DE102013209513A1

DE102013209513A1 - Abtrennen unter Verwendung von Teilbereichen einer Stressorschicht

Info

Publication number: DE102013209513A1
Application number: DE102013209513A
Authority: DE
Inventors: Stephen W. Bedell; Keith E. Fogel; Paul A. Lauro; Devendra K. Sadana; Ibrahim Alhomoudi; Ning Li
Original assignee: King Abdulaziz City for Science and Technology KACST; International Business Machines Corp
Current assignee: King Abdulaziz City for Science and Technology KACST; GlobalFoundries US Inc
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2013-11-28
Anticipated expiration: 2033-05-23
Also published as: US20130316542A1; US8709957B2; DE102013209513B4; CN103426726B; CN103426726A

Abstract

Verfahren zum Abtrennen lokaler Gebiete eines Basissubstrats unter Verwendung von wenigstens einem Teilbereich einer Stressorschicht, der sich auf einem Teilbereich einer obersten Oberfläche eines Basissubstrats befindet, jedoch nicht auf der gesamten. Das Verfahren beinhaltet das Bereitstellen eines Basissubstrats mit einer gleichmäßigen Dicke und einer planaren obersten Oberfläche, die sich über eine Gesamtheit des Basissubstrats hinweg erstreckt. Wenigstens ein Teilbereich der Stressorschicht, der eine Form aufweist, wird auf wenigstens einem Teilbereich der obersten Oberfläche des Basissubstrats gebildet, jedoch nicht auf der gesamten. Es wird ein Abtrennen durchgeführt, das einen Teilbereich einer Materialschicht von dem Basissubstrat entfernt und einen verbleibenden Teilbereich des Basissubstrats bereitstellt. Der Teilbereich der Materialschicht weist die Form des wenigstens einen Teilbereichs der Stressorschicht auf, während der verbleibende Teilbereich des Basissubstrats wenigstens eine darin befindliche Öffnung aufweist, die mit der Form der wenigstens einen Stressorschicht korreliert.

Description

Hintergrund
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf die Halbleiterfertigung und spezieller auf ein Verfahren zum Abtrennen, d.h. Entfernen, eines Teilbereichs einer Materialschicht von einem Basissubstrat unter Verwendung von wenigstens einem Teilbereich einer Stressorschicht, die oben auf einem Basissubstrat ausgebildet ist.
Einheiten, die in Form eines Dünnfilms hergestellt werden können, weisen drei klare Vorteile gegenüber ihren Volumengegenstücken auf. Erstens verbessern Dünnfilmeinheiten die mit der Herstellung von Einheiten verknüpften Materialkosten aufgrund dessen, dass weniger Material verwendet wird. Zweitens ist ein geringes Gewicht der Einheit ein klarer Vorteil, der Anlass für Anstrengungen auf Industrieniveau für einen breiten Bereich von Dünnfilmanwendungen ist. Drittens können Einheiten, wenn die Abmessungen ausreichend klein sind, eine mechanische Flexibilität in ihrer Dünnfilmform zeigen. Des Weiteren kann, wenn eine Schicht einer Einheit von einem Substrat entfernt wird, das wiederverwendet werden kann, eine zusätzliche Verringerung der Herstellungskosten erreicht werden.
Anstrengungen (i) zur Erzeugung von Dünnfilmsubstraten aus Volumenmaterialien (d.h. Halbleitern) und (ii) zur Bildung von Dünnfilmschichten von Einheiten mittels Entfernen von Schichten der Einheit von den darunterliegenden Volumensubstraten, auf denen sie gebildet wurden, gehen weiter. Die kontrollierte Entfernung einer Oberflächenschicht, die für derartige Anwendungen erforderlich ist, wurde erfolgreich nachgewiesen, wobei ein Prozess verwendet wurde, der als Abtrennen (spalling) bekannt ist; siehe U.S. Patent Application Publication No. 2010/0311250 von Bedell et al. Das Abtrennen beinhaltet das Abscheiden einer Stressorschicht auf einem Substrat, das Anbringen eines optionalen Handhabungssubstrats auf der Stressorschicht und das Induzieren eines Risses und dessen Ausbreitung unterhalb der Substrat/Stressor-Grenzfläche. Dieser Prozess, der bei Raumtemperatur durchgeführt wird, entfernt eine dünne Schicht von der gesamten Oberfläche des Basissubstrats. Mit dünn ist gemeint, dass die Schichtdicke typischerweise weniger als 100 Mikrometer beträgt, wobei eine Schichtdicke von weniger als 50 Mikrometer typischer ist.
Kurzdarstellung
Die vorliegende Offenbarung stellt ein Verfahren zum Abtrennen, d.h. Entfernen, von lokalen Gebieten eines Basissubstrats bereit, wobei wenigstens ein Teilbereich einer Stressorschicht verwendet wird, der sich auf einem Teilbereich einer obersten Oberfläche eines Basissubstrats befindet, jedoch nicht auf der gesamten. Das Verfahren der vorliegenden Offenbarung kann dazu verwendet werden, einen strukturierten Dünnfilm, d.h. einen Teilbereich einer Materialschicht, mit willkürlichen Formen aus ausgewählten Gebieten des Basissubstrats zu erzeugen, während das verbleibende Basissubstrat nunmehr wenigstens eine Öffnung darin enthält, deren Form die willkürliche Form des wenigstens einen Teilbereichs der Materialschicht nachahmt, der davon entfernt wurde.
In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Bereitstellen eines strukturierten Dünnfilms bereitgestellt. Das Verfahren der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Bereitstellen eines Basissubstrats mit einer gleichmäßigen Dicke und einer planaren obersten Oberfläche, die sich über eine Gesamtheit des Basissubstrats hinweg erstreckt. Wenigstens ein Teilbereich einer Stressorschicht, der eine Form aufweist, wird dann auf wenigstens einem Teilbereich der obersten Oberfläche des Basissubstrats gebildet, jedoch nicht auf der gesamten. Dann wird das Abtrennen durchgeführt, das einen Teilbereich der Materialschicht von dem Basissubstrat entfernt und einen verbleibenden Teilbereich des Basissubstrats bereitstellt. Der Teilbereich der Materialschicht weist die Form des wenigstens einen Teilbereichs der Stressorschicht auf, während der verbleibende Teilbereich des Basissubstrats wenigstens eine darin befindliche Öffnung aufweist. Die Öffnung innerhalb der verbleibenden Teilbereiche des Basissubstrats korreliert mit der Form des wenigstens einen Teilbereichs der Stressorschicht.
In einer Ausführungsform wird ein Verfahren bereitgestellt, welches das Bereitstellen eines Basissubstrats mit einer gleichmäßigen Dicke und einer planaren obersten Oberfläche beinhaltet, die sich über eine Gesamtheit des Basissubstrats hinweg erstreckt. Dann wird eine strukturierte Maske mit wenigstens einer Öffnung gebildet, die einen Teilbereich der obersten Oberfläche des Basissubstrats freilegt. Als Nächstes wird wenigstens ein Teilbereich einer Stressorschicht, der eine Form aufweist, oben auf dem freigelegten Teilbereich des Basissubstrats gebildet. Danach wird das Abtrennen durchgeführt, bei dem ein Teilbereich der Materialschicht von dem Basissubstrat abgetrennt wird, wobei der Teilbereich der Materialschicht die Form des wenigstens einen Teilbereichs der Stressorschicht aufweist und wobei ein verbleibender Teilbereich des Basissubstrats wenigstens eine darin befindliche Öffnung aufweist, die mit der Form der wenigstens einen Stressorschicht korreliert.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren bereitgestellt, welches das Bereitstellen eines Basissubstrats mit einer gleichmäßigen Dicke und einer planaren obersten Oberfläche beinhaltet, die sich über eine Gesamtheit des Basissubstrats hinweg erstreckt. Dann wird ein Teilbereich einer Stressorschicht oben auf einem Teilbereich der obersten Oberfläche des Basissubstrats gebildet, während weitere Teilbereiche der obersten Oberfläche unbedeckt sind. Dann wird das Abtrennen durchgeführt, bei dem ein Teilbereich der Materialschicht von dem Basissubstrat abgetrennt wird, wobei der Teilbereich der Materialschicht die Form des wenigstens einen Teilbereichs der Stressorschicht aufweist und wobei ein verbleibender Teilbereich des Basissubstrats wenigstens eine darin befindliche Öffnung aufweist, die mit der Form der wenigstens einen Stressorschicht korreliert.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine bildhafte Darstellung (durch eine Querschnittansicht), die ein Basissubstrat darstellt, das in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eingesetzt werden kann.
2 ist eine bildhafte Darstellung (durch eine Querschnittansicht), welche die Struktur von 1 nach dem Bilden einer strukturierten Maske oben auf der obersten Oberfläche des Basissubstrats darstellt.
3 ist eine bildhafte Darstellung (durch eine Querschnittansicht), welche die Struktur von 2 nach dem Bilden von Teilbereichen einer optionalen metallhaltigen Haftschicht auf freigelegten Teilbereichen der obersten Oberfläche des Basissubstrats darstellt.
4 ist eine bildhafte Darstellung (durch eine Querschnittansicht), welche die Struktur von 3 nach dem Bilden von Teilbereichen einer Stressorschicht auf der freigelegten obersten Oberfläche von jedem Teilbereich der optionalen metallhaltigen Haftschicht darstellt.
5 ist eine bildhafte Darstellung (durch eine Querschnittansicht), welche die Struktur von 4 nach dem Bilden eines optionalen Handhabungssubstrats oben auf den Teilbereichen der Stressorschicht darstellt.
6 ist eine bildhafte Darstellung (durch eine Querschnittansicht), welche die Struktur von 5 nach dem Abtrennen darstellt.
7 ist eine bildhafte Darstellung (durch eine Querschnittansicht), welche die Struktur von 1 nach dem Bilden einer deckenden Schicht aus einer optionalen metallhaltigen Haftschicht auf der obersten Oberfläche des Basissubstrats darstellt.
8 ist eine bildhafte Darstellung (durch eine Querschnittansicht), welche die Struktur von 7 nach dem Bilden einer deckenden Schicht aus einer Stressorschicht auf einer obersten Oberfläche der optionalen metallhaltigen Haftschicht darstellt.
9 ist eine bildhafte Darstellung (durch eine Querschnittansicht), welche die Struktur von 8 nach dem Strukturieren wenigstens der Stressorschicht in Teilbereiche der Stressorschicht darstellt.
10 ist eine bildhafte Darstellung (durch eine Querschnittansicht), welche die Struktur von 9 nach dem Bilden eines optionalen Handhabungssubstrats oben auf den Teilbereichen der Stressorschicht darstellt.
11 ist eine bildhafte Darstellung (durch eine Querschnittansicht), welche die Struktur von 10 nach dem Abtrennen darstellt.
Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Offenbarung, die ein Verfahren zum Abtrennen von Bereichen einer Materialschicht von einem Basissubstrat unter Verwendung von strukturierten Teilbereichen einer Stressorschicht offenbart, wird nunmehr unter Bezugnahme auf die folgende Erörterung und die Zeichnungen, welche die vorliegende Anmeldung begleiten, detaillierter beschrieben. Es ist zu erwähnen, dass die Zeichnungen der vorliegenden Anmeldung für illustrative Zwecke bereitgestellt sind, und als solches sind sie nicht maßstabsgetreu gezeichnet. In den Zeichnungen und der folgenden Beschreibung sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Für die Zwecke der nachstehenden Beschreibung beziehen sich die Ausdrücke "obere", "untere", "rechts", "links", "vertikal", "horizontal", "oben", "unten" und Ableitungen derselben auf die Komponenten, Schichten und/oder Elemente, wie sie in den Zeichnungsfiguren orientiert sind, welche die vorliegende Anmeldung begleiten.
In der folgenden Beschreibung sind verschiedene spezifische Details dargelegt, wie spezielle Strukturen, Komponenten, Materialien, Abmessungen, Prozessschritte und -techniken, um ein genaues Verständnis der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Es versteht sich jedoch für den Fachmann, dass die vorliegende Offenbarung mit realisierbaren alternativen Prozessoptionen ohne diese spezifischen Details praktiziert werden kann. In anderen Fällen wurden allgemein bekannte Strukturen oder Prozessschritte nicht detailliert beschrieben, um zu vermeiden, dass die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unklar gemacht werden.
Wie vorstehend erwähnt, stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Abtrennen lokaler Gebiete eines Basissubstrats unter Verwendung wenigstens eines Teilbereichs einer Stressorschicht bereit, die sich auf einem Teilbereich einer obersten Oberfläche eines Basissubstrats befindet, jedoch nicht auf der gesamten. Das Abtrennen ist ein Prozess zur Entfernung von Material, bei dem eine Stressorschicht mit sorgfältig abgestimmten Eigenschaften (d.h. Stressniveau und Stressorschichtdicke) oben auf einem Basissubstrat gebildet wird, wodurch die Stressorschicht Bruchoberflächen innerhalb des Basissubstrats erzeugen kann, in denen eine Rissinitiierung und -ausbreitung auftritt. Anders als bei einem Abtrennprozess des Standes der Technik, der typischerweise eine Materialschicht von einer gesamten Oberfläche eines Basissubstrats entfernt, stellt die vorliegende Offenbarung einen lokalisierten Abtrennprozess bereit, bei dem lokalisierte Teilbereiche, d.h. Teilbereiche einer Materialschicht, des Basissubstrats entfernt werden. Bei Entfernung der lokalisierten Teilbereiche des Basissubstrats werden die verbleibenden Teilbereiche des Basissubstrats derart strukturiert, dass eine Öffnung darin gebildet wird.
Speziell stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren bereit, welches das Bereitstellen eines Basissubstrats mit einer gleichmäßigen Dicke und einer planaren obersten Oberfläche beinhaltet, die sich über eine Gesamtheit des Basissubstrats hinweg erstreckt. Dann wird wenigstens ein Teilbereich einer Stressorschicht, der eine Form aufweist, auf wenigstens einem Teilbereich der obersten Oberfläche des Basissubstrats gebildet, jedoch nicht auf der gesamten. Das Abtrennen wird durchgeführt, das einen Teilbereich der Materialschicht von dem Basissubstrat entfernt und einen verbleibenden Teilbereich des Basissubstrats bereitstellt. Der Teilbereich der Materialschicht weist die Form des wenigstens einen Teilbereichs der Stressorschicht auf, während der verbleibende Teilbereich des Basissubstrats wenigstens eine darin befindliche Öffnung aufweist, die mit der Form der wenigstens einen Stressorschicht korreliert.
Das Verfahren der vorliegenden Offenbarung kann in einer breiten Vielfalt von Anwendungen verwendet werden, die zum Beispiel elastische Elektronik, wie zusammenlegbare und tragbare Elektronik und Photovoltaik, elastische Einheiten für Gesundheitsbeobachtung und biomedizinische Anwendungen, eine elektronische Außenhaut für Wechselwirkungen zwischen Mensch und Maschine sowie eine Brennpunktsebenenanordnung auf gekrümmten Oberflächen für flexible und einfachere abbildende Systeme beinhalten. Früher wurden einkristalline Halbleiterbänder für elastische Elektronik aus Halbleiter-auf-Isolator(SOI)-Wafern unter Verwendung von Prozessen erzeugt, die Ätzen beinhalten. Die Material- und Prozesskosten eines derartigen früheren Verfahrens sind jedoch hoch und somit für kostengünstige elektronische Anwendungen nicht geeignet. Die Dicke des Films, der unter Verwendung von Prozessen des Standes der Technik gebildet wird, ist außerdem begrenzt und verhindert eine Verwendung der früheren Technik in bestimmten Anwendungen, wie zum Beispiel der Herstellung von photovoltaischen Zellen.
Das Verfahren der vorliegenden Offenbarung kann außerdem ein Aussplittern verringern, das bei Verwendung von Verfahren des Standes der Technik zum Strukturieren eines Basissubstrats typischerweise beobachtet wird. Außerdem kann das Verfahren der vorliegenden Offenbarung bei bestimmten Anwendungen, wie beim Herstellen von mikro-elektromechanischen Systemen (MEMs) oder beim Erzeugen von Prüfproben (wie Transmissionselektronenmikroskopie (TEM)), selektiv einen Teil des Basissubstrats in den ausgewählten Gebieten des Basissubstrats entfernen.
Als Erstes bezugnehmend auf 1 ist ein Basissubstrat 10 mit einer obersten Oberfläche 12 dargestellt, das in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eingesetzt werden kann. Wie dargestellt, weist das Basissubstrat 10 eine gleichmäßige Dicke über die gesamte Länge des Basissubstrats hinweg auf, und die oberste Oberfläche 12 des Basissubstrats ist planar über die gesamte Länge des Basissubstrats hinweg. Mit anderen Ausdrücken gesagt, ist das Basissubstrat, das in der vorliegenden Offenbarung anfänglich verwendet wird, nicht strukturiert. Das Basissubstrat 10, das in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eingesetzt werden kann, kann ein Halbleitermaterial, ein Glas, eine Keramik oder irgendein anderes Material aufweisen, dessen Bruchfestigkeit geringer als jene des nachfolgend zu beschreibenden Stressormaterials ist.
Die Bruchfestigkeit ist eine Eigenschaft, welche die Fähigkeit eines einen Riss enthaltenden Materials beschreibt, sich einem Bruch zu widersetzen. Die Bruchfestigkeit wird mit K_Ic bezeichnet. Der Index Ic bezeichnet einen Modus-I-Riss, der sich unter einer normalen Zugbeanspruchung senkrecht zu dem Riss öffnet, und c zeigt an, dass es ein kritischer Wert ist. Die Modus-I-Bruchfestigkeit ist typischerweise der wesentlichste Wert, da ein Bruch im Abtrennmodus üblicherweise an einer Stelle in dem Substrat auftritt, an der die Modus-II-Beanspruchung (Scheren) gleich Null ist, und die Modus-III-Beanspruchung (Reißen) fehlt im Allgemeinem bei den Belastungsbedingungen. Die Bruchfestigkeit ist eine quantitative Weise, den Widerstand eines Materials gegenüber Sprödbruch auszudrücken, wenn ein Riss vorhanden ist.
Wenn das Basissubstrat 10 ein Halbleitermaterial aufweist, kann das Halbleitermaterial Si, Ge, SiGe, SiGeC, SiC, Ge-Legierungen, GaSb, GaP, GaAs, InAs, InP und sämtliche weiteren III-V- oder II-VI-Verbindungshalbleiter beinhalten, ist jedoch nicht darauf beschränkt. In einigen Ausführungsformen ist das Basissubstrat 10 ein Volumenhalbleitermaterial. In weiteren Ausführungsformen kann das Basissubstrat 10 ein geschichtetes Halbleitermaterial aufweisen, wie zum Beispiel ein Halbleiter-auf-Isolator-Substrat oder einen Halbleiter auf einem polymeren Substrat. Dargestellte Beispiele von Halbleiter-auf-Isolator-Substraten, die als Basissubstrat 10 eingesetzt werden können, beinhalten Silicium-auf-Isolatoren und Silicium-Germanium-auf-Isolatoren.
Wenn das Basissubstrat 10 ein Halbleitermaterial aufweist, kann das Halbleitermaterial dotiert sein, undotiert sein oder dotierte Bereiche und undotierte Bereiche enthalten.
In einer Ausführungsform kann das Halbleitermaterial, das als das Basissubstrat 10 eingesetzt werden kann, einkristallin sein (d.h. ein Material, in dem das Kristallgitter der gesamten Probe kontinuierlich und zu den Kanten der Probe ungebrochen ist, ohne Korngrenzen). In einer weiteren Ausführungsform kann das Halbleitermaterial, das als das Basissubstrat 10 eingesetzt werden kann, polykristallin sein (d.h. ein Material, das aus vielen Kristalliten mit variierender Abmessung und Orientierung zusammengesetzt ist; die Variation in der Richtung kann zufällig (als zufällige Textur bezeichnet) oder gerichtet sein, möglicherweise aufgrund von Wachstums- und Prozessbedingungen). In einigen Ausführungsformen und wenn das Halbleitermaterial ein polykristallines Material ist, trennt das Material der vorliegenden Offenbarung bestimmte Körner ab, während bestimmte Körner nicht abgetrennt verbleiben. Derart kann das Abtrennen von polykristallinem Halbleitermaterial, welches das Verfahren der vorliegenden Offenbarung verwendet, eine nicht-kontinuierliche abgetrennte Materialschicht erzeugen. In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das Halbleitermaterial, das als das Basissubstrat 10 eingesetzt werden kann, amorph sein (d.h. ein nicht-kristallines Material, dem die langreichweitige Ordnungscharakteristik eines Kristalls fehlt). Typischerweise ist das Halbleitermaterial, das als das Basissubstrat 10 eingesetzt werden kann, ein einkristallines Material.
Wenn das Basissubstrat 10 ein Glas aufweist, kann das Glas ein Glas auf SiO₂-Basis sein, das undotiert oder mit einem geeigneten Dotierstoff dotiert sein kann. Beispiele für Gläser auf SiO₂-Basis, die als das Basissubstrat 10 eingesetzt werden können, beinhalten undotiertes Silicatglas, Borsilicatglas, Phosphorsilicatglas, Fluorsilicatglas und Borphosphorsilicatglas.
Wenn das Basissubstrat 10 eine Keramik aufweist, ist die Keramik irgendein anorganischer, nicht-metallischer Festkörper, wie zum Beispiel ein Oxid, das Aluminiumoxid, Berylliumoxid, Zeroxid und Zirkondioxid beinhaltet, jedoch nicht darauf beschränkt ist, ein Nicht-Oxid, das ein Carbid, ein Borid, ein Nitrid oder ein Silicid beinhaltet, jedoch nicht darauf beschränkt ist; oder Komposite, die Kombinationen von Oxiden und Nicht-Oxiden beinhalten.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können eine oder mehrere Einheiten, die Transistoren, Kondensatoren, Dioden, BiCMOS, Widerstände etc. beinhalten, jedoch nicht darauf beschränkt sind, auf und/oder innerhalb der oberen Oberfläche 12 des Basissubstrats 10 unter Verwendung von Techniken bearbeitet werden, die dem Fachmann allgemein bekannt sind. Der obere Teilbereich des Basissubstrats, der eine oder mehrere Einheiten beinhaltet, kann unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Offenbarung entfernt werden.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die oberste Oberfläche 12 des Basissubstrats 10 vor einem weiteren Bearbeiten gereinigt werden, um Oberflächenoxide und/oder andere Kontaminationsstoffe davon zu entfernen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird das Basissubstrat 10 gereinigt, indem ein Lösungsmittel, wie zum Beispiel Aceton und Isopropanol, das in der Lage ist, Kontaminationsstoffe und/oder Oberflächenoxide von der oberen Oberfläche 12 des Basissubstrats 10 zu entfernen, auf das Basissubstrat 10 angewendet wird.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die oberste Oberfläche 12 des Basissubstrats 10 mittels einer Oxidentfernung vor der Verwendung durch Eintauchen der obersten Oberfläche 12 des Basissubstrats 10 in Fluorwasserstoffsäure hydrophob gemacht werden. Eine hydrophobe oder Nicht-Oxid-Oberfläche stellt eine verbesserte Haftung zwischen der gereinigten Oberfläche und bestimmten abzuscheidenden Stressormaterialien bereit.
Nunmehr bezugnehmend auf 2 ist die Struktur von 1 nach dem Bilden einer strukturierten Maske 14 mit wenigstens einer Öffnung 15, die einen Teilbereich der obersten Oberfläche 12 des Basissubstrats 10 freilegt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Die wenigstens eine Öffnung 15, die in der strukturierten Maske 14 ausgebildet ist, weist eine Form auf, die dazu verwendet wird, die Form des wenigstens einen Teilbereichs der Stressorschicht zu definieren, der nachfolgend zu bilden ist. In einer Ausführungsform liegt die wenigstens eine Öffnung 15 in der Form eines Grabens vor. In einer weiteren Ausführungsform liegt die wenigstens eine Öffnung 15 in der Form eines Rings vor. Die Form des Films ist durch die Anwendungen festgelegt. Jegliche willkürlichen Formen können unter Verwendung dieses Verfahrens der vorliegenden Offenbarung abgetrennt werden. Beispiele für weitere mögliche Formen beinhalten Quadrate, Bänder, Zickzack, Federn etc.
Die strukturierte Maske 14 kann gebildet werden, indem zuerst eine deckende Schicht aus einem Maskenmaterial auf der gesamten obersten Oberfläche 12 des Basissubstrats 10 bereitgestellt wird. Die deckende Schicht aus Maskenmaterial kann unter Verwendung herkömmlicher Techniken gebildet werden, die dem Fachmann allgemein bekannt sind. Zum Beispiel und in einer Ausführungsform kann die deckende Schicht aus Maskenmaterial mittels einer thermischen Technik gebildet werden, wie zum Beispiel Oxidation und/oder Nitridbildung. Alternativ und in einer weiteren Ausführungsform kann die deckende Schicht aus Maskenmaterial mittels eines Abscheidungsprozesses gebildet werden, der zum Beispiel Aufschleuderabscheidung, Abscheidung aus einer chemischen Lösung, chemische Gasphasenabscheidung und plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung beinhaltet.
Das Maskenmaterial, das zum Bilden der strukturierten Maske 14 verwendet werden kann, kann ein anorganisches Maskenmaterial aufweisen, wie ein anorganisches Oxid, Nitrid und/oder Oxynitrid. Alternativ kann das Maskenmaterial, das zum Bilden der strukturierten Maske 14 verwendet werden kann, ein organisches Maskenmaterial aufweisen, wie zum Beispiel eine Antireflexbeschichtung und/oder ein Photoresist. In noch weiteren Ausführungsformen kann irgendeine Kombination von Maskenmaterialien verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Maskenmaterialstapel aus einem anorganischen Oxid, z.B. Siliciumoxid, und einem Photoresist eingesetzt werden.
Die deckende Schicht aus Maskenmaterial kann dann mittels Photographie und optionalem Ätzen strukturiert werden. Wenn ein Photoresist als einziges Maskenmaterial verwendet wird, ist Ätzen optional. Photolithographie beinhaltet, dass das Photoresistmaterial mit einem gewünschten Strahlungsmuster belichtet wird und dann die belichteten oder unbelichteten Teilbereiche des Photoresistmaterials entwickelt werden. Wenn eine anorganische Maske verwendet wird, wird ein Photoresistmaterial typischerweise vor der Photolithographie oben auf dem anorganischen Maskenmaterial angebracht, und dann wird ein Ätzen dazu verwendet, das Muster von dem entwickelten Photoresist auf das darunterliegende anorganische Maskenmaterial zu übertragen. Das Ätzen kann Trockenätzen (d.h. reaktives Ionenätzen, Ionenstrahlätzen, Plasmaätzen oder Laserablation), chemisches Nassätzen oder eine Kombination derselben beinhalten.
Nunmehr bezugnehmend auf 3 ist das Basissubstrat 10 von 1 nach dem Bilden eines Teilbereichs 16L, 16R einer optionalen metallhaltigen Haftschicht auf der freigelegten obersten Oberfläche 12 des Basissubstrats 10 dargestellt. Der Teilbereich 16L, 16R der optionalen metallhaltigen Haftschicht wird in Ausführungsformen eingesetzt, bei denen das nachfolgend zu bildende Stressormaterial eine unzureichende Haftung an der freigelegten obersten Oberfläche 12 des Basissubstrats 10 aufweist. Typischerweise wird der Teilbereich 16L, 16R der metallhaltigen Haftschicht eingesetzt, wenn ein Stressormaterial eingesetzt wird, das aus einem Metall besteht. In einigen Ausführungsformen kann anstelle des Teilbereichs 16L, 16R der optionalen metallhaltigen Haftschicht ein Teilbereich einer optionalen Plattierkristallkeimschicht (nicht gezeigt) direkt oben auf der freigelegten obersten Oberfläche 12 des Basissubstrats 10 gebildet werden. In weiteren Ausführungsformen kann ein Mehrschichtstapel aus dem Teilbereich 16L, 16R der optionalen metallhaltigen Haftschicht und den Teilbereichen der optionalen Plattierkristallkeimschicht gebildet werden. Der Teilbereich 16L, 16R der optionalen metallhaltigen Haftschicht und/oder der Teilbereich der optionalen Plattierkristallkeimschicht weisen jeweils die gleiche Form wie jene der wenigstens einen Öffnung 15 auf, die in die deckende Schicht aus Maskenmaterial hinein gebildet ist. Wie gezeigt, bildet sich keiner von dem Teilbereich 16L, 16R der optionalen metallhaltigen Haftschicht und keiner von dem Teilbereich der optionalen Plattierkristallkeimschicht oben auf der Maske 14 aus.
Der Teilbereich 16L, 16R der optionalen metallhaltigen Haftschicht, der in der vorliegenden Offenbarung eingesetzt wird, beinhaltet irgendein Metallhaftmaterial, wie Ti/W, Ti, Cr, Ni oder irgendeine Kombination derselben, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Teilbereich 16L, 16R der optionalen metallhaltigen Haftschicht kann eine einzelne Schicht aufweisen, oder er kann eine Mehrschichtstruktur beinhalten, die wenigstens zwei Schichten aus unterschiedlichen Metallhaftmaterialien aufweist.
Der Teilbereich 16L, 16R der metallhaltigen Haftschicht, der optional auf der freigelegten obersten Oberfläche 12 des Basissubstrats 10 gebildet werden kann, kann bei Raumtemperatur (15 °C bis 40 °C, d.h. 288 K bis 313 K) oder darüber gebildet werden. In einer Ausführungsform kann der Teilbereich 16L, 16R der optionalen metallhaltigen Haftschicht bei einer Temperatur gebildet werden, die zwischen 20 °C (293 K) und 180 °C (353 K) liegt. In einer weiteren Ausführungsform kann der Teilbereich 16L, 16R der optionalen metallhaltigen Haftschicht bei einer Temperatur gebildet werden, die zwischen 20 °C (293 K) und 60 °C (333 K) liegt.
Der Teilbereich 16L, 16R der metallhaltigen Haftschicht, der optional eingesetzt werden kann, kann unter Verwendung von selektiven Abscheidungstechniken gebildet werden, die dem Fachmann allgemein bekannt sind. Zum Beispiel kann der Teilbereich 16L, 16R der optionalen metallhaltigen Haftschicht mittels Sputtern und Plattieren gebildet werden. Wenn eine Sputterabscheidung eingesetzt wird, kann der Sputterabscheidungsprozss des Weiteren einen In-Situ-Sputter-Reinigungsprozess vor der Abscheidung beinhalten.
Wenn er eingesetzt wird, weist der Teilbereich 16L, 16R der optionalen metallhaltigen Haftschicht typischerweise eine Dicke von 5 nm bis 200 nm auf, wobei eine Dicke von 100 nm bis 150 nm typischer ist. In der vorliegenden Offenbarung können auch andere Dicken für den Teilbereich 16L, 16R der optionalen metallhaltigen Haftschicht eingesetzt werden, die unterhalb und/oder oberhalb der vorstehend erwähnten Dickenbereiche liegen.
Der Teilbereich der optionalen Plattierkristallkeimschicht (nicht gezeigt) wird typischerweise in Ausführungsformen eingesetzt, bei denen das nachfolgend zu bildende Stressormaterial ein Metall ist und Plattieren verwendet wird, um das metallhaltige Stressormaterial zu bilden. Der Teilbereich der optionalen Plattierkristallkeimschicht wird eingesetzt, um ein nachfolgendes Plattieren eines vorausgewählten metallhaltigen Stressormaterials selektiv zu fördern. Der Teilbereich der optionalen Plattierkristallkeimschicht kann zum Beispiel eine einzelne Schicht aus Ni oder eine geschichtete Struktur aus zwei oder mehr Metallen aufweisen, wie Al(Unterseite)/Ti/Ni(Oberseite).
Die Dicke des Teilbereichs der optionalen Plattierkristallkeimschicht kann in Abhängigkeit von dem Material oder den Materialien der optionalen Plattierkristallkeimschicht ebenso wie von der zum Bilden derselben verwendeten Technik variieren. Typischerweise weist der Teilbereich der optionalen Plattierkristallkeimschicht eine Dicke von 2 nm bis 400 nm auf. Der Teilbereich der optionalen Plattierkristallkeimschicht kann mittels eines herkömmlichen Abscheidungsprozesses gebildet werden, der zum Beispiel chemische Gasphasenabscheidungs(CVD)-, plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidungs(PECVD)-, atomare Schichtabscheidungs(ALD)- und physikalische Gasphasenabscheidungs(PVD)-Techniken beinhaltet, die Aufdampfung und/oder Sputtern beinhalten können.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird (werden) der Teilbereich 16L, 16R der optionalen metallhaltigen Haftschicht und/oder der Teilbereich der optionalen Plattierkristallkeimschicht bei einer Temperatur gebildet, die kein Auftreten eines spontanen Abtrennens innerhalb des Basissubstrats 10 bewirkt. Mit "spontan" ist gemeint, dass die Entfernung einer dünnen Materialschicht von einem Basissubstrat ohne die Notwendigkeit auftritt, irgendein manuelles Mittel einzusetzen, um eine Rissbildung und -ausbreitung zum Abbrechen der dünnen Materialschicht von dem Basissubstrat zu initiieren. Mit "manuell" ist gemeint, dass eine Rissbildung und -ausbreitung explizit für ein Abbrechen der dünnen Materialschicht von dem Basissubstrat sind.
Nunmehr bezugnehmend auf 4 ist die Struktur von 3 nach dem Bilden eines Teilbereichs 18L, 18R einer Stressorschicht oben auf der freigelegten obersten Oberfläche 12 des Basissubstrats 10 dargestellt, die nicht durch die strukturierte Maske 14 geschützt ist. Nichts von dem Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht bildet sich oben auf der strukturierten Maske 14. Der in der vorliegenden Offenbarung eingesetzte Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht beinhaltet irgendein Material, das bei der Abtrenntemperatur unter Zugbeanspruchung auf dem Basissubstrat 10 ist. Als solches kann der Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht hierin auch als ein Teilbereich einer stressinduzierenden Schicht bezeichnet werden. Gemäß der vorliegenden Offenbarung weist jeder Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht eine kritische Dicke und einen kritischen Stresswert auf, die bewirken, dass ein Bruch im Abtrennmodus innerhalb des Basissubstrats 10 auftritt. Mit "Bruch im Abtrennmodus" ist gemeint, dass ein Riss innerhalb des Basissubstrats 10 gebildet wird und die Kombination von Belastungskräften eine Riss-Trajektorie in einer Tiefe unterhalb der Stressor/Substrat-Grenzfläche aufrechterhält. Mit kritischer Bedingung ist gemeint, dass für eine gegebene Kombination von Stressormaterial und Basissubstratmaterial ein Dickenwert und ein Stressorwert für die Stressorschicht gewählt werden, die einen Bruch im Abtrennmodus möglich machen (einen K_I-Wert erzeugen können, der größer als der K_Ic des Substrats ist).
Wie vorstehend erwähnt, weist der Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht die gleiche Form wie jene der wenigstens einen Öffnung 15 auf, die in die deckende Schicht aus Maskenmaterial hinein gebildet ist. Die Dicke des Teilbereichs 18L, 18R der Stressorschicht wird so gewählt, dass die gewünschte Bruchtiefe innerhalb des Basissubstrats 10 bereitgestellt wird. Wenn zum Beispiel der Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht als Ni gewählt wird, dann tritt ein Bruch in einer Tiefe unterhalb der Stressorschicht 16 bzw. 18 auf, die grob das 2-fache bis 3-fache der Ni-Dicke ist. Der Stresswert für den Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht wird dann so gewählt, dass er der kritischen Bedingung für einen Bruch im Abtrennmodus genügt. Dies kann durch Invertieren der empirischen Gleichung abgeschätzt werden, die durch t* = [(2,5 × 10⁶)(K_Ic ^3/2)]/σ² gegeben ist, wobei t^*die kritische Stressorschichtdicke (in Mikrometer) ist, K_Ic die Bruchfestigkeit (in Einheiten von MPa·m^1/2) des Basissubstrats 10 ist und der Stresswert der Stressorschicht (in MPa oder Megapascal) ist. Der vorstehende Ausdruck ist ein Richtwert, in der Praxis kann das Abtrennen bei Stress- oder Dickenwerten von bis zu 20 % weniger als jenem durch den vorstehenden Ausdruck vorhergesagten auftreten.
Illustrative Beispiele für Materialien, die unter Zugbeanspruchung stehen, wenn sie oben auf das Basissubstrat 10 aufgebracht werden, und die somit als der Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht verwendet werden können, beinhalten ein Metall, ein Polymer, wie eine Streifenschicht, die eine Abtrennung induziert, oder irgendeine Kombination derselben, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Der Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht kann eine einzelne Stressorschicht aufweisen, oder es kann eine Mehrschicht-Stressorstruktur eingesetzt werden, die wenigstens zwei Schichten aus unterschiedlichem Stressormaterial beinhaltet.
In einer Ausführungsform ist der Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht ein Metall. In einer weiteren Ausführungsform ist der Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht ein Streifen, der eine Abtrennung induziert. In einer weiteren Ausführungsform kann der Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht zum Beispiel eine zweiteilige Stressorschicht aufweisen, die einen unteren Teil und einen oberen Teil beinhaltet. Der obere Teil der zweiteiligen Stressorschicht kann aus einer Streifenschicht bestehen, die eine Abtrennung induziert.
Wenn ein Metall als der Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht eingesetzt wird, kann das Metall zum Beispiel Ni, Cr, Fe oder W beinhalten. Es können auch Legierungen dieser Metalle eingesetzt werden. In einer Ausführungsform beinhaltet der Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht wenigstens eine Schicht, die aus Ni besteht.
Wenn ein Polymer als der Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht eingesetzt wird, ist das Polymer ein großes Makromolekül, das aus sich wiederholenden strukturellen Einheiten zusammengesetzt ist. Diese Subeinheiten sind typischerweise durch kovalente chemische Bindungen verbunden. Illustrative Beispiele für Polymere, die als der Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht eingesetzt werden können, beinhalten Polyimidpolyester, Polyolefine, Polyacrylate, Polyurethan, Polyvinylacetat und Polyvinylchlorid, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Wenn eine Streifenschicht, die eine Abtrennung induziert, als der Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht eingesetzt wird, beinhaltet die Streifenschicht, die eine Abtrennung induziert, irgendeinen druckempfindlichen Streifen, der bei einer ersten Temperatur, die zur Bildung des Streifens verwendet wird, flexibel, weich und stressfrei ist, bei einer zweiten Temperatur, die während der Entfernung des oberen Teilbereichs des Basissubstrats 10 verwendet wird, jedoch fest, nachgiebig und dehnbar ist. Mit "druckempfindlicher Streifen" ist ein Haftstreifen gemeint, der bei Anwendung von Druck ohne die Notwendigkeit für ein Lösungsmittel, Wärme oder Wasser zur Aktivierung haftet. Die Zugbeanspruchung in dem Streifen bei der zweiten Temperatur liegt in erster Linie an einer Fehlanpassung der thermischen Ausdehnung zwischen dem Basissubstrat 10 (mit einem niedrigeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten) und dem Streifen (mit einem höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten).
Typischerweise beinhaltet der druckempfindliche Streifen, der in der vorliegenden Offenbarung als der Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht eingesetzt wird, wenigstens eine Haftschicht und eine Basisschicht. Materialien für die Haftschicht und die Basisschicht des druckempfindlichen Streifens beinhalten polymere Materialien, wie zum Beispiel Acryle, Polyester, Olefine und Vinyle mit oder ohne geeignete Weichmacher. Weichmacher sind Additive, welche die Formbarkeit des polymeren Materials, zu dem sie hinzugefügt werden, erhöhen können.
In einer Ausführungsform kann der Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht, der in der vorliegenden Offenbarung eingesetzt wird, bei einer ersten Temperatur gebildet werden, die bei Raumtemperatur liegt (15 °C bis 40 °C). In einer weiteren Ausführungsform kann, wenn eine Streifenschicht eingesetzt wird, die Streifenschicht bei einer ersten Temperatur gebildet werden, die zwischen 15 °C und 60 °C liegt.
Wenn der Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht ein Metall oder ein Polymer ist, kann der Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht unter Verwendung von selektiven, dem Fachmann allgemein bekannten Abscheidungstechniken gebildet werden, die zum Beispiel Eintauchbeschichten, Aufschleuderbeschichten, Aufstreichbeschichten, Sputtern und Plattieren beinhalten.
Wenn der Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht eine Streifenschicht ist, die ein Abtrennen induziert, kann die Streifenschicht von Hand oder durch mechanische Mittel an der Struktur angebracht werden. Der Streifen, der ein Abtrennen induziert, kann unter Verwendung von Techniken gebildet werden, die dem Fachmann allgemein bekannt sind, oder sie können von irgendeinem allgemein bekannten Hersteller von Haftstreifen kommerziell erworben werden. Einige Beispiele für Streifen, die ein Abtrennen induzieren, die in der vorliegenden Offenbarung als der Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht verwendet werden können, beinhalten zum Beispiel den thermischen Ablösestreifen Nitto Denko 3193MS, Kapton KPT-1 und Diversified Biotech's CLEAR-170 (Acryl-Haftmittel, Vinyl-Basis).
In einer Ausführungsform kann eine zweiteilige Stressorschicht auf der freigelegten obersten Oberfläche 12 des Basissubstrats 10 gebildet werden, wobei ein unterer Teil der zweiteiligen Stressorschicht bei einer ersten Temperatur gebildet wird, die bei Raumtemperatur oder etwas darüber liegt (z.B. zwischen 15 °C und 60 °C), wobei ein oberer Teil der zweiteiligen Stressorschicht eine Streifenschicht, die ein Abtrennen induziert, bei einer Hilfstemperatur aufweist, die bei Raumtemperatur liegt.
Wenn der Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht von einer metallischen Beschaffenheit ist, weist er typischerweise eine Dicke von 3 μm bis 50 μm auf, wobei eine Dicke von 4 μm bis 7 μm typischer ist. In der vorliegenden Offenbarung können auch andere Dicken für den Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht eingesetzt werden, die unterhalb und/oder oberhalb der vorstehend erwähnten Dickenbereiche liegen.
Wenn der Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht von einer polymeren Beschaffenheit ist, weist er typischerweise eine Dicke von 10 μm bis 200 μm auf, wobei eine Dicke von 50 μm bis 100 μm typischer ist. In der vorliegenden Offenbarung können auch andere Dicken für den Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht eingesetzt werden, die unterhalb und/oder oberhalb der vorstehend erwähnten Dickenbereiche liegen.
In einer Ausführungsform, bei der mehrere Öffnungen in die strukturierte Maske 14 hinein gebildet sind, kann jeder Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht eine gleiche Zusammensetzung und eine gleiche Dicke aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform, bei der mehrere Öffnungen in die strukturierte Maske 14 hinein gebildet sind, kann jeder Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht eine gleiche Zusammensetzung und eine unterschiedliche Dicke aufweisen. In noch einer weiteren Ausführungsform, bei der mehrere Öffnungen in die strukturierte Maske 14 hinein gebildet sind, kann jeder Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht eine unterschiedliche Zusammensetzung und eine gleiche Dicke aufweisen. In noch einer weiteren Ausführungsform, bei der mehrere Öffnungen in die strukturierte Maske 14 hinein gebildet sind, kann jeder Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht eine unterschiedliche Zusammensetzung und eine unterschiedliche Dicke aufweisen. In noch einer weiteren Ausführungsform können einige der Teilbereiche der Stressorschicht von einer ersten Zusammensetzung sein und eine erste Dicke aufweisen, während andere Teilbereiche der Stressorschicht von einer zweiten Zusammensetzung sein und eine zweite Dicke aufweisen können, wobei sich wenigstens eine der zweiten Zusammensetzung und der zweiten Dicke von wenigstens einer der ersten Zusammensetzung und der ersten Dicke unterscheidet.
Bezugnehmend auf 5 ist die Struktur von 4 nach dem Bilden eines optionalen Handhabungssubstrats 20 oben auf dem Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht dargestellt. Das in der vorliegenden Offenbarung eingesetzte optionale Handhabungssubstrat 20 weist irgendein flexibles Material auf, das einen minimalen Krümmungsradius aufweist, der typischerweise kleiner als 30 cm ist. Illustrative Beispiele für flexible Materialien, die als das optionale Handhabungssubstrat 20 eingesetzt werden können, beinhalten eine Metallfolie oder eine Polyimidfolie. Das optionale Handhabungssubstrat 20 kann verwendet werden, um eine bessere Bruchsteuerung und eine höhere Anpassungsfähigkeit bei der Handhabung des abgetrennten Teilbereichs bereitzustellen, d.h. des Teilbereichs des Basissubstrats unter dem Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht und über den Bruchoberflächen des Basissubstrats 10. Außerdem kann das optionale Handhabungssubstrat 20 verwendet werden, um die Rissausbreitung während des Abtrennens zu leiten. Das optionale Handhabungssubstrat 20 der vorliegenden Offenbarung wird typischerweise, jedoch nicht notwendigerweise, bei einer ersten Temperatur gebildet, die bei Raumtemperatur liegt (15 °C bis 40 °C).
Das optionale Handhabungssubstrat 20 kann unter Verwendung von dem Fachmann allgemein bekannten Abscheidungstechniken gebildet werden, die zum Beispiel Eintauchbeschichten, Aufschleuderbeschichten, Aufstreichbeschichten, Sputtern, chemische Gasphasenabscheidung, plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung, Abscheidung aus einer chemischen Lösung, physikalische Gasphasenabscheidung und Plattieren beinhalten. Das optionale Handhabungssubstrat 20 weist typischerweise eine Dicke von 1 μm bis wenige mm auf, wobei eine Dicke von 70 μm bis 120 μm typischer ist. In der vorliegenden Offenbarung können auch andere Dicken für das optionale Handhabungssubstrat 20 eingesetzt werden, die unterhalb und/oder oberhalb der vorstehend erwähnten Dickenbereiche liegen.
Nunmehr bezugnehmend auf 6 ist die Struktur von 5 nach dem Entfernen eines Teilbereichs 24L, 24R der Materialschicht von dem ursprünglichen Basissubstrat 10 mittels Abtrennen dargestellt; zum Entfernen des Teilbereichs 24L, 24R der Materialschicht von dem Basissubstrat 10 wird kein Ätzen verwendet. Der Teilbereich 24L, 24R der Materialschicht kann hierin auch als ein abgetrennter Teilbereich der Materialschicht des Basissubstrats 10 bezeichnet werden. In den Zeichnungen bezeichnet ein Bezugszeichen 22 einen verbleibenden Teilbereich des Basissubstrats. Wie gezeigt ist, weist der Teilbereich 24L, 24R der Materialschicht die Form des wenigstens einen Teilbereichs 18L, 18R der Stressorschicht auf, während der verbleibende Teilbereich 22 des Basissubstrats wenigstens eine darin befindliche Öffnung 26 aufweist, die mit der Form des wenigstens einen Teilbereichs 18L, 18R der Stressorschicht korreliert.
Das Abtrennen kann bei Raumtemperatur oder bei einer Temperatur initiiert werden, die niedriger als Raumtemperatur ist. In einer Ausführungsform wird das Abtrennen bei Raumtemperatur durchgeführt (d.h. 20 °C bis 40 °C). In einer weiteren Ausführungsform wird das Abtrennen bei einer Temperatur von weniger als 20 °C durchgeführt. In einer weiteren Ausführungsform tritt das Abtrennen bei einer Temperatur von 77 K oder weniger auf. In noch einer weiteren Ausführungsform tritt das Abtrennen bei einer Temperatur von weniger als 206 K auf. In noch einer weiteren Ausführungsform tritt das Abtrennen bei einer Temperatur von 175 K bis 130 K auf.
Wenn eine Temperatur verwendet wird, die niedriger als Raumtemperatur ist, kann der Abtrennprozess bei einer niedrigeren Temperatur als Raumtemperatur mittels Herunterkühlen der Struktur unter Raumtemperatur unter Verwendung von irgendeinem Kühlmittel erreicht werden. Zum Beispiel kann das Kühlen erreicht werden, indem die Struktur in ein Bad mit flüssigem Stickstoff, ein Bad mit flüssigem Helium, ein Eisbad, ein Trockeneisbad, ein Bad mit einem überkritischen Fluid oder irgendeine Tiefsttemperaturumgebungsflüssigkeit oder irgendein Tiefsttemperaturumgebungsgas gelegt wird.
Wenn das Abtrennen bei einer Temperatur durchgeführt wird, die unter Raumtemperatur liegt, wird die abgetrennte Struktur auf Raumtemperatur zurückgeführt, indem der abgetrennten Struktur ermöglicht wird, sich langsam auf Raumtemperatur aufzuwärmen, indem derselben ermöglicht wird, bei Raumtemperatur zu stehen. Alternativ kann die abgetrennte Struktur unter Verwendung von irgendeinem Erwärmungsmittel auf Raumtemperatur aufgewärmt werden.
Nach dem Abtrennen können das optionale Handhabungssubstrat 20, der Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht und, wenn vorhanden, die optionale Plattierkristallkeimschicht und der Teilbereich 16L, 16R der optionalen metallhaltigen Haftschicht von jedem Teilbereich 24L, 24R der Materialschicht entfernt werden, der von dem ursprünglichen Basissubstrat 10 entfernt wurde. Das optionale Handhabungssubstrat 20, der Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht, der Teilbereich der optionalen Plattierkristallkeimschicht und der Teilbereich 16L, 16R der optionalen metallhaltigen Haftschicht können unter Verwendung von herkömmlichen, dem Fachmann allgemein bekannten Techniken von jedem Teilbereich 24L, 24R der Materialschicht des Basissubstrats entfernt werden. Zum Beispiel und in einer Ausführungsform kann zum Entfernen des optionalen Handhabungssubstrats 20, des Teilbereichs 18R, 18L der Stressorschicht, des Teilbereichs der optionalen Plattierkristallkeimschicht und des Teilbereichs 16L, 16R der optionalen metallhaltigen Haftschicht Königswasser (HNO₃/HCl) verwendet werden. In einem weiteren Beispiel wird eine UV- oder Wärmebehandlung zum Entfernen des optionalen Handhabungssubstrats 20 verwendet, gefolgt von einem chemischen Ätzen zum Entfernen des Teilbereichs 18L, 18R der Stressorschicht, gefolgt von einem anderen chemischen Ätzen zum Entfernen des Teilbereichs der optionalen Plattierkristallkeimschicht und des Teilbereichs 16L, 16R der optionalen metallhaltigen Haftschicht. In einigen Ausführungsformen kann die strukturierte Maske 14 unter Verwendung von Techniken, die dem Fachmann allgemein bekannt sind, von der Oberseite des verbleibenden Teilbereichs 22 des Basissubstrats entfernt werden. Zum Beispiel können chemisches Ätzen, Ablösen des Resists und/oder Planarisierung dazu verwendet werden, die strukturierte Maske 14 von der Oberseite des verbleibenden Teilbereichs 22 des Basissubstrats zu entfernen.
Die Dicke des Teilbereichs 24L, 24R der Materialschicht, der von dem Basissubstrat 10 entfernt wurde, variiert in Abhängigkeit von dem Material des Teilbereichs 18L, 18R der Stressorschicht und dem Material des Basissubstrats 10 selbst. In einer Ausführungsform weist jeder Teilbereich 24L, 24R der Materialschicht, der von dem Basissubstrat 10 entfernt wurde, eine Dicke von weniger als 100 Mikrometer auf. In einer weiteren Ausführungsform weist jeder Teilbereich 24L, 24R der Materialschicht, der von dem Basissubstrat 10 abgetrennt wurde, eine Dicke von weniger als 50 Mikrometer auf. In einer Ausführungsform kann jeder Teilbereich 24L, 24R der Materialschicht eine gleiche Dicke aufweisen, während in anderen Ausführungsformen jeder Teilbereich 24L, 24R der Materialschicht unterschiedliche Dicken aufweisen kann. In noch einer weiteren Ausführungsform weisen einige der Teilbereiche der Materialschicht eine erste Dicke auf, und einige der Teilbereiche der Materialschicht weisen eine zweite Dicke auf, die sich von der ersten Dicke unterscheidet.
In einer Ausführungsform kann jede Öffnung 26, die in den verbleibenden Teilbereich 22 des Basissubstrats hinein gebildet ist, eine gleiche Tiefe aufweisen, wie von der obersten Oberfläche des verbleibenden Teilbereichs 22 des Basissubstrats bis zu der untersten Wand der Öffnung 26 gemessen. In einer weiteren Ausführungsform kann jede Öffnung 26, die in den verbleibenden Teilbereich 22 des Basissubstrats hinein gebildet ist, eine andere Tiefe aufweisen, wie von der obersten Oberfläche des verbleibenden Teilbereichs 22 des Basissubstrats bis zu der untersten Wand der Öffnung 26 gemessen. In noch einer weiteren Ausführungsform weisen einige der Öffnungen eine erste Tiefe auf, und einige der Öffnungen weisen eine zweite Tiefe auf, die sich von der ersten Tiefe unterscheidet.
Nunmehr wird auf die 7 bis 11 Bezug genommen, die eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellen. Diese Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist der in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsform ähnlich, mit der Ausnahme, dass zuerst deckende Schichten aus der optionalen metallhaltigen Haftschicht, der optionalen Plattierkristallkeimschicht und der Stressorschicht gebildet werden und danach die deckenden Schichten in wenigstens einen Stapel strukturiert werden, der einen Teilbereich der optionalen metallhaltigen Haftschicht, einen Teilbereich der optionalen Plattierkristallkeimschicht und einen Teilbereich der Stressorschicht beinhaltet.
Als Erstes bezugnehmend auf 7 ist die Struktur von 1 nach dem Bilden einer deckenden Schicht aus einer optionalen metallhaltigen Haftschicht 16 über die gesamte oberste Oberfläche 12 des Basissubstrats 10 hinweg gezeigt. Die deckende Schicht aus der optionalen metallhaltigen Haftschicht 16 weist eine Dicke auf und weist eines der Materialien auf, die vorstehend für den Teilbereich 16L, 16R der optionalen metallhaltigen Haftschicht erwähnt sind. Die deckende Schicht aus der optionalen metallhaltigen Haftschicht 16 kann innerhalb des Temperaturbereichs gebildet werden, der vorstehend für den Teilbereich 16L, 16R der optionalen metallhaltigen Haftschicht erwähnt ist. Die deckende Schicht aus der optionalen metallhaltigen Haftschicht 16 kann mittels Sputtern, chemischer Gasphasenabscheidung, plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung, Abscheidung aus einer chemischen Lösung, physikalischer Gasphasenabscheidung und Plattieren gebildet werden. Wenn eine Sputterabscheidung eingesetzt wird, kann der Sputterabscheidungsprozess des Weiteren einen In-Situ-Sputter-Reinigungsprozess vor der Abscheidung beinhalten.
In Verbindung mit oder anstelle der deckenden Schicht aus einer optionalen metallhaltigen Haftschicht 16 kann eine deckende Schicht aus einer optionalen Plattierkristallkeimschicht (nicht gezeigt) verwendet werden. Die deckende Schicht aus der optionalen Plattierkristallkeimschicht (nicht gezeigt) kann eines der Materialien aufweisen, die vorstehend für den Teilbereich der optionalen Plattierkristallkeimschicht erwähnt sind, und sie kann eine Dicke innerhalb eines Bereichs des Teilbereichs der optionalen Plattierkristallkeimschicht aufweisen, der vorstehend erwähnt ist, und kann unter Verwendung einer der Techniken gebildet werden, die ebenso vorstehend für den Teilbereich der optionalen Plattierkristallkeimschicht erwähnt sind.
Bezugnehmend auf 8 ist die Struktur von 7 nach dem Bilden einer deckenden Schicht aus einem Stressormaterial, im Nachfolgenden Stressorschicht 18, auf der gesamten Oberfläche des Basissubstrats 10 gezeigt. Die Stressorschicht 18 kann auf den freigelegten Oberflächen von einer der deckenden Schicht aus der optionalen metallhaltigen Haftschicht 16, der deckenden Schicht aus der optionalen Plattierkristallkeimschicht oder der obersten Oberfläche 12 des Basissubstrats 10 gebildet werden.
Die Stressorschicht 18 kann eines der stressinduzierenden Materialien aufweisen, die vorstehend für den Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht erwähnt sind. Die Stressorschicht 18 kann eine Dicke innerhalb des Bereichs aufweisen, der vorstehend für den Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht erwähnt ist, und sie kann bei einem der Temperaturbereiche gebildet werden, die vorstehend für den Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht erwähnt sind.
Wenn die Stressorschicht 18 ein Metall oder Polymer aufweist, können Eintauchbeschichten, Aufschleuderbeschichten, Aufstreichbeschichten, Sputtern, chemische Gasphasenabscheidung, plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung, Abscheidung aus einer chemischen Lösung, physikalische Gasphasenabscheidung und Plattieren zur Bildung der Stressorschicht 18 verwendet werden. Wenn die Stressorschicht 18 eine Streifenschicht ist, die ein Abtrennen induziert, kann die Streifenschicht von Hand oder durch mechanische Mittel an der Struktur angebracht werden.
Nunmehr bezugnehmend auf 9 ist die Struktur von 8 nach dem Strukturieren von wenigstens der Stressorschicht 18 in den wenigstens einen Teilbereich 18L, 18R der Stressorschicht dargestellt. In einigen Ausführungsformen wird (werden) die deckende Schicht aus der optionalen metallhaltigen Haftschicht 16 und/oder der Plattierkristallkeimschicht (nicht gezeigt) in den Teilbereich 16L, 16R der optionalen metallhaltigen Haftschicht und/oder die Teilbereiche der optionalen Plattierkristallkeimschicht (nicht gezeigt) strukturiert.
Die in 9 gezeigte Struktur kann mittels Anbringen eines Photoresists oben auf der Stressorschicht und anschließendes Strukturieren des Photoresists mittels Photolithographie gebildet werden. Nach dem Strukturieren des Photoresists können ein oder mehrere Ätzprozesse (Trocken- und/oder Nassätzen) verwendet werden, um die Struktur von dem strukturierten Photoresist in die in 9 gezeigte Struktur zu übertragen.
Nach dem Übertragen der Struktur in die deckenden Schichten, die sich unterhalb des strukturierten Photoresists befinden, kann das strukturierte Photoresist unter Verwendung eines herkömmlichen Ablöseprozesses, wie zum Beispiel Veraschen, entfernt werden.
Nunmehr bezugnehmend auf 10 ist die Struktur von 9 nach dem Bilden eines optionalen Handhabungssubstrats 20 oben auf den Teilbereichen 18L, 18R der Stressorschicht dargestellt. Die vorstehende Beschreibung bezüglich des Handhabungssubstrats 20, das in der zuvor beschriebenen Ausführungsform eingesetzt wurde, gilt auch in gleicher Weise hier für diese Ausführungsform der vorliegenden Abhandlung und ist als solche durch Verweis hierin aufgenommen.
Nunmehr bezugnehmend auf 11 ist die Struktur von 10 nach dem Abtrennen dargestellt. Das Abtrennen kann unter Verwendung der Bedingungen durchgeführt werden, die in der vorherigen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erwähnt sind. Nach dem Abtrennen sind ein Teilbereich 24L, 24R der Materialschicht und ein verbleibender Teilbereich 22 des Basissubstrats mit wenigstens einer Öffnung 26 ausgebildet. Die Details bezüglich des Teilbereichs 24L, 24R der Materialschicht und des verbleibenden Teilbereichs 22 des Basissubstrats mit wenigstens einer Öffnung 26 in der vorherigen Ausführungsform gelten auch in gleicher Weise hier für diese Ausführungsform und sind als solche durch Verweis hierin aufgenommen.
Während die vorliegende Offenbarung insbesondere bezüglich bevorzugter Ausführungsformen derselben gezeigt und beschrieben wurde, versteht es sich für den Fachmann, dass das Vorstehende und weitere Änderungen in den Formen und Details durchgeführt werden können, ohne vom Inhalt und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Es ist daher beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die genauen Formen und Details beschränkt ist, die beschrieben und dargestellt sind, sondern in den Umfang der beigefügten Ansprüche fällt.
Es ist außerdem zu erwähnen, dass einige weitere Aspekte im Kontext dieser Anmeldung relevant sein können:
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann ein Verfahren zum Bereitstellen einer Halbleiterstruktur bereitgestellt werden. Das Verfahren kann aufweisen:
Bereitstellen eines Basissubstrats mit einer gleichmäßigen Dicke und einer planaren obersten Oberfläche, die sich über eine Gesamtheit des Basissubstrats hinweg erstreckt; Bilden eines Teilbereichs einer Stressorschicht oben auf einem Teilbereich der obersten Oberfläche des Basissubstrats, während weitere Teilbereiche der obersten Oberfläche unbedeckt sind; und Abtrennen eines Teilbereichs der Materialschicht von dem Basissubstrat, wobei der Teilbereich der Materialschicht die Form des wenigstens einen Teilbereichs der Stressorschicht aufweist und wobei ein verbleibender Teilbereich des Basissubstrats wenigstens eine darin befindliche Öffnung aufweist, die mit der Form der wenigstens einen Stressorschicht korreliert.
Das Bilden des Teilbereichs der Stressorschicht kann aufweisen:
Bereitstellen einer deckenden Schicht aus Stressormaterial oben auf einer Gesamtheit der obersten Oberfläche des Basissubstrats; und
Strukturieren der deckenden Schicht aus Stressormaterial mittels Lithographie und Ätzen.
Das Basissubstrat kann eine Bruchfestigkeit aufweisen, die geringer als eine Bruchfestigkeit des wenigstens einen Teilbereichs der Stressorschicht ist.
Das Verfahren kann des Weiteren das Bilden von wenigstens einer deckenden Schicht aus einer metallhaltigen Haftschicht und einer deckenden Schicht aus einer Plattierkeimschicht auf der obersten Oberfläche des Basissubstrats vor dem Bilden der deckenden Schicht aus Stressormaterial aufweisen.
Der Teilbereich der Stressorschicht kann ein Metall, ein Polymer oder irgendeine Kombination derselben aufweisen.
Der Teilbereich der Stressorschicht kann außerdem wenigstens das Polymer aufweisen, und das Polymer ist eine Streifenschicht, die eine Abtrennung induziert.
Des Weiteren kann die Abtrennung bei Raumtemperatur oder einer Temperatur durchgeführt werden, die niedriger als Raumtemperatur ist.
Außerdem kann das Verfahren das Bilden eines Handhabungssubstrats oben auf dem Teilbereich der Stressorschicht vor dem Abtrennen aufweisen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2010/0311250 [0003]

Claims

Verfahren zum Bereitstellen einer Halbleiterstruktur, das aufweist: Bereitstellen eines Basissubstrats mit einer gleichmäßigen Dicke und einer planaren obersten Oberfläche, die sich über eine Gesamtheit des Basissubstrats hinweg erstreckt; Bilden von wenigstens einem Teilbereich einer Stressorschicht, der eine Form auf wenigstens einem Teilbereich der obersten Oberfläche des Basissubstrats, jedoch nicht auf der gesamten aufweist; und Abtrennen eines Teilbereichs einer Materialschicht von dem Basissubstrat, wobei der Teilbereich der Materialschicht die Form des wenigstens einen Teilbereichs der Stressorschicht aufweist und wobei ein verbleibender Teilbereich des Basissubstrats wenigstens eine darin befindliche Öffnung aufweist, die mit der Form der wenigstens einen Stressorschicht korreliert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Basissubstrat eine Bruchfestigkeit aufweist, die geringer als eine Bruchfestigkeit des wenigstens einen Teilbereichs der Stressorschicht ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Basissubstrat ein Halbleitermaterial, ein Glas oder eine Keramik aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bilden des Teilbereichs der Stressorschicht aufweist: Bilden einer deckenden Schicht aus Maskenmaterial auf der obersten Oberfläche des Basissubstrats; Bilden einer Öffnung in der deckenden Schicht aus Maskenmaterial, die wenigstens einen Teilbereich der obersten Oberfläche des Basissubstrats freilegt; Auswählen eines Stressormaterials, das eine höhere Bruchfestigkeit als das Basissubstrat aufweist; und Bilden des Stressormaterials oben auf der freigelegten obersten Oberfläche des Basissubstrats.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bilden des Teilbereichs der Stressorschicht aufweist: Bereitstellen einer deckenden Schicht aus Stressormaterial oben auf einer Gesamtheit der obersten Oberfläche des Basissubstrats; und Strukturieren der deckenden Schicht aus Stressormaterial mittels Lithographie und Ätzen.
Verfahren nach Anspruch 1, das des Weiteren ein Bilden von wenigstens einem eines Teilbereichs einer metallhaltigen Haftschicht und eines Teilbereichs einer Plattierkristallkeimschicht unter dem wenigstens einen Teilbereich der Stressorschicht aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Teilbereich der Stressorschicht ein Metall, ein Polymer oder irgendeine Kombination derselben aufweist und/oder wobei der Teilbereich der Stressorschicht wenigstens das Polymer aufweist und das Polymer eine Streifenschicht ist, die eine Abtrennung induziert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abtrennen bei Raumtemperatur oder einer Temperatur durchgeführt wird, die niedriger als Raumtemperatur ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das des Weiteren ein Bilden eines Handhabungssubstrats oben auf dem Teilbereich der Stressorschicht vor dem Abtrennen aufweist.
Verfahren zum Bereitstellen einer Halbleiterstruktur, das aufweist: Bereitstellen eines Basissubstrats mit einer gleichmäßigen Dicke und einer planaren obersten Oberfläche, die sich über eine Gesamtheit des Basissubstrats hinweg erstreckt; Bilden einer strukturierten Maske mit wenigstens einer Öffnung, die einen Teilbereich der obersten Oberfläche des Basissubstrats freilegt; Bilden von wenigstens einem Teilbereich einer Stressorschicht, der eine Form oben auf dem freigelegten Teilbereich des Basissubstrats aufweist; und Abtrennen eines Teilbereichs einer Materialschicht von dem Basissubstrat, wobei der Teilbereich der Materialschicht die Form des wenigstens einen Teilbereichs der Stressorschicht aufweist und wobei ein verbleibender Teilbereich des Basissubstrats wenigstens eine darin befindliche Öffnung aufweist, die mit der Form der wenigstens einen Stressorschicht korreliert.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Basissubstrat eine Bruchfestigkeit aufweist, die geringer als eine Bruchfestigkeit des wenigstens einen Teilbereichs der Stressorschicht ist, und/oder wobei das Basissubstrat ein Halbleitermaterial, ein Glas oder eine Keramik aufweist.
Verfahren nach Anspruch 10, das des Weiteren das Bilden wenigstens von einem eines Teilbereichs einer metallhaltigen Haftschicht und eines Teilbereichs einer Plattierkristallkeimschicht auf der freigelegten obersten Oberfläche des Basissubstrats vor dem Bilden des wenigstens einen Teilbereichs einer Stressorschicht aufweist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Teilbereich der Stressorschicht ein Metall, ein Polymer oder irgendeine Kombination derselben aufweist, und/oder wobei der Teilbereich der Stressorschicht wenigstens das Polymer aufweist und das Polymer eine Streifenschicht ist, die eine Abtrennung induziert.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Abtrennen bei Raumtemperatur oder einer Temperatur durchgeführt wird, die niedriger als Raumtemperatur ist.
Verfahren nach Anspruch 10, das des Weiteren das Bilden eines Handhabungssubstrats oben auf dem Teilbereich der Stressorschicht vor dem Abtrennen aufweist.