用于自發(fā)式材料剝落的低溫方法
【專利摘要】提供了用于以下（i）和（ii）的方法：（i）在材料剝落過程中引入額外的控制，由此改善裂縫引發(fā)和傳播，以及（ii）增加可選擇的剝落深度的范圍。在一個實施例中，該方法包括在第一溫度下在基體襯底的表面上設(shè)置應(yīng)力源層，所述第一溫度為室溫。接下來,使包括所述應(yīng)力源層的所述基體襯底處于低于室溫的第二溫度。在所述第二溫度下剝落所述基體襯底，以形成剝落的材料層。之后，將所述剝落的材料層恢復(fù)到室溫，即，所述第一溫度。
【專利說明】用于自發(fā)式材料剝落的低溫方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及半導(dǎo)體器件制造，更具體地，涉及利用低溫自發(fā)式剝落來控制表面層從基體襯底(base substrate)的分離(removal)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]可以以薄膜形式制造的器件具有優(yōu)于其體對應(yīng)物(bulk counterpart)的三個明顯的優(yōu)點。首先由于使用了較少的材料，薄膜器件改善了與器件制造相關(guān)的材料成本。其次，低的器件重量是明確的優(yōu)點，該優(yōu)點激發(fā)了用于寬范圍的薄膜應(yīng)用的行業(yè)級的努力。第三，如果尺寸足夠小，器件可以其薄膜形式呈現(xiàn)機(jī)械柔性。此外，如果從可重復(fù)利用的襯底分離器件層，則可以實現(xiàn)額外的制造成本降低。
[0003]正在進(jìn)行努力以(i )從體材料(即，半導(dǎo)體)產(chǎn)生薄膜襯底以及(i i )通過從下伏的(underlying)體襯底(薄膜器件層在其上形成)分離器件層而形成薄膜器件層。使用已知為剝落的方法，已經(jīng)成功展示了這樣的應(yīng)用所需的受控制的表面層分離；參見Bedell等人的序列號為2010/0311250的美國專利申請。剝落包括將應(yīng)力源層沉積在襯底上、將可選的處理襯底(handle substrate)置于應(yīng)力源層上以及在襯底/應(yīng)力源界面下方誘導(dǎo)裂縫(crack)及其傳播。在室溫下執(zhí)行的該方法分離出應(yīng)力源層下方的基體襯底的薄層?！氨　笔侵笇雍穸鹊湫偷匦∮?00微米，其中小于50微米的層厚度更典型。
[0004]裂縫傳播的深度受到應(yīng)力源層厚度、應(yīng)力源層的固有張應(yīng)力、以及正被剝離(剝落)的基體襯底的斷裂韌度的控制。然而，利用現(xiàn)有技術(shù)剝落工藝難以實現(xiàn)對釋放層處理的引發(fā)(裂縫引發(fā)(crack initiation)和傳播)以及被剝落的材料的厚度的均勻性的控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開提供了用于以下(i )和(i i )的方法:(i )在材料剝落過程中弓丨入額外的控制，由此改善裂縫引發(fā)和傳播，以及(ii)增加可選擇的剝落深度的范圍。本公開的方法是在低于室溫下進(jìn)行的自發(fā)剝落方法，而不是像例如在Bedell等人的序列號為2010/0311250的美國專利申請中公開的在室溫下進(jìn)行的機(jī)械剝落方法。
[0006]“自發(fā)的”的意思是在不需要使用任何手動手段來引發(fā)(initiate)用于使薄材料層從基體襯底分裂開的裂縫形成和傳播的條件下發(fā)生該薄材料層從基體襯底的分離。“室溫”的意思是從15°C到40°C的溫度?！暗蜏貏兟洹钡囊馑际窃诘陀谑覝氐臏囟认虏牧蠈訌幕w襯底分離。
[0007]在一個實施例中，本公開的方法包括:在第一溫度下在基體襯底的表面上設(shè)置應(yīng)力源層，所述第一溫度為室溫；使包括所述應(yīng)力源層的所述基體襯底處于低于室溫的第二溫度；在所述第二溫度下剝落所述基體襯底以形成剝落的材料層；以及將所述剝落的材料
層恢復(fù)到室溫。
[0008]在另一個實施例中，所述方法包括:在第一溫度下在基體襯底的表面上設(shè)置應(yīng)力源層，所述第一溫度為室溫；使包括所述應(yīng)力源層的所述基體襯底處于低于206開爾文(K)的第二溫度；在所述第二溫度下剝落所述基體襯底以形成剝落的材料層；以及將所述剝落的材料層恢復(fù)到室溫。
[0009]在再一個實施例中，所述方法包括:在第一溫度下在基體襯底的表面上設(shè)置剝落誘導(dǎo)帶層(spall inducing tape layer),所述第一溫度近似為室溫或略高(例如，15°C到60°C);使包括所述剝落誘導(dǎo)帶層的所述基體襯底處于低于室溫的第二溫度；在所述第二溫度下剝落所述基體襯底以形成剝落的材料層；以及將所述剝落的材料層恢復(fù)到室溫。
[0010]在又一個實施例中，本公開的方法包括:在基體襯底的表面上設(shè)置二部分(two-part)應(yīng)力源層，其中該二部分應(yīng)力源層的下部在第一溫度下形成，所述第一溫度近似為室溫或略高(例如15°C到60°C)，其中該二部分應(yīng)力源層的上部包括在輔助溫度下的剝落誘導(dǎo)帶層，所述輔助溫度為室溫；使包括所述二部分應(yīng)力源層的所述基體襯底處于低于室溫的第二溫度；在所述第二溫度下剝落所述基體襯底以形成剝落的材料層；以及將所述剝落的材料層恢復(fù)到室溫。
[0011]通過使用上述方法之一，由于有差別的熱膨脹、裂縫前緣(crackfront)處的晶體結(jié)構(gòu)改變、低于室溫下的斷裂韌度值差異，誘導(dǎo)材料剝落的有效應(yīng)力被調(diào)整，以達(dá)到剝落型斷裂所需的應(yīng)力狀態(tài)(stress regime)，該應(yīng)力狀態(tài)是使用在序列號為2010/0311250的美國專利申請中公開的室溫剝落技術(shù)所無法達(dá)到的。
[0012]本公開的前述剝落方法的一個優(yōu)點是在從剝落引發(fā)直到剝落完成的層釋放過程的所有階段所述層釋放過程都是自發(fā)的。本公開的方法的另一個優(yōu)點在于，由熱膨脹失配所引起的應(yīng)力源層應(yīng)力的分量是可逆的，且在溫暖(warm)回到室溫時將消失，由此提供了與被剝落時的溫度相比在室溫下更平坦的剝落應(yīng)力源層/剝落膜偶(couple)。本公開的方法的又一優(yōu)點在于，它們放寬了受控的自發(fā)剝落的處理窗口:直到通過溫度降低來故意引入自發(fā)剝落為止，可在室溫下安全地存儲包含這樣的應(yīng)力源層的基體襯底:該應(yīng)力源層具有的厚度/應(yīng)力值低于在室溫下剝落所需的閾值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是(通過截面圖)示例出可以在本公開的一個實施例中使用的基體襯底的圖
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[0014]圖2是(通過截面圖)示例出在基體襯底的表面上形成可選的含金屬的粘著層(adhesion layer)之后的圖1的基體襯底的圖示。
[0015]圖3是(通過截面圖)示例出在可選的粘著層的表面上形成應(yīng)力源層和/或剝落誘導(dǎo)帶層之后的圖2的結(jié)構(gòu)的圖示。
[0016]圖4是(通過截面圖)示例出在應(yīng)力源層頂上形成可選的處理襯底之后的圖3的結(jié)構(gòu)的圖示。
[0017]圖5是(通過截面圖)示例出在通過利用本公開的低溫自發(fā)剝落方法分離基體襯底的上部之后的圖4的結(jié)構(gòu)的圖示。
【具體實施方式】
[0018]現(xiàn)在將通過參考以下的討論以及本申請的附圖來更詳細(xì)地描述本公開，本公開涉及用于以下(i)和(ii)的方法:(i)在材料剝落過程中引入額外的控制，由此改善裂縫引發(fā)和傳播，以及(ii)增加可選擇的剝落深度的范圍。應(yīng)注意，本申請的附圖被提供用于示例的目的，因此它們不是按比例繪制的。
[0019]在下列描述中，闡述了大量具體細(xì)節(jié)，例如特定的結(jié)構(gòu)、組件、材料、尺寸、處理步驟和技術(shù)，以提供對本發(fā)明的全面理解。但是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，本公開可以用可行的替代處理選項來實施而不用這些具體細(xì)節(jié)。在其他實例中，眾所周知的結(jié)構(gòu)或處理步驟沒有被詳細(xì)描述，以避免使本公開的各個實施例模糊。
[0020]將理解，當(dāng)諸如層、區(qū)域或襯底的某要素被稱為位于另一要素“上”或“之上”時，它可以直接位于該另一要素上或者還可以存在居間的要素。相反，當(dāng)某要素被稱為“直接在”另一要素“上”或“之上”時，不存在居間的要素。還將理解，當(dāng)某要素被稱為位于另一要素“下方”或“之下”時，它可以直接位于該另一要素下方或之下或者可以存在居間的要素。相反，當(dāng)某要素被稱為“直接在”另一要素“下方”或“之下”時，不存在居間的要素。
[0021]現(xiàn)在參考圖1-5，其示例了本公開的方法的基本處理步驟，該方法以受控制的方式從基體襯底剝落即剝離材料層。被剝落的材料層為薄的且其上可以或可以不包含一個或多個器件。術(shù)語“薄的”被用于表示被剝落的材料層具有典型地小于ΙΟΟμπι的厚度，其中小于50微米的厚度更典型。
[0022]具體地，圖1-5示例出低溫自發(fā)剝落方法，該方法包括:在第一溫度下在基體襯底的表面上設(shè)置應(yīng)力源層，所述第一溫度為室溫；使包括所述應(yīng)力源層的所述基體襯底處于低于室溫的第二溫度；在所述第二溫度下剝落所述基體襯底以形成剝落的材料層；以及將所述剝落的材料層恢復(fù)到室溫，例如所述第一溫度。
[0023]首先參考圖1，示例出了可以在本公開中使用的具有上表面12的基體襯底10。本公開中使用的基體襯底10可以包括半導(dǎo)體材料、玻璃、陶瓷、或者其斷裂韌度小于隨后形成的應(yīng)力源層的斷裂韌度的任意其他材料。
[0024]斷裂韌度是描述包含裂縫的材料的抗斷裂的能力的特性。斷裂韌度被表示為ΚΙε。下標(biāo)Ic表示在與裂縫垂直的法向張應(yīng)力下的模式I裂縫開口，且c表示這是臨界值。模式I斷裂韌度典型地是最重要的值，這是因為剝落式斷裂通常在襯底中的模式II應(yīng)力(剪切應(yīng)力)為零的位置發(fā)生，而模式III應(yīng)力(撕裂應(yīng)力)在載荷狀態(tài)下通常不存在。斷裂韌度是表示存在裂縫時材料對脆性斷裂的抵抗力的量化方式。
[0025]當(dāng)基體襯底10包括半導(dǎo)體材料時，該半導(dǎo)體材料可以包括但不限于S1、Ge、SiGe、SiGeC, SiC,Ge 合金、GaSb、GaP、GaAs、InAs、InP、以及所有其他的 II1-V 或 I1-VI 化合物半導(dǎo)體。在某些實施例中，基體襯底10是體半導(dǎo)體材料。在其他實施例中，基體襯底10可以包括層疊的半導(dǎo)體材料，例如絕緣體上半導(dǎo)體或聚合物襯底上的半導(dǎo)體。可被用作基體襯底10的絕緣體上半導(dǎo)體襯底的示例性例子包括絕緣體上娃和絕緣體上娃鍺。
[0026]當(dāng)基體襯底10包含半導(dǎo)體材料時，該半導(dǎo)體材料可以是摻雜的、未摻雜的或包含摻雜區(qū)域和未摻雜區(qū)域。
[0027]在一個實施例中，可被用作基體襯底10的半導(dǎo)體材料可以是單晶的(即其中整個樣品的晶格是連續(xù)的且沒有破損直到樣品邊緣，沒有晶粒邊界)。在另一實施例中，可被用作基體襯底10的半導(dǎo)體材料可以是多晶的(即，由可變尺寸和方向的許多微晶構(gòu)成的材料；方向的變化可以是隨機(jī)的(被稱為隨機(jī)紋理)或定向的，可能歸因于生長和處理條件)。注意，當(dāng)所述半導(dǎo)體材料是多晶材料時，本公開的剝落過程剝落特定晶粒，同時留下未剝落的特定晶粒。因此，使用本公開的低溫剝落工藝來剝落多晶半導(dǎo)體材料可以產(chǎn)生非連續(xù)的剝落材料層。在本公開的又一實施例中，可被用作基體襯底10的半導(dǎo)體材料可以是非晶的(即，缺乏晶體的長程有序特性的非晶體材料)。典型地，可被用作基體襯底10的半導(dǎo)體材料是單晶材料。
[0028]當(dāng)基體襯底10包含玻璃時，該玻璃可以是基于SiO2的玻璃，其可以未被摻雜或摻雜有合適的摻雜劑?？杀挥米骰w襯底10的摻雜的基于SiO2的玻璃的例子包括未摻雜的硅酸鹽玻璃、硼硅酸鹽玻璃、磷硅酸鹽玻璃、氟硅酸鹽玻璃和硼磷硅酸鹽玻璃。
[0029]當(dāng)基體襯底10包含陶瓷時，該陶瓷可以是:任意無機(jī)的、諸如氧化物的非金屬的固體，其包括但不限于氧化鋁、氧化鈹、氧化鈰和氧化鋯；非氧化物，其包括但不限于碳化物、硼化物、氮化物或硅化物；或者包含氧化物和非氧化物的組合的復(fù)合材料。
[0030]在本公開的某些實施例中，可以利用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)在基體襯底10的上表面12上和/或上表面12內(nèi)加工包括但不限于晶體管、電容器、二極管、BiCMOS、電阻器等的一個或多個器件?？梢岳帽竟_的剝落方法來分離包含一個或多個器件的基體襯底的上部。
[0031]在本公開的某些實施例中，可以在進(jìn)一步處理之前清潔基體襯底10的上表面12以從其去除表面氧化物和/或其他污染物。在本公開的一個實施例中，通過向基體襯底10施加諸如丙酮和異丙醇的溶劑來清潔基體襯底10，該溶劑能夠從基體襯底10的上表面12去除污染物和/或表面氧化物。
[0032]現(xiàn)在參考圖2，示例出在上表面12上形成可選的含金屬的粘著層14之后的圖1的基體襯底10。在其中隨后要形成的應(yīng)力源層對基體襯底10的上表面12具有差的粘著力的實施例中，使用可選的含金屬的粘著層14。典型地，在使用由金屬構(gòu)成的應(yīng)力源層時，使用含金屬的粘著層14。
[0033]在本公開中使用的可選的含金屬的粘著層14包括任意金屬粘著材料，例如但不限于Ti/W、T1、Cr、Ni或其任意組合?？蛇x的含金屬的粘著層14可以包括單層或者它可以包括多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)包含至少兩個不同的金屬粘著材料層。
[0034]可以在基體襯底12的上表面12上可選地形成的含金屬的粘著層14是在室溫(15°C _40°C)或更高的溫度下形成的。在一個實施例中，可選的含金屬的粘著層14是在從20°C到180°C的溫度下形成的。在另一實施例中，可選的含金屬的粘著層14是在從20°C到60°C的溫度下形成的。
[0035]可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的沉積技術(shù)來形成可被可選地使用的含金屬的粘著層14。例如，可以通過濺射、化學(xué)氣相沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、化學(xué)溶液沉積、物理氣相沉積和鍍敷來形成可選的含金屬的粘著層14。在使用濺射沉積時，濺射沉積工藝還可以包括在沉積之前的原位濺射清潔處理。
[0036]當(dāng)被采用時，可選的含金屬的粘著層14典型地具有5nm到200nm的厚度，其中從IOOnm到150nm的厚度更典型。本公開中也可使用在上述厚度范圍以下和/或以上的可選的含金屬的粘著層14的其他厚度。
[0037]現(xiàn)在參考圖3，示例出在可選的含金屬的粘著層14的上表面上形成應(yīng)力源層16之后的圖2的結(jié)構(gòu)。在其中不存在可選的含金屬的粘著層14的某些實施例中，直接在基體襯底10的上表面12上形成應(yīng)力源層16 ;在圖中未示出該特定的實施例，但可以很容易從本申請中示例的圖來推斷。
[0038]本公開中采用的應(yīng)力源層16包括在剝落溫度下在基體襯底10上處于張應(yīng)力下的任何材料。被施加到基體襯底10頂上時處于張應(yīng)力下的這樣材料的示例性例子包括但不限于金屬、聚合物(例如剝落誘導(dǎo)帶層)、或者其任意組合。應(yīng)力源層16可以包括單個應(yīng)力源層，或者可以采用包括至少兩個不同應(yīng)力源材料層的多層應(yīng)力源結(jié)構(gòu)。
[0039]在一個實施例中，應(yīng)力源層16是金屬，且該金屬形成在可選的含金屬的粘著層14的上表面上。在另一實施例中，應(yīng)力源層16是剝落誘導(dǎo)帶，且該剝落誘導(dǎo)帶被直接施加到基體襯底10的上表面12。在另一實施例中，例如，應(yīng)力源層16可以包括二部分應(yīng)力源層，該二部分應(yīng)力源層包含下部和上部。二部分應(yīng)力源層的上部可以由剝落誘導(dǎo)帶層構(gòu)成。
[0040]當(dāng)金屬被用作應(yīng)力源層16時，該金屬可以包括例如N1、Cr、Fe或W。也可以采用這些金屬的合金。在一個實施例中，應(yīng)力源層16包括由Ni構(gòu)成的至少一個層。
[0041]當(dāng)聚合物被用作應(yīng)力源層16時，該聚合物是由重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元組成的高分子。這些子單元典型地通過共價化學(xué)鍵來連接?？杀挥米鲬?yīng)力源層16的聚合物的示例性例子包括但不限于聚酰亞胺、聚酯、聚烯烴、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚醋酸乙烯酯以及聚氯乙烯。
[0042]當(dāng)將剝落誘導(dǎo)帶層被用作應(yīng)力源層16時，該剝落誘導(dǎo)帶層包括任意壓力敏感帶，所述壓力敏感帶在用于形成該帶的第一溫度下是柔性的、軟的和無應(yīng)力的，而在分離基體襯底的上部期間使用的第二溫度下是強(qiáng)韌的、可延展和有張力的?！皦毫γ舾袔А笔侵冈谑┘訅毫r會粘住的膠帶，而不需要溶劑、熱或水來激活。第二溫度下該帶中的張應(yīng)力主要歸因于基體襯底10 (具有較低的熱膨脹系數(shù))和該帶(具有較高的熱膨脹系數(shù))之間的熱膨脹失配。
[0043]典型地，在本公開中被用作應(yīng)力源層16的壓力敏感帶至少包括粘著層和基體層(base layer)。用于壓力敏感帶的粘著層和基體層的材料包括聚合物材料,例如丙烯酸脂類、聚酯、烯烴和乙烯樹脂(vinyl)，具有或不具有合適的增塑劑。增塑劑是可以提高它們所被添加到的聚合物材料的塑性的添加劑。
[0044]在一個實施例中，本公開中采用的應(yīng)力源層16是在處于室溫(15°C -40°C)的第一溫度下形成的。在另一實施例中，在采用帶層時，該帶層可以在從15°C到60°C的第一溫度下形成。
[0045]當(dāng)應(yīng)力源層16是金屬或聚合物時，可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的沉積技術(shù)來形成應(yīng)力源層16，所述沉積技術(shù)包括例如浸涂、旋涂、刷涂、濺射、化學(xué)氣相沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、化學(xué)溶液沉積、物理氣相沉積和鍍敷。
[0046]當(dāng)應(yīng)力源層16是剝落誘導(dǎo)帶層時，可以通過手或機(jī)械裝置將該帶層施加到該結(jié)構(gòu)?？梢岳帽绢I(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)來形成剝落誘導(dǎo)帶，或者可以從眾所周知的膠帶生產(chǎn)商在商業(yè)上購買?？捎糜诒竟_中的作為應(yīng)力源層16的剝落誘導(dǎo)帶的一些例子包括例如Nitto Denko3193MS熱釋放帶、Kapton KPT-1 以及Diversif ied Biotech 的 CLEAR-170(丙烯酸粘合劑、乙烯樹脂基體)。
[0047]在一個實施例中，在基體襯底的表面上可以形成二部分應(yīng)力源層，其中，該二部分應(yīng)力源層中的下部是在處于室溫或略高的第一溫度(例如從15°C到60°C)下形成的，其中該二部分應(yīng)力源層的上部包括在處于室溫的輔助溫度下的剝落誘導(dǎo)帶層。接下來，使包含該二部分應(yīng)力源層的基體襯底處于低于室溫的第二溫度下。基體襯底然后在第二溫度下被剝落以形成剝落的材料層。然后將剝落的材料層恢復(fù)到室溫。
[0048]如果應(yīng)力源層16具有金屬性質(zhì)，則它典型地具有從3 μ m到50 μ m的厚度，其中從4μπ?到7μπ?的厚度更典型。在本公開中也可以采用小于和/或大于上述厚度范圍的其他厚度的應(yīng)力源層16。
[0049]如果應(yīng)力源層16具有聚合物性質(zhì)，則它典型地具有從10 μ m到200 μ m的厚度，其中從50 μ m到100 μ m的厚度更典型。在本公開中也可以采用小于和/或大于上述厚度范圍的其他厚度的應(yīng)力源層16。
[0050]參考圖4，示例出在應(yīng)力源層16頂上形成可選的處理襯底18之后的圖3的結(jié)構(gòu)。本公開中采用的可選的處理襯底18包括任意柔性材料，其具有小于30cm的最小曲率半徑?？杀挥米骺蛇x的處理襯底18的柔性材料的示例性例子包括金屬箔或聚酰亞胺箔。
[0051]可選的處理襯底18可被用于提供更好的斷裂控制以及對基體襯底10的剝落部分進(jìn)行處理時的更多通用性。此外，可選的處理襯底18可被用于在本公開的自發(fā)剝落過程期間引導(dǎo)裂縫傳播。
[0052]本公開的可選的處理襯底18典型地但不必須在處于室溫(15°C -40°C )的第一溫度下形成。
[0053]可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的沉積技術(shù)來形成可選的處理襯底18，所述沉積技術(shù)包括例如浸涂、旋涂、刷涂、濺射、化學(xué)氣相沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、化學(xué)溶液沉積、物理氣相沉積和鍍敷。
[0054]可選的處理襯底18典型地具有I μ m到數(shù)mm的厚度，其中70 μ m到120 μ m的厚度更典型。在本公開中也可以采用小于和/或大于上述厚度范圍的其他厚度的可選的處理襯底18。
[0055]參考圖5，示例 出通過自發(fā)剝落來分離基體襯底10的上部10”之后的圖4的結(jié)構(gòu)。在圖5中，參考標(biāo)號10’表不未被剝落的剩余基體襯底10,而參考標(biāo)號10”表不其上可以包括一個或多個器件的基體襯底的剝落部分。
[0056]該自發(fā)剝落過程包括在低于室溫的第二溫度下引發(fā)的裂縫形成和傳播。在一個實施例中，自發(fā)剝落在77K或更低的第二溫度下發(fā)生。在另一實施例中，自發(fā)剝落在低于206K的第二溫度下發(fā)生。在又一實施例中，第二溫度(例如，自發(fā)剝落溫度)為從175K到130K。
[0057]在上面提及的第二溫度范圍內(nèi)，裂縫在基體襯底10的上表面12下方開始自發(fā)地引發(fā)并傳播。
[0058]通過利用任意冷卻裝置將圖4中示出的結(jié)構(gòu)冷卻到低于室溫，可以實現(xiàn)在本公開中用于剝落而使用的第二溫度。例如，可以通過將結(jié)構(gòu)置于液氮浴、液氦浴、冰浴、干冰浴、超臨界流體浴或任意低溫環(huán)境液體或氣體中來實現(xiàn)冷卻。
[0059]通過上述自發(fā)剝落過程從基體襯底10分離的剝落材料層10”典型地具有1000nm到數(shù)十μπι的厚度，其中5μπι到50μπι的厚度更典型。剝落材料層10”的厚度與裂縫引發(fā)和傳播的深度相關(guān)。
[0060]在剝落過程之后，將剝落材料層10”恢復(fù)到第一溫度(即室溫)。這可以通過允許剝落材料層10”在室溫下靜置而允許剝落材料層10”緩慢冷卻上升到第一溫度來進(jìn)行?；蛘撸梢岳萌我饧訜嵫b置將剝落材料層10”加熱到室溫。
[0061]在本公開的某些實施例中，可以從剝落材料層10”分離可選的處理襯底18、應(yīng)力源層16和可選的含金屬的粘著層14。當(dāng)從剝落材料層10”分離可選的處理襯底18、應(yīng)力源層16和可選的含金屬的粘著層14時，可以利用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的常規(guī)技術(shù)來實現(xiàn)這些層的分離。例如，在一個實施例中，王水(HN03/HC1)可被用于從剝落材料層10 ”分離可選的處理襯底18、應(yīng)力源層16和可選的含金屬的粘著層14。
[0062]本公開可被用于制造各種類型的薄膜器件，這些薄膜器件包括但不限于半導(dǎo)體器件和光伏器件。
[0063]盡管針對其優(yōu)選實施例來特別地示出并描述了本公開，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，可以對形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行上述和其他改變而不偏離本公開的精神和范圍。本公開由此旨在不受限于所描述和示例的確切的形式和細(xì)節(jié)，而是落在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于從基體襯底的表面分離材料層的方法，所述方法包括: 在第一溫度下在基體襯底的表面上設(shè)置應(yīng)力源層，所述第一溫度為室溫； 使包括所述應(yīng)力源層的所述基體襯底處于低于室溫的第二溫度； 在所述第二溫度下剝落所述基體襯底以形成剝落的材料層；以及 將所述剝落的材料層恢復(fù)到室溫。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述基體襯底的斷裂韌度小于所述應(yīng)力源層的斷裂韌度。
3.權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述基體襯底包括半導(dǎo)體材料、玻璃或陶瓷。
4.權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述基體襯底是半導(dǎo)體襯底，并且所述半導(dǎo)體襯底是單晶體。
5.權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述應(yīng)力源層與所述基體襯底之間形成含金屬的粘著層。
6.權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述應(yīng)力源層是金屬、聚合物、剝落誘導(dǎo)帶層或它們的任何組合。
7.權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述應(yīng)力源層是金屬，并且所述金屬包括N1、Cr、Fe或W。
8.權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述應(yīng)力源層是剝落誘導(dǎo)帶層，并且所述剝落誘導(dǎo)帶層是壓力敏感帶，該壓力敏感·帶在所述第一溫度下是柔性的并且無應(yīng)力的，而在所述第二溫度下是可延展的并且有張力的。
9.權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述壓力敏感帶至少包括粘著層和基體層。
10.權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述應(yīng)力源層包括二部分應(yīng)力源層，該二部分應(yīng)力源層包括下部和上部，所述上部包括剝落誘導(dǎo)帶層。
11.權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述應(yīng)力源層的頂上并且在所述第一溫度下形成支撐襯底。
12.權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二溫度為77K或更低。
13.一種用于從基體襯底的表面分離材料層的方法，所述方法包括: 在第一溫度下在基體襯底的表面上設(shè)置應(yīng)力源層，所述第一溫度為室溫； 使包括所述應(yīng)力源層的所述基體襯底處于低于206K的第二溫度； 在所述第二溫度下剝落所述基體襯底以形成剝落的材料層；以及 將所述剝落的材料層恢復(fù)到室溫。
14.權(quán)利要求13所述的方法，還包括在所述應(yīng)力源層與所述基體襯底之間形成含金屬的粘著層。
15.權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述應(yīng)力源層是金屬，并且所述金屬包括N1、Cr、Fe或W。
16.權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述應(yīng)力源層是剝落誘導(dǎo)帶層，并且所述剝落誘導(dǎo)帶層是壓力敏感帶，該壓力敏感帶在所述第一溫度下是柔性的并且無應(yīng)力的，而在所述第二溫度下是可延展的并且有張力的。
17.權(quán)利要求13所述的方法，還包括在所述應(yīng)力源層的頂上并且在所述第一溫度下形成支撐襯底。
18.權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述應(yīng)力源層包括二部分應(yīng)力源層，該二部分應(yīng)力源層包括下部和上部，所述上部包括剝落誘導(dǎo)帶層。
19.一種用于從基體襯底的表面分離材料層的方法，所述方法包括: 在從15°C到60°C的第一溫度下在基體襯底的表面上設(shè)置剝落誘導(dǎo)帶層； 使包括所述剝落誘導(dǎo)帶層的所述基體襯底處于低于室溫的第二溫度； 在所述第二溫度下剝落所述基體襯底以形成剝落的材料層；以及 將所述剝落的材料層恢復(fù)到室溫。
20.權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述剝落誘導(dǎo)帶層是壓力敏感帶，該壓力敏感帶在所述第一溫度下是柔性的并且無應(yīng)力的，而在所述第二溫度下是可延展的并且有張力的。
21.權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述壓力敏感帶至少包括粘著層和基體層。
22.權(quán)利要求19所述的方法，還包括在所述剝落誘導(dǎo)帶層的頂上并且在所述第一溫度下形成支撐襯底。
23.權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述剝落誘導(dǎo)帶層包括二部分應(yīng)力源層的上部。
24.權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述第二溫度為77K或更低。
25.權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述第二溫度低于206K。
【文檔編號】H01L21/30GK103582934SQ201280026784
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月1日
【發(fā)明者】M·M·卡亞特, N·E·索薩科提斯, K·L·森格爾, S·W·比德爾, D·K·薩達(dá)那 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司, 阿卜杜勒阿齊茲國王科技城