述方式進(jìn)行，即對(duì)優(yōu)選由PDMS構(gòu)成的聚合物層的至少一部分實(shí)施玻璃化轉(zhuǎn)變。在此，冷卻可以是冷卻到低于-100 °C，冷卻例如可以借助于液態(tài)的氮實(shí)現(xiàn)。所述實(shí)施方式是有利的，因?yàn)榫酆衔飳痈鶕?jù)溫度變化而收縮和/或經(jīng)受氣體轉(zhuǎn)變并且在此產(chǎn)生的力傳遞到固體上，由此在固體中可以產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，所述機(jī)械應(yīng)力造成裂縫的釋放和/或造成裂縫擴(kuò)展，其中裂縫首先沿著用于分割固體層的第一剝離平面擴(kuò)展。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，固體設(shè)置在用于保持固體的保持層上，其中保持層設(shè)置在固體的平坦的第一面部分上，其中固體的平坦的第一面部分與固體的平坦的第二面部分隔開，其中在平坦的第二面部分上設(shè)置有聚合物層并且其中剝離平面相對(duì)于平坦的第一面部分和/或平坦的第二面部分平行地定向或平行地產(chǎn)生。
[0024]所述實(shí)施方式是有利的，因?yàn)楣腆w至少部段地并且優(yōu)選完全地設(shè)置在保持層和聚合物層之間，由此可以借助于所述層中的一個(gè)或借助于兩個(gè)層將用于裂縫產(chǎn)生或裂縫擴(kuò)展的應(yīng)力導(dǎo)入到固體中。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施方式，至少一個(gè)或剛好一個(gè)輻射源為了提供要引入固體中的輻射而配置為，使得由其放射的射束在固體內(nèi)的預(yù)定位置處產(chǎn)生缺陷。所述實(shí)施方式是有利的，因?yàn)榻柚谳椛湓?、尤其借助于激光器能夠在固體中極其準(zhǔn)確產(chǎn)生缺陷。
[0026]對(duì)于該方法尤其得出兩種應(yīng)用情況，在下文中稱為“晶片制備(Wafering)”和“減薄(thinning)”。在“硅片制備”中，該方法通常用于將厚的層從更厚的半導(dǎo)體塊剝離，典型為將(具有工業(yè)上特定的厚度的)晶片從晶棒剝離。在“減薄”中，該方法用于從晶片分割非常薄的層，這對(duì)應(yīng)于現(xiàn)今的磨削(grinding)的工藝，然而有利的是，不需要的材料保持完好并且可以再次使用?！皽p薄”和“晶片制備”的清楚的區(qū)分是復(fù)雜的，因?yàn)槔纭皽p薄”也可以通過從晶片的背面加載進(jìn)行，使得雖然產(chǎn)生薄的層，但是激光深深地侵入到材料中。
[0027]對(duì)于“減薄”的情況:
[0028]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施方式，輻射源設(shè)定為，使得由其放射的射束為了產(chǎn)生剝離平面而侵入固體中到限定的深度、尤其〈ΙΟΟμπι的深度。優(yōu)選地，剝離平面與固體的靠外的且優(yōu)選平坦的表面平行隔開地構(gòu)成。優(yōu)選地，在固體內(nèi)，剝離平面與固體的平坦的表面隔開小于100微米并且優(yōu)選小于50微米并且特別優(yōu)選小于或等于20微米、10微米、5微米或2微米地構(gòu)成。因此，剝離平面優(yōu)選以由缺陷產(chǎn)生的平面的方式構(gòu)成，其中在固體內(nèi)缺陷與固體的平坦的表面隔開小于100微米且優(yōu)選小于50微米并且特別優(yōu)選小于20微米、10微米或2微米地構(gòu)成。
[0029]對(duì)于“晶片制備”的情況:
[0030]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施方式，輻射源設(shè)定為，使得由其放射的射束為了產(chǎn)生剝離平面而侵入固定中到限定的深度、尤其>100μπι的深度。優(yōu)選地，剝離平面與固體的靠外的且優(yōu)選平坦的表面平行隔開地構(gòu)成。優(yōu)選地，在固體內(nèi)，剝離平面與固體的平坦的表面隔開大于100微米并且優(yōu)選大于200微米并且特別優(yōu)選大于400或700微米地構(gòu)成。因此，剝離平面優(yōu)選以由缺陷產(chǎn)生的平面的方式構(gòu)成，其中在固體內(nèi)缺陷與固體的平坦的表面隔開大于100微米且優(yōu)選大于200微米并且特別優(yōu)選大于400微米或700微米地構(gòu)成。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施方式，固體加載有預(yù)設(shè)的波長和/或功率，其中預(yù)設(shè)的波長優(yōu)選匹配于相應(yīng)的材料或襯底。所述實(shí)施方式是有利的，因?yàn)榭梢酝ㄟ^波長和/或功率影響缺陷大小。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施方式，固體具有硅和/或鎵或鈣鈦礦并且聚合物層和/或保持層至少部分地并且優(yōu)選完全地或大于75%地由聚二甲基硅氧烷(PDMS)構(gòu)成，其中保持層設(shè)置在穩(wěn)定化裝置的至少部段地平坦的面上，所述穩(wěn)定化裝置至少部分地由至少一種金屬構(gòu)成。穩(wěn)定化裝置優(yōu)選是板，尤其具有鋁或由其構(gòu)成的板。所述實(shí)施方式是有利的，因?yàn)橥ㄟ^穩(wěn)定化裝置和保持層將固體限定或固定地保持，由此可以非常準(zhǔn)確地在固體中產(chǎn)生應(yīng)力。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施方式，在固體中的應(yīng)力能夠設(shè)定或產(chǎn)生為，使得可以控制裂縫釋放和/或裂縫擴(kuò)展以產(chǎn)生在裂縫平面中形成的表面的形貌。因此，優(yōu)選可以在固體的不同區(qū)域中優(yōu)選至少暫時(shí)地不同強(qiáng)度地產(chǎn)生應(yīng)力。所述實(shí)施方式是有利的，因?yàn)橥ㄟ^控制裂縫釋放和/或裂縫走向可以有利地影響產(chǎn)生的或分離的固體層的形貌。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施方式，缺陷預(yù)設(shè)至少一個(gè)裂縫引導(dǎo)層，其中至少一個(gè)裂縫引導(dǎo)層具有與平坦的構(gòu)型不同的構(gòu)型。所述解決方案是有利的，因?yàn)樗a(chǎn)生的固體層或所產(chǎn)生的固體可以具有不同于平坦的層的構(gòu)型。因此，不再僅能夠產(chǎn)生或構(gòu)成平坦的層，而是同樣能夠借助于裂縫擴(kuò)展從工件產(chǎn)生或構(gòu)成三維的本體。這樣制造的固體由于制造方法具有非常有利的并且僅少量再加工至不用再加工的表面。這樣，例如光學(xué)元件，例如晶石(Spat)或透鏡能夠以一級(jí)或多級(jí)的、尤其兩級(jí)或三級(jí)的分裂工藝制造。
[0035]因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，裂縫引導(dǎo)層的構(gòu)型至少部段地具有三維物體、尤其透鏡的或晶石的輪廓。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，借助于缺陷產(chǎn)生設(shè)備或輻射源產(chǎn)生缺陷，其中缺陷產(chǎn)生設(shè)備配置為，使得在工件中以距缺陷產(chǎn)生設(shè)備恒定的間距產(chǎn)生缺陷，其中工件和缺陷產(chǎn)生設(shè)備相對(duì)于彼此傾斜，使得在裂縫引導(dǎo)層中產(chǎn)生由缺陷產(chǎn)生設(shè)備產(chǎn)生的缺陷，其中缺陷產(chǎn)生設(shè)備和工件在缺陷產(chǎn)生期間僅二維地相對(duì)于彼此重新定位。因此，缺陷產(chǎn)生設(shè)備優(yōu)選相對(duì)于工件重新定位或者工件相對(duì)于缺陷產(chǎn)生設(shè)備重新定位或缺陷產(chǎn)生設(shè)備和工件都相對(duì)于彼此重新定位。
[0037]所述實(shí)施方式是有利的，因?yàn)檩椛湓椿蛉毕莓a(chǎn)生裝置為了缺陷產(chǎn)生僅須重新定位而不必引起缺陷產(chǎn)生設(shè)備的更改，尤其不必確定和設(shè)定變化的缺陷引入深度。
[0038]根據(jù)另一優(yōu)選的實(shí)施方式，借助于缺陷產(chǎn)生設(shè)備或福射源產(chǎn)生缺陷，其中缺陷產(chǎn)生設(shè)備配置為，使得在工件中以距缺陷產(chǎn)生設(shè)備暫時(shí)改變的間距的方式產(chǎn)生缺陷，其中根據(jù)缺陷產(chǎn)生設(shè)備距要產(chǎn)生的缺陷的間距至少暫時(shí)地引起缺陷產(chǎn)生設(shè)備的更改，尤其確定和設(shè)定改變的缺陷引入深度。所述實(shí)施方式是有利的，因?yàn)閮?yōu)選不必設(shè)置用于使工件傾斜的傾斜設(shè)備。
[0039]固體優(yōu)選具有元素周期表的主族3、4和5中的一個(gè)中的材料或材料組合，例如S1、SiC、SiGe、Ge、GaAs、InP、GaN、A1203(藍(lán)寶石)、A1N。特別優(yōu)選地，固體具有由在周期表的第三和第五族中存在的元素構(gòu)成的組合。在此，可考慮的材料或材料組合例如是砷化鎵、硅、碳化硅等。此外，固體可以具有陶瓷(例如A1203-氧化鋁)或由陶瓷構(gòu)成，優(yōu)選的陶瓷在此例如通常是鈣鈦礦陶瓷(例如含Pb-、含0-、含Ti/Zr的陶瓷)并且特定為鈮酸鉛鎂、鈦酸鋇、鈦酸鋰、釔鋁石榴石尤其用于固體激光器應(yīng)用的釔鋁石榴石晶體，SAW陶瓷(surfaceacousticwave表面聲波)，例如銀酸鋰、磷酸鎵、石英、鈦酸I丐等。因此，固體優(yōu)選具有半導(dǎo)體材料或陶瓷材料或特別優(yōu)選地固體由至少一種半導(dǎo)體材料或陶瓷材料構(gòu)成。還可考慮的是，固體具有透明的材料或部分地由透明的材料、例如藍(lán)寶石構(gòu)成或制成。在此單獨(dú)或與其他材料組合地考慮作為固體材料的其他材料例如是“寬帶隙”材料，InAlSb，高溫超導(dǎo)體，尤其稀土金屬銅酸鹽(例如YBa2Cu307)。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施方式，輻射源或輻射源的一部分構(gòu)成為飛秒激光器(fs激光器)。所述解決方案是有利的，因?yàn)橥ㄟ^使用fs激光器將干擾的材料的豎直擴(kuò)展最小化。通過使用fs激光器可以非常準(zhǔn)確地在工件中引入或在工件中產(chǎn)生缺陷。fs激光器的波長和/或能量優(yōu)選可與材料有關(guān)地來選擇。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施方式，輻射源的、尤其激光束的、尤其fs激光的能量選擇為，使得在固體中或在晶體中的損傷損傷擴(kuò)展小于三倍的瑞利長度，優(yōu)選小于瑞利長度并且特別優(yōu)選小于三分之一的瑞利長度。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施方式，激光束的、尤其fs激光的波長選擇為，使得固體的或材料的吸收率小于10cm—1并且優(yōu)選小于Icnf1并且特別優(yōu)選小于0.lcnf1。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施方式，各個(gè)缺陷分別從由輻射源、尤其激光器、尤其fs激光器引起的多光子激勵(lì)中產(chǎn)生。
[0044]本發(fā)明還涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)的方法制造的晶片。
[0045]此外，文獻(xiàn)PCT/US2008/012140和PCT/EP2009/067539的主題全面地通過參引而成為本專利申請(qǐng)的主題。同樣，所有其他在本專利申請(qǐng)的申請(qǐng)日同樣由
【申請(qǐng)人】提交的并且涉及固體層的制造的領(lǐng)域的其他專利申請(qǐng)的主題全面地成為本專利申請(qǐng)的主題。
【附圖說明】
[0046]根據(jù)下文對(duì)附圖的描述闡述本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目的和特性，在附圖中示例地示出根據(jù)本發(fā)明的晶片制造。根據(jù)本發(fā)明的晶片制造的在附圖中至少基本上在其功能方面一致的構(gòu)件或元件在此可以用相同的附圖標(biāo)記表示，其中不必在所有附圖中對(duì)這些構(gòu)件或元件進(jìn)行標(biāo)號(hào)或闡述。
[0047]下文中所描述的附圖的各個(gè)示圖或所有示圖優(yōu)選視為結(jié)構(gòu)圖，也就是說，從該附圖或這些附圖中得到的尺寸、比例、功能相互關(guān)系和/或布置優(yōu)選準(zhǔn)確地或優(yōu)選基本上對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的或根據(jù)本發(fā)明的產(chǎn)品的尺寸、比例、功能相互關(guān)系和/或布置。
[0048]其中示出:
[0049]圖1a示出用于在固體中產(chǎn)生缺陷的示意性結(jié)構(gòu)；
[0050]圖1b示出在將固體層與固體分離之前的層布置的示意圖；
[0051]圖1c示出在將固體層與固體分離之后的層布置的示意圖；
[0052]圖2a示出示意性示出的用于借助于光波產(chǎn)生缺陷的第一變型方案；
[0053]圖2b示出示意性示出的用于借助于光波產(chǎn)生缺陷的第二變型方案；以及
[0054]圖3示出剝離平面的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0055]在圖1a中示出設(shè)置在輻射源18、尤其激光器的區(qū)域中的固體2或襯底。固體2優(yōu)選具有平坦的第一面部分14和平坦的第二面部分16，其中平坦的第一面部分14優(yōu)選基本上或準(zhǔn)確地平行于平坦的第二面部分16地定向。平坦的第一面部分14和平坦的第二面部分16優(yōu)選沿Y方向?qū)腆w2限界，所述Y方向優(yōu)選豎直地或垂直地定向。平坦的面部分14和16優(yōu)選分別在X-Z平面中伸展，其中X-Z平面優(yōu)選水平地定向。此外，可以從該示圖中獲知，輻射源18將射束6放射到固體2上。射束6根據(jù)配置以限定深度方式侵入固體2中并且在相應(yīng)的位置上或在預(yù)定的位置上產(chǎn)生缺陷。
[0056]在圖1b中示出多層的布置，其中固體2包含剝離平面8并且在平坦的第一面部分14的區(qū)域中設(shè)有保持層12，所述保持層又優(yōu)選與另一層20重疊，其中另一層20優(yōu)選是穩(wěn)定化裝置、尤其金屬板。在固體2的平坦的第二面部分16上優(yōu)選設(shè)置聚合物層10。聚合物層10和/或保持層12優(yōu)選至少部分地且特別優(yōu)選完全地由PDMS構(gòu)成。
[0057]在圖1c中示出在裂縫釋放和隨后的裂縫引導(dǎo)之后的狀態(tài)。固體層4附著在聚合物層10上并且與固體2的留下的剩余物隔開或可隔開。
[0058]在圖2a和圖2b中示出在圖1a中示出的通過借助于光束將缺陷引入固體2中來產(chǎn)生剝離平面8的示例。
[0059]因此，本發(fā)明涉及一種用于制造固體層的方法。在此，根據(jù)本發(fā)明的方法至少包括下述步驟:提供用于分離至少一個(gè)固體層4的固體2;借助于至少一個(gè)輻射源、尤其至少一個(gè)激光器、尤其至少一個(gè)fs激光器在固體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生缺陷，用于預(yù)設(shè)剝離平面，沿著所述剝離平面將固體層與固體分離；以及熱加載設(shè)置在固體2上的聚合物層10用于在固體2中尤其機(jī)械地產(chǎn)生應(yīng)力，其中裂縫通過應(yīng)力在固體2中沿著剝離平面8擴(kuò)展，所述裂縫將固體層4與固體2分離。
[0060]因此，在圖2a中示意性地示出，如何在固體2中借助于輻射源18、尤其一個(gè)或多個(gè)激光器、尤其一個(gè)或多個(gè)fs激光器可以產(chǎn)生缺陷34，尤其用于產(chǎn)生剝離平面8。在此，輻射源18發(fā)射具有第一波長30和第二波長32的輻射6 ο在此，波長30、32彼此協(xié)調(diào)或在輻射源18和要產(chǎn)生的剝離平面8之間的距離調(diào)整為，使得波30、32基本上或恰好在固體2的剝離平面8上會(huì)聚，由此由于兩個(gè)波30、32的能量在會(huì)聚的位置34上產(chǎn)生缺陷。在此，缺陷產(chǎn)生可以通過不同的或組合的分解機(jī)制例如升華或化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)，其中在此例如可以熱學(xué)地和/或光化學(xué)地引起分解。
[0061]在圖2b中示出聚焦的光束6，所述聚焦的光束的焦點(diǎn)優(yōu)選在剝離平面8中。在此可考慮的是，光束6通過一個(gè)或多個(gè)用于聚焦的物體、尤其透鏡(未示出)來聚焦。在所述實(shí)施方式中，固體2多層地構(gòu)成并且優(yōu)選具有部分透明的或透明的襯底層3或材料層，所述襯底層或材料層優(yōu)選由藍(lán)寶石構(gòu)成或具有藍(lán)寶石。光束6穿過襯底層3到達(dá)剝離平面8上，所述剝離平面優(yōu)選由犧牲層5形成，其中犧牲層5由輻射加載，使得熱學(xué)地和/或光化學(xué)地弓I起在焦點(diǎn)或在焦點(diǎn)的區(qū)域中的犧牲層5部分或完全破壞。同樣可考慮的是，用于產(chǎn)生剝離平面8的缺陷剛好在兩個(gè)層3、4之間的邊界面上或在該區(qū)域中產(chǎn)生。因此，同樣可考慮的是，固體層4在載體層、尤其襯底層3上產(chǎn)生并且借助于一個(gè)或多個(gè)犧牲層5和/或借助于在尤其固體層4和載體層之間的邊界面中產(chǎn)生缺陷可以產(chǎn)生用于剝離或分離固體層4的剝離平面8。
[0062]在圖3中示出剝離平面8，所述剝離平面具有帶有不同的缺陷濃度82、84、86的區(qū)域。在此可考慮的是，多個(gè)具有不同的缺陷濃度的區(qū)域形成剝離平面8，其中同樣可設(shè)想的是，在剝離平面8中的缺陷34基本上或準(zhǔn)確地均勻地分布在面上。不同的缺陷濃度可以在面積上等大地或不等大地構(gòu)成。優(yōu)選地，提高的第一缺陷濃度是裂縫釋放濃度82，所述裂縫釋放濃度優(yōu)選在邊緣的區(qū)域中或朝向邊緣延伸地或與邊緣相鄰地產(chǎn)生。附加地或替選地，裂縫引導(dǎo)濃度84可以構(gòu)成為，使得分離固體層4與固體2的裂縫是能控制或能操控的。此外，附加地或替選地可以產(chǎn)生中心濃度86，所述中心濃度優(yōu)選實(shí)現(xiàn)固體2的中心的區(qū)域中的非常平坦的表面。優(yōu)選地，裂縫引導(dǎo)濃度84部分或完全環(huán)形地或環(huán)繞地構(gòu)成并進(jìn)而優(yōu)選部段地且特別優(yōu)選完全地環(huán)繞固體2的或固體層4的中心。還可考慮的是，裂縫引導(dǎo)濃度84以從固體2的邊緣起并且沿朝向固體2的中心的方向階梯式地或連續(xù)地或流暢地減少。此外可考慮的是，裂縫引導(dǎo)濃度84帶狀地并且均勻地或基本上或準(zhǔn)確均勻地構(gòu)成。
[0063]因此，根據(jù)本發(fā)明的方法包括下述步驟:
[0064]提供用于分離至少一個(gè)固體層和/或至少一個(gè)固體的工件，其中工件具有至少一個(gè)暴露的表面;通過輻射源、尤其激光器、尤其fs激光器或缺陷產(chǎn)生設(shè)備在工件內(nèi)產(chǎn)生缺陷，其中缺陷預(yù)設(shè)裂縫引導(dǎo)層;在工件的暴露的表面上安裝或產(chǎn)生容納層以形成復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，對(duì)用于在工件內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力的容納層回火，其中應(yīng)力引起在工件內(nèi)的裂縫擴(kuò)展，其中通過裂縫擴(kuò)展將固體層與工件沿著裂縫引導(dǎo)層分離。
[0065]附圖標(biāo)記列表
[0066]2 固體
[0067]3 襯底
[0068]4固體層
[0069]5犧牲層
[0070]6 輻射
[0071]8剝離平面
[0072]10聚合物層
[0073]12保持層
[0074]14平坦的第一面部分
[0075]16平坦的第二面部分
[0076]18輻射源
[0077]20穩(wěn)定化裝置
[0078]30第一輻射部分
[0079]32第二輻射部分
[0080]34缺陷產(chǎn)生的位置[0081 ]82裂縫釋放濃度
[0082]84裂縫引導(dǎo)濃度
[0083]86中心濃度
[0084]X第一方向
[0085]Y第二方向
[0086]Z第三方向
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于制造固體層的方法， 所述方法至少包括下述步驟: 提供用于分離至少一個(gè)固體層(4)的固體(2); 借助于至少一個(gè)輻射源(18)、尤其激光器在所述固體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生缺陷，用于預(yù)設(shè)剝離平面，沿著所述剝離平面將所述固體層與所述固體分離； 設(shè)置容納層(10)用于將所述固體層(4)保持在固體(2)上； 熱加載所述容納層(10)用于在所述固體(2)中尤其機(jī)械地產(chǎn)生應(yīng)力，其中裂縫通過所述應(yīng)力在所述固體(2)中沿著所述剝離平面(8)擴(kuò)展，所述裂縫將所述固體層(4)與所述固體(2)分離。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述至少一個(gè)輻射源(18)為了提供要引入所述固體(2)中的輻射(6)而配置為，使得由所述輻射源放射的射束(6)在所述固體(2)內(nèi)的預(yù)定位置處產(chǎn)生所述缺陷。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述輻射源(18)設(shè)定為，使得由其放射的射束(6)為了產(chǎn)生所述剝離平面(8)而侵入所述固體(2)中到小于200μπι、優(yōu)選小于ΙΟΟμπι并且更優(yōu)選小于50μπι并且特別優(yōu)選小于20μπι的限定的深度。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述輻射源設(shè)定為，使得由其放射的射束(6)為了產(chǎn)生所述剝離平面(8)而侵入所述固體(2)中到大于ΙΟΟμπι、優(yōu)選大于200μπι并且更優(yōu)選大于400μπι并且特別優(yōu)選大于700μπι的限定的深度。5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 所述固體(2)設(shè)置在保持層(12)上用于保持所述固體(2)，其中所述保持層(12)設(shè)置在所述固體(2)的平坦的第一面部分(14)上，其中所述固體(2)的平坦的所述第一面部分(14)與所述固體(2)的平坦的第二面部分(16)隔開，其中在平坦的所述第二面部分(16)上設(shè)置所述聚合物層(10)并且其中所述剝離平面(8)相對(duì)于平坦的所述第一面部分(14)和/或所述平坦的所述第二面部分(16)平行地定向。6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 所述固體(2)具有碳化硅和/或砷化鎵和/或陶瓷材料并且所述容納層包含聚合物層(10)，其中所述聚合物層和/或所述保持層(12)至少部分地包含聚二甲基硅氧烷，其中所述保持層(12)設(shè)置在穩(wěn)定化裝置(20)的至少部段地平坦的面上，所述穩(wěn)定化裝置至少部分地包含至少一種金屬。7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 在所述固體(2)中的所述應(yīng)力能夠設(shè)定為，使得能夠控制裂縫釋放和/或裂縫擴(kuò)展以產(chǎn)生在所述裂縫平面中形成的表面的預(yù)定的形貌。8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 所述輻射源是飛秒激光器。9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 所述輻射源、尤其激光器具有低于lOps、優(yōu)選低于Ips并且特別優(yōu)選低于500fs的脈沖持續(xù)時(shí)間。10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 所述激光束的、尤其飛秒激光器的能量選擇為，使得在所述固體中的損傷擴(kuò)展小于3倍的瑞利長度，優(yōu)選小于瑞利長度并且特別優(yōu)選小于三分之一的瑞利長度。11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 所述激光束的、尤其飛秒激光器的波長選擇為，使得所述固體的吸收率小于1cnf1并且優(yōu)選小于lcm—1并且特別優(yōu)選小于0.lcm—、12.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 各個(gè)所述缺陷分別由于由所述飛秒激光器引起的多光子激勵(lì)形成。13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法制造的晶片。
【文檔編號(hào)】B23K26/53GK105899325SQ201480055772
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年10月8日
【發(fā)明人】沃爾弗拉姆·德雷舍爾, 揚(yáng)·黎克特, 克里斯蒂安·拜爾
【申請(qǐng)人】西爾特克特拉有限責(zé)任公司