本发明专利技术涉及一种用于制造固体层的方法。制造方法至少包括下述步骤：提供用于分离多个固体层(4)的固体(2)；在固体(2)中引入或产生缺陷，用于预设第一剥离平面(8)，沿着所述第一剥离平面将第一固体层(4)与固体(2)分离；设置容纳层(10)，用于将固体层(4)保持在固体(2)上；热加载容纳层(10)用于在固体(2)中尤其机械地产生应力，其中裂缝通过应力在固体(2)中沿着剥离平面(8)扩展，所述裂缝将第一固体层(4)与固体(2)分离；接着设置第二容纳层用于将另一固体层(5)保持在减小了第一固体层(4)的固体(2)上；在固体(2)中引入或产生缺陷，用于预设第二剥离平面(9)，沿着所述第二剥离平面将第二固体层(5)与固体(2)分离；热加载第二容纳层用于在固体(2)中尤其机械地产生应力，其中裂缝通过应力在固体(2)中沿着第二剥离平面(9)扩展，所述裂缝将第二固体层(5)与固体(2)分离。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1的主题的用于制造固体层的方法以及一种借助于所述方法制造的晶片(权利要求10)。
技术介绍
在许多
中(例如微电子或光伏技术)需要通常为薄的片和板形式(所谓的晶片)的材料，如硅、镓或蓝宝石。按标准，现在通过锯割从晶棒中制造这种晶片，其中产生相对大的材料损耗(“kerf-loss(切割损失)”)。因为所使用的初始材料通常是非常昂贵的，所以极为渴求以小的材料耗费并进而更高效且成本更低地制造这种晶片。例如，以现在常见的方法仅在制造用于太阳能电池的硅晶片时作为“kerf-loss”就损失所使用的材料的几乎50％。在世界范围来看，这对应于每年超过二十亿欧元的损失。因为晶片的成本占制成的太阳能电池的成本的最大部分(超过40％)，所以通过相应地改进晶片制造可以显著地降低太阳能电池的成本。对于没有切割损失的这种晶片制造(“kerf-free wafering”)显得特别有吸引力的是下述方法，所述方法弃用传统的锯割并且例如可以通过使用温度诱导的应力直接将薄的晶片与较厚的工件分割。尤其，如例如在PCT/US2008/012140和PCT/EP2009/067539中所描述的方法属于这种方法，在那里为了产生应力使用涂覆到工件上的聚合物层。在提到的方法中，聚合物层具有与工件相比高了大约两个量级的热膨胀系数。此外，通过利用玻璃化转变可以实现在聚合物层中的相对高的弹性模量，使得在层系统(聚合物层工件)中可以通过冷却诱导足够大的应力，以便实现晶片与工件的分割。在将晶片与工件分割时，在提到的方法中相应在晶片的一侧上还附着有聚合物。在此，晶片沿朝所述聚合物层的方向非常大幅度地弯曲，这使受控制的分割变得困难，并且例如会造成被分割的芯片的厚度波动。此外，大幅度的弯曲使进一步的加工变得困难并且甚至会造成晶片
的折断。在使用根据目前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显现为具有四重的对称性的图案。在整个晶片上看，总厚度波动(“total thickness variation”，TTV)在使用目前的方法的情况下通常大于100％的平均晶片厚度(例如平均厚度为100微米的晶片，例如晶片在其最薄的部位处为50微米厚以及在其最厚的部位处为170微米厚，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)。具有这种大幅度厚度波动的晶片并不适合于许多应用。此外，在最经常出现的四重的厚度分布图案中，具有最大的波动的区域不利地位于晶片的中心，在此这些波动大多数情况是碍事的。此外，在根据当前现有技术的方法中，在分割时断裂传播期间在相关的层系统中甚至出现不期望的振荡，所述振荡会不利地影响断裂前部的走向并且尤其会造成被分割的晶片的显著的厚度波动。此外，在目前的方法中困难的是，确保在聚合物层的整个面上可再现的良好的热接触。然而，局部不足的热接触由于所使用的聚合物的小的热导率会造成在层系统中的不期望的、显著的局部的温度偏差，这对其而言负面地影响所产生的应力场的可控性并且进而影响所制造的晶片的质量。一个替选的同样不借助于锯割实现的方法通过文献DE 692 31 328T2描述。根据所述文献，借助于离子注入将具有150keV的H+离子引入单晶的硅板中。在此，将H+离子受控制地引入硅板中，使得所述H+离子基本上在板之内的限定的平面上。在此注入的H+离子的剂量在此大于1016cm-2，由此由于将硅板加热到大于500℃的温度而引起所引入的离子的聚结，这造成硅板的与所引入的离子的平面相邻的部分的分离。所述方法是非常成本高昂且复杂的，因为必须提供具有相应的控制装置的极其耗费的离子炮。此外，离子的注入由于高剂量而持续相当长。此外，硅板的加热需要高的能量施加并且防止在这样高的温度下受损伤的电构件在加热之前设置在硅板上。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是，提供一种用于制造固体层的方法，所述方法实现成本低廉地制造具有均匀的厚度的、尤其具有小于120微米的TTV的固体板的或晶片。上述的目的通过根据权利要求1的用于制造固体层的方法实现。所述方法至少包括下述步骤：提供用于分割多个固体层的固体；在固体中引入或产生缺陷，用于预设第一剥离平面，沿着所述第一剥离平面将第一固体层与固体分离；设置容纳层，用于将固体层保持在固体上；热加载容纳层用于在固体中尤其机械地产生应力，其中裂缝通过应力在固体中沿着剥离平面扩展，所述裂缝将第一固体层与固体分离；接着设置第二容纳层用于将另一固体层保持在减小了第一固体层的固体上；在固体中引入或产生缺陷，用于预设第二剥离平面，沿着所述第二剥离平面将第二固体层与固体分离；热加载第二容纳层用于在固体中尤其机械地产生应力，其中裂缝通过应力在固体中沿着第二剥离平面扩展，所述裂缝将第二固体层与固体分离。产生剥离平面的步骤和施加另一容纳层的步骤以及热加载设置在固体上的聚合物层用于在固体中尤其机械地产生应力的步骤可以以任意频率重复或执行。优选地，借助于根据本专利技术的方法将多于或刚好三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十五个、二十个、二十五个或三十个固体层或晶片与固体分离。在此，固体的厚度或轴向长度和被分离的层的厚度或轴向长度预设最大的重复数量的边界。所述解决方案是有利的，因为能够以有利的方式将多个固体层从固体分离，尤其是分割。缺陷的引入或产生引起期望断裂平面的产生或用于借助于应力释放的和/或引导的裂缝的引导。通过根据本专利技术的方法可以降低所产生的固体层的TTV，使得可以从固体中得到更多个固体层。其他优选的实施方式是从属权利要求以及后续描述的主题。根据本专利技术的一个优选的实施方式，通过热加载相应的容纳层、尤其相应的聚合物层由固体产生用于剥离固体层的应力。热加载优选是：将容纳层或聚合物层冷却到环境温度或低于环境温度并且优选低于10
℃并且特别优选低于0℃并且更优选低于-10℃。聚合物层的冷却最优选以下述方式进行，即对优选由PDMS构成的聚合物层的至少一部分实施玻璃化转变。在此，冷却可以是冷却到低于-100℃，冷却例如可以借助于液态的氮实现。所述实施方式是有利的，因为聚合物层根据温度变化而收缩和/或经受气体转变并且在此产生的力传递到固体上，由此可以在固体中产生机械应力，所述机械应力造成裂缝的释放和/或造成裂缝扩展，其中裂缝首先沿着用于分割固体层的第一剥离平面扩展。根据本专利技术的一个优选的实施方式，在热加载聚合物层用于产生用于剥离第一固体层的应力的步骤之后以及在固体中引入或产生的缺陷用于预设第二剥离平面的步骤之前分别对固体的通过分离第一固体层而露出的表面进行切削加工。所述加工步骤可以始终在热加载聚合物层以产生用于剥离固体层的应力之后并且在固体中引入或产生缺陷用于预设另一剥离平面之前进行。由于有利的根据本专利技术的方法，即使有，仅需要再加工或磨掉固体的非常小的组成部分。尽管如此，所述加工步骤得到非常平坦的表面并进而使得改进在固体的结构内的缺陷的引入或产生。根据本专利技术的另一优选的实施方式，通过引入离子引起缺陷的引入，其中设有用于提供引入固体中的离子的辐射源，其中辐射源定向为，使得由所述辐射源放射的离子侵入固体中。所述实施方式是有利的，因为其结合通本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于制造固体层的方法，所述方法至少包括下述步骤：提供用于分割多个固体层(4)的固体(2)；在所述固体(2)中引入或产生缺陷，用于预设第一剥离平面(8)，沿着所述第一剥离平面将第一固体层(4)与所述固体(2)分离；设置容纳层(10)，用于将所述固体层(4)保持在所述固体(2)上；热加载所述容纳层(10)用于在所述固体(2)中尤其机械地产生应力，其中裂缝通过所述应力在所述固体(2)中沿着所述剥离平面(8)扩展，所述裂缝将所述第一固体层(4)与所述固体(2)分离；接着设置第二容纳层用于将另一固体层(5)保持在减小了所述第一固体层(4)的固体(2)上；在所述固体(2)中引入或产生缺陷，用于预设第二剥离平面(9)，沿着所述第二剥离平面将所述第二固体层(5)与所述固体(2)分离；热加载所述第二容纳层用于在所述固体(2)中尤其机械地产生应力，其中裂缝通过所述应力在所述固体(2)中沿着所述第二剥离平面(9)扩展，所述裂缝将所述第二固体层(5)与所述固体(2)分离。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.08 DE 102013016669.11.一种用于制造固体层的方法，所述方法至少包括下述步骤：提供用于分割多个固体层(4)的固体(2)；在所述固体(2)中引入或产生缺陷，用于预设第一剥离平面(8)，沿着所述第一剥离平面将第一固体层(4)与所述固体(2)分离；设置容纳层(10)，用于将所述固体层(4)保持在所述固体(2)上；热加载所述容纳层(10)用于在所述固体(2)中尤其机械地产生应力，其中裂缝通过所述应力在所述固体(2)中沿着所述剥离平面(8)扩展，所述裂缝将所述第一固体层(4)与所述固体(2)分离；接着设置第二容纳层用于将另一固体层(5)保持在减小了所述第一固体层(4)的固体(2)上；在所述固体(2)中引入或产生缺陷，用于预设第二剥离平面(9)，沿着所述第二剥离平面将所述第二固体层(5)与所述固体(2)分离；热加载所述第二容纳层用于在所述固体(2)中尤其机械地产生应力，其中裂缝通过所述应力在所述固体(2)中沿着所述第二剥离平面(9)扩展，所述裂缝将所述第二固体层(5)与所述固体(2)分离。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在热加载所述聚合物层以产生用于分离所述第一固体层(4)的应力的步骤之后以及在所述固体(2)中引入或产生缺陷以预设第二剥离平面(9)的步骤之前进行所述固体(2)的通过分离所述第一固体层(4)而露出的表面的切削加工。3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过引入离子(6)引起缺陷的引入，其中辐射源(18)设置用于提供引入所述固体(2)中的所述离子(6)，其中所述辐射源(18)...
【专利技术属性】
技术研发人员：沃尔弗拉姆·德雷舍尔，扬·黎克特，
申请(专利权)人：西尔特克特拉有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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