用于衬底分离的裂纹控制制造技术

本发明专利技术涉及用于衬底分离的裂纹控制。一种分离用于转移的层的方法包括在衬底上形成裂纹引导层以及在所述裂纹引导层上形成器件层。通过将所述裂纹引导层暴露于减小与所述裂纹引导层相邻的界面处的粘附力的气体，弱化所述裂纹引导层。在所述器件层上形成应力诱导层以帮助通过所述裂纹引导层和/所述或界面引发裂纹。通过使所述裂纹扩展，从所述衬底去除所述器件层。

【技术实现步骤摘要】
用于衬底分离的裂纹控制
本专利技术涉及晶片转移，更具体地，涉及通过控制裂纹扩展（crackpropagation）来转移层或衬底的方法。
技术介绍
晶片转移处理被用来将层从一个衬底转移到另一个。对于这样的工艺是有兴趣的：所述工艺能够使器件层与下面的单晶基底衬底分离，同时使得基底衬底足够平滑从而在再次使用该衬底之前不需要大量的抛光。在一种工艺中，外延剥离（lift-off）工序利用基底衬底（例如Ge或GaAs）与III-V外延器件层之间的AlAs分离层，并且通过利用HF横向蚀刻AlAs层而从所述基底衬底分离所述外延层。该方法非常耗时，重要的是尤其对于大面积晶片的制造，它是不实用的。在另一种工艺中，采用剥落（spalling）。在该方法中，在包括衬底、外延缓冲层和III-V器件层的层叠层上沉积金属性应力层。然后通过使缓冲层分裂而使所述结构有裂纹，之后进行选择性蚀刻以从裂纹面的每一侧去除缓冲层残留物。然而，裂纹的深度难以控制，并且其并不能总是被限制在缓冲层。
技术实现思路
一种分离用于转移的层的方法包括：在衬底上形成裂纹引导层；以及在所述裂纹引导层上形成器件层。通过将所述裂纹引导层暴露于减小与所述裂纹引导层相邻的界面处的粘附力的气体，弱化所述裂纹引导层。在所述器件层上形成应力诱导层以帮助通过所述裂纹引导层和/或所述界面引发裂纹。通过使所述裂纹扩展，从所述衬底去除所述器件层。另一种分离用于转移的层的方法包括：在单晶体衬底上生长裂纹引导层；在所述裂纹引导层上形成器件层，所述器件层包含晶体III-V材料；在周边的暴露部分处蚀刻所述裂纹引导层以形成凹陷裂纹（recesscrack），所述凹陷裂纹有助于裂纹形成；通过将所述裂纹引导层暴露于减小与所述裂纹引导层相邻的界面处的粘附力的气体，弱化所述裂纹引导层；在所述器件层上形成应力诱导层以进一步帮助通过所述裂纹引导层和/或所述界面引发裂纹；以及通过使所述裂纹扩展，从所述衬底去除所述器件层。又一种分离用于转移的层的方法包括：在单晶体衬底上生长裂纹引导层，所述裂纹引导层包含AlAs；在所述裂纹引导层上形成器件层；在周边（periphery）的暴露部分处蚀刻所述裂纹引导层以形成凹陷裂纹，所述凹陷裂纹有助于裂纹形成；通过将所述裂纹引导层暴露于减小与所述裂纹引导层相邻的界面处的粘附力的氧化剂，弱化所述裂纹引导层；在所述器件层上形成应力诱导层以进一步帮助通过所述裂纹引导层和/或所述界面引发裂纹；以及通过使所述裂纹扩展，从所述衬底去除所述器件层。从下文中对其示例性实施例的详细描述，这些和其它特征及优点将变得显而易见，所述详细描述要结合附图阅读。附图说明本公开将参考以下附图在优选实施例的以下描述中提供细节，在附图中：图1是根据本专利技术原理采用的衬底的横截面图；图2A是根据本专利技术原理、在其上形成有裂纹引导层的图1的衬底的横截面图；图2B是示出根据本专利技术原理、在其上形成有保护层和裂纹引导层的图1的衬底的横截面图；图3是根据本专利技术原理具有在裂纹引导层上形成的器件层的图2A的衬底的横截面图；图4是根据本专利技术原理具有在器件层上形成的应力诱导层的图3的衬底的横截面图；图5是示出了根据本专利技术原理通过蚀刻而凹陷（recess）的所述裂纹引导层的图4的衬底的横截面图；图6是示出了根据本专利技术原理裂纹沿着裂纹引导层及其与相邻层的界面扩展的图5的衬底的横截面图；图7是示出了根据本专利技术原理用于弱化裂纹引导层的机制的横截面图；图8是横截面图，示出了根据本专利技术原理从裂纹引导层分离的器件层以及粘附到应力诱导层的保持装置（holder）或处理衬底（handlingsubstrate）；图9是横截面图，示出了根据本专利技术原理准备好重新利用（reuse）的衬底和准备好转移到另一层或衬底的器件层；并且图10是示出根据示例性实施例的分离用于转移的层的方法的框图/流程图。具体实施方式根据本专利技术原理，层释放工艺采用应力层，但是利用外延缓冲层的粘附力的由化学反应引起的降低。外延缓冲层的粘附力降低反应（adhesion-degradingreaction）可以在初始横向凹陷蚀刻之后进行或者在没有初始横向凹陷蚀刻的情况下进行。然后通过弱界面处的自发剥离（peeling）而不是裂纹或断裂的扩展（剥落的特征），引起层分离。在一个实施例中，采用AlAs层或类似的层，并且通过空气、湿气、H2O2、O2、或其它化合物来氧化它们。例如，当AlAs被氧化成AlOx时，As将被“踢出”到与相邻层的界面。这将弱化所述界面，并且引起裂纹沿着AlAs层扩展。应当注意，也可以采用其它材料和粘附力降低气体环境。在另一个实施例中，裂纹引导层被插入在衬底与器件层之间。裂纹引导层可以被选择性地蚀刻以使裂纹引导层相对于相邻层部分地凹陷。裂纹引导层可以用作裂纹引发控制以确定和控制劈裂界面（cleavageinterface）的位置。然后，可以在所述结构上施加应力层以形成裂纹，所述裂纹可以沿着裂纹引导层（例如，AlAs）的两个界面扩展。该过程可以在空气中或者在氧化环境中进行，以增加裂纹引导层的氧化速率（降低粘附力）。也可以采用除了在上面的例子中描述的材料之外的材料。应当理解，将就给定示例性构造来描述本专利技术；然而，其它构造、结构、衬底材料以及工艺特征和步骤可以在本专利技术的范围内变化。还应当理解，当诸如层、区域或衬底的要素被称为在另一要素“上”或“之上”时，它可以直接在该另一要素上，或者也可以存在中间要素。相反，当一个要素被称为“直接在”另一要素“上”或者“之上”时，不存在中间要素。还应当理解，当一个要素被称为“连接”或“耦合”到另一个要素时，它可以被直接连接或耦合到该另一要素，或者可以存在中间要素。相反，当一个要素被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一要素时，不存在中间要素。用于集成电路芯片或光伏器件的设计可用图形计算机程序语言实现，并储存在计算机存储介质（例如磁盘、磁带、实体硬盘驱动器、或例如存储存取网络中的虚拟硬盘驱动器）中。若设计者不制造芯片或用于制造芯片的光刻掩模，设计者可用物理装置（例如通过提供存储设计的存储介质的副本（copy））传送所产生的设计、或直接或间接地以电子方式（例如通过网络）传送至该实体。再将所储存的设计转换成适当的格式（例如GDSII），用于光刻掩模的制造，光刻掩模典型地包括所关注的要在晶片上形成的芯片设计的多个副本。光刻掩模用于界定待蚀刻或待处理的晶片（和/或其上的层）的区域。本申请中描述的方法可用于制造集成电路芯片或光伏器件。所得到的芯片/器件可以以原始晶片的形式（即，作为具有多个未封装的芯片的单个晶片）、作为裸管芯或者以封装的形式由制造商分配。在后一情况下，芯片/器件安装在单个芯片封装体（例如塑料载体，具有固定到主板或更高级的载体上的引线）中或者安装在多芯片封装体（例如，具有表面互连或掩埋互连、或者具有表面互连和掩埋互连的陶瓷载体）中。在任一情况下，再将芯片/器件与其他芯片、分立电路元件和/或其他信号处理器件集成，作为(a)中间产品，例如主板或(b)最终产品的一部分。所述最终产品可以是包括集成电路芯片或光伏器件的任何产品，范围包括玩具、能量收集器、太阳能器件和其它应用，所述其它应用包括具有显示器、键盘或其它输入装置以及中央处理器的计算机产品或装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离用于转移的层的方法，包括：在衬底上形成裂纹引导层；在所述裂纹引导层上形成器件层；通过将所述裂纹引导层暴露于减小与所述裂纹引导层相邻的界面处的粘附力的气体，弱化所述裂纹引导层；在所述器件层上形成应力诱导层以帮助通过所述裂纹引导层和/或所述界面引发裂纹；以及通过使所述裂纹扩展，从所述衬底去除所述器件层。

【技术特征摘要】
2013.04.19 US 13/866,6691.一种分离用于转移的层的方法，包括：在衬底上形成裂纹引导层；在形成所述裂纹引导层之后，在所述裂纹引导层上形成器件层；通过将所述裂纹引导层暴露于减小与所述裂纹引导层相邻的界面处的粘附力的气体，弱化所述裂纹引导层；在所述器件层上形成应力诱导层以帮助通过所述裂纹引导层和/或所述界面引发裂纹；以及通过使所述裂纹扩展，从所述衬底去除所述器件层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述裂纹引导层包含AlAs，并且所述器件层包含III-V材料。3.根据权利要求1所述的方法，其中，弱化所述裂纹引导层包括将所述裂纹引导层暴露于氧气或者包含氧的化合物。4.根据权利要求1所述的方法，还包括在周边的暴露部分处蚀刻所述裂纹引导层以预形成所述裂纹。5.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述应力诱导层包括沉积Ni、W、Co和SiGe中的一种。6.根据权利要求1所述的方法，还包括在形成所述裂纹引导层之前在所述衬底上形成保护层。7.根据权利要求1所述的方法，还包括向所述器件层施加保持衬底以实现用于转移所述器件层的输运。8.根据权利要求1所述的方法，还包括重新利用所述衬底进行另外的处理。9.一种分离用于转移的层的方法，包括：在单晶体衬底上形成裂纹引导层；在形成所述裂纹引导层之后，在所述裂纹引导层上形成器件层，所述器件层包含晶体III-V材料；在周边的暴露部分处蚀刻所述裂纹引导层以形成凹陷裂纹，所述凹陷裂纹有助于裂纹形成；通过将所述裂纹引导层暴露于减小与所述裂纹引导层相邻的界面处的粘附力的气体，弱化所述裂纹引导层；在所述器件层上形成应力诱导层以进一步...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·W·比德尔，郑政玮，D·K·萨达那，K·L·森格尔，徐崑庭，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US