一种用于制备粘结的衬底结构的方法，包括将第一硅衬底结合至第二硅衬底。形成具有第一特性的界面区域，其包括在单晶硅材料厚度和第二硅衬底之间的硅氧化物材料。该方法包括使界面区域进行热处理，以使界面区域由第一特性转变为第二特性。在特定的实施方式中，第二特性是不含有硅氧化物材料，而是提供在单晶硅材料厚度和第二硅衬底之间的外延形成的硅材料。该方法包括在热处理过程中保持界面区域不含有多个坑洞，以形成外延形成的硅材料，从而单晶硅材料厚度电连接至第二硅衬底。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及衬底的制造。更具体地，本专利技术提供了一种技术， 其包括利用粘结技术为制造半导体集成电路器件而形成多层衬底 结构的方法和结构。4艮据特定的实施方式，这种粘结4支术包括使用热处理以形成基本无缺陷(imperfection), J艮疯(defect )、和/或不 希望的特征的粘结界面。在优选的实施方式中，热处理导致氧物质 从待移动的粘结对之间的界面区域转移至外部区域。但是应明了的 是，本专利技术具有更广的适用范围；其还可应用于集成半导体器件、 光子器件、压电器件(piezoelectronic device )、平才反显示器、微电 子机械系统("MEMS")、纳米技术结构、传感器、制动器、太阳 能电池、生物学和生物医学器件等其他类型的三维封装的衬底中。
技术介绍
从4艮久以前开始，人类多年来已经在使用4交不实用的材*+制成 实用的物品、工具、或器件。在一些情况下，制品由较小的元件或 结构单元(building block )组装而成。可^齐^U也，3夺净交不实用的物 品分离为较小部分，以提高其实用性。这些待分离的物品的一个常 见实例包括诸如玻璃板、金刚石、半导体衬底、平板显示器等的衬 底结构。通常可^f吏用多种冲支术〗吏这些^H"底结构解理(cleave)或分 离。在一些情况下，可通过4吏用锯才喿作(saw operation)将4于底分 离。通常，锯操作依赖于转动叶片或刀具，其能切穿衬底材料从而将衬底材料分离为两部分。然而，这种技术通常极为"粗糙(rough )"， 且通常不能用于提供制造精密仪器(fine tool)或组件的村底的精密 分离。另外，通常锯操作难以分离或切割极其坚硬和/或易碎的材料 (诸如金刚石或玻璃)。锯操作也不能有效地用于微电子器件(包 括集成电路器件等)的制造。因此，已经开发了多种用以制造微电子器件(通常称为微电子 集成电路)的技术。这样的集成电路通常是利用半导体制造早期开 发的称为"平面过禾呈(planar process )"的才支术开发的。在以Robert Noyce (其被认为是集成电路的创始者之一 )的名义申请的美国专 利第2,981,877号中描述了一种早期半导体技术的一个实例。这种 集成电路已经由在一'J、片硅材料上仅有少量的电子元件发展成数 百万甚至数十亿个部件。这种集成电路已经被合并并控制着现今的 许多器件，例如计算才几、移动电话、玩具、机动车、以及各种医疗 设备。传统的集成电路具有远远超出最初想像的性能和复杂性。为了 改善复杂性和电^各密度(circuit density )(即，能够封装在给定的晶 片区域上的器件的数目)，最小的器件形体(feature)尺寸，(也称 为器件"几何形状(geometry)")已经随着每一代集成电^各而变得 越来越小。增大电路密度不仅改善了集成电路的复杂性和性能，并 且为消费者提供了更低成本的部件。使器件变小是非常具有挑战性的，因为每一种用于形成集成电 路的方法都具有局限性。这就是说，给定的方法通常仅能减小至一 定的形体尺寸，于是就需要改变方法或器件布置。另外，由于需要 越来越快地设计器件，伴随着某些传统的方法和材料存在方法局限 性。这种方法的一个实例是在衬底上制造集成电路器件之后能够使 该衬底的厚度变薄。通常用于使这些器件层变薄的传统方法通常一皮 称为"背面磨削"，这种方法通常较麻烦、易于导致器件损坏，并且仅能够使器件层的厚度薄到一定厚度。尽管已经作出了重要的改 进，但是这种背面磨削方法仍然具有许多局限性。为此，已经开发了某些技术，以使晶体材料薄膜从较大的施主村底(donor substrate)部分解理。这些技术通常^皮称为"层转移" 方法。这种层转移方法已经被用于专门的村底结构(诸如绝缘体上 ,圭纟吉才勾(silicon on insulator )或显示器基氺反(display substrate ))的 制造中。^U乍为实例，Francois J. Henley和Nathan Chung开发了一种解理膜材并+的开拓性:技术。在转让给加利福尼亚州圣何塞的Silicon Genesis Corporation的题为受4空的解理过禾呈(Controlled Cleaving Process)的美国专利第6,013,563号中描述了这种技术， 其内容以引用方式结合于此作为参考。尽管这种技术已经获得成 功，但是仍然需要制造多层结构的改进方法。由上文可见，需要一种用于制造较大衬底的节省成本并且高效 的技术。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了涉及衬底的制造的技术。更具体地，本发 明提供了一种技术，其包括利用粘结技术为制造半导体集成电路器 件而形成多层衬底结构的方法和结构。4艮据特定的实施方式，这种 粘结技术包括使用热处理以形成基本无缺陷、瑕疯、和/或其他的不 希望的特征的粘结界面。在一种优选的实施方式中，热处理导致氧 物质从粘结对(bonding pair )的界面区域转移至外部区域。但是应 明了的是，本专利技术具有更广的适用范围；其还可应用于集成半导体 器件、光子器件、压电器件、平板显示器、孩t电子机械系统 ("MEMS")、纳米4支术结构、传感器、制动器、太阳能电池、生 物学和生物医学器件等其他类型的三维封装的衬底中。在特定的实施方式中，本专利技术提供了一种用于制造粘结衬底结构(例力。，石圭上石圭(silicon on silicon ))的方法。在4争定的实施方式 中，该方法包括提供一厚度的(一层，athicknessof)单晶硅材料， 其从与第二硅衬底连接的第 一硅衬底转移。在特定的实施方式中， 第二硅衬底具有第二表面区域，其与来自该厚度的单晶硅材料的第 一表面区域连接，以形成具有第一特性的界面区域，该界面区域包 括在单晶硅材料厚度和第二硅衬底之间的硅氧化物材料。该方法包 括使界面区域经受热处理，以使界面区域由第 一特性变为第二特 性。在一种特定的实施方式中，第二特性是没有氧化硅材料，而是 一种提供在单晶硅材料厚度和第二硅衬底之间的外延形成的硅材 料。可选地，该方法包括在热处理过程中，保持界面区域没有多个 坑洞(void)，以形成外延硅材料，从而将该厚度的单晶硅材料电连 4妄至第二石圭坤十底和/或改善和/或完善单晶石圭材沖牛层与第二石圭衬底之 间的电连4妻。应该注意的是，术语"界面"或"界面区域"的理解 不应受限制，而是按照本领域技术人员的理解而使用。仅作为举例， 根据特定的实施方式，术语"界面"可限定任意两个区域之间的区 域。在一种可替代的具体实施方式中，本专利技术提供了一种硅上硅衬底结构，例如，直4姿粘结石圭的结构。该结构包4舌具有第一表面区i或 的第一硅衬底(例如，硅晶片)。将一厚度的单晶半导体材料层转 移至第一表面区域的上方。在一种优选的实施方式中，该厚度的单 晶半导体材料具有约l微米或更小的厚度，且具有面向第一硅衬底 的第一表面区域的第二表面区域。该结构具有设置在第一表面区域 和第二表面区域之间的外延形成的界面区域。该结构还具有特征是 外延形成的界面区域的 一 至五个单原子层，以便将第 一硅衬底电连 接至该厚度的单晶半导体材料。在另 一种可替代的实施方式中，本专利技术提供了 一种用于制造粘 结衬底结构(例如，硅上硅)的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于制造粘结衬底结构的方法，所述方法包括： 提供转移自与第二硅衬底连接的第一硅衬底的一厚度的单晶硅材料，所述第二硅衬底具有连接至来自所述厚度的单晶硅材料的第一表面区域的第二表面区域，以形成具有第一特性的界面区域，所述第一特性为在所述厚度的单晶硅材料和所述第二硅衬底之间包括硅氧化物材料； 使所述界面区域经受热处理，从而导致所述界面区域从所述第一特性变为第二特性，所述第二特性是不含有所述硅氧化物材料，而是在所述厚度的单晶硅材料与所述第二硅衬底之间设置有外延形成的硅材料；以及 在热处理过程中，保持所述界面区域不含有多个坑洞，以形成所述外延形成的硅材料，从而将所述厚度的单晶硅材料电耦合至所述第二硅衬底。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰乔斯J亨利，詹姆斯安德鲁沙利文，西恩焦克康，菲利普詹姆斯翁，哈里罗伯特柯克，戴维雅西，
申请(专利权)人：硅源公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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