DE602004001948T2 - Verfahren zum Trennen von Platten, die miteinander geklebt sind und eine gestapelte Struktur bilden - Google Patents

Verfahren zum Trennen von Platten, die miteinander geklebt sind und eine gestapelte Struktur bilden Download PDF

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von Platten, die so aufeinander geklebt sind, dass sie eine Stapelstruktur bilden. Sie bezieht sich insbesondere auf die Verfahren zur Herstellung einer dünnen Halbleiterschicht.
  • Die zu trennende Struktur kann gebildet werden durch einen Stapel aus einem selben Material oder aus mehreren Materialien, zusammengeklebt (durch Molekularhaftung oder durch einen zusätzlichen Stoff). Sie kann auch durch wenigstens ein Material gebildet werden, in dem man eine Zone geschwächt hat.
  • STAND DER TECHNIK
  • Die Herstellung einer dünnen Halbleiterschicht erfordert oft eine Operation zum Abtrennen dieser dünnen Schicht von einem Träger, auf dem sie klebt. Zu diesem Zweck sind mehrere Abtrenntechniken entwickelt worden.
  • Ein erste Technik besteht darin, einen Öffnungsspalt in einer Struktur, die durch zwei aufeinandergeklebte Platten gebildet wird, auszubreiten.
  • Man kann die Messtechnik nennen, die insbesondere durch W.P. Maszara et al. in dem Artikel "Bonding of silicon wafers for silicon-on-insulator" (J. Appl. Phys. 64(10), 15. November 1998) dargestellt wird und auch von der Ausbreitung eines Öffnungsspalts (englisch "Crack Opening Method") handelt. Diese Methode besteht insbesondere darin, am Rand einer aus zwei zusammengeklebten Platten bestehenden Struktur eine Klinge einzuführen, in der Klebungsebene. Sie ist insbesondere entwickelt worden, um Molekularhaftungsklebungen zu charakterisieren. Diese Methode lehrt nicht, wie man zwei Platten trennt. Vielmehr akzentuiert sie das Stoppen der Öffnungswelle und die Notwendigkeit, die Stoppdistanz dieser Welle zu bestimmen, wohl wissend, dass die Öffnung durch eine Klinge von konstanter Dicke bewirkt wird.
  • Andere Methoden basieren auf dem Prinzip, eine Zugkraft anzuwenden. Man kann die amerikanischen Patente Nr. 5 783 022 und 5 863 375 nennen, die die Einwirkung eines seitlichen Fluidstrahls offenbaren, während auf wenigstens eine der Platten am Plattenrand eine Zugkraft ausgeübt wird. Ein an wenigstens einer der Platten befestigtes Element ermöglicht, an dieser Platte zu ziehen. Man kann auch die Druckschrift EP-A-0 925 888 nennen, in dem die seitliche Öffnung der zusammengeklebten Platten dank kleinen Flanschen beschrieben wird, die die Platten zum Beispiel mittels Vakuum festhalten. Bei bestimmten Anwendungen haben die Flansche eine gekrümmte Form. Auf jede der Platten wird an ihrem Rand eine Zugkraft angewendet, in entgegengesetzten Richtungen.
  • Eine zweite Technik besteht darin, zwischen den Platten einen Keil hineinzutreiben, entsprechend einer Achse (oder mehreren Achsen), radial oder transversal oder parallel zu der Klebungsebene oder parallel zu der Schwächungsebene der geklebten Struktur. Diese Keiltechnik kann als den auf Zugkraft beruhenden Techniken sehr nahestehend betrachtet werden. Die Druckschrift FR-A-2 823 373 offenbart das Einführen einer Klinge am Rande einer Stapelstruktur. Die benutzte Trennung ermöglicht insbesondere eine Ablösung in einer zum Beispiel durch Ionenimplantation geschwächten Zone. Diese Technik ermöglicht insbesondere, eine kreisbogenförmige Klinge einzuführen, angepasst an den Umfang der zu trennenden Scheiben.
  • Das Fraunhofer-Institut hat eine Methode entwickelt, die insbesondere das Öffnen längs vier Achsen ermöglicht, um gestapelte Strukturen zu trennen. Die Klingen werden gemäß vier senkrechten Achsen eingeführt. Zu diesem Thema kann man sich auf folgenden Artikel beziehen: "A new approach for handling and transferring of thin semiconductor materials" von J. Bagdan et al. (Microsystem Technologies 9 (2003), Seiten 204 bis 209).
  • Die Firma Canon K.K. hat ein "Water Jet" genanntes Verfahren entwickelt, das darin besteht, einen Hochdruck-Wasserstrahl zu benutzen. Dieser Druckfluidstrahl, der seitlich und parallel zu der Ebene der porösen Trennungszone angewendet wird, ermöglicht, die gestapelten Platten zu trennen. Dieses Verfahren kann zum Beispiel in dem Verfahren ELTRAN® zur Realisierung von SOI-Strukturen benutzt werden. Die Trennung ist in diesem Fall auf die poröse Zone lokalisiert, die im Laufe dieses Verfahrens in den Siliciumplatten realisiert worden ist.
  • Ein anderes Beispiel ist in der amerikanischen Druckschrift Nr. 5 985 742 offenbart. Es umfasst die Benutzung eines Hochdruck-Fluidstrahls, der seitlich und parallel zu der Ebene der Trennungszone auf die Stapelstruktur trifft, wobei dieses Druckfluid ermöglicht, die Platten zu trennen, um Strukturen der Typen SOI, SiGe oder Sonstige zu realisieren. Die Trennung ist in diesem Fall auf die im Laufe der Anwendung des Verfahrens realisierte Zone lokalisiert.
  • Nach einer dritten Technik ist es möglich, die Auflösung einer durch Klebung realisierten Stapelstruktur zwischen zwei Platten zu lokalisieren. Die Druckschrift FR-A-2 796 491 offenbart das lokalisierte Öffnen einer Stapelstrkuktur durch die lokalisierte Anwendung eines Überdrucks, erzeugt zwischen der Trennungszone und den Außenflächen bzw. -seiten der zu trennenden Struktur. Diese Druckschrift lehrt nicht, wie man die Platten längs einer Krümmung trennt, sondern vielmehr, wie man auf Höhe der Klebungsgrenzschicht ein Fluid hineinpresst, indem man es lokalisiert.
  • Außerdem offenbart das amerikanische Patent Nr. 6 387 829 ein Verfahren zur Herstellung eines SOI-Substrats mit Hilfe eines Systems, das ein Gebersubstrat aus Silicium und ein Empfängersubstrat umfasst. Das Gebersubstrat hat eine mit einer Isolierschicht überzogene Oberfläche. In einem gewissen Abstand von der Oberfläche besitzt dieses Substrat eine wasserstoffreiche Schicht. Das Empfängersubstrat wird auf dem Gebersubstrat fixiert, auf seiner Isolierschichtseite. Dem Ganzen wird Energie zugeführt, um die wasserstoffreiche Schicht in eine kontinuierliche Schicht zu verwandeln, was dazu führt, das Ganze zu trennen.
  • Mit all diesen Techniken nach dem Stand der Technik gelingt es nicht, die Schwierigkeit zu überwinden, die darin besteht, eine Stapelstruktur in zwei Teile zu teilen, da die in einer in Bezug auf die Struktur in einer transversalen Richtung angewendeten Kraft schlecht angepasst, zu groß und/oder fähig ist, einen unerwünschten Bruch der gesamten Struktur oder eines Teils von ihr zu bewirken.
  • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung, definiert in Anspruch 1, ermöglicht, die Nachteile der Techniken nach dem Stand der Technik zu beseitigen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren besteht im Öffnen (oder Auflösen oder Trennen oder Brechen) der gestapelten Struktur, indem man die gestapelte (oder auch geklebte und/oder eine geschwächte Zone aufweisende) Struktur einer Biegebeanspruchung unterzieht. Eine der Wirkungen dieser Biegebeanspruchungen besteht darin, die gestapelte Struktur ganz oder teilweise durch Krümmung zu verformen.
  • Die Erfindung hat also ein Verfahren zum Trennen von wenigstens zwei Platten zum Gegenstand, die so aufeinandergeklebt sind, dass sie eine Stapelstruktur bilden, und das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Stapelstruktur wenigstens einer Biegebelastung unterzogen wird, die auf die Gesamtheit oder einen Teil der Stapelstruktur angewendet wird, um eine Biegeverformung der Stapelstruktur zu bewirken, welche die Stapelstruktur entsprechend einer gewollten Ebene in zwei Teile trennt.
  • Vorteilhafterweise wird die Stapelstruktur zusätzlich zu der Biegebelastung auch einer Belastung unterzogen, die entsprechend der Richtung der gewollten Trennungsebene ausgerichtet ist und dazu tendiert, die beiden Teile zu trennen. Beispielsweise resultiert die entsprechend der Richtung der gewollten Trennungsebene ausgerichtete Belastung aus dem Eindringen einer Klinge, eines Keils oder eines Fluidstrahls in die Trennungsebene oder aus der Kraftaufwendung für eine lokalisierte Öffnung in der Trennungsebene.
  • Die Biegebeanspruchung kann wenigstens zum Teil eine Folge des Aufeinanderklebens der Platten sein. Sie kann resultieren aus dem Aufeinanderkleben der Platten bei einer bestimmten Temperatur, die eine unterschiedliche Wärmedehnung der Platten bewirkt, wobei die Trennung dann bei einer anderen Temperatur als der Klebungstemperatur erfolgt. Sie kann auch aus dem Aufeinanderkleben der Platten unter Verformung resultieren.
  • Die Trennungsebene kann durch die Grenzfläche zwischen den beiden aufeinandergeklebten Platten gebildet werden.
  • Die Trennungsebene kann auch durch eine geschwächte Ebene in einer der beiden Platten gebildet werden, wobei die Trennung einen ersten Teil liefert, der durch eine der Platten gebildet wird und eine von der anderen Platte gelieferte Schicht trägt, und ebenfalls einen zweiten Teil liefert, gebildet durch die um die genannte Schicht reduzierte andere Platte. Diese geschwächte Ebene kann einer in einer der Platten realisierten geschwächten Schicht entsprechen. Diese Schicht kann eine durch Ionenimplantation realisierte Ebene sein.
  • Die geschwächte Ebene kann auch durch die in dem Volumen von einer der Platten erzeugten Spannungen realisiert werden. Sie kann durch eine speziell in einer der Platten realisierten Zone gebildet werden, zum Beispiel indem eine Siliciumplatte auf Höhe der Trennungszone porös gemacht wird.
  • Die Biegebelastung kann mittels wenigstens einer Vorform angewendet werden, die mit einer der Platten kooperiert. Sie kann auch entsprechend einem Biegekraftanwendungs- und -nichtanwendungszyklus ausgeübt werden.
  • Schallwellen, zum Beispiel Ultraschallwellen, können auf die Stapelstruktur angewendet werden, um ihre Trennung zu erleichtern.
  • Die Platten können mit einer Steuerung der Klebungsenergie aufeinandergeklebt werden, um die Stapelstruktur in Abhängigkeit von einer bestimmten Biegebelastung trennen zu können. Die Klebungsenergie kann durch die Kontrolle wenigstens eines der folgenden Parameter gesteuert werden: die Rauheit der Oberflächen der Platten vor der Klebung, die Saugfähigkeit ihrer Oberflächen, die Temperatur einer auf die Stapelstruktur angewendeten Wärmebehandlung.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung sowie weitere Vorteile und Besonderheiten gehen aus der nachfolgenden, beispielhaften und nicht einschränkenden Beschreibung hervor, die sich auf die folgenden beigefügten Figuren bezieht:
  • 1, die eine partielle Ansicht einer Stapelstruktur ist, die ermöglicht, das erfindungsgemäße Verfahren darzustellen,
  • 2, die eine Seitenansicht ist, die einen ersten praktischen Anwendungsfall der Erfindung darstellt,
  • 3, die eine Seitenansicht ist, die einen zweiten praktischen Anwendungsfall der Erfindung darstellt,
  • 4A, die eine Teilansicht einer durch Zusammenkleben der beiden Platten hergestellten Stapelstruktur ist,
  • die 4B und 4C, die Seitenansichten sind, die einen dritten praktischen Anwendungsfall der Erfindung darstellen,
  • die 5A bis 5D, die Seitenansichten sind, die einen vierten praktischen Anwendungsfall der Erfindung darstellen,
  • die 6A bis 6C, die Seitenansichten sind, die einen fünften praktischen Anwendungsfall der Erfindung darstellen,
  • die 7A bis 7C, die Seitenansichten sind, die einen siebten praktischen Anwendungsfall der Erfindung darstellen,
  • die 8A bis 8C, die Seitenansichten sind, die einen weitere Anwendungsart der Erfindung darstellen,
  • DETAILLIERTE DARSTELLUNG SPEZIELLER REALISIERUNGSARTEN DER ERFINDUNG
  • Die 1 illustriert das erfindungsgemäße Verfahren. Sie zeigt als Seitenansicht eine Stapelstruktur, gebildet durch zwei aufeinandergeklebte Platten. Die Klebung erfolgt mittels Molekularhaftung oder einer Haftsubstanz.
  • Eine Biegekraft wird so angewendet, dass ihr Moment um eine Achse wirkt, die senkrecht ist zu der Richtung, in der man die zu trennende Struktur öffnen will. Diese senkrechte Achse und diese gewollte Richtung sind vorzugsweise in der Klebungs- oder Schwächungszonenebene enthalten.
  • Die gebogene Struktur ist strichpunktiert dargestellt, vor der Auslösung der Trennung der beiden Platten 1 und 2.
  • Es folgen Anwendungsbeispiele der Erfindung aufgrund praktischer Fälle.
  • Der erste praktische Fall, dargestellt in der 2, betrifft eine Stapelstruktur, realisiert durch Molekularhaftung zum Beispiel im hydrophilen Modus (mode hydrophil) bei Umgebungstemperatur. Sie wird zum Beispiel gebildet durch eine Platte aus Silicium 3 mit 200 mm Durchmesser und eine Platte 4 aus Glas (oder geschmolzenem Siliciumdioxid oder Quarz) mit ebenfalls 200 mm Durchmesser. Die Klebung erfolgte, als die beiden Platten sich noch in ebener Position befanden.
  • Die Trennung wird ausgelöst durch die Anwendung einer Biegebeanspruchung auf die Stapelstruktur, zum Beispiel durch eine Abstützung auf der Glasplatte 4 unter Berücksichtigung der Kreissymmetrie der geklebten Struktur. Dies zeigt die 2, wo die Struktur mit Hilfe einer Vorform 5 einer Biegebeanspruchung ausgesetzt ist. Die in der Grenzebene lokalisierte Trennung breitet sich über die gesamte Fläche der zu trennenden Struktur aus.
  • Die Trennung wird zum Beispiel durch den Steifigkeitsunterschied der Materialien begünstigt. Insbesondere kann diese Biegebeanspruchung durch eine transversale Beanspruchung unterstützt werden, angewendet zum Beispiel auf Höhe der Klebungsgrenzfläche, um die Trennung auszulösen.
  • Die gestapelte Struktur kann auf der Vorform zum Beispiel durch Ansaugung oder durch seitliche Befestigungen fixiert werden. Vorteilhafterweise führt man Biegung/Nichtbiegungszyklen durch, was eine Schwächung der zu trennenden Klebungszone bewirkt.
  • In dem zweiten praktischen Fall ist die zu trennende Struktur eine Heterostruktur, realisiert zum Beispiel mittels Molekularhaftung zum Beispiel im hydrophilen Modus (mode hydrophil) bei einer bestimmten Temperatur, zum Beispiel 80 °C. Sie wird zum Beispiel gebildet durch eine Platte aus Silicium mit 200 mm Durchmesser, die auf eine Platte aus Glas (oder geschmolzenem Siliciumdioxid oder Quarz, ...) mit 200 mm geklebt ist. Indem man die Struktur nach ihrer Klebung auf die Umgebungstemperatur abkühlt, weist diese eine Biegeverformung in Form einer gleichmäßigen Durchbiegung auf.
  • Die abgekühlte Struktur hat dann eine konvexe Form, wie dargestellt in der 3. In diesem Beispiel ist die Platte 6, zum Beispiel aus Silicium, der untere Teil der konvexen Form, und die Platte 7 aus Glas ist der obere Teil.
  • Die Trennung wird ausgelöst, indem man auf die untere Platte der Struktur eine Biegekraft ausübt, so dass sie sich konvex verformt. Die Trennung, lokalisiert auf die Klebungsgrenzfläche, breitet sich über die gesamte zu trennende Struktur aus. Die Trennung wird je nach Steifigkeit der Materialien begünstigt.
  • Die Trennung wird durch die Wärmedehnungsunterschiede zwischen den Materialien der einzelnen Platten der Stapelstruktur begünstigt. So begünstigt bei einer anderen Stapelstruktur, gebildet durch eine auf eine Siliciumplatte geklebte Saphirplatte, der große Wärmedehnungskoeffizientenunterschied die Ablösung durch das Anwenden einer Biegung auf die geklebte Struktur.
  • Insbesondere, um zum Beispiel die Trennung auszulösen, kann diese Biegekraft unterstützt werden durch eine transversale Kraft, angewendet in Höhe der Klebungsgrenzfläche, wie in der 3 durch einen Pfeil dargestellt.
  • Vorteilhafterweise führt man Biegung/Nichtbiegungszyklen durch, was zu einer Schwächung der zu trennenden Klebungszone führt.
  • In dem dritten praktischen Fall, dargestellt in der 4A, realisiert man die zu trennende Struktur nicht durch eine Klebung des Molekularhaftungstyps. Sie wird gebildet durch eine auf eine Glasplatte 9 mit 200 mm Durchmesser geklebte Siliciumplatte 8 mit ebenfalls 200 mm Durchmesser. Die Klebung erfolgt durch eine Haftsubstanz 10, etwa einen Klebstoff (zum Beispiel aushärtbar mittels UV-Licht, etwa Cyanolit, ...), ein Wachs, ein Harz (zum Beispiel ein Harz Apiezon) oder ein Metall mit niedrigem Schmelzpunkt (zum Beispiel Gallium oder eine Zinn- oder Indiumlegierung) oder nicht. Die Trennung wird ausgelöst, indem man auf die Struktur eine Biegekraft so anwendet, dass sie sich mehr oder weniger konvex verformt.
  • Um die Biegekraft anzuwenden, benutzt man zum Beispiel eine Vorform mit der für die Platte erwünschten Form und fixiert diese Platte auf dieser Vorform, zum Beispiel durch Ansaugung oder durch seitliche Befestigungen.
  • Die 4B zeigt die Struktur der 4A, die hier einer Biegebeanspruchung ausgesetzt ist, wobei eine Vorform 11 die Platte 8 ansaugt.
  • Die 4C zeigt eine andere Verfahrensweise. Die Struktur der 4A wird auch hier einer Biegebeanspruchung ausgesetzt, wobei eine Vorform 12 seitliche Befestigungseinrichtungen 13 umfasst.
  • Vorteilhafterweise verwendet man Haftsubstanzen, die keine Schubkräfte aushalten, oder Klebstoffe, die der Klebungsgrenzschicht unterschiedliche Steifigkeiten verleihen.
  • Insbesondere kann diese Biegebeanspruchung durch eine transversale Kraft unterstützt werden, die auf Höhe der Klebungsgrenzschicht angewendet wird.
  • Vorteilhafterweise führt man Biegung/Nichtbiegungszyklen durch, was zu einer Ermüdung der Klebungszone in der zu trennenden Struktur führt.
  • Vorteilhafterweise wird die Biegebeanspruchung je nach Art der Haftsubstanz durch eine vorher, während oder nach dem Öffnungsverfahren durchgeführte Wärmebehandlung unterstützt. Sie könnte auch durch eine Bestrahlung zum Beispiel des UV-Typs unterstützt werden.
  • In dem vierten praktischen Fall schwächt man eine der beiden Platten der zukünftigen Stapelstruktur durch Implantation einer oder mehrerer Substanzen, zum Beispiel gasförmigen Substanzen wie Wasserstoff oder Helium.
  • Die 5A zeigt eine Silicumplatte 14 mit einer geschwächten Schicht 15, realisiert durch Wasserstoffimplantation. Die Implantation kann zum Beispiel mit einer Dosis von 6·106 Atomen/cm2 und einer Energie von 70 keV erfolgen. Die geschwächte Schicht 15 grenzt in Bezug auf die Implantationsfläche 18 bzw. an ihrer Implantationsgrenzfläche 18 eine dünne Schicht 16 ab.
  • Die 5B stellt eine Stapelstruktur dar, realisiert durch Molekularhaftung der Platte 14 auf einer Platte 17, zum Beispiel aus Glas. Die Klebung ist so realisiert worden, dass die dünne Schicht 16 Kontakt hat mit der Platte 17.
  • Anschließend unterzieht man die Stapelstruktur einer Wärmebehandlung zum Beispiel bei 300 °C während einer Stunde, um in der Platte 14 eine kontrollierte Schwächung in Höhe der geschwächten Schicht 15 zu erzeugen.
  • Anschließend erzeugt man in der Struktur 18 eine Biegung, entweder auf der Rückseite der Platte 14 (das heißt der zu der Implantationsseite entgegengesetzten Seite), oder auf der Seite der Platte 17. Dies ist in der 5C dargestellt. Die Biegung wird fortgesetzt bis zur Trennung der Struktur in Höhe der geschwächten Schicht 15, so dass man zwei unterschiedliche Teile erhält.
  • Die beiden Platten 14 und 17 werden dann voneinander getrennt, wobei die von der Platte 14 stammende dünne Schicht 16 jetzt auf der Platte 17 fixiert ist, die ihr als Träger dient. Die 5D zeigt die Platte 17 mit der dünnen Schicht 16 direkt nach der Trennung von der Platte 14.
  • Die Biegekraft kann durch eine transversale Kraft unterstützt werden, angewendet in Höhe der geschwächten Schicht, zum Beispiel um die Trennung auszulösen. Vorteilhafterweise führt man Biegung/Nichtbiegungszyklen durch, was zu einer Ermüdung der Klebungszone in der zu trennenden Struktur führt. Die Biegebeanspruchung kann auch durch eine vorher, während oder nach dem Öffnungsverfahren durchgeführte Wärmebehandlung unterstützt werden.
  • Nach einer Realisierungsvariante des vierten praktischen Falls kann die kontrollierte Schwächung in der Platte 14 durch eine Wärmebehandlung (300 °C während einer Stunde) vor dem Kleben dieser Platte auf die Platte 17 erzeugt werden. Eventuell kann diese kontrollierte Schwächung auch als begleitende Maßnahme zur Wärmebehandlung, partiell oder total, wie dem Fachmann bekannt, durch Anwendung einer mechanischen Kraft, etwa einer Zugkraft, Biegekraft usw., erzeugt werden. Diese Anwendung kann mehrmals wiederholt werden.
  • In dem fünften praktischen Fall wird die Klebung einer zweiten Platte auf eine erste Platte durch eine Epitaxie ersetzt, realisiert auf einer Anfangsplatte.
  • Die 6A stellt eine Ionenimplantation auf einer Seite einer Siliciumplatte 20 dar. Die Implantation, mit 21 bezeichnet, erfolgt zum Beispiel mit Wasserstoffionen mit einer Dosis von 6·106 Atomen/cm2 und einer Energie von 70 keV. Sie erzeugt in der Platte 20 eine geschwächte Schicht 22. Eine Wärmebehandlung bei 300 °C während einer Stunde bewirkt eine kontrollierte Schwächung in der Platte auf Höhe der geschwächten Schicht. Derart wird zwischen der implantierten Schicht und der geschwächten Schicht 22 eine dünne Schicht 23 abgegrenzt.
  • Auf der implantierten Seite der Platte 20 wird dann eine Epitaxie durchgeführt, zum Beispiel eine Siliciumepitaxie von mehreren μm Dicke. Man erzeugt also eine Expitaxieschicht 24 auf dünnen Schicht 23, wobei beide zusammen eine dicke Schicht 25 bilden (s. 6B).
  • Die dicke Schicht 25 und der Rest 26 der Platte 20 bilden eine Stapelstruktur, wobei die geschwächte Schicht 22 die Rolle der Grenzschicht spielt.
  • In einem in der 6C dargestellten Schritt wird die Struktur so durchgebogen, dass sie sich in der geschwächten Schicht 22 in zwei Teile teilt. Die Trennung kann durch eine transversale Kraft unterstützt werden, angewendet auf Höhe der geschwächten Schicht, wie dargestellt durch den Pfeil auf der rechten Seite der 6C.
  • In dem sechsten praktischen Fall wird die Struktur durch Molekularhaftung gestapelt, realisiert zum Beispiel im sogenannten hydrophilen Modus (mode hydrophil) unter Nutzung von absichtlich rau gemachten Oberflächen. Sie wird gebildet durch eine Platte aus oxidiertem Silicium mit einem Durchmesser von 200 mm, die auf eine Platte aus oxidiertem Silicium mit einem Durchmesser von 200 mm geklebt ist.
  • Die Oxidfilme werden vor der Klebung mittels 49-prozentige HF- bzw. Flusssäure angeätzt, um zum Beispiel eine Rauheit von 0,6 nm (RMS-Wert) zu erzeugen. Die Klebungsenergie der hergestellten Stapelstruktur ist eng verknüpft mit dieser Rauheit. Sie umso niedriger, je höher die Rauheit ist.
  • Die Trennung wird ausgelöst, indem man die Stapelstruktur einer Biegebeanspruchung aussetzt, wobei man die Kreissymmetrie der geklebten Struktur berücksichtigt. Die Trennung, lokalisiert auf die Klebungsgrenzfläche, breitet sich über die gesamte Fläche der zu trennenden Struktur aus. Insbesondere kann diese Biegebeanspruchung durch eine transversale Kraft unterstützt werden, ausgeübt auf Höhe der Klebungsgrenzfläche.
  • Zur Anwendung der Biegebeanspruchung benutzt man zum Beispiel eine konkave Vorform, die der gewünschten Durchbiegung der Struktur entspricht, und man fixiert die Struktur auf dieser Vorform, zum Beispiel durch Ansaugung oder durch seitliche Befestigungen.
  • Vorteilhafterweise führt man Biegung/Nichtbiegungszyklen durch, was eine Schwächung der zu trennenden Klebungszone bewirkt.
  • Bei einer Alternative zum vorhergehenden Beispiel kann man, anstatt die Rauheit der durch chemischen Anätzen erhaltenen Oberflächen zu steuern, den hydrophilen Charakter der Oberflächen vor der Klebung steuern. Die Klebungsenergie der Stapelstruktur ist auch mit dieser Hydrophilie verknüpft. Die Trennung wird ausgelöst, indem man auf die Stapelstruktur eine Biegekraft ausübt. Insbesondere kann diese Biegekraft durch eine Transversalkraft unterstützt werden, angewendet auf Höhe der Klebungsgrenzfläche.
  • In dem siebten praktischen Fall wird die Stapelstruktur durch Platten mit unterschiedlichen Durchmessem gebildet. So zeigt die 7A eine Platte großen Durchmessers 31, die auf eine Platte kleinen Durchmessers 32 geklebt ist. Die Klebung ist zum Beispiel des Typs Molekularhaftung.
  • Die größere der beiden Platten verleiht der während der Anwendung der Biegung aufzulösenden Struktur Halt. Die 7B und 7C zeigen zwei Biegungsanwendungsvarianten bei dieser Struktur.
  • Die 7C zeigt die Anordnung der Stapelstruktur auf einer Unterdruckvorrichtung 34. Die große Platte 31 verschließt den Hohlraum der Unterdruckvorrichtung 34, während die kleine Platte 32 sich auf der Innenseite der Vorrichtung befindet. In der Vorrichtung 34 wird ein Unterdruck (oder ein Vakuum) erzeugt, so dass die Struktur sich in Richtung Inneres der Vorrichtung 34 durchbiegt, was zu Trennung der Platten führt.
  • Bei allen oben beschriebenen Beispielen kann man auch noch anders vorgehen. Zum Beispiel kann die Stapelstruktur so hergestellt werden, dass sie schon zu Beginn durchgebogen ist. Diese Anfangsverformung kann man beim Zusammenkleben der Platten und/oder in zusätzlichen Schritten realisieren, zum Beispiel während Schritten von Verfahren zur Herstellung von mikroelektronischen Bauteilen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dann darin bestehen, die Struktur platt zu machen oder sie einer anderen kontrollierten Biegung zu unterziehen. Diese Verfahrensart ist in den 8a bis 8C dargestellt.
  • Die 8A zeigt zwei Platten 41 und 42 im Verlauf eines Klebungsschritts, zum Beispiel im Verlauf eines Molekularhaftungs-Klebeschritts. Das Kleben erfolgt dann, indem die Platten 41 und 42 zwischen zwei komplementären Vorformen 43 und 44 zusammengepresst werden, was dann zu einer gebogenen Stapelstruktur führt.
  • Diese Struktur kann man dann auflösen, indem man entweder die Durchbiegung der Stapelstruktur vergrößert (s. 8B) oder verkleinert (s. 8C), bis zu ihrer Trennung. Die Trennung kann auch erreicht werden, indem man die Struktur Biegungszunahme-/Biegungsabnahme-Zyklen unterzieht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann angewendet werden, indem man zum Biegen der zu trennenden oder zu brechenden Struktur eine Membran benutzt. Es kann auch angewendet werden, indem man eine flache Form mit Ansaugung benutzt.

Claims (16)

  1. Verfahren zum Trennen von wenigstens zwei Platten (1, 2), die so aufeinandergeklebt sind, dass sie eine Stapelstruktur bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Stapelstruktur wenigstens einer Biegebelastung unterzogen wird, die auf die Gesamtheit oder einen Teil der Stapelstruktur angewendet wird, um eine Biegeverformung der Stapelstruktur zu bewirken, welche die Stapelstruktur entsprechend einer gewünschten Ebene in zwei Teile trennt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stapelstruktur zusätzlich zu der Biegebelastung auch einer Belastung unterzogen wird, die entsprechend der Richtung der gewünschten Trennungsebene ausgerichtet ist und dazu tendiert, die beiden Teile zu trennen.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die entsprechend der Richtung der gewünschten Trennungsebene ausgerichtete Belastung aus dem Eindringen einer Schneide, eines Keils oder eines Fluidstrahls in die Trennungsebene oder aus der Kraftaufwendung für eine lokalisierte Öffnung in der Trennungsebene resultiert.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegebelastung wenigstens zum Teil eine Folge des Aufeinanderklebens der Platten ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das Aufeinanderkleben der Platten verursachte Biegebelastung aus dem Aufeinanderkleben der Platten bei einer bestimmten Temperatur, die eine unterschiedliche Wärmedehnung der Platten bewirkt, resultiert und die Trennung dann bei einer anderen Temperatur als der Klebungstemperatur erfolgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem Aufeinanderkleben der Platten beruhende Biegebelastung aus dem Aufeinanderkleben der Platten (41, 42) unter Verformung resultiert.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennungsebene durch die Grenzfläche zwischen den beiden aufeinandergeklebten Platten (1, 2) gebildet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennungsebene durch eine geschwächte Ebene in einer der beiden Platten gebildet wird, wobei die Trennung einen ersten Teil liefert, der durch eine der Platten (17) gebildet wird und eine von der anderen Platte (14) gelieferte Schicht (16) trägt, und ebenfalls einen zweiten Teil liefert, gebildet durch die um die genannte Schicht reduzierte andere Platte.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die geschwächte Ebene einer in einer der Platten realisierten geschwächten Schicht (15) entspricht.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die geschwächte Ebene (15) eine durch Ionenimplantation realisierte Ebene ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die geschwächte Ebene durch die in dem Volumen von einer der Platten erzeugten Spannungen realisiert wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegebelastung mittels wenigstens einer Vorform (5) angewendet wird, die auf eine der Platten (4) einwirkt.
  13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegebelastung entsprechend einem Biegunganwendungs- und Biegungweglassungszyklus ausgeübt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass außerdem Schallwellen auf die Stapelstruktur angewendet werden, um ihre Trennung zu erleichtern.
  15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten mit einer Kontrolle der Klebungsenergie aufeinandergeklebt werden, um die Stapelstruktur in Abhängigkeit von einer bestimmten Biegebelastung trennen zu können.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebungsenergie durch die Kontrolle wenigstens eines der folgenden Parameter kontrolliert wird: die Rauheit der Oberflächen der Platten vor der Klebung, die Saugfähigkeit ihrer Oberflächen, die Temperatur einer auf die Stapelstruktur angewendeten Wärmebehandlung.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2880184B1 (fr) 2004-12-28 2007-03-30 Commissariat Energie Atomique Procede de detourage d'une structure obtenue par assemblage de deux plaques
US20060275954A1 (en) * 2005-06-06 2006-12-07 Triquint Semiconductor, Inc. Method for removing a cover from a semiconductor wafer
US7601271B2 (en) * 2005-11-28 2009-10-13 S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies Process and equipment for bonding by molecular adhesion
US7927975B2 (en) 2009-02-04 2011-04-19 Micron Technology, Inc. Semiconductor material manufacture
US8366873B2 (en) * 2010-04-15 2013-02-05 Suss Microtec Lithography, Gmbh Debonding equipment and methods for debonding temporary bonded wafers
US8950459B2 (en) 2009-04-16 2015-02-10 Suss Microtec Lithography Gmbh Debonding temporarily bonded semiconductor wafers
JP5902406B2 (ja) * 2010-06-25 2016-04-13 株式会社半導体エネルギー研究所 分離方法および半導体装置の作製方法
US8524572B2 (en) * 2011-10-06 2013-09-03 Micron Technology, Inc. Methods of processing units comprising crystalline materials, and methods of forming semiconductor-on-insulator constructions
JP2013191746A (ja) * 2012-03-14 2013-09-26 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法、半導体製造装置
US9481566B2 (en) 2012-07-31 2016-11-01 Soitec Methods of forming semiconductor structures including MEMS devices and integrated circuits on opposing sides of substrates, and related structures and devices
US20160225613A1 (en) * 2013-09-25 2016-08-04 Shibaura Mechatronics Corporation Substrate treatment device, peeling method for laminated substrate, and method for removing adhesive
US20180323105A1 (en) * 2017-05-02 2018-11-08 Psemi Corporation Simultaneous Break and Expansion System for Integrated Circuit Wafers
US10573547B1 (en) * 2018-11-05 2020-02-25 Honeywell Federal Manufacturing & Technologies, Llc Apparatus and method for facilitating planar delayering of integrated circuit die
FR3129622B1 (fr) * 2021-11-26 2023-10-27 Nelumbo Digital Système pour déformer une structure utile

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3507426A (en) * 1968-02-23 1970-04-21 Rca Corp Method of dicing semiconductor wafers
JPS61145839A (ja) * 1984-12-20 1986-07-03 Toshiba Corp 半導体ウエ−ハの接着方法および接着治具
JP3262470B2 (ja) * 1993-12-28 2002-03-04 キヤノン株式会社 半導体基板およびその作製方法
FR2725074B1 (fr) * 1994-09-22 1996-12-20 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'une structure comportant une couche mince semi-conductrice sur un substrat
KR0165467B1 (ko) * 1995-10-31 1999-02-01 김광호 웨이퍼 디본더 및 이를 이용한 웨이퍼 디본딩법
FR2767604B1 (fr) * 1997-08-19 2000-12-01 Commissariat Energie Atomique Procede de traitement pour le collage moleculaire et le decollage de deux structures
FR2789518B1 (fr) * 1999-02-10 2003-06-20 Commissariat Energie Atomique Structure multicouche a contraintes internes controlees et procede de realisation d'une telle structure
FR2809867B1 (fr) * 2000-05-30 2003-10-24 Commissariat Energie Atomique Substrat fragilise et procede de fabrication d'un tel substrat
JP3580227B2 (ja) * 2000-06-21 2004-10-20 三菱住友シリコン株式会社 複合基板の分離方法及び分離装置
FR2835095B1 (fr) * 2002-01-22 2005-03-18 Procede de preparation d'ensembles a semi-conducteurs separables, notamment pour former des substrats pour l'electronique, l'optoelectrique et l'optique
US6979630B2 (en) * 2002-08-08 2005-12-27 Isonics Corporation Method and apparatus for transferring a thin layer of semiconductor material
AU2002349422A1 (en) * 2002-12-05 2004-06-23 Mimasu Semiconductor Industory Co., Ltd. Wafer separation apparatus

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FR2860178B1 (fr) 2005-11-04

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