[发明专利]双层转移方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由特别是半导体、绝缘或金属材料组成的层的转移方法。本发明还涉及一种包含转移层的中间结构和最终结构，例如，通过层转移方法。该方法和这些结构特别地可以应用在柔性技术、电子领域，例如柔性电子如智能卡、智能纺织品、MEMS（微机电系统）、NEMS（纳米机电系统）、大功率电子产品、RF（射频）和微波、微电子、光学、光电和光伏。

背景技术

对于创新基板的发展，能够将初始基板的层转移到中间基板，以便采取与初始基板不兼容的工艺步骤经常是非常关注的。此外，到中间基板上的转移使其能够接近（access）所述层的背面，当该层结合在初始基板上时，不暴露该层的背面。然后，继续进行所述层的第二次转移，从中间基板转移到适合于最终应用的最终基板上往往是必须的。为了最大限度地减少生产成本，必须实现这些转移而没有初始和中间基板的损耗，以便能够重复使用后者。为此，必须通过从一个基板剥离（debonding）层并将其转移至另一个来进行所述转移。然而，为了实现两次这样的转移，必须明智地选择结合能。事实上，初始基板转移到中间基板上需要所述层到中间基板上的结合能Ei，高于所述层到其初始基板的结合能E0。类似地，第二次转移需要在所述层和最终基板之间的最终结合能Ef，强于所述层和中间基板之间的结合能Ei。这些条件可以用不等式E0<Ei<Ef的形式表示。

然而，这些不同结合（键合，bonding）的结合能的顺序高度限制了用于实现层在不同基板上的结合以及层从这些相同基板上的选择性剥离的许多可能技术。特别地，使用相同方法用于将所述层结合到初始基板上（第一步骤）和用于将所述层结合到最终基板上（最后步骤）似乎是不可能的。实际上，如果在第一和最后步骤进行相同的方法或结合类型，这可以类推为具有类似结合能的结合，找到结合能强于第一结合同时低于最终结合的中间结合似乎是不可能的。

发明内容

本发明的一个目的是克服这一缺点，同时确保成本有效的方法并使得能够在所述层的背面进行工艺步骤。

为此，根据第一方面，本发明涉及一种用于转移由特别是半导体、绝缘或金属材料组成的层的方法，所述方法包括以下步骤：

a）提供接合到初始基板的层，在所述层和所述初始基板之间具有结合能E0；

b）根据中间结合能Ei，使所述层的正面（前面）结合到中间基板上；

c）从所述层分离（detaching）所述初始基板以暴露所述层的背面；

e）根据最终结合能Ef，使背面结合到最终基板上；以及

f）从所述层剥离所述中间基板用于将所述层转移到所述最终基板上；

步骤b）包括形成硅氧烷键Si-O-Si的步骤，在第一无水环境中进行步骤c）并在第二湿环境中进行步骤f），使得中间结合能Ei在步骤c）取第一值Ei1和在步骤f）取第二值Ei2，其中Ei1>E0且Ei2<Ef。

在本申请中，术语‘层’是指可以具有各种厚度的待转移层。它可以由薄层组成，其厚度使所述层具有高柔性。因此，难以处理所述薄层并且其自身周围容易损坏。根据本发明所述的方法有利地应用于在每个步骤给出的这种类型的层，所述薄层接合到加强基板或支架上，这使其具有机械刚性。因此，可以进行工艺步骤，尤其是蚀刻或将材料沉积在连接到基板的所述层上。薄层的厚度由有关材料的固有物理性质决定。例如，薄硅层的厚度可以在几十纳米到约150微米之间变化。

待转移层还可以由自支持层（self-supporting layer），即一个层组成，其厚度使得该层具有足够的刚度以容易处理。所述层还可以包括几百微米厚度的基板或晶片。

由于是标准的，所述层的‘正面’是指当所述层接合到初始基板上时的游离面或暴露面。相反地，所述“背面”是指与正面相对的所述层的面。

此外，本方法的步骤a）的结合能可以包括用于保持层在初始基板上的结合能或能量。

因此，根据本发明所述的方法进行双层转移，使得当正面结合到中间基板上时，可以在所述层的暴露的或游离的背面进行工艺步骤。此外，在双层转移过程中，进行蚀刻待去除的基板的步骤是常见的，其导致所述基板的损耗。根据本发明所述的方法有利地使得能够选择性地分离或剥落（剥离）待去除的基板，从而在本方法中可以回收它们以重新使用。