本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于制造多层装置的方法，一种根据权利要求10所述的用于制备固体层的方法，和一种根据权利要求12所述的载体衬底的应用。
背景技术：
在许多技术领域中(例如微电子或光伏技术)，需要诸如硅、锗或蓝宝石的材料，通常呈薄片和板(所谓的晶片)形式。按标准，这种晶片现在通过锯割由晶棒来制造，其中出现相对大的材料损耗(“锯口损耗”)。因为所使用的初始材料通常是非常昂贵的，非常期望以小的材料耗费并进而更高效地且成本更低地制造这种晶片。
例如，借助当前常见的方法仅在制造用于太阳能电池的硅晶片时就有所使用的材料的将近50％作为“锯口损耗”损失掉。全世界来看，这对应于每年超过二十亿欧元的损失。因为晶片的成本占完成的太阳能电池的成本的大部分(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。
对这种无锯口损耗的晶片制造(“kerf-free”wafering，无锯口切片)而言特别有吸引力的是如下方法，所述方法放弃传统的锯割，并且例如通过使用温度引起的应力能够直接将薄的晶片从较厚的工件分割。属于此的尤其是如下方法，即例如在pct/us2008/012140和pct/ep2009/067539中描述的那样，那里为了产生所述应力使用涂覆到工件上的聚合物层。
此外，在用于晶片处理的已知的工厂中存在巨大的材料损耗，因为提供的晶片必须分别以标准厚度存在用以在这种工厂的标准化的工艺中进行处理。于是，在现场通过对晶片的切削加工实现目标厚度。然而，切削加工具有显著缺点。一方面，所述切削加工损坏要移除的材料，并且另一方面其余的晶片部分承受巨大的机械负荷。切削加工方法还引起，出现热量和灰尘。此外，切削加工方法通常引起条痕形成，晶片的表面质量受所述条痕形成影响。
技术实现要素：
因此，本发明的目的是，提供一种替选的方法，所述方法相对于已知的方法能够实现资源节约和/或质量改进。
之前提到的目的根据本发明通过用于制造多层装置的方法来实现。根据本发明的方法优选至少包括步骤：提供供体衬底以分离固体层，提供用于容纳固体层的载体衬底，在供体衬底中为了预设裂纹走向尤其借助于激光射束产生改型部，借助于接合层将载体衬底接合在供体衬底上，其中载体衬底设为用于提高要分离的固体层的机械强度以用于继续处理，在载体衬底上设置或产生应力产生层，并且热加载应力产生层，用于在供体衬底中产生应力，其中通过应力产生触发裂纹，所述裂纹沿着预设的裂纹走向伸展以将固体层与供体衬底分离，使得将固体层连同接合的载体衬底分离。
所述解决方案是有利的，因为期望的固体层稳定地并进而可运输地且可加工地设置在载体衬底上。
其他优选的实施方式是下面的说明书部分和/或从属权利要求的主题。
接合层根据本发明的另一优选的实施方式将固体层和载体衬底材料配合地彼此连接，并且借助于辐射、尤其激光辐射或uv辐射、或能流动的物质、尤其液态溶液，接合层是可破坏的。所述实施方式是有利的，因为一方面实现稳定的材料配合的接合，所述接合在需要时、尤其为了将固体层与载体衬底脱离例如可以化学地或借助于辐射削弱，尤其破坏。接合层尤其配置成，使得所述接合层不被借助于应力产生层产生的应力破坏。
根据本发明的另一个优选的实施方式，在将固体层与固体分离之后，将应力产生层从载体衬底移除。该实施方式是有利的，因为由此降低多层装置的重量和厚度。尤其，厚度降低能够实现将多层装置更好地引入到随后的加工过程中。被移除的聚合物优选被制备或者清除，以用于再次使用。附加地或替选地能够考虑的是，材料层尤其外延地在固体层上产生。优选地，在产生材料层之前，结构化地削弱载体衬底和/或固体层。在此例如移除或剥离或破坏相应的层的材料理解为结构化的削弱。就本发明而言，因此优选地，沿着预设的或限定的区域、尤其线分部段地引起相应的层的穿孔，尤其借助于激光射束或切削加工或刻蚀。附加地或替选地，能够沿着预设的或限定的区域、尤其线将相应的层部分地或完全地剥离。即能够产生沟槽状的凹部。所述设计方案是有利的，因为结构化的削弱类似于伸缩缝在对多层装置进行调温时防止出现大的应力。此外，这是有利的，因为由此防止多层装置的不希望的弯曲或折断。多层装置的调温在此能够在固体层或载体层上产生或设置另外的材料层时是需要的。因此，在外延产生材料层时，例如出现大于400℃或大于600℃或大于800℃或大于1000℃的温度。预设的或限定的区域优选预设有线，其中特别优选地，第一多量的线是彼此平行设置的，并且第二多量的线同样是彼此平行设置的。优选地，第一数量、尤其多量的线相对于第二数量的、尤其多量的线倾斜地、尤其正交地取向。因此，预设的或限定的区域优选构成网格状的图案。第一数量的线中的个别或多个线在此能够与第二数量的线中的个别或多个线相交。任意数量在此优选表示一个或多个一个的线。优选地，第一多量的比例和第二多量的比例限制相应层的面部分、尤其固体层的面部分、尤其矩形的或正方形的面部分。优选地，这种面部分的长度相应于或对应于从所述面部分要分出或要加工出的一个/多个单元、尤其一个芯片或多个芯片的长度。优选地，这种面部分的宽度对应于或相应于从所述面部分要分出或要加工出的一个/多个单元、尤其一个芯片或多个芯片的宽度。
根据本发明的另一个优选的实施方式，提供的载体衬底多次用于产生多层装置，其中固体层在重新提供之前从载体衬底移除并且载体衬底在重新提供之前被制备，尤其抛光。所述实施方式是有利的，因为通过再次使用载体衬底极大程度地减少材料损耗。
根据本发明的另一个优选的实施方式，在载体衬底上设置或产生应力产生层之前，在载体衬底上设置或产生牺牲层，其中应力产生层设置或产生在牺牲层上。所述实施方式是有利的，因为通过牺牲层优选引起增附和/或简化应力产生层与载体衬底脱开。
根据本发明的另一个优选的实施方式，应力产生层具有聚合物，尤其聚二甲基硅氧烷(pdms)，或由其构成，其中热加载优选进行成，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态氮调温到小于室温或小于0℃或小于-50℃或小于-100℃或小于-110℃的温度，尤其调温到小于应力产生层的玻璃化转变温度的温度。
该实施方式是有利的，因为已经认识到，通过对应力产生层的热加载，尤其通过利用应力产生层的材料在玻璃化转变时出现的特性改变，在供体载体中能够产生对裂纹触发和裂纹引导所需的力。
根据本发明的另一个优选的实施方式，改型部是晶格中的局部裂纹和/或转变成其他相的材料部分，和/或改型部借助于至少一个激光器装置的经由供体衬底的外部表面导入的激光射束产生，尤其在所述外部表面上设置载体衬底。该实施方式是有利的，因为通过改型部能够非常准确地预设裂纹引导或裂纹走向。
根据本发明的另一个优选的实施方式，为了提供要引入到供体衬底中的激光射束，激光器装置配置成，使得由其发出的激光射束在供体衬底之内的预定的位置处产生改型部，其中激光器装置优选设定成，使得由其发出的激光射束为了产生改型部而引入供体衬底中到限定的深度，所述限定的深度小于200μm、优选小于150μm并且更优选小于100μm并且特别优选小于60μm或小于50μm，其中激光器装置具有小于10ps、优选小于1ps并且特别优选小于500fs的脉冲持续时间。
此外能够考虑的是，在将载体衬底安置在供体衬底上之后才产生改型部。优选地，在该情况下，载体衬底构成为对于辐射是透明的或部分透明的。
激光器装置根据本发明的另一个优选的实施方式包括飞秒激光器(fs激光器)，并且fs激光器的激光射束的能量优选选择成，使得有用层和/或牺牲层中的每个改型部的损坏伸展小于三倍瑞利距离，优选小于瑞利距离，以及特别优选地小于瑞利距离的三分之一，和/或fs激光器的激光射束的波长选择成，使得有用层的和/或牺牲层的吸收小于10cm-1以及优选小于1cm-1以及特别优选小于0.1cm-1，和/或各个改型部分别由于由fs激光器引起的多光子激发得出。
在重新引入激光辐射以在供体衬底中产生改型部之前和/或在重新将载体衬底或另一个载体衬底安置在供体衬底上之前，根据本发明的另一个优选的实施方式，供体衬底的通过分离固体层而露出的表面被处理，尤其制备，优选光滑化，尤其抛光。该实施方式是有利的，因为通过在改型部的区域中的固体的裂纹引导，尤其将改型部穿透地分割，由此改型部的未分开的部分构成或引起供体衬底的露出的表面的机构化。通过所述实施方式，供体衬底的露出的表面的表面结构被制备、尤其光滑化、尤其借助于抛光光滑化。
此外，供体衬底的露出的表面在光滑化、尤其抛光之后被清洁。清洁在此优选利用能流动的物质、尤其液体或气体来进行。优选地，清洁包括从露出的表面移除松动的颗粒。
为了所述目的，根据本发明同样通过用于制备固体层的方法来实现。根据本发明的用于制备固体层的方法在此优选地至少包括步骤：提供多层装置，所述多层装置尤其根据在上文中描述的方法制造，所述多层装置具有载体衬底，所述载体衬底具有在其上接合的固体层，其中固体层具有露出的表面，所述表面具有限定的表面结构，其中限定的表面结构至少分部段地由供体衬底的借助于裂纹引起的分离造成；继续处理设置在载体衬底上的固体层，尤其在工艺链或另一设施中处理，尤其抛光或覆层或结构化，尤其借助于用于芯片制造的切削的或化学的、例如刻蚀的方法，或者分割或外延或清洁，尤其借助于等离子来处理；和通过破坏接合层将固体层与载体衬底分离。
所述解决方案是有利的，因为固体层能够在载体衬底上被加工，并且在不破坏载体衬底的情况下从载体衬底移除。由此得出明显的材料节约，因为能够继续使用未破坏的载体衬底。因此，按照根据权利要求1至9所述的方法制造的多层装置能够用于或制备用于在另一工厂或另一工艺链中的固体制备。
其他优选的实施方式是下面的说明书部分和/或从属权利要求的主题。
根据本发明的一个优选的实施方式，用辐射或能流动的物质加载接合层，并且接合层由于加载而分解，其中辐射优选是激光辐射，尤其fs激光器的激光辐射。所述解决方案是有利的，因为由此可行的是，将固体层在没有机械负荷的情况下或者在仅有非常小的机械负荷的情况下与载体衬底分离。
此外，本发明通过一种将载体衬底用于提供和/或加工多个固体层的应用来实现。载体衬底的根据本发明的应用在此优选包括，固体层依次由载体衬底容纳，其中载体衬底分别借助于至少一个接合层与相应的固体层连接，其中固体层在加工之后和/或在其提供时与载体衬底通过破坏接合层脱离，其中在固体层脱离之后和在安置另一固体层之前实现载体衬底的制备，尤其抛光。固体层的露出的表面的表面结构除了由于在从供体衬底分离时的裂纹形成的部分之外具有其他部分，所述其他部分通过改型部结构化。
该解决方案是有利的，因为通过多次使用一个或多个载体衬底，将相应的固体层保持稳定，使得所述固体层例如能够以切削的方式加工，以及实现明显的材料节约。
其他优选的实施方式是下面的说明书部分和/或从属权利要求的主题。
载体衬底根据本发明的另一优选的实施方式优选片状地、即以具有两个彼此平行且平坦的表面的形式构成和/或具有小于800μm的厚度，并且固体层根据本发明的另一个优选的实施方式具有在10μm和150μm之间的厚度，尤其在20μm和60μm之间的厚度。特别优选地，载体衬底连同在其上接合的固体层的总厚度优选小于900μm。所述解决方案是有利的，因为提供多层装置，所述多层装置能够馈送到晶片处理厂的工艺中，而不必显著改变晶片处理厂的工艺，并且相对于现有的工艺需要明显更少的材料。
供体衬底或固体或工件优选具有出自元素周期表的第3、4和5主族之一的材料或材料组合，如例如si、sic、sige、ge、gaas、inp、gan、al2o3(蓝宝石)、aln。特别优选地，供体衬底具有出自元素周期表的第三和第五主族的元素的组合。能够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，供体衬底能够具有陶瓷(例如，al2o3，氧化铝)，或者由陶瓷构成，优选的陶瓷在此例如通常是钙钛矿陶瓷(例如，含pb-、o-、ti/zr的陶瓷)，和具体而言，铅-镁-铌酸盐，钛酸钡，钛酸锂，钇铝石榴石，尤其用于固体激光器应用的钇铝石榴石晶体，saw陶瓷(表面声波)，例如铌酸锂、磷化镓、石英、钛酸钙等。供体衬底因此优选具有半导体材料或陶瓷材料，或者特别优选地，供体衬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，供体衬底具有透明材料或部分地由透明材料、如蓝宝石构成或制成。在此单独地或以与其他材料组合的方式考虑作为固体材料的其他材料例如是“widebandgap(宽带隙)”材料、inalsb、高温超导体、尤其稀有金属酮酸盐(例如yba2cu3o7)。附加地或替选地，能够考虑的是，供体衬底是光掩膜，其中作为光掩膜材料在本情况下优选能够使用任意在申请日已知的光掩膜材料和特别优选地使用其组合。优选地，供体衬底和载体衬底由相同的材料构成。然而，替选地，同样能够考虑的是，供体衬底和载体衬底由不同的材料构成。载体衬底能够由针对供体衬底提到的材料构成或者具有所述材料。
根据本发明的另一个优选的实施方式，借助于改型部改变、尤其损坏在裂纹的走向中构成的晶格的大于5％、尤其大于10％或由其大于20％或尤其大于30％或大于40％或大于50％或大于60％或大于70％或大于80％或大于90％或大于95％。该实施方式是有利的，因为例如通过激光加载能够改变晶格，或者能够产生缺陷、尤其微裂纹，使得能够设定将固体层与固体或供体衬底分离所需的力。因此，在本发明的意义下可行的是，在裂纹走向的区域中的晶格结构借助于激光辐射改型或损坏，使得固体层由于激光处理与供体衬底脱离或分离。
通过参引，将具有文件号pct/ep2014/071512、de102013016682.9、de102015000451.4和de102014013107.6的专利申请的主题全面地用于本申请的主题，所述专利申请公开了借助于激光射束在固体中产生改型。此外，出版物pct/us2008/012140和pct/ep2009/067539的主题同样全面地用于本申请的主题，所述出版物公开了借助于裂纹产生和裂纹伸展来分离固体层。
词语“基本上”的使用优选在在本申请的范围中使用该词语的全部情况下限定与在不使用所述词语的情况下给出的确定量偏差在1％-30％、尤其1％-20％、尤其1％-10％、尤其1％-5％、尤其1％-2％的范围中。
附图说明
本发明的其他优点、目标和特性根据下面对所附的附图的描述来阐述，在所述附图中示例性地示出根据本发明的解决方案。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在此能够用相同的附图标记表示，其中所述构件或元件不必在全部附图中都被编号或阐述。
其中示出：
图1示意地示出用于产生多层装置的方法；和
图2示意地示出借助于载体衬底制备固体层。
具体实施方式
在图1中示意地示出用于制造多层装置1的方法的多个状态。第一子视图示出供体衬底2，所述供体衬底的表面优选是抛光且清洁的，在所述表面上在另一步骤中接合优选由gaas构成的载体衬底6。供体衬底2在此优选能够是晶棒或厚的晶片。
在第二子视图中示出辐射源，尤其激光装置11，所述辐射源发射射束，尤其一个或多个激光射束10，通过一个/多个所述射束在供体衬底2的内部中、即优选与供体衬底2的全部外部表面间隔开地、尤其在一个平面中产生改型部12。
在下一子视图中，通过附图标记8表示接合层，所述接合层用于将载体衬底6材料配合地固定在供体衬底2上。在此例如能够考虑的是，接合层8由粘胶、尤其吸光的粘胶构成，或者通过尤其由于热处理造成的载体衬底6和/或供体衬底2的局部液化而产生。优选地，接合层8然而由聚合物材料构成或特别优选地具有聚合物材料。
第四子视图示出应力产生层16，所述应力产生层在示出的实例中首选产生，以便随后设置在载体衬底6上。优选在将应力产生层16安置在载体衬底6上之前或者在载体衬底6上产生应力产生层16之前，载体衬底6用牺牲层9覆层。牺牲层9在此例如能够设置为增附件或设为用于更简单地移除应力产生层16。优选地，应力产生层16具有如下厚度，所述厚度是牺牲层9的厚度数倍大。
根据下一子视图，设有调温装置17，所述调温装置输出冷却剂19，尤其液态氮。冷却剂19在此引起应力产生层16非常快地冷却到小于应力产生层16的材料的玻璃化转变温度的温度。通过冷却应力产生层16，应力产生层16收缩并进而将应力导入到供体衬底2中。如果应力超过临界强度，那么在改型部12的区域中形成裂纹，并进而将固体层4与供体衬底2分离，由此一方面露出供体衬底2的表面15，并进而另一方面露出固体层4的表面。
优选地，在将固体层4与供体衬底2根据上面的箭头分离之后，将应力产生层16并且优选同样还有牺牲层9从载体衬底6移除，从中得到根据本发明的多层装置1。将供体衬底2根据下面的箭头再次用作为供体衬底2或者所描述的方法重新开始。供体衬底2优选制备用于，尤其优选处理、尤其光滑化、尤其抛光露出的表面15。
载体衬底6用于打薄供体衬底2并且在加工相应的固体层4时用作为稳定件。
本发明因此涉及一种用于制造多层装置1的方法。根据本发明的方法在此优选至少包括步骤：提供供体衬底2以分离固体层4、尤其晶片；在供体衬底2中为了预设裂纹走向尤其借助于激光射束10产生改型部12；提供用于容纳固体层4的载体衬底6；借助于接合层8将载体衬底6接合在供体衬底2上，其中载体衬底6设为用于提高要分离的固体层4的机械强度以用于继续处理；在载体衬底6上设置或产生应力产生层16；热加载应力产生层16以在供体衬底2中产生应力，其中通过应力产生触发裂纹，所述裂纹沿着预设的裂纹走向伸展以将固体层4与供体衬底2分离，使得将固体层4连同接合的载体衬底6分离。
在图2中示出多层装置1，如优选根据图1的实施方式产生的那样。
在第一子视图旁边示出的第二子视图中，多层装置1相对于加工装置18设置成，使得借助于加工装置18能够处理固体层4的露出的表面14。在此能够考虑的是，加工装置18机械地、尤其切削地、光学地、化学地和/或借助于等离子处理露出的表面14。
在第三子视图中示出分解装置20，通过所述分解装置加载、尤其破坏接合层8。分解装置20对此例如发射辐射。辐射在此能够优选是激光辐射或uv辐射。在激光辐射的情况下，辐射优选由皮秒或飞秒激光器发射。然而，替选地能够考虑的是，分解装置20输出能流动的物质、尤其流体，通过所述能流动的物质溶解接合层。替选地或附加地能够考虑的是，分解装置20产生如下温度，通过所述温度使接合层8分解或溶解。
在第四子视图中，示出在将固体层4与载体衬底6分离之后的状态。载体衬底6随后优选被制备，尤其清洁和/或光滑化，尤其抛光。
椭圆图示出通过图1示出的方法。箭头在此表示，将露出的和优选经制备的载体衬底6作为载体衬底6在图1中示出的方法重新使用。
本发明是有利的，因为本发明降低材料损耗并且提供用于产生极其、尤其绝对平坦的薄的固体层4、尤其有用晶片的解决方案。这样产生的固体层4或有用晶片因此具有极其平坦的后侧，由此所述固体层或有用晶片尤其适合于3d集成，因为所述固体层或有用晶片例如没有翘曲并且优选同样没有其他变形。
附图标记列表：
1多层装置
2供体衬底
4固体层
6载体衬底
8接合层
9牺牲层
10激光射束
11激光装置
12改型部
14固体层的露出的表面
15供体衬底的露出的表面
16应力产生层
17调温装置
18加工装置
19冷却剂
20分解装置
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。