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TWM588362U

Three dimensional integrated circuit

Abstract

Implanting ions to form a cleave layer in a semiconductor device causes damage to sensitive materials such as high-K dielectrics. In a process for forming a cleave layer and repairing damage caused by ion implantation, ions are implanted through a circuit layer of a substrate to form a cleave plane. The substrate is exposed to a hydrogen gas mixture for a first time at a first temperature to repair damage caused by the implanted ions. A cleaving process may then be performed, and the cleaved substrate may be stacked in a 3DIC structure. A stacked device is formed by bonding a die to a first substrate, the die having a smaller width than a width of the first substrate, depositing a planarization material over the die, planarizing the planarization material to form a planarized upper surface, and stacking a third substrate on the planarized upper surface.

TWM588362U, drawing sheet 1
Sheet 1 of 55

Term

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20 claims: 3 independent, 17 dependent

  1. 1
    一種半導體裝置,包含:一第一基板,其中該第一基板具有一上表面及相對於該上表面的一下表面,該下表面擁有具有至少一個輪廓的一三維形狀;在該第一基板之該上表面上沈積一厚度之範圍補償材料;將離子植入至該第一基板內,該等離子行進通過該範圍補償材料以在該第一基板中界定一分裂剖面,該分裂剖面包括對應於該厚度之範圍補償材料的該至少一個輪廓;移除該範圍補償材料;及在該分裂剖面處分裂該第一基板,藉此曝露該至少一個輪廓。
  2. 2
    如請求項1所述之裝置,其中該至少一個輪廓為一冷卻劑通道。
  3. 3
    如請求項2所述之裝置,其該冷卻劑通道之經曝露表面係被一塗層所塗佈。
  4. 4
    如請求項3所述之裝置,其中塗佈材料為防止一冷卻劑流體與第一基板材料之間的一化學反應之一材料。
  5. 5
    如請求項3所述之裝置,其中該塗層為一氮化物材料或一氧化物材料。
  6. 6
    如請求項3所述之裝置,其中塗佈材料之一熱導率高於該第一基板之一熱導率。
  7. 7
    如請求項1所述之裝置,其中該範圍補償材料為一光阻材料。
  8. 8
    如請求項1所述之裝置,其中該第一基板在攝氏25度之一溫度下具有至少130W/m-K的一熱導率。
  9. 9
    如請求項8所述之裝置,其中該第一基板包含碳。
  10. 10
    如請求項9所述之裝置,其中該第一基板為一金剛石材料或一石墨材料。
  11. 11
    如請求項1所述之裝置,其中該第一基板之經分裂表面係被結合至具有一電路層之一第二基板。
  12. 12
    如請求項11所述之裝置,其中該第一基板藉由沈積於該第二基板之一表面上的一氧化物層結合至該第二基板。
  13. 13
    如請求項12所述之裝置,其進一步包含:一結合層,位於該第一基板之該上表面上;及包含一電路層之一第三基板,該第三基板係被結合至在該第一基板之該第一表面上的該結合層。
  14. 14
    如請求項13所述之裝置,其中該第一基板、該第二基板及該第三基板為晶圓規模基板。
  15. 15
    一種三維積體電路,包含:一第一基板,其中該第一基板具有一第一表面及相對於該第一表面的一第二表面,該第二表面具有至少一個輪廓;及一第二基板,結合至該第一基板;其中該至少一個輪廓根據以下操作形成:在該第一基板之一第一表面上沈積一厚度之範圍補償材料;將離子植入至該第一基板內,該等離子行進通過該範圍補償材料以在該第一基板中界定一分裂剖面,該分裂剖面包括對應於該厚度之範圍補償材料的至少一個輪廓;移除該範圍補償材料;及在該分裂剖面處分裂該第一基板,藉此曝露該至少一個輪廓。
  16. 16
    如請求項15所述之三維積體電路,其中該至少一個輪廓為一冷卻劑通道。
  17. 17
    如請求項16所述之三維積體電路,其進一步包含:一塗層,其中該塗層在將該第一基板結合至該第二基板前覆蓋該至少一個輪廓。
  18. 18
    如請求項17所述之三維積體電路,其中該塗層之一熱導率大於該第一基板之一熱導率。
  19. 19
    一種半導體晶圓,包含:一介電及傳導性結構,位於該晶圓的一頂表面;及至少一個輪廓,該輪廓在該晶圓的一下表面中以三維方法延伸,其中該下表面相對於該頂表面;其中該至少一個輪廓由以下方式形成:在一第一基板之一第一表面上沈積一厚度之範圍補償材料;將離子植入至該第一基板內,該等離子行進通過該等介電及傳導性結構及該範圍補償材料以在該第一基板中界定一分裂剖面,該分裂剖面包括對應於該厚度之範圍補償材料的至少一個輪廓;移除該範圍補償材料;及在該分裂剖面處分裂該第一基板,藉此曝露該至少一個輪廓。
  20. 20
    如請求項19所述之半導體晶圓,其進一步包含:在植入該等離子後,在自攝氏350度至攝氏500度之一溫度下將該第一基板曝露於包括一氫氣及一惰性氣體之一氣氛達至少半小時以修復該等介電及傳導性結構之損壞。
Independent claims20