不平坦的晶片和用于制造不平坦的晶片的方法

摘要

本发明涉及一种用于将至少一个固体部分(4)、尤其晶片与固体(2)分开的方法。所述方法至少包括如下步骤：借助于修改机构(18)修改固体(2)的晶格，其中在固体内部产生多个修改部(19)，以构成不平坦的、尤其拱起的分离区域(8)，其中根据预设的参数产生修改部(19)，其中预设的参数描述固体部分(4)的变形与固体部分(4)的限定的进一步处理之间的关联，将固体部分(4)与固体(2)分离。

说明书

技术领域

本发明根据权利要求1涉及用于将至少一个固体部分与固体分开的方法，根据权利要求7涉及用于制造多层装置的方法，根据权利要求10涉及不平坦的晶片和根据权利要求11涉及多层装置。

背景技术

晶片通常是与固体分开的固体部件。所述晶片基本上二维地延伸，即其厚度相对于其宽度和长度小至少一个量级。晶片优选使用在用于制造太阳能电池、计算机芯片、LED等的半导体技术中。晶片的产生是成本非常高的，由此尝试从固体中得到尽可能多的晶片。这造成晶片变得更薄，这又造成：当覆层的和晶片的热膨胀系数不同时，晶片在覆层之后变形。这种变形称作翘曲(Warp)，所述翘曲描述晶片的拱起。这种拱起例如已通过参考文献EP0966047A2、US6528394、US6829270、US7315045和US7592629描述，这些文献的主题通过参引结合到本专利文献的主题中。晶片的变形造成：所产生的多层装置不可最优地被加工或者所述多层装置不仅受限制地可用力加载或者所述多层装置沿高度方向比绝对所需的长度延伸得更远。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决方案，通过所述解决方案能够制造具有小的翘曲或不具有翘曲的之前提出的多层装置。

根据本发明，前述目的通过一种用于将至少一个固体部分、尤其晶片与固体分开的方法实现。根据本发明的方法在此优选至少包括如下步骤：

借助于修改机构修改固体的晶格，其中在固体内部中产生多个修改部，以构成不平坦的、尤其拱起的分离区域，其中根据预设的参数产生修改部，其中预设的参数描述固体部分的变形与固体部分的限定的进一步处理之间的关联，将固体部分与固体分开。

这个解决方案是有利的，因为优选产生固体部分，使得其由于随后的加工而具有期望的形状。因此，与固体部分的和覆层的材料特性相关地产生具有如下形状的固体部分，通过所述形状利用由覆层引起的变形，以便实现多层装置的至少在一侧上并且优选在两侧上的优选平坦的或基本上平坦的表面。

其他有利的实施方式是下文和/或从属权利要求的主题。

根据本发明的另一优选的实施方式，在固体的晶格内部借助于至少一个激光器的、尤其皮秒或飞秒激光器的经由固体部分的外表面导入固体部分内部中的辐射产生修改部。附加地或替选地可考虑的是：在晶格中通过离子注入产生修改部。所述实施方式是有利的，因为借助于激光辐射和/或离子注入能够非常准确地产生修改部。因此，能够非常简单地根据相应的参数产生分离区域。

根据本发明的另一优选的实施方式，各个修改部或缺陷或破坏部位分别从由激光器、尤其飞秒激光器或皮秒激光器引起的多光子激励中产生。优选地，激光器具有低于10ps，特别优选低于1ps并且最优选低于500fs的脉冲持续时间。

根据本发明的另一优选的实施方式，激光射束的、尤其飞秒激光器的能量选择为，使得在固体或在晶体中的破坏扩展小于三倍的瑞利长度，优选小于瑞利长度并且特别优选小于三分之一的瑞利长度。根据本发明的另一优选的实施方式，激光射束的、尤其飞秒激光器的波长选择为，使得固体的或材料的吸收率小于10cm^-1并且优选小于1cm^-1并且特别优选小于0.1cm^-1。

根据本发明的另一优选的实施方式，进一步处理包括在固体部分的至少一个表面上设置或产生覆层。在此，预设的参数优选至少包括如下数据，通过所述数据包括固体部分的和覆层的材料的热膨胀系数。附加地或替选地，所述参数优选包括如下数据，通过所述数据包括固体部分的和/或覆层的厚度/高度(优选平均厚度/高度)和/或宽度和/或长度和/或形状。所述实施方式是有利的，因为由此能够非常精确地为不同的材料组合(固体和覆层)产生固体部分。

固体或工件优选具有如下材料或材料组合：其由元素周期表的主族3、4和5中的一个元素构成，例如Si、SiC、SiGe、Ge、GaAs、InP、GaN、Al2O3(蓝宝石)、AlN。特别优选地，固体具有在元素周期表的第三和第五族中存在的元素构成的组合。在此，可考虑的材料或材料组合例如是砷化镓、硅、碳化硅等。此外，固体能够具有陶瓷(例如Al2O3-氧化铝)或由陶瓷构成，优选的陶瓷在此例如通常是钙钛矿陶瓷(例如含Pb、O、Ti/Zr的陶瓷)并且特别是铅镁铌酸盐、钛酸钡、钛酸锂、钇铝石榴石，尤其用于固体激光应用的钇铝石榴石晶体、SAW陶瓷(表面声波)，例如铌酸锂、磷酸镓、石英、钛酸钙等。因此，固体优选具有半导体材料或陶瓷材料，或者固体特别优选由至少一种半导体材料或陶瓷材料构成。还可考虑的是：固体具有透明材料或部分地由透明材料，例如蓝宝石构成或制成。在此仅作为固体材料或作为与另外的材料组合地考虑的其他材料例如是“宽带隙的(wide band gap)”材料，InAlSb、高温超导体，尤其稀土铜氧化物(例如YBa2Cu3O7)。附加地或替选地可考虑的是：固体是光掩模，其中在当前情况下作为光掩模材料优选能够使用任意直至申请日已知的光掩模材料并且特别优选能够使用由它们构成的组合。

根据本发明的另一优选的实施方式，借助于修改部改变、尤其破坏在分离区域的伸展中构成的晶格的大于5％，尤其大于10％或大于20％或大于30％或大于40％或大于50％或大于60％或大于70％或大于80％或大于90％或大于95％。所述实施方式是有利的，因为例如通过加载激光能够改变晶格或能够产生缺陷，尤其微裂纹，使得能够设定对于将固体部分与固体分开所需的力。因此，在本发明的意义上可行的是：借助于激光辐射修改或破坏在分离区域中的晶体结构，使得固体部分由于激光处理而与固体分离或分开。

根据本发明的另一优选的实施方式，将固体部分与固体分离至少包括如下步骤：在固体上设置容纳层，以保持固体部分，以及对容纳层热加载，以在固体中尤其机械地产生应力，其中在固体中的裂纹通过应力沿着分离区域扩展，固体部分与固体通过所述分离区域分开。所述实施方式是有利的，因为可产生非常精确的且限定的力以将固体部分与固体分开。

根据本发明的另一优选的实施方式，容纳层具有聚合物、尤其PDMS，或者由聚合物构成，其中进行热加载，使得聚合物经受玻璃化转变。

容纳层优选由聚二甲基硅氧烷(PDMS)构成或具有聚二甲基硅氧烷(PDMS)。

热加载优选是将容纳层冷却至环境温度或低于环境温度并且优选低于10℃并且特别优选低于0℃并且更优选低于-10℃。优选构成为聚合物层的容纳层的冷却最优选以如下方式进行，使得容纳层的优选具有PDMS或由PDMS构成的至少一部分经受玻璃化转变。在此，冷却能够冷却至低于-100℃，例如可借助于液氮引起所述冷却。这是有利的，因为容纳层与温度变化相关地收缩，尤其经受玻璃化转变，并且在此将所形成的力传递到固体上，由此可在固体中产生机械应力，所述机械应力引起裂纹的触发和/或造成裂纹扩展。

所述目的还通过一种用于制造多层装置的方法实现。用于制造多层装置的方法在此优选至少包括如下步骤：提供具有不平坦的第一形状的尤其拱起的晶片；在晶片的至少一个表面上设置或产生另一层；其中另一层和晶片具有不同的热膨胀系数，其中另一层在与目标温度不同的覆层温度下设置在晶片的表面上或在其上产生，并且其中另一层设计为，使得其在达到目标温度时加载晶片，使得晶片从不平坦的第一形状变形为与第一形状不同的第二形状，其中第二形状优选是平坦的形状。优选地，不平坦的固体具有翘曲部或构成翘曲部，所述翘曲部是对于固体部分的由覆层引起的变形不利的或基本上不利的。

所述解决方案是有利的，因为通过晶片的限定的造型有利地利用由于覆层而出现的变形，以便得到优选至少在一侧上优选平坦的多层装置。特别优选地，借助于外延产生另一层。

附加地可考虑的是：晶片在设置或产生另一层之前已经设有覆层。

此外，本发明同样涉及不平坦的固体部分，尤其涉及不平坦的、尤其拱起的晶片。在此，不平坦的、尤其拱起的固体部分优选根据优选至少包括下述步骤的方法制造：

提供固体，以分开不平坦的固体部分；借助于修改机构、尤其激光器、尤其皮秒或飞秒激光器修改固体的晶格，其中在晶格中产生多个修改部，以构成不平坦的分离区域，其中根据预设的参数产生修改部，其中预设的参数描述固体部分的变形与固体部分的限定的进一步处理之间的关联，将固体部分与固体分离。

此外，本发明特别优选涉及一种多层装置。根据本发明的多层装置优选具有至少一个固体部分，尤其晶片，其中固体部分根据权利要求1至6中任一项的方法制造，并且首先具有至少一个不平坦的表面。此外，多层装置具有至少一个在固体部分上设置或产生的覆层，其中覆层在与目标温度不同的覆层温度下在固体部分上设置或产生，其中固体部分具有变形表面，所述变形表面具有首先不平坦的第一表面形状，其中固体部分的材料的热膨胀系数和覆层的材料的热膨胀系数彼此不同，其中被覆层的固体部分的变形表面在目标温度下构成第二表面形状，其中第二表面形状和第一表面形状彼此不同。

词语“基本上”的使用优选在全部在本发明的范围中使用该词语的情况中限定：与不使用该词语所给出的规定的1％-30％，尤其1％-20％，尤其1％-10％，尤其1％-5％，尤其1％-2％的范围内的偏差。

附图说明

本发明的其他优点、目标和特性根据附图的下述描述来阐述，在所述附图中示例地示出根据本发明的固体制造或晶片制造。根据本发明的固体制造或晶片制造的在图中至少在其功能方面基本上一致的构件或元件能够用相同的附图标记表示，其中这些构件和元件不必在所有附图中标出或阐述。

其中示出：

图1a示出用于在固体中产生缺陷的示意构造；

图1b示出层装置在将固体层与固体分开之前的示意图；

图1c示出层装置在将固体层与固体分开之后的示意图；

图2a示出用于借助于激光辐射产生缺陷的示意示出的第一变型方案；

图2b示出用于借助于激光辐射产生缺陷的示意示出的第二变型方案；

图3a示出根据本发明的不平坦的晶片的示意侧视图；

图3b示出根据本发明的不平坦的晶片连同在其上设置或产生的覆层的示意侧视图；以及

图3c示出在限定的温度处理之后的根据本发明的多层装置的一个优选的形式的示意侧视图。

具体实施方式

在图1a中示出固体2或衬底，所述固体或衬底设置在辐射源18、尤其激光器的区域中。固体2优选具有平坦的第一面部分14和平坦的第二面部分16，其中平坦的第一面部分14优选基本上或精确地平行于平坦的第二面部分16定向。平坦的第一面部分14和平坦的第二面部分16优选沿Y方向对固体2限界，所述Y方向优选竖直地或垂直地定向。平坦的面部分14和16优选分别沿X-Z平面延伸，其中X-Z平面优选水平地定向。然而，替选地可考虑的是：第一和/或第二面部分14、16具有不平坦的，尤其拱起的形状。

此外，从所述示图中能得知，辐射源18将射束6射出到固体2上。射束6根据配置或根据预设的参数来限定深地进入固体2中并且在相应的位置处或在分别预定的位置处产生晶格修改部19，尤其缺陷。优选地，产生如此多的修改部或晶格修改部19，使得通过所述修改部或晶格修改部预设至少一个分离区域8。优选地，分离区域8具有不平坦的轮廓或不平坦的形状，其中分离区域8特别优选地至少部段地具有球状的，尤其波浪形的和/或拱起的和/或弧形的形状。此外，能够通过光学装置引导射束6例如以进行聚焦或集束，所述光学装置优选设置在辐射源18和固体2之间(未示出)。

附图标记9表示在固体2中的另一分离区域。根据本发明，同样在产生分离区域8期间产生另一分离区域9。替选地，可考虑的是：在产生分离区域8之后或之前产生另一分离区域9。优选地，在将固体部分4分开之后或在将固体部分4分开之前产生另一分离区域9。优选地，通过在固体2中的多个分离区域8、9限定多个固体部分4、5，所述固体部分优选可依次与固体2分开。根据本发明的一个优选的实施方式，在固体2中产生刚好或至少或最多一个分离区域8。根据本发明的另一优选的实施方式，在固体2中产生两个，至少两个或刚好两个或三个，至少三个或刚好三个或四个，至少四个或刚好四个或五个，至少五个或刚好五个或更多个，尤其例如直至10或25或50或100或500个分离区域。

在图1b中示出多层的装置，其中固体2包含分离区域8并且在第一面部分14的区域中设有保持层12，所述保持层又优选与另一层20叠加，其中另一层20优选是稳定装置，尤其金属板。在固体2的第二面部分16上优选设置有容纳层，尤其聚合物层10。容纳层10和/或保持层12优选至少部分地并且特别优选完全地由聚合物，尤其PDMS构成。

替选地，可考虑的是：例如借助于外延在固体2的表面上产生容纳层10。优选地，所产生的容纳层10和固体2具有彼此不同的热膨胀系数。在产生容纳层10之后，其中所述容纳层在该情况下也能够理解为覆层50，优选进行所完成的多层装置的冷却，由此由于热膨胀系数不同而产生应力，固体部分4与固体2通过所述应力沿着分离区域8分离或分开。

在图1c中示出在裂纹触发和随后的裂纹引导之后的状态。固体层4粘附在聚合物层10上并且与固体2的剩余的残留物隔开或可与其隔开。

此外，根据本发明，不同的分离区域8、9能够具有不同的形状或轮廓。此外可考虑的是：例如将第二面部分16在分开固体部分4、5之前置于另一形状中，所述第二面部分为稍后分开的固体部分4、5的表面。所述形状变化能够与分开固体部分4、5类似地进行或通过切削加工，尤其磨削工艺产生。

因此，本发明涉及一种用于制造固体层的方法。在此，根据本发明的方法至少包括如下步骤：提供固体2，以分开至少一个固体层4；借助于至少一个修改机构、尤其辐射源、尤其至少一个激光器、尤其至少一个飞秒激光器在固体的内部结构中产生修改部、如晶格缺陷，以预设至少一个分离区域8、9，固体层4、5与固体2沿着所述分离区域分开。此外，根据本发明的方法优选包括如下步骤：对设置在固体2上的聚合物层10热加载，以便尤其机械地在固体2中产生应力，其中在固体2中的裂纹通过应力沿着分离区域8扩展，所述分离区域将固体层4与固体2分开。

在图2a和2b中示出通过借助于激光束6将修改部19、尤其缺陷或破坏部位引入固体2中的方式来在如图1a中示出的那样产生分离区域8的实例。

因此，在图2a中示意地示出：尤其为了产生分离区域8，借助于辐射源18、尤其一个或多个激光器、尤其一个或多个飞秒激光器如何可在固体2中产生修改部19。在此，辐射源18发射具有第一波长30和第二波长32的辐射6。在此，波长30、32彼此配合或辐射源18与要产生的分离区域8之间的距离调整为，使得波30、32基本上或精确地在固体2中的分离区域8上聚集，由此在聚集的位置34处由于两个波30、32的能量而产生缺陷。在此，能够通过不同的或组合的分解机制，例如升华或化学反应进行缺陷产生，其中在此例如能够热地和/或光化学地引发分解。

在图2b中示出聚焦的光束6，所述光束的焦点优选位于分离区域8中。在此可考虑的是：光束6通过一个或多个用于聚焦的体部，尤其一个/多个透镜(未示出)聚焦。

在图3a中示出根据本发明的不平坦的固体部分4或不平坦的晶片，其中固体部分4或晶片4根据示图构成翘曲部或在横截面中示出翘曲形状。在此可考虑的是：固体部分4具有两个相对于彼此阴性地构成的表面轮廓或表面形状。然而同样可考虑的是：固体部分4的两个彼此相对置的主表面40、42的表面轮廓或表面形状不相对于彼此阴性地构成，而是具有彼此不同的轮廓和形状。

图3b示出覆层50、尤其外延地产生的层的产生。覆层50优选在高于50℃，尤其高于100℃或高于150℃或高于200℃或高于300℃或高于400℃的温度下在固体部分4上设置或产生。在此可考虑的是：覆层50基本上或以恒定的厚度在固体部分4上设置或产生。然而，替选地，同样可考虑的是：覆层50局部地具有不同的厚度。因此，进一步处理优选是在固体部分4的至少一个表面40、42上设置或产生限定的覆层50。在此，预设的参数优选至少包括如下数据，通过所述数据至少间接地包括固体部分4的和覆层50的材料的热膨胀系数，或者通过所述数据包括或预设固体部分4由于对设有覆层50的固体部分4限定地温度处理而引起的变形。

在图3c中示出在固体部分4的至少一个表面40、42上设置或产生覆层50之后的情况，其中所产生的多部件装置39的形状，由于不同的热膨胀系数而改变。优选地，多部件装置39或多层装置的主表面40和44中的至少一个转变到平坦的或基本上平坦的形状。优选地，由于对多层装置39优选限定地温度处理、尤其加热或冷却而得到所述变形。

因此，根据本发明，根据随后的处理法、尤其覆层法设计固体部分4，使得固体部分4的一个或两个主表面40、42的形状由于处理、尤其覆层法而限定地改变，尤其削平或平坦地构成。特别优选地，覆层是金属层或半导体层，尤其是氮化镓(GaN)或硅层，所述金属层或半导体层在由硅、蓝宝石、碳化硅(SiC)或砷化镓(GaAs)构成的固体部分上设置或产生。

因此，本发明涉及一种用于将至少一个固体部分11、尤其晶片与固体2分离的方法。所述方法至少包括如下步骤：

借助于修改机构18修改固体2的晶格，

其中在固体内部中产生多个修改部19，以构成不平坦的、尤其拱起的分离区域8，

其中根据预设的参数产生修改部19，

其中预设的参数描述固体部分4的变形与固体部分4的限定的进一步处理之间的关联，

将固体部分4与固体2分开。

附图标记列表

2固体

4固体部分

5另一固体部分

6辐射

8分离区域

9另一分离区域

10 容纳层

12 保持层

14 第一面部分

16 第二面部分

18 辐射源

19 修改部

20 稳定装置

30 第一辐射部分

32 第二辐射部分

34 缺陷产生的位置

40 固体部分的第一主表面

42 固体部分的第二主表面

44 多部件装置的第二主表面

50 覆层

X第一方向

Y 第二方向

Z 第三方向