一种在衬底上制造半导体器件的工艺，该半导体器件包括至少一个金属层。该工艺包括，移除该衬底并施加一第二衬底；以及通过在该至少一个金属层上应用电磁辐射束来退火该至少一个金属层。
1.在制造于衬底上的半导体器件的制造工艺中，且所述半导体器件包括至少一个金属层和多个在所述衬底上的半导体层，该改进工艺包括：移除所述衬底并对所述半导体器件施加第二衬底，以及
通过在所述至少一个金属层上施加电磁辐射束而退火所述至少一个金属层，以使所述至少一个金属层更坚固地粘附到所述多个半导体层。
2.如权利要求1的改进工艺，其中在所述衬底移除之前将所述第二衬底施加到所述半导体器件。
3.如权利要求1的改进工艺，其中在所述衬底移除之后将所述第二衬底施加到所述半导体器件。
4.如权利要求1的改进工艺，其中所述第二衬底施加到所述半导体器件的第二表面上，所述衬底已经从所述半导体器件的第一表面移除，所述第一和第二表面是不同的。
5.如权利要求4的改进工艺，其中所述第一表面与所述第二表面相对。
6.如权利要求1的改进工艺，其中所述电磁辐射束施加到所述至少一个金属层上的多个位置。
7.如权利要求6的改进工艺，其中所述位置的数目和间隔取决于所述至少一个金属层的金属和所述至少一个金属层的厚度。
8.如权利要求6的改进工艺，其中所述激光束顺序施加到所述多个位置。
9.如权利要求1的改进工艺，其中一个掩模置于所述电磁辐射束源和所述半导体器件之间；所述掩模具有穿过其的至少一个光栅，用于所述电磁辐射束穿过所述至少一个光栅。
10.如权利要求9的改进工艺，其中所述至少一个光栅的尺寸和形状与所述至少一个金属层实质上相同。
11.如权利要求1到10中任一项的改进工艺，其中施加的所述电磁束的持续时间、波长、辐射功率和辐射功率密度取决于所述至少一个金属层的金属和所述至少一个金属层的厚度以及所述半导体器件的材料。
12.如权利要求1到10中任一项的改进工艺，其中所述激光束的频率和强度取决于所述至少一个金属层的金属和所述至少一个金属层的厚度以及所述半导体器件的材料。
13.如权利要求1到10中任一项的改进工艺，其中具有多个金属层，所述多个金属层的退火方式选自由顺序退火和同时退火构成的组。
14.如权利要求1到10中任一项的改进工艺，其中所述至少一个金属层是欧姆接触层。
15.如权利要求1到10中任一项的改进工艺，其中所述电磁辐射束选自由激光束、来自于至少一个灯的光线和来自一组灯的光线构成的组。
16.一种制造于衬底上的半导体器件的制造工艺，且所述半导体器件包括至少一个金属层和多个在所述衬底上的半导体层，所述工艺包括：移除所述衬底并对所述第二半导体器件施加第二衬底；以及
通过在所述至少一个金属层上施加电磁辐射束而退火所述至少一个金属层，以使所述至少一个金属层更坚固地粘附到所述多个半导体层。
17.如权利要求16的工艺，其中在所述衬底移除之前将所述第二衬底施加到所述半导体器件。
18.如权利要求16的工艺，其中在所述衬底移除之后将所述第二衬底施加到所述半导体器件。
19.如权利要求16的工艺，其中所述第二衬底施加到所述半导体器件的第二表面上，所述衬底已经从所述半导体器件的第一表面移除，所述第一和第二表面是不同的。
20.如权利要求19的工艺，其中所述第一表面与所述第二表面相对。
21.如权利要求16的工艺，其中所述电磁辐射束施加到所述至少一个金属层上的多个位置。
22.如权利要求21的工艺，其中所述位置的数目和间隔取决于所述至少一个金属层的金属和所述至少一个金属层的厚度。
23.如权利要求21的工艺，其中所述激光束顺序施加到所述多个位置。
24.如权利要求16的工艺，其中一个掩模置于所述电磁辐射束源和所述半导体器件之间；所述掩模具有穿过其的至少一个光栅，用于所述电磁辐射束穿过所述至少一个光栅。
25.如权利要求24的工艺，其中所述至少一个光栅的尺寸和形状与所述至少一个金属层实质上相同。
26.如权利要求16到25中任一项的工艺，其中施加的所述电磁束的持续时间、波长、辐射功率和辐射功率密度取决于所述至少一个金属层的金属和所述至少一个金属层的厚度以及所述半导体器件的材料。
27.如权利要求16到25中任一项的工艺，其中所述激光束的频率和强度取决于所述至少一个金属层的金属和所述至少一个金属层的厚度以及所述半导体器件的材料。
28.如权利要求16到25中任一项的工艺，其中具有多个金属层，所述多个金属层的退火方式选自由顺序退火和同时退火构成的组。
29.如权利要求16到25中任一项的工艺，其中所述至少一个金属层是欧姆接触层。
30.如权利要求16到25中任一项的工艺，其中所述电磁辐射束选自由激光束、来自于至少一个灯的光线和来自一组灯的光线构成的组。
半导体器件制造期间的局部退火
技术领域
[0001] 本发明涉及半导体器件制造期间的光学退火，且特别但非排他地涉及在该衬底移除之后，通过使用激光或灯在半导体器件制造期间的退火。
背景技术
[0002] 许多半导体器件被大规模制造在衬底上。 在制造中，它们与至少一个金属层结合。 大部分在半导体器件制造期间施加到半导体器件的金属层都要在施加它们之后进行退火。通常在烘箱等中以一段时间并以预定温度进行退火。 通常该温度较高，例如，用于实现n型GaN的欧姆接触金属的退火温度是900℃[Z.Fan et al，Applied Physics Letters，第68卷，第1672页，1996]。 使用较高的温度存在许多问题，其使得器件的性能退化。例如，多余的原子扩散会在高退火温度下发生，其降低了器件的性能。 希望在低温下实现退火，特别是在室温下。 因为在晶片(例如像衬底、外延层、金属、电介质等等)上的不同材料的热膨胀系数之间的差异，故当对整个晶片施加热处理时，常规退火通常导致晶片中的热应力。 如果该应力没有被适当缓解，则其通常导致晶片中裂缝或薄膜从晶片剥落，或在晶片中生成缺陷。 特别是存在于某些衬底剥离并且将外延层键合到作为新衬底的另一机械支撑物的晶片制造技术。
发明内容
[0003] 根据第一优选方面，在半导体器件制造工艺中，该半导体器件制造在衬底上，且包括至少一个金属层，移除该衬底之后并施加一第二衬底，提供通过在该至少一个金属层上应用电磁辐射束来退火该至少一个金属层的步骤。
[0004] 根据第二优选方面，提供一半导体器件制造工艺，该半导体器件制造在衬底上并且包括至少一个金属层，该工艺包括从半导体器件上移除该衬底，在该至少一个金属层上形成一第二衬底，以及通过在该至少一个金属层上的多处位置应用电磁辐射束来退火该至少一个金属层。
[0005] 上述两个方面中，该第二衬底可以在该衬底移除之前或之后施加到该半导体器件。 该电磁辐射可以是激光束、来自至少一个灯的光线或来自一组灯的光线。
[0006] 该第二衬底可以施加到该半导体器件的第二表面上，该衬底已经从该半导体器件的第一表面移除，该第一和第二表面是不同的。 该第一表面可以相对该第二表面。
[0007] 施加激光束的持续时间还可以取决于该至少一个金属层的金属以及该至少一个金属层的厚度。 该激光束的频率和强度取决于该至少一个金属层的金属、该至少一个金属层的厚度以及该半导体器件的材料。
[0008] 可以有多个金属层。该多个金属层可以顺序或同时退火。 该激光束可以顺序施加到该多个位置。
[0009] 该激光束可以直接施加到该至少一个层或可以穿过该半导体器件直接施加到该至少一个金属层。 其可以施加到该至少一个金属层和该半导体器件之间的界面。
[0010] 电磁辐射束可以施加到该至少一个金属层上的多处位置。
[0011] 上述两个方面中，该位置的数量和间隔取决于该至少一个金属层的金属以及该至少一个金属层的厚度。
[0012] 在电磁辐射束源和半导体器件之间可以设置一个掩模；该屏蔽具有至少一个贯穿其的光栅，用于电磁辐射束通过该至少一个光栅。 该至少一个光栅的尺寸和形状实质上可以与该至少一个金属层相同。
附图说明
[0013] 为了使得本发明可以被全面理解并容易地转化为经济效果，现在将仅通过本发明优选实施例的非限制性实例描述，该描述参照阐述性附图。
[0014] 附图中：
[0015] 图1是半导体器件的优选方式的示意性垂直截面图，在该半导体器件上实施一优选方法；以及
[0016] 图2是相应于图1的移除该第一衬底之后的示意图；
[0017] 图3是相应于图1和2的形成该第二衬底之后的示意图；
[0018] 图4是相应于图1到3的形成欧姆接触层之后的侧面图；
[0019] 图5是相应于图4的顶视图；
[0020] 图6是图4和5的半导体器件在退火期间的示意顶视图；
[0021] 图7是相应于图6的侧面图；
[0022] 图8是相应于图7的局部侧面图；以及
[0023] 图9是相应于图6的第二实施例的示意侧面图；
具体实施方式
[0024] 参照附图，示出衬底3，其上是从一开始就组合在半导体器件上的外延层1和量子阱层。 如图2所示，通过公知技术，从量子阱层2和外延层1移除该衬底。 第二衬底4(例如铜)施加到外延层1上(图3)。 图4和5示出之后将欧姆接触层5形成在外延层1上。 所有这些可以依照一个或多个我们早期的申请PCT/SG2003/00022、PCT/SG2003/000223、PCT/SG2005/00061、PCT/SG2005/000062、SG200506301-1和SG200506897-8；通过参考上述公开内容而整体并入于此。
[0025] 第二衬底4优选形成于半导体器件20的第二表面32上，衬底3已经从半导体器件20的第一表面30移除，该第一和第二表面30、32是不同的。 优选地，该第一和第二表面30、32是相对表面。 该第二衬底4可以在该衬底3移除之前或之后形成在或施加到第二表面上。
[0026] 图6中示出用于产生电磁辐射束16的装置14。 该装置14可以是激光、至少一个灯或一组灯。 该衬底4具有许多装配在该衬底4之上的半导体器件20。 虽然示出了十二个半导体器件20，但可以是任何合适的数目。 形成欧姆接触5之后(移除衬底3之后)，退火该欧姆接触5以使它们能够与外延层1更坚固地粘附。其是采取在外延层1和欧姆接触层5的界面融合的形式。
[0027] 该装置14生成束16。如果该装置14是激光，则该束16将是激光束，或者如果该装置14是至少一个灯或一组灯，则该束16将是具有所需频率的光线。 该束16在欧姆接触5暴露的表面上聚焦。因此通过束16加热欧姆接触5。由于欧姆接触5固有的热传导性，所以该束16无需施加到欧姆接触5的整个表面。 所示的该束16施加到一个半导体器件20。 其可以同时施加到两个或多个，直至同时施加到所有半导体器件20。
[0028] 如图8所示，欧姆接触5的热传导性意味着加热限于欧姆接触5的直接区域30，且因此不是外延层1的所有部分都被加热。 这样，外延层1中的热通过外延层1而耗散且不会影响外延层1和第二衬底4的界面。 因此，外延层1和第二衬底4的界面温度将小于欧姆接触5和外延层1的界面温度。
[0029] 施加的电磁束16的持续时间、波长、辐射功率和辐射功率密度可以取决于至少一个金属层5的金属以及至少一个金属层5的厚度和半导体器件20的材料。
[0030] 图9示出第二实施例。 可以在束16是激光束时应用，但是应该在束16是光线时应用。掩模24设置于源14和半导体器件20之间。 该掩模24具有至少一个光栅26，优选该光栅的尺寸和形状与将要退火的区域-这种情况下是欧姆接触5，实质上相同。这种方式中，光线28通过光栅26，仅接触欧姆接触5而不接触外延层1。 在屏蔽24中可以具有与欧姆接触5相同数目、位置和间隔的光栅26。
[0031] 这样有助于减小制造时间、降低晶片交叉污染的风险，并增加生产率。 其也能实现器件修补和局部退火。
[0032] 通过利用本发明，局部光学退火应用于半导体器件制造中，其中在光学退火之前或之后移除原始晶片衬底并将半导体层转移到一个新衬底。 激光退火和灯退火都可以使用。激光退火可以通过将激光束指向所需退火区域而施加到所需退火位置。 由灯、组灯或加宽激光束产生的宽光束还能施加到晶片的整个表面、或者如果选择可以穿过晶片的某些层(或衬底)而在到达界面之前没有发生较大地吸收的光线，则可以施加到晶片中的界面。
[0033] 上述工艺还可以用于退火更坚固的金属层，例如第二衬底4。这种情况下，且当第二衬底4是具有高传导性的金属(铜)层时，该束16无需施加到整个金属层4，而只是连续施加到金属层4表面上需要进行退火的位置。 该位置的数目和间隔、在每个位置施加束16的持续时间、激光束16的强度和激光束16的频率将取决于金属层4的金属以及金属层4的厚度。 可变化地，该束16可以同时施加到上述位置。 优选地，施加该束16的规则是使其和金属层4中的热流相等以最大化退火。如果该束16来自灯或组灯，则光栅26的尺寸、形状、间隔和位置将与金属层4的尺寸、形状、间隔和位置实质上相同。
[0034] 该束16可以直接施加到至少一个金属层22或可以通过半导体器件20而施加到至少一个金属层22。 在后一种情况下，该束16优选地施加到至少一个金属层22和半导体器件20的界面处。
[0035] 如果至少一个金属层22多于一层，则每一层可以顺序或同时退火。
[0036] 该束16的性质较大地依赖于欧姆材料或金属层5以及外延层1的材料。 这将包括欧姆或金属层5的厚度。 将以这种方式决定激光束16的激光性质，特别是激光波长和激光状态。 激光状态包括激光的脉冲宽度、脉冲数量、脉冲频率和激光束的功率和密度。
[0037] 虽然前述描述了本发明的优选实施例，但是可以理解的是，在不背离本发明的情况下，本领域技术人员可以对设计细节或构造作多种变化或改进工艺。
