[發(fā)明專利]用于結(jié)合基板的裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380079847.7
• 申請日: 2013-09-25
• 公開（公告）號: CN105612602B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M.溫普林格;V.德拉戈伊;C.弗勒特根
• 申請（專利權(quán)）人: EV集團(tuán)E·索爾納有限責(zé)任公司
• 主分類號: H01L21/18
• 分類號: H01L21/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 楊國治;張昱

本發(fā)明涉及一種用于在第一基板(1)的結(jié)合側(cè)與第二基板(14)的結(jié)合側(cè)之間生產(chǎn)能夠?qū)щ娭苯咏Y(jié)合的裝置以及相對應(yīng)的方法，具有下列特征：具有能夠相對于環(huán)境氣體密封地閉合的并且能夠加載有真空的工作空間(22)，所述工作空間(22)包括：a)至少一個(gè)等離子體腔室(4)，用于更改所述結(jié)合側(cè)的至少一個(gè)；及至少一個(gè)結(jié)合腔室(5)，用于結(jié)合所述結(jié)合側(cè)和/或b)至少一個(gè)組合的結(jié)合等離子體腔室(20)，用于更改所述結(jié)合側(cè)的至少一個(gè)并且用于結(jié)合所述結(jié)合側(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于在第一基板的結(jié)合側(cè)與第二基板的結(jié)合側(cè)之間生產(chǎn)能夠?qū)щ姷闹苯咏Y(jié)合的裝置和方法。

尤其在結(jié)合金屬的或金屬化的基板、具有金屬的表面的基板、半導(dǎo)體基板，或復(fù)合體半導(dǎo)體基板時(shí)，因?yàn)榇Y(jié)合的基板的結(jié)合側(cè)的氧化阻礙結(jié)合處理，所以其發(fā)揮重要的作用。氧化物阻止或減少構(gòu)造機(jī)械和/或電上高質(zhì)量的接觸。由于較長加熱及冷卻時(shí)間，尤其與此相關(guān)聯(lián)的是生產(chǎn)率下降；且結(jié)合期間溫度越高或必須越高，則通過溫差的膨脹對基板相對于彼此的對準(zhǔn)或調(diào)整精確度的影響越大。此外，某些MEMS（Micro-Electro-MechanicalSystems微電子機(jī)械系統(tǒng)）和/或半導(dǎo)體組件(例如，諸如微芯片或內(nèi)存芯片)不容許高處理溫度。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有技術(shù)中，主要應(yīng)用濕式蝕刻處理用于移除在上文提及的基板上形成的且因此阻止或至少阻礙多個(gè)基板通過結(jié)合處理的最佳結(jié)合的氧化物。在濕式蝕刻處理中，主要使用氫氟酸或含氫氟酸的混合物。在還原氧化物后，出現(xiàn)通過氫原子終止的表面。這樣的疏水表面適用于產(chǎn)生所謂預(yù)結(jié)合（英語：pre-bonds）。然而，如果兩個(gè)晶片要永久彼此連接，則必須在高溫下加熱處理晶片堆棧，由此從結(jié)合接口移除通過還原處理產(chǎn)生且終止基板的表面的氫，并且能夠在兩個(gè)基板表面(尤其硅表面)之間形成永久連接。在表面進(jìn)行接觸之后加熱處理基板堆棧。在接近700°C的溫度下(例如)加熱處理硅晶片以確保這樣的永久連接。這種方法尤其用以產(chǎn)生多層金屬、半導(dǎo)體、玻璃，或陶瓷復(fù)合體。特別重要的應(yīng)用涉及產(chǎn)生光電的多層電池及光子晶體，尤其由硅制成的光子晶體。

在產(chǎn)生多層電池中的主要限制之一是各個(gè)半導(dǎo)體材料的晶格結(jié)構(gòu)在其大小及形狀方面的不兼容性。在通過層相互的直接外延生長產(chǎn)生各個(gè)層時(shí)，這導(dǎo)致通過此處理產(chǎn)生的半導(dǎo)體層中的缺陷。這些缺陷損害產(chǎn)生的層的質(zhì)量及尤其能夠被實(shí)現(xiàn)用于將光轉(zhuǎn)換成電能的效率。此效率亦系指量子效率（英語：quantum efficiency）且針對太陽能電池限定可通過光子處理使用的電荷載體對一特定波長的經(jīng)吸收光子的量的比例。在實(shí)踐中，自此出現(xiàn)關(guān)于下列參數(shù)的約束：

a) 結(jié)構(gòu)中的可實(shí)現(xiàn)的主動層的數(shù)目。即，由于上文描述的問題，目前限制于兩層或最大三層。

優(yōu)化關(guān)于一最佳波長范圍的各個(gè)層。在實(shí)踐中，因?yàn)槭冀K必須關(guān)于晶格結(jié)構(gòu)的兼容性進(jìn)行折衷，所以目前不可能關(guān)于最佳波長范圍及與之相關(guān)聯(lián)的自光轉(zhuǎn)換成電能的轉(zhuǎn)換特性完全自由地優(yōu)化各個(gè)層。

使用有利的材料：針對某些波長期望使用例如硅或鍺，因?yàn)檫@些材料將容許效率與成本之間的理想的折衷。然而，使用這些材料常常是不可能的，因?yàn)榫Ц窠Y(jié)構(gòu)與用于電池中的其他結(jié)構(gòu)不夠兼容。

在后續(xù)結(jié)合過程之前，常常使用氫氟酸執(zhí)行氧化物處理，特別是氧化物移除。在此，在氧化物移除之后可發(fā)生表面的污染且尤其氧化物的再生長。

在這方面，另外的問題是，氧化物移除與基板的進(jìn)一步加工之間的不同的等待時(shí)間導(dǎo)致結(jié)合的基板堆棧的不同的處理結(jié)果。

迄今為止的方法的另外的缺點(diǎn)在于，必須對待蝕刻的氧化物適用蝕刻處理。因此，某些情況下對于不同半導(dǎo)體材料還需要不同的蝕刻化學(xué)品。

此外，某些情況下關(guān)于直到進(jìn)一步加工的等待時(shí)間、處理環(huán)境條件的種類(例如，惰性氣氛、無O2，且必要時(shí)也無水分)的處理要求根據(jù)材料也是不同的。為此原因，用于結(jié)合由不同材料構(gòu)成的不同基板的結(jié)合系統(tǒng)結(jié)果為相當(dāng)復(fù)雜。附加地，因?yàn)橛捎诟鞣N材料的不同要求，一旦將新材料經(jīng)引入至制造中，即可引起大量處理發(fā)展消耗。