用于改進基板可重用性的邊緣排除剝離方法技術

本發明專利技術公開一種用于改進基板可重用性的邊緣排除剝離方法，其中采用邊緣排除區域使得剝離期間與邊緣相關的基板破裂最小化，其中應力施加層要么不存在（在沉積期間或者在后來的移除期間被排除），要么存在但是有效地不粘附于排除區域中的基板表面。在一個實施例中，所述方法包括在基底基板的上表面上并且靠近基底基板的邊緣形成邊緣排除材料。然后，在基底基板的上表面的暴露部上以及邊緣排除材料的頂上形成應力施加層。接著，剝離基底基板的位于應力施加層下方并且沒有被邊緣排除材料覆蓋的部分。

【技術實現步驟摘要】

本公開涉及半導體器件的制造，并具體涉及在剝離期間最小化與邊緣相關的基板破裂的方法。
技術介紹
采用受控剝離技術從易碎的基板移除表面層有望成為改變高效光電材料的成本結構的有效方法，并且能夠實現半導體技術范圍內的新特征(例如，柔性(flexible)光電池、柔性電路和顯示器)。這種技術的基礎是在待剝離的基底基板的表面上施加拉伸應力施加層。拉伸應力施加層具有足以在基底基板中誘發剝離模式斷裂的組合的厚度和應力。例如，在Bedell等人的美國專利申請公開No. 2010/0311250中揭示了這樣的剝離工藝。 剝離實驗似乎表明，剝離是種臨界現象；假定拉伸應力施加層的厚度和應力值的足夠高，自然地發生剝離模式斷裂。然而，存在相當大的亞穩態工藝窗口。對于剝離模式斷裂不穩定的應力施加體的厚度和應力組合將是“成核的”或者“引發受限的”。因而，施加到應力/基板組合的表面的處理層被用于控制引發和斷裂傳播，其導致從基底基板移除連續的表面層。剝離提供一種低成本的簡單途徑來從比較昂貴的厚基底基板移除許多薄半導體層。為了最大化基底基板的可重用性，最小化晶片的破裂或者應力施加層/基底基板系統中的任何不可控斷裂是重要的。
技術實現思路
本公開提供一種采用邊緣排除區域使得在剝離期間與邊緣相關的基板破裂最小化的方法，其中應力施加層不存在(在沉積期間或者在后來的移除期間被排除)或者存在但是明顯不粘附于排除區域中的基板表面。在本公開的一個實施例中，所述方法包括在基底基板的上表面上并且靠近基底基板的邊緣形成邊緣排除材料。然后，在基底基板的上表面的暴露部分上以及邊緣排除材料的頂上形成應力施加層。然后，剝離基底基板的位于應力施加層下方并且沒有被邊緣排除材料覆蓋的部分。在本公開的另一個實施例中，所述方法包括在基底基板的上表面的一部分上形成圖案化應力施加層，其中基底基板的邊緣被暴露；以及剝離基底基板的位于圖案化應力施加層下方的部分。附圖說明圖I是示出可用于本公開的一個實施例中的初始基底基板的示意圖(通過截面圖)。圖2是示出根據本公開的一個實施例在基底基板的上表面上以及邊緣處提供邊緣排除材料之后的初始基底基板的示意圖(通過截面圖)。圖3是示出在基底基板的頂上形成可選的包含金屬的的粘合層和應力施加層之后的圖2的結構的示意圖(通過截面圖)。圖4是示出在應力施加層的頂上形成可選的處理基板之后的圖3的結構的示意圖(通過截面圖)。圖5是示出在剝離基底基板之后的圖4的結構的示意圖(通過截面圖)。圖6是示出從基底基板的剝離部分移除處理基板、應力施加層、可選的金屬粘合層以及邊緣排除材料之后的圖5的結構的示意圖(通過截面圖)。圖7是示出在基底基板的頂上形成可選的包含金屬的粘合層和應力施加層之后的圖I的結構的示意圖(通過截面圖)。圖8是示出從基底基板的靠近邊緣的上表面部分移除應力施加層和可選的包含 金屬的粘合層之后的圖7的結構的示意圖(通過截面圖)。圖9是示出在圖案化應力施加層和圖案化的可選的包含金屬的粘合層的頂上形成可選的處理基板之后的圖8的結構的示意圖(通過截面圖)。圖10是示出在剝離基底基板之后的圖9的結構的示意圖(通過截面圖)。圖11是示出在從基底基板的剝離部分移除處理基板、圖案化應力施加層和圖案化的可選的包含金屬的粘合層之后的圖12的結構的示意圖(通過截面圖)。具體實施例方式本公開提供一種在剝離期間最小化與邊緣相關的基板破裂的方法，現參照以下討論和本申請的附圖來更詳細地描述本公開。應注意，附圖是僅出于說明性的目的而提供，并且沒有按比例繪制。此外，在附圖中，相同的參考標號用于描述相同的元件。在以下描述中，闡述了許多具體的細節，諸如特定結構、構件、材料、尺寸、處理步驟和技術，以說明本公開。然而，本領域的普通技術人員應理解，本公開的各種實施例可在不具有這些具體細節或者具有其它具體細節的情況下實施。在其它情形下，為了避免使本公開的各種實施例變得模糊，沒有詳細描述已知的結構或者處理步驟。應理解，當提及諸如層、區域或者基板的元件在另一元件“上”或者“上方”時，其可直接位于該另一元件上，或者也可以存在中間元件。相反，當提及一個元件直接在另一元件“上”或者“上方”時，則不存在中間元件。還應該理解，當提及一個元件“連接”或者“耦接”到另一元件時，其可以直接連接或者耦接到該另一元件，或者可以存在中間元件。相反，當提及一個元件“直接連接”或者“直接耦接”到另一元件時，則不存在中間元件。首先參照圖I至圖6，其示出了本公開的一個實施例，其中邊緣排除材料被用于限定基底基板的頂上的邊緣排除區域。術語“邊緣排除區域”通篇用于表示基底基板的頂上的一個區域，在該區域中不出現隨后形成的應力施加層，或者如果應力施加層存在，該應力施加層也不顯著粘附到基底基板的上表面。形成邊緣排除區域最小化剝離期間與邊緣相關的基板破裂。具體而言，圖I示出可用于本公開中的具有上(B卩，最上)表面12和下(B卩，最下)表面(沒有標示出)的基底基板10。基底基板10還包括側壁邊緣13。本公開中采用的基底基板10可包括半導體材料、玻璃、陶瓷或者斷裂韌度(fracture toughness)小于隨后要形成的應力施加層的斷裂韌度的任何其它材料。斷裂韌度是描述包含裂紋的材料抗斷裂能力的屬性。斷裂韌度表示為KIc;。下標Ic表示在垂直于裂紋的法向拉伸應力下開口的模式I裂紋，并且c表示其為臨界值。模式I斷裂韌度典型為最重要的值，因為剝離模式斷裂通常發生在基板中的模式II應力(剪切應力)為零的位置，而模式III應力(撕裂應力)通常在加載條件(loading conditions)下不存在。斷裂韌度是表示在存在裂紋時材料抵抗脆性斷裂的定量方式。當基底基板10包括半導體材料時，該半導體材料可包括但不限于Si、Ge、SiGe,SiGeC, SiC, Ge 合金、GaSb、GaP、GaAs、InAs, InP 和所有其它的 III-V 或 II-VI 化合物半導體。在一些實施例中，基底基板10為塊體( bulk)半導體材料。在其它實施例中，例如，基底基板10可包括層疊的半導體材料，諸如絕緣體上半導體或者聚合物基板上半導體。可采作基底基板10的絕緣體上半導體基板的說明性示例包括絕緣體上娃和絕緣體上娃鍺。當基底基板10包括半導體材料時，該半導體材料可為摻雜的、非摻雜的或者包含摻雜區域和非摻雜區域。在一個實施例中，可用作基底基板10的半導體材料可以是單晶(即，一種材料，其中整個樣品的晶格是連續的并且沒有斷裂直至樣品的邊緣，沒有晶界)。在另一實施例中，可用作基底基板10的半導體材料可以是多晶(即，由許多不同尺寸和取向的微晶構成的材料；方向的變化可能由于生長和處理條件而可以是隨機的(稱為隨機織構(texture ))或者定向的)。在本公開的又一個實施例中，可用作基底基板10的半導體材料可以是非晶的(SP，缺少晶體的長程有序特征的非晶材料)。典型地，可用作基底基板10的半導體材料為單晶材料。當基底基板10包括玻璃時，該玻璃可以是非摻雜的或者摻雜有適當的摻雜劑的SiO2基玻璃。可用作基底基板10的SiO2基玻璃的示例包括非摻雜的硅酸鹽玻璃、硼硅酸鹽玻璃、磷硅酸鹽玻璃、氟硅酸鹽玻璃以及硼磷硅酸鹽玻璃。當基底基板10包括陶瓷時，該陶瓷例如是任何無機非金屬固本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種從基底基板移除材料層的方法，包括：在基底基板的上表面上并且靠近所述基底基板的邊緣形成邊緣排除材料；在所述基底基板的所述上表面的暴露部分上以及所述邊緣排除材料的頂上形成應力施加層；以及剝離基底基板的位于所述應力施加層下方并且沒有被所述邊緣排除材料覆蓋的部分。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：SW比德爾，KE福格爾，PA勞羅，DK薩達納，D沙爾杰迪，NE索薩科爾特斯，
申請(專利權)人：國際商業機器公司，
類型：發明
國別省市：