DE60305067T2

DE60305067T2 - Verfahren zur herstellung einer für dissoziation ausgelegten belasteten struktur

Info

Publication number: DE60305067T2
Application number: DE60305067T
Authority: DE
Inventors: Franck Fournel; Hubert Moriceau; Christelle Lagahe
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2002-12-09
Filing date: 2003-12-08
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2023-12-09
Also published as: JP4943656B2; JP2006509377A; EP1570516B1; FR2848336B1; US20100167499A1; US20060205179A1; DE60305067D1; ATE325429T1; EP1570516A1; WO2004064146A1; FR2848336A1; US8389379B2

Description

TECHNISCHES GEBIET UND STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung einer komplexen mikroelektronischen Struktur durch Zusammenfügen zweier mikroelektronischer Grundstrukturen, wobei diese komplexe Struktur dazu vorgesehen ist, getrennt zu werden. Im Folgenden soll unter dem Begriff der mikroelektronischen Struktur eine Struktur verstanden werden, die auch optoelektronische, mikrotechnologische oder nanotechnologische oder auch nanoelektronische Strukturen abdeckt.
Die Übertragung einer Schicht von einem Ausgangssubstrat zu einem endgültigen oder vorläufigen Zielsubstrat wird in der Mikroelektronik immer häufiger genutzt. Diese Technik hat in der Tat zahlreiche Anwendungen, wovon hier nur zwei Beispiele zur Information, jedoch auf keinen Fall einschränkend, angeführt werden. Sie wird beispielsweise für die Herstellung von Substraten vom Typ SOI (Silicium auf Isolator) verwendet, die insbesondere die Herstellung von schnellen und energiesparenden Bauelementen ermöglichen. Außerdem wird sie für die Verwirklichung von Verbundsubstraten verwendet, die ermöglichen, die Kosten niedrig zu halten, indem die Verwendung von teuren massiven Substraten vermieden wird. Das ist beispielsweise bei massiven Substraten aus Siliciumcarbid der Fall.
Ein bekanntes Verfahren, das die Übertragung einer Dünnschicht von einem Ausgangssubstrat zu einem Zielsubstrat ermöglicht, ist u. a. in den Dokumenten FR 2 681 472 und seinen verschiedenen Verbesserungen (durch die Bezugnahme Bestandteil dieses Patents) beschrieben. Es umfasst insbesondere die folgenden Schritte:

– Schaffen, durch Ionenimplantation, einer versprödeten Zone, die innerhalb des Ausgangssubstrats vergraben ist, wodurch in diesem Substrat die zu übertragende Dünnschicht begrenzt wird,
– Zusammenfügen des Ausgangssubstrats mit dem Zielsubstrat auf Höhe der freien Oberfläche der Dünnschicht,
– Zuführen von Wärmeenergie und/oder mechanischer Energie, um innerhalb des Ausgangssubstrats einen Bruch auf Höhe der versprödeten Zone hervorzurufen.

Es kann ein Problem auftreten, wenn gewünscht ist, eine Wärmebehandlung anzuwenden, um ganz oder teilweise den Bruch auf Höhe der versprödeten Zone herbeizuführen, und Ausgangs- und Zielsubstrat Materialien mit sehr unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Das ist beispielsweise der Fall, wenn gewünscht ist, eine Silicium-Dünnschicht auf ein Quarzgut-Substrat zu übertragen. Die Wärmebehandlung kann nämlich innerhalb der Struktur, die durch das Zusammenfügen der zwei Substrate gebildet wird, aufgrund des Unterschieds der Wärmeausdehnungskoeffizienten zu erheblichen Eigenspannungen führen, die für die Struktur schädlich sein können. Diese Spannungen können außerdem zum Zeitpunkt des eigentlichen Bruchs schädlich sein, da sich zu diesem Zeitpunkt die Strukturen, während sie plötzlich voneinander getrennt werden, sofort entspannen. Es gibt folglich zu diesem Zeitpunkt einen plötzlichen Spannungssprung bei jeder Struktur – jener, die aus der übertragenen Dünnschicht, die mit dem Zielsubstrat fest verbunden ist, gebildet ist, und jener, die aus dem Rest des Ausgangssubstrats gebildet ist. Dieser Sprung kann, wenn er zu groß ist, wenigstens eine dieser zwei Strukturen beschädigen.
Um dieses Problem zu lösen, müsste man imstande sein, bei der Bruchtemperatur die Spannungen innerhalb der durch Zusammenfügen der beiden Substrate gebildeten Struktur genau zu steuern, um sie unter einer akzeptablen Spannungshöhe halten oder sie sogar minimieren zu können.
Allgemeiner besteht die Aufgabe darin, die Spannungen bzw. Beanspruchungen innerhalb einer Heterostruktur (komplexen Struktur, die durch Zusammenfügen von wenigstens zwei verschiedenen Materialien gebildet werden kann zum Zeitpunkt der Trennung dieser Heterostruktur zu steuern, wenn diese Trennung eine Temperaturänderung erfordert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um die gestellte Aufgabe zu lösen schafft die Erfindung ein Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur durch Zusammenfügen zweier Substrate an zwei entsprechenden Verbindungsflächen, wobei diese Struktur dazu vorgesehen ist, auf Höhe einer Trennzone getrennt zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Zusammenfügen eine Zustandsdifferenz tangentialer Beanspruchungen zwischen den zwei zusammenzufügenden Flächen erzeugt wird, indem jedes der zwei zusammenzufügenden Substrate durch Ausüben mechanischer Kräfte gebogen wird, wobei diese Differenz in der Weise gewählt wird, dass innerhalb der zusammengefügten Struktur zum Zeitpunkt der Trennung ein vorgegebener Beanspruchungszustand erhalten wird.
Vorteilhaft wird die Zustandsdifferenz tangentialer Beanspruchungen zwischen den zwei zusammenzufügenden Flächen in der Weise gewählt, dass die Beanspruchungen auf Höhe der Trennzone zum Zeitpunkt dieser Trennung minimal sind.
Folglich schlägt die Erfindung vor, absichtlich Spannungen in der zusammengefügten Struktur zu erzeugen, um ihr zu ermöglichen, die Spannungen zu kompensieren, die in der Folge bei der Temperaturerhöhung, die für die Trennung der Struktur erforderlich ist, erzeugt werden.
Es ist festzuhalten, dass in einem völlig anderen Zusammenhang in der Veröffentlichung von D. Feijoo, I. Ong, K. Mitani, W. S. Yang, S. Yu und U. M. Gösele: Prestressing of bonded wafers, Proceedings of the ist international symposium on semiconductor wafer bonding, Science, Technology and applications, Bd. 92-7, The Electrochemical Society (1992, S. 230, ein Verfahren vorgeschlagen worden ist, um Eigenspannungen innerhalb einer komplexen Struktur zu erzeugen, um die mechanische Festigkeit dieser Struktur zu verbessern.
Dazu werden zwei Strukturen, im vorliegenden Fall zwei Silicium-Scheiben durch Moleküladhäsion unter üblichen Bedingungen zusammengeklebt. Die auf diese Weise gebildete komplexe Struktur wird anschließend biegebeansprucht. Das Biegen wird durch das Aufbringen eines Stifts im Zentrum der Struktur, wobei die Struktur an ihrem Umfang festgehalten wird, hervorgerufen. Wenn die Struktur hinreichend gebogen wird, gibt die Klebungszwischenschicht nach: Die beiden Scheiben lösen sich voneinander und kleben anschließend, sobald die Biegung erzielt ist, wieder zusammen. Dieser Vorgang des Lösens/Wiederanklebens kann entsprechend der Energie der Klebung in der Zwischenschicht und der mittels des Stifts ausgeübten Kraft mehrmals stattfinden. Wenn die Verfasser die Beanspruchung, die durch den Stift hervorgerufen wird, aufheben, entspannt sich die komplexe Struktur und stabilisiert sich mit einem Krümmungsradius, der von jenem abhängt, der bei dem letzten Lösen/Wiederankleben der Struktur zwangsweise durch den Stift erhalten worden ist. Auf diese Weise werden in der komplexen Struktur Eigenspannungen erzeugt.
Jedoch sind diese Eigenspannungen, die in der Struktur erzeugt werden, durch diese Technik nicht ohne weiteres einstellbar. Sie sind nämlich von relativen Werten der Energie der elastischen Verformung der Struktur und der Energie der Klebung abhängig. Außerdem kann, wie von den Verfassern angegeben, dieses Verfahren nicht bei molekularen Klebungen mit zu hoher Energie angewendet werden, weil unter diesen Bedingungen die zwei zusammengefügten Strukturen sich nicht voneinander lösen können und, wenn im Bereich der elastischen Verformung der Struktur geblieben wird, die Struktur, wenn der Stift zurückgezogen wird, zum Zeitpunkt der molekularen Klebung wieder in ihren Anfangszustand zurückkehrt. Diese Struktur weist dann keine Krümmung und folglich keine Eigenspannung auf. Nun ist es aber oft technologisch vorteilhaft, eine hohe Klebeenergie zu haben, um beispielsweise eine gute Haltbarkeit der Klebungszwischenschicht sicherzustellen.
Dieses Dokument beschäftigt sich nirgends damit, die mit einer Temperaturänderung verbundenen Spannungen innerhalb der Struktur zu steuern.
Die in diesem Dokument beschriebene Technik ermöglicht folglich gewiss, Spannungen in einer komplexen Struktur zu erzeugen, verbindet aber diese Idee nicht mit der Lösung der Probleme des Temperaturverhaltens einer Heterostruktur. Folglich kann dieses Dokument nur a posteriori Analogien zu der Erfindung aufweisen. Auf jeden Fall ist die vorgeschlagene Technik schwer anpassbar, wodurch keine wirkliche Steuerung der Spannungen möglich ist. Außerdem bleibt sie auf zusammengesetzte Strukturen mit begrenzten Klebeenergien beschränkt.
Das Verfahren der Erfindung weist diese Einschränkungen nicht auf. Der innerhalb der komplexen Struktur erzeugte Spannungszustand hängt von den in jedem Substrat vor dem Zusammenfügen unabhängig erzeugten Spannungen ab. Diese Spannungen, siehe unten, sind präzise einstellbar. Das Verfahren ist folglich reproduzierbar und präzise einstellbar, was ermöglicht, die Spannungen entsprechend den zukünftigen Erfordernissen zu steuern (oder zu beherrschen).
Die Klebekräfte zwischen den zusammenzufügenden Substraten sind nicht mehr beschränkt, da sich die komplexe Struktur im Rahmen der Erfindung während des Zusammenfügens nicht abzulösen braucht.
In der weiteren Beschreibung werden die zusammenzufügenden Substrate auch Grundstrukturen genannt – im Gegensatz zu der komplexen Struktur, die durch das Zusammenfügen dieser zwei Substrate gebildet wird.
Die Differenz der tangentialen Spannungen bzw. Beanspruchungen zwischen den zu klebenden Flächen der zwei Grundstrukturen kann vorteilhaft geschaffen werden, indem jede der Strukturen vor dem Zusammenfügen (in erster Linie elastisch) verformt wird. Eine einfache und leicht anzuwendende Technik, um Spannungen zu erzeugen, ist, diese Strukturen zu biegen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die zwei Grundstrukturen in der Weise gebogen, dass die zwei zusammenzufügenden Flächen konkav bzw. konvex sind. Sie können außerdem komplementär sein, beispielsweise sphärisch konkav bzw. sphärisch konvex.
Ein Biegen der Grundstrukturen, um Spannungen zu erzeugen, kann beispielsweise durch Ausüben mechanischer Kräfte, die örtlich begrenzt und/oder über die zu verformenden Strukturen verteilt sind, durchgeführt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann eine Druckdifferenz zwischen den zwei Flächen der zu biegenden Struktur erzeugt werden. Von den Mitteln zur Erzeugung dieser Druckdifferenz, um eine Grundstruktur zu erhalten, die eine konkave Zusammenfügungsfläche aufweist, kann das Ansaugen der Struktur gegen eine konkave Vorform mit einem angepassten Profil, das in Abhängigkeit von jenem gewählt ist, das der Zusammenfügungsfläche verliehen werden soll, und auf der das Substrat an seinem Umfang lokal aufliegt, angeführt werden. Vorteilhaft können Dichtungsmittel vorgesehen werden, um die Dichtheit zwischen der Struktur und der Vorform zu verbessern. Außerdem kann das Ansaugen der Struktur in einen Hohlraum (ohne Vorform) angeführt werden, wobei die Struktur lokal an ihrem Rand auf einem diesen Hohlraum begrenzenden Dichtungsmittel aufliegt.
Die gebogene Grundstruktur kann durch Verformen dieser Struktur zwischen zwei komplementären Vorformen, eine konkav, die andere konvex, deren Profile in Abhängigkeit von jenem Profil gewählt sind, das der Zusammenfügungsfläche verliehen werden soll, erhalten werden. In diesem Fall können an der Vorform, die die Grundstruktur aufnimmt, Ansaugkanäle vorgesehen sein, um die Struktur gebogen zu halten, sobald die andere Vorform abgehoben worden ist. Diese andere Vorform kann vorteilhaft die andere der zusammenzufügenden Grundstrukturen sein, die schon gemäß dem gewünschten Profil gebogen worden ist.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die mechanischen Kräfte gleichzeitig auf die zwei zusammenzufügenden Strukturen auszuüben, beispielsweise durch Verformen der beiden Strukturen zwischen zwei Vorformen, deren Profile entsprechend jenen gewählt sind, die den zusammenzufügenden Flächen verliehen werden sollen.
Vorzugsweise

– wird die Ausübung mechanischer Kräfte auf wenigstens eines der Substrate mit Hilfe einer durch eine Gießform gebildeten Vorform bewerkstelligt,
– ist diese Vorform aus einer porösen Form gebildet,
– wird die Ausübung mechanischer Kräfte auf die Substrate mit Hilfe wenigstens einer verformbaren Vorform bewerkstelligt.

Vorzugsweise ist die Zusammenfügung zwischen den zwei Strukturen eine molekulare Klebung, was ermöglicht, hohe Adhäsionskräfte und eine Übergangsfläche hoher Güte zu erzielen. In diesem Fall werden die Flächen vor oder nach der Erzeugung des Spannungszustandsunterschieds zwischen den zwei zusammenzufügenden Flächen behandelt, um ihr späteres Kleben zu erleichtern. Diese Behandlungen können beispielsweise ein mechanisches und/oder chemisches Polieren, eine chemische Behandlung, eine UV-Ozon-Behandlung, ein reaktives Ionenätzen, eine Plasmabehandlung, ein Tempern in Wasserstoff usw. sein.
Gemäß weiteren bevorzugten Anordnungen der Erfindung

– wird das Zusammenfügen der Substrate durch direkten Kontakt verwirklicht, wobei die Oberfläche wenigstens eines der Substrate so zugerichtet ist, dass ein Einschluss von Luft zwischen den zusammengefügten Oberflächen verhindert wird,
– ist wenigstens eines der Substrate durchlocht,
– ist dieses Substrat in seinem Zentrum durchlocht,
– weist wenigstens eines der Substrate wenigstens einen nicht durchgehenden Kanal auf, der in den Rand des Substrats mündet,
– wird die Zusammenfügung zwischen den zwei Substraten mittels einer Kriechschicht verwirklicht,
– wird das Zusammenfügen bei einer Temperatur verwirklicht, die höher als die Umgebungstemperatur ist,
– werden die Substrate durch Kontakt mit erwärmten Vorformen erwärmt,
– werden die Vorformen jeweils auf unterschiedliche Temperaturen erwärmt.

Außerdem ist die Zustandsdifferenz tangentialer Beanspruchungen zwischen den zwei zusammenzufügenden Flächen vorteilhaft derart gewählt, dass die auf diese Weise innerhalb der komplexen Struktur erzeugten Vorspannungen ermöglichen, in der Folge Eigenspannungen, die für eine spezifizierte Temperatur spezifiziert sind, aufzuerlegen. Vorteilhaft werden die Vorspannungen so gewählt, dass die Spannungen innerhalb der komplexen Struktur minimiert oder aufgehoben werden.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Übertragen einer Dünnschicht von einem Ausgangssubstrat zu einem Zielsubstrat, das die folgenden Schritte umfasst:

– Ionenimplantation durch eine Fläche des Ausgangssubstrats, um eine versprödete Schicht zu erzeugen, die in einer vorgegebenen Tiefe in Bezug auf die implantierte Fläche des Ausgangssubstrats vergraben ist, wodurch zwischen der implantierten Fläche und der vergrabenen Schicht eine Dünnschicht begrenzt wird,
– Zusammenfügen einer Fläche des Ausgangssubstrats mit einer Fläche des Zielsubstrats, um eine zusammengefügte Struktur zu bilden,
– Trennen der Dünnschicht vom Rest des Ausgangssubstrats auf Höhe der vergrabenen Schicht,

Vorteilhaft wird diese Zustandsdifferenz tangentialer Beanspruchungen zwischen den zwei zusammenzufügenden Flächen in der Weise gewählt, dass die Beanspruchungen auf Höhe der vergrabenen Schicht zum Zeitpunkt der Trennung minimal sind. Dies ermöglicht, die Güte der Strukturen, die nach dem Trennen erhalten wird, zu gewährleisten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Zustandsdifferenz tangentialer Beanspruchungen zwischen den zwei zusammenzufügenden Flächen auferlegt, indem vor dem Zusammenfügen jedes der zwei zusammenzufügenden Substrate gebogen wird.
Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden deutlich bei Lesen der nachstehenden ausführlichen Beschreibung besonderer Ausführungsformen, die als nicht beschränkende Beispiele gegeben sind. Diese Beschreibung bezieht sich auf die beigefügte Zeichnung, worin
1 eine graphische Darstellung ist, welche die Entwicklung von Spannungen mit der Temperatur an den Oberflächen des Quarzgut-Substrats innerhalb einer herkömmlichen Heterostruktur (Siliciumdioxid + Silicium) veranschaulicht,
2 eine ähnliche graphische Darstellung ist, welche die Spannungen an den Silicium-Substrat-Oberflächen dieser Heterostruktur veranschaulicht,
3 eine schematische Darstellung einer Heterostruktur ist, die mittels des Verfahrens der Erfindung erhalten worden ist,
4 und 5 graphische Darstellungen analog zu jenen von 1 und 2 sind, wobei sie die Entwicklung von Spannungen mit der Temperatur innerhalb einer Heterostruktur, die gemäß dem Verfahren der Erfindung auf Spannung beansprucht wird, veranschaulichen,
6 in schematischer Darstellung ein nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der Erfindung zeigt,
7, 8 und 9 Varianten der Beanspruchungen auf Spannung der zusammenzufügenden Grundstrukturen veranschaulichen,
10A und 10B in der Draufsicht zwei Ausführungsbeispiele für eine der zusammenzufügenden Strukturen im Hinblick auf die Vermeidung eines Einschlusses von Luftbläschen zeigen, und
11 eine schematische Schnittdarstellung eines Paares verformbarer Vorformen ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
In den Figuren, auf die sich die folgende Beschreibung bezieht, sind völlig gleiche, ähnliche oder gleichwertige Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Außerdem sind der Klarheit der Figuren wegen die verschiedenen Elemente nicht in einem einheitlichen Maßstab dargestellt.
Um die Erfindung zu veranschaulichen wird als nicht beschränkendes Beispiel das Verfahren für die Übertragung einer Dünnschicht, die aus einer Silicium-Schicht von ungefähr 0,4 ⌷m und einer Oxidschicht von ungefähr 0,4 ⌷m besteht, von einem Ausgangssubstrat aus oberflächlich oxidiertem Silicium, mit einem Durchmesser von 200 mm und einer Dicke von 750 ⌷m auf ein Quarzgut-Zielsubstrat mit einem Durchmesser von 200 mm und einer Dicke von 1200 ⌷m beschrieben.
Nach den herkömmlichen Übertragungstechniken, kann dieser Dünnfilm gemäß dem folgenden Verfahren übertragen werden:

– Ionenimplantation in das Ausgangssubstrat, um innerhalb dieses Substrats eine versprödete Zone zu erzeugen, die die zu übertragende Dünnschicht begrenzt, unter dem Fachmann bekannten Implantationsbedingungen, beispielsweise durch eine Wasserstoffimplantation mit einer Dosis von 6,1016 H⁺/cm² bei einer Energie von 75 keV).
– Kleben durch Moleküladhäsion der oxidierten Schicht des Ausgangssubstrats an das Zielsubstrat,
– Übertragen der Dünnschicht durch Bruch des Ausgangssubstrats auf Höhe der versprödeten Zone, wobei dieser Bruch, der beispielsweise durch eine Wärmebehandlung bei ungefähr 400 °C herbeigeführt wird, vorteilhaft von der Ausübung mechanischer Kräften begleitet sein kann.

1 und 2 veranschaulichen jeweils die durch Berechnen erhaltenen Spannungen, die an der Oberfläche des Quarzgut-Substrats bzw. Silicium-Substrats bei einer Wärmebehandlung in der herkömmlichen komplexen Struktur, die durch Zusammenfügen dieser beiden Substrate gebildet wird, erzeugt werden. Bei Raumtemperatur sind die beiden Substrate entspannt, es gibt keine Eigenspannung innerhalb der komplexen Struktur.
Dann, mit der Erhöhung der Temperatur, wird die Struktur zunehmend auf Spannung beansprucht: Die Kurve 1 in 1 veranschaulicht die Entwicklung dieser Spannungen an der Zusammenfügungsfläche des Quarzgut-Substrats, die Kurve 2 an seiner freien Fläche, die Kurve 3 in 2 veranschaulicht die Entwicklung dieser Spannungen an der Zusammenfügungsfläche des Silicium-Substrats, die Kurve 4 an seiner freien Fläche.
Diese Entwicklung von Spannungen mit der Temperatur ist dem Fachmann durchaus bekannt und quantifizierbar. Sie ist in den folgenden Dokumenten beschrieben: S. Timoshenko, J. Opt. Soc. Am. 11 (1925), S. 233, und D. Feijoo, I Ong, K. Mitani, W. S. Yang, S. Yu und U. M. Gösele, Zhe-Chuan Feng und Hong-du Liu: Generalized formula for curvature radius and layer stresses caused by thermal strain in semiconductor multilayer structures; J. Appl. Phys. 54(1), 1983, S. 83. In erster Näherung, bei Berechnungen zur Mechanik unter Anwendung der Theorie der stationären elastischen Nachgiebigkeit, wenn die Materialien als isotrop und die Wärmeausdehnungskoeffizienten als über dem abzudeckenden Temperaturbereich konstant angesehen werden, ist die Entwicklung der Spannungen ungefähr linear mit der Temperatur. Kompliziertere Berechnungen (beispielsweise mittels finiter Elemente) ermöglichen, die Ergebnisse zu verfeinern.
Da das Silicium einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der höher als jener des Quarzgutes ist, wird, wenn den Temperatur ansteigt, die Zusammenfügungsfläche des Silicium durch das Quarzgut, das sich weniger als das Silicium ausdehnt, an seiner Ausdehnung behindert. Diese Fläche wird folglich auf Druck beansprucht, der aufgrund ihrer Steife die Ausdehnung an der freien Fläche hervorruft. Parallel wird die Zusammenfügungsfläche des Quarzgutes durch das Silicium gedehnt, was aufgrund der Steife des Quarzgutes das Zusammenpressen seiner freien Fläche zur Folge hat.
Zum Zeitpunkt des Bruchs werden diese Spannungen plötzlich aufgehoben. Dieses Aufheben entspricht einem Sprung von ungefähr 100 MPa auf Höhe der Bruchzone bei dem Silicium-Substrat und ungefähr 160 MPa bei der Zusammenfügungsfläche des Quarzgutes.
Diese Spannungssprünge können, wenn sie unkontrolliert sind, die erhaltenen Strukturen beschädigen.
Hingegen werden gemäß der Erfindung innerhalb der Struktur Vor-/Eigenspannungen in der Weise erzeugt, dass zum Zeitpunkt des Bruchs der zusammengefügten komplexen Struktur die auferlegten Spannungen vorteilhaft niedriger als eine Schwelle sind, die ermöglicht, die Güte der nach dem Bruch erhaltenen Strukturen zu gewährleisten.
Folglich wird, wenn vor dem Zusammenfügen das Silicium-Ausgangssubstrat 5 und das Quarzgut-Zielsubstrat 6 mit einem Krümmungsradius auf Höhe der zusammenzufügenden Flächen in der Größenordnung von 1,2 m gebogen werden, nach dem Zusammenfügen die in 3 veranschaulichte Struktur mit einer festgelegten Größe der tangentialen Beanspruchungen auf Höhe der Klebungszwischenschicht erhalten, wobei die Zusammenfügungsfläche des Siliciums bei Raumtemperatur auf Zug beansprucht wird und jene des Quarzgutes auf Druck. Die Pfeile in 3 symbolisieren diesen Spannungszustand in der Klebungszwischenschicht. Die Linie 5' stellt schematisch eine Versprödungsschicht dar, die zuvor durch Implantation geschaffen worden ist.
Auf diese Weise auf Spannung beansprucht weist die komplexe Struktur ein Spannungsniveau auf, dass sich mit der Temperatur für die Zusammenfügungsfläche (Kurve 7) des Quarzgutes und seine freie Fläche (Kurve 8) wie in 4 gezeigt bzw. für die Zusammenfügungsfläche (Kurve 9) des Siliciums und seine freie Fläche (Kurve 10) wie in 5 gezeigt entwickelt.
Es kann festgestellt werden, dass es bei der Bruchtemperatur innerhalb der zusammengefügten komplexen Struktur praktisch keine inneren Spannung mehr gibt, weder innerhalb des Silicium-Substrats, noch innerhalb des Quarzgut-Substrats. Folglich tritt zum Zeitpunkt der Trennung kein Spannungssprung mehr auf.
Da in diesem Beispiel die Eigenspannungen auf Höhe der Bruchzone bei der Bruchtemperatur auf ein Minimum herabgesetzt sind, wirken sich diese Spannungen nicht mehr auf den Bruchmechanismus aus. Dies kann nur einen unwesentlichen Einfluss auf den Wärmehaushalt (Paar Temperatur/Dauer) haben, der für den Bruch erforderlich ist, und in diesem Fall wird der gleiche Wärmehaushalt beibehalten. In bestimmten Fällen wird es notwendig sein können, beispielsweise die Zeit der Wärmebehandlung, damit der Bruch erfolgt, im Vergleich zu der Zeit, die für den Bruch im Fall einer Klebung ohne Vorspannung erforderlich ist, zu modifizieren. Außerdem wird gewählt werden können, wenn die Wärmebehandlungszeit nicht modifiziert werden soll, die Temperatur der Wärmebehandlung zu ändern. Vorteilhaft wird dann ein Krümmungsradis vor dem Kleben gewählt werden können, der an diese neue Temperatur angepasst ist. Außerdem kann es vorteilhaft sein, die Eigenspannungen innerhalb der zusammengefügten Struktur zu verringern, ohne sie zu minimieren. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn gewünscht ist, den für den Bruch erforderlichen Wärmehaushalt so zu wählen, dass die Güte der nach dem Bruch erhaltenen Strukturen gewährleistet ist. Selbstverständlich kann gewählt werden, Beanspruchungen externen Ursprungs (Zug, Torsion, ...) flächendeckend oder örtlich begrenzt anzuwenden.
Das Erzeugen eines Unterschiedes bzw. einer Differenz bei den tangentialen Beanspruchungen zwischen den zusammengefügten Flächen der zwei Substrate, des Ausgangs- und des Zielsubstrats, ermöglicht folglich, die Spannungssprünge, welche die verschiedenen erhaltenen Strukturen zum Zeitpunkt der Trennung der zusammengefügten Struktur erfahren, zu begrenzen. Wenn die zwei zusammenzufügenden Substrate massiv sind und unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, wird vorteilhaft die Zustandsdifferenz tangentialer Beanspruchungen zwischen den beiden zusammenzufügenden Flächen derart gewählt, dass die Fläche des Substrats, die den kleinsten Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, im Vergleich zu der anderen Zusammenfügungsfläche auf Druck beansprucht wird. Die auf diese Weise innerhalb der komplexen Struktur erzeugten Vorspannungen werden folglich im Voraus die kommenden Spannungen, die mit der Temperaturerhöhung verbunden sind, insbesondere bei der Trennungstemperatur, vollständig oder teilweise kompensieren.
Unter Berücksichtigung der Temperatur, die für die Trennung gewählt ist, und der Ausdehnungskoeffizienten der beteiligten Materialien ist es dem Fachmann möglich, die Beanspruchungen, die beim Zusammenfügen erzeugt werden, zu bestimmen.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, diese Beanspruchungszustandsdifferenz zu erzeugen.
6 veranschaulicht ein Verfahrensbeispiel. Eine erste Grundstruktur 11 wird durch Ansaugen gegen eine erste Vorform 12 spezifischer Form, beispielsweise sphärisch konkav, verformt. Das Ansaugen wird durch Ansaugkanäle 15 verwirklicht, die an der Oberfläche der Vorform münden. Dichtungsmittel 16, die sich am Umfang der Vorform befinden, können die erste Struktur 11 stützen und ermöglichen, einen Druckunterschied zwischen den beiden Flächen dieser Struktur sicherzustellen. Letztere verformt sich unter der Wirkung dieses Druckunterschieds, um sich an die Form der ersten Vorform 12 anzupassen. Infolge der Verformung entstehen innerhalb der ersten Struktur 11 und vor allem an ihrer (oberen) freien Fläche bekannte Spannungen, die vom Fachmann quantifizierbar sind.
Dann wird eine zweite Struktur 13 gegenüber der freien Fläche der ersten Struktur 11 angeordnet. Es ist eine zweite Vorform 14 von angepasster und vorteilhaft zur Form der ersten Vorform 12 komplementärer Form, beispielsweise sphärisch konvexer Form, vorgesehen, um die elastische Verformung der zweiten Struktur 13 zwischen der zweiten Vorform 14 und der ersten Struktur 11 sicherzustellen. Der in 6 dargestellte Pfeil symbolisiert die Ausübung der Kräfte, die dazu bestimmt sind, die eigentliche Verformung zu erzeugen. Während dieser Verformung verformt sich die zweite Struktur allmählich in Kontakt mit der ersten Struktur 11, bis sie ihre Form angenommen hat.
Da die zwei zusammenzufügenden Flächen hier auf eine dem Fachmann bekannte Weise, beispielsweise bevor die zwei Strukturen auf Spannung beansprucht werden, konditioniert worden sind, um ein Kleben durch Moleküladhäsion zu ermöglichen, wird dieses Kleben ausgeführt, wenn die beiden einander gegenüberliegenden Flächen zusammentreffen.
Es wird dann eine komplexe Struktur des Typs wie jene in 3 erhalten, die durch das Zusammenfügen von zwei auf Spannung beanspruchten Grundstrukturen erhalten wird, die auf Höhe ihrer zusammengefügten Flächen eine bekannte Differenz tangentialer Beanspruchungen aufweisen, die durch das entsprechende Verformen der zwei Strukturen vor dem Kleben auferlegt worden ist.
Der Fachmann ist imstande, die Verformung, der die Strukturen unterzogen werden, auf präzise Weise mit der Größe der in der Struktur erzielten Spannungen und insbesondere jener, die an der Zusammenfügungsfläche erzielt worden ist, in Verbindung zu bringen. Er kann folglich durch eine entsprechende Wahl der Form der Vorformen 12 und 14 vor dem Kleben auf präzise Weise eine Differenz tangentialer Beanspruchungen zwischen den beiden zusammenzufügenden Flächen auferlegen und folglich die Spannungen bzw. Beanspruchungen an jedem Punkt der komplexen Struktur, wenn sie erst einmal zusammengefügt ist, auferlegen. Die Vorformen können beispielsweise starre Formen, poröse Formen oder auch verformbare Membranen sein.
Eine Variante des Verfahrens besteht darin, wie 7 zeigt, die erste Vorform 12 durch eine hohle Vorrichtung 17, die mit einem mittigen Hohlraum 18 versehen ist, zu ersetzen. Die erste Struktur 11 liegt dann, vermittelt durch Dichtungen 19, mit ihrem Rand auf dieser Vorrichtung auf. Ansaugkanäle 20 ermöglichen, in dem Hohlraum einen Unterdruck zu erzeugen. Indem der Druckunterschied, der zwischen den beiden Flächen der ersten Struktur 11 wirkt, eingestellt wird, kann also diese erste Struktur 11 gemäß einer festgelegten Krümmung verformt werden. Beispielsweise werden bei einem Vakuum von ungefähr 25 kPa (0,25 bar) in dem Hohlraum, während die andere Fläche der Struktur dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist, 3 mm Durchbiegung bei einer Silicium-Scheibe mit dem Standarddurchmesser von 200 mm und einer Dicke von 750 mm mit einer Dichtung mit einem Durchmesser von 195 mm erzielt. Die erste Struktur 11 kann dann wie zuvor erläutert mit der zweiten Struktur 3 zusammengefügt werden.
Eine weitere Variante ist in 8 veranschaulicht. Sie besteht darin, die Verformung der zweiten Struktur 13 zwischen zwei angepassten Vorformen mit komplementären Formen, wovon die eine, 22, konkav und die andere, 21, konvex ist, zu verwirklichen. Die konvexe Vorform ist mit Ansaugkanälen 24 versehen, um zu ermöglichen, die zweite Struktur 13 nach dem Verformen und dem Zurückziehen der konkaven Vorform 22 in Position zu halten. Die zweite Struktur 13 kann dann mit der schon verformten ersten Struktur (beispielsweise gemäß 7), beispielsweise durch ein Kleben mittels eines Klebstoffs, zusammengefügt werden.
Eine weitere Variante besteht darin, ohne Beanspruchung bzw. Spannung bei Raumtemperatur die zwei zusammenzufügenden Grundstrukturen durch eine molekulare Klebung zusammenzufügen. Anschließend wird diese zusammengefügte Struktur zwischen zwei komplementären Formen verformt. Es wird sich dann Gewissheit darüber verschafft, dass jede der Strukturen (beispielsweise durch Ansaugen) fest mit einer der Formen verbunden ist; anschließend wird durch ein beliebiges Mittel, das dem Fachmann bekannt ist, eine Trennung der zusammengefügten Struktur auf Höhe der Zone der molekularen Klebung bewirkt. Es werden dann zwei auf Spannung beanspruchte Grundstrukturen erhalten, die anschließend gemäß der Erfindung zusammengefügt werden können. Diese Variante weist den Vorteil auf, dass sie die Oberflächenbeschaffenheit auf Höhe der zusammenzufügenden Flächen bewahrt, wodurch es beispielsweise möglich ist, die zwei auf Spannung beanspruchten Grundstrukturen durch eine neue molekulare Klebung zusammenzufügen.
Das Zusammenfügen der zwei Grundstrukturen kann folglich ein Kleben durch Moleküladhäsion oder aber ein Kleben mittels eines Klebstoffs oder aber einer Versiegelungsschicht sein.
Außerdem wird vorgesehen werden können, eine Haftschicht zwischen der Vorform und der zu verformenden Struktur zu verwenden oder auch elektrostatische oder magnetische Kräfte zu nutzen, um die Vorform mit der gekrümmten bzw. gebogenen Grundstruktur in Kontakt zu halten.
Noch eine weitere Variante, in 9 veranschaulicht, besteht darin, die zwei Strukturen 11 und 13 einander gegenüber anzuordnen, ohne sie miteinander zu verkleben, und sie gleichzeitig zwischen zwei Vorformen komplementärer Form, wovon die eine, 25, konkav und die andere, 26, konvex ist, "tiefzuziehen". Die Pfeile in 9 veranschaulichen die Druckkräfte, die anzuwenden sind, um die Verformung sicherzustellen. Die zwei Strukturen verformen sich dann gemeinsam, wobei zwischen den beiden Strukturen eine Luftschicht verbleibt. Wenn die gewünschte Krümmung erst einmal erreicht ist, wird die Luftschicht durch die ausgeübten Kräfte beseitigt, dann erfolgt das Kleben durch Moleküladhäsion.
Bei dem Tiefziehen der zweiten Struktur 13 zwischen der ersten Struktur 11 und der Vorform 14 kann ein Luftbläschen zwischen den beiden Strukturen eingeschlossen werden und das Kleben durch Moleküladhäsion stören. Für die Beseitigung dieses Luftbläschens kann vorteilhaft vorgesehen sein, eine der zusammenzufügenden Strukturen oder beide beispielsweise durch ein Laser-Bohren oder ein Tiefätzen dieser in ihrer Mitte 27 zu durchbohren, wie in 10A gezeigt ist.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, an einer der Strukturen oder an beiden einen oder mehrere Luft-Austrittskanäle 28 an der Zusammenfügungsfläche vorzusehen, die in den Rand der Scheibe münden, wie in 10B gezeigt ist. Diese Kanäle können beispielsweise Abmessungen in der Größenordnung von 100 μm Breite und 5 μm Tiefe aufweisen und mittels üblicher Lithographie- und Ätzverfahren hergestellt sein. Diesen Kanälen 28 oder der Bohrung 27 werden Ansaugmittel zugeordnet werden können, um das Entfernen der eingeschlossenen Luft zu erleichtern.
Eine andere Möglichkeit kann darin bestehen, das Verformen und das Zusammenfügen unter Teilvakuum durchzuführen, um das Volumen eingeschlossener Luft auf ein Minimum zu reduzieren. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass ein noch besseres Vakuum erforderlich ist, um die Verformung der Strukturen sicherzustellen.
Eine letzte Alternative kann darin bestehen, Abstandshalter radial am Umfang der Scheibe anzuordnen, die weggenommen werden, wenn die mittige Zone erst einmal klebt. Allgemeiner wird jedes Verfahren verwendet werden können, das ermöglicht, die Klebung zwischen den zwei Strukturen in ihren Mitten zu starten, damit sie sich dann in Richtung der Ränder ausbreitet. Deswegen kann beispielsweise vor dem Kleben ein geringfügiger Krümmungsunterschied zwischen den zwei Strukturen eingeführt werden.
Nach einem Kleben gemäß dem Verfahren der Erfindung wird eine auf Spannung beanspruchte komplexe Struktur erhalten, deren Spannungen an jedem Punkt bekannt sind, und zwar indem eine Differenz tangentialer Beanspruchungen zwischen den Flächen der beiden zusammenzufügenden Strukturen auferlegt wird. Wenn die Kräfte, welche die Verformung der zwei anfänglichen Strukturen ermöglicht haben (mechanischer Druck oder Ansaugen durch Unterdruck) nicht mehr ausgeübt werden, wobei die Außenflächen der komplexen Struktur freigegeben werden, entwickeln sich die Spannungen innerhalb dieser Struktur, jedoch in einer bestimmten Weise, die dem Fachmann bekannt ist. Diese Entwicklung ist u. a. von der Art und der Dicke der verschiedenen Materialien, die jede der beiden Anfangsstrukturen bilden, sowie von dem in der Klebungszwischenschicht vorhandenen Unterschied der Spannungen abhängig.
Die zuvor beschriebenen Verfahren ermöglichen das Trennen einer Heterostruktur, die aus Substraten aus verschiedenen Materialien gebildet ist, unter kontrollierten Bedingungen. Diese Substrate können mehr oder weniger dick, einfach oder zusammengesetzt (aus einem Stapel verschiedener, mehr oder weniger dünner Materialschichten gebildet), bearbeitet oder unbearbeitet sein. Die in Frage kommenden Materialien sind alle Halbleiter wie insbesondere Silicium, Germanium, ihre Legierungen (Si_1-xGe_x), Indiumphosphid (InP), Galliumarsenid (GaAs), Lithiumniobat, Siliciumcarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN), Saphir, die Supraleiter wie beispielsweise die Verbindungen vom Typ YbaCuO, NbN oder BiSrCaCuO, alle Nichtleiter wie insbesondere Quarzgut, Quarz, Gläser verschiedener Zusammensetzungen, MgO, alle Metalle wie insbesondere Wolfram, Kupfer oder Aluminium.
Es sind verschiedene Varianten des vorangehend Dargestellten möglich.
Die Vorformen können erwärmt werden, um ein Kleben verformter Zwischenstrukturen bei einer bestimmten Temperatur zu ermöglichen.
Vorteilhaft können die Vorformen nicht auf der gleichen Temperatur sein, damit die zwei Zwischenstrukturen zum Zeitpunkt des Zusammenfügens einen Temperaturunterschied aufweisen.
Die Tatsache, dass die Zwischenstrukturen bei einer bestimmten Temperatur geklebt werden, ermöglicht auch, neben der Steuerung, die schon durch die gesteuerte Verformung der Zwischenstrukturen möglich ist, die Eigenspannungen der komplexen Struktur zu steuern.
Es ist dann beispielsweise möglich, die Eigenspannungen einer komplexen Struktur bei einer festgelegten Temperatur aufzuheben, indem die Verformung der Zwischenstrukturen beschränkt wird. Beispielsweise sollen die zwei Zwischenstrukturen, eine Silicium-Scheibe mit einer Dicke von 750 ⌷m und einem Durchmesser von 200 mm und eine Quarzgutscheibe mit einer Dicke von 1200 ⌷m und einem Durchmesser von 200 mm nicht über 1,4 m Krümmungsradius hinaus verformt werden. Diese zwei Zwischenstrukturen, die vor dem Kleben auf ungefähr 1,4 m verformt worden sind, ergeben eine komplexe Struktur, bei der die Eigenspannungen bei ungefähr 300 °C aufgehoben sind, wenn das Kleben bei 20 °C stattgefunden hat. Wenn hingegen die zwei Zwischenstrukturen bei 100 °C geklebt werden, dann werden die Eigenspannungen der komplexen Struktur bei 380 °C, also bei einer höheren Temperatur, aufgehoben, ohne dass es erforderlich ist, die Zwischenstrukturen stärker zu verformen.
Zwischen den zwei Zwischenstrukturen kann eine Schicht angeordnet werden, die bei einer bestimmten Temperatur Tf kriecht. Die Tatsache der Einführung dieser Kriechschicht ermöglicht, die Eigenspannungen innerhalb der komplexen Struktur zu modifizieren, wenn die Temperatur der Wärmebehandlung Tf übersteigt.
Dies ermöglicht beispielsweise, die Spannungen bei einem Tempern auf ein Minimum zu reduzieren. Als Beispiel wird eine komplexe Struktur betrachtet, die aus einem Quarzgut-Substrat mit einer Dicke von 1200 ⌷m und einem Durchmesser von 200 mm gebildet ist, auf dem sich eine Dünnschicht von 0,4 ⌷m Silicium befindet. Die Tatsache, dass die komplexe Struktur gemäß der Erfindung geschaffen wird, ermöglicht, eine Wärmebehandlungstemperatur Ttth von beispielsweise 800 °C zu erreichen, ohne die Höhe der Spannungen, die festgelegt worden ist, um eine gute Kristallqualität der Silicium-Dünnschicht zu bewahren, zu überschreiten (ohne die Grundstrukturen bei der Bildung der komplexen Struktur vorzuspannen wäre es nicht möglich, 800 °C zu erreichen, ohne die Silicium-Dünnschicht zu beschädigen). Wenn hingegen die Temperatur der Wärmebehandlung erhöht werden soll, ohne die Verformung der Grundstrukturen, die verwendet werden, um die komplexe Struktur zu erhalten, zu modifizieren, besteht die Gefahr, dass dann die Höhe der Spannung, die festgelegt worden ist, überschritten wird. Wenn eine Schicht zur Verfügung steht, die bei Tf kriecht, wobei Tf beispielsweise gleich 800 °C ist, wird, sobald die Temperatur der Wärmebehandlung Tf übersteigen will, die Kriechschicht kriechen und auf diese Weise einen Teil der Eigenspannungen abbauen. Es kann dann auch eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur oberhalb von Ttth durchgeführt werden, ohne dass die Höhe der Eigenspannung, die festgelegt worden ist, überschritten wird.
Die Vorformen können Gießformen bzw. Formen sein, beispielsweise poröse Formen.
Wenn ein Druckunterschiedssystem verwendet wird, um die Grundstrukturen zu verformen oder die Grundstrukturen an den Vorformen festzuhalten, kann es vorteilhaft sein, dass eine der Flächen der Grundstrukturen nicht auf Atmosphärendruck, sondern auf einem anderen, vorteilhaft höherem Druck ist. 11 zeigt als Beispiel einen Vakuumbehälter 30, der zwei Vorformen 31 und 32 enthält, die jeweils eine verformbare Membran 31A oder 32A aufweisen. An der Oberfläche dieser Membranen münden Ansaugkanäle 33 und 34, hier schematisch als tangential dargestellt. Die Anordnungen zum Ansaugen oder Unterdrucksetzen sind schematisch durch einfache Doppelstriche dargestellt.
Die Ansaugkanäle ermöglichen, die Grundstrukturen verformt zu halten; die Oberfläche der Ansaugkanäle kann begrenzt werden, indem die freie Fläche der Zwischenstruktur einem Druck ausgesetzt wird, der höher als der Atmosphärendruck ist (beispielsweise 200 kPa (2 Bar) im Inneren des Vakuumbehälters). Außerdem kann, wenn diese verformbare Vorform durch einen Druckunterschied verformt wird, eine größere Verformung erzielt werden, indem der Druck auf die freie Fläche der Grundstruktur erhöht wird. Beispielsweise ist die Vorform 31 auf einem Innendruck von 1,5 Bar, während die Kanäle 33 auf einem Druck von 30 kPa (0,3 Bar) sind; die Vorform 32 ist auf einem Innendruck von 2,5 Bar, während die Kanäle 34 auf einem Druck von 30 kPa (0,3 Bar) sind. Der Druck des Vakuumbehälters (200 kPa) ist zwischen den Drücken der Vorformen 31 und 32.

Claims

Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur durch Zusammenfügen zweier Substrate (5, 6; 11, 13) an zwei entsprechenden Verbindungsflächen, wobei diese Struktur dazu vorgesehen ist, auf Höhe einer Trennzone getrennt zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Zusammenfügen eine Zustandsdifferenz tangentialer Beanspruchungen zwischen den zwei zusammenzufügenden Flächen erzeugt wird, indem jedes der zwei zusammenzufügenden Substrate durch Ausüben mechanischer Kräfte gebogen wird, wobei diese Differenz in der Weise gewählt wird, dass innerhalb der zusammengefügten Struktur zum Zeitpunkt der Trennung ein vorgegebener Beanspruchungszustand erhalten wird.
Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsdifferenz tangentialer Beanspruchungen zwischen den zwei zusammenzufügenden Flächen in der Weise gewählt wird, dass die Beanspruchungen auf Höhe der Trennzone zum Zeitpunkt dieser Trennung minimal sind.
Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Substrate in der Weise gebogen werden, dass die zwei zusammenzufügenden Flächen konkav bzw. konvex sind.
Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Substrate in der Weise gebogen werden, dass die zusammenzufügenden Flächen komplementär sind.
Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Substrate in der Weise gebogen werden, dass die zwei zusammenzufügenden Flächen sphärisch konkav bzw. sphärisch konvex sind.
Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die auf das Substrat ausgeübten mechanischen Kräfte aus der Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen den zwei Flächen des Substrats ergeben.
Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz zwischen den zwei Flächen des zu biegenden Substrats, damit es eine konkave zusammenzufügende Fläche aufweist, durch Ansaugen des Substrats gegen eine konkave Vorform mit angepasstem Profil erzeugt wird, das in Abhängigkeit von jenem gewählt ist, das der zusammenzufügenden Fläche verliehen werden soll, und auf der das Substrat an seinem Umfang lokal aufliegt.
Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz zwischen den zwei Flächen des zu biegenden Substrats, damit es eine konkave zusammenzufügende Fläche aufweist, durch Ansaugen des Substrats in einem Hohlraum erzeugt wird, wobei das Substrat lokal an seinem Umfang an einer den Hohlraum begrenzenden Verbindungslinie aufliegt.
Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die auf das Substrat ausgeübten mechanischen Kräfte aus der Verformung dieses Substrats zwischen einer ersten und einer zweiten komplementären Vorform ergeben, wovon die eine ein konkaves und die andere ein konvexes Profil hat, die in Abhängigkeit von jenem Profil gewählt sind, das der zusammenzufügenden Fläche verliehen werden soll.
Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vorform eines der zusammenzufügenden Substrate ist, das bereits gemäß dem gewünschten Profil gebogen ist.
Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vorform mit Ansaugkanälen versehen ist, um das Substrat gebogen zu halten, sobald es von der ersten Vorform abgehoben worden ist.
Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Kräfte gleichzeitig auf die zwei zusammenzufügenden Substrate durch Verformen der zwei Substrate zwischen zwei Vorformen mit Profilen, die in Abhängigkeit von jenen gewählt sind, die den zusammenzufügenden Flächen verliehen werden sollen, ausgeübt werden.
Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausübung mechanischer Kräfte auf wenigstens eines der Substrate mit Hilfe einer durch eine Gießform gebildeten Vorform ausgeführt wird.
Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass diese Vorform aus einer porösen Gießform gebildet ist.
Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausübung mechanischer Kräfte auf die Substrate mit Hilfe wenigstens einer verformbaren Vorform ausgeführt wird.
Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammenfügung zwischen den zwei Substraten eine molekulare Klebung ist.
Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei zusammenzufügenden Flächen behandelt werden, um das Kleben zu erleichtern.
Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammenfügung zwischen den Substraten durch direkten Kontakt erfolgt, wobei die Oberfläche wenigstens eines der Substrate so zugerichtet wird, dass eine Bewegung (plégeage) von Luft zwischen den zusammengefügten Oberflächen verhindert wird.
Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Substrate durchlocht ist.
Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Substrat in seinem Zentrum durchlocht ist.
Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Substrate wenigstens einen nicht durchgehenden Kanal aufweist, der in den Rand des Substrats mündet.
Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammenfügung zwischen den Substraten mittels einer Kriechschicht verwirklicht wird.
Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammenfügung bei einer Temperatur, die höher als die Umgebungstemperatur ist, ausgeführt wird.
Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate durch Kontakt mit erwärmten Vorformen erwärmt werden.
Verfahren für die Herstellung einer komplexen Struktur nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorformen jeweils auf unterschiedliche Temperaturen erwärmt werden.
Verfahren zum Übertragen einer Dünnschicht von einem Ausgangssubstrat zu einem Zielsubstrat, das die folgenden Schritte umfasst: – Ionenimplantation durch eine Fläche des Ausgangssubstrats, um eine versprödete Schicht zu erzeugen, die auf einer vorgegebenen Tiefe in Bezug auf die implantierte Fläche des Ausgangssubstrats vergraben ist, wodurch zwischen der implantierten Fläche und der vergrabenen Schicht eine Dünnschicht begrenzt wird, – Zusammenfügen einer Fläche des Ausgangssubstrats mit einer Fläche des Zielsubstrats, um eine zusammengefügte Struktur zu bilden, – Trennen der Dünnschicht mit dem Rest des Ausgangssubstrats auf Höhe der vergrabenen Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Zusammenfügen eine Zustandsdifferenz tangentialer Beanspruchungen zwischen den zwei zusammenzufügenden Flächen erzeugt wird, indem jedes der zwei zusammenzufügenden Substrate durch Ausüben mechanischer Kräfte gebogen wird, wobei diese Differenz so gewählt wird, dass innerhalb der zusammengefügten Struktur zum Zeitpunkt des Trennens ein vorgegebener Beanspruchungszustand erhalten wird.
Verfahren zum Übertragen einer Dünnschicht nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsdifferenz der tangentialen Beanspruchungen zwischen den zwei zusammenzufügenden Flächen in der Weise gewählt wird, dass die internen Beanspruchungen zum Zeitpunkt der Trennung minimal sind.