[发明专利]键合和转移层的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及用于电子、光学和光电子应用中的衬底的制造的领域。

本发明更特别的涉及在制造用于上述应用的衬底的过程中，将材料层键合和转移到衬底上的工艺。

背景技术

在该类型的转移工艺中，分别被称为“施主”衬底和“接收”衬底的两个衬底通过分子吸附力彼此键合。然后，施主衬底通过例如研磨和抛光被减薄，于是施主衬底的一部分被转移到接收衬底上。

这样的工艺能够得到任何给定类型的多层衬底，例如包括至少两个材料层、半导体或其它的多层衬底。

这样的转移工艺还能够得到包括一个或者多个中间层的衬底，被夹在从施主衬底去除的表面层和对应于接收衬底的基层之间。其还能够使包括一个或多个微型组件的全部或部分的层从施主衬底转移到接收衬底上，例如文件US 5 234 860所述。

该类型的多层衬底的一个特定的示例包括一种本领域技术人员已知的“绝缘体上半导体”，缩写为“SeOI”。

已经发现这些转移技术制造的衬底通常显示出被称为“外围环”的环形区域，其中由于在一般情况下得到并使用的施主衬底和接收衬底上具有斜面，在“外围环”中层之间的键合不存在或者质量很差。这些斜面的出现导致环绕组装的衬底的边缘的键合能量低，甚至完全缺乏吸附力。

因此，通常执行机械减薄步骤以形成转移层，从而在键合界面引起该层的外围部分剥离(peripheral partial de-lamination)。此外，在减薄步骤中施加于衬底的热机械力可以导致转移层外围的脱落现象(flaking phenomenon)，从而转移层显示出不规则的边界。

转移层出现的部分剥离和不规则边界在设备或者衬底本身中产生了特定污染物的风险，实际上在后续的工艺中层的碎块会脱落。

对于在低温下执行两个施主衬底和接收衬底的键合工艺的情况，需要进一步强调这个风险。下面是上述情况的示例，例如，当被接触的材料不能经受高温时(例如，“石英上硅”(简称“SOQ”)衬底，或者“蓝宝石上硅”(简称“SOS”)衬底)，或者当组装的衬底的至少一种包含例如电子或光电组件时。

根据文件JP 09-017984，已知制造SOI衬底的工艺。

这篇文件参考的现有技术中的工艺包括：

-通过分子吸附力键合覆盖有绝缘层的施主衬底和接收衬底，

-对全部施主衬底和部分接收衬底执行环形修整，

-蚀刻接收衬底中被修整步骤工作破坏(work-damaged)的部分，

-然后研磨施主衬底的一部分从而得到SOI结构的表面层。

但是，该工艺倾向于在键合界面加剧转移层的外围部分剥离的现象。实际上，在仅在低温下执行键合结构的结合的情况下，在整个施主衬底和部分接收衬底的环形机械修整过程中引入的机械应力可能导致在键合界面局部的或者延伸的去键合。在这一步骤中结构上的热机械应力实际上是很大的。

在同一文件JP 09-017984中描述了另一修整工艺。其包括下列步骤：

-在键合界面之前，仅修整施主衬底的一部分到大约50μm，从而不破坏接收衬底，

-对施主衬底的剩余环形部分通过TMAH(四甲基氢氧化铵)溶液然后是氧化物进行连续选择性蚀刻。

这能够避免蚀刻接收衬底。

但是，在键合结构的特定情况下，特别在施主衬底是包括埋入的氧化物层、以及其表面层包括微型组件(电路)的SOI类型衬底的情况下，之前被部分修整过的施主衬底的硅的选择性蚀刻将停止于施主衬底的埋入的氧化物层以及包括电路的基层；这样，5到10μm(电路的厚度)的未去除的“松散键合以及不规则”的层将保留在结构外围。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述缺点，以及提供包括修整步骤的将层转移到接收衬底上的工艺。该工艺包括：

-避免最终衬底的脱落(flaking)和剥离(de-lamination)的问题，以及避免转移层形成不规则边缘(circumference)，

-与现有技术的已知工艺相比，复杂性更低以及执行速度更快，以及成本更低。

为此目的，本发明涉及一种将材料层键合和转移到接收衬底上的工艺，所述工艺特别用于电子、光学或光电子领域的应用中的衬底制造。

根据本发明，该工艺包括下列步骤：

-通过分子吸附力(molecular adhesion)键合所述接收衬底和施主衬底，

-对上述堆叠应用热处理从而结合(consolidate)键合界面，

-通过研磨减薄施主衬底，

-执行施主衬底以及一部分接收衬底的环形修整，