TW200831724A - Method and structure for cleaning surfaces for bonding layer transfer substrates - Google Patents

Description

200831724 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及基板製造。更具體地說，本發 該技術包括用製造半導體積體電路器件 =、了=技術， 特徵。但是應當明白，本發財不期望的 於其他類型基板來對集成半導體器件、光g哭圍^遇=以應用 板顯示器、微機電系統（“MEMS，，）、奈米^社搂堅，器件、平 動器、太陽能電池、生物學器件和生物醫學器件、=行裝致 【先前技術】 人類在從很久以前的許多年來，都用* 用的物品、工具或器件。在某些情況下，^ 來構造使 f單元組裝而成。或者，將較低價值的物體 如玻璃板、鑽石、半導體基板、平板顯示冓’例 反分開。鋸切操作通旋以j戈 :以這材Γ，將基板材=兩 哭件常常稱^ 種技術來製電子器件’這#·微電子 積電路。半導體製造的早期所開發的、稱 ° r—yce 號中描述了-料解摘 6 200831724 億個二=忠2S ㈡百萬甚至幾十 爲了在複ϊίίΐϋί，j，高於最初所設想到的。 數目）方面實現it ί丨ΐΐΐ裝到給定晶片區域上的器件 (geometi) 電路密度的增大不僅提* τ，積體電路已變得越來越小。 者提供了更廉價的零^ 的複雜度和性能，也給消費 用 非 二越來越快’特定傳統工藝和材料會產生2藝 後板厚ί變薄的能力。-種常用於使這些器;ί;5=; t蟄系被稱爲‘‘晶背研磨’’，它常常很困難並容易造&器件失兮、、: ΐί，層變薄到—定厚度。儘管已有—些明i改善'，但 疋廷種日曰月研磨工藝仍然有許多限制。 - 因此，已經開發了特定的技術來從較大的施體（d_ 邛分解理晶^材料薄膜。這些技術通常稱爲“層轉移（1:打 transfer) ’’工藝。這種層轉移工藝已用於製造特定基板結構， 石夕絶緣體或頦示基板。僅作爲一個示例，Franc〇is j·也⑴办和 fathan Chung開發了一種開拓性的技術來解理材料膜。題爲

Controlled Cleaving Process”並轉讓給加州聖荷西市的siiie〇n

Genesis Corporation的美國專利第6,013,563號中描述了這樣的^ 術，該申請爲任何目的而通過引用而加入(j0in)於此。儘管這樣的 技術已經很成功，但是仍然期望對製造多層結構的更好方式广、 综上所述可以看到，需要一種具有良好成本效果比的、 的技術來製造大基板。 ^ 200831724 【發明内容】 本發種。更具體地說， 所接合：來 2具=貫_ ’這樣的清潔技術至少使賴 ^ 3 $闊=用範圍’還可以應餅其他_基板

Tf^' ^musn： (,.i 板材料’所述基板倾具有細毫米或 =域:該方法包括在從基板材料的表面區域起的預^深I心 成解理區域，以限定待分開的預定厚度材料。該^ 二丄 口物的此合。在一種具體實施例中，該混合物且 更高的同時’至少使用硫酸與過 對基板的表面區域進行清潔，並將表面區域結合到 面區域以使基板表面接合到操作基板表面區域。該 方法用解理處理除去所述厚度的材料。 T四匕飞忒 使用本發明可以獲得優於現有技術的多種 3， 2使用受控能量和經選擇的條件來優先對材料薄膜4進^理》 f理而不會由於釋放過多能量和/或熱能而損傷這此膜。這種解理 =，分的損傷。另外，根據-種具體實施例了 核過可·生在高溫下料導體處理過程，躲於中= 更有效的處理。在—種具體實施例中，使附加_刪到 ^作基板的被解理的膜接㈣具有期望特性的濕溶 處理，以將被解理的膜穩固地加入到操作基板而不會在被解理的 8 200831724 膜與基板之間的介面區域附近形成瑕疵。在一種具體實施例中， 可以使被解理的元件受到平滑化處理(smoothing pr〇cess)，所述平 滑化處理如2001年9月11日授權、並以Kang，Sien G·和Malik，Igor J·的名義共同轉讓的美國專利第6,287,941號（，941專利）中’教導 的那樣，或者是美國專利第6,884,696號和第6,962,858號中教導 的那樣，這裏每個專利都通過引用而結合於此。在’一種具U體實施 亡中，該方，可以用來製備清潔的、無缺陷的表面，並&後‘過 單^片反應器或爐中退火操作來實現氧溶解。例如，在，941專利 的磊晶平滑化（epi-smoothing)情況下，可以通過將退火作 爲臨場(In-situ)附加處理結合到已有的磊晶平滑化工藝序列中來與 現另外的成本效益。取決於實施情況，可以實現這些好處中的二 本發明實現了這些好處以及公知處理技術情況下的好 二2如’這種石夕到石夕接合結構的一種應用可以用* 一個▲ ^具有不同晶向的情況下。例如，底部基板可以是（励）n ^了 的膜可以是（靡）方向的石夕。或者，底部基板可 方向與上述任-情況在内的其 石夕)心1料：„施例中’也可以在s〇1 (即、絕緣體上 才iiii夕層結構’其中頂部的兩個有*同的方向並 :又置在錢有祕物的底部基板上。*者，—個或多修可 說ΐίί'ϊ或局_變’或者它們的組合等。但是，參I下面白^ «曰。卩》以及附圖可崎本發明的性質和優點有更深的理解。 【實施方式】 本明7與製造基板有_技術。更具體地說， 9 200831724 奈米技術結構、感測器陽，（“MEMS”）、 物醫學器件等進行三維封裝動的太％此私池、生物學器件和生 一起縣板進行清魅將其加入在 1·在起始步驟1〇1開始處理； 2· &供第一基板（步驟1〇3)， 一 々 ;域、以及第-表-域與解理區==去-的表:厚域度 物處理表面11域的第—基板接受過氧化氫和硫酸混合 t 5第二基板（步驟1G5)，第二基板具有第二表面區诚. 物處理（ίϊ5表面區域的第二基板接受過氧化氫和硫酸^合 攝氏負储（烟⑺姐度約爲· 基板7的料—_域加人（步驟⑽）到第二石夕 驟11%用二理對基板之一的至少一部分進行處理（步 板之—的—部分上形成至少-個積體電路; 〇·根，而要執行其他步驟（步驟113);以及 11.在停止步驟115結束處理。 骑述I't列步驟構成了根據本發明—種實施例的方法。更具 带路ί件所技術’該技術包括用製造半導體積體 所Ί的_和接合技術來形成多層基板結構的方法和結 貫施例’職的清潔技術使餘少濕法處理來 、缺陷和/或其他不期望的特徵。在不脫離本申請的 榷利要求*圍的航下’也可以有其他的實細彡式，其巾可以增 200831724 加步驟、除去一個或多個步 況本說明書中，特別是在下文Ϊ，？==== 製;物的基板上 以想到其他的變更、改動和替換形式 7、或技術人員可 供半導體基板2⑻，例如梦該方法包括提 材料製成，或者取決於具板可以由單一的均勻 有其他的變更、改動和替換^式也。’ ^個層組成。當然也可以 在一種優選實施例中，基板2〇〇具有一 205以及表面區域207。在 =1度的f #體符料 解理面203限定了所述厚度的半導體材料。在該 度辭導體材料是晶體外物單晶Ϊ)，該、包 丨f。Ϊ—種具體實施例中，絲面區域2〇7可以 it物^祕砍）薄膜。根據具體實施方式，二氧化 矽具有5nm或更小的厚度。在其他所述中，二氧化以. =成絕緣H上雜構等。取決於實财^，氧切可以是二氧 =:一氧切、富魏化物、或者任何购粒子、其組合等。 田:、、、、也可以有其他的變更、改動和替換形式。 取決於實施方式，解理區域可以用各種技術來形成。即，解 理區域可以通過使肢人粒子、沈制、擴散材料、圖樣化區域 以及其他技術的任意適當組合來形成。在一種具體實施例中，該 ^法採用經過半導體基板（可以稱爲“施體基板”）的頂面，注入 处理而引入特定的高能粒子到選定的深度，該深度限定了 一定厚 度的半導體材料區域，且稱爲材料“薄膜，，。根據具體實施方式， 可以用各種技術來將高能粒子注入單晶石夕晶片中。這些技術包括 使用例如Applied Materials，Inc·等公司製造的束線離子注入設備 進"^亍的離子注入。或者，根據具體實施方式，使用電漿浸沒離子 11 200831724 注入（“Pin”）技術、離子淋浴以及其他 〜 的粒子ί減i、對材料區域造成損量

或分子，或㈣。二原子 子可以是包括離子在_中性粒子或帶電粒子， 素^離子、稀有氣艘離子（例如氛及其同位素以及氖二以位 说竽氫合::物得:’^^^ ;:rr子 以用氫作爲注人财晶片巾的粒子爲例，注人處理可以且 體^-=件來進行。注人劑量範圍從約1E15到約凹 ^ /cm，優遙爲使該劑量大於約1E16原子。注入能量 ΐί、約爲5GKeV。注人溫度範圍從約·20到^ 開受到注人的梦晶片，並使注人損傷和位= 將，粒子選擇性地引人梦晶片中至選㈣深度，其精度約爲 1處〇3 f㈣·〇5微米。當然，所用的離子類型以及處理條件取二 於應用情況。 1入的粒子實際上增加了應力或減小了沿與基板頂面平行 的、選定深度處平面的斷裂能。該能量部分地取決於注入的粒子 和條=。這些粒子使所選定深度處的基板斷裂能級降低。這樣可 以使得在選定深度處沿著注入面發生受控的解理。可以使注入發 ^在下述條件下，即在所有内部位置處，基板的能態都不足以在 基板材料中産生不可逆的斷裂（即分開或解理）。但是應當注意， 12 200831724

注入確實常常在基板中造成一定量的缺陷（例如微缺陷），這些缺 陷通常可以通過隨後的熱處理（例如熱退火或快速熱退火）g至 少部分地修補。當然也可以有其他的變更、改動和替換形式。 取決於實施情況，可以有其他技術用於形成解理區域和/或解 理層。僅僅作爲一個例子，形成這種解理區域可以使用其他工藝， 例如使用加州 Santa Clara 市的 Silicon Genesis Corporation 開^的 矽一鍺^理面的工藝、例如法國soitec SA的SmartCutTM工藝、 臼本東京的Canon Inc·的EltranTM工藝、以及任何類似工藝等。 在二種具體實施例中，根據具體實施情況，解理區域可以包括有 應變/應力的區域或基本上沒有應變/應力。根據具體實施情況，解 =區域還可以包括帶有注入區域的或不帶注入區域的沈積區域。 §然也可以有其他的變更、改動和替換形式。 現在參考圖3，本方法包括將半導體基板2〇()的表面區域2〇7 it(i00)到第一操作基板30卜在一種具體實施例中，操作基板 &九备材料製成，該材料也基本上是晶體，例如單晶石夕。即，根 實施情況’操作基板可以由秒晶片、蟲轉晶片、钱刻區 氫退火的、氬退火的、施MC Electronic Materials，Inc. 制〇> Z産〇口）或其他晶體材料（包括已層轉移的石夕上石夕基板） 衣成。取決於實施情況，操作基板可以已摻雜（例如p型或贝型

未^掺雜’、，氮換雜基板等。當然也可以有其雜作基板 在一種優選實施例中，石夕晶片具有石夕表面區域305。在一種 i = 或可，有薄氧化物(例如二氧化矽） 二,_、/、，貝础，一氧化石夕具有5nm或更小的厚度。取 可以是二氧切’—氧切、富魏化物、 其組合#。#然也可以有其他的變更、改動 優選實施例中，第—操作基板具有表面區域305，該表 人將會與設在基板200上的表面區域浙加入和/或接 用了與其他射相同的標號，但並不表示要限制本 利要求的範圍。在本說明書中，特別是下文中，可以^ 加入處理的更多具體情況。 ’、 13 200831724 根據一種具體實施例，在加入之前，半導體基板和第一操作 基板表面各由清潔溶液對基板表面進行處理，以清潔基板表面區 域。用於對基板和操作基板表面進行清潔的溶液一種示例是過氧 化氫和硫酸的混合物，以及其他類似的溶液。在一種具體實施例 中’用4瓶96%的硫酸（HAO4)形成該混合物，所述硫酸是來 ^ J· T· Baker的CMOS級産品，通常是15磅瓶裝。根據一種具體 實施例，硫酸對於每種金屬具有規格<1〇ppb的痕量金屬純度(trace metal purity )。將這4瓶硫酸與1瓶30%的過氧化氯（H2〇2)混合。 根據一種具體實施例，這瓶過氧化氫是來自j· T· Baker的Fynite工 級譬品，通常是8品脫瓶裝。在優選實施例中，對於每種金屬， 痕量金屬純度<lppb。當然也可以有其他的變更、改動和替換形式。 —、在一種優選實施例中，用未加熱的石英浴池（quartzbath)進 行/AS，但疋利用化學混合的放熱反應來使之受到加熱，以使混 合物的溫度升高到所需溫度範圍。在一種具體實施例中，在將溶 液混合在一起之後，石英浴池中的混合物壽命約爲4小時。在一 種優選實施例中，浴液混合物溫度高於約麗。C。在一種具體實施 ，中’溫度是兩先學高溫計東測量的。根據一種具體實施例，混 ^之後浴液溫度可以達到約12〇T_14〇qC。在一種具體實施例 士料將多個基板浸在浴液中的時間可以與溫度約爲100攝氏度的 ^s樣或者更長’直到溫度降低到低於100攝氏度，那時取出 二ί反级巧據一種具體實施例，本方法還可以視情況包括過氧化氫 ::予增強（chemical spiking；)，它使用例如每個尖峰（spike) 1/2 =略微延長浴液壽命。當然也可以有其他的變更、改動和替換 上士。〒決於實施形式，化學混合物的反應副産品可以包括水和 =維@夂（HjO5)以及其他物質。在一種優選實施例中，這種 ίΐΣ以除去由在前的操作（例如注人等）造成的不期望的有機 和/或粒子。這些污染物和域粒子可能在接合處理的 造成空洞、瑕疵、缺陷等。 ^ Τ 私ρ在一種具體實施例中，乾燥機對半導體基板和操作基板進杆 ΪΪίΐ基板表面^去任何殘留液體和/或粒子。可以取決於_ 勺i轉移工蟄進行電漿活化處理，此後將已清潔的基板表面 14 200831724 (例如半導體基板表面和操作基板表面）放在一起發生自接合 s^lf-bondmg)。如果需要’這樣的電漿活化處理可以使基板表面 >月β和/或活化。例如在20到40。(：的溫度下用含氧或氮(〇xygenor nitrogen bearing)的電漿體進行電漿活化處理。優選地，電漿活化 處理在 San Jose，California 的 Silicon Genesis Corporation 製造的雙 =漿活化祕巾進行。當然也可財本申請中描述過的或本說 明書之外的其他變更、改動和替換形式。 根—一種具體實施例，此後，將各個這些基板接合在一起。 如圖所示，操作基板已經被接合到施體基板表面區域。優選地用 Electronic Visi〇n Group製造的EVG 85〇接合機或用於較小基板尺 例如200mm或30〇mm直徑晶片）的其他類似處理來對基板 進行接合。也可以使用其他類型的機器，例如Karl Suss製造的機 器。當然也可以有其他變更、改動和替換形式。優選地，操作基 板與加體之間的接合基本上是永久性的，並具有良好的可靠性。 根據一種具體實施例，在接合之後，使己接合的基板結構受 巧烘烤處理。烘烤處理將已接合的基板維持在預定溫度以及預定 時L優選地，溫度範圍從約2〇〇或250攝氏度到約4〇〇攝氏度， 優選爲約350攝氏度約1小時左右，以使矽施體基板與第一操作 基板根據優選實施例彼此永久附加。在一種具體實施例中，烘烤 處理可以用爐子、快速熱處理、或熱板、或它們的任意組合來進 行。取決於具體應用情況，可以有其他的變更、改動和替換形式。 在一種具體貫施例中，採用低溫熱階（thermal step)將基板 加入或熔合在一起。低溫熱處理通常會確保注入粒子不會給&料 區域造成過大的應力，所述過大的應力可能産生不可控理行 爲。在一種具體實施例中，通過自接合處理來産生低溫接合處理。 或者’在將一個基板接合到另一個基板的任意一個或全部兩 個基板表面上設置粘合劑。在一種具體實施例中，粘合劑包括環 氧材料、聚酰亞胺類材料等。可以用旋塗玻璃層將一個基板表^ 接合到另一個基板的表面。這些旋塗玻璃（“S0G”）材料包^石夕 氧烷或矽酸鹽，它們經常與醇基溶劑等混合。S0G可能是較好的 材料’因爲在將其用於晶片表面之後經常需要低溫（例如15〇到 15 200831724 250攝氏度)來使800固化。 或者，可以用多種其他的低溫技術來將施體基板表面區域加 入到褲作基板。例如，可以用靜電加入技術來將兩個基板加入在 起。具體地説，使一個或兩個基板表面帶電以吸引到另外的基 板表面。另外，可以用多種其他的公知技術將施體基板表面熔合 到處理晶片。當然，所用的技術取決於應用情況。 ^苓考圖4,本方法包括在使一定厚度的半導體材料保持加入到 第一操作基板的同時，向解理面的選定部分提供的能量4〇1，使所 述厚度的半導體材料從基板分開，從而啓動可控解理行爲。取決 ^具體實施情況，可以有某些可替換形式。例如，解理處理可以 疋1用傳播的解理前緣（pr〇pagating cleave fr〇nt)使所述厚度的材 ^選擇性地從附加到操作基板的施體基板脫落。也可以使用用於 解理的其他技術。這些技術包括但不限於Santa Clara，califbmia 的 Silicon Genesis Corp〇rati〇n 的稱爲 Nan〇deaveTM 的工藝、法國

Soiree SA 的 SmartCutTM 工藝和日本東京的 Canon Inc•的 EltranTM 1任何類似工蟄等。然後，根據一種具體實施例，該方法除 去爲^作基板提供所述厚度材料的半導體施體基板剩餘部分。 芩考圖5，根據一種優選實施例，本方法提供了所得的操作基 反00匕包括上復的一疋厚度材料205。在一種具體實施例中， ϊ 狀間提供雜合神上雜合在猶基板上提供該 $产，料。如圖所示，該厚度的材料包括被解理的表面區域 gp 基板結構接合在一起，但並不適於積體電路處理。 、隹二Ϊ接：板結構應當經過至少用快速熱技術和/或爐中退火 的ϋ ，ί說明書中’特別是在下文中’可以瞭解它們 更當然也可以有其他的變更、改動或替換形式。 声/ίΐίϊϊί，本方法包括使介面區域601接受熱處理以使溫 二二ί1 内的至少第—溫度升高到第二溫度範圍内的至 弟=度範圍從約100攝氏度到約200攝氏度， 躺_贼度或更高。在—種賴實施射， 或更短的時間長翻從第—溫度升高到至 夕弟―皿度，攸而在介面區域形成第二術生。在一種具體實施例 16 200831724

可以短於—秒。取決於實施情況，熱處理可以是 ί义 熱=、用錯射照射進行的快速H 照射技躺更多詳細情^。月曰中_疋在下文中’可以瞭解 也可以咖於m控i理 二ΐ處技術的其他室。在—種具體實施例中，可Γ用P 初始溫度齡升高到最終溫度的升來 $ =種？溫可似每_騰攝氏度和情 式升南或其他形式。當然也可以有其他的變更、改 尺寸，本方法將介面區域雜躲本上沒有 ίίίϋϊ ri區域維持i沒有可能造成可靠性和/或工I限 理中P 。根據一種具體實施例’這些空洞可能由此前的處 产理入解理區域中的多個氮粒子造成。取決於實施情況，埶 ΐΐΐ 的材料之間的接合，並防止了氫粒子通過擴& ί ϊίg可以用該厚度的材料中的氫擴散特性來測定。 :具兄’可能通過擴散而積累在介面處的其 祜水、虱虱化物粒子、含碳粒子等。 匕 、、^ί:ϊϊ選實闕巾，使介面11域接受高溫熱處理，所述高 理使介面區域基本上沒有氧化物粒子。取決於實施情況门 二包括快速熱退火技術和/或爐中退火技術。即，該厚度 況的躲基板之間的接合沒有二氧切或取決於具體實施情 二輪二U據—種具體實施例’介面優選地將該厚度的材料 = 或更薄。根據具體實施情況，這樣的薄氧化 實方is旱^石夕材料與石夕基板之間造成—定的電阻。根據具體 灵㈣況，该電阻小於周圍大塊基板（例如晶體石夕）電阻的約1〇 17 200831724 倍。，然也可以有其他變更、改動和替換形式。 實施例中’用保持在々上减板部件上的惰性 ίΐίί ㈡熱ίΓ在—種具體實施例中， 造成介面區域從第一特性改變包^介，^接^熱處理以 還在熱處理過程中保持介面區貝=中’該方法 有Ζ的ii曰生基本上是單晶的。當然 i。根據本發明的-種具體實施例Ϊ處：J他類型組 g基板部件的一個或多個部分從介面區域乳粒子 作基㉝效:當然也可後 r個示例，不應=申以=:圍5 t成不適*的限制。本領域技術人員可以 =要求乾圍 :換形式。此前已說明過的薄氧化物層7(^位改動和 ^基板之間。在-種具體實施例中声材料 位置的橫軸相對照。如圖所示，空間位2著^=表示空間 面區域到石夕基板的背面。如圖所示，度的材料表 =介面區域處圖示的氧化物材料有高。、由於二=基板之 生了雜晶再生長’這使得介 18 200831724

Goesele 等此前的著作 “Growth，Shrinkage，and Stability of Interfacial Oxide Layers Between Directly bonded Silicon Wafers59 j Journal of Applied Physics, A50 (1990) ^ pp. 85-94 ； "Stability of Interfacial Oxide Layers During Silicon Wafer Bonding^ 5 Journal of 伞pfc/尸/界如，65 (2)，15 January 1989，Pp.561_563 以及 Ling 等的 “Relationship Between Interfacial Native Oxide Thickness and Bonding Temperature in Directly bonded Silicon Wafer Pairs”， Jowrna/o/却;，71 (3)，1 Feb· 1992，pp.1237-1241 大 體上示出了經接合矽晶片的熱退火表現出了溶解到浮區矽的行 ，’而CZ矽會表現出介面氧化物淨生長。爲了防止産生缺陷以及 氧化物溶解球化（不均勻的氧化物變薄），必須有經旋轉的相同方 向膜（rotatedsame-orientationfilm)或使用不同的晶體方向。這些 著作發展了氧溶解（oxygendiss〇luti〇n)的概念，但未解決其在除 去被解理的薄膜介面中的使用。 在一種具體實施例中，本方法使所述厚度的矽材料和矽基板 (包括介面區域）如圖8所示接受熱處理。此圖僅僅县一鍤彔你I，

其中C爲氧濃度 通量（單位是7止，/ 注思’爲了計算斜率，擴 數和固溶度，利用Fick擴 現將Fick定律復述如下：

爲固溶度極限Cy φ而在 19 200831724 ?丄巧^1如圖所示，計算出的每平方釐米每秒7.24純個 乳原子的通1使細奈米的賴可以在約13分鐘内釋 釐米5.·15個氧原子的5奈* Si〇x層（χ= US: 其他的變更、修改和替換形式。 乂田…、也了以有 ㈣Iff考圖8B來進一步說晶形成的介面區域，具有單晶 基ii基本上沒有雜質，例如氧沈澱物、空洞^頂 種中，經侧絲板中氧濃度爲約 I匕已經層轉移到操作基板上。根據-種具# =二2恕晶材料（可以切）與操作基板之間有i i ，射ίΐ。在—種具體實施例中，第一介面區 、弟旱又，在一種具體實施例中可以更薄。當 可以ϋ 的變更、改動和替換形式。 田…也了以有其他 材斜實施例’應用這種熱處理工藝，可以將氧化物 =ί^τ_爾度的材料_‘ί Γί 於具體員把^況，上部介面區域855 取决 因爲上!阶面區域的固_域255較薄’:便:L粒If "面區域853穿過該厚度的材料擴散到更部祕攸 侧}。當然也可以有其他的變更、改動和替換形式、。u” * -外 f一種具體實施例中，所得的操作基 多個處理步驟的特性。即，操作基 或 八”、、I人化學機械抛先、擴散、沈積 比 例，也可以在將材料薄膜轉_另—基板結構上賴|選 20 200831724 除去操作基板。 參考圖9 ’根據本發_—種具體實施例，本方 ，料區域中已附加到操作基板的部分進行其他處理 盍於操作基板_表面上的材料薄膜的—個或多 设 =多㈣件。這些II件可以包括集成半導體“^ 5器件（例如，）、壓電輯、微機電系統 $術結構、感測器、致動器、太陽能電池、平板 二二 LCD、AMLCD):生物器件和生物牌器件等。可_^例; ，、注入、絲減理及其任意組合等方絲製⑪牛。ς ，可以有其他的變更、改動和替換形式。另外，也 要形成其他步驟。 很據而 在-種優選實施例中，處理包括高溫半導體處理技術兑 上形成傳統積體電路。本方法形成覆蓋於該厚度的半 /、 的經平面化的區域。在-種具體實施例中，經平面化的區^以 用一種或多種適當的技術來形成。這些激素包括電介 積，所述電介質層後來用熱處理來回流。根據一種具體實& ’，ϋ 也可以用化學機械抛光處理（包括適當的抛光漿、墊、和處理 來形成經平面化的區域。根據一種具體實施例，也可以用這此 術與其他技術的任思組合來形成經平面化的區域。經平面彳^ 域優選地具有約0.1%到約5%的端對端均勻度，用2微米子二 顯微鏡掃描測量的RMS粗糙度在約15埃之内。當麸也可以右1 他的變更、改動和替換形式。 w …在一種具體實施例中，本方法還可以視情況將所得的處理過 的操作基板的$平面化的表面區域加入到第二操作基板的表面。 根據二種具體實施例，在加入之前，使處理過的所述厚度的材料 以及第二操作基板表面各自受到清潔溶液對基板表面的處理以清 潔基板表面區域。用於對基板和操作基板表面進行清潔的溶液的 一種示例是過氧化氫與硫酸的混合物，以及其他類似溶液。 在一種具體實施例中，用4瓶96%的硫酸（H2s〇4)形成該 混合物，所述硫酸是來自j· τ· Baker的CMOS級産品，通常是g 石旁瓶泉。根據一種具體實施例，硫酸對於每種金屬具有規格^办卩匕 21 200831724 的痕量金屬純度。將這4瓶硫酸與1瓶3〇%的過氧化氳（H2〇2) 混合。根據一種具體實施例，這瓶過氧化氫是來自J· t Baker的

Fynite 1産品，通常是8品脫瓶裝。在優選實施例中，對於每種 金屬’痕量金屬純度<lppb。當然也可以有其他的變更、改動和替 換形式。

在一種優選貫施例中，用未加熱的石英浴池進行混合，但是 利，化學混合物的放熱反應來使之受到加熱，以使混合物的溫度 升高到所需溫度範圍。在一種具體實施例中，在將溶液混合在一 起之後，f英浴池中的混合物壽命約爲4小時。在一種優選實施 例中’測量時浴液混合物的溫度高於約娜。〇。在一種具體實施例 中/溫度是用光學高溫計來測量的。根據一種具體實^例，、混合 之後浴液溫度可以達到約120〇C—140〇C。在一種具體實施例中， =以將多個基板浸在浴液中直到溫度降低到低於100攝氏度。根 據一種具體實施例，本方法還可以視情況包括過氧化氳的化學增 強，它使用例如每個尖峰i/2瓶來略微延長浴液壽命。當然也可以 有其他的變更、改動和替換形式。取決於實施形式 的反應副産品可以包括水和卡羅酸（H2S〇5)以及 1^ /物 乾燥機對半導體基板和操作基板表面進行乾燥以從基板表面 除士任何殘留液體和/或粒子。可以取決於具體所用的層轉移工藝 ，行電^活化處理，此後將已清潔的基板表面（例如經平面化的 區域和操作基板表面）放在一起發生自接合。如果需要，這樣的 電漿活化處理可以使基板表面清潔和/或活化。例如在2〇到4〇〇c 的溫度下用含氧錢的親體進行歸域理。優選地，電漿 ，化處理在加州聖荷西市的silicon Genesis c鄉orati〇n製造的雙 裝f化ί統中進行。當然也可以有本中請中描述過的或本說 月曰之外的其他變更、改動和替換形式。 -从ffr種具體實施例，此後，將各個這些基板（和已處理的 在一起。如圖所示，操作基板已經被接合到經平面化 ^ ® 11^ 〇 imm Electronic Vision Group t it ^ EVG 850 M 二2ί用，小基板尺寸（例如2GGmm或3GGmm直徑晶片） 、，、他雜處理來對基板進行接合。也可以使用其他類型的機 22 200831724 态，例如Karl Suss製造的機器。當然也可以有其他變更、改動和 替，形式。優選地，操作基板與經平面化的表面之間的接合基本 上疋永久性的’並具有良好的可靠性。 根據一種具體實施例，在接合之後，使已接合的基板結構受 1烘烤處理。烘烤處理將已接合的基板維持在預定溫度以及預定 日1。優選地’溫度範圍從約2〇〇或250攝氏度到約400攝氏度， ^約350攝氏度約1小時左右，以使經平面化的基板區域與 第二操作基板根據優選實施例彼此永久附加。在一種具體實施例 、 中，烘烤處理可以用爐子、快速熱處理、或熱板、或它們的任意 • 組合來進行。取決於具體應用情況，可以有其他的變更、改動和 • 替換形式。 在一種具體實施例中，採用低溫熱階將基板加入或熔合在一 起。低溫熱處理通常會確保注入粒子不會給材料區域造成過大的 ，所述過大的應力可能産生不可控的解理行爲。在一種具體 實施例中，通過自接合處理來産生低溫接合處理。 ^ 或者，在將一個基板接合到另一個基板的任意一個或全部兩 ，基板表面上設置粘合劑。在一種具體實施例中，粘合劑包括環 氧材料、聚酰亞胺類材料等。可以用旋塗玻璃層將一個基板表面 ，合到另一個基板的表面。這些旋塗玻璃（“s〇G”）材料包括矽 • 氧烧或矽酸鹽，它們經常與醇基溶劑等混合。SOG可能是較好的 材料’因爲在將其用於晶片表面之後經常需要低溫（例如15〇到 25〇攝氏度）來使SOG固化。 口或者，可以用多種其他的低溫技術來將基板表面區域加入到 操作基板。例如，可以用靜電加入技術來將兩個基板加入在一起。 具體地說，使一個或兩個基板表面帶電以吸引到另外的基板表 面。另外，可以用多種其他的公知技術將施體基板表面熔合到處 理晶片。當然，所用的技術取決於應用情況。 雖然上文已經對具體貫施例進行了詳細說明，但是也可以使 用多種變更形式、可替換構造和等價形式。因此，上述說明和圖 不不應理解爲對由所附權利要求限定的本發明範圍的限制。本說 明書中，以及在共同轉讓的美國專利申請案（18419_〇196〇〇us) 23 200831724 ί而用本㈣進行實驗的更多詳細航，对請通過引 以形Ϊίΐ得施例’另外的處理可以包括重復進行層轉移 括上覆厂結構。該結構包括大塊基板。大塊基板包 轉移的^，ΐΐΐ層可以是受過層轉移的層。上覆層包括受過層 體實施^，卜帶有已處理和完工的器件結構。根據一種具 沈積的或其任意組合。另外，根據-種具體實 疋相冋的或不同的。當然也可以有其他變更、改動和替換彤 .儘管上文已經對具體實施例進行了完整的說明，但是:^^以 採用多種變更、可替換結構以及等價物。因此，上述說 不應理解爲對由所附權利要求限定的本發明範圍的限制。回7 24 200831724 【圖式簡單說明】 ;ι圖^根據本發3摘實施例，形齡上雜板的總體簡 圖2到圖8、圖8A、圖8B和圖9圖示了根據本發明奋 用文到層轉移的基板製造接合基板結構的簡化方法。貝也」’ 【主要元件符號說明】 200基板 203解理面 205材料 207表面區域 301基板 305表面區域 401能量 500基板 501表面區域 601、801介面區域 701薄氧化物層 750、850 曲線 851介面 853介面區域 855上部介面區域 857下部介面區域 900基板 100方法 101〜115步驟 25

Claims (1)

1. 200831724 十、申請專利範圍： 1. -種用層轉移工藝製造材料 域，區•随找翻形成解理區 器中M L熱的石英容 將所述混合物的溫度維持在約應攝氏度或 輕雜職域齡物，_述基細^^區^ 基板板:;條面輯，以使所述 用解理處理除去所述厚度的材料。 方法2: ί中申請ίΐίί 項所述的用層轉移工藝製造材料膜的 板。，、中所述基板疋罘一矽晶片，所述操作基板是第二矽基 方>3. 專利範111 1項所述的闕轉移工藝製造材料膜的 =族二所述基板是麵料、碳切材料、氮化錄⑵ 古4.=請翻翻f丨項所述_層轉紅藝 方法’其巾’所麵作基板是石英、料_。 的 古、/ =請專利範财1項所述關層轉移卫藝製造材料膜的 成。中，所述混合物由96%的硫酸溶液和30%的過氧化氫溶 女土6· ίί請專利範圍第1項所述的用層轉移工藝製造材料膜的 ^ί+1、中，所述石英容器中的所述混合物具有約四小時或更少 女^7· if請專利範圍第1項所述的用層轉移工藝製造材料膜的 方法’，、中進一步包括用光學高溫計監視所述溫度。、、 8·如申睛專利範圍第1項所述的用層轉移工藝製造材料膜的 26 200831724 方法，其中，所述溫度範圍從約120攝氏度到約140攝氏度。 9·如申請專利範圍第1項所述的用層轉移工藝製造材料膜的 方法，其中進一步包括將濃度約25%到約35%的過氧化氫溶液引 入所述混合物。 10.如申請專利範圍第1項所述的用層轉移工藝製造材料膜 的方法，其中進一步包括引入濃度約30%的過氧化氫溶液以证且 所述混合物的壽命。 長 11·如申請專利範圍第1項所述的用層轉移工藝製造材 的方法，其中，所述接合形成矽上矽接合介面。 ”、 12·如申請專利範圍第1項所述的用層轉移工藝製 的方法，其中，所述接合形成絕緣體上石夕介面。 ° 13. 如申請專利範圍» 1項所述的用層轉移工轉 的方法’其中’所述混合物從所述表面輯除去任何有機污n 所^除去使所述㈣區軸輯處理表面之㈣介聽本上沒有 缺1¾ 〇 14. 如申請專利，圍第1項所述的用層 的方法，其巾，所述解理輯的特徵是低 基板之·合献的分離強度。 與所迷 27