高温阳极键合装置制造方法及图纸

一种阳极键合装置，包括：第一键合板机构，其可操作以与第一片材配合并对其提供受控加热、电压和冷却中的至少一种；第二键合板机构，其可操作以与第二片材配合并对其提供受控加热、电压和冷却中的至少一种；压力机构，其可操作地联接到第一和第二键合板机构并可操作以将第一和第二键合板机构朝向彼此推压以实现第一和第二片材沿其相应表面抵靠彼此的受控压力；控制单元，其可操作以对第一和第二键合板机构以及压力机构产生控制信号以提供足以实现第一片材和所述第二片材之间阳极键合的加热、电压、压力曲线。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高温阳极键合装置相关申请的交叉引用本申请要求由RaymondC.Cady于2006年4月21日提交的题为""的待审 査美国临时专利申请序列号第60/793976的优先权，其全部内容以参见的方式 纳入本文。
技术介绍
本专利技术涉及-种用于使用阳极键合技术制造例如绝缘体上的半导体(SOI) 结构的装置。迄今为止，绝缘体上的半导体结构上最常用的半导体材料是硅，且对这种结构采用縮写"sor。 soi技术对于薄膜晶体管、太阳能电池和诸如有源矩阵显示器之类的显示器的髙性能IW言越来越贯要。为了便r说明，以下i、j"论冇时称为soi结构，但是对该特定类型的结构的参考是便于解释本专利技术ffLI'不是意指且不应诠释为以任何方式限制本专利技术的范 围。縮写SOI在此总地用于指绝缘体上的半导体结构，包括但不限于绝缘体上 的硅结构。类似地，缩写SOG通常用于指玻璃上的半导体结构，包括但不限 于玻璃上的硅结构。术语SOG还往往包括玻璃陶瓷上的半导体结构，包括但 不限于玻璃陶瓷上的硅结构。缩写SOI包含SOG结构。SOI结构可包括绝缘材料上基本上争晶硅的薄层(大致0.1-0.3微米厚)。 实现SOI结构的各种方式包括(i)将单晶硅晶片键合到其上已生长有Si02 氧化层的另一硅晶片；(ii)用离子注入方法在硅晶片上形成埋入的氧化层； (iii)用离子注入方法将薄硅层与硅施主晶片分离(剥落)并将薄硅层键合到 另一硅晶片。美国专利第5,374,564号揭示一种使用热处理获得基层上的单晶硅膜的工 艺。具有平坦面的半导体施主晶片经受以下步骤(i)通过离子对晶片表面的轰击注入形成一层气体微泡，气体微泡限定构成施主晶片的质量的下部区域和构成相对薄剥离层的上部区域(ii)用至少一个坚硬材料层构成的刚性材料 接触晶片的平坦表面；以及(iii)对晶片和刚性材料的组件热处理的第三阶段， 热处理的温度在进行离子轰击并足以在微泡内形成压力效应和在薄膜和衬底 质量之间分离的温度以上。特别是，该工艺一般不对玻璃或玻璃陶瓷衬底起作 用，因为需要高得多的温度来键合某些玻璃和玻璃陶瓷衬底。美国专利申请第2004/0229444号揭示了一种生产SOG结构的工艺，其全 部内容以参见的方式纳入本文。步骤包括(i)将硅施主晶片表面暴露于氢离 子注入以形成具有键合表而的剥离层；(ii)使硅施主晶片的键合表面与玻璃 衬底接触；(iii)对硅施主品片和玻璃衬底施加压力、温度和电压以促进其间 的键合；以及(iv)将结构冷却到常温以便于玻璃衬底和硅剥离层与硅施主晶 片分离。由美国专利申请第2004/0229444号所揭示的工艺产生的SOG结构可包括 例如玻璃衬底和键合到其上的半导体层。半导体层的具体材料是基本上单晶材 料的形式。词语"基本上"用于描述半导体层以考虑半导体材料通常包含至少内 在地或故意加上的些内部瑕疵或表面瑕疵，诸如晶格缺陷或--些晶粒边界。 词语"基本上"还反映某些掺杂物可扭曲或以其它方式影响大块半导体的晶体 结构。为了i寸论目的，可假设本文讨论的半导体层由硅制成。但是，应当理解，半导体材料可以是基于硅的半导体或任何其它类型的半导体，诸如m-v、n-iv、II-IV-V等级别的半导体。这些材料的实例包括硅(Si)、锗化硅(SiGe)、 硅碳(SiC)、锗(Ge)、砷化镓(GaAs) 、 GaP和InP。玻璃衬底可由氧化 玻璃或氧化玻璃陶瓷制成。尽符没有要求，本文所述的SOG结构可包括氧化 玻璃或玻璃陶瓷。例如，玻璃衬底可由包含碱土离子的玻璃衬底制成，诸如由 康宁股份公司玻璃成分第1737号和康宁股份公司玻璃成分第EAGLE 2000 号制成的衬底。这些玻璃材料尤其用于液晶显示器的生产。本专利技术人还发现薄玻璃半导体层(例如硅)和某些衬底(诸如某些玻璃或 玻璃陶瓷衬底)之间的高质量阳极键合要求仔细控制多个工艺变量。这些变量包括以下的一个或多个温度(具体是接近和域超过1000。C的高温)、压力 (半导体层和衬底之间的)、电压(产生电解)、空气状态(例如真空或非真 空)；冷却曲线(以产生剥离)、机械分离增强(例如辅助剥离)等。用于将 半导体层阳极键合到剥离或剥离陶瓷衬底的常规技术没有充分解决以上工艺 变量。例如，常规阳极键合工艺的温度限制为约600'C。因此，本领域需要可通过控制以上一个或多个工艺参数改进阳极键合工艺 的装置。
技术实现思路
根据本专利技术的--个或多个实施例，阳极键合装置包括第一键合板机构， 其可操作以与第一片材配合并对其提供受控加热、电压和冷却中的至少一种；第二键合板机构，其可操作以与第二片材配合并对其提供受控加热、电压 和冷却中的至少一种；压力机构，其可操作地联接到第一和第二键合板机构并 可操作以将第一和第二键合板机构朝向彼此推压来实现第--和第二片材沿其 相应表面抵靠彼此的受控压力控制单元，其可操作以对第一和第二键合板机 构以及压力机构产生控制信号以提供足来实现第一片材和所述第二片材之间 阳极键合的加热、电压、压力曲线。根据本专利技术的一个或多个其它实施例，阳极键合装置包括第一键合板机 构，其可操作以与第一片材配合并对其提供受控加热和电压中的至少一种；第 二键合板机构，其可操作以与第二片材配合并对其提供受控加热和电压中的至 少一种；以及升高和压力机构，所述升高和压力机构可操作地联接到第一键合 板机构并可操作以将第一和第二键合板机构朝向彼此推压来实现第一和第二 片材沿其相应表面抵靠彼此的受控压力以辅助其阳极键合。根据本专利技术的一个或多个其它实施例，阳极键合装置包括第一键合板装 置和第二键合板装置，第一键合板装置可操作以与第一片材配合、且第二键合 板装置可操作以与第二片材配合，第-和第二键合板机构各包括支承表面，各 支承表面限定用于与第一和第二片材中相应一个配合的支承表面；以及打开和 关闭机构，其可操作地联接到所述第二键合板机构并可操作以(i)当在关闭11定向时，辅助将上部键合板机构相对于下部键合板机构保持在位，从而使下部 键合板机构朝向上部键合板机构的运动实现第一片材和第二片材沿其相应表面抵靠彼此的受控压力以及(ii)提供双运动打开曲线，其中第一运动将第 二键合板机构与第--键合板机构沿基本上垂直于其相应承载平面的方向分离， 且第二运动使第二键合板机构远离第--键合板机构倾斜，从而使第二键合板机 构的承载平面相对P第--键合板机构的承载平面倾斜。根据本专利技术的一个或多个其它实施例，阳极键合装置包括第一键合板机构，其可操作以与第一片材配合并对其提供受控加热、电压和冷却中的至少一 种；第二键合板机构，其可操作以与第二片材配合并对其提供受控加热、电压和冷却中的节少一种；以及间隔机构，其包括多个可移动垫片组件，间隔机构 联接到第-键合板机构，并可操作以朝向第一和第二片材并在第-^和第二片材 之间移动以防止第一和第二片材的圆周边缘彼此接触。根据本专利技术的 -个或多个其它实施例，阳极键合装置(用于将第--和第二 片材阳极键合在--起)包括基底，其包括间隔开的第--和第二表面；热绝缘 体，其由基底的第二表面支承并可操作以阻止热量传递到基底；加热盘，其直 接或间接联接到绝缘体并町操作以接通电源产生热量；以及散热器，其直接或 间接联接到加热盘并可操作以至少从加热盘通导热量，并赋予第一片材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阳极键合装置，包括：　第一键合板机构，所述第一键合板机构可操作以与第一片材配合并对其提供受控加热、电压和冷却中的至少一种；　第二键合板机构，所述第二键合板机构可操作以与第二片材配合并对其提供受控加热、电压和冷却中的至少一种； 　压力机构，所述压力机构可操作地联接到所述第一和第二键合板机构并可操作以将所述第一和第二键合板机构朝向彼此推压来实现所述第一和第二片材沿其相应表面抵靠彼此的受控压力；　控制单元，所述控制单元可操作以对所述第一和第二键合板机构以及 压力机构产生控制信号来提供足以实现所述第一片材和所述第二片材之间阳极键合的加热、电压、压力曲线。

【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：RC卡迪，JJ柯斯特洛三世，A拉克塔，WE洛克，JC托马斯，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]