專利名稱：半導(dǎo)體器件制造期間的局部退火的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造期間的光學(xué)退火，且特別但非排他地涉及 在該襯底移除之后，通過(guò)使用激光或燈在半導(dǎo)體器件制造期間的退火。
背景技術(shù)：
許多半導(dǎo)體器件被大規(guī)模制造在襯底上。在制造中，它們與至少一個(gè) 金屬層結(jié)合。大部分在半導(dǎo)體器件制造期間施加到半導(dǎo)體器件的金屬層都 要在施加它們之后進(jìn)行退火。通常在烘箱等中以一段時(shí)間并以預(yù)定溫度進(jìn)
行退火。通常該溫度較高，例如，用于實(shí)現(xiàn)n型GaN的歐姆接觸金屬的退 火溫度是900°C[Z. Fan et al， Applied Physics Letters,第68巻，第1672 頁(yè)，1996]。使用較高的溫度存在許多問(wèn)題，其使得器件的性能退化。例 如，多余的原子擴(kuò)散會(huì)在高退火溫度下發(fā)生，其降低了器件的性能。希望 在低溫下實(shí)現(xiàn)退火，特別是在室溫下。因?yàn)樵诰?例如像襯底、外延 層、金屬、電介質(zhì)等等)上的不同材料的熱膨脹系數(shù)之間的差異，故當(dāng)對(duì) 整個(gè)晶片施加熱處理時(shí)，常規(guī)退火通常導(dǎo)致晶片中的熱應(yīng)力。如果該應(yīng)力 沒有被適當(dāng)緩解，則其通常導(dǎo)致晶片中裂縫或薄膜從晶片剝落，或在晶片 中生成缺陷。特別是存在于某些襯底剝離并且將外延層鍵合到作為新襯底 的另 一機(jī)械支撐物的晶片制造技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一優(yōu)選方面，在半導(dǎo)體器件制造工藝中，該半導(dǎo)體器件制造在 襯底上，且包括至少一個(gè)金屬層，移除該襯底之后并施加一第二襯底，提 供通過(guò)在該至少一個(gè)金屬層上應(yīng)用電磁輻射束來(lái)退火該至少一個(gè)金屬層的 步驟。
根據(jù)第二優(yōu)選方面，提供一半導(dǎo)體器件制造工藝，該半導(dǎo)體器件制造在襯底上并且包括至少一個(gè)金屬層，該工藝包括從半導(dǎo)體器件上移除該襯 底，在該至少一個(gè)金屬層上形成一第二襯底，以及通過(guò)在該至少一個(gè)金屬 層上的多處位置應(yīng)用電磁輻射束來(lái)退火該至少一個(gè)金屬層。
上述兩個(gè)方面中，該第二襯底可以在該襯底移除之前或之后施加到該 半導(dǎo)體器件。該電磁輻射可以是激光束、來(lái)自至少一個(gè)燈的光線或來(lái)自一 組燈的光線。
該第二襯底可以施加到該半導(dǎo)體器件的第二表面上，該襯底已經(jīng)從該 半導(dǎo)體器件的第一表面移除，該第一和第二表面是不同的。該第一表面可 以相對(duì)該第二表面。
施加激光束的持續(xù)時(shí)間還可以取決于該至少一個(gè)金屬層的金屬以及該 至少一個(gè)金屬層的厚度。該激光束的頻率和強(qiáng)度取決于該至少一個(gè)金屬層 的金屬、該至少一個(gè)金屬層的厚度以及該半導(dǎo)體器件的材料。
可以有多個(gè)金屬層。該多個(gè)金屬層可以順序或同時(shí)退火。該激光束可 以順序施加到該多個(gè)位置。
該激光束可以直接施加到該至少一個(gè)層或可以穿過(guò)該半導(dǎo)體器件直接 施加到該至少一個(gè)金屬層。其可以施加到該至少一個(gè)金屬層和該半導(dǎo)體器 件之間的界面。
電磁輻射束可以施加到該至少一個(gè)金屬層上的多處位置。
上述兩個(gè)方面中，該位置的數(shù)量和間隔取決于該至少一個(gè)金屬層的金 屬以及該至少一個(gè)金屬層的厚度。
在電磁輻射束源和半導(dǎo)體器件之間可以設(shè)置一個(gè)掩模；該屏蔽具有至
少一個(gè)貫穿其的光柵，用于電磁輻射束通過(guò)該至少一個(gè)光柵。該至少一個(gè) 光柵的尺寸和形狀實(shí)質(zhì)上可以與該至少一個(gè)金屬層相同。


為了使得本發(fā)明可以被全面理解并容易地轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)效果，現(xiàn)在將僅 通過(guò)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的非限制性實(shí)例描述，該描述參照闡述性附圖。
附圖中
圖1是半導(dǎo)體器件的優(yōu)選方式的示意性垂直截面圖，在該半導(dǎo)體器件上實(shí)施一優(yōu)選方法；以及
圖2是相應(yīng)于圖1的移除該第一襯底之后的示意圖； 圖3是相應(yīng)于圖1和2的形成該第二襯底之后的示意圖； 圖4是相應(yīng)于圖1到3的形成歐姆接觸層之后的側(cè)面圖； 圖5是相應(yīng)于圖4的頂視圖6是圖4和5的半導(dǎo)體器件在退火期間的示意頂視圖7是相應(yīng)于圖6的側(cè)面圖8是相應(yīng)于圖7的局部側(cè)面圖；以及
圖9是相應(yīng)于圖6的第二實(shí)施例的示意側(cè)面具體實(shí)施例方式
參照附圖，示出襯底3，其上是從一開始就組合在半導(dǎo)體器件上的外 延層1和量子阱層。如圖2所示，通過(guò)公知技術(shù)，從量子阱層2和外延層 1移除該襯底。第二襯底4 (例如銅)施加到外延層1上(圖3)。圖4和 5示出之后將歐姆接觸層5形成在外延層1上。所有這些可以依照一個(gè)或 多個(gè)我們?cè)缙诘纳暾?qǐng)PCT/SG2003/00022 、 PCT/SG2003/000223 、 PCT/SG2005/00061 、 PCT/SG2005/000062 、 SG200506301-1 和 SG200506897-8;通過(guò)參考上述公開內(nèi)容而整體并入于此。
第二襯底4優(yōu)選形成于半導(dǎo)體器件20的第二表面32上，襯底3已經(jīng) 從半導(dǎo)體器件20的第一表面30移除，該第一和第二表面30、 32是不同 的。優(yōu)選地，該第一和第二表面30、 32是相對(duì)表面。該第二襯底4可以 在該襯底3移除之前或之后形成在或施加到第二表面上。
圖6中示出用于產(chǎn)生電磁輻射束16的裝置14。該裝置14可以是激 光、至少一個(gè)燈或一組燈。該襯底4具有許多裝配在該襯底4之上的半導(dǎo) 體器件20。雖然示出了十二個(gè)半導(dǎo)體器件20，但可以是任何合適的數(shù) 目。形成歐姆接觸5之后(移除襯底3之后)，退火該歐姆接觸5以使它 們能夠與外延層1更堅(jiān)固地粘附。其是采取在外延層1和歐姆接觸層5的 界面融合的形式。
該裝置14生成束16。如果該裝置14是激光，則該束16將是激光束，或者如果該裝置14是至少一個(gè)燈或一組燈，則該束16將是具有所需 頻率的光線。該束16在歐姆接觸5暴露的表面上聚焦。因此通過(guò)束16加 熱歐姆接觸5。由于歐姆接觸5固有的熱傳導(dǎo)性，所以該束16無(wú)需施加到 歐姆接觸5的整個(gè)表面。所示的該束16施加到一個(gè)半導(dǎo)體器件20。其可 以同時(shí)施加到兩個(gè)或多個(gè)，直至同時(shí)施加到所有半導(dǎo)體器件20。如圖8所示，歐姆接觸5的熱傳導(dǎo)性意味著加熱限于歐姆接觸5的直 接區(qū)域30，且因此不是外延層1的所有部分都被加熱。這樣，外延層l中 的熱通過(guò)外延層1而耗散且不會(huì)影響外延層1和第二襯底4的界面。因 此，外延層1和第二襯底4的界面溫度將小于歐姆接觸5和外延層1的界 面溫度。施加的電磁束16的持續(xù)時(shí)間、波長(zhǎng)、輻射功率和輻射功率密度可以 取決于至少一個(gè)金屬層5的金屬以及至少一個(gè)金屬層5的厚度和半導(dǎo)體器 件20的材料。圖9示出第二實(shí)施例?？梢栽谑?6是激光束時(shí)應(yīng)用，但是應(yīng)該在束 16是光線時(shí)應(yīng)用。掩模24設(shè)置于源14和半導(dǎo)體器件20之間。該掩模24 具有至少一個(gè)光柵26，優(yōu)選該光柵的尺寸和形狀與將要退火的區(qū)域一這種 情況下是歐姆接觸5，實(shí)質(zhì)上相同。這種方式中，光線28通過(guò)光柵26, 僅接觸歐姆接觸5而不接觸外延層1。在屏蔽24中可以具有與歐姆接觸5 相同數(shù)目、位置和間隔的光柵26。這樣有助于減小制造時(shí)間、降低晶片交叉污染的風(fēng)險(xiǎn)，并增加生產(chǎn) 率。其也能實(shí)現(xiàn)器件修補(bǔ)和局部退火。通過(guò)利用本發(fā)明，局部光學(xué)退火應(yīng)用于半導(dǎo)體器件制造中，其中在光 學(xué)退火之前或之后移除原始晶片襯底并將半導(dǎo)體層轉(zhuǎn)移到一個(gè)新襯底。激 光退火和燈退火都可以使用。激光退火可以通過(guò)將激光束指向所需退火區(qū) 域而施加到所需退火位置。由燈、組燈或加寬激光束產(chǎn)生的寬光束還能施 加到晶片的整個(gè)表面、或者如果選擇可以穿過(guò)晶片的某些層(或襯底)而 在到達(dá)界面之前沒有發(fā)生較大地吸收的光線，則可以施加到晶片中的界 面。上述工藝還可以用于退火更堅(jiān)固的金屬層，例如第二襯底4。這種情況下，且當(dāng)?shù)诙r底4是具有高傳導(dǎo)性的金屬(銅)層時(shí)，該束16無(wú)需 施加到整個(gè)金屬層4，而只是連續(xù)施加到金屬層4表面上需要進(jìn)行退火的 位置。該位置的數(shù)目和間隔、在每個(gè)位置施加束16的持續(xù)時(shí)間、激光束 16的強(qiáng)度和激光束16的頻率將取決于金屬層4的金屬以及金屬層4的厚 度?？勺兓?，該束16可以同時(shí)施加到上述位置。優(yōu)選地，施加該束16 的規(guī)則是使其和金屬層4中的熱流相等以最大化退火。如果該束16來(lái)自 燈或組燈，則光柵26的尺寸、形狀、間隔和位置將與金屬層4的尺寸、 形狀、間隔和位置實(shí)質(zhì)上相同。該束16可以直接施加到至少一個(gè)金屬層22或可以通過(guò)半導(dǎo)體器件20 而施加到至少一個(gè)金屬層22。在后一種情況下，該束16優(yōu)選地施加到至 少一個(gè)金屬層22和半導(dǎo)體器件20的界面處。如果至少一個(gè)金屬層22多于一層，則每一層可以順序或同時(shí)退火。該束16的性質(zhì)較大地依賴于歐姆材料或金屬層5以及外延層1的材 料。這將包括歐姆或金屬層5的厚度。將以這種方式?jīng)Q定激光束16的激 光性質(zhì)，特別是激光波長(zhǎng)和激光狀態(tài)。激光狀態(tài)包括激光的脈沖寬度、脈 沖數(shù)量、脈沖頻率和激光束的功率和密度。雖然前述描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是可以理解的是，在不背離 本發(fā)明的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)或構(gòu)造作多種變化或改 進(jìn)工藝。
權(quán)利要求
1、在制造于襯底上的半導(dǎo)體器件的制造工藝中，且所述半導(dǎo)體器件包括至少一個(gè)金屬層和多個(gè)在所述襯底上的半導(dǎo)體層，該改進(jìn)工藝包括移除所述襯底并對(duì)所述半導(dǎo)體器件施加第二襯底，以及通過(guò)在所述至少一個(gè)金屬層上施加電磁輻射束而退火所述至少一個(gè)金屬層。
2、 如權(quán)利要求1的改進(jìn)工藝，其中在所述襯底移除之前將所述第二 襯底施加到所述半導(dǎo)體器件。
3、 如權(quán)利要求1的改進(jìn)工藝，其中在所述襯底移除之后將所述第二 襯底施加到所述半導(dǎo)體器件。
4、 如權(quán)利要求1的改進(jìn)工藝，其中所述第二襯底施加到所述半導(dǎo)體 器件的第二表面上，所述襯底已經(jīng)從所述半導(dǎo)體器件的第一表面移除，所 述第一和第二表面是不同的。
5、 如權(quán)利要求4的改進(jìn)工藝，其中所述第一表面與所述第二表面相對(duì)。
6、 如權(quán)利要求1的改進(jìn)工藝，其中所述電磁輻射束施加到所述至少 一個(gè)金屬層上的多個(gè)位置。
7、 如權(quán)利要求6的改進(jìn)工藝，其中所述位置的數(shù)目和間隔取決于所 述至少一個(gè)金屬層的金屬和所述至少一個(gè)金屬層的厚度。
8、 如權(quán)利要求6的改進(jìn)工藝，其中所述激光束順序施加到所述多個(gè)位置。
9、 如權(quán)利要求1的改進(jìn)工藝，其中一個(gè)掩模置于所述電磁輻射束源 和所述半導(dǎo)體器件之間；所述掩模具有穿過(guò)其的至少一個(gè)光柵，用于所述 電磁輻射束穿過(guò)所述至少一個(gè)光柵。
10、 如權(quán)利要求9的改進(jìn)工藝，其中所述至少一個(gè)光柵的尺寸和形狀 與所述至少一個(gè)金屬層實(shí)質(zhì)上相同。
11、 如權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)的改進(jìn)工藝，其中施加的所述電磁 束的持續(xù)時(shí)間、波長(zhǎng)、輻射功率和輻射功率密度取決于所述至少一個(gè)金屬層的金屬和所述至少一個(gè)金屬層的厚度以及所述半導(dǎo)體器件的材料。
12、 如權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)的改進(jìn)工藝，其中所述激光束的頻 率和強(qiáng)度取決于所述至少一個(gè)金屬層的金屬和所述至少一個(gè)金屬層的厚度 以及所述半導(dǎo)體器件的材料。
13、 如權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)的改進(jìn)工藝，其中具有多個(gè)金屬 層，所述多個(gè)金屬層的退火方式選自由順序退火和同時(shí)退火構(gòu)成的組。
14、 如權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)的改進(jìn)工藝，其中施加所述電磁束的方式選自由直接在所述至少一個(gè)金屬層上和穿過(guò)所述半導(dǎo)體器件到所述 至少一個(gè)金屬層構(gòu)成的組。
15、 如權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)的改進(jìn)工藝，其中所述電磁輻射束 施加到所述至少一個(gè)金屬層和所述半導(dǎo)體器件之間的界面。
16、 如權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)的改進(jìn)工藝，其中所述至少一個(gè)金 屬層是歐姆接觸層。
17、 如權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)的改進(jìn)工藝，其中所述電磁輻射束 選自由激光束、來(lái)自于至少一個(gè)燈的光線和來(lái)自一組燈的光線構(gòu)成的組。
18、 一種制造于襯底上的半導(dǎo)體器件的制造工藝，且所述半導(dǎo)體器件 包括至少一個(gè)金屬層，所述工藝包括移除所述襯底并對(duì)所述第二半導(dǎo)體器件施加第二襯底；以及 通過(guò)在所述至少一個(gè)金屬層上施加電磁輻射束而退火所述至少一個(gè)金 屬層。
19、 如權(quán)利要求18的工藝，其中在所述襯底移除之前將所述第二襯 底施加到所述半導(dǎo)體器件。
20、 如權(quán)利要求18的工藝，其中在所述襯底移除之后將所述第二襯 底施加到所述半導(dǎo)體器件。
21、 如權(quán)利要求18的工藝，其中所述第二襯底施加到所述半導(dǎo)體器 件的第二表面上，所述襯底已經(jīng)從所述半導(dǎo)體器件的第一表面移除，所述 第一和第二表面是不同的。
22、 如權(quán)利要求21的工藝，其中所述第一表面與所述第二表面相對(duì)。
23、 如權(quán)利要求18的工藝，其中所述電磁輻射束施加到所述至少一 個(gè)金屬層上的多個(gè)位置。
24、 如權(quán)利要求23的工藝，其中所述位置的數(shù)目和間隔取決于所述 至少一個(gè)金屬層的金屬和所述至少一個(gè)金屬層的厚度。
25、 如權(quán)利要求23的工藝，其中所述激光束順序施加到所述多個(gè)位置。
26、 如權(quán)利要求18的工藝，其中一個(gè)掩模置于所述電磁輻射束源和 所述半導(dǎo)體器件之間；所述掩模具有穿過(guò)其的至少一個(gè)光柵，用于所述電 磁輻射束穿過(guò)所述至少一個(gè)光柵。
27、 如權(quán)利要求26的工藝，其中所述至少一個(gè)光柵的尺寸和形狀與 所述至少一個(gè)金屬層實(shí)質(zhì)上相同。
28、 如權(quán)利要求18到27中任一項(xiàng)的工藝，其中施加的所述電磁束的 持續(xù)時(shí)間、波長(zhǎng)、輻射功率和輻射功率密度取決于所述至少一個(gè)金屬層的 金屬和所述至少一個(gè)金屬層的厚度以及所述半導(dǎo)體器件的材料。
29、 如權(quán)利要求18到27中任一項(xiàng)的工藝，其中所述激光束的頻率和 強(qiáng)度取決于所述至少一個(gè)金屬層的金屬和所述至少一個(gè)金屬層的厚度以及 所述半導(dǎo)體器件的材料。
30、 如權(quán)利要求18到27中任一項(xiàng)的工藝，其中具有多個(gè)金屬層，所 述多個(gè)金屬層的退火方式選自由順序退火和同時(shí)退火構(gòu)成的組。
31、 如權(quán)利要求18到27中任一項(xiàng)的工藝，其中施加所述電磁束的方 式選自由直接在所述至少一個(gè)金屬層上和穿過(guò)所述半導(dǎo)體器件到所述至少 一個(gè)金屬層構(gòu)成的組。
32、 如權(quán)利要求18到27中任一項(xiàng)的工藝，其中所述電磁輻射束施加 到所述至少一個(gè)金屬層和所述半導(dǎo)體器件之間的界面。
33、 如權(quán)利要求18到27中任一項(xiàng)的工藝，其中所述至少一個(gè)金屬層 是歐姆接觸層。
34、 如權(quán)利要求18到27中任一項(xiàng)的工藝，其中所述電磁輻射束選自 由激光束、來(lái)自于至少一個(gè)燈的光線和來(lái)自一組燈的光線構(gòu)成的組。
全文摘要
一種在襯底上制造半導(dǎo)體器件的工藝，該半導(dǎo)體器件包括至少一個(gè)金屬層。該工藝包括，移除該襯底并施加一第二襯底；以及通過(guò)在該至少一個(gè)金屬層上應(yīng)用電磁輻射束來(lái)退火該至少一個(gè)金屬層。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101410991SQ200680048138
公開日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2006年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月20日
發(fā)明者菁 林, 述 袁 申請(qǐng)人:霆激技術(shù)有限公司