EP1687849A1 - Production of semiconductor substrates with buried layers by joining (bonding) semiconductor wafers - Google Patents

Production of semiconductor substrates with buried layers by joining (bonding) semiconductor wafers

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EP1687849A1
EP1687849A1 EP04802847A EP04802847A EP1687849A1 EP 1687849 A1 EP1687849 A1 EP 1687849A1 EP 04802847 A EP04802847 A EP 04802847A EP 04802847 A EP04802847 A EP 04802847A EP 1687849 A1 EP1687849 A1 EP 1687849A1
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EP
European Patent Office
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wafers
edge
bonded
wafer
semiconductor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04802847A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Roy Knechtel
Andrej Lenz
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X Fab Semiconductor Foundries GmbH
Original Assignee
X Fab Semiconductor Foundries GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by X Fab Semiconductor Foundries GmbH filed Critical X Fab Semiconductor Foundries GmbH
Priority to DE112004002694T priority Critical patent/DE112004002694D2/en
Publication of EP1687849A1 publication Critical patent/EP1687849A1/en
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    • H01L21/76259—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques with separation/delamination along a porous layer

Definitions

  • the invention relates to a method for producing and an arrangement of semiconductor substrates, in particular silicon substrates, e.g. for SOI or MEMS by connecting two semiconductor wafers (bonding) and back-thinning (e.g. splitting or separating) one of the two wafers with the advantage of a reduced edge defect zone, which is achieved by a special "edge rounding" of the semiconductor wafers to be bonded.
  • the bonded panes are regarded as a pane assembly in the sense of a "bonded pane arrangement”.
  • the level to be buried, or a system of layers that do not come to rest on the surface as a result of the manufacturing process, is located on one or both of the pane surfaces to be connected.
  • one of the two discs is thinned back, e.g. separated by grinding / etching / polishing, or parallel to a predetermined breaking level not in the connecting plane, e.g. in SOI layer transfer technologies.
  • the remaining disk with the layer structure is referred to as a component wafer (device wafer)
  • the thinned or separated disk can be referred to as a donor disk and, if necessary, can be used for further purposes after splitting.
  • a method for producing a substrate for semiconductor devices is known from EP-A 451 993 (Shin-Etsu).
  • Two semiconductor wafers are connected to one another by means of "semiconducotr wafer bonding", an edge geometry being provided on the wafers to be bonded, which permits an edge zone that is as defect-free as possible and achieves large usable wafer surfaces after reducing the thickness of one of the wafers.
  • disks are used which have different diameters, so that after thinning back, a geometry according to FIG. 1c is obtained, compared to a geometry of the edge and edge area according to FIG. 3c, which is assumed to be state of the art there.
  • Associated flattenings are unrelated specified to the disk diameter and provided with orders of magnitude so that the inner edge or the inner ends of the two flats are located approximately the same radially, but deliberately not the outer ends, cf. there column 6, lines 25 to 37. This results in facets of different lengths and a protruding edge of the larger pane after thinning back.
  • the unbonded pane edge area is the standard edge geometry of the panes with a relatively long facet on the pane surfaces to be bonded. In the area of the facets there is no mechanical contact between the discs to be bonded, which is a prerequisite for the formation of the connection.
  • the undefined wafer edge area that then arises after the donor wafer has been thinned back leads to difficulties in the further processing of the component wafer, e.g. problems with coating and focusing (photolithography).
  • the unusable edge zone which usually extends up to 7mm from the edge of the pane into the inside of the pane surface, also leads to a significant loss of usable pane area. This can be approx. 9% for discs with a diameter of 150mm.
  • the invention is based on the (technical) object of designing a method for producing semiconductor substrates by means of bonding in such a way that the non-usable edge area on the component wafer is reduced and the edge geometry of the wafer bond is improved.
  • the method of claim 1 has the advantages that the non-usable edge zone is significantly reduced. Preferably at a distance of less than 1 mm from the edge of the disc, ie with a 150 mm diameter disc to approximately 2% (or less) than 2.6%) of the pane surface (claims 11 to 13). Furthermore, the edge geometry of the wafers to be bonded according to the invention brings advantages in the case of back-thinning near the connection intermediate layer (the bond interface). Since in the area of the final thickness of the component pane the facet of the dispenser pane merges into an area almost perpendicular to the pane surface, the risk of material breakouts is significantly reduced (claim 14).
  • the (laterally) short facets on the bond interface reduce the risk of inadvertent loosening of the disks during handling (handling), since the unintentional insertion of a separating object (tweezers, magazine limitation) into the short narrow remaining gap is less likely. In this way, substrates with a larger effective usable area and improved edge quality are obtained. The latter means increased process reliability.
  • the semiconductor wafers are connected to create a bond of two individual wafers via a bond interface, which is of a flat nature (claim 8).
  • This bond interface or the surfaces of the disks to be bonded form a reference plane, which is given with respect to information such as perpendicular to or inclined to it.
  • This coordinate system is related to the disc structure and not to the way and in which position this disc structure is manufactured. For example, the thickness of the two disks can be seen perpendicular to the reference surface (reference plane).
  • a nominal dimension of a disc for example 150 mm, is to be considered in the direction of this plane (claim 16).
  • the thinned dispenser disc (claim 1) receives a smaller thickness compared to the component disc when thinning back. Thinning back generally means any kind of reduction in the thickness of this dispenser disc (claim 2).
  • Both disks can carry at least one or more prepared layers, which lead to the transfer of structures in the area of the bond interface (claim 2). These layers buried in the composite, which are used for an SOI or for a MEMS, are not shown separately and can easily be added to the figures by a person skilled in the art (claim 5).
  • the disks With a round design, the disks can be provided with nominal dimensions between 100 mm to 300 mm, but larger disks up to 450 mm or 500 mm are also possible (claim 24, claim 6, claim 7). Due to the same nominal diameters for round disc geometries, there is no loss of area at the protruding edges of the larger discs. The preparation effort can also be reduced.
  • Claims 11 to 13 contain more precise specifications regarding the dimensions and orders of magnitude of the specially shortened edge region.
  • the reduced-thickness slice which remains as a transferring layer on the component wafer, has an edge geometry that is essentially perpendicular to said reference surface (claims 19, 10, 9). This edge or edge geometry has arisen from the edge facet of the reduced thickness of one disk (claims 14, 15). This disk does not protrude from the edge facet of the thicker disk (claims 14, 15).
  • polishing in previous work steps and the new facet which is especially reduced in the lateral extent, preferably results in two differently inclined facets, the inclinations resulting in relation to the reference surface.
  • the angles of inclination are not 90 ° and not 0 °, but are in between. Both angles of inclination define inclined surfaces that lie radially outside the bond interface.
  • the inclined surface lying further out is shorter in the inclined direction, in particular considerably shorter, than the inclined surface lying further inside, which originates from a polishing process (edge-roll-off). This applies to both semiconductor wafers that are or are bonded via the interface.
  • a reference of the device features to this claim 20 or 26 enables references to the more detailed configuration of the wafer arrangement from two bonded semiconductor wafers (claim 23).
  • the invention is explained and supplemented on the basis of exemplary embodiments, it being pointed out that the following illustration is a description of preferred examples of the invention.
  • Figure 1 are bonded Si wafers with a standard edge geometry (shown schematically, exaggerated).
  • FIG. 2 illustrates the Si disks connected according to FIG. 1 at a stage after thinning back, in particular severing or splitting off the dispenser disk 1 (schematically, exaggeratedly shown).
  • Figure 3 illustrates two bonded semiconductor wafers with attached short facets on the wafer surfaces to be bonded (shown schematically, exaggerated).
  • FIG. 4 shows the semiconductor wafers connected according to FIG. 3 in the stage after the thinning / separating / splitting off of the donor wafer 1 (schematically, exaggeratedly shown).
  • FIG. 5 corresponds to FIG. 4 with a cut center in order to clarify the dimensions of the edge area K and the useful area of a pane assembly.
  • bonding For the production of substrates with structured and unstructured buried levels (SOI wafers, special MEMS substrates), two wafers 1 and 10 are usually connected to one another over the surface, referred to as bonding or "bonded", cf. Figure 1. This is Prior Art.
  • the layers / structures to be buried are located on one or both of the surfaces to be bonded.
  • edge geometry 5 with long facets 2 on the surfaces to be bonded which additionally results in a gradual flattening in the expanded edge area during the polishing process of the surfaces to be bonded (known as "edge roll-off ')
  • edge roll-off ' The extent of this slight flattening can extend from the edge over approximately 100 ⁇ m to a few mm.
  • Long facets 2 are to be understood as those with a length L1 »75 ⁇ m to approximately 400 ⁇ m (read as L1" very much much larger "than the dimensions mentioned).
  • one of the two disks is "thinned back” (reduced, ground or separated, in particular split). A more or less thin layer is thus transferred from the donor disc 1 to the component disc 10.
  • FIG. 3 shows the state in which the two disks are already connected to one another via the bond interface 4, to form a disk assembly 1, 4, 10 comprising the upper dispenser disk and the lower component disk, connected via the interface 4 of a flat nature holding these two disks together.
  • a reduced influence area of this edge area which is designated by K in FIG. 4, is also expected for the new, more compact-looking edge geometry 7 according to FIGS. 4 and 3.
  • the edge influence area K is consequently smaller than the edge influence area X of FIG. 2.
  • FIG. 4 The state in which the upper component wafer 1 has been thinned back, for example by grinding, chipping or other separation, is shown in FIG. 4, as a semiconductor substrate with a layer, not shown, but easily imaginable, which is prepared or has electronic components or carries MEMS.
  • the bond interface 4 serves as a basis for comparison and reference level.
  • the remaining thin layer d1 has an essentially vertical edge 7a which lies in the edge or edge region 7.
  • This edge area 7 and its geometry include the particularly short facet 3a (for one disc 10) and the particularly short facet 3b for the dispenser disc 1.
  • the further flattening 6a (first disc) and 6c formed by the edge roll-off (second disc) brings a different inclination with respect to the reference plane, relative to the short facet 3a or 3b.
  • the arrangement according to FIG. 4 in vertical cross section
  • the magnitudes being more easily captured by FIG. 5, in order to clarify the dimensions of the edge area compared to the nominal diameter of a round disc.
  • disks in the order of magnitude from above 100 mm up to 500 mm can be used and the given dimensions relate to a nominal dimension of 150 mm for a round disk arrangement.
  • This edge area 5 is therefore omitted for further use of the (bonded) component pane and can also lead to further difficulties in further processing, e.g. trapping of contaminants, etc.
  • disks 1, 10 with a special edge geometry are used for the bonding according to FIG. 3, which are characterized by a particularly short facet 3 on the sides to be bonded.
  • a length L2 ⁇ 75 ⁇ m is preferred for disks with a typical 100 mm to 300 mm diameter, preferably also above this dimension up to diameters D1 in the range of 500 mm.
  • the facet 6b on the back can (but need not) be correspondingly longer.
  • the very short facets 3a on the surfaces to be bonded reduce further flattening of the surfaces to be bonded in the edge region 7 when the polishing is carried out (edge roll-off).
  • edge defect zone K extends less than 1 mm from the edge.
  • FIG. 3 achieves less than 7 mm with a diameter D1 of essentially 150 mm, from which it can be calculated that the disk surface is impaired by the edge effects K by considerably less than 9%, that is to say the usable area is increased with the same nominal size can.
  • the edge effect zone K extends less far into the nominal disk geometry, in particular also less than 5% or less than 2.6% of the disk area. In a calculation example, values of around 2% of the pane area can be achieved, based on a nominal dimension of 150mm.
  • this corresponds to an edge area with edge effects of less than 1 mm as a peripheral strip with a round geometry and approximately the same nominal dimensions of the two individual disks 1, 10.
  • edge defect zone edge defect zone
  • 6a, 6b Edge roll-off, flattened zones on the edge of the wafer, due to polishing.
  • 7 Expansion of the defective (insufficiently bonded) edge area: edge defect zone K, here reaching far less into the inside of the pane.
  • 7a vertical region (vertical edge section)

Abstract

The invention relates to a method for producing semiconductor substrates by bonding. The aim of said method is to reduce the non-usable edge region (5) on the bonded wafer component and to improve the edge geometry (7, K) of the wafer composite. This is achieved by a method for joining two semiconductor wafers (1, 10) using a semiconductor wafer bonding process (1, 4, 10). The surfaces of the two semiconductor wafers (1, 10) that are to be bonded are provided with a border or edge geometry (7) that has a special short front-end facet (3a, 3b, L2). After the bonding process, one (1) of the two wafers is ablated, to obtain an edge region (7, K) that is as devoid as possible of defects and a usable wafer surface that is as large as possible.

Description

Herstellung von Halbleitersubstraten mit vergrabenen Schichten durch Verbinden von Halbleiterscheiben (Bonden)Manufacture of semiconductor substrates with buried layers by connecting semiconductor wafers (bonding)
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und eine Anordnung von Halbleitersubstraten, insbesondere Silizium-Substrate, z.B. für SOI oder MEMS durch Verbinden von zwei Halbleiterscheiben (Bonden) und Rückdünnen (z.B. Splitten oder Abtrennen) einer der beiden Scheiben mit dem Vorteil einer verringerten Randdefektzone, was durch eine besondere "Kantenverrundung" der zu bondenden Halbleiterscheiben erreicht wird. Die gebondeten Scheiben werden als Scheibenverband im Sinne einer "gebondeten Scheibenanordnung" angesehen.The invention relates to a method for producing and an arrangement of semiconductor substrates, in particular silicon substrates, e.g. for SOI or MEMS by connecting two semiconductor wafers (bonding) and back-thinning (e.g. splitting or separating) one of the two wafers with the advantage of a reduced edge defect zone, which is achieved by a special "edge rounding" of the semiconductor wafers to be bonded. The bonded panes are regarded as a pane assembly in the sense of a "bonded pane arrangement".
Zur Herstellung von Halbleitersubstraten mit strukturierten und unstrukturierten vergrabenen Ebenen, z.B. bei der SOI- oder MEMS-Technologie, werden üblicherweise zwei Silizium-Scheiben miteinander flächig verbunden (gebondet). Das Verfahren geht auf Tong und Gösele zurück und wurde als Semiconductor Wafer Bonding eingeführt, vgl. Science and Technology of Semiconductor Wafer Bonding, Tong/Gösele, John Wiley and Sons, USA (1999), ISBN 0-471-57481-3, Dezember 1998.For the production of semiconductor substrates with structured and unstructured buried levels, e.g. With SOI or MEMS technology, two silicon wafers are usually connected to one another over the surface (bonded). The process goes back to Tong and Gösele and was introduced as semiconductor wafer bonding, cf. Science and Technology of Semiconductor Wafer Bonding, Tong / Gösele, John Wiley and Sons, USA (1999), ISBN 0-471-57481-3, December 1998.
Dabei befindet sich auf einer oder beiden der zu verbindenden Scheibenoberflächen die zu vergrabende Ebene, bzw. ein System von Schichten, die in der Folge des Herstellungsprozesses nicht an der Oberfläche zu liegen kommen.The level to be buried, or a system of layers that do not come to rest on the surface as a result of the manufacturing process, is located on one or both of the pane surfaces to be connected.
Nach dem Verbinden wird eine der beiden Scheiben zurückgedünnt, z.B. durch Schleifen/Ätzen/Polieren, oder parallel zu einer nicht in der Verbindungsebene gelegenen Sollbruchebene abgetrennt, z.B. bei SOI-Layer-Transfertechnologien. Die verbleibende Scheibe mit der Schichtstruktur wird als Bauelementscheibe bezeichnet (Device-Wafer), die zurückgedünnte oder abgetrennte Scheibe kann als Spender- Scheibe bezeichnet werden und nach dem Absplitten ggf. für weitere Zwecke verwendet werden.After connecting, one of the two discs is thinned back, e.g. separated by grinding / etching / polishing, or parallel to a predetermined breaking level not in the connecting plane, e.g. in SOI layer transfer technologies. The remaining disk with the layer structure is referred to as a component wafer (device wafer), the thinned or separated disk can be referred to as a donor disk and, if necessary, can be used for further purposes after splitting.
Aus der EP-A 451 993 (Shin-Etsu) ist ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats für Halbleitereinrichtungen bekannt. Zwei Halbleiterscheiben werden mittels "semiconducotr wafer bonding" miteinander verbunden, wobei eine Kantengeometrie an den zu bondenden Scheiben vorgesehen ist, die eine möglichst defektfreie Randzone erlaubt und große nutzbare Scheibenoberflächen nach einem Reduzieren der Dicke des einen der Wafers erreicht. Es werden bei diesem Verfahren Scheiben eingesetzt, die unterschiedlichen Durchmesser besitzen, so dass sich nach dem Zurückdünnen eine Geometrie nach der dortigen Figur 1c ergibt, gegenüber einer dort als Stand der Technik vorausgesetzten Geometrie des Rand- und Kantenbereichs nach der dortigen Figur 3c. Zugehörige Abflachungen (dort "Bevels" w8, w5 genannt) werden ohne Bezug zum Scheibendurchmesser angegeben und mit Größenordnungen versehen, so dass der Innenrand bzw. die inneren Enden der beiden Abflachungen radial in etwa gleich gelegen sind, aber bewusst nicht die äußeren Enden, vgl. dort Spalte 6, Zeilen 25 bis 37. Es ergeben sich daraus Facetten unterschiedlicher Länge und ein überstehender Rand der größeren Scheibe, nach dem erfolgenden Zurückdünnen.A method for producing a substrate for semiconductor devices is known from EP-A 451 993 (Shin-Etsu). Two semiconductor wafers are connected to one another by means of "semiconducotr wafer bonding", an edge geometry being provided on the wafers to be bonded, which permits an edge zone that is as defect-free as possible and achieves large usable wafer surfaces after reducing the thickness of one of the wafers. In this method, disks are used which have different diameters, so that after thinning back, a geometry according to FIG. 1c is obtained, compared to a geometry of the edge and edge area according to FIG. 3c, which is assumed to be state of the art there. Associated flattenings (there called "Bevels" w8, w5) are unrelated specified to the disk diameter and provided with orders of magnitude so that the inner edge or the inner ends of the two flats are located approximately the same radially, but deliberately not the outer ends, cf. there column 6, lines 25 to 37. This results in facets of different lengths and a protruding edge of the larger pane after thinning back.
Werden zum Verbinden (Bonden) Scheiben mit einer Standard-Kantengeometrie eingesetzt, so kommt es am Scheibenrand in einem Bereich bestimmter Ausdehnung zu fehlerhafter oder völlig fehlender Verbindung (ungebondete Gebiete). Nach dem Rückdünnen oder Abtrennen oder Absplitten der Spender-Scheibe kann sich in diesen Gebieten die von der Spender-Scheibe auf die Bauelementscheibe übertragene Schicht(folge) lösen.If wafers with a standard edge geometry are used for bonding, a faulty or completely missing connection occurs at the edge of the wafer in a region of certain extent (unbonded areas). After the donor disc has been thinned or severed or split off, the layer (sequence) transferred from the donor disc to the component disc can loosen in these areas.
Es entsteht somit ein für den Bauelementeprozess nicht nutzbarer Randbereich und eine sich technologisch negativ auswirkende, d.h. erhöhten Aufwand und Präparationsfehler verursachende Undefinierte Randgeometrie des Scheibenverbandes.This creates an edge area that cannot be used for the component process and a technologically negative effect, i.e. increased effort and preparation errors causing undefined edge geometry of the disc dressing.
Eine Ursache für den ungebondeten Scheibenrandbereich ist die Standard- Kantengeometrie der Scheiben mit einer relativ langen Facette an den zu bondenden Scheibenoberflächen. Im Bereich der Facetten entsteht kein mechanischer Kontakt zwischen den zu bondenden Scheiben, welcher Voraussetzung für die Verbindungsbildung ist. Der dann entstehende Undefinierte Scheibenrandbereich nach dem Zurückdünnen des Spender-Wafers führt im weiteren Verarbeitungsprozess der Bauelementscheibe zu Schwierigkeiten, z.B. zu Problemen beim Belacken und bei der Fokussierung (Photolithographie). Die nicht nutzbare Randzone, die üblicherweise bis zu 7mm vom Scheibenrand aus in das Innere der Scheibenfläche reicht, führt zudem zu einem deutlichen Verlust an nutzbarer Scheibenfläche. Dieser kann bei Scheiben mit 150mm-Durchmesser ca. 9% betragen.One reason for the unbonded pane edge area is the standard edge geometry of the panes with a relatively long facet on the pane surfaces to be bonded. In the area of the facets there is no mechanical contact between the discs to be bonded, which is a prerequisite for the formation of the connection. The undefined wafer edge area that then arises after the donor wafer has been thinned back leads to difficulties in the further processing of the component wafer, e.g. problems with coating and focusing (photolithography). The unusable edge zone, which usually extends up to 7mm from the edge of the pane into the inside of the pane surface, also leads to a significant loss of usable pane area. This can be approx. 9% for discs with a diameter of 150mm.
Der Erfindung liegt die (technische) Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Halbleitersubstraten durch ein Bonden so zu gestalten, dass sich das nicht nutzbare Randgebiet auf der Bauelementscheibe verringert und die Randgeometrie des Scheibenverbands verbessert wird.The invention is based on the (technical) object of designing a method for producing semiconductor substrates by means of bonding in such a way that the non-usable edge area on the component wafer is reduced and the edge geometry of the wafer bond is improved.
Gelöst wird die Aufgabe mit den im Anspruch 1 oder 20 angegebenen Merkmalen. Alternativ auch mit Anspruch 24 oder 26.The problem is solved with the features specified in claim 1 or 20. Alternatively also with claim 24 or 26.
Das Verfahren des Anspruchs 1 weist die Vorteile auf, dass sich die nicht nutzbare Randzone deutlich reduziert. Bevorzugt auf kleiner als 1 mm Abstand vom Scheibenrand, d.h. bei einer 150mm-Durchmesser-Scheibe auf ca. 2% (oder weniger als 2,6%) der Scheibenoberfläche (Ansprüche 11 bis 13). Des weiteren bringt die erfindungsgemäße Kantengeometrie der zu bondenden Scheiben Vorteile beim Rückdünnen nahe der Verbindungszwischenschicht (dem Bondinterface). Da im Bereich der Enddicke der Bauelementscheibe die Facette der Spender-Scheibe in einen zur Scheibenoberfläche nahezu senkrechten Bereich übergeht, wird die Gefahr von Materialausbrüchen deutlich vermindert (Anspruch 14).The method of claim 1 has the advantages that the non-usable edge zone is significantly reduced. Preferably at a distance of less than 1 mm from the edge of the disc, ie with a 150 mm diameter disc to approximately 2% (or less) than 2.6%) of the pane surface (claims 11 to 13). Furthermore, the edge geometry of the wafers to be bonded according to the invention brings advantages in the case of back-thinning near the connection intermediate layer (the bond interface). Since in the area of the final thickness of the component pane the facet of the dispenser pane merges into an area almost perpendicular to the pane surface, the risk of material breakouts is significantly reduced (claim 14).
Zusätzlich verringern die (lateral) kurzen Facetten am Bondinterface das Risiko des versehentlichen Lösens der Scheiben bei deren Handhabung (Handling), da das ungewollte Einführen eines trennenden Gegenstandes (Pinzette, Magazinbegrenzung) in den kurzen schmalen Restspalt unwahrscheinlicher ist. Man erhält auf diese Weise Substrate mit größerer effektiv nutzbarer Fläche und verbesserter Randqualität. Letzteres bedeutet eine erhöhte Prozeßsicherheit.In addition, the (laterally) short facets on the bond interface reduce the risk of inadvertent loosening of the disks during handling (handling), since the unintentional insertion of a separating object (tweezers, magazine limitation) into the short narrow remaining gap is less likely. In this way, substrates with a larger effective usable area and improved edge quality are obtained. The latter means increased process reliability.
Das Verbinden der Halbleiterscheiben zur Schaffung eines Verbandes von zwei Einzelscheiben erfolgt über ein Bondinterface, welches flächiger Natur ist (Anspruch 8). Dieses Bondinterface oder überhaupt die zu bondenden Oberflächen der Scheiben bilden eine Referenzebene, der bezüglich Angaben erfolgen, wie senkrecht dazu oder geneigt dazu. Dieses Koordinatensystem ist bezogen auf den Scheibenverband und nicht auf die Art und Weise, wie und in welcher Lage dieser Scheibenverband hergestellt wird. So ist beispielsweise die Dicke der beiden Scheiben senkrecht zu der genannten Bezugsfläche (Referenzebene) zu sehen. Ein Nennmaß einer Scheibe, beispielsweise 150mm, ist in Richtung dieser Ebene zu betrachten (Anspruch 16).The semiconductor wafers are connected to create a bond of two individual wafers via a bond interface, which is of a flat nature (claim 8). This bond interface or the surfaces of the disks to be bonded form a reference plane, which is given with respect to information such as perpendicular to or inclined to it. This coordinate system is related to the disc structure and not to the way and in which position this disc structure is manufactured. For example, the thickness of the two disks can be seen perpendicular to the reference surface (reference plane). A nominal dimension of a disc, for example 150 mm, is to be considered in the direction of this plane (claim 16).
Haben die den Scheibenverbund bildenden Einzelscheiben vor dem Bonden und nach dem Bonden, vor einem Zurückdünnen, im wesentlichen den selben Durchmesser (Anspruch 17), ist dieser auch in Richtung der genannten Bezugsfläche zu sehen.If the individual disks forming the disc assembly have substantially the same diameter before bonding and after bonding, before thinning back (claim 17), this can also be seen in the direction of said reference surface.
Die zurückgedünnte Spenderscheibe (Anspruch 1) erhält beim Zurückdünnen eine geringere Dicke gegenüber der Bauelementescheibe. Unter einem Zurückdünnen ist allgemein jede Art der Reduzierung der Dicke dieser Spenderscheibe zu sehen (Anspruch 2).The thinned dispenser disc (claim 1) receives a smaller thickness compared to the component disc when thinning back. Thinning back generally means any kind of reduction in the thickness of this dispenser disc (claim 2).
Beide Scheiben (Anspruch 3,4) können zumindest eine oder mehrere präparierte Schichten tragen, die im Bereich des Bondinterfaces zur Übertragung von Strukturen führen (Anspruch 2). Diese im Verbund vergrabenen Schichten, welche für ein SOI oder für ein MEMS verwendet werden, sind nicht gesondert dargestellt und können vom Fachmann leicht vorstellbar in den Figuren ergänzt werden (Anspruch 5). Die Scheiben können bei runder Ausgestaltung mit Nennmaßen zwischen 100mm bis 300mm versehen sein, aber auch größere Scheiben bis zu 450 mm oder 500mm sind möglich (Anspruch 24, Anspruch 6, Anspruch 7). Aufgrund von gleichen Nenn-Durchmessern bei runden Scheibengeometrien entstehen keine Flächenverluste an überstehenden Rändern der größeren Scheiben. Auch der Präparationsaufwand kann reduziert werden.Both disks (claim 3, 4) can carry at least one or more prepared layers, which lead to the transfer of structures in the area of the bond interface (claim 2). These layers buried in the composite, which are used for an SOI or for a MEMS, are not shown separately and can easily be added to the figures by a person skilled in the art (claim 5). With a round design, the disks can be provided with nominal dimensions between 100 mm to 300 mm, but larger disks up to 450 mm or 500 mm are also possible (claim 24, claim 6, claim 7). Due to the same nominal diameters for round disc geometries, there is no loss of area at the protruding edges of the larger discs. The preparation effort can also be reduced.
Genauere Vorgaben zu den Dimensionen und Größenordnungen des speziell verkürzten Randbereiches sind in den Ansprüchen 11 bis 13 enthalten. Nach einem Zurückdünnen ergibt sich bei der in der Dicke reduzierten Scheibe, die als übertragende Schicht auf dem Bauelementwafer verbleibt, eine Randgeometrie, die im wesentlichen senkrecht gegenüber der genannten Bezugsfläche verläuft (Ansprüche 19,10,9). Diese Rand- oder Kantengeometrie ist entstanden aus der Randfacette der in der Dicke reduzierten einen Scheibe (Ansprüche 14,15). Ein Überstehen dieser Scheibe gegenüber der Randfacette der dickeren Scheibe ist nicht gegeben (Ansprüche 14,15).Claims 11 to 13 contain more precise specifications regarding the dimensions and orders of magnitude of the specially shortened edge region. After thinning back, the reduced-thickness slice, which remains as a transferring layer on the component wafer, has an edge geometry that is essentially perpendicular to said reference surface (claims 19, 10, 9). This edge or edge geometry has arisen from the edge facet of the reduced thickness of one disk (claims 14, 15). This disk does not protrude from the edge facet of the thicker disk (claims 14, 15).
Durch Einsatz eines Polierens bei vorhergehenden Arbeitsschritten und die neue, speziell in der lateralen Erstreckung reduzierte Facette entstehen bevorzugt zwei unterschiedlich geneigte Facetten, wobei die Neigungen sich gegenüber der Bezugsfläche ergeben (Anspruch 18). Die Neigungswinkel sind nicht 90° und nicht 0°, sondern liegen jeweils dazwischen. Beide Neigungswinkel definieren Schrägflächen, die radial außerhalb des Bondinterfaces liegen. Die weiter außen liegende Schrägfläche ist in Schrägrichtung gemessen kürzer, insbesondere wesentlich kürzer, als die weiter innen liegende Schrägfläche, die von einem Poliervorgang stammt (edge-roll-off). Dies gilt für beide Halbleiterscheiben, die über das Interface gebondet sind oder werden.The use of polishing in previous work steps and the new facet, which is especially reduced in the lateral extent, preferably results in two differently inclined facets, the inclinations resulting in relation to the reference surface. The angles of inclination are not 90 ° and not 0 °, but are in between. Both angles of inclination define inclined surfaces that lie radially outside the bond interface. The inclined surface lying further out is shorter in the inclined direction, in particular considerably shorter, than the inclined surface lying further inside, which originates from a polishing process (edge-roll-off). This applies to both semiconductor wafers that are or are bonded via the interface.
Die Aussagen gemäß obiger Darstellung sind entsprechend auch auf den Scheibenverband (Anspruch 20) zu lesen, wobei hier eine "product-by-process"- Beanspruchung sinngemäß ebenfalls möglich wäre, aber zugunsten der strukturellen Eigenschaften der Scheibe in Anspruch 20 zurückgestellt wurde.The statements according to the above illustration are also to be read accordingly on the pane assembly (claim 20), wherein a "product-by-process" stress would also be possible here, but was deferred in favor of the structural properties of the pane.
Ein Bezug der Vorrichtungsmerkmale auf diesen Anspruch 20 oder 26 ermöglicht die Hinweise auf die nähere Ausgestaltung der Scheibenanordnung aus zwei gebondeten Halbleiterscheiben (Anspruch 23). Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen erläutert und ergänzt, wobei darauf hingewiesen wird, daß es sich bei der folgenden Darstellung um die Beschreibung von bevorzugten Beispielen der Erfindung handelt.A reference of the device features to this claim 20 or 26 enables references to the more detailed configuration of the wafer arrangement from two bonded semiconductor wafers (claim 23). The invention is explained and supplemented on the basis of exemplary embodiments, it being pointed out that the following illustration is a description of preferred examples of the invention.
Figur 1 sind durch Bonden verbundene Si-Scheiben mit einer Standard- Kantengeometrie (schematisch, übertrieben dargestellt).Figure 1 are bonded Si wafers with a standard edge geometry (shown schematically, exaggerated).
Figur 2 veranschaulicht die gemäß Figur 1 verbundenen Si-Scheiben in einem Stadium nach einem Rückdünnen, insbesondere Abtrennen oder Absplitten der Spenderscheibe 1 (schematisch, übertrieben dargestellt).FIG. 2 illustrates the Si disks connected according to FIG. 1 at a stage after thinning back, in particular severing or splitting off the dispenser disk 1 (schematically, exaggeratedly shown).
Figur 3 veranschaulicht zwei durch Bonden verbundene Halbleiterscheiben mit angebrachten kurzen Facetten an den zu bondenden Scheibenoberflächen (schematisch, übertrieben dargestellt).Figure 3 illustrates two bonded semiconductor wafers with attached short facets on the wafer surfaces to be bonded (shown schematically, exaggerated).
Figur 4 sind die gemäß Figur 3 verbundenen Halbleiterscheiben im Stadium nach dem Rückdünnen/Abtrennen/Absplitten der Spender-Scheibe 1 (schematisch, übertrieben dargestellt).FIG. 4 shows the semiconductor wafers connected according to FIG. 3 in the stage after the thinning / separating / splitting off of the donor wafer 1 (schematically, exaggeratedly shown).
Figur 5 entspricht Figur 4 mit geschnittener Mitte, um die Dimensionen von Randbereich K und Nutzbereich eines Scheibenverbands zu verdeutlichen.FIG. 5 corresponds to FIG. 4 with a cut center in order to clarify the dimensions of the edge area K and the useful area of a pane assembly.
Zur Herstellung von Substraten mit strukturierten und unstrukturierten vergrabenen Ebenen (SOI-Wafer, spezielle MEMS-Substrate) werden üblicherweise zwei Scheiben 1 und 10 miteinander flächig verbunden, als Bonden oder "gebondet" bezeichnet, vgl. Figur 1. Diese ist Prior Art.For the production of substrates with structured and unstructured buried levels (SOI wafers, special MEMS substrates), two wafers 1 and 10 are usually connected to one another over the surface, referred to as bonding or "bonded", cf. Figure 1. This is Prior Art.
Dabei befinden sich auf einer oder beiden der zu bondenden Oberflächen die zu vergrabenden Schichten/Strukturen.The layers / structures to be buried are located on one or both of the surfaces to be bonded.
Ursache für eine fehlerhafte oder völlig fehlende Verbindung im Scheibenrandbereich X ist die Kantengeometrie 5 mit langen Facetten 2 an den zu bondenden Oberflächen, welche zusätzlich beim Polierprozess der zu bondenden Oberflächen im erweiterten Randbereich zu einer allmählichen Abflachung (als "Edge roll-off ' bekannt) der Waferoberfläche führen. Die Ausdehnung dieser leichten Abflachung kann sich vom Rand aus über ca. 100μm bis zu wenigen mm erstrecken. Unter langen Facetten 2 sind solche zu verstehen, mit einer Länge L1 »75μm bis ca. 400μm (zu lesen als L1 "sehr viel größer" als die genannten Maße).The cause of a faulty or completely missing connection in the pane edge area X is the edge geometry 5 with long facets 2 on the surfaces to be bonded, which additionally results in a gradual flattening in the expanded edge area during the polishing process of the surfaces to be bonded (known as "edge roll-off ') The extent of this slight flattening can extend from the edge over approximately 100 μm to a few mm. Long facets 2 are to be understood as those with a length L1 »75 μm to approximately 400 μm (read as L1" very much much larger "than the dimensions mentioned).
Durch beide Effekte (lange Facette sowie Edge roll-off) können beim Bonden die Scheiben im Randbereich stellenweise nicht in einen mechanischen Kontakt gebracht werden, welcher die wichtigste Voraussetzung für eine Verbindungsbildung darstellt, wie sie im Bereich 4 vorliegt, als flächiges Bondinterface.Due to both effects (long facet and edge roll-off), the discs in the edge area cannot be brought into mechanical contact in places , which is the most important prerequisite for the formation of a connection, as is present in area 4, as a flat bond interface.
Nach dem Verbinden wird eine der beiden Scheiben "zurückgedünnt" (reduziert, abgeschliffen oder abgetrennt, insbesondere gesplittet). So wird eine mehr oder weniger dünne Schicht von der Spender-Scheibe 1 auf die Bauelementscheibe 10 übertragen.After the connection, one of the two disks is "thinned back" (reduced, ground or separated, in particular split). A more or less thin layer is thus transferred from the donor disc 1 to the component disc 10.
Die zum Stand der Technik beschriebenen Gegebenheiten nach den Figuren 1 , 2, können - soweit unten nichts abweichendes erläutert wird - auf den Herstellungsprozess und die sich aus diesem Herstellungsprozess ergebende Scheibenstruktur aus zwei gebondeten Scheiben übertragen werden.The circumstances described in relation to the prior art according to FIGS. 1 and 2 can - insofar as nothing different is explained below - be transferred to the manufacturing process and the wafer structure resulting from this manufacturing process from two bonded wafers.
Bei der Figur 3 wird der Zustand gezeigt, in dem bereits die beiden Scheiben über das Bondinterface 4 miteinander verbunden sind, zu einem Scheibenverbund 1 , 4, 10 aus oberer Spenderscheibe und unterer Bauelementscheibe, verbunden über das diese beiden Scheiben zusammenhaltende Interface 4 flächiger Natur. Im Randbereich 7 ist erkennbar, dass er wesentlich gedrungener und in Richtung zur Bezugsfläche (orientiert am Bondinterface 4) kürzer erscheint, als derjenige Randbereich 2 des Standes der Technik, mit einer größeren Länge L1. Demzufolge wird auch ein reduziertes Einflussgebiet dieses Randgebietes erwartet, welches in Figur 4 mit K bezeichnet ist, bei der neuen, gedrungener wirkenden Randgeometrie 7 nach Figuren 4 und 3. Das Randeinflussgebiet K ist demzufolge kleiner als das Randeinflussgebiet X von Figur 2.FIG. 3 shows the state in which the two disks are already connected to one another via the bond interface 4, to form a disk assembly 1, 4, 10 comprising the upper dispenser disk and the lower component disk, connected via the interface 4 of a flat nature holding these two disks together. In the edge region 7 it can be seen that it appears to be considerably more compact and shorter in the direction of the reference surface (oriented on the bond interface 4) than that edge region 2 of the prior art, with a greater length L1. Accordingly, a reduced influence area of this edge area, which is designated by K in FIG. 4, is also expected for the new, more compact-looking edge geometry 7 according to FIGS. 4 and 3. The edge influence area K is consequently smaller than the edge influence area X of FIG. 2.
Der Zustand, in welchem die obere Bauelementscheibe 1 zurückgedünnt wurde, beispielsweise durch Schleifen, Absplitten oder sonstiges Abtrennen, ist in Figur 4 gezeigt, als Halbleitersubstrat mit einer nicht dargestellten, aber leicht vorstellbaren Schicht, die präpariert ist oder elektronische Bauteile aufweist oder MEMS trägt. Das Bondinterface 4 dient als Vergleichsbasis und Bezugsebene.The state in which the upper component wafer 1 has been thinned back, for example by grinding, chipping or other separation, is shown in FIG. 4, as a semiconductor substrate with a layer, not shown, but easily imaginable, which is prepared or has electronic components or carries MEMS. The bond interface 4 serves as a basis for comparison and reference level.
Nach dem Abtrennen entsteht bei der verbliebenen dünnen Schicht d1 , mit einem Nenndurchmesser von D1 eine im wesentlich vertikal verlaufende Randkante 7a, die im Rand- oder Kantenbereich 7 liegt. Zu diesem Kantenbereich 7 und seiner Geometrie zählt die besonders kurze Facette 3a (bei der einen Scheibe 10) und die besonders kurze Facette 3b bei der Spenderscheibe 1. Die sich durch das Edge-Roll-Off bildende weitere Abflachung 6a (erste Scheibe) und 6c (zweite Scheibe) bringt eine unterchiedliche Neigung gegenüber der Bezugsebene, relativ zur kurzen Facette 3a bzw. 3b. Nach dem Bonden und dem Reduzieren der Dicke der Spenderscheibe 1 , ergibt sich die Anordnung nach Figur 4 (im vertikalen Querschnitt), wobei die Größenordnungen leichter durch die Figur 5 erfasst werden, zur Verdeutlichung der Dimensionen des Randbereiches gegenüber dem Nenndurchmesser einer rund ausgebildeten Scheibe. Hier sind Scheiben im Größenordnungsbereich von oberhalb 100 mm bis hin zu 500mm einsetzbar und die gegebenen Maße beziehen sich jeweils auf ein Nennmaß von 150mm bei einer rund gewählten Scheibenanordnung.After the separation, the remaining thin layer d1, with a nominal diameter of D1, has an essentially vertical edge 7a which lies in the edge or edge region 7. This edge area 7 and its geometry include the particularly short facet 3a (for one disc 10) and the particularly short facet 3b for the dispenser disc 1. The further flattening 6a (first disc) and 6c formed by the edge roll-off (second disc) brings a different inclination with respect to the reference plane, relative to the short facet 3a or 3b. After bonding and reducing the thickness of the dispenser disc 1, the arrangement according to FIG. 4 (in vertical cross section) is obtained, the magnitudes being more easily captured by FIG. 5, in order to clarify the dimensions of the edge area compared to the nominal diameter of a round disc. Here disks in the order of magnitude from above 100 mm up to 500 mm can be used and the given dimensions relate to a nominal dimension of 150 mm for a round disk arrangement.
Durch die stellenweise mangelhafte Verbindung der Scheibenoberflächen nach Figur 2 kann es beim Splitten, Zurückschleifen bzw. Abtrennen der Spender-Scheibe zu mechanischen und/oder chemischen Beschädigungen, wie Cracks, Eindringen von Flüssigkeiten durch Kapillareffekt etc., im erweiterten Randbereich 5 kommen. Dieser defektbehaftete Bereich X erstreckt sich bis zu 7mm.Due to the inadequate connection of the disk surfaces according to FIG. 2, mechanical and / or chemical damage, such as cracks, penetration of liquids by capillary effect, etc., can occur in the enlarged edge area 5 when the donor disk is split, grinded or separated. This defective area X extends up to 7mm.
Dieser Randbereich 5 entfällt damit für eine weitere Nutzung der (gebondeten) Bauelementscheibe und kann zudem zu weiteren Schwierigkeiten bei der Weiterverarbeitung führen, z.B. ein Trapping von Kontaminationen, etc.This edge area 5 is therefore omitted for further use of the (bonded) component pane and can also lead to further difficulties in further processing, e.g. trapping of contaminants, etc.
Zur Vermeidung dieser nachteiligen Einflüsse werden für das Bonden nach Figur 3 Scheiben 1 ,10 mit spezieller Kantengeometrie verwendet, welche sich durch eine besonders kurze Facette 3 auf den zu bondenden Seiten auszeichnet. Bevorzugt ist eine Länge L2<75μm bei Scheiben mit typisch 100mm bis 300mm Durchmesser, bevorzugt auch oberhalb dieses Maßes bis hin zu Durchmessern D1 im Bereich von 500mm.To avoid these adverse influences, disks 1, 10 with a special edge geometry are used for the bonding according to FIG. 3, which are characterized by a particularly short facet 3 on the sides to be bonded. A length L2 <75 μm is preferred for disks with a typical 100 mm to 300 mm diameter, preferably also above this dimension up to diameters D1 in the range of 500 mm.
Die Facette 6b an der Rückseite kann (aber muss nicht) entsprechend länger sein.The facet 6b on the back can (but need not) be correspondingly longer.
Die sehr kurzen Facetten 3a an den zu bondenden Oberflächen reduzieren eine weitere Abflachung der zu bondenden Oberflächen im Randbereich 7 beim durchgeführten Polieren (Edge roll-off).The very short facets 3a on the surfaces to be bonded reduce further flattening of the surfaces to be bonded in the edge region 7 when the polishing is carried out (edge roll-off).
Insgesamt ergibt sich beim Bonden von Scheiben mit der beschriebenen Rand- oder Kantengeometrie 7 eine deutlich geringere Randdefektzone K und damit eine größere nutzbare Oberfläche der Bauelementscheibe. Insbesondere erstreckt sich die Randdefektzone K kleiner als 1 mm vom Rand.Overall, when bonding disks with the described edge or edge geometry 7, there is a significantly smaller edge defect zone K and thus a larger usable surface of the component wafer. In particular, the edge defect zone K extends less than 1 mm from the edge.
Die niedrigere Zahl der Randdefekte verringert auch Probleme bei derThe lower number of edge defects also reduces problems with the
Weiterverarbeitung der Bauelementscheibe (weniger Trapping von Kontamination in Randcracks etc.). Der möglichst defektfreie Randbereich ergibt sich so als wesentlich geringer, als beispielsweise der Figur 1 des Standes der Technik. Es wird mit Figur 3 weniger als 7 mm bei einem Durchmesser D1 von im wesentlichen 150mm erreicht, woraus sich errechnen lässt, dass die Scheibenfläche um wesentlich weniger, als 9% durch die Randeffekte K beeinträchtigt wird, also die nutzbare Fläche bei gleichem Nennmaß erhöht werden kann.Further processing of the component wafer (less trapping of contamination in edge cracks etc.). The edge region which is as defect-free as possible is thus much smaller than, for example, FIG. 1 of the prior art. FIG. 3 achieves less than 7 mm with a diameter D1 of essentially 150 mm, from which it can be calculated that the disk surface is impaired by the edge effects K by considerably less than 9%, that is to say the usable area is increased with the same nominal size can.
Die Randeffektzone K erstreckt sich weniger weit in die vom Nennmaß her gleiche Scheibengeometrie hinein, insbesondere auch weniger als 5% oder weniger als 2,6% der Scheibenfläche. In einem Berechnungsbeispiel können Werte von etwa 2% der Scheibenfläche erreicht werden, bezogen auf ein Nennmaß von 150mm.The edge effect zone K extends less far into the nominal disk geometry, in particular also less than 5% or less than 2.6% of the disk area. In a calculation example, values of around 2% of the pane area can be achieved, based on a nominal dimension of 150mm.
Umgerechnet in absolute Größenwerte entspricht das einem Randbereich mit Randeffekten von weniger als 1 mm als Umfangsstreifen bei runder Geometrie und etwa gleichen Nenn-Abmessungen der beide Einzelscheiben 1 ,10. Converted into absolute size values, this corresponds to an edge area with edge effects of less than 1 mm as a peripheral strip with a round geometry and approximately the same nominal dimensions of the two individual disks 1, 10.
BezugszeichenübersichtReference numeral Overview
1 , 10: zu bondende Halbleiterscheiben1, 10: semiconductor wafers to be bonded
2: Facetten der Länge L1, hier lang 3a, 3b: Facetten der Länge L2, hier kurz 4: Bondinterface2: facets of length L1, here long 3a, 3b: facets of length L2, here short 4: bond interface
5: Ausdehnung des defekten (nicht ausreichend gebondeten) Randbereichs: Randdefektzone, hier weiter ins Scheibeninnere hineinreichend. 6, 6a, 6b: Edge roll-off, abgeflachte Zonen am Waferrand, politurbedingt. 7: Ausdehnung des defekten (nicht ausreichend gebondeten) Randbereichs: Randdefektzone K, hier deutlich weniger weit ins Scheibeninnere hineinreichend. 7a: senkrechter Bereich (vertikaler Randabschnitt)5: Expansion of the defective (insufficiently bonded) edge area: edge defect zone, here extending further into the pane interior. 6, 6a, 6b: Edge roll-off, flattened zones on the edge of the wafer, due to polishing. 7: Expansion of the defective (insufficiently bonded) edge area: edge defect zone K, here reaching far less into the inside of the pane. 7a: vertical region (vertical edge section)
K: kleinere Randeffektzone D1 : Durchmesser der HL-Scheiben (Halbleiterscheiben). d1 : zurückgedünnte Dicke/Stärke der Spenderscheibe 1K: smaller edge effect zone D1: diameter of the HL wafers (semiconductor wafers). d1: Thinned thickness of the dispenser disc 1
* Λ ¥ ♦ * Λ ¥ ♦

Claims

Ansprüche: Expectations:
1. Verfahren zum Verbinden von zwei Halbleiterscheiben (1 ,10) mittels eines Semiconductor Waferbonding (1 ,4,10); bei welchem Verfahren die zwei zu bondenden Halbleiterscheiben (1 ,10) an zu bondenden Oberflächen mit einer Rand- oder Kantengeometrie (7) mit speziell kurzer Vorderseitenfacette (3a,3b,L2) versehen sind, um einen möglichst defektfreien Randbereich (7,K) und eine möglichst große nutzbare Scheibenoberfläche nach einem Zurückdünnen der einen (1) der beiden Scheiben zu erhalten, insbesondere nach einem Abtrennen, Absplitten oder Abschleifen.1. Method for connecting two semiconductor wafers (1, 10) by means of a semiconductor wafer bonding (1, 4,10); In which method the two semiconductor wafers (1, 10) to be bonded are provided on surfaces to be bonded with an edge or edge geometry (7) with a particularly short front side facet (3a, 3b, L2) in order to ensure that the edge area (7, K) is as defect-free as possible and to obtain the largest possible usable pane surface after thinning back one (1) of the two panes, in particular after severing, chipping or grinding.
2. Verfahren zum Verbinden nach vorigem Anspruch, wobei zumindest eine der zu bondenden Oberflächen zumindest eine präparierte Schicht oder Strukturen trägt, welche durch das Bonden (4) und ein späteres Zurückdünnen, insbesondere Zurückschleifen, Absplitten oder Abtrennen, einer (1) der Scheiben auf die andere (10) der Scheiben übertragen werden.2. The method for connecting according to the preceding claim, wherein at least one of the surfaces to be bonded carries at least one prepared layer or structures which, by bonding (4) and subsequent thinning back, in particular grinding back, chipping or severing, on one (1) of the disks the other (10) of the disks are transferred.
3. Verfahren zum Verbinden nach vorigem Anspruch, wobei die eine (1) der Scheiben eine Spender-Scheibe oder ein Top-Wafer ist.3. The method of joining according to the preceding claim, wherein one (1) of the disks is a donor wafer or a top wafer.
4. Verfahren zum Verbinden nach Anspruch 2, wobei die andere (10) der Scheiben eine Bauelementscheibe, ein Device Wafer oder ein Handle Wafer ist.4. The method for connecting according to claim 2, wherein the other (10) of the disks is a component wafer, a device wafer or a handle wafer.
5. Verfahren zum Verbinden nach Anspruch 2, wobei beide zu bondenden Oberflächen jeweils eine präparierte Schicht oder Strukturen tragen.5. The method for joining according to claim 2, wherein both surfaces to be bonded each carry a prepared layer or structures.
6. Verfahren zum Verbinden nach Anspruch 1 , wobei die speziell kurze Vorderseitenfacette eine in Flächenrichtung gemessene Länge (L2) von unter im wesentlichen 75μm liegt, insbesondere bei einem Durchmesser der zu bondenden Scheiben im Bereich von 100mm bis 300mm.6. The method for connecting according to claim 1, wherein the especially short front side facet has a length (L2) measured in the surface direction of less than substantially 75 μm, in particular with a diameter of the disks to be bonded in the range from 100 mm to 300 mm.
7. Verfahren zum Verbinden nach Anspruch 1 , wobei die zwei zu bondenden Halbleiterscheiben (1 ,10) einem Durchmesser im Bereich von 300mm bis 500mm aufweisen, und beide Scheiben einen im wesentlichen gleichen Durchmesser haben, vor dem Verbinden und vor dem Zurückdünnen der einen Scheibe (1).7. The method for connecting according to claim 1, wherein the two semiconductor wafers (1, 10) to be bonded have a diameter in the range from 300 mm to 500 mm, and both wafers have a substantially same diameter, before the joining and before the thinning back of the one wafer (1).
8. Verfahren zum Verbinden nach Anspruch 1 , wobei die Bondoberflächen über ein flächiges Bondinterface (4) verbunden werden. 8. The method for connecting according to claim 1, wherein the bond surfaces are connected via a flat bond interface (4).
9. Verfahren zum Verbinden nach vorigem oder Anspruch 1 , wobei die Vorderseiten der Halbleiterscheiben (1 ,10) die gegenüberliegenden, und über das Interface (4) aufeinander zu bondenden Oberflächen sind.9. The method for connecting according to the preceding or claim 1, wherein the front sides of the semiconductor wafers (1, 10) are the opposite surfaces to be bonded to one another via the interface (4).
10. Verfahren zum Verbinden nach Anspruch 1 , wobei die Kantengeometrie (7; 6, 3a, 3b) randseitig das Bondinterface (4) umgibt.10. The method for connecting according to claim 1, wherein the edge geometry (7; 6, 3a, 3b) surrounds the edge of the bond interface (4).
11. Verfahren zum Verbinden nach Anspruch 1 , wobei der möglichst defektfreie Randbereich (K) weniger als 7mm, bei einem Durchmesser (D1) von im wesentlichen 150mm der Halbleiterscheiben, beträgt, insbesondere weniger als 9% der Scheibenfläche beträgt.11. The method for connecting according to claim 1, wherein the edge region (K) which is as defect-free as possible is less than 7 mm, with a diameter (D 1) of essentially 150 mm of the semiconductor wafers, in particular less than 9% of the wafer area.
12. Verfahren zum Verbinden nach vorigem Anspruch, wobei der defektfreie Randbereich (K) weniger als etwa 5%, insbesondere weniger als 2,6% oder etwa 2% der Scheibenfläche beträgt.12. The method for connecting according to the preceding claim, wherein the defect-free edge region (K) is less than about 5%, in particular less than 2.6% or about 2% of the pane area.
13. Verfahren zum Verbinden nach vorigem Anspruch, wobei der defektfreie Randbereich K weniger als etwa 1 mm beträgt, bei einem Durchmesser (D1) der Halbleiterscheiben von im wesentlichen 150mm.13. The method for connecting according to the preceding claim, wherein the defect-free edge region K is less than about 1 mm, with a diameter (D1) of the semiconductor wafers of essentially 150 mm.
14. Verfahren zum Verbinden nach Anspruch 1 , wobei im Bereich der Rand- oder Kantengeometrie (7) im Bereich der Enddicke (d1) der zurückgedünnten einen Scheibe (1) ein im wesentlichen senkrechter Abschnitt (7a) oder Bereich vorliegt, entstanden aus der Randfacette der zurückgedünnten Scheibe.14. A method for connecting according to claim 1, wherein in the area of the edge or edge geometry (7) in the area of the final thickness (d1) of the thinned-back one disk (1) there is a substantially vertical section (7a) or area originated from the edge facet the thinned disc.
15. Verfahren zum Verbinden nach vorigem Anspruch, wobei der Abschnitt (7a) senkrecht zum flächigen Bondinterface (4) oder zur Scheibenoberfläche verläuft.15. The method for connecting according to the preceding claim, wherein the section (7a) extends perpendicular to the flat bond interface (4) or to the wafer surface.
16. Verfahren zum Verbinden nach Anspruch 1 , wobei die beiden Halbleiterscheiben (1 ,10) im wesentlichen gleiche Abmessungen in Richtung der Bond- oder Scheibenoberflächen aufweisen, insbesondere im wesentlichen gleichen Durchmesser, wie Nennmaß.16. The method for connecting according to claim 1, wherein the two semiconductor wafers (1, 10) have essentially the same dimensions in the direction of the bond or wafer surfaces, in particular essentially the same diameter as the nominal dimension.
17. Verfahren zum Verbinden nach vorigem Anspruch, wobei die beiden Halbleiterscheiben gleichen Durchmesser (D1) aufweisen. 17. The method for connecting according to the preceding claim, wherein the two semiconductor wafers have the same diameter (D1).
18. Verfahren zum Verbinden nach Anspruch 1 , wobei die Rand- oder Kantengeometrie (7) jeweils zwei unterschiedlich geneigte Facetten (6a, 3a) aufweist, geneigt in einem Bereich kleiner als 90° und größer als 0° gegenüber dem Bondinterface (4).18. The method for connecting according to claim 1, wherein the edge or edge geometry (7) each has two differently inclined facets (6a, 3a), inclined in a range less than 90 ° and greater than 0 ° with respect to the bond interface (4).
19. Verfahren zum Verbinden nach vorigem Anspruch, wobei das Bondinterface oder die Scheibenoberfläche die Bezugsfläche bildet.19. A method for connecting according to the preceding claim, wherein the bond interface or the wafer surface forms the reference surface.
20. Anordnung als Verbindung von zwei Halbleiterscheiben (1 , 10), die mit einem Semiconductor Bonding verbunden wurden, bei dem die gebondeten Scheiben an den gebondeten Oberflächen mit einer Kantengeometrie mit speziell kurzer Vorderseitenfacette (3a,3b,L2), wie kleiner 75μm bei einem Scheibendurchmesser zwischen 100mm und 300mm, versehen sind, um einen möglichst defektfreien Randbereich (7) und eine möglichst große nutzbare Scheibenoberfläche nach dem Zurückdünnen, insbesondere Abtrennen oder Absplitten, der einen Scheibe zu erhalten.20. Arrangement as a connection of two semiconductor wafers (1, 10), which were connected with a semiconductor bonding, in which the bonded wafers on the bonded surfaces with an edge geometry with a particularly short front side facet (3a, 3b, L2), such as less than 75 μm a disc diameter between 100mm and 300mm are provided in order to obtain a defect-free edge area (7) and the largest possible usable disc surface after thinning back, in particular severing or splitting, of the disc.
21. Anordnung nach vorigem Anspruch, wobei eine oder beide der zu bondenden Oberflächen präparierte Schichten oder Strukturen tragen, welche durch das Bonden und späteres Zurückschleifen/Abtrennen einer Scheibe (oft als Spender- Scheibe oder top Wafer bezeichnet) auf die andere Scheiben (oft als Bauelementscheibe, device Wafer oder handle Wafer bezeichnet) übertragen werden.21. Arrangement according to the preceding claim, wherein one or both of the surfaces to be bonded carry prepared layers or structures which, by bonding and later grinding back / severing one disk (often referred to as a donor disk or top wafer) onto the other disks (often referred to as Component wafer, device wafer or handle wafer) are transferred).
22. Anordnung nach vorigem Anspruch 20, wobei das Zurückdünnen durch ein Abtrennen erfolgt ist.22. The arrangement according to the preceding claim 20, wherein the thinning back has been carried out by severing.
23. Anordnung nach vorigem Anspruch 20, mit einem oder mehreren strukturellen Merkmalen der Ansprüche 1 bis 19, auch ohne einen jeweiligen Rückbezug der dort abhängigen Ansprüche.23. Arrangement according to the preceding claim 20, with one or more structural features of claims 1 to 19, even without a respective reference to the dependent claims there.
24. Verfahren zum Verbinden von zwei Halbleiterscheiben mittels Semiconductor wafer bonding, bei dem die zu bondenden Scheiben (1 ,10) an den zu bondenden Oberflächen mit einer Kantengeometrie mit speziell kurzer Vorderseitenfacette (<75μm bei Scheiben mit 100mm bis 300mm oder bis 450mm Durchmesser) versehen sind, um einen möglichst defektfreien Randbereich (7) und eine möglichst große nutzbare Scheibenoberfläche nach dem Zurückdünnen/Abtrennen/Absplitten/Zurückschleifen der einen Scheibe zu erzielen. 24. Method for connecting two semiconductor wafers by means of semiconductor wafer bonding, in which the wafers (1, 10) to be bonded have an edge geometry with a particularly short front side facet on the surfaces to be bonded (<75 μm for wafers with a diameter of 100 mm to 300 mm or up to 450 mm) are provided in order to achieve a defect-free edge area (7) and the largest possible usable pane surface after thinning back / severing / splitting / grinding back the one pane.
25. Verfahren zum Verbinden nach vorigem Anspruch, wobei eine oder beide der zu bondenden Oberflächen präparierte Schichten oder Strukturen tragen, welche durch das Bonden und spätere Zurückdünnen einer Scheibe (oft als Spender- Scheibe oder top Wafer bezeichnet) auf die andere (10) der Scheiben (oft als Bauelementscheibe, device Wafer oder handle Wafer bezeichnet) übertragen werden.25. A method of bonding according to the preceding claim, wherein one or both of the surfaces to be bonded have prepared layers or structures which are bonded and subsequently thinned back one disk (often referred to as a donor disk or top wafer) onto the other (10) of the Wafers (often referred to as component wafers, device wafers or handle wafers) are transmitted.
26. Anordnung zum Verbinden von zwei Halbleiterscheiben mittels Semiconductor bonding, bei dem die gebondeten Scheiben an den gebondeten Oberflächen mit einer Kantengeometrie mit speziell kurzer Vorderseitenfacette (kleiner 75μm bei Scheiben mit 100mm bis 300mm oder bis 450mm Durchmesser) versehen sind, um einen möglichst defektfreien Randbereich (7) und eine möglichst große nutzbare Scheibenoberfläche zu erzielen, nach einem Zurückdünnen/Abtrennen/Absplitten der einen Scheibe.26. Arrangement for connecting two semiconductor wafers by means of semiconductor bonding, in which the bonded wafers are provided on the bonded surfaces with an edge geometry with a particularly short front side facet (less than 75 μm for wafers with a diameter of 100 mm to 300 mm or up to 450 mm) in order to ensure that the edge area is as defect-free as possible (7) and to achieve the largest possible usable pane surface after thinning / separating / splitting off the one pane.
27. Anordnung zum Verbinden nach vorigem Anspruch, wobei eine oder beide der zu bondenden Oberflächen präparierte Schichten oder Strukturen tragen, welche durch das Bonden und späteres Zurückschleifen/Abtrennen/Absplitten einer Scheibe (oft als Spender-Scheibe oder top Wafer bezeichnet) auf die andere der Scheiben (oft als Bauelementscheibe, device Wafer oder handle Wafer bezeichnet) übertragen werden.27. Arrangement for connecting according to the preceding claim, wherein one or both of the surfaces to be bonded have prepared layers or structures which are bonded and later grinded back / severed / split off one disk (often referred to as a donor disk or top wafer) onto the other the wafers (often referred to as component wafers, device wafers or handle wafers) are transmitted.
28. Verfahren oder Anordnung nach Anspruch 1 oder 20, wobei von den speziell kürzeren Facetten (3a, 3b) gebildeten ersten Schrägflächen kürzer sind, als radial weiter innen liegende zweite Schrägflächen (6a, 6b), die von einem edge- roll-off stammen, gemessen in Richtung der Erstreckung der jeweiligen Schrägfläche der jeweiligen Halbleiterscheiben.28. The method or arrangement according to claim 1 or 20, wherein the first shorter inclined surfaces formed by the especially shorter facets (3a, 3b) are shorter than second inclined surfaces (6a, 6b) lying radially further inward, which originate from an edge roll-off , measured in the direction of the extent of the respective inclined surface of the respective semiconductor wafers.
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