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Die Erfindung betrifft ein Bauteil sowie ein Verfahren zum Herstellen mindestens eines Bauteils und zum Separieren von mindestens einem Substrat und mindestens einer auf das mindestens eine Substrat aufgebrachten Bauteilschicht.
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Stand der Technik
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Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen und MEMS (micro-electromechanical systems) werden üblicherweise mehrere unterschiedliche Schichten bzw. Bauteilschichten auf ein Substrat aufgebracht. Als Substrat wird häufig Silizium in Form eines Wafers verwendet. Je nach Herstellungsverfahren und herzustellenden Bauteilen werden die aufgebrachten Bauteilschichten im Laufe des Herstellungsverfahrens strukturiert und bearbeitet. Durch verschiedene Schritte entstehen unterteilte Strukturen, die auf das Substrat aufgebracht werden. Diese unterteilten Strukturen können anschließend separiert bzw. vereinzelt werden. Durch die Separation werden die unterschiedlichen Strukturen, die auf das gemeinsame Substrat aufgebracht sind, voneinander getrennt, sodass eine Vielzahl an separaten Bauteilen entsteht. Eine derartige Separation bzw. Vereinzelung kann beispielsweise durch Sägen erfolgen. Alternativ können zwischen den unterteilten Strukturen Sollbruchstellen bzw. Materialschwachstellen durch Laserstrahlung, sogenanntes „stealth dicing“, eingebracht werden. Hierbei werden sowohl auf einer Oberseite als auch auf einer Unterseite des Substrates Sollbruchstellen eingebracht. Anschließend können die unterteilten Strukturen durch mechanische Einwirkung entlang der Sollbruchstellen voneinander getrennt werden. Bei beiden Separationsverfahren müssen die unterteilten Strukturen einen bestimmten Abstand bzw. einen Separationskanal zueinander aufweisen, um Beschädigungen bei der Separation zu vermeiden. Beispielsweise ist bei einem Sägevorgang mindestens ein Abstand zwischen den unterteilten Strukturen in der Größenordnung der Schnittbreite nötig. Bei einem Einbringen einer Sollbruchstelle durch Laserstrahlung muss der Abstand zumindest dem Durchmesser der einwirkenden Laserstrahlung entsprechen. Des Weiteren können Abweichungen von einer optimalen Schnittbreite oder Bruchkante durch Splitterung entstehen. Somit ist zusätzlich ein Sicherheitsabstand notwendig, der Schädigungen der unterteilten Strukturen durch Splitterung während des Separationsverfahrens vermeiden kann. Durch die Abstände zwischen den unterteilten Strukturen geht Fläche auf einem Substrat ungenutzt verloren, wodurch die Herstellungseffizienz beeinträchtigt werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein Verfahren zum Separieren und Herstellen eines Bauteils vorzuschlagen, bei dem ein Abstand zwischen auf mindestens ein Substrat aufgebrachten unterteilten Strukturen minimiert wird und dadurch eine höhere Anzahl an Bauteilen aus einem Substrat hergestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
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Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen mindestens eines Bauteils und zum Separieren von mindestens einem Substrat und mindestens einer auf das mindestens eine Substrat aufgebrachten Bauteilschicht bereitgestellt. Hierzu wird mindestens eine Bauteilschicht auf eine Vorderseite des Substrates aufgebracht, mindestens ein Trenchgraben ausgehend von einer Oberfläche der Bauteilschicht oder einer Oberfläche eines weiteren Substrates senkrecht zu einer flächigen Ausdehnung der Bauteilschicht in Richtung des Substrates eingebracht und mindestens eine Materialschwachstelle mit einem Laserstrahl auf eine Rückseite des Substrates eingebracht. Auf die Rückseite des Substrates wird anschließend eine expandierbare Schicht aufgebracht und eine Expansion der expandierbaren Schicht induziert, sodass die mindestens eine Bauteilschicht und das mindestens eine Substrat zu mindestens einem Bauteil separiert werden.
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Hierdurch wird während eines Herstellungsprozesses mindestens eine Bauteilschicht auf mindestens ein Substrat aufgebracht und bei Bedarf bearbeitet. Beispielsweise kann die mindestens eine Bauteilschicht und/oder mindestens ein Substrat mechanisch oder chemisch bearbeitet bzw. behandelt werden. Insbesondere können unterschiedliche Aussparrungen bzw. Trenchgräben und Strukturen in die mindestens eine Bauteilschicht und/oder das mindestens eine Substrat eingebracht werden. Durch das Einbringen des mindestens einen Trenchgrabens entstehen mindestens zwei unterteilte Strukturen auf einem Substrat. Dies kann beispielsweise durch Trockenätzen oder Nassätzen realisiert werden. Als Trockenätzprozess kann beispielsweise ein lonenätzprozess verwendet werden. Der Trockenätzprozess kann in mehreren Schritten erfolgen, wobei zwischen jedem Schritt Masken oder Passivierungsschichten aufgebracht werden können. Die Ätzprozesse können sowohl Isotop als auch anisotop erfolgen. Es können auch Hohlräume in die mindestens eine Bauteilschicht oder das mindestens eine Substrat eingebracht werden. Hierdurch können beispielsweise MEM Systeme hergestellt werden, wie beispielsweise Beschleunigungssensoren oder Lagesensoren. Das mindestens eine Substrat kann beispielsweise ein Halbleiter in Form eines Wafers sein. Die mindestens eine auf das mindestens eine Substrat aufgebrachte Bauteilschicht kann zum Beispiel eine dotierte Halbleiterschicht oder eine metallische Schicht sein, die auf das mindestens eine Substrat aufgedampft oder aufgewachsen werden kann. Hierfür kann beispielsweise ein Epitaxieverfahren angewandt werden. Je nach Anwendung und dem herzustellenden Bauteil können unterschiedliche Bauteilschichten in unterschiedlicher Reihenfolge und mit unterschiedlicher lokaler Verteilung auf das mindestens eine Substrat aufgebracht werden. Bei den zur Herstellung des mindestens einen Bauteiles notwendigen Ätzprozessen wird die mindestens eine Bauteilschicht und je nach Anforderungen und Aufbau mindestens ein weiteres Substrat mittels eingebrachter Trenchgräben unterteilt. Hierdurch entstehen unterteile Strukturen auf einem Substrat, dass als Sockelwafer bzw. Sockelsubstrat dient. Durch die Trenchgräben fehlt in diesen Bereichen die mindestens eine Bauteilschicht sowie optionale weitere Substrate auf der Vorderseite des Sockelsubstrates. Dies stellt für das Sockelsubstrat eine Schwächung gegenüber den Bereichen des Substrates mit noch vorhandener Bauteilschicht oder einem zusätzlichen weiteren Substrat dar. Ein Verlauf der Trenchgräben kann somit bei einer mechanischen Belastung eine bevorzugte Bruchkante im darunter liegenden Substrat bilden. Da entlang der Trenchgräben keine weiteren Bearbeitungsschritte mit einem Laser oder einer Säge notwendig sind, können ein Separationskanal und ein Sicherheitsabstand zwischen zukünftigen Bauteilen bzw. den unterteilten Strukturen entfallen oder schmaler ausgeführt sein. Ein eigener Schritt zum Einbringen einer Materialschwachstelle in die Vorderseite des Sockelsubstrates kann somit ebenfalls entfallen. Im Rahmen eines „Stealth Dicing“-Verfahrens kann hierdurch lediglich die Rückseite des Sockelsubstrates mit Laserstrahlung behandelt werden um eine Materialschwachstelle einzubringen. Die mindestens eine Bauteilschicht und das mindestens eine Substrat werden im Laufe des Verfahrens einem Separationsschritt durch induziertes Expandieren einer expandierbaren Schicht bzw. einer expandierbaren Membran, die auf die Rückseite des Sockelsubstrates aufgebracht werden kann, unterzogen. Durch die Separation bzw. Vereinzelung wird die mindestens eine auf das mindestens eine Substrat aufgebrachte Bauteilschicht in eine Vielzahl an separierten bzw. einzelnen Bauteilen zerteilt oder zerbrochen, die jeweils aus einem Abschnitt mindestens einer Bauteilschicht und einem Abschnitt des mindestens eines Substrates bestehen. Da die Separationskanäle zwischen den herzustellenden separaten Bauteilen bzw. den unterteilten Strukturen auf dem Substrat platzsparend ausgeführt bzw. komplett entfallen können, ist es möglich mehr Bauteile aus einem Sockelsubstrat herzustellen. Es kann somit eine größere Bauteil-Dichte auf einem Sockelsubstrat realisiert werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist auf der mindestens einen auf der Vorderseite des Substrates angeordneten Bauteilschicht ein weiteres Substrat angeordnet, wobei der mindestens eine Trenchgraben in das weitere bzw. zweite Substrat eingebracht wird. Hierbei können neben der mindestens einen Bauteilschicht auch mindestens ein weiteres Substrat allein oder mit mindestens einer zwischen dem weiteren Substrat und dem Sockelsubstrat angeordneten Bauteilschicht auf das Sockelsubstrat angeordnet werden. Somit können mehrere Bauteile aus mehreren miteinander verbundenen Substraten und Bauteilschichten hergestellt werden. Vorzugsweise können dabei mehrere Substrate mit jeweils mindestens einer Bauteilschicht versehen und anschließend entlang ihrer flächigen Ausdehnung verbunden werden. Dies kann beispielsweise in Form von Waferbonding realisiert sein. Die mindestens eine Bauteilschicht ist hierbei vorzugsweise zwischen dem weiteren Substrat und dem Sockelsubstrat angeordnet. Des Weiteren kann die mindestens eine Bauteilschicht die beiden Substrate miteinander verbinden. Das weitere Substrat kann im Rahmen einer Strukturierung oder Bearbeitung mit Trenchgräben versehen werden. Die Trenchgräben können hierbei bis in die mindestens eine Bauteilschicht hinein oder über die mindestens eine Bauteilschicht hinaus eingebracht werden. Hierbei kann das Substrat während der Bearbeitung des weiteren Substrates oder der mindestens einen Bauteilschicht mechanische Stabilität des Wafers gewährleisten.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens verlaufen der mindestens eine Trenchgraben und die mindestens eine eingebrachte Materialschwachstelle parallel in einer senkrechten Ebene zueinander. Die senkrechte Ebene verläuft orthogonal zu einer flächigen Ausdehnung der Vorderseite oder Rückseite des Sockelsubstrates. Hierdurch sind die mindestens eine eingebrachte Materialschwachstelle und der mindestens eine Trenchgraben einander gegenüberliegend auf der mindestens einen Bauteilschicht und der Rückseite des Sockelsubstrates angeordnet. Bei einem parallelen Verlauf des mindestens einen Trenchgrabens und der mindestens einen Materialschwachstelle kann eine optimale Bruchkante bzw. Separationskante realisiert werden, die einen geringen Grad an Splitterung aufweist.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens werden das mindestens eine Bauteil und das mindestens eine Substrat entlang der mindestens einen Materialschwachstelle separiert. Bei der Separation kann das mindestens eine Substrat und/oder die mindestens eine auf das mindestens eine Substrat aufgebrachte Bauteilschicht vorzugsweise entlang eines Verlaufs des mindestens einen Trenchgrabens und/oder eines Verlaufs der mindestens einen Materialschwachstelle brechen. Hierdurch kann eine kontrollierte Vereinzelung bzw. Separation durchgeführt werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der mindestens eine Trenchgraben bis zu der Vorderseite des Substrates eingebracht. Es wird mindestens ein Trenchgraben in die mindestens eine Bauteilschicht eingebracht, der von einer Oberfläche der mindestens einen Bauteilschicht bis zu einer Oberfläche der Vorderseite des Sockelsubstrates reicht. Bei einer Verwendung eines weiteren Substrates, dass auf der mindestens einen Bauteilschicht angeordnet ist, wird der mindestens eine Trenchgraben ausgehend von der Oberfläche des weiteren Substrates durch die mindestens eine Bauteilschicht hindurch bis zu der Vorderseite des Sockelsubstrates eingebracht. Hierdurch entsteht ein Separationskanal in einer Breite des Trenchgrabens. Der Separationskanal stellt gleichzeitig eine Grenze zwischen mindestens zwei zukünftigen Bauteilen bzw. den unterteilten Strukturen dar.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der mindestens eine Trenchgraben über eine Oberfläche der Vorderseite des Substrates hinaus in das Substrat eingebracht. Hierdurch reicht der mindestens eine Trenchgraben bis in das Substrat bzw. Sockelsubstrat hinein. Dies kann beispielsweise durch Materialabtrag in Form eines Trockenätzprozesses realisiert werden. Der Trockenätzprozess kann hierbei auch aus mehreren Schritten bestehen. Zwischen den einzelnen Schritten zum Erzeugen des mindestens einen Trenchgrabens können umliegende Bereiche der mindestens einen Bauteilschicht, eines optionalen zweiten bzw. weiteren Substrates und des Sockelsubstrates durch Auftrag von Passivierungsschichten oder durch Maskieren geschützt werden. Durch das Trockenätzen wird ein Schnitt durch die mindestens eine Bauteilschicht und durch mindestens ein optionales weiteres Substrat erzeugt. Zusätzlich wird Material des Substrates abgetragen und eine Schichtdicke des Substrates entlang des Trenchgrabens verkleinert. Hierdurch entsteht ein in das Substrat hinein gerichteter vertikaler Abstand zwischen der Bruchkante und der mindestens einen auf der Vorderseite des Substrates aufgebrachten Bauteilschicht. So kann das die Bauteilschicht trotz eventueller Splitterungen des Substrates bei der Separation unversehrt bleiben. Des Weiteren wird hierdurch anstatt eines zweidimensionalen Separationskanals ein dreidimensionaler Separationskanal erzeugt. Der dreidimensionale Separationskanal kann beispielsweise eine halbkreisförmige Aussparung des Substrates entlang des Trenchgrabens bzw. an einem Boden des Trenchgrabens sein. Alternativ kann der Separationskanal spitz zu einer Bruchkante zulaufen oder rechteckig geformt sein.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die expandierbare Schicht durch Wärme ausgedehnt. Die expandierbare Schicht kann beispielsweise eine expandierbare Membran sein. Die expandierbare Schicht kann einen internen oder externen Heizmechanismus aufweisen. Durch Aufwärmen der expandierbaren Schicht kann eine Volumenausdehnung der expandierbaren Schicht initiiert werden. Alternativ kann die expandierbare Schicht in Form einer pneumatisch befüllbaren Membran ausgeführt sein. Hierdurch kann Druckluft in die expandierbare Schicht hinein oder hinaus geleitet werden um eine Volumenänderung der expandierbaren Schicht zu bewirken.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird durch das Einbringen von mindestens einem Trenchgraben die Bauteilschicht und ein optionales weiteres Substrat unterteilt. Das weitere Substrat kann hierbei zwischen der mindestens einen Bauteilschicht und dem Sockelsubstrat angeordnet sein. Alternativ kann die mindestens eine Bauteilschicht zwischen dem optionalen weiteren Substrat und dem Sockelsubstrat positioniert sein. Durch das Einbringen mindestens eines Trenchgrabens entsteht eine Unterteilung bzw. Grenze zwischen mindestens zwei zukünftigen Bauteilen, die nach einem Separationsvorgang entstehen. Der mindestens eine Trenchgraben erzeugt hierbei mindestens zwei unterteilte Strukturen, die vorzugsweise simultan mit dem Einbringen der Trenchgräben zumindest teilweise hergestellt werden. Die unterteilten Strukturen können hierbei aus mehreren Bauteilschchten und weiteren Substraten bestehen. Vorzugsweise weist jedes zukünftige Bauteil an mindestens drei Seiten einen Trenchgraben als Unterteilung zu benachbarten zukünftigen Bauteilen auf.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Bauteil bereitgestellt, das nach einem Verfahren gemäß dem vorherigen Aspekt der Erfindung hergestellt wurde. Das Bauteil weist mindestens eine auf mindestens ein Substrat aufgebrachte unterteilte Bauteilschicht auf.
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Durch ein Einbringen von mindestens drei Trechgräben zum Unterteilen der mindestens einen auf das Substrat bzw. Sockelsubstrat aufgebrachten Bauteilschicht und optionalem weiteren Substrat wird das Sockelsubstrat entlang der Trenchgräben geschwächt und mit einer Sollbruchstelle versehen. Im Rahmen eines „Stealth Dicing“ Verfahrens können die Bauteilschichten und mindestens eine Substrat separiert werden. Hierzu kann eine Materialschwächung auf einer Unterseite bzw. Rückseite des Sockelsubstrates durch Laserstrahlung zum Separieren der durch eingebrachte Trenchgräben entstandenen unterteilten Strukturen eingebracht werden. Auf einer Vorderseite bzw. Oberseite des Sockelsubstrates ist eine zweite Materialschwächung nicht notwendig, da das Sockelsubstrat dort im Rahmen eines Herstellungsprozesses bereits durch Trenchgräben geschwächt wurde. Mit dem Herstellungsprozess ist hierbei ein gesamter Verfahrensablauf bis zu einem „Stealth Dicing“-Prozess gemeint, der die bereits unterteilten Bauteilschichten und optionale weitere Substrate mit Materialschwachstellen versieht und zum Separieren der Bauteilschichten, des Sockelsubstrates und optionalen weiteren Substrates mechanisch expandiert. Durch das Einbringen von Trenchgräben, die in das Sockelsubstrat hineinreichen und das Sockelsubstrat entlang des Trechgrabens im Rahmen eines Materialabtrages oberflächlich schwächen, kann eine optimierte Bruchkante bzw. Trennungskante im Sockelsubstrat realisiert werden. Hierbei kann ein konventioneller Separierungskanal zum Beabstanden der unterteilten Strukturen entfallen, da ein zusätzlicher Eintrag einer Materialschwächung durch Laserstrahlung oder Sägen entlang des Trenchgrabens nicht notwendig ist. Insbesondere kann eine Bruchkante durch den oberflächlich in das Sockelsubstrat eingebrachten Trenchgraben vertikal in das Sockelsubstrat hinein entsprechend einer Tiefe des mindestens einen Trenchgrabens hinein verschoben werden. Hierdurch kann ein Sicherheitsabstand zwischen den unterteilten Strukturen platzsparend ausgestaltet oder generell auf eine Beabstandung zwischen den künftigen Bauteilen verzichtet werden, wodurch die unterteilten Strukturen einen kleineren Abstand zueinander aufweisen können. So kann eine höhere Bauteildichte auf einem Sockesubstrat bei der Herstellung realisiert werden.
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Im Folgenden werden anhand von stark vereinfachten schematischen Darstellungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen
- 1 einen ersten Schritt eines Verfahrens zur Separierung und Herstellung eines Bauteils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 einen zweiten Schritt des Verfahrens zur Separierung und Herstellung eines Bauteils gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
- 3 einen dritten Schritt des Verfahrens zur Separierung und Herstellung eines Bauteils gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
- 4 einen vierten Schritt des Verfahrens zur Separierung und Herstellung eines Bauteils gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
- 5 einen fünften Schritt des Verfahrens zur Separierung und Herstellung eines Bauteils gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
- 6 einen sechsten Schritt des Verfahrens zur Separierung und Herstellung eines Bauteils gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
- 7a-7c schematischen Querschnitt von Trenchgräben gemäß weiteren Ausführungsbeispielen und
- 8 einen sechsten Schritt des Verfahrens zur Separierung und Herstellung eines Bauteils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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In den Figuren weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils dieselben Bezugsziffern auf.
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Die 1 zeigt einen ersten Schritt eines Verfahrens zum Herstellen eines in 6 gezeigten Bauteils 3 und zum Separieren einer Bauteilschicht 1 und eines Substrates 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Hierbei wurde eine Bauteilschicht 1 auf ein Substrat 2 durch Bedampfung aufgebracht. Das Substrat 2 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel ein Silizium-Wafer und dient als Sockelsubstrat 2.
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In der 2 ist ein zweiter Schritt eines Verfahrens zum Herstellen eines Bauteils 3 und zum Separieren einer Bauteilschicht 1 und eines Substrates 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. In die Bauteilschicht 1 wurden zwei Trenchgräben 4 eingebracht. Die Trenchgräben 4 unterteilen die Bauteilschicht 1 in mehrere unterteilte Bauteilschichten 6 auf. In eine unterteilte Bauteilschicht 6 wurde des Weiteren eine Bondpassöffnung 8 eingebracht. Die Bondpassöffnung 8 und die Trenchgräben 4 wurden durch einen anisotopen Trockenätzprozess eingebracht. Die Trenchgräben 4 verlaufen bis in das Sockelsubstrat 2 hinein und reduzieren somit eine Materialdicke des Sockelsubstrates 2 unterhalb der Trenchgräben 4.
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Die 3 zeigt einen dritten Schritt des Verfahrens zum Herstellen eines Bauteils 3 und zum Separieren einer Bauteilschicht 1 und eines Substrates 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Von einer Unterseite 10 bzw. Rückseite 10 des Sockelsubstrates 2 wird durch Laserstrahlung 12 an zwei Stellen eine Materialschwachstelle 14 in das Sockelsubstrat 2 eingebracht. Die Materialschwachstellen 14 verlaufen parallel in einer Ebene mit den Trenchgräben 4 auf einer Oberseite bzw. Vorderseite 16 des Sockelsubstrates 2. Die Ebene verläuft hierbei orthogonal zu einer flächigen Ausdehnung der Vorderseite 16 des Sockelsubstrates 2. Hierdurch sind sowohl auf der Vorderseite 16 als auch auf der Rückseite 10 des Sockelsubstrates 2 parallel verlaufende Sollbruchstellen 4, 14 eingebracht.
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Die 4 zeigt einen vierten Schritt des Verfahrens zum Herstellen eines Bauteils 3 und zum Separieren einer Bauteilschicht 1 und eines Substrates 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Auf die Unterseite 10 des Sockelsubstrates 2 wird eine expandierbare Schicht 18 in Form einer aufheizbaren Folie 18 laminiert. Hierzu weist die expandierbare Schicht 18 eine chemisch aktive Oberfläche auf. Somit kann die expandierbare Schicht 18 auf die Rückseite 10 des Sockelsubstrates 2 geklebt bzw. mit einer Aufrollvorrichtung 19 auf die Rückseite 10 des Substrates 2 aufgebracht werden. Durch das Aufrollen der expandierbaren Schicht 18 mit der Aufrollvorrichtung 19 werden Lufteinschlüsse vermieden und eine vollständige Verbindung zwischen der expandierbaren Schicht 18 und dem Sockelsubstrat 2 ermöglicht.
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In der 5 ist ein fünfter Schritt des Verfahrens zum Herstellen eines Bauteils 3 und zum Separieren einer Bauteilschicht 1 und eines Substrates 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die expandierbare Schicht 18 wurde vollständig auf das Sockelsubstrat 2 aufgebracht und ist mit dem Sockelsubstrat 2 stoffschlüssig verbunden. Durch eine nicht dargestellte Heizvorrichtung wird die expandierbare Schicht 18 aufgewärmt. Durch eine Erhöhung der Temperatur der expandierbaren Schicht 18 entsteht eine Volumenzunahme basierend auf einem Volumenausdehnungskoeffizient eines Materials der expandierbaren Schicht 18. Die Volumenzunahme ist proportional zu der Temperatur der expandierbaren Schicht 18. Die Pfeile verdeutlichen eine Ausdehnung der expandierbaren Schicht 18 entlang der Rückseite 10 des Sockelsubstrates 2. Aufgrund der stoffschlüssigen Verbindung zwischen der expandierbaren Schicht 18 und dem Sockelsubstrat 2 wirkt durch die Volumenausdehnung der expandierbaren Schicht 18 eine mechanische Kraft auf die Rückseite 10 des Sockelsubstrates 2.
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Die 6 zeigt einen sechsten Schritt des Verfahrens zum Herstellen eines Bauteils 3 und zum Separieren einer Bauteilschicht 1 und eines Substrates 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Durch die auf das Sockelsubstrat 2 wirkenden Kräfte bricht das Sockelsubstrat 2 entlang er Materialschwachstellen 14. Insbesondere entstehen Bruchstellen zwischen den Materialschwachstellen 14 und den Trenchgräben 4 entlang einer Richtung senkrecht zu einer horizontalen Ausdehnung des Sockelsubstrates 2. Durch diesen Separationsvorgang bricht das Sockelsubstrat 2 und die Bauteilschicht 1 in definierte, einzelne Bauteile 3. In weiteren Verarbeitungsschritten kann die expandierbare Folie 18 entfernt werden und die separierten Bauteile 3 weiteren Verarbeitungsschritten unterzogen werden. Beispielsweise können die Bauteile 3 durch Reinigungsprozesse nachbehandelt werden oder mit weiteren Elementen wie beispielsweise elektrischen Leitungen verbunden werden.
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In den 7a-7c sind schematische Querschnitte von Trenchgräben 4 gemäß weiteren Ausführungsbeispielen vergrößert dargestellt. Insbesondere in 7b weist der Trenchgraben 4 einen abgerundeten Boden auf. Der abgerundete Boden weist hierbei eine leichte Aushöhlung auf, die durch einen isotopen Materialabtrag eingebracht wurde. Ein isotoper Materialabtrag kann beispielsweise durch einen Naßätzprozess erzeugt werden. Die 7c zeigt einen Trenchgraben 4 mit einem zu einer Mitte des Trenchgrabens 4 spitz zulaufenden Boden. Hierdurch kann eine Vereinzelung bzw. Separierung des Sockelsubstrates 2 zuverlässig und mit einem geringen Splitterungsgrad durchgeführt werden.
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Die 8 zeigt einen sechsten Schritt des Verfahrens zum Herstellen eines Bauteils 3 und zum Separieren einer Bauteilschicht 1, eines Sockelsubstrates 2 und eines weiteren Substrates 20 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel wurde nach dem Aufbringen einer Bauteilschicht 1 auf das Sockelsubstrat 2, Strukturen 8 bzw. Aussparungen 8 in die Bauteilschicht 1 eingebracht. Anschließend wurde mittels eines Waferbondverfahrens ein weiteres Substrat 20 auf eine Oberfläche 24 der Bauteilschicht 1aufgebracht. Die Bauteilschicht 1 ist somit zwischen dem Sockelsubstrat 2 und dem zweiten bzw. weiteren Substrat 20 angeordnet. Anschließend wurden die Trenchgräben 4 ausgehend von einer Oberfläche 26 des weiteren Substrates 20 durch das weitere Substrat 20 und die Bauteilschicht 1 hindurch eingebracht. Zusätzlich wurde eine Aussparung 22 in das weitere Substrat 20 eingebracht. Die Strukturierung bzw. das Einbringen der Aussparung 22 des weiteren Substrates 20 wurde simultan mit dem Einbringen der Trenchgräben 4 durchgeführt. Anschließend wurden, analog zum ersten Ausführungsbeispiel, von der Unterseite 10 des Sockelsubstrates 2 durch Laserstrahlung 12 Materialschwachstelle 14 in das Sockelsubstrat 2 eingebracht. Durch das Aufbringen einer expandierbaren Schicht 18 auf das Sockelsubstrat 2 und das Expandieren der expandierbaren Schicht 18 bricht das Sockelsubstrat 2 mit dem weiteren Substrat 20 und der Bauteilschicht 1 in definierte, einzelne Bauteile 3.
