发明名称 在基板上制作薄膜方法
摘要 本发明系揭露一种薄膜转移的方法,用来将一薄膜层自一供应基板中分离并转移至一需求基板表面。本发明之方法是先进行一离子布植制程,将离子或分子离子植入该供应基板表面,形成一离子分离层,接着利用晶圆键合法,将该供应基板与该需求基板键结成一接合体,然后再对该接合体进行一高能离子活化处理,使该等植入之离子聚合成气体分子,填充于该气体分子所造成之裂缝中,进而形成一分离膜,分离该薄膜层并转移至该需求基板上。本发明另可配合一冷却装置来移走该高能离子活化处理所产生的热流,以避免由异质材料键合的该接合体受热应力破坏。
申请公布号 TW452866 申请公布日期 2001.09.01
申请号 TW089103407 申请日期 2000.02.25
申请人 李天锡 发明人 李天锡
分类号 H01L21/268 主分类号 H01L21/268
代理机构 代理人 许锺迪 台北县永和市福和路三八九号五楼
主权项 1.一种薄膜转移制程,该薄膜转移制程系包含有下列步骤:提供一供应基板(Supply Substrate);利用一离子植入(Ion Implantation)法,于该供应基板内形成一离子分离层,使得该供应基板藉由该离子分离层形成:一薄膜层(Thin Film),该薄膜层系为该供应基板中承受离子植入的区域;以及一余质层(Remnant Substrate),该余质层系为该供应基板中不为离子植入的区域;利用一晶圆键合(Wafer Bonding)法,将一需求基板(Demand Substrate)键合于该供应基板,使该需求基板以该供应基板键结成一接合体(Bonded Structure);以及利用一高频交替(High Frequency Alternating)电场或磁场照射处理该接合体来分离该薄膜层与该余质层,使该薄膜层得以自该供应基板表面转移至该需求基板之上。2.如申请专利范围第1项所述之薄膜转移制程,其中该离子植入法系为一以电浆浸泡离子植入法(Plasma Ion Implantation Immersion)或以相异植入温度的分段植入离子法。3.如申请专利范围第1项所述之薄膜转移制程,其中该离子植入法所植入之离子包含有氢、氧、氮、氟、氯、氦或氖的离子。4.如申请专利范围第1项所述之薄膜转移制程,其中该离子植入法所植入之离子系为一分子离子(Molecular Ions)。5.如申请专利范围第1项所述之薄膜转移制程,其中该晶圆键合法系为一直接键合法(Direct Bonding)、阳极键合法(Anodic Bonding)、低温键合法(Low Temperature Bonding)、真空键合法(Vacuum Bonding)或电浆强化键合法(Plasma Enhanced Bonding)。6.如申请专利范围第1项所述之薄膜转移制程,其中该晶圆键合法另包含有一表面离子化处理,使该供应基板与该需求基板之键合面能够获得足够的键合强度(Bonding Strength)。7.如申请专利范围第1项所述之薄膜转移制程,另包含有一预热程序,进行于该离子分离层形成之后以及该晶圆键合程序之前,用来初步聚合该等植入之离子或分子离子,产生晶界裂纹,使该供应基板表面处于一欲形成气泡之高应力临界状态。8.如申请专利范围第1项所述之薄膜转移制程,其中该高频交替电场或磁场照射处理系利用一可产生高频交替电场或磁场之相关装置以产生该高频交替电场或磁场,该可产生高频交替电场或磁场之相关装置系为一微波(Microwave)、高周波(Radio Frequency)、感应耦合(Inductive Coupled)场产生装置或其他足以直接激发该接合体内之植入离子、分子离子或该等离子与基板原子之反应产物的动能的装置。9.如申请专利范围第8项所述之薄膜转移制程,其中该接合体内之植入离子、分子离子或该等离子与基板原子之反应产物的动能系直接被激发增大,与该接合体之温度无关。10.如申请专利范围第1项所述之薄膜转移制程,其中该高频交替电场或磁场照射处理系利用一可产生高频交替电场或磁场之相关装置以产生该高频交替电场或磁场,该可产生高频交替电场或磁场之相关装置系为一微波(Microwave)、高周波(Radio Frequency)、感应耦合(Inductive Coupled)场产生装置或其他足以使该接合体内之载子产生感应电流的装置。11.如申请专利范围第1项所述之薄膜转移制程,其中该供应基板另包含有一相异搀杂原子浓度层,藉以利用该供应基板中之相异搀杂原子浓度层来形成一相异载子浓度层,以于该高频交替电场或磁场照射时,产生选择性感应能量。12.如申请专利范围第11项所述之薄膜转移制程,其中该供应基板的相异搀杂原子浓度层系利用离子植入、分子束磊晶成长、液相磊晶成长或气相磊晶成长等方式所形成。13.如申请专利范围第1项所述之薄膜转移制程,其中该高频交替电场或磁场照射处理所使用之微波系统系为一固定频率之微波系统或为一可转变频率之微波系统,该固定频率微波系统之微波系使用2.45 GMz或900 MHz频率。14.如申请专利范围第13项所述之薄膜转移制程,其中该微波照射时间大于一分钟。15.如申请专利范围第1项所述之薄膜转移制程,其中在进行该高频交替电场或磁场照射处理时,该接合体系藉由一冷却装置进行冷却,使该接合体的温度低于400℃。16.一种薄膜转移制程,该薄膜转移制程系包含有下列步骤:提供一供应基板;利用一离子植入法,于该供应基板内形成一离子分离层,使得该供应基板藉由该离子分离层形成:一薄膜层,该薄膜层系为该供应基板中承受离子植入的区域;以及一余质层,该余质层系为该供应基板中不为离子植入的区域;利用一晶圆键合法,将该供应基板与一需求基板相互键合,形成一接合体;以及利用一激发植入离子动能装置,使该等植入离子聚合为气体分子,形成一分离膜,分离该薄膜层与该余质层,使该薄膜层得以自该供应基板表面转移至该需求基板之上。17.如申请专利范围第16项所述之薄膜转移制程,其中该供应基板系为一氧化铝(Al2O3)、氧化铝镧(LaAlO3)、氧化钛锶(SrTiO3)、石英(SiO2)或绝缘性氧化物基板。18.如申请专利范围第16项所述之薄膜转移制程,其中该离子植入法系为一多段式植入法,以分别于至少两相异之植入温度下,分段植入离子。19.如申请专利范围第18项所述之薄膜转移制程,其中该供应基板系由矽所构成,该离子植入法包含有一温度控制在500℃至800℃之间,植入剂量不超过81016/cm2之单原子氢离子(H+)的离子植入,以及一不大于150℃温度,植入剂量大于21016/cm2的单原子氢离子(H+)植入或以大于11016/cm2剂量的氢气体分子离子(H2+)植入。20.如申请专利范围第18项所述之薄膜转移制程,其中该供应基板系由矽所构成,该离子植入法包含有一温度控制于500℃至700℃之间,植入剂量不超过41016/cm2之氢气体分子离子(H2+)的离子植入,以及一不大于150℃温度,植入剂量大于21016/cm2的单原子氢离子(H+)植入或以大于11016/cm2剂量的氢气体分子离子(H2+)植入。21.如申请专利范围第18项所述之薄膜转移制程,其中该供应基板系由氧化铝(Al2O3)所构成,该离子植入法包含有一的温度控制于550℃至800℃之间,植入剂量不超过1.41017/cm2之单原子氢离子(H+)的离子植入,以及一不大于200℃温度,植入剂量大于61016/cm2的单原子氢离子(H+)植入或以大于31016/cm2剂量的氢气体分子离子(H2+)植入。22.如申请专利范围第18项所述之薄膜转移制程,其中该供应基板系由氧化铝(Al2O3)所构成,该离子植入法包含有一的温度控制于550℃至800℃之间,植入剂量不超过71016/cm2之氢气体分子离子(H2+)的离子植入,以及一不大于200℃温度,植入剂量大于61016/cm2的单原子氢离子(H+)植入或以大于31016/cm2剂量的氢气体分子离子(H2+)植入。23.如申请专利范围第16项所述之薄膜转移制程,其中该激发植入离子动能装置系为一用来产生高频交替电场或磁场的装置。24.如申请专利范围第23项所述之薄膜转移制程,其中该激发植入离子动能装置系为一微波、高周波或感应耦合场产生装置。25.如申请专利范围第16项所述之薄膜转移制程,其中该激发植入离子动能装置系为一高能量光束激发装置,用来产生紫外线,X光或雷射光。26.如申请专利范围第16项所述之薄膜转移制程,其中该激发植入离子动能装置系为一高温炉或红外光加热等之外部热源加热装置。27.如申请专利范围第26项所述之薄膜转移制程,其中在利用该外部热源加热装置来对该接合体加热,进行一退火处理时,该退火温度须介于该离子植入法之最高离子植入温度与最低离子植入温度之间。28.一种切割薄膜(Thin Film)的方法,该切割方法系包含有下列步骤:利用一离子植入法,于该薄膜内形成一层或一层以上之离子分离层;以及利用一高频交替电场或磁场照射该薄膜,使该等植入离子聚合为气体分子,形成一分离膜,分离该薄膜,完成薄膜切割。29.如申请专利范围第28项所述之方法,其中该离子分离层系平行于该薄膜之水平表面。30.如申请专利范围第28项所述之方法,其中该离子分离层系垂直于该薄膜之水平表面。31.如申请专利范围第28项所述之方法,其中该薄膜系由氮化镓(GaN)、矽(Silicon)、氧化铝(Al2O3)、氧化铝镧(LaAlO3)、氧化钛锶(SrTiO3)、石英(SiO2)或绝缘性氧化物所构成。32.如申请专利范围第28项所述之方法,其中该离子植入法系为一以电浆浸泡离子植入法或以相异植入温度的分段植入离子法。。33.如申请专利范围第28项所述之方法,其中该离子植入法所植入之离子包含有氢、氧、氮、氟、氯、氦或氖的离子或分子离子。34.如申请专利范围第28项所述之方法,其中该高频交替电场或磁场系为一微波、高周波或感应耦合场。图式简单说明:第一图至第五图为本发明之薄膜转移方法的制程示意图。第六图和第七图分别为本发明与先前技术之供应能量示意图。第八图至第十图为本发明之薄膜切割方法的制程示意图。
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