薄膜以及该薄膜的制造方法技术

层状结构通常包括第一层，该第一层适于有形成于其中或其上的有用元件，且该第一层旋转粘附或粘接在第二层上。用于形成层状结构的方法通常包括将第一基板选择粘附到第二基板上。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利技术
技术介绍
领域本专利技术涉及一种薄膜以及制造该薄膜的方法，尤其是涉及一种能够在上面或其中形成有一个或多个构件(例如微电子器件)的薄膜(例如半导体)。
技术介绍
薄膜材料例如半导体是很多现在的小型产品的主要成分。这些日常器件例如基于集成电路、光电等。目前一直试图对这些产品进行改进，以便提高性能和可靠性，同时减小与该产品的制造相关的材料和人工成本。在很多半导体和其它薄膜器件的处理中的主要目的是形成非常小尺寸(例如大约几微米)的薄膜。薄器件将有利于结构目标(例如更小和更轻重量的产品)和性能目标(例如速度和可靠性)。例如，便携式电子产品、太阳能电池、DRAM以及其它很多系统都将得益于更薄的半导体器件。而且，例如很多器件采用多个层叠的半导体器件，从而形成三维电路。一种这样的三维系统在Sadeg.M.Faris的美国专利No.5786629中介绍，该专利文献的标题是“3-D PackagingUsing Massive Fillo-Leaf Technology”，它被本文参引。因此，需要改进薄膜自身。实际上，已经进行了很多努力来提高基于薄膜的器件的处理和可靠性，同时减小它的厚度。应当知道，还希望使基板层和薄膜器件层分开。而且，因为用于形成薄膜基板(例如半导体)的大部分材料都相对较贵，因此希望材料的浪费减至最小。不过，很多普通薄膜基板处理方法很浪费材料，如下面所述。某些器件例如光电器件只需要使用薄膜(即没有基板)。在其它普通器件中，上面有微电子或其它有用构件的薄膜半导体基板支承在基板(例如Si)上。该薄膜基板例如可以利用外延生长技术来生长。不过，通过该技术很难形成均匀的膜。而且，当基板材料不同时，层生长极其麻烦。因此，很希望能将薄半导体器件层转移至异质基板上。用于形成薄膜器件的普通制造方法包括在基板上形成电路或其它有用元件(例如电子、光学和光电元件)。在处理过程中，基板需要提供机械支承和热稳定性。因此，处理基板必须足够厚，以便承受苛刻的处理环境(包括高压和高温，并暴露在化学药品和能量中)。因此，在寻找可行薄膜器件时，需要进一步处理。在足够厚(以便承受处理)的基板形成电路或其它构件之后进行的一个处理是通过机械方法减小基板的厚度。这些机械方法例如切割或研磨将浪费大量的材料和人工。切割或研磨的材料通常不能进行回收，或者即使它可以回收，该材料也必须在重新使用之前进行进一步处理。而且，变薄的基板通常进行抛光或其它处理，以便使表面光滑。其它技术包括在器件制造之前在基板上形成蚀刻阻止层。不过，在选择蚀刻步骤之前，基板通常还进行研磨或其它机械去除，该选择蚀刻步骤将总体蚀刻基板至蚀刻阻止层。所有这些技术都导致浪费时间和材料，还需要考虑质量控制。形成薄膜器件的另一技术利用离子植入方法。通常使用离子植入是形成半导体材料薄层。该方法例如在EP01045448和WO00/024059中所述，这两篇专利文献的标题都是“Method of Producing SOI Waferby Hydrogen Ion Implanting Separation Method and SOI Wafer Producedby the Method”，这两篇文献都被本文参引。特别是，离子例如氢离子或氦离子植入氧化硅晶片的顶表面中。离子植入该顶表面一定深度。然后，薄层可以从主体硅基板上剥离，这通常进行高温(大于大于500℃)处理。该薄层再支承在绝缘体层和基板上，并可以在该薄层上形成微电子或其它构件。不过，微电子元件必须在剥离薄层之后形成，因为离子植入对微电子元件有不利影响。特别是，薄层可能翘曲，器件可能由于离子植入而损坏，或者该器件可能在剥离过程中损坏。Bruel等的WO98/33209(标题为“Method For Obtaining A ThinFilm，In Particular Semiconductor，Comprising A Protected Ion Zone AndInvolving An Ion Implantation”)公开了一种方法，用于提供包括金属氧化物半导体(MOS)的薄膜。通常，MOS晶体管形成于半导体基板的表面上。晶体管的区域被屏蔽，且周围区域进行离子植入，以便确定预计的断裂线(即在该处，由于离子植入步骤形成微气泡)。为了分离上面有晶体管的薄膜，裂纹在微气泡附近的预计断裂线开始形成，并穿过在晶体管下面的晶体平面(即，在该处没有微气泡)传播。尽管可以利用WO98/33209的技术形成上面具有晶体管的薄膜，但是该晶体管在裂纹传播时受到不希望的应力，因为基板材料的晶状结构必须在邻近晶体管处断裂。Aspar等的美国专利No.6103597(标题为“Method Of Obtaining AThin Film Of Semiconductor Material”)教导了使其中具有微电子或其它构件的薄膜基板受到离子轰击。因此，气体微气泡形成于一定深度处，这确定了薄膜的厚度。不过，可以形成于基板上的多种微电子和其它构件需要进行随后的退火步骤，以便修复元件所受到的损害或其它缺陷。然后，薄膜层可通过热处理而从底层基板材料上分离，该热处理使得沿微气泡线进行断裂。Sakaguchi等的美国专利No.6221738(标题是“Substrate AndProduction Method Thereof”)和No.6100166(标题为“Process ForProducing Semiconductor Article”)教导了将基板粘接到多孔半导体层上，这两篇文献被本文参引。粘接在多孔层上将使机械强度更弱，从而便于通过施加外部力而除去。美国专利No.6100166教导了层可以利用沿剥离方向的力除去。不过，这两篇参考文献都公开了在层之间的整个界面上使用较弱的多孔分离机构。这可能损害形成于多孔半导体材料上的中间结构和半导体器件的总体机械整体性。Henley等的美国专利No.6184111(标题为“Pre-SemiconductorProcess Implant And Post-Process Film Separation”)公开了在硅晶片表面下面选定深度处使用预加应力层。器件形成于该预加应力层上面。植入通常在相同的能量水平下以横过晶片直径的变化剂量来进行。并开始进行控制裂纹传播，以便分离在预加应力层上面的层，包括在该层上的任何器件。应当知道，形成预加应力层的处理可能损害形成于该层上的器件，因此，通常需要进行随后的退火。因此，普通的离子植入和层离的缺点是，上面包括微电子或其它构件的薄膜将不能在薄半导体没有翘曲或其它损害的情况下进行离子植入。因此，考虑到现有薄膜处理的缺陷，希望提供一种多层基板，其中，器件层在允许处理微电子或其它构件的状态下布置在支承层上，从而使其中或其上形成有构件的器件层将很容易从支承层上取下。还希望提供一种通过处理在器件层上的构件而制造具有微电子或其它构件的薄膜的方法，其中，该器件层布置在支承层上，这样，该器件层可以通过剥离或其它普通方法而取下。此外，还希望向用户提供一种多层基板，它有在器件层上的器件区域，这样，用户可以处理其中或其上的微电子或其它构件，并随后通过剥离或其它普通方法来取下该器件层。
技术实现思路
专利技术目的因此，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构，包括：第一层，该第一层选择地粘接到第二层上，其中，该选择粘接包括在第一层和第二层的交界面处的至少一个较强粘接区域以及至少一个较弱粘接区域；其中，第一层的、在较弱粘接区域处的表面处于能在其中或其上形成有用器件的状态，且在较强 粘接区域处的粘接强度与在较弱粘接区域的粘接强度之间的粘接强度比例为大于１。

【技术特征摘要】
US 2001-5-18 60/292,237;US 2001-6-19 60/299,284;US1.一种结构，包括第一层，该第一层选择地粘接到第二层上，其中，该选择粘接包括在第一层和第二层的交界面处的至少一个较强粘接区域以及至少一个较弱粘接区域；其中，第一层的、在较弱粘接区域处的表面处于能在其中或其上形成有用器件的状态，且在较强粘接区域处的粘接强度与在较弱粘接区域的粘接强度之间的粘接强度比例为大于1。2.根据权利要求1所述的结构，其中该第一层和第二层处于能够通过使较强粘接区域脱胶而分离的状态。3.根据权利要求2所述的结构，其中该较弱粘接区域处于能够与较强粘接区域所需相比通过更少程度的脱胶而分离的状态。4.根据权利要求1所述的结构，还包括在较弱粘接区域中的有用构件。5.根据权利要求1所述的结构，其中第一层从以下一组的材料中选择塑料、金属、半导体、绝缘体、单晶、非晶、非晶体、生物、或者包括至少一种前述材料的组合。6.根据权利要求1所述的结构，其中第一层从以下一组的材料中选择单晶硅、多晶硅、非晶硅、多晶硅、Si3N4、SiC、SiO2、GaAs、GaN、InP、CdSe、CdTe、SiGe、GaAsP、GaAlAs、InAs、AlGaSb、InGaAs、ZnS、AlN、TiN、蓝宝石、水晶石英、石英玻璃、金刚石、硅石、基于硅酸盐的材料，或者包括至少一种前述材料的任意组合。7.根据权利要求1所述的结构，其中第二层从以下一组的材料中选择塑料、金属、半导体、绝缘体、单晶、非晶、非晶体、生物、或者包括至少一种前述材料的组合。8.根据权利要求1所述的结构，其中第二层从以下一组的材料中选择单晶硅、多晶硅、非晶硅、多晶硅、Si3N4、SiC、SiO2、GaAs、GaN、InP、CdSe、CdTe、SiGe、GaAsP、GaAlAs、InAs、AlGaSb、InGaAs、ZnS、AlN、TiN、蓝宝石、水晶石英、石英玻璃、金刚石、硅石、基于硅酸盐的材料，或者包括至少一种前述材料的任意组合。9.根据权利要求1所述的结构，其中该第一层包括半导体。10.根据权利要求1所述的结构，其中该第一层包括硅，而第二层包括硅。11.根据权利要求1所述的结构，其中该第一层包括硅，而第二层包括玻璃。12.根据权利要求1所述的结构，其中该第一层包括硅，而第二层包括石英。13.根据权利要求1所述的结构，其中在较强粘接区域处的粘接强度与在较弱粘接区域的粘接强度之间的粘接强度比例为大于2。14.根据权利要求1所述的结构，其中在较强粘接区域处的粘接强度与在较弱粘接区域的粘接强度之间的粘接强度比例为大于5。15.根据权利要求1所述的结构，其中在较强粘接区域处的粘接强度与在较弱粘接区域的粘接强度之间的粘接强度比例为大于10。16.根据权利要求1所述的结构，其中该第一层在第一层和第二层之间的交界面的外周处选择粘接到第二层上。17.一种制造微型器件或纳米器件的方法，包括提供通过如权利要求1所述的层状结构；以及处理在第一层内或第一层上的、在较弱粘接区域中的微型器件或纳米器件的至少一部分。18.根据权利要求17所述的方法，还包括使第一层从第二层上脱胶，其中，脱胶对微型器件或纳米器件的损害减小。19.一种制造层状结构的方法，包括提供第一层和第二层；处理第一层的、第二层的、或者第一层和第二层的一定区域，以便获得较弱粘接性；以及粘接该第一和第二层。20.一种制造层状结构的方法，包括提供第一层和第二层；处理第一层的、第二层的、或者第一层和第二层的一定区域，以便获得较强粘接性；以及粘接该第一和第二层。21.一种制造层状结构的方法，包括选择地将第一层粘附在第二层上。22.根据权利要求21所述的方法，其中该选择粘附包括处理第一层的选定部分，以便获得第一层和第二层的较弱粘接。23.根据权利要求21所述的方法，其中该选择粘附包括处理第二层的选定部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨迪克M法里斯，
申请(专利权)人：瑞威欧公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]