用于制造薄层和具有薄层的微系统的方法与流程
- 国知局
- 2024-07-27 12:14:37
实施例涉及用于制造薄层的方法。另外的实施例涉及用于制造具有薄层的微系统的方法。一些实施例涉及用于通过高/低力区域来零力剥离较薄器件的方法。
背景技术:
使用标准工具无法处理厚度小于100μm的晶片。因此,这些晶片被安装在载体晶片上。业界已经开发了用于处理薄晶片的整个工艺链。然而,标准薄晶片处理步骤可能损坏非常薄且易碎的结构。
技术实现要素:
实施例提出了用于制造薄层(或具有薄层的微系统)的方法。该方法包括提供载体衬底的步骤。此外,该方法包括在载体衬底上提供层堆叠的步骤,其中层堆叠具有载体层和牺牲层,其中牺牲层具有露出载体层的区域。此外,该方法包括在层堆叠上提供薄层的步骤,使得薄层在牺牲层上并且在牺牲层的露出载体层的区域中贴靠在载体层处。此外,该方法包括从薄层开始至少部分地去除牺牲层的步骤,以便至少局部地消除在薄层和牺牲层之间的接触。此外,该方法包括从载体层剥离薄层的步骤。
在实施例中,薄层可具有小于100μm(或70μm,或50μm,或30μm,或20μm,或10μm,或5μm)的厚度。
在实施例中,薄层可以是膜片或过滤器,例如是微系统(mems)的膜片或过滤器。
在实施例中,薄层可以是聚酰亚胺层或聚酰亚胺层和su-8层的组合。
在实施例中,载体层的露出面积(=在牺牲层的区域中露出的载体层面积,或者未被牺牲层覆盖的载体层面积)可以例如小于载体层总面积的40%(或30%,或20%,或15%,或10%,或5%)。
在实施例中,薄层的剥离可以包括以下步骤:(1)在薄层上提供至少单侧粘附的转移载体层,使得薄层粘附到粘附层;并且(2)剥离转移载体层,以从载体层剥离粘附在转移载体层处的薄层。
在实施例中,转移载体层可以在面向薄层的一侧上具有粘合剂层。
在实施例中,该方法还可以包括在剥离薄层之前对薄层进行结构化的步骤。
在实施例中,该方法可以进一步包括在薄层上制造至少一个微系统的步骤,其中在剥离薄层时将至少一个微系统与薄层一起剥离。
在实施例中,薄层可以是至少一个微系统的一部分。
在实施例中,层堆叠的提供可以包括以下步骤:(1)在载体衬底上提供载体层,(2)在载体层上提供牺牲层,并且(3)局部地对牺牲层进行开口直到载体层,以获得露出载体层的区域。
在实施例中,其中露出载体层的区域可以是孔。
在实施例中,孔可以具有7μm的直径。
在实施例中,牺牲层可以是第二牺牲层,其中层堆叠的提供可以包括以下步骤:(1)在载体衬底上提供第一牺牲层,其中第一牺牲层具有凸起,(2)在第一牺牲层上提供载体层,(3)在载体层上提供第二牺牲层,并且(4)在第一牺牲层的凸起上至少部分地去除第二牺牲层直到载体层,以获得露出载体层的区域。
在实施例中,凸起可以具有20μm或更小的直径。
在实施例中,牺牲层可以具有氧化硅、铝、钛或铜。
在实施例中,载体层可以具有氮化物或氮化硅。
其他实施例提出了用于制造薄层的方法。该方法包括提供载体衬底的步骤。此外,该方法包括在载体衬底上提供牺牲层的步骤。此外,该方法包括在牺牲层上提供薄层的步骤。此外,该方法包括对薄层进行结构化的步骤,以在薄层的横向平面中获得薄层的内部区域,该内部区域至少部分地被薄层的外部区域包围,其中在对薄层进行结构化时在薄层中形成至少一个开口,该开口在横向平面中至少部分地露出薄层的内部区域,其中在薄层的结构化中保留至少两个接片,该接片在薄层的横向平面中从薄层的外部区域朝薄层的内部区域方向延伸到所述开口中。此外,该方法包括从薄层开始至少部分地去除牺牲层的步骤,以消除在薄层的内部区域和牺牲层之间的接触。此外,该方法包括从薄层的外部区域剥离薄层的内部区域的步骤。
在实施例中,薄层可以具有小于100μm(或70μm,或50μm,或30μm,或20μm,或10μm,或5μm)的厚度。
在实施例中,薄层或薄层的内部区域可以是膜片或过滤器,例如是微系统(mems)的膜片或过滤器。
在实施例中,薄层可以是聚酰亚胺层或聚酰亚胺层和su-8层的组合。
在实施例中,至少部分包围薄层内部区域的薄层外部区域可以形成框架结构。例如,框架结构可以完全包围薄层的内部区域。当然,框架结构也可以例如在薄层内部区域的对置侧仅部分地包围薄层的内部区域。
在实施例中,在对薄层进行结构化时,可以在薄层的横向平面中露出薄层的内部区域,其中在薄层的结构化之后,可以在薄层上提供(例如沉积)载体层并且对其进行结构化,以获得载体结构,该载体结构在薄层的内部区域上延伸并且至少部分地在接片上延伸,从而载体结构将薄层的内部区域与接片连接。
例如,在薄层的横向平面中的薄层的内部区域可以与薄层的外部区域完全分离。由此,在薄层的结构化中,可以在薄层的内部区域和薄层的外部区域之间形成薄层中的开口,其中该开口完全包围薄层的内部区域。由于至少两个接片从薄层的外部区域虽然朝薄层的方向突出到开口中,但没有达到薄层的内部区域(即没有与薄层的内部区域连接),因此可以在薄层的内部区域上提供延伸到至少两个接片的载体结构,使得薄层的内部区域通过载体结构与至少两个接片连接,从而在例如通过底部蚀刻去除薄层内部区域下方的牺牲层之后,薄层的内部区域通过载体结构由薄层外部区域的至少两个接片支撑。
在实施例中,在至少部分地去除牺牲层之后,薄层的内部区域可以通过载体结构由薄层外部区域的至少两个接片支撑。
例如,载体结构可以至少部分地在至少两个接片上延伸,从而载体结构安置在薄层的外部区域的至少两个接片上。
在实施例中,可以在薄层的结构化之后,在薄层上并且在牺牲层上的薄层开口区域中提供载体层。
由此,载体结构例如可以至少部分地在薄层的内部区域和薄层的外部区域之间的开口上延伸,例如在载体层所在的接片区域之间延伸。
在实施例中,可以通过蚀刻从薄层开始至少部分地去除牺牲层,以消除在薄层的内部区域和牺牲层之间的接触。
例如,可以在薄层内部区域下方的区域中对牺牲层进行底部蚀刻。在蚀刻工艺中,薄层内部区域的上表面可以由载体结构保护,从而从在薄层内部区域和薄层外部区域之间的开口开始对薄层的内部区域进行底部蚀刻。
在实施例中,载体层(或载体结构)和/或牺牲层可以分别具有比薄层更高的蚀刻速率。
在实施例中,在剥离薄层的内部区域时,载体结构可以与薄层的内部区域一起被剥离。
在实施例中,载体层可以具有大于30μm(或40μm,或50μm,或60μm)的厚度。例如,载体层的厚度可以在40μm至100μm的范围内。
在实施例中,载体层可以是聚合物层,例如su-8层。
在实施例中,在薄层的结构化中,可以在薄层中形成至少两个开口,其在横向平面中部分地(即不完全地)露出薄层的内部区域,其中至少两个接片保留在开口之间并且连接薄层的内部区域与薄层的外部区域。
例如,在薄层的结构化中,可以仅部分地将薄层的内部区域与薄层的外部区域分开,即,虽然在薄层的内部区域和薄层的外部区域之间形成开口,但其仍然通过较薄的接片连接,从而在例如通过底部蚀刻去除薄层的内部区域下方的牺牲层之后,薄层的内部区域由薄层的外部区域的至少两个接片支撑。
在实施例中,在至少部分地去除牺牲层之后,薄层的内部区域可以由至少两个接片支撑。
在实施例中,在将薄层的内部区域从薄层的外部区域剥离时,可以折断该至少两个接片。
在实施例中,至少两个接片可以分别具有锥形区域。至少两个接片的锥形区域例如可以是预定断裂点,该预定断裂点限定了在移除薄层的内部区域时折断至少两个接片的位置。
在实施例中,薄层的剥离可以包括以下步骤:(1)在薄层的内部区域上(或在薄层的内部区域上的载体结构上)提供至少单侧粘附的转移载体层;并且(2)剥离转移载体层,以从薄层的外部区域剥离粘附在转移载体层处的薄层内部区域(或粘附在转移载体层处的载体结构以及薄层的内部区域)。
在实施例中,转移载体层可以在朝向薄层的一侧上具有粘合剂层。
在实施例中,该方法可以包括在薄层的内部区域上制造至少一个微系统的步骤,其中在剥离薄层的内部区域时将至少一个微系统与薄层的内部区域一起剥离。
例如,可以在提供载体层之前制造微系统,其中紧接在至少一个微系统的制造之后在该至少一个微系统上提供载体层,使得微系统受到载体层的保护。
在实施例中,薄层的内部区域可以是至少一个微系统的一部分。
在实施例中,牺牲层可以具有氧化硅。
在实施例中,该方法可以进一步包括在载体衬底上提供防粘结构的步骤,其中在载体衬底和防粘结构上提供牺牲层,其中在对薄层进行结构化时产生的薄层内部区域被设置成与防粘结构相邻,其中在至少部分地去除牺牲层时至少部分地露出防粘结构,其中在剥离薄层的内部区域时,将薄层的内部区域从防粘结构上抬起。
在实施例中,防粘结构可以具有在至少一个横向维度上沿着载体衬底的表面延伸的凸起。
在实施例中,凸起可以具有小于2μm的宽度。
在实施例中,凸起可以在一个横向维度上延伸,其中凸起在横向平面中形成共线。
在实施例中,凸起可以在两个横向维度上延伸,其中凸起在横向平面中形成共圆。
在实施例中,薄层的内部区域可以具有带六边形开口的晶格结构,其中晶格结构形成微粒阻挡层、过滤器或膜片。
在实施例中,该方法可以进一步包括在薄层的外部区域上或在其上设置的层上提供另一防粘结构的步骤,其中薄层的剥离可以包括以下步骤:
–在薄层的内部区域和另一防粘结构上提供至少单侧粘附的转移载体层;
–剥离转移载体层,以从薄层的外部区域剥离粘附在转移载体层处的薄层内部区域。
在实施例中,该方法可以进一步包括:提供晶片的步骤,和在从薄层的外部区域剥离薄层的内部区域之前,将载体衬底安装在晶片上的步骤。
在实施例中,可以通过拾取和放置方法从薄层的外部区域剥离薄层的内部区域。
例如,可以在自由蚀刻之前,将防粘结构嵌入氧化物中。在氧化物蚀刻中,薄层(例如过滤结构)可以与防粘结构接触。
例如,防粘结构可以由线构成,使得薄层(例如过滤结构)不会掉落。
例如,薄层(例如过滤结构)可以与防粘结构仅轻微接触,使得在剥离薄层的内部区域时,薄层的内部区域从防粘结构提起。
其他实施例提出了用于制造薄层的方法。该方法包括提供载体衬底的步骤。此外,该方法包括在载体基底上提供防粘结构的步骤。此外,该方法包括在防粘结构和载体衬底上提供牺牲层的步骤。此外,该方法包括在牺牲层上提供薄层的步骤。此外,该方法包括对薄层进行结构化的步骤,以在薄层的横向平面中获得薄层的内部区域,该内部区域至少部分地被薄层的外部区域包围并且在垂直方向上布置在防粘结构上方,其中在对薄层进行结构化时,在薄层中形成至少一个开口,该开口在横向平面中至少部分地露出薄层的内部区域,其中在薄层的结构化中保留至少两个接片,其在薄层的横向平面中从薄层的外部区域朝薄层的内部区域的方向延伸到开口中。此外,该方法包括从薄层开始至少部分地去除牺牲层的步骤,以消除在薄层的内部区域和牺牲层之间的接触,其中在至少部分地去除牺牲层时至少部分地露出防粘结构。
在实施例中,防粘结构用于使薄层(例如过滤器)不会粘牢在基底处,而接片将薄层(例如过滤器)保持在适当位置,例如利用胶带将其提起直到该位置。
在实施例中,防粘结构可以具有在至少一个横向维度上沿着载体衬底的表面延伸的凸起。
在实施例中,凸起可以具有小于2μm的宽度。
在实施例中,凸起可以在一个横向维度上延伸,其中凸起在横向平面中形成共线。
在实施例中,凸起可以在两个横向维度上延伸,其中凸起在横向平面中形成共圆。
在实施例中,薄层的内部区域可以具有带六边形开口的晶格结构,其中晶格结构形成微粒阻挡层、过滤器或膜片。
在实施例中,该方法可以进一步包括在薄层的外部区域上或在薄层的外部区域上设置的层上提供另一防粘结构的步骤、在薄层的内部区域和另一防粘结构上提供至少单侧粘附的转移载体层的步骤,以及剥离转移载体层以便从薄层外部区域剥离粘附在转移载体层处的薄层内部区域的步骤。
在实施例中,该方法还可以包括提供晶片和将载体衬底安装在晶片上的步骤。
在实施例中,该方法可以进一步包括例如通过拾取和放置方法从薄层外部区域提起(或剥离)薄层内部区域的步骤。
附图说明
本发明的实施例将参考附图得以详细说明。其中:
图1示出了一种用于制造薄层的方法的流程图;
图2示出了用于制造薄层的方法在提供载体衬底的步骤之后的中间产品的示意性剖视图;
图3示出了用于制造薄层的方法在载体衬底上提供载体层的步骤之后的中间产品的示意性剖视图;
图4示出了用于制造薄层的方法在载体层上提供结构化的牺牲层的步骤之后的中间产品的示意性剖视图;
图5示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品的示意性剖视图,即在结构化的牺牲层上且在载体层上露出载体层的牺牲层区域中提供薄层;
图6示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品的示意性剖视图,即从薄层开始至少部分地去除牺牲层,以至少局部地消除在薄层和牺牲层之间的接触,使得薄层主要仅仅还由载体层支撑;
图7示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品的示意性剖视图,即在薄层上提供至少单侧粘附的转移载体层,使得薄层粘附在转移载体层处;
图8示出了用于制造薄层的方法在从载体层剥离薄层的步骤之后的中间产品的示意性剖视图;
图9示出了用于制造薄层的方法在提供载体衬底的步骤之后的中间产品的示意性剖视图;
图10示出了用于制造薄层的方法在载体衬底上提供第一牺牲层的步骤之后的中间产品的示意性剖视图;
图11示出了用于制造薄层的方法在第一牺牲层的结构化的步骤之后的中间产品的示意性剖视图;
图12示出了用于制造薄层的方法在第一牺牲层上提供载体层的步骤之后的中间产品的示意性剖视图;
图13示出了用于制造薄层的方法在载体层上提供第二牺牲层的步骤之后的中间产品的示意性剖视图;
图14示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品的示意性剖视图,即至少部分地去除第二牺牲层直到第一牺牲层的凸起上的载体层,以获得其中露出载体层的区域;
图15示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品的示意性剖视图,即在结构化的牺牲层上且在载体层上露出载体层的牺牲层区域中提供薄层;
图16示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品的示意性剖视图,即在结构化的薄层上制造微系统,使得薄层是微系统的一部分;
图17示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品的示意性剖视图,即从薄层开始至少部分地去除牺牲层,以至少局部地消除在薄层和牺牲层之间的接触,使得薄层主要仅还由载体层支撑;
图18示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品的示意性剖视图,即在薄层上提供至少单侧粘附的转移载体层,使得薄层粘附在转移载体层处;
图19示出了用于制造薄层的方法在从载体层剥离薄层的步骤之后的中间产品的示意性剖视图;
图20示出了一种用于制造薄层的方法的流程图;
图21示出了用于制造薄层的方法在提供载体衬底的步骤之后的中间产品的示意性剖视图;
图22示出了用于制造薄层的方法在载体衬底上提供牺牲层的步骤之后的中间产品的示意性剖视图;
图23示出了用于制造薄层的方法在牺牲层上提供薄层的步骤之后且在薄层的结构化的步骤之后中间产品的示意性剖视图;
图24示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品的示意性剖视图,即从薄层开始至少部分地去除牺牲层,以消除在薄层的内部区域和牺牲层之间的接触;
图25示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品的示意性剖视图,即在薄层上提供至少单侧粘附的转移载体层,使得薄层的内部区域粘附在转移载体层处;
图26示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品的示意性剖视图,即剥离转移载体层,以从薄层的外部区域剥离粘附在转移载体层处的薄层内部区域;
图27a示出了在薄层的结构化的步骤和提供载体结构的步骤之后薄层的示意性俯视图;
图27b示出了在从薄层的外部区域剥离薄层的内部区域的步骤之后薄层的外部区域的示意性俯视图;
图27c示出了在从薄层的外部区域剥离薄层的内部区域的步骤之后薄层的内部区域的示意性俯视图;
图28a示出了在薄层的结构化的步骤和提供载体结构的步骤之后薄层的示意性俯视图;
图28b示出了在从薄层的外部区域剥离薄层的内部区域的步骤之后薄层的外部区域的示意性俯视图;
图28c示出了在从薄层的外部区域剥离薄层的内部区域的步骤之后薄层的内部区域的示意性俯视图;
图29a示出了在薄层的结构化的步骤和提供载体结构的步骤之后薄层的示意性俯视图;
图29b示出了在从薄层的外部区域剥离薄层的内部区域的步骤之后薄层的外部区域的示意性俯视图;
图29c示出了在从薄层的外部区域剥离薄层的内部区域的步骤之后薄层的内部区域的示意性俯视图;
图30a示出了在薄层的结构化的步骤和提供载体结构的步骤之后薄层的示意性俯视图;
图30b示出了在从薄层的外部区域剥离薄层的内部区域的步骤之后薄层的外部区域的示意性俯视图;
图30c示出了在从薄层的外部区域剥离薄层的内部区域的步骤之后薄层的内部区域的示意性俯视图;
图31示出了在薄层的结构化的步骤和提供载体结构的步骤之后薄层的示意性俯视图;
图32示出了薄层和具有在一个横向维度上延伸的凸起的防粘结构的照片(例如扫描电子显微照片);
图33示出了在提供载体结构的步骤之前薄层的显微照片;
图34示出了薄层的示意性剖视图和薄层的示意性俯视图,其中薄层的内部区域具有带六边形开口的晶格结构,其中薄层的内部区域由薄层的外部区域支撑;
图35示出了用于制造薄层的方法的流程图;
图36示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品的示意性剖视图,即提供载体衬底、在载体衬底上提供防粘结构并且在防粘结构和载体衬底上提供牺牲层;
图37示出了用于制造薄层的方法在牺牲层上提供薄层的步骤之后且在薄层结构化的步骤之后中间产品的示意性剖视图;
图38示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品的示意性剖视图,即从薄层开始至少部分地去除牺牲层,以消除在薄层的内部区域和牺牲层之间的接触;
图39示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品的示意性剖视图,即在薄层上提供至少单侧粘附的转移载体层,使得薄层的内部区域粘附在转移载体层处;
图40示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品的示意性剖视图,即剥离转移载体层,以从薄层的外部区域剥离粘附在转移载体层处的薄层内部区域;
图41示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品的示意性剖视图,即提供载体衬底、在载体衬底上提供防粘结构并且在防粘结构和载体衬底上提供牺牲层;
图42示出了用于制造薄层的方法在牺牲层上提供薄层的步骤之后且在薄层结构化的步骤之后中间产品的示意性剖视图;
图43示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品的示意性剖视图,即从薄层开始至少部分地去除牺牲层,以消除在薄层的内部区域和牺牲层之间的接触;
图44示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品的示意性剖视图,即提供晶片并且在从薄层的外部区域剥离薄层的内部区域之前将载体衬底安装在晶片上;
图45示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品的示意性剖视图,即通过拾取和放置方法从薄层的外部区域剥离薄层的内部区域;
图46示出了在薄层结构化的步骤和提供载体结构的步骤之后薄层的示意性俯视图。
具体实施方式
在对本发明实施例的以下说明中,相同或功能相似的元件在附图中具有相同的附图标记,从而它们的说明是可互换的。
图1示出了用于制造薄层的方法100的流程图。方法100包括提供载体衬底的步骤102。此外,方法100包括在载体衬底上提供层堆叠的步骤104,其中该层堆叠具有载体层和牺牲层,其中牺牲层具有露出载体层的区域。此外,方法100包括在层堆叠上提供薄层的步骤106,使得薄层在牺牲层上并且在露出载体层的牺牲层区域中贴靠在载体层处。此外,方法100包括至少部分地从薄层去除牺牲层的步骤108,以至少局部地消除在薄层和牺牲层之间的接触。此外,方法100包括从载体层剥离薄层的步骤110。
在下文中,将参考图2至图19详细说明方法100的实施例,这些附图示出了在不同方法步骤之后制造薄层的中间产品的示意性剖视图。将参考图2至图8详细说明第一实施例并且将参考图9至图19详细说明第二实施例,其中两个实施例的不同之处特别是在于具有载体层和牺牲层的层堆叠的制造。
图2示出了用于制造薄层的方法在提供载体衬底120的步骤102之后的中间产品118的示意性剖视图。载体衬底120例如可以是半导体衬底或半导体晶片,如硅衬底或硅晶片。
在下文中将参考图2和图3更详细地说明具有载体层和牺牲层的层堆叠的提供104。
图3示出了用于制造薄层的方法在载体衬底120上提供载体层122的步骤之后的中间产品118的示意性剖视图。载体层122例如可以沉积在载体衬底上。载体层122例如可以具有氮化硅。
图4示出了用于制造薄层的方法在载体层122上提供结构化的牺牲层124的步骤之后的中间产品118的示意性剖视图。牺牲层124例如可以沉积在载体层122上并且之后被结构化,例如借助于光刻工艺和随后的蚀刻,以获得牺牲层124的露出载体层122的区域126。通过使载体层122仅露出在区域126中,例如可以露出小于40%(或30%,或20%,或15%,或10%,或5%)的载体层122,即其没有被牺牲层124覆盖。
如在图4中示例性所示,牺牲层124的露出载体层122的区域126例如可以是孔或沟槽。
例如,牺牲层124可以是氧化硅层、铝层、钛层或铜层。
图5示出了用于制造薄层的方法在以下步骤106之后的中间产品118的示意性剖视图,即在结构化的牺牲层124上且在载体层122上牺牲层124的露出载体层122的区域126中提供薄层128。薄层128例如可以沉积在结构化的牺牲层124上和载体层122的露出区域上。薄层128可以具有小于100μm(或70μm、或50μm、或30μm、或20μm、或10μm)的厚度。
如在图5中可以看出,可选地可以将薄层128结构化,以获得结构化的薄层128。例如,可以通过光刻工艺和随后的蚀刻来进行薄层128的结构化。
例如,薄层128可以是例如微系统(mems)的膜片或过滤器。例如可以在薄层128上制造微系统(参见图16),从而薄层128是微系统的一部分。
例如,薄层可以是聚酰亚胺层或聚酰亚胺层和su-8层的组合。
图6示出了用于制造薄层的方法在以下步骤108之后的中间产品118的示意性剖视图,即从薄层128开始(在衬底深度方向上)至少部分地去除牺牲层124,以至少局部地消除在薄层128和牺牲层124之间的接触,使得薄层128主要仅还由载体层122支撑。由此,在薄层仍然与载体层122接触的同时,通过从薄层128开始部分地去除牺牲层124已经大部分地消除了在薄层128和牺牲层124之间的接触。
因此,如图6所示,薄层128仅还(即基本或主要)由载体层122支撑。
例如,可以通过hf蚀刻(hf=氢氟酸)从薄层128开始至少局部地去除牺牲层124。
图7示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品118的示意性剖视图,即在薄层128上提供至少单侧粘附的转移载体层130,使得薄层128粘附在转移载体层130处。例如,转移载体层130在朝向薄层128的一侧可以具有粘合剂或粘合剂层。例如,转移载体层130可以是胶带。
图8示出了用于制造薄层的方法在从载体层122剥离薄层128的步骤110之后的中间产品的示意性剖视图。如图8所示,可以剥离转移载体层130,以便从载体层122剥离粘附在转移载体层130处的薄层128。
图2至图8示出了用于在载体晶片上制造聚酰亚胺器件膜片的方法的第一实施例,其中使膜片从载体晶片无力地脱离。在此,在具有氧化物层的硅晶片上对聚酰亚胺器件进行处理。在氧化物层中加工孔。流入孔中的聚酰亚胺用作在脱离过程之后的保持区域。这些孔的底部覆盖有氮化硅。为了使非常脆弱的器件脱离,可以在hf中蚀刻氧化物。由于聚酰亚胺材料中的应力/张力,hf沿着聚酰亚胺-二氧化硅表面非常快速地蚀刻并且使器件在位于氮化硅表面上的保持销附近从载体脱离。在该过程之后,器件和载体晶片仅通过保持区域被固定。然后,可以用胶带将框架安置到晶片上,使得器件粘附到胶带上。通过提起框架来撕下保持区域并且所有器件都从晶片片脱离。
在第一实施例中,凸起或保持结构可以设置在元件的边缘区域中,即在元件的敏感结构之外。
在第一实施例中,可以沿着在元件和牺牲材料之间的界面进行蚀刻,例如仅部分地去除(部分蚀刻掉)牺牲材料以使在元件和牺牲材料之间的界面脱离,从而可以将元件从载体晶片移除。在此,可以在基本预定的位置实现对凸起的针对性“折断”。
在下文中将参考图9至图19说明该方法的第二实施例,其与第一实施例的不同之处特别是在于具有载体层和牺牲层的层堆叠的制造。
图9示出了用于制造薄层的方法在提供载体衬底120的步骤102之后的中间产品118的示意性剖视图。载体衬底120例如可以是半导体衬底或半导体晶片,如硅衬底或硅晶片。
在下文中将参考图10至图14更详细地说明具有载体层、第一牺牲层和第二牺牲层的层堆叠的提供104。
图10示出了用于制造薄层的方法在载体衬底120上提供第一牺牲层123的步骤之后的中间产品118的示意性剖视图。第一牺牲层123例如可以沉积在载体衬底上。第一牺牲层123例如可以是氧化硅层、铝层、钛层或铜层。
图11示出了用于制造薄层的方法在第一牺牲层123的结构化的步骤之后中间产品118的示意性剖视图。例如可以通过光刻工艺和随后的蚀刻来进行第一牺牲层123的结构化。
如在图11中所示,第一牺牲层123可以具有凸起127。例如,凸起127可以具有小于(之前)沉积的第一牺牲层123总面积的40%(或30%,或20%,或15%,或10%,或5%)的面积(平行于载体衬底120的表面125)。
图12示出了用于制造薄层的方法在第一牺牲层123上提供载体层122的步骤之后的中间产品118的示意性剖视图。载体层122例如可以沉积在第一牺牲层上(并且在载体衬底120上)。载体层122例如可以具有氮化物或氮化硅。
如在图12中所示,载体层122可以施加到第一牺牲层123的凸起127上和载体衬底120上。
图13示出了用于制造薄层的方法在载体层122上提供第二牺牲层124的步骤之后的中间产品118的示意性剖视图。第二牺牲层124例如可以沉积在载体层122上。例如,第二牺牲层124可以是氧化硅层、铝层、钛层或铜层。
图14示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品118的示意性剖视图,即至少部分地去除第二牺牲层124直到第一牺牲层132的凸起127上的载体层122,以获得其中露出载体层122的区域126。例如,可以通过平坦化工艺(例如化学机械抛光)去除第二牺牲层124直到第一牺牲层132的凸起127上的载体层122,以获得其中露出载体层122的区域126。通过使载体层122仅在区域126中露出,例如可以露出小于载体层122的40%(或30%、或20%、或15%、或10%、或5%),即其不被牺牲层124覆盖。
图15示出了用于制造薄层的方法在以下步骤106之后的中间产品118的示意性剖视图,即在结构化的牺牲层124上且在载体层122上在牺牲层124的露出载体层122的区域中提供薄层128。薄层128例如可以沉积在结构化的牺牲层124上和载体层122的露出区域上。薄层128可以具有小于100μm(或70μm、或50μm、或30μm、或20μm、或10μm、或5μm)的厚度。
如在图15中所示,可选地,可以将薄层128结构化,以获得结构化的薄层128。例如,可以通过光刻工艺和随后的蚀刻来进行薄层128的结构化。
例如,薄层128可以是例如微系统(mems)的膜片或过滤器。例如可以在薄层128上制造微系统,从而薄层128是微系统的一部分,如在图16中所示。
图16示出了用于制造薄层的方法在以下可选的步骤之后的中间产品118的示意性剖视图,即在结构化的薄层128上制造微系统140,使得薄层是微系统104的一部分。
例如,可以将硅晶片(例如100μm厚)施加到聚合物材料的上侧(晶片键合),之后处理硅材料并且随后将其移除。
例如,经处理的硅mems元件140可以布置在薄层128(键合层,例如su8聚合物)的上方,如图16中可见。然后可以利用对应的键合层区域将mems元件140与载体晶片分离并且在应用中进行安装。
图17示出了用于制造薄层的方法在以下步骤108之后的中间产品118的示意性剖视图,即从薄层128开始(在衬底深度方向上)至少部分地去除第二牺牲层124,以至少局部地消除在薄层128和第二牺牲层124之间的接触,使得薄层128主要仅还由载体层122支撑。由此,在薄层仍然与载体层122接触的同时,通过从薄层128开始部分地去除牺牲层124已经大部分地消除了在薄层128和第二牺牲层124之间的接触。
因此,如图17所示,薄层128仅还(即基本或主要)由载体层122支撑。
例如,可以通过hf蚀刻(hf=氢氟酸)从薄层128开始至少局部地去除第二牺牲层124。
图18示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品118的示意性剖视图,即在薄层128上提供至少单侧粘附的转移载体层130,使得薄层128粘附在转移载体层130处。例如,转移载体层130在朝向薄层128的一侧可以具有粘合剂或粘合剂层。例如,转移载体层130可以是胶带。
当然,只要在薄层128上已制造了微系统140(参见图16),则可以将转移载体层130提供到微系统140上,使得转移载体层130粘附到微系统140处。
图19示出了用于制造薄层的方法在从载体层122剥离薄层128的步骤110之后的中间产品118的示意性剖视图。如图19所示,可以剥离转移载体层130,以便从载体层122剥离粘附在转移载体层130处的薄层128。
当然,只要在薄层128上已制造了微系统140(参见图16),则例如可以通过转移载体层130将微系统140与薄层一起剥离。
在第二实施例中,在例如机械筛元件或过滤结构或mems元件等部件之间的连接结构可以布置在框架区域中的位置处,即在活跃区域或敏感区域之外。该做法的目的在于,分析,不仅在部件的制造中而且在从载体晶片脱离时或在施加于最终应用时向敏感结构(例如过滤元件、mems结构)加载尽可能低的机械负荷。
在第二实施例中,对于具有所述部件的实施例可以在载体晶片(例如硅衬底)上设置连接延伸部。
在实施例中,牺牲层可以沉积在载体晶片上。在该牺牲层上可以限定保持较高粘附力的区域和可以通过化学处理(例如通过hf底部蚀刻)将粘附力减小到零的其它区域。在化学处理之后,器件可以仅通过高力区域粘附在载体晶片处。可以将胶带固定到器件上。可以将器件从载体晶片撕下。例如,可以在界面处撕下高力区域。
在实施例中,基本上不对开放结构(例如过滤结构、mems元件等)执行制造步骤(过程)。在剥离时基本上不需要机械力,并且在将敏感结构从载体晶片上剥离时不需要化学物质(例如水),其可能对敏感元件产生不利影响。在露出(脱离或去除牺牲材料层)时仅发生湿化学过程,然而其中在部件的敏感区域上不会产生机械力。
在实施例中,以下材料组合可以用于高力区域或低力区域,其中可以改变脱离界面和脱离化学剂:
(1)牺牲层:氧化硅
高力区域:氮化硅
低力区域:氧化硅
脱离界面:聚酰亚胺–氧化硅
脱离化学剂:氢氟酸
(2)牺牲层:铝
高力区域:氮化硅
低力区域:铝
脱离界面:聚酰亚胺–铝
脱离化学剂:氢氟酸
(3)牺牲层:钛
高力区域:氮化硅
低力区域:钛
脱离界面:聚酰亚胺–钛
脱离化学剂:氢氟酸
(4)牺牲层:铜
高力区域:氮化硅
低力区域:铜
脱离界面:氮化硅–铜
脱离化学剂:ekc265,进一步铜蚀刻
在下文中将说明用于制造薄层的另一种方法。
图20示出了一种用于制造薄层的方法200的流程图。方法200包括提供202载体衬底的步骤。此外,方法200包括在载体衬底上提供牺牲层的步骤204。此外,方法200包括在牺牲层上提供薄层的步骤206。另外,方法200包括薄层的结构化的步骤208,以便在薄层的横向平面中获得薄层的内部区域,该内部区域至少部分地被薄层的外部区域包围,其中在对薄层进行结构化时在薄层中形成至少一个开口,该开口在横向平面中至少部分地露出薄层的内部区域,其中在薄层的结构化中保留至少两个接片,该接片在薄层的横向平面中从薄层的外部区域朝薄层的内部区域方向延伸到所述开口中。此外,方法200包括从薄层开始至少部分地去除牺牲层的步骤210,以消除在薄层的内部区域和牺牲层之间的接触。此外,方法200包括从薄层的外部区域剥离薄层的内部区域的步骤212。
在下文中,将参考图21至图26详细说明方法200的实施例,这些附图示出了在不同的方法步骤之后制造薄层的中间产品的示意性剖视图。
图21示出了用于制造薄层的方法在提供载体衬底120的步骤202之后的中间产品118的示意性剖视图。载体衬底120例如可以是半导体衬底或半导体晶片,如硅衬底或硅晶片。
图22示出了用于制造薄层的方法在载体衬底120上提供牺牲层124的步骤204之后的中间产品118的示意性剖视图。牺牲层124例如可以是氧化硅层。
图23示出了用于制造薄层的方法在牺牲层124上提供薄层128的步骤206之后且在薄层128的结构化的步骤208之后的中间产品118的示意性剖视图。
如图23所示,通过薄层128的结构化在薄层128的横向平面中产生薄层128的内部区域160,其至少部分地被薄层128的外部区域162包围,其中在薄层的结构化过程中在薄层中形成至少一个开口,该开口在横向平面中至少部分地露出薄层的内部区域160,其中在薄层的结构化中保留至少两个接片164,其在薄层128的横向平面中从薄层128的外部区域162朝薄层128的内部区域160的方向延伸到所述开口中。
例如,薄层128可以沉积在牺牲层124上。薄层128可以具有小于100μm(或70μm,或50μm,或30μm,或20μm,或10μm,或5μm)的厚度。
例如可以通过光刻工艺和随后的蚀刻来进行薄层128的结构化。
例如,薄层128可以是例如微系统(mems)的膜片或过滤器。例如可以在薄层128上制造微系统,从而薄层128是微系统的一部分。
例如,薄层可以是聚酰亚胺层或聚酰亚胺层和su-8层的组合。
图24示出了用于制造薄层的方法在以下步骤210之后的中间产品118的示意性剖视图,即从薄层128开始(在衬底深度方向上)至少部分地去除牺牲层124,以消除在薄层128的内部区域160和牺牲层124之间的接触。
如在图13中可见,在至少部分地去除在薄层128的内部区域160下方的牺牲层之后,薄层128的内部区域160仅由薄层128的外部区域162的至少两个接片164支撑。
例如,可以通过hf蚀刻(hf=氢氟酸)从薄层128开始至少部分地去除牺牲层124。
在下文中,将参考图25和图26详细解释从薄层128的外部区域162剥离薄层128的内部区域160的步骤212。
图25示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品118的示意性剖视图,即在薄层128上提供至少单侧粘附的转移载体层130,使得薄层128的内部区域160粘附在转移载体层130处。例如,转移载体层130在朝向薄层128的一侧可以具有粘合剂或粘合剂层。例如,转移载体层130可以是胶带。
图26示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品118的示意性剖视图,即剥离转移载体层130,以从薄层128的外部区域162剥离粘附在转移载体层130处的薄层128的内部区域160。
在从薄层128的外部区域162剥离薄层128的内部区域160时,可以折断薄层128的外部区域162的至少两个接片164。
在下文中,将参考图27至图30更详细地解释薄层的结构化的步骤208。此外,在图27和图30中解释了方法200的其他可选步骤,并且示出了水平保持结构的不同设计方案。
图27a示出了在薄层128的结构化的步骤208之后薄层128的示意性俯视图。如图27a所示,通过薄层128的结构化在薄层128的横向平面中产生薄层128的内部区域160,其被薄层128的外部区域162包围,其中在薄层128的结构化过程中可以在薄层128中形成至少两个开口166,该开口在横向平面中部分地(即不完全地)露出薄层128的内部区域160,其中在薄层128的结构化中在开口166之间保留至少两个接片164,其将薄层128的内部区域160与薄层128的外部区域162连接。
例如,在薄层128的结构化中可以将薄层128的内部区域160与薄层128的外部区域162仅部分地分离,即,虽然在薄层128的内部区域160和薄层128的外部区域162之间形成开口166,但该开口仍然通过(较薄的)接片164连接,从而在至少在薄层128的内部区域160下方并且至少部分地在至少两个接片164下方例如通过底部蚀刻去除牺牲层124之后,薄层128的内部区域160由薄层128的外部区域162的至少两个接片164支撑。
例如,薄层128的外部区域162可以形成包围薄层128的内部区域160的框架或框架结构162。尽管在图27a中框架结构162完全包围薄层128的内部区域160,但同样可行的是,框架结构162仅部分地包围薄层128的内部区域160,例如在薄层128的内部区域160的对置侧上。
例如,薄层128的内部区域160可以是膜片或过滤器,例如是用于微系统(mems)的膜片或过滤器。例如,可以在薄层128的内部区域160上制造微系统,其中在剥离薄层128的内部区域160时可以将微系统与薄层的内部区域160一起剥离。
图27b示出了在从薄层128的外部区域162剥离薄层128的内部区域160的步骤212之后薄层128的外部区域162的示意性俯视图。
在从薄层128的外部区域162剥离薄层128的内部区域160时,可以折断薄层128的外部区域162的接片164。
图27c示出了在从薄层128的外部区域162剥离薄层128的内部区域160的步骤212之后薄层128的内部区域160的示意性俯视图。
图28a示出了在薄层128的结构化的步骤208之后薄层128的示意性俯视图。如图27a所示,通过薄层128的结构化在薄层128的横向平面中产生薄层128的内部区域160,其被薄层128的外部区域162包围,其中在薄层128的结构化过程中可以在薄层128中形成至少一个开口166,该开口在横向平面中露出薄层128的内部区域160,其中在薄层128的结构化中保留至少两个接片164,其在薄层128的横向平面中从薄层128的外部区域162朝薄层128的内部区域160的方向延伸到开口166中。
从图27a中可以看出,薄层128的内部区域160可以从薄层128的外部区域162完全露出,即薄层128的内部区域160可以在薄层128的结构化之后与薄层128的外部区域162完全分离,并且(最初)也不会通过至少两个朝向薄层128的内部区域160延伸到开口166中的接片164与薄层128的外部区域162连接。
在薄层128的结构化之后,可以在薄层128上提供(例如沉积)载体层并且将其结构化以获得载体结构170,其在薄层128的内部区域160上延伸并且至少部分地在接片164上延伸,从而载体结构170将薄层128的内部区域160与接片164连接。
例如,在薄层128的结构化之后,可以在薄层128上和在牺牲层124上薄层128的开口166的区域中提供(沉积)载体层。
载体层可以具有大于30μm(或40μm或50μm)的厚度。例如,载体层的厚度可以在40μm至100μm的范围内。载体层可以是聚合物层,例如su-8层。
由此,在载体层的结构化之后,载体结构可以至少部分地在薄层128的内部区域160和薄层128的外部区域162之间的开口166上延伸,例如在至少两个接片164的区域之间。
例如,如在图28a中所示,可以将载体层结构化为使得所得到的载体结构(或结构化载体层)覆盖薄层128的内部区域160并且到达至少两个接片164,从而薄层128的内部区域160通过载体结构170与至少两个接片164连接,从而在薄层128的内部区域160下方并且至少部分地在至少两个接片164下方例如通过底部蚀刻去除牺牲层124之后,薄层128的内部区域160由薄层128的外部区域162的至少两个接片164支撑。
由此,在至少部分地去除牺牲层124的步骤210之后,薄层128的内部区域160可以通过载体结构170由薄层128的外部区域162的至少两个接片164支撑。如在图28a中可见,载体结构170可以至少部分地在至少两个接片164上延伸,使得载体结构170安置在薄层128的外部区域162的至少两个接片164上。
例如,可以通过蚀刻从薄层128开始至少部分地去除牺牲层124,以消除在薄层128的内部区域160与牺牲层124之间的接触。例如,牺牲层124可以在薄层128的内部区域160下方的区域中被底部蚀刻,而薄层的内部区域160的上侧在蚀刻期间受到载体结构170的保护,使得薄层128的内部区域160从在薄层128的内部区域160和薄层128的外部区域162之间的开口166开始被底部蚀刻。在此,载体层(或载体结构170)和/或牺牲层124可以分别具有比薄层128更高的蚀刻速率。
在剥离薄层128的内部区域160的步骤110中,载体结构170可以与薄层128的内部区域160一起被剥离。
例如,薄层128的外部区域162可以形成包围薄层128的内部区域160的框架结构162。尽管在图28a中框架结构162完全包围薄层128的内部区域160,但同样可行的是,框架结构162仅部分地包围薄层128的内部区域160,例如在薄层128的内部区域160的对置侧上。
薄层128的内部区域160例如可以是膜片或过滤器,例如是用于微系统(mems)的膜片或过滤器。例如,可以在提供载体层之前在薄层128的内部区域160上制造微系统,其中在剥离薄层128的内部区域160时可以将微系统与载体结构170和薄层的内部区域160一起剥离。
图28b示出了在从薄层128的外部区域162剥离薄层128的内部区域160的步骤212之后薄层128的外部区域162的示意性俯视图。
在从薄层128的外部区域162剥离薄层128的内部区域160时,可以折断薄层128的外部区域162的接片164。
图28c示出了在从薄层128的外部区域162剥离薄层128的内部区域160的步骤212之后薄层128的内部区域160的示意性俯视图。
换言之,图28a示出了在脱离之前的器件,而图28b示出了框架162并且图28c示出了在脱离之后的器件。如在图28a至图28c中可见,保持结构164在器件脱离时被撕掉。保持结构164的一部分还保留在器件中。
图29a示出了在薄层128的结构化的步骤208和提供载体结构170的步骤之后薄层128的示意性俯视图。与图28a不同的是,可以将薄层128结构化成使得至少两个接片164在中心处分别具有锥形区域165。至少两个接片164的锥形区域165例如可以是预定断裂点165,其限定了在薄层128的内部区域160剥离时折断至少两个接片164的位置。
图29b示出了在从薄层128的外部区域162剥离薄层128的内部区域160的步骤212之后薄层128的外部区域162的示意性俯视图。
在从薄层128的外部区域162剥离薄层128的内部区域160时,薄层128的外部区域162的接片164可以在预定断裂点165处折断。
图29c示出了在从薄层128的外部区域162剥离薄层128的内部区域160的步骤212之后薄层128的内部区域160的示意性俯视图。
换言之,图29a示出了在脱离之前的器件,而图29b示出了框架162并且图29c示出了在脱离之后的器件。从图29a至图29c中可以看出,保持结构164具有双锥形,即保持结构164在两侧都具有锥形。在此,保持结构164在最薄弱点处折断。
图30a示出了在薄层128的结构化的208和提供载体结构170的步骤之后薄层128的示意性俯视图。与图28a不同的是,可以将薄层128结构化使得至少两个接片164在端部处分别具有锥形区域165。至少两个接片164的锥形区域165例如可以是预定断裂点165,其限定了在薄层128的内部区域160剥离时折断至少两个接片164的位置。
图30b示出了在从薄层128的外部区域162剥离薄层128的内部区域160的步骤212之后薄层128的外部区域162的示意性俯视图。
在从薄层128的外部区域162剥离薄层128的内部区域160时,薄层128的外部区域162的接片164可以在预定断裂点165处折断。
图30c示出了在从薄层128的外部区域162剥离薄层128的内部区域160的步骤212之后薄层128的内部区域160的示意性俯视图。
换言之,图30a示出了在脱离前的器件,而图30b示出了框架162并且图30c示出了在脱离后的器件。从图30a至图30c中可以看出,保持结构164具有单一锥形部,即保持结构164分别具有在朝器件的方向上变窄的锥形部。基于该锥形部,保持结构164可以在器件脱离时从器件分离。
在实施例中,对于高力区域或低力区域可以使用以下材料组合,其中可以改变脱离界面和脱离化学剂:
(1)牺牲层:氧化硅
切口的保持结构:聚酰亚胺或pbo
器件框架(载体结构):su-8
脱离界面:聚酰亚胺–氧化硅
脱离化学剂:氢氟酸
材料组合聚酰亚胺/su-8非常适合于这种方法。聚酰亚胺用于保持在切口中的结构和mems器件的晶格。在氧化物蚀刻期间,聚酰亚胺仅从左侧和右侧被底部蚀刻。因此,其可以在器件分层之前经受长时间的蚀刻。在此,su-8可以用作处理器件的框架。在氧化物蚀刻期间,材料可以被腐蚀su-8/氧化物界面的蚀刻剂穿透。因此,器件的分层进行得快得多。通过这种材料组合可以显著减少在氧化物蚀刻期间释放器件所需的蚀刻时间。
图31示出了在薄层128的结构化的步骤208和提供载体结构170的步骤之后薄层128的示意性俯视图。如在图31中可见,通过薄层128的结构化在薄层128的横向平面中产生薄层128的内部区域160,其被薄层128的外部区域162包围,其中在薄层128的结构化中保留至少两个接片164,其在薄层128的横向平面中从薄层128的外部区域162朝薄层128的内部区域160的方向延伸,其中载体结构至少部分地在至少两个接片164上延伸,从而载体结构170安置在薄层的外部区域162的至少两个接片164上。
例如,本文说明的方法可以用来制造用于mems麦克风的微粒过滤器,其具有例如5μm的过滤器厚度。与其他方法相反,较薄的过滤区域在从载体脱离时不会被施加力。
在此说明的方法具有的优点是,由于mems麦克风模块受到微粒过滤器的保护,因此可以降低在例如移动电话组装中的无尘室要求。
尽管在此已说明了其中薄层是聚酰亚胺层或具有聚酰亚胺的实施例,但应当注意,也可以使用例如硅的其他材料来代替聚酰亚胺层或聚酰亚胺。
在下文中说明了可以单独使用或与上述实施例组合使用的其他实施例。
在实施例中,可以在载体衬底120上处理薄层128(例如微粒阻挡层、膜片或过滤器)。在处理薄层128或具有薄层128的半导体器件(例如微系统)之后,可以使薄层128或具有薄层128的半导体器件从载体衬底120脱离。为了使薄层128在从载体衬底120脱离时不会粘附在载体衬底120上和断裂,在实施例中可以使用防粘结构。通过防粘结构可以减小与薄层128的接触面积,使得薄层128在从载体衬底120脱离时不会粘附到载体衬底120上和折断。
在实施例中,在提供牺牲层124之前,可以在载体衬底120上提供防粘结构,其中防粘结构具有在至少一个横向维度上沿着载体衬底120的表面延伸的凸起(例如(线形)坝状或堤状)。防粘结构可以设置在薄层128或薄层128的内部区域160的下方的垂直平面中。
在实施例中,凸起可以具有(例如在横向平面中)小于2μm的宽度,例如具有1μm的宽度。此外,凸起可以具有(例如在横向平面中)大于100μm(或200μm,或300μm,或400μm,或500μm,或600μm,或700μm,或800μm)的长度,例如具有约850μm的长度。
在实施例中,凸起可以在一个横向维度上沿着载体衬底120的表面延伸,其中凸起在(凸起的)横向平面中形成线。
在实施例中,凸起可以在两个横向维度上沿着载体衬底120的表面延伸,其中凸起在(凸起的)横向平面中形成圆。在此,圆的直径可以大于薄层128(例如微粒阻挡层、膜片或过滤器)的晶格结构的开口的直径。
一方面,在释放蚀刻(例如底部蚀刻)之后可以通过防粘结构将薄层从载体衬底120剥离,而薄层128不会粘附到载体衬底120上和断裂。另一方面,通过防粘结构(在至少一个横向维度上延伸的凸起或线)的特殊设计可以确保薄层不容易(例如自己)从防粘结构脱离。
与此相反,在传统的基于金字塔形针脚的防粘结构中,在释放蚀刻(例如底部蚀刻)之后薄层可能在横向平面中(例如在x和y方向上)移动,从而容易(例如自己)从防粘结构脱落。
图32示出了薄层和具有在一个横向维度上延伸的凸起的防粘结构129的照片(例如扫描电子显微照片)。从图32中可以看出,防粘结构没有点状金字塔结构,而是(宽度为例如1μm,长度为约850μm的)细直线或直线形凸起。作为替代,防粘结构129可以具有圆或圆形凸起,其中圆的直径大于薄层的晶格结构的孔的直径或开口的直径。
图33示出了在提供载体结构的步骤之前薄层的显微照片。图33详细地示出了在载体衬底上处理完成的薄层。由于所选择的显微镜放大倍数很小,过滤结构的7μm的孔是不可见的。在过滤结构的中间区域中可以看到位于薄层下方的防粘结构(垂直线和对角线)。
在实施例中,防粘结构129可以具有直线或直线形凸起或者同心圆或圆形凸起(例如具有1μm的线宽)。防粘结构129可以设置在薄层(例如微粒阻挡层、膜片或过滤器)128的下方。
在实施例中,微粒屏障的阻挡层可以以各种设计制成。当空气通过晶格时,晶格会产生噪音。因此,在实施例中对于晶格结构可以选择具有最高空穴势垒比的六边形晶格的设计,以使信噪比减小或甚至最小化。
在实施例中,薄层128的内部区域160可以具有带六边形开口的晶格结构。
图34示出了薄层128的示意性剖视图和薄层128的示意性俯视图,其中薄层128的内部区域160具有带六边形开口的晶格结构,其中薄层128的内部区域160由薄层的外部区域162支撑。
有几种可能性以用于交付薄层128或具有薄层128的半导体装置(例如器件或微系统)。例如,可以在晶片上或薄膜框架上交付半导体装置。例如,为了在薄膜框架上交付薄层128或具有薄层128的半导体装置,可以在晶片上层压出单侧粘附的转移载体层(例如胶带)130,并且可以将转移载体层130从晶片上剥离,其中薄层或具有薄层128的半导体装置保持粘附在转移载体层130处。晶片上例如不存在微粒阻挡层的区域通常完全没有结构或完全被填充。如果是这种情况,则转移载体层130在这些区域中从晶片的脱离需要很大的力,因为转移载体层130在整个区域上粘附在晶片处。因此,在实施例中可以在这些区域中使用防粘结构,以降低粘附力并由此降低转移载体层130的剥离力。
在实施例中,可以在薄层128的外部区域162上或者在设置在薄层的外部区域上的层上提供另一防粘结构,使得在将薄层128的粘附在转移载体层处的内部区域160(或具有薄层128的内部区域160的半导体装置)从薄层128的外部区域162剥离时,转移载体层130更容易从薄层的外部区域162脱离或从设置在薄层的外部区域上的层脱离。
为了减小从晶片上剥离转移载体层130所需的力,在实施例中可以将防粘结构设置在没有半导体装置的区域(例如镜面形状、凹口、边缘排除)中。防粘结构(例如su-8)例如可以具有80×80μm的尺寸,并且例如彼此可以具有300μm的间距。
在实施例中,也可以通过拾取和放置方法将薄层128的内部区域160或具有薄层128的内部区域160的半导体装置(例如微系统)从薄层128的外部区域162剥离。
通常,将半导体装置在薄膜框架(切块的或切割的)上、在所谓的卷带包装上作为华夫包或晶片交付给客户。可以在薄膜框架上向客户交付微粒阻挡层(或膜片或过滤器),其中在实施例中可以通过拾取和放置方法将微粒阻挡层或具有微粒阻挡层的装置从载体晶片转移到薄膜框架上。
为了避免将微粒阻挡层从载体晶片转移到薄膜框架的过程,在实施例中通过拾取和放置方法也可以直接从载体晶片拾取微粒阻挡层或具有微粒阻挡层的装置。在拾取微粒阻挡层或具有微粒阻挡层的装置期间,将微粒阻挡层保持在其位置的保持结构将撕裂或断裂。
在下文中将说明用于制造薄层的另一种方法。
图35示出了用于制造薄层的方法200的流程图。方法200包括提供载体衬底的步骤202。此外,方法200包括在载体衬底上提供防粘结构的步骤203。此外,该方法包括在防粘结构和载体衬底上提供牺牲层的步骤204。此外,方法200包括在牺牲层上提供薄层的步骤206。另外,该方法包括薄层的结构化208的步骤,以便在薄层的横向平面中获得薄层的内部区域,该内部区域至少部分地被薄层的外部区域包围并且在垂直方向上设置在防粘结构的上方,其中在对薄层进行结构化时在薄层中形成至少一个开口,该开口在横向平面中至少部分地露出薄层的内部区域,其中在薄层的结构化中保留至少两个接片,该接片在薄层的横向平面中从薄层的外部区域朝薄层的内部区域的方向延伸到所述开口中。此外,方法200包括从薄层开始至少部分地去除牺牲层的步骤210,以消除在薄层的内部区域和牺牲层之间的接触,其中在至少部分地去除牺牲层时至少部分地露出防粘结构。
在下文中,将参考图36至图45详细说明方法200的实施例,这些附图示出了在不同的方法步骤之后制造薄层的中间产品的示意性剖视图。
图36示出了用于制造薄层的方法在以下步骤202、203和204之后的中间产品118的示意性剖视图,即提供载体衬底120、在载体衬底120上提供防粘结构129并且在防粘结构129和载体衬底120上提供牺牲层124。
载体衬底120例如可以是半导体衬底或半导体晶片,例如硅衬底或硅晶片。
防粘结构129可以具有凸起(例如坝状或堤状),其在至少一个横向维度上沿着载体衬底120的表面延伸。
凸起可以具有(例如在横向平面中)小于2μm、例如1μm的宽度。此外,凸起可以具有(例如在横向平面中)大于100μm(或200μm,或300μm,或400μm,或500μm,或600μm,或700μm,或800μm)的长度,例如具有约850μm的长度。
如图36所示,凸起可以在一个横向维度上沿着载体衬底120的表面延伸,其中凸起在(凸起的)横向平面中形成线。备选地,凸起可以在两个横向维度上沿着载体衬底120的表面延伸,其中凸起在(凸起的)横向平面中形成圆。在此,该圆的直径可以大于薄层128(例如微粒阻挡层、膜片或过滤器)的晶格结构的开口的直径。
例如,防粘结构129可以具有防粘线。由此,防粘结构不具有点状金字塔结构,而是细长线(例如,具有例如1μm的宽度和/或例如850μm的长度)。在此,防粘结构可以在微粒阻挡层下具有直线或同心圆(例如具有1μm的线宽)。
牺牲层124例如可以是氧化硅层。
图37示出了用于制造薄层的方法在牺牲层124上提供薄层128的步骤206之后且在薄层128结构化的步骤208之后中间产品118的示意性剖视图。
如图37所示,通过薄层128的结构化在薄层128的横向平面中产生薄层128的内部区域160,其至少部分地被薄层128的外部区域162包围,其中在薄层的结构化过程中在薄层中形成至少一个开口,该开口在横向平面中至少部分地露出薄层的内部区域160,其中在薄层的结构化中保留至少两个接片164,其在薄层128的横向平面中从薄层128的外部区域162朝薄层128的内部区域160的方向延伸到所述开口中。
薄层128的内部区域160可以与防粘结构129相邻地布置。换言之,薄层的内部区域160可以在垂直维度中设置在防粘结构129的上方。
薄层128例如可以沉积在牺牲层124上。薄层128可以具有小于100μm(或70μm,或50μm,或30μm,或20μm,或10μm,或5μm)的厚度。
例如可以通过光刻工艺和随后的蚀刻工艺来进行薄层128的结构化。
例如,薄层128可以是膜片或过滤器,例如是微系统(mems)的膜片或过滤器。例如可以在薄层128上制造微系统,从而薄层128是微系统的一部分。
例如,薄层可以是聚酰亚胺层或聚酰亚胺层和su-8层的组合。
例如,薄层128的内部区域160可以具有带六边形开口的晶格结构,其中晶格结构形成微粒阻挡层、过滤器或膜片。
例如,六方晶格可以用作微粒阻挡层。孔直径可以在5μm和100μm之间。桥宽可以在1μm和20μm之间。
图38示出了用于制造薄层的方法在以下步骤210之后的中间产品118的示意性剖视图,即从薄层128开始(在衬底深度方向上)至少部分地去除牺牲层124,以消除在薄层128的内部区域160和牺牲层124之间的接触。
如在图38中可见,在至少部分地去除在薄层128的内部区域160下方的牺牲层之后,薄层128的内部区域160仅还由薄层128的外部区域162的至少两个接片164支撑。
例如,可以从薄层128开始通过hf蚀刻(hf=氢氟酸)至少部分地去除牺牲层124。
在下文中,将参考图39和图40详细说明从薄层128的外部区域162剥离薄层128的内部区域160的步骤212。
图39示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品118的示意性剖视图,即在薄层128上提供至少单侧粘附的转移载体层130,使得薄层128的内部区域160粘附在转移载体层130处。例如,转移载体层130在朝向薄层128的一侧可以具有粘合剂或粘合剂层。例如,转移载体层130可以是胶带。
图40示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品118的示意性剖视图,即剥离转移载体层130,以从薄层128的外部区域162剥离粘附在转移载体层130处的薄层128的内部区域160。
在从薄层128的外部区域162剥离薄层128的内部区域160时,可以折断薄层128的外部区域162的至少两个接片164。
可选地,在提供转移载体层130之前,可以在薄层128的外部区域162上或在设置在薄层的外部区域上的层上提供另一防粘结构。通过该另一防粘结构可以在将薄层128的粘附在转移载体层处的内部区域160(或具有薄层128的内部区域160的半导体装置)从薄层128的外部区域162剥离时,使转移载体层130更容易地从薄层的外部区域162脱离,或从设置在薄层的外部区域上的层脱离。
另一防粘结构例如可以具有防粘销。防粘销可以具有不同的形状,例如半径为10μm至100μm的圆形或尺寸为10×10μm至500×500μm的矩形。防粘销之间的间距可以在20μm至2000μm之间。
在下文中,将说明图35中所示的方法200的另一实施例。
图41示出了用于制造薄层的方法在以下步骤202、203和204之后的中间产品118的示意性剖视图,即提供载体衬底120、在载体衬底120上提供防粘结构129并且在防粘结构129和载体衬底120上提供牺牲层124。
载体衬底120例如可以是半导体衬底或半导体晶片,例如硅衬底或硅晶片。
防粘结构129可以具有凸起(例如坝状或堤状),其在至少一个横向维度上沿着载体衬底120的表面延伸。
凸起可以具有(例如在横向平面中)小于2μm、例如1μm的宽度。此外,凸起可以具有(例如在横向平面中)大于100μm(或200μm,或300μm,或400μm,或500μm,或600μm,或700μm,或800μm)的长度,例如约850μm的长度。
如图41所示,凸起可以在一个横向维度上沿着载体衬底120的表面延伸,其中凸起在(凸起的)横向平面中形成线。备选地,凸起可以在两个横向维度上沿着载体衬底120的表面延伸,其中凸起在(凸起的)横向平面中形成圆。在此,该圆的直径可以大于薄层128(例如微粒阻挡层、膜片或过滤器)的晶格结构的开口的直径。
例如,防粘结构129可以具有防粘线。由此,防粘结构不具有点状金字塔结构,而是细长线(例如,具有例如1μm的宽度和/或例如850μm的长度)。在此,防粘结构可以在微粒阻挡层下具有直线或同心圆(例如具有1μm的线宽)。
牺牲层124例如可以是氧化硅层。
图42示出了用于制造薄层的方法在牺牲层124上提供薄层128的步骤206之后且在薄层128结构化的步骤之后中间产品118的示意性剖视图。
如图42所示,通过薄层128的结构化在薄层128的横向平面中产生薄层128的内部区域160,其至少部分地被薄层128的外部区域162包围,其中在薄层的结构化过程中在薄层中形成至少一个开口,该开口在横向平面中至少部分地露出薄层的内部区域160,其中在薄层的结构化中保留至少两个接片164,其在薄层128的横向平面中从薄层128的外部区域162朝薄层128的内部区域160的方向延伸到所述开口中。
薄层128的内部区域160可以与防粘结构129相邻地布置。换言之,薄层的内部区域160可以在垂直维度中设置在防粘结构129的上方。
薄层128例如可以沉积在牺牲层124上。薄层128可以具有小于100μm(或70μm,或50μm,或30μm,或20μm,或10μm,或5μm)的厚度。
例如可以通过光刻工艺和随后的蚀刻来进行薄层128的结构化。
例如,薄层128可以是膜片或过滤器,例如是微系统(mems)的膜片或过滤器。例如可以在薄层128上制造微系统,从而薄层128是微系统的一部分。
例如,薄层可以是聚酰亚胺层或聚酰亚胺层和su-8层的组合。
例如,薄层128的内部区域160可以具有带六边形开口的晶格结构,其中晶格结构形成微粒阻挡层、过滤器或膜片。
例如,六方晶格可以用作微粒阻挡层。孔直径可以在5μm和100μm之间。桥宽可以在1μm和20μm之间。
图43示出了用于制造薄层的方法在以下步骤210之后的中间产品118的示意性剖视图,即从薄层128开始(在衬底深度方向上)至少部分地去除牺牲层124,以消除在薄层128的内部区域160和牺牲层124之间的接触。
如在图43中可见,在至少部分地去除在薄层128的内部区域160下方的牺牲层之后,薄层128的内部区域160仅还由薄层128的外部区域162的至少两个接片164支撑。
例如,可以从薄层128开始通过hf蚀刻(hf=氢氟酸)至少部分地去除牺牲层124。
在下文中,将参考图44和图45详细说明从薄层128的外部区域162剥离薄层128的内部区域160的步骤212。
图44示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品118的示意性剖视图,即提供晶片134并且在从薄层的外部区域162剥离薄层128的内部区域160之前将载体衬底120安装在晶片134上。
图45示出了用于制造薄层的方法在以下步骤之后的中间产品118的示意性剖视图,即通过拾取和放置方法从薄层128的外部区域162剥离薄层128的内部区域160。
拾取和放置可以实施为取放或倒装芯片。
图46示出了在薄层结构化的步骤和提供载体结构的步骤之后薄层的示意性俯视图。与图31类似,图46详细地示出了过滤结构,不同之处在于,在su-8框架中的过滤结构终止为晶格。在图31中,在su-8框架中的过滤结构是闭合的。
如在图46中可见,可以通过载体衬底上的防粘线使微粒阻挡层(或膜片或过滤器)从载体衬底脱离,而不会损坏微粒阻挡层。
在实施例中,载体衬底可以具有防粘线。防粘线可以用作防粘结构。
在实施例中,六方晶格可以用作微粒屏障。微粒屏障的阻挡层可以具有六边形设计。
在实施例中,防粘销可以用在没有半导体装置的区域中。通过将防粘销置于没有半导体装置的区域中,可以减小在转移过程中转移载体层(例如胶带)在载体衬底上的粘附力。
在实施例中可以使用拾取和放置方法。可以通过拾取和放置方法使半导体装置从载体衬底脱离。
尽管本文已示出和说明了具体实施方式,但是对于本领域普通技术人员显而易见的是,在不偏离本发明范围的情况下,可以用各种替代和/或等效实施方式代替所示出和说明的具体实施方式。本申请旨在涵盖本文所讨论的具体实施方式的任何调整或变型。因此,本发明旨在仅由权利要求及其等同物限制。
附图标记
100方法
102提供载体衬底
104提供层堆叠
106提供薄层
108去除牺牲层
110剥离薄层
118中间产品
120载体衬底
121层堆叠
122载体层
123第一牺牲层
124牺牲层;第二牺牲层
125载体衬底的表面
126露出载体层的区域
127凸起
128薄层
129防粘结构
130转移衬底
132晶片
140微系统
160薄层的内部区域
162薄层的外部区域
164薄层的外部区域的接片
166薄层的开口
170载体结构
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