Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftrennen einer ersten Substratlage, eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Auftrennens und ein Substrat mit einer ersten Substratlage.

Im Stand der Technik existieren mehrere Verfahren, um Substrate entlang einer Ebene gezielt zu trennen. Eines der wichtigsten und bekanntesten Verfahren ist das sogenannte SmartCut® Verfahren. Beim SmartCut® Verfahren werden Atome, insbesondere Wasserstoffatome, in ein Substrat implantiert. In einem ersten Verfahrensschritt werden die Atome ionisiert und mit Hilfe eines elektrischen Feldes auf das Substrat beschleunigt. Die kinetische Energie der Ionen reicht aus, um in das Substrat einzudringen. Durch die Beschleunigungsspannung ist die Eindringtiefe sehr genau einstellbar. In einem zweiten Verfahrensschritt wird das so bearbeitete Substrat zu einem anderen Substrat gebondet. Denkbar wäre auch die Ausbildung einer Oxidschicht auf dem Substrat vor dem Bondvorgang. In einem dritten Verfahrensschritt wird das Substrat erwärmt. Durch die Erwärmung des Substrats rekombinieren die Wasserstoffatome zu Wasserstoffmolekülen. Die Wasserstoffatome werden nicht direkt in das Kristallgitter des Substrats eingebaut, das Substrat wird also lediglich hydriert. Die Wasserstoffmoleküle hingegen bilden ein Gas aus. Durch den Phasenübergang vom atomaren Wasserstoff zum Wasserstoffgas kommt es zu einer Volumenexpansion, welche entlang der Implantationsebene zu einem Bruch des Gefüges führt. Durch dieses Verfahren können sehr dünne Schichten von einem Substrat auf ein anderes Substrat übertragen werden. Noch wichtiger ist allerdings, dass damit die Herstellung eines Substratstapels möglich wird, der an seiner Oberseite eine sehr dünne kristalline Schicht hat, unter der sich eine Oxidschicht befindet. Derartige Substratstapel werden als Silicon-on-lnsulator (SOI) bezeichnet.

Andere Verfahren der Substrattrennung umfassen chemische und/oder mechanische Hilfsmittel. Einige Verfahren führen mit Hilfe eines Laserstrahls eine Vorschädigung ent- lang einer Ebene im Substrat durch, die allerdings nicht ausreicht, um das Substrat entlang dieser Ebene zu brechen. Das Substrat muss daraufhin mit Chemikalien geätzt werden. Die Chemikalien reagieren dann mit den Atomen entlang der Ebene, in der die Vorschädigung durchgeführt wurde, und ätzen das Substrat entlang dieser Ebene. Dieses Verfahren ist zeitaufwendig. Hier können mechanische Hilfsmittel, wie Klingen oder Drähte, verwendet werden, um das Substrat entlang der vorgeschädigten Ebene zu brechen. Die Verwendung mechanische Trennmittel beschleunigt den Vorgang, kann aber zu einem ungewollten Bruch des Substrats außerhalb der Ebene, entlang der Bruch ausschließen stattfinden sollte, führen.

Die Druckschrift US 7 052 978 B2 zeigt eine mittels Laser induzierte Schädigung eines Substrats. Der Laser erzeugt innerhalb des Substrats durch unterschiedliche Effekte eine Schädigung. Eine Fokussierung des Lasers ist hieraus aber nicht bekannt.

Alle im Stand der Technik vorhandenen Verfahren haben den Nachteil, dass eine zusätzliche Komponente benötigt wird, um den gewünschten Trenneffekt zu erzeugen oder, dass die Kontrolle des Bruchvorgangs nicht oder nur sehr schwer möglich ist. Beim SmartCut® Verfahren müssen beispielsweise Atome in das Substrat implantiert werden. Bei einem chemischen Ätzprozess müssen Chemikalien zur Verfügung gestellt werden. Bei einem mechanischen Trennprozess würde man zwar nur die mechanischen Trennmittel, wie Klinge oder Draht, benötigen, diese erlauben aber erfahrungsgemäß nur die Trennung vergleichsweise dicken Schichten von einem Substrat. Sie sind nicht für die Trennung dünner Schichten vom Substrat geeignet, insbesondere nicht für die Trennung von Schichten mit Dicken im Mikrometer- oder Nanometerbereich. Außerdem ist die Kontrolle des Bruchs entlang der gewünschten Ebene mit Hilfe mechanischer Trennmittel schwer bis gar nicht möglich. Bei Verfahren, in denen ein Laserstrahl in das Substrat geschossen wird, werden Optiken zur Fokussierung des Laserstrahls verwendet.

Hiervon ausgehend macht es sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, ein Verfahren bereitzustellen, das das Auftrennen von Substraten vereinfacht, insbesondere indem die beschriebenen Nachteile ausgeräumt werden, und insbesondere ebenfalls geeignet ist möglichst dünnes Substratteillagen nach dem Auftrennen einer Substratlage bereitzustellen. Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe mit dem Verfahren zum Auftrennen gemäß Anspruch 1 , mit einer Vorrichtung zum Auftrennen gemäß Anspruch 13 und einem Substrat gemäß Anspruch 15. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnungen.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Auftrennen einer ersten Substratlage entlang mindestens einer Trennlinie vorgesehen, umfassend:

- Bereitstellen der ersten Substratlage, und

- Auftrennen der ersten Substratlage entlang der Trennlinie, die durch Bestrahlen der ersten Substratlage mittels Laserlicht erzeugt wird, wobei zur Ausbildung der Trennlinie eine Leistung des Laserlichts derart eingestellt wird, dass die Leistung des Laserlichts einen Wert oberhalb eines kritischen Leistungswerts zur Ausbildung einer Selbstfokussierung des Laserlichts in der ersten Substratlage annimmt.

Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Leistung des verwendeten Laserlichts derart eingestellt wird, dass in der zu behandelnden, insbesondere in der aufzutrennenden, ersten Substratlage das Phänomen der Selbstfokussierung des Laserlichts auftritt. Das Phänomen der Selbstfokussierung beruht auf dem Kerreffekt und tritt insbesondere dann auf, wenn ein räumlich profiliertes Intensitätsprofil des Laserlichts mit ausreichend hoher Intensitätsamplitude mit dem Material der ersten Substratlage wechselwirkt. Hier treten nicht lineare Effekte auf. In einer alternativen Ausführungsform beruht das Phänomen der Selbstfokussierung auf der nichtlinearen Absorption. Da Brechungsindexeigenschaften abhängig sind von der Lichtintensität kann es bei ausreichend hoher Lichtintensität zu einem Brechungsindexprofil im Material kommen, das dazu führt, dass das Licht in einer Ebene innerhalb der ersten Substratlage aufgrund der vom Licht selbst initiierten Änderungen im Brechungsindexprofil fokussiert wird. Dadurch wird in dem durch die Selbstfokussierung festgelegten Fokalpunkt bzw. Fokus ein Teilbereich bzw. Teilabschnitt der späteren Trennlinie oder Trennebene festgelegt bzw. bestimmt.

Das Auftreten des Phänomens „Selbstfokussierung“ hängt dabei von Material- und Lasereigenschaften ab. Abhängig vom gewählten Material stellen sich unterschiedliche kritische Leistungen bzw. Pulsenergien ein, bei deren Überschreitung eine Selbstfokussierung auftritt. Anhand von experimentellen Erkenntnissen und/oder Simulationen ist es möglich, einen kritischen Leistungswert für die jeweils verwendeten Lasertypen bzw. das verwendete Laserlicht auf der einen Seite und das verwendete Material in der ersten Substratlage auf der anderen Seite festzulegen, abzuschätzen bzw. zu bestimmen. Der Effekt beruht darauf, dass der Brechungsindex eines Materials für hohe Intensitäten insbesondere linear, von der Intensität abhängt. Wird ein Laserstrahl mit einem inhomogenen, insbesondere Gauß-förmigen, Intensitätsquerschnitt in ein transparentes Material geschossen, dann führt eine Polarisation im zentrumsnahen Teil des Laserstrahls zu einer anderen Phasenverschiebung als in umliegenden Teilen. Es kann mathematisch und physikalisch bewiesen werden, dass dieser Umstand zu einer Eigenfokussierung des Laserstrahls führt, d. h. Photonen des Laserstrahls werden auf einem Punkt in einer Fokusebene in der ersten Substratlage fokussiert, selbst wenn der Laserstrahl beim Eingang in das Material nicht fokussiert wurde.

Insbesondere wird durch die Selbstfokussierung ein Fokus bzw. Fokalpunkt in dem Bereich festgelegt bzw. realisiert, durch den die Trennlinie verlaufen soll. Insbesondere ist die Trennlinie als zwei-dimensionale Trennebene zu verstehen. Durch ein entsprechendes Verfahren bzw. Verschieben der ersten Substratlage relativ zum Laserlicht bzw. Strahlengang des Laserlichts erfolgt eine flächige Ausbildung der dann als Trennebene ausgebildeten Trennlinie.

Durch die Selbstfokussierung ist es mit Vorteil möglich, derart hohe Intensitäten innerhalb der ersten Substratlage zu veranlassen, dass diese hohen Lichtintensitäten wiederrum zur physikalischen und/oder chemischen Modifikation innerhalb einer Ebene bzw. innerhalb eines Punktes führen, in der bzw. in dem die Selbstfokussierung erfolgt. Diese Modifikation in den Materialeigenschaften führt dann zur Ausbildung der Trennlinie bzw. -ebene, beispielsweise einer Sollbruchstelle oder sogar zum eigenständigen Auftrennen entlang der Trennlinie bzw. -ebene. Mit Vorteil kann dabei auf den Einsatz von umfangreichen Ätzmitteln oder komplexen optische Systemen oder auf das Einschießen von Ionen in die erste Substratlage verzichtet werden oder deren Umfang erheblich reduziert werden. Damit ist es zumindest möglich, den Aufwand beim tatsächlichen Brechen bzw. Auftrennen der ersten Substratlage weiter zu reduzieren, wodurch das Auftrennen der ersten Substratlage verbessert werden kann.

Als besonders vorteilhaft erweist sich auch der Umstand, dass lediglich die Leistung des Laserlichts angepasst werden muss, um die Selbstfokussierung zu realisieren. Auch wenn zur Bestimmung der kritischen Leistung eine Vielzahl von Parametern berücksichtigt werden müssen, reicht es aus, wenn die Leistung des Laserlichtes erhöht wird, um auf diese Weise die Selbstfokussierung zu veranlassen und insbesondere auch die Lage der Selbstfokussierung zu bestimmen. Dadurch wird auf vergleichsweise einfache Art und Weise die Möglichkeit gegeben, den Ort der Wechselwirkung zwischen dem Material der ersten Substratlage und dem Laserlicht festzulegen bzw. zu beeinflussen. Insbesondere lässt sich beispielsweise vergleichsweise schnell auf einen Materialwechsel reagieren, wenn die zu behandelnden ersten Substratlagen getauscht werden oder die Lage der Trennlinie geändert wird. Es ist keine weitreichende Anpassung der Anlage zur Durchführung des Verfahrens erforderlich.

Insbesondere ist es vorgesehen, dass die erste Substratlage Teil eines Substratverbunds ist oder Teil eines Substratverbunds mit der ersten Substratlage und einer zweiten Substratlage werden soll. Beispielsweise handelt es sich bei der ersten Substratlage um einen Wafer oder einen Teil eines Wafers und/oder um eine Bindungsschicht, die beispielsweise zwei andere Wafer-Substratlagen miteinander verbindet. Vorzugsweise umfassen die erste Substratlage und/oder eine zweite Substratlage Materialien wie Silizium oder Germanium. Vorzugsweise weist die erste Substratlage eine Dicke zwischen 1 nm und 5 mm, bevorzugt zwischen 1 nm und 1 pm und besonders bevorzugt zwischen 1 nm und 3.000 nm auf.

Mit Hilfe eines Czochralski Verfahrens kann beispielsweise aus einer Siliziumschmelze ein Barren (engl.: ingot) gezogen werden. Das beschriebene Verfahren eignet sich schließlich auch zur Abtrennung von Substratteillagen aus diesem Barren bzw. ingot, so dass die abgetrennte Substratteillage dann selbst ein eigenes Substrat bilden kann. Die Substratteillagen, die dann als eigenständiges Substrat weiterverarbeitet werden, würden in diesem Fall Dicken im Millimeterbereich aufweisen. Insbesondere erfolgt ein Auftrennen vor dem Bonden der ersten Substratlage mit der zweiten Substratlage.

Substratteillagen mit Dicken im Mikrometer- oder Nanometerbereich ergeben sich vorwiegend bei Verfahren, bei denen ein Schichttransfer (engl.: layer transfer) stattfinden soll. In diesem Fall wird die aufzutrennende erste Substratlage zuerst an eine zweite Substratlage gebondet und erst danach wird das Verfahren zum Auftrennen der ersten Substratlage verwendet. Insbesondere erfolgt ein Auftrennen nach dem Bonden der ersten Substratlage mit der zweiten Substratlage. Vorzugsweise weist die Oberfläche der ersten Substratlage eine Rauigkeit zwischen 0,01 und 300 nm, bevorzugt zwischen 0,01 und 30 nm und besonders bevorzugt zwischen 0,01 und 10 nm auf. Die Streuung des in die erste Substratlage eingekoppelten Laserstrahls ist umso geringer, je geringer die Rauigkeit der Substratlagenoberfläche ist. Niedrige Oberflächenrauigkeiten auf den Substratlagenoberflächen sind daher bevorzugt.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Laserstrahlen eine Wellenlänge aufweisen, die zwischen 0,1 pm und 500 pm, vorzugsweise zwischen 0,2 pm und 100 pm, besonders bevorzugt zwischen 0,3 pm und 50 pm, besonders bevorzugt zwischen 0,5 pm und 10 pm oder sogar zwischen 1 pm und 2,5 pm liegt. Auf diese Weise kann die Trennschicht besonders effizient und gezielt bestrahlt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass der Laser eine Leistung aufweist, die zwischen 1 W und 1000 W, vorzugsweise zwischen 5 W und 800 W, noch bevorzugter zwischen 7 W und 600 W, am bevorzugtesten zwischen 10 W und 500 W. am allerbevorzugtesten zwischen 20 W und 200 W liegt.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Laserfläche kleiner als 2000 pm ² , vorzugsweise kleiner als 500 pm ² , bevorzugt kleiner als 80 pm ² und besonders bevorzugt kleiner als 20 pm ² , oder sogar kleiner als 1 pm ² ist. Die Fläche der Trennschicht bzw. Trennlinie, auf welche der Laserstrahl einwirkt ist vorteilhaft klein und gezielt, um lokal die Hafteigenschaften der Trennschicht zu reduzieren bzw. diese zu zerstören.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass zwischen Einwirkbereichen der Laserstrahlen auf die Trennschicht mindestens 0,1 pm, vorzugsweise mindestens 1 pm, bevorzugt mindestens 5 pm, besonders bevorzugt mindestens 10 pm oder sogar mindestens 50 pm liegen, so dass die Einwirkbereiche der Laserstrahlen nicht überlappen. Auf diese Weise ist ein besonders einfaches und effizientes Trennen möglich.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass als Laserlicht Ultrakurzlaserpulse verwendet werden, bevorzugt ns (Nanosekunden) - pulse, bevorzugt ps (Pikosekunden) -Pulse und besonders bevorzugt fs (Femtosekunden) - Pulse oder sogar as (Attosekunden) - pulse. Die Dauer der Lichtpulse ist somit bevorzugt kleiner als 10' ⁹ s, vorzugsweise kleiner als 10' ¹¹ s, bevorzugt kleiner als 10' ¹³ s, am bevorzugtesten kleiner als 10' ¹⁵ s oder sogar kleiner als 10' ¹⁶ s.

Mit entsprechend kurzen Pulsdauern ist es mit Vorteil auf einfache Weise möglich, Laserleistungen bzw. Lichtintensitäten zu erzeugen, die für die Selbstfokussierung erforderlich sind. Entsprechende Pulse machen in der Regel die Verwendung von besonderen Optiken erforderlich, wie beispielsweise refraktive, reflektierende und/oder gitterartige optische Bauelemente. Bevorzugt wird ein Durchtreten des Laserlichts mit hoher Intensität durch Material möglichst vermeiden. Ein solches Propagieren durch ein Medium kann andernfalls zu Modifikationen in der Pulsform und/oder zu Intensitätsreduktion führen. Vorstellbar ist aber, dass eine Strahlaufweitung verwendet wird, wodurch zunächst die Gesamtintensität über das räumliche Profil des Laserpulses reduziert wird, um bevorzugt unmittelbar vor Eintritt in die erste Substratlage den Laserstrahl wieder zu fokussieren und die Aufweitung aufzuheben. Dadurch ist es beispielsweise möglich, das Laserprofil bzw. Intensitätsprofil bei geringer Intensität zu modulieren bzw. zu beeinflussen, um eine möglichst optimale Selbstfokussierung in der ersten Substratlage zu veranlassen. Grundsätzlich kann auch mit einfachen Blenden oder anderen optischen Bauteilen Einfluss genommen werden auf das räumliche Intensitätsprofil des Laserstrahls. Das Intensitätsprofil wird vorzugsweise durch Refraktionsoptiken erzeugt. Denkbar ist auch die Verwendung von Aperturen, Feldzuordnern (engl.: field mapper), Linsenarrays, Integratoren oder Strahlho- mogenisierern und/oder Axicons.

Vorzugsweise ist das Laserlicht mit einem räumlichen Profil versehen, insbesondere einem Gauss-förmigen, einem Lorenz-förmigen oder einem Cauchy-förmigen Intensitätsprofil. Ein entsprechendes Intensitätsprofil erweist sich insbesondere deswegen als vorteilhaft, weil es besonders geeignet ist zu der Brechungsindexprofilierung, die zur Selbstfokussierung mittels Kerr-Effekt führt. Vorzugsweise ist es auch vorstellbar, dass gezielt mittels entsprechenden optischen Bauelementen ein entsprechendes räumliches Intensitätsprofil realisiert wird, beispielsweise wenn das von einer Laserquelle bereitgestellte Intensitätsprofil abweicht von einem bevorzugten Intensitätsprofil. Schließlich ist es zur Erzeugung des Kerr-Effekts bevorzugt vorgesehen, ein im Querschnitt nicht-homogenes Intensitätsprofil der Laserstrahlung zu erzeugen. Vorzugsweise wird ein Intensitätsprofil mit einer Gauss-förmigen, Lorentz-förmigen und/oder Cauchy förmigen Geometrie erzeugt. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Trennlinie entlang einer im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene verlaufenden Ebene erstreckt. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, die erste Substratlage entlang einer Ebene aufzutrennen, die im Wesentlichen parallel zu dessen eigener Haupterstreckungsebene verläuft. Ein Auftrennen entlang der Trennlinie, die im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene verläuft, ist insbesondere dann von Vorteil, wenn vergleichsweise dünne Substratteillagen erzeugt werden sollen. Insbesondere führt das Auftrennen zur Trennung einer primären Substratteillage und einer sekundären Substratteillage, die aus der ersten Substratlage durch das Auftrennen hervorgehen. Beispielsweise lassen sich Beschichtungen auf eine gewünschte Dimension runterreduzieren.

Alternativ ist es vorstellbar, dass die Trennlinie im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsebene verläuft und somit ein Vereinzeln, d. h. ein Dicing, in einzelne Teilstücke der ersten Substratlage ermöglicht wird, die insbesondere vor dem Zertrennen in der Haupterstreckungsebene benachbart zueinander angeordnet sind.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die erste Substratlage während des Bestrahlens mit einer zweiten Substratlage verbunden ist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die erste Substratlage und die zweite Substratlage stoffschlüssig, formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind und dass die zweite Substratlage dem einfallenden Laserlicht zugewandt ist. Mit anderen Worten: Das Laserlicht propagiert zunächst durch die zweite Substratlage, bevor es in die erste Substratlage eintritt und dort aufgrund der eintretenden Selbstfokussierung eine Trennlinie bzw. einen Teilabschnitt der Trennlinie erzeugt. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die zweite Substratlage vom Laserlicht passiert wird und die Fokusbildung durch Selbstfokussierung in der ersten Substratlage nach dem Passieren der zweiten Substratlage erzeugt wird. Dabei wird insbesondere bei der Einstellung der Laserlichtleistung darauf geachtet, dass vorzugsweise bereits ein Teilfokussieren in der zweiten Substratlage erfolgt und die gewünschte finale Fokussierung in der ersten Substratlage realisiert wird.

Eine Tiefe der Fokusebene kann durch die Laserparameter, insbesondere durch die Wellenlänge des verwendeten Lasers, eingestellt werden. Je näher die Fokusebene an der Substratlagenoberfläche liegen soll, desto kurzwelliger sollte die Laserstrahlung sein. Im Labor haben sich Neodym-YAG Laser mit einer Wellenlänge von 1064 nm für oberflächennahe Bearbeitung bewährt. Mit Wellenlängen um die 1550 nm erreicht man Tiefen von einigen 100 pm.

Messungen haben ergeben, dass man mit einer Wellenlänge von 1950 pm, einer Pulsdauer von ca. 5 ps und einem Spotgrößendurchmesser von ca. 20-30 pm eine Energie von ca. 10 pJ pro Puls erhält. Ab dieser Energie beginnt ungefähr die Schädigung von Silizium.

In einer Ausführungsform steht der Laserstrahl normal auf der ersten Substratlage und die erste Substratlage bewegt sich aktiv relativ zum gesamten optischen Aufbau, d.h. zum Laserstrahl. Für diese Ausführungsform muss die erste Substratlage an einem möglichst schnell beweglichen Substrathalter fixiert werden. Der Substrathalter sollte dennoch über eine möglichst hohe Auflösung der Verfahrensachsen verfügen, um den Laserstrahl exakt positionieren zu können.

In einer anderen Ausführungsform kann sich der optische Aufbau, insbesondere der Laserstrahl, aktiv relativ zur ersten Substratlage bewegen. Hierzu wird bevorzugt eine Laserlichtausrichtungsvorrichtung verwendet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden als Laserlichtausrichtungsvorrichtungen spezielle optische Elemente, insbesondere in Form eines galvanometrischen Scanners, verwendet, um den Laserstrahl über die erste Substratlage zu scannen und so eine flächig ausgebildete und entlang einer Haupterstreckungsebene verlaufende Trennschicht auszubilden. Vorzugsweise umfasst die Laserlichtausrichtungsvorrichtung ein telezentrisches Objektiv, bevorzugt ein telezentrisches Objektiv mit beidseitig telezentrischem Strahlengang. Der Laserstrahl wird dabei von der Laserlichtausrichtungsvorrichtung durch eine Linse oder mehrere Linsen geleitet, welche den Laserstrahl so bricht bzw. brechen, dass der Laserstrahl immer normal auf die erste Substratlage und/oder zweite Substratlage einfällt. Die verwendete Linse ist meistens kleiner als die zu scannende erste Substratlage. Die erste Substratlage muss daher in einem Schrittverfahren (engl.: step-and- repeat) relativ zum optischen Aufbau bewegt werden. Der Vorgang wird dann an mehreren Stellen wiederholt, bis die gesamte zu scannende erste Substratlage bestrahlt wurde. Denkbar ist die Änderung der Laserparameter, insbesondere der Laserleistung, sodass die Position der Fokusebene geändert werden kann.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die erste Substratlage mit einer dritten Substratlage verbunden ist, wobei die erste Substratlage, die zweite Substratlage und die dritte Substratlage entlang einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene verlaufenden Stapelrichtung übereinander angeordnet sind und die erste Substratlage die Bindungsschicht zwischen der zweiten Substratlage und dritten Substratlage ist. Durch die entsprechende Selbstfokussierung in die als Bindungsschicht ausgebildete erste Substratlage ist es mit Vorteil möglich, ein Auftrennen eines existierenden oder gefertigten Substratverbundes zu ermöglichen. Somit ist es mit dem hier beschriebenen Verfahren auch möglich, ein De- bonden vorzunehmen, um bestimmte Substratlagen, beispielsweise die zweite Substratlage und die dritte Substratlage, voneinander zu trennen.

Zur Abtrennung der zweiten Substratlage von der dritten Substratlage, die über die erste Substratlage miteinander verbunden sind, bzw. zum Auftrennen der ersten Substratlage können zusätzliche Vorrichtungen, insbesondere entsprechende Substrathalter mit entsprechenden Fixiermitteln, verwendet werden. Beispielsweise sind ein erster Substrathalter und ein zweiter Substrathalter vorgesehen, die einander gegenüberliegen, während zwischen dem ersten Substrathalter und dem zweiten Substrathalter die aufzutrennende erste Substratlage angeordnet ist. Eine erste Vorrichtung, insbesondere der erster Substrathalter, befindet sich an einer der zweiten Substratlage zugewandten Seite. Eine zweite Vorrichtung, insbesondere ein zweiter Substrathalter, befindet sich an einer der dritten Substratlage zugewandten Seite. Die Vorrichtungen fixieren die Substrate bzw. die Substratlagen mit entsprechenden Fixiermitteln, insbesondere mit einer Vakuumfixierung und/oder einem Klemmmittel. Durch eine Relativbewegung der beiden Vorrichtungen voneinander weg, können die beiden Substratlagen, d. h. die zweite und die dritte Substratlage, voneinander getrennt und gleichzeitig an den Vorrichtungen, d. h. am ersten und zweiten Substrathalter, fixiert werden. Gleiches gilt für eine Vorrichtung, die direkt an einer Oberseite der aufzutrennenden ersten Substratlage fixiert wird.

Zur Überwindung der letzten verbleibenden Anziehung zwischen den mit Hilfe des Verfahrens getrennten Substratlagen werden Kräfte zwischen 1 N und 100 kN, vorzugsweise zwischen 1 N und 10 kN, bevorzugt zwischen 1 N und 1 kN, besonders bevorzugt zwischen 1 N und 100 N oder sogar zwischen 1 N und 10 N aufgebracht. Die Trennebene bzw. Trennlinie hat eine Dicke zwischen 1 nm und 10 pm, vorzugsweise zwischen 1 nm und 1 pm, bevorzugt zwischen 1 nm und 100 nm und besonders bevorzugt zwischen 1 nm und 10 nm. Werden in der Trennebene bzw. Trennlinie Volumendefekte erzeugt, insbesondere Löcher, lokale Aufschmelzungen und/oder Vergleichbares, dann liegt die Größe dieser Volumendefekte zwischen 1nm und 10 pm, vorzugsweise zwischen 1 nm und 1 pm, bevorzugt zwischen 1 nm und 100 nm und besonders bevorzugt zwischen 1 nm und 10 nm.

Er ist vorzugsweise vorgesehen, dass eine Linse verwendet wird, um eine Vorfokussierung des Laserlichts vor Eintritt in die erste Substratlage zu veranlassen. Dadurch kann mit Vorteil die Lichtleistung des Laserstrahls bei Eintritt in die erste Substratlage kontrolliert eingestellt und beispielsweise an die Materialeigenschaften der ersten Substratlage angepasst werden. Vorstellbar ist auch die Verwendung von einem Hohlspiegel zur Fokussierung, dadurch ist es mit Vorteil möglich sowohl eine Fokussierung als auch eine Umlenkung des Laserstrahls zu ermöglichen, was mit Vorteil für eine Bauraumökonomie der Vorrichtung sorgen kann. Schließlich ist kein geradliniger Verlauf für den Laserstrahl erforderlich.

Alternativ ist es vorstellbar, dass zwischen Laserquelle und erster Substratlage keine Linse angeordnet ist, d. h. ein Strahlengang des Laserlichts ist frei von Linsen und/oder Hohlspiegeln.

Bevorzugt ist es vorgesehen, dass das Auftrennen durch eine mechanische Krafteinwirkung, eine weitere Laserlichteinstrahlung, ein Einbringen von Ionen, Atomen und/oder Molekülen, eine chemische Einwirkung und/oder ein Einbringen von Wärme unterstützt wird. Mit anderen Worten: Das Erzeugen der Trennlinie reicht noch nicht vollständig aus, um das Auftrennen der ersten Substratlage zu bedingen, sondern es wird als Trennlinie eine Art Sollbruchebene oder -linie erstellt, die unter Hinzufügen eines weiteren Einflusses, wie beispielsweise eine Krafteinwirkung, eine weitere Lichteinwirkung und/oder eine chemische Einwirkung schließlich gebrochen wird, um ein Auftrennen innerhalb der ersten Substratlage zu verursachen. Beispielsweise ist es hierbei vorstellbar, dass entsprechende Saugvorrichtungen an Ober- und/oder Unterseite der ersten Substratlage anhaften und durch entsprechende Zug- und/oder Scherkräfte ein mechanisches Einwirken auf die erste Substratlage veranlasst wird. Ist eine Krafteinwirkung zur T rennung notwendig, ist die Kraft kleiner als 1000 N, vorzugsweise kleiner als 500 N, noch bevorzugter kleiner als 100 N, am bevorzugtesten kleiner als 10 N, am allerbevorzugtesten kleiner als 1 N.

In einer beispielhaften Ausführungsform wird der Laserstrahl auf mindestens einen Punkt einer Fokusebene gerichtet, um das Material durch eine hohe Energiedichte zu schmelzen oder sogar direkt zu sublimieren. Wird das Material geschmolzen, sollte bevorzugt ein Trennvorgang, beispielsweise ein zusätzliches mechanisches Einwirken, vorzugsweise noch im schmelzflüssigen Zustand erfolgen. Schließlich ist der Schmelzbereich durch die sehr fokussierte Einbringung der Energie durch den Laserstrahl vergleichsweise klein und die in der Schmelze gespeicherte Wärme wird sehr schnell wieder über das Substrat in die Umgebung abgegeben, sodass mit einer sehr schnellen Abkühlung, insbesondere noch vor dem eigentlich durchzuführenden Trennvorgang, zu rechnen ist.

Das Gefüge der erstarrten Schmelzbereiche könnte dennoch eine geringere Bruchfestigkeit als das ursprüngliche Gefüge aufweisen und so als Sollbruchstelle dienen. Wird das Material sublimiert, kann das Material in den seltensten Fällen wieder derart resublimie- ren, dass eine erneute Bindung zwischen den zu zertrennenden Substrathälften der ersten Substratlage erzeugt wird. Das Material wird sich zwar noch im Grenzbereich befinden, gilt aber im technischen Sinne als entfernt.

In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform erzeugt die hohe Intensität des Laserstrahls in Material innerhalb der Fokusebene eine chemische Reaktion, die im weiteren Verlauf zu einem Bruch führt.

Bevorzugt ist es vorgesehen, dass, insbesondere in einem vorbereitenden Verfahrensschritt, Ionen in die erste Substratlage, insbesondere in den Bereich der späteren Trennlinie, eingebracht werden, insbesondere indem sie beschleunigt werden und in die erste Substratlage eingeschossen werden. Anschließend wird in den Bereichen mit Ionen die Fokusebene durch die Selbstfokussierung erzeugt. Beispielsweise könnte das bekannte SmartCut® Verfahren dahingehend erweitert werden, dass nicht mehr der gesamte Substratstapel erwärmt werden muss, sondern dass durch den Effekt der Selbstfokussierung die Wärme durch den Laser so gezielt eingebracht wird, dass sich entlang der Fokusebene die Wasserstoffatome zu Wasserstoffmolekülen rekombinieren und damit zum Bruch des Gefüges gemäß des SmartCut® Verfahrens führen. Dabei ist es bevorzugt vorgesehen, dass Ionen in einer Implentierungsebene eingelassen werden. Ein Abstand zwischen Implementierungsebene und der Fokusebene ist dabei kleiner als 1 mm, vorzugsweise kleiner als 100 pm, bevorzugt kleiner als 1 pm, besonders bevorzugt kleiner als 100 nm, oder sogar kleiner als 10 nm. Weiterhin ist es vorstellbar, dass die erste Substratlage mit der Implentierungsebene über mindestens eine Beschichtung mit einer zweiten Substratlage verbunden wird, bevor ein Auftrennen der ersten Substratlage erfolgt, indem mittels Selbstfokussierung Wärme im Bereich der Implementierungsebene zugeführt wird. Durch die Bearbeitung mit dem selbstfokussierenden Licht erfolgt ein physikalischer bzw. chemischer Effekt, der zu einer Rekombination der in der Im- plantierungsebene implantierten Atome- oder Moleküle führt. Insbesondere bei der Verwendung implantierter Wasserstoffionen erfolgt die Rekombination der Wasserstoffatome zu Wasserstoffmolekülen. Die Wasserstoffmoleküle weisen ein höheres molares Volumen auf. Das so entstehende Wasserstoffgas dehnt sich aus und führt zu einer Schädigung entlang der Implantierungsebene. Durch die Verbindung mit der zweiten Substratlage über die mindestens eine Beschichtung ist es mit Vorteil möglich, ein Gesamtsubstrat mit der zweiten Substratlage bereitzustellen, die mit einer vergleichsweise dünnen Substratteillage versehen ist, die nach dem Auftrennen stehen geblieben ist und über die Beschichtung an die zweite Substratlage gebunden ist. Dadurch kann beispielsweise ein Silizium-Auf-Isolator Substrat (engl.: silicon-on-lnsulator, SOI) gebildet werden.

Denkbar ist auch, dass andere Atome im Gefüge vorliegen, die im Zuge einer thermischen Beanspruchung zu ihren entsprechenden Molekülgasen rekombinieren und einem, dem SmartCut® Verfahren ähnlichen, Effekt bewirken. Denkbar wäre auch, dass man Halogenide, insbesondere Fluor, Chlor, Brom oder lod, ionisiert und in das Substrat schießt. Denkbar wäre auch die Verwendung von Stickstoff- oder Sauerstoffatomen, die zu ihren entsprechenden Molekülgasen rekombinieren. Das SmartCut® Verfahren wird durch die Erfindung dahingehend erweitert, dass nicht mehr der gesamte Substratstapel einer thermischen Behandlung ausgesetzt wird, was sich schonend auf bereits vorhandene funktionale Einheiten, insbesondere Mikrochips, Speicherchips, MEMS, LEDs etc. auswirken kann. Bevorzugt erflogt das Einbringen von Ionen, Atomen und/oder Molekülen zeitlich vor dem Ausbilden der Trennlinie unter Ausbildung einer Selbstfokussierung.

In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform werden in das zu zerstörende Substrate und/oder die zu zerstörende Schicht Atome und/oder Moleküle mit einer für die verwen- dete Laserstrahlung hohen Absorption implantiert. Dadurch werden die Photonen der Laserstrahlung bevorzugt von den implantierten Atomen und/oder Molekülen absorbiert, was zu einer sehr starken thermischen Bewegung und damit zu eine Schädigung des umliegenden Gefüges führt.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Verfahren zur Herstellung eines Substratlagenverbunds, beispielsweise umfassend eine erste Substratlage und eine zweite Substratlage, verwendet wird, wobei nach dem Auftrennen eine erste Dicke der ersten Substratlage kleiner ist als eine zweite Dicke der zweiten Substratlage. Dabei werden erste Dicke und zweite Dicke entlang einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene verlaufenden Stapelrichtung gemessen. Damit ist es mit Vorteil möglich, Beschichtungen von Substratlagen auf eine gewünschte, insbesondere vergleichsweise geringe Schichtdicke zu reduzieren. Dies gestattet es beispielsweise Schichtdicken zu realisieren, deren Wert kleiner ist als 1000 nm, vorzugsweise kleiner als 500 nm, besonders bevorzugt kleiner als 100 nm.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die erste Substratlage einen keramischen Werkstoff, einen polymeren Werkstoff, Silizium und/oder Germanium umfasst. Entsprechend der gewählten Materialien der ersten Substratlage, der zweiten Substratlage und/oder der dritten Substratlage wird die Laserlichtleistung entsprechend angepasst, um den gewünschten Effekt der Selbstfokussierung zu bedingen.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass während des Bestrahlens die erste Substratlage entlang einer, durch einen geplanten Verlauf der Trennlinie innerhalb der ersten Substratlage vorgegebenen Richtung bewegt wird. Mit anderen Worten: Während der Laserstrahl ortsfest ist und insbesondere nicht durch schwenkbare Spiegel versetzt bzw. verlagert wird, erfolgt eine Bewegung, um die Trennlinie zu erzeugen dadurch, dass die erste Substratlage gegenüber der Laserquelle und insbesondere gegenüber dem ortsfesten Laserstrahl bewegt wird. Dadurch kann mit Vorteil sichergestellt werden, dass das Laserlicht möglichst senkrecht auf jede Stelle auftritt, um zu vermeiden, dass aufgrund sich ändernder Ausrichtung die Trennlinie uneben wird. Weiterhin ist es mit Vorteil möglich, zu verhindern, dass Laserlicht vom bestrahlten Substrat zu Seite reflektiert werden. Stattdessen kann bei entsprechender Konstanz bezüglich der Oberflächenausrichtung der ersten Substratlage das rückreflektierte Licht auf ein festgelegtes Raumvolumen begrenzt werden. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Auftrennen allein durch die Bestrahlung mittels Laserlicht bewirkt wird. Mit anderen Worten: In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird bereits das Aufbrechen durch die Selbstfokussierung veranlasst. Dadurch wird ein besonders einfach durchzuführendes Verfahren bereitgestellt, da keine weiteren zusätzlichen Arbeitsschritte erforderlich sind, um ein Aufbrechen zu bedingen. In einer beispielhaften Ausführungsform wird der Laserstrahl auf mindestens einen Punkt einer Fokusebene gerichtet, um dort einen direkten Bruch der chemischen Bindung zu erzeugen. Direkt gebrochen werden können insbesondere kovalente Verbindungen in einem keramischen oder polymeren Werkstoff. Die Energiedichte des selbstfokussierten Laserstrahls ist dabei so groß, dass die Elektronen, welche die kovalente Verbindung erzeugen, aus dem Molekülorbital entfern werden.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Laserquelle, die geeignet ist, Leistungen des Laserlichts bereitzustellen, die eine Selbstfokussierung in einer ersten Substratlage realisieren. Alle für das Verfahren beschriebenen Vorteile und Merkmale lassen sich analog übertragen auf die Vorrichtung. Insbesondere erweist es sich als vorteilhaft eine Ultrakurzpulslaserquelle zu verwenden, da mit den hier bereitgestellten Laserpulsen die gewünschten Intensitäten vergleichsweise einfach realisierbar sind. Weiterhin ist es vorstellbar, dass die Quelle eine Steuereinrichtung zur Einstellung der Laserleistung bereitstellt, wodurch mit Vorteil die Laserleistung auf die gewünschte Größe eingestellt werden kann, um kontrolliert die Selbstfokussierung in bestimmten Bereichen zu veranlassen.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Vorrichtung ein Halteelement umfasst, das bewegbar ist, insbesondere in einer parallel zur Haupterstreckungsebene der ersten Substratlage verlaufenden Ebene. Dadurch ist es mit Vorteil möglich, dass eine Relativbewegung der ersten Substratlage bzw. des Substratlagenverbunds erfolgt während der Laserstrahl ortsfest bleibt. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Substrat, umfassend mindestens eine erste Substratlage, hergestellt mit einem erfindungsgemäßen Verfahren. Alle Merkmale und Eigenschaften für das Verfahren lassen sich analog übertragen auf die Vorrichtung. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.

Die zeigen in:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4a eine schematische Darstellung eines ersten Verfahrensschritts eines Verfahrens gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4b eine schematische Darstellung eines zweiten Verfahrensschritts eines Verfahrens gemäß der vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4c eine schematische Darstellung eines dritten Verfahrensschritts eines Verfahrens gemäß der vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4d eine schematische Darstellung eines vierten Verfahrensschritts eines Verfahrens gemäß der vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und

Fig. 4e eine schematische Darstellung eines fünften Verfahrensschritts eines Verfahrens gemäß der vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In den Figuren sind gleiche Bauteile oder Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Figuren sind nicht maßstabsgetreu. Um die Übersichtlichkeit zu erhöhen, wird insbesondere ein für das Verfahren vorgesehener Laserstrahl 2 breiter dargestellt. Insbesondere wird der Laserstrahl 2 symbolisch als Strahl eingezeichnet, obwohl bevorzugt hochenergetische Laserlichtimpulse erzeugt und auf eine erste Substratlage 2 und/oder eine zweite Substratlage 4 gerichtet werden. Eine Selbstfokussierung 2k des Laserstrahls 2 wird vereinfacht durch ein konvergentes Strahlenbündel dargestellt, dessen Spitze in einer Fokusebene 3 endet. Bevorzugt wird allerdings eine hohe Anzahl ultrakurzer Laserpulse entlang des als Laserstrahls 2 eingezeichneten Pfades auf die erste Substratlage 1 und/oder die zweite Substratlage 4 gerichtet und führt aufgrund nichtlinearer Effekte in den Materialien der ersten Substratlage 1 und/oder der zweiten Substratlage 4 zu einer Selbstfokussierung 2k. Von besonderer Bedeutung ist die hohe Intensität im Fokalpunkt bzw. Fokus 2f, der insbesondere durch die Selbstfokussierung 2k entsteht.

Die Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Laserstrahl 2 wird auf eine Fokusebene 3 einer ersten Substratlage 1 gerichtet. Durch die Kenntnis der Materialeigenschaften des Substrats 1 in Verbindung mit den Eigenschaften des verwendeten Laserstrahls 2 kann die Fokusebene 3 bestimmt und festgelegt werden. Bevorzugt wird ein Kerr-Effekt dazu ausgenutzt einen chemischen und/oder physikalischen (Folge-)Effekt, insbesondere in der Fokusebene 3 oder deren näherer Umgebung, zu erzeugen, der im weiteren Verlauf zu einer Abtrennungsmöglichkeit einer primären Substratteillage 1o von einer zweiten Substratteillage 1u führt.

Die Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Substratverbund umfasst neben der ersten Substratlage 1 mindestens eine zweite Substratlage 4. Denkbar wäre auch die Verwendung mehrerer zweiter Substratlagen 4, die insbesondere gestapelt sind, wobei der Stapel von mehreren zweiten Substratlagen 4 an die erste Substratlage 1 angebunden ist. Die nichtlinearen optischen Effekte, die zu einer Selbstfokussierung des Laserstrahls 2 führen, beginnen bereits in der mindestens einen zweiten Substratlage 4. Die Fokusebene 3 liegt im vorliegenden Fall in der ersten Substratlage 1. Würde die Fokusebene 3 in der zweiten Substratlage 4 liegen, würde ein Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 vorliegen. Die Fokusebene 3 kann bei der Verwendung mehrerer Schichten 4 auch innerhalbe einer der mehreren zweiten Substratlagen liegen und muss nicht im Substrat 1 enden. Es ist somit bevorzugt vorgesehen, mindestens eine zweite Substratlage 4 und damit mindestens ein weiteres Material zu verwenden, um die Selbstfokussierung des Laserstrahls 2 schon vor der ersten Substratlage 1 und/oder vor der zweiten Substratlage 4 zu beginnen, die eigentlich getrennt werden soll.

Die Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Selbstfokussierung des Laserstrahls 2 ausgenutzt, um die Fokusebene 3 in eine als Bindungsschicht dienende erste Substratlage 1 zu legen, deren Aufgabe darin besteht, die zweite Substratlage 4 und die dritte Substratlage 5 miteinander zu verbinden. Dadurch kann die Erfindung insbesondere auch zum Debonden zweier Substratlagen eines Substratverbunds verwendet werden.

Die Figur 4a zeigt einen ersten Verfahrensschritt eines Verfahrens, bei dem ein, vorzugsweise ionisierter, Atom- oder Molekülstrahl 6 in eine erste Substratlage 1 geschossen wird. Vorzugsweise werden ionisierte Wasserstoffatome in die Substratlage 1 geschossen. Durch eine kinetische Energie der Atome oder Moleküle in dem Atom- oder Molekülstrahl 6 kann eine mittlere Eindringtiefe der Atome oder Moleküle in der ersten Substratlage 1 festgelegt werden. Eine Implantierungsebene 8 ist die Ebene, in der sich die Atome- oder Moleküle im statistischen Mittel anhäufen.

Die Figur 4b zeigt einen zweiten Verfahrensschritt eines Verfahrens, bei dem eine Beschichtung 7 auf die Substratoberfläche aufgebracht wird, über welche die Atome oder Moleküle des Atom- oder Molekülstrahls 6 eingebracht worden sind. Bei der Beschichtung 7 handelt es sich insbesondere um ein thermisches, vorzugsweise um ein natives, Oxid. Die Dicke der Beschichtung 7 kann durch Rückschleifen, Rückdünnen und/oder Rückätzen reduziert werden. Dieser Verfahrensschritt wird nicht zusätzlich dargestellt. Nach dem Aufbringen der Beschichtung 7 ist es optional möglich, eine Hybridbondoberfläche herzustellen. Dazu werden durch mehrere Verfahrensschritte (nicht eingezeichnet o- der beschrieben) Löcher in der Beschichtung 7 erzeugt, die vorzugsweise sogar bis in die Substratlage 1 reichen. Die Löcher werden danach durch einen Beschichtungsprozess mit einem Elektrikum, vorzugsweise Kupfer, ausgefüllt. Danach erfolgt ein Rückschleifen des überflüssigen Kupfers bis auf die Beschichtung 7. Das Metall in den Löchern dient in weiterer Folge als elektrischer Kontakt. Durch diesen Vorgang entsteht also eine Hybridoberfläche, bestehend aus elektrisch leitfähigen Kupferkontakten, die von dem dielektrischen Material der Beschichtung 7 umgeben sind. Dem Fachmann auf dem Gebiet sind solche Hybridoberflächen bekannt. Um die Übersichtlichkeit der Zeichnung zu gewährleisten wird auf die genaue Darstellung derartiger Hybridoberflächen verzichtet.

Die Figur 4c zeigt einen dritten Verfahrensschritt eines Verfahrens, bei dem die erste Substratlage 1 über die Beschichtung 7 mit einer zweiten, ebenfalls beschichteten, besonders bevorzugt identisch beschichteten, Substratlage 4, beispielsweise ohne Implementierungsebene 8, gebondet wird. Bei dem Bond handelt es sich bevorzugt um einen Fusions- bzw. Direktbond. Besitzen die Substratlage 1 und die Substratlage 4 beide eine Hybridbondoberfläche, so werden die Kontakte beider Hybridbondoberflächen bei diesem Verfahrensschritt möglichst exakt zueinander ausgerichtet, bevor der Bond erfolgt, existieren in der Substratlage 4 bereits funktionale Einheiten wie Mikrochips, MEMS, LEDs, Speicherbausteine etc. die über die Kontakte der Hybridbondoberfläche damit mit der ersten Substratlage 1 elektrisch leitend verbunden sind (nicht eingezeichnet).

Die Figur 4d zeigt einen vierten Verfahrensschritt des Verfahrens, bei dem das Verfahren zum Auftrennen gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform angewendet wird. Die Fokusebene 3 des Laserstrahls 2 fällt ungefähr mit der Implantierungsebene 8 zusammen. Eine mittlere Differenz zwischen der Fokusebene 3 und der Implantierungsebene 8 ist dabei kleiner als 1 mm, vorzugsweise kleiner als 100 pm, bevorzugt kleiner als 1 pm, besonders bevorzugt kleiner als 100 nm, oder sogar kleiner als 10 nm. Durch den Effekt der Selbstfokussierung des Laserstrahls 2 in der Fokusebene 3, und damit in der Implantierungsebene 8, wird entlang der Implantierungsebene 8 eine sehr hohe Temperatur erzeugt, welche einen physikalischen und/oder chemischen Effekt bei den implantierten Atomen oder Molekülen zur Folge hat. Vorzugsweise handelt es sich bei dem physikalischen bzw. chemischen Effekt um eine Rekombination der in die Implantierungsebene 8 implantierten Atome- oder Moleküle. Insbesondere bei der Verwendung implantierter Wasserstoffionen erfolgt eine Rekombination der Wasserstoffatome zu Wasserstoffmolekülen. Die Wasserstoffmoleküle weisen eine höheres molares Volumen auf. Das so entstehende Wasserstoffgas dehnt sich aus und führt zu einer Schädigung entlang der Implantierungsebene 8. Dieser Effekt ist aus dem SmartCut™ Verfahren bekannt und wird durch das Auftrennen mit dem selbstfokussierenden Laserlicht nun dahingehend verbessert, dass nicht der gesamte Substratstapel in einem Ofen wärmebehandelt werden muss, sondern dass die Wärmebehandlung sehr präzise, lokal entlang der Implantierungsebene 8 erfolgt. Das erfindungsgemäße Verfahren erweitert damit das aus dem Stand der Technik bekannte SmartCut™ Verfahren entscheidend. Es kann auch jede andere Atom- oder Molekülart, welche bei der erfindungsgemäßen Einwirkung des Laserstrahls 2 einen physikalischen und/oder chemischen Effekt zur Folge hat, welcher eine Schädigung entlang der Implantierungsebene 8 herbeiführt, verwendet werden.

Die Figur 4e zeigt einen fünften Verfahrensschritt eines Verfahrens, bei dem die primäre Substratteillage 1o (siehe Figur 4d) von der ersten Substratlage 1 entfernt wurde. Zurück bleibt nur noch die sekundäre Substratteillage 1 u als sehr dünne Schicht auf einer Beschichtung 7, insbesondere einer Oxidschicht. Handelt es sich bei dem Material der sekundären Substratteillage 1u um Silizium, nennt man das so erstandene Substrat Silizium-Auf-Isolator Substrat (engl.: silicon-on-lnsulator, SOI). Hat es sich bei der Beschichtung 7 um eine Hybridbondoberfläche gehandelt, liegen die Kupferkontakte nun vorzugsweise nach oben hin frei. Werden nun in der sekundären Substratteillage 1u ebenfalls funktionale Einheiten wie Mikrochips, MEMS, LEDs, Speicherbausteine etc. erzeugt, sind diese automatisch mit den funktionalen Einheiten der Substratlage 4 verbunden (nicht eingezeichnet).

In einer alternativen Ausführungsform wird das beschriebene Verfahren ohne eine Beschichtung 7 durchgeführt, sondern die erste Substratlage 1 wird direkt mit der zweiten Substratlage 4 gebondet. Bei diesem Verfahren handelt es sich ebenfalls um einen Direktbond. Ziel dieses Verfahrens ist die direkte Verbindung zweier Materialien, beispielsweise zweier unterschiedlicher Halbleitermaterialien.

Für alle hier beschriebenen Ausführungsbeispiele gilt, dass durch die Kenntnis der Materialeigenschaften der ersten Substratlage 1 in Verbindung mit den Eigenschaften des verwendeten Lasers die Fokusebene 3 bestimmt werden kann. Dabei wird bevorzugt der Kerr-Effekt dazu ausgenutzt, einen chemischen und/oder physikalischen Effekt, insbesondere in der Fokusebene 3 oder deren näherer Umgebung, zu erzeugen, der im weiteren Verlauf zu einer Abtrennungsmöglichkeit des primären Substratteillage 1o vom sekundären Substratteillage 1 u führt.

Bezugszeichenliste

1 erste Substratlage

1o primäre Substratteillage

1 u sekundäre Substratteillage 2 Laserstrahl/Laserlicht

2k Selbstfokussierungseffekt

2f Fokalpunkt

3 Fokusebene 4 zweite Substratlage

5 dritte Substratlage

6 Atom- oder Molekülstrahl

7 Beschichtung

8 Implantierungsebene