在柔性片材上制造膜的方法技术

本发明专利技术涉及一种在柔性片材(20)上制造膜(12)，特别是单晶膜，的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：‑提供供体衬底(10)，‑在供体衬底(10)中形成脆化区(11)以界定膜(12)，‑通过沉积在膜(12)的表面上形成柔性片材(20)，‑使供体衬底(10)沿着脆化区(11)分离，以将所述膜(12)转移到柔性片材(20)上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在柔性片材上制造膜的方法
本专利技术涉及一种在柔性片材上制造膜，特别是单晶膜，的方法。
技术介绍
在柔性片材上形成膜，特别是单晶膜，不是容易的事。实际上，感兴趣的柔性片材通常不具有适合于生长良好结晶质量的膜的种子表面。此外，因为布置为接触的表面可能不够平滑以实现直接结合，所以将膜结合在柔性片材上的技术也难以实现。另一方面，片材的柔性使得难以良好施加到膜上。此外，考虑到应用，众多粘合剂由于太高的刚性将不适合。这些粘合剂也可能由于与单晶膜成形所需的热处理不相容而证明不适合。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是构思一种在柔性片材上制造薄膜，特别是单晶薄膜，的方法，同时确保转移的层相对于接收片材的良好机械强度。为此，本专利技术提出了一种在柔性片材上制造膜，特别是单晶膜，的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：-提供供体衬底，-在供体衬底中形成脆化区以界定膜，-在膜的表面上通过沉积形成柔性片材，-使供体衬底沿着脆化区分离，以将所述膜转移到柔性片材上。“柔性”在本文中意指足够低的刚度以在施加外部机械应力期间允许弹性变形。通常，对于目标应用，所述刚度小于或等于106GPa.μm3。根据目标应用，因为目标对象能够或必须能够变形而不会劣化(例如，芯片卡或者必须跟随它所施加在的人体部位的移动的贴片)，可能寻求特定的柔性。因为对象旨在以永久方式施加在具有固定但弯曲的几何形状的表面上(例如，瓶子、圆柱形容器、挡风玻璃等)，也可能寻求特定的柔性。根据一个实施方式，脆化区的形成通过在供体衬底中注入离子物质来执行。所注入的离子物质有利地是氢和/或氦。根据一个实施方式，通过热处理来导致供体衬底的分离。以特别有利的方式，膜由选自半导体材料、压电材料、磁性材料和功能氧化物的材料制成。膜的厚度通常介于100nm和10μm之间，优选介于100nm和1μm之间。有利地，柔性片材由选自金属、玻璃和陶瓷的材料制成。柔性片材的厚度通常介于1μm和50μm之间。柔性片材的沉积可通过以下技术之一来实现：物理气相沉积、化学气相沉积、电化学沉积、旋涂、涂漆和喷涂。优选地，柔性片材具有介于100GPa.μm3和106GPa.μm3之间的刚度R，所述刚度由下式定义：其中E是片材的材料的杨氏模量，H是所述片材的厚度，ν是泊松系数。该方法可包括：在形成柔性片材之前，通过沉积在膜的表面上形成中间层。根据一个实施方式，所述中间层可被配置为增加柔性片材相对于膜的粘附。可选地，所述中间层可与膜形成电接触。此外，该方法可包括：在供体衬底分离之后，在转移的膜的与支撑件相反的面上沉积附加膜。有利地，在分离结束时供体衬底的残余物被回收以期实现新的膜。在供体衬底具有在形成脆化区之前获得的非平坦表面的情况下，在回收之前，供体衬底的残余物经受再生该残余物的表面的操作，该操作涉及基本上为零或适形于所述残余物的拓扑的材料去除。根据一个实施方式，供体衬底包括铺设在晶圆的表面上的多个衬垫，各个衬垫包括界定待转移的相应膜的脆化区，并且在所述衬垫的表面上沉积柔性片材。附图说明本专利技术的其它特性和优点将从以下参照附图的详细描述变得清楚，附图中：-图1A是供体衬底的示意性截面图；-图1B以示意性方式示出在图1A的供体衬底中形成脆化区；-图1C以示意性方式示出在图1B的供体衬底上沉积柔性接收片材；-图1D以示意性方式示出由供体衬底沿着脆化区分离而得到的结构；-图1E示出在分离结束时在转移的膜上沉积附加膜；-图2A以示意性方式示出在供体衬底中形成脆化区；-图2B以示意性方式示出在图2A的供体衬底上沉积中间层；-图2C以示意性方式示出在图2B的中间层上沉积柔性接收片材；-图2D以示意性方式示出由供体衬底沿着脆化区分离而得到的结构；-图3A以示意性方式示出具有弯曲表面的供体衬底；-图3B示出在图3A的供体衬底的表面上形成氧化物层；-图3C示出在图3B的衬底中形成脆化区；-图3D以示意性方式示出在图3C的供体衬底上沉积柔性片材；-图3E以示意性方式示出由供体衬底沿着脆化区分离而得到的结构；-图4A至图4D以示意性方式示出根据本专利技术的另一实施方式的方法的步骤，涉及形成待转移的膜的表面的非平坦拓扑；-图5A至图5C以示意性方式示出根据本专利技术的另一实施方式的方法的步骤。出于附图清晰的原因，不同的元件未必按比例表示。从一个图到下一图的标号表示相同的元件。具体实施方式一般而言，本专利技术提出通过沉积在已预先脆化以界定薄膜的供体衬底上形成柔性片材。所述薄膜接下来通过供体衬底的分离被转移到柔性片材上。片材可由单一材料或依次沉积在供体衬底上的至少两种不同的材料的层叠物构成。图1A示出供体衬底10，其包括由旨在形成薄膜的材料构成的至少一个浅表部分。尽管所述供体衬底以块状衬底的形式表示，但其也可由不同材料层的层叠物形成，其中浅表层由旨在形成薄膜的材料构成。具体地，薄膜可对应于通过外延生成的该层叠物的层。有利地，旨在形成薄膜的材料选自：半导体材料(例如：硅、碳化硅、锗、诸如AsGa、InP、GaN的III-V化合物、诸如CdTe、ZnO的II-IV化合物)、压电材料(例如：LiNbO3、LiTaO3、PZT、PMN-PT)、磁性材料和功能氧化物(例如：ZrO2、YSZ：钇稳定ZrO2、SrTiO3、GaO2)。这些示例不是限制性的。优选地，旨在形成薄膜的材料是单晶的。它也可以是多晶的，并且在这种情况下，重点常常放在优化其形成条件以便获得例如晶粒的特定密度和尺寸，和/或优先的晶体取向，和/或优化的粗糙度。参照图1B，在供体衬底10中形成界定旨在转移的浅表膜12的脆化区11。转移的膜的厚度由在供体衬底10中的脆化区11的深度限定。有利地，该深度介于100nm和10μm之间，优选介于100nm和1μm之间。在供体衬底10中形成脆化区12可通过注入离子物质(图1B中由箭头示意性地示出)来执行。有利地，注入的物质是氢离子和/或氦离子。注入能量使得可限定注入区11的深度。选择注入剂量以便使得在施加合适的处理之后膜12能够分离。注入剂量被选择为足够低以在注入步骤时不会引起气泡的形成。根据供体衬底10的材料来选择离子物质、能量和注入剂量。这些条件已是众多出版物的主题，是本领域技术人员已知的。参照图1C，在膜12(在这一阶段，仍形成供体衬底10的一部分)的表面上形成柔性片材20。与结合技术相比，柔性片材不是预先存在的，而是直接在供体衬底上形成。可实现以下沉积技术以用于形成所述膜：物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、通过电沉积或电铸的沉积(电镀或电化学沉积(ECD))、旋涂、涂漆和喷涂。这些技术本身是已知的，这里将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在柔性片材(20)上制造膜(12)，特别是单晶膜，的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n-提供供体衬底(10)，/n-在所述供体衬底(10)中形成脆化区(11)以界定所述膜(12)，/n-通过沉积在所述膜(12)的表面上形成所述柔性片材(20)，/n-使所述供体衬底(10)沿着所述脆化区(11)分离，以将所述膜(12)转移到所述柔性片材(20)上。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171031 FR 17602721.一种在柔性片材(20)上制造膜(12)，特别是单晶膜，的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
-提供供体衬底(10)，
-在所述供体衬底(10)中形成脆化区(11)以界定所述膜(12)，
-通过沉积在所述膜(12)的表面上形成所述柔性片材(20)，
-使所述供体衬底(10)沿着所述脆化区(11)分离，以将所述膜(12)转移到所述柔性片材(20)上。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述脆化区(11)的步骤通过在所述供体衬底(10)中注入离子物质来进行。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，所注入的离子物质是氢和/或氦。


4.根据权利要求1至3中的一项所述的方法，其中，通过热处理来导致所述供体衬底(10)的分离。


5.根据权利要求1至4中的一项所述的方法，其中，所述膜(12)由选自半导体材料、压电材料、磁性材料和功能氧化物的材料制成。


6.根据权利要求1至5中的一项所述的方法，其中，所述膜(12)的厚度介于100nm和10μm之间，优选介于100nm和1μm之间。


7.根据权利要求1至6中的一项所述的方法，其中，所述柔性片材(20)由选自金属、玻璃和陶瓷的材料制成。


8.根据权利要求1至7中的一项所述的方法，其中，所述柔性片材(20)具有介于1μm和50μm之间的厚度。


9.根据权利要求1至8中的一项所述的方法，其中，所述柔性片材(20)的沉积通过以下技术之一实现：物理气相沉积、化学气相沉积、电化学沉积、旋涂、涂漆和喷涂。


10.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁诺·吉瑟兰，JM·贝斯奥谢，
申请(专利权)人：索泰克公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR