WO2009013255A2 - Verfahren zum uebertragen einer epitaxie-schicht von einer spender- auf eine systemscheibe der mikrosystemtechnik - Google Patents

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    • B81C2201/0174—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate for making multi-layered devices, film deposition or growing
    • B81C2201/0191—Transfer of a layer from a carrier wafer to a device wafer

Definitions

  • the invention relates to a method for transferring an epitaxial layer from a donor disk to a system disk of the microsystem technology by bonding, in particular also by thinning the disk with the epitaxial layer, in order to apply a very high-quality monocrystalline silicon layer to already produced structures of the system disk.
  • Processing of the wafer edge of the disc to be bonded is performed before the surface polish.
  • this is usually not applicable to the epitaxied wafers because mechanical processing damages the wafer surface so that it can no longer be bonded.
  • a post-polish would be the desired positive properties of the epitaxial layer, eg Getter Ober, lattice defects, etc. severely affect, so that the desired effect is no longer achieved.
  • the mentioned document aims at making it possible to bond directly into the immediate edge area, essentially smaller than 1 mm.
  • a defined edge break-off edge of the transferred layer is not an important aspect of the aforementioned technique, since in the mentioned applications in microsystem technology usually significantly larger edge exclusions are typical, which thus do not require a well-defined edge of the transferred layer.
  • a suitable structuring results from an etching mask which is missing in the edge region.
  • material from the edge region of a layer in particular an epitaxial layer, is selectively removed on the basis of an etching mask, so that a surface topography suitable for bonding is created at the edge region.
  • the layer thickness of the etched edge region - compared to an initial thickness - are at least reduced, so that the edge thickness is compatible with the requirements of the subsequent bonding process.
  • the edge thickness is set to be equal to or smaller than the thickness of the further inner region of the layer covered by the etching mask during the etching, so that in each case sufficient contact between a layer on the microsystem lens and the layer to be transferred up to given the edge area during bonding. A reliable sealing of etched pits in the immediate vicinity of the edge area can take place.
  • the inventive method allow undisturbed bonding to the wafer edge by removing or at least reducing the bead of the epitaxial layer at the edge of the wafer that arises during the epitaxial growth process before bonding.
  • This is done according to the invention in some embodiments by the etching process, for example.
  • a Siliziumussirea (claim 24) when silicon layers are considered, in the In particular, the etching mask can be provided by little effort in terms of structuring.
  • a resist mask is defined by edge decoating and free exposure of the disc bevel.
  • this is accomplished without a special photomask (claim 4, 16), so that a very flexible adaptation to different Randwulstgeometrien can take place without excessive additional manufacturing costs are generated.
  • FIG. 1 shows a cross section of a donor disk 1 with an epitaxial layer 2 and its edge bead 3.
  • FIG. 2 is a plan view of the donor disc with epitaxial layer according to FIG. 1
  • Fig. 3 The donor disc with epitaxial layer in cross-section in the two examples, wherein the edge bead 3 has been eliminated.
  • Fig. 4 The donor disc connected to the system disc 9 via the epitaxial layer (its inner portion).
  • the epitaxial layer 2 in one embodiment represents a silicon layer deposited on one
  • Silicon wafer is grown as a donor disc 1.
  • the techniques disclosed herein are also applicable in conjunction with other materials in which a layer is to be transferred to a system disk 9 by disc bonding methods (disc bonding), wherein a pronounced layer topography in the edge region 5 prevents transfer.
  • disc bonding disc bonding
  • Semiconductor materials are epitaxially grown on suitable starting materials and applied by bonding to the system disk and transferred. Also, other deposition methods often cause an unfavorable edge geometry of a layer to be transferred and it can also be achieved in this case, a selective adaptation of the edge geometry by the methods disclosed herein.
  • Fig. 2 shows a plan view of the donor disc 1 in an advanced phase of the process.
  • a photosensitive coating layer 4 or another viscous material is applied to the epitaxial layer 2, which is removed in the edge region 5, so that the layer
  • the edge region has a bent portion 5 corresponding to the rounding of the donor disk 1 and a straight disk chamfer 6.
  • the chamfer 6 may not be provided and instead a notch or the like may be provided to adjust the donor disk 1.
  • the lacquer layer 4 is removed in the region of the curved disk edge 5 by edge lacquering and in the region of the straight disk bevel 6 by free-lightening and developing.
  • the lacquer layer or material layer may be removed by edge etching, for example by selective application of solvents, etc.
  • Free-lightening takes place in one embodiment by the use of an exposure system, such as a stepper system (not shown), wherein the
  • Free exposure field is defined by the aperture or setting the exposure system. No special exposure masks are needed.
  • the aperture of the exposure system leads to an exposure or shading of the edge region 6, according to the nature of the paint material used, so that the exposed or shaded part is removed during development.
  • the combination of edge decoating and free-jet sealing thus provides a flexible process that can be adapted to different edge bead geometries and only causes low costs.
  • Fig. 3 shows a cross-sectional view of the donor disk 1 and the layer 2 in a more advanced process phase.
  • an etching process with an etching chemistry suitable for the layer 2 and the etching mask 4 is carried out, for example on the basis of a silicon etching process, when the layer 2 is made of silicon.
  • the epitaxial layer 2 is etched back so far in the edge regions 5, 6 no longer covered by the mask 4, so that a bonding without disturbing influence of the edge region is subsequently possible.
  • the edge bead 3 is etched until it disappears, ie the layer thickness in the edge region 5 or 6 is the same, except for process fluctuations, to a layer thickness of the previously covered region 2a, which lies further inwards (with respect to the edge region), Thus, "radially" within the edge region 5.
  • the layer thickness in the edge region 5, 6 is less than the thickness of the inner region 2a of the layer 2.
  • a surface 7a in the edge region 5, 6 is lower than the original epitaxial layer surface 7.
  • the resist mask 4 for a thicker bead 3 of the epitaxial layer 2 is not sufficiently resistant in the inner region
  • the resist mask 4 is a - previously applied - Hard mask 4a, eg made of silicon dioxide, structured, which then serves as the actual etching mask.
  • a - previously applied - Hard mask 4a eg made of silicon dioxide, structured, which then serves as the actual etching mask.
  • an oxide can be produced on the layer 2 by suitable oxidation methods and patterned after application of the resist mask to the etching mask 4a.
  • Embodiments other materials can be used to obtain a desired high selectivity of the etching process for removing material in the edge region 5, 6.
  • proven materials for example, silicon nitride, silicon oxynitride, etc., can be applied by surface treatment, deposition, and the like.
  • FIG. 3 shows this hard mask 4a as a further example.
  • Fig. 4 shows a cross-sectional view in a more advanced process phase.
  • the donor disc 1 is bonded to the prepared epitaxial layer 2 with the improved edge topography against a system disk 9 with prefabricated structures 10.
  • the prefabricated structures include etched pits for which the layer 2 serves as a cover. Due to the improved edge topography, it is possible in particular to reliably cover pits 10 which are arranged close to the edge region 5, 6. The bonding takes place using well-known methods.
  • the bonded donor disc is named 8.
  • Fig. 5 shows the system disk 9 with the layer 2, which is now referred to as transferred layer 11, wherein the donor disk 1 or at least the largest part thereof is removed.
  • the layer 11 can also have a certain part of its layer thickness as the material of the original donor disk 1, or the layer thickness of the
  • Layer 11 may be smaller than the original thickness of layer 2, depending on the respective procedure.
  • the original thickness of the layer 2 is adjusted so that
  • the donor disc 1 Removing the donor disc 1 reliably whose entire material is removed. If the properties of the layer are required only in contact with the structures 10, a smaller thickness can be used for the layer 2 and the Layer 1 1 may retain a portion of the material of donor disk 1 after removal.
  • the removal of the donor disk 1 or a substantial part thereof can be done by thinning, for example, grinding and / or etching. In other cases, the
  • Donor disc blasted to a desired depth, which can be done by implanting a suitable species of atoms or ions to the desired depth and subsequent cutting with a beam.
  • the donor disc 1 can serve as a new carrier of an epitaxial layer for further system discs.
  • a further embodiment relates to a method for transferring a high-quality epitaxial layer 2 from a donor disk 1 to a structured microsystem technology disk 9 by wafer bonding, in which the process-related edge bead 3 of the epitaxial layer 2 is removed by etching before bonding.
  • edge bead 3 Removing the edge bead 3 is applied to the epitaxial layer 2, a photosensitive coating layer 4, which is removed in the region of the curved edge of the disc 5 by edge decoating and in the region of the straight Scheibenfase 6 by free exposure and development. Subsequently, the epitaxial layer 2 is etched back as far as in the area no longer covered by the resist mask edge regions 5,6, that of
  • Edge bead disappears or the corresponding edge area becomes lower than the original epitaxial layer surface 7.
  • the donor disc 1 with epitaxial layer 2 is bonded via the epitaxial layer 2 to the system disc 9 on the side of the system disc structure 10 by bonding.
  • the donor disc 1 is removed by back-thinning of the epitaxial layer 2.
  • Yet another embodiment relates to a method for transferring a high-quality epitaxial layer 2 from a donor disk 1 to a structured microsystem technology disk 9 by wafer bonding, in which the process-related edge bead 3 of the epitaxial layer 1 is removed by etching before bonding. To remove the edge bead 3 is on the epitaxial layer 2 a
  • the donor disk 1 is placed and bonded to the epitaxial layer 2 via the epitaxial layer 2 on the system disk 9 (on the side of the system disk structure 10) by bonding.
  • the donor disc 1 can be removed by back-thinning of the epitaxial layer 2.

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Abstract

Zum Bonden einer Spenderscheibe (1) und einer Systemscheibe (9) wird ein Randwulst (3) einer Epitaxie-Schicht (2) auf der Spenderscheibe durch eine Ätzung abgeflacht oder vollständig entfernt, so dass ein zuverlässiger Kontakt nach dem Bonden bis hin zum Randbereich (5,6) möglich ist. Die Erzeugung der Ätzmaske erfolgt mit Hilfe einer Lackschicht (4) sowie durch Randentlackung, Freibelichten und Entwickeln ohne eine spezielle Fotomaske.

Description

Verfahren zum Uebertragen einer Epitaxie-Schicht von einer Spender- auf eine Systemscheibe der Mikrosystemtechnik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen einer Epitaxie-Schicht von einer Spenderscheibe auf eine Systemscheibe der Mikrosystemtechnik durch Bonden, insbesondere auch mit einem Rückdünnen der Scheibe mit der Epitaxie-Schicht, um eine sehr hochwertige einkristalline Siliziumschicht auf bereits gefertigte Strukturen der Systemscheibe aufzubringen.
Prozesse bei denen durch Waferbonden und Rückdünnen bzw. Absprengen Schichten von einer Spender- auf eine Prozess- oder Systemscheibe übertragen werden, sind seit mehreren Jahren bekannt, vgl. Tong & Gössele "Semiconductor Wafer Bonding", ECS Monography ISBN 0-471 -57481 -3, und werden inzwischen auch industriell eingesetzt, z.B. zur Herstellung von SOI-Wafern (Silicon On Insulator Wafer). In der DE 102 57 097 B4 - Verfahren zur Herstellung von mikroelektromechanischen Systemen (Microelectromechanical Systems: MEMS) mittels Silizium-Hochtemperatur- Fusionsbonden - wurde auch die Notwendigkeit zum Übertragen von Epitaxie-Schichten mittels Waferbonden erwähnt, um hinsichtlich ihres Volumens qualitativ hochwertige
Siliziumschichten auf strukturierte Wafer aufzubringen. In der Praxis erwies sich das Bonden von Wafern mit Epitaxie-Schichten als problematisch, da sich beim Epitaxie- Prozess am Scheibenrand ein Wulst ergibt, der typisch ist für den Epitaxieprozess und typischerweise weder durch die Prozessführung noch durch eine Randbearbeitung des Wafers vor dem Epitaxie-Prozess verhindert werden kann. Dieser Wulst verhindert oder verschlechtert aufgrund seiner Höhe das Bonden über einen größeren Bereich hinweg, beginnend am Waferrand. Da mit steigender Epitaxie-Schichtdicke der Randwulst in seiner Höhe zunimmt, kann z.B. beim Bonden von einer Epitaxie-Scheibe auf eine Scheibe mit geätzten Gruben, bspw. als Absolutdruck-Sensorsubstrat, bis mehrere Zentimeter vom Rand weg nicht das benötige Vakuum eingeschlossen werden.
Aus der DE-A 103 55 728 A1 - Verfahren und Anordnung zur Herstellung von Halbleitersubstraten mit vergrabenen Schichten durch Verbinden von Halbleiterscheiben (Bonden) - ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine mechanische
Bearbeitung des Waferrandes der zu bondenden Scheibe vor der Oberflächenpolitur vorgenommen wird. Dies ist jedoch für die epitaxierten Wafer in der Regel nicht anwendbar, da die mechanische Bearbeitung die Scheibenoberfläche beschädigt, so dass diese nicht mehr gebondet werden kann. Eine Nachpolitur würde jedoch die gewünschten positiven Eigenschaften der Epitaxie-Schicht, z.B. Getterwirkung, Gitterfehler, etc. stark beeinträchtigen, so dass der gewünschte Effekt nicht mehr erreicht wird. Die erwähnte Schrift zielt darauf, ein Bonden bis in den unmittelbaren Randbereich, im Wesentlichen kleiner als 1 mm, möglich zu machen. Ferner ist eine definierte Randabbruchkante der übertragenen Schicht kein wichtiger Aspekt der zuvor genannten Technik, da bei den angesprochenen Anwendungen in der Mikrosystemtechnik zumeist noch deutlich größere Randausschlüsse typisch sind, die somit eine genau definierte Kante der übertragenen Schicht nicht erforderlich machen.
Es ist Aufgabe der Erfindung ein einfaches und kostengünstiges Verfahren anzugeben, mit dem eine zu übertragenden Schicht im Randbereich geeignet gestaltet wird, damit ein definiertes Bonden der Schicht bis zum Scheibenrand ermöglicht wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch Verfahren entsprechend den Ansprüchen 1 oder 13 gelöst. Eine geeignete Strukturierung ergibt sich durch eine im Randbereich fehlende Ätzmaske.
In diesen Verfahren wird so Material vom Randbereich einer Schicht, insbesondere einer Epitaxie-Schicht, selektiv auf Grundlage einer Ätzmaske entfernt, so dass eine für das Bonden geeignete Oberflächentopographie am Randbereich geschaffen wird. Dazu kann die Schichtdicke des geätzten Randbereichs - gegenüber einer Anfangsdicke - zumindest verringert werden, so dass die Randdicke mit den Anforderungen des nachfolgenden Bondprozesses verträglich ist.
In vorteilhaften Ausführungsformen wird die Randdicke gleich oder kleiner eingestellt als die Dicke des von der Ätzmaske während des Ätzens abgedeckten, weiter innen liegenden Bereichs der Schicht, so dass in jedem Falle ein ausreichender Kontakt zwischen einer Schicht auf der Mikrosystemtechnikscheibe und der zu übertragenden Schicht bis zu dem Randbereich beim Bonden gegeben ist. Eine zuverlässige Abdichtung von geätzten Gruben in unmittelbarer Nähe des Randbereichs kann stattfinden.
Insbesondere erlauben die erfindungsgemäßen Verfahren ein ungestörtes Bonden bis zum Waferrand, indem der im Epitaxie-Prozess entstehende Wulst der Epitaxie-Schicht am Scheibenrand vor dem Bonden entfernt oder zumindest verringert wird. Dies erfolgt erfindungsgemäß in einigen Ausführungsformen durch den Ätzprozess, bspw. einen Siliziumätzprozess (Anspruch 24), wenn Siliziumschichten betrachtet werden, bei dem insbesondere die Ätzmaske durch geringen Aufwand im Hinblick auf die Strukturierung bereit gestellt werden kann.
In einer Erfindung (Anspruch 13) wird dazu eine Lackmaske durch Randentlackung und Freibelichtung der Scheibenfase definiert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird dies ohne eine spezielle Fotomaske bewerkstelligt (Anspruch 4, 16), so dass eine sehr flexible Anpassung auf unterschiedliche Randwulstgeometrien stattfinden kann, ohne dass übermäßige zusätzliche Herstellungskosten erzeugt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen der Ansprüche 1 und 13 sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der Zeichnung erläutert und ergänzt. Es zeigen in schematischen Darstellungen
Fig. 1 Einen Querschnitt einer Spenderscheibe 1 mit einer Epitaxieschicht 2 und ihrer Randwulst 3.
Fig. 2 Eine Aufsicht der Spenderscheibe mit Epitaxieschicht gemäß Figur 1 .
Fig. 3 Die Spenderscheibe mit Epitaxieschicht im Querschnitt in den zwei Beispielen, wobei der der Randwulst 3 beseitigt wurde.
Fig. 4 Die mit der Systemscheibe 9 über die Epitaxieschicht (ihren inneren Bereich) verbundene Spenderscheibe.
Fig. 5 Die Systemscheibe 9 mit der übertragenen Epitaxie-
Schicht 1 1 nach dem Abtrag der Spenderscheibe oder zumindest eines wesentlichen Teils davon.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer Spenderscheibe 1 , auf der sich eine zu transferierende Epitaxie-Schicht 2 mit einem typischen Randwulst 3 befindet, der in einem Randbereich 5 zu einer ausgeprägten Topographie führt. Die Epitaxie-Schicht 2 repräsentiert in einer Ausführungsform eine Siliziumschicht, die auf einer
Siliziumscheibe als Spenderscheibe 1 aufgewachsen wird. Die hierin offenbarten Techniken sind auch in Verbindung mit anderen Materialien anwendbar, in denen eine Schicht durch Scheibenverbundverfahren (Scheibenbonden) auf eine Systemscheibe 9 zu übertragen ist, wobei eine ausgeprägte Schichttopographie im Randbereich 5 ein Übertragen verhindert. So können beispielsweise eine Vielzahl von verschiedenen
Halbleitermaterialien epitaktisch auf geeignete Ausgangsmaterialien aufgewachsen werden und durch Bonden auf die Systemscheibe aufgebracht und übertragen werden. Auch bewirken andere Abscheideverfahren häufig eine ungünstige Randgeometrie einer zu übertragenden Schicht und es kann auch in diesem Falle eine selektive Anpassung der Randgeometrie durch die hierin offenbarten Verfahren erreicht werden.
Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf die Spenderscheibe 1 in einer fortgeschrittenen Phase des Prozesses. Zum Entfernen oder zumindest Verringern des Randwulstes 3 wird auf die Epitaxie-Schicht 2 eine fotoempfindliche Lackschicht 4 oder ein anderes viskoses Material aufgebracht, die bzw. das im Randbereich 5 entfernt wird, so dass die Schicht
2 im Randbereich 5 freigelegt ist. In der gezeigten Ausführungsform weist der Randbereich einen gebogenen Abschnitt 5 entsprechend der Rundung der Spenderscheibe 1 und eine gerade Scheibenfase 6 auf. In anderen Beispielen kann die Fase 6 nicht vorgesehen und stattdessen ist eine Kerbe oder ähnliches zur Justierung der Spenderscheibe 1 vorgesehen sein.
In der gezeigten Ausführungsform wird die Lackschicht 4 im Bereich des gebogenen Scheibenrandes 5 mittels Randentlackung und im Bereich der geraden Scheibenfase 6 durch Freibelichten und Entwickeln entfernt. In anderen Ausführungsformen kann die Lackschicht oder Materialschicht durch Randätzung, bspw. durch selektives Aufbringen von Lösungsmitteln, etc. entfernt werden. Durch die Freilegung der Schicht 2 an deren
Rand wird somit aus der Lackschicht 4 eine "Ätzmaske" erzeugt, die der Einfachheit halber im Weiteren auch durch das Bezugszeichen 4 bezeichnet wird.
Das Freibelichten erfolgt in einer Ausführungsform durch die Verwendung einer Belichtungsanlage, so einer Stepperanlage (nicht gezeigt), wobei das
Freibelichtungsfeld durch die Blendenstellung oder -einstellung der Belichtungsanlage definiert wird. Es werden keine speziellen Belichtungsmasken benötigt. Die Blendenstellung der Belichtungsanlage führt zu einer Belichtung bzw. Abschattung des Randbereichs 6, entsprechend der Art des verwendeten Lackmaterials, so dass beim Entwickeln der belichtete bzw. abgeschattete Teil entfernt wird. Durch die Kombination von Randentlackung und Freibelichtung steht somit ein flexibler Prozess zur Verfügung, der an verschiedene Randwulstgeometrien angepasst werden kann und nur geringe Kosten verursacht.
Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht der Spenderscheibe 1 und der Schicht 2 in einer weiter fortgeschrittenen Prozessphase. Im Anschluss an die Erzeugung der Ätzmaske 4 wird ein Ätzprozess mit einer für die Schicht 2 und die Ätzmaske 4 geeigneten Ätzchemie ausgeführt, bspw. auf Grundlage eines Siliziumätzprozesses, wenn die Schicht 2 aus Silizium aufgebaut ist. Somit wird die Epitaxie-Schicht 2 in dem durch die Maske 4 nicht mehr abgedeckten Randbereichen 5, 6 so weit zurückgeätzt, dass nachfolgend ein Bonden ohne störenden Einfluss des Randbereichs möglich ist.
In einer Ausführungsform wird der Randwulst 3 geätzt, bis er verschwindet, d.h. die Schichtdicke im Randbereich 5 bzw. 6 ist gleich, bis auf Prozessfluktuationen, zu einer Schichtdicke des zuvor abgedeckten Bereichs 2a, der weiter innen liegt (mit Bezug auf den Randbereich), also "radial" innerhalb des Randbereichs 5. In anderen Ausführungsformen wird die Schichtdicke im Randbereich 5, 6 geringer als die Dicke des inneren Bereichs 2a der Schicht 2. Eine Oberfläche 7a im Randbereich 5,6 liegt niedriger als die ursprüngliche Epitaxie-Schichtoberfläche 7.
Sollte für das Ätzen der Schicht 2, bspw. in Form einer Siliziumätzung, die Lackmaske 4 für einen dickeren Randwulst 3 der Epitaxie-Schicht 2 nicht ausreichend widerstandsfähig im inneren Bereich sein, wird in anderen Ausführungsformen mit Hilfe der Lackmaske 4 eine - zuvor aufgebrachte - Hartmaske 4a, z.B. aus Siliziumdioxid, strukturiert, die dann als eigentliche Ätzmaske dient. Bspw. kann ein Oxid durch geeignete Oxidationsverfahren auf der Schicht 2 hergestellt werden und nach Aufbringen der Lackmaske zu der Ätzmaske 4a strukturiert werden. In anderen
Ausführungsformen können andere Materialien eingesetzt werden, um eine gewünschte hohe Selektivität des Ätzprozesses zur Entfernung von Material im Randbereich 5, 6 zu erhalten. So können bewährte Materialien, bspw. Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid, etc. durch Oberflächenbehandlung, Abscheidung und dergleichen aufgebracht werden. In Figur 3 ist diese Hartmaske 4a als weiteres Beispiel eingezeichnet.
Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht in einer weiter fortgeschrittenen Prozessphase. Nach dem Entfernen der Ätzmaske 4, 4a, also Lackmaske oder Hartmaske, wird die Spenderscheibe 1 mit der präparierten Epitaxie-Schicht 2 mit der verbesserten Randtopographie gegen eine Systemscheibe 9 mit vorgefertigten Strukturen 10 gebondet. In der gezeigten Ausführungsform enthalten die vorgefertigten Strukturen geätzte Gruben, für die die Schicht 2 als Abdeckung dient. Durch die verbesserte Randtopographie können besonders Gruben 10 zuverlässig abgedeckt werden, die nahe an dem Randbereich 5, 6 angeordnet sind. Das Bonden findet unter Anwendung gut bekannter Verfahren statt. Die gebondete Spenderscheibe ist mit 8 benannt.
Fig. 5 zeigt die Systemscheibe 9 mit der Schicht 2, die nun als übertragene Schicht 11 bezeichnet ist, wobei die Spenderscheibe 1 oder zumindest der größte Teil davon entfernt ist. Die Schicht 11 kann auch einen gewissen Teil ihrer Schichtdicke als Material der ursprünglichen Spenderscheibe 1 aufweisen, oder die Schichtdicke der
Schicht 11 kann kleiner sein als die ursprüngliche Dicke der Schicht 2, wobei dies von der entsprechenden Verfahrensweise abhängt.
Wenn die Schicht 11 über die gesamte Dicke hinweg die Eigenschaften der Schicht 2 aufweisen soll, wird die ursprüngliche Dicke der Schicht 2 so eingestellt, dass beim
Entfernen der Spenderscheibe 1 zuverlässig deren gesamtes Material entfernt wird. Wenn die Eigenschaften der Schicht lediglich im Kontakt mit den Strukturen 10 erforderlich sind, kann eine geringere Dicke für die Schicht 2 verwendet werden und die Schicht 1 1 kann einen Teil des Materials der Spenderscheibe 1 nach dem Entfernen behalten.
Die Entfernung der Spenderscheibe 1 oder eines wesentlichen Teils davon kann durch Dünnen, bspw. Schleifen und/oder Ätzen erfolgen. In anderen Fällen wird die
Spenderscheibe entsprechend einer gewünschten Tiefe abgesprengt, was durch Implantation einer geeigneten Sorte von Atomen oder Ionen bis zu der gewünschten Tiefe und anschließendes Schneiden mit einem Strahl erfolgen kann. In diesem Falle kann die Spenderscheibe 1 für weitere Systemscheiben als neuer Träger einer Epitaxie- Schicht dienen.
Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren zum Übertragen einer qualitativ hochwertigen Epitaxie-Schicht 2 von einer Spenderscheibe 1 auf eine strukturierte Mikrosystemtechnikscheibe 9 durch Waferbonden, bei dem vor dem Bonden der prozessbedingte Randwulst 3 der Epitaxie-Schicht 2 durch Ätzen entfernt wird. Zum
Entfernen des Randwulstes 3 wird auf die Epitaxie-Schicht 2 eine fotoempfindliche Lackschicht 4 aufgebracht, die im Bereich des gebogenen Scheibenrandes 5 mittels Randentlackung und im Bereich der geraden Scheibenfase 6 durch Freibelichten und Entwickeln entfernt wird. Anschließend wird die Epitaxie-Schicht 2 in den durch die Lackmaske nicht mehr abgedeckten Randbereichen 5,6 soweit zurückgeätzt, dass der
Randwulst verschwindet, bzw. das entsprechende Randgebiet niedriger als die ursprüngliche Epitaxie-Schichtoberfläche 7 wird.
Nach dem Entfernen des fotoempfindlichen Lacks 4 wird die Spenderscheibe 1 mit Epitaxie-Schicht 2 über die Epitaxie-Schicht 2 mit der Systemscheibe 9 auf der Seite der Systemscheibenstruktur 10 durch Bonden verbunden.
Anschließend wird die Spenderscheibe 1 durch Rückdünnen von der Epitaxie-Schicht 2 entfernt.
Eine noch weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren zum Übertragen einer qualitativ hochwertigen Epitaxie-Schicht 2 von einer Spenderscheibe 1 auf eine strukturierte Mikrosystemtechnikscheibe 9 durch Waferbonden, bei dem vor dem Bonden der prozessbedingte Randwulst 3 der Epitaxie-Schicht 1 durch Ätzen entfernt wird. Zum Entfernen des Randwulstes 3 wird auf die Epitaxie-Schicht 2 eine
Oxidschicht und auf diese eine fotoempfindliche Lackschicht 4 aufgebracht, die im Bereich des gebogenen Scheibenrandes 5 mittels Randentlackung und im Bereich der geraden Scheibenfase 6 durch Freibelichten und Entwickeln entfernt wird. Anschließend wird die Oxidschicht in dem durch die Lackmaske nicht mehr abgedeckten Randbereichen 5,6 weggeätzt, worauf die restliche Lackschicht 4 entfernt wird und die Oxidschicht als Schutzschicht für eine folgende Ätzung dient, bei der der Randwulst zurückgeätzt wird oder so geätzt wird, dass in dem Randbereich ein Niveau erreicht wird, das niedriger als die ursprüngliche Epitaxie-Schicht Oberfläche 7 ist.
Danach kann die Oxidschicht abgelöst werden. Die Spenderscheibe 1 wird mit der Epitaxie-Schicht 2 über die Epitaxie-Schicht 2 auf der Systemscheibe 9 (auf der Seite der Systemscheibenstruktur 10) durch Bonden platziert und verbunden.
Anschließend kann die Spenderscheibe 1 durch Rückdünnen von der Epitaxie- Schicht 2 entfernt werden.
Bezugszeichen
(gleiche Bezeichnungen für gleiche Elemente in unterschiedlichen Figuren)
1 Spenderscheibe
2 Epitaxie-Schicht
3 Randwulst der Epitaxie-Schicht
4 fotoempfindliche Lackschicht 4a Hartmaske 5 Bereich der Randentlackung
6 Bereich der Freibelichtung an Scheibenfase
7 abgesenkter Rand
8 gebondete Spenderscheibe mit Epitaxie-Schicht 9 Systemscheibe strukturiert
10 Systemscheibenstruktur
11 übertragene Epitaxie-Schicht

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Übertragen einer Epitaxie-Schicht (2) von einer
5 Spenderscheibe (1 ) auf eine strukturierte Scheibe (9) der Mikrosystemtechnik durch Waferbonden, wobei das Verfahren umfasst
Bilden einer Ätzmaske auf der Epitaxie-Schicht (2), wobei die
Ätzmaske einen Randbereich (5, 6) der Epitaxie-Schicht (2) mit einem Randwulst (3) nicht abdeckt; lo - Entfernen von Material der Epitaxie-Schicht (2) in dem nicht abgedeckten Randbereich (5, 6), so dass der Randwulst (3) der
Epitaxie-Schicht (2) zumindest verkleinert wird;
Verbinden der Spenderscheibe (1 ) und der strukturierten
Mikrosystemtechnikscheibe (9) über die Epitaxie-Schicht (2); i5 - Entfernen zumindest eines Teils der Spenderscheibe.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Bilden der Ätzmaske umfasst: Aufbringen einer Lackschicht (4) und Entfernen eines Teils der Lackschicht im Randbereich (5,6).
20
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Entfernen eines Teils der Lackschicht umfasst: Entfernen der Lackschicht mittels Randentlackung im Bereich eines gebogenen Scheibenrandes (5) und Freibelichten und Entwickeln im Bereich einer geraden Scheibenfase (6).
25
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Freibelichten durch Verwendung einer Stepperanlage erfolgt, in der ein Freibelichtungsfeld durch eine Blendenstellung oder solche Einstellung definiert wird, so dass keine spezielle Belichtungsmaske benötigt wird.
30
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Bilden der Ätzmaske ferner umfasst: Bilden einer Hartmaskenschicht (4a) auf der Epitaxie-Schicht (2) und Strukturieren der Hartmaskenschicht, so dass der Randbereich (5,6) der Epitaxie-Schicht (2) freigelegt wird.
35
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Bilden der Hartmaskenschicht umfasst: Erzeugen einer Oxidschicht auf der Epitaxie-Schicht (2).
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Hartmaskenschicht mittels einer Lackschicht strukturiert wird, die vor dem Entfernen von Material der Epitaxie- Schicht (2) entfernt wird.
5 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Dicke der Epitaxie-
Schicht im Randbereich (5,6) nach der Entfernung von Material der Epitaxie- Schicht kleiner oder gleich einer Schichtdicke eines abgedeckten inneren Bereichs der Epitaxie-Schicht ist.
lo 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Entfernen zumindest eines Teils der Spenderscheibe umfasst: Rückdünnen der Spenderscheibe (1 ).
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Entfernen zumindest eines Teils der Spenderscheibe umfasst: Absprengen des Teils der i5 Spenderscheibe.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, wobei der abgesprengte Teil der Spenderscheibe als neue Spenderscheibe verwendet wird.
20 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei die Epitaxie-Schicht (2) auf einer strukturierten Seite (10) der Systemscheibe (9) als Mikrosystemtechnikscheibe verbunden wird.
25
13. Verfahren zum Übertragen einer Schicht (2) von einer Spenderscheibe (1 ) auf eine strukturierte Mikrosystemtechnikscheibe (9) durch ein Waferbonden, wobei das Verfahren umfasst
Bilden einer Ätzmaske auf der Schicht (2) durch Aufbringen 5 einer fotoempfindliche Lackschicht (4) und Entfernen eines
Abschnitts der Lackschicht (4) im Bereich eines gebogenen Scheibenrandes (5) mittels Randentlackung und im Bereich einer geraden Scheibenfase (6) durch Freibelichten und Entwickeln, lo - Entfernen von Material der Schicht (2) in dem von der Ätzmaske nicht abgedeckten Bereich der Scheibenphase und des gebogenen Scheibenrandes;
Verbinden der Spenderscheibe (1 ) und der Scheibe (9) der Mikrosystemtechnik über einen inneren Abschnitt der i5 Schicht (2).
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Bilden der Ätzmaske ferner umfasst: Herstellen eines Hartmaskenmaterials (4a) auf der Schicht (2) vor dem Aufbringen der Lackschicht (4) und Strukturieren des Hartmaskenmaterials
20 mittels der Lackschicht.
15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei Bilden der Ätzmaske umfasst: Bilden einer Lackmaske aus der Lackschicht (4) und Verwenden der Lackmaske als die Ätzmaske.
25
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Freibelichten durch Verwendung einer Stepperanlage ohne spezielle Belichtungsmaske erfolgt, wobei die Blendeneinstellung angepasst wird.
30 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, das ferner umfasst: Rückdünnen der Spenderscheibe (1 ) nach dem Verbinden mit der Mikrosystemtechnikscheibe.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, das ferner umfasst: Absprengen 35 der Spenderscheibe (1 ).
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei die Schicht (2) im Randbereich nach dem Entfernen von Material eine Schichtdicke aufweist, die kleiner ist als eine Schichtdicke in einem von der Ätzmaske abgedeckten Bereich der Schicht ist.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei die Schicht (2) mit einer Seite der Scheibe der Mikrosystemtechnik verbunden wird, die geätzte Gruben als Strukturen aufweist.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, wobei die Schicht (2) durch
Epitaxie auf der Spenderscheibe hergestellt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 13 oder Anspruch 21 , wobei die Schicht (2) eine hochwertige einkristalline Siliziumschicht ist.
23. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der nicht abgedeckte Bereich der Schicht (2) radial innerhalb des Randbereichs (5,6) gelegen ist.
24. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 13, wobei das Entfernen von Material der Schicht (2) in deren Randbereich (3,5,6) durch einen Siliziumätzprozess erfolgt.
* * * * *
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