TW202412164A - 包含用於臨時接合之薄層之多層系統 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種用於提供一多層系統之方法、一種多層系統及一種用於接合及去接合之方法。

Description

包含用於臨時接合之薄層之多層系統

本發明係關於一種用於提供一多層系統之方法、一種基板堆疊及一種用於與一多層系統接合及去接合之方法。

在先前技術中，已知用於釋放或去接合兩個臨時接合基板之複數種方法。基板特定言之為一產品基板及一載體基板，其中載體基板實現產品基板之處置、進一步處理及運輸。在處理之後，將載體基板與產品基板分離。

接合黏著劑之使用非常普遍，以實現可相對容易釋放之兩個基板之臨時接合。此臨時黏著劑塗層特定言之用作一基板堆疊中之一中間層。接合黏著劑通常為聚合物，特定言之熱塑性塑膠。例如，在高溫下藉由一剪切程序進行兩個基板之去接合。亦可藉由接合黏著劑之一額外機械作用或化學處理進行去接合。

用於分離基板堆疊之最新的且最重要的方法之一者係雷射去接合。在雷射去接合中，雷射光藉由儘可能透明之一基板耦合於基板側上，且被吸收在後側上之相鄰塗層(釋放層)中。較佳地藉由一基本上透明之載體基板耦合雷射光。載體基板對特定電磁輻射之透明度允許光子最暢通無阻地進入釋放層。

一種將兩個基板彼此分離之方法包括在一特定言之透明載體基板上與一接合黏著劑組合地使用及施用一特殊釋放層。載體基板對一特定電磁輻射之透明度允許光子暢通無阻地進入釋放層。釋放層由光子對應地改變且降低對接合黏著劑之黏著力。公開案US10,468,286B2描述此一方法。取決於已施用接合黏著劑之位置，即，直接在載體基板上或在釋放層之後，接合黏著劑對於選定電磁輻射亦必須為基本上透明的。

聚合物(特定言之，聚醯亞胺基聚合物)可用作雷射去接合中之一釋放層，此係因為後者可運用一UV雷射光束源選擇性地移除。分離發生在載體基板-接合黏著劑界面處。用於此之UV雷射光束源需要由玻璃製成之載體基板，其對於UV區中之特定電磁輻射具有必要透明度。US9,827,740B2展示一種由一接合黏著劑及由聚醯亞胺製成之一釋放層組成之系統，該釋放層已直接施用於由玻璃製成之載體基板上。在US10,703,945B2中，接合黏著劑含有一光吸收材料，因此僅聚合物層用於同時接合及釋放。

釋放層特定言之亦可為一金屬層。在WO2011/159456A2中，具有例如一金屬層之一黏著層用於雷射去接合。歸因於金屬塗層對雷射輻射之一強烈吸收，產品基板及載體基板之分離係可能的。然而，在無WO2011/159456A2中之接合黏著劑之情況下，兩個基板之接合係不可能的。公開案US9,269,561B2亦展示一種在Si載體基板與一產品基板之間由一接合黏著劑及一金屬塗層組成之釋放層。

公開案US10,112,377B2揭示可用於雷射去接合之一釋放層之不同材料，該釋放層由一單一層組成。此處，除釋放層以外，亦需要一接合黏著劑以臨時接合基板。

使用聚合物接合黏著劑具有在UV雷射去接合之後需要清潔表面以移除接合黏著劑殘留物之缺點。此外，3D堆疊及CMOS相容之程序之需求導致需要高品質矽載體基板，且該等高品質矽載體基板在UV區中並非透明的。另外，聚合物基接合黏著劑在高溫下不耐熱。

若一金屬層施用於產品基板及/或載體基板上且用作一接合層，則在先前技術中首先需要進一步層以實現基本上無破壞之仔細雷射去接合，此係因為破壞性地剝離塗層之表面。此至少一個進一步層用作對產品基板之保護且特定言之為一抗反射塗層(AR塗層)。進一步保護層係例如鬆弛層。在WO2015/014265A1中，除用作一釋放層之金屬層之外，亦揭示此一AR塗層及一鬆弛層。

先前技術中之一問題在於以下事實，歸因於曝露於雷射光束，可能發生基板(特定言之基板之昂貴功能組件)之破壞。因此，除釋放層(特定言之聚合物基黏著層)之外，亦需要進一步層。此外，可在UV區中固化之用於雷射去接合之接合黏著劑與由矽製成之載體基板不相容。因此，在先前技術中需要額外層且該等額外層用於保護基板及/或用作用於接合基板之一黏著層。

來自半導體工業之許多產品(諸如(舉例而言)電子及光電子組件)部分由不同材料之層序列組成。許多多層系統用於接合程序，但同時為發生接合及去接合之許多生產程序所需。在雷射接合中，特定言之，僅可高效地操作特定波長之雷射。

因此，本發明之問題係至少部分消除，特定言之完全消除先前技術中所列出之缺點。特定言之，本發明之一問題係指定一種用於提供及使用用於接合及去接合之多層系統之經改良方法。

運用協調技術方案之特徵來解決當前問題。在子技術方案中給出本發明之有利發展。描述、技術方案及/或圖式中所述之至少兩個特徵之全部組合亦落在本發明之範疇內。就所述值範圍而言，在所述限制內之值亦應被視為揭示為限制值且可以任何組合主張。

因此，本發明係關於一種用於提供包含至少兩個層之一多層系統，特定言之用於臨時接合基板以形成一基板堆疊之方法，其具有呈以下序列之以下步驟： i)提供一多層系統， ii)判定該多層系統對一特定波長之雷射輻射之一吸收程度， iii)改變該多層系統之至少一個參數， iv)運用根據步驟iii)改變之該至少一個參數來判定該多層系統對該特定波長之該雷射輻射之該吸收程度， v)重複步驟i)至iv)，直至該吸收程度最大，其中在步驟i)中之各情況下，提供具有該最大吸收程度之該多層系統。

一種多層系統由至少兩個層組成。該等層較佳地具有一均勻層厚度且平坦地配置於彼此上方，其中層亦可結構化而非平坦地施用。相同材料存在於多層系統之層內。層係所謂的薄層(英文：thin-film (薄膜))，尤其較佳地具有在奈米範圍內之層厚度。有利地，可關於層之結構及配置使用已知多層系統。

步驟i)中之提供亦包括提供多層系統之材料資料，使得亦可在判定時使用對各自參數之一電腦輔助計算或模擬。換言之，以不同組合判定多層系統關於一吸收程度之參數，且在各情況下選擇最大參數。在重複中，取決於參數來選擇多層系統之經更新變動或調適中之技術上適當之值。雷射輻射之波長保持不變，在此基礎上實行各自吸收程度或吸收程度比較。

參數可例如為多層系統之層之結構之序列以及層厚度。在判定吸收程度時，可針對各自情況量測或計算吸收程度。較佳地關於各自參數進行多層系統之一模擬。

在搜尋先前技術中所描述之缺點之解決方案時，已令人驚訝地發現，在特定參數之情況下，分別提供之多層系統可吸收行為方面顯著改良，特定言之在既有多層系統之情況下。以此方式，多層系統或材料組合可用於其他應用領域中。此外，可使用較薄層用於去接合且可使用多層系統而無進一步聚合物黏著劑/黏著層且無用於接合及同時去接合之抗反射層。

此外，歸因於一較大吸收程度，在配置於多層系統後面之基板中最小化能量輸入及因此熱量輸入。因此，有利地，可防止在雷射去接合之內容背景下之破壞。

在用於提供一多層系統之方法之一較佳實施例中，提供使得多層系統之至少一個參數係多層系統之一層之一層厚度。因此，換言之，改變(即，增加或減小)多層系統之一特定層之層厚度以達成最大可能吸收程度。令人驚訝地，已發現可藉由用干涉效應改變包含薄層之一多層系統中之層厚度而達成一較大吸收程度。因此，可藉由該方法透過改變一層之厚度來有利地顯著增加吸收程度。藉由系統變動，關於吸收行為之其他未被注意到的影響仍然未被偵測到。因此，藉由該方法有利地確定用於一多層系統之一特定言之干涉最佳化之層結構。吸收程度應為最大值之雷射輻射之波長保持相同。

在雷射去接合中，限於特定波長之雷射輻射，此係因為僅後者可高效地產生。在此方面，因此亦已令人驚訝地發現，對於特定波長，可藉由改變層厚度而達成一較大吸收程度。藉由系統改變一多層系統上之塗層之個別層之層厚度，可令人驚訝地達成一較大吸收程度，因此一多層系統不僅可用作一接合層，而且同時用作雷射去接合中之一釋放層。

有利地，可在不改變或替換材料之情況下提供多層系統，且因此能夠使用現有系統(即，為半導體工業中之專家所知之塗層及多層系統)。現有多層系統或材料亦可在材料之配置方面進行部分改變。然而，特定言之，關於整個多層系統之吸收行為(特定言之，吸收率及反射率)調適層厚度，此係因為已令人驚訝地發現，在多層系統之總厚度相同或較小之情況下，可達成相同或較大吸收程度。以此方式，一層厚度最佳化之多層系統可有利地不僅用於接合，而且用於去接合。至其他材料中之能量輸入可有利地保持較小。另外，可節省材料且可減小多層系統之厚度。藉由待藉由運用一特定波長之雷射輻射進行照射而去接合的基板堆疊之多層系統之保持力之一目標降低，多層系統亦可有利地用作一去接合層。

在用於提供一多層系統之方法之一較佳實施例中，提供使得多層系統之至少一個參數係多層系統之另一層之一層厚度。除該一個層之層厚度之外，因此亦有利地同時改變多層系統之另一層之層厚度。因此，有利地可藉由改變厚度而高效地且快速地提供相對於特定波長之雷射輻射及層結構具有最大可能吸收程度之一多層系統。若多層系統包含三個層，則一個層厚度較佳地保持恆定且確定兩個相鄰層之模擬或測試系列。

在用於提供一多層系統之方法之一較佳實施例中，提供使得步驟ii)及iv)中之判定中之波長在1100 nm與10,000 nm之間，較佳地在1100 nm與5000 nm之間，更佳地在1500 nm與2500 nm之間。在對多層系統實行之研究中，亦已發現，對於由薄的、特定言之無聚合物的層組成之多層系統之雷射去接合，尤其在特定波長範圍中之吸收程度可能受參數之變化影響。較佳地在紅外區中實行根據本發明之多層系統之雷射去接合。

此外，本發明係關於一種基板堆疊，其包含根據用於提供具有不同材料之至少兩個層之一多層系統的方法提供之至少一個多層系統。多層系統較佳地構成為一中間層且結合兩個基板以形成基板堆疊。多層系統具有關於層厚度最佳化之一層結構，其中層厚度經選擇使得多層系統對於一特定波長具有最大可能吸收程度，其中層可同時保持儘可能薄。因此，關於層厚度或一特定波長之電磁輻射之一最高可能吸收之另一參數以一最佳方式調適多層系統。因此，多層系統可有利地用作一接合層及用作基板堆疊中之一去接合層。

因此，可藉由雷射輻射無破壞地、高效地且容易地分離基板堆疊，或特定言之可釋放一產品基板。多層系統已較佳地在一基板上產生且接著已與另一基板接合，使得多層系統可用作一接合層且同時以一去接合層使用。

在基板堆疊之一較佳實施例中，提供使得多層系統具有在1 nm與10 μm之間，更佳地在5 nm與2 μm之間，最佳地在10 nm與1 μm之間，極佳地在10 nm與500 nm之間之一總厚度。因此，基板堆疊係穩定的且小的。另外，可有利地容易地且高效地實行沿著多層系統之區或在該區中之去接合。

在基板堆疊之一較佳實施例中，提供使得多層系統之各自層各自具有在1 nm與1 μm之間，較佳地在1 nm與500 nm之間，更佳地在1 nm與250 nm之間之一層厚度。已令人驚訝地發現，即使具有極薄的層，仍可藉由層厚度之最佳化來達成一高吸收程度。因此，可在多層系統中產生干涉，特別對於層厚度在關於雷射輻射之亞波長範圍內之薄層。特定言之，可有利地藉由層厚度之組合來達成多層系統中之雷射輻射之一高度相長干涉。

在基板堆疊之一較佳實施例中，提供使得多層系統包含具有在10 nm與100 nm之間，較佳地在20 nm與100 nm之間，更佳地在25 nm與75 nm之間，最佳地在35 nm與65 nm之間之一層厚度之至少一個層。在用於提供一多層系統之方法及包含多層系統之基板堆疊之發展過程中，已發現，可在至少一個層具有對應層厚度之情況下達成吸收程度之一特別高的增加。

在基板堆疊之一較佳實施例中，提供使得多層系統之至少一個層包含鈦(Ti)、鋁(Al)、氮化鋁(AlN)、氮化鉭(TaN)、鍺(Ge)、錫(Sn)或銅(Cu)，較佳地由其等組成。層厚度特別較佳地達到25 nm與75 nm之間。

在基板堆疊之一較佳實施例中，提供使得多層系統之至少一個層由非晶二氧化矽(SiO2)組成。多層系統之此層之層厚度較佳地大於其他層或另一層。層厚度較佳地達到大於100 nm，更佳地大於200 nm。

在基板堆疊之一較佳實施例中，提供使得基板堆疊至少包含一載體基板及一產品基板，其中載體基板係藉由多層系統與產品基板接合。因此，多層系統配置為一中間層，同時作為載體基板與產品基板之間之一接合層。因此，可運用基板堆疊特別快速地且高效地實行去接合。

在基板堆疊之一較佳實施例中，提供使得多層系統(較佳地基板堆疊)不包含任何聚合物基接合黏著劑。換言之，歸因於多層系統之高吸收程度，可省去一額外接合層或輔助層。基板堆疊特別較佳地無聚合物基材料，使得可在特別高溫下處理基板堆疊。另外，可有利地省去黏著層及因此殘留物之一後續費力移除。

在基板堆疊之一較佳實施例中，提供使得多層系統(較佳地基板堆疊)不包含一抗反射層。由於最佳結構化之多層系統之高吸收程度，可省去通常配置於多層系統背對雷射光束之側或在雷射去接合時接合層配置於其上之中間層之側上的抗反射層。另外，甚至在無一抗反射層之情況下的破壞可有利地由多層系統防止。

在基板堆疊之一較佳實施例中，提供使得配置於多層系統上之至少一個基板(特定言之一載體基板)由矽組成。以此方式，可有利地運用具有大於1300 nm之一波長之雷射輻射透過基板照射多層系統。因此，可有利地從基板堆疊之後側實行雷射去接合。

在基板堆疊之一較佳實施例中，提供使得多層系統相對於一特定波長之雷射輻射之吸收程度大於0.5，較佳地大於0.65，更佳地大於0.75，更佳地大於0.85，最佳地大於0.9。以此方式，可確保在基板堆疊之去接合期間防止配置於多層系統後面之另一基板(特定言之，產品基板)之破壞。

在基板堆疊之一較佳實施例中，提供使得多層系統恰好包含3個層，其中三個層之兩者由相同材料組成且由一剩餘層彼此分隔。因此，與基板相鄰之多層系統之層係由相同材料製成且較佳地包括一較小層，該較小層較佳地為由金屬製成之一層。

在基板堆疊之一較佳實施例中，提供使得藉由運用一特定波長之雷射輻射照射多層系統而去接合基板堆疊。

此外，本發明係關於一種用於接合基板以形成根據本發明之一基板堆疊之方法，其具有以下步驟， 1)提供一第一基板，特定言之一載體基板， 2)將一第二基板(特定言之一產品基板)接合至該第一基板。

步驟1)中所提供之基板特定言之充當一接合層。運用多層系統可特別容易地且高效地實行接合。

多層系統之層可配置於第一基板及/或第二基板上。

此外，本發明係關於一種用於去接合一基板堆疊之方法，其具有以下步驟， a)提供根據技術方案5至13之至少一者之一基板堆疊， b)運用一特定波長之雷射輻射透過基板堆疊之至少一個基板照射多層系統，及接著 c)在多層系統之區中分離基板堆疊。

可運用一基板堆疊或包含一厚度最佳化之多層系統之一基板堆疊特別容易地、可靠地且快速地實行去接合或雷射去接合。

由於通常出於程序相關原因或出於與預期用途有關之原因且藉由所使用之各自基板預先判定層之配置，故關於吸收程度之層厚度最佳化係一意想不到的且極其有用的效應。尤其因為其提供針對雷射接合調適薄層之吸收行為之一先前未偵測到的可能性。通常出於目的相關原因而保持多層系統中之材料序列。

在用於提供一多層系統之方法之一例示性實施例中，首先針對包含層L1至Ln (較佳地具有三個層(L1至L3)，特別較佳地具有兩個層(L1、L2))之一給定多層系統之各個別層L1至Ln實行層厚度之一最佳化，其中在數值上判定且亦用實驗方法量測整個多層系統之吸收。

諸如載體基板(較佳地Si)、波長(較佳地在適合於Si載體基板之IR區中)及雷射入射角(例如，在主光束中為0°，即，垂直於表面)之參數係恆定的。在具有一恆定雷射波長之模擬中，可同時改變層厚度。因此，在模擬中確定具有多層系統之最大吸收率之一厚度分佈。在測試中，關於剩餘接合強度、消融形式、生產及處理參數之均勻性及穩定性在定義層厚度下測試具有多層系統之基板堆疊。

在方法之一較佳實施例中，進一步提供使得首先在材料之配置中確認多層系統之材料層且接著最佳化其等層厚度，使得達成一最大光吸收且最小化反射損失。因此，藉由接合產生且針對與多層系統(特定言之作為一中間層)之雷射去接合最佳化之基板堆疊可在一後續程序步驟中藉由雷射去接合再次分離。

藉由透過雷射照射沿著界面去接合或分層來進行基板之分離。在一較佳實施例中，在去接合中發生運用一選定波長、強度及脈衝持續時間(在μs至fs之範圍內之ΔT)之光透過載體基板進行雷射照射。脈衝尤其較佳地位於皮秒區中。

在用於藉由將一特定波長之雷射輻射透過載體基板聚焦至經由干涉及厚度最佳化之多層系統上而去接合一基板堆疊的方法中進行從載體基板釋放產品基板。藉由運用多層臨時接合層之光化學或熱化學轉換進行熔合、蒸發及/或升華來破壞多層系統之至少一個層或顯著降低其黏著性質。

用於提供一多層系統之方法之一重要態樣係判定及提供具有最大可能吸收程度(較佳地具有相同或一較小總厚度)之一多層系統。因此，具有具一干涉最佳化之層厚度分佈之一層結構的一多層系統之吸收程度儘可能大或接近1 (100%)。可藉由調適一多層系統中之個別層之層厚度而達成一較高吸收程度，此使得可使用一現有多層系統作為一接合層且同時作為雷射去接合中之一釋放層。

通常藉由為半導體工業中之專家所知之接合程序及標準接合之基板堆疊給出個別層之配置。因此，較佳地在不改變材料之情況下進行多層系統之最佳化且能夠使用現有系統。現有材料在層厚度方面關於整個多層系統之吸收率及反射率進行最佳化。若例如超過或低於一最佳層厚度，則干涉改變且因此減少多層系統之吸收。個別層之層厚度位於nm區中且因此實現與電磁波之高相互作用。此外，經由干涉最佳化之一層結構實現簡化雷射去接合，此係因為產品基板不必用一額外抗反射塗層(AR)保護。由於多層系統係用於接合及雷射去接合，故較佳地不需要額外接合黏著劑以進行接合。

個別接合及雷射去接合層之層厚度特定言之取決於方法(CVD、PVD、MBE、表面氧化等)。其等特定言之在10 nm與500 nm之間，較佳地在20 nm與100 nm之間。

多層系統之最佳化特定言之係較佳地具有最佳化之兩個參數之一圖形最佳化。一個多維(即，兩個以上參數)最佳化係可能的，但不太可取。在最佳化中特定言之藉由模擬判定層厚度。在測試中，運用從模擬選擇之層厚度(特定言之，程序效率及穩定性以及殘餘接合強度、消融形式及均勻性)來檢查雷射去接合之進一步準則。

若已知來自一給定基板堆疊之層、基板及載體基板，則最容易控制及改變多層系統之個別層之層厚度d。因此，主要改變或變化多層系統之個別層之層厚度d。雷射波長及雷射角(英文：angle of incidence (入射角))特定言之保持不變。若一多層系統由兩個層組成，則層厚度d1及d2兩者可同時變化。多層系統由複數個層L1至Ln (較佳地L1至L3)組成。改變選定參數(特定言之例如兩個層厚度d1及d2)且計算並以圖形表示去接合結構中之吸收程度。去接合結構中之吸收程度應儘可能高。較佳地，最多使用三個層來最大化吸收。所表示圖形中具有高吸收之區域必須足夠大以免對變化過於敏感。針對層L1及L2之厚度選擇來自具有高吸收之區域之層厚度d1及d2。

用於提供一多層系統之方法、該多層系統及用於接合及去接合之方法特別有利，因為： -首次可藉由一經最佳化之多層系統對一些接合層進行雷射去接合， -複數個極薄層之組合能夠經由多層系統之層之干涉達成一高吸收程度， -藉由一多層系統之個別層厚度之最佳化而減小層厚度(nm區)，因此必須應用較少材料， -對於較短脈衝，可用脈衝能量減少數個數量級(與對於「超快」皮秒及飛秒雷射之μJ相比，對於高功率雷射在J區中)，使得減少至待處理材料中之總能量輸入，此由於較短作用時間及所得減少的熱擴散而導致一較小熱損壞區， -藉由透過用超短雷射脈衝進行雷射照射沿著界面去接合或分層進行分離之較高效率， -不需要進一步層來保護產品基板(抗反射(AR)層)及 -接合黏著劑並非必需的。

因此，具有一多層系統之基板堆疊之產生不僅適於接合而且適於一基板堆疊之雷射去接合。特定言之，在載體基板與產品基板之間使用一多層接合層(多層系統)之現有材料。隨後，發生用於運用雷射輻射進行基板側照射之透明載體基板之選擇。例如，作為一載體基板之矽在一波長λ ＞ 1300 nm或在λ ＞ 1900 nm下係透明的，使得此處選擇近紅外(NIR)及中紅外(MIR)中之雷射。因此，在當前情況中，矽較佳地作為一載體基板，且儘可能在紅外區中進行雷射去接合。因此，確定載體基板(Si)及具有一雷射波長(結合Si載體基板使用時選擇：例如1940 μm、1960 μm或2030 μm)之雷射源。

因此，判定不應超過或低於之多層系統之個別層之一或若干最佳層厚度。特定言之在一模擬中最佳化材料層之層厚度，使得達成一最大光吸收(吸收率)且最小化反射損失。同時改變複數個(較佳地兩個)。接著，可藉由運用一選定波長、強度及脈衝持續時間(在μs至ps之範圍內之ΔT)進行雷射照射來對具有層厚度最佳化之一多層系統之一基板堆疊進行雷射去接合。在多層系統之區中進行藉由透過雷射照射沿著界面去接合或分層完全釋放或分離產品基板。

一種用於提供一多層系統，特定言之用於臨時接合基板之例示性方法，該等基板包含： -具有一第一層厚度之一第一材料之一第一層，及 -具有一第二層厚度之一第二材料之一第二層， 其中該方法至少包含呈以下序列之以下步驟： a)針對不同的第一層厚度判定該多層系統對一特定波長之雷射輻射之吸收程度，其中該第二層厚度係恆定的， b)選擇該第一層厚度，使得該多層系統之該吸收程度處於一最大值， c)針對不同的第二層厚度判定該多層系統對該特定波長之雷射輻射之該吸收程度，其中該第一層厚度恆定為在步驟b)中所選擇之該第一層厚度， d)選擇該第二層厚度，使得該多層系統之該吸收程度處於一最大值， e)提供具有根據步驟b)之一第一層厚度及根據步驟d)之一第二層厚度之該多層系統。

在此程度上，此例示性方法描述可判定用於達成多層系統之一最大可能吸收程度之各自最佳層厚度的方式。已令人驚訝地發現，多層系統之薄層具有高吸收程度，儘管層之厚度很小，此係因為層厚度係以用於雷射去接合之最佳方式進行配置或組態。特定言之，具有具特定層厚度分佈之薄層之多層系統中的干涉之發生係吸收程度較高的原因。若例如超過或低於一最佳層厚度，則干涉改變且減少多層系統之吸收。個別層之層厚度位於nm區中且因此實現與電磁波之高相互作用。此外，經由干涉最佳化之一層結構實現簡化雷射去接合，此係因為產品基板不必由一抗反射塗層(AR)保護。由於多層系統係用於接合及雷射去接合，故較佳地不需要一額外接合黏著劑以進行接合。

(臨時)接合層由一多層系統組成。多層系統在雷射去接合期間同時用作一接合層及一釋放層。臨時接合層較佳地為複數個層，其等用於接合及去接合程序。多層系統之材料為熟習此項技術者所知。臨時接合層由複數個層組成，最佳化其等厚度使得多層系統導致雷射輻射之最大吸收。經由干涉最佳化之層結構實現經改良且較簡單之雷射去接合，其中不需要用於保護基板或用於接合基板之額外層，諸如(舉例而言)一抗反射(AR)保護層及/或一鬆弛層及/或一接合黏著劑。個別層可例如用作選擇性吸收體層或移相器。

在雷射去接合期間藉由經最佳化之多層系統將產品基板與載體基板分離，其中對產品基板及/或載體基板之損害在很大程度上被最小化或儘可能地消除。一先決條件係特定言之經由干涉最佳化之多層系統對雷射光之強烈吸收。歸因於使用超短雷射脈衝，移除期間之熱傳導被最小化或基本上可忽略不計。藉由多層材料系統中之吸收判定經吸收雷射能量之分佈，在藉由超短雷射脈衝(較佳地在ps區中)照射材料系統期間藉由線性及非線性程序觸發該吸收。由於可使用極短脈衝產生之高光子密度，發生材料之一快速移除，使得不會發生或僅極少發生至剩餘相鄰基板中之熱輸入。

藉由透過雷射照射沿著界面去接合或分層進行之分離需要藉由線性及/或非線性程序對由一多層系統組成之一釋放層之一最大輻射吸收。主要用熱的方法(特定言之藉由氣體之出現)但部分用化學方法進行去接合。中間層大部分係吸收層且吸收雷射輻射之能量。(若干)輔助層與吸收層起反應/相互作用。

載體基板對一特定電磁輻射之透明度允許光子基本上暢通無阻地進入多層系統。載體材料係例如(Si)、玻璃、藍寶石及碳化矽。使用由玻璃製成之載體基板確實實現UV雷射之使用，但具有若干缺點，諸如不良導熱性及與特定半導體程序以及半導體處理設施不相容。因此，由矽(Si)製成之載體基板係較佳的。由於Si基板對於UV光譜係不透明的，故使用在紅外(IR)區中(較佳地，在中及近紅外(MIR及NIR)中)之雷射，此係因為矽之載體晶圓對於中及近IR中之選定波長係透明的。長期以來，具有高效率及高經濟性之雷射僅在特定波長下可用。此外，由於其他材料性質，可及波長範圍明顯受限。因此，雷射源及雷射波長係恆定的。

一種將一產品基板與由矽(Si)組成之一載體基板臨時接合之例示性方法，其具有至少以下步驟： -產生一多層系統作為用於臨時接合至一載體基板及/或一產品基板之一接合及釋放層， -將該產品基板與該載體基板接合。

不需要接合黏著劑進行臨時接合。特定言之藉由直接接合方法或進一步已知接合技術(諸如(舉例而言)金屬擴散接合或陽極接合)產生接合。

此外，可藉由透過一多層系統之雷射照射進行雷射去接合來以一簡化方式分離特定言之運用一方法產生之包含一產品基板及一載體基板之一基板堆疊，其中該產品基板及該載體基板係藉由該多層系統作為一臨時接合層進行接合。

基板堆疊較佳地包含以下組件： -一產品基板， -多層系統，其具有經由干涉最佳化之用於臨時接合及IR區中之雷射去接合之一層結構， -一載體晶圓，其由矽製成，對於中及近IR中之選定波長係透明的。

在一較佳實施例中，在整個區域上方產生多層系統之層。在一次佳實施例中，結構化地施用層之至少一者。

一種用於將一產品基板與由矽組成之一載體基板雷射去接合之例示性方法特定言之至少包含以下步驟，其中該產品基板及該載體基板係由一多層系統接合且形成一基板堆疊： -將該基板堆疊安裝及固定於一基板固持器上， -透過該載體基板將特定言之一雷射源之一雷射光束之去接合輻射聚焦至經由多層臨時接合層之干涉及因此熔合、蒸發及/或升華最佳化之該多層系統上， -從該載體基板釋放該產品基板。

在產品基板上不需要作為一保護層之一抗反射層。藉由接合層之多層系統中之一目標能量輸入及能量轉換，最小化基板之特定言之熱及/或光熱負載，特定言之基板之功能組件。

此外，一種用於產生及處理一基板堆疊之例示性方法包含以下步驟： -提供對於一預定波長之光基本上透明之一載體基板，特定言之矽載體晶圓， -產生一經最佳化之多層系統作為用於臨時接合於該載體基板及/或產品基板上之一接合及釋放層， -將該產品基板與該載體基板接合， -處理該產品基板， -藉由透過該載體基板將特定言之一雷射源之一雷射光束之去接合輻射聚焦至經由多層臨時接合層之干涉及因此熔合、蒸發及/或升華最佳化之該多層系統上而從該載體基板釋放該產品基板。

根據一較佳實施例，雷射源係一脈衝雷射源，特定言之在一超短脈衝雷射源中。

根據另一較佳實施例，超短脈衝雷射源係一飛秒雷射源。

根據另一較佳實施例，系統額外地具備用於掃描脈衝雷射光束之一掃描器。

取決於多層系統吸收期間雷射輻射之作用，藉由分層/剝離及/或消融將多層系統與基板分離。較佳地沿著載體基板與多層系統之間之界面發生去接合(分層)。

在一較佳實施例中，釋放構件係基板固持器，產品基板及載體基板各自固定或可固定於該基板固持器上。例如，藉由基板及載體基板相對於彼此之一平行位移或藉由升高基板或載體基板而發生分離。兩者皆為熟習此項技術者所知且將不會進一步描述。進一步機械、物理及/或化學輔助可用於分離。

雷射作用於多層系統且降低Si載體基板與多層系統之間之黏著強度。黏著強度特定言之降低50%以上，較佳地75%以上，更佳地90%以上。

基板及載體基板 基板及載體基板可具有任何形狀，但較佳為圓形。基板之直徑係特定言之工業標準化的。晶圓之工業標準化直徑係1英寸、2英寸、3英寸、4英寸、5英寸、6英寸、8英寸、12英寸及18英寸。載體基板之大小及形狀被調適為產品基板之大小及形狀，以使所使用之處置技術儘可能簡單。亦可設想固定非圓形基板(諸如(舉例而言)面板)以處理並從載體基板釋放產品基板。

載體基板主要(較佳地完全)由下述材料之一或多者組成：玻璃、礦物質(特定言之藍寶石)、半導體材料(特定言之矽)、聚合物、複合材料(SiC)。在雷射去接合中，由玻璃製成之載體基板通常為較佳的，因為此處可較佳地使用與一UV-VIS-透明接合黏著劑組合之在UV-VIS波長範圍內之電磁波束以儘可能地防止加熱。

若矽之載體基板係較佳的，則需要對應於Si載體基板之透明度之在紅外(IR)波長區中(特定言之在近及中IR中)之電磁波束。

在另一特別較佳實施例中，由矽產生載體基板。Si載體基板與CMOS程序或前端程序相容。

藉由給出經透射及經照射輻射之比率之透射程度來描述載體基板對電磁輻射之透明度。然而，透射程度係取決於經照射本體之厚度且因此與1 cm之一單位長度有關。

與1 cm之選定厚度及分別選定波長有關，載體基板具有大於60%、較佳地大於70%、更佳地大於80%、最佳地大於90%、極佳地大於95%之一透射程度。透明度特別較佳地與去接合雷射輻射之波長有關。

載體基板之熱導率較佳地在0.1 W/(m*K)與5000 W/(m*K)之間，更佳地在0.5 W/(m*K)與2500 W/(m*K)之間，更佳地在1 W/(m*K)與1000 W/(m*K)之間。

載體基板之厚度可取決於直徑及對結構穩定性之要求而變化。

雷射輻射 雷射輻射特定言之經選擇使得透過基板達成待分離界面且在該處被多層塗層強烈吸收。

以極短光脈衝之形式饋送雷射能量。在一較佳實施例中，其係超短脈衝雷射輻射。

根據一較佳實施例，分離由雷射輻射(特定言之一飛秒雷射或一皮秒雷射)所引起之一多光子激發產生。

在薄金屬層之情況下，具有皮秒(ps)脈衝之雷射輻射已被展示為由矽進行處理之最佳參數組合。

藉由運用光(特定言之雷射輻射)之載體基板側照射進行多層塗層與基板之分離，多層塗層在待分離材料之間之界面處或接近界面處強烈吸收該雷射輻射。

較佳矽載體基板在1.3 μm之一波長以下係不透明的。適合於透過Si載體基板進行照射之特別較佳雷射及其等波長為： - Nd:YAG (1.064 µm；1.320 µm；1.444 µm) - Ho:YLF (2.05 µm) - Ho:YAG (2.09 µm) - Cr:ZnSe、Cr:ZnS (MIR)

在一特別較佳實施例中，使用一脈衝固態雷射，較佳地一Nd:YAG雷射或一Ho:YAG雷射。在1.3 μm以上之紅外區中操作之脈衝固態雷射摻雜有Er3+ (1.55 µm)、Tm3+ (1.9 µm)、Ho3+ (2.09 µm)或Cr3+ (2.4 µm)之離子。

對於Si載體基板之應用，進一步較佳雷射波長係例如1940 μm、1960 μm或2030 μm。

提供雷射輻射之被量測為光輸出(特定言之，可連續遞送至基板之輻射輸出)的雷射之功率達到2 W。

雷射之較佳波長範圍在＞ 1100 nm與10,000 nm之間，較佳地在＞ 1100 nm與5000 nm之間，更佳地在1500 nm與2500 nm之間。

亦可使用具有至少兩個波長之雷射光束。接著，針對一多層系統針對兩個波長進行層厚度最佳化。

每基板之雷射輻射之總能量特定言之被設定為在1 mJ與500 kJ之間，較佳地在100 mJ與200 kJ之間，特別較佳地在500 mJ與100 kJ之間。

雷射光束可以連續模式或較佳地脈衝式操作。脈衝頻率特定言之被設定為在0.1 Hz與300 Mhz之間，較佳地在100 Hz與500 kHz之間，特別較佳地在1 kHz與400 kHz之間，非常特別較佳地在1 kHz與100 kHz之間。

每輻射脈衝衝擊基板堆疊之能量特定言之在0.1 nJ與1 J之間，較佳地在1 nJ與900 μJ之間，特別較佳地在1 nJ與10 μJ之間。

一光束光斑大小特定言之在1 µm ²與10 mm ²之間，較佳地在5 µm ²與1 mm ²之間，特別較佳地在400 µm ²與1502 µm ²之間(在基板上之雷射光斑之光束強度分佈之1/e ²下量測)。

基板處之雷射脈衝之間之空間距離(節距)特定言之在0.1 μm與1000 μm之間，較佳地在1 μm與500 μm之間，特別較佳地在10 μm與200 μm之間，最佳地在20 μm與100 μm之間。

取決於所需總能量，每基板堆疊之脈衝之數目特定言之達到1000萬個脈衝與100億個脈衝之間，較佳地在1000萬個脈衝與10億個脈衝之間，特別較佳地在2000萬個脈衝與1億個脈衝之間。

每基板之雷射輻射之總能量特定言之在1 mJ與500 kJ之間，較佳地在100 mJ與200 kJ之間，特別較佳地在500 mJ與100 kJ之間。

脈衝之一長度在微秒至飛秒區(μs至fs)中，較佳地在奈秒至飛秒區(ns至fs)中，特定言之在100 ns與100 fs之間，較佳地在10 ps與1 ps之間。

在不增加平均雷射功率之情況下，可運用短脈衝達到極高的功率峰值。由於具有較短脈衝之可用脈衝能量在不同脈衝持續時間之情況下小數個數量級(與對於「超快」皮秒及飛秒雷射之μJ相比，對於高功率雷射在J區中)，故減少至待處理材料中之總能量輸入，由於較短作用時間及所得減少的熱擴散，此通常導致一較小熱損壞區。

藉由一高功率密度，可在最短可能時間內加熱材料，使得因此達成一移除或升華。因此，較短作用時間導致至下方材料中之一較小熱能量輸入及因此對未處理之區域之最小損害。

在脈衝持續時間低於幾皮秒之情況下，在大多數材料之情況下假定藉由雷射輻射之直接消融，而在較長脈衝持續時間之情況下，歸因於雷射、雷射誘發電漿及處於不同聚集狀態之材料之相互作用而產生的額外效應促進一熱誘發移除。

在高輻射強度下，在運用雷射輻射進行材料消融之情況下發生電漿輝光。在電漿輝光發生之後，累積電離及熱電離發生以至於材料損壞不再受限於雷射聚焦。從先前技術已知，形成電漿輝光之能量臨限值隨著脈衝持續時間之減小而顯著減小。

總而言之，在ps區中之超短脈衝係較佳的，使得在多層系統處發生線性及非線性吸收。從10 ¹²W/cm ²之一雷射強度，除單光子吸收以外，歸因於多光子吸收，亦發生光子與原子之間之相互作用。因此，取決於強度量值，一線性或非線性程序可因此為吸收之主導部分。在超短脈衝達到之在10 ¹²W/cm ²至10 ¹⁴W/cm ²之間之強度下，多光子效應起主導作用。

具有高強度及小於100 ps之一脈衝持續時間的脈衝可起始電漿輝光。藉由自由電子及離子與殘餘電磁場之相互作用，電漿輝光有利地導致多層系統處之一顯著增加的局部吸收。

較佳地藉由產生脈衝雷射光束之一雷射光束源之一控制單元來對一脈衝列之脈衝能量及/或脈衝持續時間及/或長度進行時間調變，其中較佳地經由一外部信號傳輸器來控制調變。較佳地藉由雷射脈衝之脈衝持續時間之一調變來對由雷射光束耦合至處理區中之能量進行時間調變，其中較佳地在0.1 ps與20 ps之間調變脈衝持續時間。

照射區域之同義詞為熟習此項技術者稱為光斑大小或光束光斑(英文：laser spot size (雷射光斑大小))。

照射區域之形狀特定言之係圓形，在其他較佳實施例中係橢圓形或矩形。

在雷射去接合中，雷射光透過儘可能透明之一基板耦合於基板側處且被吸收在後側上之相鄰釋放層中。較佳地藉由用矽製成之一基本上透明之載體基板耦合雷射光。通常厚度在725 μm與775 μm之間之Si載體基板對於從1100 nm起之波長愈來愈透明。由於矽在1300 nm以下之範圍內之非線性相互作用之吸收，使用在ps區中之超短脈衝，使得大於1300 nm之波長係較佳的，大於1900 nm之波長係更佳的。較短脈衝持續時間需要較高波長以實現Si載體基板之廣泛透明度。

光學及物理程序在雷射光束與材料之相互作用中發揮作用。此等係例如在將雷射光束聚焦於材料中時透鏡之數值孔徑(NA)及雷射光束之能量或雷射功率密度。

以下參數導致超短脈衝雷射與材料之不同相互作用： -脈衝能量 -數值孔徑NA -脈衝持續時間 -脈衝序列頻率 -雷射波長 -光束輪廓 -脈衝形式。

根據參數設定評估一多層系統之以下準則： -每次轟擊之消融面積 -每次轟擊之去接合面積或分層面積 -每次轟擊針對消融臨限值之脈衝能量 -每次轟擊針對分層臨限值之脈衝能量

可例如判定多層系統之以下參數： -藉由模擬且在測試中之個別層之厚度， -若必要，個別層之配置/序列， -若需要進一步層，(若干)額外層之材料。

多層系統為熟習此項技術者所知，因此不會發生材料最佳化。多層系統或塗層之材料為熟習此項技術者所知，其等用於接合中，且在其等層厚度方面經最佳化以進行干涉以實現儘可能高的雷射輻射之吸收。在許多情況下，直至選擇層厚度，雷射去接合才成為可能。

多層系統及多層設計最佳化 本專利之基本理念係提供一種經由干涉最佳化以用於基板之接合及雷射去接合的多層結構。

許多因素在輻射之吸收中發揮作用。相互作用既受雷射光之性質影響亦受材料之性質之影響。就雷射光而言，最重要的是波長、極化、入射角以及輻射之空間及時間性質，而就材料而言，化學組合物及微觀或宏觀性質主要具有影響。

對於不同塗層，在先前技術中憑經驗使用散射、反射及吸收之效應。個別參數之一最佳化亦為常見的，但在先前技術中迄今未知調適層厚度以依最佳方式增加吸收，藉此最小化歸因於反射或透射之損失且使脈衝持續時間與層厚度相關。諸如(舉例而言)雷射波長、入射角及層之材料之因素保持恆定。

多層設計最佳化使用為半導體工業領域中之專家所知之現有材料及塗層，其等特定言之在其等層厚度方面經最佳化使得經由電磁輻射在多層系統上之干涉達成最大吸收。

層厚度位於亞波長區中，使得對於一入射波，多層系統具有不同於個別層之個別使用材料之波阻抗之一波阻抗。因此，顯著改良多層系統之吸收。

若電磁輻射可在一材料中被吸收，則藉由一材料參數(吸收程度，其通常取決於複數個參數(溫度、波長等))來描述吸收強度。給定吸收或吸收程度在0與1之間。照射一本體之表面之輻射之一部分通常被反射，一部分行進穿過本體且剩餘部分被吸收。經吸收能量增加本體之內部能量。吸收程度(亦為吸收係數或光譜吸收係數SAK)指示被吸收之入射輻射之分率。可假定在0與1之間之值。吸收程度可取決於照射方向及入射輻射之頻率。

若以一曲線圖表示針對不同波長及來自一多層系統之一選定層之不同層厚度的吸收，則可表示不同吸收之範圍。一般而言，吸收主要為材料中之電磁場之一有損相互作用，其(通常)可藉由電極化率及因此藉由複數值折射率n+ik進行描述。因此，甚至可表示在短脈衝之情況下(例如，在對電場之一增加之回應與較高功率成比例地增加時)精確發揮作用之非線性。另外，模擬用於表明，藉由在nm區中改變薄層厚度，可透過多層系統之個別層之間的界面之多重干涉之出現來達成整個多層系統之吸收之增加。

雷射波長較佳地為恆定的，且同時改變兩個參數(特定言之，來自多層系統之兩個層之層厚度d1及d2)並計算吸收。藉由最佳化多層系統中之層厚度，可達成一較高吸收程度及歸因於散射或反射之損失之減少以及因此一較大雷射去接合效率。亦可使用散射及繞射效應以改變光之傳播方向且因此增加相互作用持續時間。亦可使用散射及繞射效應以保護位於下面之下一層或位於下面之產品基板。

實行包含層L1至Ln (較佳地L1至L3)之一多層系統之各個別層L1至Ln的層厚度之最佳化，其中在數值上判定且亦用實驗方法量測整個多層系統之吸收。關於效率及效應之穩定性來研究及最佳化層之個別影響。

藉由運用光(特定言之雷射輻射)之基板側照射進行多層系統與基板之分離，多層塗層在待分離材料之間之界面處或接近界面處強烈吸收該雷射輻射。使用相鄰層處之例示性以下效應：相長干涉、散射、繞射及相移。

可藉由化學或物理氣相沈積、濺鍍、氣相沈積、磊晶及/或藉由旋塗以及其等之組合或其他適合技術來施用多層系統之層。

歸因於塗層之增加的、最佳化的局部吸收，有利地不需要一抗反射塗層(英文：Antireflective layer, AR(抗反射層(AR)))來顯著降低菲涅耳(Fresnel)反射。

有利地亦不需要一額外接合層(特定言之一接合黏著劑)，此係因為含有一特定言之金屬或含金屬光熱多層轉換層之多層系統同時亦為一接合層。亦不需要一額外犧牲層。

經吸收能量誘發多層塗層之一分解，其中發生基板與塗層之間的界面之一分離。分解機制可例如為升華或化學反應。可用熱及光化學方式兩者起始分解。若在分解期間產生氣態產物，則特定言之輔助分離。

多層系統之至少一個層較佳地由以下化合物或元素個別地或組合地組成： -金屬，例如Ti、Au、Ag、Cu、Fe、Ni、Al、Cr、Pt、Sn -合金， -半導體(例如，Ge) -化合物，尤其氮化物化合物，特定言之TiN、TaN、AlN、GaN、InN、SiN、Si3N4 -化合物，特定言之氧化物化合物，特定言之SiO2、TiO2 -化合物，特定言之介電質 -陶瓷材料，特定言之碳化矽(SiC)及氧化鋁(Al2O3) -高吸收非金屬，特定言之具有奈米粒子之聚合物(具有Al或C粒子之聚合物)

多層系統之個別層可由來自元素週期表系統之主族3 (硼基)、4 (碳基)及5 (氮基)之一者之一材料或一材料組合組成。

在一次佳實施例中，材料未施用於整個區域上方，而是作為2D結構(例如，曲線圖)或3D結構用於多層系統之個別層。

多層系統作為不同化合物或元素之一層序列施用於產品基板及/或載體基板上。任何數目n個塗層可構成為一多層系統(L1至Ln)。較佳地，在多層系統中使用至多三個層(L1至L3)。

在另一實施例中，交替地數次應用至少一種化合物或一個元素。

個別層可例如用作選擇性吸收體層或移相器。吸收體之實例係諸如鋁(Al)或金(Au)之金屬。可例如使用二氧化矽(SiO2)作為一輔助層及/或一移相器，以將波長之場最大值定位於選擇性吸收體內。層厚度位於較低nm區中。若需要，較厚(金屬)塗層可用作反射鏡。

較佳地，不需要且省去諸如一犧牲層及/或一抗反射層及/或一鬆弛層及/或一接合黏著劑之進一步層。

多層塗層之個別層具有在1 nm與10 μm之間，較佳地在1 nm與1 μm之間，更佳地在5 nm與500 nm之間之厚度。歸因於極薄層序列，與電磁輻射之一高相互作用係可能的。與極薄層之此高相互作用係用於簡化的雷射去接合。歸因於最佳化一多層系統之個別層厚度而減小層厚度(nm區)，因此必須有利地施用較少材料。

金屬係強吸收體且可阻擋已來自＜ 100 nm之一層厚度之雷射輻射。相比之下，有機吸收體通常需要＞ 3 μm之一層厚度以吸收67%的入射光。

多層系統之厚度較佳地在1 nm與10 μm之間，更佳地在5 nm與1 μm之間，最佳地在10 nm與1 μm之間。

具有一多層系統及矽載體基板之一基板堆疊之雷射去接合最佳化程序 用於藉由藉由雷射照射沿著界面去接合或分層進行分離之一最佳化程序包含例如以下步驟： -雷射選擇。作為載體基板之矽在一波長λ ＞ 1300 nm或在λ ＞ 1900 nm下主要為透明的，使得選擇在近紅外(NIR)及中紅外(MIR)中之雷射，其等在Si載體基板中展現一低線性及非線性吸收； -在Si載體基板與一產品基板之間使用一多層接合層之現有材料；多層系統實現經由雷射去接合所需之吸收之干涉導引之一最佳化。例如，取決於層厚度，多層系統之個別層可用作選擇性吸收體層或移相器或反射鏡，且因此最大化多層系統處之總體吸收。吸收體之實例係諸如鋁(Al)或金(Au)之金屬。可例如使用二氧化矽(SiO2)及氮化鋁(AlN)作為移相器層，以將波長之場最大值定位於選擇性吸收體內。層厚度位於較低nm區中。若需要，較厚塗層可用作反射鏡。取決於層厚度，可例如使用一金屬層作為一反射鏡層(層厚度＞ 100 nm)或一選擇性吸收體層(層厚度＜ 10 μm)。 -雷射效率及雷射品質最佳化。在一較佳實施例中，考量超短脈衝雷射輻射。雷射源及雷射波長係固定參數。例如最佳化以下雷射參數：脈衝持續時間、脈衝序列頻率、能量、每脈衝之照射區域之形狀、多點雷射。 -材料厚度之最佳化。最佳化材料厚度之層厚度使得達成最大光吸收且經由干涉最小化反射損失。歸因於最佳化層厚度之吸收之增加在空間上係局部化的且在多層系統內增強。超過或低於多層系統之個別層之最佳層厚度將導致吸收之一顯著減少。

特定言之藉由模擬及/或對具有從模擬選擇之層厚度之基板堆疊上進行雷射去接合測試來進行層厚度之最佳化。在測試中研究雷射去接合中之殘餘接合強度、消融形式及均勻性。亦生產及處理參數之穩定性審查所產生系統。

根據圖1a，三個層L1 (5)、L2 (6)及L3 (7)例如施用於產品基板2及/或載體基板3上之整個區域上方。結構8係定位於產品基板2中及/或上。各自塗層L1 (5)、L2 (6)及L3 (7)之層厚度d1、d2及d3經最佳化。因此，多層系統4由複數個層5、6、7組成，該複數個層經選擇使得多層系統4導致一雷射去接合程序中之雷射輻射之一最大吸收。經由干涉最佳化之層結構4實現經改良的且較簡單的雷射去接合，其中不需要用於保護基板或用於接合基板之額外層，諸如(舉例而言)一抗反射塗層及/或一鬆弛層及/或一接合黏著劑。

多層系統4之個別層5、6、7具有在1 nm與1 μm之間，較佳地在1 nm與500 nm之間，更佳地在1 nm與250 nm之間之厚度。歸因於極薄層序列，與雷射照射之電磁波之一高相互作用係可能的。

多層系統4之厚度較佳地在1 nm與10 μm之間，更佳地在5 nm與2 μm之間，最佳地在10 nm與1 μm之間，極佳地在10 nm與500 nm之間。

在將多層系統4塗佈於產品基板2及/或載體基板3上之後，根據圖1a，在一(臨時)接合程序中藉由對準、接觸及接合來將產品基板2接合至載體基板3。(臨時)接合技術為本領域中之專家所知。

圖1a及圖1b表示三個塗層L1至L3 (5、5’，6、6’，7、7’)，但亦可構成任何其他數目n個塗層。圖1c展示例如具有兩個塗層5’’、6’’之多層系統之一實施例。針對由層L1至Ln組成之一多層系統之各個別層L1至Ln實行層厚度之一最佳化，其中量測整個多層系統之吸收。例如，首先在具有恆定波長之一模擬中同時改變兩個層厚度d1及d2，且根據圖3b判定所得吸收。選擇導致一最大的、高效的且穩定的吸收之塗層5’’、6’’之層厚度d1max及d2max。特定言之藉由測試中之基板堆疊之雷射去接合中之分析最佳化進一步可變雷射參數。

圖1b展示由載體基板3’、具有三個層L1至L3 (5’、6’、7’)之多層系統4’及具有結構化之一產品基板2’組成的一基板堆疊1’之另一實施例。

圖1c展示由載體基板3’’、具有兩個層L1 (5’’)及L2 (6’’)之多層系統4’’以及產品基板2’’組成的一基板堆疊1’’之另一實施例。

在以下章節中，在從圖1a至圖1c之多層系統之基礎上給出多層系統之複數個非限制性實例(例如，層L1-L2-L3或L1-L2)。為熟習此項技術者所知且用於半導體工業(特定言之亦用於CMOS相容或前端相容程序)之多層系統例如由以下者組成： SiO2-金屬-SiO2 (L1-L2-L3)， SiO2-金屬1 (L1-L2)， 金屬1 (層厚度d1)-氧化物或氮化物化合物(例如SiO2)-金屬1 (層厚度d2) (L1-L2-L3)， SiO2-氮化物化合物-SiO2 (L1-L2-L3)， 氮化物化合物-SiO2 (L1-L2)， 氧化物或氮化物化合物(例如SiO2)-金屬1-金屬2 (L1-L2-L3)， 金屬1-金屬2-金屬3 (L1-L2-L3)， 金屬1-金屬2 (L1-L2)， 金屬1-金屬2-金屬1 (L1-L2-L3)。

特定言之，給出用於雷射去接合之以下多層系統，該等多層系統施用於300 mm矽載體基板(厚度為775 μm，兩側上經表面拋光)上：

	具有40 nm至50 nm層厚度之層L1	具有250 nm層厚度之層L2
系統1	Ti	TEOS (CMP)
系統2	Al	TEOS (CMP)
系統3	AlN	TEOS (CMP)
系統4	TaN	TEOS (CMP)
系統5	Ge	TEOS (CMP)
系統6	TiN	TEOS (CMP)

TEOS層係非晶二氧化矽(SiO2)層且較佳地藉由化學-機械拋光(CMP)進行精細拋光。

在一替代實施例中，300 mm矽載體基板亦具有725 μm之一厚度。

經接合產品基板(亦為矽)跟在層L2之後。在去接合期間，雷射首先穿透775 μm矽載體層，接著穿透層L1及L2。

雷射波長藉由選擇載體基板而判定且不改變。雷射入射角亦保持恆定。

層系統之進一步特定實例： SiN-SiO2 (L1-L2) TEOS (50 nm至250 nm)-TiN (20 nm至100 nm)-TEOS (50 nm至400 nm) (L1-L2-L3) TiN (50 nm)-TEOS (400 nm) (L1-L2) SiO2 (熱，50 nm至100 nm)-TiN (50 nm)-TEOS (400 nm) (L1-L2-L3)

多層系統之至少一個層較佳地由以下化合物或元素個別地或組合地組成： -金屬，例如Ti、Au、Ag、Cu、Fe、Ni、Al、Cr、Pt、Sn -合金， -半導體(例如，Ge) -化合物，尤其氮化物化合物，特定言之TiN、TaN、AlN、GaN、InN、SiN、Si3N4 -化合物，特定言之氧化物化合物，特定言之SiO2、TiO2 -陶瓷材料，特定言之碳化矽(SiC)及氧化鋁(Al2O3) -高吸收非金屬，特定言之具有奈米粒子之聚合物(具有Al或C粒子之聚合物)

取決於層厚度及材料，多層系統之個別層可例如用作選擇性吸收體層、輔助層及/或移相器層或用作反射鏡層，且因此總體上最大化多層系統之吸收。例如，取決於層厚度，可使用一金屬層作為一反射鏡層(層厚度＞ 100 nm)或作為一選擇性吸收體層(層厚度＜ 10 μm)。可例如使用二氧化矽(SiO2)及氮化鋁(AlN)作為移相器層。

在三個層之情況下，吸收層通常為中間層。在兩個層之情況下，吸收層通常為第一層。吸收層吸收雷射輻射之能量。

在一實例中，吸收層由SiN組成且輔助層由SiO2組成。由於SiN及SiO2層之相互作用，產生NOx氣體而導致層分裂及因此去接合。

在一較佳實施例中，吸收層之層厚度達到10 nm與200 nm之間且(若干)輔助層之厚度達到1 nm與1000 nm之間。

圖2展示在藉由運用雷射輻射11照射多層系統4進行雷射去接合期間，一產品基板-載體基板堆疊1之一橫截面視圖。一適合光源係例如發射具有10 ps至50 ps之一持續時間及1000 Hz之一重複頻率的超短光脈衝之一光源。

超短脈衝雷射光束11聚焦於處理區12中之一透鏡9上。基板堆疊1與雷射光束11之間之一相對移動與基板堆疊定位及/或光束定位(未表示)一起發生。進一步光學元件包含例如光束整形元件、掃描器、調變器等，且為熟習此項技術者所知。

作為一載體基板之Si之相關波長範圍在1940 nm至2140 nm之間，此係因為Si展現一非常顯著的非線性，且非線性吸收/繞射達到1700 nm以上，此導致自動聚焦。此處之一重要因素亦為消融所需之能量及功率密度。

波長及雷射選擇通常與其他載體材料(例如藍寶石)不同。

圖3a描述根據圖1a之用於最佳化由三個層L1、L2及L3 (5、6、7)組成的一例示性多層系統4之一程序序列，該程序序列意欲用於產品基板2及載體基板3之臨時接合及雷射去接合。可設想產品基板2、2’、2’’不具有形貌，此係因為不存在結構8抑或因為已在產品基板2、2’、2’’中直接產生結構8。替代地，結構可例如為晶片或經結構化塗層且形成一形貌。

根據圖3a，第一層L1之厚度d1在0 nm與100 nm之間變化，以判定在不同波長下多層系統之最大吸收。圖3a中之區域1展示最大吸收。圖3a中數字增加之區域展示多層系統之一遞減吸收。其他兩個層L2及L3之厚度d2及d3保持恆定。層之個別厚度影響干涉圖案及因此多層系統之吸收。藉由判定最佳層厚度d1、d2及d3，判定多層系統之最大吸收以改良及簡化雷射去接合。根據圖3a之表示係用模擬表示且用量測系列進行判定。省去個別層之材料之最佳化或改變，且藉由最佳化層厚度而透過現有層系統之最大吸收達成簡化的雷射去接合。吸收可從＜10%增加至＞90%。

主要藉由多層系統之菲涅耳方程式之線性評估基於層厚度及(線性，但複數值)折射率來運用已知求解演算法計算吸收率。此外，非線性性質可用於亦考量場強分佈之更複雜模擬中。

在圖3a之一替代實施例中，例如對於由具有一選定雷射波長之兩個層L1及L2組成之一系統，吸收可被表示為取決於根據圖3b之兩個層厚度d1及d2。若已知來自一給定基板堆疊之層、基板及載體基板，則最容易控制及改變多層系統之個別層之層厚度d。因此，主要最佳化多層系統之個別層之層厚度d。雷射波長及雷射角(入射角)特定言之保持不變。若一多層系統由兩個層組成，則可根據圖3b同時改變層厚度d1及d2兩者。改變選定參數(特定言之例如兩個層厚度d1及d2)且計算去接合結構中之吸收程度。去接合結構中之吸收程度必須儘可能高。較佳地最多使用三個層以最大化吸收。類似於圖3a，圖3b中之區域1展示最大吸收。數字增加之區域展示多層系統之一遞減吸收。所表示圖形中具有高吸收之區域1必須足夠大，以免對變化過於敏感。

1:基板堆疊 1’:基板堆疊 1’’:基板堆疊 2:產品晶圓/產品基板 2’:產品基板 2’’:產品基板 3:載體晶圓/載體基板 3’:載體基板 3’’:載體基板 4:多層系統 4’:多層系統 4’’:多層系統 5:層L1/塗層L1 5’:塗層L1/層L1 5’’:塗層/層L1 6:層L2/塗層L2 6’:塗層L2/層L2 6’’:塗層/層L2 7:層L3/塗層L3 7’:塗層L3/層L3 8:結構 9:透鏡 10:光學元件 11:雷射光束/雷射輻射 12:處理區

本發明之進一步優點、特徵及細節從實施例之較佳實例之以下描述且在圖式之幫助下得出。圖式圖解地展示： 圖1a：由一載體基板、具有三個層之一多層系統及具有功能單元之一產品基板組成的一基板堆疊之一橫截面視圖。 圖1b：由一載體基板、具有三個層之一多層系統及具有結構化之一產品基板組成的一基板堆疊之一橫截面視圖。 圖1c：由一載體基板、具有兩個層之一多層系統及一產品基板組成的一基板堆疊之一橫截面視圖。 圖2：一產品基板-載體基板堆疊之一橫截面視圖，具有用於運用雷射輻射照射多層系統之光學組件之一圖解表示。 圖3a：一多層系統之吸收光譜A之一圖解表示。表示展示由三個層L1、L2及L3組成之一多層系統之吸收，其中層L1之厚度d1及波長改變，而層L2及L3之厚度保持不變。 圖3b：一多層系統之吸收光譜A之一圖解表示。表示展示由兩個層L1及L2組成之一多層系統之吸收，其中層L1之厚度d1及層L2之厚度d2改變，而雷射波長保持不變。 在圖中，已用相同元件符號表示相同組件或具有相同功能之組件。

1:基板堆疊

2:產品晶圓/產品基板

3:載體晶圓/載體基板

4:多層系統

5:層L1/塗層L1

6:層L2/塗層L2

7:層L3/塗層L3

8:結構

Claims (15)

1. 一種用於提供包含至少兩個層(5、6、7)之一多層系統(4)，特定言之用於臨時接合基板以形成一基板堆疊(1)之方法，其具有呈以下序列之以下步驟： i)提供一多層系統(4)， ii)判定該多層系統(4)對一特定波長之雷射輻射(1)之一吸收程度， iii)改變該多層系統(4)之至少一個參數， iv)運用根據步驟iii)改變之該至少一個參數來判定該多層系統(4)對該特定波長之該雷射輻射(11)之該吸收程度， v)重複步驟i)至iv)，直至該吸收程度最大，其中在步驟i)中之各情況下，提供具有該最大吸收程度之該多層系統(4)。
2. 如請求項1之方法，其中該多層系統(4)之該至少一個參數係該多層系統(4)之一層(5、6、7)之一層厚度。
3. 如請求項2之方法，其中該多層系統(4)之該至少一個參數額外地為該多層系統(4)之另一層(5、6、7)之一層厚度。
4. 如請求項1至3中任一項之方法，其中步驟ii)及iv)中之該判定中之該波長在1100 nm與10,000 nm之間，較佳地在1100 nm與5000 nm之間，更佳地在1500 nm與2500 nm之間。
5. 一種基板堆疊(1)，其至少包含根據請求項1至4中至少一項提供之具有由不同材料製成之至少兩個層(5、6、7)之多層系統(4)。
6. 如請求項5之基板堆疊(1)，其中該多層系統(4)具有在1 nm與10 μm之間，更佳地在5 nm與2 μm之間，最佳地在10 nm與1 μm之間，極佳地在10 nm與500 nm之間之一總厚度。
7. 如請求項5或6之基板堆疊(1)，其中該多層系統(4)之該等各自層(5、6、7)各自具有在1 nm與1 μm之間，較佳地在1 nm與500 nm之間，更佳地在1 nm與250 nm之間之一層厚度。
8. 如請求項5或6之基板堆疊(1)，其中該多層系統(4)包含具有在25 nm與75 nm之間之一層厚度之一層(5、6、7)。
9. 如請求項5或6之基板堆疊(1)，其中該多層系統(4)之至少一個層(5、6、7)包含鈦(Ti)、鋁(Al)、氮化鋁(AlN)、氮化鉭(TaN)、鍺(Ge)、錫(Sn)或銅(Cu)，較佳地由其等組成。
10. 如請求項5或6之基板堆疊(1)，其中該多層系統(4)之至少一個層(5、6、7)由非晶二氧化矽(SiO2)組成。
11. 如請求項5或6之基板堆疊(1)，其中該基板堆疊(1)至少包含一載體基板(3)及一產品基板(2)，其中該載體基板(3)係藉由該多層系統(4)與該產品基板(2)接合。
12. 如請求項5或6之基板堆疊(1)，其中該多層系統(4)、較佳地該基板堆疊(1)不包含任何聚合物基接合黏著劑。
13. 如請求項5或6之基板堆疊(1)，其中該多層系統(4)、較佳地該基板堆疊(1)不包含一抗反射層。
14. 一種用於接合基板以形成如請求項5至13中至少一項之一基板堆疊(1)之方法，其具有以下步驟， 1)提供一第一基板，特定言之載體基板(3)， 2)將一第二基板、特定言之一產品基板(2)接合至該第一基板。
15. 一種用於去接合一基板堆疊(1)之方法，其具有以下步驟， a)提供如請求項5至13中至少一項之一基板堆疊(1)， b)運用一特定波長之雷射輻射(11)透過該基板堆疊(1)之至少一個基板照射該多層系統(4)，且接著 c)在該多層系統(4)之區中分離該基板堆疊(1)。