專利名稱：獲得用于電子電路的自支撐薄半導(dǎo)體層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種獲得支撐或用于支撐至少一個(gè)電子部件和/或電路的半導(dǎo)體材料的自支撐(self-supported)薄層的方法。
背景技術(shù)：
在電子、光學(xué)、光電子或傳感器的某些領(lǐng)域中，技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)促使制造商制作越來越薄的具有電子部件和電路的層。
在智能卡的特定領(lǐng)域中，需要卡變得越來越薄，從而柔軟，因?yàn)槟菢铀鼈儗⒏妥冃巍Q句話說，在變形一定時(shí)，薄層越柔軟，產(chǎn)生大尺寸的電路的可能性越大。
在某些射頻型應(yīng)用中，將由絕緣層覆硅(SOI)型襯底構(gòu)成的晶片的正面上帶有的集成電路與天線耦合以便產(chǎn)生無接觸檢測(cè)。例子之一是能驗(yàn)證一個(gè)遠(yuǎn)離收發(fā)機(jī)站的人通過的汽車或地鐵票。
使用SOI型襯底的優(yōu)點(diǎn)在于由位于其表面上的元件消耗的功率遠(yuǎn)小于由在硅層上制作的元件所消耗的功率。因此，對(duì)相等的功率來說，獲得操作范圍方面的增加。
通過將由在絕緣層覆硅襯底上產(chǎn)生的部件提供的優(yōu)點(diǎn)與使用盡可能薄的活性層結(jié)合，可以獲得具有增強(qiáng)的靈敏度以及大大地提高對(duì)于外部應(yīng)力的機(jī)械耐受力的產(chǎn)品——諸如票。
目前，嵌入(即將芯片固定在充當(dāng)支撐的塑料卡)前薄膜的厚度為一百微米的量級(jí)。
用來獲得這一厚度范圍的技術(shù)在于，在襯底的后面，即與支撐電子部件的面相對(duì)的面上執(zhí)行薄化操作。這種薄化通過使用研磨機(jī)(研磨)的機(jī)械磨損和/或通過使用酸的化學(xué)侵蝕(公知的一種技術(shù)為繞轉(zhuǎn)蝕刻——spin-etching)執(zhí)行。由此獲得在80微米(μm)和120μm之間的范圍內(nèi)的厚度的薄層。這種技術(shù)允許大批量生產(chǎn)。
已經(jīng)進(jìn)行過各種嘗試來獲得具有低于100μm的最終厚度的薄層。然而，制造商碰到了有關(guān)成品率的問題，因?yàn)楂@得了大量有缺陷的零件，特別是由于晶片的缺口(notch)和裂開(cleavage)而產(chǎn)生的有缺陷的零件。智能卡是電子設(shè)備方面的領(lǐng)域中成本必須盡可能低的一個(gè)領(lǐng)域，因?yàn)檫@一事實(shí)，百分之幾或甚至百分之零點(diǎn)幾的生產(chǎn)率損失也是不能容忍的。
然而，因?yàn)橹悄芸ǖ脑诳深A(yù)見的未來的發(fā)展，期望生產(chǎn)具有接近30μm的厚度，并且可支撐電子部件和/或電路的自支撐薄層或薄晶片。
現(xiàn)有技術(shù)公開了制造具有接近幾十微米的厚度的自支撐層的已知方法。
歐洲專利EP-A-0 849 788描述了一種制作半導(dǎo)體產(chǎn)品的方法，其中使單晶硅襯底的表面變?yōu)槎嗫椎?，然后具有所需厚度的活性層的非多孔硅層在該多孔層上外延生長。從而獲得在兩個(gè)非多孔硅層之間埋入的、多孔的、且由此弱化(weakened)的層。然后可以處理活性表面硅層以便在其上沉積另外的層，例如摻雜層，然后將粘合膜施加到該疊層上。最后，在剝掉粘合膜并在多孔層處破壞疊層，以及隨后進(jìn)行該多孔層的殘余物的后續(xù)消除之后，就可以在能自支撐的活性硅層上產(chǎn)生電子部件。
不幸的是，這種方法面臨與在多孔層上形成的晶體硅層的質(zhì)量和產(chǎn)生多孔硅層有關(guān)的問題。生產(chǎn)過程需要不常見的設(shè)備并引入金屬污染的可能性。
另外，這種方法必須在生產(chǎn)電子部件之前制作特殊的襯底，這意味著部件生產(chǎn)方法必須有較大的改變。這樣，由于成本的原因，這通常是不期望的。
基于對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說非常了解的商標(biāo)名為“Smartcut”的已知的方法的用于獲得薄層的技術(shù)也是公知的。
用于獲得薄層的所有這些技術(shù)包含將原子核素(atomic species)注入襯底或晶片的正面，即承載有或打算承載電子部件的面中。
法國專利文獻(xiàn)FR-A-2 747 506公開了一種在制作電子部件后，在襯底的正面注入生成氣體微泡(gas microbubble)的離子。
然而，通過構(gòu)成電子部件的電子活性層的注入離子可能產(chǎn)生使得這些部件不可用的缺陷。
FA-A-2 758 907要求保護(hù)通過屏蔽敏感活性區(qū)，然后產(chǎn)生弱化的不連續(xù)區(qū)來克服上述問題。然而，該方法仍然難以實(shí)現(xiàn)。
最后，F(xiàn)R-A-2 748 851提出了電子部件功能失常的上述問題的另一解決方案。在此公開的方法包括在襯底的正面上制作電子部件之前，在相同面上執(zhí)行離子注入，然后僅執(zhí)行隨后的薄層的分離。
然而，這種方法要求在產(chǎn)生電子部件之前，生產(chǎn)特殊的襯底，這可能意味著必須顯著地改變部件制作方法。由于成本原因，這通常是不期望的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述問題和攜帶具有電子部件和/或電路的自支撐層，即，低于30μm厚的層。
為此，本發(fā)明涉及產(chǎn)生支撐或用于支撐在其一個(gè)面上的至少一個(gè)電子部件和/或電路的半導(dǎo)體材料的自支撐薄層的方法，從所述半導(dǎo)體材料的晶片來看，所述晶片具有被稱為“正面”的支撐或用于支撐至少一個(gè)電子部件和/或電路的第一面，以及被稱為“后面”的相對(duì)面。
根據(jù)本發(fā)明，該方法包括由下述組成的步驟
a)從晶片的后面將原子核素(atomic species)注入其內(nèi)部，以便獲得弱化區(qū)，和由晶片的剩余部分形成的后面部分；b)將所述后面部分與所述前面部分分離，以便使所述晶片變?。灰约癱)如果需要的話，在所述前面部分的后面上重復(fù)步驟a)和b)，直到所述前面部分具有用于構(gòu)成自支撐薄層的所需厚度為止。
本發(fā)明的特征使得其可以以通過現(xiàn)有技術(shù)難以獲得的高成品率獲得薄層，而不必象通常在現(xiàn)有技術(shù)的情況那樣改變電子部件制作方法或生產(chǎn)特制的晶片。
本發(fā)明的其他有利但非限制性的單獨(dú)或結(jié)合的特征如下●在任何第一注入步驟a)之前，該方法包括通過在所述后面上執(zhí)行的機(jī)械和/或化學(xué)薄化方法，使所述晶片變薄；●包括在任何第一注入步驟之前，在所述晶片的前面上產(chǎn)生至少一個(gè)電子部件和/或電路。
●通過應(yīng)用熱處理和/或應(yīng)用外部機(jī)械應(yīng)力，來執(zhí)行分離后面部分的步驟。
●通過吹動(dòng)噴射流體來執(zhí)行分離后面部分的步驟。
●通過擦洗來執(zhí)行分離后面部分的步驟。
●通過在所述晶片的后面施加剛性元件，然后對(duì)所述剛性元件應(yīng)用熱處理和/或外部機(jī)械應(yīng)力來執(zhí)行分離后面部分的步驟。
●通過沉積來施加剛性元件。
●剛性元件是氧化硅層。
●剛性元件是剛性板。
●剛性板由單晶或多晶硅形成，或由玻璃形成。
●剛性元件是柔性薄膜。
●剛性元件是粘合薄膜。
●剛性元件是蠟層。
●在分離后面部分的步驟之前，將剛性元件施加到晶片的前面上，以及在獲得自支撐薄層后，去除所述剛性元件。
●晶片是由硅形成的。
●晶片是絕緣層覆硅晶片。
●晶片由從鍺、硅和鍺的合金(Si-Ge)、碳化硅、砷化鎵、磷化銦(InP)、氮化鎵(GaN)或氮化鋁(AlN)中選擇的材料產(chǎn)生。


本發(fā)明的其他特性和優(yōu)點(diǎn)通過以非限定性的示例性例子的形式給出的本發(fā)明的下述三個(gè)優(yōu)選實(shí)現(xiàn)的描述將變得顯而易見。參考附圖做出這一描述，其中圖1至6是示例說明本發(fā)明的方法的第一實(shí)現(xiàn)的不同連續(xù)步驟的圖；圖7至12是示例說明本發(fā)明的方法的第二實(shí)現(xiàn)的不同連續(xù)步驟的圖；圖13至17是示例說明本發(fā)明的方法的第三實(shí)現(xiàn)的連續(xù)步驟的圖；圖18至21是示例說明該方法的變型的連續(xù)步驟的圖。
具體實(shí)施例方式
應(yīng)注意到，在所描述的本發(fā)明的方法的三種實(shí)現(xiàn)中，前兩個(gè)步驟(對(duì)第一實(shí)現(xiàn)，分別在圖1和2中示例說明，對(duì)第二實(shí)現(xiàn)，分別在圖7和8中示例說明，以及對(duì)第三實(shí)現(xiàn)，分別在圖13和14中示例說明)是相同的。因此，僅在對(duì)第一實(shí)現(xiàn)的描述中詳細(xì)地描述它們。
圖1表示具有支撐或用于支撐至少一個(gè)電子部件和/或電路3的被稱為“正面”的第一平面2，以及被稱為“后面”的第二相對(duì)平面4的晶片1。
術(shù)語“電子部件和/或電路”是指在電子、光學(xué)、光電子或傳感器領(lǐng)域中，以及更廣泛的是在與半導(dǎo)體有關(guān)的應(yīng)用的領(lǐng)域中，為了產(chǎn)生部件、電路和裝置而制備的任何全部或部分產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)性元件。
措辭“支撐或用于支撐一個(gè)電子部件和/或電路”是指所述的(一個(gè)或多個(gè))部件和/或(一個(gè)或多個(gè))電路在開始本發(fā)明的方法的步驟之前已經(jīng)在所述晶片1的正面2上產(chǎn)生，或者是隨后將在所述正面2上產(chǎn)生，而本發(fā)明的方法的所有其他步驟將在被稱為“后面”的相對(duì)面上執(zhí)行。
為簡(jiǎn)化起見，在以下的描述中(以及如圖中所示)，選擇的是描述在執(zhí)行本發(fā)明的方法的各種薄化步驟之前，部件和/或電路3已經(jīng)在晶片1上產(chǎn)生的情形。
應(yīng)注意到在薄化之后產(chǎn)生部件3的現(xiàn)有技術(shù)方法中，它們已經(jīng)在正面2上產(chǎn)生。
晶片1由可能為單晶、多晶或非晶的半導(dǎo)體材料制成，特別是由基于硅的材料制成。
所述硅可以是固態(tài)的，或者其可以通過在襯底上的外延生長來獲得。
所述晶片1還可以是“絕緣層覆硅”晶片，即，包括插入在其上蝕刻有電子電路的活性硅層和充當(dāng)機(jī)械支撐的襯底之間的絕緣體的薄層。這種晶片被公知為首字母縮寫詞“SOI”。
在變型中，所述晶片1還可以由從鍺、硅和鍺的合金(Si-Ge)、碳化硅、砷化鎵、磷化銦(InP)、氮化鎵(GaN)或氮化鋁(AlN)中選擇的材料產(chǎn)生。
所述晶片1為幾百微米厚(例如，200毫米直徑硅晶片為約725μm厚)。因此，在圖1中所述晶片1未按比例示出。
然后采用上述傳統(tǒng)方法中的一種，即機(jī)械磨損和/或化學(xué)酸侵蝕，使晶片1的后面4變薄，如用箭頭A所表示的。還可以通過等離子蝕刻使其變薄。后面4是不承載電子部件的面。
獲得如圖2所示的具有在80μm至120μm范圍內(nèi)的，或甚至是50μm厚度的變薄的晶片。
所述變薄的晶片的后面具有標(biāo)號(hào)4′。
這一步驟的好處在于其可以通過使用本領(lǐng)域技術(shù)人員非常了解且為常規(guī)用法的技術(shù)，廉價(jià)地去除大量材料。然而，這一步驟僅能繼續(xù)到獲得所需厚度的薄層為止，因?yàn)槿缟纤觯鼘?dǎo)致成品率大大地降低。
如上所述在超出50μm的厚度繼續(xù)這一方法，將大大地增加晶片破裂或缺口的風(fēng)險(xiǎn)。
此外，所獲得的厚度，特別是在化學(xué)蝕刻后獲得的厚度將不再是均勻的。
此外，通過研磨的機(jī)械薄化將產(chǎn)生一被輕微破壞的幾微米厚的表面區(qū)，當(dāng)接近最終厚度時(shí)，這樣的表面區(qū)是不可接受的。
最后，在化學(xué)侵蝕后，通常在晶片的外圍的侵蝕比在中央更強(qiáng)烈。當(dāng)達(dá)到很小的厚度時(shí)，這導(dǎo)致直徑減小，從而導(dǎo)致能由部件占用的面積減小。
然而，應(yīng)注意到，雖然從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)看是有利的，但這一第一機(jī)械和/或化學(xué)薄化步驟是可選的，并且可以直接在未變薄的晶片1的后面4上執(zhí)行注入原子核素的后續(xù)步驟。
圖3所示的該方法的第三步驟包括將原子核素注入(箭頭I)所述晶片1的內(nèi)部，以便獲得在接近用于所述原子核素的平均注入深度P的深度處的弱化區(qū)5或用于缺陷的外觀的區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的基本特性，從后面4′(或如果預(yù)先未使晶片變薄，則為4)執(zhí)行所述注入。
術(shù)語“原子核素注入”是指原子核素、分子或離子的任何轟擊，其能夠?qū)⑺龊怂匾运龊怂卦谝徊牧现械淖畲鬂舛纫氲剿霾牧现?，該最大值位于相?duì)于轟擊面而確定的深度處。分子或離子原子核素利用同樣是圍繞最大值分布的能量被引入到材料中。
原子核素注入到材料中可以使用例如離子束注入機(jī)或等離子浸入注入機(jī)執(zhí)行。
最好，所述注入通過離子轟擊實(shí)現(xiàn)。這包括一離子注入步驟，在此期間用原子核素轟擊晶片1的后面。最好，這些是從稀有氣體離子(氦、氖、氪、氙)和氫氣中選擇的，采用孤立或組合的方式，以便以平均離子透深在襯底的體積中產(chǎn)生弱化區(qū)5。
然而，注入原子核素最好僅包括氫氣。
所形成的弱化區(qū)5定義出了相應(yīng)于晶片1的上面部分的從支撐部件3的正面2延伸到所述弱化區(qū)5的前面部分6，和由所述晶片1的剩余部分形成的后面部分7。
注入原子核素的能量確定從后面4′的表面計(jì)算的平均核素注入深度P，而平均注入劑量允許確定在該深度P處形成的結(jié)構(gòu)缺陷的數(shù)量。技術(shù)人員將因此調(diào)整這些參數(shù)。措辭“平均深度P”是指它不具有單一值，而是可能具有幾個(gè)相似值。
在圖3所示的實(shí)現(xiàn)中，使用高能量注入，即，以約1兆電子伏特(MeV)執(zhí)行。
作為示例性例子，通過這樣的注入能量和通過以適當(dāng)劑量(例如，1017氫原子的量級(jí))將單原子氫注入硅晶片，可能獲得約15μm的注入深度。
用于實(shí)現(xiàn)這樣的注入能量的裝置目前已經(jīng)存在。例如，在日本，Japan Atomic Energy Research Institute(JAERI)已經(jīng)開發(fā)和使用了在1MeV能量范圍內(nèi)，具有將氫離子(H-離子)保持在-1的電荷狀態(tài)的特定屬性的氫注入機(jī)。對(duì)于氦，例如國際專利申請(qǐng)WO 00/61841A使用了3.8MeV的注入能量。
圖4和5中所示的該方法的后續(xù)步驟包括分離晶片1的后面部分7。
在當(dāng)前情況下，所述后面部分7足夠厚以便形成為整體層的形式，即，形成一整體。
然后，通過采用熱處理和/或通過采用外部機(jī)械應(yīng)力，使其與前面部分6分開。
更具體地說，分離或者是僅僅在提供適當(dāng)?shù)臒峋鄯e的作用下，通過使晶片1加熱到足以分離晶片的兩個(gè)部分6和7(箭頭S，見圖6)的溫度來實(shí)現(xiàn)，或者是通過僅僅應(yīng)用外部機(jī)械應(yīng)力而沒有熱處理來實(shí)現(xiàn)。
在變型中，還能通過在熱處理步驟期間或之后施加的外部機(jī)械應(yīng)力來實(shí)現(xiàn)分離。
應(yīng)用機(jī)械應(yīng)力可以包括應(yīng)用彎曲和/或拉伸應(yīng)力，或?qū)⒓羟袘?yīng)用到兩個(gè)部分6和7上，或在將分離的層的交界處引入刀片或噴射流體(液體或氣體)，其中噴射流體可以是連續(xù)的或隨時(shí)間變化。
還可以應(yīng)用超聲波。
外部機(jī)械應(yīng)力的來源還可以是電能(應(yīng)用靜電或電磁場(chǎng))。
從熱能衍生的應(yīng)力可以源自應(yīng)用電磁場(chǎng)、電子束、熱電加熱、低溫流體、過冷流體等等。
所獲得的前面部分6構(gòu)成了具有約35μm厚度的薄層。這一薄層支撐部件和/或電路3。
在一些情況下，可以拋光所述薄層的后面部分4″(見圖6)，或者它可以經(jīng)過各種適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚硪员闫渥兂赏耆瞧矫娴?。然而，平面化并非是必需的，因?yàn)樗吘箖H僅是后面。
所獲得的薄層6具有自支撐的足夠厚度，并且可以隨后被逐個(gè)芯片地切割和轉(zhuǎn)換成例如塑化的支撐卡。芯片切割也可以在薄化之前進(jìn)行。
如果被去除的厚度，即，后面部分7的厚度不足，則在前面部分6(或薄層6)的后面部分4″上重復(fù)圖3、4和5種所述的注入和分離步驟直到它具有所需厚度，即，接近30μm的厚度為止。
應(yīng)注意到非常高的，即超出1MeV(例如5MeV)的能量注入會(huì)增加離子注入深度P以及去除更大的厚度的材料。
通過本發(fā)明的方法，當(dāng)電子部件3在注入之前存在于正面2上時(shí)，可以在不使這些部件劣化的情況下使晶片1變薄。
另外，通過了解原始晶片1的厚度以及通過適當(dāng)?shù)剡x擇原子核素注入?yún)?shù)，可以通過消除預(yù)定厚度，一遍或多遍地降低所述晶片1的厚度以便用相對(duì)精確的方式，產(chǎn)生層6的所需最終厚度。
本發(fā)明的方法允許以優(yōu)化的方式使用注入單元?？偟膩碚f，從通過高能量注入薄化以便切掉后面部分7的基本厚度開始，然后通過以較低能量注入來精制以便去除更小的厚度。
在圖7至12中示例說明了本發(fā)明的方法的第二種實(shí)現(xiàn)。
圖9示例說明在變薄的晶片的后面4′上(或甚至直接在還沒有變薄的晶片1的后面4上)執(zhí)行的注入原子核素的步驟。
在這種情況下，使用當(dāng)前在微電子領(lǐng)域中日常使用的注入機(jī)來執(zhí)行注入。注入能量較低，即，接近幾百千電子伏(keV)。
對(duì)于注入，應(yīng)當(dāng)參考第一實(shí)現(xiàn)的上述描述。
例如，當(dāng)以210keV的注入能量，利用每平方厘米(cm2)2×1016至1017單原子氫的原子范圍的注入劑量，將單原子氫注入硅中時(shí)，能夠在約1.5μm至2μm的注入深度P處產(chǎn)生弱化區(qū)5。
圖10和11示例說明分離后面部分7的步驟。
在這一小的注入厚度的范圍中，后面部分7并不剝落，或僅部分剝落。它不具有均勻外觀。形成了凸泡10并且后面部分7具有多片材料(碎屑)的外觀。
如圖11所示，然后使用例如擦洗器11或通過噴射流體流(例如，在壓力下的液體流或氣體流，諸如壓縮空氣)，使所述后面部分7分離。所使用的擦洗器11是例如，諸如在與化學(xué)機(jī)械拋光步驟(CMP)有關(guān)的微電子領(lǐng)域中日常使用的擦洗器。術(shù)語“擦洗”還包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的、能去除微粒和其他材料塊的任何等效的技術(shù)，諸如拋光或使用刮刀。
在前面部分6的后面部分4″上重復(fù)圖9、10和11所述的后面部分7的注入和分離的步驟，直到獲得如圖12所示的自支撐薄層為止。
圖13至17示例說明本發(fā)明的方法的第三實(shí)現(xiàn)。
圖15中所示的低能量原子核素注入的步驟與剛剛參考圖9所示的步驟相同。
在所述注入操作之后，將剛性元件(stiffener)12施加到變薄的晶片的后面4′(或未變薄的晶片的后面4)上。
術(shù)語“施加”既指通過沉積，諸如噴射或化學(xué)汽相沉積(CVD)的施加，又指包括將剛性板或柔性薄膜置于所述前面2上的物理施加。這些技術(shù)對(duì)技術(shù)人員來說是公知的。
剛性板可以是玻璃板或單晶或多晶硅板。
柔性薄膜可以是由塑料材料形成的薄膜，或商標(biāo)為“Teflon”的聚四氟乙烯，或粘合帶。
剛性元件還可以是蠟層。
在沉積的情況下，有利地，它是例如氧化硅(SiO2)層。
當(dāng)剛性元件12是剛性板或柔性薄膜時(shí)，其可以通過分子鍵合(molecular bonding)或通過共晶鍵合來結(jié)合。在這種情況下，襯底的后表面的表面質(zhì)量必須很高，否則必須拋光它。
所述剛性元件12還可以通過粘合劑來結(jié)合。
然后通過施加機(jī)械應(yīng)力(箭頭S)，或當(dāng)其被粘接時(shí)，通過熱處理以便去除將其粘接到晶片1上的粘合劑，或通過公知為卸下(通過適當(dāng)?shù)娜軇┑淖饔梅纸庹澈蟿?的化學(xué)處理，來去除它(見圖17)。
在后面部分6(或薄層6)的后面4″上可以重復(fù)圖15、16和17所述的操作多次，直到它具有所需厚度為止(圖6或12所示的步驟)。
最后，圖18至21示例說明本發(fā)明的方法的變型，其中，在原子核素注入步驟之前(見圖18)或在該步驟后立即(見圖19)，將剛性元件9施加到晶片1的正面2上，因此當(dāng)后面部分7被分離時(shí)，存在剛性元件9。
關(guān)于剛性元件12的描述也適用于剛性元件9，因此將不再進(jìn)一步描述所述剛性元件。
所述剛性元件9具有的唯一的功能是暫時(shí)幫助對(duì)所獲得的前面部分6的操作，特別是當(dāng)在后面上執(zhí)行的薄化操作多次重復(fù)的時(shí)候。
一旦已經(jīng)獲得自支撐層6的所需厚度，就可以在該方法的最后一個(gè)步驟期間，使用適當(dāng)?shù)奶幚?，去除該剛性元?(見圖21)。可選地，可以在切割和嵌入層6后去除它。
已經(jīng)描述過(不管選擇的實(shí)現(xiàn)方式如何)的薄化方法具有可在微電子領(lǐng)域中日常使用的標(biāo)準(zhǔn)晶片上執(zhí)行的好處，其中電子部件和/或電路利用通常的裝置安置在該標(biāo)準(zhǔn)晶片上。因此，在執(zhí)行本發(fā)明的方法之前，絕對(duì)不需要修改那些產(chǎn)生晶片的在前步驟。
一般來說，這一方法適用于在其前面上承載有或打算承載電子部件的任何襯底。
現(xiàn)在，將給出本發(fā)明的方法的幾個(gè)具體的實(shí)例。
實(shí)例1直徑為200mm以及厚度為725μm的單晶硅晶片1，其前面2支撐電子部件和/或電路3，經(jīng)受第一機(jī)械和/或化學(xué)薄化步驟。由此獲得50μm厚的變薄的晶片。
然后使用1.8×1017H+/cm2的注入劑量，利用1MeV的能量在所述變薄的晶片的后面4′上執(zhí)行注入H+離子的步驟。注入在環(huán)境溫度下執(zhí)行。平均注入深度P為15μm。
然后通過加熱到400℃，將熱應(yīng)力施加到晶片上，這允許后面部分7的剝落到約15μm的厚度。
所獲得的薄層6為35μm厚。
實(shí)例2除了在350℃下執(zhí)行熱處理以及通過利用粘合帶(臨時(shí)剛性元件)的撕開，來去除連續(xù)整體薄膜形式的后面部分7之外，過程與用于實(shí)例1所述的相同。
所獲得的薄層6為35μm厚。
實(shí)例3除在第一機(jī)械和/或化學(xué)薄化之前，將剛性元件9沉積在晶片的前面2上之外，在前的薄化和注入步驟與實(shí)例2所述的相同。這一剛性元件9是在結(jié)合前被平面化的、通過5μm厚的氧化層而被結(jié)合的硅晶片，結(jié)合通過晶片鍵合實(shí)現(xiàn)。
所獲得的薄層6為35μm厚。
實(shí)例4除了在機(jī)械和/或化學(xué)薄化之后，晶片1為35μm厚，注入是等離子注入，注入能量為200keV，平均注入深度P為2μm，注入劑量為1×1017H+/cm2以及在400℃下執(zhí)行熱處理以外，這一實(shí)例重復(fù)實(shí)例1。
然后執(zhí)行擦洗以便去除后面部分7。
所獲得的前面部分6為33μm厚。
再次重復(fù)操作循環(huán)以便獲得具有31μm的最終厚度的薄層6。
實(shí)例5除了在機(jī)械和/或化學(xué)薄化之后，晶片1為35μm厚，注入能量為200keV，平均注入深度P為2μm，以及注入劑量為1×1017H+/cm2以外，在前的薄化和注入步驟與實(shí)例1所述的相同。
在注入前，由玻璃板構(gòu)成的臨時(shí)剛性元件9被結(jié)合到前面2上。
結(jié)合通過使用UV可逆粘合劑實(shí)現(xiàn)。
在分離后面部分7之后，所獲得的前面部分6為33μm厚。
再重復(fù)操作循環(huán)兩次以便在去除剛性元件9后，獲得具有29μm的最終厚度的薄層6，必要時(shí)在每個(gè)周期之間將新的剛性元件9增加到正面2上。
實(shí)例6除了在機(jī)械和/或化學(xué)薄化之后，晶片1為40μm厚，注入能量為750keV，平均注入深度P為10μm以及注入劑量為1.3×1017H+/cm2以外，在前的薄化和注入步驟與實(shí)例1所述的相同。
另外，在注入步驟前，將由玻璃板構(gòu)成的剛性元件9結(jié)合到前面2上。結(jié)合通過使用UV可逆粘合劑實(shí)現(xiàn)。
在注入后，將由玻璃板構(gòu)成的剛性元件12結(jié)合到后面。結(jié)合通過使用UV可逆粘合劑實(shí)現(xiàn)。
然后通過在弱化區(qū)5處的兩個(gè)玻璃板之間引入刀片或空氣流或壓縮水來機(jī)械地去除后面部分7。
所獲得的自支撐層6為30μm厚。
實(shí)例7直徑為200mm和厚度為725μm的單晶硅晶片1，其前面2支撐電子部件和/或電路3，經(jīng)受第一機(jī)械和/或化學(xué)薄化步驟。由此獲得具有40μm的厚度的變薄的晶片。
然后使用1.3×1017H+/cm2的注入劑量，利用750keV的能量在后面4′上執(zhí)行注入H+離子的步驟。注入在環(huán)境溫度下執(zhí)行。平均注入深度P為10μm。
在第一機(jī)械和/或化學(xué)薄化步驟之前，將剛性元件9沉積在晶片的前面2上。所述剛性元件9為在結(jié)合之前被平面化的、經(jīng)5μm厚的氧化層而被結(jié)合的硅晶片，結(jié)合通過晶片鍵合實(shí)現(xiàn)。剛性元件保持位置直到該方法結(jié)束為止，并且在已經(jīng)獲得所需層6的的厚度時(shí)將被去除。
然后通過加熱到400℃來將熱應(yīng)力施加到晶片上，然后擦洗，這允許剝落后面部分7。
所獲得的前面部分6為30μm厚并構(gòu)成自支撐層。
在上文所述的實(shí)例中，晶片1由硅形成。
然而，其還可以由從鍺、硅和鍺的合金(SiGe)、碳化硅、砷化鎵、磷化銦、氮化鎵或氮化鋁種選擇的材料制成。晶片1還可以是SOI(絕緣層覆硅)型襯底。
權(quán)利要求
1.一種由半導(dǎo)體材料的晶片(1)產(chǎn)生支撐或用于支撐在其一個(gè)面上的至少一個(gè)電子部件和/或電路(3)的所述半導(dǎo)體材料的自支撐薄層(6)的方法，所述晶片(1)具有支撐或用于支撐至少一個(gè)電子部件和/或電路(3)的被稱為“前面”的第一面(2)，以及被稱為“后面”的相對(duì)面(4)，其特征在于，該方法包括下列步驟a)從其后面(4，4′)將原子核素注入所述晶片(1)的內(nèi)部，以便獲得一弱化區(qū)(5)，該弱化區(qū)(5)定義出從所述弱化區(qū)(5)的所述前面(2)延伸的前面部分(6)和由晶片(1)的剩余部分形成的后面部分(7)；b)將所述后面部分(7)從所述前面部分(6)分離，以便使晶片(1)變??；以及c)如果必要，則在所述前面部分(6)的后面(4″)上重復(fù)步驟a)和b)，直到所述前面部分具有用于構(gòu)成自支撐薄層(6)的所需厚度為止。
2.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生薄層的方法，其特征在于，在任何第一注入步驟a)之前，該方法還包括通過在后面(4)上執(zhí)行的機(jī)械和/或化學(xué)薄化方法，使所述晶片(1)變薄。
3.如權(quán)利要求1或2所述的產(chǎn)生薄層的方法，其特征在于，在任何第一注入步驟之前，該方法還包括在所述晶片(1)的前面(2)上產(chǎn)生至少一個(gè)電子部件和/或電路(3)。
4.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生薄層的方法，其特征在于，分離后面部分(7)的步驟，通過施加熱處理和/或施加外部機(jī)械應(yīng)力來執(zhí)行。
5.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生薄層的方法，其特征在于，分離后面部分(7)的步驟通過吹送噴射流來執(zhí)行。
6.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生薄層的方法，其特征在于，分離后面部分(7)的步驟通過擦洗(11)來執(zhí)行。
7.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生薄層的方法，其特征在于，分離后面部分(7)的步驟通過將剛性元件(12)施加到所述晶片(1)的后面(4，4′，4″)，然后向所述剛性元件(12)施加熱處理和/或外部機(jī)械應(yīng)力來執(zhí)行。
8.如權(quán)利要求7所述的產(chǎn)生薄層的方法，其特征在于，通過沉積來施加所述剛性元件(12)。
9.如權(quán)利要求8所述的產(chǎn)生薄層的方法，其特征在于，所述剛性元件(12)是氧化硅層。
10.如權(quán)利要求7所述的產(chǎn)生薄層的方法，其特征在于，所述剛性元件(12)是剛性板。
11.如權(quán)利要求10所述的產(chǎn)生薄層的方法，其特征在于，所述剛性板(12)由單晶或多晶硅形成，或由玻璃形成。
12.如權(quán)利要求7所述的產(chǎn)生薄層的方法，其特征在于，所述剛性元件(12)是柔性薄膜。
13.如權(quán)利要求7所述的產(chǎn)生薄層的方法，其特征在于，所述剛性元件(12)是粘合薄膜。
14.如權(quán)利要求7所述的產(chǎn)生薄層的方法，其特征在于，所述剛性元件(12)是蠟層。
15.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生薄層的方法，其特征在于，在分離后面部分(7)的步驟之前，將剛性元件(9)施加到所述晶片(1)的前面(2)上，以及在獲得自支撐薄層(6)之后，去除所述剛性元件(9)。
16.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生薄層的方法，其特征在于，所述晶片(1)是由硅形成的。
17.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生薄層的方法，其特征在于，所述晶片(1)是絕緣層覆硅晶片。
18.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生薄層的方法，其特征在于，所述晶片(1)由從鍺、硅和鍺的合金(Si-Ge)、碳化硅、砷化鎵、磷化銦、氮化鎵或氮化鋁中選擇的材料制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從半導(dǎo)體材料的晶片(1)，獲得用于在其一個(gè)表面上支撐至少一電子部件和/或電路的由所述材料制成的自支撐薄膜的方法，所述晶片包括支撐有或設(shè)計(jì)用于支撐至少一電子部件和/或電路(3)的第一面(2)，以及后面(4′)，所述方法的特征在于其包括下列步驟a)從其后面(4，4′)將原子核素注入所述晶片(1)的內(nèi)部，以便獲得一弱化區(qū)(5)，該弱化區(qū)(5)確定出從所述前面(2)延伸到所述弱化區(qū)(5)的前面部分(6)和由晶片(1)的剩余部分形成的后面部分(7)的界線；b)去除所述后面部分(7)，前面部分(6)；需要時(shí)在所述前面部分(6)上重復(fù)步驟a)和b)，直到所述前面部分具有用于構(gòu)成自支撐薄層的所需厚度為止。
文檔編號(hào)H01L21/762GK1568540SQ02820359
公開日2005年1月19日 申請(qǐng)日期2002年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月14日
發(fā)明者奧利維耶·雷薩克, 卡洛斯·馬聚爾, 布魯諾·吉瑟蘭 申請(qǐng)人:硅絕緣技術(shù)公司