WO2019224005A1 - Verfahren zur herstellung einer verbindung zwischen bauteilen und bauelement - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer verbindung zwischen bauteilen und bauelement Download PDF

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contact
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Simeon Katz
Sophia HUPPMANN
Michael HÖNLE
Thorsten Wagner
Kurt Hingerl
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Definitions

  • a method is disclosed for making a connection between components. Furthermore, a
  • the metallic contact layers are chosen to be small, for example
  • the components can each one
  • contact layer which is structured in particular regions and partially planar design.
  • the contact layer of the first component has a plurality of laterally spaced apart regions, the different electrical polarities of the first
  • the contact layer of the second component can analogously to the contact layer of the first
  • a lateral direction is understood as meaning a direction which runs in particular parallel to a main extension surface of the first component, of the second component or of the first and / or the second contact layer.
  • Main extension area is.
  • the vertical direction and the lateral direction are approximately orthogonal to each other.
  • the subregions of the contact layers can be spaced apart from one another by lateral intermediate regions and can be electrically insulated from one another by these intermediate regions.
  • the intermediate regions can be designed as lateral separating trenches between the partial regions of the contact layers.
  • the contact layers are structured.
  • the subregions of the contact layers are structured.
  • Contact layers may each have an exposed surface, which is preferably planar.
  • all subregions are planar or planarized.
  • Contact layers have an average roughness of at most 3 nm
  • the exposed surfaces of the subregions may globally form a planar interconnect plane of the first or second device. In this case, the exposed surfaces of the subregions may be globally at approximately the same vertical height.
  • the global planar connection plane of the first or second component may have an average roughness of at most 3 nm, 2 nm or of
  • contact layers can each be formed from a transparent and electrically conductive material.
  • the transparent and electrically conductive material is a transparent electrically conductive oxide (TCO).
  • Contact layers may each be formed of InSnO, InZnO, AlSnO, ZnO, GalnO, or similar materials.
  • Transparent electrically conductive oxides are transparent, conductive materials, usually metal oxides, such as
  • zinc oxide for example, zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO).
  • binary oxide for example, zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO).
  • binary oxide for example, zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO).
  • binary oxide for example, zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO).
  • binary oxide for example, zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO).
  • binary oxide for example, zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO).
  • binary oxide for example, zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or
  • Metal-oxygen compounds such as ZnO, SnÜ2 Ih2q3 or ternary metal-oxygen compounds, such as Zn2SnÜ4, CdSn03, ZnSnÜ3, Mgln204, Galn03, Zh2 ⁇ h2q5 or 4, Sn30i2 or mixtures of different transparent conductive oxides, to the group of TCOs.
  • TCOs do not necessarily correspond to one
  • the components are brought together in such a way that the
  • Components are mechanically and electrically connected to each other at the partially planarized contact layers by means of a direct bonding process.
  • the first component and the second component have identically prepared exposed surfaces.
  • the contact layers in particular directly adjoin one another.
  • planarized surfaces such as the
  • the first component is provided.
  • the first component may have a partially exposed first insulation layer.
  • the first component may have a plurality of first
  • the first vias may extend through the first insulating layer.
  • the first component has an exposed, partially structured and partially planarized first contact layer.
  • the first vias can each be from one of
  • Partial regions of the first contact layer to be completely covered. It is possible that a plurality of first vias are covered by the same subregion of the first contact layer. For example, the first vias are each electrically conductively connected to one of the subregions of the first contact layer. In a plan view of the first component, the first contact layer may partially cover the first insulation layer such that the first insulation layer in the intermediate regions between the partial regions of the first
  • the first insulating layer may be in the intermediate regions
  • the second component is provided in particular with a partially exposed second insulation layer.
  • the second component may have a plurality of second vias.
  • the second component may be designed analogously to the first component.
  • the second component has a
  • the second vias may each be laterally enclosed by the second insulation layer.
  • Insulation layer partially and completely cover the second vias. In the intermediate areas between the Partial regions of the second contact layer may be the second
  • Isolation layer to be freely accessible. In the rest
  • Areas may be the insulating layer of the second
  • the first component and the second component can each have an exposed surface.
  • the exposed surface of the first component or the second component may be made of surfaces,
  • the exposed surface of the first or the second component may have planarized partial regions and depressions, wherein the depressions are due in particular to the non-covering of the insulating layer by the contact layer.
  • the depressions can each have a vertical depth, which corresponds in particular to the vertical layer thickness of the corresponding contact layer.
  • the exposed, in particular planarized, surfaces of the first / second contact layer can be increased vertically compared to the exposed surfaces of the first / second insulation layer, namely by the vertical layer thickness of the corresponding contact layer.
  • exposed surface of the first or the second component with local recesses is preferably composed exclusively of surfaces of the contact layer and the insulating layer.
  • a common interface between the components is formed during the assembly of the components.
  • the common interface is in particular a common connecting plane, which preferably exclusively by the overlap of the
  • step junctions may be formed between the first contact layer and the second contact layer. If the recesses of the surfaces of the components adjoin one another, cavities can be formed between the components. It is possible that a partial region of the first and / or the second contact layer is laterally surrounded by a cavity, in particular laterally completely enclosed. The cavity is in particular free of a medium in the liquid or in the solid state.
  • the cavity can be filled with a gaseous medium, be filled with air or with an inert gas.
  • the first component and the second component become
  • the first component has a partially exposed first insulation layer, a plurality of first vias and an exposed, partially structured and partially planarized first
  • the first contact layer wherein the first vias are each enclosed laterally by the first insulating layer.
  • the first contact layer may partially cover the first insulation layer and completely cover the first vias.
  • the second component has a partially exposed second insulation layer, a plurality of second via contacts, and an exposed, partially patterned, and partially planarized second contact layer.
  • the second vias are in particular each of the second insulation layer laterally enclosed.
  • the second contact layer may partially cover the second insulating layer completely and the second via contacts completely.
  • Components are mechanically and electrically connected to each other at the partially planarized contact layers by means of a direct bonding process.
  • the first insulation layer is only indirectly adjacent to the second one
  • the first insulating layer is through the first and second
  • the first insulating layer may pass through a cavity of the second
  • Isolation layer be vertically spaced.
  • the first vias are only about the contact layers with the second vias mechanical and electrical
  • the first contact layer directly adjoins the second contact layer.
  • the first contact layer is with the second
  • Contact layer and the second contact layer may each have a plurality of laterally spaced apart regions
  • each subregion of the first contact layer can directly adjoin a corresponding subregion of the second contact layer and in particular of the further subregions of the second contact layer laterally spaced and electrically insulated.
  • the partial regions of the first contact layer each border
  • the first contact layer and the second contact layer are each a structured, transparent and electrically conductive oxide layer.
  • the total area covered by the generally radiopaque through contacts can be kept small.
  • the coverage can be compensated by the contact layer.
  • the hybrid structure in this case may be a structure of the vias and the associated isolation layer.
  • first component or the second component can be designed such that a lower requirement is made for the adjustment accuracy in the assembly of the components.
  • the first / second insulation layer has exposed areas that remain uncovered by the first / second contact layer.
  • the first contact layer thus projects at least locally beyond the exposed regions of the first insulation layer.
  • the second contact layer protrudes along the vertical
  • first / second insulation layer in particular directly to the first / second contact layer.
  • a contiguous exposed region of the first insulating layer may completely surround a partial region of the first contact layer.
  • the first insulating layer may be a plurality of such exposed contiguous ones
  • Partial regions of the first contact layer completely surrounded.
  • the second insulating layer may comprise a plurality of such contiguous exposed regions
  • regions of the insulation layer each form an intermediate region which electrically separates a subregion of the contact layer from adjacent subregions of the same contact layer.
  • the components each have a main body.
  • the main body comprises a support, a growth substrate, a semiconductor body, an epitaxial wafer structure, a LED wafer structure and / or a support for an LED wafer structure.
  • the first / second component can be
  • Semiconductor wafer or a driving wafer for example, a semiconductor body and / or a carrier
  • CMOS elements in particular with electrical contact elements or with electronic control elements, for example with CMOS elements.
  • the first insulation layer and / or the second one is / are
  • Insulating layer at least partially planarized.
  • the components may each have a main body on which the corresponding insulating layer is formed.
  • the first insulation layer or the second insulation layer is a structured, electrically insulating and in particular transparent layer.
  • the insulating layers are each made of a radiation-transmissive material such as silicon oxide or
  • the first / second insulation layer may include openings that extend, in particular, through the first / second insulation layer. In the respective openings, for example, a through contact is arranged. In this sense, the insulating layer and the associated vias form a hybrid layer.
  • Hybrid layer can be made planar.
  • the first / second insulation layer may be by sputtering, sputtering, or by an ALD method.
  • Atomic layer deposition are applied to the main body of the component.
  • Their roughness for example, of at most 3 nm, 2 nm, 1 nm or 0.5 nm can correspond either directly after deposition to the requirements for direct bonding or by a planarization process, for
  • the application of the electrically conductive material can by a deposition method such as
  • the vias are first patterned applied to the main body of the corresponding component, whereupon the electrically insulating and radiation-permeable insulating layer is deposited and planarized on the main body of the component.
  • the first / second contact layer may be formed on the hybrid surface in such a way that the first / second contact layer forms the first / second contact layer
  • the first insulating layer and / or the second insulating layer may / may be planarized in regions and locally local depressions and / or local elevations respectively.
  • the local pits and / or the local elevations of the insulating layer may be formed in the exposed areas of the insulating layer, which in
  • Top view of the contact layer are not or remain uncovered.
  • the contact layer is deposited in a structured manner.
  • the contact layer is first applied flat to the hybrid surface and
  • the roughness of the contact layer may be either directly after
  • the roughness of the first contact layer is the second
  • Contact layer, the first insulating layer, the second insulating layer and / or the hybrid surface of the surfaces of the vias and the insulating layers at most 3 nm, preferably at most 2 nm or 1 nm, more preferably at most 0.5 nm.
  • the main body of the first component or of the second component has a carrier. It is possible that transistors or electrical circuits are integrated in the carrier or in the Carrier are formed. Also, it is possible that on the
  • Carrier electrical conductors are arranged.
  • the main body has a semiconductor body.
  • the semiconductor body can have a first semiconductor layer, a second semiconductor layer and / or an active zone arranged therebetween, the active zone being set up in the operation of the component, in particular for generating or for detecting electromagnetic radiation.
  • the vias are
  • the mechanical connection between the first component and the second component is based on van der Waals interactions, i. on atomic interactions.
  • the first contact layer is in particular directly adjacent to the second contact layer.
  • Connection level is between the areas
  • Direct bond method is the common interface or the joint connection plane in particular free of an additional bonding material, such as free of a solder or free of a bonding agent material.
  • the common interface is, in particular, an overlapping area between the components resulting from the merging of the components
  • the first contact layer and the second contact layer each have a plurality of laterally spaced subregions. Between the subregions of the same contact layer intermediate areas may be arranged, wherein the
  • first insulation layer or the second insulating layer is exposed.
  • Insulating layer freely accessible in the intermediate regions and remains uncovered in particular by the first contact layer or by the second contact layer.
  • a cavity or a plurality of cavities is formed in the vertical direction between the first component and the second component.
  • the cavity may completely surround a first via and / or a second via.
  • the cavity or cavities is / are in particular by the amalgamation of
  • Cavities may be arranged vertical elevations and / or vertical depressions of the first insulating layer and / or the second insulating layer.
  • the vertical ridges or the vertical pits can be used for
  • this has a first component and a second component.
  • the first component has a first insulation layer, a A plurality of first vias and a partially structured contact layer.
  • the first vias are each laterally enclosed by the first insulation layer, wherein the first contact layer is the first
  • the second component has a second insulation layer, a plurality of second through contacts and a region-wise structured second contact layer.
  • the second vias are each laterally enclosed by the second insulation layer, the second contact layer partially covering the second insulation layer and completely covering the second vias.
  • the mechanical and electrical connection thus takes place at a common interface between the structured contact layers.
  • the contact layers are each formed in particular from a radiation-transmissive and electrically conductive material.
  • Such Van der Waals-based compounds are typically derived from a direct bond process. Since the Van der Waals interactions exclusively at the common
  • the cavities are formed in the vertical direction between the first component and the second component.
  • the cavities may have the shape of a step approximately along the vertical direction. Such steps are characteristic features of a direct bonding process, since the contact layers or the subregions of the
  • contact layers do not terminate flush when joining the components together. Also, the partial regions of the first contact layer and the
  • corresponding subregions of the second contact layer have different sized cross-sections.
  • the cavities each enclose a partial region of the first and / or the second contact layer in lateral directions.
  • a cavity may belong to it
  • Contact layer can completely cover at least one of the vias.
  • the subregions, which are each laterally surrounded by a cavity, can each completely cover exactly one of the vias.
  • At least one cavity is formed in the vertical direction between the first component and the second component.
  • the cavity is located in the lateral direction, in particular between two adjacent partial regions of the contact layers.
  • the cavity is formed so wide that an electrical breakdown between the two adjacent
  • the cavity may be filled with air or with an inert gas. It is possible that the two
  • Polarity of the component is assigned and the adjacent subregion of the same contact layer is floating and none of the electrical polarities of the component is assigned.
  • the first insulation layer and / or the second insulation layer have / has at least one local depression or at least one local elevation.
  • the local depression or local elevation may be formed in one of the cavities between the components. In the presence of the local depression or increase of the first and / or the second insulating layer of the cavity is partially branched or stepped formed, whereby an electrical breakdown between adjacent subregions of the contact layers is largely prevented.
  • the local increase of the one extends
  • Insulation layer into it.
  • the local increase of an insulating layer thus forms a kind of partition between the subregions of the contact layers.
  • Insulation between the subregions of the contact layers or the same contact layer is thereby enhanced.
  • the first contact layer or the second contact layer has a contiguous subregion and a plurality of further subregions.
  • the other subregions can each in the
  • the coherent subregion and the Further subregions of the same contact layer can be assigned to different polarities of the component. It is also possible that the contiguous subregion remains potential-free and that the further subregions are assigned to different electrical polarities of the associated component. In other words, the contiguous subregion can be made electrically neutral. Some of the further subregions may be associated with a first electrical polarity of the device, while the remainder of the further subregions have a second one different from the first electrical polarity
  • the contiguous subregion is assigned to a first electrical polarity of the component
  • the further subregions in particular all other subregions, can be assigned to a second electrical polarity of the component or of the component that is different from the first electrical polarity.
  • Components are particularly suitable for the production of a component described here from components.
  • FIG. 1A shows a first component or a second component in FIG.
  • FIGS. 1B, 1C, 1D, 1E and 1F show schematic illustrations of some embodiments of the first component or of the second component
  • FIG. 2A shows schematic representations of the method step for merging the first and the second component
  • Figures 2B, 2C, 2D, 3A, 3B and 3C are schematic illustrations of some embodiments of a device in
  • Figure 4 shows a further embodiment of the first and / or for the second component in plan view of the
  • the first component 1 or the second component 2 is shown schematically in plan view of the first contact layer 1K or on the second contact layer 2K.
  • first contact layer 1K or the second contact layer 2K In addition to the first contact layer 1K or the second contact layer 2K,
  • the contact layer 1K or 2K has a contiguous subregion 1KN or 2KN.
  • the contact layer 1K or 2K has a plurality of further subregions 1KP or 2KP, the further subregions 1KP / 2KP from each other and from the
  • contiguous subregion 1KN / 2KN are laterally spaced apart.
  • the contiguous subregion 1KN or 2KN can correspond to a first electrical polarity of the component 1 or 2
  • the contiguous subregion 1KN or 2KN forms an n-contact layer of the first component 1 or the second component 2.
  • the contiguous subregion 1KN or 2KN can have a plurality of first vias ID or a plurality of second vias in plan view
  • Through contacts ID or 2D can be designed as n-side through-contacts 1DN or 2DN of the first component 1 or the second component 2.
  • the laterally spaced further subregions 1KP or 2KP may be associated with the second electrical polarity of the first component 1 or of the second component 2.
  • Each of the further subregions 1KP and 2KP completely covers at least one, in particular exactly one, first through-contact 1DP or 2DP.
  • the partial region 1KP / 2KP can have a larger cross-section, for example a cross section that is at least 2 times, 4 times or 6 times larger.
  • the through-contact 1DP or 2DP can be designed as a p-side through-contact of the first component 1 or of the second component 2. As shown in Figure 1A, each of the others is
  • Partial regions 1KP / 2KP of the contact layer 1/2 each from an exposed region 1IF or 2IF of the first one
  • Insulation layer II or the second insulating layer 21 completely surrounded.
  • the first insulation layer II or the second insulation layer 21 has a plurality of such exposed regions 1IF or 2IF. According to FIG. 1A, the exposed areas 1IF or 2IF serve the
  • Partial regions 2KP of the second contact layer 2K are Partial regions 2KP of the second contact layer 2K.
  • the first component 1 has an exposed surface 1F.
  • the exposed surface 1F is particularly configured
  • the second component 2 has an exposed surface 2F.
  • the exposed surface 2F is particularly
  • the exposed surface 1F of the first component 1 or the exposed surface 2F of the second component 2 is structurally structured in such a way that the intermediate regions 1ZB or 2ZB between the partial regions 1KN and 1KP or between the partial regions 2KN and 2KP of the contact layer 1K or 2K are located.
  • Intermediate areas 1ZB / 2ZB form in particular local ones Wells on the exposed surface 1F / 2F.
  • the exposed surface 1F / 2F may be locally planar. Except for the intermediate areas 1ZB or 2ZB, the first insulation layer II and the second insulation layer 21 may be completely covered by the first contact layer 1K and by the second contact layer 2K, respectively.
  • the first component 1 or the second component 2 is shown schematically in sectional view along the sectional plane AA '.
  • the first component 1 and the second component 2 may each have a main body 1H or 2H.
  • the main body 1H / 2H may be a carrier and / or a carrier
  • the vias ID or 2D are in lateral directions from the first isolation layer II or from the second
  • the through-contacts 1D / 2D may extend through the insulating layer 11/21.
  • Top view is one of each of the 1D / 2D vias
  • the intermediate areas 1ZB / 2ZB is the insulating layer 11/21 of the contact layer 1K / 2K
  • the exposed surface 1F or 2F thus has corresponding in the intermediate areas 1ZB or 2ZB
  • exposed surface 1F / 2F in particular exclusively formed by surfaces of the contact layer 1K / 2K and preferably carried out globally planar.
  • Semiconductor body 5 may include a first semiconductor layer 51 and a second semiconductor layer 52. Between the first semiconductor layer 51 and the second semiconductor layer
  • the vias ID or 2D are in particular for
  • the through-contacts 1DP or 2DP are arranged for electrically contacting the second semiconductor layer 52.
  • the through-contacts 1DN or 2DN can be set up for electrical contacting of the first semiconductor layer 51.
  • the through-contacts 1DP or 2DP can be designed as p-side through contacts of the first component 1 or of the second component 2.
  • the vias 1DN or 2DN can be used as n-side vias of the first
  • Component 1 or the second component 2 to be set up Some possible through-contacts 1DN or 2DN are shown schematically, for example, in the figures ID, IE and 1F.
  • the vias 1DN / 2DN can be made in one piece or in several pieces.
  • the through-contact 1DN or 2DN can extend through the semiconductor body 5 as far as a connection layer 8.
  • the connection layer 8 can as
  • Connection layer 8 in particular with the first semiconductor layer 51 of the semiconductor body 5
  • Semiconductor body 5 may be formed such that the
  • Passivation layer 7 the via 1DN or 2DN
  • the through-contact 1DN or 2DN may be designed approximately in accordance with FIG. 1C such that it extends into the first semiconductor layer 51 only through the second semiconductor layer 52 and the active zone 53.
  • the component 1 or 2 may have a plurality of such through-contacts 1DN or 2DN.
  • the first contact layer 1K may comprise one or more subregions 1KN of the first electrical layer
  • Polarity one or a plurality of partial regions 1KP second electrical polarity and one or more further partial regions 1KR have.
  • the further subregion 1KR or the majority of the further subregions 1KR can be the first electrical polarity or the second electrical one
  • Contact layer 1K is electrically neutral.
  • the second component 2 can have a structured second contact layer 2K, the second contact layer 2K being second in partial regions 2KN of first electrical polarity, second in partial regions 2KP
  • the first component 1 and the second component 2 are brought together to form the component 10.
  • the mechanical and electrical connection between the components 1 and 2 takes place in particular without the use of a
  • connection between the components 1 and 2 is based in particular exclusively on van der Waals interactions between the first contact layer 1K and the second contact layer 2K.
  • the components 1 and 2 are in particular brought together in such a way that the exposed area-wise planar surfaces 1F and 2F touch one another.
  • Plasma treatment can be optimized.
  • the plasma treatment includes, for example, RIE (Reactive Ion Etching) or ICP (Inductively Coupled Plasma) with N2, O2, or Ar plasma.
  • RIE reactive Ion Etching
  • ICP Inductively Coupled Plasma
  • the bonding is done via direct bonding preferably with
  • the components 1 and 2 can each have a main body 1H or 2H, the main body 1H or 2H having a carrier 4, 41, 42 and / or a semiconductor body 5 or 6.
  • the bond can be strengthened by a subsequent temperature treatment.
  • the exposed surface 1F of the first component 1 is exclusively through surfaces of the first one
  • the exposed surface 2F of the second component can only through the surfaces of the second
  • the first insulating layer II remains after bonding of the
  • the component 10 has a common one
  • the common interface 12 is in particular exclusively planarized
  • the first vias ID are electrically conductively connected to the second vias 2D. Since both the first contact layer 1K and the second
  • Contact layer 2K are executed structured and cavities 12H are formed between the first component 1 and the second component 2, a first through-contact ID is only with the corresponding second through-hole 2D electrically connected.
  • the first via ID may be electrically isolated from the further second via 2D.
  • steps 12S or step transitions 12S are formed at the common boundary surface 12 in the regions of the cavities 12H.
  • steps 12S or step transitions 12S at the common interface 12 are characteristic of a direct bond method.
  • Bonding layer 12 is free from a bonding material, such as a solder material or an adhesion promoter material, in a direct bonding process.
  • the first main body 1H or the second main body 2H may have a carrier 41 or 42 and / or a semiconductor body 5 or 6. If the component 1/2 is a semiconductor wafer, the component 10 can be separated into smaller components, for example into individual semiconductor chips. Notwithstanding Figure 2B it is indicated that the first main body 1H or the second main body 2H may have a carrier 41 or 42 and / or a semiconductor body 5 or 6. If the component 1/2 is a semiconductor wafer, the component 10 can be separated into smaller components, for example into individual semiconductor chips. Notwithstanding Figure 2B it is
  • first components 1 are mounted on a single second component 2, or vice versa.
  • the second component 2 in FIG. 2C corresponds to the component 2 shown in FIG. IE.
  • the component 2 has a carrier 4 or 42, a semiconductor body 5 being arranged on the carrier.
  • the carrier 42 may be a growth substrate.
  • Transistors may be arranged in the first carrier 41 or be formed, which are arranged approximately for driving the semiconductor body 5.
  • the semiconductor body 5 may be structured and have a plurality of individually contactable and thus individually controllable part body.
  • FIG. 2D The exemplary embodiment for a component 10 illustrated in FIG. 2D essentially corresponds to the exemplary embodiment illustrated in FIG. 2B for a component 10.
  • FIG. 2D explicitly shows that the components 1 and 2 each have a carrier 41 or 42 and a semiconductor body 5 or 6 have.
  • the semiconductor body 6 is in particular over the first
  • the semiconductor bodies 5 and 6 can be connected in series, parallel or antiparallel to one another.
  • the semiconductor body 6 may include a first semiconductor layer 61, a second semiconductor layer 62, and an intermediate active region 63. It is possible that the active zone 53 and the active zone 63 are each for generating electromagnetic radiation
  • the active layers 53 and 63 are set up.
  • the active layers 53 and 63 are for generating electromagnetic radiation
  • the semiconductor body 5 is used in particular as a protective diode for the semiconductor body 6, or vice versa.
  • the first insulation layer II and the second insulation layer 21 have local vertical elevations 3H and / or vertical depressions 2T.
  • the local depressions 3T and / or the local elevations 3H are in particular arranged in a cavity 12H, the cavity 12H being arranged in the lateral direction between the partial regions 1KP and 1KN of the first contact layer 1K or between the partial regions 2KP and 2KN of the second contact layer 2K ,
  • the subregions 1KP and 1KN or 2KP and 2KN can
  • the vertical elevations 3H and / or depressions 3T in the cavity 12H effectively prevent electrical breakdown.
  • the electrical breakdown resistance can be determined by maintaining a minimum lateral clearance between vias ID or 2D or between the subregions 1KP and 1KN of the first contact layer 1 or between them
  • the electrical breakdown resistance can be improved by the presence of the cavity 12H, which is filled in particular with air or an inert gas. If the bonding is done in a vacuum environment, the cavity may be a vacuum-like space that is particularly
  • Presence of the local pits 3T and / or the local elevations 3H are additionally increased.
  • the second insulation layer 21 has at least one or more
  • first insulating layer II and the second insulating layer 21 may have only local recesses 3T.
  • the intermediate regions 1ZB or 2ZB may have a lateral width between 1 ym and 10 ym inclusive, for example between 1 ym and 4 ym inclusive, or between 4 ym and 10 ym inclusive.
  • Partial regions of the contact layers 1K or 2K at least 1 ⁇ m, preferably at least 4 ⁇ m or at least 7 ⁇ m.
  • the cavity 12H between the partial regions of the first contact layer 1K or the second contact layer 2K may have a lateral width of between 1 ⁇ m and 20 ⁇ m inclusive, between about 2 ⁇ m and 8 ⁇ m or between
  • the first contact layer 1K and / or the second contact layer 2K may have a vertical layer thickness between 2 nm and 20 nm inclusive, approximately between 2 nm and 10 nm inclusive, or between 10 nm and 20 nm inclusive.
  • Well 3T and / or local enhancement 3H may have a vertical extension between 2 nm and 30 nm inclusive, approximately between 2 nm and 20 nm inclusive, or between 2 nm and 10 nm inclusive.
  • the embodiment shown in FIG. 1 The embodiment shown in FIG. 1
  • the contiguous subregion 1KR or 2KR is in particular not used for electrically contacting the first component 1 or the second component 2 or the component 10
  • the first contact layer 1K may have a plurality of further subregions 1KP and 1KN.
  • the further subregions 1KP and 1KN are completely enclosed in the lateral direction by an intermediate region 1ZB.
  • the first insulation layer II is freely accessible. In other words, the first one
  • Insulation layer II in the intermediate region 1ZB of the first contact layer 1K not covered.
  • Partial regions 1KP and 1KN are in particular assigned to different electrical polarities of the component 1 or of the component 10. In plan view, the first
  • Partial region 1KP completely cover a via ID, wherein the first via ID may be performed, for example, as a p-side via 1DP.
  • the further subregion 1KN can completely cover a further through-contact ID in plan view, which in particular is in the n-side
  • Contact layer 2K mutatis mutandis analogous to that in Figure 4
  • Component 1 shown to be executed with the first contact layer 1K Since the contiguous subregion 1KR or 2KR laterally encloses the subregions 1KN and 1KP or 2KN and 2KP and can be made electrically neutral, the electrical breakdown strength of the device 10 can be significantly increased.

Landscapes

  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)

Abstract

Es wird ein Bauelement (10) mit einem ersten Bauteil (1) und einem zweiten Bauteil (2) angegeben, bei dem das erste Bauteil eine erste Isolierungsschicht (1I), eine Mehrzahl von ersten Durchkontakten (1D) und eine bereichsweise strukturierte Kontaktschicht (1K) aufweist, wobei die ersten Durchkontakte jeweils von der ersten Isolierungsschicht lateral umschlossen sind und die erste Kontaktschicht die erste Isolierungsschicht teilweise und die ersten Durchkontakte vollständig bedeckt. Das zweite Bauteil weist eine zweite Isolierungsschicht (2I), eine Mehrzahl von zweiten Durchkontakten (2D) und eine bereichsweise strukturiertezweite Kontaktschicht (2K)auf, wobei die zweiten Durchkontakte jeweils von der zweiten Isolierungsschicht lateral umschlossen sind und die zweite Kontaktschicht die zweite Isolierungsschicht teilweise und die zweiten Durchkontakte vollständig bedeckt. Des Weiteren ist eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen den Bauteilen an den Kontaktschichten (1K, 2K) gebildet, wobei die Verbindung auf Van-der-Waals-Wechselwirkungen basiert. Außerdem wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelements angegeben.

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER VERBINDUNG ZWISCHEN BAUTEILEN
UND BAUELEMENT
Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen Bauteilen angegeben. Des Weiteren wird ein
Bauelement aus Bauteilen angegeben.
In aktuellen Chiptechnologien wird justiertes Hybridbonden mit Hilfe von isolierenden, transparenten Oxidschichten und lokalen metallischen Kontaktschichten angewandt. Dabei ist eine exakte Planarisierung der lokalen metallischen
Kontaktschichten mit den isolierenden transparenten
Oxidschichten entscheidend. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die exakte Planarisierung sowohl eine mechanisch stabile Verbindung als auch eine zuverlässige elektrische
Kontaktformierung gewährleisten kann. Werden die metallischen Kontaktschichten jedoch klein gewählt, um etwa
Lichtabsorptionen zu minimieren, ist ein sehr hoher
Justageaufwand nötig.
Eine Aufgabe ist es, ein zuverlässiges und kosteneffizientes Verfahren zur Herstellung einer mechanischen und elektrischen Verbindung zwischen Bauteilen anzugeben. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein stabiles Bauelement aus Bauteilen
anzugeben .
Diese Aufgaben werden durch das Verfahren und das Bauelement gemäß den unabhängigen Ansprüchen sowie im Zusammenhang mit einem solchen Verfahren oder einem solchen Bauelement gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens oder des Bauelements sind Gegenstand der weiteren Ansprüche. Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauelements aus mindestens zwei Bauteilen werden ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil
bereitgestellt. Die Bauteile können jeweils eine
Kontaktschicht aufweisen, die insbesondere bereichsweise strukturiert und bereichsweise planar ausgebildet ist. Zum Beispiel weist die Kontaktschicht des ersten Bauteils mehrere voneinander lateral beabstandete Teilregionen auf, die unterschiedlichen elektrischen Polaritäten des ersten
Bauteils zugeordnet sind. Die Kontaktschicht des zweiten Bauteils kann analog zu der Kontaktschicht des ersten
Bauteils ausgeführt sein.
Unter einer lateralen Richtung wird eine Richtung verstanden, die insbesondere parallel zu einer Haupterstreckungsfläche des ersten Bauteils, des zweiten Bauteils oder der ersten und/oder der zweiten Kontaktschicht verläuft.
Unter einer vertikalen Richtung wird eine Richtung
verstanden, die insbesondere senkrecht zu dieser
Haupterstreckungsfläche ist. Die vertikale Richtung und die laterale Richtung sind etwa orthogonal zueinander.
Die Teilregionen der Kontaktschichten können durch laterale Zwischenbereiche voneinander beabstandet und durch diese Zwischenbereiche voneinander elektrisch isoliert sein. Die Zwischenbereiche können als laterale Trenngräben zwischen den Teilregionen der Kontaktschichten ausgeführt sein.
Insbesondere in diesem Sinne sind die Kontaktschichten strukturiert ausgeführt. Die Teilregionen der
Kontaktschichten können jeweils eine freiliegende Oberfläche aufweisen, die bevorzugt planar ausgebildet ist. Bevorzugt sind alle Teilregionen planar ausgeführt beziehungsweise planarisiert . Zum Beispiel weisen die planarisierten freiliegenden Oberflächen der Teilregionen der
Kontaktschichten eine mittlere Rauigkeit von höchstens 3 nm,
2 nm oder von höchstens 1 nm oder 0,5 nm auf. Zum Beispiel ist die mittlere Rauigkeit als RMS-Wert (Root Mean Square) angegeben. Die freiliegenden Oberflächen der Teilregionen können global eine planare Verbindungsebene des ersten oder des zweiten Bauteils bilden. In diesem Fall können sich die freiliegenden Oberflächen der Teilregionen global etwa auf der gleichen vertikalen Höhe befinden. Die global planare Verbindungsebene des ersten oder zweiten Bauteils kann eine mittlere Rauigkeit von höchstens 3 nm, 2 nm oder von
höchstens 1 nm oder 0,5 nm aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind Kontaktschichten können jeweils aus einem transparenten und elektrisch leitfähigen Material gebildet sein. Zum Beispiel ist das transparente und elektrisch leitfähige Material ein transparentes elektrisch leitfähiges Oxid (TCO) . Die
Kontaktschichten können jeweils aus InSnO, InZnO, AlSnO, ZnO, GalnO oder aus ähnlichen Materialien gebildet sein.
Transparente elektrisch leitfähige Oxide sind transparente, leitfähige Materialien, in der Regel Metalloxide, wie
beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO). Neben binären
Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnÜ2 oder Ih2q3 gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise Zn2SnÜ4, CdSn03, ZnSnÜ3, Mgln204, Galn03, Zh2ΐh2q5 oder In4Sn30i2 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitfähiger Oxide zu der Gruppe der TCOs .
Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer
stöchiometrischen Zusammensetzung und können auch p-dotiert oder n-dotiert sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Bauteile derart zusammengeführt, dass sich die
Kontaktschichten in Draufsicht überlappen, wodurch die
Bauteile an den bereichsweise planarisierten Kontaktschichten mittels eines Direktbond-Verfahrens miteinander mechanisch und elektrisch verbunden werden. Das erste Bauteil und das zweite Bauteil weisen insbesondere gleichartig präparierte freiliegende Oberflächen auf.
Beim Direktbond-Verfahren grenzen die Kontaktschichten insbesondere unmittelbar aneinander an. Bei einem Direktbond- Verfahren werden planarisierte Oberflächen, etwa die
Oberflächen der Kontaktschichten, in physischen Kontakt gebracht. Die Grundlage der mechanischen Verbindung stellen vorwiegend oder ausschließlich Wasserstoffbrücken und/oder Van-der-Waals-Wechselwirkungen in unmittelbarer Umgebung einer gemeinsamen Grenzfläche zwischen den planarisierten Oberflächen. Zur Erzeugung kovalenter Bindungen zwischen Atomen oder Molekülen auf den im physischen Kontakt stehenden Oberflächen wird etwa nachträglich eine thermische Behandlung zum Erreichen einer erhöhten Bondfestigkeit angewandt. Die elektrische Verbindung zwischen den Bauteilen erfolgt
insbesondere während des Direktbondens.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das erste Bauteil bereitgestellt. Das erste Bauteil kann eine teilweise freiliegende erste Isolierungsschicht aufweisen.
Das erste Bauteil kann eine Mehrzahl von ersten
Durchkontakten aufweisen, die insbesondere von der ersten Isolierungsschicht lateral umgeben sind. Entlang der
vertikalen Richtung können sich die ersten Durchkontakte durch die erste Isolierungsschicht hindurch erstrecken. Das erste Bauteil weist insbesondere eine freiliegende, bereichsweise strukturierte und bereichsweise planarisierte erste Kontaktschicht auf. In Draufsicht auf das Bauteil kann die erste Kontaktschicht die erste Isolierungsschicht
teilweise und die ersten Durchkontakte vollständig bedecken.
Die ersten Durchkontakte können jeweils von einer der
Teilregionen der ersten Kontaktschicht vollständig bedeckt sein. Es ist möglich, dass mehrere erste Durchkontakte von derselben Teilregion der ersten Kontaktschicht überdeckt sind. Die ersten Durchkontakte sind zum Beispiel jeweils mit einer der Teilregionen der ersten Kontaktschicht elektrisch leitend verbunden. In Draufsicht auf das erste Bauteil kann die erste Kontaktschicht die erste Isolierungsschicht derart teilweise bedecken, dass die erste Isolierungsschicht in den Zwischenbereichen zwischen den Teilregionen der ersten
Kontaktschicht frei zugänglich ist. Mit anderen Worten kann die erste Isolierungsschicht in den Zwischenbereichen
zwischen den Teilregionen der ersten Kontaktschicht
freigelegt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das zweite Bauteil insbesondere mit einer teilweise freiliegenden zweiten Isolierungsschicht bereitgestellt. Das zweite Bauteil kann eine Mehrzahl von zweiten Durchkontakten aufweisen. Das zweite Bauteil kann analog zu dem ersten Bauteil ausgeführt sein. Insbesondere weist das zweite Bauteil eine
freiliegende, bereichsweise strukturierte und bereichsweise planarisierte zweite Kontaktschicht auf. Analog zu dem ersten Bauteil können die zweiten Durchkontakte jeweils von der zweiten Isolierungsschicht lateral umschlossen sein. In
Draufsicht kann die zweite Kontaktschicht die zweite
Isolierungsschicht teilweise und die zweiten Durchkontakte vollständig bedecken. In den Zwischenbereichen zwischen den Teilregionen der zweiten Kontaktschicht kann die zweite
Isolierungsschicht frei zugänglich sein. In den übrigen
Bereichen kann die Isolierungsschicht von der zweiten
Kontaktschicht vollständig bedeckt sein.
Vor der Zusammenführung der Bauteile können das erste Bauteil und das zweite Bauteil jeweils eine freiliegende Oberfläche aufweisen. Die freiliegende Oberfläche des ersten Bauteils oder des zweiten Bauteils können aus Oberflächen,
insbesondere ausschließlich aus Oberflächen der ersten
Kontaktschicht und der ersten Isolierungsschicht oder der zweiten Isolierungsschicht und der zweiten Kontaktschicht gebildet sein. Die freiliegende Oberfläche des ersten oder des zweiten Bauteils kann planarisierte Teilregionen und Vertiefungen aufweisen, wobei die Vertiefungen insbesondere auf die Nicht-Bedeckung der Isolierungsschicht durch die Kontaktschicht zurückzuführen sind. Die Vertiefungen können jeweils eine vertikale Tiefe aufweisen, die insbesondere der vertikalen Schichtdicke der korrespondierenden Kontaktschicht entspricht. Mit anderen Worten können die freiliegenden, insbesondere planarisierten Oberflächen der ersten/zweiten Kontaktschicht im Vergleich zu den freiliegenden Oberflächen der ersten/zweiten Isolierungsschicht vertikal erhöht sein, nämlich um die vertikale Schichtdicke der korrespondierenden Kontaktschicht . Die insbesondere global planarisierte
freiliegende Oberfläche des ersten oder des zweiten Bauteils mit lokalen Vertiefungen setzt sich bevorzugt ausschließlich aus Oberflächen der Kontaktschicht und der Isolierungsschicht zusammen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird bei der Zusammenführung der Bauteile eine gemeinsame Grenzfläche zwischen den Bauteilen gebildet. Die gemeinsame Grenzfläche ist insbesondere eine gemeinsame Verbindungsebene, die bevorzugt ausschließlich durch die Überlappung der
planarisierten Oberflächen der ersten und der zweiten
Kontaktschicht gebildet ist. An der gemeinsamen Grenzfläche zwischen den Bauteilen können Stufenübergänge zwischen der ersten Kontaktschicht und der zweiten Kontaktschicht gebildet werden. Grenzen die Vertiefungen der Oberflächen der Bauteile aneinander an, können Hohlräume zwischen den Bauteilen gebildet werden. Es ist möglich, dass eine Teilregion der ersten und/oder der zweiten Kontaktschicht von einem Hohlraum lateral umgeben ist, insbesondere lateral vollumfänglich umschlossen ist. Der Hohlraum ist insbesondere frei von einem Medium im flüssigen oder im festen Aggregatszustand. Der Hohlraum kann mit einem gasförmigen Medium gefüllt sein, etwa mit Luft oder mit einem Inertgas gefüllt sein.
In mindestens einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer mechanischen und elektrischen Verbindung zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil werden das erste Bauteil und das zweite Bauteil
bereitgestellt. Das erste Bauteil weist eine teilweise freiliegende erste Isolierungsschicht, eine Mehrzahl von ersten Durchkontakten und eine freiliegende, bereichsweise strukturierte und bereichsweise planarisierte erste
Kontaktschicht auf, wobei die ersten Durchkontakte jeweils von der ersten Isolierungsschicht lateral umschlossen sind. Die erste Kontaktschicht kann die erste Isolierungsschicht teilweise und die ersten Durchkontakte vollständig bedecken. Das zweite Bauteil weist eine teilweise freiliegende zweite Isolierungsschicht, eine Mehrzahl von zweiten Durchkontakten und eine freiliegende, bereichsweise strukturierte und bereichsweise planarisierte zweite Kontaktschicht auf. Die zweiten Durchkontakte sind insbesondere jeweils von der zweiten Isolierungsschicht lateral umschlossen. Die zweite Kontaktschicht kann die zweite Isolierungsschicht teilweise und die zweiten Durchkontakte vollständig bedecken. Die
Bauteile werden derart zusammengeführt, dass sich die
Kontaktschichten in Draufsicht überlappen, wodurch die
Bauteile an den bereichsweise planarisierten Kontaktschichten mittels eines Direktbond-Verfahrens miteinander mechanisch und elektrisch verbunden werden.
Bei einem solchen Verfahren erfolgt das Direktbonden
bevorzugt ausschließlich an den Oberflächen der ersten und der zweiten Kontaktschicht . Die erste Isolierungsschicht grenzt insbesondere nur mittelbar an die zweite
Isolierungsschicht an. An den Überlappungsbereichen ist die erste Isolierungsschicht durch die erste und zweite
Kontaktschicht von der zweiten Isolierungsschicht vertikal beabstandet. In den Bereichen der Vertiefungen kann die erste Isolierungsschicht durch einen Hohlraum von der zweiten
Isolierungsschicht vertikal beabstandet sein. Die ersten Durchkontakte sind etwa erst über die Kontaktschichten mit den zweiten Durchkontakten mechanisch und elektrisch
verbunden .
An der Verbindungsebene zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil, i.e. an der gemeinsamen Grenzfläche, grenzt die erste Kontaktschicht unmittelbar an die zweite Kontaktschicht an. Somit ist die erste Kontaktschicht mit der zweiten
Kontaktschicht elektrisch leitend verbunden. Die erste
Kontaktschicht und die zweite Kontaktschicht können jeweils mehrere voneinander lateral beabstandete Teilregionen
aufweisen, wobei jede Teilregion der ersten Kontaktschicht unmittelbar an eine korrespondierende Teilregion der zweiten Kontaktschicht angrenzen kann und insbesondere von den weiteren Teilregionen der zweiten Kontaktschicht lateral beabstandet und elektrisch isoliert ist. Zum Beispiel grenzen die Teilregionen der ersten Kontaktschicht jeweils
unmittelbar an genau eine Teilregion der zweiten
Kontaktschicht an, und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind die erste Kontaktschicht und die zweite Kontaktschicht jeweils eine strukturierte, transparente und elektrisch leitfähige Oxidschicht. Durch die vollständige Bedeckung der
Durchkontakte durch die Kontaktschicht kann die von den in der Regel strahlungsundurchlässigen Durchkontakten bedeckte Gesamtfläche kleingehalten werden.
Durch den Einsatz von solchen Kontaktschichten wird zudem der Planarisierungsschritt vereinfacht, da mögliche lokale
Unebenheiten einer Hybridstruktur die Bedeckung durch die Kontaktschicht ausgeglichen werden können. Die Hybridstruktur kann in diesem Fall eine Struktur aus den Durchkontakten und der zugehörigen Isolierungsschicht sein. Die lokalen
Unebenheiten der Hybridstruktur können vertikale
Stufenübergänge zwischen der Isolierungsschicht und der
Durchkontakte sein.
Zusätzlich kann das erste Bauteil oder das zweite Bauteil derart gestaltet werden, dass eine geringere Anforderung an die Justagegenauigkeit bei der Zusammenführung der Bauteile gestellt wird. Die von den Durchkontakten bedeckte
Gesamtfläche kann gering gehalten werden, wobei durch den Einsatz von strahlungsdurchlässigen Kontaktschichten, die die Durchkontakte in Draufsicht vollständig bedecken, keine großflächigen strahlungsabsorbierenden Bereiche, etwa wie bei rein metallischen Hybrid-Ansätzen, entstehen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist die erste/zweite Isolierungsschicht freiliegende Bereiche auf, die von der ersten/zweiten Kontaktschicht unbedeckt bleiben. Entlang einer vertikalen Richtung ragt die erste Kontaktschicht somit zumindest lokal über die freiliegenden Bereiche der ersten Isolierungsschicht hinaus. Ganz analog ragt die zweite Kontaktschicht entlang der vertikalen
Richtung zumindest lokal über die freiliegenden Bereiche der zweiten Isolierungsschicht hinaus. Entlang der lateralen Richtung grenzen die freiliegenden Bereiche der
ersten/zweiten Isolierungsschicht insbesondere unmittelbar an die erste/zweite Kontaktschicht an.
In Draufsicht auf die freiliegende Oberfläche des Bauteils kann ein zusammenhängender freiliegender Bereich der ersten Isolierungsschicht eine Teilregion der ersten Kontaktschicht vollständig umgeben. Die erste Isolierungsschicht kann eine Mehrzahl von solchen freiliegenden zusammenhängenden
Bereichen aufweisen, die in Draufsicht jeweils eine der
Teilregionen der ersten Kontaktschicht vollständig umgeben. Ganz analog kann die zweite Isolierungsschicht eine Mehrzahl von solchen zusammenhängenden freiliegenden Bereichen
aufweisen, die jeweils eine der Teilregionen der zweiten Kontaktschicht lateral umschließen. Die freiliegenden
Bereiche der Isolierungsschicht bilden insbesondere jeweils einen Zwischenbereich, der eine Teilregion der Kontaktschicht von benachbarten Teilregionen derselben Kontaktschicht elektrisch trennt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weisen die Bauteile jeweils einen Hauptkörper auf. Zum Beispiel umfasst der Hauptkörper einen Träger, ein Aufwachssubstrat, einen Halbleiterkörper, eine Epitaxie-Waferstruktur, eine LED-Waferstruktur und/oder einen Träger für eine LED- Waferstruktur . Das erste/zweite Bauteil kann ein
Halbleiterwafer oder ein Ansteuerungswafer sein, der zum Beispiel einen Halbleiterkörper und/oder einen Träger
insbesondere mit elektrischen Kontaktelementen oder mit elektronischen Ansteuerungselementen, etwa mit CMOS- Elementen, umfasst.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind/ist die erste Isolierungsschicht und/oder die zweite
Isolierungsschicht zumindest bereichsweise planarisiert . Die Bauteile können jeweils einen Hauptkörper aufweisen, auf dem die entsprechende Isolierungsschicht ausgebildet ist.
Bevorzugt ist die erste Isolierungsschicht oder die zweite Isolierungsschicht eine strukturierte, elektrisch isolierende und insbesondere transparente Schicht.
Zum Beispiel sind die Isolierungsschichten jeweils aus einem strahlungsdurchlässigen Material wie Siliziumoxid oder
Aluminiumoxid gebildet. Die erste/zweite Isolierungsschicht kann Öffnungen aufweisen, die sich insbesondere durch die erste/zweite Isolierungsschicht hindurch erstrecken. In den jeweiligen Öffnungen ist zum Beispiel ein Durchkontakt angeordnet. In diesem Sinne bilden die Isolierungsschicht und die zugehörigen Durchkontakte eine Hybridschicht. Die
Hybridschicht kann planar ausgeführt sein.
Die erste/zweite Isolierungsschicht kann mittels Sputterns, Bedampfens oder mittels eines ALD-Verfahrens (Englisch:
Atomic Layer Deposition) auf den Hauptkörper des Bauteils aufgebracht werden. Ihre Rauigkeit zum Beispiel von höchstens 3 nm, 2 nm, 1 nm oder 0,5 nm kann entweder direkt nach der Abscheidung den Voraussetzungen für Direktbonden entsprechen oder sie wird durch ein Planarisierungsverfahren, zum
Beispiel mittels chemisch-mechanischem Polierens, erzielt.
Zur Ausbildung der Durchkontakte werden strukturierte
Bereiche, insbesondere Öffnungen der Isolierungsschicht, mit einem elektrisch leitfähigen Material aufgefüllt, zum
Beispiel mit Cu, Ni, Al, W, Au, Ag etc. aufgefüllt.
Das Aufbringen des elektrisch leitfähigen Materials, etwa eines Metalls, kann durch ein Abscheidungsverfahren wie
Sputtern, Bedampfen oder ALD durchgeführt werden. Nach dem Bilden der Durchkontakte können diese planarisiert werden, etwa mittels eines chemisch-mechanischen Polierprozesses. Alternativ ist es möglich, dass die Durchkontakte zunächst strukturiert auf den Hauptkörper des entsprechenden Bauteils aufgebracht werden, woraufhin die elektrisch isolierende und strahlungsdurchlässige Isolierungsschicht auf den Hauptkörper des Bauteils abgeschieden und planarisiert wird. Die
Durchkontakte und die zugehörige Isolierungsschicht können in einem gemeinsamen Verfahrensschritt planarisiert werden. Es entsteht dadurch eine Hybridoberfläche aus den freiliegenden Oberflächen der Durchkontakte und der Isolierungsschicht. Zum Beispiel weist die Hybridoberfläche eine mittlere Rauigkeit von höchstens 10 nm, 3 nm, 2 nm, 1 nm oder 0,5 nm auf. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt kann die erste/zweite Kontaktschicht derart auf der Hybridoberfläche gebildet werden, dass die erste/zweite Kontaktschicht die
Durchkontakte vollständig und die Isolierungsschicht
teilweise bedeckt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens
können/kann die erste Isolierungsschicht und/oder die zweite Isolierungsschicht bereichsweise planarisiert sein und bereichsweise lokale Vertiefungen und/oder lokale Erhöhungen aufweisen. Die lokalen Vertiefungen und/oder die lokalen Erhöhungen der Isolierungsschicht können in den freiliegenden Bereichen der Isolierungsschicht gebildet sein, die in
Draufsicht von der Kontaktschicht nicht sind oder unbedeckt bleiben .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Kontaktschicht auf die Hybridoberfläche aus den Oberflächen der
Durchkontakte und der Isolierungsschicht aufgebracht. Zum Beispiel wird die Kontaktschicht strukturiert abgeschieden. Alternativ ist es möglich, dass die Kontaktschicht zunächst flächig auf die Hybridoberfläche aufgebracht wird und
anschließend zur Ausbildung einer Mehrzahl von Teilregionen strukturiert wird. Ähnlich zu der Isolierungsschicht kann die Rauigkeit der Kontaktschicht entweder direkt nach der
Abscheidung den Voraussetzungen für Direktbonden entsprechen, zum Beispiel aufgrund einer geringen Schichtdichte der
Kontaktschicht . Auch ist es möglich, dass die erforderliche höchste Rauigkeit für ein Direktbond-Verfahren nachträglich mittels Planarisierens , zum Beispiel mittels eines chemisch mechanischen Polierprozesses, erzielt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens beträgt die Rauigkeit der ersten Kontaktschicht, der zweiten
Kontaktschicht, der ersten Isolierungsschicht, der zweiten Isolierungsschicht und/oder die Hybridoberfläche aus den Oberflächen der Durchkontakte und der Isolierungsschichten höchstens 3 nm, bevorzugt höchstens 2 nm oder 1 nm, besonders bevorzugt höchstens 0,5 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist der Hauptkörper des ersten Bauteils oder des zweiten Bauteils einen Träger auf. Es ist möglich, dass Transistoren oder elektrische Schaltungen in dem Träger integriert sind oder im Träger gebildet sind. Auch ist es möglich, dass auf dem
Träger elektrische Leiterbahnen angeordnet sind. Die
Durchkontakte sind insbesondere mit den elektrisch
leitfähigen Strukturen des Trägers elektrisch leitend
verbunden. Es ist auch möglich, dass der Hauptkörper einen Halbleiterkörper aufweist. Der Halbleiterkörper kann eine erste Halbleiterschicht, eine zweite Halbleiterschicht und/oder eine dazwischen angeordnete aktive Zone aufweisen, wobei die aktive Zone im Betrieb des Bauteils insbesondere zur Erzeugung oder zur Detektion von elektromagnetischen Strahlungen eingerichtet ist. Die Durchkontakte sind
insbesondere zur elektrischen Kontaktierung des
Halbleiterkörpers eingerichtet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens basiert die mechanische Verbindung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil auf Van-der-Waals-Wechselwirkungen, i.e. auf atomaren Wechselwirkungen. Die erste Kontaktschicht grenzt insbesondere unmittelbar an die zweite Kontaktschicht an. Eine gemeinsame Grenzfläche, etwa eine gemeinsame
Verbindungsebene, ist zwischen den bereichsweise
planarisierten Kontaktschichten gebildet. Bei einem
Direktbond-Verfahren ist die gemeinsame Grenzfläche oder die gemeinsame Verbindungsebene insbesondere frei von einem zusätzlichen Verbindungsmaterial, etwa frei von einem Lot oder frei von einem Haftvermittlermaterial. Die gemeinsame Grenzfläche ist insbesondere eine bei der Zusammenführung der Bauteile entstehende Überlappungsfläche zwischen den
planarisierten Teilregionen der freiliegenden Oberflächen der Kontaktschichten .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weisen die erste Kontaktschicht und die zweite Kontaktschicht jeweils eine Mehrzahl von lateral beabstandeten Teilregionen auf. Zwischen den Teilregionen derselben Kontaktschicht können Zwischenbereiche angeordnet sein, wobei die
Zwischenbereiche benachbarte Teilregionen der Kontaktschicht voneinander räumlich und elektrisch trennen. In den
Zwischenbereichen ist die erste Isolierungsschicht oder die zweite Isolierungsschicht freigelegt. Mit anderen Worten ist die erste Isolierungsschicht oder die zweite
Isolierungsschicht in den Zwischenbereichen frei zugänglich und bleibt insbesondere von der ersten Kontaktschicht oder von der zweiten Kontaktschicht unbedeckt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Hohlraum oder eine Mehrzahl von Hohlräumen in der vertikalen Richtung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil gebildet. In lateralen Richtungen kann der Hohlraum einen ersten Durchkontakt und/oder einen zweiten Durchkontakt vollumfänglich umgeben. Der Hohlraum oder die Hohlräume ist/sind insbesondere durch die Zusammenlegung der
Zwischenbereiche der ersten Kontaktschicht und der zweiten Kontaktschicht gebildet. In dem Hohlraum oder in den
Hohlräumen können vertikale Erhöhungen und/oder vertikale Vertiefungen der ersten Isolierungsschicht und/oder der zweiten Isolierungsschicht angeordnet sein. Die vertikalen Erhöhungen oder die vertikalen Vertiefungen können zur
Verhinderung eines elektrischen Durchschlags zwischen zwei benachbarten, unterschiedlichen elektrischen Polaritäten zugeordneten Teilregionen der ersten/zweiten Kontaktschicht eingerichtet sein.
In mindestens einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil auf. Das erste Bauteil weist eine erste Isolierungsschicht, eine Mehrzahl von ersten Durchkontakten und eine bereichsweise strukturierte Kontaktschicht auf. Die ersten Durchkontakte sind jeweils von der ersten Isolierungsschicht lateral umschlossen, wobei die erste Kontaktschicht die erste
Isolierungsschicht teilweise und die ersten Durchkontakte vollständig bedeckt. Das zweite Bauteil weist eine zweite Isolierungsschicht, eine Mehrzahl von zweiten Durchkontakten und eine bereichsweise strukturierte zweite Kontaktschicht auf. Die zweiten Durchkontakte sind jeweils von der zweiten Isolierungsschicht lateral umschlossen, wobei die zweite Kontaktschicht die zweite Isolierungsschicht teilweise und die zweiten Durchkontakte vollständig bedeckt. Eine
mechanische und elektrische Verbindung zwischen den Bauteilen ist insbesondere an den Kontaktschichten gebildet, wobei die Verbindung auf Van-der-Waals-Wechselwirkungen basiert.
Die mechanische und elektrische Verbindung erfolgt somit an einer gemeinsamen Grenzfläche zwischen den strukturierten Kontaktschichten . Die Kontaktschichten sind insbesondere jeweils aus einem strahlungsdurchlässigen und elektrisch leitenden Material gebildet. Solche auf Van-der-Waals- Wechselwirkungen basierende Verbindung geht in der Regel aus einem Direktbond-Verfahren hervor. Da die Van-der-Waals- Wechselwirkungen ausschließlich an der gemeinsamen
Grenzfläche zwischen den planarisierten Teilregionen der strukturierten Kontaktschichten desselben Materials
stattfinden, kann die Planarisierung der strukturierten
Kontaktschichten im Vergleich zu der Planarisierung einer Hybridoberfläche vereinfacht durchgeführt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements sind die Hohlräume in der vertikalen Richtung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil gebildet. In Schnittansicht können die Hohlräume etwa entlang der vertikalen Richtung jeweils die Form einer Stufe aufweisen. Solche Stufen sind charakteristische Merkmale eines Direktbond-Verfahrens, da die Kontaktschichten oder die Teilregionen der
Kontaktschichten bei der Zusammenführung der Bauteile in der Regel nicht bündig zueinander abschließen. Auch können die Teilregionen der ersten Kontaktschicht und die
korrespondierenden Teilregionen der zweiten Kontaktschicht unterschiedlich große Querschnitte aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements
umschließen die Hohlräume jeweils eine Teilregion der ersten und/oder der zweiten Kontaktschicht in lateralen Richtungen. Mit anderen Worten kann ein Hohlraum die ihm gehörige
Teilregion der ersten und/oder zweiten Kontaktschicht
vollständig umlaufen. Jede der Teilregionen der
Kontaktschicht kann mindestens einen der Durchkontakte vollständig bedecken. Die Teilregionen, die jeweils von einem Hohlraum lateral umgeben sind, können jeweils genau einen der Durchkontakte vollständig bedecken.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist zumindest ein Hohlraum in der vertikalen Richtung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil gebildet. Der Hohlraum befindet sich in der lateralen Richtung insbesondere zwischen zwei benachbarten Teilregionen der Kontaktschichten . Insbesondere ist der Hohlraum derart breit gebildet, dass ein elektrischer Durchschlag zwischen den zwei benachbarten
Teilregionen der Kontaktschicht oder der Kontaktschichten verhindert wird. Der Hohlraum kann mit Luft oder mit einem Inertgas gefüllt sein. Es ist möglich, dass die zwei
benachbarten Teilregionen derselben Kontaktschicht
unterschiedlichen elektrischen Polaritäten des entsprechenden Bauteils zugeordnet sind. Auch ist es möglich, dass eine Teilregion der Kontaktschicht einer ersten elektrischen
Polarität des Bauteils zugeordnet ist und die benachbarte Teilregion derselben Kontaktschicht potentialfrei ist und keiner der elektrischen Polaritäten des Bauteils zugeordnet ist .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weisen/weist die erste Isolierungsschicht und/oder die zweite Isolierungsschicht zumindest eine lokale Vertiefung oder zumindest eine lokale Erhöhung auf. Die lokale Vertiefung oder die lokale Erhöhung kann in einem der Hohlräume zwischen den Bauteilen gebildet sein. Bei der Anwesenheit der lokalen Vertiefung oder Erhöhung der ersten und/oder der zweiten Isolierungsschicht ist der Hohlraum bereichsweise verzweigt oder gestuft gebildet, wodurch ein elektrischer Durchschlag zwischen benachbarten Teilregionen der Kontaktschichten weitgehend verhindert wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements erstreckt sich die lokale Erhöhung der einen
Isolierungsschicht in die lokale Vertiefung der anderen
Isolierungsschicht hinein. Die lokale Erhöhung der einen Isolierungsschicht bildet somit eine Art Trennwand zwischen den Teilregionen der Kontaktschichten . Eine elektrische
Isolierung zwischen den Teilregionen der Kontaktschichten oder derselben Kontaktschicht wird dadurch verstärkt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die erste Kontaktschicht oder die zweite Kontaktschicht eine zusammenhängende Teilregion und mehrere weitere Teilregionen auf. Die weiteren Teilregionen können jeweils in den
lateralen Richtungen von der zusammenhängenden Teilregion umschlossen sein. Die zusammenhängende Teilregion und die weiteren Teilregionen derselben Kontaktschicht können unterschiedlichen Polaritäten des Bauteils zugeordnet sein. Es ist auch möglich, dass die zusammenhängende Teilregion potentialfrei bleibt und dass die weiteren Teilregionen unterschiedlichen elektrischen Polaritäten des zugehörigen Bauteils zugeordnet sind. Mit anderen Worten kann die zusammenhängende Teilregion elektrisch neutral ausgeführt sein. Einige der weiteren Teilregionen können einer ersten elektrischen Polarität des Bauelements zugeordnet sein, während die übrigen der weiteren Teilregionen einer von der ersten elektrischen Polarität verschiedenen zweiten
elektrischen Polarität des Bauteils oder des Bauelements zugeordnet sind. Ist die zusammenhängende Teilregion einer ersten elektrischen Polarität des Bauelements zugeordnet, können die weiteren Teilregionen, insbesondere alle weiteren Teilregionen einer von der ersten elektrischen Polarität verschiedenen zweiten elektrischen Polarität des Bauteils oder des Bauelements zugeordnet sein.
Das hier beschriebene Verfahren zur Herstellung einer mechanischen und elektrischen Verbindung zwischen zwei
Bauteilen ist für die Herstellung eines hier beschriebenen Bauelements aus Bauteilen besonders geeignet. Die im
Zusammenhang mit dem Bauelement oder mit dem Bauteil
beschriebenen Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Bauteils, Bauelements sowie des Verfahrens zur Herstellung des Bauelements ergeben sich aus den im Folgenden in
Verbindung mit den Figuren 1A bis 4 erläuterten
Ausführungsbeispielen. Es zeigen: Figur 1A ein erstes Bauteil oder ein zweites Bauteil in
Draufsicht auf die freiliegende Oberfläche der Kontaktschicht oder der Isolierungsschicht,
Figuren 1B, IC, ID, IE und 1F schematische Darstellungen einiger Ausführungsbeispiele für das erste Bauteil oder für das zweite Bauteil,
Figur 2A schematische Darstellungen des Verfahrensschritts zur Zusammenführung des ersten und des zweiten Bauteils,
Figuren 2B, 2C, 2D, 3A, 3B und 3C schematische Darstellungen einiger Ausführungsbeispiele für ein Bauelement in
Schnittansichten, und
Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel für das erste und/oder für das zweite Bauteil in Draufsicht auf die
freiliegende Oberfläche der Kontaktschicht oder der
IsolierungsSchicht .
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur
Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt werden.
In Figur 1A ist das erste Bauteil 1 oder das zweite Bauteil 2 in Draufsicht auf die erste Kontaktschicht 1K beziehungsweise auf die zweite Kontaktschicht 2K schematisch dargestellt. Neben der ersten Kontaktschicht 1K oder der zweiten
Kontaktschicht 2K weist das erste Bauteil 1 oder das zweite Bauteil 2 eine erste Isolierungsschicht II und eine Mehrzahl von Durchkontakten ID oder eine zweite Isolierungsschicht 21 und eine Mehrzahl von zweiten Durchkontakten 2D auf.
Wie in der Figur 1A dargestellt, weist die Kontaktschicht 1K oder 2K eine zusammenhängende Teilregion 1KN oder 2KN auf. Zudem weist die Kontaktschicht 1K oder 2K eine Mehrzahl von weiteren Teilregionen 1KP oder 2KP auf, wobei die weiteren Teilregionen 1KP/2KP voneinander und von der
zusammenhängenden Teilregion 1KN/2KN lateral beabstandet sind. Die zusammenhängende Teilregion 1KN oder 2KN kann einer ersten elektrischen Polarität des Bauteils 1 oder 2
zugeordnet sein. Zum Beispiel bildet die zusammenhängende Teilregion 1KN oder 2KN eine n-Kontaktschicht des ersten Bauteils 1 oder des zweiten Bauteils 2. Die zusammenhängende Teilregion 1KN oder 2KN kann in Draufsicht eine Mehrzahl von ersten Durchkontakten ID oder eine Mehrzahl von zweiten
Durchkontakten 2D vollständig bedecken. Die von der
zusammenhängenden Teilregion 1KN oder 2KN bedeckten
Durchkontakte ID oder 2D können als n-seitige Durchkontakte 1DN oder 2DN des ersten Bauteils 1 oder des zweiten Bauteils 2 ausgeführt sein.
Die voneinander lateral beabstandeten weiteren Teilregionen 1KP oder 2KP können der zweiten elektrischen Polarität des ersten Bauteils 1 oder des zweiten Bauteils 2 zugeordnet sein. Jede der weiteren Teilregionen 1KP und 2KP bedeckt zumindest einen, insbesondere genau einen ersten Durchkontakt 1DP oder 2DP vollständig. Im Vergleich zu dem Durchkontakt 1D/2D kann die Teilregion 1KP/2KP einen größeren Querschnitt aufweisen, zum Beispiel einen mindestens 2-mal, 4-mal oder 6- mal größeren Querschnitt. Der Durchkontakt 1DP oder 2DP kann als p-seitiger Durchkontakt des ersten Bauteils 1 oder des zweiten Bauteils 2 ausgeführt sein. Wie in der Figur 1A dargestellt, ist jede der weiteren
Teilregionen 1KP/2KP der Kontaktschicht 1/2 jeweils von einem freiliegenden Bereich 1IF oder 2IF der ersten
Isolierungsschicht II oder der zweiten Isolierungsschicht 21 vollumfänglich umgeben. Die erste Isolierungsschicht II oder die zweite Isolierungsschicht 21 weist eine Mehrzahl von solchen freiliegenden Bereichen 1IF oder 2IF auf. Gemäß Figur 1A dienen die freiliegenden Bereiche 1IF oder 2IF der
elektrischen Trennung zwischen der zusammenhängenden
Teilregion 1KN und den weiteren Teilregionen 1KP der ersten Kontaktschicht 1K beziehungsweise zwischen der
zusammenhängenden Teilregion 2KN und den weiteren
Teilregionen 2KP der zweiten Kontaktschicht 2K.
Das erste Bauteil 1 weist eine freiliegende Oberfläche 1F auf. Die freiliegende Oberfläche 1F ist insbesondere
ausschließlich durch freiliegende Oberflächen der ersten Kontaktschicht 1KF und durch Oberflächen der freiliegenden Bereiche 1IF der ersten Isolierungsschicht II gebildet. Das zweite Bauteil 2 weist eine freiliegende Oberfläche 2F auf. Die freiliegende Oberfläche 2F ist insbesondere
ausschließlich durch freiliegende Oberflächen der
Teilregionen 2KN und 2KP der zweiten Kontaktschicht 2K und durch Oberflächen der freiliegenden Bereiche 2IF der zweiten Isolierungsschicht 21 gebildet.
Gemäß Figur 1A ist die freiliegende Oberfläche 1F des ersten Bauteils 1 oder die freiliegende Oberfläche 2F des zweiten Bauteils 2 dahingehend bereichsweise strukturiert ausgeführt, dass sich die Zwischenbereiche 1ZB oder 2ZB zwischen den Teilregionen 1KN und 1KP oder zwischen den Teilregionen 2KN und 2KP der Kontaktschicht 1K oder 2K befinden. Die
Zwischenbereiche 1ZB/2ZB bilden insbesondere lokale Vertiefungen auf der freiliegenden Oberfläche 1F/2F.
Innerhalb und/oder außerhalb der Vertiefungen kann die freiliegende Oberfläche 1F/2F lokal planar ausgebildet sein. Bis auf die Zwischenbereiche 1ZB oder 2ZB können die erste Isolierungsschicht II und die zweite Isolierungsschicht 21 von der ersten Kontaktschicht 1K beziehungsweise von der zweiten Kontaktschicht 2K vollständig bedeckt sein.
In Figur 1B ist das erste Bauteil 1 oder das zweite Bauteil 2 entlang der Schnittebene AA' schematisch in Schnittansicht dargestellt. Das erste Bauteil 1 und das zweite Bauteil 2 können jeweils einen Hauptkörper 1H oder 2H aufweisen. Der Hauptkörper 1H/2H kann einen Träger und/oder einen
Halbleiterkörper aufweisen. Wie in der Figur 1B dargestellt, sind die Durchkontakte ID oder 2D in lateralen Richtungen von der ersten Isolierungsschicht II oder von der zweiten
Isolierungsschicht 21 vollumfänglich umschlossen. In der vertikalen Richtung können sich die Durchkontakte 1D/2D durch die Isolierungsschicht 11/21 hindurch erstrecken. In
Draufsicht ist jeder der Durchkontakte 1D/2D von einer
Teilregion 1KP, 2KP, 1KN oder 2KN der Kontaktschicht 1K/2K vollständig bedeckt. In den Zwischenbereichen 1ZB/2ZB ist die Isolierungsschicht 11/21 von der Kontaktschicht 1K/2K
unbedeckt. Die freiliegende Oberfläche 1F oder 2F weist somit in den Zwischenbereichen 1ZB oder 2ZB entsprechende
Vertiefungen auf. Außerhalb der Vertiefungen ist die
freiliegende Oberfläche 1F/2F insbesondere ausschließlich durch Oberflächen der Kontaktschicht 1K/2K gebildet und bevorzugt global planar ausgeführt.
Das in der Figur IC dargestellte Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 1B dargestellten Ausführungsbeispiel für das erste Bauteil 1 oder für das zweite Bauteil 2. Im Unterschied hierzu wird in der Figur IC dargestellt, dass der Hauptkörper 1H oder 2H einen Träger 4 und einen Halbleiterkörper 5 aufweisen kann. Der
Halbleiterkörper 5 kann eine erste Halbleiterschicht 51 und eine zweite Halbleiterschicht 52 aufweisen. Zwischen der ersten Halbleiterschicht 51 und der zweiten Halbleiterschicht
52 ist eine aktive Zone 53 angeordnet, wobei die aktive Zone
53 im Betrieb des Bauteils 1 oder 2 insbesondere zur
Erzeugung oder zur Detektion elektromagnetischer Strahlung eingerichtet ist.
Die Durchkontakte ID oder 2D sind insbesondere zur
elektrischen Kontaktierung des Hauptkörpers 1H oder 2H vorgesehen. Zum Beispiel sind die Durchkontakte 1DP oder 2DP zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht 52 eingerichtet. Die Durchkontakte 1DN oder 2DN können zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht 51 eingerichtet sein. Die Durchkontakte 1DP oder 2DP können als p-seitige Durchkontakte des ersten Bauteils 1 oder des zweiten Bauteils 2 ausgeführt sein. Die Durchkontakte 1DN oder 2DN können als n-seitige Durchkontakte des ersten
Bauteils 1 oder des zweiten Bauteils 2 eingerichtet sein. Einige mögliche Durchkontakte 1DN oder 2DN sind zum Beispiel in den Figuren ID, IE und 1F schematisch dargestellt. Die Durchkontakte 1DN/2DN können einstückig oder mehrstückig ausgeführt sein.
Gemäß Figur ID kann sich der Durchkontakt 1DN oder 2DN durch den Halbleiterkörper 5 hindurch bis zu einer Anschlussschicht 8 erstrecken. Die Anschlussschicht 8 kann als
Stromaufweitungsschicht des Bauteils 1 oder 2 ausgebildet sein, wobei die Anschlussschicht 8 insbesondere mit der ersten Halbleiterschicht 51 des Halbleiterkörpers 5
elektrisch leitend verbunden ist. Zur elektrischen Isolierung der Durchkontakte 1DN oder 2DN von der zweiten
Halbleiterschicht 52 oder von der aktiven Zone 53 kann eine Passivierungsschicht 7 teilweise innerhalb des
Halbleiterkörpers 5 derart ausgebildet sein, dass die
Passivierungsschicht 7 den Durchkontakt 1DN oder 2DN
vollständig umschließt.
Im Gegensatz zu der Figur ID kann der Durchkontakt 1DN oder 2DN etwa gemäß Figur IE derart gestaltet sein, dass sich dieser lediglich durch die zweite Halbleiterschicht 52 und die aktive Zone 53 in die erste Halbleiterschicht 51 hinein erstreckt. Gemäß Figur 1F kann das Bauteil 1 oder 2 eine Mehrzahl von solchen Durchkontakten 1DN oder 2DN aufweisen.
In den Figuren ID, IE und 1F kann die erste Kontaktschicht 1K eine oder mehrere Teilregionen 1KN erster elektrischer
Polarität, eine oder eine Mehrzahl von Teilregionen 1KP zweiter elektrischer Polarität und eine oder mehrere weitere Teilregionen 1KR aufweisen. Die weitere Teilregion 1KR oder die Mehrzahl der weiteren Teilregionen 1KR kann der ersten elektrischen Polarität oder der zweiten elektrischen
Polarität des Bauteils 1 zugeordnet sein. Alternativ ist es möglich, dass die weitere Teilregion 1KR der ersten
Kontaktschicht 1K elektrisch neutral ausgeführt ist.
Ganz analog zu dem ersten Bauteil 1 kann das zweite Bauteil 2 eine strukturierte zweite Kontaktschicht 2K aufweisen, wobei die zweite Kontaktschicht 2K in Teilregionen 2KN erster elektrischer Polarität, in Teilregionen 2KP zweiter
elektrischer Polarität und in weitere Teilregionen 2KR unterteilt sein kann. Ganz analog zu den weiteren
Teilregionen 2KR der ersten Kontaktschicht 1K können die weiteren Teilregionen 2KR der zweiten Kontaktschicht 2K der ersten Polarität oder der zweiten Polarität des zweiten
Bauteils 2 zugeordnet sein oder elektrisch neutral ausgeführt sein .
Gemäß Figur 2A werden das erste Bauteil 1 und das zweite Bauteil 2 zur Bildung des Bauelements 10 zusammengeführt. Die mechanische und elektrische Verbindung zwischen den Bauteilen 1 und 2 erfolgt insbesondere ohne Verwendung einer
zusätzlichen Verbindungsschicht. Die Verbindung zwischen den Bauteilen 1 und 2 beruht insbesondere ausschließlich auf Van- der-Waals-Wechselwirkungen zwischen der ersten Kontaktschicht 1K und der zweiten Kontaktschicht 2K. Die Bauteile 1 und 2 werden dabei insbesondere derart zusammengeführt, dass sich die freiliegenden bereichsweise planaren Oberflächen 1F und 2F berühren.
Vor dem Bondprozess können die kristallinen Eigenschaften der Kontaktschichten 1K und 2K, die insbesondere aus einem transparenten elektrisch leitfähigen Material gebildet sind, durch eine Temperaturbehandlung zum Beispiel bei einer
Temperatur zwischen einschließlich 100 °C und 900 °C in einer 02_ und/oder ^-Atmosphäre und/oder durch eine
Plasmabehandlung optimiert werden. Die Plasmabehandlung umfasst zum Beispiel RIE (Reactive-Ion Etching) oder ICP (Inductively Coupled Plasma) mit N2-, 02- oder Ar-Plasma. Alternativ oder zusätzlich können die
Oberflächeneigenschaften der Kontaktschichten 1K und 2K mittels eines Reinigungsschrittes optimal vorbereitet werden. Das Bonden erfolgt über Direktbonden bevorzugt mit
gleichartigen präparierten Bauteilen 1 und 2. Die Bauteile 1 und 2 können jeweils einen Hauptkörper 1H beziehungsweise 2H aufweisen, wobei der Hauptkörper 1H oder 2H einen Träger 4, 41, 42 und/oder einen Halbleiterkörper 5 oder 6 aufweisen. Optional kann die Bondverbindung durch eine anschließende Temperaturbehandlung gestärkt werden.
Gemäß Figur 2A ist die freiliegende Oberfläche 1F des ersten Bauteils 1 ausschließlich durch Oberflächen der ersten
Kontaktschicht 1K und der ersten Isolierungsschicht II gebildet. Die freiliegende Oberfläche 2F des zweiten Bauteils kann ausschließlich durch die Oberflächen der zweiten
Kontaktschicht 2K und der zweiten Isolierungsschicht 21 gebildet sein. Da die Isolierungsschichten II und 21
lediglich in den Zwischenbereichen 1ZB und 2ZB freigelegt sind und die Zwischenbereiche 1ZB und 2ZB nicht durch die Kontaktschicht 1K oder 2K bedeckt sind, bleibt die erste Isolierungsschicht II nach dem Bonden weiterhin von der
Oberfläche 2F des zweiten Bauteils 2 vertikal beabstandet. Analog bleibt die zweite Isolierungsschicht 21 nach dem
Bonden weiterhin von der freiliegenden Oberfläche 1F des ersten Bauteils 1 beabstandet.
Gemäß Figur 2B weist das Bauelement 10 eine gemeinsame
Grenzfläche 12 beziehungsweise eine gemeinsame
Verbindungsebene 12 zwischen dem ersten Bauteil 1 und dem zweiten Bauteil 2 auf. Die gemeinsame Grenzfläche 12 ist insbesondere ausschließlich durch die planarisierten
Oberflächen der ersten Kontaktschicht 1K und die
planarisierten Oberflächen der zweiten Kontaktschicht 2K gebildet. Über die erste Kontaktschicht 1K und die zweite Kontaktschicht 2K sind die ersten Durchkontakte ID mit den zweiten Durchkontakten 2D elektrisch leitend verbunden. Da sowohl die erste Kontaktschicht 1K als auch die zweite
Kontaktschicht 2K strukturiert ausgeführt sind und Hohlräume 12H zwischen dem ersten Bauteil 1 und dem zweiten Bauteil 2 gebildet sind, ist ein erster Durchkontakt ID lediglich mit dem korrespondierenden zweiten Durchkontakt 2D elektrisch leitend verbunden. Der erste Durchkontakt ID kann von den weiteren zweiten Durchkontakten 2D elektrisch isoliert sein.
Wie in der Figur 2B dargestellt werden in den Bereichen der Hohlräume 12H Stufen 12S beziehungsweise Stufenübergänge 12S an der gemeinsamen Grenzfläche 12 gebildet. Solche Stufen 12S oder Stufenübergänge 12S an der gemeinsamen Grenzfläche 12 sind charakteristisch für ein Direktbond-Verfahren. Die gemeinsame Grenzfläche 12 beziehungsweise die
Verbindungsebene 12 ist bei einem Direktbond-Verfahren frei von einem Verbindungsmaterial, etwa von einem Lotmaterial oder von einem Haftvermittlermaterial.
In der Figur 2B ist angedeutet, dass der erste Hauptkörper 1H oder der zweite Hauptkörper 2H einen Träger 41 oder 42 und/oder einen Halbleiterkörper 5 oder 6 aufweisen kann. Ist das Bauteil 1/2 ein Halbleiterwafer, kann das Bauelement 10 in kleinere Bauelemente, etwa in einzelne Halbleiterchips, vereinzelt werden. Abweichend von der Figur 2B ist es
möglich, dass mehrere erste Bauteile 1 auf einem einzigen zweiten Bauteil 2 befestigt werden, oder umgekehrt.
Das in der Figur 2C dargestellte Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 2B dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 10. Im Unterschied hierzu weist der Hauptkörper 1H des ersten Bauteils 1
lediglich einen Träger 4 oder 41 auf. Das zweite Bauteil 2 in der Figur 2C entspricht dem in der Figur IE dargestellten Bauteil 2. Das Bauteil 2 weist in diesem Fall einen Träger 4 oder 42 auf, wobei auf dem Träger ein Halbleiterkörper 5 angeordnet ist. Der Träger 42 kann ein Aufwachssubstrat sein. In dem ersten Träger 41 können Transistoren angeordnet oder gebildet sein, die etwa zur Ansteuerung des Halbleiterkörpers 5 eingerichtet sind. Der Halbleiterkörper 5 kann strukturiert ausgeführt sein und mehrere einzeln kontaktierbare und somit einzeln ansteuerbare Teilkörper aufweisen.
Das in der Figur 2D dargestellte Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 10 entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 2B dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 10. Im Unterschied hierzu ist in der Figur 2D explizit dargestellt, dass die Bauteile 1 und 2 jeweils einen Träger 41 oder 42 und einen Halbleiterkörper 5 oder 6 aufweisen.
Der Halbleiterkörper 6 ist insbesondere über die ersten
Durchkontakte ID, die Kontaktschichten 1K und 2K sowie über die zweiten Durchkontakte 2D mit dem Halbleiterkörper 5 elektrisch leitend verbunden. Die Halbleiterkörper 5 und 6 können in Reihe, parallel oder antiparallel zueinander verschaltet sein. Der Halbleiterkörper 6 kann eine erste Halbleiterschicht 61, eine zweite Halbleiterschicht 62 und eine dazwischenliegende aktive Zone 63 aufweisen. Es ist möglich, dass die aktive Zone 53 und die aktive Zone 63 jeweils zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung
eingerichtet sind. Zum Beispiel sind die aktiven Schichten 53 und 63 zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlungen
unterschiedlicher Wellenlängen vorgesehen. Es ist auch denkbar, dass die Halbleiterkörper 5 und 6 zueinander
antiparallel geschaltet sind, sodass der Halbleiterkörper 5 insbesondere als Schutzdiode für den Halbleiterkörper 6 dient, oder umgekehrt.
Das in der Figur 3A dargestellte Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 2B dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 10. Im Unterschied hierzu weisen die erste Isolierungsschicht II und die zweite Isolierungsschicht 21 lokale vertikale Erhöhungen 3H und/oder vertikale Vertiefungen 2T auf. Die lokalen Vertiefungen 3T und/oder die lokalen Erhöhungen 3H sind insbesondere in einem Hohlraum 12H angeordnet, wobei der Hohlraum 12H in der lateralen Richtung zwischen den Teilregionen 1KP und 1KN der ersten Kontaktschicht 1K oder zwischen den Teilregionen 2KP und 2KN der zweiten Kontaktschicht 2K angeordnet ist. Die Teilregionen 1KP und 1KN oder 2KP und 2KN können
unterschiedlichen elektrischen Polaritäten des Bauelements 10 zugeordnet sein. Durch die vertikalen Erhöhungen 3H und/oder Vertiefungen 3T in dem Hohlraum 12H wird ein elektrischer Durchschlag effektiv verhindert.
Gemäß der Figur 3A kann die elektrische Durchschlagfestigkeit durch Einhaltung eines lateralen Minimalabstands zwischen Durchkontakten ID oder 2D oder zwischen den Teilregionen 1KP und 1KN der ersten Kontaktschicht 1 oder zwischen den
Teilregionen 2KP und 2KN der zweiten Kontaktschicht 2
gewährleistet. Die elektrische Durchschlagfestigkeit kann durch die Anwesenheit des Hohlraums 12H, der insbesondere mit Luft oder einem Inertgas gefüllt ist, verbessert werden. Wird das Bonden in einer Vakuum-Umgebung durchgeführt, kann der Hohlraum ein vakuumartiger Raum sein, der besonders
durchschlagfest ist. Des Weiteren kann die
Durchschlagfestigkeit des Bauelements 10 durch die
Anwesenheit der lokalen Vertiefungen 3T und/oder die lokalen Erhöhungen 3H zusätzlich erhöht werden.
Das in der Figur 3B dargestellte Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen in dem in der Figur 3A
dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 10. Im Unterschied hierzu weist die erste Isolierungsschicht II lediglich eine oder mehrere Erhöhungen 3H auf. Die zweite Isolierungsschicht 21 weist zumindest eine oder mehrere
Vertiefungen 3T auf. Insbesondere erstreckt sich die
vertikale Erhöhung 3H in die Vertiefung 3T hinein.
Das in der Figur 3C dargestellte Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 3A dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 10. Im Unterschied hierzu können die erste Isolierungsschicht II und die zweite Isolierungsschicht 21 ausschließlich lokale Vertiefungen 3T aufweisen .
In allen Ausführungsbeispielen kann der Zwischenbereiche 1ZB oder 2ZB eine laterale Breite zwischen einschließlich 1 ym und 10 ym aufweisen, zum Beispiel zwischen einschließlich 1 ym und 4 ym oder zwischen einschließlich 4 ym und 10 ym.
Insbesondere beträgt ein lateraler Abstand zwischen den
Teilregionen der Kontaktschichten 1K oder 2K mindestens 1 ym, bevorzugt mindestens 4 ym oder mindestens 7 ym. Der Hohlraum 12H zwischen den Teilregionen der ersten Kontaktschicht 1K oder der zweiten Kontaktschicht 2K kann eine laterale Breite zwischen einschließlich 1 ym und 20 ym aufweisen, etwa zwischen einschließlich 2 ym und 8 ym oder zwischen
einschließlich 8 ym und 20 ym. Die erste Kontaktschicht 1K und/oder die zweite Kontaktschicht 2K können/kann eine vertikale Schichtdicke zwischen einschließlich 2 nm und 20 nm, etwa zwischen einschließlich 2 nm und 10 nm oder zwischen einschließlich 10 nm und 20 nm aufweisen. Die lokale
Vertiefung 3T und/oder die lokale Erhöhung 3H kann eine vertikale Ausdehnung zwischen einschließlich 2 nm und 30 nm, etwa zwischen einschließlich 2 nm und 20 nm oder zwischen einschließlich 2 nm und 10 nm aufweisen. Das in der Figur 4 dargestellte Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 1A dargestellten Ausführungsbeispiel für ein erstes Bauteil 1 oder für ein zweites Bauteil 2. Im Unterschied hierzu weist die
Kontaktschicht 1K/2K eine zusammenhängende Teilregion 1KR/2KR auf, die insbesondere keine der Durchkontakte 1D/2D bedeckt. Die zusammenhängende Teilregion 1KR oder 2KR können
elektrisch neutral ausgeführt sein. Mit anderen Worten ist die zusammenhängende Teilregion 1KR oder 2KR insbesondere nicht zur elektrischen Kontaktierung des ersten Bauteils 1 oder des zweiten Bauteils 2 oder des Bauelements 10
eingerichtet .
Die erste Kontaktschicht 1K kann eine Mehrzahl von weiteren Teilregionen 1KP und 1KN aufweisen. Die weiteren Teilregionen 1KP und 1KN sind jeweils in der lateralen Richtung von einem Zwischenbereich 1ZB vollständig umschlossen. In dem
Zwischenbereich 1ZB ist die erste Isolierungsschicht II frei zugänglich. Mit anderen Worten ist die erste
Isolierungsschicht II in dem Zwischenbereich 1ZB von der ersten Kontaktschicht 1K nicht bedeckt. Die weiteren
Teilregionen 1KP und 1 KN sind insbesondere unterschiedlichen elektrischen Polaritäten des Bauteils 1 beziehungsweise des Bauelements 10 zugeordnet. In Draufsicht kann die erste
Teilregion 1KP einen Durchkontakt ID vollständig bedecken, wobei der erste Durchkontakt ID zum Beispiel als p-seitiger Durchkontakt 1DP ausgeführt sein kann. Die weitere Teilregion 1KN kann in Draufsicht einen weiteren Durchkontakt ID vollständig bedecken, der insbesondere als n-seitiger
Durchkontakt 1DN ausgeführt ist.
Gemäß Figur 4 kann das zweite Bauteil 2 mit der zweiten
Kontaktschicht 2K sinngemäß analog zu dem in der Figur 4 dargestellten Bauteil 1 mit der ersten Kontaktschicht 1K ausgeführt sein. Da die zusammenhängende Teilregion 1KR oder 2KR die Teilregionen 1KN und 1KP oder 2KN und 2KP lateral umschließt und elektrisch neutral ausgeführt werden kann, kann die elektrische Durchschlagfestigkeit des Bauelements 10 signifikant erhöht werden.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2018 112 586.0 beansprucht, deren
Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Die Erfindung umfasst vielmehr jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Ansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Ansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste
10 Bauelement
1 erstes Bauteil
ID erster Durchkontakt
1DN erster Durchkontakt erster Polarität
1DP erster Durchkontakt zweiter Polarität
1F Oberfläche des ersten Bauteils
1H Hauptkörper des ersten Bauteils
11 erste Isolierungsschicht
1IF freiliegender Bereich der ersten Isolierungsschicht 1K erste Kontaktschicht
1KF Oberfläche der ersten KontaktSchicht
1KN Teilregion erster Polarität der ersten Kontaktschicht 1KP Teilregion zweiter Polarität der ersten Kontaktschicht 1KR weitere Teilregion der ersten Kontaktschicht
1ZB Zwischenbereich
12 Verbindungsebene/ gemeinsame Grenzfläche
12H Hohlraum
12S Stufe/ Stufenübergang
2 zweites Bauteil
2D zweiter Durchkontakt
2DN zweiter Durchkontakt erster Polarität
2DP zweiter Durchkontakt zweiter Polarität
2F Oberfläche des zweiten Bauteils
2H Hauptkörper des zweiten Bauteils
21 zweite Isolierungsschicht
2IF freiliegender Bereich der zweiten Isolierungsschicht 2K zweite KontaktSchicht
2KF Oberfläche der zweiten Kontaktschicht 2KN Teilregion erster Polarität der zweiten Kontaktschicht 2KP Teilregion zweiter Polarität der zweiten Kontaktschicht 2KR weitere Teilregion der zweiten Kontaktschicht
2ZB Zwischenbereich
3H lokale Erhöhung der ersten/zweiten Isolierungsschicht 3T lokale Vertiefung der ersten/zweiten Isolierungsschicht
4 Träger
41 Träger des ersten Bauteils
42 Träger des zweiten Bauteils
5 Halbleiterkörper des ersten Bauteils
51 erste Halbleiterschicht
52 zweite Halbleiterschicht
53 aktive Zone
6 Halbleiterkörper des zweiten Bauteils
61 erste Halbleiterschicht
62 zweite Halbleiterschicht
63 aktive Zone
7 Pas sivierungs Schicht
Anschluss Schicht

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer mechanischen und
elektrischen Verbindung zwischen einem ersten Bauteil (1) und einem zweiten Bauteil (2) mit folgenden Schritten:
- Bereitstellen des ersten Bauteils mit einer teilweise
freiliegenden ersten Isolierungsschicht (II), einer
Mehrzahl von ersten Durchkontakten (ID) und einer
freiliegenden, bereichsweise strukturierten und
bereichsweise planarisierten ersten Kontaktschicht (1K), wobei die ersten Durchkontakte jeweils von der ersten Isolierungsschicht lateral umschlossen sind und die erste KontaktSchicht die erste IsolierungsSchicht teilweise und die ersten Durchkontakte vollständig bedeckt ;
- Bereitstellen des zweiten Bauteils mit einer teilweise
freiliegenden zweiten Isolierungsschicht (21), einer
Mehrzahl von zweiten Durchkontakten (2D) und einer
freiliegenden, bereichsweise strukturierten und
bereichsweise planarisierten zweiten KontaktSchicht (2K) , wobei die zweiten Durchkontakte j eweils von der zweiten IsolierungsSchicht lateral umschlossen sind und die zweite KontaktSchicht die zweite IsolierungsSchicht teilweise und die zweiten Durchkontakte vollständig bedeckt ; und
- Zusammenführen der Bauteile derart, dass sich die
Kontaktschichten in Draufsicht überlappen, wodurch die Bauteile an den bereichsweise planarisierten
Kontaktschichten ( 1K, 2K) mittels eines Direktbond- Verfahrens miteinander mechanisch und elektrisch verbunden werden .
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem - die erste Kontaktschicht (1K) zumindest lokal über freiliegende Bereiche (1IF) der ersten
Isolierungsschicht (II) vertikal überragt, wobei die freiliegenden Bereiche lateral unmittelbar an die erste Kontaktschicht (1K) angrenzen, und/oder
- die zweite Kontaktschicht (2K) zumindest lokal über
freiliegende Bereiche (2IF) der zweiten
Isolierungsschicht (21) vertikal überragt, wobei die freiliegenden Bereiche lateral unmittelbar an die zweite Kontaktschicht (1K) angrenzen.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
- eine freiliegende Oberfläche (1F) des ersten Bauteils
(1) ausschließlich aus Oberflächen der ersten
Kontaktschicht (1K) und der ersten Isolierungsschicht (II) gebildet ist,
- eine freiliegende Oberfläche (2F) des zweiten Bauteils
(2) ausschließlich aus Oberflächen der zweiten
Kontaktschicht (2K) und der zweiten Isolierungsschicht (21) gebildet ist, und
- bei der Zusammenführung der Bauteile eine gemeinsame Grenzfläche (12) zwischen den Bauteilen gebildet wird, wobei die gemeinsame Grenzfläche eine gemeinsame
Verbindungsebene ist, die ausschließlich durch die
Überlappung der planarisierten Oberflächen der ersten und der zweiten Kontaktschicht gebildet ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bauteile (1, 2) jeweils einen Hauptkörper (1H,
2H) aufweist, wobei der Hauptkörper einen Träger (4, 41, 42) und/oder einen Halbleiterkörper (5, 6) umfasst.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die erste Isolierungsschicht (II) und/oder die zweite Isolierungsschicht (21) zumindest bereichsweise planarisiert sind/ist .
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die erste Isolierungsschicht (II) und/oder die zweite IsolierungsSchicht (21) bereichsweise planarisiert sind/ist und bereichsweise lokale Vertiefungen (3T) oder lokale
Erhöhungen (3H) aufweisen/aufweist .
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die erste Kontaktschicht (1K) und die zweite
KontaktSchicht (2K) j eweils eine sich lateral erstreckende planarisierte Oberfläche ( 1KF, 2KF) mit einer mittleren
Rauigkeit von höchstens 3 nm aufweisen.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Durchkontakte (ID, 2D) aus einem Metall gebildet sind und die Kontaktschichten ( 1K, 2K) aus einem
transparenten elektrisch leitfähigen Material gebildet sind .
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die mechanische Verbindung zwischen dem ersten
Bauteil (1) und dem zweiten Bauteil (2 ) auf Van-der-Waals- Wechselwirkungen basiert, wobei die erste Kontaktschicht (1K) unmittelbar an die zweite Kontaktschicht (2K) angrenzt und eine gemeinsame Grenzfläche (12) zwischen den bereichsweise planarisierten Kontaktschichten ( 1K, 2K) gebildet ist, die frei von einem Verbindungsmaterial ist .
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Kontaktschicht (1K) und die zweite
Kontaktschicht (2K) eine Mehrzahl von lateral beabstandeten Teilregionen (1KN, 1KP, 1KR, 2KN, 2KP, 2KR) aufweisen, wobei Zwischenbereiche ( 1ZB, 2ZB) in lateralen Richtungen zwischen den Teilregionen angeordnet sind und die erste
Isolierungsschicht (II) oder die zweite Isolierungsschicht (21) in den Zwischenbereichen freigelegt ist.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Hohlräume (12H) in vertikaler Richtung zwischen dem ersten Bauteil (1) und dem zweiten Bauteil (2) gebildet sind.
12. Bauelement (10) mit einem ersten Bauteil (1) und einem zweiten Bauteil (2), bei dem
- das erste Bauteil eine erste Isolierungsschicht (II), eine Mehrzahl von ersten Durchkontakten (ID) und eine
bereichsweise strukturierte KontaktSchicht (1K) aufweist, wobei die ersten Durchkontakte j eweils von der ersten IsolierungsSchicht lateral umschlossen sind und die erste KontaktSchicht die erste IsolierungsSchicht teilweise und die ersten Durchkontakte vollständig bedeckt,
- das zweite Bauteil eine zweite IsolierungsSchicht (21) , eine Mehrzahl von zweiten Durchkontakten (2D) und eine bereichsweise strukturierte zweite KontaktSchicht (2K) aufweist, wobei die zweiten Durchkontakte j eweils von der zweiten IsolierungsSchicht lateral umschlossen sind und die zweite KontaktSchicht die zweite IsolierungsSchicht teilweise und die zweiten Durchkontakte vollständig bedeckt, und
- eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen den Bauteilen an den Kontaktschichten ( 1K, 2K) gebildet ist, wobei die Verbindung auf Van-der-Waals-Wechselwirkungen basiert .
13. Bauelement (10) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem Hohlräume (12H) in vertikaler Richtung zwischen dem ersten Bauteil (1) und dem zweiten Bauteil (2) gebildet sind, wobei
- die Hohlräume jeweils in Schnittansicht die Form einer Stufe (12S) aufweisen, und/oder
- die Hohlräume jeweils eine Teilregion (1KN, 1KP, 2KN, 2KP) der Kontaktschichten ( 1K, 2K) lateral umschließen und die Teilregion zumindest einen der Durchkontakte (ID, 2D) vollständig bedeckt.
14. Bauelement (10) nach Anspruch 12,
bei dem eine gemeinsame Grenzfläche (12) zwischen den
Bauteilen (1, 2) gebildet ist, wobei die gemeinsame
Grenzfläche eine gemeinsame Verbindungsebene ist, die
ausschließlich durch Überlappung der planarisierten
Oberflächen der ersten Kontaktschicht (1K) und der zweiten Kontaktschicht (2K) gebildet ist.
15. Bauelement (10) nach Anspruch 12,
bei dem
- zumindest ein Hohlraum ( 12H) in vertikaler Richtung
zwischen dem ersten Bauteil (1) und dem zweiten Bauteil (2 ) gebildet ist,
- sich der Hohlraum in lateraler Richtung zwischen zwei
benachbarten Teilregionen ( 1KN, 1KP, 1KR, 2KN, 2KP, 2KR) der Kontaktschichten ( 1K, 2K) befindet, und
- der Hohlraum derart breit gebildet ist, dass ein
elektrischer Durchschlag zwischen den zwei benachbarten Teilregionen verhindert wird .
16. Bauelement (10) nach dem vorhergehenden Anspruch 12 , bei dem die erste Isolierungsschicht (II) und/oder die zweite Isolierungsschicht (21) zumindest eine lokale Vertiefung (3T) oder zumindest eine lokale Erhöhung (3H) aufweisen/aufweist, wobei die lokale Vertiefung oder Erhöhung in einem Hohlraum ( 12H) zwischen den Bauteilen ( 1 , 2 ) gebildet ist .
17. Bauelement (10) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem sich die lokale Erhöhung der einen Isolierungsschicht (II, 21) in die lokale Vertiefung der anderen
IsolierungsSchicht (II, 2 I ) hinein erstreckt .
18. Bauelement (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 17 , bei dem die erste KontaktSchicht ( 1K) oder die zweite
KontaktSchicht (2K) eine zusammenhängende Teilregion ( 1KP, 1KR, 2KP, 2KR) und mehrere weitere Teilregionen ( 1KN, 1KP,
2KN, 2KP) aufweist, wobei die weiteren Teilregionen j eweils in lateralen Richtungen von der zusammenhängenden Teilregion umschlossen sind .
19. Bauelement (10) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die zusammenhängende Teilregion ( 1KP, 2KP) einer ersten elektrischen Polarität des Bauelements zugeordnet ist und die weiteren Teilregionen ( 1KN, 2KN) einer von der ersten elektrischen Polarität verschiedenen zweiten elektrischen Polarität des Bauelements zugeordnet sind .
20. Bauelement (10) nach Anspruch 18 ,
bei dem
- die zusammenhängende Teilregion ( 1KR, 2KR) elektrisch
neutral ausgeführt ist,
- einige der weiteren Teilregionen ( 1KP, 2KP) einer ersten elektrischen Polarität des Bauelements zugeordnet sind, und - einige der weiteren Teilregionen (1KN, 2KN) einer von der ersten elektrischen Polarität verschiedenen zweiten elektrischen Polarität des Bauelements zugeordnet sind.
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