用于改进基板可重用性的边缘排除剥离方法技术

本发明专利技术公开一种用于改进基板可重用性的边缘排除剥离方法，其中采用边缘排除区域使得剥离期间与边缘相关的基板破裂最小化，其中应力施加层要么不存在（在沉积期间或者在后来的移除期间被排除），要么存在但是有效地不粘附于排除区域中的基板表面。在一个实施例中，所述方法包括在基底基板的上表面上并且靠近基底基板的边缘形成边缘排除材料。然后，在基底基板的上表面的暴露部上以及边缘排除材料的顶上形成应力施加层。接着，剥离基底基板的位于应力施加层下方并且没有被边缘排除材料覆盖的部分。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及半导体器件的制造，并具体涉及在剥离期间最小化与边缘相关的基板破裂的方法。
技术介绍
采用受控剥离技术从易碎的基板移除表面层有望成为改变高效光电材料的成本结构的有效方法，并且能够实现半导体技术范围内的新特征(例如，柔性(flexible)光电池、柔性电路和显示器)。这种技术的基础是在待剥离的基底基板的表面上施加拉伸应力施加层。拉伸应力施加层具有足以在基底基板中诱发剥离模式断裂的组合的厚度和应力。例如，在Bedell等人的美国专利申请公开No. 2010/0311250中揭示了这样的剥离工艺。 剥离实验似乎表明，剥离是种临界现象；假定拉伸应力施加层的厚度和应力值的足够高，自然地发生剥离模式断裂。然而，存在相当大的亚稳态工艺窗口。对于剥离模式断裂不稳定的应力施加体的厚度和应力组合将是“成核的”或者“引发受限的”。因而，施加到应力/基板组合的表面的处理层被用于控制引发和断裂传播，其导致从基底基板移除连续的表面层。剥离提供一种低成本的简单途径来从比较昂贵的厚基底基板移除许多薄半导体层。为了最大化基底基板的可重用性，最小化晶片的破裂或者应力施加层/基底基板系统中的任何不可控断裂是重要的。
技术实现思路
本公开提供一种采用边缘排除区域使得在剥离期间与边缘相关的基板破裂最小化的方法，其中应力施加层不存在(在沉积期间或者在后来的移除期间被排除)或者存在但是明显不粘附于排除区域中的基板表面。在本公开的一个实施例中，所述方法包括在基底基板的上表面上并且靠近基底基板的边缘形成边缘排除材料。然后，在基底基板的上表面的暴露部分上以及边缘排除材料的顶上形成应力施加层。然后，剥离基底基板的位于应力施加层下方并且没有被边缘排除材料覆盖的部分。在本公开的另一个实施例中，所述方法包括在基底基板的上表面的一部分上形成图案化应力施加层，其中基底基板的边缘被暴露；以及剥离基底基板的位于图案化应力施加层下方的部分。附图说明图I是示出可用于本公开的一个实施例中的初始基底基板的示意图(通过截面图)。图2是示出根据本公开的一个实施例在基底基板的上表面上以及边缘处提供边缘排除材料之后的初始基底基板的示意图(通过截面图)。图3是示出在基底基板的顶上形成可选的包含金属的的粘合层和应力施加层之后的图2的结构的示意图(通过截面图)。图4是示出在应力施加层的顶上形成可选的处理基板之后的图3的结构的示意图(通过截面图)。图5是示出在剥离基底基板之后的图4的结构的示意图(通过截面图)。图6是示出从基底基板的剥离部分移除处理基板、应力施加层、可选的金属粘合层以及边缘排除材料之后的图5的结构的示意图(通过截面图)。图7是示出在基底基板的顶上形成可选的包含金属的粘合层和应力施加层之后的图I的结构的示意图(通过截面图)。图8是示出从基底基板的靠近边缘的上表面部分移除应力施加层和可选的包含 金属的粘合层之后的图7的结构的示意图(通过截面图)。图9是示出在图案化应力施加层和图案化的可选的包含金属的粘合层的顶上形成可选的处理基板之后的图8的结构的示意图(通过截面图)。图10是示出在剥离基底基板之后的图9的结构的示意图(通过截面图)。图11是示出在从基底基板的剥离部分移除处理基板、图案化应力施加层和图案化的可选的包含金属的粘合层之后的图12的结构的示意图(通过截面图)。具体实施例方式本公开提供一种在剥离期间最小化与边缘相关的基板破裂的方法，现参照以下讨论和本申请的附图来更详细地描述本公开。应注意，附图是仅出于说明性的目的而提供，并且没有按比例绘制。此外，在附图中，相同的参考标号用于描述相同的元件。在以下描述中，阐述了许多具体的细节，诸如特定结构、构件、材料、尺寸、处理步骤和技术，以说明本公开。然而，本领域的普通技术人员应理解，本公开的各种实施例可在不具有这些具体细节或者具有其它具体细节的情况下实施。在其它情形下，为了避免使本公开的各种实施例变得模糊，没有详细描述已知的结构或者处理步骤。应理解，当提及诸如层、区域或者基板的元件在另一元件“上”或者“上方”时，其可直接位于该另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当提及一个元件直接在另一元件“上”或者“上方”时，则不存在中间元件。还应该理解，当提及一个元件“连接”或者“耦接”到另一元件时，其可以直接连接或者耦接到该另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当提及一个元件“直接连接”或者“直接耦接”到另一元件时，则不存在中间元件。首先参照图I至图6，其示出了本公开的一个实施例，其中边缘排除材料被用于限定基底基板的顶上的边缘排除区域。术语“边缘排除区域”通篇用于表示基底基板的顶上的一个区域，在该区域中不出现随后形成的应力施加层，或者如果应力施加层存在，该应力施加层也不显著粘附到基底基板的上表面。形成边缘排除区域最小化剥离期间与边缘相关的基板破裂。具体而言，图I示出可用于本公开中的具有上(B卩，最上)表面12和下(B卩，最下)表面(没有标示出)的基底基板10。基底基板10还包括侧壁边缘13。本公开中采用的基底基板10可包括半导体材料、玻璃、陶瓷或者断裂韧度(fracture toughness)小于随后要形成的应力施加层的断裂韧度的任何其它材料。断裂韧度是描述包含裂纹的材料抗断裂能力的属性。断裂韧度表示为KIc;。下标Ic表示在垂直于裂纹的法向拉伸应力下开口的模式I裂纹，并且c表示其为临界值。模式I断裂韧度典型为最重要的值，因为剥离模式断裂通常发生在基板中的模式II应力(剪切应力)为零的位置，而模式III应力(撕裂应力)通常在加载条件(loading conditions)下不存在。断裂韧度是表示在存在裂纹时材料抵抗脆性断裂的定量方式。当基底基板10包括半导体材料时，该半导体材料可包括但不限于Si、Ge、SiGe,SiGeC, SiC, Ge 合金、GaSb、GaP、GaAs、InAs, InP 和所有其它的 III-V 或 II-VI 化合物半导体。在一些实施例中，基底基板10为块体( bulk)半导体材料。在其它实施例中，例如，基底基板10可包括层叠的半导体材料，诸如绝缘体上半导体或者聚合物基板上半导体。可采作基底基板10的绝缘体上半导体基板的说明性示例包括绝缘体上娃和绝缘体上娃锗。当基底基板10包括半导体材料时，该半导体材料可为掺杂的、非掺杂的或者包含掺杂区域和非掺杂区域。在一个实施例中，可用作基底基板10的半导体材料可以是单晶(即，一种材料，其中整个样品的晶格是连续的并且没有断裂直至样品的边缘，没有晶界)。在另一实施例中，可用作基底基板10的半导体材料可以是多晶(即，由许多不同尺寸和取向的微晶构成的材料；方向的变化可能由于生长和处理条件而可以是随机的(称为随机织构(texture ))或者定向的)。在本公开的又一个实施例中，可用作基底基板10的半导体材料可以是非晶的(SP，缺少晶体的长程有序特征的非晶材料)。典型地，可用作基底基板10的半导体材料为单晶材料。当基底基板10包括玻璃时，该玻璃可以是非掺杂的或者掺杂有适当的掺杂剂的SiO2基玻璃。可用作基底基板10的SiO2基玻璃的示例包括非掺杂的硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃、氟硅酸盐玻璃以及硼磷硅酸盐玻璃。当基底基板10包括陶瓷时，该陶瓷例如是任何无机非金属固本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从基底基板移除材料层的方法，包括：在基底基板的上表面上并且靠近所述基底基板的边缘形成边缘排除材料；在所述基底基板的所述上表面的暴露部分上以及所述边缘排除材料的顶上形成应力施加层；以及剥离基底基板的位于所述应力施加层下方并且没有被所述边缘排除材料覆盖的部分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SW比德尔，KE福格尔，PA劳罗，DK萨达纳，D沙尔杰迪，NE索萨科尔特斯，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：