DE102012209706A1

DE102012209706A1 - Verfahren zur Herstellung von zwei Bauelement-Wafern aus einem einzelnen Basissubstrat durch Anwendung eines gesteuerten Abspaltprozesses

Info

Publication number: DE102012209706A1
Application number: DE102012209706A
Authority: DE
Inventors: Stephen W. Bedell; Keith E. Fogel; Paul A. Lauro; Devendra K. Sadana; Davood Shahrjerdi
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: GlobalFoundries Inc
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2012-12-20
Anticipated expiration: 2032-06-12
Also published as: CN102832104A; CN102832104B; US8841203B2; DE102012209706B4; US20120322230A1

Abstract

Die vorliegende Offenbarung stellt ein Verfahren bereit, um zwei Bauelement-Wafer aus einem einzelnen Basissubstrat zu bilden. Bei diesem Verfahren wird zunächst eine Struktur bereitgestellt, umfassend ein Basissubstrat mit auf oder innerhalb einer obersten Oberfläche und einer untersten Oberfläche des Basissubstrats aufgebrachten Bauelementschichten. Das Basissubstrat kann doppelseitig polierte Oberflächen aufweisen. Die Struktur mit den Bauelementschichten wird innerhalb eines bestimmten Bereichs des Basissubstrats gespalten, der zwischen den Bauelementschichten liegt. Durch das Spalten entsteht ein erster Bauelement-Wafer mit einem Teil des Basissubstrats und einer der Bauelementschichten, sowie ein zweiter Bauelement-Wafer mit einem anderen Teil des Basissubstrats und der anderen Bauelementschicht.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Halbleiterbauelementen, genauer genommen, auf ein Verfahren zur Herstellung von zwei Bauelement-Wafern aus einem einzelnen Basissubstrat.
Eine der herkömmlichen Methoden zur Herstellung von fortschrittlichen Halbleiterbauelementen ist es, durch epitaktisches Wachstum eine oder mehrere kristalline Halbleiterschichten auf dem Basissubstrat aufwachsen zu lassen. Die Zusammensetzung und Dotierung der epitaktischen aufgewachsenen kristallinen Halbleiterschichten können hierbei gesteuert werden, um eine spezifische elektronische oder optoelektronische Funktion zu erhalten. Beispiele der epitaktischen aufgewachsenen kristallinen Halbleiterschichten können Quantenmulden-Strukturen sein, die für Halbleiterlaser genutzt werden, multiple heteroepitaktische p-n-Übergänge, wie sie bei hocheffizienten photovoltaischen Strukturen verwendet werden oder bei einfachen p-n-Übergängen.
Allgemein gesagt, ist die Herstellung und das Aufwachsen dieser hochspezialisierten Strukturen, die einen Einkristallhalbleiter enthalten, Kosten- und Zeitintensiv. Zusätzlich sind die Substrate mit Einzelkristallhalbleiter selbst relativ teuer und normalerweise kann man aus einem Substrat einen Bauelement-Wafer herstellen. Typischerweise sind für die teuersten epitaxialen Strukturen Halbleiter mit III-V oder II-VI Komponenten notwendig, die im Allgemeinen durch metallorganische Gasphasenabscheidung (MOCVD) oder Molekular-Strahl-Epitaxie (MBE) gewannen werden. In beiden Fällen findet das Wachstum nur auf einer Seite des Basissubstrats statt. Bei anderen Wachstumsmethoden, die gewöhnlicher Weise beim Kristallwachstum für die Gruppe IV verwendet werden, wie das Verfahren der chemischen Gasphasenabscheidung bei Unterdruck (LPCVD) oder der der chemischen Gasphasenabscheidung im Ultrahochvakuum in einem Chargenreaktor, findet typischerweise ein Wachstum auf beiden Seiten des Substrats statt. Die hohen Kosten der Basissubstrate und des Wachstumsprozesses limitieren erheblich die Durchsatzleistung und die Herstellungskosten dieser Epitaxialschichten.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung zeigt eine Methode auf, um zwei Bauelement-Wafer aus einem einzelnen Basissubstrat herzustellen. Das Verfahren beinhaltet zunächst die Bereitstellung einer Struktur umfassend ein Basissubstrat mit auf oder innerhalb einer obersten Oberfläche und einer untersten Oberfläche des Basissubstrats aufgebrachten Bauelementschichten. Das Basissubstrat kann doppelseitig polierte Oberflächen aufweisen. Die Struktur einschließlich der Bauelementschichten wird innerhalb einer bestimmten Region des Basissubstrats gespalten.
Durch das Abspalten entsteht ein erster Bauelement-Wafer einschließlich eines Teils des Basissubstrats und eines Teils der Bauelementschicht sowie ein zweiter Bauelement-Wafer, der einen weiteren Teil des Basissubstrats und dem anderen Teil der Bauelementschicht enthält. Der Vorteil der zuvor erwähnten Herangehensweise liegt darin, dass jedes Basissubstrat zwei einzelne Bauelement-Wafer hervorbringt und gleichzeitig die Wachstumsrate verdoppelt wird. Die teilweise oder vollständige Herstellung von Bauelementen auf den Bauelementschichten kann vor dem Abspalten erfolgen.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von zwei Bauelement-Wafern unter Verwendung eines einzigen Basissubstrats, wobei das Verfahren umfasst:
Bereitstellen einer Struktur umfassend ein Basissubstrat mit auf oder innerhalb einer obersten Oberfläche und einer untersten Oberfläche des Basissubstrats aufgebrachten Bauelementschichten; und
Abspalten des Basissubstrats in einem Bereich zwischen den Bauelementschichten, wobei durch das Abspalten ein erster Bauelement-Wafer gewonnen wird mit einem Teil des Basissubstrats und einer der Bauelementschichten und ein zweiter Bauelement-Wafer mit einem anderen Teil des Basissubstrats und der anderen Bauelementschicht.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Abspalten Bilden mindestens einer Zugspannungsschicht auf mindestens einem der Bauelementschichten und Spalten des Basissubstrats bei Raumtemperatur oder unterhalb der Raumtemperatur.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das ferner Bilden einer metallhaltigen Adhäsionsschicht zwischen der mindestens einen Bauelementschicht und der Zugspannungsschicht.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Zugspannungsschicht ein Metall, das aus Ni, Cr, Fe, W und Legierungen derselben ausgewählt wird und wobei die metallhaltige Adhäsionsschicht aus Ti/W, Ti, Cr, Ni oder irgendeiner Kombination hiervon ausgewählt wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die Zugspannungsschicht aus einem Metall, einem Polymer oder irgendeiner Kombination hiervon ausgewählt.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die Zugspannungsschicht ein Metall ist und das Metall aus Ni, Cr, Fe, W und einer Legierung hiervon ausgewählt.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die Zugspannungsschicht ein Polymer ist und das Polymer aus einem Polyimid, einem Polyester, einem Polyolefin, einem Polyacrylat, Polyurethan, Polyvinylacetat und Polyvinylchlorid ausgewählt.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird das Polymer ein Klebeband ist, durch das das Abspalten hervorgerufen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren ferner ein Ausbilden eines Handhabungs-Substrats auf der Zugspannungsschicht.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung beträgt die Temperatur unterhalb der Raumtemperatur 77 K oder weniger.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine bildhafte Darstellung (in einer Querschnittsansicht), die ein Basissubstrat darstellt, das in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann.
2A ist eine bildhafte Darstellung (in einer Querschnittsansicht), die das Basissubstrat der 1 zeigt, nachdem eine Bauelementschicht auf einer untersten Oberfläche des Basissubstrats gebildet wurde und nachdem eine andere Bauelementschicht auf einer obersten Oberfläche des Basissubstrats gebildet wurde.
2B ist eine bildhafte Darstellung (in einer Querschnittsansicht), die das Basissubstrat der 1 zeigt, nachdem eine Bauelementschicht innerhalb einer untersten Oberfläche des Basissubstrats gebildet wurde und nachdem eine andere Bauelementschicht innerhalb einer obersten Oberfläche des Basissubstrats gebildet wurde.
3A ist eine bildhafte Darstellung (in einer Querschnittsansicht), die die Struktur von 2A zeigt, nachdem eine optionale metallhaltige Adhäsionsschicht auf einer Oberfläche einer der Bauelementschichten aufgebracht worden ist.
3B ist eine bildhafte Darstellung (in einer Querschnittsansicht), die die Struktur von 2B zeigt nachdem eine optionale metallhaltige Adhäsionsschicht auf. einer Oberfläche einer der Bauelementschichten aufgebracht worden ist.
4A ist eine bildhafte Darstellung (in einer Querschnittsansicht), die die Struktur von 3A zeigt, nachdem eine Verspannungsschicht auf einer Oberfläche der optionalen metallhaltigen Adhäsionsschicht aufgebracht worden ist.
4B ist eine bildhafte Darstellung (in einer Querschnittsansicht), die die Struktur von 3A zeigt, nachdem eine Verspannungsschicht auf einer Oberfläche der. optionalen metallhaltigen Adhäsionsschicht aufgebracht worden ist.
5A ist eine bildhafte Darstellung (in einer Querschnittsansicht), die die Struktur von 4A zeigt, nachdem ein optionales Handhabungs-Substrat auf der Verspannungsschicht aufgebracht worden ist.
5B ist eine bildhafte Darstellung (in einer Querschnittsansicht), die die Struktur von 4B zeigt, nachdem ein optionales Handhabungs-Substrat auf der Verspannungsschicht aufgebracht worden ist.
6A ist eine bildhafte Darstellung (in einer Querschnittsansicht), die die Struktur von 5A nach dem Abspalten zeigt.
6B ist eine bildhafte Darstellung (in einer Querschnittsansicht), die die Struktur von 5B nach dem Abspalten zeigt.
7A ist eine bildhafte Darstellung (in einer Querschnittsansicht), die die Struktur von 6A zeigt nachdem das optionale Handhabungs-Substrat, die Verspannungsschicht und die optionale metallhaltige Adhäsionsschicht entfernt worden ist.
7B ist eine bildhafte Darstellung (in einer Querschnittsansicht), die die Struktur von 7B zeigt, nachdem das optionale Handhabungs-Substrat, die Verspannungsschicht und die optionale metallhaltige Adhäsionsschicht entfernt worden ist.
8 ist eine bildhafte Darstellung (in einer Querschnittsansicht), die ein Beispiel einer Struktur zeigt, die in einer Ausführungsform gebildet werden kann, bei der auf beiden Seiten einer Struktur Verspannungsschichten vorhanden sind, einschließlich eines Basissubstrats sowie obere und untere Bauelementschichten.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Offenbarung, die ein Herstellungsverfahren für zwei Bauelement-Wafer zeigt, die aus einem einzigem Basissubstrat gewonnen werden, soll nachfolgend ausführlicher beschrieben werden, indem auf die Erläuterungen und Zeichnung Bezug genommen wird, die die vorliegende Anmeldung begleiten. Es wird darauf hingewiesen, dass die Zeichnungen nur zur Verdeutlichung dienen und nicht maßstabsgetreu sind. Auch werden in den Zeichnungen zur Beschreibung gleicher Elemente gleiche Bezugsnummern verwendet.
In der nachfolgenden Beschreibung werden viele Besonderheiten aufgeführt, wie beispielsweise spezifische Strukturen, Komponenten, Materialien, Dimensionen, Verfahrensschritte und Techniken, um die vorliegende Erfindung darzustellen. Fachleute werden jedoch feststellen, dass die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung auch ohne diese spezifischen Details oder mit anderen umgesetzt werden können. Ansonsten sind bekannte Strukturen oder Verfahrensschritte nicht im Einzelnen beschrieben worden, um die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nicht zu verschleiern.
Es gilt, dass wenn auf ein Element, wie eine Schicht, einen Bereich oder ein Substrat als „auf” oder „über” einem anderem Element befindlich beschrieben wird, es sich direkt auf dem anderem Element befinden kann oder auch noch andere dazwischenliegende Elements vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu sind keine dazwischenliegende Elemente beteiligt, wenn ein Element als „direkt auf” oder „direkt über” einem anderen Element liegend beschrieben wird. Auch gilt, dass wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden” oder „verkoppelt” beschrieben wird, es direkt mit dem anderem Element verbunden oder verkoppelt sein kann oder auch noch andere dazwischenliegende Elements vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu sind keine sonstigen dazwischenliegende Elemente beteiligt, wenn ein Element als „direkt auf” oder „direkt über” einem anderen Element beschrieben wird.
Wie oben erwähnt, stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren bereit, wie man zwei Bauelement-Wafer aus einem einzelnen Basissubstrat herstellen kann. Bei diesem Verfahren wird zunächst eine Struktur umfassend ein Basissubstrat mit auf oder innerhalb einer obersten Oberfläche und einer untersten Oberfläche des Basissubstrats aufgebrachten Bauelementschichten bereitgestellt. Die Struktur einschließlich der Bauelementschichten wird innerhalb eines bestimmten Bereichs des Basissubstrats abgespalten. Durch die Abspaltung entsteht ein erster Bauelement-Wafer einschließlich eines Teils des Basissubstrats und eines Teils der Bauelementschicht sowie ein zweiter Bauelement-Wafer, der einen weiteren Teil des Basissubstrats und den anderen Teil der Bauelementschicht enthält.
Zunächst wird Bezug auf 1 genommen, wo ein Basissubstrat 10 abgebildet ist, das eine obere (d. h. oberste) Oberfläche 12 und eine untere (d. h. unterste) Oberfläche 14 hat, das in der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann. Das Basissubstrat 10, das in der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, kann aus einem Halbleitermaterial, Glas, Keramik oder irgendeinem sonstigem Material bestehen, dessen Bruchzähigkeit geringer ist als die der Verspannungsschicht, die danach hergestellt wird.
Bruchzähigkeit ist eine Eigenschaft, die die Fähigkeit eines Materials beschreibt bei einem bestehenden Riss nicht zu brechen. Bruchzähigkeit wird in K_Ic angegeben. Die tiefer gestellten Zeichen Ic bezeichnet den Modus I der Rissöffnung unter normaler Zugspannung, die senkrecht zu dem Riss einwirkt und c bedeutet, dass es sich hierbei um einen kritischen Wert handelt. Modus I Bruchzähigkeit ist typischerweise der wichtigste Wert, da der Abspaltbruch normalerweise an einem Ort in dem Substrat auftritt, an dem die Modus-II-Spannung (Scherspannung) gleich Null ist und die Modus-III-Spannung (Reißspannung) im Allgemeinen bei den Belastungsbedingungen unberücksichtigt bleibt. Bruchzähigkeit ist eine quantitative Weise, um den Widerstand eines Materials gegenüber Sprödbruch auszudrücken, wenn ein Riss vorhanden ist.
Wenn das Basissubstrat 10 ein Halbleitermaterial enthält, kann das Halbleitermaterial, ohne darauf beschränkt zu sein, beispielsweise Si, Ge, SiGe, SiGeC, SiC, Ge-Legierungen, GaSb, GaP, GaAs, InAs, InP und sonstige III-V bzw. II-VI Verbindungshalbleiter beinhalten. In einigen Ausführungsformen besteht das Basissubstrat 10 aus einem massiven Halbleiter. In anderen Ausführungsformen besteht das Basissubstrat 10 aus einem schichtartigen Halbleitermaterial, wie beispielsweise einem Halbleiter-auf-Isolator oder einem Halbleiter auf einem polymeren Substrat. Beispiele eines Halbleiter-auf-Isolator-Substrats das als Basissubstrat 10 verwendet werden kann umfassen Silicium-auf-Isolator oder Silicium-Germanium-auf-Isolator.
Wenn das Basissubstrat 10 ein Halbleitermaterial enthält, dann kann das Halbleitermaterial dotiert sein, undotiert sein oder dotierte Bereiche und undotierte Bereiche aufweisen.
In einer Ausführungsform kann das Halbleitermaterial, das als Basissubstrat 10 genutzt wird, monokristallin sein (d. h. aus einem Material bestehen, bei dem das Kristallgitter der gesamten Probe durchgängig und ungebrochen bis zu den Außenkanten der Probe ist, ohne irgendwelche Korngrenzen). In einer anderen Ausführungsform ist das Halbleitersubstrat, das als Basissubstrat 10 dienen kann, polykristallin (d. h. es besteht aus einem Material, das sich aus vielen Kristallliten unterschiedlicher Größe und Ausrichtung zusammensetzt; die unterschiedliche Ausrichtung kann zufällig sein (auch als regellose Textur bezeichnet) oder geordnet, je nach den Wachstums- und Verarbeitungsbedingungen). In einer noch anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das als Basissubstrat 10 eingesetzte Halbleitermaterial amorph sein (d. h. ein nicht-kristallines Material, das keine kristalltypische Fernordnung ausbilden kann). Typischerweise handelt es sich bei dem Halbleitermaterial, das als Basissubstrat 10 verwendet wird, um ein monokristallines Material.
Wenn das Basissubstrat 10 Glas umfasst, kann es sich dabei um Glas auf Basis von SiO₂ handeln, das undotiert oder mit einem entsprechenden Dotierstoff dotiert ist. Beispiele für Gläser auf SiO₂-Basis, die als Basissubstrat 10 verwendet werden können, sind undotiertes Silikatglas, Borosilikatglas, Phosphosilikatglas, Flourosilikatglas und Borophosphosilikatglas.
Wenn das Basissubstrat 10 eine Keramik umfasst, dann handelt es sich bei der Keramik aus einem anorganischen, nicht-metallischen Festkörper wie beispielsweise ein Oxid, darunter, ohne darauf beschränkt zu sein, Aluminiumoxid, Berylliumoxid, Ceroxid und Zirkoniumoxid, ein Nichtoxid, darunter ohne darauf beschränkt zu sein, ein Karbid, ein Band, ein Nitrid oder ein Silicid; oder aus Zusammensetzungen, die eine Kombination von Oxiden und Nichtoxiden enthalten.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die obere Oberfläche 12 und die untere Oberfläche 14 des Basissubstrats 10 vor der weiteren Verarbeitung gesäubert werden, um Oberflächenoxide und/oder andere Verunreinigungen zu entfernen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wird das Basissubstrat 10 dadurch gereinigt, indem auf das Basissubstrat 10 ein Lösungsmittel, wie zum Beispiel Aceton oder Isopropanol aufgebracht wird, das die Verunreinigungen und/oder Oberflächenoxide von der oberen Oberfläche 12 und der unteren Oberfläche 14 des Basissubstrats 10 entfernen kann.
In einer anderen Ausführungsform werden sowohl die obere Oberfläche 12 als auch die untere Oberfläche 14 vor der weiteren Verarbeitung poliert. Das Polieren kann durch ein chemisch-mechanisches Polierverfahren erfolgen.
In 2A ist die Struktur der 1 aufgezeigt, nachdem eine Bauelementschicht 18 auf der unteren Oberfläche 14 des Basissubstrats 10 gebildet worden ist und nachdem eine weitere Bauelementschicht 16 auf der oberen Oberfläche 12 des Basissubstrats 10 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gebildet wurde. In einigen Ausführungsformen stellen die Bauelementschichten 16, 18, die ausgebildet werden, einen elektrischen Übergang (d. h. einen p-n- oder n-p-Übergang) an der Grenzfläche zwischen der Bauelementschicht und dem Basissubstrat 10 zur Verfügung.
In der in 2A gezeigten Ausführungsform können die Bauelementschichten 16, 18 aus dem gleichen oder einem unterschiedlichem Halbleitermaterial bestehen. In einer Ausführungsform kann das Halbleitermaterial der Bauelementschichten 16, 18 aus dem gleichen Material wie das Basissubstrat 10 bestehen. In einer anderen Ausführungsform besteht mindestens eine der Bauelementschichten, typischerweise jedoch beide, aus einem Halbleitermaterial, das sich von dem Basissubstrat 10 unterscheidet. Beispiele für Halbleitermaterialien, die als Bauelementschichten 16, 18 verwendet werden können sind, ohne darauf beschränkt zu sein, Si, Ge, SiGe, SiGeC, SiC, Ge-Legierungen, GaSb, GaP, GaAs, InAs, InP und alle sonstigen III-V oder II-VI Verbundhalbleiter.
In einer Ausführungsform kann das Halbleitermaterial, das als Bauelementschichten 16, 18 genutzt wird, monokristallin sein (d. h. aus einem Material bestehen, bei dem das Kristallgitter der gesamten Probe durchgängig und ungebrochen bis zu den Außenkanten der Probe ist, ohne irgendwelche Korngrenzen). In einer anderen Ausführungsform kann das Halbleitermaterial, das als Bauelementschichten 16, 18 genutzt wird, polykristallin sein (d. h. es besteht aus einem Material, das sich aus vielen Kristalliten unterschiedlicher Größe und Ausrichtung zusammensetzt; die unterschiedliche Ausrichtung kann zufällig sein (auch als regellose Textur bezeichnet) oder geordnet, je nach den Wachstums- und Verarbeitungsbedingungen). In einer noch anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das Halbleitermaterial, das als Bauelementschichten 16, 18 genutzt wird, amorph sein (d. h. ein nicht-kristallines Material, das keine kristalltypische Fernordnung ausbilden kann). Typischerweise handelt es sich bei dem Halbleitermaterial, das als Bauelementschichten 16, 18 verwendet wird, um ein monokristallines Material.
Die Bauelementschichten 16, 18, die auf der obersten Oberfläche (d. h. obere Oberfläche 12) und der untersten Oberfläche (d. h. untere Oberfläche 14) des Basissubstrat 10 gebildet werden, können durch einen physikalischen oder Wachstums-Abscheidungsprozess gebildet werden, bei dem mindestens ein Halbleiter-Vorprodukt verwendet wird. In einigen Ausführungsformen kann ein Dotierstoff, wie beispielsweise ein p-Typ-Dotierstoff (typischerweise ein Element der Gruppe IIIA des Periodensystems) oder ein n-Typ-Dotierstoff (typischerweise ein Element der Gruppe VA des Periodensystems) in das Reaktionsgas eingebracht werden, welches das Halbleiter-Vorprodukt enthält. In noch anderen Ausführungsformen, kann der Dotierstoff nach der Bildung der Bauelementschichten 16, 18 durch Ionenimplantation, Gasphasendotierung oder durch Ausdiffusion von einer dotierten Opferschicht eingeführt werden.
In einer Ausführungsform werden die Bauelementschichten 16, 18 durch einen epitaktischen Wachstumsprozess gebildet. Wenn ein epitaktischer Wachstumsprozess verwendet wird, dann werden die Bauelementschichten 16, 18 epitaktisch an der darunterliegenden Oberfläche des Basissubstrats 10 ausgerichtet.
In einer Ausführungsform werden die Bauelementschichten 16, 18 eine nach der anderen gebildet. Das heißt, eine der Bauelementschichten 16 oder 18 wird zuerst gebildet und anschließend wird die andere der Bauelementschichten 16 oder 18 gebildet. In einer solchen Ausführungsform können die Bauelementschichten 16, 18 in einem MOCVD- oder MBE-Reaktor gebildet werden. In einer anderen Ausführungsform kann ein Schichttransferprozess zur Herstellung der Bauelementschichten 16, 18 genutzt werden.
In einer anderen Ausführungsform werden die Bauelementschichten 16, 18 gleichzeitig gebildet. Das heißt, dass die Bauelementschichten 16, 18 gleichzeitig gebildet werden. In einer solchen Ausführungsform können die Bauelementschichten 16, 18 in einem Serien-Reaktor hergestellt werden, zum Beispiel in einem LPCVD- oder UHVCVD-Reaktor.
In einer Ausführungsform haben die Bauelementschichten 16,18, die auf den obersten und untersten Oberflächen des Basissubstrates 10 gebildet werden, jeweils eine Dicke, die typischerweise zwischen 50 nm bis 50 μm liegt. In einer anderen Ausführungsform haben die Bauelementschichten 16, 18, die auf den obersten und untersten Oberflächen des Basissubstrates 10 gebildet werden, jeweils eine Dicke, die typischerweise zwischen 1 μm bis 20 μm liegt. Andere Dicken der Bauelementschichten 16, 18, die oberhalb und/oder unterhalb der zuvor erwähnten Bereiche liegen, können ebenfalls verwendet werden.
In 2B ist die Struktur der 1 aufgezeigt, nachdem eine Bauelementschicht 18' auf der unteren Oberfläche 14 des Basissubstrats 10 gebildet worden ist und nachdem eine weitere Bauelementschicht 16' auf der oberen Oberfläche 12 des Basissubstrats 10 übereinstimmend mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gebildet wurde. In der in 2B gezeigten Ausführungsform können die Bauelementschichten 16' und 18' durch Ionenimplantation, Gasphasendotierung oder durch Ausdiffusion von einer dotierten Opferschicht gebildet werden. In dieser Ausführungsform können die Bauelementschichten 16' und 18' den gleichen oder einen unterschiedlichen Dotierstoff enthalten. Das heißt, die Bauelementschichten 16' und 18' können einen p-Typ-Dotierstoff (d. h. ein Element aus der Gruppe IIIA des Periodensystems) oder einen n-Typ-Dotierstoff (d. h. ein Element aus der Gruppe VA des Periodensystems) beinhalten.
In jeder der oben genannten Ausführungsformen kann ein Halbleiterbauelement einschließlich beispielsweise eines Transistors, eines Kondensators, einer Diode, eines BiCMOS teilweise oder vollständig auf den Bauelementschichten vor dem Abspalten des Basissubstrats 10 gebildet werden. In einigen Ausführungsformen sind die Bauelementschichten Bestandteile einer photovoltaischen Zelle, wie zum Beispiel einer Solarzelle. In einer solchen Ausführungsform können andere Komponenten der Solarzelle auf den Bauelementschichten vor dem Abspalten gebildet werden.
Wenn man jetzt 3A bis 3B betrachtet, dann ist die Struktur von 2A beziehungsweise 2B zu sehen, nachdem eine optionale metallhaltige Adhäsionsschicht 20 auf mindestens einer der Bauelementschichten gebildet worden ist. In den Zeichnungen ist die optionale metallhaltige Adhäsionsschicht 20 auf der Bauelementschicht 16 in 3A und auf der Bauelementschicht 16' in 3B aufgebracht. Obwohl die Zeichnung zeigt, dass die optionale metallhaltige Adhäsionsschicht 20 nur auf der Bauelementschicht 16, 16' gebildet wurde, kann die optionale metallhaltige Adhäsionsschicht 20 in einer anderen Ausführungsform nur auf der Bauelementschicht 18, 18' gebildet werden. In einer noch anderen Ausführungsform kann die optionale, metallhaltige Adhäsionsschicht 20 auf beiden Bauelementschichten 16 und 18 in der in 2A dargestellten Struktur ausgebildet werden oder auf beiden in 2B dargestellten Bauelementschichten 16' und 18'.
Die optionale metallhaltige Adhäsionsschicht 20 kann in Ausführungsformen eingesetzt werden, bei denen die Verspannungsschicht, die im Nachhinein gebildet wird, nur schlecht an dem Material der Bauelementschichten haftet. Typischerweise wird die optionale metallhaltige Adhäsionsschicht 20 verwendet, wenn eine Verspannungsschicht aus Metall eingesetzt wird.
Die optionale metallhaltige Adhäsionsschicht 20, die in der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, beinhaltet irgendein metallisches Adhäsionsmaterial, wie beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, Ti/W, Ti, Cr, Ni oder irgendeine Kombination daraus. Die optionale metallhaltige Adhäsionsschicht 20 kann aus einer einzigen Schicht bestehen oder kann eine vielschichtige Struktur aufweisen, wobei mindestens zwei Schichten aus unterschiedlichen metallischen Adhäsionsmaterialien bestehen.
Die optionale metallhaltige Adhäsionsschicht 20 kann bei oder oberhalb Raumtemperatur (15°C bis 40°C) gebildet werden. In einer Ausführungsform wird die optionale metallhaltige Schicht 20 bei einer Temperatur gebildet, die zwischen 20°C und 180°C liegt. In einer Ausführungsform wird die optionale metallhaltige Adhäsionsschicht 20 bei einer Temperatur zwischen 20°C und 60°C gebildet.
Die optionale metallhaltige Adhäsionsschicht 20 kann gebildet werden, indem man Dispositionstechniken verwendet, die im Fachgebiet hinreichend bekannt sind. Beispielsweise kann die optionale metallhaltige Adhäsionsschicht 20 gebildet werden durch Sputtern, chemische Gasphasenabscheidung, plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung, Abscheidung einer chemischen Lösung, physikalische Gasphasenabscheidung und Galvanisieren. Wenn das Sputterverfahren angewendet wird, kann das Sputtern darüber hinaus in situ als Sputter-Reinigungsverfahren vor dem Aufbringen einer Schicht dienen. In Ausführungsformen, bei denen die optionale metallhaltige Adhäsionsschicht auf beiden Bauelementschichten vorliegt (d. h. Schichten 16 und 18 oder Schichten 16' und 18', kann die optionale metallhaltige Adhäsionsschicht zuerst auf einer der Bauelementschichten gebildet werden und dann auf der anderen Bauelementschicht oder die optionale metallhaltige Adhäsionsschicht kann auf beiden Bauelementschichten gleichzeitig gebildet werden.
Bei dieser Anwendung hat die optionale metallhaltige Adhäsionsschicht 20 typischerweise eine Dicke von 5 nm bis 200 nm, wobei eine Dicke von 100 nm bis 150 nm jedoch noch üblicher ist. Sonstige Schichtdicken der optionalen metallhaltigen Adhäsionsschicht 20, die unterhalb und/oder oberhalb der zuvor genannten Dicken liegen, können in der vorliegenden Offenbarung ebenfalls eingesetzt werden.
Wenn man jetzt 4A bis 4B betrachtet, dann ist die Struktur von 3A beziehungsweise 3B zu sehen, nachdem eine Verspannungsschicht 22 auf einer oberen Oberfläche der optionalen metallhaltigen Adhäsionsschicht 20 gebildet worden ist. In einigen Ausführungsformen, bei denen es keine optionale metallhaltige Adhäsionsschicht 20 gibt, kann die Verspannungsschicht 22 direkt auf die obere Oberfläche 12 und/oder die untere Oberfläche 14 des Basissubstrats 10 aufgebracht werden; diese beiden besonderen Ausführungsformen sind nicht in den Zeichnungen abgebildet, können jedoch leicht aus den Zeichnungen der vorliegenden Anwendung abgeleitet werden.
Die in der vorliegenden Offenbarung verwendete Verspannungsschicht 22 enthält irgendein Material, dass unter Zugspannung steht, während es oben auf dem Basissubstrat 10 bei der Abspalttemperatur vorhanden ist. Fallbeispiele solcher Materialien, die als Verspannungsschicht 22 dienen können, sind beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, ein Metall, ein Polymer, wie eine Klebebandschicht, die das Abspalten hervorruft, oder irgendeine Kombination daraus. Die Verspannungsschicht 22 kann aus einer einzigen Verspannungsschicht bestehen oder eine mehrschichtige Verspannungsstruktur aufweisen, wobei mindestens zwei Schichten aus unterschiedlichem Verspannungsmaterial genutzt werden können.
In einer Ausführungsform ist die Verspannungsschicht 22 ein Metall und das Metall wird auf die obere Oberfläche der optionalen metallhaltigen Adhäsionsschicht 20 aufgebracht. In einer anderen Ausführungsform ist die Verspannungsschicht 20 ein das Abspalten hervorrufendes Klebeband und dieses das Abspalten hervorrufende Klebeband wird auf mindestens eine der Oberflächen (d. h. die obere und/oder die untere) des Basissubstrats 10 aufgebracht. In einer anderen Ausführungsform kann zum Beispiel die Verspannungsschicht 22 aus einer zweiteiligen Verspannungsschicht bestehen, die einen unteren und einen oberen Teil umfasst. Der obere Teil der zweiteiligen Verspannungsschicht kann aus einer das Abspalten hervorrufenden Klebebandschicht bestehen.
Wenn als Verspannungsschicht 22 ein Metall verwendet wird, kann dieses Metall beispielsweise Ni, Cr, Fe oder W beinhalten. Legierungen dieser Metalle können ebenfalls verwendet werden. In einer Ausführungsform umfasst die Verspannungsschicht 22 mindestens eine Schicht, die aus Ni besteht.
Wenn ein Polymer als Verspannungsschicht 22 verwendet wird, ist das Polymer ein großes Makromolekül, des sich aus wiederholenden Struktureinheiten zusammensetzt. Diese Untereinheiten sind typischerweise durch kovalente chemische Bindungen verbunden. Fallbeispiele für Polymere, die als Verspannungsschicht 22 verwendet werden können sind, ohne darauf beschränkt zu sein, Polyimide, Polyester, Polyolefine, Polyacrylate, Polyurethan, Polyvinylacetat und Polyvinylchlorid.
Wenn eine Klebebandschicht, die ein Abspalten hervorruft, als Verspannungsschicht 22 eingesetzt wird, dann ist die das Abspalten hervorrufende Klebebandschicht ein druckempfindliches Klebeband, das flexibel, weich und spannungsfrei bei der Herstellungstemperatur des Klebebandes ist, jedoch stark, dehnbar und zugbelastbar bei der Temperatur ist, die während des Abspaltens verwendet wird. Mit „druckempfindlichem Klebeband” ist ein Klebeband gemeint, des durch Andrücken haften bleibt, ohne dass ein Lösungsmittel, Hitze oder Wasser diesen Vorgang auslösen muss. Zugspannung entsteht in dem Klebeband bei der Abspalttemperatur hauptsächlich wegen des thermischen Unterschieds zwischen dem Basissubstrat 10 (mit einem geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten) und dem Klebeband (mit einem höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten).
Typischerweise hat das in der vorliegenden Offenbarung als Verspannungsschicht 22 verwendete druckempfindliche Klebeband mindestens eine Adhäsionsschicht und eine Basisschicht. Materialien für die Adhäsionsschicht und die Basisschicht des druckempfindlichen Klebebandes bestehen aus polymeren Materialien, wie beispielsweise Polyacrylen, Polyester, Polyolefinen und Polyvinylen mit oder ohne geeignetem Plastifizierungsmittel. Plastifizierungsmittel sind Zusätze, die die Plastizität des polymeren Materials erhöhen, denen sie zugesetzt werden.
In einer Ausführungsform wird die Verspannungsschicht 22 in der vorliegenden Offenbarung bei einer Temperatur verwendet, die der Raumtemperatur (15°C bis 40°C) entspricht. In einer anderen Ausführungsform, bei der eine Klebebandschicht verwendet wird, kann die Klebebandschicht bei einer Temperatur gebildet werden, die zwischen 15°C und 60°C liegt.
Wenn die Verspannungsschicht 22 aus einem Metall oder Polymer besteht, kann die Verspannungsschicht 22 durch Dispositionstechniken gebildet werden, die auf dem Fachgebiet hinreichend bekannt sind wie beispielsweise Tauchbeschichtung, Aufschleudern, Bürstenstreichverfahren, Sputtern, chemische Gasphasenabscheidung, plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung, Abscheidung einer chemischen Lösung, physikalische Gasphasenabscheidung und Galvanisieren.
Wenn die Verspannungsschicht 22 eine das Abspalten hervorrufende Klebebandschicht ist, kann die Klebebandschicht von Hand oder mechanisch auf die Struktur aufgebracht werden. Das Klebeband, welches das Abspalten hervorruft, kann durch in Fachkreisen bekannte Techniken hergestellt werden oder kann gewerblich von bekannten Herstellern von Klebebändern erworben werden. Einige Beispiele für das Abspalten hervorrufende Klebebänder, die in der vorliegenden Offenbarung als Verspannungsschicht 22 verwendet werden können sind beispielsweise Nitto Denko 3193MS thermisch lösbares Klebeband, Kapton KPT-1 und Diversified Biotech's CLEAR-170 (Acrylklebend, auf Vinylbasis).
In einer Ausführungsform kann eine zweiteilige Verspannungsschicht auf der Oberfläche eines Basissubstrats gebildet werden, wobei ein unterer Teil der zweiteiligen Verspannungsschicht bei einer ersten Temperatur hergestellt wird, die gleich der Raumtemperatur ist oder leicht darüber liegt (z. B. von 15°C bis 60°C) und wobei ein oberer Teil der zweiteiligen Verspannungsschicht aus einer Klebebandschicht besteht, die das Abspalten hervorruft und bei einer Hilfstemperatur gebildet wird, die der Raumtemperatur entspricht.
Wenn die Verspannungsschicht 22 metallischer Natur ist, hat sie typischerweise eine Dicke von 3 μm bis 50 μm, wobei eine Dicke von 4 μm bis 8 μm jedoch noch üblicher ist. Sonstige Schichtdicken für eine metallische Verspannungsschicht, die unterhalb und/oder oberhalb der zuvor genannten Dicken liegen, können in der vorliegenden Offenbarung ebenfalls verwendet werden. Die Schichtdicke der Verspannungsschicht 22 kann gewählt werden, um die gewünschte Bruchtiefe innerhalb des Basissubstrats 10 zu erzielen. Wenn zum Beispiel Ni für die Verspannungsschicht 22 gewählt wird, dann erfolgt der Bruch in einer Tiefe von ungefähr 2 bis 3 mal der Ni-Dicke unterhalb der Verspannungsschicht. Der Belastbarkeitswert für die Verspannungsschicht 22 wird dann so gewählt, dass die kritische Bedingung für den Abspaltbruch erfüllt wird. Diese kann abgeschätzt werden, indem man die empirische Formel t* = {(2.5 × 10⁶ (K_IC ^3/2)]/σ² umkehrt, wobei t* die entscheidende Dicke der Verspannungsschicht (in Mikrometer) ist, K_IC die Bruchfestigkeit (in Einheiten von MPa·m^1/2) des Basissubstrats 10 und σ der Belastbarkeitswert der Verspannungsschicht ist (in MPa oder Megapascal).
Wenn die Verspannungsschicht 22 aus einem Polymer besteht, hat sie typischerweise eine Dicke von 10 μm bis 200 μm, wobei eine Dicke von 50 μm bis 100 μm jedoch noch üblicher ist. Sonstige Schichtdicken für eine polymere Verspannungsschicht, die unterhalb und/oder oberhalb der zuvor genannten Dicken liegen, können in der vorliegenden Offenbarung ebenfalls verwendet werden.
Wenn man jetzt 5A bis 5B betrachtet, dann ist die Struktur von 4A beziehungsweise 4B zu sehen, nachdem ein optionales Handhabungs-Substrat 24 oben auf der Verspannungsschicht 22 gebildet worden ist. Das optionale Handhabungs-Substrat 24, das in der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, umfasst irgendein flexibles Material, das einen Mindestkrümmungsradius von weniger als 30 cm aufweist. Erläuternde Beispiele für flexible Materialen, die man als optionales Handhabungs-Substrat 24 verwenden kann, sind beispielsweise eine Metallfolie oder eine Polyimidfolie.
Das optionale Handhabungs-Substrat 24 kann dazu eingesetzt werden, eine bessere Bruchkontrolle zu erhalten sowie mehr Möglichkeiten, die abgespaltenen Teile des Basissubstrats 10 zu handhaben. Darüber hinaus, kann das optionale Handhabungs-Substrat 24 dazu verwendet werden, die Rissausbreitung während des Abspaltprozesses bei der vorliegenden Offenbarung zu steuern. Das optionale Handhabungs-Substrat 24 der vorliegenden Offenbarung wird normalerweise, jedoch nicht zwangsläufig, bei Raumtemperatur (15°C bis 40°C) gebildet.
Das optionale Handhabungs-Substrat 24 kann durch Dispositionstechniken gebildet werden, die auf dem Fachgebiet hinreichend bekannt sind, wie beispielsweise Tauchbeschichtung, Aufschleudern, Bürstenstreichverfahren, Sputtern, chemische Gasphasenabscheidung, plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung, Abscheidung einer chemischen Lösung, physikalische Gasphasenabscheidung und Galvanisieren. In einigen Ausführungsformen kann das optionale Handhabungs-Substrat 24 ein UV-Lösbares oder thermisch lösbares Klebeband sein, ein Klebeband auf Polyimidbasis oder ein sonstiges Klebeband.
Das optionale Handhabungs-Substrat 24 hat typischerweise eine Dicke von 10 μm bis zu einigen mm, wobei eine Dicke von 50 μm bis 120 μm üblicher ist. Sonstige Schichtdicken für das optionale Handhabungs-Substrat 24, die unterhalb und/oder oberhalb der zuvor genannten Dicken liegen, können in der vorliegenden Offenbarung ebenfalls verwendet werden.
Wenn man 6A bis 6B betrachtet, dann ist die Struktur von 5A beziehungsweise 5B zu sehen, nachdem ein gesteuerter Abspaltprozess stattgefunden hat. Mit einem „gesteuerten Abspaltprozess” ist die Entstehung, Ausbreitung eines Risses und das Spalten innerhalb eines Bereichs des Basissubstrats 10 gemeint. In den Zeichnungen wird durch den Abspaltprozess ein erster Bauelement-Wafer erstellt, der einen ersten Teil 10' des Basissubstrats 10 und eine Bauelementschicht 16 umfasst sowie ein zweiter Bauelement-Wafer, der einen zweiten Teil 10” des Basissubstrats 10 und eine Bauelementschicht 18 umfasst.
Der gesteuerte Abspaltprozess beinhaltet die Rissbildung und deren Ausbreitung, die bei Raumtemperatur ausgelöst werden oder bei einer Temperatur, die unterhalb der Raumtemperatur liegt. In einer Ausführungsform geschieht das Abspalten bei Raumtemperatur (d. h. 20°C bis 40°C). Bei einer anderen Ausführungsform findet das Abspalten bei einer Temperatur unterhalb von 20°C statt. In einer weiteren Ausführungsform findet das Abspalten bei einer Temperatur von 77 K oder darunter statt. In einer noch anderen Ausführungsform findet das Abspalten bei einer Temperatur unterhalb von 206 K statt. In einer weiteren Ausführungsform findet das Abspalten bei einer Temperatur zwischen 175 K bis 130 K statt.
Wenn eine Temperatur unterhalb der Raumtemperatur verwendet wird, kann der unterhalb der Raumtemperatur erfolgende Abspaltprozess bewirkt werden, indem man die Struktur durch Einsatz von Kühlmitteln auf unterhalb der Raumtemperatur abkühlt. So kann beispielsweise eine Kühlung erreicht werden, indem man die Struktur in ein Bad mit Flüssigstickstoff taucht oder in ein Bad mit flüssigem Helium, in ein Eisbad, Trockeneisbad, in ein Bad mit Flüssigkeiten im überkritischen. Zustand oder in eine sonstige flüssige oder gasförmige kryogene Umgebung.
Wenn das Abspalten bei einer Temperatur unterhalb Raumtemperatur stattfindet, werden die abgespaltenen Strukturen auf Raumtemperatur zurückgeführt, indem die abgespaltenen Strukturen dadurch langsam auf Raumtemperatur erwärmt werden, indem sie bei Raumtemperatur verbleiben. Alternativ können die abgespaltenen Strukturen durch Verwendung von Heizmitteln auf Raumtemperatur erwärmt werden.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und wie in den 7A bis 7B gezeigt, können das optionale Handhabungs-Substrat 24, die Verspannungsschicht 22 und die optionale metallhaltige Adhäsionsschicht 20 von dem ersten Bauelement-Wafer entfernt werden (d. h. der erste Teil 10' des Basissubstrats 10 und der Bauelementschicht 16). Wenn das optionale Handhabungs-Substrat 24, die Verspannungsschicht 22 und die optionale metallhaltige Adhäsionsschicht 14 von dem ersten Bauelement-Wafer entfernt werden, kann das Entfernen mit den fachüblichen Techniken vorgenommen werden. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform aqua regia (HNO₃/HCl) zum Entfernen des optionalen Handhabungs-Substrats 24, der Verspannungsschicht 22 und der optionalen metallhaltigen Adhäsionsschicht 20 vom ersten Bauelement-Wafer genutzt werden. In einem anderen Beispiel wird eine UV- oder Hitzebehandlung eingesetzt, um das optionale Handhabungs-Substrat 24 zu entfernen. Anschließend erfolgt ein chemisches Ätzverfahren, um die Verspannungsschicht 22 zu entfernen, gefolgt von einem anderen Ätzverfahren, um die optionale metallhaltige Adhäsionsschicht 20 zu entfernen.
Wie beschrieben und dargestellt, stellt das Verfahren der vorliegenden Offenbarung vor, wie zwei Bauelement-Wafer aus einem Basissubstrat hergestellt werden können. Das Verfahren der vorliegenden Offenbarung erhöht daher die Anzahl der Bauelement-Wafer, die hergestellt werden können im Vergleich zu herkömmlichen Techniken, bei denen das Abspaltverfahren nicht angewendet wird.
8 zeigt eine beispielhafte Struktur, die in einer Ausführungsform gebildet werden kann, bei der die optionale metallhaltige Adhäsionsschicht 14, 14', die Verspannungsschichten 22, 22' und die optionalen Handhabungs-Substrate 24, 24' auf beiden Seiten der Struktur vorhanden sind, sowie ein Basissubstrat 10 und obere und untere Bauelementschichten (d. h. Schichten 16 bzw. 18). Die in 8 gezeigte Struktur wird hergestellt, indem die oben genannten grundlegenden Verfahrensschritte befolgt werden. In dieser Ausführungsform bleibt nach dem Spaltungsprozess ein Teil 11 des Originalbasissubstrats 10 übrig. In dieser Ausführungsform wird ein erster Bauelement-Wafer erstellt, der einen ersten Teil 10' des Basissubstrats 10 und die Bauelementschicht 16 umfasst sowie ein zweiter Bauelement-Wafer, der einen zweiten Teil 10” des Basissubstrats 10 und die Bauelementschicht 18 umfasst.
In der in 8 dargestellten Ausführungsform können die optionale metallhaltige Adhäsionsschicht 14, 14', die Verspannungsschichten 22, 22' und die optionalen Handhabungs-Substrate 24, 24' aus dem gleichen oder einem unterschiedlichen Material zusammengesetzt werden. Auch können die optionale metallhaltige Adhäsionsschicht 14, 14', die Verspannungsschichten 22, 22' und die optionalen Handhabungs-Substrate 24, 24' unter Verwendung derselben oder mit einer anderen Technik gebildet werden.
Diese Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung stellt ebenfalls zwei Bauelement-Wafer aus einem einzigen Basissubstrat bereit, sowie einen verbleibenden Teil 11 eines Basissubstrats, das bei Bedarf wiederverwendet werden kann. Das Verfahren der vorliegenden Offenbarung hat daher die Anzahl der herstellbaren Bauelement-Wafer im Vergleich zu herkömmlichen Techniken erhöht, bei denen das Abspaltverfahren nicht angewendet wird.
Die vorliegende Offenbarung kann zur Herstellung verschiedener Arten von Dünnschichtbauelementen genutzt werden, wie zum Beispiel zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und photovoltaischer Bauelemente.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung befindet sich die Verspannungsschicht 22, 22' nur oben auf einem Teil des Basissubstrats 10. In einer solchen Ausführungsform kann die Verspannungsschicht 22, 22' erst wie oben beschrieben gebildet werden und dann mit einem Muster versehen werden. In einigen Ausführungsformen können die Muster durch Lithographie oder Ätzen erzeugt werden. In dieser besonderen Hinsicht kann das oben beschriebene Abspaltverfahren dazu verwendet werden, um nur einen Teil des Basissubstrats und der Bauelementschicht abzuspalten, auf dem die mit einem Muster versehene Verspannungsschicht angeordnet ist. Diese alternative Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann genutzt werden, um Chiplets (d. h. CMOS-Bauelemente) oder einzelne Solarzellen von einem Wafer abzuspalten.
Während die vorliegende Offenbarung insbesondere unter Bezug auf deren bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, ist dem Fachmann klar, dass der oben dargelegte Prozess ausgeführt werden kann und an den Formen und Einzelheiten andere Änderungen vorgenommen werden können, ohne von Geist und Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Deshalb soll die vorliegende Offenbarung nicht auf genau auf die beschriebenen und veranschaulichten Formen und Einzelheiten beschränkt sein, sondern in den Geltungsbereich der angehängten Ansprüche fallen.

Claims

Verfahren zur Herstellung von zwei Bauelement-Wafern unter Verwendung eines einzigen Basissubstrats, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer Struktur umfassend ein Basissubstrat mit auf oder innerhalb einer obersten Oberfläche und einer untersten Oberfläche des Basissubstrats aufgebrachten Bauelementschichten; und Abspalten des Basissubstrats in einem Bereich zwischen den Bauelementschichten, wobei durch das Abspalten ein erster Bauelement-Wafer gewonnen wird mit einem Teil des Basissubstrats und einer der Bauelementschichten und ein zweiter Bauelement-Wafer mit einem anderen Teil des Basissubstrats und der anderen Bauelementschicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bauelementschichten auf der obersten Oberfläche und der untersten Oberfläche des Basissubstrats gebildet werden, indem physikalische oder Wachstums-Abscheidungsverfahren verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Bauelementschichten eine nach der anderen gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Bauelementschichten aus dem gleichem Halbleitermaterial gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Bauelementschichten aus unterschiedlichen Halbleitermaterialien gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Bauelementschichten gleichzeitig gebildet werden und aus dem gleichem Halbleitermaterial bestehen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bauelementschichten aus einem monokristallinen Halbleitermaterial bestehen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bauelementschichten aus einem amorphem Halbleitermaterial bestehen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bauelementschichten aus einem polykristallinem Halbleitermaterial bestehen.
Verfahren nach Anspruchs 1, wobei die Bauelementschichten innerhalb der obersten Oberfläche und der untersten Oberfläche des Basissubstrats durch Ionenimplantationsverfahren, Gasphasendotierung oder Ausdiffusion von einer dotierten Opferschicht gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abspalten Bilden mindestens einer erster Zugspannungsschicht auf einer der Bauelementschichten und Bilden mindestens einer zweiten Zugspannungsschicht auf den anderen Bauelementschichten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner Bilden einer ersten metallhaltigen Adhäsionsschicht zwischen der ersten Zugspannungsschicht und der einen der Bauelementschichten und Bilden einer zweiten metallhaltigen Adhäsionsschicht zwischen der zweiten Zugspannungsschicht und den anderen Bauelementschichten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner Bilden eines ersten Handhabungs-Substrats auf der ersten Zugspannungsschicht und Bilden eines zweiten Handhabungs-Substrats auf der zweiten Zugspannungsschicht umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Abspalten ferner einen verbleibenden reinen Teil des Basissubstrats bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Halbleiterbauelement teilweise oder vollständig auf jeder Bauelementschicht vor dem Abspalten gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Basissubstrat aus einem Material ist, dessen Bruchfestigkeit niedriger ist als die der Zugspannungsschicht.