WO2016146584A1 - Verfahren zur ablösung eines aufwachssubstrats von einer schichtenfolge - Google Patents

Verfahren zur ablösung eines aufwachssubstrats von einer schichtenfolge Download PDF

Info

Publication number
WO2016146584A1
WO2016146584A1 PCT/EP2016/055454 EP2016055454W WO2016146584A1 WO 2016146584 A1 WO2016146584 A1 WO 2016146584A1 EP 2016055454 W EP2016055454 W EP 2016055454W WO 2016146584 A1 WO2016146584 A1 WO 2016146584A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
volume
pressure
etching
variation
etching bath
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2016/055454
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Klemp
Marco Englhard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority to US15/558,743 priority Critical patent/US10147647B2/en
Publication of WO2016146584A1 publication Critical patent/WO2016146584A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P95/00—Generic processes or apparatus for manufacture or treatments not covered by the other groups of this subclass
    • H10P95/11—Separation of active layers from substrates
    • H10P95/112—Separation of active layers from substrates leaving a reusable substrate, e.g. epitaxial lift off
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P95/00—Generic processes or apparatus for manufacture or treatments not covered by the other groups of this subclass
    • H10P95/11—Separation of active layers from substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/139—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass using temporary substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/01—Manufacture or treatment
    • H10H20/011—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers
    • H10H20/018—Bonding of wafers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P52/00—Grinding, lapping or polishing of wafers, substrates or parts of devices
    • H10P52/40—Chemomechanical polishing [CMP]
    • H10P52/402—Chemomechanical polishing [CMP] of semiconductor materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/04—Apparatus for manufacture or treatment
    • H10P72/0402—Apparatus for fluid treatment
    • H10P72/0418—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H10P72/0422—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching
    • H10P72/0426—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching with the semiconductor substrates being dipped in baths or vessels
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/04—Apparatus for manufacture or treatment
    • H10P72/0428—Apparatus for mechanical treatment or grinding or cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/70—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping
    • H10P72/74—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/70—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping
    • H10P72/74—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • H10P72/744—Details of chemical or physical process used for separating the auxiliary support from a device or a wafer

Definitions

  • the document DE 19734635 Al describes a method for detachment of a growth substrate.
  • An object to be solved is to specify a simplified method for, in particular non-destructive, detachment of a growth substrate from a layer sequence.
  • a method for detaching a growth substrate is disclosed.
  • the method is particularly suitable for
  • Wax substrate applied layer sequence Wax substrate applied layer sequence.
  • At least one wafer composite is provided.
  • the wafer composite has a main plane of extension in which it extends in lateral directions. Perpendicular to
  • Main extension plane in a vertical direction, the wafer composite has a thickness which is small compared to the maximum extent of the wafer composite in the lateral directions.
  • the wafer composite comprises a growth substrate and a layer sequence applied to the growth substrate, in particular at least partially epitaxially grown.
  • the layer sequence may comprise a semiconductor layer stack having a multiplicity of semiconductor layers.
  • the layer sequence can be at least one active layer for
  • the layer sequence is provided for use in a light-emitting diode chip, a photodiode chip and / or a solar cell chip.
  • the layer sequence can furthermore comprise a sacrificial layer, by means of which the semiconductor layer stack is connected to the semiconductor layer
  • Growth substrate may be connected.
  • the sacrificial layer can be selective to the
  • the sacrificial layer can have a high aluminum content.
  • the sacrificial layer may, for example, with Al n Ga] __ n As, where 0.6 ⁇ n ⁇ 1, preferably be 0.7 ⁇ n ⁇ 1, is formed.
  • the wafer composite further comprises a at one
  • the carrier is mechanically connected to the layer sequence by means of a solder layer which can adjoin the cover surface and the carrier directly.
  • the carrier can, for example, with a ceramic, a
  • the carrier may be, for example, an electrical connection carrier.
  • the layer sequence is structured in a plurality of regions, which are spaced apart in lateral directions and separated from one another by a plurality of separation trenches.
  • the separation trenches can be recesses in the layer sequence.
  • the separation trenches have a width, which through the
  • the width is at least 1 ⁇ m and at most 1000 ⁇ m, preferably at least 2 ⁇ m and at most 200 ⁇ m and particularly preferably at least 5 ⁇ m and at most 100 ⁇ m.
  • the dividing trenches have a height which leads to the
  • Example corresponds to the maximum extent of the layer sequence in the vertical direction.
  • the height and / or the width of the separating trenches may in particular be their structure sizes.
  • the dividing trenches are connected to each other laterally. In other words, the dividing trenches are connected
  • the separation trenches are such
  • Outer edge of the wafer composite a minimum cross section of the separation trenches of at least 1 ym ⁇ , preferably at least 1000 mrn ⁇ , preferably at least 4 ym ⁇ and at most 40 mm ⁇ and more preferably at least 10 ym ⁇ and at most 1 mm ⁇ results.
  • the cross section is in particular by the
  • the separation trenches surround the areas of
  • the regions of the layer sequence generated by the separation trenches can be used for the chips to be produced, for example the one to be produced
  • LED chips, photodiode chips and / or solar cell chips correspond.
  • the at least one wafer composite is immersed in an etching bath with an etching solution brought in.
  • the etching bath may in particular be a reaction chamber which is at least partially filled with the etching solution.
  • the etching bath may additionally contain a gas, such as air. In particular, a portion of the gas or all of the gas may be present as gas bubbles that are within the etching solution.
  • Total volume of the etching bath can then be given by the sum of a liquid volume of the etching solution and a gas volume of the gas.
  • the total volume is given at the beginning of the process then by the liquid volume.
  • gas bubbles it is furthermore possible for gas bubbles to form within the etching solution during the etching process, whereby a gas volume is generated.
  • the etching solution may be acid, such as 10%
  • the etching solution may be suitable for selectively etching the sacrificial layer of the layer sequence. Direct contact between the etching solution and the sacrificial layer can thus lead to a chemical reaction in which the sacrificial layer reacts with the etching solution.
  • the sacrificial layer is thereby dissolved or separated from the layer sequence and / or the
  • a "selective etching" of the sacrificial layer is given, for example, if the etching solution for the material of the sacrificial layer has an etching rate which is at least a factor 10, preferably a factor 100 and particularly preferably a factor 1000, above the etching rate for the material of the layer sequence, of
  • the introduction of the wafer composite into the etching bath takes place in such a way that the wafer composite is at least partially covered by the etching solution. Furthermore, the etching solution is at least partially within the separation trenches.
  • the etching solution can be partially in
  • the etching solution is introduced by utilizing the capillary effect in the separation trenches. It is possible that the etching solution is sucked into the separation trenches as in a thin tube.
  • the at least one wafer composite may first be introduced into the etching bath which has not yet been filled with the etching solution
  • the etching solution is introduced into the etching bath at a suitable temperature
  • the base pressure may in particular be the average pressure prevailing in the etching bath.
  • the base pressure is at least 0.01 bar and at most 70 bar, preferably at least 0.1 bar and at most 30 bar and
  • the pressure variation takes place using at least one pressure variation device.
  • Pressure variation device may in particular be a pump device, such as a vacuum pump, for example.
  • volume variation device such as
  • a compressor for example, a compressor, a gas inlet and / or a volume reservoir, such as a vacuum reservoir, act.
  • the pressure variation device can have several components with which the pressure within the
  • Etching bath can be varied include. According to at least one embodiment of the method for detaching a growth substrate from a layer sequence, this comprises the following steps:
  • the layer sequence is structured in a plurality of areas which are spaced in lateral directions and separated by a plurality of separation trenches, and
  • the separating trenches are connected to one another laterally,
  • the gas bubbles may be small bubbles due to the reaction of the
  • the gas bubbles can be reaction products of the Be etching process.
  • Dividing trenches changed.
  • the gas bubbles are large at low pressure and small at high pressure compared to the structure sizes of the separation trenches.
  • the pressure variation thus produces a steady pulsation of expansion and compression of the gas bubbles in the solution.
  • This change in the volume of the gas bubbles then forces a convection of the etching solution within the separation trenches.
  • the idea is pursued to increase the flow rate of the etching solution through the separation trenches by the pressure variation within the etching bath. Since the etching solution may be a non-compressible liquid, it is used here
  • the pressure of the gas or of the gas bubbles in the etching bath varies. Without the use of the pressure variation in the detachment of a growth substrate from a layer sequence, the mass transport of the reaction products or the reactants in the separation trenches is insufficient.
  • the pressure variation comprises switching between a maximum pressure and a minimum pressure.
  • time is switched between the maximum pressure and the minimum pressure.
  • a repeated, temporally periodic change takes place between the minimum pressure and the maximum pressure.
  • Minimum pressure may be the saturation vapor pressure of the etching solution.
  • the maximum pressure corresponds to at least 1.5 times, preferably at least 2 times, and more preferably at least 10 times, the base pressure. Furthermore, the minimum pressure is at most 0.5 times, preferably
  • the base pressure is 1 bar.
  • the minimum pressure or the maximum pressure can then be 0.2 bar or 2 bar.
  • the pressure variation takes place periodically with a time
  • the variation frequency between the maximum pressure and the minimum pressure can be changed with the variation frequency between the maximum pressure and the minimum pressure.
  • the minimum pressure can be changed with the variation frequency between the maximum pressure and the minimum pressure.
  • Variation frequency adapted to the low flow rate of the etching solution within the separation trenches.
  • variation frequency to the
  • the pressure variation includes a volume variation between a minimum volume and a maximum volume by one
  • volume of the etching bath in particular the gas volume of the etching bath, is increased, preferably temporally periodically
  • the basic volume may be the gas volume of the etching bath before the
  • Volume variation device are performed.
  • the maximum volume corresponds to at least 5 times, preferably at least 10 times, and more preferably at least 40 times, the base volume and / or the minimum volume at most 0.8 times, preferably at most 0.5 times and more preferably at most 0.3 times the basic volume.
  • a buffer chamber is provided before step B) and to the etching bath connected and connected to this provided.
  • the buffer chamber is a vacuum chamber and / or an overpressure chamber.
  • the buffer chamber may be connected by means of vacuum lines or directly to the etching bath.
  • the buffer chamber can in particular
  • the minimum volume then corresponds to the pure volume of the etching bath and the connecting vacuum line, while the maximum volume corresponds to the volume of the etching bath, including the available displacement volume.
  • the producible volume variation that is the producible difference between the minimum volume and the maximum volume, increases with the ratio of the displacement volume to the volume of the etching bath and the vacuum lines.
  • the maximum volume to the minimum volume may have a ratio of, for example, 10: 1.
  • the volume variation is effected by a movement of one into the
  • Buffer chamber introduced piston or one in the
  • Buffer chamber introduced hydraulic punch.
  • Hydraulic stamp added to the volume of the etchant or removed from it. By a periodic movement of the piston or
  • Hydraulic stamp using, for example, a
  • crankshaft frequency may be at least 0.01 Hz, preferably at least 0.1 Hz and more preferably at least 1 Hz, and at most 15 kHz, preferably at most 10 kHz and
  • crankshaft frequency may be at least in the range of infrasound.
  • the buffer chamber has at least one variation valve.
  • volume variation occurs by closing and / or opening the variation valve.
  • the variation valve may additionally or alternatively to the piston or
  • Hydraulic stamp be provided.
  • the variation valve can be controlled individually, for example with a piezo. This allows either an additional pressure or vacuum or the minimum pressure or
  • the volume variation takes place at least partially with a compressor attached to the etching bath.
  • the volume can be simplified, for example, reduced to the minimum volume.
  • the pressure variation takes place at least partially by removing or adding gas and / or liquid from the
  • the pressure variation is then by a variation of the amount of gas or
  • the removal of gas and / or liquid takes place with a first vacuum pump connected to the etching bath. Further, the addition of gas and / or liquid takes place with a to the Etching bath connected gas inlet or liquid inlet. In particular, it is possible that with the gas inlet nitrogen gas is introduced into the system.
  • the first vacuum pump may additionally have a ventilation valve, by means of which reaction gas formed in the etching process can be discharged. This can effectively produce a pressure variation within the etching bath. Another advantage of using the first vacuum pump connected to the etching bath.
  • Vacuum pump is that the achievable with a vacuum pump minimum pressure within the etching bath is lower than the saturation vapor pressure of the etching solution. As a result, the achievable minimum pressure is limited, so that the etching solution to boil without an increase in a process temperature
  • Reaction products with a second vacuum pump and / or the first vacuum pump reach. Furthermore, at a low gas volume with a piston processor or a
  • Hydraulic punches the pressure difference can be precisely adjusted and regulated.
  • the volume reservoir may be connected, which may be designed to be large-volume relative to the volume of the etching bath.
  • compressed gas can be introduced into the etching bath via a ventilation side of the first vacuum pump in order to accelerate an increase in pressure, wherein the etching bath is designed to be overpressure-proof in this case.
  • the etching bath is introduced into an ultrasonic bath before or during step C).
  • an ultrasonic radiation is applied by means of the ultrasonic bath to the etching bath.
  • the ultrasound radiation can reduce the surface tension, which reduces the adhesion of the gas bubbles to the walls of the separation trenches. Due to the high frequencies of the ultrasonic radiation in the range of a few kHz, small amplitudes of the radiation can be used. It has been shown that a normally expected physical destruction of the surfaces of the layer sequence, the carrier and / or the growth substrate does not occur, but rather the movement of the etching solution into the
  • Separation trenches can be increased by means of ultrasonic radiation.
  • the etching bath is heated to a temperature using a heater
  • the process temperature is at least 0 ° C, preferably at least 20 ° C and more preferably at least 40 ° C, and at most the temperature at the thermodynamic critical point of the etching solution.
  • Base pressure allows a higher amplitude.
  • through the increased process temperature will accelerate the chemical reaction of the etching solution with the sacrificial layer.
  • step B) to D) a wedge is interposed between the
  • the wedge is set between the growth substrate and the layer sequence.
  • a wedge is a body in which two side surfaces converge at an acute angle.
  • Such a wedge serves, in particular, as a sensor for the progress of the detachment process, since, as the etching process progresses, the penetration depth of the wedge between the support and the growth substrate is increased. Furthermore, the wedge can be actively exploited to the
  • Additional strain between the growth substrate and the support for example, by a slight curvature of the growth substrate and / or the support, can further accelerate a stripping process.
  • FIGS. 1A and 1B show exemplary embodiments of a wafer composite described here for carrying out a method described here.
  • Figures 2 to 6 show embodiments of a
  • Vacuum system for carrying out a method described here.
  • Wafer composite 1 for implementing a method described here explained in more detail.
  • the wafer composite 1 comprises a growth substrate 10, to which a layer sequence 11 having a sacrificial layer 111 and a semiconductor layer stack 112 is applied.
  • the layer sequence 11 has a the
  • a carrier 13 is applied on the top surface IIa.
  • the carrier 13 can be, for example, a connection board and / or a printed circuit board. It is possible that the carrier 13 comprises as material silicon, germanium, sapphire and / or another, preferably crystalline, material which is not etched by the etching solution. Further, the growth substrate 10 may comprise or may be comprised of silicon, germanium, sapphire, and / or the other non etched solution etched material.
  • the layer sequence 11 is structured in a multiplicity of laterally spaced regions 15. The areas are separated by separation trenches 14. The separation trenches 14 completely penetrate the layer sequence 11 in the vertical direction.
  • FIG. 1B On the basis of the schematic plan view of FIG. 1B, a further exemplary embodiment of one described here is shown
  • Wafer composite 1 explained in more detail.
  • the wafer composite 1 has the plurality of regions 15 that are separated from each other by the separation trenches 14.
  • the separation trenches 14 are the separation trenches 14
  • the separating trenches 14 are formed integrally and connected to an outer edge 1 d of the wafer composite 1.
  • Pressure variation device 3 comprises an etching bath 40
  • Etching bath 40 is present purely as an example in a
  • Ultrasonic radiation 42 can be applied to the etching bath 40. Furthermore, the etching bath 40 with a heater 43 on a
  • the vacuum system 3 comprises a multiplicity of pressure gauges 38 and valves 39.
  • the valves 39 may be shut-off valves, in particular chemical-resistant.
  • the vacuum system 3 comprises a plurality of
  • Vacuum connections 310 whose function is explained in more detail below.
  • a chemical reservoir 36 is connected to the etching bath 40.
  • the etching solution 44 can be introduced into the etching bath 40.
  • a compressor 351 and / or a gas inlet 352 is connected to the etching bath 40.
  • Overpressure line 3144 an overpressure in the etching bath 40 can be generated. For example, the generation of the
  • the etching bath 40 may be connected via a vacuum line 312 to a vacuum reservoir 34 and / or a first vacuum pump 31.
  • the first vacuum pump 31 can be, for example, a chemical-resistant vacuum pump, such as a scroll pump, a membrane pump or a water jet pump.
  • the first vacuum pump 31 may further include a cold trap, which is preferably a temperature below the
  • Freezing temperature of the etching solution has.
  • the cold trap contains liquid nitrogen or dry ice.
  • At the first vacuum pump 31 is also an exhaust air 321st
  • exhaust air 321 can, for example, in the reaction of the etching solution 44 with the sacrificial layer 111th
  • the vacuum reservoir 34 may be an evacuated vessel that may be connected to the etch bath 40 via the valves 39 so as to accelerate a pressure drop in the etch bath 40.
  • a vacuum for example with a pressure of at most 0.5 bar, preferably at most 0.05 bar,
  • Compressor 351 and the gas inlet 352 are connected via control connections 301 to a pressure change control 30.
  • the pressure change control 30 is in particular programmable and serves for the targeted adjustment of the pressure in the etching bath 40.
  • the vacuum system 3 further has a chemical effluent 313. At the chemical outlet 313 a DI water inlet 315 is connected. The DI water inlet 315 leads to a
  • Pump unit 32 which is for example a
  • the pumping unit 32 has an outflow 322 and an inlet 323.
  • the DI water inlet 315 serves, in particular, for rinsing the wafer composite 1 within the etching bath 40.
  • the etching bath 40 is connected to a second vacuum pump 33 via the chemical effluent 313.
  • Vacuum pump 33 may also be a chemically resistant vacuum pump, such as a scroll pump, a
  • Diaphragm pump or a water jet pump act.
  • the second vacuum pump 33 is connected to the chemical effluent 313 via a Woulfesche bottle 37 having a pressure gauge 38
  • Etching solution 44 are removed from the etching bath 40.
  • the second vacuum pump 33 also has an outlet 322.
  • the vacuum system 3 may additionally have a gas detector, with which the resulting reaction gases can be detected. As a result, the end of the process can be determined accordingly become.
  • the reaction gases can be collected on a cover side 40a of the etching bath 40.
  • the cover page 40a may have a funnel-shaped contour, wherein at the highest point a measuring cylinder is mounted with readable scale. At the height of the meniscus of the scale, the amount of gas can be read when the liquid level drops.
  • FIG. 3 shows a cross section through the etching bath 40.
  • the etching bath 40 In the etching bath 40
  • the etching bath 40 contains the etching solution 44 and a gas 45, which may be, for example, air. A liquid volume of the etching solution 44 and a gas volume of the gas 45 then together form a total volume of the etching bath 40. However, it is also possible that the etching bath 40 is completely filled with the etching solution 44.
  • the etching solution 44 may be at least 80%, preferably at least 90% and particularly preferably at least 95%, of the wafer composite 1 completely.
  • a cover side 40a of the etching bath 40 there are two vacuum ports, wherein via screw seals 403 respective vacuum connections 310 are connected to the etching bath 40.
  • the cover side 40a of the etching bath 40 may have a lid.
  • the vacuum line 312 is attached, which is connected via a valve 39 to the etching bath 40, shown.
  • the first vacuum pump 31 (not closer in FIG. 3) shown).
  • the pressure within the etching bath 40 can be reduced with the first vacuum pump 31.
  • the overpressure line 314 is attached, which is connected to the compressor 351 and / or the gas inlet 352 (not shown in detail in FIG. 3). With the compressor 351
  • FIG 3 is also schematically the effect of the pressure variation by means of the vacuum line 312 and
  • Overpressure line 314 shown.
  • Wafer composite 1 generated.
  • the wafer composite 1 contains the separation trenches 14, within which the etching solution 44 is introduced.
  • the separation trenches 14 have gas bubbles 20.
  • the gas bubbles 20 may have been generated by the chemical reaction of the etching solution 44 with the sacrificial layer 111 of the layer sequence 11, not shown in more detail.
  • the left magnification 2 shows the gas bubbles 20 at a high pressure, in particular the maximum pressure. The volume of the gas bubbles 20 is small at a high pressure.
  • the right magnification 2 ' shows the gas bubbles 20 at a lower pressure
  • FIG. 3 A further exemplary embodiment of a vacuum system 3 used for a method described here is explained in more detail with reference to the schematic representations of FIG.
  • the embodiment shown corresponds to that of Figure 3, with other technical components are as follows.
  • Several wafer composites 1, so-called hurdles, are introduced by means of a wafer holder 47 into the etching bath 40 within the etching solution 44.
  • To close the etching bath 40 are screw terminals 401 and seals 402.
  • a spray nozzle 317th Within the etching bath 40 is a spray nozzle 317th
  • the spray nozzle 317 may, for example, be connected to the DI water inlet 315 (not shown in FIG. 4). It is with the spray nozzle 317
  • etching solution 44 possibly present on the wafer composite 1 can be used
  • FIG. 5A A further exemplary embodiment of a vacuum system 3 for a method described here is explained in more detail with reference to the schematic representation of FIG. 5A.
  • the vacuum system 3 of FIG. 5A additionally comprises a buffer chamber 50, which is attached laterally to the etching bath 40.
  • the volume of the buffer chamber 50 couples directly to the etching solution 44, that is, to the liquid volume.
  • Buffer chamber 50 is presently a cylindrical chamber having a hydraulic ram 51 and a piston 51 inside.
  • the piston 51 and the Hydraulic plunger 51 are moved so that a displacement of the buffer chamber 50 can be added to the volume of ⁇ tzbads 40 or removed from it. This makes it possible to vary the volume within the etching bath 40 and thus to produce a pressure variation within the etching bath 40.
  • the buffer chamber 50 may include additional variator valves (not shown in detail in FIG. 5A) that may be individually controlled to selectively generate positive or negative pressure in the etch bath 40, respectively.
  • FIG. 5B A further exemplary embodiment of a vacuum system 3 for a method described here is explained in more detail with reference to the schematic representation of FIG. 5B.
  • the buffer chamber 50 is attached to the cover side 40a of the etching bath 40 and thereby adjoins the gas 45.
  • the buffer chamber 50 couples in the
  • the buffer chamber 50 is attached to the etching bath 40 such that the volume of the buffer chamber 50 is in contact with the gas 45 and the etching solution 44 at the same time.
  • Vacuum line 312 the chemical effluent 313, the

Landscapes

  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Weting (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Ablösung eines Aufwachssubstrats (10) von einer Schichtenfolge (11) angegeben, aufweisend die folgenden Schritte: A) Bereitstellen zumindest eines Waferverbundes (1) umfassend das Aufwachssubstrat (10), die auf dem Aufwachssubstrat (10) aufgebrachte Schichtenfolge (11) und einen an einer dem Aufwachssubstrat (10) abgewandten Deckfläche (11a) der Schichtenfolge (11) angebrachten Träger (13), wobei - die Schichtenfolge (11) in eine Vielzahl Bereiche (15) strukturiert ist, die in lateralen Richtungen beabstandet und durch eine Vielzahl von Trenngräben (14) voneinander getrennt sind, und - die Trenngräben (14) miteinander verbunden sind, B) Einbringen des zumindest einen Waferverbundes (1) in ein Ätzbad (40) mit einer Ätzlösung (44) derart, dass sich die Ätzlösung (44) zumindest bereichsweise innerhalb der Trenngräben (14) befindet, C) mehrmalige Druckvariation eines in dem Ätzbad (40) vorherrschenden Basisdrucks unter Verwendung zumindest einer Druckvariationseinrichtung (31, 34, 351, 352) und D) Ablösen des Aufwachssubstrats (10).

Description

Beschreibung
Verfahren zur Ablösung eines Aufwachssubstrats von einer Schichtenfolge
Die Druckschrift DE 19734635 AI beschreibt ein Verfahren zur Ablösung eines Aufwachssubstrats .
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein vereinfachtes Verfahren zur, insbesondere zerstörungsfreien, Ablösung eines Aufwachssubstrats von einer Schichtenfolge anzugeben.
Es wird ein Verfahren zur Ablösung eines Aufwachssubstrats angegeben. Das Verfahren eignet sich insbesondere zur
Trennung eines Aufwachssubstrats von einer auf dem
Aufwachssubstrat aufgebrachten Schichtenfolge.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird zumindest ein Waferverbund bereitgestellt. Der Waferverbund weist eine Haupterstreckungsebene auf, in der er sich in lateralen Richtungen erstreckt. Senkrecht zur
Haupterstreckungsebene, in einer vertikalen Richtung, weist der Waferverbund eine Dicke auf, die klein ist gegen die maximale Erstreckung des Waferverbundes in den lateralen Richtungen.
Der Waferverbund umfasst ein Aufwachssubstrat und eine auf dem Aufwachssubstrat aufgebrachte, insbesondere zumindest teilweise epitaktisch aufgewachsene, Schichtenfolge. Die Schichtenfolge kann einen Halbleiterschichtenstapel mit einer Vielzahl von Halbleiterschichten umfassen. Insbesondere kann die Schichtenfolge zumindest eine aktive Schicht zur
Absorption und/oder zur Emission von Licht oder einen integrierten Schaltkreis aufweisen. Beispielsweise ist die Schichtenfolge zum Einsatz in einem Leuchtdiodenchip, einem Fotodiodenchip und/oder einem Solarzellenchip vorgesehen. Die Schichtenfolge kann ferner eine Opferschicht umfassen, mittels derer der Halbleiterschichtenstapel mit dem
Aufwachssubstrat verbunden sein kann.
Die Opferschicht kann selektiv zu dem
Halbleiterschichtenstapel und/oder zu dem Aufwachssubstrat ätzbar sein. Mit anderen Worten, es existiert zumindest eine Ätzlösung, die bezüglich des Materials der Opferschicht eine wesentlich höhere Ätzrate als bezüglich des Materials des Halbleiterschichtenstapels und/oder des Aufwachssubstrats aufweist. Die Opferschicht kann einen hohen Aluminium-Anteil aufweisen. Insbesondere kann die Opferschicht beispielsweise mit AlnGa]__nAs, wobei 0,6 < n < 1, bevorzugt 0,7 < n < 1, gebildet sein.
Der Waferverbund umfasst ferner einen an einer dem
Aufwachssubstrat abgewandten Deckfläche der Schichtenfolge angebrachten Träger. Beispielsweise ist der Träger mittels einer Lotschicht, die direkt an die Deckfläche und den Träger angrenzen kann, mechanisch mit der Schichtenfolge verbunden.
Der Träger kann beispielsweise mit einer Keramik, einem
Kunststoff, einem Metall und/oder einem Halbleitermaterial gebildet sein. Bei dem Träger kann es sich beispielsweise um einen elektrischen Anschlussträger handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Schichtenfolge in eine Vielzahl Bereiche strukturiert, die in lateralen Richtungen beabstandet und durch eine Vielzahl von Trenngräben voneinander getrennt sind. Bei den Trenngräben kann es sich um Ausnehmungen in der Schichtenfolge handeln. Die Trenngräben weisen eine Breite auf, die durch die
minimale Ausdehnung der Trenngräben in zumindest einer lateralen Richtung gegeben ist. Beispielsweise beträgt die Breite wenigstens 1 ym und höchstens 1000 ym, bevorzugt wenigstens 2 ym und höchstens 200 ym und besonders bevorzugt wenigstens 5 ym und höchstens 100 ym. Entlang der vertikalen Richtung weisen die Trenngräben eine Höhe auf, die zum
Beispiel der maximalen Ausdehnung der Schichtenfolge in der vertikalen Richtung entspricht. Bei der Höhe und/oder der Breite der Trenngräben kann es sich insbesondere um deren Strukturgrößen handeln.
Die Trenngräben sind lateral miteinander verbunden. Mit anderen Worten, die Trenngräben sind zusammenhängend
ausgeführt. Insbesondere sind die Trenngräben derart
miteinander verbunden, dass sich von einem Zentrum des
Waferverbundes entlang der Trenngräben bis hin zu einer
Außenkante des Waferverbundes ein minimaler Querschnitt der Trenngräben von wenigstens 1 ym^, bevorzugt wenigstens 1000 mrn^, bevorzugt wenigstens 4 ym^ und höchstens 40 mm^ und besonders bevorzugt wenigstens 10 ym^ und höchstens 1 mm^, ergibt. Der Querschnitt ist insbesondere durch die
Strukturgrößen der Trenngräben gegeben. Beispielsweise umgeben die Trenngräben die Bereiche der
Schichtenfolge rahmenartig. Insbesondere können die durch die Trenngräben erzeugten Bereiche der Schichtenfolge den zu erzeugenden Chips, zum Beispiel den zu erzeugenden
Leuchtdiodenchips, Fotodiodenchips und/oder Solarzellenchips, entsprechen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der zumindest eine Waferverbund in ein Ätzbad mit einer Ätzlösung eingebracht. Bei dem Ätzbad kann es sich insbesondere um eine Reaktionskammer, die zumindest teilweise mit der Ätzlösung gefüllt ist, handeln. Das Ätzbad kann zusätzlich ein Gas, wie beispielsweise Luft, enthalten. Insbesondere kann ein Teil des Gases oder das gesamte Gas als Gasblasen, die sich innerhalb der Ätzlösung befinden, vorliegen. Ein
Gesamtvolumen des Ätzbads kann dann durch die Summe eines Flüssigvolumens der Ätzlösung und eines Gasvolumens des Gases gegeben sein. In einem Grenzfall kann das Ätzbad bei
Prozessbeginn vollständig mit der Ätzlösung gefüllt sein, wobei das Gesamtvolumen bei Prozessbeginn dann durch das Flüssigvolumen gegeben ist. In diesem Grenzfall ist es weiterhin möglich, dass während des Ätzprozesses Gasblasen innerhalb der Ätzlösung entstehen, wodurch ein Gasvolumen erzeugt wird.
Die Ätzlösung kann Säure, wie beispielsweise 10%ige
Flusssäure, sein. Insbesondere kann die Ätzlösung dazu geeignet sein, die Opferschicht der Schichtenfolge selektiv zu ätzen. Ein direkter Kontakt zwischen der Ätzlösung und der Opferschicht kann somit zu einer chemischen Reaktion führen, bei der die Opferschicht mit der Ätzlösung reagiert.
Insbesondere wird hierdurch die Opferschicht aufgelöst beziehungsweise von der Schichtenfolge und/oder dem
Aufwachssubstrat abgelöst. Ferner können Reaktionsgase und/oder Reaktionsprodukte entstehen. Ein „selektives Ätzen" der Opferschicht ist beispielsweise dann gegeben, wenn die Ätzlösung für das Material der Opferschicht eine Ätzrate aufweist, die wenigstens einen Faktor 10, bevorzugt einen Faktor 100 und besonders bevorzugt einen Faktor 1000, über der Ätzrate für das Material der Schichtenfolge, des
Aufwachssubstrats und/oder des Trägers liegt. Das Einbringen des Waferverbundes in das Ätzbad erfolgt derart, dass der Waferverbund zumindest bereichsweise von der Ätzlösung bedeckt ist. Ferner befindet sich die Ätzlösung zumindest bereichsweise innerhalb der Trenngräben.
Insbesondere kann sich die Ätzlösung bereichsweise in
direktem Kontakt mit der Schichtenfolge, insbesondere der Opferschicht, befinden. Beispielsweise wird die Ätzlösung unter Ausnutzung des Kapillareffekts in die Trenngräben eingebracht. Hierbei ist es möglich, dass die Ätzlösung in die Trenngräben wie in ein dünnes Röhrchen eingesaugt wird.
Beispielsweise kann der zumindest eine Waferverbund zunächst in das noch nicht mit der Ätzlösung befüllte Ätzbad
eingebracht werden. Anschließend wird die Ätzlösung mit geeigneter Temperatur in das Ätzbad eingebracht
beziehungsweise eingesaugt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine mehrmalige Druckvariation eines in dem Ätzbad
vorherrschenden Basisdrucks durchgeführt. Bei dem Basisdruck kann es sich insbesondere um den durchschnittlichen in dem Ätzbad vorherrschenden Druck handeln. Beispielsweise beträgt der Basisdruck wenigstens 0,01 bar und höchstens 70 bar, bevorzugt wenigstens 0,1 bar und höchstens 30 bar und
besonders bevorzugt wenigstens 0,5 bar und höchstens 5 bar.
Die Druckvariation erfolgt unter Verwendung zumindest einer Druckvariationseinrichtung. Bei der
Druckvariationseinrichtung kann es sich insbesondere um eine Pumpvorrichtung, wie beispielsweise eine Vakuumpumpe,
und/oder eine Volumenvariationseinrichtung, wie
beispielsweise einen Kompressor, einen Gaseinlass und/oder ein Volumenreservoir, wie beispielsweise ein Vakuumreservoir, handeln. Insbesondere kann die Druckvariationseinrichtung mehrere Komponenten, mit denen der Druck innerhalb des
Ätzbades variiert werden kann, umfassen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Ablösung eines Aufwachssubstrats von einer Schichtenfolge umfasst dieses die folgenden Schritte:
A) Bereitstellen zumindest eines Waferverbundes umfassend das Aufwachssubstrat , die auf dem Aufwachssubstrat aufgebrachte Schichtenfolge und einen an einer dem Aufwachssubstrat abgewandten Deckfläche der Schichtenfolge angebrachten
Träger, wobei
- die Schichtenfolge in eine Vielzahl Bereiche strukturiert ist, die in lateralen Richtungen beabstandet und durch eine Vielzahl von Trenngräben voneinander getrennt sind, und
- die Trenngräben lateral miteinander verbunden sind,
B) Einbringen des zumindest einen Waferverbunds in ein Ätzbad mit einer Ätzlösung derart, dass sich die Ätzlösung zumindest bereichsweise innerhalb der Trenngräben befindet,
C) mehrmalige Druckvariation eines in dem Ätzbad
vorherrschenden Basisdrucks unter Verwendung zumindest einer Druckvariationseinrichtung und
D) Ablösen des Aufwachssubstrats . Die Verfahrensschritte können insbesondere in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist zumindest die sich innerhalb der Trenngräben befindende
Ätzlösung die Gasblasen auf. Bei den Gasblasen kann es sich um kleine Bläschen, die aufgrund der Reaktion der
Opferschicht mit der Ätzlösung entstehen, handeln. Mit anderen Worten, die Gasblasen können Reaktionsprodukte des Ätzprozesses sein. Mittels der Druckvariation innerhalb des Ätzbades wird gezielt das Volumen der Gasblasen in den
Trenngräben geändert. Insbesondere sind die Gasblasen bei geringem Druck groß und bei hohem Druck klein gegenüber den Strukturgrößen der Trenngräben. Durch die Druckvariation wird somit ein stetiges Pulsieren von Expansion und Kompression der Gasblasen in der Lösung erzeugt. Diese Änderung des Volumens der Gasblasen erzwingt dann eine Konvektion der Ätzlösung innerhalb der Trenngräben.
Bei dem vorliegenden Verfahren wird insbesondere die Idee verfolgt, durch die Druckvariation innerhalb des Ätzbades die Durchflussgeschwindigkeit der Ätzlösung durch die Trenngräben zu erhöhen. Da es sich bei der Ätzlösung um eine nicht komprimierbare Flüssigkeit handeln kann wird hierbei
insbesondere der Druck des Gases bzw. der Gasblasen in dem Ätzbad variiert. Ohne die Verwendung der Druckvariation bei dem Ablösen eines Aufwachssubstrats von einer Schichtenfolge ist der Stofftransport der Reaktionsprodukte beziehungsweise der Reaktanden in den Trenngräben unzureichend.
Dementsprechend muss die Konvektion in den Trenngräben erzwungen werden, wobei zudem die Grenzflächenenergien aufgrund der Gasblasen zu überwinden sind. Durch die erhöhte Durchflussgeschwindigkeit kann die Ablösegeschwindigkeit erhöht werden. Mit dem hier beschriebenen Verfahren können somit nasschemische Prozesse, die durch geringe
Strukturgrößen und etwaige Gasentwicklung transportlimitiert sind, beschleunigt werden. Insbesondere kann durch die Druckvariation das Volumen der Gasblasen, die sich innerhalb der Trenngräben in der
Ätzlösung befinden, verändert werden und damit der erhöhte Durchfluss durch die Trenngräben erzeugt werden. Selbst Gasblasen, die bei kleinen Strukturgrößen durch
Kapillarkräfte eingeschlossen sind, werden durch die
Druckvariation mobilisiert, sodass nun der Transport der Ätzlösung nicht mehr behindert, sondern durch diese
erzwungene Konvektion optimiert ist. Ferner steigen die in den Trenngräben eingeschlossenen Gasblasen im Verlauf der Druckvariation durch den überlagerten hydrostatischen Druck auf und können so die Trenngräben verlassen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Druckvariation ein Wechseln zwischen einem Maximaldruck und einem Minimaldruck. Insbesondere wird zeitlich zwischen dem Maximaldruck und dem Minimaldruck gewechselt. Bevorzugt erfolgt ein mehrmaliges, zeitlich periodisches Wechseln zwischen dem Minimaldruck und dem Maximaldruck. Bei dem
Minimaldruck kann es sich um den Sättigungsdampfdruck der Ätzlösung handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens
entspricht der Maximaldruck wenigstens dem 1,5-Fachen, bevorzugt wenigstens dem 2-Fachen und besonders bevorzugt wenigstens dem 10-Fachen, des Basisdrucks. Ferner entspricht der Minimaldruck höchstens dem 0,5-Fachen, bevorzugt
höchstens dem 0, 2-Fachen und besonders bevorzugt höchsten dem 0,1-Fachen, des Basisdrucks. Beispielsweise beträgt der Basisdruck 1 bar. Beispielsweise kann der Minimaldruck beziehungsweise der Maximaldruck dann 0,2 bar beziehungsweise 2 bar sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Druckvariation zeitlich periodisch mit einer
Variationsfrequenz von wenigstens 0,01 Hz, bevorzugt
wenigstens 0,1 Hz und besonders bevorzugt wenigstens 0,5 Hz, und höchstens 15 kHz, bevorzugt höchstens 10 kHz und
besonders bevorzugt höchstens 500 Hz. Beispielsweise kann mit der Variationsfrequenz zwischen dem Maximaldruck und dem Minimaldruck gewechselt werden. Insbesondere ist die
Variationsfrequenz an die niedrige Strömungsgeschwindigkeit der Ätzlösung innerhalb der Trenngräben angepasst. Alternativ oder zusätzlich kann die Variationsfrequenz an die
Beweglichkeit der Ätzlösung in den Trenngräben angepasst sein .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens
beinhaltet die Druckvariation eine Volumenvariation zwischen einem Minimalvolumen und einem Maximalvolumen um ein
Basisvolumen des Ätzbads herum. Mit anderen Worten, das
Volumen des Ätzbads, insbesondere das Gasvolumen des Ätzbads, wird, bevorzugt zeitlich periodisch, vergrößert
beziehungsweise verkleinert, um so eine Druckvariation innerhalb des Ätzbades zu erzeugen. Bei dem Basisvolumen kann es sich um das Gasvolumen des Ätzbads, bevor die
Volumenvariation begonnen wurde, handeln. Die
Volumenvariation kann insbesondere mit der
Volumenvariationseinrichtung durchgeführt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens
entspricht das Maximalvolumen wenigstens dem 5-Fachen, bevorzugt wenigstens dem 10-Fachen und besonders bevorzugt wenigstens dem 40-Fachen, des Basisvolumens und/oder das Minimalvolumen höchstens dem 0,8-Fachen, bevorzugt höchstens dem 0,5-Fachen und besonders bevorzugt höchstens dem 0,3- Fachen, des Basisvolumens.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor Schritt B) eine Pufferkammer bereitgestellt und an das Ätzbad angeschlossen und mit diesem verbunden bereitgestellt.
Beispielsweise handelt es sich bei der Pufferkammer um eine Vakuumkammer und/oder eine Überdruckkammer. Die Pufferkammer kann mittels Vakuumleitungen oder direkt mit dem Ätzbad verbunden sein. Die Pufferkammer kann insbesondere
zylinderförmig ausgebildet sein und ein Hubraumvolumen aufweisen. Das Minimalvolumen entspricht dann dem reinen Volumen des Ätzbades und der verbindenden Vakuumleitung, während das Maximalvolumen dem Volumen des Ätzbades inklusive dem verfügbaren Hubraumvolumen entspricht. Die erzeugbare Volumenvariation, das heißt die erzeugbare Differenz zwischen dem Minimalvolumen und dem Maximalvolumen, steigt mit dem Verhältnis von dem Hubraumvolumen zu dem Volumen des Ätzbades und der Vakuumleitungen. Insbesondere kann das Maximalvolumen zum Minimalvolumen ein Verhältnis von beispielsweise 10:1 aufweisen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Volumenvariation durch eine Bewegung eines in die
Pufferkammer eingebrachten Kolbens oder eines in die
Pufferkammer eingebrachten Hydraulikstempels. Insbesondere kann das Hubraumvolumen mittels des Kolbens oder des
Hydraulikstempels dem Volumen des Ätzbades hinzugeschaltet beziehungsweise von diesem entfernt werden. Durch eine periodische Bewegung des Kolbens beziehungsweise
Hydraulikstempels unter Verwendung beispielsweise einer
Kurbelwelle wird somit ein Druckwechsel mit einer
Kurbelwellenfrequenz, bei der es sich um die
Variationsfrequenz handeln kann, erzeugt. Insbesondere kann die Kurbelwellenfrequenz wenigstens 0,01 Hz, bevorzugt wenigstens 0,1 Hz und besonders bevorzugt wenigstens 1 Hz, und höchstens 15 kHz, bevorzugt höchstens 10 kHz und
besonders bevorzugt höchstens 500 Hz, betragen. Beispielsweise kann die Kurbelwellenfrequenz wenigstens im Bereich von Infraschall liegen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Pufferkammer zumindest ein Variationsventil auf. Die
Volumenvariation erfolgt durch Verschließen und/oder Öffnen des Variationsventils. Das Variationsventil kann zusätzlich oder alternativ zu dem Kolben beziehungsweise
Hydraulikstempel vorgesehen sein. Das Variationsventil kann individuell, beispielsweise mit einem Piezo, angesteuert werden. Hierdurch kann wahlweise ein zusätzlicher Überdruck oder Unterdruck beziehungsweise der Minimaldruck oder
Maximaldruck in dem Ätzbad eingestellt werden. Durch die Verwendung des Variationsventils ist es möglich, hohe
Variationsfrequenzen und hohe Volumenvariationen zu erzielen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Volumenvariation zumindest teilweise mit einem an das Ätzbad angebrachten Kompressor. Unter Verwendung des
Kompressors kann das Volumen beispielsweise vereinfacht auf das Minimalvolumen reduziert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Druckvariation zumindest teilweise durch Entfernen oder Hinzufügen von Gas und/oder Flüssigkeit aus dem
beziehungsweise in das Ätzbad. Die Druckvariation wird dann durch eine Variation der Gasmenge beziehungsweise
Flüssigkeitsmenge in dem Ätzbad erzeugt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Entfernen von Gas und/oder Flüssigkeit mit einer an das Ätzbad angeschlossenen ersten Vakuumpumpe. Ferner erfolgt das Hinzufügen von Gas und/oder Flüssigkeit mit einem an das Ätzbad angeschlossenen Gaseinlass beziehungsweise Flüssigkeitseinlass . Insbesondere ist es möglich, dass mit dem Gaseinlass Stickstoffgas in das System eingelassen wird. Die erste Vakuumpumpe kann zusätzlich ein Belüftungsventil aufweisen, durch welches bei dem Ätzprozess entstehendes Reaktionsgas abgeleitet werden kann. Hierdurch kann effektiv eine Druckvariation innerhalb des Ätzbades erzeugt werden. Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung der ersten
Vakuumpumpe liegt darin, dass der mit einer Vakuumpumpe erreichbare minimale Druck innerhalb des Ätzbades geringer als der Sättigungsdampfdruck der Ätzlösung ist. Hierdurch ist der erreichbare Minimaldruck limitiert, sodass die Ätzlösung ohne eine Erhöhung einer Prozesstemperatur zum Sieden
gebracht werden kann. Dies ermöglicht die Erzeugung
zusätzlicher Gasblasen innerhalb der Trenngräben. Bei einer Ablösung ohne intrinsische Entwicklung von Gasblasen können auf diese Weise Gasblasen zur Steigerung der Konvektion erzeugt werden.
Besonders schnelle und starke Druckvariationen lassen sich erzeugen, wenn in dem Ätzbad neben den Reaktionsprodukten wenig oder kein zusätzliches Gasvolumen vorliegt. Dies lässt sich beispielsweise durch zusätzliches Abpumpen der
Reaktionsprodukte mit einer zweiten Vakuumpumpe und/oder der ersten Vakuumpumpe erreichen. Ferner kann bei einem geringen Gasvolumen mit einem Kolbenprozessor oder auch einem
Hydraulikstempel die Druckdifferenz präzise eingestellt und geregelt werden.
Zwischen dem Ätzbad und der ersten Vakuumpumpe kann
zusätzlich das Volumenreservoir geschaltet sein, das relativ zum Volumen des Ätzbades großvolumig ausgebildet sein kann. Hierdurch kann der Druckabfall im Ätzbad zusätzlich
beschleunigt werden. Alternativ oder zusätzlich kann über eine Belüftungsseite der ersten Vakuumpumpe komprimiertes Gas in das Ätzbad eingebracht werden, um eine Druckerhöhung zu beschleunigen, wobei das Ätzbad in diesem Fall überdruckfest ausgebildet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Ätzbad vor oder während Schritt C) in ein Ultraschallbad eingebracht. Anschließend wird eine Ultraschallstrahlung mittels dem Ultraschallbad an das Ätzbad angelegt. Durch die Ultraschallstrahlung kann die Oberflächenspannung reduziert werden, wodurch die Haftung der Gasblasen an den Wänden der Trenngräben verringert wird. Aufgrund der hohen Frequenzen der Ultraschallstrahlung im Bereich von wenigen kHz können geringe Amplituden der Strahlung eingesetzt werden. Hierbei hat sich gezeigt, dass eine normalerweise zu erwartende physikalische Zerstörung der Oberflächen der Schichtenfolge, des Trägers und/oder des Aufwachssubstrats nicht eintritt, sondern vielmehr die Bewegung der Ätzlösung in den
Trenngräben mittels Ultraschallstrahlung erhöht werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Ätzbad unter Verwendung eines Heizers auf eine
Prozesstemperatur erhitzt. Die Prozesstemperatur beträgt wenigstens 0 °C, bevorzugt wenigstens 20 °C und besonders bevorzugt wenigstens 40 °C, und höchstens die Temperatur am thermodynamischen kritischen Punkt der Ätzlösung. Eine
Erhöhung der Prozesstemperatur ermöglicht insbesondere eine Erhöhung des Basisdrucks. Somit kann auf einfache Weise eine höhere Druckvariation erzeugt werden, da ein höherer
Basisdruck eine höhere Amplitude ermöglicht. Zudem kann durch die erhöhte Prozesstemperatur die chemische Reaktion der Ätzlösung mit der Opferschicht beschleunigt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird während Schritt B) bis D) ein Keil zwischen das
Aufwachssubstrat und den Träger angesetzt. Insbesondere wird der Keil zwischen das Aufwachssubstrat und die Schichtenfolge angesetzt. Bei einem Keil handelt es sich insbesondere um einen Körper, bei dem zwei Seitenflächen unter einem spitzen Winkel zusammenlaufen. Ein solcher Keil dient insbesondere als Fühler für den Fortschritt des Ablöseprozesses, da bei einem fortschreitenden Ätzprozess die Eindringtiefe des Keils zwischen den Träger und das Aufwachssubstrat erhöht wird. Ferner kann der Keil aktiv ausgenutzt werden, um den
Ablöseprozess durch Aufbiegen des Waferverbundes zu
beschleunigen. Eine zusätzliche Verspannung zwischen dem Aufwachssubstrat und dem Träger, beispielsweise durch eine leichte Krümmung des Aufwachssubstrats und/oder des Trägers, kann einen Ablöseprozess weiter beschleunigen.
Es ist zudem möglich, unter Verwendung von galvanischem beziehungsweise elektrochemischem Ätzen die chemische
Reaktion zwischen der Ätzlösung und der Opferschicht zu beschleunigen oder die Selektivität des Ätzprozesses zu dem Aufwachssubstrats und/oder dem Träger zu erhöhen.
Im Folgenden wird das hier beschriebene Verfahren anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert .
Die Figuren 1A und 1B zeigen Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen Waferverbundes zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens. Die Figuren 2 bis 6 zeigen Ausführungsbeispiele eines
Vakuumsystems zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu
betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren
Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Anhand der schematischen Schnittdarstellung der Figur 1A ist ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen
Waferverbundes 1 zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert. Der Waferverbund 1 umfasst ein Aufwachssubstrat 10, auf das eine Schichtenfolge 11 mit einer Opferschicht 111 und einem Halbleiterschichtenstapel 112 aufgebracht ist. Die Schichtenfolge 11 weist eine dem
Aufwachssubstrat 10 abgewandte Deckfläche IIa auf. Auf der Deckfläche IIa ist ein Träger 13 aufgebracht. Bei dem Träger 13 kann es sich beispielsweise um eine Anschlussplatine und/oder eine Leiterplatte handeln. Es ist möglich, dass der Träger 13 als Material Silizium, Germanium, Saphir und/oder ein anderweitiges, bevorzugt kristallines, Material, das nicht von der Ätzlösung geätzt wird, umfasst. Ferner kann das Aufwachssubstrat 10 Silizium, Germanium, Saphir und/oder das anderweitige, nicht von der Ätzlösung geätzte, Material umfassen oder aus einem dieser Materialien bestehen.
Die Schichtenfolge 11 ist in eine Vielzahl von lateral beabstandeter Bereiche 15 strukturiert. Die Bereiche sind durch Trenngräben 14 voneinander getrennt. Die Trenngräben 14 durchdringen die Schichtenfolge 11 in der vertikalen Richtung vollständig . Anhand der schematischen Aufsicht der Figur 1B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen
Waferverbundes 1 näher erläutert. Der Waferverbund 1 weist die Vielzahl von Bereiche 15, die durch die Trenngräben 14 voneinander getrennt sind, auf. Die Trenngräben 14
umschließen die Bereiche 15 rahmenartig. Insbesondere sind die Trenngräben 14 zusammenhängend ausgebildet und mit einer Außenkante ld des Waferverbundes 1 verbunden.
Anhand der schematischen Darstellung der Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Vakuumsystems 3 für ein hier beschriebenes Verfahren näher erläutert. Die
Druckvariationseinrichtung 3 umfasst ein Ätzbad 40. Das
Ätzbad 40 ist vorliegend rein exemplarisch in ein
Ultraschallbad 41 eingebracht, mit dem eine
Ultraschallstrahlung 42 an das Ätzbad 40 angelegt werden kann. Ferner kann das Ätzbad 40 mit einem Heizer 43 auf eine
Prozesstemperatur erhitzt werden.
Das Vakuumsystem 3 umfasst eine Vielzahl von Druckmessern 38 und Ventilen 39. Bei den Ventilen 39 kann es sich um, insbesondere chemiefeste, Absperrventile handeln. Ferner umfasst das Vakuumsystem 3 eine Vielzahl von
Vakuumverbindungen 310, deren Funktion im Folgenden näher erläutert ist.
Über einen Chemikalienzulauf 311 ist ein Chemikalienreservoir 36 mit dem Ätzbad 40 verbunden. Mit dem Chemikalienreservoir 36 kann insbesondere die Ätzlösung 44 in das Ätzbad 40 eingebracht werden.
Über die Überdruckleitung 314 ist ein Kompressor 351 und/oder ein Gaseinlass 352 mit dem Ätzbad 40 verbunden. Mit der
Überdruckleitung 314 kann ein Überdruck in dem Ätzbad 40 erzeugt werden. Beispielsweise erfolgt das Erzeugen des
Überdrucks durch Reduktion des Volumens, insbesondere eines Gasvolumens 45 (in der Figur 2 nicht gezeigt) , innerhalb des Ätzbads 40 mit dem Kompressor 351. Alternativ oder zusätzlich kann der Druck in dem Ätzbad 40 mit einem Gaseinlass 352 erhöht werden.
Ferner kann das Ätzbad 40 über eine Vakuumleitung 312 mit einem Vakuumreservoir 34 und/oder einer ersten Vakuumpumpe 31 verbunden sein. Bei der ersten Vakuumpumpe 31 kann es sich beispielsweise um eine chemiefeste Vakuumpumpe, wie eine Scrollpumpe, eine Membranpumpe oder eine Wasserstrahlpumpe, handeln. Die erste Vakuumpumpe 31 kann ferner eine Kühlfalle aufweisen, die bevorzugt eine Temperatur unterhalb der
Gefriertemperatur der Ätzlösung aufweist. Beispielsweise enthält die Kühlfalle Flüssigstickstoff oder Trockeneis. An der ersten Vakuumpumpe 31 ist zudem eine Abluft 321
angebracht. Mit der Abluft 321 können beispielsweise bei der Reaktion der Ätzlösung 44 mit der Opferschicht 111
entstehende Reaktionsgase aus dem System entfernt werden.
Bei dem Vakuumreservoir 34 kann es sich beispielsweise um ein evakuiertes Gefäß handeln, das über die Ventile 39 mit dem Ätzbad 40 verbunden werden kann, um so einen Druckabfall in dem Ätzbad 40 zu beschleunigen. Insbesondere kann in dem Vakuumreservoir 34 ein Vakuum, beispielsweise mit einem Druck von höchstens 0,5 bar, bevorzugt höchstens 0,05 bar,
herrschen .
Die erste Vakuumpumpe 31, das Vakuumreservoir 34, der
Kompressor 351 beziehungsweise der Gaseinlass 352 sind über Kontrollverbindungen 301 mit einer Druckwechselsteuerung 30 verbunden. Die Druckwechselsteuerung 30 ist insbesondere programmierbar und dient der gezielten Einstellung des Drucks in dem Ätzbad 40.
Das Vakuumsystem 3 weist ferner einen Chemikalienablauf 313 auf. An den Chemikalienablauf 313 ist ein DI-Wasserzulauf 315 angeschlossen. Der DI-Wasserzulauf 315 führt zu einer
Pumpeinheit 32, bei der es sich beispielsweise um einen
Wasserzulauf oder um eine Wasserstrahlpumpe handeln kann. Die Pumpeinheit 32 weist einen Abfluss 322 und einen Zulauf 323 auf. Der DI-Wasserzulauf 315 dient insbesondere dem Spülen des Waferverbundes 1 innerhalb des Ätzbads 40. Ferner ist das Ätzbad 40 über den Chemikalienablauf 313 mit einer zweiten Vakuumpumpe 33 verbunden. Bei der zweiten
Vakuumpumpe 33 kann es sich ebenfalls um eine chemiefeste Vakuumpumpe, wie beispielsweise eine Scrollpumpe, eine
Membranpumpe oder eine Wasserstrahlpumpe, handeln. Die zweite Vakuumpumpe 33 ist über eine Woulfesche Flasche 37, die einen Druckmesser 38 aufweist, an den Chemikalienablauf 313
angeschlossen. Über den Chemikalienablauf 313 kann die
Ätzlösung 44 aus dem Ätzbad 40 entfernt werden. Hierfür weist die zweite Vakuumpumpe 33 ebenfalls einen Abfluss 322 auf.
Das Vakuumsystem 3 kann zusätzlich ein Gasdetektor aufweisen, mit dem die entstandenen Reaktionsgase detektiert werden können. Hierdurch kann das Prozessende entsprechend bestimmt werden. Beispielsweise können die Reaktionsgase an einer Deckseite 40a des Ätzbades 40 gesammelt werden. Insbesondere kann die Deckseite 40a eine trichterförmige Kontur aufweisen, wobei am höchsten Punkt ein Messzylinder mit ablesbarer Skala angebracht ist. An der Senkhöhe des Meniskus der Skala kann die Gasmenge abgelesen werden, wenn der Flüssigkeitsspiegel sinkt .
Anhand der schematischen Darstellung der Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Vakuumsystems 3 für ein hier beschriebenes Verfahren zur Ablösung eines
Aufwachssubstrats 10 näher erläutert. Die Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch das Ätzbad 40. In dem Ätzbad 40 ist
zumindest ein Waferverbund 1 eingebracht. Ferner enthält das Ätzbad 40 die Ätzlösung 44 und ein Gas 45, bei dem es sich beispielsweise um Luft handeln kann. Ein Flüssigvolumen der Ätzlösung 44 und ein Gasvolumen des Gases 45 bilden dann zusammen ein Gesamtvolumen des Ätzbads 40. Es ist jedoch auch möglich, dass das Ätzbad 40 vollständig mit der Ätzlösung 44 gefüllt ist. Die Ätzlösung 44 kann wenigstens 80 %, bevorzugt wenigstens 90 % und besonders bevorzugt wenigstens 95 %, des Waferverbunds 1 vollständig.
An einer Deckseite 40a des Ätzbades 40 befinden sich zwei Vakuumanschlüsse, wobei über Schraubdichtungen 403 jeweilige Vakuumverbindungen 310 mit dem Ätzbad 40 verbunden sind.
Insbesondere kann die Deckseite 40a des Ätzbades 40 einen Deckel aufweisen. An der linken Seite der Deckseite 40a des Ätzbades 40 ist die Vakuumleitung 312 angebracht, die über ein Ventil 39 mit dem Ätzbad 40 verbunden ist, dargestellt. An die Vakuumleitung 312 ist die erste Vakuumpumpe 31 (in der Figur 3 nicht näher dargestellt) angebracht. Über die Vakuumleitung 312 kann mit der ersten Vakuumpumpe 31 der Druck innerhalb des Ätzbads 40 verringert werden. An der rechten Seite der Deckseite 40a des Ätzbades 40 ist die Überdruckleitung 314 angebracht, die mit dem Kompressor 351 und/oder dem Gaseinlass 352 verbunden ist (in der Figur 3 nicht näher dargestellt) . Mit dem Kompressor 351
beziehungsweise dem Gaseinlass 352 kann über die
Überdruckleitung 314 der Druck innerhalb des Ätzbades 40 erhöht werden.
In der Figur 3 ist ferner schematisch die Auswirkung der Druckvariation mittels der Vakuumleitung 312 und der
Überdruckleitung 314 dargestellt. Insbesondere wird eine bevorzugte Bewegungsrichtung 21 der Ätzlösung 44 in dem
Waferverbund 1 erzeugt.
In den beiden Vergrößerungen 2, 2' der Figur 3 ist jeweils ein Teil des in das Ätzbad 40 eingebrachten Waferverbundes 1 dargestellt. Der Waferverbund 1 enthält die Trenngräben 14, innerhalb derer die Ätzlösung 44 eingebracht ist. Zusätzlich weisen die Trenngräben 14 Gasblasen 20 auf. Beispielsweise können die Gasblasen 20 durch die chemische Reaktion der Ätzlösung 44 mit der nicht näher dargestellten Opferschicht 111 der Schichtenfolge 11 erzeugt worden sein. Die linke Vergrößerung 2 zeigt die Gasblasen 20 bei einem hohen Druck, insbesondere dem Maximaldruck. Das Volumen der Gasblasen 20 ist bei einem hohen Druck klein. Die rechte Vergrößerung 2' zeigt die Gasblasen 20 bei einem niedrigeren Druck,
insbesondere dem Minimaldruck. Aufgrund der Reduktion des Druckes erhöht sich das Volumen der Gasblasen 20 und es entsteht eine Konvektion 22. Durch diese Konvektion 22 wird eine Bewegung der Gasblasen 20 innerhalb der Trenngräben erzeugt .
Anhand der schematischen Darstellungen der Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines für ein hier beschriebenes Verfahren verwendeten Vakuumsystems 3 näher erläutert. Das gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht dem der Figur 3, wobei weitere technische Komponenten wie folgt vorhanden sind. Mehrere Waferverbunde 1, sogenannte Horden, sind mittels einer Waferhalterung 47 in das Ätzbad 40 innerhalb der Ätzlösung 44 eingebracht. Zum Verschließen des Ätzbades 40 dienen Schraubklemmen 401 und Abdichtungen 402. Ferner ist innerhalb des Ätzbads 40 eine Spritzwasserdüse 317
vorgesehen. Die Spritzwasserdüse 317 kann beispielsweise mit dem DI-Wasserzulauf 315 (in der Figur 4 nicht dargestellt) verbunden sein. Mit der Spritzwasserdüse 317 ist es
beispielsweise möglich, den Waferverbund 1 nach dem Verfahren zu reinigen und/oder abzuspülen, sodass möglicherweise auf dem Waferverbund 1 vorhandene Ätzlösung 44 von diesem
entfernt wird.
Anhand der schematischen Darstellung der Figur 5A ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Vakuumsystems 3 für ein hier beschriebenes Verfahren näher erläutert. Im Gegensatz zu dem Vakuumsystem 3 der Figur 4 umfasst das Vakuumsystem 3 der Figur 5A zusätzlich eine Pufferkammer 50, die seitlich an das Ätzbad 40 angebracht ist. In dem Ausführungsbeispiel der Figur 5A koppelt das Volumen der Pufferkammer 50 direkt an die Ätzlösung 44, also an das Flüssigvolumen, an. Die
Pufferkammer 50 ist vorliegend eine zylinderförmige Kammer, die im Inneren einen Hydraulikstempel 51 beziehungsweise einen Kolben 51 aufweist. Mittels einem Drehgelenk 52 und einem Dreharm 53 kann der Kolben 51 beziehungsweise der Hydraulikstempel 51 derart bewegt werden, dass ein Hubraumvolumen der Pufferkammer 50 dem Volumen des Ätzbads 40 hinzugeschaltet beziehungsweise von diesem entfernt werden kann. Hierdurch ist es möglich, das Volumen innerhalb des Ätzbades 40 zu variieren und somit eine Druckvariation innerhalb des Ätzbades 40 zu erzeugen. Die Pufferkammer 50 kann zusätzliche Variationsventile aufweisen (in der Figur 5A nicht näher dargestellt) , die individuell gesteuert werden können, um so wahlweise Über- beziehungsweise Unterdruck in dem Ätzbad 40 zu erzeugen.
Anhand der schematischen Darstellung der Figur 5B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Vakuumsystems 3 für ein hier beschriebenes Verfahren näher erläutert. Im Gegensatz zu dem Vakuumsystem 3 der Figur 5A ist die Pufferkammer 50 an der Deckseite 40a des Ätzbads 40 angebracht und grenzt damit an das Gas 45 an. Die Pufferkammer 50 koppelt in dem
gezeigten Ausführungsbeispiel somit an das Gasvolumen des Gases 45 an.
Es ist ferner möglich (nicht in den Figuren gezeigt) , dass die Pufferkammer 50 derart an das Ätzbad 40 angebracht ist, dass das Volumen der Pufferkammer 50 gleichzeitig mit dem Gas 45 und der Ätzlösung 44 in Kontakt steht.
Anhand der schematischen Aufsicht der Figur 6 ist ein
weiteres Ausführungsbeispiel eines Vakuumsystems 3 zur
Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert. Gezeigt ist eine Aufsicht auf das Ätzbad 40.
Hierbei sind die Anschlüsse für die Spritzwasserdüse 317, sowie die Anschlüsse für den Chemikalienzulauf 311, die
Vakuumleitung 312, den Chemikalienablauf 313, die
Überdruckleitung 314 und den DI-Wasserzulauf 315 dargestellt. Im Gegensatz zu einem alternativen Verfahren, bei dem die Bewegung der Ätzlösung durch ein von außen angelegtes
Druckgefälle und nicht eine Druckvariation erhöht wird, entfällt bei dem vorliegenden Verfahren ein Abdichten des Waferverbundes 1. Anstatt somit jeden Waferverbund mit
Vakuumdichtungen zu versehen, kann vorliegend einfach im Hordenmaßstab und damit massenfertigungstauglich prozessiert werden .
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Anmeldung DE 102015104147.2, deren
Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der
Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugs zeichenliste :
I Waferverbund
ld Außenkante
10 Aufwachssubstrat
II Schichtenfolge
IIa Deckfläche
III Opferschicht
112 Halbleiterschichtenstapel 13 Träger
14 Trenngräben
15 Bereiche
2, 2' Vergrößerung
20 Gasblasen
21 Bewegungsrichtung
22 Konvektion
3 Vakuumsystem
30 Druckwechselsteuerung
301 Kontrollverbindungen
31 erste Vakuumpumpe
32 Pumpeinheit
33 zweite Vakuumpumpe
34 Vakuumreservoir
351 Kompressor
352 Gaseinlass
36 Chemikalienreservoir
37 Woulf'sche Flasche
38 Druckmesser
39 Ventil
310 Vakuumverbindung
311 Chemikalienzulauf 312 Vakuumleitung
313 Chemikalienablauf
314 Überdruckleitung
315 DI-Wasserzulauf
317 Spritzwasserdüse
321 Abluft
322 Abfluss
323 Zulauf 40 Ätzbad
40a Deckseite des Ätzbades
401 Schraubklemme
402 Abdichtung
403 Schraubdichtung
41 Ultraschallbad
42 Ultraschallstrahlung
43 Heizer
44 Ätzlösung
45 Gas
47 Waferhalterung
50 Pufferkammer
51 Hydraulikstempel/Kolben
52 Drehgelenk
53 Dreharm

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Ablösung eines Aufwachssubstrats (10) von einer Schichtenfolge (11) umfassend die folgenden Schritte: A) Bereitstellen zumindest eines Waferverbundes (1) umfassend das Aufwachssubstrat (10), die auf dem Aufwachssubstrat (10) aufgebrachte Schichtenfolge (11) und einen an einer dem
Aufwachssubstrat (10) abgewandten Deckfläche (IIa) der
Schichtenfolge (11) angebrachten Träger (13), wobei
- die Schichtenfolge (11) in eine Vielzahl Bereiche (15) strukturiert ist, die in lateralen Richtungen beabstandet und durch eine Vielzahl von Trenngräben (14) voneinander getrennt sind, und
- die Trenngräben (14) miteinander verbunden sind,
B) Einbringen des zumindest einen Waferverbundes (1) in ein Ätzbad (40) mit einer Ätzlösung (44) derart, dass sich die Ätzlösung (44) zumindest bereichsweise innerhalb der
Trenngräben (14) befindet,
C) mehrmalige Druckvariation eines in dem Ätzbad (40) vorherrschenden Basisdrucks unter Verwendung zumindest einer Druckvariationseinrichtung (31, 34, 351, 352) und
D) Ablösen des Aufwachssubstrats (10) .
2. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,
wobei zumindest die sich innerhalb der Trenngräben (14) befindende Ätzlösung (44) Gasblasen (20) aufweist, wobei die Druckvariation eine Änderung des Volumens der Gasblasen (20) und damit eine Konvektion (22) der Ätzlösung (44) innerhalb der Trenngräben (14) hervorruft.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die Druckvariation ein zeitliches Wechseln zwischen einem Maximaldruck, der wenigstens dem 1,5-Fachen, bevorzugt dem 2-Fachen des Basisdrucks entspricht, und einem Minimaldruck, der höchstens dem 0,5-Fachen, bevorzugt
höchstens dem 0, 2-Fachen, des Basisdrucks entspricht,
umfasst .
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die Druckvariation zeitlich periodisch mit einer
Variationsfrequenz von wenigstens 0,01 Hz und höchstens 15 kHz erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die Druckvariation eine Volumenvariation zwischen einem Minimalvolumen und einem Maximalvolumen um ein Basisvolumen des Ätzbades herum beinhaltet, wobei das Maximalvolumen wenigstens dem 1,5-Fachen, bevorzugt wenigstens dem 3-Fachen, und/oder das Minimalvolumen höchstens dem 0,8-Fachen,
bevorzugt höchstens dem 0,5-Fachen, des Basisvolumens
entspricht .
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei vor Schritt B) eine an das Ätzbad (40) angeschlossene und mit diesem verbundene Pufferkammer (50) bereitgestellt wird und die Volumenvariation durch eine Bewegung eines in die Pufferkammer (50) eingebrachten Kolbens oder
Hydraulikstempels (51) erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei vor Schritt B) eine an das Ätzbad (40) angeschlossene und mit diesem verbundene Pufferkammer (50) mit zumindest einem Variationsventil bereitgestellt wird und die
Volumenvariation durch Verschließen und/oder Öffnen des
Variationsventils erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die Volumenvariation zumindest teilweise mit einem an das Ätzbad (40) angebrachten Kompressor (351) erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die Druckvariation zumindest teilweise durch Entfernen oder Hinzufügen von Gas und/oder Flüssigkeit in
beziehungsweise aus dem Ätzbad (40) erfolgt.
10. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,
wobei das Entfernen mit einer an das Ätzbad (40)
angeschlossenen ersten Vakuumpumpe (31) erfolgt und das
Hinzufügen mit einem an das Ätzbad (40) angeschlossenen
Gaseinlass (352) erfolgt.
11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei das Ätzbad (40) vor oder während Schritt C) in ein Ultraschallbad (41) eingebracht wird und eine
Ultraschallschallstrahlung (42) an das Ätzbad (40) angelegt wird.
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei das Ätzbad (40) unter Verwendung eines Heizers (43) auf eine Prozesstemperatur erhitzt wird, die wenigstens 40 °C, bevorzugt wenigstens 80 °C, und höchstens die Temperatur am thermodynamischen kritischen Punkt der Ätzlösung (44) beträgt .
13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei während Schritt B) bis D) ein Keil zwischen das
Aufwachssubstrat (10) und den Träger (13) angesetzt wird.
PCT/EP2016/055454 2015-03-19 2016-03-14 Verfahren zur ablösung eines aufwachssubstrats von einer schichtenfolge Ceased WO2016146584A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/558,743 US10147647B2 (en) 2015-03-19 2016-03-14 Method of removing a growth substrate from a layer sequence

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015104147.2A DE102015104147B4 (de) 2015-03-19 2015-03-19 Verfahren zur Ablösung eines Aufwachssubstrats von einer Schichtenfolge
DE102015104147.2 2015-03-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016146584A1 true WO2016146584A1 (de) 2016-09-22

Family

ID=55586282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2016/055454 Ceased WO2016146584A1 (de) 2015-03-19 2016-03-14 Verfahren zur ablösung eines aufwachssubstrats von einer schichtenfolge

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10147647B2 (de)
DE (1) DE102015104147B4 (de)
WO (1) WO2016146584A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018102415A1 (de) * 2018-02-02 2019-08-08 Infineon Technologies Ag Waferverbund und verfahren zur herstellung eines halbleiterbauteils
US10651072B2 (en) 2018-02-02 2020-05-12 Infineon Technologies Ag Wafer composite and method for producing semiconductor components
CN114163135A (zh) * 2021-12-09 2022-03-11 哈尔滨工程大学 一种石英微孔板低压腐蚀装置及方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022126401A (ja) * 2021-02-18 2022-08-30 キオクシア株式会社 製造装置及びその動作方法、及び半導体装置の製造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19734635A1 (de) 1997-08-11 1999-02-18 Gen Semiconductor Ireland Macr Verfahren und Vorrichtung zum Ablösen von Bauelementen von einer Folie
US20040129384A1 (en) * 2002-12-26 2004-07-08 Canon Kabushiki Kaisha Chemical treatment apparatus and chemical treatment method
US20090280588A1 (en) * 2008-05-06 2009-11-12 Leo Mathew Method of forming an electronic device including removing a differential etch layer
US20140087541A1 (en) * 2012-09-27 2014-03-27 Infineon Technologies Austria Ag Method for Manufacturing a Semiconductor Substrate, and Method for Manufacturing Semiconductor Devices Integrated in a Semiconductor Substrate
US20140203408A1 (en) * 2011-09-22 2014-07-24 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Method of producing composite wafer and composite wafer
WO2016066645A2 (de) * 2014-10-30 2016-05-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur ablösung eines substrats, vorrichtung zur durchführung eines solchen verfahrens und pumpvorrichtung zum pumpen von ätzlösung

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6124214A (en) * 1998-08-27 2000-09-26 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for ultrasonic wet etching of silicon
US6418942B1 (en) 2000-03-10 2002-07-16 Donald Gray Solvent and aqueous decompression processing system
DE102005004795B9 (de) * 2005-02-02 2012-01-19 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Konzept zur nass-chemischen Entfernung eines Opfermaterials in einer Materialstruktur
EP2212906B1 (de) 2007-10-27 2022-02-16 LPW Reinigungssysteme GmbH Zyklischer nukleierungsprozess
WO2010020077A1 (en) * 2008-08-22 2010-02-25 Lattice Power (Jiangxi) Corporation Method for fabricating ingaain light-emitting device on a combined substrate
EP2379440B1 (de) 2008-12-23 2013-04-17 Siltectra GmbH Verfahren zur Erzeugung dünner, freistehender Schichten aus Festkörpermaterialien mit strukturierten Flächen
TWI445189B (zh) 2011-04-29 2014-07-11 行政院原子能委員會核能研究所 光電元件之基板剝離的結構及其方法
EP2838673B1 (de) 2012-04-18 2020-02-19 LPW Reinigungssysteme GmbH Dynamische kammer für zyklische nukleationstechnologie
US8785326B2 (en) * 2012-05-29 2014-07-22 Micron Technology, Inc. Methods of separating solid state transducers from substrates and associated devices and systems

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19734635A1 (de) 1997-08-11 1999-02-18 Gen Semiconductor Ireland Macr Verfahren und Vorrichtung zum Ablösen von Bauelementen von einer Folie
US20040129384A1 (en) * 2002-12-26 2004-07-08 Canon Kabushiki Kaisha Chemical treatment apparatus and chemical treatment method
US20090280588A1 (en) * 2008-05-06 2009-11-12 Leo Mathew Method of forming an electronic device including removing a differential etch layer
US20140203408A1 (en) * 2011-09-22 2014-07-24 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Method of producing composite wafer and composite wafer
US20140087541A1 (en) * 2012-09-27 2014-03-27 Infineon Technologies Austria Ag Method for Manufacturing a Semiconductor Substrate, and Method for Manufacturing Semiconductor Devices Integrated in a Semiconductor Substrate
WO2016066645A2 (de) * 2014-10-30 2016-05-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur ablösung eines substrats, vorrichtung zur durchführung eines solchen verfahrens und pumpvorrichtung zum pumpen von ätzlösung

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018102415A1 (de) * 2018-02-02 2019-08-08 Infineon Technologies Ag Waferverbund und verfahren zur herstellung eines halbleiterbauteils
US10651072B2 (en) 2018-02-02 2020-05-12 Infineon Technologies Ag Wafer composite and method for producing semiconductor components
US10784145B2 (en) 2018-02-02 2020-09-22 Infineon Technologies Ag Wafer composite and method for producing a semiconductor component
DE102018102415B4 (de) 2018-02-02 2022-09-01 Infineon Technologies Ag Waferverbund und verfahren zur herstellung eines halbleiterbauteils
CN114163135A (zh) * 2021-12-09 2022-03-11 哈尔滨工程大学 一种石英微孔板低压腐蚀装置及方法
CN114163135B (zh) * 2021-12-09 2023-07-21 哈尔滨工程大学 一种石英微孔板低压腐蚀装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
US10147647B2 (en) 2018-12-04
DE102015104147B4 (de) 2019-09-12
DE102015104147A1 (de) 2016-09-22
US20180082899A1 (en) 2018-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016146584A1 (de) Verfahren zur ablösung eines aufwachssubstrats von einer schichtenfolge
DE10353894B4 (de) Filterelement und Verfahren zu dessen Herstellung
EP3055098B1 (de) Kombiniertes waferherstellungsverfahren mit laserbehandlung und temperaturinduzierten spannungen
DE112016003716T5 (de) Verfahren zur Abtrennung eines Halbleiter-Substrats von der darauf liegenden Funktionsschicht
DE102018202042A1 (de) Sic-waferherstellungsverfahren
DE102019203465A1 (de) Verfahren zum herstellen eines wafers und vorrichtung zum herstellen eines wafers
DE102012111358A1 (de) Verfahren zum Vereinzeln eines Verbundes in Halbleiterchips und Halbleiterchip
DE102013111503A1 (de) Optoelektronischer Halbleiterchip, optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Vereinzelung von Halbleiterchips
DE102005042074A1 (de) Verfahren zur Erzeugung von Durchkontaktierungen in Halbleiterwafern
DE102021214125B4 (de) Waferherstellungsvorrichtung zur herstellung eines wafers aus einem halbleiteringot
DE102014002600A1 (de) Kombiniertes Waferherstellungsverfahren mit Laserbehandlung und temperaturinduzierten Spannungen
WO2022037912A1 (de) Mikrofluidische vorrichtung
EP2859985B1 (de) Waferherstellungsverfahren
DE102010061795A1 (de) Verfahren zum Erzeugen einer mikromechanischen Membranstruktur und MEMS-Bauelement
EP3386914B1 (de) Verfahren zum transfer von graphen-stücken auf ein substrat
DE112016000371B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Halbleiterchips und Halbleiterchip
DE102023203268A1 (de) Waferherstellungsverfahren
WO2014173751A1 (de) Verfahren zur herstellung einer bipolarplatte sowie einer schichtstruktur, bipolarplatte und schichtstruktur
WO2016066645A2 (de) Verfahren zur ablösung eines substrats, vorrichtung zur durchführung eines solchen verfahrens und pumpvorrichtung zum pumpen von ätzlösung
EP2652777A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum metallisieren von wafern
DE102021115164B3 (de) Matrixzelle für ein Elektrolyseursystem sowie Elektrolyseursystem
DE102009023355A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils
EP1077499A2 (de) Elektrolyse- beziehungsweise Brennstoff-Zelle, Elektrode für Elektrolyse- beziehungsweise Brennstoff-Zelle und Verwendung der Elektrolyse-beziehungsweise Brennstoffzelle
DE102014118349A1 (de) Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Halbleiterbauelementen
EP3078766B1 (de) Vorrichtung, system und verfahren zum gewinnen von wasserstoff aus wasser unter verwendung eines arbeitsstoffs

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16710707

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15558743

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE