JP2015122490A - 半導体積層構造を形成するための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (26)
- 半導体積層構造の部分構成要素の間に直接融合ボンドを形成するための方法であって、
複数の半導体ウエハの各々の上に1または複数の直接ボンディング面を生成する工程と、
前記複数の半導体ウエハの少なくとも1つから第1の部分構成要素および第2の部分構成要素を切断する工程であって、前記第1の部分構成要素は、前記1または複数の直接ボンディング面のうちの第1の直接ボンディング面を備え、前記第2の部分構成要素は、前記1または複数の直接ボンディング面のうちの第2の直接ボンディング面を備える、工程と、
前記第1の部分構成要素の前記第1の直接ボンディング面および前記第2の部分構成要素の前記第2の直接ボンディング面を乾燥させる工程と、
前記第1の部分構成要素を組み立てブロックで拘束する工程と、
前記第1の部分構成要素の前記第1の直接ボンディング面と接触するように前記第2の部分構成要素の前記第2の直接ボンディング面を配置して、初期接触領域を規定する工程であって、前記第2の部分構成要素の前記第2の直接ボンディング面と前記第1の部分構成要素の前記第1の直接ボンディング面との間に接近角が形成される、工程と、
前記第2の部分構成要素の前記第2の直接ボンディング面と前記第1の部分構成要素の前記第1の直接ボンディング面との間の前記接近角を閉じて、半導体積層構造の直接融合ボンドを形成する工程であって、前記直接融合ボンドは、前記初期接触領域よりも広い、工程と、
を備える、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記第1の部分構成要素は、前記第2の部分構成要素と隣接し、第3の部分構成要素が、前記第1の部分構成要素および前記第2の部分構成要素とボンディングされる、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記第1の部分構成要素の第1の表面が、前記第2の部分構成要素の第2の表面の第1の部分にボンディングされ、前記第2の部分構成要素の前記第2の表面の第2の部分はボンディングされない、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記複数の半導体ウエハの各々は、シリコン、二酸化シリコン、ガリウムヒ素、サファイア、炭化シリコン、または、それらの組み合わせを含む、方法。
- 請求項4に記載の方法であって、前記複数の半導体ウエハの各々は、単結晶シリコンを含む、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記第1の部分構成要素の前記第1の直接ボンディング面は親水性である、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記第1の部分構成要素の前記第1の直接ボンディング面は疎水性である、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、さらに、
前記複数の半導体ウエハの前記少なくとも1つを層流水ジェットで冷却する工程と、
前記層流水ジェットを通して前記複数の半導体ウエハの前記少なくとも1つに向かってレーザビームを伝搬させる工程と、
を備え、
前記レーザビームは、前記複数の半導体ウエハの前記少なくとも1つを前記第1の部分構成要素および前記第2の部分構成要素に切断する、方法。 - 請求項8に記載の方法であって、さらに、前記第1の部分構成要素を酸化する工程を備える、方法。
- 請求項9に記載の方法であって、前記層流水ジェットは、酸化剤を含む、方法。
- 請求項10に記載の方法であって、前記酸化剤は、過酸化水素、酸素飽和脱イオン水、オゾン化脱イオン水、または、それらの組み合わせを含む、方法。
- 請求項9に記載の方法であって、さらに、前記第1の部分構成要素を化学エッチングする工程を備える、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、さらに、
前記複数の半導体ウエハの各々を固定具上に配置する工程と、
前記複数の半導体ウエハの各々を前記固定具上で1または複数の部分構成要素に切断する工程と、
を備える、方法。 - 請求項13に記載の方法であって、さらに、前記複数の半導体ウエハの各々を前記固定具と係合した1または複数の選択的に平行移動可能なピン上に配置する工程を備える、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、さらに、
前記第1の部分構成要素を切断ステーションから組み立てステーションに移送する工程と、
前記切断ステーションと前記組み立てステーションとの間に配置された1または複数のイソプロピルアルコール蒸気ノズルによって生成されたイソプロピルアルコール蒸気で前記第1の部分構成要素を乾燥させる工程と、
を備える、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、さらに、複数の組み立てブロックを備えた組み立てテーブルで前記第1の部分構成要素を拘束する工程を備え、
前記組み立てテーブルは、前記第1の部分構成要素を第1の方向で拘束し、前記組み立てブロックの少なくとも1つは、前記第1の部分構成要素を第2の方向で拘束する、方法。 - 請求項16の方法であって、前記組み立てテーブルは傾斜可能である、方法。
- 請求項17に記載の方法であって、さらに、前記組み立てテーブルが実質的に反転される際に、前記第1の部分構成要素を係合部材で前記組み立てテーブルの半導体接触面に拘束する工程を備える、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、さらに、
第1のロボットアームの少なくとも1つの顎部材の2以上の強化水平力グリッパ先端で前記第1の部分構成要素を把持する工程と、
前記第1の部分構成要素を組み立てテーブルに接触させて配置する工程と、
前記第1のロボットアームの少なくとも1つの顎部材の2以上の強化水平力グリッパ先端で前記第2の部分構成要素を把持する工程と、
前記第1の部分構成要素および前記第2の部分構成要素の各々の初期接触端で前記第1の部分構成要素の前記第1の直接ボンディング面と初期接触するように前記第2の部分構成要素の前記第2の直接ボンディング面を配置する工程と、
を備える、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、さらに、
前記第2の部分構成要素の外面を第2のロボットアームのプッシャ部材と接触させる工程と、
前記第2のロボットアームの前記プッシャ部材を前記第2の部分構成要素の前記外面にわたって前記第2の部分構成要素の接触端から前記第2の部分構成要素の非接触端まで摺動させることにより、前記第2の部分構成要素の前記第2の直接ボンディング面を前記第1の部分構成要素の前記第1の直接ボンディング面上に付勢する工程と、
を備える、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、さらに、前記半導体積層構造をアニーリングする工程を備える、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記第1の部分構成要素は、円弧形、長方形、正方形、または、円形を含む、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、さらに、前記半導体積層構造の所定のパターンを提供する工程を備え、
前記所定のパターンは、半導体シャワーヘッド電極、ガスマニホルド、または、マスフローコントローラを含む、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記複数の半導体ウエハの前記少なくとも1つは直径を有し、前記半導体積層構造は、前記複数の半導体ウエハの前記少なくとも1つの前記直径より大きい少なくとも1つの寸法を有する、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記第1の部分構成要素の前記第1の直接ボンディング面および前記第2の部分構成要素の前記第2の直接ボンディング面は、イソプロピルアルコール蒸気で乾燥される、方法。
- 半導体積層構造を製造するためのシステムであって、クリーンルームと、切断ステーションと、組み立てステーションと、第1のロボットアームと、第2のロボットアームと、を備え、
前記切断ステーションおよび前記組み立てステーションは各々、前記クリーンルーム内に収容され、
前記切断ステーションは、固定具の上方に取り付けられた水導波路レーザを備え、
前記組み立てステーションは、組み立てテーブルと、前記組み立てテーブル上に配置された1または複数の組み立てブロックと、を備え、
前記第1のロボットアームは、前記切断ステーションと前記組み立てステーションとの間に配置され、
前記水導波路レーザの前記固定具は、半導体ウエハが前記水導波路レーザのレーザビームによって第1の部分構成要素および第2の部分構成要素に切断される時に、前記半導体ウエハを保持するよう構成され、
前記第1のロボットアームは、前記第1の部分構成要素を把持して、前記第1の部分構成要素を前記組み立てステーションの前記組み立てテーブルと係合させるよう構成され、
前記第1のロボットアームは、前記第1の部分構成要素の第1の直接ボンディング面を前記第2の部分構成要素の第2の直接ボンディング面と各部分構成要素の初期接触端で接触するように配置して、初期接触領域と、前記第1の部分構成要素の前記第1の直接ボンディング面および前記第2の部分構成要素の前記第2の直接ボンディング面の間の接近角とを形成するよう構成され、
前記第2のロボットアームは、前記第1の部分構成要素の前記第1の直接ボンディング面および前記第2の部分構成要素の前記第2の直接ボンディング面の間の前記接近角を閉じて、半導体積層構造の直接融合ボンドを形成するよう構成されている、システム。
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