[发明专利]用于制造键合晶片的方法

说明书

背景技术

1、发明领域

本发明涉及用于制造键合晶片的方法，其包括以预定深度位置将轻元素例如氢、氦或类似的元素的离子注入到用于有源层的晶片中、键合晶片到用于支撑衬底的晶片以及其后经过热处理以使离子注入部分剥落的步骤，以及通过这种方法制造的键合晶片。

2、相关技术表述

作为制造键合晶片的方法，已有，例如，所谓的智能切割方法，包括为以预定深度位置将轻元素例如氢、氦或类似的元素离子注入到用于有源层的晶片中以形成离子注入层的步骤、通过绝缘膜将用于有源层的晶片键合到用于支撑衬底的晶片的步骤、将在离子注入层处的晶片剥落的步骤以及通过抛光减薄由于剥落暴露的有源层部分以形成具有预定膜厚的有源层的步骤。依照这个智能切割方法，键合后剥落的晶片部分可作为晶片被重复利用，其与传统键合技术不同。通过这样的重复利用，在键合的晶片中，可以多次使用一个晶片(用于有源层的晶片)，其导致减少材料成本。同样，通过智能切割方法制造的晶片在膜厚度均匀上是极好的，以致于智能切割方法作为具有未来潜力的制造方法而被关注。

然而，至于通过智能切割方法制造的键合晶片，由于离子注入部分的剥落，大约100nm的损坏残留在有源层的剥落表面中。因此，为了移除该损坏需要实施处理，并且因此存在有作为用于牺牲氧化的典型技术。当在高温下实施牺牲氧化时，然而，会引起在损坏层中出现的位错在热处理过程中延伸至有源层的内部中并且在后来的步骤中作为表面缺陷出现在表面的问题。同样，牺牲氧化后的晶片浸入氢氟酸(HF)中以移除氧化膜并且经过加强热处理以及为增强键合强度的平面化热处理，但是由于通过浸入在氢氟酸中绝缘膜的剥落和键合强度的缺乏，后来的平面化热处理(在氩气或氢气气氛中以1000-1200℃的高温热处理)引起了有源层的剥落，并且因此引起产生缺陷的问题以及打破了有源层的厚度的均匀。

由于缺陷的产生和有源层厚度的分散导致晶片器件特性和器件性能上的显著坏的影响，需要发展制造键合晶片的方法，其中为了改善键合晶片的质量在键合晶片中可以有效地抑制缺陷的产生并且可以确保有源层的厚度的均匀。

发明综述

因此，发明的目标是提供用于制造键合晶片的方法，其中，通过在预定条件下为了减少通过剥落暴露的有源层表面上的损坏而连续地实施牺牲氧化的第一热处理步骤和为了加强键合强度的第二热处理步骤，可以抑制有源层中的缺陷的产生并且可均匀化厚度。

为了达到上述目标，发明的概要和结构如下：

(1)制造键合晶片的方法，其包括以预定深度位置将轻元素例如氢、氦或类似的元素离子注入到用于有源层的晶片中以形成离子注入层的步骤、通过绝缘膜将该用于有源层的晶片键合至用于支撑衬底的晶片上的步骤、将在该离子注入层处的该晶片剥落的步骤、为了减少通过该剥落暴露的有源层表面上的损坏而进行牺牲氧化的第一热处理步骤和提高键合强度的第二热处理步骤，其中该第二热处理步骤是在该第一热处理步骤之后不移除在该有源层表面上形成的氧化膜而连续地进行的。

(2)根据条目(1)的用于制造键合晶片的方法，其中所述的第一热处理步骤是在不高于900℃的氧气气氛中的热处理。

(3)根据条目(1)或(2)的制造键合晶片的方法，其中所述的第二热处理步骤是在不低于1050℃的氧气或氮气气氛中进行不少于2小时的热处理。

根据本发明，有可能提供用于制造键合晶片的方法，其中，通过在预定条件下为了减少通过剥落暴露的有源层表面上的损坏而连续地实施牺牲氧化的第一热处理步骤和为了加强键合强度的第二热处理步骤，可以抑制有源层中的缺陷的产生并且可均匀化厚度。

附图简述

图1是示出通过根据本发明的生产方法的键合晶片的生产步骤流程图，其中(a)示出通过热氧化处理的用于有源层的晶片，(b)示出用于有源层的注入了H⁺离子的晶片，(c)示出用于支撑衬底的晶片，(d)示出键合了晶片(b)和(c)两者的状态，(e)示出紧接在通过热处理剥落用于有源层的晶片后的状态，(f)示出剥落用于有源层的晶片后键合晶片的状态，(g)示出紧接在第一热处理之后的键合晶片，(h)示出紧接在第二热处理之后的状态，(i)示出跟随第二热处理之后的紧接在以HF溶液除去氧化膜之后的键合晶片，(j)示出紧接在平面化热处理之后的键合晶片，以及(k)示出抛光键合晶片的状态。