KR20110120310A - 반도체 물질 제조 - Google Patents
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Abstract
전자 장치, 시스템들, 및 방법들은 웨이퍼 혹은 기판의 벌크 영역에 본딩된 반도체층을 포함하며, 상기 반도체층은 전자기 방사를 사용하여 상기 벌크 영역에 본딩될 수 있다. 추가의 장치, 시스템들, 및 방법들이 개시된다.
Description
관련출원
이 특허출원은 여기에 참조로서 포함시키는 2009년 2월 4일에 출원된 미국특허출원번호 12/365,734로부터 우선권 혜택을 청구한다.
실리콘 마이크로칩의 동작 동안에 파워 소비는 실리콘-온-절연체(silicon on insulator; SOI) 기술을 사용하여 감소될 수 있다. SOI 기술의 사용은 파워 소비를 낮출 수 있게 할 뿐만 아니라 스트레이 커패시턴스의 감소에 기인하여 집적회로들의 속도가 증가될 수 있게 한다. SOI 구조들에 있어서, 실리콘-온-절연체의 얇은 층들은 산소 주입에 의한 분리(separation by implantation of oxygen; SIMOX), 산소의 플라즈마 주입에 의한 분리(separation by plasma implantation of oxygen; SPIMOX), 사파이어 상의 실리콘(silicon on sapphire; SOS), 실리콘 상에 본딩된 웨이퍼 공정들, 및 사파이어 상에 본딩된 실리콘과 같은 몇 가지 공지된 기술들을 사용하여 제조될 수 있다.
실리콘 상에 본딩되는 웨이퍼 공정들은 반도체 웨이퍼들 상에 단결정 실리콘 물질들을 본딩하는 기술들 및 절연체 상에 반도체를 형성하기 위한 산화 공정들을 수반한다. 이들 기술들에서, 본딩된 웨이퍼들 중 하나 혹은 둘 다의 일부는 전형적으로 연마 방법들에 의해 제거된다. 본딩된 웨이퍼의 상당 부분들을 제거하는 또 다른 공정은 "스마트 절단" 기술을 사용한다. "스마트 절단" 기술은 일반적으로 물질이 실리콘 기판 내에 특정 깊이까지 주입되고 종국에는 기판을 자르기 위해 이용되는 공정을 말한다.
도 1은 발명의 다양한 실시예들에 따라, 전자기 방사를 사용하여 웨이퍼 상에 필름을 형성하는 방법의 특징들을 도시한 것이다.
도 2는 발명의 다양한 실시예들에 따라, 마이크로파들을 사용하여 실리콘 웨이퍼 상에 실리콘층을 형성하는 방법의 특징들을 도시한 것이다.
도 3 및 도 4는 발명의 다양한 실시예들에 따라, 예를 들면, 도 1 및 도 2에 관련하여 논한 바와 같이 제품 웨이퍼들 및 도너 웨이퍼들을 함께 본딩하기 전에 이들 웨이퍼들을 도시한 것이다.
도 5 및 도 6은 발명의 다양한 실시예들에 따라, 예를 들면, 도 1 및 도 2에 관련하여 논한 바와 같이 함께 본딩된 제품 웨이퍼들과 도너 웨이퍼들 조합에 전자기 방사가 인가되는 이들 웨이퍼들을 도시한 것이다.
도 7 및 도 8은 발명의 다양한 실시예들에 따라, 예를 들면, 도 1 및 도 2에 관련하여 논한 바와 같이 함께 본딩된 제품 웨이퍼 및 도너 웨이퍼를 분리한 후에 이들 웨이퍼들을 도시한 것이다.
도 9는 발명의 다양한 실시예들에 따라, 웨이퍼에 반도체층의 본딩을 강화하는 방법의 특징들을 도시한 것이다.
도 10은 발명의 다양한 실시예들에 따라, 실리콘 웨이퍼에 실리콘층의 본딩을 강화하는 방법의 특징들을 도시한 것이다.
도 11 및 도 12는 발명의 다양한 실시예들에 따라, 반도체층이 본딩된 제품 웨이퍼들이 제품 웨이퍼에 반도체층의 본딩을 강화하기 위해 전자기 방사가 가해지는 것을 도시한 것이다.
도 13은 발명의 다양한 실시예들에 따라 완성된 웨이퍼(700)를 도시한 것이다.
도 14는 발명의 다양한 실시예들에 따라 전자 시스템의 다양한 특징들의 블록도이다.
도 2는 발명의 다양한 실시예들에 따라, 마이크로파들을 사용하여 실리콘 웨이퍼 상에 실리콘층을 형성하는 방법의 특징들을 도시한 것이다.
도 3 및 도 4는 발명의 다양한 실시예들에 따라, 예를 들면, 도 1 및 도 2에 관련하여 논한 바와 같이 제품 웨이퍼들 및 도너 웨이퍼들을 함께 본딩하기 전에 이들 웨이퍼들을 도시한 것이다.
도 5 및 도 6은 발명의 다양한 실시예들에 따라, 예를 들면, 도 1 및 도 2에 관련하여 논한 바와 같이 함께 본딩된 제품 웨이퍼들과 도너 웨이퍼들 조합에 전자기 방사가 인가되는 이들 웨이퍼들을 도시한 것이다.
도 7 및 도 8은 발명의 다양한 실시예들에 따라, 예를 들면, 도 1 및 도 2에 관련하여 논한 바와 같이 함께 본딩된 제품 웨이퍼 및 도너 웨이퍼를 분리한 후에 이들 웨이퍼들을 도시한 것이다.
도 9는 발명의 다양한 실시예들에 따라, 웨이퍼에 반도체층의 본딩을 강화하는 방법의 특징들을 도시한 것이다.
도 10은 발명의 다양한 실시예들에 따라, 실리콘 웨이퍼에 실리콘층의 본딩을 강화하는 방법의 특징들을 도시한 것이다.
도 11 및 도 12는 발명의 다양한 실시예들에 따라, 반도체층이 본딩된 제품 웨이퍼들이 제품 웨이퍼에 반도체층의 본딩을 강화하기 위해 전자기 방사가 가해지는 것을 도시한 것이다.
도 13은 발명의 다양한 실시예들에 따라 완성된 웨이퍼(700)를 도시한 것이다.
도 14는 발명의 다양한 실시예들에 따라 전자 시스템의 다양한 특징들의 블록도이다.
다음의 상세한 설명은 예시로서 발명의 다양한 실시예들을 도시한 첨부된 도면들을 참조한다. 이들 실시예들은 이들 및 다른 실시예들을 당업자들이 실시하기에 충분한 상세로 기술된다. 다른 실시예들이 이용될 수도 있고, 이들 실시예들에 구조적, 논리적, 및 전기적 변경들이 행해질 수도 있다. 여러 실시예들은 일부 실시예들이 새로운 실시예들을 형성하기 위해 하나 이상의 다른 실시예들과 조합될 수 있으므로 반드시 상호 배타적인 것이 아니다. 그러므로, 다음 상세한 설명은 한정의 의미로 취해지지 않아야 한다.
여러 실시예들에서, 제조 공정은 2개의 웨이퍼들을 함께 본딩하고 이어서 한 웨이퍼의 일부를 다른 웨이퍼에 본딩된 상태가 되게 2개의 웨이퍼들을 분리하는 것을 포함하며, 분리를 용이하게 하기 위해서 전자기 방사에의 노출이 사용된다. 함께 본딩된 두 개의 실체들(A, B)을 분리한다는 것은 실체들(A, B)이 분리 영역에서 더 이상 본딩되지 않고 함께 본딩된 A와 B의 격자에서 공유결합들이 깨진 것을 의미한다. 분리하는 것은 또한 디본딩이라고 언급될 수 있다. 분리한 후에, 2개의 본딩된 실체들 간에 약한 인력이 유효할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 다른 웨이퍼에 본딩된 상태로 있는 한 웨이퍼의 부분은 반도체층이거나 유전층 상에 반도체층의 조합일 수 있다. 전자기 방사에의 노출은 웨이퍼들 내 변경자들에 기초한 주파수에 전자기 방사를 조율하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 전자기 방사는 웨이퍼들 내 변경자들에 기초하여 파워 레벨에 조율될 수도 있다.
웨이퍼와 같은 물질 구조 내 변경자는 물질 구조의 벌크를 형성하는 물질과는 다른 조성을 갖는 물질 구조 내 물질이다. 예를 들면, 게르마늄 웨이퍼 내 변경자는 게르마늄과는 다르고 게르마늄 웨이퍼의 격자의 부분이 아닌 원소일 수 있다. 웨이퍼와 같은 물질 구조 내 변경자는 변경자의 물질 구조의 벌크 물질과는 다른 원자종들이 되게 하는 물질 구조의 불순물일 수 있다. 여러 실시예들에서, 변경자는 도펀트로서 사용될 물질 구조에 도입되는 물질일 수 있다. 여기에서 도펀트는 물질 구조 내 벌크 물질과는 다른 물질이며, 도펀트는, 일단 활성화되면, 벌크 물질의 특징을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 도펀트는 반도체 물질 매트릭스 내 캐리어 농도를 증가시킬 수 있다. 여러 실시예들에서, 변경자는 활성화된 도펀트일 수 있다.
여러 실시예들에서, 제조 공정은 다른 웨이퍼로부터 기부된 물질의 부분을 포함하는 웨이퍼 내 도펀트들로서 변경자들을 활성화시키기 위해 웨이퍼를 전자기 방사에 노출시키는 것을 포함한다. 도펀트의 활성화는 도펀트를 물질 구조 내 격자간 위치로부터 물질 구조의 격자 사이트에 이전시키는 것을 포함한다. 다른 웨이퍼로부터 기부된 물질의 부분은 반도체층일 수도 있고 또는 유전층 상에 반도체층의 조합일 수도 있다. 전자기 방사에의 노출은 웨이퍼 내 도펀트들에 기초한 주파수에 전자기 방사를 조율하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 전자기 방사는 웨이퍼들 내 도펀트들에 기초한 파워 레벨에 조율될 수도 있다.
도 1은 여러 실시예들에 따라, 전자기 방사를 사용하여 웨이퍼 상에 필름(film)을 형성하기 위한 방법의 특징들을 도시한 것이다. 110에서, 도너 웨이퍼의 영역 부근에서 도너 웨이퍼에 이온들이 도입된다. 영역은 도너 웨이퍼의 벌크 물질과는 다른 물질 또는 물질들을 가진 변경자들을 포함하거나 포함할 것이다. 영역은 도너 웨이퍼의 표면에서 떨어져 있다. "도너 웨이퍼"라는 용어는 웨이퍼의 적어도 일부가 또 다른 실체, 이를테면 디바이스들이 형성되어 있는 또 다른 웨이퍼 또는 기판에 의해 사용될 것임을 나타낸다. 여러 실시예들에서, 반도체 웨이퍼는 도너 웨이퍼로서 사용될 수 있다. 반도체 웨이퍼는 근본적으로 단결정 웨이퍼로서 실현될 수 있다. 응용에 따라, 도너 웨이퍼는 실질적으로 다결정 또는 비정질인 반도체 웨이퍼 형태일 수 있으며, 여기에서 반도체 웨이퍼는 단일 결정질이며 반도체 웨이퍼에 걸쳐 상층으로서 배열되는 반도체 물질을 포함한다. 대안적으로, 도너 웨이퍼는 비-반도체 웨이퍼에 걸쳐 상층으로서 배열되는 단결정으로서 구성될 수도 있는 반도체층을 포함하는 실질적으로 비-반도체 웨이퍼로서 구성될 수도 있다.
120에서, 제품 웨이퍼 및 도너 웨이퍼는 도너 웨이퍼 및 제품 웨이퍼의 표면들에서 함께 본딩된다. "제품 웨이퍼"라는 용어는 웨이퍼 또는 웨이퍼의 적어도 일부가 최종 제품으로서 혹은 이 내에 사용될 것임을 나타낸다. 완성된 제품 웨이퍼는 각 세그먼트가 전자적 작업들을 수행하는 회로를 포함하는 것인 복수의 세그먼트들로 배열된 웨이퍼로서 제공될 수 있다. 각 세그먼트는 개별적 다이 형태일 수 있다. 또한, 개개의 세그먼트들은 완성된 웨이퍼로부터 올 수 있고 전자 디바이스에서 사용하기 위해 집적회로들(ICs)로서 패키지될 수 있다.
제품 웨이퍼 및 도너 웨이퍼는 다수의 개별적 공정들 혹은 공정들의 조합들을 사용하여 함께 본딩될 수 있다. 공정은 제품 웨이퍼를 도너 웨이퍼에 본딩함으로써 수행해질 수 있다. 공정은 도너 웨이퍼를 제품 웨이퍼에 본딩함으로써 수행될 수 있다. 제품 웨이퍼 및 도너 웨이퍼는 제품 웨이퍼를 도너 웨이퍼 상에 배치하거나 도너 웨이퍼를 제품 웨이퍼 상에 배치하여 함께 본딩될 수 있다. 제품 웨이퍼는 도너 웨이퍼에 본딩하기 전에 어떤 가공이 행해질 수 있다. 가공은 다양한 유형들의 가공을 포함할 수 있다. 제품 웨이퍼는 도너 웨이퍼에 본딩하기에 앞서 제품 웨이퍼 내에 형성되는 디바이스들 및/또는 상호연결들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 제품 웨이퍼는 도너 웨이퍼에 본딩하기에 앞서 제품 웨이퍼 내에 디바이스들 및/또는 상호연결들을 형성하지 않고 도너 웨이퍼에 본딩될 수 있다. 또한, 도너 웨이퍼는 제품 웨이퍼에 본딩하기 전에 어떤 가공이 될 수 있다. 가공은 다양한 유형들의 가공을 포함할 수 있다. 도너 웨이퍼는 제품 웨이퍼에 본딩하기에 앞서 도너 웨이퍼 내에 형성된 디바이스들 및/또는 상호연결들을 포함할 수 있는데, 디바이스들 및/또는 상호연결들은 제품 웨이퍼에 물질로서 기부될 도너 웨이퍼의 영역에 있다. 대안적으로, 도너 웨이퍼는 제품 웨이퍼에 본딩하기에 앞서 도너 웨이퍼 내에 디바이스들 및/또는 상호연결들을 형성하지 않고 제품 웨이퍼에 본딩될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 제품 웨이퍼는 제품 웨이퍼 및 도너 웨이퍼가 유전층에 함께 본딩되게 제품 웨이퍼의 표면에 걸쳐 배치된 유전층을 포함할 수 있다. 제품 웨이퍼의 유전층은 이에 도너 웨이퍼가 본딩동안 제품층과 접촉하는 것으로, 다양한 형태들로 실현될 수 있다. 예를 들면, 유전층은 산화물층, 하지의 제품 웨이퍼의 자연 산화물층, 절연질화층, 절연 옥시나이트라이드층, 고-κ 유전층, 저-κ 유전층, 혹은 이들의 조합들로서 형성될 수 있다. 고-κ유전체 및 저-κ유전체는 대략 3.9인 이산화실리콘의 유전 상수 이상 혹은 미만인 유전 상수들을 기준으로 정의된다. 도너 웨이퍼가 본딩되는 유전체 물질의 선택은 제품 웨이퍼가 사용될 수 있는 응용 또는 응용들에 따를 수 있다. 여러 실시예들에서, 제품 웨이퍼의 유전층은 제품 웨이퍼의 상층이며, 제품 웨이퍼는 제품 웨이퍼 및 도너 웨이퍼를 함께 본딩하기에 앞서 이 유전체 상층 밑에 제품 웨이퍼 내에 내장된 디바이스들을 포함한다.
다양한 실시예들에서, 도너 웨이퍼는 도너 웨이퍼 및 제품 웨이퍼가 유전층에서 함께 본딩되게 도너 웨이퍼의 표면에 걸쳐 배치된 유전층을 포함할 수 있다. 제품 웨이퍼가 본딩 동안 도너층에 접촉하는 도너 웨이퍼의 유전층은 다양한 형태들로 실현될 수 있다. 예를 들면, 유전층은 산화물층, 하지의 제품 웨이퍼의 자연 산화물층, 절연질화층, 절연 옥시나이트라이드층, 고-κ 유전층, 저-κ유전층, 혹은 이들의 조합들로서 형성될 수 있다. 제품 웨이퍼가 본딩되는 유전체 물질의 선택은 제품 웨이퍼가 사용될 수 있는 응용 또는 응용들에 따를 수 있다.
도너 웨이퍼의 상면에 걸쳐 유전체 물질이 한 층으로서 형성된 상태에서, 도너 웨이퍼에 도입된 이온들은 유전층의 밑면으로부터 얼마간 떨어져 있는 도너 웨이퍼의 영역 부근에 있다. 유전층의 밑면은 도너 웨이퍼의 상면에 대향하는 표면이며, 유전층의 상면 및 밑면은 유전층의 두께만큼 떨여져 있다. 이러한 실시예들에서, 도너 웨이퍼는 유전층이 반도체층의 표면에 걸쳐 배치되는 반도체층 및 유전층을 포함하는 물질을 기부하기 위해 사용된다. 선택적으로, 이러한 물질 조합의 반도체층은 본딩전에 어떤 유형의 가공이 행해질 수 있다. 여러 실시예들에서, 이러한 가공은 디바이스들 및/또는 상호연결들을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
130에서, 도너 웨이퍼으로부터의 필름에 제품 웨이퍼가 본딩된 제품 웨이퍼로부터 도너 웨이퍼의 벌크 영역을 분리하기 위해 변경자들에 전자기 방사가 조사된다. 도너 웨이퍼로부터의 필름은 제품 웨이퍼에 본딩되는 반도체층일 수 있다. 도너 웨이퍼로부터의 필름은 제품 웨이퍼의 유전층에 본딩되는 반도체층 일 수 있다. 도너 웨이퍼로부터의 필름은 유전층 상에 반도체층인 조합일 수 있는데, 이 조합의 유전층은 제품 웨이퍼에 본딩된다.
변경자들에 조사하는 것은 도너 웨이퍼으로부터의 필름에 제품 웨이퍼가 본딩된 제품 웨이퍼로부터 도너 웨이퍼의 벌크 영역이 분리되게 이온들로서 주입된 물질에서 버블들이 성장하게 도너 웨이퍼의 국부적인 가열을 제공할 수 있다. 전자기 방사는 변경자들에 의한 흡수에 상관된 주파수에 조율될 수 있다. 주파수에 조율한다는 것은 변경자들에 의해 흡수되는 피크 주파수를 가진 전자기 방사를 발생시키는 것을 포함한다. 변경자들에 의한 흡수 주파수의 선택은 변경자들에 의해 흡수되는 에너지가 도너 웨이퍼에 이온들로서 주입된 물질에 결합될 수 있게 변경자들이 배치된 물질에 상관될 수 있다. 전자기 방사의 파워 레벨은 응용에 기초하여 조절될 수 있다. 주파수 및 파워 레벨은 요망되는 분리를 제공하기 위해 본딩된 구조를 유착하도록 조사에 의해 버블들이 성장하게 선택될 수 있다. 이들 버블들은 보이드들 또는 소판(platelet)으로서 보여질 수 있다.
일단 도너 웨이퍼의 벌크 영역이 제품 웨이퍼로부터 분리되면, 두 웨이퍼들 중 하나는, 도너 웨이퍼로부터의 필름이 제품 웨이퍼에 본딩된채로 있을지라도, 가공동안에 웨이퍼들의 상대적 위치에 따라 서로로부터 분리될 수 있다. 분리는 리프팅 공정에 의해 수행될 수 있다. 한 웨이퍼를 다른 웨이퍼로부터 리프트하는 것은 근본적으로 디본딩된 웨이퍼들이 서로 접촉하는 위치에 어떠한 실질적 에너지 또는 힘을 가함이 없이 진공 또는 그외 제어가능한 장치를 사용하여 달성될 수 있다.
변경자들에 의한 흡수에 상관된 주파수로 전자기 방사가 제공될 때, 도너 웨이퍼와 제품 웨이퍼 조합에는 에너지의 흡수가 제어될 수 있게 전자기 방사가 조사될 수 있다. 전자기 방사는 이온들이 주입된 영역에 혹은 그 근처에서 국부적으로 물질이 여기되게 인가될 수 있다. 적합한 주파수들에서, 흡수는 도너 웨이퍼 내 이온 주입 영역에 혹은 충분히 이에 가까이 있는 변경자들에 실질적으로 행해질 수 있어 변경자들에 의해 흡수되는 에너지가 이온 주입 영역에 결합하게 된다. 이온 주입의 영역에 에너지가 결합됨으로써 도너 웨이퍼가 국부적으로 가열될 수 있게 된다.
이온들로서 주입되는 물질을 사용한 도너 웨이퍼들로부터의 필름들의 통상적인 가공은 전형적으로 500℃ 내지 800℃ 혹은 그 이상의 범위의 등온선 온도들에서 수행된다. 여러 실시예들에서, 제품 웨이퍼와 도너 웨이퍼 조합은 공정에서 사용되는 물질들에 따라, 350℃ 이하의 등온선 온도들까지 가열될 수 있다. 국부적 가열은 유사 공정들에서 통상적으로 사용되는 것보다 가공 온도들을 낮출 수 있게 한다. 또한, 조사되는 전자기 방사를 조율시키기 때문에 요망되는 가열 영역들에 국부적 가열을 유지하기 위해 제공되는 에너지량을 제어할 수 있게 된다. 선택된 주파수 및 파워 레벨에 조율함에 있어, 도너 웨이퍼의 특정 물질 조성에 대해 분리 공정을 위한 주파수 및 파워의 전체적 선택에서 분리를 위해 사용되는 변경자들의 농도가 고려될 수 있다.
전자기 방사를 조율하는 것은 조사되는 변경자들을 도너 웨이퍼 내 도펀트들로서 활성화시키는 파워 레벨로 전자기 방사를 발생시키는 것을 포함할 수 있다. 도펀트의 활성화는 도펀트를 물질 구조 내 격자간 위치에서 물질 구조의 격자 사이트로 이전시키는 것을 포함한다. 분리를 위해 에너지가 결합되게 하는 전자기 방사에 노출을 사용하여, 이온들로서 주입된 물질 근처에 영역들 내 도펀트들을 활성화시키기 때문에, 통상적으로 도펀트들을 활성화하는 것에 연관된 높은 온도들에서 웨이퍼 구조를 가공하지 않고도 이들 도턴트들을 활성화시킬 수 있게 된다. 상기 방사는 또한 주입으로부터 격자 손상을 고칠 수 있다.
전자기 방사를 사용하여 도펀트들을 조사하는 것은 도너 웨이퍼에 전자기 방사의 노출을 제한하는 것을 포함할 수 있다. 전자기 방사 노출은 도너 웨이퍼가 제품 웨이퍼에 본딩되는 도너 웨이퍼의 표면에 대향하는 도너 웨이퍼의 표면에 전자기 방사를 지향시킴으로써 제공될 수 있다. 또한, 전자기 방사 노출은 제품 웨이퍼가 도너 웨이퍼에 본딩되는 도너 웨이퍼의 표면에 대해 경사진 도너 웨이퍼의 일측에 전자기 방사를 지향시킴으로써 제공될 수 있다.
전자기 방사를 조율하는 것은 도너 웨이퍼의 기본 조성, 국부화된 가열의 요망되는 영역 내 변경자들의 선택, 이들 변경자들의 농도의 선택, 영역에 이온들 및 변경자들로서 주입되는 물질의 혼합, 및 요망되는 영역에 국부화된 흡수 및 결합에 영향을 미치는 그외의 인자들에 상관될 수 있다. 이러한 인자들은 전자기 방사로의 노출로부터 에너지가 우선적으로 요망되는 영역에 결합되게 하는 특색을 도너 웨이퍼에 제공한다. 선택되는 주파수는 도너 웨이퍼의 기본 조성에 의해 실질적으로 흡수되지 않지만 분리 공정을 위해 이온들로서 주입되는 변경자들 및/또는 변경자들과 물질의 혼합에 의해 현저하게 흡수되는 주파수들에 기초할 수 있다. 여러 실시예들에서, 도너 웨이퍼의 기본 조성에 의한 흡수량, 및 이온들로서 주입되는 변경자들 및/또는 변경자들과 물질의 혼합에 의한 흡수량은 요망되는 국부적 가열의 공간적 량 및 특정 응용에 수락될 수 있는 제품 및 도너 웨이퍼 조합의 가열량을 포함하는 -이들로 제한되는 것은 아니다- 다양한 인자들에 기초할 수 있다.
변경자들을 전자기 에너지에 노출시키는 것으로부터 제공되는 에너지를 주입된 이온들의 영역에 결합함으로써 주입된 이온들에서 버블들이 성장할 수 있게 된다. 버블들이 도너 웨이퍼를 유착하게 버블들이 성장함으로써, 제품 웨이퍼에 본딩된 상태로 있는 도너 웨이퍼의 필름을 가진 제품 웨이퍼로부터 도너 웨이퍼의 벌크 영역이 분리된다. 도너 웨이퍼로부터 본딩된 필름을 가진 제품 웨이퍼가 도너 웨이퍼로부터 분리됨으로써, 제품 웨이퍼가 도너 웨이퍼로부터 분리될 수 있다. 예를 들면, 제품 웨이퍼는 도너 웨이퍼 상에 놓여진 상태에서 리프트될 수 있다. 대안적으로, 도너 웨이퍼로부터 본딩된 필름을 가진 제품 웨이퍼가 도너 웨이퍼로부터 분리됨으로써, 도너 웨이퍼가 제품 웨이퍼로부터 분리될 수 있다. 예를 들면, 도너 웨이퍼는 제품 웨이퍼 상에 놓여진 상태로 리프트될 수 있다.
도너 웨이퍼와 제품 웨이퍼를 분리시킨 후에, 제품 및 도너 웨이퍼들의 표면들은 선택적으로 분리 공정에 기인한 잔류 손상을 보상하기 위해 가공될 수도 있다. 도너 웨이퍼와 제품 웨이퍼를 분리시킨 후에, 제품 웨이퍼는 추가 가공을 위한 입력 물질로서 사용되는 최종 제품으로서 제공될 수 있고, 혹은 다수의 가동된 다이들을 내포하는 최종 제품으로서 혹은 다수의 가공된 다이들로서 가공될 수 있다. 도너 웨이퍼와 제품 웨이퍼를 분리시킨 후에, 도너 웨이퍼는 다른 제품 웨이퍼들을 생성하기 위해 필름들을 기부하기 위해 사용될 수 있다.
도 2는 다양한 실시예들에 따라, 마이크로파들을 사용하여 실리콘 웨이퍼 상에 실리콘층을 형성하는 방법의 특징들을 도시한 것이다. 210에서, 변경자들을 갖는 혹은 가공에서 나중에 변경자들이 도입될 영역 부근에 실리콘 도너 웨이퍼 내에 수소 이온들 및/또는 헬륨 이온들이 주입된다. 그외 경량의 원소들의 이온들이 주입 이온들로서 사용될 수 있다. 변경자들을 내포하는 영역은 도너 웨이퍼이 표면으로부터 떨어져 있다. 변경자들은 인, 비소, 보론와 같은 원소, 도펀트들로서 사용될 수 있는 그외 원소, 및 이러한 도펀트들의 조합들을 포함할 수 있는데, 그러나 이들로 제한되는 것은 아니다.
220에서, 실리콘 제품 웨이퍼는 실리콘 제품 웨이퍼의 산화물층이 실리콘 도너 웨이퍼의 표면에 본딩되게 실리콘 도너 웨이퍼에 함께 본딩된다. 공정은 제품 웨이퍼를 도너 웨이퍼에 본딩함으로써 수행될 수 있다. 공정은 도너 웨이퍼를 제품 웨이퍼에 본딩함으로써 수행될 수 있다. 제품 웨이퍼 및 도너 웨이퍼는 제품 웨이퍼를 도너 웨이퍼 상에 배치하거나 도너 웨이퍼를 제품 웨이퍼 상에 배치한 상태에서 함께 본딩될 수 있다. 산화물층은 실리콘의 산화물로서 형성될 수 있는데, 이것은 자연 산화실리콘으로서 형성될 수 있다. 대안적으로, 산화물층 외에 유전층이 사용될 수도 있다. 이러한 유전층은 절연질화층, 절연 옥시나이트라이드층, 고-κ유전층, 저-κ유전층, 혹은 이들의 조합들로서 형성될 수 있다. 실리콘 도너 웨이퍼가 본딩되는 유전층의 선택은 실리콘 제품 웨이퍼가 사용될 수 있는 응용 또는 응용들에 따를 수 있다. 여러 실시예들에서, 실리콘 제품 웨이퍼의 산화물층, 혹은 그외 유전층은 실리콘 제품 웨이퍼와 실리콘 도너 웨이퍼를 함께 본딩하기에 앞서 실리콘 제품 웨이퍼의 벌크 실리콘 내 내장된 디바이스들을 포함하는 실리콘 제품 웨이퍼의 상층을 포함한다. 대안적으로, 실리콘 대 실리콘간 직접적 본딩이 간물질 없이 얻어지게, 표면 산화물층, 또는 표면 유전층이 없는 실리콘 제품 웨이퍼가 도너 웨이퍼에 함께 본딩될 수 있다.
230에서, 실리콘 도너 웨이퍼의 벌크 영역을 분리하여 도너 웨이퍼를 제품 웨이퍼에서 분리해 도너 웨이퍼의 일부가 제품 웨이퍼의 산화물 표면에 본딩된 상태가 되게 하기 위해 변경자들이 마이크로파들에 노출된다. 마이크로파들은 변경자들에 의한 흡수에 상관되는 주파수에 조율될 수 있다. 이에 따라, 실리콘 도너 웨이퍼는 수소 및/또는 헬륨에 버블들이 분리를 초래할 정도로 성장하게, 수소 이온들 및/또는 헬륨 이온들이 주입되었던 영역에서, 마이크로파들에 의해 국부적으로 가열될 수 있다. 마이크로파들의 파워 레벨은 응용에 기초하여 조절될 수 있다. 마이크로파들은 1.4 기가헤르츠 내지 80 또는 100 기가헤르츠만큼 높은 주파수 범위의 피크 주파수에 조율될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 2.4 내지 8.5 기가헤르츠 범위가 사용된다. 다양한 실시예들에서, 5.7 GHz 내지 6.0 GHz 범위가 사용된다. 다양한 실시예들에서, 마이크로파들은 약 5.8 GHz에 조율된다. 마이크로파들에 의해 부여되는 파워는 가열의 국부화를 조정(regulate)하기 위해 제어될 수 있다. 마이크로파들에 노출은 350℃ 미만의 일반적인 등온선 웨이퍼 온도에서 웨이퍼들에 수행될 수 있다. 등온선 웨이퍼 온도는 전자기 방사가 흡수되고 에너지가 전달되는 해당 영역 내 국한된 온도가 아닌 웨이퍼의 기준 온도로서 간주될 수 있다.
마이크로파들을 조율하는 것은 실리콘 도너 웨이퍼 내 도펀트들로서 변경자들을 활성화시키는 파워 레벨의 마이크로파들을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 마이크로파들의 파워 레벨은 통상적으로 도펀트들을 활성화하는 것에 연관된 높은 온도들에서 실리콘 제품 웨이퍼/실리콘 도너 구조를 가공함이 없이 이들 도펀트들의 활성화가 수행될 수 있게 실리콘 제품 웨이퍼와 실리콘 도너 웨이퍼 조합의 온도를 조정(regualte)하기 위해 제어될 수 있다. 마이크로파들의 조율은 분리를 위해 사용되는 도펀트들의 선택 및 이들 도펀트들의 농도에 의해 실리콘 도너 웨이퍼의 물질 조성을 조절하는 것에 상관될 수 있다. 예를 들면, 실리콘 도펀트 웨이퍼 내 도펀트의 농도는 약 1013 cm-3 내지 약 1016 cm-3의 범위일 수 있다. 실리콘 도너 웨이퍼의 영역에 이들 도펀트-기반의 변경들을 도입함으로써 마이크로파들의 주파수 조율로부터 우선적 흡수가 될 수 있고 마이크로파 흡수로부터 에너지를 분리를 위해 주입된 이온들의 영역에 결합할 수 있게 된다.
도 3 및 도 4는 예를 들면 도 1 및 도 2에 관련하여 논한 바와 같이 여러 실시예들에서 제품 웨이퍼들 및 도너 웨이퍼들을 함께 본딩하기 전에 이들 웨이퍼들을 도시한 것이다. 도 3은 제품 웨이퍼(320) 및 도너 웨이퍼(310)를 도시한 것이다. 제품 웨이퍼(320)는 선택적으로 유전층(324)을 벌크 영역(322) 상에 상층으로서 가지며, 유전층(324)은 도너 웨이퍼(310)에 본딩될 수 있다. 또한, 제품 웨이퍼(320)는 선택적으로 도너 웨이퍼(310)에 본딩되기 전에 제품 웨이퍼(320) 내 형성된 디바이스들 및/또는 상호연결들(323-1,..., 323-N)을 구비할 수 있다. 도너 웨이퍼(310)는 이온들이 주입되는 영역(316)을 포함한다. 영역(316)은 도너 웨이퍼(310)의 벌크 영역(312)을 층(318)에서 분리한다. 도너 웨이퍼(310)로부터의 층(318)은 제품 웨이퍼(320) 상에 그리고 실질적으로 이에 걸쳐 얇은 층을 형성하는 공정의 마지막에 제품 웨이퍼(320)에 비교적 얇은 필름 층을 제공할 것이다.
도 4는 본딩 전에 제품 웨이퍼(340) 및 도너 웨이퍼(330)의 구성을 도시한 것이다. 제품 웨이퍼(340)는 선택적으로 도너 웨이퍼(330)에 본딩되기 전에 제품 웨이퍼(340)에 형성된 디바이스들 및/또는 상호연결들(343-1,.... 343-N)을 가질 수 있다. 이 구성에서, 도너 웨이퍼(330)는 도 3에 도시된 바와 같은 실시예처럼 제품 웨이퍼 상에 유전층을 구성하기보다는 유전층(334)을 포함한다. 유전층(334)은 이온들이 주입되는 영역(336)으로부터 층(338)에 의해 분리된다. 영역(336)은 층(338)과 유전층(334) 조합을 벌크 영역(332)으로부터 분리한다. 도너 웨이퍼(330)는 제품 웨이퍼(340)에 유전층(334)의 본딩으로 제품 웨이퍼(340)에 본딩될 것이다. 대안적으로, 제품 웨이퍼(340) 및 도너 웨이퍼(330) 둘 다는 각각 제품 웨이퍼(340) 및 도너 웨이퍼(330)가 함께 본딩되는 유전층을 포함할 수 있다. 이러한 유전층들은 동일한 원소 조성으로 구성될 수 있고, 혹은 유전층들은 서로 다른 원소들을 가진 유전체 조성들로 형성될 수 있다.
도 5 및 도 6은 예를 들면 도 1 및 도 2에 관련하여 논한 바와 같이 여러 실시예들에서 조합에 전자기 방사가 인가되는 함께 본딩된 제품 웨이퍼들 및 도너 웨이퍼들을 도시한 것이다. 도 5는 전자기 방사(315)가 인가되는 함께 본딩된 도 3의 제품 웨이퍼들(320) 및 도너 웨이퍼들(310)을 도시한 것이다. 도 6은 전자기 방사(335)가 인가되는 함께 본딩된 도 4의 제품 웨이퍼들(340) 및 도너 웨이퍼들(330)을 도시한 것이다. 도 5 및 도 6은 각각 제품 웨이퍼들(320, 340)에 본딩되는 도너 웨이퍼들(310, 330)의 표면에 대향한 도너 웨이퍼의 표면에 각각 인가되는 전자기 방사(315, 335)를 도시한 것이다. 대안적으로, 방사는 제품 웨이퍼들(320, 340)의 벌크에 구조에 따라, 각각 도너 웨이퍼들(310, 330)에 본딩되는 제품 웨이퍼들(320, 340)의 표면에 대향한 제품 웨이퍼들(320, 340)의 표면에 혹은 조합된 구조 주위에 층(316) 부근에 방사를 집중시킴으로써 인가될 수 있다.
도 7 및 도 8은 예를 들면 도 1 및 도 2에 관련하여 논한 바와 같이 여러 실시예들에서 함께 본딩된 제품 웨이퍼 및 도너 웨이퍼를 분리한 후에 이들 웨이퍼들을 도시한 것이다. 도 7은 제품 웨이퍼 및 도너 웨이퍼가 도 5에 도시된 바와 같이 함께 본딩된 상태에서 분리된 후에 제품 웨이퍼(321)로부터 리프트된 도너 웨이퍼(311)를 도시한 것이다. 도너 웨이퍼(311)는 제품 웨이퍼(320)에 층을 기부하는 공정에 의해 수정된 도너 웨이퍼(310)이다. 도너 웨이퍼(311)는 이제 또 다른 제품 웨이퍼 상에 또 다른 필름을 기부하기 위해 사용될 수 있다. 유사하게, 제품 웨이퍼(321)는 도너 웨이퍼(310)로부터 층을 획득하는 공정에 의해 수정된 제품 웨이퍼(320)이다. 제품 웨이퍼(321)는 이제 최종 제품 웨이퍼로서 혹은 다수의 가공된 다이들을 생성하는 것을 포함할 수 있는 추가의 가공을 위해 사용될 수 있게 된다.
도 8은 도 6에 도시된 바와 같이 함께 본딩된 상태에서 도너 웨이퍼 및 제품 웨이퍼가 분리된 후에 제품 웨이퍼(341)로부터 리프트된 도너 웨이퍼(331)를 도시한 것이다. 도너 웨이퍼(331)는 제품 웨이퍼(340)에 층을 기부하는 공정에 의해 수정된 도너 웨이퍼(330)이다. 도너 웨이퍼(331)는 이제 또 다른 제품 웨이퍼 상에 또 다른 필름을 기부하기 위해 사용될 수 있다. 유사하게, 제품 웨이퍼(341)는 도너 웨이퍼(330)로부터 층을 획득하는 공정에 의해 수정된 제품 웨이퍼(340)이다. 제품 웨이퍼(341)는 이제 최종 제품 웨이퍼로서 혹은 다수의 가공된 다이들을 생성하는 것을 포함할 수 있는 추가의 가공을 위해 사용될 수 있게 된다.
도 9는 다양한 실시예들에 따라, 웨이퍼에 반도체층의 본딩을 강화시키는 방법의 특징들을 도시한 것이다. 410에서, 제품 웨이퍼의 벌크 영역 상에 반도체층이 본딩된 제품 웨이퍼의 인터페이스 영역에 변경자들이 제공되며, 인터페이스 영역은 본딩된 반도체층과 제품 웨이퍼의 벌크 영역 사이에 배치된다. 제품 웨이퍼의 벌크 영역 상에 반도체층이 본딩된 제품 웨이퍼를 제작하기 위해 각종의 공정들이 사용될 수 있다.
예를 들면, 이러한 제품 웨이퍼 구성은 도너 웨이퍼로부터 반도체층을 생성하는 것으로부터 제작될 수 있다. 반도체층의 기부 공정은 도너 웨이퍼의 표면에서 도너 웨이퍼를 제품 웨이퍼에 본딩하고, 표면에서 떨어진 거리에 도너 웨이퍼의 영역 내에 이온들을 주입하고, 이온들로서 주입된 물질에 에너지를 부여하여, 반도체층이 제품 웨이퍼에 본딩된 상태에 있는 제품 웨이퍼로부터 도너 웨이퍼를 분리하는 것을 포함할 수 있다. 본딩된 제품 웨이퍼 및 도너 웨이퍼를 분리하기 위해 이온들로서 주입된 물질에 부여된 에너지는 웨이퍼들의 본딩된 조합을 가열함으로써 제공될 수 있다. 이온 주입 영역에서 본딩된 제품 웨이퍼 및 도너 웨이퍼를 분리하기 위해 부여된 에너지는 웨이퍼들의 본딩된 표면들에 실질적으로 평행한 방향으로 조합에 걸쳐 균열이 일어나게 주입된 이온들에 힘을 인가함으로부터 제공될 수도 있다. 본딩된 제품 웨이퍼 및 도너 웨이퍼를 분리하기 위해 이온 주입 영역에 부여된 에너지는 예를 들면, 도 1 내지 도 8에 관련하여 논한 바와 같이, 여러 실시예들에 따라, 이온들로서 주입된 물질 부근에 전자기 방사로 변경자들을 조사함으로써 제공될 수 있다. 에너지는 변경자들의 조사로부터 이온 주입 영역에 결합될 수 있다. 도너 웨이퍼의 물질 매트릭스 내 변경자들의 특성들에 상관된 주파수 및 파워에 조율된 전자기 방사에 의해 제공되는 방사에 의해서, 전자기 방사에 의해 부여되는 에너지는 이온 주입 영역에 국부화된 가열을 제공한다.
본딩된 반도체층이 도너 웨이퍼로부터 생성되는 여러 실시예들에서, 변경자들은 제품 웨이퍼에 본딩되기에 앞서 도너 웨이퍼 내에 형성될 수 있다. 대안적으로, 변경자들은 제품 웨이퍼로부터 도너 웨이퍼를 분리하기 전에 또는 분리한 후에, 도너 웨이퍼 및 제품 웨이퍼를 함께 본딩한 후에 형성될 수 있다. 제품 웨이퍼에 반도체층의 본딩을 용이하게 강화시킬 수 있게 하기 위해 사용되는 변경자들은 반도체층을 기부하는 도너 웨이퍼를, 기부된 반도체층이 본딩되는 제품 웨이퍼로부터 분리하기 위해 사용되는 동일 조성의 원소들을 가질 수 있다. 대안적으로, 제품 웨이퍼에 반도체층의 본딩을 용이하게 강화시킬 수 있게 하기 위해 사용되는 변경자들은 기부된 반도체층이 본딩되는 제품 웨이퍼로부터 도너 웨이퍼를 분리하기 위해 사용되는 다른 조성의 원소들을 가질 수 있다. 변경자들 및 변경자들의 농도들의 선택은 본딩된 반도체층의 물질 조성 및 제품 웨이퍼의 벌크 영역의 물질 조성에 따를 수 있다. 또한, 변경자들 및 변경자들의 농도들의 선택은 다양한 실시예들에서, 벌크 영역과 본딩된 반도체층 간에 배치될 수 있는 유전체 영역의 물질 조성에 따를 수 있다.
420에서, 제품 웨이퍼의 벌크 영역에 반도체층의 본딩은 인터페이스 영역을 전자기 방사로 조사함으로써 강화된다. 전자기 방사는 변경자들에 의한 흡수에 상관되는 주파수에 조율될 수 있다. 전자기 방사의 파워 레벨은 에너지를 인터페이스 영역에 결합하는 적용에 기초하여 조절될 수 있다. 주파수 및 파워 레벨의 선택은 본딩된 반도체층의 물질 조성과 제품 웨이퍼의 벌크 영역의 물질 조성에 관련하여 변경자들 및 이들의 농도들의 선택에 상관될 수 있다. 또한, 주파수 및 파워 레벨의 선택은 여러 실시예들에서 벌크 영역과 본딩된 반도체층 사이에 배치될 수 있는 유전체 영역의 물질 조성에 상관될 수 있다.
도 10은 다양한 실시예들에 따라, 실리콘 웨이퍼에 실리콘층의 본딩을 강화하는 방법의 특징들을 도시한 것이다. 510에서, 실리콘 제품 웨이퍼 상에서 실리콘층이 본딩된 실리콘 제품 웨이퍼 내 인터페이스 영역에 변경자들이 제공되며, 인터페이스 영역은 벌크 실리콘 영역과 본딩된 실리콘층 사이에서 제품 실리콘 웨이퍼 내에 배치된다. 실리콘층은 실리콘 도너 웨이퍼의 표면에서 실리콘 제품 웨이퍼에 실리콘 도너 웨이퍼를 본딩하고, 표면에서 떨어진 거리에 실리콘 도너 웨이퍼의 영역 내에 수소 및/또는 헬륨 이온들을 주입하고, 실리콘층이 실리콘 제품 웨이퍼에 본딩된 제품 웨이퍼로부터 실리콘 도너 웨이퍼를 분리하기 위해 주입된 수소 및/또는 헬륨에 에너지를 부여함으로써 실리콘 도너 웨이퍼로부터 형성될 수 있다. 수소 및/또는 헬륨 이온들은 실리콘 제품 웨이퍼에 함께 본딩되기 전에 실리콘 도너 웨이퍼 내에 주입될 수 있다. 여러 실시예들에서, 본딩된 실리콘층이 부착되는 산화물층은 인터페이스 영역에 접촉하는 산화물층을 가진 실리콘 제품 웨이퍼의 벌크 실리콘 영역 상에 배치된다. 또한, 실리콘 제품 웨이퍼는 선택적으로 본딩된 실리콘층을 형성하기에 앞서 그에 제작된 디바이스들을 포함할 수 있다. 여러 실시예들에서, 실리콘층이 제품 웨이퍼에 본딩된 제품 실리콘 웨이퍼에서 실리콘 도너 웨이퍼를 분리하기 위해 부여된 에너지는 도너 웨이퍼 내에 변경자들에 마이크로파들을 조사함으로써 생성될 수 있다. 마이크로파들의 흡수는 에너지를 이온 주입 영역에 결합하여 웨이퍼들을 분리한다. 도핑된 영역 내 활성화 에너지는 웨이퍼들을 분리하기 위해 벌크 구조를 500℃ 이상으로 가열하는 것과 같게 되도록 제공될 수 있다.
인터페이스 영역 내 변경자들은 인, 비소, 보론과 같은 원소들, 실리콘에 도턴트들로서 사용될 수 있는 그외 원소들, 및 이러한 도펀트들의 조합들을 포함할 수 있다. 인터페이스 영역 내 도펀트 농도는 약 1013cm-3 내지 약 1016cm-3의 범위일 수 있다. 완성된 제품 웨이퍼에 대해 요망되는 도핑 프로파일에 따라 다른 농도들의 도펀트들이 사용될 수 있다.
520에서, 실리콘 제품 웨이퍼에 실리콘층의 본딩은 인터페이스 영역을 마이크로파들로 조사함으로써 강화된다. 마이크로파들은 인터페이스 영역에 변경자들에 의한 흡수에 상관되는 주파수에 조율될 수 있다. 마이크로파들의 파워 레벨은 에너지를 인터페이스 영역에 결합하는 적용에 기초하여 조절될 수 있다. 마이크로파 에너지의 주파수 및 파워 레벨은 실리콘 제품 웨이퍼 내 변경자들의 원소의 조성과 이러한 변경자들의 농도들에 상관하여 조율될 수 있다. 또한, 인터페이스 영역은 변경자들을 실리콘 매트릭스 내 도펀트들로서 활성화시키는 파워 레벨의 마이크로파들로 조사될 수 있다. 마이크로파들에 의해 결합된 에너지는 실리콘와 산화물 간 본딩을 강화하기 위해서 800℃ 이상의 벌크 온도와 동등한 활성화 에너지를 목표로 할 수 있다. 마이크로파들에 의해 결합된 에너지는 실리콘와 산화물 간 직접적인 본딩을 강화하기 위해서 1000℃ 이상의 벌크 온도와 동등한 활성화 에너지를 목표로 할 수 있다. 마이크로파들에 의한 결합은 제품 실리콘 웨이퍼 내 디바이스들을 이들 동등 온도들로 가함이 없이 본딩 강화 에너지를 제공한다. 실리콘 구조 내 인터페이스 영역은 5.7 GHz 내지 6.0 GHz의 범위 내 피크 주파수를 갖는 마이크로파들에 노출될 수 있다.
도 11 및 도 12는 다양한 실시예들에 따라, 반도체층이 본딩된 제품 웨이퍼들 이, 제품 웨이퍼에 반도체층의 본딩을 강화하기 위해, 전자기 방사가 가해지는 것을 도시한 것이다. 도 11은 제품 웨이퍼(620)의 벌크 영역(622) 상에 반도체층(618)이 본딩된 제품 웨이퍼(620)를 도시한 것이다. 또한, 제품 웨이퍼(620)는 반도체층(618)이 본딩된 유전체 영역(624)을 포함한다. 반도체층(618)의 물질에 대한 도펀트들로서 선택될 수 있는 변경자들을 갖는 인터페이스 영역(625)이 반도체층(618)의 부분으로서 배치된다. 대안적으로, 변경자들은 유전체 영역(624)의 부분으로서 인터페이스 영역(625) 내 배치될 수 있다. 또한, 제품 웨이퍼(620)는 선택적으로 제품 웨이퍼(620)의 벌크 영역(622) 내 형성된 디바이스들 및/또는 상호연결들(623-1...623-N)을 가질 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 이러한 제품 웨이퍼는 예를 들면, 도 1 내지 도 10과 관련하여 논한 바와 같이, 여러 실시예들에 따라, 제조될 수 있다. 전자기 방사(615)는 제품 웨이퍼(620)에 지향될 수 있는데, 전자기 방사(615)는 인터페이스 영역(625) 내 변경자들에 의한 흡수에 상관된 주파수에 조율될 수 있다. 전자기 방사(615)의 파워 레벨은 응용에 기초하여 조절될 수 있다.
도 12는 제품 웨이퍼(640)의 벌크 영역(642) 상에 반도체층(638)이 본딩된 제품 웨이퍼(640)를 도시한 것이다. 제품 웨이퍼(620)와는 달리, 제품 웨이퍼(640)는 반도체층(638)이 본딩되는 유전체 영역을 포함하지 않는다. 반도체층(638)의 물질에 대한 도펀트들로서 선택될 수 있는 변경자들을 갖는 인터페이스 영역(645) 반도체층(638)의 부분으로서 배치된다. 대안적으로, 변경자들은 반도체층(638)이 본딩되는 벌크 영역(642)의 인터페이스 영역(645) 내 배치될 수 있다. 또한, 제품 웨이퍼(640)는 선택적으로 제품 웨이퍼(640)의 벌크 영역(642) 내 형성된 디바이스들 및/또는 상호연결들(643-1,..., 643-N)을 가질 수 있다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 이러한 제품 웨이퍼는 예를 들면, 도 1 내지 도 10에 관련하여 논한 바와 같이, 여러 실시예들에 따라 제조될 수 있다. 전자기 방사(635)는 전자기 방사(635)가 인터페이스 영역(645) 내 변경자들에 의한 흡수에 상관되는 주파수에 조율될 수 있는 제품 웨이퍼(640)에 지향될 수 있다. 전자기 방사(635)의 파워 레벨은 응용에 기초하여 조절될 수 있다.
도 13은 여러 실시예들에 따라, 완성된 웨이퍼(700)를 도시한 것이다. 웨이퍼(700)는 복수의 다이들(705)이 제조될 수 있는 반도체-온-절연체 웨이퍼로서 제공될 수 있다. 대안적으로, 웨이퍼(700)는 복수의 다이들(705) 구조들이 전자 기능을 제공하기 위해 가공이 되었으며 웨이퍼(700)로부터 단체화 및 패키징을 대기하고 있는 반도체-온-절연체 웨이퍼로서 제공될 수 있다. 웨이퍼(700)는 도 1 내지 도 12에 관계된 실시예들에 따라 제조될 수 있다.
각각의 다이(705)는 웨이퍼(700)의 벌크에 본딩된 반도체층 내 형성될 다른 디바이스들과 함께 웨이퍼(700)의 벌크 내 디바이스들 및/또는 상호연결들을 포함할 수 있다. 다양한 마스킹 및 가공 기술들을 사용하여, 다이들(705)은 각각의 다이(705)가 웨이퍼(700) 상에 다른 다이와 동일한 기능 및 패키지된 구조를 가진 집적회로로서 제조되게 기능 회로를 포함하도록 더욱 가공될 수 있다. 대안적으로, 다양한 마스킹 및 가공 기술들을 사용하여, 다이들(705)의 모든 것이 웨이퍼(700)상에 다른 다이들과 동일한 기능 및 패키지된 구조를 가진 집적회로로서 제조되는지 않게 다양한 세트들의 다이(705)가 기능 회로를 포함하도록 가공될 수 있다. 전기적 능력들을 제공하게 회로들이 집적된 패키지된 다이를 여기에서는 집적회로(IC)라고 한다. 이러한 반도체 기반의 전자 디바이스들의 성능은 여기에 기술된 여러 실시예들에 따라 반도체온-절연체 구조들에 대한 제조공정들의 향상을 통해 개선될 수 있다.
도 14는 여러 실시예들에 따라, 기판의 벌크 영역에 반도체층이 본딩된 구조의 하나 이상의 IC들을 포함하는 시스템(800)의 블록도이다. 기판의 반도체층 및/또는 벌크 영역은 IC를 위한 회로를 형성하는 디바이스들 및 상호연결들을 포함한다. 기판 및 반도체층은 여기에서 논한 여러 실시예들에 따른 웨이퍼로부터 제공될 수 있다.
시스템(800)은 제어기(802) 및 메모리(803)를 포함한다. 여러 실시예들에서, 시스템(800)은 또한, 전자 디바이스(807) 및 주변 디바이스들(809)을 포함한다. 제어기(802), 메모리(803), 전자 디바이스(807), 및 주변 디바이스들(809) 중 하나 이상은 하나 이상의 IC들 형태일 수 있다. 버스(806)는 시스템(800)의 여러 성분들 간에 전기적 전도를 제공한다. 실시예에서, 버스(806)는 각각이 독립적으로 구성되는 것인 어드레스 버스, 데이터 버스, 및 제어 버스를 포함한다. 대안적 실시예에서, 버스(806)는 어드레스, 데이터, 및 제어 중 하나 이상을 제공하기 위한 공통의 도전성 라인들을 사용하여, 이의 사용은 제어기(802)에 의해 조절된다. 제어기(802)는 하나 이상의 프로세서들의 형태일 수 있다.
전자 디바이스(807)는 추가의 메모리를 포함할 수 있다. 시스템(800) 내 메모리는 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM), 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM), 동기식 동적 랜덤 액세스 메모리 (SDRAM), 동기식 그래픽스 랜덤 액세스 메모리(SGRAM), 이중 데이터 레이트 동적 ram(DDR), 이중 데이터 레이트 SDRAM, 및 자기 기반 메모리와 같은 하나 이상의 유형들의 메모리로서 구성될 수 있는데, 그러나 이들로 제한되는 것은 아니다.
주변 디바이스들(809)은 디스플레이들, 이미징 디바이스들, 프린팅 디바이스들, 무선 디바이스들, 추가 저장 메모리, 및 제어기(802)와 관련하여 동작할 수 있는 제어 디바이스들을 포함할 수 있다. 여러 실시예들에서, 시스템(800)은 광섬유 시스템들 또는 디바이스들, 전기-광학 시스템들 또는 디바이스들, 광학 시스템들 또는 디바이스들, 이미징 시스템들 또는 디바이스들, 및 이를테면 무선 시스템들 또는 디바이스들과 같은 정보 취급 시스템들 또는 디바이스들, 전기통신 시스템들 또는 디바이스들, 및 컴퓨터들을 포함하나, 이들로 제한되는 것은 아니다.
특정의 실시예들이 여기에 도시되고 기술되었을지라도, 동일 목적을 달성하기 위해 계획되는 임의의 배열은 도시된 특정 실시예들을 대신할 수 있음을 당업자들은 알 것이다. 여러 실시예들은 여기에 기술된 실시예들의 치환 및/또는 조합들을 사용한다. 전술한 바는 제약하려는 것이 아니라 예시하기 위한 것이며 여기에서 사용된 어법 및 용어는 설명하기 위한 것임을 알아야 한다. 또한, 앞에 상세한 설명에서, 설명을 간소화하기 위해서 다양한 특징들을 한 실시예에 모은 것을 알 수 있다. 본 발명의 발명은 청구된 실시예들이 각 청구항에 분명하게 인용된 것보다 더 많은 특징들을 필요로 한다는 의도를 반영하는 것으로서 해석되지 않아야 한다. 따라서, 다음 청구항들은 상세한 상세한 설명에 포함시키고 각 청구항은 개별적 실시예로서 존립한다.
Claims (26)
- 도너 웨이퍼의 한 영역 부분에 상기 도너 웨이퍼 내에 이온들을 도입하는 단계로서, 상기 영역은 변경자들을 가지며, 상기 변경자들은 상기 도너 웨이퍼의 벌크 물질과는 다르며, 상기 영역은 상기 도너 웨이퍼의 표면에서 떨어져 배치된 것인, 상기 도입하는 단계;
제품 웨이퍼와 상기 도너 웨이퍼를 함께 본딩하는 단계; 및
상기 도너 웨이퍼로부터의 필름에 상기 제품 웨이퍼가 본딩된 상기 제품 웨이퍼로부터 상기 도너 웨이퍼의 벌크 영역을 분리시키기 위해 상기 변경자들을 전자기 방사로 조사하는 단계로서, 상기 전자기 방사는 상기 변경자들에 의한 흡수에 상관된 주파수로 튜닝된, 상기 조사하는 단계를 포함하는, 방법. - 청구항 1에 있어서, 상기 제품 웨이퍼와 상기 도너 웨이퍼를 함께 본딩하는 단계는 상기 도너 웨이퍼와 상기 제품 웨이퍼를 유전층에서 본딩하는 단계를 포함하는, 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제품 웨이퍼를 본딩하는 단계는 상기 제품 웨이퍼에 디바이스들이 내포된 상기 제품 웨이퍼를 본딩하는 단계를 포함하는, 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 변경자들을 전자기 방사로 조사하는 단계는 이온들 주입으로부터의 물질과 상기 영역 내 상기 변경자들의 혼합들에 상관된 상기 전자기 방사를 튜닝하는 단계를 포함하는, 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 변경자들을 전자기 방사로 조사하는 단계는 상기 도너 웨이퍼에 상기 전자기 방사의 노출을 제한하는 단계를 포함하는, 방법.
- 변경자들을 가진 영역 부근에서 실리콘 도너 웨이퍼 내에 수소 이온들 및/또는 헬륨 이온들을 주입하는 단계로서, 상기 변경자들은 실리콘과는 다르며, 상기 영역은 상기 도너 웨이퍼의 표면에서 떨어져 배치된 것인, 상기 주입하는 단계;
상기 실리콘 도너 웨이퍼의 표면이 상기 실리콘 제품 웨이퍼의 산화물층에 본딩하게 실리콘 제품 웨이퍼를 상기 실리콘 도너 웨이퍼에 본딩하는 단계; 및
상기 실리콘 제품 웨이퍼의 상기 산화물층이 상기 실리콘 도너 웨이퍼로부터의 실리콘 필름에 본딩된 상기 실리콘 제품 웨이퍼로부터 상기 실리콘 도너 웨이퍼의 벌크 영역을 분리하기 위해 상기 수소 및/또는 헬륨의 상기 변경자들을 마이크로파들에 노출시키는 단계로서, 상기 마이크로파들은 상기 변경자들에 의한 흡수에 상관된 주파수에 튜닝된, 상기 노출시키는 단계를 포함하는, 방법. - 청구항 6에 있어서, 상기 변경자들을 마이크로파들에 노출시키는 단계는 약 5.8 GHz의 피크 주파수를 가진 마이크로파들에 상기 변경자들을 노출시키는 단계를 포함하는, 방법.
- 청구항 6에 있어서, 상기 방법은 상기 제품 웨이퍼를 350℃ 미만의 등온선 온도로 하여 상기 제품 웨이퍼 상에 상기 실리콘 필름을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
- 청구항 6에 있어서, 상기 방법은 인, 비소, 보론, 혹은 이들의 조합에서 선택된 변경자들을 상기 실리콘 도너 웨이퍼에 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
- 청구항 6에 있어서, 상기 변경자들을 마이크로파들에 노출시키는 단계는 상기 실리콘 도너 웨이퍼 내 상기 변경자들을 활성화하는 단계를 포함하는, 방법.
- 인터페이스 영역을 전자기 방사로 조사함으로써 제품 웨이퍼의 벌크 영역에 반도체층의 본딩을 강화하는 단계를 포함하고, 상기 인터페이스 영역은 상기 본딩된 반도체층과 상기 벌크 영역 사이에 배치되고, 상기 인터페이스 영역은 변경자들을 구비하며, 상기 변경자들은 상기 제품 웨이퍼의 벌크 물질과는 다르며, 상기 전자기 방사는 상기 변경자들에 의한 흡수에 상관된 주파수에 튜닝된, 방법.
- 청구항 11에 있어서, 상기 방법은 상기 제품 웨이퍼에 상기 반도체층을 본딩하는 공정에서 상기 반도체층이 분리되는 도너 웨이퍼에 상기 변경자들을 도입하는 단계를 포함하는, 방법.
- 청구항 11에 있어서, 상기 방법은
상기 제품 웨이퍼에 상기 도너 웨이퍼를 본딩하고,
상기 표면에서 떨어진 거리에 상기 도너 웨이퍼의 영역 내에 이온들로서 물질을 주입하고,
상기 제품 웨이퍼에 상기 반도체층이 본딩된 상기 제품 웨이퍼로부터 상기 제품 웨이퍼를 분리하기 위해 상기 주입된 물질에 에너지를 부여함으로써,
도너 웨이퍼로부터 상기 반도체층을 형성하는 단계를 포함하는, 방법. - 청구항 13에 있어서, 상기 제품 웨이퍼에 상기 반도체층이 본딩된 상기 제품 웨이퍼로부터 상기 도너 웨이퍼를 분리하기 위해 상기 주입된 물질에 에너지를 부여하는 단계는 상기 도너 웨이퍼 내 상기 변경자들에 의한 흡수에 상관된 주파수에 튜닝된 전자기 방사에 상기 도너 웨이퍼 내 변경자들을 노출시키는 단계를 포함하는, 방법.
- 청구항 14에 있어서, 상기 방법은 상기 인터페이스 영역에 대해 동일하고 상기 제품 웨이퍼로부터 상기 도너 웨이퍼를 분리하기 위해 상기 도너 물질에 변경자 물질을 도입하는 단계를 포함하는, 방법.
- 인터페이스 영역을 마이크로파들로 조사함으로써 실리콘 제품 웨이퍼에 실리콘층의 본딩을 강화하는 단계를 포함하고, 상기 인터페이스 영역은 상기 실리콘 제품 웨이퍼의 벌크 실리콘 영역과 상기 실리콘층 사이에 배치되고, 상기 인터페이스 영역은 변경자들을 구비하며, 상기 변경자들은 실리콘과는 다른 물질이며, 상기 마이크로파들은 상기 변경자들에 의한 흡수에 상관된 주파수에 튜닝된, 방법.
- 청구항 16에 있어서, 상기 변경자들은 인, 비소, 보론, 혹은 이들의 조합을 포함하는, 방법.
- 청구항 16에 있어서, 상기 방법은 약 1013 cm-3 내지 약 1016 cm-3 범위의 농도로 상기 인터페이스에 변경자를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
- 청구항 16에 있어서, 실리콘 제품 웨이퍼에 실리콘층의 본딩을 강화하는 단계는 상기 실리콘층이 본딩되는 산화물층에 상기 실리콘층의 본딩을 강화하는 단계를 포함하는, 방법.
- 청구항 16에 있어서, 상기 인터페이스 영역을 마이크로파들로 조사하는 단계는 상기 실리콘 제품 웨이퍼의 도펀트들로서 상기 변경자들을 활성화하는 파워 레벨의 마이크로파들로 상기 인터페이스 영역을 조사하는 단계를 포함하는, 방법.
- 청구항 16에 있어서, 실리콘 제품 웨이퍼에 실리콘층의 본딩을 강화하는 단계는 디바이스들 제작된 상기 실리콘 제품 웨이퍼에 상기 실리콘층의 상기 본딩을 강화는 단계를 포함하는, 방법.
- 청구항 16에 있어서, 상기 인터페이스 영역을 마이크로파들로 조사하는 단계는 약 5.7 GHz 내지 약 6.0 GHz 범위에 피크 주파수를 갖는 마이크로파들로 상기 인터페이스 영역을 조사하는 단계를 포함하는, 방법.
- 기판;
인터페이스에서 상기 기판에 본딩된 반도체층; 및
상기 반도체층에 대한 상기 기판의 상기 인터페이스에 도펀트 영역으로서, 상기 도펀트 영역은 활성화된 도펀트들을 포함하며, 상기 활성화된 도펀트들은 상기 기판에 상기 반도체층의 본딩을 강화하는 마이크로파 방사의 결과인, 상기 도펀트 영역을 포함하는, 장치. - 청구항 23에 있어서, 상기 기판은 디바이스들을 포함하는, 장치.
- 청구항 23에 있어서, 상기 기판은 상기 반도체층이 상기 기판에 본딩되는 유전층을 포함하는, 장치.
- 청구항 23에 있어서, 상기 장치는 실리콘-온-절연체 웨이퍼로서 배열된, 장치.
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