[发明专利]用于使基片裂开的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种为了从基片剥离膜而使所述基片裂开的工艺。

背景技术

特别地在半导体工业中执行从基片剥离厚膜。

早已知并广泛采用各种剥离工艺。

某些工艺包括在基片内形成限定待剥离的膜的弱化区，然后将应力施加至基片或弱化区从而使基片在弱化区中裂开。这些应力可以基于热源和/或机械源等。

因此，SmartCut^TM(智能剥离)工艺包括通过注入原子物种而在供体基片中形成限定待转移的膜的弱化区，然后将供体基片结合到受体基片并且使弱化区中的供体基片裂开，而导致膜被转移到受体基片上。

然而，该工艺更适于转移薄膜，也就是说通常具有小于1微米厚度的膜。

工业离子注入机通常具有达至200keV的能量，从而得到能够达至大约2微米的注入深度，这取决于材料和注入的离子种类。

例如，通过将H⁺离子注入硅中，可以得到大约1.8微米的深度。但是得到的深度在致密的GaN中将较小。

存在高能离子注入机，即，以大约1MeV操作，这将允许得到达至20微米的深度，但是该工艺在经济上不可行，因为这些机器的高成本。

专利申请US 2007/0249140描述了一种从硅基片剥离层的方法，其中金属层，具体是银胶和/或铝胶沉积在基片的表面上。

将热应力施加在覆盖有金属层的基片上而在基片中的与想要剥离的层的厚度对应的深度处产生裂开应力，导致基片的裂开和希望层的剥离。

得到的裂开应力取决于金属层的材料和基片的材料之间的热膨胀系数(TEC)的差。

因此，例如，硅的热膨胀系数是4.6×10^-6K^-1，而银的热膨胀系数是20×10^-6K^-1，并且铝的热膨胀系数是24×10^-6K^-1。

然而，在硅基片上沉积金属具有污染半导体层的风险，这对由该层制造的装置的操作不利。

而且，应力产生层的热膨胀系数取决于采用的材料的性质。

结果，本领域技术人员必定受限于市场上可买到的材料的工艺的限定。

具体地，他必定不能形成具有希望的热膨胀系数的应力产生层。

最后，为了使应力产生层根据前述方法膨胀，通常必须将该层加热到高温，也就是说通常大约800℃。

然而，在该温度范围中硅是可延展的，使得不利于使基片裂开。

因此，本发明的目的之一是提供一种用于从基片(通常具有1至100微米之间的厚度)剥离膜的工艺，该工艺避免了前述方法的缺点。

更确切地说，本发明的目的是使膜能够从基片剥离而没有污染该基片的材料的风险。

本发明的另一个目的是限制使基片裂开所需的温度。

此外，特别是为了最优地使基片裂开，本发明也必须提供应力产生结构的热膨胀系数的更大的选择自由。

发明内容

根据本发明，提出一种为了从基片剥离膜而使该基片裂开的工艺，其包括下列连续步骤：

(i)形成所谓的应力产生结构，该应力产生结构局部结合到所述基片的表面，并且设计成在热处理的作用下在平行于该基片的平面中膨胀或收缩；和

(ii)向所述应力产生结构施加热处理，该施加步骤设计成使所述应力产生结构膨胀或收缩从而在所述基片中产生多个局部应力，这些局部应力的结合在平行于所述基片的表面的裂开平面中产生比所述基片的机械强度大的应力，所述平面限定待剥离的所述膜，所述应力导致所述基片在所述平面范围内裂开。

术语“结合”在本文本中被理解为是指所述应力产生结构和所述基片的表面之间的内聚力必须大于在所述应力产生结构的膨胀或收缩期间施加的应力，使得在界面处没有裂缝，并且通过使所述应力产生结构变形而产生的应力被传递到所述基片以便使其裂开。

术语“局部地”被理解为是指所述应力产生结构和所述基片之间的结合仅存在于所述基片的表面的限定区域中而不是该基片的表面上所有点处。

特别有利地，所述应力产生结构是蜂窝状结构，该蜂窝状结构的隔室的壁垂直于所述基片的表面，并且包括具有设计成允许所述壁在所述热处理的作用下变形的不同热膨胀系数的至少两种材料，而提供双材料条作用。

表达“提供双材料条作用”在本文本中被理解为是指具有不同热膨胀系数的两种材料被放置成相互结合，使得组件在热处理的作用下并且可选地假如其中一种材料还是磁致伸缩的则在磁场的作用下通过膨胀或收缩而变形。