DE102018102415B4 - Waferverbund und verfahren zur herstellung eines halbleiterbauteils - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils, aufweisend:Bereitstellen eines Waferverbunds (900) aufweisend ein Hilfssubstrat (300), ein Spendersubstrat (100) und eine zwischen dem Spendersubstrat (100) und dem Hilfssubstrat (300) ausgebildete Opferschicht (250);Spalten des Spendersubstrats (100) entlang einer Ebene parallel zur Opferschicht (250), wobei eine Teilschicht des Spendersubstrats (100) eine Bauteilschicht (110) bildet, die mit dem Hilfssubstrat (300) verbunden bleibt, und wobei ein Hauptteil (180) des Spendersubstrats (100) vom Waferverbund (900) abgetrennt wird;Ausbilden, nach dem Spalten, von funktionalen Elementen (190) des Halbleiterbauteils in der Bauteilschicht (110); und Trennen des Hilfssubstrats (300) von der Bauteilschicht (110) durch Wärmeeintrag in die Opferschicht (250).

Description

  • HINTERGRUND
  • Halbleiterbauteile werden typischerweise in Substraten gefertigt, die aus einem zylindrischen, einkristallinen Kristall geschnitten werden. Alternativ dazu können Halbleiterbauteile auch in Halbleiterschichten gefertigt werden, die auf einer geeigneten Unterlage mit einer einkristallinen Keimschicht aufwachsen. Dabei kann die Unterlage Bestandteil des fertigen Bauelements werden und/oder sie kann vor Fertigstellung des Bauteils zumindest teilweise in einem Schleifprozess abgetragen werden.
  • Die Druckschrift DE 10 2013 110 126 A1 beschreibt das Aufwachsen von GaN auf einem Siliziumwafer auf Basis eines Siliconon-Nothing Ansatzes, wobei zunächst von einer Oberfläche aus Gruppen von nahe benachbarten Gräben in die Siliziumwafer eingebracht werden und dann durch eine Wärmebehandlung in nichtoxidierender Atmosphäre eine Umlagerung des Siliziums in der Weise erfolgt, dass die nahe benachbarten Gräben lateral miteinander verschmelzen und gleichzeitig von einer dünnen Siliziumschicht überwachsen werden. Es bilden sich im Silizium lateral benachbarte Hohlräume in einer Ebene, entlang der nach Aufwachsen von GaN die dünne Siliziumschicht vom Siliziumwafer abgespaltet werden kann. Die Druckschrift WO 2016 / 146 584 A1 beschreibt das Trennen von lateral beabstandeten Halbleiterschichtstapeln von einem Aufwachssubstrat durch Ätzen einer zwischen dem Aufwachssubstrat und dem Halbleiterschichtstapel angeordneten Opferschicht, wobei die Ätzlösung in Gräben zwischen die Halbleiterschichtstapel eingebracht wird.
  • Die Druckschrift DE 10 2013 221 788 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronisches Bauelements mit einem Kontaktelement. Ein GaAs Substrat mit auf einer Vorderseite ausgebildeten optoelektronischen Bauelementen wird mit der Vorderseite auf eine die Kontaktelemente bildende Trägerstruktur gebondet, wobei die Trägerstruktur über eine Opferschicht mit einem Hilfsträger aus Silizium oder Saphir verbunden ist. Nach Abspalten des GaAs Substrats von den optoelektronischen Bauelementen wird der Hilfsträger durch Auftrennen der Opferschicht von der Trägerstruktur abgelöst.
  • Es gibt einen Bedarf an alternativen Verfahren, mit denen kostengünstig einkristalline Halbleiterschichten mit hoher Kristallqualität zur Fertigung von Halbleiterbauteilen zur Verfügung gestellt werden können.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils. Dazu wird ein Waferverbund bereitgestellt, der ein Hilfssubstrat, ein Spendersubstrat und eine zwischen dem Hilfssubstrat und dem Spendersubstrat ausgebildete Opferschicht aufweist. In einer Bauteilschicht, die mindestens eine Teilschicht des Spendersubstrats aufweist, werden funktionale Elemente des Halbleiterbauteils ausgebildet. Danach wird das Hilfssubstrat durch Wärmeeintrag in die Opferschicht von der Bauteilschicht getrennt.
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ferner einen Waferverbund, der ein Spendersubstrat und ein Hilfssubstrat aufweist.
  • Zwischen dem Hilfssubstrat und dem Spendersubstrat ist eine Opferschicht ausgebildet, die bis mindestens 1200°C thermisch stabil und fest ist.
  • Figurenliste
  • Die begleitenden Zeichnungen dienen dem Verständnis von Ausführungsbeispielen des Verfahrens und des Waferverbunds, sind in die Offenbarung einbezogen und bilden einen Teil von dieser. Die Zeichnungen veranschaulichen lediglich Ausführungsbeispiele und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erläutern deren Prinzipien. Die in den Zeichnungen gezeigten Elemente und Strukturen sind nicht notwendigerweise zueinander maßstabsgetreu dargestellt. Gleiche Bezugszeichen verweisen auf gleiche oder einander entsprechende Elemente und Strukturen.
    • Die 1 zeigt ein vereinfachtes Flussdiagram für ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauteilen aus einem Spendersubstrat, bei dem durch thermisches Zersetzen einer Opferschicht eine auf das Spendersubstrat zurückgehende Bauteilschicht von einem Hilfssubstrat getrennt wird, gemäß einer Ausführungsform.
    • Die 2A zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt durch ein Spendersubstrat nach Aufbringen einer Schichtstruktur mit einer Opferschicht auf dem Spendersubstrat zur Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Halbleiterbauteilen gemäß einer Ausführungsform.
    • Die 2B zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt durch einen Waferverbund mit einem Spendersubstrat und einem Hilfssubstrat.
    • Die 2C zeigt einen Waferverbund nach Ausbilden von funktionalen Elementen in einer auf das Spendersubstrat zurückgehenden Bauteilschicht.
    • Die 2D zeigt einen Waferverbund mit einer Bauteilschicht beim thermischen Zersetzen der Opferschicht.
    • Die 2E zeigt eine von einem Hilfssubstrat abgetrennte Bauteilschicht.
    • Die 3A zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt durch ein Hilfssubstrat mit Opferschicht zur Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Halbleiterbauteilen gemäß einer anderen Ausführungsform.
    • Die 3B zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt durch ein Spendersubstrat.
    • Die 3C zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt durch einen Waferverbund mit dem Spendersubstrat aus 3B und dem Hilfssubstrat aus 3A.
    • Die 4A zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt durch ein Spendersubstrat nach Aufbringen einer ersten Schichtstruktur zur Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Halbleiterbauteilen gemäß einer weiteren Ausführungsform.
    • Die 4B zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt durch ein Hilfssubstrat mit einer zweiten Schichtstruktur.
    • Die 4C zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt durch einen Waferverbund mit dem Spendersubstrat aus 4A und dem Hilfssubstrat aus 4B.
    • Die 5A zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt durch ein Spendersubstrat beim Erzeugen einer Defektschicht zur Illustration eines Verfahrens zur Herstellung von Bauelementen gemäß einer Ausführungsform betreffend einen horizontalen Wafer-Cut.
    • Die 5B zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt durch das Spendersubstrat der 5A nach Aufbringen einer ersten Schichtstruktur.
    • Die 5C zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt durch einen Waferverbund umfassend das Spendersubstrat gemäß 5B und ein Hilfssubstrat mit einer zweiten Schichtstruktur.
    • Die 5D zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt durch den Waferverbund nach 5C beim Abspalten eines Hauptteils des Spendersubstrats von einer Bauteilschicht entlang der Defektschicht.
    • Die 5E zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt des Waferverbunds der 5D nach Abspalten des Hauptteils des Spendersubstrats.
    • Die 5F zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt des Waferverbunds der 5E nach Erweitern der Bauteilschicht durch eine epitaktische Schicht.
    • Die 5G zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt des Waferverbunds der 5F nach Ausbilden funktionaler Elemente und nach Aufbringen eines Hilfsträgers auf der Seite der Bauteilschicht.
    • Die 5H zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt des Waferverbunds der 5G während einer Beaufschlagung mit einem Laserstrahl zum Abtrennen des Hilfssubstrats.
    • Die 6A zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt durch ein Spendersubstrat beim Erzeugen einer Defektschicht zur Illustration eines Verfahrens zur Herstellung von Bauelementen gemäß einer Ausführungsform betreffend eine Schichtstruktur mit Hilfsschichten.
    • Die 6B zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt durch das Spendersubstrat der 6A nach Aufbringen einer ersten Schichtstruktur mit einer ersten Hilfsschicht.
    • Die 6C zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt durch einen Waferverbund umfassend das Spendersubstrat gemäß 6B und ein Hilfssubstrat mit einer eine zweite Hilfsschicht aufweisenden zweiten Schichtstruktur.
    • Die 6D zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt durch den Waferverbund nach 6C beim Abspalten eines Hauptteils des Spendersubstrats von einer Bauteilschicht entlang der Defektschicht.
    • Die 6E zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt des Waferverbunds der 6D nach Abspalten des Hauptteils des Spendersubstrats.
    • Die 6F zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt des Waferverbunds der 6E nach Erweitern der Bauteilschicht durch eine epitaktische Schicht und nach Ausbilden funktionaler Elemente in der Bauteilschicht.
    • Die 6G zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt des Waferverbunds der 6F nach Aufbringen eines Hilfsträgers auf der Seite der Bauteilschicht.
    • Die 6H zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt des Waferverbunds der 6G während einer Beaufschlagung mit einem Laserstrahl zum Abtrennen des Hilfssubstrats.
    • Die 7A zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt eines Spendersubstrats zur Illustration eines Verfahrens zur Herstellung von Halbleiterbauteilen gemäß einer Ausführungsform betreffend einen Transfer einer metallischen Hilfsschicht von einem Hilfssubstrat auf eine Bauteilschicht.
    • Die 7B zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt eines Hilfssubstrats nach Aufbringen einer Schichtstruktur mit einer Opferschicht und einer metallhaltigen Schicht auf der Opferschicht.
    • Die 7C zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt eines das Hilfssubstrat der 7B und das Spendersubstrat der 7A aufweisenden Waferverbunds.
    • Die 7D zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt der vom Hilfssubstrat abgetrennten Bauteilschicht der 7C. Die 8A zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt eines eine erste Schichtstruktur mit einer ersten metallhaltigen Schicht aufweisenden Spendersubstrats zur Illustration eines Verfahrens zur Herstellung von Halbleiterbauteilen gemäß einer weiteren Ausführungsform betreffend ein metallisches Bonden.
    • Die 8B zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt eines Hilfssubstrats nach Aufbringen einer eine Opferschicht und eine zweite metallhaltige Schicht aufweisenden zweiten Schichtstruktur.
    • Die 8C zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt eines das Hilfssubstrat nach 8B aufweisenden Waferverbunds nach Ausbilden einer Bauteilschicht aus dem Spendersubstrat der 8A.
    • Die 8D zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt des Waferverbunds nach 8C beim Trennen der Bauteilschicht vom Hilfssubstrat durch thermisches Zersetzen der Opferschicht.
    • Die 8E zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt der vom Hilfssubstrat abgetrennten Bauteilschicht der 8D.
    • Die 9A zeigt einen schematischen vertikalen Querschnitt durch einen Waferverbund mit Opferschicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
    • Die 9B zeigt einen schematischen horizontalen Querschnitt durch den Waferverbund nach 9A entlang der Schnittlinie B-B.
    • Die 10 zeigt einen schematischen horizontalen Querschnitt durch einen Waferverbund in der Ebene einer Opferschicht mit radialen Kanälen gemäß einer anderen Ausführungsform.
  • DETAILBESCHREIBUNG
  • In der folgenden Detailbeschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen zu Veranschaulichungszwecken spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind. In diesem Zusammenhang wird eine Richtungsterminologie wie „Oberseite“, „Boden“, „Vorderseite“, „Rückseite“, „vorne“, „hinten“ usw. auf die Ausrichtung der gerade beschriebenen Figuren bezogen. Insbesondere können Elemente eines jeden der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele mit Elementen von anderen der beschriebenen Ausführungsbeispiele kombiniert werden, sofern sich aus dem Kontext nichts anderes ergibt.
  • Bereichsangaben, die eine untere und/oder eine obere Grenze angeben, schließen die Grenze(n) ein.
  • Wird für eine physikalische Größe ein Wertebereich mit der Angabe eines Grenzwerts oder zweier Grenzwerte definiert, dann schließen die Präpositionen „von“ und „bis“ den jeweiligen Grenzwert mit ein. Eine Angabe der Art „von ... bis“ versteht sich demnach als „von mindestens ... bis höchstens“.
  • Gemäß 1 umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils das Bereitstellen eines Waferverbunds, der ein Hilfssubstrat, ein Spendersubstrat und eine zwischen dem Hilfssubstrat und dem Spendersubstrat ausgebildete Opferschicht aufweist (902). In einer Bauteilschicht, die mindestens eine Teilschicht des Spendersubstrats aufweist, werden funktionale Elemente ausgebildet (904).
  • Die funktionalen Elemente können beispielsweise pn-Übergänge, dotierte Gebiete von Dioden und/oder Transistorzellen, Widerstände und/oder elektrische Leitungen sein, die die elektrische Funktionalität des Halbleiterbauelements bestimmen.
  • Dem Ausbilden der funktionalen Elemente kann unter anderem ein horizontales Spalten des Spendersubstrats und/oder ein Aufwachsen epitaktischer Schichten auf der Seite des Spendersubstrats vorangehen. Nach dem Ausbilden der funktionalen Elemente wird das Hilfssubstrat durch Wärmeeintrag in die Opferschicht von der Bauteilschicht getrennt (906). Der Wärmeeintrag erfolgt beispielsweise durch Beaufschlagung mit einem gepulsten Laserstrahl, der das Hilfssubstrat durchdringt und im Bereich der Opferschicht fokussiert. Das Material der Opferschicht wird dabei mindestens teilweise zersetzt und/oder schmilzt mindestens teilweise. Das Hilfssubstrat bleibt im Wesentlichen unverändert erhalten und kann zur Herstellung eines weiteren Halbleiterbauteils wiederverwendet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird vor dem Ausbilden der funktionalen Elemente eine Schichtdicke der Bauteilschicht erhöht, z.B. durch ein epitaktisches Verfahren. Damit ermögliche das Verfahren u.a. die Herstellung von elektronischen Bauelementen in epitaktischen Schichten, die auf aus einem Spendersubstrat gewonnenen dünnen kristallinen Keimschichten aufwachsen. Die epitaktischen Schichten lassen sich bzgl. des Gehalts an Verunreinigungen und/oder bzgl. einer Grunddotierung leichter an vorgegebene Anforderungen anpassen als ein in einem Schmelzverfahren gezogener Kristall. Zudem lässt sich die Gesamtdicke der Bauteilschicht vergleichsweise präzise einstellen und ist und nur geringen Schwankungen unterworfen. Bei vertikalen Leistungshalbleiterbauelementen mit einem Laststromfluss durch zwei gegenüberliegende Hauptflächen kann der zum Trennen von Bauteilschicht und Hilfssubstrat erforderliche Wärmeeintrag zu einer Konditionierung der Bauteilrückseite beitragen.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist das Spendersubstrat ein erstes kristallines Halbleitermaterial auf und das Hilfssubstrat ein zweites kristallines Halbleitermaterial. Das erste und das zweite kristalline Halbleitermaterial können unterschiedliche oder die gleichen Hauptbestandteile aufweisen.
  • Beispielsweise ist der Hauptbestandteil des Spendersubstrats und des Hilfssubstrats jeweils Silizium oder der Hauptbestandteil des Spendersubstrats und des Hilfssubstrats ist jeweils Siliziumkarbid. Unter einem Hauptbestandteil einer Komponente, bspw. des Spendersubstrats oder des Hilfssubstrats, kann hierbei und im Folgenden das Materialsystem, auf dem diese Komponente basiert, gemeint sein. Beispielsweise besteht die Komponente in diesem Fall aus dem Hauptbestandteil, mit Ausnahme von herstellungsbedingten Unreinheiten und/oder Dotierstoffen.
  • Beispielweise weisen das erste und zweite kristalline Halbleitermaterial die gleichen Hauptbestandteile auf und unterscheiden sich lediglich in der Dotierung und/oder der Kristallgestalt, also bzgl. des Kristalltyps, des Polytyps und/oder des Fehlens oder Vorhandenseins von Korngrenzen, wobei in einem polykristallinen Halbleitermaterial solche Korngrenzen zwischen Kristalliten existieren und in einkristallinem oder amorphem Halbleitermaterial solche Korngrenzen fehlen.
  • Neben der Opferschicht kann die Schichtstruktur eine oder mehrere Hilfsschichten umfassen, beispielsweise Adhäsionsschichten, die ein Bonden zwischen dem das Spendersubstrat aufweisenden Teil des Waferverbunds und dem das Hilfssubstrat aufweisenden Teil des Waferverbunds ermöglichen und/oder erleichtern, Reflexionsschichten, die ein Eindringen der Laserstrahlung in die Bauteilschicht erschweren, und/oder Wärmeschutzschichten, die einen Wärmeeintrag in die Bauteilschicht reduzieren und/oder die eingebrachte Energie absorbieren und an die Opferschicht übertragen. Alternativ oder zusätzlich kann die Schichtstruktur eine oder mehrere funktionale Schichten aufweisen, die im Zuge des Verfahrens mit der Bauteilschicht dauerhaft verbunden werden und im finalisierten Halbleiterbauteil eine technische Funktion erfüllen, z.B. als Rückseitenmetallisierung oder Rückseitenelektrode.
  • Die 2A bis 2E zeigen anhand von vertikalen Querschnitten durch ein Spendersubstrat 100 und ein Hilfssubstrat 300 verschiedene Phasen des Verfahrens der 1 gemäß einer Ausführungsform, bei der eine Opferschicht 250 vollständig auf einem Spendersubstrat 100 ausgebildet wird.
  • Auf einer ersten Substratoberfläche 101 eines Spendersubstrats 100 wird eine Schichtstruktur 200 ausgebildet, die mindestens eine erste Opferschicht 250 umfasst.
  • 2A zeigt das Spendersubstrat 100. Das Spendersubstrat 100 ist eine flache Scheibe bestehend aus einem einkristallinen Halbleitermaterial, zum Beispiel Silizium (Si), Germanium (Ge), Silizium-Germanium (SiGe), Siliziumcarbid (SiC), oder aus einem Verbindungshalbleiter, zum Beispiel Galliumnitrid (GaN) oder Galliumarsenid (GaAs), wobei das einkristalline Halbleitermaterial herstellungsbedingte Verunreinigungen und/oder Dotierstoffe enthalten kann.
  • Das Spendersubstrat 100 weist auf der Vorderseite eine erste Substratoberfläche 101 und auf der von der Vorderseite abgewandten Rückseite eine zur ersten Substratoberfläche 101 parallele zweite Substratoberfläche 102 auf. Eine Normale 104 auf die erste Substratoberfläche 101 definiert eine vertikale Richtung. Richtungen parallel zur ersten Substratoberfläche 101 sind horizontale Richtungen.
  • Die Dicke des Spendersubstrats 100 zwischen der ersten Substratoberfläche 101 und der zweiten Substratoberfläche 102 liegt in einem Bereich von wenigstens 50 µm bis höchstens 1500 µm. Der horizontale Querschnitt durch das Spendersubstrat 100 kann eine Ellipse, insbesondere ein Kreis, mit einer Kerbe oder mit einer Abflachung am Kreisumfang oder ein Rechteck mit abgerundeten Ecken sein.
  • Die Schichtstruktur 200 umfasst mindestens eine Opferschicht 250. Die Opferschicht 250 ist bis mindestens zur höchsten der im Folgenden zur Prozessierung der Halbleiterbauteile erforderlichen Temperaturen thermisch stabil, wobei die Opferschicht 250 bis mindestens 1200 °C weder schmilzt noch sich thermisch zersetzt.
  • Basiert das Spendersubstrat 100 auf SiC, dann ist die Opferschicht 250 bis mindestens 1700 °C thermisch stabil und kann sich bei einer Temperatur zwischen 1700 °C und 2000 °C unter Freisetzung gasförmiger Abbauprodukte zersetzen. Beispielsweise enthält die Opferschicht 250 überwiegend, d.h. zu wenigstens 95 %, insbesondere wenigstens 99 %, Siliziumnitrid oder besteht vollständig aus Siliziumnitrid. Beispielsweise enthält die Opferschicht 250 Siliziumnitrid als Hauptbestandteil und enthält nur herstellungsbedingte Verunreinigungen.
  • Basiert das Spendersubstrat 100 auf zum Beispiel Silizium oder Galliumnitrid, so kann die Opferschicht 250 bis mindestens 1200 °C thermisch stabil sein. Beispielsweise kann die Opferschicht 250 dann ein Siliziumoxid mit einem Schmelzpunkt über 1200 °C aufweisen oder überwiegend aus einem solchen Siliziumoxid bestehen.
  • Neben der Opferschicht 250 kann die Schichtstruktur 200 weitere Hilfsschichten aufweisen, die jeweils entweder zwischen der Opferschicht 250 und dem Spendersubstrat 100 oder auf der dem Spendersubstrat 100 abgewandten Seite der Opferschicht 250 ausgebildet werden.
  • Über die Schichtstruktur 200 wird das Spendersubstrat 100 mit einem Hilfssubstrat 300 verbunden, beispielsweise durch Bonden oder Kleben, wobei beim Bonden die Schichtstruktur 200 direkt auf eine Hauptfläche 301 des Hilfssubstrats 300 aufgebracht wird und beim Kleben zunächst eine Kleberschicht auf die Hauptfläche 301, auf die Oberfläche der Schichtstruktur 200 oder in zwei Teilschichten sowohl auf die Hauptfläche 301 als auch auf die Oberfläche der Schichtstruktur 200 aufgebracht wird.
  • Beim Bonden (direct bonding) beruht die Adhäsion zwischen zwei sich berührenden und ausreichend planaren Oberflächen auf van der-Waals Kräften, Wasserstoffbrückenbindungen, und/oder chemischen Bindungen metallischer, ionischer oder kovalenter Natur, wobei es sich um die Oberflächen zweier Schichten aus dem gleichen Material oder aus zwei unterschiedlichen Materialien handeln kann. Das Bonden kann ein Gegeneinanderpressen der beiden Oberflächen, eine Wärmebehandlung der sich berührenden Oberflächen oder eine Kombination aus beiden (fusion bonding, thermocompressive bonding, bonding by atomic rearrangement) umfassen. Alternativ kann das Bonden ein anodisches Bonden (anodic bonding) umfassen, bei dem während einer Wärmebehandlung ein elektrisches Feld über die Verbindungsfläche angelegt wird und/oder ein Strom durch die Verbindungsfläche fließt.
  • 2B zeigt einen das Spendersubstrat 100 und das Hilfssubstrat 300 umfassenden Waferverbund 900, wobei die Schichtstruktur 200 zwischen der ersten Substratoberfläche 101 des Spendersubstrats 100 und einer Hauptfläche 301 des Hilfssubstrats 300 angeordnet ist.
  • Das Hilfssubstrat 300 kann als Hauptbestandteil ein Material aufweisen, das den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist wie das Spendersubstrat 100 oder dessen Wärmeausdehnungskoeffizient nur sehr geringfügig, zum Beispiel um weniger als 1 ppm, vom Wärmeausdehnungskoeffizienten des Spendersubstrats 100 abweicht.
  • Zum Beispiel basieren Hilfssubstrat 300 und Spendersubstrat 100 auf einer Kristallstruktur aus den gleichen Elementen, d.h., mit identischen atomaren Bestandteilen und unterscheiden sich allenfalls bezüglich des Fehlens oder des Vorhandenseins von Korngrenzen, bezüglich der Kristallmorphologie und/oder bezüglich einer Dotierung. Beispielsweise sind sowohl das Spendersubstrat 100 als auch das Hilfssubstrat 300 aus dem gleichen kristallinen Halbleitermaterial, zum Beispiel aus SiC, GaN oder GaAs, wobei das Spendersubstrat 100 einkristallin ist und das Hilfssubstrat 300 einkristallin oder polykristallin sein kann. Beispielsweise ist das Spendersubstrat 100 aus einkristallinem SiC eines ersten Polytyps und das Hilfssubstrat 300 aus einkristallinem SiC des ersten oder eines anderen Polytyps. Gemäß einer Ausführungsform ist das Spendersubstrat einkristallines SiC Hilfssubstrat 300 ein eigenleitender, einkristalliner SiC-Wafer des gleichen Polytyps. Beispielsweise ist das Hilfssubstrat 300 ein halbisolierender, kristalliner SiC-Wafer mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von mindestens 105 Qcm oder von mindestens 106 Qcm.
  • Gemäß anderen Ausführungsformen liegen dem Hilfssubstrat 300 und dem Spendersubstrat 100 Kristalle aus unterschiedlichen Elementen, insbesondere aus unterschiedlichen Hauptbestandteilen, zugrunde. Beispielsweise basiert das Hilfssubstrat 300 auf einem SiC-Kristall und das Spendersubstrat 100 auf einem GaN-Kristall.
  • Das Hilfssubstrat 300 kann die gleiche horizontale Querschnittsform aufweisen wie das Spendersubstrat 100, wobei ein Durchmesser des Hilfssubstrats 300 dem Durchmesser des Spendersubstrats 100 entsprechen oder größer als der Durchmesser des Spendersubstrats 100 sein kann. Zum Beispiel kann das Hilfssubstrat 300 eine kreisförmige Scheibe mit einem Durchmesser von 76,2 mm, 100 mm, 125 mm, 127 mm, 150 mm, 200 mm oder 300 mm sein. Eine Dicke des Hilfssubstrats 300 zwischen der ersten Hauptfläche 301 auf der Vorderseite und einer Rückseitenfläche 302 auf der Rückseite kann beispielsweise in einem Bereich von 300 µm bis 1200 µm liegen.
  • Vor dem Verbinden mit dem Spendersubstrat 100 kann auf das Hilfssubstrat 300 eine weiteren Schichtstruktur aufgebracht werden, z.B. eine Adhäsionshilfsschicht aus einem Material, das zum Bonden mit der äußersten Schicht der auf dem Spendersubstrat 100 ausgebildeten Schichtstruktur 200 geeignet ist. Gemäß einer Ausführungsform kann auf das Hilfssubstrat 300 eine Adhäsionshilfsschicht aus dem Material der äußersten Schicht der Schichtstruktur 200 aufgebracht werden, so dass zwei Schichten aus dem gleichen Material durch Bonden verbunden werden können.
  • Nachfolgend kann der Waferverbund 900 auf verschiedene Weise konditioniert werden, wobei letztlich funktionale Elemente 190 von Halbleiterbauteilen in einer auf das Spendersubstrat 100 zurückgehenden Bauteilschicht 110 ausgebildet werden. Das Konditionieren des Spendersubstrats 100 kann ein horizontales Abspalten eines Hauptteils des Spendersubstrats 100 von einer der finalen Bauteilschicht 110 zugrundeliegenden Teilschicht des Spendersubstrats und/oder das Aufwachsen epitaktischer Schichten umfassen, wobei die Schichtdicke der Bauteilschicht 110 erhöht werden kann.
  • 2C zeigt schematisch eine aus mindestens Teilen des Spendersubstrats 100 der 2B gebildete Bauteilschicht 110 mit funktionalen Elementen 190. Die funktionalen Elemente umfassen beispielsweise Dioden, Transistoren, Widerstände und/oder elektrische Leitungen und weisen zumindest teilweise dotierte Gebiete 195 innerhalb der Bauteilschicht 110 auf. Auf der Vorderseite der Bauteilschicht 110 können weitere Schichten aufgebracht werden, beispielsweise Metallisierungsschichten und Isolationsschichten zwischen verschiedenen Metallisierungsschichten oder zwischen einer innersten Metallisierungsschicht und der Bauteilschicht 110.
  • Das Hilfssubstrat 300 wird beispielsweise durch Zersetzen und/oder Schmelzen der Opferschicht 250 von der Bauteilschicht 110 getrennt. Dabei wird die Opferschicht 250 durch selektiven Wärmeeintrag bis über deren Zersetzungstemperatur oder deren Schmelztemperatur aufgeheizt. Der Wärmeeintrag kann beispielsweise durch gepulste Laserstrahlung erfolgen. Dabei kann der Laserstrahl durch das Spendersubstrat 100 oder durch das Hilfssubstrat 300 geleitet und im Bereich der Opferschicht 250 fokussiert werden.
  • Die Wellenlänge des Laserstrahls und das Material des Hilfssubstrats 300 sowie das Material der Opferschicht 250 werden so aufeinander abgestimmt, dass das Hilfssubstrat 300 bei der Wellenlänge des Lasers ausreichend transparent ist und ausreichend Energie in die Opferschicht 250 eingebracht wird. Energiedichte des Laserstrahls (Englisch: laser energy density), Pulsdauer und/oder Tastverhältnis (Englisch: duty cycle) werden so aufeinander abgestimmt, dass die durch die Laserbestrahlung erzeugte Wärme die auf der Vorderseite der Bauteilschicht 110 ausgebildeten funktionalen Elemente 190 nur in geringem Umfang erreicht.
  • Beispielsweise liegt die Wellenlänge des Lasers in einem Bereich von 300 nm bis 10 µm und die Energiedichte des Laserstrahls in einem Bereich von 1 J/cm2 bis 5 J/cm2 nm. Bei einer mittleren Energiedichte des Laserstrahls von 3 J/cm2 kann die Pulsdauer in einem Bereich von 1 ps bis 100 µs, zum Beispiel in einem Bereich von 1 ps bis 500 µs liegen.
  • Beispielsweise kann ein halbisolierender, kristalliner SiC-Wafer mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von mindestens 105 Qcm oder von mindestens 106 Qcm als Hilfssubstrat 300 eine ausreichende Transparenz von mindestens 30%, bspw. mindestens 40% für den Laserstrahl aufweisen. Beispielsweise liegt die Wellenlänge des Laserstrahls in einem Bereich von 500 nm bis 5.6 µm und die Transparenz eines halbisolierenden kristallinen SiC-Wafers mit einer Schichtdicke von 500 µm bei mindestens 40%.
  • 2D zeigt das Zerlegen des Waferverbunds 900 der 2D durch selektives Entfernen der Opferschicht 250. Nach dem Abtrennen des Hilfssubstrats 300 kann die Hauptfläche 301 des Hilfssubstrats 300 einem Reinigungsprozess unterworfen werden, beispielsweise einem Nassätzprozess zum Entfernen von Resten der Opferschicht. Ein Polierprozess kann die für ein Bonden geeignete Planarität der ersten Hauptfläche 301 wiederherstellen.
  • 2E zeigt die abgetrennte Bauteilschicht 110, in der mindestens dotierte Gebiete 195 funktionaler Elemente 190 von Halbleiterbauteilen ausgebildet sind.
  • Die 3A bis 3C beziehen sich auf ein Verfahren, bei dem die Opferschicht 250 vollständig auf der Seite des Hilfssubstrats 300 ausgebildet wird.
  • Die 3A zeigt ein Hilfssubstrat 300 mit einer die Opferschicht 250 aufweisenden Schichtstruktur 200 auf einer Hauptfläche 301 des Hilfssubstrats 300.
  • Die 3B zeigt ein Spendersubstrat 100 aus einem einkristallinen Halbleitermaterial, dessen erste Substratoberfläche 101 frei liegt. Alternativ kann auf der ersten Substratoberfläche 101 eine weitere Schichtstruktur ohne Opferschicht aufgebracht werden, z.B. eine Adhäsionshilfsschicht aus einem Material, das zum Bonden mit der äußersten Schicht einer auf dem Hilfssubstrat 300 ausgebildeten Schichtstruktur 200 geeignet ist.
  • Hilfssubstrat 300 und Spendersubstrat 100 werden durch Bonden oder Kleben über die Schichtstruktur 200 fest miteinander verbunden.
  • 3C zeigt den durch Verbinden von Hilfssubstrat 300 und Spendersubstrat 100 gebildeten Waferverbund 900. Zu Einzelheiten des Waferverbunds 900 und der weiteren Prozessierung wird auf die Beschreibung der 2B bis 2E verwiesen.
  • Die 4A bis 4C beziehen sich auf ein Verfahren, bei dem die Opferschicht 250 teilweise auf der Seite des Spendersubstrats 100 und teilweise auf der Seite des Hilfssubstrats 300 ausgebildet wird.
  • Auf eine erste Substratoberfläche 101 eines Spendersubstrats 100 wird eine erste Schichtstruktur 210 mit einer ersten Teilopferschicht 251 und auf einer Hauptfläche 301 des Hilfssubstrats 300 eine zweite Schichtstruktur 220 mit einer zweiten Teilopferschicht 252 aufgebracht.
  • Die 4A zeigt das Spendersubstrat 100 mit einer die erste Teilopferschicht 251 aufweisenden ersten Schichtstruktur 210 auf einer ersten Substratoberfläche 101 des Spendersubstrats 100. Die erste Teilopferschicht 251 kann die einzige Schicht der ersten Schichtstruktur 210 sein oder die äußerste Schicht einer mehrlagigen ersten Schichtstruktur 210.
  • Die 4B zeigt das Hilfssubstrat 300 mit einer die zweite Teilopferschicht 252 aufweisenden zweiten Schichtstruktur 220 auf einer Hauptfläche 301 des Hilfssubstrats 300. Die zweite Teilopferschicht 252 kann die einzige Schicht der zweiten Schichtstruktur 220 sein oder die äußerste Schicht einer mehrlagigen zweiten Schichtstruktur 220.
  • Die erste Schichtstruktur 210 und die zweite Schichtstruktur 220 können einen identischen Aufbau haben, können sich aber sowohl bezüglich der Anzahl von Teilschichten als auch bezüglich der Zusammensetzung und der Dicke der Teilschichten voneinander unterscheiden. Zum Beispiel kann lediglich die erste Schichtstruktur 210 eine Hilfsschicht, z.B. eine Reflexions-, Wärmeschutz-, und/oder Metallisierungsschicht aufweisen oder es kann lediglich die zweite Schichtstruktur 220 eine oder mehrere solcher Hilfsschichten aufweisen.
  • Das Spendersubstrat 100 wird mit dem Hilfssubstrat 300 verbunden, wobei eine Oberfläche der ersten Schichtstruktur 210 in Kontakt mit einer Oberfläche der zweiten Schichtstruktur 220 gebracht und durch Bonden dauerhaft und irreversibel miteinander verbunden werden und wobei durch das Bonden zwei Schichten aus dem gleichen Material verbunden werden. Bei den zwei Schichten aus dem gleichen Material handelt es sich bspw. um die beiden Teilopferschichten 251, 252. Beispielsweise sind die beiden Teilopferschichten 251, 252 aus Siliziumnitrid oder enthalten überwiegend Siliziumnitrid.
  • 4C zeigt einen durch Verbinden von Hilfssubstrat 300 und Spendersubstrat 100 gebildeten Waferverbund 900. Eine Schichtstruktur 200 umfasst die erste Schichtstruktur 210 und die zweite Schichtstruktur 220. Eine Opferschicht 250 umfasst die beiden direkt aneinandergrenzenden Teilopferschichten 251, 252. Zu weiteren Einzelheiten des Waferverbunds 900 und der weiteren Prozessierung wird auf die Beschreibung der 2B bis 2E verwiesen.
  • Die 5A bis 5H zeigen ein Herstellungsverfahren für Halbleiterbauteile, das das Trennen einer Bauteilschicht von einem Hilfssubstrat mittels einer erst bei vergleichsweise hohen Temperaturen schmelzbaren und/oder thermisch zersetzbaren Opferschicht mit einem Waferspaltverfahren kombiniert.
  • In einem Abstand zu einer ersten Substratoberfläche 101 eines Spendersubstrats 100 kann eine Defektschicht 170 erzeugt werden, beispielsweise durch Implantation von leichten Ionen 175, z.B. Wasserstoff oder Helium, durch die erste Substratoberfläche 101 oder durch Laserbestrahlung, die zu einer flächigen Störung der Kristallstruktur des Spendersubstrats führt.
  • 5A zeigt das Spendersubstrat 100 mit einer horizontalen Defektschicht 170, die über die gesamte Querschnittsfläche des Spendersubstrats 100 ausgebildet werden kann. Der Abschnitt des Spendersubstrats 100 zwischen der ersten Substratoberfläche 101 und der Defektschicht 170 bleibt von der Implantation weitgehend unberührt und bildet im Weiteren die Grundlage einer Bauteilschicht 110.
  • Die Defektschicht 170 trennt die Bauteilschicht 110 von einem Hauptteil 180 des Spendersubstrats 100. Die Defektschicht 170 weist eine hohe Dichte an Kristallfehlern auf, z.B. Fehlstellen, interstitielle Atome, und/oder, bei einer Implantation mit Wasserstoff, durch an Gitterfehlstellen gebundene Wasserstoffatome gebildete Komplexe. Der Abstand der Defektschicht 170 zur Substratoberfläche 101 beträgt beispielsweise 1 µm bis 20 µm. Auf die Substratoberfläche 101 wird eine erste Schichtstruktur 210 aufgebracht.
  • Die 5B zeigt die auf der ersten Substratoberfläche 101 ausgebildete erste Schichtstruktur 210, die eine Opferschicht oder zumindest eine erste Teilopferschicht 251 und/oder eine Hilfsschicht, z.B. eine Metallisierungsschicht umfassen kann.
  • Auf einer Hauptfläche 301 eines Hilfssubstrats 300 wird eine zweite Schichtstruktur 220 ausgebildet, die eine Opferschicht, eine zweite Teilopferschicht 252 und/oder mindestens eine weitere Hilfsschicht, z.B. eine Metallisierungsschicht, umfassen kann, wobei entweder die erste oder die zweite Schichtstruktur 210, 220 eine Opferschicht aufweist oder beide Schichtstrukturen 210, 220 Teilopferschichten 251, 252 aufweisen.
  • Die erste Schichtstruktur 210 des Spendersubstrats 100 wird bspw. durch Bonden fest und dauerhaft mit der zweiten Schichtstruktur 220 auf dem Hilfssubstrat 300 verbunden.
  • 5C zeigt einen Waferverbund 900 mit dem Spendersubstrat 100, das über die erste Schichtstruktur 210 und die zweite Schichtstruktur 220 mit dem Hilfssubstrat 300 verbunden ist. Die beiden Teilopferschichten 251, 252 bilden eine Opferschicht 250.
  • Der Hauptteil 180 des Spendersubstrats 100 wird entlang der Defektschicht 170 von der Bauteilschicht 110 abgetrennt. Das Abtrennen kann eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur umfassen, bei der sich in die Defektschicht 170 implantierte Wasserstoffatome umgruppieren und Poren bilden, so dass die mechanische Stabilität der Defektschicht 170 reduziert wird und der Hauptteil 180 des Spendersubstrats 100 durch schwache mechanische Krafteinwirkung von der Bauteilschicht 110 abgespalten werden kann.
  • 5D zeigt das Trennen des Hauptteils 180 des Spendersubstrats 100 von der Bauteilschicht 110.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird der Hauptteil 180 des Spendersubstrats 100 durch entlang der Trennlinie wirkende Laserstrahlung oder mittels Aufbringens einer Polymerschicht und anschließenden Erzeugens von thermomechanischen Spannungen abgetrennt, wobei jeweils der in der 5A gezeigte Schritt einer Implantation von leichten Ionen entfällt.
  • 5E zeigt den verbleibenden Waferverbund 900 mit der Bauteilschicht 110, die über die ersten und zweiten Schichtstrukturen 210, 220 mit dem Hilfssubstrat 300 verbunden ist. Die Schichtdicke der Bauteilschicht 110 kann vergrößert werden, beispielsweise durch ein epitaktisches Verfahren, im Zuge dessen Atome des Halbleitermaterials der Bauteilschicht 110 zugeführt werden, die sich auf einer freiliegenden Prozessfläche 105 auf der Vorderseite der Bauteilschicht 110 anlagern und dabei die Kristallstruktur der Bauteilschicht 110 aufnehmen und fortsetzen.
  • 5F zeigt die Bauteilschicht 110 nach dem Epitaxieprozess. Eine Schichtdicke der Bauteilschicht 110 nach dem Epitaxieprozess kann beispielsweise mindestens 10 µm betragen, beispielsweise mindestens 25 µm oder mindestens 50 µm.
  • In der Bauteilschicht 110 von 5F werden mindestens entlang der Prozessfläche 105 dotierte Gebiete 195 von funktionalen Elementen 190 von Halbleiterbauteilen ausgebildet. Weitere funktionale Elemente, zum Beispiel Gateelektroden, Verbindungsstrukturen und/oder Isolatorstrukturen, können in weiteren, auf der Prozessfläche 105 der Bauteilschicht 110 aufgebrachten Schichten ausgebildet werden.
  • Vor oder nach Aufbringen weiterer Isolations- und Metallisierungsschichten mit weiteren funktionalen Elementen der Halbleiterbauteile kann ein Hilfsträger 400 auf der Seite der Prozessfläche 105 befestigt werden. Der Hilfsträger 400 kann beispielsweise ein Glasträger sein, der mittels eines Bond- oder Klebeverfahrens auf der Vorderseite der Bauteilschicht 110 befestigt wird.
  • Gemäß 5G umfasst der Waferverbund 900 in diesem Stadium das Hilfssubstrat 300, die Bauteilschicht 110, die über eine die erste und zweite Schichtstruktur 210, 220 umfassende Schichtstruktur 200 mit dem Hilfssubstrat 300 verbunden ist, sowie den Hilfsträger 400, der auf der dem Hilfssubstrat 300 gegenüberliegenden Seite der Bauteilschicht 110 unmittelbar oder über Isolations- und Metallisierungsschichten mit der Bauteilschicht 110 verbunden ist. Der Hilfsträger 400 ist beispielsweise aus einem Glas.
  • Gemäß 5H kann durch das Hilfssubstrat 300 hindurch Laserstrahlung 299 im Bereich der Opferschicht 250 fokussiert werden, so dass sich die Opferschicht 250 weitgehend selektiv zur Bauteilschicht 110 und zum Hilfssubstrat 300 aufheizt und zersetzt und/oder schmilzt. Das Laserlicht hat eine hohe Energie, eine Wellenlänge, bei der das Hilfssubstrat 300 ausreichend transparent ist und wird in kurzen Pulsen appliziert.
  • Nach dem Abtrennen des Hilfssubstrats 300 kann die Hauptfläche 301 für einen weiteren Prozesszyklus wiederaufbereitet werden, beispielsweise mittels eines chemisch/physikalischen Reinigungsverfahrens, das ein Lösungsmittel zum Entfernen von Rückständen der Opferschicht verwenden kann. Das Wiederaufbereiten des Hilfssubstrates 300 kann ein Polierverfahren umfassen.
  • Eine Rückseitenfläche 106 der Bauteilschicht 110 kann einem ähnlichen Reinigungs- und ggf. Polierprozess unterworfen werden und eine ggf. erforderliche Rückseitenprozessierung abgeschlossen werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform, die sich auf die Herstellung von vertikalen Halbleiterbauteilen mit einem Stromfluss von einer Bauteilseite auf die gegenüberliegende Bauteilseite bezieht, kann die Rückseitenprozessierung weitere Implantationen, zum Beispiel das Implantieren von Wasserstoff-Ionen zur Erzeugung von Feldstopp- oder Pufferschichten, oder das Implantieren von Donator- und/oder Akzeptorionen zur Herstellung von hochdotierten Kontaktbereichen umfassen. Die Rückseitenprozessierung kann eine lokale Laserbestrahlung der freigelegten Rückseitenfläche 106 und/oder eines Bereichs der Bauteilschicht 110 nahe der Rückseitenfläche 106 umfassen. Hierdurch können Implantationsschäden lokal ausgeheilt werden, Dotierstoffe lokal aktiviert werden und/oder die Adhäsion von Metallschichten verbessert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Rückseitenprozessierung das Abscheiden einer oder mehrerer Metallisierungsschichten umfassen.
  • Die 6A bis 6H beziehen sich auf ein Verfahren, bei dem eine Schichtstruktur mindestens eine Hilfsschicht aufweist, die beispielsweise die Effizienz der Laserstrahlung zur Zersetzung der Opferschicht erhöht und/oder als Metallisierungsschicht der Halbleiterbauteile dienen kann.
  • Gemäß 6A kann durch Implantation von leichten Ionen durch eine erste Substratoberfläche 101 zwischen einer Bauteilschicht 110 und einem Hauptteil 180 des Spendersubstrats 100 eine horizontale Defektschicht 170 erzeugt werden. Auf der ersten Substratoberfläche 101 wird eine erste Schichtstruktur 210 ausgebildet.
  • Entsprechend 6B umfasst die erste Schichtstruktur 210 mindestens eine erste Hilfsschicht 211, die direkt auf der ersten Substratoberfläche 101 aufgebracht sein kann. Die erste Hilfsschicht 211 kann beispielsweise einen höheren Reflexionsfaktor bei der Wellenlänge des im weiteren Verlauf verwendeten Laserstrahls aufweisen als das Spendersubstrat 100, das Material der ersten Hilfsschicht 211 kann eine schlechtere spezifische Wärmeleitfähigkeit und/oder eine höhere spezifische Wärmekapazität aufweisen als das Material des Spendersubstrats 100 und/oder die erste Hilfsschicht 211 kann eine metallhaltige Schicht sein. Beispielsweise kann die erste Hilfsschicht 211 eine Nickellegierung, eine Kupferlegierung und/oder einer Aluminiumlegierung enthalten oder aus einer Nickellegierung, einer Kupferlegierung oder einer Aluminiumlegierung bestehen.
  • Die erste Schichtstruktur 210 kann zudem eine erste Teilopferschicht 251 aufweisen, die auf der ersten Hilfsschicht 211 ausgebildet ist. Die erste Teilopferschicht 251 kann aus Siliziumnitrid bestehen oder dieses enthalten.
  • Auf der Hauptfläche 301 eines Hilfssubstrats 300 kann eine zweite Schichtstruktur 220 aufgebracht werden. Die zweite Schichtstruktur 220 kann eine zweite Hilfsschicht 221 aufweisen, die direkt auf der Hauptfläche 301 aufgebracht sein kann. Die zweite Hilfsschicht 221 kann beispielsweise eine schlechtere Wärmeleitfähigkeit und/oder eine höhere Wärmekapazität als das Material des Hilfssubstrats 300 aufweisen. Beispielsweise kann die zweite Hilfsschicht 221 eine metallhaltige Schicht sein, die ausreichend dünn ist, um durchlässig für die im Nachfolgenden applizierte Laserstrahlung zu sein.
  • Die zweite Schichtstruktur 220 kann zudem eine zweite Teilopferschicht 252 aufweisen, die auf der zweiten Hilfsschicht 221 ausgebildet ist, wobei die erste Teilopferschicht 251 und die zweite Teilopferschicht 252 aus dem gleichen Material sein können. Alternativ zu den beiden Teilopferschichten 251, 252 kann auch nur eine einzige Opferschicht 250 auf entweder dem Hilfssubstrat 300 oder dem Spendersubstrat 100 aufgebracht werden. Spendersubstrat 100 und Hilfssubstrat 300 werden durch Bonden bspw. der ersten Teilopferschicht 251 auf die zweite Teilopferschicht 252 miteinander verbunden.
  • 6C zeigt einen Waferverbund mit dem Spendersubstrat 100, dem Hilfssubstrat 300 und einer dazwischen liegenden Schichtstruktur mit einer aus den beiden Teilopferschichten 251, 252 der 6B gebildeten Opferschicht 250. Die erste Hilfsschicht 211 ist zwischen dem Spendersubstrat 100 und der Opferschicht 250 ausgebildet und die zweite Hilfsschicht 221 zwischen der Opferschicht 250 und dem Hilfssubstrat 300.
  • Entsprechend 6D kann ein Hauptteil 180 des Spendersubstrats 100 nach einem der im Zusammenhang mit 5C und 5D beschriebenen Verfahren von der Bauteilschicht 110 abgetrennt werden.
  • 6E zeigt den verbleibenden Waferverbund mit der aus dem Spendersubstrat 100 gewonnenen Bauteilschicht 110, deren Schichtdicke durch ein epitaktisches Verfahren auf eine Zielschichtdicke von mindestens 10 µm erhöht werden kann. In der so verstärkten Bauteilschicht 110 werden dotierte Gebiete 195 von funktionalen Elementen 190 von Halbleiterbauteilen ausgebildet.
  • 6F zeigt die Bauteilschicht 110 mit funktionalen Elementen 190. Auf einer dem Hilfssubstrat 300 gegenüberliegenden Prozessfläche 105 auf der Vorderseite der Bauteilschicht 110 können weitere Schichten, zum Beispiel eine Metallisierungsschicht 115 und eine die Metallisierungsschicht 115 von Teilen der Bauteilschicht 110 trennende Isolationsschicht 114 ausgebildet werden. Auf der Vorderseite der Bauteilschicht 110 kann ein Hilfsträger 400 mit der Metallisierungsschicht 115 verbunden werden, beispielsweise durch Kleben oder Bonden.
  • 6G zeigt einen den Hilfsträger 400 umfassenden Waferverbund. Die Schichtstruktur 200 zwischen der ersten Substratoberfläche 101 des Spendersubstrats 100 und der Hauptfläche 301 des Hilfssubstrats 300 weist eine aus den Teilopferschichten 251, 252 gebildete Opferschicht 250 auf, die durch die erste Hilfsschicht 211 von der Bauteilschicht 110 und durch die zweite Hilfsschicht 221 vom Hilfssubstrat 300 getrennt und zwischen den beiden Hilfsschichten 211, 221 eingebettet ist.
  • Ein Laserstrahl 299, der das Hilfssubstrat 300 passiert und in der Opferschicht 250 fokussiert, kann mindestens an der ersten Hilfsschicht 211 mit hoher Effizienz reflektiert werden, womit die erste Hilfsschicht 211 ein unerwünschtes Aufheizen der Bauteilschicht 110 durch gestreute Laserstrahlung abschwächen kann. Beispielsweise kann an der Hilfsschicht 211 ein Reflexionsgrad für den Laserstrahl 299 mindestens 50%, z.B. mindestens 80% oder mehr als 90% betragen. Alternativ oder zusätzlich kann die erste Hilfsschicht 211 die Bauteilschicht 110 durch höhere spezifische Wärmekapazität und/oder schlechte Wärmeleitfähigkeit gegen die im Bereich der Opferschicht 250 erzeugte Wärme thermisch isolieren.
  • Die zweite Hilfsschicht 221 kann die gleichen oder ähnliche Eigenschaften bezüglich Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit aufweisen wie die erste Hilfsschicht 211 und so die Effizienz des Wärmeeintrags in den Bereich der Opferschicht 250 weiter erhöhen. Nach anderen Ausführungsformen wird lediglich die erste oder die zweite Hilfsschicht 211, 221 vorgesehen.
  • Mindestens die erste Hilfsschicht 211 kann beispielsweise eine metallhaltige Schicht sein, die als Metallisierungsschicht auf der Bauteilschicht 110 verbleibt und eine Rückseitenmetallisierung des finalisierten Halbleiterbauteils bilden.
  • Die 7A bis 7D beziehen sich auf ein Verfahren, bei dem eine Metallisierungsschicht 213 zunächst auf dem Hilfssubstrat 300 ausgebildet und später auf eine Bauteilschicht 110 übertragen wird.
  • Die 7A zeigt ein blankes Spendersubstrat 100, beispielsweise aus einkristallinem SiC, das an einer ersten Substratoberfläche 101 freiliegt.
  • Auf einem Hilfssubstrat 300 aus einkristallinem oder polykristallinem SiC wird zunächst eine Opferschicht 250 und auf der Opferschicht 250 eine Metallisierungsschicht 213 abgeschieden.
  • 7B zeigt das Hilfssubstrat 300 mit einer Schichtstruktur 200 umfassend die Metallisierungsschicht 213 und die Opferschicht 250, wobei die Opferschicht 250 unmittelbar auf einer Hauptfläche 301 des Hilfssubstrats 300 und die Metallisierungsschicht 213 auf der Opferschicht 250 aufliegt. Das Spendersubstrat 100 der 7A kann auf die Metallisierungsschicht 213 gebondet werden.
  • Vom Spendersubstrat 100 können gemäß den oben im Detail beschriebenen Verfahren ein Hauptteil von einer Bauteilschicht 110 abgespalten, die Schichtdicke der verbleibenden Bauteilschicht 110 durch ein Epitaxieverfahren vergrößert und in der verstärkten Bauteilschicht 110 dotierte Gebiete von funktionalen Elementen von Halbleiterbauteilen ausgebildet werden.
  • 7C zeigt einen Waferverbund 900 mit der auf die Metallisierungsschicht 213 gebondeten Bauteilschicht 110. Gegebenenfalls unter Zuhilfenahme eines Hilfsträgers wie mit Bezug auf 6G beschrieben wird die Bauteilschicht 110 vom Hilfssubstrat 300 getrennt.
  • 7D zeigt Einzelheiten funktionaler Elemente 190 gemäß einem Ausführungsbeispiel, das sich auf vertikale Leistungshalbleiter mit einem Stromfluss zwischen einer Bauteilvorderseite und einer Bauteilrückseite bezieht.
  • Die funktionalen Elemente 190 sind in diesem Ausführungsbeispiel Transistorzellen mit entlang der Prozessfläche 105 ausgebildeten Sourcegebieten 133 und Bodygebieten 132 die die Sourcegebiete 133 von einer in der Bauteilschicht 110 ausgebildeten schwach dotierten Driftzone 131 trennen. Die Transistorzellen umfassen ferner Gatestrukturen 140 mit einer Gateelektrode 145 und einem die Gateelektrode 145 vom Halbleitermaterial der Bauteilschicht 110 trennenden Gatedielektrikum 141. Die Gatestrukturen 140 können sich wie gezeigt von der Prozessfläche 105 aus in die Bauteilschicht 110 hinein erstrecken (sogenannte Trench-Gate-Struktur) oder können oberhalb der Prozessfläche 105 und außerhalb der Bauteilschicht 110 ausgebildet sein. Ein Zwischenlagendielektrikum 142 trennt die Gateelektrode 145 von einer Vorderseiten-Metallisierungsschicht 144.
  • Die Metallisierungsschicht 213 kann direkt an eine hoch dotierte Kontaktschicht 139 in der Bauteilschicht 110 angrenzen. Zwischen der hochdotierten Kontaktschicht 139 und der schwach dotierten Driftzone 131 kann eine Feldstoppschicht 138 ausgebildet sein, deren Dotierstoffkonzentration höher ist als in der Driftzone 131 aber kleiner als in der Kontaktschicht 139. Die Transistorzellen können n-Kanal Transistorzellen sein. Die hochdotierte Kontaktschicht 139 kann vom Leitfähigkeitstyp der Sourcegebiete 133 oder vom Leitfähigkeitstyp der Bodygebiete 132 sein.
  • Die Feldstoppschicht 138 kann beispielsweise durch Variation der in-situ-Dotierung während der Epitaxie gebildet werden.
  • Wie die 7D zeigt, bleibt dabei die Metallisierungsschicht 213 mit der ersten Bauteilschicht 110 verbunden und kann beispielsweise eine Drain-Elektrode des Halbleiterbauteils bilden. Durch den Wärmeeintrag zur thermischen Zersetzung der Opferschicht 250 verbessert sich die Bindung der Metallisierungsschicht 213 an die Bauteilschicht 110.
  • Das in 8A bis 8E gezeigte Verfahren bezieht sich auf das Bonden zweier metallischer Schichten 214, 215.
  • Die 8A zeigt eine auf einer ersten Substratoberfläche 101 eines Spendersubstrats 100 aufgebrachte erste metallische Schicht 214.
  • 8B zeigt eine auf einer Hauptfläche 301 eines Hilfssubstrats 300 aufgebrachte Opferschicht 250 und eine auf der Opferschicht 250 aufgebrachte zweite metallische Schicht 215. Die erste metallische Schicht 214 und die zweite metallische Schicht 215 können aus dem gleichen Material sein oder aus unterschiedlichen Materialien. Die erste metallische Schicht 214 auf dem Spendersubstrat 100 wird mit der zweiten metallischen Schicht auf dem Hilfssubstrat 300 verbunden, z.B. durch Bonden.
  • 8C zeigt den durch das Bonden entstanden Waferverbund 900 mit einer aus dem Spendersubstrat 100 der 8A hervorgegangenen Bauteilschicht 110. Beim in 8D gezeigten Abtrennen der Bauteilschicht 110 vom Hilfssubstrat 300 verbleiben beide metallische Schichten 214, 215 als Teil der Rückseitenmetallisierung auf der Rückseite der Bauteilschicht 110 wie in 8E gezeigt.
  • Die 9A und 9B zeigen einen Waferverbund 900, der eine Bauteilschicht 110 aus einem ersten kristallinen Halbleitermaterial und ein Hilfssubstrat 300 aus einem zweiten kristallinen Halbleitermaterial aus den gleichen Elementen wie das erste kristalline Halbleitermaterial aufweist, wobei sich das erste und das zweite Halbleitermaterial mindestens durch eine Dotierung oder eine Kristallgestalt voneinander unterscheiden. Der Waferverbund weist zudem eine das Hilfssubstrat 300 mit der Bauteilschicht 110 verbindende Schichtstruktur 200 mit mindestens einer Opferschicht 250 auf. Beispielsweise sind das erste und das zweite kristalline Halbleitermaterial SiC-Kristalle, wobei die Opferschicht 250 bis 1700 °C thermisch stabil ist und sich dabei weder zersetzt noch schmilzt und die sich bei einer Temperatur zwischen 1700 °C und 2000 °C zersetzt. Beispielsweise ist die Opferschicht 250 aus Siliziumnitrid.
  • Gemäß anderen Ausführungsformen, bei welchen die Bauteilschicht 110 nicht auf SiC, sondern zum Beispiel auf Si, SiGe, Ge, GaN oder GaAs basiert, kann die Opferschicht 250 bei Temperaturen zwischen 1200 °C und 1800 °C schmelzen oder sich zersetzen. Beispielsweise ist die Opferschicht 250 aus Siliziumoxid.
  • Die Opferschicht 250 kann eine unstrukturierte, durchgehende Schicht sein, die den Zwischenraum zwischen den beiden angrenzenden Schichten vollständig füllt. Gemäß anderen Ausführungsformen können in der Opferschicht 250 Kanäle 259 ausgebildet sein, die an der Außenkante des Waferverbunds 900 nach außen treten, d.h. an der Außenkante offen sind, und während der thermischen Zersetzung der Opferschicht 250 entstehende thermische Abbauprodukte nach außen leiten. Die Anordnung der Kanäle kann unregelmäßig sein oder regelmäßig, wobei sich ein Muster, in dem die Kanäle angeordnet sind, entlang mindestens einer Richtung in regelmäßigen Abständen wiederholen kann, z.B. entlang einer Kreislinie um einen horizontalen Mittelpunkt der Opferschicht 250, in radialer Richtung zu dem horizontalen Mittelpunkt oder entlang mindestens einer von zwei orthogonalen, geraden horizontalen Richtungen.
  • Beispielsweise bilden die in 9B dargestellten Kanäle 259 in einem horizontalen Querschnitt ein regelmäßiges Gitter mit rechteckigen Maschen. Die Kanäle 259 sind dazu geeignet, gasförmige Abbauprodukte, die bei der Zersetzung der Opferschicht 250 im Inneren des Waferverbunds 900 entstehen, von innen nach außen abzuführen. Zu weiteren Einzelheiten des Waferverbunds 900 wird auf die Beschreibung zu den anderen Figuren verwiesen.
  • Gemäß 10 führen die in der Opferschicht 250 ausgebildeten Kanäle 259 radial nach außen, so dass Abbauprodukte auf direktem Weg abgeführt werden können.

Claims (26)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils, aufweisend: Bereitstellen eines Waferverbunds (900) aufweisend ein Hilfssubstrat (300), ein Spendersubstrat (100) und eine zwischen dem Spendersubstrat (100) und dem Hilfssubstrat (300) ausgebildete Opferschicht (250); Spalten des Spendersubstrats (100) entlang einer Ebene parallel zur Opferschicht (250), wobei eine Teilschicht des Spendersubstrats (100) eine Bauteilschicht (110) bildet, die mit dem Hilfssubstrat (300) verbunden bleibt, und wobei ein Hauptteil (180) des Spendersubstrats (100) vom Waferverbund (900) abgetrennt wird; Ausbilden, nach dem Spalten, von funktionalen Elementen (190) des Halbleiterbauteils in der Bauteilschicht (110); und Trennen des Hilfssubstrats (300) von der Bauteilschicht (110) durch Wärmeeintrag in die Opferschicht (250).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bereitstellen des Waferverbunds (900) umfasst: Ausbilden einer Schichtstruktur (200), die mindestens einen Teil der Opferschicht (250) aufweist, auf mindestens einer von einer ersten Substratoberfläche (101) des Spendersubstrats (100) und einer Hauptfläche (301) des Hilfssubstrats (300); und Verbinden des Spendersubstrats (100) mit dem Hilfssubstrat (300), wobei die Schichtstruktur (200) zwischen dem Spendersubstrat (100) und dem Hilfssubstrat (300) angeordnet wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Opferschicht (250) durch den Wärmeeintrag schmilzt oder sich unter Abgabe gasförmiger Abbauprodukte zersetzt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Wärmeeintrag durch einen Laserstrahl (299) erfolgt, der in der Opferschicht (250) fokussiert.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor dem Spalten eine flächige Störung einer Kristallstruktur des Spendersubstrats (100) in der Ebene parallel zur Opferschicht (250) ausgebildet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor dem Spalten durch Implantation leichter Ionen im Spendersubstrat (100) eine Defektschicht (170) ausgebildet, und vor dem Spalten eine mechanische Stabilität der Defektschicht (170) durch Wärmebehandlung reduziert wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei vor dem Ausbilden der funktionalen Elemente (190) eine Schichtdicke der Bauteilschicht (110) erhöht wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei das Ausbilden der Schichtstruktur (200) das Aufbringen einer ersten Schichtstruktur (210) auf der Substratoberfläche (101) des Spendersubstrats (100) aufweist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die erste Schichtstruktur (210) die Opferschicht (250) aufweist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei die erste Schichtstruktur (210) eine erste Hilfsschicht (211) aufweist, die direkt auf der ersten Substratoberfläche (101) aufgebracht wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei ein Material der ersten Hilfsschicht (211) eine höhere spezifische Wärmekapazität und/oder eine niedrigere spezifische Wärmeleitfähigkeit aufweist als ein Material des Spendersubstrats (100).
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei die erste Hilfsschicht (211) eine metallische Schicht ist.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12, wobei das Ausbilden der Schichtstruktur (200) ein Aufbringen einer die Opferschicht (250) aufweisenden zweiten Schichtstruktur (220) auf der Hauptfläche (301) des Hilfssubstrats (300) aufweist.
  14. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die erste Schichtstruktur (210) eine erste Teilopferschicht (251) der Opferschicht (250) aufweist.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Ausbilden der Schichtstruktur (200) ein Aufbringen einer eine zweite Teilopferschicht (252) der Opferschicht (250) aufweisenden zweiten Schichtstruktur (220) auf der Hauptfläche (301) des Hilfssubstrats (300) aufweist.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei in der Opferschicht (250) Kanäle (259) ausgebildet werden, die an einer Außenkante der Opferschicht (250) offen sind.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Spendersubstrat (100) ein erstes kristallines Halbleitermaterial aufweist und das Hilfssubstrat (300) ein zweites kristallines Halbleitermaterial mit den gleichen Elementen aufweist.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das erste und das zweite kristalline Halbleitermaterial sich durch eine Dotierung und/oder eine Kristallgestalt voneinander unterscheiden.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das Spendersubstrat (100) und das Hilfssubstrat (300) kristallines Siliziumkarbid aufweisen, die Opferschicht (250) bis mindestens 1700 °C thermisch stabil und fest ist und die Opferschicht (250) bei einer Temperatur zwischen1700 °C und 2000 °C in gasförmige Abbauprodukte abbaubar ist.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Opferschicht (250) Siliziumnitrid enthält.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das Spendersubstrat (100) kristallines Galliumnitrid, Galliumarsenid, Silizium oder Germanium aufweist und die Opferschicht (250) bis mindestens 1200 °C thermisch stabil und fest ist.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Opferschicht (250) Siliziumoxid aufweist.
  23. Waferverbund, der aufweist: ein Spendersubstrat (100); ein Hilfssubstrat (300); und eine zwischen dem Hilfssubstrat (300) und dem Spendersubstrat (100) ausgebildete Opferschicht (250), die bis mindestens 1200 °C thermisch stabil und fest ist, wobei das Spendersubstrat (100) ein erstes kristallines Halbleitermaterial aufweist und das Hilfssubstrat (300) ein zweites kristallines Halbleitermaterial mit den gleichen Elementen aufweist, und das erste kristalline Halbleitermaterial SiC, GaN oder GaAs ist.
  24. Waferverbund nach Anspruch 23, wobei sich das erste und das zweite Halbleitermaterial durch eine Dotierung und/oder eine Kristallgestalt voneinander unterscheiden.
  25. Waferverbund nach einem der Ansprüche 23 oder 24, wobei die Opferschicht (250) zwischen 1700 °C und 2000 °C thermisch abbaubar ist.
  26. Waferverbund nach einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei die Opferschicht (250) Siliziumnitrid als Hauptbestandteil enthält.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109863381B (zh) * 2016-10-25 2021-12-10 松下知识产权经营株式会社 压力传感器
US10910272B1 (en) * 2019-10-22 2021-02-02 Sandisk Technologies Llc Reusable support substrate for formation and transfer of semiconductor devices and methods of using the same
FR3104316B1 (fr) * 2019-12-04 2021-12-17 St Microelectronics Tours Sas Procédé de fabrication de puces électroniques
FR3104315B1 (fr) * 2019-12-04 2021-12-17 St Microelectronics Tours Sas Procédé de fabrication de puces électroniques
WO2022059473A1 (ja) * 2020-09-17 2022-03-24 ローム株式会社 半導体装置の製造方法およびウエハ構造物
DE102021109690A1 (de) 2021-04-16 2022-10-20 mi2-factory GmbH Elektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines vorbehandelten Verbundsubstrats für ein elektronisches Halbleiterbauelement
DE102020134222A1 (de) 2020-12-18 2022-06-23 mi2-factory GmbH Verfahren zur Herstellung eines vorbehandelten Verbundsubstrats und vorbehandeltes Verbundsubstrat
US11626371B2 (en) 2020-12-28 2023-04-11 Infineon Technologies Ag Semiconductor structure with one or more support structures
DE102021206965A1 (de) * 2021-07-02 2023-01-05 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Herstellen eines Siliziumkarbid-Halbleiterbauelements

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013110126A1 (de) 2012-09-27 2014-03-27 Infineon Technologies Austria Ag Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats und Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, die in ein Halbleitersubstrat integriert sind
DE102013221788A1 (de) 2013-10-28 2015-04-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Kontaktelements und eines optoelektronischen Bauelements sowie optoelektronisches Bauelement
WO2016146584A1 (de) 2015-03-19 2016-09-22 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur ablösung eines aufwachssubstrats von einer schichtenfolge

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9564320B2 (en) * 2010-06-18 2017-02-07 Soraa, Inc. Large area nitride crystal and method for making it
US20190164834A1 (en) 2011-06-28 2019-05-30 Monolithic 3D Inc. Methods to produce a 3d semiconductor memory device and system
US9166114B2 (en) 2012-12-11 2015-10-20 LuxVue Technology Corporation Stabilization structure including sacrificial release layer and staging cavity
MY182156A (en) 2014-06-18 2021-01-18 X Celeprint Ltd Systems and methods for controlling release of transferable semiconductor structures
FR3029538B1 (fr) 2014-12-04 2019-04-26 Soitec Procede de transfert de couche
DE102015103323A1 (de) 2015-03-06 2016-09-08 Infineon Technologies Austria Ag Verfahren zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen durch Bonden einer Halbleiterscheibe auf ein Basissubstrat, zusammengesetzter Wafer und Halbleitervorrichtung
US10217637B1 (en) 2017-09-20 2019-02-26 International Business Machines Corporation Chip handling and electronic component integration

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013110126A1 (de) 2012-09-27 2014-03-27 Infineon Technologies Austria Ag Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats und Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, die in ein Halbleitersubstrat integriert sind
DE102013221788A1 (de) 2013-10-28 2015-04-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Kontaktelements und eines optoelektronischen Bauelements sowie optoelektronisches Bauelement
WO2016146584A1 (de) 2015-03-19 2016-09-22 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur ablösung eines aufwachssubstrats von einer schichtenfolge

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