用于制造衬底以及半导体结构的方法技术

本发明专利技术涉及制造衬底的方法，包括下述步骤：提供具有至少一个自由表面(7)的供体衬底(1)、执行在供体衬底(1)的预定深度(d)的离子注入以在供体衬底(1)中形成深入预定分开区域(2)，并且其特征在于提供粘合剂层(4)(特别是粘合膏)，覆盖该供体衬底(1)的至少一个自由表面(7)。本发明专利技术进一步涉及半导体结构(91、91’、92、93、93’)，包括半导体层(1，1’)以及被设置于该半导体层(1，1’)的一个主侧(7)上的陶瓷基和/或石墨基和/或金属基的粘合剂层(4)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制造衬底以及半导体结构的方法。本专利技术还涉及将供体衬底层转移到受体衬底上的方法。
技术介绍
使用现有键合手段(例如Smart Cut?技术或者其他分子键合技术)将薄层在半导体衬底之间转移需要待键合的半导体晶片或衬底具有低表面粗糙度。例如，EP I 338 030BI公开了用于在厚支持物上形成薄层的方法，其可以包含使用Smart Cut?技术的薄层的第一转移步骤。为了在可以执行键合步骤之前准备衬底，分子键合技术所需的表面质量是通过广泛抛光工艺获得的。因此，存在改进层转移技术的需要。特别是，在半导体工业中存在替代键合技术的需要。
技术实现思路
该目标通过用于制造衬底的本专利技术方法实现，该方法包括下述步骤:提供具有至少一个自由表面的供体衬底、执行在供体衬底的预定深度的离子注入以在供体衬底内形成深入预定分开区域以 及提供粘合剂层(特别是粘合膏)，覆盖该供体衬底的至少一个自由表面。出奇地，该方法对半导体材料产生令人满意的结果，因为在施加粘合剂层之前不需要抛光。这样，离子层可以注入到供体衬底内，衬底可以附着到粘合剂层或者用粘合剂层附着。本专利技术方法从而可以有益地用于廉价的半导体衬底和/或半导体结构的大量生产。不被下述所限制地，衬底可以是半导体，例如半导体晶片、半导体衬底、回收的半导体衬底或者甚至半导体结构。根据条件，如果自然氧化物层形成于供体衬底的表面上或者另一种氧化物被提供在供体衬底的表面上，则可以使用本专利技术方法形成绝缘体上衬底结构。因此，当衬底是半导体时，绝缘体上衬底可以使用本专利技术方法制造。优选实施方式的变化形式中，本专利技术方法可以进一步包括下述步骤:提供具有至少一个自由表面的操作衬底，以及将供体衬底附着到操作衬底使得粘合剂层被提供于该供体衬底的至少一个自由表面与该操作衬底的至少一个自由表面之间。本专利技术方法的一个益处在于，供体衬底和操作衬底通过粘合剂层所彼此附着的主表面或主侧不需要在附着步骤之前的抛光步骤或者任何其他表面准备步骤以提供为分子粘合做准备的表面。因此，如果用于转移半导体材料层，本专利技术方法尤其有益。另外，可以选择粘合剂材料以承受非常高的温度(上至大约1200°C )，而对于典型的现有技术的氧化物键合层的情况不同。优选地，粘合剂可以是陶瓷基和/或石墨基和/或金属基材料。这样的粘合剂一般比现有技术已知的抛光技术(随后是分子键合技术)廉价，但仍然要依从半导体制造环境。某些陶瓷基和/或石墨基和/或金属基材料可以是一组分或二组分系统，并且可以与水和/或特殊键合剂系统混合以改进粘合剂的性能。在半导体技术中使用陶瓷基和/或石墨基和/或金属基材料时可以获得进一步改进的结果。进一步优选地，粘合剂可以基于氧化铝、氮化铝、氧化镁、二氧化硅、碳化硅、氧化锆、硅酸锆、石墨、铜和银中的至少一种。陶瓷基和/或石墨基和/或金属基材料提供大范围的物理和化学性质。这些材料的选择可以基于关于温度、热导率、介电常数和机械强度的所需性能最优化。优选地，可以提供粘合剂覆盖供体衬底的整个至少一个自由表面和/或操作衬底的整个至少一个自由表面。这样，不论具有或不具有操作衬底，粘合剂会在整个衬底区域上提供足够的刚度。优选实施方式的进一步变化形式中，本专利技术方法可以进一步包括下述步骤:提供模具，使得粘合剂层具有预定的几何形状，特别是与供体衬底的至少一个自由表面和/或操作衬底的至少一个自由表面的几何形状匹配 的几何形状。使用模具是有益的，因为模具会将粘合剂的几何形状束缚在所期望的预定的形式中。模具的变化形式可以被制造、被使用和/或适应于特殊需要。例如，硅基化合物或者硅橡胶模具可以有效地与陶瓷基粘合剂一同使用，因为硅基化合物或者硅橡胶模具不会粘住粘合剂并且从而可以在制造工艺之后轻易地移除。优选地，本专利技术方法可以进一步包括下述步骤:以小于在深入预定分开区域的水平上的分离所需的温度的温度执行至少一次退火。根据选择用于粘合剂的材料，可能需要至少一次退火步骤以使粘合剂层致密，使得粘合剂层达到对于供体衬底和/或操作衬底的所期望的最优性能。然而，为了防止层分离步骤在粘合剂层的致密化之前非所需地开始，该至少一次退火步骤在低于衬底内在深入分开区域的水平上的分离所需的温度下执行。从而，这样的退火具有下述益处:将水和/或粘合膏的有机溶剂除气，同时保持供体衬底及其深入弱化层基本完整。例如，当使用陶瓷基化合物的一部分或二部分系统时，需要至少一次退火。优选地，本专利技术方法可以进一步包括在退火步骤之后移除模具的步骤。当使用模具时，有益地，模具可以在退火期间被保持直到粘合剂层达到适当的密度。然而，模具也可以在分离供体衬底的层之前或之后移除，其益处在于模具在后来的工艺中是可再次使用的。例如，当硅橡胶模具因为一般不会粘住陶瓷基粘合剂而与陶瓷基粘合剂一同使用时，硅橡胶模具可以有益地被回收和/或再次使用。优选地，本专利技术方法可以进一步包括下述步骤:在深入预定分开区域分离供体衬底的剩余部分。从而，初始供体衬底的层可以转移到粘合剂层上。根据优选实施方式，供体衬底的层可以转移以形成根据本专利技术的半导体结构。优选地，本专利技术方法可以进一步包括下述步骤:再次使用供体衬底的剩余部分作为新供体衬底。因为本专利技术方法不需要抛光粘合剂层附着覆盖于其上的表面，所以供体衬底的剩余部分可以被立即再次使用或回收作为新的后来的层转移工艺中的新供体衬底，从而减小工艺步骤的数量。有益地，粘合剂层可以具有至少0.1 μ m的厚度。在转移半导体材料的薄层的情况下，如果薄层本身不够厚以确保其机械稳定性，粘合剂层可以提供必需的厚度以确保转移的薄层的机械稳定性。当未使用操作衬底时，转移的薄层的机械稳定性可以由具有大约20μπι至Imm厚度的粘合剂层提供。然而，当粘合剂用作供体衬底和操作衬底之间的键合层时，大约0.ΙμL?至10 μ m的厚度可以是足够的。该目标还通过本专利技术的半导体结构实现，本专利技术的半导体结构包括半导体层以及被提供覆盖该半导体层的一个主侧的陶瓷基和/或石墨基和/或金属基粘合剂层。本专利技术可以为半导体应用最优化。这样，根据本专利技术的半导体结构可以低成本生产，并且可以用于多种半导体应用而不限制感兴趣的半导体层的质量。陶瓷基和/或石墨基和/或金属基的粘合剂具有依从半导体制造环境的益处。优选实施方式的变化形式中，本专利技术的半导体结构可以进一步包括在半导体层和粘合剂层之间的绝缘层。这样，本专利技术也提供用于多种半导体应用的廉价绝缘体上半导体结构。优选实施方式的进一步变化形式中，本专利技术的半导体结构可以进一步包括通过附着表面附着于粘合剂的衬底，使得粘合剂被提供在半导体层的主侧与衬底的附着表面之间。因此，本专利技术的进一步益处在于也包括至少另一个衬底的，可以应用于涉及半导体技术的多种领域的半导体结构的廉价生产。有益地，本专利技术结构的粘合剂可以包括氧化铝、氮化铝、氧化镁、二氧化硅、碳化硅、氧化锆、硅酸锆、 石墨、铜和银中的至少一种。这样，本专利技术的半导体结构可以根据其关于温度、热导率、介电常数和机械强度的性能特别适应于特定用途。[0031 ] 优选地，本专利技术的半导体结构的粘合剂可以被提供在半导体层的主侧的整个表面上和/或衬底的整个附着表面上。这样，不论具有或不具有衬底，本专利技术的结构在整个半导体层区域上具有足够的刚度。进一步优选地，本专利技术的半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造衬底的方法，包括下述步骤：提供具有至少一个自由表面(7)的供体衬底(1)，执行在所述供体衬底(1)的预定深度(d)的离子注入以在所述供体衬底(1)内形成深入预定分开区域(2)，其特征在于提供粘合剂层(4)，特别是粘合膏，覆盖所述供体衬底(1)的至少一个自由表面(7)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.06 FR 12501621.一种用于制造衬底的方法，包括下述步骤: 提供具有至少一个自由表面(7)的供体衬底(1)， 执行在所述供体衬底(I)的预定深度(d)的离子注入以在所述供体衬底(I)内形成深入预定分开区域(2)，其特征在于提供粘合剂层(4)，特别是粘合膏，覆盖所述供体衬底(I)的至少一个自由表面(7)。2.如权利要求1所述的方法，进一步包括下述步骤:提供具有至少一个自由表面(8)的操作衬底(5)，其特征在于将所述供体衬底(I)附着到所述操作衬底(5)使得所述粘合剂层(4)被设置于所述供体衬底(I)的至少一个自由表面(7)与所述操作衬底(5)的至少一个自由表面⑶之间。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于粘合剂是陶瓷基和/或石墨基和/或金属基材料。4.如权利要求3所述的方法，其中所述粘合剂基于氧化铝、氮化铝、氧化镁、二氧化硅、碳化硅、氧化锆、硅酸锆、石墨、铜和银中的至少一种。5.如权利要求1至4中的任意一项所述的方法，其中所述粘合剂设置为覆盖所述供体衬底(I)的整个至少一个自由表面(7)和/或覆盖所述操作衬底(5)的整个至少一个自由表面⑶。6.如权利要求5所述的方法，进一步包括下述步骤:提供模具(3)使得粘合剂层(4)具有预定的几何形状，特别是与所述供体衬底(I)的至少一个自由表面(7)和/或所述操作衬底(5)的至少一个自由表面(8)的几何形状匹配的几何形状。7.如权利要求1至6中的任意一项所述的方法，进一步包括下述步骤:执行至少一次退火，其特征在于，退火温度小于在所述深入预定分开区域(2)的水平的分离所需的温度。8.如权利要求1至7中的任意一项所述的方法，进一步包括下述步骤:在所述深入预定分开区域(2)的水平分离所述供体衬底(I)的剩余部分(I”)。9.如权利要求8所述的方法，进一步包括下述步骤:再次使用所述供体衬底(I)的剩余部...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·科农丘克，
申请(专利权)人：SOITEC公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR