用于制造复合衬底的工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种用于制造复合衬底的工艺，所述工艺包括：将第一衬底（１０）接合到第二半导体衬底（３０）上，其特征在于，所述工艺包括在接合之前，在所述第一衬底与所述第二衬底之间形成接合层（２０），所述接合层（２０）包括按照确定图案分布在所述第一衬底（１０）的表面上，并且由不同类型的区域（２２）相互分开的多个岛状区（２１），所述区域（２２）按照互补图案分布，其中所述岛状区（２１）通过对所述第一衬底（１０）的材料进行等离子体处理来形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过接合两个衬底来制造复合衬底的工艺，其中在接合之前形成一接合层，所述接合层的结构基于在该复合衬底内要获得的期望接合能而可改变(scalable)。
技术介绍
在很多微电子、光电子以及电子应用中，控制通过接合两个衬底而制成的复合衬底中的接合能是有利的。当要对复合衬底进行脱接(debond)时，尤其需要对接合能的控制。在本文的背景中，复合衬底的脱接应理解为在不损坏衬底的情况下使己接合的衬底分离。例如，能够从衬底分离开半导体层，以便于最终将其转移到另一支撑体上是令人感兴趣的，所述半导体层包含或者不包含全部或者部分电子部件。为此，接合能应当足够低，以允许对复合衬底进行脱接而不损坏其中 一个衬底或者全部两个衬底。另一方面，经常需要使接合能足够高，以避免已接合的衬底在期望的脱接时刻之前分离。一种尤其有利的应用在于，使用能够从绝缘体上移除的绝缘体上半导体(SeOI)型衬底。这种SeOI衬底依次包括所谓的中间衬底、绝缘层以及半导体层。从绝缘体上的移除使得半导体层能够释放且中间衬底能够重复使用。已经研发了各种方法来将半导体层转移到最终支撑体上并且最后回收(recover)所述中间衬底。文献W0 02/084722因此描述了通过将一个晶片的一面与另一晶片的一面接合在一起来创建分界面的工艺，所述工艺包括预处理这两个面中的至少一个，以控制所述分界面的机械强度等级的步骤。这种处理致力于控制所述面中至少一个面的粗糙度和/或亲水性，其效果是减小可脱接分界面的接合能，并且由此使得能够便于进行移除。事实上，从微观尺度来看，如现有技术中所实践的，粗糙化造成表面孔穴。因此，实际的接触表面积比接合分界面的面积小，这使得能够减小接合能。然而，粗糙化技术具有孔穴在处理面上的分布是随机且非均匀的缺点。此外，这些孔穴的形状和尺寸(深度和面积)不是恒定的。结果是，该工艺不能获得预定的可再现接合能。此外，该处理应用于衬底的整个表面，并且不能以不同方式处理分界面的特定区域。在文献WO 02/084721中详述的另一种技术提出了创建具有不同机械强度的多个区域的分界面。该文献提供了至少一个第一区域，所述第一区域具有可靠的机械强度等级，被具有更高机械强度等级的至少一个第二周边区域包围，从而防止脱层(delamination)的风险；具体来说，这种分界面可以是具有可靠机械强度的分片(parcel)的形式，所述分片被具有更高机械强度的区域包围，每个分片对应一部件。因此，应该理解，该工艺使得能够创建如下分界面，所述分界面具有根据分片而相区别的接合能，但是由此限定的所述分片持续具有相当大的尺寸(从1微米到数毫米)，结果是在移除操作期间存在破裂的风险。因此，上述处理是不精确的，因为它们不能以足够小的尺度控制接合分界面的表面条件，因此也不能以足够小的尺度控制该分界面的接合能。此外，它们要求完全一致和平坦的分界面以实现最佳接合。FR 2783235中公布了另一种通过控制接合能来提供可脱接的衬底的方法。该方法在所述衬底之一的表面上形成孔穴，使得衬底仅在所述孔穴之间的区域中接合。通过对孔穴总表面的控制来控制所述接合能。然而，这种方法不允许在孔穴之间的区域中获得高接合能，因为接触的材料是具有相对低接合能的材料，诸如硅。因此，该方法提供了具有有限接合能的复合衬底——在某些情况下所述接合能可能过低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服这些缺点，并且提出一种复合衬底，其接合能是可改变和可再生的，由此例如一方面确保具有高接合能等级的接合，而另一方面确保能够在没有任何破裂风险的情况下实施脱接操作。本专利技术的致力于提供一种使得能够获得如下复合衬底的工艺，所述复合衬底在接合分界面处的接合能具有可以基于所述衬底的后续使用而选择性调整的值(所述调整针对数值和所述分界面上的分布)。这种工艺使得能够获得一系列一定程度上容易脱接的衬底，即能够通过添加相对低等级或高等级的能量而脱接。在本文中，复合衬底的接合能被定义为分离两个衬底所需的能量。如果两个衬底之间的接合层是由不同材料形成的，则接合能在分界面上是不一致的。在分界面上具有高接合强度的材料相接触的区域中，复合衬底的接合能高，而在分界面上具有较低接合强度的材料相接触的区域中，复合衬底的接合能低。因此，能够基于具有高接合能的区域与具有低接合能的区域的相对面积来确定复合衬底的平均接合能。根据本专利技术，提出一种通过将第一衬底接合到第二半导体衬底上来制造复合衬底的工艺，所述工艺包括在所述衬底之间形成接合层，所述接合层包括按照确定图案分布在所述第一衬底的表面上并且由不同类型的区域相互分开的多个岛状区，所述不同类型的区域按照互补图案分布。所述岛状区通过对所述第一衬底的材料进行等离子体处理而形成。此外，根据其他优点，本专利技术的非限制性特征为-所述不同类型的区域由与所述岛状区的材料不同的材料形成；-所述不同类型的区域为空区。-所述工艺包括如下步骤i) 按照所述互补图案，在所述第一衬底的所述表面上形成掩模，由此，所述掩模不覆盖对应于所述图案的区域，ii) 在所述第一衬底的未被所述掩模覆盖的所述区域中形成所述岛状区；-所述等离子体是氧气、氮气类型或者是两者的混合物；-用于在步骤ii)期间或之后移除所述掩模的步骤m);-在接合之前，在所述第二衬底中产生脆化区域，以限定薄层；-在接合之后，沿所述脆化区域分离所述第二衬底的剩余部分；-所述接合操作是分子粘合接合操作；-在接合之后，执行热处理，以加强接合能；-所述接合步骤之后是用于将所述第二衬底从所述第一衬底移除的步骤；-通过化学刻蚀来执行所述移除操作；-在所述脱接步骤之前，将所述薄层接合到最终支撑件上。附图说明通过参照附图来阅读本专利技术的以下描述，专利技术的其他特性和优点将变得更显而易见，在附图中图1示出根据本专利技术的复合衬底；图2示出岛状区(island)的第一可选择分布；图3示出岛状区的第二可选择分布；图4是仿真引起沟槽闭合的岛状区厚度限值的图；图5A到图5C示出用于形成接合层的步骤；图6A和6B示出用于移除自支撑层的步骤；图7A到图7D示出接合步骤后，将层转移到最终衬底上的脱接步骤。具体实施例方式以下描述特别地适用于绝缘体上硅(SOI)型的复合衬底，但是也可以适用于其他材料，诸如GeOI (绝缘体上锗)、GaNOI (绝缘体上氮化镓)、GaNOS (蓝宝石上氮化镓)、SopSiC (多晶SiC上硅)、SapOS (蓝宝石上蓝宝石)衬底，或者包括绝缘体上铁电或压电层的其他衬底，还有其上己经部分或完全制造有(3D集成、加工层倒装)部件的衬底。参照图1，根据本专利技术的复合衬底依次包括至少一个第一衬底10、接合层20以及第二衬底30。第一衬底10用作机械支撑体。在这方面，如果要对该复合支撑体进行脱接，则第一衬底10也能够 适于担任中间衬底，因为该衬底使得能够从衬底30制造出最终半导体层， 该最终半导体层随后将被转移到最终衬底上，该衬底IO在脱接后可选地 可重复使用。该第一衬底10由半导体或非半导体材料(例如硅)制成。 它可以由单层或者不同材料的数层构成。第二衬底30能够适于用作源衬底，因为在SmartCutTM型工艺中，它 包括使薄层31能够转移到第一衬底10或者中间衬底的脆化区。该第二 衬底30或者源衬底例如由诸如硅的半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造复合衬底的工艺，所述工艺包括以下步骤：将第一衬底（１０）接合到第二半导体衬底（３０）上，其特征在于，所述工艺包括在接合之前，在所述第一衬底与所述第二衬底之间形成接合层（２０），所述接合层（２０）包括按照确定图案分布在所述第一衬底（１０）的表面上，并且由不同类型的区域（２２）相互分开的多个岛状区（２１），所述区域（２２）按照互补图案分布，其中，所述岛状区（２１）通过对所述第一衬底（１０）的材料进行等离子体处理来形成。

【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：弗雷德里克阿利伯特，塞巴斯蒂安凯尔迪勒，
申请(专利权)人：硅绝缘体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]