CN104247068B - 用于分离多层结构的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

在各实施例中，可提供一种用于分离多层结构的装置，所述多层结构包括第一层、第二层和在所述第一层和所述第二层之间的脱模层。所述装置可包括附接表面，该附接表面被构造为通过附接到所述第一层来悬挂所述多层结构。所述装置可进一步包括致动机构，该致动机构被构造为通过弯曲所述附接表面而形成所述第一层的曲度。所述装置还可包括容器，以容纳用于蚀刻所述脱模层以便将所述第一层与所述第二层分离的蚀刻剂。

Description

用于分离多层结构的装置和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年4月23日递交的美国申请第61/637020号的优先权的利益，其内容为所有目的而通过引用被全部合并于此。
技术领域
本公开的各方面涉及用于分离多层结构的装置和方法。
背景技术
在外延层剥离(ELO)中，可通过横向刻蚀器件膜与衬底之间的脱模层而将器件膜与衬底分离。脱模层可被沉积或生长在衬底上。器件膜随后被沉积或生长在脱模层上。
用于脱模层的材料可被选择为提供与结构的其它部分相比高的蚀刻选择性，以便进行有效的分离。衬底可被重新用于后续的ELO过程以便减少成本。
对该过程而言，需要脱模层具有快速蚀刻速率以便进行大规模制造。在当前方法中，脱模层的蚀刻速率不足以进行大规模的制造。
发明内容
在各实施例中，提供一种用于分离多层结构的装置，所述多层结构包括第一层、第二层和在所述第一层和所述第二层之间的脱模层。所述装置可包括附接表面，该附接表面被构造为通过附接到所述第一层而悬挂所述多层结构。所述装置可进一步包括致动机构，该致动机构被构造为通过弯曲所述附接表面而形成所述第一层的曲度。所述装置还可包括容器，以容纳用于蚀刻所述脱模层以便将所述第一层与所述第二层分离的蚀刻剂。
在各实施例中，提供一种用于分离多层结构的方法，所述多层结构包括第一层、第二层和在所述第一层和所述第二层之间的脱模层。所述方法可包括通过将所述第一层附接到附接表面来悬挂所述多层结构。所述方法可进一步包括通过使用致动机构弯曲所述附接表面而形成所述多层结构的第一层的曲度。所述方法还可包括蚀刻所述脱模层以便将所述第一层与所述第二层分离。
附图说明
当结合非限制性示例和附图考虑时，通过参照详细说明，本发明将被更好地理解，附图中：
图1A示出根据的各实施例的用于分离多层结构的装置的示意图。
图1B示出根据各实施例的多层结构的示意图。
图2A示出根据各实施例的用于分离多层结构的装置的示意图。
图2B示出根据各实施例的用于分离多层结构的装置的示意图。
图3A示出根据各实施例的用于分离多层结构的装置的侧视图的照片。
图3B示出根据各实施例的用于分离多层结构的装置的俯视图的照片。
图3C示出根据各实施例的用于分离多层结构的装置的仰视图的照片。
图3D示出根据各实施例的用于分离多层结构的装置的仰视图的照片。
图3E示出根据各实施例的用于分离多层结构的装置的侧视图的照片，其中千分尺被电子线性致动器取代。
图4示出根据各实施例的用于分离多层结构的方法的示意图。
图5示出根据各实施例的用于分离多层结构的方法的示意图。
图6示出根据各实施例的用于分离多层结构的方法的示意图。
图7A为示出根据各实施例的不同晶片的横向蚀刻深度与蚀刻持续时间之间的模型的曲线图，其中由致动器进行的不同晶片的初始弯曲调节具有不同的初始量。
图7B为示出根据各实施例的不同晶片的弯曲调节与蚀刻持续时间的曲线图，其中由致动器进行的不同晶片的初始弯曲调节具有不同的初始量。
图8A示出根据各实施例的在附接表面上的被分离的第一层的照片。
图8B示出根据各实施例的被分离的第二层的照片。
图9A示出根据各实施例的在附接表面上的被分离的第一层的俯视图的照片。
图9B示出根据各实施例的在附接表面上的被分离的第一层的侧视图的照片。
具体实施方式
下面的详细说明参照附图，附图通过例示的方式示出本发明可实施的特定细节和实施例。这些实施例被描述的足够详细以便使本领域技术人员能够实施本发明。在不脱离本发明范围的情况下，可利用其它实施例且可做出结构和逻辑上的改变。各实施例未必是相互排斥的，同样地，一些实施例可与一个或更多其它实施例组合来形成新的实施例。
为了使本发明可被容易地理解并且被可行地进行实施，现在将通过示例而非限制的方式并且参照附图描述特定实施例。
应该理解，术语“顶部”、“底部”、“向下”、“侧”等在下面的说明中使用时为了方便而被使用，并且为了帮助理解相对位置或方向，并非旨于限制多层结构、包括在多层结构中的层或用于分离多层结构的装置的定向。
图1A示出根据各实施例的用于分离多层结构104的装置102的示意图100a。多层结构104可包括第一层104a、第二层104b和在第一层104a和第二层104b之间的脱模层104c。装置102可包括被构造为通过附接到第一层104a而悬挂多层结构104的附接表面106。装置102可进一步包括致动机构108，致动机构108被构造为通过弯曲附接表面106来形成第一层104a的曲度110。装置102还可包括容器114以容纳蚀刻剂112，用于蚀刻脱模层104c，以便将第一层104a与第二层104b分离。
换言之，可提供多层结构104。多层结构可包括在第二层104b上的脱模层104c和在脱模层104c上的第一层104a。装置102可被提供为通过使用蚀刻剂112蚀刻脱模层104c而将第一层104a与第二层104b分离。蚀刻剂112可被容纳在容器110中。装置102可进一步包括附接表面106以便挂起多层结构104。多层结构104可通过将第一层104a附接到附接表面106而被挂起。附接表面106可通过致动机构108被弯曲。附接表面106可被弯曲为使得该附接形成曲度110。
第一层104a可包括器件、电路、互连件和金属化部(metallization)中的一个或更多个。器件可例如为太阳能器件、半导体器件、电子器件、光子器件、微电子机械器件、传感器件或光电子器件。第一层104a可包括晶体管。例如，第一层104a包括金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)。第一层104a可替代地或另外地可为或可包括双极型晶体管。第一层104a可包括集成电路，例如逻辑集成电路、存储器集成电路或功率集成电路。集成电路可为专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。作为替代，集成电路可为任何其它可编程逻辑电路，诸如例如可编程处理器，例如可编程微处理器或可编程毫微秒处理器。第一层104a可为起始层，在蚀刻掉脱模层104c之后在该起始层上形成器件或结构。
第一层104a另外或可替代地可包括电容器、感应器、电阻器或任何其它电子部件。第一层104a可替代地或另外地可包括诸如金属互连件之类的互连件和/或诸如金属触点之类的触点。
包括器件、电路、互连件和金属化部中的一个或更多个的第一层104a可被称为器件层。
第二层104b可为或可包括衬底。衬底可为诸如硅衬底或砷化镓(GaAs)衬底之类的半导体衬底。
脱模层104c可包括提供高于第一层104a和第二层104b的高蚀刻选择性的材料或由提供高于第一层104a和第二层104b的高蚀刻选择性的材料制成。例如，第一层104a和/或层104b可包括砷化镓或可由砷化镓制成，而脱模层104c可由砷化铝制成或包括砷化铝。蚀刻剂112可为或可包括氢氟酸。氢氟酸可优先蚀刻砷化铝而非砷化镓。
在各实施例中，第一层104a可包括多个子层。例如，第一层104a可包括：包含氮掺杂砷化镓的第一子层、包含磷掺杂砷化镓的第二子层、包含铝砷化镓的第三层。多个子层可形成太阳能电池结构。
多层结构104还可包括一个或更多个附加层。一个或更多个附加层可被布置在第一层和脱模层之间。一个或更多个附加层可包括一个或更多个附加脱模层。一个或更多个脱模层中的每个可由与脱模层104c相同的材料或不同的材料构成。一个或更多个脱模层可由器件层分离，即由包括器件、电路、互连件和金属化部中的一个或更多个的层分离。换言之，多层结构104可包括多个器件层，一个器件层与另一器件层通过脱模层分离。图1B示出根据各实施例的多层结构104的示意图100b。多层结构104可包括第一层104a、第二层104b和在第一层104a和第二层104b之间的脱模层104c。多层结构104可进一步包括布置在第一层104a和脱模层104c之间的附加层104d、104e、104f、104g。第一层104a可为最顶层，即第一层104a可为多层结构104中离第二层104b最远的层。第一附加层104d可为器件层。第一附加层104d可被布置在脱模层104c上，第二附加层104e可为脱模层。第二附加层104e可被布置在第一附加层104d上。第三附加层104f可为器件层。第三附加层104f可被布置在第二附加层104e上。第四附加层104g可为脱模层。第四附加层104g可被布置在第三附加层104f上。第一层104a可布置在第四附加层104g上或上方。
在各实施例中，通过附接表面106悬挂或挂起多层结构104可包括：通过由附接表面106在多层结构104上施加与重力相反的拉力而阻止多层结构104由于重力导致的下落。换言之，通过施加拉动多层结构的力而阻止多层结构下落。对应的含义可用于“悬挂”、“挂起”、“被悬挂”和“被挂起”。在多层结构104下方不需要坚固支撑的情况下，可阻止多层结构104由于重力导致的下落。多层结构104可被悬挂在空气或气体或液体或气体的混合物或液体的混合物或气体和液体的混合物中。
在各实施例中，附接表面106可被布置在容器114上方，以使附接到附接表面106的多层结构104可被悬挂在蚀刻剂112中。附接表面106可被悬挂在蚀刻剂112上方，使得多层结构104的脱模层104c可在操作期间被蚀刻剂112蚀刻。蚀刻剂112可为气体或液体或气体的混合物或液体的混合物或气体和液体的混合物。蚀刻剂112可对脱模层104c提供高于第一层104a和第二层104b的高蚀刻选择性。换言之，蚀刻剂112可被选择为使得其优先蚀刻脱模层104c而非第一层104a和第二层104b。
在各实施例中，容器114可为容纳蚀刻剂的封闭贮存器。蚀刻剂112可经由输送管被供应到封闭贮存器。附接表面106可被布置在容器114内或至少部分被布置在容器114内。附接表面106可由容器114悬挂。附接表面106可被悬挂在蚀刻剂112上方或蚀刻剂112内，使得多层结构104的脱模层104c可在操作期间被蚀刻剂112蚀刻。
装置102可被构造为使得多层结构被横向地蚀刻。多层结构可具有第一横向侧116a和第二横向侧116b。第一横向侧116a可从第一层104a延伸到脱模层104c并延伸到第二层104b。第二横向侧116b可从第一层104a延伸到脱模层104c并延伸到第二层104b。脱模层104c可通过蚀刻前端从多层结构104的第一横向侧116a朝向多层结构104的第二横向侧116b的移动而被蚀刻。
在各实施例中，多层结构的形状可为圆柱形，并且第一横向侧116a和第二横向侧116b可形成一个连续的表面。
脱模层104c可被蚀刻为使得沿脱模层104c的周界或圆周形成连续的蚀刻前端。连续的蚀刻前端可包括从第一横向侧116a朝向第二横向侧116b移动的蚀刻前端。连续的蚀刻前端可包括从第二横向侧116b朝向第一横向侧116b移动的另一蚀刻前端。蚀刻前端从第一横向侧116a朝向第二横向侧116b的移动和另一蚀刻前端从第二横向侧116b朝向第一横向侧116a的移动可同时发生。换言之，多层结构104可具有在多层结构104中间延伸通过第一层104a、第二层104b和脱模层104c的轴线。随着蚀刻继续进行，蚀刻前端可从脱模层104c的周界或圆周朝向轴线移动。
在各实施例中，蚀刻前端可由于第二层104b的重力而被加宽。加宽蚀刻前端可增加蚀刻剂向蚀刻剂和脱模层之间的边界扩散的空间和/或蚀刻产物扩散远离蚀刻剂和脱模层104c之间的边界的空间。脱模层104c的蚀刻可为扩散受限过程。各实施例可提供被构造为以增加的速率来蚀刻多层结构104的装置102。
在各实施例中，致动机构108可被构造为当蚀刻前端从第一横向侧向第二横向侧移动时增加第一层的曲度。致动机构108可被构造为通过更大程度地弯曲附接表面106来增加第一层104a的曲度110。换言之，致动机构可被构造为使得其可被调整用于对附接表面106进行不同程度的弯曲。当蚀刻继续进行并且蚀刻前端从第一横向侧116a向第二横向侧116b移动时，致动机构108可被构造为增加附接表面106的弯曲。致动机构108可为附接表面106提供动态弯曲调节。
附接表面106可为柔性表面。附接表面106可包括聚丙烯、聚氯乙烯或聚乙烯。附接表面106可为板或盘。
致动机构108可包括致动器。致动器可为机械致动器、电子致动器、混合动力致动器或气动致动器。致动器可为线性致动器。机械线性致动器可为或可包括螺杆和螺母致动器、轮和轴致动器和凸轮致动器。机械线性致动器可将旋转运动转变成线性运动。螺杆组件可包括螺杆和螺母，螺杆具有被构造为配合在螺母的开口中的螺杆轴。螺杆轴可具有带螺纹的表面。螺母可具有带螺纹的内表面，该内表面通过开口暴露。螺杆和螺母可被构造为彼此协作以便将螺杆轴相对于螺母的旋转运动转变成螺杆轴沿贯穿螺母的开口的轴线的线性运动，所述轴线基本上垂直于螺母的平面。例如，滚柱螺杆或滚珠螺杆可具有螺纹轴。通过使滚柱螺杆或滚珠螺杆相对于具有内螺纹表面的螺母转动，螺杆轴相对于螺母的旋转运动可被转变成螺杆轴相对于螺母的向上或向下的运动。机械线性致动器的非限制性示例可为千分尺。通过旋转千分尺的套筒，千分尺内的螺杆轴可相对于套管旋转，该旋转被转换成螺杆轴相对于套管的轴向运动。有利地，千分尺可对附接表面106提供动态和精确的弯曲调节。
致动器可在附接表面106的第一部分上施加偏压力。致动机构108可进一步包括固定机构，用于在附接表面106的第二部分上施加与偏压力相反的反力以便弯曲附接表面106。例如，螺杆轴的旋转导致螺杆轴相对于螺杆组件或千分尺中的螺母或套管沿轴线移动。该轴线可基本上垂直于螺母或套管的开口。螺母或套管可被保持为静止。螺杆轴的轴向移动可导致螺杆轴压在附接表面106的第一部分上。当附接表面106被固定机构保持就位时，附接表面106可被弯曲。通过在附接表面106的第一部分上施加偏压力并在附接表面106的第二部分上施加反力，附接表面106可被弯曲。
在各实施例中，装置102可进一步包括在致动器和附接表面106之间的传递部分。偏压力可经由传递部分从致动器被传递到附接表面106的第一部分。装置102可进一步包括在致动器108和传递部分之间的吸盘(plunger)。吸盘可为聚四氟乙烯吸盘。传递部分可为或可包括中心弯曲螺杆。
装置102可进一步包括台。固定机构可被附接(直接或者间接地)到台。附接表面106可通过固定机构(直接或间接地)从台上悬挂下来。
附接表面106可被构造为通过使用粘合剂被附接到第一层104a。粘合剂可为热剥离胶带(例如双面热剥离胶带)。
图2A示出根据各实施例的用于分离多层结构204的装置202的示意图200a。图2A示出分离之前的多层结构204。多层结构204可包括第一层204a、第二层204b和在第一层204a和第二层204b之间的脱模层204c。装置202可包括被构造为通过附接到第一层204a而悬挂多层结构204的附接表面206。装置202可进一步包括致动机构208，致动机构208被构造为通过弯曲附接表面206来形成第一层204a的曲度210。装置202还可包括容器214以容纳蚀刻剂212，用于蚀刻脱模层204c从而将第一层204a与第二层204b分离。
第一层204a可包括器件、电路、互连件和金属化部中的一个或更多个。器件可例如为太阳能器件、半导体器件、电子器件、光子器件、微电子机械器件、传感器件或光电子器件。第一层204a可包括晶体管。例如，第一层204a包括金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)。第一层204a可替代地或另外可为或可包括双极型晶体管。第一层204a可包括集成电路，例如逻辑集成电路、存储器集成电路或功率集成电路。集成电路可为专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。作为替代，集成电路可为任何其它可编程逻辑电路，诸如例如可编程处理器，例如可编程微处理器或可编程毫微秒处理器。
第一层204a另外或可替代地可包括电容器、电感器、电阻器或任何其它电子部件。第一层204a可替代地或另外地可包括诸如金属互连件之类的互连件和/或诸如金属触点之类的触点。
包括器件、电路、互连件和金属化部中的一个或更多个的第一层204a可被称为器件层。
第二层204b可为或可包括衬底。衬底可为诸如硅衬底或砷化镓(GaAs)衬底之类的半导体衬底。
脱模层204c可由提供高于第一层204a和第二层204b的高蚀刻选择性的材料制成或包括提供高于第一层204a和第二层204b的高蚀刻选择性的材料。例如，第一层204a和/或层204b可包括砷化镓或可由砷化镓制成，而脱模层204c可由砷化铝制成或包括砷化铝。蚀刻剂212可为或可包括氢氟酸。氢氟酸可优先蚀刻砷化铝而非砷化镓。
在各实施例中，第一层204a可包括多个子层。例如，第一层204a可包括：包含氮掺杂砷化镓的第一子层、包含磷掺杂砷化镓的第二子层、包含铝砷化镓的第三层。多个子层可形成太阳能电池结构。
多层结构204还可包括一个或更多个附加层。一个或更多个附加层可被布置在第一层204a和脱模层204c之间。一个或更多个附加层可包括一个或更多个附加脱模层。一个或更多个脱模层可由与脱模层204c相同的材料或不同的材料构成。一个或更多个脱模层可由器件层分离，即由包括器件、电路、互连件和金属化部中的一个或更多个的层分离。换言之，多层结构204可包括多个器件层，一个器件层与另一器件层通过脱模层分离。
在各实施例中，通过附接表面206悬挂或挂起多层结构204可包括：通过由附接表面106在多层结构204上施加与重力相反的拉力而阻止多层结构204由于重力导致的下落。对应的含义可用于“悬挂”、“挂起”、“被悬挂”和“被挂起”。在多层结构204下方不需要坚固支撑的情况下，可阻止多层结构204由于重力导致的下落。多层结构204可被悬挂在空气或气体或液体或气体的混合物或液体的混合物或气体和液体的混合物中。
在各实施例中，附接表面206可被布置在容器214上方，以使附接到附接表面206的多层结构204可被悬挂在蚀刻剂212中。附接表面206可被悬挂在蚀刻剂212上方，使得多层结构204的脱模层204c可在操作期间被蚀刻剂212蚀刻。蚀刻剂212可为气体或液体或气体的混合物或液体的混合物或气体和液体的混合物。蚀刻剂212可对脱模层204c提供高于第一层204a和第二层204b的高蚀刻选择性。换言之，蚀刻剂212可被选择为使得其优先蚀刻脱模层204c而非第一层204a和第二层204b。
在各实施例中，容器214可为容纳蚀刻剂的封闭贮存器。蚀刻剂212可经由输送管被供应到封闭贮存器。附接表面206可被布置在容器214内或至少部分被布置在容器214内。附接表面206可被悬挂在蚀刻剂212上方或蚀刻剂212内，使得多层结构204的脱模层204c可在操作期间被蚀刻剂212蚀刻。
装置202可被构造为使得多层结构204被横向地蚀刻。多层结构可具有第一横向侧216a和第二横向侧216b。第一横向侧216a可从第一层204a延伸到脱模层204c并延伸到第二层204b。第二横向侧216b可从第一层204a延伸到脱模层204c并延伸到第二层204b。脱模层204c可通过蚀刻前端从多层结构204的第一横向侧216a朝向多层结构204的第二横向侧216b的移动而被蚀刻。
在各实施例中，多层结构204的形状可为圆柱形，并且第一横向侧216a和第二横向侧216b可形成一个连续的表面。多层结构204可为晶片或可被包括在晶片中。
脱模层204c可被蚀刻使得沿脱模层204c的周界或圆周形成连续的蚀刻前端。连续的蚀刻前端可包括从第一横向侧216a朝向第二横向侧216b移动的蚀刻前端。连续的蚀刻前端可包括从第二横向侧216b朝向第一横向侧216a移动的另一蚀刻前端。蚀刻前端从第一横向侧216a朝向第二横向侧216b的移动和另一蚀刻前端从第二横向侧216b朝向第一横向侧216a的移动可同时发生。换言之，多层结构204可具有在多层结构204的中间延伸通过第一层204a、第二层204b和脱模层204c的轴线。随着蚀刻继续进行，蚀刻前端可从脱模层204c的周界或圆周朝向轴线移动。
在各实施例中，蚀刻前端可由于第二层204b的重力而被加宽。加宽蚀刻前端可增加蚀刻剂向蚀刻剂和脱模层之间的边界扩散的空间和/或蚀刻产物扩散远离蚀刻剂和脱模层204c之间的边界的空间。脱模层204c的蚀刻可为扩散受限过程。各实施例可提供被构造为以增加的速率来蚀刻多层结构204的装置202。
在各实施例中，致动机构208可被构造为当蚀刻前端从第一横向侧向第二横向侧移动时增加第一层的曲度。致动机构208可被构造为通过更大程度地弯曲附接表面206来增加第一层204a的曲度210。换言之，致动机构208被构造为使得其可被调整用于对附接表面206进行不同程度的弯曲。当蚀刻继续进行并且蚀刻前端从第一横向侧216a向第二横向侧216b移动时，致动机构208可被构造为增加附接表面206的弯曲。致动机构208可为附接表面106提供动态弯曲调节。
附接表面206可为柔性表面。附接表面206可包括但不限于聚丙烯、聚氯乙烯或聚乙烯中的任一种或者可由但不限于聚丙烯、聚氯乙烯或聚乙烯中的任一种制成。附接表面206可为板或盘。
致动机构208可包括诸如机械致动器的致动器218。致动器可为线性致动器。致动器218可为诸如千分尺的机械线性致动器。通过旋转千分尺的套筒，千分尺内的螺杆轴可相对于套管旋转，该旋转可被转换成螺杆轴相对于套管的轴向运动。有利地，千分尺可对附接表面206提供动态和精确的弯曲调节。在各可替代实施例中，致动器218可为电子控制的线性致动器。例如，线性致动器可经由数据线和接口被控制。线性致动器可与数据线和接口电连接。致动器218可被保护罩覆盖。致动器218可通过保护罩被保护而防止例如蚀刻剂212的蒸发。保护罩可为塑料盖。
致动器208可在附接表面206的第一部分上施加偏压力。致动机构208可进一步包括固定机构，用于在附接表面206的第二部分上施加与偏压力相反的反力以便弯曲附接表面206。例如，螺杆轴的旋转导致螺杆轴相对于千分尺中的套管沿轴线移动。该轴线可基本上垂直于套管的开口。套管可被保持为静止。螺杆轴的轴向移动可导致螺杆轴压在附接表面206的第一部分上。当附接表面206被固定机构保持就位时，附接表面206可被弯曲。可通过在附接表面206的第一部分上施加偏压力并在附接表面206的第二部分上施加反力，附接表面206可被弯曲。
附接表面206可通过固定机构从台上悬挂下来。固定机构可将附接表面206固定到台。在各实施例中，固定机构可包括多个固定螺钉220a、220b。固定机构可进一步包括基部224。基部224可为基板。基部224可由诸如酚醛塑料(Pertinax)的复合材料制成或包括诸如酚醛塑料的复合材料。装置202可进一步包括台。台可为平台。台可由不锈钢制成或包括不锈钢。可替代地，台可由诸如铁或其它类型的钢之类的其它合适的材料制成或包括诸如铁或其它类型的钢之类的其它合适的材料。固定机构可被附接到台。基部224可被附接到台。
固定螺钉220a、220b可被固定到基部224。固定螺钉220a、220b可在附接表面206的第二部分上施加与偏压力相反的反力以便弯曲附接表面206。台可包括一个或更多个竖直部分226a、226b。台还可包括一个或更多个水平部分228。一个或更多个水平部分228可被悬挂为横跨一个或更多个竖直部分226a、226b。
在各实施例中，装置202可进一步包括在致动器218和附接表面206之间的传递部分222。传递部分222可包括中心弯曲螺杆。偏压力可经由传递部分222从致动器218被传递到附接表面206的第一部分。装置202可进一步包括在附接表面206和传递部分222之间的吸盘。吸盘可为聚四氟乙烯吸盘。
附接表面206可被构造为通过使用粘合剂被附接到第一层204a。粘合层可为热剥离胶带(例如双面热剥离胶带)。
在各实施例中，经历外延层剥离过程的多层结构204可被粘结到诸如聚丙烯柔性板之类的附接表面206。第一层204a可经由使用诸如双面热剥离胶带之类的粘合剂的粘合而被附接或安装到附接表面206。多层结构204可被浸入脱模层104c的高蚀刻选择性的蚀刻溶液212中。蚀刻溶液212可被容纳在容器214中。诸如千分尺或线性致动器之类的致动器218可通过传递部分222提供平移力，以便弯曲附接表面206。致动器218可向附接表面206的第一部分(例如附接表面的中心部分)提供平移力。传递部分222可为或包括中心螺杆。附接部分206可从诸如不锈钢平台的台226a、226b、226c悬挂下来。附接表面206可经由固定机构从台226a、226b、226c悬挂下来。固定机构可包括基部224诸如酚醛塑料基板。装置202可进一步包括聚四氟乙烯吸盘以连接致动器218和传递部分222。固定机构还可包括小螺钉以将附接表面206固定到基部224。基部224可包括被构造为容纳传递部分222的通孔。当致动器218通过传递部分222向附接表面206的第一部分提供平移力时，附接表面206可被小螺钉被保持到基部224。小螺钉可提供与平移力相反的反力。该反力可被施加到附接表面206的第二部分，例如沿附接表面206的周界或圆周。可在多层结构204(特别是第一层204a)上诱导径向曲度以便打开脱模层204c的横向蚀刻前端。第二层204b可比第一层204a重。第二层204b的重力可辅助加宽脱模层204c的横向蚀刻前端。蚀刻前端的加宽可提高脱模层204c的蚀刻速率。
脱模层204c的蚀刻速率可由于第二层204b的重力和由附接表面206在多层结构204上(特别是第一层204a)诱导的径向曲度而被提高。随着蚀刻朝向多层结构204的中心进行，横向蚀刻速率可被降低。如果诱导曲度被预先限定并在蚀刻过程中被固定，则与行进的蚀刻前端有关的自由空间的量可逐渐减小，导致蚀刻剂和副产物的质量传输交换变缓。致动器218可被构造为随着蚀刻的进行而连续地或周期性地增加多层结构204(特别是第一层204a)的诱导曲度。随着蚀刻的进行而连续或周期性地增加多层结构204(特别是第一层204a)的诱导曲度可带来蚀刻速率的增加和第一层204a的剥离。
图2B示出根据各实施例的用于分离多层结构204的装置202的示意图200b。图2B示出分离之后的多层结构204。如图2B中所示，脱模层204c可被蚀刻剂212蚀刻掉。第二层204b可被重力拉向容器214的底部。第一层204a可利用粘合剂被附接到附接表面206。
图3A示出根据各实施例的用于分离多层结构的装置302a、302b的侧视图的照片。装置302a可被构造为用于直径为6英寸的晶片，而装置302b可被构造为用于直径为2英寸的晶片。装置302a、302b可包括被构造为通过附接到第一层而悬挂多层结构的附接表面306a、306b。装置302a、302b可进一步包括被构造为通过弯曲附接表面306a、306b而形成第一层的曲度的致动机构。致动机构可包括诸如千分尺之类的致动器318a、318b。附接表面306a、306b可通过固定机构被从台326a、326b悬挂下来。固定机构可包括基部324a、324b。
图3B示出根据各实施例的用于分离多层结构的装置302b的俯视图的照片。图3B对应于图3A中所示的装置302b的俯视图。
图3C示出根据各实施例的用于分离多层结构的装置302a的仰视图的照片。图3C对应于图3A所示的装置302a的仰视图。装置302a可包括多个固定螺钉320a。多个固定螺钉320a可被固定到基部324a。可具有八个固定螺钉320a。
图3D示出根据各实施例的用于分离多层机构的装置302b的仰视图的照片。图3D对应于图3A中所示的装置302b的仰视图。装置302b可包括多个固定螺钉320b。多个固定螺钉320b可被固定到基部324b。可具有四个固定螺钉320b。
图3E示出根据各实施例的用于分离多层结构的装置302b的侧视图的照片，其中千分尺318b被电子线性致动器318c取代。在各可替代实施例中，致动器318可为电子控制的线性致动器。致动器318可经由数据线和接口328被控制。致动器318可与数据线和接口328电连接。致动器318可被保护罩330覆盖。致动器318可被保护罩330保护而例如防止蚀刻剂蒸发。保护罩330可为塑料盖。
图4示出根据各实施例的用于分离多层结构的方法的示意图400。多层结构可包括第一层、第二层和在第一层和第二层之间的脱模层。该方法可包括：在402，通过将第一层附接到附接表面来悬挂多层结构。该方法可进一步包括：在404，通过使用致动机构弯曲附接表面而形成多层结构的第一层的曲度。该方法还可包括：在406，蚀刻脱模层以便将第一层与第二层分离。
各实施例可包括外延层剥离(ELO)过程。
在各实施例中，蚀刻脱模层可包括将蚀刻前端从多层结构的第一横向侧朝向多层结构的第二横向侧移动。
蚀刻前端可由于第二层的重力而被加宽。加宽蚀刻前端可增加行进的蚀刻前端处的自由空间的量。
该方法可进一步包括当蚀刻前端从第一横向侧向第二横向侧移动时，通过使用致动机构增加附接表面的弯曲来增加第一层的曲度。换言之，该方法可包括增加附接表面和第一层的弯曲。第一层可进行动态应变。
蚀刻可通过使用蚀刻剂来进行。增加第一层的曲度可增加行进的蚀刻前端处的自由空间的量。增加自由空间的量可改善蚀刻剂的质量传输。蚀刻过程可产生诸如氢之类的副产物。增加自由空间的量可改善副产物的质量传输。
改善蚀刻剂和/或产物的质量传输可提高蚀刻速率。
各实施例可经由通过增加附接表面的弯曲(动态应变)而增加第一层的曲度和由于第二层的重力而加宽蚀刻前端的组合来提高蚀刻速率。各实施例可提供提高的产量和/或吞吐量。
蚀刻剂可被保持在容器中。该方法还可包括允许第二层借助于重力而沉到容器的底部。各实施例不再需要诸如通过剪切或拉伸力的外部机械动作来将第二层与第一层分离。不需要外部机械动作将第一层与第二层分离可减小第一层和/或第二层的污染和损坏。第二层可循环使用。
相比于对于第一层和第二层，蚀刻剂对于脱模层可为高蚀刻选择性。
附接表面为柔性表面。柔性表面允许进行较容易的弯曲。
致动机构可包括致动器。致动器可包括千分尺。
在各实施例中，对附接表面进行弯曲可包括使用致动器在附接表面的第一部分上施加偏压力和使用固定机构在附接表面的第二部分上施加与偏压力相反的反力。
偏压力可经由传递部分从致动器传递到附接部的第一部分。
附接表面可通过固定机构被悬挂到台。
附接表面可通过使用诸如热剥离胶带的粘合剂被附接到第一层。热剥离胶带可为双面热剥离胶带。
该方法可进一步包括将第一层与附接表面分离。如果第一层通过使用热剥离胶带被附接到附接表面，则可通过将热剥离胶带加热到热剥离胶带的剥离温度而将第一层与附接表面分离。剥离温度可为热剥离胶带失去其粘合性能的温度。
在各实施例中，该方法可包括对用于分离多层结构的装置进行设置。多层结构可通过粘合剂(例如热剥离胶带)被安装在附接表面(例如聚丙烯柔性带)上。多层结构的第一层可被粘结到附接表面。
附接表面和多层结构可通过使用多个螺钉被固定到基部(例如酚醛塑料基板)。基部被安装在台上。诸如千分尺或线性致动器之类的致动器可被布置为使其被构造为在操作期间向附接表面的第一部分施加偏压力。致动器可被调节以施加初始偏压力来弯曲附接表面。附接表面可在其被多个螺钉保持到基部和台时被弯曲。
多层结构可浸入具有良好蚀刻选择性的蚀刻剂溶液中，以便横向蚀刻脱模层。致动器可被周期性或连续地调节为防止蚀刻停滞。蚀刻第一层和第二层之间的脱模层可将第一层与第二层分离。可通过将粘合剂加热到使粘合剂失去其粘合性能的温度而将第一层与附接表面分离。
图5示出根据各实施例的用于分离多层结构的方法的示意图500。多层结构可包括第一层504a、第二层504b和在第一层504a和第二层504b之间的脱模层504c。第一层504a可包括多于一个子层。例如，第一层504a可包括第一子层532a和第二子层532b。第一层504a可包括另外的子层。第二层504b还可包括多于一个子层。第一子层532a可由第一材料(即材料A)制成或包括第一材料。第二子层532b可由第二材料(即材料B)制成或包括第二材料。第一子层532a和第二子层532b可由相同或不同的材料制成或包括相同或不同的材料。多层结构可通过诸如但不限于粘结和生长的任何集成形式而被形成或实现。层504a、504b、504c可具有任何形状和尺寸。
第一层504a可为单片集成衬底。换言之，单片集成衬底可包括第一子层532a和第二子层532b。第二层504b可为母衬底。可通过蚀刻掉脱模层504c而将第一层504a与第二层504b分离。换言之，该方法可包括蚀刻脱模层504c从而将第一层504a与第二层504b分离。可在将脱模层504c蚀刻掉之前或之后在第一层504a上形成器件或结构。第二层504b可被再使用或循环使用。
图6示出根据各实施例的用于分离多层结构的方法的示意图600。多层结构可包括第一层604a、第二层604b和在第一层604a和604b之间的脱模层604c。多层结构可通过诸如但不限于粘结和生长的任何集成形式被形成或实现。层604a、604b、604c可具有任何形状和尺寸。
可通过将脱模层604c蚀刻掉而将第一层604a与第二层604b分离。换言之，该方法可包括蚀刻脱模层604c从而将第一层604a与第二层604b分离。
第一层604a可包括器件、电路、互连件和金属化部中的一个或更多个。包括器件、电路、互连件和金属化部中的一个或更多个的第一层604a可被称为器件层。
第一层604a可由硅、氧化硅、砷化镓或任何其它合适的材料制成或包括这些材料。被分离的第一层604a可被用作独立膜。可替代地，被分离的第一层604a可被转移到诸如通用或处理过的平台之类的另一衬底634上。
第二层604b可被再使用或循环使用。
可建立理论模型来优化连续或周期性的弯曲调节，以便在可能的最短时间内实现第一层的完全脱离。多层结构可被形成在晶片上。多层结构的第一层可为1μm的砷化镓层。多层结构的第二层可为砷化镓衬底。脱模层可为砷化铝层。图7A为示出根据各实施例的不同晶片的横向蚀刻深度与蚀刻持续时间之间的模型的曲线图700a，其中由致动器进行的不同晶片的初始弯曲调节具有不同的初始量。初始弯曲调节的量可由千分尺上的线性平移来指示，其中千分尺为致动器。线702示出在标准的直径为2英寸的圆形450μm晶片上的横向蚀刻深度与时间的函数关系，其中晶片具有0.5mm的初始弯曲调节。线704示出在标准的直径为6英寸的圆形675μm的晶片上的横向蚀刻深度与时间的函数关系，其中晶片具有0.3mm的初始弯曲调节。线706示出在标准的直径为8英寸的圆形725μm的晶片上的横向蚀刻深度与时间的函数关系，其中晶片具有0.2mm的初始弯曲调节。图7B为示出根据各实施例的不同晶片的弯曲调节与蚀刻持续时间的曲线图700b，其中由致动器进行的不同晶片的初始弯曲调节具有不同的初始量。线708示出在标准的直径为2英寸的圆形450μm的晶片上的弯曲调节与时间的函数关系，其中晶片具有0.5mm的初始弯曲调节。线710示出在标准的直径为6英寸的圆形675μm的晶片上的弯曲调节与时间的函数关系，其中晶片具有0.3mm的初始弯曲调节。线712示出在标准的直径为8英寸的圆形725μm的晶片上的弯曲调节与时间的函数关系，其中晶片具有0.2mm的初始弯曲调节。弯曲调节可每24小时进行一次。线708示出在2英寸晶片上的弯曲调节。在第一天后，弯曲调节可增加0.09mm。在第二天后，弯曲调节可增加0.15mm。
各实施例可允许在单个平台内进行不同材料的大规模单片集成，包括对于8英寸及以上晶片的单片集成，这些晶片的商业解决方案目前还不可容易得到。
各实施例可允许宽范围的器件，例如但不限于光电、光电子、微电子机械系统和传感器，被实现在单个平台上。诸如电气和电子、机械和生物的不同领域的器件可被组合在单个平台上。
各实施例可允许在绝缘体上的高性能器件。
各实施例可减少制造成本。通过衬底循环使用、增加具有多个脱模层的多层结构的大规模ELO的效率或由在蚀刻脱模层之后第二层与第一层的自动分离而导致的简化过程，成本可被降低。
如图7A中所示，在71小时(大约3天)内，直径为2英寸的晶片的脱模层可被完全蚀刻，并且直径2英寸晶片的第一层可与第二层分离。在大约9天时，直径为6英寸的晶片可被完全蚀刻，并且直径为6英寸的晶片的第一层可与第二层分离。在大约15天时，直径为8英寸的晶片的脱模层可被完全蚀刻，并且直径为8英寸的晶片的第一层可与第二层分离。
图8A示出根据各实施例的在附接表面806上的被分离的第一层804a的照片800a。第一层804a可为形成在直径为2英寸晶片上的多层结构中的一层。被分离的第一层804a可通过使用粘合剂836被附接到附接表面806。图8B示出根据各实施例的被分离的第二层804b的照片800b。第二层804b可为形成在直径为2英寸的晶片上的多层结构中的一层。实验结果示出在第一层804a和第二层804b之间的脱模层可在76小时内被完全蚀刻，这良好地符合理论计算。
图9A示出根据各实施例的在附接表面906上的被分离的第一层904a的俯视图的照片900a。图9B示出根据各实施例在附接表面906上的被分离的第一层904a的侧视图的照片900b。第一层904a可为形成在直径为6英寸的晶片上的多层结构中的一层。实验结果示出在第一层904a与第二层之间的脱模层可在大约10天内被完全蚀刻，这良好地符合理论计算。
虽然已经参照特定实施例特别地示出和描述本发明，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可做出形式和细节上的各种改变。因此本发明的范围由所附权利要求书指出，因此意在包含在权利要求书的等同物的内涵和范围内所有变化。

Claims (22)

1.一种用于分离圆柱形多层结构的装置，所述圆柱形多层结构包括第一层、第二层和在所述第一层和所述第二层之间的脱模层，所述装置包括：
附接表面，被构造为通过附接到所述第一层来悬挂所述圆柱形多层结构，其中所述附接表面包括柔性盘形板；
致动机构，被构造为通过向所述附接表面的中心部分提供力以弯曲所述附接表面而形成所述第一层的曲度；和
容器，被构造为容纳用于蚀刻所述脱模层以便将所述第一层与所述第二层分离的蚀刻剂。
2.根据权利要求1所述的装置，
其中通过连续的蚀刻前端沿所述圆柱形多层结构的周界朝向所述圆柱形多层结构的中间的轴线的移动，所述脱模层被蚀刻。
3.根据权利要求2所述的装置，
其中所述连续的蚀刻前端由于所述第二层的重力而被加宽。
4.根据权利要求2或3所述的装置，
其中所述致动机构被构造为当所述连续的蚀刻前端从所述圆柱形多层结构的所述周界向所述圆柱形多层结构的中间的所述轴线移动时增加所述第一层的曲度。
5.根据权利要求1所述的装置，
其中所述致动机构包括致动器。
6.根据权利要求5所述的装置，
其中所述致动器包括千分尺。
7.根据权利要求5所述的装置，
其中所述致动器在所述附接表面的第一部分上施加偏压力，其中所述第一部分是所述附接表面的所述中心部分；并且
其中所述致动机构进一步包括固定机构，以便在所述附接表面的第二部分上施加与所述偏压力相反的反力，从而弯曲所述附接表面，其中所述第二部分是所述附接表面的周界。
8.根据权利要求7所述的装置，进一步包括：
在所述致动器和所述附接表面之间的传递部分；以及
在所述附接表面和所述传递部分之间的聚四氟乙烯吸盘，
其中所述偏压力经由所述传递部分从所述致动器被传递到所述附接表面的第一部分。
9.根据权利要求7或8所述的装置，进一步包括：
台；
其中所述固定机构被附接到所述台。
10.根据权利要求9所述的装置，
其中所述附接表面通过所述固定机构从所述台悬挂下来。
11.根据权利要求1所述的装置，
其中所述附接表面被构造为使用粘合剂附接到所述第一层。
12.一种用于分离圆柱形多层结构的方法，所述圆柱形多层结构包括第一层、第二层和在所述第一层和所述第二层之间的脱模层，所述方法包括：
通过将所述第一层附接到附接表面来悬挂所述圆柱形多层结构，其中所述附接表面包括柔性盘形板；
通过使用致动机构向所述附接表面的中心部分提供力以弯曲所述附接表面而形成所述圆柱形多层结构的第一层的曲度；以及
蚀刻所述脱模层以便将所述第一层与所述第二层分离。
13.根据权利要求12所述的方法，
其中蚀刻所述脱模层包括将连续的蚀刻前端沿所述圆柱形多层结构的周界朝向所述圆柱形多层结构的中间的轴线移动。
14.根据权利要求13所述的方法，
其中所述连续的蚀刻前端由于所述第二层的重力而被加宽。
15.根据权利要求13或14所述的方法，所述方法进一步包括：
当所述连续的蚀刻前端从所述圆柱形多层结构的所述周界向所述圆柱形多层结构的中间的所述轴线移动时，通过使用所述致动机构增加所述附接表面的弯曲而增加所述第一层的曲度。
16.根据权利要求12所述的方法，
其中所述致动机构包括致动器。
17.根据权利要求16所述的方法，
其中所述致动器包括千分尺。
18.根据权利要求16所述的方法，
其中弯曲所述附接表面包括使用所述致动器在所述附接表面的第一部分上施加偏压力以及使用固定机构在所述附接表面的第二部分上施加与所述偏压力相反的另外的力，
其中所述第一部分是所述附接表面的所述中心部分，并且
其中所述第二部分是所述附接表面的周界。
19.根据权利要求18所述的方法，
其中所述偏压力经由传递部分从所述致动器被传递到所述附接表面的第一部分。
20.根据权利要求18或19所述的方法，
其中所述固定机构被附接到台。
21.根据权利要求20所述的方法，
其中所述附接表面通过所述固定机构被悬挂到所述台。
22.根据权利要求12所述的方法，
其中使用粘合剂将所述附接表面附接到所述第一层。
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