COVALENTLY BONDED SEMICONDUCTOR INTERFACESProduction system for wafer bonding comprising modules for wet chemical wafer cleaning and surface passivation and vacuum modules with base pressure in the ultrahigh vacuum regime for the removal of surface passivation, wafer flipping and alignment, low temperature annealing and wafer bonding, with all modules integrated in the same tool and individually serviceable. Methods for oxide-free covalent semiconductor wafer bonding include wet chemistry and vacuum processing at low temperatures compatible with CMOS processed wafers.A production system for oxide-free, covalent semiconductor wafer bonding, the system comprising:a) a wafer handling chamber (144, 254, 354) with a robot (148, 258, 358) serving at least one load-lock (160, 260, 360) and at least one module for wet chemical or vapour processing of wafers in a substantially atmospheric pressure part (102, 202, 302) of the bonding system at or near atmospheric pressure selected from a list of modules, comprisingi) a module (156i, 256i, 356j) comprising solvent baths for wafer degreasing,ii) a module (1562, 2562, 3562) with acid baths,iii) modules (1563, 2563, 356s) for the SCI and (1564, 2564, 3564) for the SC2 RCA cleaning processes,iv) a module (156s, 256s, 356s) for oxide removal and surface passivation of wafers by a dilute hydrofluoric acid (HF) solution, v) a module (156e, 256&, 356&) for oxide removal and surface passivation of wafers by gaseous HF,vi) a module (1567, 2567, 3567) for deionized water rinsing and spin drying, b) a wafer handling chamber (104, 204, 304) with a robot (108, 208, 308) serving at least one load-lock (116, 216, 316) and at least one module for ultra-high vacuum wafer processing in a UHV part (101, 201, 301) of the bonding system including at least one chamber selected from at least one of a list of chambers consisting of:i) a plasma processing chamber (120, 220, 320, 504) with a low energy plasma source suitable for the removal of a surface passivation, ii) an ultrahigh vacuum laser chamber (120’, 220’, 320’) with a visible or ultraviolet laser suitable for the photochemical or photo-thermal removal of a surface passivation layer,iii) an ultrahigh vacuum thin film deposition chamber (138, 238, 338) suitable for the provision of a thin, clean epitaxial surface layer, iv) an ultrahigh vacuum wafer flipping chamber (136, 236, 336), v) an ultrahigh vacuum wafer annealing chamber (128, 228, 328), vi) an ultrahigh vacuum wafer pre-alignment tool (132, 232, 332), and vii)an ultrahigh vacuum wafer bonding chamber (124, 224, 324, 404), wherein the modules for wet chemical processing are accessible through the load-locks (160, 260, 360) and the modules for ultra-high vacuum processing are accessible through the load-locks (116, 216, 316), and wherein said modules communicate through at least one buffer chamber (140, 240, 340) designed to avoid cross contamination during wafer transfer from the modules for wet chemical to the modules for ultra-high vacuum processing.
공유 본딩 반도체 인터페이스들웨이퍼 본딩을 위한 생산 시스템은 습식 화학 웨이퍼 세척 및 표면 패시베이션을 위한 모듈들 및 표면 패시베이션의 제거, 웨이퍼 플리핑 및 정렬, 저온 어닐링 및 웨이퍼 본딩을 위한 초고진공 레짐에서 기저 압력을 갖는 진공 모듈들을 포함하고, 모든 모듈들은 동일한 도구에 통합되고 개별적으로 서비스가능하다. 산화물이 없는 공유 반도체 웨이퍼 본딩을 위한 방법들은 CMOS 프로세싱된 웨이퍼들과 호환가능한 저온들에서의 습식 화학 및 진공 프로세싱을 포함한다.산화물이 없는 공유 반도체 웨이퍼 본딩을 위한 생산 시스템으로서,a) 적어도 하나의 로드-록(load-lock)(160, 260, 360) 및 모듈들의 목록에서 선택된 대기압 또는 그 근처의 본딩 시스템의 실질적 대기압 부품(102, 202, 302)에서 웨이퍼들의 습식 화학 또는 기상 프로세싱을 위한 적어도 하나의 모듈을 서빙(serve)하는 로봇(148, 258, 358)을 갖는 웨이퍼 핸들링 챔버(144, 254, 354) - 상기 모듈들은, i) 웨이퍼 탈지(degreasing)용 용매 배스(bath)들을 포함하는 모듈(1561, 2561, 3561), ii) 산 배스들을 갖는 모듈(1562, 2562, 3562), iii) SC1 RCA 세척 프로세스용 모듈들(1563, 2563, 3563) 및 SC2 RCA 세척 프로세스용 모듈들(1564, 2564, 3564), iv) 희석된 불화수소산(HF) 용액에 의한 웨이퍼들의 산화물 제거 및 표면 패시베이션(passivation)을 위한 모듈(1565, 2565, 3565), v) 가스 HF에 의한 웨이퍼들의 산화물 제거 및 표면 패시베이션을 위한 모듈(1566, 2566, 3566), vi) 탈이온수 헹굼 및 스핀 건조(spin drying)를 위한 모듈(1567, 2567, 3567)을 포함함 -,b) 적어도 하나의 로드-록(116, 216, 316) 및 챔버들의 목록 중 적어도 하나로부터 선택된 적어도 하나의 챔버를 포함하는 상기 본딩 시스템의 UHV 부품(101, 201, 301)에서 초고진공 웨이퍼 프로세싱을 위한 적어도 하나의 모듈을 서빙하는 로봇(108, 208, 308)을 갖는 웨이퍼 핸들링 챔버(104, 204, 304) - 챔버들은: i) 표면 패시베이션 제거에 적합한 저에너지 플라즈마 소스를 갖는 플라즈마 프로세싱 챔버(120, 220, 320, 504), ii) 표면 패시베이션 층의 광화학 또는 광열 제거에 적합한 가시 또는 자외선 레이저를 갖는 초고진공 레이저 챔버(120', 220', 320'), iii) 얇고 깨끗한 에피택셜 표면 층의 제공에 적합한 초고진공 박막 증착 챔버(138, 238, 338), iv) 초고진공 웨이퍼 플리핑 챔버(flipping chamber)(136, 236, 336), v) 초고진공 웨이퍼 어닐링 챔버(128, 228, 328), vi) 초고진공 웨이퍼 사전-정렬 도구(132, 232, 332), 및 vii) 초고진공 웨이퍼 본딩 챔버(124, 224, 324, 404)로 이루어짐 -를 포함하고,습식 화학 프로세싱을 모듈들은 상기 로드-록들(160, 260, 360)을 통해 액세스가능하고 초고진공 프로세싱을 위한 모듈들은 상기 로드-록들(116, 216, 316)을 통해 액세스가능하고, 상기 모듈들은 상기 습식 화학 프로세싱을 위한 모듈에서 상기 초고진공 프로세싱을 위한 모듈들로 웨이퍼 이송 동안 교차 오염을 방지하도록 설계된 적어도 하나의 버퍼 챔버(140, 240, 340)를 통해 연통하는, 생산 시스템.