借助于激光处理和温度诱导的应力的组合的晶片制造法制造技术

本发明专利技术涉及一种用于制造固体层的方法。根据本发明专利技术的方法至少包括下述步骤：提供用于分离至少一个固体层(4)的固体(2)；借助于至少一个辐射源、尤其激光器在固体的内部结构中产生缺陷，用于预设剥离平面，沿着所述剥离平面将固体层与固体分离；以及热加载设置在固体(2)上的聚合物层(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，所述裂缝将固体层(4)与固体(2)分离。

Wafer fabrication by means of a combination of laser processing and temperature induced stresses

The invention relates to a method for producing a solid layer. According to the method of the invention comprises the following steps: providing at least for separating at least one solid layer (4) solid (2); by means of at least one laser radiation source, especially in the internal structure of solid defects for preset peeling plane, separating the solid and solid layer along the detachment plane; and the heat load is arranged in solid polymer layer (2) on (10) used in solid (2) in particular mechanical stress and the cracks generated, through stress in the solid (2) along the strip plane (8) extended, the crack will be solid layer (4) and (2) solid separation.

【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和一种借助于所述方法制造的晶片(权利要求13)。
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-freewafering”)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(“totalthicknessvariation”，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。此外，从文献DE19640594A1中公开了一种用于借助于光诱导的边界面分解来分离半导体材料的方法以及由此所制造的设备，如结构化的和空出的半导体层和器件。根据DE19640594A1的方法包含：照射在衬底和半导体层之间或在半导体层之间的边界面，由此在边界面上或在为此设置的吸收层中的光吸收引起材料分解。被分解的边界面或半导体层的选择通过光波长和光强度的选择、射入方向或在材料制造期间嵌装薄牺牲层来进行。所述方法具有下述缺点：为了破坏整个层必须使用高的能量剂量，由此能量需求并进而该方法的成本是非常高的。此外，通过文献EP000002390044B1、EP000001498215B1、EP000001494271B1、EP000001338371B1公开一种方法，其中使用竖直地分离工件的激光器。此外，已知了用于在晶片内产生损伤部位的激光辅助的方法。在此，借助于聚焦的激光在深处实现多光子激励，借助于多光子激励在材料引入时无损伤的情况下在深处的损伤是可能的。典型地，在此使用具有ns脉冲持续时间(纳秒脉冲持续时间)的激光器，以便能够引起被加热的材料与激光的强烈的相互作用。典型地，这经由光子-声子相互作用发生，所述光子-声子相互作用具有比多光子激励明显更高的吸收率。这种方法例如通过Ohmura等人(JournalofAchievementsinMaterialsandManufacturingEngineering，2006，第17卷,第381页及以后)已知。由Ohmura等人提出的晶片处理用于通过在晶片内缺陷产生来产生裂缝引导线，如缺陷产生在分隔晶片板的晶片元件时部分地设置那样。在所述方法中产生的缺陷在此沿竖直方向延伸，由此在各个晶片元件之间的连接结构相对于晶片元件的主表面成直角地经历长形的弱化。在此，长形的弱化具有>50μm的伸展。对于分割晶片元件所利用的优点，即产生具有>50μm的竖直伸展的伸展部防止这种缺陷产生传递到用于分割一个或多个晶片层与固体的方法上。一方面在晶片面上分布地产生这些长形的缺陷时在固体的内部形成材料层，所述材料层仅能够用于裂缝引导，然而不适合于之后的使用并进而是次品。另一方面，所述次品例如必须通过抛光来移除，由此产生附加的耗费。因此，本专利技术的目的是提供一种用于制造固体层或固体的方法，所述方法实现成本低廉地制造具有期望的厚度分布的不平坦的固体或固体板，其中围绕裂缝平面的竖直的损伤被最小化。
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厚度(尤其具有小于120微米的TTV)的固体板或晶片。根据本专利技术的另一方面，目的在于提供用于制造一个或多个固体层的方法，其中借助于激光器在固体内产生裂缝扩展平面，其中形成裂缝扩展平面的各个缺陷应具有小于50μm的竖直的伸展。之前所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。在此，该方法优选至少包括下述步骤：提供用于分离至少一个固体层的工件或固体；借助于至少一个辐射源、尤其激光器、尤其fs激光器或飞秒激光器在固体的内部结构中产生缺陷，用于预设剥离平面，沿着所述剥离平面将固体层与固体分离；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，所述裂缝将固体层与固体分离。所述解决方案是有利的，因为由于辐射源在固体中可产生剥离层或缺陷层，在裂缝扩展时裂缝通过所述剥离层或缺陷层传导或引导，这实现非常小的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、1微米的TTV。因此，晶片的射束加载在第一步骤中在固体的内部中形成一种穿孔，沿着所述穿孔在第二步骤中进行裂缝扩展或固体层与固体沿着所述穿孔分离。其他有利的实施方式是后续的描述和/或从属权利要求的主题。根据本专利技术的一个实施方式，激光器具有低于10ps、特别优选低于1ps并且最好低于500fs的脉冲持续时间。根据本文档来自技高网...

【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：提供用于分离至少一个固体层(4)的固体(2)；借助于至少一个辐射源(18)、尤其激光器在所述固体的内部结构中产生缺陷，用于预设剥离平面，沿着所述剥离平面将所述固体层与所述固体分离；设置容纳层(10)用于将所述固体层(4)保持在固体(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，所述裂缝将所述固体层(4)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 102013016666.7;2014.09.03 DE 10201401.一种用于制造固体层的方法，所述方法至少包括下述步骤：提供用于分离至少一个固体层(4)的固体(2)；借助于至少一个辐射源(18)、尤其激光器在所述固体的内部结构中产生缺陷，用于预设剥离平面，沿着所述剥离平面将所述固体层与所述固体分离；设置容纳层(10)用于将所述固体层(4)保持在固体(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，所述裂缝将所述固体层(4)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，所述至少一个辐射源(18)为了提供要引入所述固体(2)中的辐射(6)而配置为，使得由所述辐射源放射的射束(6)在所述固体(2)内的预定位置处产生所述缺陷。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述辐射源(18)设定为，使得由其放射的射束(6)为了产生所述剥离平面(8)而侵入所述固体(2)中到小于200μm、优选小于100μm并且更优选小于50μm并且特别优选小于20μm的限定的深度。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述辐射源设定为，使得由其放射的射束(6)为了产生所述剥离平面(8)而侵入所述固体(2)中到大于100μm、优选大于200μm并且更优选大于400μm并且特别优选大于700μm的限定的深度。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述固体(2)设置在保持层(12)上用于保持所述固体(2)，其中所述保持层(12)设置在所述固体(2)的平坦的第一面部分(14)
\t上，其...

【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，克里斯蒂安·拜尔，
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