[發(fā)明專利]具有強(qiáng)化層的玻璃上半導(dǎo)體基材及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201180031811.2
• 申請(qǐng)日: 2011-06-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103262231A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莊大可;J·S·西特斯;D·德?tīng)柵撂?/a>;N·B·默罕默德;A·烏森克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 康寧股份有限公司;硅絕緣技術(shù)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/762
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/762
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 項(xiàng)丹

1.一種形成玻璃上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括：

得到具有結(jié)合表面的玻璃基材和具有結(jié)合表面的半導(dǎo)體晶片；

將楊氏模量大于或等于約125GPa，大于或等于約150GPa，大于或等于約200GPa，或者大于或等于約300GPa的強(qiáng)化層沉積到玻璃基材的結(jié)合表面和半導(dǎo)體晶片的結(jié)合表面中的一個(gè)上面；

向半導(dǎo)體晶片的結(jié)合表面中注入離子，在半導(dǎo)體晶片的結(jié)合表面區(qū)域中形成剝離層；

使得半導(dǎo)體晶片的結(jié)合表面與玻璃基材的結(jié)合表面接觸，強(qiáng)化層位于玻璃基材和半導(dǎo)體晶片之間；

通過(guò)將半導(dǎo)體晶片和玻璃基材加熱到提升的溫度，使得剝離層與玻璃基材結(jié)合，強(qiáng)化層位于玻璃基材和半導(dǎo)體晶片之間；以及

使得剝離層與半導(dǎo)體晶片的余下部分分離，留下剝離層與玻璃基材結(jié)合，強(qiáng)化層位于之間，其中剝離層作為分離的表面的表面粗糙度的偏斜水平小于或等于約0.6。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述剝離層作為分離的表面的表面粗糙度的偏斜水平小于或等于約0.4，或者小于或等于約0.2。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述剝離層作為分離的表面的表面粗糙度小于或等于約2nm?RMS，小于或等于約1.5nm?RMS，或者小于或等于約1nm?RMS。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述強(qiáng)化層沉積到半導(dǎo)體晶片的結(jié)合表面上，沉積的厚度大于或等于約100nm，大于或等于約250nm，或者大于或等于約350nm。

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述強(qiáng)化層由Si₃N₄形成。

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述強(qiáng)化層沉積到玻璃基材的結(jié)合表面上，沉積的厚度大于或等于約50nm，大于或等于約100nm，大于或等于約250nm，或者大于或等于約350nm。

7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該方法還包括對(duì)強(qiáng)化層的表面進(jìn)行氧化使其具有親水性的步驟。

8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述對(duì)強(qiáng)化層的表面進(jìn)行氧化的步驟包括在強(qiáng)化層上形成厚度約2nm至約150nm，約5nm至約150nm，約2nm至約20nm，約5nm至約10nm，或者約5nm的SiO₂層。

9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括在沉積強(qiáng)化層的步驟前，在半導(dǎo)體晶片的結(jié)合表面上形成氧化物層的步驟。

10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體晶片基本由單晶硅形成，所述半導(dǎo)體晶片上的氧化物層由SiO₂形成，且厚度在約1nm至小于或等于約10nm，或者約2nm至約5nm，小于或等于約20nm，小于或等于約10nm，小于或等于約7nm或者小于或等于100nm的范圍內(nèi)。

11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將剝離層與玻璃基材結(jié)合的步驟還包括：向玻璃基材和半導(dǎo)體晶片施加電壓電勢(shì)，將提升的溫度和電壓維持一段時(shí)間，該時(shí)間足以使得氧化物玻璃或者氧化物玻璃-陶瓷中的正離子以遠(yuǎn)離半導(dǎo)體晶片的方向在玻璃基材移動(dòng)中，從而所述玻璃基材包含(i)與剝離層相鄰的第一玻璃層和(ii)與第一玻璃層相鄰的第二玻璃層，所述第一玻璃層中基本不存在改性劑正離子，所述第二玻璃層具有濃度提高的改性劑正離子。

12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體晶片由硅（Si）、鍺摻雜的硅（SiGe）、碳化硅（SiC）、鍺（Ge）、砷化鎵（GaAs）、GaP或者InP形成。

13.一種玻璃上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其包含：

玻璃基材；

位于所述玻璃基材上的強(qiáng)化層，其楊氏模量大于或等于約125GPa，大于或等于約150GPa，大于或等于約200GPa，或者約300GPa；以及

所述強(qiáng)化層上的半導(dǎo)體層，其表面粗糙度的偏斜水平小于或等于約0.6。

14.如權(quán)利要求13所述的玻璃上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述半導(dǎo)體層的暴露表面的表面粗糙度的偏斜水平小于或等于約0.4，或者小于或等于約0.2。