KR20230007321A - 캐리어 기판, 캐리어 기판의 제조 방법 및 캐리어 기판으로부터 제품 기판으로 전사층을 전사하는 방법 - Google Patents

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에베 그룹 에. 탈너 게엠베하
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Abstract

본 발명은 캐리어 기판으로부터 제품 기판 상으로 전사층을 전사하기 위한 캐리어 기판, 캐리어 기판의 제조 방법 및 캐리어 기판으로부터 제품 기판 상으로 전사층을 전사하는 방법에 관한 것이다.

Description

캐리어 기판, 캐리어 기판의 제조 방법 및 캐리어 기판으로부터 제품 기판으로 전사층을 전사하는 방법
본 발명은 캐리어 기판, 캐리어 기판의 제조 방법 및 캐리어 기판으로부터 제품 기판으로 전사층을 전사하는 방법을 기술한다. 전사 층, 특히 그래핀 층은 먼저 캐리어 기판 상에 배열되고, 특히 전사 층이 캐리어 기판의 층 상에서 생성되거나 성장되고, 제품 기판으로의 전사를 위한 방법에 의해 전사된다.
레이어 전사 공정은 이미 선행 기술에 존재한다. 이러한 공정은 특히 두께가 마이크로미터 또는 나노미터 범위인 매우 얇은 전사층을 한 기판에서 다른 기판으로 옮기는 데 사용된다. 이러한 층의 대부분은 특정 제 1 표면에서만 생성될 수 있지만 동시에 후속 기능 구성요소의 일부가 되도록 의도된 것은 아니다. 따라서 층은 제 1 표면에서 제 2 표면으로 옮겨져야 한다.
반도체 산업에서 가장 널리 알려진 레이어 전사 공정 중 하나는 SmartCutTM 공정이다. 상기 공정에서 이온, 특히 수소 이온은 제 1 단결정 기판으로 연소된다. 수소 이온의 침투 깊이는 운동 에너지에 의해 제어될 수 있으며 수 나노미터에 달한다. 수소 이온은 기판이 산화된 제 2 기판에 결합될 때까지 제 1 기판에 남아 있다. 그런 다음 열 공정을 통해 수소 원자가 결합하여 물 분자를 형성하고 수소 이온이 수집된 표면을 따라 제 1 단결정 기판이 분리된다. 산화물이 두 개의 다른 물질(보통 실리콘) 사이에 둘러싸이는 삼중층 구조가 얻어진다. 제 1 기판의 전사된 층은 매우 얇고 무엇보다 단결정이다. 후자 아래에 있는 산화물 층은 스위칭 주파수가 높은 부품, 특히 트랜지스터에 유리한 영향을 미친다.
넓은 면적에 그래핀을 생산하기 위한 시도가 수년 동안 업계에서 이루어졌다. 종래 기술에서 그래핀을 제조하는 많은 방법이 있다. 그래핀 플레이크는 이미 산업적으로 톤 단위로 생산할 수 있다. 그러나 이러한 그래핀 플레이크는 반도체 산업에서 이차적으로 중요한다. 그 이유는 너무 작고 주로 습식 화학 공정, 특히 용액에서 발생하며 기판 표면에서는 발생하지 않기 때문이다. 웨이퍼 레벨에서, 즉 웨이퍼의 전체 영역에 걸쳐, 또는 웨이퍼의 이미 존재하는 토폴로지에서 목표 방식으로 그래핀 층을 생성하는 것이 바람직하다. 그러나 웨이퍼 레벨에서 그래핀 층을 생산하는 것이 가장 유망한 것으로 보인다.
가장 큰 문제는 그래핀 층 또는 기타 민감한 층을 생산하여 비용 효율적이고 신속하며 대면적 및 무결점 방식으로 전사하는 데 있다. 경험에 따르면 그래핀 층의 대면적 성장은 바람직하게는 특히 단결정질 금속 표면에서 발생하는 것으로 나타났다.
그러나 문제는 그래핀이 넓은 영역에 걸쳐 성장해야 하는 표면이 매우 드물게 그래핀이 구조화되고 사용될 표면과 일치한다는 사실에 있다. 따라서 그래핀은 생산 표면인 제 1 표면에서 사용 표면인 제 2 표면으로 전사되어야 한다. 전사에서, 일반적으로 디본딩 수단, 특히 레이저를 사용하는데, 그 영향, 특히 전자기 복사는 전사 층 또는 그래핀 층을 파괴하거나 손상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 문제는 종래 기술에서 발견된 결점을 적어도 부분적으로 극복하고, 특히 완전히 극복하는, 캐리어 기판, 캐리어 기판의 제조 방법 및 캐리어 기판으로부터 제품 기판으로 전사층을 전사하는 방법을 제공하는 것이다. 특히, 캐리어 기판으로부터 제품 기판 상으로 전사 층을 전사하기 위해 개선된 캐리어 기판, 캐리어 기판 제조 방법 및 전사 방법을 특정하는 것이 본 발명의 문제이다. 또한, 특히 본 발명의 문제는 특히 전자기 복사에 의해 전사층이 파괴되거나 손상되지 않는 캐리어 기판 및 캐리어 기판으로부터 제품 기판으로 전사층을 전사하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 편성된 청구항의 특징으로 해결된다. 본 발명의 유리한 전개은 종속항에서 특정된다. 상세한 설명, 청구범위 및/또는 도면에 명시된 2개 이상의 특징의 모든 조합도 본 발명의 범위에 속한다. 명시된 값 범위에서 명시된 한계 내에 있는 값은 또한 제한 값으로 공개되는 것으로 간주되어야 하며 임의의 조합으로 청구될 수 있다.
하기에서, 특히 그래핀 층 형태의 전사 층 또는 전사될 층은 제품 기판 상으로 전사될 캐리어 기판 상의 층을 의미하는 것으로 이해된다. 특히, 전사층은 캐리어 기판의 보호층 또는 성장층 상에 성장되었다. 따라서 보호층과 성장층은 하기에서 동의어로 사용된다.
그러나 성장 층과 보호 층은 두 개의 다른 층일 수 있다. 성장층은 전사층과 접촉하여 보호층이 성장층과 캐리어 기판 사이에 위치한다. 하기에서는 단순화를 위해 성장층과 보호층이 동일한 것으로 가정한다. 이 상태는 또한 이 경우에 단 하나의 층이 증착되어야 하고 따라서 공정 비용이 더 낮게 유지될 수 있기 때문에 경제적으로 더 합리적이다.
따라서, 본 발명은 캐리어 기판으로부터 제품 기판으로 전사층을 전사하기 위한 캐리어 기판에 관한 것으로, 적어도 하기 층을 다음 순서로 포함한다:
- 캐리어 베이스 기판,
- 보호층 및
- 전사층,
여기서 전사층은 보호층 상에 성장된다.
캐리어 기판은 전술한 순서로 적어도 전술한 층을 포함한다. 그러나, 특히 특정 기능을 갖는 추가의 중간 층이 전술한 층 사이 및/또는 위에 배열되는 것도 생각할 수 있다. 특히, 보호 층은 예를 들어 각각이 전사 층을 보호하는 복수의 개별 층을 포함할 수 있다. 보호층은 특히 전사에 작용하여 전사층을 손상시키거나 파괴할 수 있는 영향에 대해 전사층을 보호하기 위한 장벽 역할을 한다. 캐리어 기판으로부터 제품 기판으로 전사층을 전사하기 위해, 특히 보호층과 전사층 사이의 영역에서의 접착성이 감소되며, 여기서 보호층은 전사될 층을 차폐한다. 캐리어 기판의 이러한 층 구조의 결과로서, 전사층의 전사는 유리하게 간단하고 효율적인 방식으로 수행될 수 있고, 전사층은 보호층에 의해 보호되기 때문에 전사층이 손상되지 않는다. 또한, 보호층의 장벽과 전사층의 성장층의 이중 기능의 결과로 산업적 규모의 비용 효율적인 생산이 가능하다.
본 발명은 또한, 특히 선행 청구항들 중 적어도 하나에 따른, 캐리어 기판으로부터 제품 기판 상으로 전사층을 전사하기 위한 캐리어 기판의 제조 방법에 관한 것으로, 다음 단계를 포함한다:
i) 캐리어 베이스 기판의 제공 단계,
ii) 캐리어 베이스 기판 상에 보호층을 도포하는 단계,
iii) 보호층 상의 전사층, 특히 그래핀층의 성장 단계.
캐리어 기판의 제조 방법은 전사층이 보호층 상에 성장되도록 제공한다. 보호층은 한편으로는 전사층의 전사 동안 전사층의 보호 역할을 할 수 있고, 또한 전사층의 생성 또는 성장을 위한 위치로서의 역할도 할 수 있다. 따라서 보호 층은 이중 기능을 가지므로 생산 시 추가 층을 절약할 수 있다. 또한, 보호층을 포함하는 캐리어 기판에 의해, 전사층을 손상시키지 않고 후속 전사가 가능하다. 유리하게는, 따라서 제품 기판 상의 사용으로부터 전사 층의 생성 또는 성장 위치를 쉽게 분리하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명은 캐리어 기판 또는 캐리어 기판의 제조 방법에 따라 제조된 캐리어 기판으로부터 제품 기판 상으로 전사층을 전사하는 방법에 관한 것으로,
- 캐리어 기판이 제품 기판과 접촉하여 전사층이 제품 기판을 향하도록 하고,
- 적어도 하나의 디본딩 수단이 캐리어 기판에 작용하여, 보호층과 함께 전사층이 캐리어 베이스 기판으로부터 분리되도록 한다.
따라서, 전사층을 전사하는 방법은 유리하게는 전사층을 한 표면에서 다른 표면으로 간단하고 효율적인 전사, 특히 생산 표면에서 사용 표면으로 전사를 가능하게 한다.
분리는 특히 레이저 형태, 바람직하게는 적외선 레이저 형태의 적어도 하나의 탈착 수단의 작용에 의해 가능하며, 여기서 보호 층은 적어도 하나의 탈착의 영향으로부터 전사 층을 보호한다. 전달 층이 손상되지 않도록 영향에 대해 전달 층을 의미하거나 보호한다. 특히, 보호층과 함께 전사층이 캐리어 기판으로부터 분리되고 보호층이 후속적으로 제거되도록 제공된다. 캐리어 기판은 제품 기판에 의해 접촉되어, 접촉 표면들 사이의 상대 이동이 유리하게 더 이상 가능하지 않게 된다. 접촉이 이루어지기 전에, 캐리어 기판과 제품 기판은 특히 각각의 기판 홀더의 정렬에 의해 서로 정렬된다. 정렬을 위해, 가능한 정확한 정렬을 위해 캐리어 기판 및/또는 제품 기판에 도포되는 정렬 마크가 특히 사용된다.
결과적으로, 제품 기판 상으로의 전사 층의 전사는 간단하고 효율적인 방식으로 유리하게 가능하다. 특히 유리하게는, 전사층이 디본딩 수단의 작용에 의해 손상되거나 파괴되지 않는다. 전사층의 생성 또는 성장은 캐리어 기판 상에서 미리 수행된다. 따라서, 전사층은 캐리어 기판, 특히 보호층 상의 그 생성 또는 성장 장소로부터 유리하게 분리될 수 있고, 제품 기판 상에 배열될 수 있다.
캐리어 기판의 바람직한 실시예에서, 전사 층이 그래핀 층이 되도록 제공된다. 그래핀층은 보호층 위에 배치되어 보호층에 의해 보호된다. 그래핀층을 전사하도록 설계된 캐리어 기판이 캐리어 베이스 기판으로부터 보호층과 함께 전사 동안 탈착되고 따라서 그래핀 층이 캐리어 기판으로부터 분리되도록 제공되기 때문에, 탈착을 위한 수단, 특히 전자기 복사의 형태로 그래핀 층을 손상시키거나 파괴할 수 없다. 따라서 캐리어 기판은 그래핀 층의 전달을 위해 예정되어 있다. 캐리어 기판은 유리하게도 이전에 실험실 규모에서와 같이 간단하고 효율적인 생산 및 그래핀 층의 대량 전달을 가능하게 한다. 특별한 이점은 그래핀 층이 보호층의 전사층으로 성장한다는 사실에 있다.
캐리어 기판의 또 다른 바람직한 실시예에서, 보호층, 특히 전사층에 대면하는 표면의 조도가 100㎛ 미만, 바람직하게는 10㎛ 미만, 더욱 더 바람직하게는 1㎛ 미만, 가장 바람직하게는 100 nm 미만, 가장 바람직하게는 10 nm 미만이 되도록 제공된다. 특히 전사층의 생성 또는 성장이 우선적으로 가능하게 되는 것은 성장층의 조도를 가능한 한 작게 유지함으로써만 가능하다. 특히 얇은 전사층, 특히 그래핀층은 매우 평평하고 깨끗한 표면에서 성장해야 한다. 따라서 전사층이 전사 동안 작용하는 디본딩 수단의 영향 이전에도 보호되는 층 상에 전사층이 생성된다. 보호층은 바람직하게는 전사층의 성장 전에 그의 제조 동안 재결정화되어 전사층, 특히 그래핀 층의 성장이 추가로 단순화되거나 개선된다.
캐리어 기판의 다른 바람직한 실시예에서, 캐리어 기판이 캐리어 베이스 기판과 보호층 사이에 배열된 적어도 하나의 이형층을 포함하도록 제공된다. 이형층은 유리하게는 캐리어 베이스 기판에서 전사층의 분리의 정확한 위치를 미리 결정할 수 있다. 더욱이, 이형층을 따른 분리는 유리하게 간단하고 효율적인 방식으로 일어날 수 있다.
이형층의 설계를 통해, 캐리어 베이스 기판와 보호층 사이에 요구되는 접착력이 또한 유리하게 미리 결정될 수 있다. 특히, 이형층의 설계에 의해 전사층의 박리가 가능한 영향을 미리 결정할 수 있다.
캐리어 기판의 또 다른 바람직한 실시예에서, 이형 층 및/또는 이형 영역 상에 작용하는 디본딩 수단에 의해 전사 층이 보호 층과 함께 캐리어 베이스 기판으로부터 분리될 수 있도록 제공된다. 디본딩 수단은 디본딩 공정이 수행될 때 캐리어 기판에 작용한다. 이형층 또는 이형 영역과 디본딩 수단은 서로 맞물려 있다. 이형 층은 별도의 재료 층인 반면, 이형 영역은 캐리어 베이스 기판과 보호 층 사이의 접촉 영역에 의해 정의된다. 이형 영역의 분리는 예를 들어 접촉 표면 영역으로 도입된 재료의 확장에 의해 발생할 수 있다. 따라서 이형 영역은 캐리어 기판의 개별 레이어를 나타내지 않지만 특히 동일한 기능을 수행한다. 디본딩 수단이 이형 영역 또는 이형 층에 작용할 때, 이형 층의 접착 특성 또는 캐리어 베이스 기판와 접촉하는 보호 층의 접착 특성이 특히 변경되어 보호 층이 함께 캐리어 베이스 기판에서 전사층이 분리될 수 있다. 따라서, 캐리어 기판으로부터 제품 기판으로의 전사 층의 전사는 특히 간단하고 효율적인 방식으로 수행될 수 있다.
캐리어 기판의 다른 바람직한 실시예에서, 보호층이 탄소에 대한 용해도를 갖는 재료를 포함하도록 제공된다. 보호층이 탄소에 대한 용해도가 특히 높은 재료인 경우, 특히 그래핀으로 만들어진 전사층은 보호층 상의 가열 및 냉각에 의해 생성 또는 성장될 수 있다. 이로써 탄소는 보호층의 표면에 증착되고 전사층은 캐리어 기판 상에 생성된다. 캐리어 기판의 특정하고 유리한 층 구조에 의해, 생성된 전사 층은 이제 간단하고 효율적인 방식으로 제품 기판 상에 전사될 수 있다.
캐리어 기판의 다른 바람직한 실시예에서, 보호 층이 전자기 복사에 대해 불투과성으로 설계되도록 제공된다. 예를 들어 레이저와 같은 이형 층의 접착 특성을 감소시키거나 분리를 위해 전자기 방사선이 사용되는 경우, 보호 층은 방사선을 흡수하여 전사 층의 손상 또는 파괴를 방지할 수 있다. 이 실시예에서, 캐리어 베이스 기판은 바람직하게는 전자기 복사에 대해 적어도 부분적으로 투과성이다. 예를 들어, 캐리어 베이스 기판은 유리, 바람직하게는 사파이어 유리로 만들어진다.
캐리어 기판의 다른 바람직한 실시예에서, 특히 유전체 재료, 바람직하게는 실리콘 산화물로 만들어진 접촉층이 보호층으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 전사층의 양태에 배열되도록 제공된다. 제품 기판으로의 이동이 발생할 때 이러한 접촉층은 더 간단하고 안정적인 접촉을 가능하게 한다. 또한, 접촉층에 실리콘 산화물과 같은 유전 물질을 사용함으로써, 제품 기판의 단락을 방지하거나 제품 기판과 전사층 사이의 전기 전도를 원하는 지점에서만 허용할 수 있다. 추가 접촉 층이 또한 제품 기판 상에 배열될 수 있다. 제품 기판의 접촉 층 및 추가 접촉 층은 바람직하게는 동일한 재료로 제조되고 캐리어 기판와 제품 기판 사이의 특히 직접적인 접촉을 가능하게 한다.
캐리어 기판의 다른 바람직한 실시예에서, 보호층이 바람직하게는 니켈로 만들어진 단결정질 금속층이 되도록 제공된다. 전사층의 생성 또는 성장은 유리하게는 단결정 재료 상에서 일어난다. 단결정 금속층을 사용함으로써, 전사층이 보호층 상에 유리하게 성장될 수 있다. 동시에, 단결정 금속 층은 또한 전자기 디본딩 수단, 예를 들어 레이저의 영향으로부터 전사 층을 보호하는 데 적합한다. 이러한 니켈계 층에서 그래핀층이 특히 잘 생성 또는 성장될 수 있기 때문에 니켈로 이루어진 보호층이 가장 바람직하다.
캐리어 기판의 다른 바람직한 실시예에서, 전사층이 보호층 상에 생성되도록 제공된다. 이 실시예에 따르면, 전사될 층이 보호층 상에 직접 생성된다. 따라서, 전사 층은 유리하게는 보호 층 상에 직접 배열되어, 전사 층이 보호 층의 다른 면으로부터 작용하는 영향에 대해 보호 층에 의해 직접 보호된다. 캐리어 기판의 특정 층 구조는 캐리어 기판으로부터 제품 기판으로의 전사 층의 간단하고 효율적인 전사를 가능하게 한다.
캐리어 기판의 다른 바람직한 실시예에서, 보호층이 동시에 전사층에 대한 성장층으로서 설계되어, 전사층이 보호층 위에서 성장할 수 있도록 제공된다. 실시예에서 보호층은 두 가지 기능을 수행한다. 제 1 기능은 보호층의 보호 기능이며, 이는 특히 보호층이 디본딩 수단의 영향으로부터 전사층을 보호한다는 것을 의미한다. 제 2 기능은 보호층 위에 전사층의 성장을 가능하게 하며, 이 경우 성장층과 동시에 사용될 수 있다. 유리하게는, 따라서, 전사층, 특히 그래핀층의 보호 및 생성을 위해 단 하나의 층이 필요하다. 보호층이 복수의 층으로 구성되는 것도 생각할 수 있다. 이형층과 마주하는 층은 보호층으로 설계되었다. 이형층과 반대 방향으로 향하는 층 또는 층들은 전사층의 생성을 가능하게 한다. 따라서 보호층의 이중 기능은 2개 이상의 층에 의해 달성되며, 여기서 보호층은 2개 이상의 층을 포함한다. 그러나 바람직하게는 하나의 층이 보호층을 형성하여 보호 기능과 전사층의 생성을 동시에 가능하게 한다.
캐리어 기판의 또 다른 바람직한 실시예에서, 전사층이 이형층 또는 이형 영역에 작용하는 적어도 하나의 탈착 수단에 의해 보호층과 함께 캐리어 베이스 기판으로부터 분리될 수 있도록 제공된다. 바람직하게는 레이저 형태의 디본딩 수단은 이형층에 작용하여, 이형층의 접착 특성이 감소되고 보호층과 함께 전사층이 캐리어 기판으로부터 분리될 수 있다. 탈결합 수단은 바람직하게는 이형층에 작용한다. 디본딩 수단으로부터 발생하는 추가 영향은 보호층에 의해 감소되고, 바람직하게는 방지된다. 보호층은 바람직하게는 탈착 수단으로부터 발생하는 영향에 대한 장벽으로서 전사층에 대해 작용한다. 이러한 방식으로, 전사층의 탈결합은 전사층을 손상시키지 않고 유리하게 수행될 수 있다.
캐리어 기판을 제조하기 위한 방법의 바람직한 실시예에서, 보호 층이 단계 iii)에서 전사 층의 성장 전에 재결정화되도록 제공된다. 바람직하게는 매우 낮은 조도 정도를 나타내는 보호층에서 성장층으로서의 기능이 훨씬 더 잘 수행될 수 있다. 따라서, 보호층 상의 전사층, 특히 그래핀층의 성장은 단순화되거나 개선된다.
캐리어 기판의 제조 방법의 일 실시예에서, 단계 ii)에서 보호층을 도포하기 전에 캐리어 베이스 기판이 이형층으로 코팅되어 보호층이 이형층 상에 증착되도록 제공된다. . 생성된 전사층의 후속 전사에서, 따라서 분리가 직접적인 방식으로 유리하게 수행될 수 있다. 또한, 분리의 위치는 유리하게는 이형 층의 도포에 의해 미리 결정될 수 있다.
캐리어 기판을 제조하기 위한 방법의 바람직한 실시예에서, 접촉 층이 보호 층으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 면 상의 전사 층 상에 증착되도록 제공된다. 접촉층은 유리하게는 전사층의 전사 동안 수행되는 접합 공정을 단순화한다. 더욱이, 접촉 층은 또한 제품 기판와 더 잘 접촉하는 역할을 할 수 있다. 또한, 특정 미리 결정된 영역에서 전사층과의 접촉은 기능화된 접촉층에 의해, 예를 들어 전기 전도성 영역에 의해 가능해질 수 있다.
캐리어 기판을 제조하는 방법의 바람직한 실시예에서, 보호층이 보호층 상의 전사층을 성장시키기 위한 성장층으로서 동시에 설계되고 전사층이 보호층 상에서 성장되도록 제공된다. 따라서 보호층은 유리하게 보호 기능을 수행하고 보호층 상에 전사층의 생성을 가능하게 한다. 따라서 유리하게는 단 하나의 층이 사용된다. 그러나 보호층이 2개 이상의 층으로 구성되는 것도 생각할 수 있다. 이형층에 대면하는 층 또는 이형층에 대면하는 층은 그 다음 디본딩 수단의 영향에 대한 보호를 위해 설계된다. 추가 층 또는 추가 층들은 성장 층으로서 전사 층의 생성을 가능하게 한다. 그러나, 보호층은 이중 기능을 갖는 하나의 층으로 설계되는 것이 바람직하다. 따라서, 캐리어 기판을 제조하는 방법은 간단하고 효율적인 방식으로 유리하게 수행될 수 있다.
캐리어 기판을 제조하기 위한 방법의 다른 바람직한 실시예에서, 접촉층이 전사층 상에 증착되도록 제공된다. 접촉층은 바람직하게는 유전체 재료, 특히 바람직하게는 실리콘 산화물로 제조된다. 그 결과, 제품 기판의 단락이 방지될 수 있다. 또한, 캐리어 기판과 제품 기판의 접촉은 특히 용이하고 확실하게 수행될 수 있다.
전사층을 전사하는 방법의 바람직한 실시예에서, 캐리어 기판이 전사층 상에 도포된 접촉층을 통해 제품 기판에 의해 접촉되거나 캐리어 기판이 추가로 접촉되도록 제공된다.
전사층 상에 도포된 접촉층을 통해 제품 베이스 기판 상에 도포된 제품 기판의 접촉층. 따라서 제품 기판은 추가 접촉층을 포함한다. 접촉층은 바람직하게는 유전체 재료, 특히 바람직하게는 실리콘 산화물로 제조된다. 캐리어 기판이 또한 전사층 상의 접촉층을 포함하는 경우, 캐리어 기판의 접촉층 및 제품 기판의 추가 접촉층은 특히 바람직하게는 동일한 재료로 제조된다. 따라서 전사 중 접촉이 특히 간단하고 효율적인 방식으로 이루어질 수 있다. 또한 접촉층에 의해 단락이 방지된다.
전사층을 전사하는 방법의 다른 바람직한 실시예에서, 전사층이 제품 기판과 접합되거나 전사층 상에 배열된 접촉층이 제품 기판과 접합되도록 제공된다. 전사층이 제품 기판와 접합되어 전사가 완료된다.
접합 공정은 바람직하게는 사전 접합 및 후속 영구 접합으로 분할된다. 사전 결합을 사용하면 두 기판 사이에 이론적으로 파괴 없이 다시 분리할 수 있는 상대적으로 약한 연결이 생성되며, 이는 바람직하게는 표면 효과를 기반으로 한다. 이 경우 친수성 표면이 특히 유리하다. 후속 영구 결합은 사전 결합에서 생성된 연결의 강화가 특징이다. 영구 결합은 바람직하게는 상승된 온도에 의해 달성된다. 그러나 온도는 존재할 수 있는 전달 층 또는 식물 부분에 대한 가능한 손상을 줄이거나 바람직하게 완전히 방지하기 위해 가능한 한 낮아야 한다. 따라서 영구 결합의 온도는 바람직하게는 300°C 미만, 바람직하게는 200°C 미만, 보다 바람직하게는 100℃ 미만, 가장 바람직하게는 50℃ 미만, 최선으로 바람직하게는 실온이다. 이러한 사전 결합 및 영구 결합은 해당 분야의 전문가에게 알려져 있다.
보호층은 특히 전사층과 제품 기판의 접합 전, 접합 중 또는 접합 후에 전사층으로부터 분리된다. 이 방법에 의해, 무결함, 대면적 및 민감한 전사 층의 전사가 특히 간단하고 효율적인 방식으로 일어날 수 있다. 생성물 기판 상의 그래핀 층의 전사가 특히 바람직하다. 기능적 구성요소는 미리 제품 기판 자체에 통합될 수 있으며, 특히 접촉 관통 비아가 존재할 수 있으므로 제품 기판과 전달 층 사이의 목표하고 원하는 전기 전도도는 이러한 영역에서만 가능하다.
이하에서, 성장층이라는 용어는 보호층으로 사용된다. 대부분의 경우 보호층은 보호 및 전사층의 생성 또는 성장을 위해 설계되기 때문에 성장층 및 보호층이라는 용어는 다음에서 성장층으로 지칭된다. 그러나 이는 보호 기능이 없는 단일 성장층을 의미하는 것이 아니라, 반대로 성장층은 전사층이 성장 또는 생성될 수 있는 보호층을 의미한다.
본 발명의 사상의 특정 양태는 단일 층 또는 그래핀 층의 성장 또는 생성, 전사 및 탈결합이 캐리어 기판의 생산 표면으로부터 사용 표면 상으로 전사되는 방법의 사양을 포함한다. 제품 기판을 수행할 수 있다. 기본 사상은 캐리어 베이스 기판, 이형층, 성장층, 그래핀층(전사층), 바람직하게는 유전층을 포함하는 층 시스템이 층 전송의 문제없이 수행될 수 있도록 잘 정의된 순서로 생성된다는 사실에 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 캐리어 기판 상에 매우 특별한 층 구조를 생성하는 것을 제공하고, 그 개별 층이 상이한 기능적 작업을 수행한다. 특히, 이형층은 캐리어 기판으로부터 그래핀 층의 분리를 위해 사용된다. 성장층 또는 보호층은 성장과 동시에 전사층 또는 그래핀층의 보호를 위해 사용된다.
전사될 층 또는 그래핀이 생성될 수 있는 캐리어 베이스 기판은 일반적으로 전사될 층 또는 그래핀이 사용될 제품 베이스 기판과 상이하다. 전사층의 제조 또는 그래핀 성장을 위한 공정은 전사층의 사용 또는 그래핀 사용을 위한 위치로부터 분리된다. 그러한 민감한 전사 층 또는 그래핀 층의 생산은 상응하여 유연하고 비용 효율적이다.
캐리어 기판 및 전사층의 전사 방법은 원칙적으로 임의의 종류의 전사층 또는 전사층의 전사에 사용될 수 있다. 그러나 예를 들어, 그러한 단원자 층의 전사는 특정 요구 사항을 충족해야 하며 지금까지 업계에서 이러한 방식으로 구현될 수 없었기 때문에 그래핀 층을 전사 층으로 전사하는 것이 기술된다.
따라서, 본 발명에 따른 방법은 어떠한 점에서도 그래핀 층의 전사에 제한되지 않는다. 예를 들어, 전사층은 또한 다른 탄소계, 특히 단원자층일 수 있다.
전사 층은 바람직하게는 하기 재료 부류 또는 재료 중 적어도 하나로 제조된다.
* 2D 레이어 재료, 특히
°그래핀
°그라핀
°보로펜
°게르마넨
°실리신
°Si2BN
°갈레넨
°스타넨
°플럼벤
°포스포렌
°안티모넨
°비스무텐
* 2D 초결정
* 화합물
° 그래판
°보로니트렌
°탄화붕소
°게르마난
°인화게르마늄
°전이금속 디칼코게나이드
°MXenes
* 요소 구성이 다른 레이어 재료,
특히
° MoS2, WS2, MoSe2, hBN, Ti4N3, Ti4AIN3
* 반 데르 발스(Van der Waals) 이종 구조, 특히
° MoS2-G, MoS2-hBN, MoS2-hBN-G
* 금속, 특히
° Cu, Ag, Au, Al, Fe, Ni, Co, Pt, W, Cr, Pb, Ti, Ta, Zn, Sn
* 반도체, 특히
° Ge, Si, Alpha-Sn, B, Se, Te,
* 특히 화합물 반도체
° GaAs, GaN, InP, InxGa1-xN, InSb, InAs, GaSb, AlN, InN, GaP, BeTe, ZnO, CuInGaSe2, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, Hg(1-x)Cd(x )Te, BeSe, HgS, AlxGa1-xAs, GaS, GaSe, GaTe, InS, InSe, InTe, CuInSe2, CuInS2, CuInGaS2, SiC, SiGe
* 세라믹
* 폴리머
* 추가 자료
°SiO2
°Si3N4
° MnO2 _
°TBAxH(1.07-x) Ti1.73O4*H2O
°CoO2
°TBAxH(1-x)Ca2Nb3O10
°Bi2SrTa2O9
°Cs4W11O36 2-
° Ni(OH)5/3DS1/3
°Eu(OH)2.5(DS)0.5
° Co2/3Fe1/3(OH)2 1/3+
°[Cu2Br(IN2)]n]
전사 층은 가장 바람직하게는 그래핀 층이다.
전사층을 전사하는 방법은 특히 제품 기판 및 캐리어 기판을 필요로 한다. 제품 기판 및 캐리어 기판은 일반적으로 제품 베이스 기판 및 캐리어 베이스 기판을 포함한다. 복수의 층이 일반적으로 제품 베이스 기판 및/또는 캐리어 베이스 기판 상에 증착될 수 있다.
제품 베이스 기판 및 캐리어 베이스 기판은 원칙적으로 모든 재료로 만들 수 있지만 바람직하게는 다음 재료 클래스 중 하나에 속한다.
1. 반도체 재료, 특히
1.1 Ge. Si, Alpha-Sn, B, Se, Te
2. 특히 금속
2.1 Cu, Ag, Au, Al, Fe, Ni, Co, Pt, W, Cr, Pb, Ti, Ta, Zn, Sn
3. 특히 화합물 반도체
3.1 GaAs, GaN, InP, InxGa1-xN, InSb, InAs, GaSb, AlN, InN, GaP, BeTe, ZnO, CuInGaSe2, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, Hg(1-x)Cd(x )Te, BeSe, HgS, AlxGa1-xAs, GaS, GaSe, GaTe, InS, InSe, InTe, CuInSe2, CuInS2, CuInGaS2, SiC, SiGe
4. 특히 유리
4.1 금속 안경
4.2 비금속 유리, 특히
4.2.1 유기 비금속 유리
4.2.2 무기 비금속 유리, 특히
4.2.2.1 비 산화 유리, 특히
4.2.2.1.1 할로겐화물 유리
4.2.2.1.2 초코겐화물 유리
4.2.2.2 산화 유리, 특히
4.2.2.2.1 인산염 유리
4.2.2.2.2 규산염 유리, 특히
4.2.2.2.2.1 명반 이노실리케이트 유리
4.2.2.2.2.2 납 규산염 유리
4.2.2.2.2.3 알칼리 규산염 유리, 특히
4.2.2.2.2.3.1 알칼리 -
토알칼리 규산염 유리
4.2.2.2.2.4 붕규산 유리
4.2.2.2.2.5 석영 유리
4.2.2.2.3 붕산염 유리, 특히
4.2.2.2.3.1 알칼리 붕산염 유리
4.3 유리로 언급되나 유리가 아닌 재료
4.3.1 사파이어 유리.
기판은 아래에 더 자세히 설명된다.
제품 기판
제 1 실시예에서, 제품 기판은 제품 기판 기판만을 포함한다. 따라서 코팅을 전혀 포함하지 않다. 층이 없는 제품 베이스 기판은 특히 전도성 층으로 구조화될 전사된 그래핀 층을 위한 출발 층으로 작용할 수 있다. 그런 다음 추가 기판이 이 전도성 층에 접합될 수 있다. 개별 칩의 제공도 생각할 수 있다. 가장 바람직한 제품 베이스 기판은 웨이퍼, 특히 실리콘 웨이퍼이다.
제 2 실시예에서, 층이 제품 베이스 기판 상에 존재하며, 이는 이하에서 접촉 층으로 지칭된다. 접촉층은 바람직하게는 유전층, 가장 바람직하게는 실리콘 산화물층이다. 이 층은 전달될 전사층, 특히 그래핀 층, 또는 후속 공정 단계에서 그 위에 증착된 층에 의해 접촉되기 때문에 접촉층이라고 불린다. 접촉층은 바람직하게는 유전층, 가장 바람직하게는 산화물, 가장 바람직하게는 실리콘 산화물이다. 산화물은 열적으로 생성되거나 산소 분위기에서 자연적으로 성장할 수 있다. 이러한 유전층은 전사층 또는 그래핀층의 전사 공정을 용이하게 하거나 원하는 최종 결과를 위해 필요할 수 있다.
제 3 실시예에서, 기능 유닛, 특히 마이크로칩, 메모리, MEM, LED 등은 제품 베이스 기판에서 이전에 생산되었다. 매우 특히 바람직한 확장된 실시예에서, 제품 베이스 기판은 특히 기능적 단위가 제조된 후에 접촉 층으로 코팅된다. 추가 공정 단계에서, 유전체 접촉층은 특히 리소그래피 방식으로 기능 유닛의 접촉부 위에서 개방된다. 따라서 발생하는 개구는 추가 공정 단계에서 전도체, 특히 금속으로 채워질 수 있다. 이러한 접촉 관통 비아는 반도체 산업에서 TSV(영어: 관통 실리콘 비아)라고 한다. 따라서 접촉층은 하이브리드층이 된다. 관통 접촉 비아는 전기 영역을 나타내며, 이를 둘러싸는 유전체 층이 유전체 영역을 나타낸다. 후속 공정 단계에서 전사층 또는 그래핀 층이 접촉층으로 전사되고 따라서 TSV를 통해 그래핀과 기능 유닛 사이에 접촉이 생성된다. 또한, 접촉 층이 생략되고 기능 유닛을 갖는 제품 베이스 기판만이 그 위에 전사 층을 전사하기 위해 사용되는 것도 생각할 수 있다.
접촉층을 사용하여 제품 기판 자체에는 없는 특정 특성을 가진 재료를 선택할 수 있다. 예를 들어, 실리콘은 진성 반도체를 나타내므로 매우 작지만 실온에서도 전도성을 갖는다. 전사층 또는 그래핀 층이 전사되는 표면은 전사층의 재료인 그래핀의 재구성 후 단락을 방지하기 위해 많은 경우에 유전체여야 한다. 실리콘은 공지된 방법으로 산화될 수 있기 때문에 실리콘 산화물은 유전층으로 선호되는 물질이다.
그 다음, 그래핀 층과 같은 전사층은 상기 방법의 도움으로 전술한 제품 기판 중 하나로 전사될 수 있으며, 그 후 이 전사층은 구조화될 수 있다. 특히, 전달 층은 특히 TSV를 통해 기능 유닛의 이러한 전도성 접촉부를 상응하게 연결하도록 구성된다.
제품 베이스 기판은 바람직하게는 웨이퍼, 특히 바람직하게는 실리콘 웨이퍼이다.
캐리어 기판
캐리어 기판은 적어도 하나의 캐리어 베이스 기판, 성장층 및 그 위에 배열된 전사층, 특히 이전에 생성된 그래핀층을 포함한다. 레이어는 특별한 순서로 캐리어 기판에 도포된다. 전술한 층들은 반드시 전술한 순서로 도포되어야 한다. 그러나, 특히 다른 목적을 위해 사용되는 전술한 층 사이에 추가 층이 위치하는 것을 생각할 수 있다. 특히, 이형층은 캐리어 베이스 기판과 보호층 사이에 배열될 수 있다.
제 1 실시예에서, 캐리어 기판은 특히 그 위에 생성된 그래핀 층의 형태로, 적어도 하나의 캐리어 베이스 기판, 그 위에 증착된 이형 층, 이형 층 상에 생성된 성장 층 및 그 위에 배열된 전사 층을 포함한다.
제 1 층은 이형 층으로, 그 목적은 디본딩 공정에서 캐리어 베이스 기판을 다른 층과 분리할 수 있도록 하는 것이다.
제 2층은 성장층으로서 그 위에 전사층이 배치되거나 그래핀층이 성장 또는 생성될 것이다. 성장층은 원칙적으로 임의의 형태 및 결정립 구조를 가질 수 있지만, 바람직하게는 단결정질이다. 성장 층은 바람직하게는 금속 층, 매우 특히 바람직한 실시예에서 탄소에 대한 용해도를 갖는 금속 층이다. 탄소에 대한 용해도는 특히 성장층의 표면에서 침전이 가능하도록 온도가 강하함에 따라 감소하는 것이 바람직하다.
성장층 또는 보호층의 특히 바람직한 유리한 특징적 특징은 이것이 사용될 디본딩 방법에 대한 장벽으로서 작용한다는 사실로 이루어진다. 이것은 적어도 이형층에서 디본딩 공정에 필요하지만 전사층이나 그래핀층에 작용해서는 안 되는 영향의 통과를 방지하거나 감소시킨다. 여기에는 열 입력이 포함되지만 특히 전자기 복사, 특히 레이저 복사의 작용이 포함된다. 따라서 성장층은 그래핀 성장을 위한 위치뿐만 아니라 그래핀 층과 이형층에서 발생하는 디본딩 공정 위치 사이의 장벽 역할도 한다. 보호층의 특징은 사용된 디본딩 공정과 관련하여 한편으로는 전사층의 생성이 일어날 수 있지만 전사층은 동시에 디본딩 공정의 과도하게 강한 영향으로부터 보호층으로 보호된다.
보호층 또는 성장층도 가능한 한 낮은 조도를 갖는다. 조도는 평균 조도, 2차 조도 또는 평균 조도 깊이로 표시된다. 평균 조도, 2차 조도 및 평균 조도 깊이에 대해 확인된 값은 일반적으로 동일한 측정 섹션 또는 측정 영역에 대해 다르지만 일반적으로 동일한 크기 범위에 있다. 결과적으로, 조도에 대한 다음 수치 범위는 평균 조도, 2차 조도 또는 평균 조도 깊이에 대한 값으로 이해되어야 한다. 성장 기판의 조도는 100 ㎛ 미만, 바람직하게는 10 ㎛ 미만, 더욱 더 바람직하게는 1 ㎛ 미만, 가장 바람직하게는 100 nm 미만, 가장 바람직하게는 10 nm 미만이다.
특히 이형층 상에 형성된 성장층의 조도를 가능한 한 낮게 유지하기 위해 이형층의 조도도 가능한 한 낮다. 이형층의 조도는 100 ㎛ 미만, 바람직하게는 10 ㎛ 미만, 더욱 더 바람직하게는 1 ㎛ 미만, 가장 바람직하게는 100 nm 미만, 가장 바람직하게는 10 nm 미만이다. 이형 층은 원칙적으로 전술한 디본딩 방법의 도움으로 성장 층으로부터 분리를 유도하는 임의의 재료로 제조될 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 중합체가 본 발명에 따른 방법에서 사용되는 식물의 불필요하고 바람직하지 않은 오염을 야기할 것이기 때문에, 이형층은 중합체가 아니다. 따라서, 이형층은 바람직하게는 금속, 합금 또는 반도체 재료로 만들어진다. 완전성을 위해 이형 레이어로 사용할 수 있는 가장 중요한 재료 클래스가 나열된다.
1. 반도체 재료, 특히
1.1 Ge. Si, Alpha-Sn, B, Se, Te
2. 특히 금속
2.1 Cu, Ag, Au, Al, Fe, Ni, Co, Pt, W, Cr, Pb, Ti, Ta, Zn, Sn
3. 특히 화합물 반도체
3.1GaAs, GaN, InP, InxGa1-xN, InSb, InAs, GaSb, AlN, InN, GaP,
BeTe, ZnO, CuInGaSe2, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, Hg(1-x)Cd(x)Te, BeSe, HgS, AlxGa1-xAs, GaS, GaSe, GaTe, InS, InSe, InTe, CuInSe2, CuInS2, CuInGaS2, SiC, SiGe
4. 폴리머
4.1 탄소 기반 폴리머
4.2 실리콘 기반 폴리머
이형층은 가장 바람직하게는 에피택셜로 생성된 GaN층으로 만들어진다. GaN 층은 캐리어 기판, 특히 사파이어 기판 상에 에피택셜로 생성된다. 매우 얇은 GaN 층을 사용하여 오염된 폴리머 층을 제거할 수 있다.
추가 실시예에서, 방출 층은 방출 영역으로서 구성되어, 이온, 바람직하게는 수소 이온이 성장 층 및/또는 캐리어 기판에 주입되는 경우 방출 층이 생략될 수 있으며, 이는 열 부하로 인해 성장층 및/또는 캐리어 기판이 손상된다. 이 공정은 반도체 산업에서 SmartCutTM 공정으로 알려져 있다 . 따라서 도입된 이온이 있는 방출 영역은 방출 층의 기능을 가정한다.
디본딩 공정이 전자기 방사선, 특히 레이저가 사용되는 공정인 경우, 전사층으로의 전자기 방사선 투과가 방지되거나 적어도 보호층의 두께에 의해 감소될 수 있다. 이 경우, 보호층은 1nm보다 두껍고, 바람직하게는 100nm보다 두껍고, 더욱 바람직하게는 1㎛보다 두껍고, 가장 바람직하게는 100㎛보다 두껍고, 가장 바람직하게는 1mm보다 두껍다.
디본딩 공정이 열을 사용하는 공정인 경우 디본딩 공정이 종료될 때까지 열 전달을 최소한 연장하기 위해 가능한 한 열전도율이 낮은 재료로 만들어진 보호층을 사용할 수 있다. 열전도율은 0.1 W/(m*K) 내지 5000 W/(m*K), 바람직하게는 1 W/(m*K) 내지 2500 W/(m*K), 더욱 더 바람직하게는 10 W/(m*K) 및 1000 W/(m*K), 가장 바람직하게는 100 W/(m*K) 내지 450 W/(m*K) 사이에 있다.
제 3 층은 전사층 또는 전사될 그래핀층으로, 임의의 공정에 의해 생성, 적층 또는 증착된다.
제 2 실시예에서, 적어도 하나의 추가 층, 특히 접촉 층이 그래핀 층 상에 증착된다. 제품 기판이 또한 접촉 층을 포함하는 한, 접촉 층은 바람직하게는 제품 기판의 접촉 층과 동일한 재료 또는 매우 유사한 재료로 제조된다. 따라서, 접촉층은 또한 바람직하게는 산화물, 특히 바람직하게는 실리콘 산화물이다. 특히, 그래핀 층의 마지막 층으로 산화물을 도포하면 캐리어 기판이 융합 결합의 도움으로 제품 기판에 결합될 수 있다는 장점이 있다. 이 경우 제품 기판은 바람직하게는 또한 산화물 층을 포함한다. 따라서 두 기판 사이의 연결을 생성하는 것이 특히 쉽다.
접촉층은 바람직하게는 친수성이다. 친수성 또는 친수성의 척도는 시험 액적, 특히 물과 측정할 표면 사이에 형성되는 접촉각이다. 액체와 표면 사이의 접착력이 액체의 응집력보다 우세하여 더 작은 접촉각을 형성하기 때문에 친수성 표면은 액체 방울을 평평하게 한다. 소수성 표면은 액체의 응집력이 액체와 표면 사이의 접착력보다 우세하기 때문에 액체 방울의 구형 모양을 만든다. 접촉각은 90° 미만, 바람직하게는 45° 미만, 보다 바람직하게는 30° 미만, 가장 바람직하게는 10° 미만, 가장 바람직하게는 5° 미만이다. 친수성 접촉층은 특히 더 우수하고 단순한 전사를 제공한다.
캐리어 베이스 기판은 사용된 디본딩 방법에 대해 가능한 최적인 특성을 갖는 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 열을 사용하여 디본딩 공정을 수행하는 경우 가능한 한 빨리 이형층으로 열을 전달하기 위해 열전도율이 높은 재료를 사용하는 것이 좋다. 열전도율은 0.1 W/(m*K)와 5000 W/(m*K) 사이, 바람직하게는 1 W/(m*K)와 2500 W/(m*K) 사이, 더욱 더 바람직하게는 10 W/ (m*K) 및 1000 W/(m*K), 가장 바람직하게는 100 W/(m*K) 및 450 W/(m*K) 사이이다.
그래핀층의 전사 과정은 다음과 같다.
공정
캐리어 기판 제조 공정
캐리어 기판 제조 공정의 제 1 공정 단계에서, 캐리어 베이스 기판은 이형층으로 코팅된다.
캐리어 기판을 위한 생산 공정의 제 2 공정 단계에서, 성장층이 이형층 상에 도포, 특히 증착된다. 성장층은 바람직하게는 단결정성이다. 특히 고분자 이형층에 단결정 성장층을 생성하는 것은 사실상 불가능하다. 따라서, 특정 실시예에서, 성장층은 이형층 상의 증착 공정에 의해 생성되지 않고, 다른 층 전사 공정에 의해 이형층 상으로 전사된다. SmartCut TM 공정은 여기에서 생각할 수 있다. 레이어 전사을 위한 다른 공정도 적합하다.
캐리어 기판을 위한 제조 공정의 제 3 공정 단계에서, 바람직하게는 성장층 상에 생성된 전사층이 배열 된다. 전사층은 생성 또는 성장되는 그래핀층인 것이 바람직하다. 그래핀 층의 성장은 선행 기술로부터 알려진 임의의 방법에 의해 일어날 수 있다.
예를 들어, 탄소 원자는 생성된 성장 층에서 더 높은 온도에서 용해되었고 시스템은 추가 중간 단계에서 재료 내 탄소의 용해도가 다음과 같은 정도로 냉각될 수 있다. 부족했다. 따라서 탄소는 특히 표면에서도 분리되어 그래핀 층을 형성할 수 있다.
다른 실시예에서, 탄소는 성장층에 위치하지 않고, 적절한 증착 공정에 의해 외부로부터 성장층으로 공급된다. 예를 들어, 분자 빔 에피택시, PVD 또는 CVD 공정 등의 사용이 고려될 수 있다.
제 3 공정 단계의 확장에서, 추가 층이 전사 층 또는 그래핀 층 상에 증착되고, 상기 추가 층이 특히 후속 공정 단계에서 접촉을 최적화하는 역할을 한다. 따라서 이 층을 접촉 층이라고 한다. 접촉 층은 특히 산화물 층이고 바람직하게는 제품 기판의 접촉 층과 동일한 재료로 제조된다.
레이어 전사 공정
레이어 전사 공정은 다음에서 자세히 설명한다.
제 1 공정 단계에서, 캐리어 기판은 제품 기판에 대해 정렬된다. 정렬은 기계적으로 및/또는 광학적으로 발생한다. 캐리어 기판과 제품 기판을 정렬 마크의 도움으로 서로 정렬하는 별도의 정렬 시스템이 사용되는 것이 바람직하다.
제 2 공정 단계에서, 캐리어 기판은 제품 기판에 대해 접촉된다. 접촉은 전체 영역에 걸쳐 즉시 또는 점 접촉에 의해 이루어질 수 있다. 융합 결합 시스템이 바람직하게 사용된다.
제 3 공정 단계에서, 캐리어 베이스 기판은 특히 레이저의 도움으로 디본딩 공정의 도움으로 성장층으로부터 이형층과 함께 분리된다. 성장층은 그래핀층에 대한 장벽 역할을 한다. 성장 층은 바람직하게는 사용된 디본딩 공정, 특히 레이저가 전사 층 또는 그래핀 층을 손상시키지 않거나 특히 파괴하지 않도록 설계된다. 따라서 층 구조는 선행 기술과 대조적으로 새로운 특징이 된다. 개별 가능한 디본딩 공정은 아래에 자세히 설명되어 있다.
디본딩 공정
제 1 바람직한 디본딩 공정에서 전자기 방사선, 특히 레이저가 사용된다. 캐리어 베이스 기판은 전자기 방사선에 대해 적어도 부분적으로 투명하지만, 이형층은 바람직하게는 최대 흡수를 나타낸다. 성장 층은 또한 전자기 복사에 대해 흡수하므로, 후자, 특히 방출 층에 의해 흡수되지 않은 광자가 다음 전달 층 또는 그래핀 층으로 침투하는 것이 방지된다.
이형층은 물에 대한 용해도가 높은 것이 바람직하다. 따라서, 물의 용량성 가열을 통해 국부적으로 열을 도입하기 위한 마이크로파 소스의 사용은 결합 해제를 위한 추가로 생각할 수 있는 옵션이 될 것이다.
제 2 덜 바람직한 디본딩 공정에서, 이형층은 전기장 및/또는 자기장에 의해 작용한다. 이형층은 특정 전기장 및/또는 자기장 강도가 초과되면, 물리적 효과가 발생하여 이형층의 분리 및/또는 성장층 및/또는 제 1 기판에 대한 이형층의 접착력이 감소하도록 설계된다.
제 3 가장 바람직하지 않은 디본딩 공정에서는 열을 사용한다 . 열원은 바람직하게는 캐리어 베이스 기판의 양태에 위치한다. 방열판, 특히 능동 냉각은 바람직하게는 제품 베이스 기판의 양태에 위치한다. 캐리어 기판 또는 이형층과 성장층 사이의 분리를 야기하기 위해 열은 바람직하게는 이형층까지 전달된다. 전사 층 또는 그래핀 층의 열 부하는 바람직하게는 최소이다. 따라서, 이 경우 성장층은 열전도율이 낮고 이상적으로는 축열성이 열악하도록 설계되어야 한다. 이 실시예는 층 시스템의 다른 층들의 열 팽창이 상승된 온도의 생성으로 인해 발생하기 때문에 덜 바람직하다. 일반적으로 각 층은 열팽창 계수가 다르다. 이형층이 폴리머 기반인 경우 흐름에 의해 열 응력이 완화될 수 있지만 레이어 시스템의 다른 레이어는 열 응력에 훨씬 더 취약하다.
제 4 공정 단계에서는 다양한 방식으로 성장층을 진행할 수 있다.
제 4 공정 단계의 제 1 변형에서, 성장층만 제거하면 전사층 또는 그래핀층이 노출된다. 제거는 화학적 및/또는 물리적 공정으로 수행될 수 있다. 성장층의 제거는 특히 전사층 또는 그래핀층이 층 전사 후에만 구조화되어야 하는 경우 필수적이다.
제 4 공정 단계의 제 2 변형에서, 성장층은 그 아래에 있는 전사층 또는 그래핀층에 대한 에칭 마스크의 역할을 하기 위해 복수의 공정 단계에 의해 구조화된다. 전사층 또는 그래핀층을 식각한 후, 이제 구조화된 식각층이 더 이상 식각 마스크로 필요하지 않기 때문에 완전히 제거될 수 있다.
제 4 공정 단계의 제 3 변형에서, 성장 층 자체는 남겨지고, 필요한 경우, 전사 층 또는 그래핀 층 위의 기능 층으로 구조화된다. 대부분의 경우 성장층은 전도체, 즉 전도성, 특히 금속층으로, 특히 전체 표면 위에 구조화될 수 있는 전달층 또는 그래핀층을 단락시키기 때문에, 대부분의 경우 제거된다.
다른 실시예에서, 디본딩 방법은 단순한 기계적 분리이다. 2개의 기판은 2개의 기판 중 적어도 하나가 작용할 때 응력, 바람직하게는 인장 응력이 이형 층과 성장 층 사이에 발생하는 방식으로 고정되어 이형 층이 기판으로부터 분리된다. 성장층. 물론 분리가 전사층과 성장층 사이에 일어난다면 더 유리할 것이다.
이 경우 이형층이 완전히 생략될 수 있다. 더욱이, 성장 층은 추가 공정 단계에서 전사 층으로부터 제거될 필요가 없을 것이다. 그러나 일반적으로 전사층과 성장층 사이의 접착력은 매우 강하기 때문에 이러한 바람직한 경우는 거의 발생하지 않는다.
2개의 기판을 서로 분리하기 위해 가해지는 힘은 바람직하게는 작은 영역에 걸쳐, 특히 점형 방식으로, 특히 기판 주변의 적어도 하나의 지점에 가해지는 것이 바람직하다. 힘은 0.01N 초과, 바람직하게는 0.1N 초과, 더욱 더 바람직하게는 1N 초과, 가장 바람직하게는 10N 초과, 가장 바람직하게는 100N 초과이다. 기계적 분리는 미리 결정된 파단점이 이형 레이어에서 생성된다. 미리 결정된 파괴점은 유체를 이형 층 상으로 가압하는 블레이드, 특히 면도날, 와이어 또는 노즐로 생성될 수 있다.
그러나, 전자기 방사선의 사용은 디본딩에 특히 바람직하다. 특히, 디본딩 수단으로 레이저를 사용하는 것이 디본딩에 선호되는 방법이다. 이 경우, 캐리어 기판은 사용된 전자기 복사에 대해 가능한 한 큰 투명도, 보다 정확하게는 투과율을 가져야 한다. 캐리어 기판은 바람직하게는 유리 기판, 가장 바람직하게는 사파이어 기판이다. 투명도는 투과율과 조사된 방사선의 비율을 나타내는 투과율로 설명해야 한다. 그러나 투과율은 조사된 몸체의 두께에 따라 달라지므로 재료 고유의 특성이 아니다. 투과율의 값은 1cm의 단위 길이와 관련하여 표시된다. 1cm의 선택된 두께 및 각 경우에 선택된 파장과 관련하여, 재료는 특히 10% 초과, 바람직하게는 20% 초과, 더욱 더 바람직하게는 50% 초과, 가장 바람직하게는 75% 초과, 최대 선호로는 99% 이상의 투과율을 갖는다.
본 발명의 추가 이점, 특징 및 세부사항은 도면의 도움으로 실시예의 바람직한 예에 대한 다음 설명으로부터 드러난다.
도 1은 본 발명에 따른 캐리어 기판의 제 1 실시예,
도 2는 캐리어 기판의 제 2 실시예,
도 3은 제품 기판의 제 1 실시예,
도 4는 제품 기판의 제 2 실시예,
도 5는 제품 기판의 제 3 실시예,
도 6a는 본 발명에 따른 제 1 방법의 제 1 공정 단계,
도 6b는 본 발명에 따른 제 1 방법의 제 2 공정 단계,
도 6c는 본 발명에 따른 제 1 방법의 제 3 공정 단계, 및
도 6d는 본 발명에 따른 제 1 방법의 제 4 공정 단계.
도면에서 동일한 구성 요소 또는 동일한 기능을 갖는 구성 요소는 동일한 참조 번호로 표시된다.
도면에서, 특히 기판 홀더의 불필요한 구성요소의 표현은 공정을 설명하는 데 필요하지 않기 때문에 완전히 생략되었다. 수치와 표현의 개별 부분은 실제와 일치하지 않는다. 수치는 척도에 맞지 않는 표현으로 인해 더 이해하기 쉽게 되어 있다. 특히, 하기에서 그래핀층(6)의 형태로 예를 들어 설명하는 전사층(6)은 단원자층일지라도 매우 두꺼운 것으로 도시된다. 또한, 보호층(5) 또는 성장층(5)은 도면에서 하나의 층으로 도시된다. 이것은 보호층(5)이 보호와 별개로 성장층(5)으로 설계되는 바람직한 실시예이다. 모든 경우에, 보호층(5)이 제공된다. 그러나, 전사층(6)을 생성하기 위해 보호층(5) 상에 추가 성장층을 배열하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 보호 기능을 갖는 층이 바람직하며 이는 전사층(6)을 생성하거나 성장시키는 데에도 적합하다.
도 1은 제 1 실시예에서 생성된 층 시스템을 갖는 캐리어 기판(1)을 도시한다. 층 시스템은 캐리어 베이스 기판(3) 상에 도포된 이형 층(4)을 포함한다. 이형 층(4) 상에 위치하는 것은 성장 층(5) 또는 보호 층(5)이다. 성장 층(5)은 바람직하게는 층 전달 공정에 의해 이형 층 상에 전사된다. 물리적 또는 화학적 증착 공정에 의해 이형층(4) 상에 직접 증착되었다. 전사층(6) 또는 그래핀층(6)이 성장층(5) 상에 생성되었다. 캐리어 베이스 기판(3), 이형층(4), 성장층(5) 및 특히 그래핀층(6)의 두께는 실제 축척으로 나타내지 않았다. 특히, 단일 원자층으로서 그래핀 층(6)은 특히 단일 라인으로만 매우 더 얇게 표현되어야 한다. 그러나 표현을 개선하기 위해 실제 규모의 표현은 생략되었다.
도 2는 제 2 실시예에서 생성된 층 시스템을 갖는 캐리어 기판(1')을 도시한다. 캐리어 기판(1')은 또는 그래핀층( 6) 상에 증착되거나 전사된 접촉층(8)을 가진다.
도 3은 제 1 실시예의 제품 기판(2)을 도시한다. 제품 기판(2)는 특히 제품 기판 기판(7)만을 포함한다.
도 4는 제 2 실시예의 제품 기판(2')을 도시한다. 제품 기판(2')은 제품 베이스 기판(7) 및 그 위에 증착되거나 전사된 접촉층(8)만을 포함한다. 접촉층(8)은 바람직하게는 유전층, 가장 바람직하게는 실리콘 산화물층이다.
도 5는 제 3 실시예의 제품 기판(2'')을 도시한다. 제품 기판(2'')은 제품 베이스 기판(7')을 포함한다. 특히, 기능성 부품(9)은 제품 베이스 기판(7')에서 이미 생산되었다. 접촉층(8')은 바람직하게는 제품 베이스 기판(7') 위에 증착된다. 접촉층(8')은 바람직하게는 특히 기능적인 구성요소(9)를 전사될 전사층 또는 그래핀층(도시되지 않음)에 연결하도록 의도된 전기 전도성 접촉 관통 비아(10)를 포함한다. 이 실시예는 또한 접촉층(8') 없이 생각할 수 있다. 이 경우, 접촉 관통 비아(10)는 또한 존재하지 않을 것이고, 전사된 전달 층 또는 그래핀 층(도시되지 않음)은 특히 기능성 성분(9)(도시되지 않음)의 접촉점과 직접 접촉할 것이다. 접촉층(8')은 다시 한번 바람직하게는 유전층, 가장 바람직하게는 실리콘 산화물층이다.
다음 도 6a 내지 도 6d는 캐리어 기판(2') 및 제품 기판(2')의 도움으로 예로서 전사 층을 전사하기 위한 제 1 방법 또는 공정을 도시한다. 그러나 상기 공정은 임의의 캐리어 기판-제품 기판 조합에 의해, 특히 이형층(4), 성장층(5) 및 전사층 또는 그래핀 층(6)을 포함하는 층 시스템이 이 순서로 존재하는 한 명시적으로 나타내지 않은 캐리어 기판 및/또는 제품 기판에 의해서도 수행될 수 있다.
또한, 다음 도면에서 제품 기판(2')은 상부에 표시되고 캐리어 기판(1')은 하부에 표시된다. 캐리어 기판(1')이 상부에 위치하고 제품 기판(1')이 하부에 위치하는 것도 생각할 수 있다. 명확성을 위해 기판 홀더, 본딩 장치 및 정렬 장치의 표현은 생략한다.
도 6a는 제품 베이스 기판(7) 및 접촉 층(8')을 포함하는 제품 기판(2')이 캐리어 기판(1)에 대해 정렬되는, 제 1 방법 또는 전사 층을 전사하기 위한 제 1 공정의 제 1 공정 단계를 도시한다. 접촉층(8)은 바람직하게는 산화물, 가장 바람직하게는 실리콘 산화물이다. 캐리어 기판(1)은 캐리어 베이스 기판(3), 이형층(4), 성장층(5), 뿐만 아니라 전사될 전사층(6) 또는 그래핀층(6)을 포함한다. 그래핀 층(6)이 어떻게 생성되거나 성장 층(5) 상에 전사되었는지는 공정의 이해와 관련이 없으므로 더 자세히 설명하지 않을 것이다. 정렬은 기계적으로 및/또는 광학적으로 발생할 수 있다. 광학 정렬의 경우, 특히 정렬 마크(미도시)가 제품 기판(2') 및 캐리어 기판(1) 상에 존재한다.
도 6b는 캐리어 기판(1)과 제품 기판(2') 사이의 접촉이 일어나는 제 1 공정의 제 2 공정 단계를 도시한다. 공정와 관련이 없기 때문에 접촉이 정확히 어떻게 발생하는지 도면에 표시되지 않는다. 그러나 접촉은 바람직하게는 2개의 기판(1, 2') 중 적어도 하나가 만곡된 장치에 의해 발생한다. 따라서, 접촉 공정은 바람직하게는 융합 결합 시스템의 도움으로 수행된다. 공정의 매우 특히 바람직한 실시예에서, 특히 상부의 제품 기판(2')은 만곡된 반면, 특히 하부의 캐리어 기판(1)은 전체 영역에 걸쳐 고정된다.
도 6c는 제 1 공정의 제 3 공정 단계를 도시한다. 이형층(4)은 디본딩 수단(11)에 의해 작용된다. 디본딩 수단(11)은 바람직하게는 레이저이다. 디본딩 수단은 바람직하게는 이형층(4) 상의 캐리어 베이스 기판(3)을 통해 작용한다. 성장층(5)은 뒤에 놓인 그래핀층(6)에 대한 보호 차폐물로서 작용한다. 그래핀 층(6)은 단원자 층이기 때문에, 그래핀 층(6)은 고강도의 디본딩 수단(11)에 의해 파괴될 수 있다. 따라서 바람직하게는 그래핀 층(6)을 생성하기 위해 또한 사용되는 성장 층(5)은 보호 차폐물로서 사용된다. 따라서 성장층(5)은 각각의 경우에 사용되는 결합 수단(11)이 디본딩 공정 동안 가능한 최선의 방식으로 차단되거나 디본딩 수단(11)으로부터 발생하는 전사층(6)에 대한 영향이 적어도 매우 현저하게 감소되는 방식으로 설계되어야 한다. 디본딩 수단(11)이 레이저인 경우, 성장층(5)은 레이저(11)의 광자에 대해 가능한 한 낮은 투과율을 가져야 한다. 디본딩 수단(11)이 예를 들어 열원에 의해 도입되는 열을 포함하는 경우, 성장 층(5)은 그래핀 층(6)으로의 열 전달을 어렵게 만들기 위해 가능한 한 낮은 열 전도도를 가져야 한다.
이형층(4)과 성장층(5) 사이에 임의의 수의 다른 층이 존재할 수 있다는 것은 해당 분야의 전문가에게 분명하다. 이는 전사층(6)의 특정 보호 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 이형 층(4)과 성장 층(5) 사이에 추가 층을 포함하며, 이 추가 층은 레이저 방사선 또는 디본딩 수단(11)의 열을 매우 잘 흡수한다. 그러나 단순함을 위해 이 속성은 설명이나 표현을 복잡하게 하지 않기 위해 단일 성장층(5)에 결합된다. 특히, 그래핀 층(6)의 성장에 바람직하게 사용되는 성장 층(5)이 동시에 사용된 디본딩 수단(11)에 대한 보호 층으로도 사용되는 것이 유리하다. 따라서 더 비싼 층을 증착할 필요가 없기 때문에 매우 비용 효율적인 공정이 수행될 수 있다. 추가 이점은 성장층(5)이 특히 바람직하게는 금속층, 가장 바람직하게는 니켈층이라는 사실에 있다. 알려진 바와 같이 금속은 매우 우수한 적외선 흡수제이다. 가장 바람직한 디본딩 수단(11)은 레이저, 바람직하게는 적외선 레이저이다. 금속 성장층(11)은 고체 상태 특성으로 인해 이 특별한 경우에 따라서 성장층(5) 및 보호층으로서 동시에 작용할 수 있다. 디본딩 수단(11)이 열원이라면, 금속 성장층(5)은 물론 상대적으로 높은 열전도율로 인해 최적이 아닐 것이다. 이 경우, 성장층(5)과 이형층(4) 사이, 특히 열전도율이 낮은 추가 층이 바람직하게 삽입된다.
도 6d는 제 1 공정의 제 4 공정 단계의 제 1 변형을 도시하며, 여기서 또한 전사된 성장 층(5)(더 이상 도시되지 않음)이 이미 제거되어 있다. 전사 층(6) 또는 그래핀 층(6)은 공정의 최종 제품을 나타내는 제품 기판(2e) 상에 얻어진다. 제품 기판(2e), 특히 전사된 그래핀 층(6)은 그런 다음 추가 공정 단계에서 추가 처리될 수 있다. 이미 언급된 성장층(5)의 사용을 위한 두 가지 다른 변형은 실제 공정에 관한 더 이상의 결론을 도출할 수 없기 때문에 더 이상 여기에 도면에 표시되지 않는다.
1: 캐리어 기판 2, 2', 2'', 2e: 제품 기판
3: 캐리어 베이스 기판 4: 이형층
5: 성장층, 보호층 6: 전사층, 그래핀층
7, 7': 제품 베이스 기판 8, 8': 접촉층
9: 기능 유닛 10: 관통 비아
11: 디본딩 수단

Claims (15)

  1. 캐리어 기판(1)으로부터 제품 기판(2, 2', 2'', 2e)으로 전사 층(6)을 전사하기 위한 캐리어 기판(1)에 있어서, 하기 순서로:
    - 캐리어 베이스 기판(3),
    - 보호층(5) 및
    - 전사층(6)을 포함하고,
    상기 전사층(6)이 보호층(5) 상에 성장되는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판.
  2. 제 1항에 있어서, 전사층(6)이 그래핀층(6)인 것을 특징으로 하는 캐리어 기판.
  3. 전항 중 어느 한 항에 있어서, 보호층(5), 특히 전사층(6)과 마주하는 표면의 조도가 100 ㎛ 미만, 바람직하게는 100 ㎛ 미만인 캐리어 기판(1). 10 ㎛ 미만, 더욱 더 바람직하게는 1 ㎛ 미만, 가장 바람직하게는 100 nm 미만, 가장 바람직하게는 10 nm 미만인 것을 특징으로 하는 캐리어 기판.
  4. 전항 중 어느 한 항에 있어서, 전사층(6)은 캐리어 베이스 기판(3)과 보호층(5) 사이에 배열된 적어도 하나의 이형층(4)을 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판.
  5. 전항 중 어느 한 항에 있어서, 전사층(6)은 이형층(4) 및/또는 이형 영역에 작용하는 디본딩 수단(11)에 의해 보호층(5)과 함께 캐리어 베이스 기판(3)으로부터 분리될 수 있는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판.
  6. 전항 중 어느 한 항에 있어서, 보호층(5)은 탄소에 대한 용해도를 갖는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판.
  7. 전항 중 어느 한 항에 있어서, 보호층(5)은 전자기 복사에 대해 불투과성으로 설계된 것을 특징으로 하는 캐리어 기판.
  8. 전항 중 어느 한 항에 있어서, 특히 유전체 재료, 바람직하게는 산화규소로 제조된 접촉층(8, 8')은 보호 층(5)에서 멀어지는 방향으로 전사층(6)의 측면에 배열되는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판.
  9. 전항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보호층(5)은 바람직하게는 니켈로 만들어진 단결정 금속층인 것을 특징으로 하는 캐리어 기판.
  10. 특히 선행 청구항중 하나에 따라 캐리어 기판(1)으로부터 제품 기판(2, 2', 2'', 2e) 상으로 전사층(6)을 전사하기 위한 캐리어 기판(1)의 제조 방법에 있어서,
    i) 캐리어 베이스 기판(3)의 제공하는 단계,
    ii) 캐리어 베이스 기판 (3) 상에 보호층(5)을 도포하는 단계,
    iii) 보호층(5) 상의 전사층(6), 특히 그래핀층의 성장 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 보호층(5)은 단계 iii)에서 전사층(6)의 성장 전에 재결정화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 전항 중 어느 한 항에 있어서, 캐리어 베이스 기판(3)은 단계 ii)에서 보호 층(5)의 도포 전에 이형 층(4)으로 코팅되어, 보호층(5)이 이형층(4)에 도포되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 전항 중 어느 한 항에 있어서, 접촉층(8, 8')이 보호층(5)으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 측면 상의 전사층(6) 상에 증착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 전항 중 어느 한 항에 따른 캐리어 기판(1)으로부터 및/또는 전항 중 어느 한 항에 따른 공정에 따라 생성된 전사층(6)을 제품 기판(2, 2', 2'', 2e)으로 전사하는 방법에 있어서,
    - 전사층(6)이 제품 기재(2, 2', 2'', 2e)를 향하도록 캐리어 기판(1)이 제품 기판(2, 2', 2'', 2e)에 의해 접촉되고, 및
    - 보호층(5)과 함께 전사층(6)이 캐리어 베이스 기판(3)으로부터 분리되도록 적어도 하나의 디본딩 수단(11)이 캐리어 기판(1)에 작용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 캐리어 기판(1)은 전달 층(6)에 도포된 접촉 층(8, 8')을 통해 제품 기판(2, 2', 2'', 2e)에 의해 접촉되거나,
    캐리어 기판(1)은 전사층(6)에 도포된 접촉층(8, 8')을 통해 제품 베이스 기판(7, 7')에 도포된 제품 기판(2, 2', 2'', 2e)의 추가 접촉층(8, 8')에 의해 접촉되는 것을 특징으로 하는 방법..
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