為了解決本領域的需要，分裂基板材料的方法包括：在大塊基板材料中形成初始裂縫，其中沿著該大塊基板材料的分裂平面對齊該裂縫；在受控環境中的兩個平行電極之間對齊該分裂平面，其中該平行電極包括頂部電極和底部電極，其中該分裂平面與兩個平行電極平行，其中該大塊基板材料的底部與底部電極物理地連接且電連接；以及在該兩個平行電極上施加電壓，其中電壓至少為50kV且在該大塊基板材料的頂部表面上建立均勻的電磁力，其中電磁力能夠誘導沿著分裂平面的裂縫傳播并從該大塊基板材料分離分裂的基板材料。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及分裂材料。更具體地，本專利技術涉及分裂材料的高生產率和低成本方法。
技術介紹
在半導體處理中，通常通過切割將批量生長的晶體加工為晶片。不幸地，這會導致非常高的材料損失(例如，粗略地50%)，不期望地增加成本。需要的是一種改進分裂基板輸出量并減少成本的分割基板材料的方法。專利技術概述為了解決本領域的需要，分裂基板材料的方法包括:在大塊基板材料中形成初始裂縫，其中沿著該大塊基板材料的分裂平面對齊該裂縫;在受控環境中的兩個平行電極之間對齊該分裂平面，其中平行的電極包括頂部電極和底部電極，其中該分裂平面與兩個平行的電極平行，其中該大塊基板材料的底部與該底部電極物理地連接且電連接；以及在兩個平行的電極上施加電壓，其中電壓至少為50kV且在該大塊基板材料的頂部表面上建立均勻的電磁力，其中電磁力能夠誘導沿著分裂平面的裂縫傳播并從該大塊基板材料分離分裂的基板材料。根據本專利技術的一方面，形成初始裂縫包括使用掩模的干蝕刻、掩模的等離子體蝕亥|J、掩模的蒸汽蝕刻、掩模的濕蝕刻、機械劃線、機械刻痕或激光消融。在本專利技術的另一方面，受控的環境包括真空兼容腔室，其中該真空兼容腔室包括介電氣體。在此實施例的一個方面，介電氣體具有10—12到10托(torr)的范圍中的壓強。在此實施例的其他方面，介電氣體包括干燥的氮、氧化氮或六氟化硫。在本專利技術的又一方面，受控的環境包括壓強兼容腔室，其中該壓強兼容腔室具有介電氣體。在此實施例的一個方面，介電氣體具有1，000到80，000torr的范圍中的壓強。在此實施例的更多方面，介電氣體包括干燥的氮、氧化氮或六氟化硫。根據本專利技術的另一方面，受控環境包括具有介電液體的壓強兼容腔室。根據此實施例的不同方面，介電液體包括硅油、乙烷、變壓器油、液氮或液氧。根據本專利技術的另一方面，電壓可以是切換的DC電壓、一組電壓脈沖或切換的AC電壓。在本專利技術的又一方面，大塊基板材料可包括硅、砷化鎵、磷化銦或鍺。根據本專利技術的又一方面，絕緣材料位于分裂的基板材料與頂部電極之間，其中絕緣材料保護頂部電極。【附圖說明】圖la-lb示出根據本專利技術的一個實施例的分裂裝置的示意圖，其中la示出放置在腔室中的兩個電極之間具有初始裂縫且經受來自電場的靜電力的基板，以及lb示出雖然在腔室中但從基板中去除的分裂基板。圖2a_2d示出根據本專利技術的實施例的初始裂縫之前的基板2a的示意圖，2b具有導電膜的非導電基板，2c具有單個初始裂縫的基板，以及2d具有初始裂縫的陣列的基板。圖3a_3b示出根據本專利技術的實施例的放置在腔室中正電極與負/接地電極之間的具有初始裂縫的基板3a，以及3b示出雖然在腔室中但從基板去除的分裂基板。圖3c_3d示出根據本專利技術的一個實施例的設置在正電極上的電極焊盤。圖3e-3f示出根據本專利技術的一個實施例的腔室內的高介電液體。【具體實施方式】本專利技術提供分裂幾乎任何材料的非常高生產率和低成本方法。在一個實施例中，本專利技術針對半導體工業材料，諸如硅、砷化鎵、磷化銦或鍺。在另一個實施例中，本專利技術針對期望精密分裂的其他情況。根據本專利技術，初始裂縫或裂縫組首先形成在要在期望的分裂平面中分裂的基板或材料中，確保完全限定該平面從而使得裂縫的隨后傳播將全部集中沿著此期望路徑(見圖2c-2d)。裂縫的深度是基于材料的斷裂韌性以及可施加的電磁力的最大量值。初始裂縫的寬度通過用于裂縫形成的方法所確定并且應該盡可能地最小化以增加分裂的準確性并最小化不必要的材料損失。任何方法可用于初始裂縫形成，諸如掩模的干蝕亥IJ、掩模的等離子體蝕刻、掩模的蒸汽蝕刻、掩模的濕蝕刻、機械劃線/刻痕、激光消融等。一旦完全限定初始裂縫組和分裂的平面，要分裂的基板材料就被放置在兩個平行的平坦的拋光的金屬電極之間的受控環境中(參見圖la-lb)。對齊分裂的平面使得它平行于兩個電極。大塊基板材料本身也與電極中的一個物理地連接且電連接。非常大的電壓(通常至少50kV)然后施加在兩個電極之間以在要分裂的材料的表面上產生強大的且均勻的電磁力。此電磁力將有效地造成沿著先前標記的分裂平面的快速裂縫傳播。如果裂縫尺寸正確且正確對齊，則材料將在一秒內沿著分裂平面裂開，并且材料的分裂片將立即附連到與大塊基板材料附連的電極相反的電極。根據進一步實施例，可靠近或遠離要分裂的材料設置相反的電極。放置基板材料和電極的受控環境使得施加到電極的非常大的電壓不造成它們之間的電擊穿。存在獲得此目的的三個主要方法。第一個涉及使用真空兼容的腔室(見圖3a_3b)，填充有高介電強度氣體，諸如干燥的氮氣、氧化硫或六氟化硫，然后被栗抽到10—12到lOtorr的真空壓強。第二個方法涉及高壓強兼容腔室(見圖3c-3d)，填充有高介電強度氣體，諸如干燥的氮氣、氧化硫或六氟化硫，其中氣體壓強增加到1，000到80，OOOtorr范圍中的壓強。第三個方法涉及大氣壓強的腔室(見圖3e-3f)，填充有高介電強度液體，諸如硅油、乙烷、變壓器油、液氮、液氧等等。在所有這些情況中，電極之間的體積的擊穿場強將增加到用于基板材料分裂的施加電場的水平以上。在一個實施例中，要分裂的材料優選有些導電，使得施加在兩個電極之間的電壓產生電場，該電場終結在與連接材料的電極的表面相對的材料的表面(見圖1 a -1 b)。如果材料絕緣，那么它可首先涂敷有薄導電層(見圖2b)，堅當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種分裂基板材料的方法，包括：a.在大塊基板材料中形成初始裂縫，其中所述裂縫沿著所述大塊基板材料的分裂平面對齊；b.在受控環境中的兩個平行電極之間對齊所述分裂平面，其中所述平行的電極包括頂部電極和底部電極，其中所述分裂平面與所述兩個平行電極平行，其中所述大塊基板材料的底部與所述底部電極物理地連接且電連接；以及c.在所述兩個平行電極上施加電壓，其中所述電壓至少50kV，其中所述電壓在所述大塊基板材料的所述頂部表面上建立均勻的電磁力，其中所述電磁力能夠沿著所述分裂平面誘導裂縫傳播并從所述大塊基板材料分離分裂的基板材料。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：A·T·伊安庫，F·B·普林茲，
申請(專利權)人：小利蘭·斯坦福大學托管委員會，
類型：發明
國別省市：美國;US
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