專利名稱：用于制造復(fù)合襯底的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過接合兩個(gè)襯底來制造復(fù)合襯底的工藝，其中在接合之前形成一接合層，所述接合層的結(jié)構(gòu)基于在該復(fù)合襯底內(nèi)要獲得的期
望接合能而可改變(scalable)。
背景技術(shù)：
在很多微電子、光電子以及電子應(yīng)用中，控制通過接合兩個(gè)襯底而制成的復(fù)合襯底中的接合能是有利的。
當(dāng)要對(duì)復(fù)合襯底進(jìn)行脫接(debond)時(shí)，尤其需要對(duì)接合能的控制。在本文的背景中，復(fù)合襯底的脫接應(yīng)理解為在不損壞襯底的情況下使己接合的襯底分離。
例如，能夠從襯底分離開半導(dǎo)體層，以便于最終將其轉(zhuǎn)移到另一支撐體上是令人感興趣的，所述半導(dǎo)體層包含或者不包含全部或者部分電子部件。
為此，接合能應(yīng)當(dāng)足夠低，以允許對(duì)復(fù)合襯底進(jìn)行脫接而不損壞其中 一個(gè)襯底或者全部?jī)蓚€(gè)襯底。
另一方面，經(jīng)常需要使接合能足夠高，以避免已接合的襯底在期望
的脫接時(shí)刻之前分離。
一種尤其有利的應(yīng)用在于，使用能夠從絕緣體上移除的絕緣體上半
導(dǎo)體(SeOI)型襯底。這種SeOI襯底依次包括所謂的中間襯底、絕緣層
以及半導(dǎo)體層。從絕緣體上的移除使得半導(dǎo)體層能夠釋放且中間襯底能
夠重復(fù)使用。
已經(jīng)研發(fā)了各種方法來將半導(dǎo)體層轉(zhuǎn)移到最終支撐體上并且最后回收(recover)所述中間襯底。
文獻(xiàn)W0 02/084722因此描述了通過將一個(gè)晶片的一面與另一晶片的一面接合在一起來創(chuàng)建分界面的工藝，所述工藝包括預(yù)處理這兩個(gè)面中的至少一個(gè)，以控制所述分界面的機(jī)械強(qiáng)度等級(jí)的步驟。
這種處理致力于控制所述面中至少一個(gè)面的粗糙度和/或親水性，其效果是減小可脫接分界面的接合能，并且由此使得能夠便于進(jìn)行移除。
事實(shí)上，從微觀尺度來看，如現(xiàn)有技術(shù)中所實(shí)踐的，粗糙化造成表面孔穴。因此，實(shí)際的接觸表面積比接合分界面的面積小，這使得能夠減小接合能。然而，粗糙化技術(shù)具有孔穴在處理面上的分布是隨機(jī)且非均勻的缺點(diǎn)。此外，這些孔穴的形狀和尺寸(深度和面積)不是恒定的。
結(jié)果是，該工藝不能獲得預(yù)定的可再現(xiàn)接合能。
此外，該處理應(yīng)用于襯底的整個(gè)表面，并且不能以不同方式處理分界面的特定區(qū)域。
在文獻(xiàn)WO 02/084721中詳述的另一種技術(shù)提出了創(chuàng)建具有不同機(jī)械強(qiáng)度的多個(gè)區(qū)域的分界面。該文獻(xiàn)提供了至少一個(gè)第一區(qū)域，所述第一區(qū)域具有可靠的機(jī)械強(qiáng)度等級(jí)，被具有更高機(jī)械強(qiáng)度等級(jí)的至少一個(gè)第二周邊區(qū)域包圍，從而防止脫層(delamination)的風(fēng)險(xiǎn)；具體來說，這種分界面可以是具有可靠機(jī)械強(qiáng)度的分片(parcel)的形式，所述分片被具有更高機(jī)械強(qiáng)度的區(qū)域包圍，每個(gè)分片對(duì)應(yīng)一部件。
因此，應(yīng)該理解，該工藝使得能夠創(chuàng)建如下分界面，所述分界面具有根據(jù)分片而相區(qū)別的接合能，但是由此限定的所述分片持續(xù)具有相當(dāng)大的尺寸(從1微米到數(shù)毫米)，結(jié)果是在移除操作期間存在破裂的風(fēng)險(xiǎn)。
因此，上述處理是不精確的，因?yàn)樗鼈儾荒芤宰銐蛐〉某叨瓤刂平雍戏纸缑娴谋砻鏃l件，因此也不能以足夠小的尺度控制該分界面的接合能。
此外，它們要求完全一致和平坦的分界面以實(shí)現(xiàn)最佳接合。
FR 2783235中公布了另一種通過控制接合能來提供可脫接的襯底的方法。該方法在所述襯底之一的表面上形成孔穴，使得襯底僅在所述孔穴之間的區(qū)域中接合。通過對(duì)孔穴總表面的控制來控制所述接合能。然而，這種方法不允許在孔穴之間的區(qū)域中獲得高接合能，因?yàn)榻佑|的材料是具有相對(duì)低接合能的材料，諸如硅。因此，該方法提供了具有有限接合能的復(fù)合襯底——在某些情況下所述接合能可能過低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服這些缺點(diǎn)，并且提出一種復(fù)合襯底，其接合能是可改變和可再生的，由此例如一方面確保具有高接合能等級(jí)的接合，而另一方面確保能夠在沒有任何破裂風(fēng)險(xiǎn)的情況下實(shí)施脫接操作。
本發(fā)明的致力于提供一種使得能夠獲得如下復(fù)合襯底的工藝，所述復(fù)合襯底在接合分界面處的接合能具有可以基于所述襯底的后續(xù)使用而選擇性調(diào)整的值(所述調(diào)整針對(duì)數(shù)值和所述分界面上的分布)。
這種工藝使得能夠獲得一系列一定程度上容易脫接的襯底，即能夠通過添加相對(duì)低等級(jí)或高等級(jí)的能量而脫接。
在本文中，復(fù)合襯底的接合能被定義為分離兩個(gè)襯底所需的能量。如果兩個(gè)襯底之間的接合層是由不同材料形成的，則接合能在分界面上是不一致的。在分界面上具有高接合強(qiáng)度的材料相接觸的區(qū)域中，復(fù)合襯底的接合能高，而在分界面上具有較低接合強(qiáng)度的材料相接觸的區(qū)域中，復(fù)合襯底的接合能低。因此，能夠基于具有高接合能的區(qū)域與具有低接合能的區(qū)域的相對(duì)面積來確定復(fù)合襯底的平均接合能。
根據(jù)本發(fā)明，提出一種通過將第一襯底接合到第二半導(dǎo)體襯底上來制造復(fù)合襯底的工藝，所述工藝包括在所述襯底之間形成接合層，所述接合層包括按照確定圖案分布在所述第一襯底的表面上并且由不同類型的區(qū)域相互分開的多個(gè)島狀區(qū)，所述不同類型的區(qū)域按照互補(bǔ)圖案分布。所述島狀區(qū)通過對(duì)所述第一襯底的材料進(jìn)行等離子體處理而形成。
此外，根據(jù)其他優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的非限制性特征為
-所述不同類型的區(qū)域由與所述島狀區(qū)的材料不同的材料形成；
-所述不同類型的區(qū)域?yàn)榭諈^(qū)。
-所述工藝包括如下步驟
i) 按照所述互補(bǔ)圖案，在所述第一襯底的所述表面上形成掩模，由此，所述掩模不覆蓋對(duì)應(yīng)于所述圖案的區(qū)域，
ii) 在所述第一襯底的未被所述掩模覆蓋的所述區(qū)域中形成所述島狀
區(qū)；-所述等離子體是氧氣、氮?dú)忸愋突蛘呤莾烧叩幕旌衔铮?br> -用于在步驟ii)期間或之后移除所述掩模的步驟m);
-在接合之前，在所述第二襯底中產(chǎn)生脆化區(qū)域，以限定薄層；-在接合之后，沿所述脆化區(qū)域分離所述第二襯底的剩余部分；-所述接合操作是分子粘合接合操作；-在接合之后，執(zhí)行熱處理，以加強(qiáng)接合能；
-所述接合步驟之后是用于將所述第二襯底從所述第一襯底移除的步驟；
-通過化學(xué)刻蝕來執(zhí)行所述移除操作；
-在所述脫接步驟之前，將所述薄層接合到最終支撐件上。


通過參照附圖來閱讀本發(fā)明的以下描述，發(fā)明的其他特性和優(yōu)點(diǎn)將變得更顯而易見，在附圖中
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合襯底；圖2示出島狀區(qū)(island)的第一可選擇分布；圖3示出島狀區(qū)的第二可選擇分布；圖4是仿真引起溝槽閉合的島狀區(qū)厚度限值的圖；圖5A到圖5C示出用于形成接合層的步驟；圖6A和6B示出用于移除自支撐層的步驟；
圖7A到圖7D示出接合步驟后，將層轉(zhuǎn)移到最終襯底上的脫接步驟。
具體實(shí)施例方式
以下描述特別地適用于絕緣體上硅(SOI)型的復(fù)合襯底，但是也可以適用于其他材料，諸如GeOI (絕緣體上鍺)、GaNOI (絕緣體上氮化鎵)、GaNOS (藍(lán)寶石上氮化鎵)、SopSiC (多晶SiC上硅)、SapOS (藍(lán)寶石上藍(lán)寶石)襯底，或者包括絕緣體上鐵電或壓電層的其他襯底，還有其上己經(jīng)部分或完全制造有(3D集成、加工層倒裝)部件的襯底。
參照?qǐng)D1，根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合襯底依次包括至少一個(gè)第一襯底10、接合層20以及第二襯底30。
第一襯底10用作機(jī)械支撐體。
在這方面，如果要對(duì)該復(fù)合支撐體進(jìn)行脫接，則第一襯底10也能夠 適于擔(dān)任中間襯底，因?yàn)樵撘r底使得能夠從襯底30制造出最終半導(dǎo)體層， 該最終半導(dǎo)體層隨后將被轉(zhuǎn)移到最終襯底上，該襯底IO在脫接后可選地 可重復(fù)使用。該第一襯底10由半導(dǎo)體或非半導(dǎo)體材料(例如硅)制成。 它可以由單層或者不同材料的數(shù)層構(gòu)成。
第二襯底30能夠適于用作源襯底，因?yàn)樵赟martCutTM型工藝中，它 包括使薄層31能夠轉(zhuǎn)移到第一襯底10或者中間襯底的脆化區(qū)。該第二 襯底30或者源襯底例如由諸如硅的半導(dǎo)體材料制成。它可以由單層或者 可能地由不同材料的數(shù)層(如覆蓋有Si02或者SbN4層的硅層)構(gòu)成， 這取決于其后續(xù)期望的用途。
接合層20由多個(gè)島狀區(qū)21形成，所述島狀區(qū)21由不同類型的區(qū)域 22相互分開。
尤其有利的是，島狀區(qū)21是由諸如Si02或者Si3N4的絕緣材料制成的。
根據(jù)第一實(shí)施方式，所述不同類型的區(qū)域是由與島狀區(qū)的材料不同 的材料制成的。
如果島狀區(qū)與襯底IO表面相比具有非常小的厚度，則接合層將包括 例如由硅區(qū)22分開的氧化物島狀區(qū)21 (考慮襯底10在硅中的情況)。
在這種情況下，島狀區(qū)21的厚度足夠小，使得就硅而言，接合以低 接合能等級(jí)發(fā)生在襯底io與30之間的島狀區(qū)21之間的區(qū)域22中。
相反，氧化物島狀區(qū)與襯底30之間的接合能較髙。
因此能夠理解，對(duì)島狀區(qū)21的總表面以及島狀區(qū)之間的區(qū)域22的 總表面的控制使得能夠調(diào)節(jié)復(fù)合襯底的接合能。
根據(jù)另一實(shí)施方式，不同類型的區(qū)域22是空區(qū)，由此島狀區(qū)21的 上面相對(duì)于第一襯底10的表面升高。貫穿于本文的其余部分，這些包圍 島狀區(qū)的空區(qū)22可以類似地由術(shù)語"溝槽"來指代。如將看到的，這些溝 槽的存在有助于第二襯底30與第一襯底0的脫接。
島狀區(qū)21被認(rèn)為是被空穴包圍的厚度取決于所使用的材料和后續(xù)熱處理。事實(shí)上，如果這些島狀區(qū)的高度太小，則存在傾向于使島狀區(qū) 之間的溝槽閉合的機(jī)械力。具體來說，當(dāng)向包括島狀區(qū)的結(jié)構(gòu)應(yīng)用熱處 理時(shí)，島狀區(qū)的材料被重新塑形，同時(shí)具有填充位于島狀區(qū)之間的空穴 的趨勢(shì)。
在此方面，可以參照PI6 13I等人提供的模型(Materials Science and Engineering R25， 1999， pp.l陽88， modelR8)。吸納了該模型的圖4示出導(dǎo) 致溝槽閉合的高度限值，并且可觀察到，在島狀區(qū)厚度大于lnm的情況 —F，可獲得不閉合的溝槽。
因此，對(duì)于島狀區(qū)21之間的距離長(zhǎng)達(dá)一百納米的情況，如果島狀區(qū) 是由Si02制成，并且如果應(yīng)用輕度熱處理，則可以認(rèn)為一納米量級(jí)的島 狀區(qū)21的厚度是足夠的。另一方面，在高度熱處理的情況中，為了在島 狀區(qū)21之間獲得空穴區(qū)22并由此在島狀區(qū)之間形成溝槽，需要形成數(shù) 納米厚的島狀區(qū)21，并且更準(zhǔn)確地，其厚度應(yīng)在50至ljl00埃量級(jí)。同樣， 也能夠保持限于更窄溝槽(即其寬度為幾十納米量級(jí))。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，島狀區(qū)21的厚度是恒定的，并且在5到 1000埃之間，優(yōu)選地在10到100埃之間。
島狀區(qū)21按照特定圖案分布在第一襯底的表面上，不同類型的區(qū)域 22以互補(bǔ)圖案分布。可以根據(jù)復(fù)合襯底的期望接合能和/或所選的脫接技 術(shù)來優(yōu)化這些圖案。
例如，對(duì)于通過化學(xué)手段(液體或氣體)進(jìn)行的脫接，優(yōu)選提供具 有徑向排列以及同心圓形式的其他排列的溝槽，這有助于刻蝕液到層20 的散布，例如如圖2中所示。然后能夠創(chuàng)建寬度為幾十納米到幾百納米 量級(jí)的溝槽22，所述溝槽22分隔開寬度上能夠以幾百納米到幾微米計(jì)量 的島狀區(qū)21。在這種情況中，控制溝槽22的大小比控制島狀區(qū)21的大 小更重要，因?yàn)槭菧喜凼箍涛g液能夠散布到接合層20的中心。
如果優(yōu)選機(jī)械脫接，則對(duì)于形狀基本相同的小尺寸島狀區(qū)，盡可能 地最均勻的島狀區(qū)分布是優(yōu)選的，例如如圖3中所示，這樣能夠不引起 裂紋波(fracture wave)傳播中的浪涌，并且防止可能的破裂。然后形成 以幾納米到幾十納米，或者甚至是幾百納米計(jì)量的島狀區(qū)21，所述島狀區(qū)由具有基本相同尺度的溝槽22分隔。通過島狀區(qū)21的表面與溝槽22 的表面之間的比值來控制接合能。
還可以執(zhí)行化學(xué)輔助的機(jī)械脫接，這尤其使得針對(duì)晶片邊沿的脫接 更容易。
由此島狀區(qū)21的長(zhǎng)度和寬度可以改變約1納米到幾微米，優(yōu)選為1 納米到1微米，或者甚至改變1納米到幾十納米。因此，島狀區(qū)21足夠 小，從而在移除操作期間沒有破裂的風(fēng)險(xiǎn)。
表面布局由此限定，即按照期望圖案分布的一組島狀區(qū)在第一襯底 的上表面與這些島狀區(qū)的上表面之間具有恒定的平面差。因此，該布局 不僅考慮島狀區(qū)的厚度，還考慮其表面，以及其在第一襯底的表面上的 分布。
因此，接合層具有使得在與第二襯底30進(jìn)行組裝期間能夠產(chǎn)生高質(zhì) 量的接合的優(yōu)點(diǎn)；事實(shí)上，因?yàn)閸u狀區(qū)都在同一平面，所以即使其不連 續(xù)，接合層也可具有一致的厚度，由此能夠確保適當(dāng)?shù)慕雍夏堋?br> 接合層還具有如下進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，即相對(duì)于可能由與島狀區(qū)相同的 材料組成的并且可能是連續(xù)的層而言，該接合層更容易分開。
事實(shí)上，接合表面對(duì)應(yīng)于島狀區(qū)的總表面，因此，小于兩個(gè)襯底之 間的界面的總表面。'
因此，要應(yīng)用來分離第二襯底30與第一襯底10的脫接力的強(qiáng)度更小。
化學(xué)刻蝕被證明特別適合于脫接操作。
事實(shí)上，由空穴區(qū)22形成的溝槽使刻蝕液(或氣)擴(kuò)散直至由兩個(gè) 襯底10和30的組裝所形成的界面的中心，這促進(jìn)了整個(gè)表面上的一致 脫接。
在期望通過樹脂掩模進(jìn)行刻蝕的情況中，優(yōu)選地使用氫氟酸(HF) 或氟化銨。在液體形式下，優(yōu)選使用濃度范圍從5%到50%的氫氟酸。在 氣體形式下，在足夠使HF為氣態(tài)的溫度(即高于使水中的HF稀釋至49% 的106X:的溫度)下使用HF。
在要刻蝕的材料不是Si02的情況中，將使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的
適當(dāng)?shù)目涛g液。即使在島狀區(qū)21的厚度太小而使得其間無法存在溝槽，并且盡管接 合層20從微觀尺度上看可能表現(xiàn)為平面，但是島狀區(qū)21的輕微抬升的
表面也意味著，在島狀區(qū)之間的區(qū)域22中，第一襯底IO的分子與第二 襯底30的分子之間的距離較大，由此產(chǎn)生較弱的化學(xué)鍵和較弱的接合能。 相反，在島狀區(qū)21與第二襯底30之間存在良好接合能強(qiáng)度。
因此，應(yīng)該理解，通過為接合層選擇適當(dāng)?shù)牟季郑軌蛘{(diào)節(jié)用于對(duì) 復(fù)合襯底進(jìn)行脫接所需的力。在實(shí)踐中，島狀區(qū)的表面之和越小，對(duì)襯 底進(jìn)行脫接將越容易。
此外，通過改變圖案的大小，能夠針對(duì)相同的島狀區(qū)總表面積，獲 得接合區(qū)域的各種分布。因此，能夠具有與較大空穴面積(這將更容易 導(dǎo)致氣泡或破裂的產(chǎn)生)相分開的較大接合面積，或者優(yōu)選地具有更小 卻更多的間隔，以更好地均勻分布接合能。
現(xiàn)在將根據(jù)本發(fā)明描述如上所述的用于制造復(fù)合襯底的工藝。
以下描述提出了 SmartCiitTM型工藝，其用于將半導(dǎo)體層從源襯底轉(zhuǎn) 移到涂布有接合層的中間襯底，但根據(jù)接合層的類型及其機(jī)械熱阻，也 可以預(yù)期本領(lǐng)域技術(shù)人員己知的其他技術(shù)，這些技術(shù)包括BSOI (接合 SOI)或其他BESOI (接合回蝕SOI)。除了基于分子粘合接合，這些技 術(shù)還基于通過拋光型技術(shù)和/或化學(xué)刻蝕技術(shù)進(jìn)行的源襯底的物理移除， 但這種移除會(huì)導(dǎo)致所述源襯底的毀壞。
參照?qǐng)D5A，第一步驟是形成掩模40，掩模40將在第一襯底10的表
面上限定期望的圖案。
掩模40被形成為不覆蓋第一襯底10的表面上的希望形成島狀區(qū)的 區(qū)域。掩模40的第一實(shí)施方式使用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的光刻技術(shù)在 第一襯底10的整個(gè)表面上淀積感光樹脂，然后經(jīng)由放置在襯底上或光源 上的掩模將感光樹脂暴露在光輻射下；最后，將未暴露在光下的區(qū)域中 的樹脂消除。
根據(jù)另一實(shí)施方式，在襯底的整個(gè)表面上淀積掩模，然后通過光刻 來選擇性地刻蝕特定區(qū)域。
利用圖案來創(chuàng)建掩模40的另一種方式是使用其中使用壓制系統(tǒng)印制了所述圖案的樹脂該方式包括納米壓痕技術(shù)。
可以根據(jù)需要的接合能和/或所選脫接技術(shù)(如果意圖對(duì)復(fù)合襯底進(jìn) 行脫接)來優(yōu)化所述圖案。
例如，如上面參照?qǐng)D2所述，對(duì)于通過化學(xué)手段(液體或氣體)進(jìn) 行的移除，優(yōu)選具有徑向布置以及同心圓形式的其它布置的溝槽，這將
有助于刻蝕液散布到接合層20中。如上面參照?qǐng)D3所描述的，如果機(jī)械
移除是優(yōu)選的，則島狀區(qū)盡可能均勻的分布將是優(yōu)選的。
使用光刻技術(shù)或納米壓痕技術(shù)來確定島狀區(qū)的大小的下限。通過關(guān) 注防止在脫接操作期間形成諸如氣泡或破裂這樣的缺陷來確定上限。島 狀區(qū)的長(zhǎng)度和寬度優(yōu)選為在1納米到1微米之間。
參照?qǐng)D5B，第二步驟是在無掩模或無孔穴的區(qū)域中進(jìn)行轉(zhuǎn)移或填充。 根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)用等離子體處理。
在對(duì)孔穴的表面進(jìn)行輕度刻蝕的同時(shí)，等離子體使得在孔穴內(nèi)部能 夠生長(zhǎng)極精細(xì)層。
例如，在對(duì)硅襯底10應(yīng)用氧等離子體處理的過程中，會(huì)形成Si02 的精細(xì)層，氧化物比開始時(shí)的Si更大。膨脹幅度量級(jí)達(dá)到幾埃。
等離子體的類型取決于希望在孔穴內(nèi)部形成的接合層的類型。
因此，在襯底10由硅制成的情況下，優(yōu)選地使用氧等離子體處理，
以形成Si02的島狀區(qū)，而為了獲得Si3N4的島狀區(qū)，優(yōu)選地使用氮等離子體。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選擇適合于襯底10的材料和島狀區(qū)21的期望 材料的等離子體。
還能夠組合各種等離子體。
因此，能夠獲得雙重活化(activation):襯底30上的N2等離子體和 襯底10上的02等離子體由此在襯底30上形成的SbN4層也用作刻蝕 屏障，其對(duì)于隨后的技術(shù)步驟有用。
島狀區(qū)的厚度由等離子體條件確定。
在此方面，可以參考Vitale等人的文章Reduction of silicon recess caused by plasma oxidation during high-density plasma polysilicon gateetching, J. Vac. Sci. Technol. B 21(5)， Sept/Oct 2003。
因此，能夠獲得厚度范圍從約25埃到約100埃的氧化物。
如Vitale等人的文章中所示，在對(duì)Si晶片的02等離子體處理期間，
和在初始生成氧化物之后，在通過等離子體對(duì)氧化物進(jìn)行刻蝕與對(duì)底層
的Si進(jìn)行氧化之間存在競(jìng)爭(zhēng)。
這導(dǎo)致島狀區(qū)21被向下推入襯底10中。
與島狀區(qū)頂部和襯底10的位于島狀區(qū)之間的區(qū)域的表面之間的平 面差相對(duì)應(yīng)的臺(tái)階的高度降低。
這可以通過等離子體處理時(shí)間來精確控制。
由此能夠獲得5埃量級(jí)的臺(tái)階。
優(yōu)選地嘗試形成其高度在10到100埃之間的臺(tái)階。
因此，等離子體處理提供了能夠非常精確地控制(精確到幾埃量級(jí))
所形成的島狀區(qū)的厚度的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的用于在襯底10的表面形成島狀區(qū)21的等離子體的"標(biāo)
準(zhǔn)"應(yīng)用條件的范圍如下 RF功率0到4000瓦 壓力10至lj 200mTorr 流速50至ll 2000 sccm
氣體02、 N2、 Ar，......
溫度-5°(:到60匸
持續(xù)時(shí)間5秒到數(shù)分鐘
典型地，為了生成厚度為75埃的島狀區(qū)(將形成約40埃的臺(tái)階)， 可以使用以下條件氧氣等離子體、1300瓦的RF功率、50 mTorr的壓 力，200sccm的流速、室溫溫度、以及持續(xù)時(shí)間20秒。
可選地，還可以使用使得能夠更高效地進(jìn)行島狀區(qū)形成刻蝕的基于 氟化氣體的等離子體(CF4、 Ar、 02)，最后利用純氧氣等離子體，以恢 復(fù)親水表面和/或移除樹脂。
等離子體處理的另一優(yōu)點(diǎn)是它激活襯底和加強(qiáng)經(jīng)分子粘合的襯底的 接合能的效果。因此，等離子體處理具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，將絕緣島狀區(qū)的形成和其 活化合并到單個(gè)步驟中。
填充孔穴的另一種方式是使用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)來通過淀 積或熱氧化形成Si02島狀區(qū)。當(dāng)使用熱氧化時(shí)，氧化物的厚度可以被控 制在約20埃到數(shù)千埃之間。
根據(jù)一可選實(shí)施方式，除了通過等離子體處理來形成島狀區(qū)之外， 還可以執(zhí)行熱氧化，以獲得具有更大厚度的島狀區(qū)。在這種情況中，首 先在第一襯底10的整個(gè)表面上執(zhí)行對(duì)其的氧化，然后執(zhí)行之前描述的掩 模步驟，然后通過等離子體處理來刻蝕掩模中的開口孔穴內(nèi)的氧化物。
參照?qǐng)D5C，第三步驟是移除掩模40，以獲得由按照期望圖案分布的 絕緣島狀區(qū)21所組成的接合層20。這些島狀區(qū)可以通過上述等離子體處 理來獲得并被激活。
基于掩模40的特性，可以采用等離子體處理或化學(xué)刻蝕，以便選擇 性地移除該掩模。
根據(jù)可選實(shí)施方式，可以在形成島狀區(qū)21的同時(shí)利用等離子體處理 來移除掩模40。事實(shí)上，可以按照相對(duì)常規(guī)的方式，使用氧等離子體來 移除感光樹脂。
如果不希望利用等離子體處理移除樹脂，則所選的樹脂厚度需要足 夠以在等離子體激活步驟中不被完全消耗掉。
另一方面，如果希望生成島狀區(qū)并在一個(gè)或同一處理中移除樹脂， 則需要選擇適當(dāng)?shù)臉渲愋秃秃穸纫源_保在所述處理期間能消耗掉所有
、由此獲得由島狀區(qū)21組成的接合層20，所述島狀區(qū)21由不同類型 的區(qū)域22，優(yōu)選地由空穴或者由第一襯底10的材料而相互隔開，結(jié)果是 島狀區(qū)21相對(duì)于第一襯底10的表面抬升。
因?yàn)槭褂醚谀Ｊ沟媚軌蚍浅＞_地限定圖案，所以可以極好地控制 接合表面。
此外，也可非常精確地控制島狀區(qū)21的厚度，由此接合層20 (盡 管為非連續(xù)的)具有一致的厚度，使得能夠確保與第二襯底30的適當(dāng)接合能。
此外，可以選擇島狀區(qū)21的大小和分布，以使諸如氣泡的缺陷的形 成最少。
第四步驟是將第二襯底30分子粘合到由島狀區(qū)21所組成的絕緣層 20覆蓋的第一襯底10上。
可以執(zhí)行初步的常規(guī)拋光和清潔步驟。
第二襯底30可以在其表面處可選地包括絕緣層(例如，Si02或 Si3N4)。
參照?qǐng)D6A或7A，所述第二襯底還可以經(jīng)歷注入步驟，該步驟旨在 生成用于將精細(xì)層31轉(zhuǎn)移到第一襯底IO的脆化區(qū)域(用虛線示出)。
對(duì)于SeOI型的結(jié)構(gòu)，諸如SOI結(jié)構(gòu)，例如優(yōu)選應(yīng)用一使用了常規(guī)熱 處理的熱處理步驟來增強(qiáng)絕緣層的島狀區(qū)與第二襯底之間的接合能。
參照?qǐng)D6B或7B，在第二襯底30己經(jīng)歷前述植入步驟的特定情況下， 隨后通過熱處理或化學(xué)處理或者通過施加機(jī)械力，將第二襯底30的剩余 部分32沿脆化區(qū)域分離。
現(xiàn)在將描述用于對(duì)復(fù)合襯底進(jìn)行脫接的各種技術(shù)。
例如通過機(jī)械移除或通過諸如HF處理的優(yōu)選刻蝕來執(zhí)行脫接，島 狀區(qū)之間存在非接合區(qū)域有助于上述處理。在脫接之后，必須對(duì)層31的 表面執(zhí)行處理以對(duì)其拋光。
根據(jù)希望分離的層的厚度和結(jié)果闡述了幾種情況。
參照?qǐng)D6B，如果層31的厚度足以自支撐，則將其從接合層20移除。 如果層的厚度大于幾微米，則該層典型地可以自支撐。
參照?qǐng)D7B，如果層31較薄，則它必須被轉(zhuǎn)移到用作其支撐件的最 終襯底60上。為此，參照?qǐng)D7C，將所述最終襯底60接合到層31上， 然后參照?qǐng)D7D，針對(duì)接合層20執(zhí)行脫接。
根據(jù)另一可選實(shí)施方式，層31可以用作用于外延生長(zhǎng)的種子層。
例如針對(duì)智能卡型的應(yīng)用，層31可以還被接合到另一機(jī)械支撐件 (塑料膜、金屬層......)上。
權(quán)利要求
1、一種用于制造復(fù)合襯底的工藝，所述工藝包括以下步驟將第一襯底(10)接合到第二半導(dǎo)體襯底(30)上，其特征在于，所述工藝包括在接合之前，在所述第一襯底與所述第二襯底之間形成接合層(20)，所述接合層(20)包括按照確定圖案分布在所述第一襯底(10)的表面上，并且由不同類型的區(qū)域(22)相互分開的多個(gè)島狀區(qū)(21)，所述區(qū)域(22)按照互補(bǔ)圖案分布，其中，所述島狀區(qū)(21)通過對(duì)所述第一襯底(10)的材料進(jìn)行等離子體處理來形成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述不同類型的區(qū)域 (22)由與所述島狀區(qū)(21)的材料不同的材料制成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的工藝，其特征在于，所述不同類型的區(qū)域 (22)是空區(qū)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任何一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，所 述等離子體為氧氣或氮?dú)忸愋停蛘呤莾烧叩幕旌衔铩?br> 5、 根據(jù)權(quán)利要求1到4中的任何一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，所 述工藝包括以下步驟i) 按照所述互補(bǔ)圖案，在所述第一襯底(10)的所述表面上形成掩 模(40)，而使所述掩模(40)不覆蓋與所述圖案相對(duì)應(yīng)的區(qū)域，ii) 在所述第一襯底(10)的未被所述掩模(40)覆蓋的區(qū)域中形成 所述島狀區(qū)(21)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的工藝，其特征在于，在步驟ii)期間或之 后執(zhí)行掩模(40)移除步驟iii)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1到6中的任何一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，在 接合之前，在所述第二襯底(30)中產(chǎn)生脆化區(qū)域，以限定薄層(31)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的工藝，其特征在于，在接合之后，沿所述 脆化區(qū)域分離所述第二襯底(30)的剩余部分(32)，從而將所述薄層(31) 轉(zhuǎn)移到所述第一襯底(10)上。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1到8中的任何一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，所述接合操作是分子粘合接合操作。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1到9中的任何一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于， 在接合之后，執(zhí)行用于加強(qiáng)接合能的熱處理。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1到10中的任何一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于， 所述接合步驟之后是對(duì)所述第二襯底(30)和所述第一襯底(10)進(jìn)行 脫接的步驟。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的工藝，其特征在于，通過化學(xué)刻蝕來執(zhí) 行所述脫接操作。
13、 根據(jù)權(quán)利要求11或12中的任何一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于， 在所述脫接步驟之前，將所述薄層(31)接合到最終支撐件(60)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造復(fù)合襯底的工藝，所述工藝包括將第一襯底(10)接合到第二半導(dǎo)體襯底(30)上，其特征在于，所述工藝包括在接合之前，在所述第一襯底與所述第二襯底之間形成接合層(20)，所述接合層(20)包括按照確定圖案分布在所述第一襯底(10)的表面上，并且由不同類型的區(qū)域(22)相互分開的多個(gè)島狀區(qū)(21)，所述區(qū)域(22)按照互補(bǔ)圖案分布，其中所述島狀區(qū)(21)通過對(duì)所述第一襯底(10)的材料進(jìn)行等離子體處理來形成。
文檔編號(hào)H01L21/762GK101641774SQ200880009428
公開日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2008年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日
發(fā)明者塞巴斯蒂安·凱爾迪勒, 弗雷德里克·阿利伯特 申請(qǐng)人:硅絕緣體技術(shù)有限公司