TWI883558B - 晶種層植入之晶圓載板製造方法及其晶圓結構 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種晶種層植入之晶圓載板製造方法及其晶圓結構，其中晶圓載板製造方法，其包括：提供晶圓載板，其具有一活化溫度；製作晶種層，其係形成一晶種層於晶圓載板上；進行活化溫度處理，其係對晶圓載板及晶種層進行加熱活化，並形成再生晶圓基材；以及進行退火處理，其係對再生晶圓基材進行退火處理，以消除晶體缺陷。藉由本發明之實施，可以使報廢或次級品之晶圓，能成為高品質之再生晶圓。

Description

晶種層植入之晶圓載板製造方法及其晶圓結構

本發明為一種晶種層植入之晶圓載板製造方法及其晶圓結構，特別是用於再生晶圓製作之晶種層植入之晶圓載板製造方法及其晶圓結構。

晶圓是指半導體集成電路製作所用的晶片，由於其形狀爲圓形，故稱爲晶圓；晶圓的製作，至少經過純化、接入晶種、旋轉拉晶、拉出晶棒、及切成晶圓，而這些製程及設備，都必須要龐大的資金，因此晶圓的成本也就非常昂貴。

晶圓生產後，一般常見的缺陷，可分類為點缺陷、線缺陷及面缺陷。這些缺陷對材料的性質有很重要的影響。點缺陷就是空孔(vacancy) ，線缺陷一般稱為差排(dislocation)，而金屬的面缺陷有：雙面、晶界及疊差等。

因為這些缺陷會嚴重影響到後續的電子元件製作，因此當晶圓有以上的缺陷時，經常就會以報廢或者次級品方式處理，所以將產生極大的損失，所以如何將報廢或者次級品之晶圓，以較低的成本再此加工，成為高品質的再生晶圓，已經是一項重要的課題。

本發明為一種晶種層植入之晶圓載板製造方法及其晶圓結構，其主要係要解決晶圓生產後，報廢品或者次級品所產生極大的損失的問題。

本發明提供一種晶種層植入之晶圓載板製造方法，其包括：提供一晶圓載板，晶圓載板其係由一半導體材料所製成，又具有一活化溫度；製作一晶種層，其係將半導體材料形成於晶圓載板之一表面，並形成一晶種層；進行活化溫度處理，其係以活化溫度對晶圓載板及晶種層進行加熱活化，並形成具有固溶結構之一再生晶圓基材；以及進行退火處理，其係對再生晶圓基材進行退火處理，以調整和放鬆晶種層與晶圓載板之間的結晶性質，並消除晶體缺陷。

本發明又提供一種具有晶種層植入層之晶圓結構，其包括：一晶圓載板，其係由一半導體材料所製成；一晶種層，其為一奈米壓印沉積結構且結合於晶圓載板之一表面，又晶種層亦由半導體材料所形成；以及一溶結層，其係由該晶圓載板與晶種層所形成，又溶結層使晶圓載板及晶種形成一消除晶體缺陷之固溶結構。

藉由本發明之實施，至少可以達成下列之進步功效： 一、 可以使原本要報廢或次級品晶圓，能成為高品質之再生晶圓。 二、 可以以低成本之方式，製作出高附加價值之再生晶圓。

為了使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易的理解本發明相關之目的及優點，因此將在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點。

如圖1示，為本實施例之一種晶種層植入之晶圓載板製造方法S100，其包括：提供一晶圓載板S10；製作一晶種層S20；進行活化溫度處理S30；以及進行退火處理S40。

如圖2及圖3所示，為本實施例之一種具有晶種層植入層之晶圓結構100，其包括：一晶圓載板10；一晶種層20；以及一溶結層30。

提供一晶圓載板S10，本實施之晶圓載板10，主要是一種在晶圓生產後，品檢不達標之缺陷晶圓，因此在提供晶圓載板S10前，可以先進行基底處理之清除步驟，其包括：a.清洗基底：其係以表面活性劑清洗缺陷晶圓之基底，以去除表面污垢和油脂。b.去除氧化層：如果缺陷晶圓之基底表面，仍有氧化層，則可再次去除氧化層。

晶圓載板10其係由一半導體材料所製成，又晶圓載板10具有一活化溫度，晶圓載板10特別可以是一單晶系之晶圓載板10。

製作一晶種層S20，其係將與晶圓載板10相同材質之半導體材料，例如以奈米壓印沉積或旋轉塗佈(spin coating)方式，結合於晶圓載板10之一表面，並形成一奈米壓印沉積結構之晶種層20。

製作晶種層20時，係調整確保設備處於正確的操作狀態，並確保沉積後的晶種層20，能均勻且符合預期的厚度要求。

進行活化溫度處理S30，其係以活化溫度對晶圓載板10及晶種層20進行加熱活化，並使晶圓載板10與晶種層20間形成一溶結層30；活化溫度的選擇，是根據晶圓載板10及晶種層20之半導體材料特性，而選擇適當的活化溫度。

上述之晶圓載板10、晶種層20及溶結層30，係可以由一碳化矽 (SiC)或一氮化鎵（GaN）之半導體材料所製成，也就是說，晶圓載板10、晶種層20及溶結層30，可以是一碳化矽 (SiC)或一氮化鎵（GaN）之材料層，但不以此限。

在進行活化溫度處理S30時，其係將完成製作晶種層S20之晶圓載板10，置於熱處理系統中，然後按照所選定的活化溫度，進行適當的加溫時間，使晶種層20與晶圓載板10間，形成融溶後在經過固化之溶結層30，最後冷卻固化，形成再生晶圓基材。

進行退火處理S40，其係將再生晶圓基材置於退火系統中，進行退火處理S40，以調整和放鬆溶結層30的結晶性質，並消除晶體缺陷，又進行退火處理S40後之再生晶圓基材，即成為一具有奈米壓印晶種層植入層之晶圓結構100。此外進行退火處理S40步驟，係可使用一有機金屬化學氣相沉積設備(MOCVD, Metal-organic Chemical Vapor Deposition)進行退火步驟及溫度控制。

當上述所有製程完成後，可再次對再生晶圓基材進行檢驗和分析，其包括：a.表面形貌檢測：其係使用表面形貌檢測儀器，例如原子力顯微鏡、掃描電子顯微鏡…等，以檢測晶種層20的表面形貌和均勻性；b.結構和成分分析：其係使用X射線衍射、能量散射光譜等儀器，以進行晶種層20的結構和成分分析，確保其符合要求。

本實施例之具有奈米壓印晶種層植入層之晶圓結構100，於完成檢測後，就可以成為一再生晶圓，由於再生晶圓在晶種層20的作用下，已經克服了原本的缺陷問題，因此在晶種層20上進行磊晶，新的磊晶層，將可以順著晶種層20之優異晶格排列，繼續往上成長，並形成優異的再生磊晶層40。

惟上述各實施例係用以說明本發明之特點，其目的在使熟習該技術者能瞭解本發明之內容並據以實施，而非限定本創作之專利範圍，故凡其他未脫離本發明所揭示之精神而完成之等效修飾或修改，仍應包含在以下所述之申請專利範圍中。

S100:晶種層植入之晶圓載板製造方法 S10:提供一晶圓載板 S20:製作一晶種層 S30:進行活化溫度處理 S40:進行退火處理 100:具有晶種層植入層之晶圓結構 10:晶圓載板 20:晶種層 30:溶結層 40:再生磊晶層

[圖1]為一種晶種層植入之晶圓載板製造方法流程實施例圖； [圖2]為一種具有晶種層植入層之晶圓結構立體實施例； [圖3]為圖2之剖視實施例圖；以及 [圖4]為使用圖2繼續形成再生磊晶層之應用實施例圖。

S100:晶種層植入之晶圓載板製造方法

S10:提供一晶圓載板

S20:製作一晶種層

S30:進行活化溫度處理

S40:進行退火處理

Claims (6)

1. 一種晶種層植入之晶圓載板製造方法，其包括： 提供一晶圓載板，晶圓載板其係由一半導體材料所製成，又具有一活化溫度； 製作一晶種層，其係將該半導體材料形成於該晶圓載板之一表面，並形成一晶種層； 進行活化溫度處理，其係以該活化溫度對該晶圓載板及該晶種層進行加熱活化，並形成具有固溶結構之一再生晶圓基材；以及 進行退火處理，其係對該再生晶圓基材進行退火處理，以調整和放鬆該晶種層與該晶圓載板之間的結晶性質，並消除晶體缺陷； 其中該晶圓載板為一單晶系之晶圓載板； 其中該製作一晶種層，其係以奈米壓印沉積或旋轉塗佈方式，將該半導體材料形成於該晶圓載板之該表面，並形成該晶種層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該半導體材料為一碳化矽 (SiC)或一氮化鎵（GaN）之半導體材料。
3. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該進行退火處理步驟，係以一有機金屬化學氣相沉積設備(MOCVD)進行控制。
4. 一種具有晶種層植入層之晶圓結構，其包括： 一晶圓載板，其係由一半導體材料所製成； 一晶種層，其為一奈米壓印沉積結構且結合於該晶圓載板之一表面，又該晶種層亦由該半導體材料所形成；以及 一溶結層，其係由該晶圓載板與該晶種層所形成，又該溶結層使該晶圓載板及該晶種形成一消除晶體缺陷之固溶結構。
5. 如申請專利範圍第4項所述之晶圓結構，其中該晶圓載板為一單晶系之晶圓載板。
6. 如申請專利範圍第4項所述之晶圓結構，其中該該晶圓載板及該晶種層及該溶結層，係由一碳化矽 (SiC)或一氮化鎵（GaN）之材料層。

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