单晶硅薄膜的晶片级剥离

小英说半导体

引言

本研究的目的是创建一种方法、工艺和工具，可以通过机械剥离产生均匀的单晶硅（c-Si）薄膜。这些薄膜可用于通过提供高性能的柔性基底，与现有的互补金属-氧化物-半导体（CMOS）制造技术兼容，从而推进高性能的柔性电子系统。一种具有成本效益的薄膜—硅来源将使柔性太阳能电池和可穿戴电子领域的新应用成为可能。

实验

对称条件假设在裂纹之前，超过应力达到平衡的地方。在测试期间，晶圆片是由用双面聚酰亚胺胶带将其粘附在刚性玻璃载玻片上。在模拟中，晶片的底座相应地固定，消除了分析工作中描述的衬底弯曲对最终应力状态的贡献。硅体的高度为550µm，是测试的直径为100 mm的晶片的代表性厚度。由于固定的约束，基底厚度并不是结果中的一个重要因素。进行了网格收敛性研究，以确认裂纹尖端周围的网格化是足够的。图1显示了定义裂纹尖端区域的同心网格特征。（江苏英思特半导体科技有限公司）

图1.样品网格概述和裂纹尖端区域的细节。

结果和讨论

合成后，可以在该过程的关键阶段创建晶圆的表面图。图2和图3显示了两个完整的晶圆图。红线代表LEXT线扫描，中间的表面是一个基本的插值来帮助可视化。这两个图代表了不同的目标裂纹深度图2显示中等膜厚度和图3显示出较低的薄膜厚度。每个图中都包含了描述镍的厚度、热处理后的曲率半径、镍膜中的计算应力以及剥离膜的厚度的表面。（江苏英思特半导体科技有限公司）

图2. 中等裂纹深度参数的晶圆贴图

图3. 低裂纹深度参数的晶圆贴图

结论

对于中等裂纹深度，由于镀镍过程中固有的问题，镍层的厚度向边缘增加，而相对较大的镀镍厚度会加剧这些问题。左边的镍也更厚，这可能是镀槽和方向的几何形状的结果样本的组成。边缘的曲率半径越大，对应镍厚度越大。在应力表面很难确定任何明显的趋势，尽管它似乎也更大。剥离表面在∼20µm左右呈现均匀，但与镍相同处急剧增加。

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