JP7050012B2 - 半導体ウェハに取り付けられた貫通孔を有する無機ウェハ - Google Patents

半導体ウェハに取り付けられた貫通孔を有する無機ウェハ Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年６月２９日に出願された米国仮出願第６２／３５６０６７号の合衆国法典第３５巻第１１９条に基づく優先権の恩恵を主張するものであり、その内容を信頼し、ここに全て引用される
本開示は、接合させたウェハ、そのようなウェハを含む物品、および関連のプロセスに関する。
半導体産業では、新たな基板構造の開発への関心が高まっている。１つの目的は、さらなるコストを招くことなくデバイスおよびパッケージングからさらなる機能性を得ることである。シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）など、既存の基板構造は、絶縁層の厚みの限界および高コストを含む欠点がある。
本開示は、孔が貫通した無機ウェハに接合された半導体ウェハを備える物品、およびそのような物品を作製するプロセスを対象とする。
第１の態様において、プロセスは、光の波長を放射するレーザを用いて半導体ウェハに接合された無機ウェハにダメージトラックを形成するステップであって、半導体ウェハが光の波長に対して不透明であり、無機ウェハが光の波長に対して透明であるステップ、および、エッチングによって無機ウェハを貫通する孔を形成するために無機ウェハ内のダメージトラックを拡大するステップであって、孔が前記半導体ウェハと無機ウェハとの間の界面にて終端しているステップを含む。
半導体ウェハがベア半導体ウェハである、第１の態様に係る第２の態様。
半導体ウェハがシリコンウェハであってもよい。第１の態様または第２の態様に係る第３の態様。
エッチングが、第１の速度で無機ウェハをエッチングし、第２の速度で半導体ウェハをエッチングするエッチャントで行われ、第１の速度が、第２の速度の１０倍、第２の速度の２０倍、第２の速度の５０倍、第２の速度の１００倍、第２の速度の２００倍、第２の速度の５００倍、第２の速度の１，０００倍、第２の速度の５，０００倍、第２の速度の１０，０００倍、第２の速度の１００，０００倍、これらの値のうちのいずれかを下限とする任意の範囲、またはこれらの値のうちの任意の２つによって定義定された任意の範囲など、第２の速度の少なくとも１０倍である、第１の態様から第３の態様のうちのいずれかに係る第４の態様。
無機ウェハが、室温で少なくとも１０５Ω・ｍの抵抗率、および室温で０．５ｍｍの厚みに対して少なくとも１ｋＶの高耐力を有する、第１の態様から第４の態様のうちのいずれかに係る第５の態様。無機ウェハの前記抵抗率は、室温で１０５Ω・ｍ、１０６Ω・ｍ、１０７Ω・ｍ、１０８Ω・ｍ、１０９Ω・ｍ、１０１０Ω・ｍ、１０１１Ω・ｍ、１０１２Ω・ｍ、１０１３Ω・ｍ、１０１４Ω・ｍ、１０１５Ω・ｍ、１０１６Ω・ｍ、１０１７Ω・ｍ、１０１８Ω・ｍ、１０１９Ω・ｍ、１０２０Ω・ｍ、１０２１Ω・ｍ、１０２２Ω・ｍ、これらの値のうちのいずれかを下限とする任意の範囲、またはこれらの値のうちの任意の２つによって定義された任意の範囲であってもよい。無機ウェハの高耐力は、室温で０．５ｍｍの厚みに対して１ｋＶ、５ｋＶ、１０ｋＶ、２０ｋＶ、５０ｋＶ、１００ｋＶ、２００ｋＶ、５００ｋＶ、これらの値のうちのいずれかを下限とする任意の範囲、またはこれらの値のうちの任意の２つによって定義された任意の範囲であってもよい。
無機ウェハが、アルミノホウケイ酸ガラス、石英ガラス、またはサファイアであってもよい、第１の態様から第５の態様のうちのいずれかに係る第６の態様。
無機ウェハの厚みが１０μｍから１ｍｍまでである、第１の態様から第６の態様のうちのいずれかに係る第７の態様。
無機ウェハの厚みが、５０μｍから１００μｍまでなど、５０μｍから２５０μｍまでであってもよい、第７の態様に係る第８の態様。
ダメージトラックが、半導体ウェハと無機ウェハとの間の界面で終端している、第１の態様から第８の態様のいずれかに係る第９の態様。
ダメージトラックが、界面に到達する前に無機ウェハ内で終端している、第１の態様から第９の態様のいずれかに係る第１０の態様。
レーザが、延長焦点を作り出す複数の光学品を通して送られ、延長焦点が無機ウェハにダメージトラックを形成する、第１の態様から第１０の態様のいずれかに係る第１１の態様。
延長焦点が、ビーム伝播方向に沿ってかつ前記無機ウェハ内に発生する焦線または複数の焦点である、第１１の態様に係る第１２の態様。
半導体ウェハが、延長焦点を崩壊させるためにレーザによって放射された光の波長に対して十分に不透明である、第１２の態様に係る第１３の態様。
レーザが短パルスレーザであってもよい。第１の態様から第１２の態様のいずれかに係る第１３の態様。
レーザがバーストパルスレーザであってもよい。第１４の態様に係る第１５の態様。
光の波長が、２５７ｎｍ、２６６ｎｍ、３４３ｎｍ、３５５ｎｍ、５１５ｎｍ、５３０ｎｍ、５３２ｎｍ、１０３０ｎｍ、または１０６４ｎｍであってもよい、第１の態様から第１５の態様のいずれかに係る第１６の態様。
陽極接合によって無機ウェハに前記半導体ウェハを接合するステップをさらに含む、第１の態様から第１６の態様のいずれかに係る第１７の態様。
無機ウェハに半導体ウェハを接合するステップをさらに含み、接合するステップが、半導体ウェハと無機ウェハのうちの少なくとも一方に対して表面改質層を形成するステップを含む、第１の態様から第１７の態様のいずれかに係る第１８の態様。
プロセスが前記孔をメタライズするステップをさらに含む、第１の態様から第１８の態様のいずれかに係る第１９の態様。
界面とは反対側の無機ウェハの表面における孔の直径が４μｍから１００μｍである、第１の態様から第１９の態様のいずれかに係る第２０の態様。
界面における無機ウェハの平均表面粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ未満である、第１の態様から第２０の態様のいずれかに係る第２１の態様。
いくつかの実施形態において、ここで説明されるプロセスのうちのいずれかによって、物品が形成される。
第２２の態様において、物品は、無機ウェハに接合された半導体ウェハを備え、半導体ウェハが、無機ウェハが透明である光の波長に対して不透明であり、無機ウェハが、無機ウェハを貫通して形成された孔を有し、孔が半導体ウェハと無機ウェハとの間の界面で終端している。
半導体ウェハがベア半導体ウェハである、第２２の態様に係る第２３の態様。
半導体ウェハがシリコンウェハであってもよい、第２２の態様または第２３の態様に係る第２４の態様。
無機ウェハが、室温で少なくとも１０５Ω・ｍの抵抗率、および室温で０．５ｍｍの厚みに対して少なくとも１ｋＶの高耐力を有する、第２２の態様から第２４の態様のうちのいずれかに係る第２５の態様。無機ウェハの抵抗率は、室温で１０５Ω・ｍ、１０６Ω・ｍ、１０７Ω・ｍ、１０８Ω・ｍ、１０９Ω・ｍ、１０１０Ω・ｍ、１０１１Ω・ｍ、１０１２Ω・ｍ、１０１３Ω・ｍ、１０１４Ω・ｍ、１０１５Ω・ｍ、１０１６Ω・ｍ、１０１７Ω・ｍ、１０１８Ω・ｍ、１０１９Ω・ｍ、１０２０Ω・ｍ、１０２１Ω・ｍ、１０２２Ω・ｍ、これらの値のうちのいずれかを下限とする任意の範囲、またはこれらの値のうちの任意の２つによって定義定された任意の範囲であってもよい。無機ウェハの高耐力は、室温で０．５ｍｍの厚みに対して１ｋＶ、５ｋＶ、１０ｋＶ、２０ｋＶ、５０ｋＶ、１００ｋＶ、２００ｋＶ、５００ｋＶ、これらの値のうちのいずれかを下限とする任意の範囲、またはこれらの値のうちの任意の２つによって定義された任意の範囲であってもよい。
無機ウェハが、アルミノホウケイ酸ガラス、石英ガラス、またはサファイアであってもよい、第２２の態様から第２５の態様のうちのいずれかに係る第２６の態様。
無機ウェハの厚みが１０μｍから１ｍｍまでである、第２２の態様から第２６の態様のうちのいずれかに係る第２７の態様。
無機ウェハの厚みが、５０μｍから２５０μｍまで、または５０μｍから１００μｍまでなどである、第２７の態様に係る第２８の態様。
孔がメタライズされている、第２２の態様から第２８の態様のうちのいずれかに係る第２９の態様。
界面とは反対側の無機ウェハの表面における孔の直径が４μｍから１００μｍである、第２２の態様から第２９の態様のうちのいずれかに係る第３０の態様。
界面における無機ウェハの平均表面粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ未満である、第２２の態様から第３０の態様のうちのいずれかに係る第３１の態様。
半導体ウェハが無機ウェハに対して取り外し可能に接合されている、第２２の態様から第３１の態様のうちのいずれかに係る第３２の態様。
第３３の態様において、デバイスは、無機ウェハに接合された半導体ウェハ、および、半導体ウェハと無機ウェハのうちの少なくとも一方の上に形成された１つ以上のデバイス部品を備え、半導体ウェハが、無機ウェハが透明な光の波長に対して不透明であり、無機ウェハが、無機ウェハを貫通して形成され、半導体ウェハと無機ウェハとの間の界面にて終端している第１の孔を有する。
第１の孔がメタライズされている、第３３の態様に係る第３４の態様。
１つ以上のデバイス部品の各々が、マイクロ電子デバイス部品、高周波（ＲＦ）デバイス部品、光電子デバイス部品、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス部品、およびバイオセンサデバイス部品からなる群から選択されている、第３３の態様または第３４の態様に係る第３５の態様。
半導体ウェハが、半導体ウェハを貫通して形成され、半導体ウェハと前記無機ウェハとの間の界面にて第１の孔と整列している第２の孔を有する、第３３の態様から第３５の態様のうちのいずれかに係る第３６の態様。
１つ以上のデバイス部品が、半導体ウェハと前記無機ウェハの両方の上に形成されている、第３６の態様に係る第３７の態様。
半導体ウェハ上に形成された１つ以上のデバイス部品および無機ウェハ上に形成された１つ以上のデバイス部品が、第１の孔および第２の孔を介して互いに接続されている、第３７の態様に係る第３８の態様。
添付の図面は、ここに組み込まれているが、本明細書の一部を成し、本開示の実施形態を示す。説明とともに、図面は、さらに、開示された実施形態の原理を説明する役目をし、当業者が開示された実施形態を作製および使用することを可能にする一助となる。これらの図面は、示すことを意図しており、限定することは意図していない。本開示は、概して、これらの実施形態の文脈で記載されているが、本開示の範囲をこれらの特定の実施形態に限定することは意図していないと理解すべきである。図面において、同様な参照番号は、同一または機能的に類似の要素を指す。
無機ウェハに対する半導体ウェハの接合を示す。 図１の無機ウェハにおけるダメージトラックの形成を示す。 無機ウェハを貫通する孔を形成するための図２のダメージトラックの拡大を示す。 図３の孔のメタライゼーションを示す。 無機ウェハに接合された半導体ウェハを有する図３および図４の結果として得られた物品の平面図を示す。この無機ウェハは、貫通する孔がパターンで配列されている。 図３および図５の結果として得られた物品上に形成されたデバイスの側面図を示す。 レーザビームの延長焦点を作り出す、レンズの一種であるアキシコンを示す。 透明ウェハを通るレーザビームの焦線を作り出す光学的組立体を示す。 透明ウェハを通るように形成され、透明ウェハに接合された不透明ウェハによって崩壊したレーザビームの焦線を示す。 図１から図４に示すプロセスに対応するプロセスフローチャートを示す。 シリコンウェハに接合されたガラスウェハを貫通して形成された孔の平面視画像を示す。各孔の直径は１１μｍである。 シリコンウェハに接合されたガラスウェハを貫通して形成された孔の別の平面視画像を示す。各孔の直径は１７．５μｍである。 シリコンウェハに接合されたガラスウェハを貫通して形成された孔の側面視画像を示す。ガラスウェハとシリコンウェハの厚みは、それぞれ８０μｍと７００μｍである。
上限値および下限値を含む数値の範囲がここで記載されている場合、特定の状況において別記しない限り、その範囲は、その端点、およびその範囲内の全ての整数および分数を含むことを意図している。特許請求の範囲は、範囲を定義するときに記載された特定の値に限定されることは意図していない。さらに、量、濃度、またはその他の値またはパラメータが、１つの範囲、１つ以上の好適な範囲、または上限の好適な値および下限の好適な値のリストとして与えられているとき、これは、１対の上限の範囲限界または好適値と下限の範囲限界または好適値から形成された全ての範囲を、そのような対が別々に開示されているか否かを問わず、具体的に開示していると理解すべきである。最後に、値または範囲の端点を表す際に「約」（ａｂｏｕｔ）という用語が使用されているとき、本開示は、言及した特定の値または端点を含むと理解すべきである。範囲の数値または端点に「約」（ａｂｏｕｔ）が記載しているか否かにかかわらず、範囲のその数値または端点は、２つの実施形態、すなわち、「約」（ａｂｏｕｔ）によって修飾されている実施形態および「約」（ａｂｏｕｔ）によって修飾されていない実施形態を含むことを意図している。
ここで使用されているとき、「約」（ａｂｏｕｔ）という用語は、量、サイズ、処方、パラメータおよびその他の数量および特性が、正確ではない、および、正確である必要はなく、許容差、変換係数、四捨五入、測定誤差など、および当業者に既知のその他の係数を反映して、必要に応じて、近似でよく、および／または、より大きいまたはそれより小さくてよいことを意味している。
「または」（ｏｒ）という用語は、ここで使用されているとき、包括的であって、より具体的には、「ＡまたはＢ」（Ａ ｏｒ Ｂ）という表現は、「Ａ、Ｂ、またはＡとＢの両方」（Ａ，Ｂ，ｏｒ ｂｏｔｈ Ａ ａｎｄ Ｂ）を意味する。排他的な「または」（ｏｒ）は、例えば、「ＡまたはＢのどちらか」（ｅｉｔｈｅｒ Ａ ｏｒ Ｂ）および「ＡまたはＢの一方」（ｏｎｅ ｏｆ Ａ ｏｒ Ｂ）などの用語によって示めされている。
１つの要素または部品を表す不定冠詞（ａおよびａｎ）は、これらの要素または部品が１つまたは少なくとも１つ存在していることを意味する。これらの冠詞は、従来、修飾された名詞が単数名詞であることを示すために採用されているが、ここで使用されているとき、冠詞（ａおよびａｎ）は、特定の実例において別記しない限り、複数も含む。同様に、定冠詞（ｔｈｅ）も、ここで使用されているとき、修飾された名詞が、やはり、特定の実例において別記しない限り、単数または複数でよいことを示している。
移行句（ｗｈｅｒｅｉｎ）は、非限定的な移行句として使用されて、構造の一連の特徴の記載を導入する。
ここで使用されているとき、「を備える」（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）は、非限定的な移行句である。「を備える」（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）という移行句に続く要素のリストは、このリストに具体的に記載された要素に加えた要素も存在してよいように、非排他的なリストである。
半導体業界ではムーアの法則を延長する新たなプロセスを見つけようとしているので、新たなデバイスおよびパッケージングソリューションの発見に対する関心が高まっている。その目的は、さらなるコストを招くことなくデバイスおよびパッケージングからさらなる機能性を得ることである。この結果、シリコン基板、有機基板およびガラス基板における２．５Ｄおよび３Ｄのインターポーザ技術におけるソリューションが開発された。例えば、ＳＯＩ技術では、半導体製造における従来のシリコン基板の代わりに層状のシリコン‐絶縁体‐シリコン基板が使用されている。しかし、ＳＯＩウェハにおける絶縁体層は、通常、イオン注入または表面酸化によって形成されているので、非常に薄く、例えば、通常、１μｍ未満である。別の関連の技術は、シリコンオンサファイア（ＳＯＳ）技術であり、シリコンの薄い層を典型的には、サファイア層上で成長させる。しかし、この技術は、シリコンとサファイアの結晶格子構造の違いから結果的に起こる欠陥形成における諸問題がある。さらに、ＳＯＩ技術とＳＯＳ技術はいずれも複雑なプロセスを伴い、結果的に得られたウェハは高コストである。
いくつかの実施形態において、プロセスでは、ウェハ接合技術を使用しながら貫通孔製造プロセスを活用して新たな基板構造を提供する。その結果、任意の所望のパターンで、無機ウェハ、例えば、ガラスウェハに孔を有する接合ウェハとなり、それによって、様々なデバイス、例えば、マイクロ電子デバイス、光電子デバイス、ＲＦデバイス、および微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを作製可能な有利かつ柔軟なプラットフォームを提供する。ＳＯＩ技術およびＳＯＳ技術と比べて、ここで記載されたプロセスでは、はるかに厚い（例えば、１００μｍ）の絶縁層を有する物品を作り出すことができる。さらに、ここで記載されたプロセスでは、絶縁層だけでなく、半導体ウェハを利用して形成された他のデバイスに物理的、光学的、かつ／または電気的に接続するためのインターポーザも作り出すことができる。例えば、ここで記載されたプロセスでは、レーザ穿孔技術および化学エッチング技術を利用して、ガラスウェハに接合されたシリコンウェハを実質的には貫通しないように、ガラスウェハに垂直な相互接続アクセス（バイア）を選択的に作り出すことができる。さらなる厚みによって薄いＳＯＩ層よりも大きな電気的な分離が得られ、該バイアによって、用途に応じて物理的、電気的、かつ／または光学的な相互接続部が得られると同時に、ＳＯＩ技術およびＳＯＳ技術の高いコストが回避される。
さらなる新たな特徴は、下記の説明において部分的に述べられることになり、部分的は、下記および添付の図面を吟味すれば当業者には明らかになるか、または、実施例を製造または操作することによって習得されるであろう。本開示の新たな特徴は、以下で論じられた詳細な実施例において述べられた方法論、手段、および組み合わせの様々な態様の実施または使用によって実現および達成されるであろう。
いくつかの実施形態において、半導体ウェハを無機ウェハに接合して接合基板を形成してもよい。ここで使用されているとき、「ウェハ」とは、様々なプロセス作業によって所望の構成に転換された基本的なワークピースである物理的物体を指す。また、「ウェハ」は、本開示において「基板」と呼ばれる場合もある。いくつかの実施形態において、図１は、無機ウェハ１２０への半導体ウェハ１１０の接合を示す。半導体ウェハ１１０は、２、３の例を挙げると、ケイ素（Ｓｉ）またはゲルマニウム（Ｇｅ）などの元素半導体、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、ヒ化インジウムガリウム（ＩｎＧａＡｓ）、または酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ）などの化合物半導体、および、フェニル‐Ｃ６１‐酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）などの有機半導体を含む、結晶形態、アモルファス形態、または合金形態の半導体材料から作製された任意のウェハであってもよい。半導体ウェハ１１０の材料、形態、および／またはサイズに応じて、半導体ウェハ１１０の厚みは、１００μｍから１ｍｍまで異なってもよい。
いくつかの実施形態において、半導体ウェハ１１０は、ベア半導体ウェハである。すなわち、接合前に半導体ウェハ１１０上またはその内部に作製されたデバイス部品が存在しない。したがって、図３または図４の物品１００は、いかなるデバイス部品も存在せずに作製してもよい。デバイス部品は、その後で付加してよい。
デバイス部品は、半導体ウェハ１１０を無機ウェハ１２０に接合した後の物品１００に、例えば、図３および図４に示すように、物品１００に付加してもよい。または、デバイス部品は、半導体ウェハ１１０を無機ウェハ１２０に接合する前に物品１１０上に存在してもよい。そのようなデバイス部品としては、例えば、能動的なマイクロ電子デバイス部品（例えば、ダイオード、ジャンクション、トランジスタなど）、受動的なマイクロ電子デバイス部品（例えば、抵抗器、コンデンサなど）、高周波（ＲＦ）デバイス部品（例えば、伝送線、共振器など）、光電子デバイス部品（例えば、導波路、レンズ、ミラーなど）、ＭＥＭＳデバイス（例えば、ダイアフラム、カンチレバー、空洞など）、またはバイオセンサデバイス（例えば、孔に半導体回路が取り付けられた、ガラスにおけるこれらの孔のアレイ、細胞ベースアッセイ用の電気インピーダンス変化センサなど）を挙げてもよい。デバイス部品が、例えば、図４で明らかであるように、物品１００に付加されている場合、デバイス部品を付加および電気的に接続する１つの方法が、半導体ウェハ１１０に、半導体ウェハ１１０の表面１１１に導電性材料１１６を電気的に接続するバイアを形成することであり、表面１１１は露出しており、様々な半導体加工技術を施してよい。デバイス部品は、任意の適当な半導体加工技術を用いて表面１１１上に作製してもよい。
いくつかの実施形態において、半導体ウェハ１１０は、光の１つ以上の波長に対して不透明である。光は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ、Ｙｂ：ＫＧＷレーザ、またはＴｉ：サファイアレーザなどのレーザによって放射してもよく、半導体ウェハ１１０が不透明な波長は、例えば、２５７ｎｍ、２６６ｎｍ、３４３ｎｍ、３５５ｎｍ、５１５ｎｍ、５３０ｎｍ、５３２ｎｍ、１０３０ｎｍ、および１０６４ｎｍを含め、レーザの基本波長または高調波であってもよい。下記に詳細に記載されているように、半導体ウェハ１１０はレーザビームの特定の波長に対して不透明性であることによって、無機ウェハ１２０に適用されるレーザビームが半導体ウェハ１１０に対して実質的に影響されないようにレーザ穿孔技術の選択性を確保することができる。言い換えれば、界面１３０は、無機ウェハ１２０を貫通するレーザ穿孔に対する停止部として機能する。界面１３０は、接合された半導体ウェハ１１０および無機ウェハ１２０が結合するところである。
無機ウェハ１２０は、２、３の例を挙げると、アルミノホウケイ酸ガラス、石英ガラス、およびサファイアなど、ガラスを含め、無機材料から作製された任意のウェハであってもよい。アルミノホウケイ酸ガラスは、Ｃｏｒｎｉｎｇ ＥＡＧＬＥ ＸＧ（登録商標）ガラス、Ｃｏｒｎｉｎｇ社Ｌｏｔｕｓ（商標）ガラス、Ｃｏｒｎｉｎｇ社Ｗｉｌｌｏｗ（登録商標）ガラス、またはＣｏｒｎｉｎｇ社Ｉｒｉｓ（商標）ガラスなどの無アルカリガラス、およびイオン交換可能なアルカリ含有ガラスを含んでもよい。ここで使用されているとき、「無アルカリガラス」は、アルカリ金属が、ガラスの組成に意図的には添加されていないのでガラスの材料性質に有意に影響を与えない微量以上には存在しないことを意味する。いくつかの実施形態において、無機ウェハ１２０は、標準的なＳＯＩウェハの酸化物層（例えば、１μｍ未満）よりも実質的に厚い。いくつかの実施形態において、無機ウェハ１２０の厚みは、１０μｍから１ｍｍまでなど、少なくとも５μｍ、好ましくは５０μｍから２５０μｍまで、または５０μｍから１００μｍまで、例えば、５０μｍ、６０μｍ、７０μｍ、８０μｍ、９０μｍ、１００μｍ、１１０μｍ、１２０μｍ、１３０μｍ、１４０μｍ、１５０μｍ、１６０μｍ、１７０μｍ、１８０μｍ、１９０μｍ、２００μｍ、２１０μｍ、２２０μｍ、２３０μｍ、２４０μｍ、２５０μｍ、またはこれらの値のうちの任意の２つによって定義された任意の範囲である。いくつかの実施形態において、無機ウェハ１２０の厚みは、１００μｍ未満であり、これは、孔が既知のソリューションで迅速に貫通して穿孔されるには困難である。本開示において、無機ウェハ１２０は、無機ウェハ１２０に孔を作る前に半導体ウェハ１１０に接合する。有利なことに、１００μｍ未満の厚みのウェハを処理する既知の方法に比べて、そのような接合によって、１００μｍ未満の厚みの無機ウェハ１２０を取り扱うほうが容易である。例えば、無機ウェハ１２０の厚みは、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ、６０μｍ、７０μｍ、８０μｍ、９０μｍ、または１００μｍなどの、１０μｍから１００μｍまで、またはこれらの値のうちの任意の２つによって定義された任意の範囲であってもよい。
いくつかの実施形態において、無機ウェハ１２０は、光の１つ以上の波長に対して透明である。上述したように、光は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ、Ｙｂ：ＫＧＷレーザ、またはＴｉ：サファイアレーザなどのレーザによって放射してもよく、無機ウェハ１２０が透明な波長は、例えば、２５７ｎｍ、２６６ｎｍ、３４３ｎｍ、３５５ｎｍ、５１５ｎｍ、５３０ｎｍ、５３２ｎｍ、１０３０ｎｍ、および１０６４ｎｍを含め、レーザの基本波長または高調波であってもよい。下記に詳細に記載されているように、レーザビームの特定の波長に対して無機ウェハ１２０の透明であることによって、無機ウェハ１２０に適用するレーザは、無機ウェハ１２０にダメージトラックを迅速に作り出すと同時に、無機ウェハ１２０に接合された半導体ウェハ１１０に実質的影響を与えないことを確保することができる。
いくつかの実施形態において、無機ウェハ１２０は電気的に絶縁性である。無機ウェハ１２０の抵抗率は、室温で少なくとも１０５Ω・ｍである。無機ウェハ１２０の高耐力は、室温で０．５ｍｍの厚みに対して少なくとも１ｋＶである。無機ウェハ１２０の抵抗率は、室温で１０５Ω・ｍ、１０６Ω・ｍ、１０７Ω・ｍ、１０８Ω・ｍ、１０９Ω・ｍ、１０１０Ω・ｍ、１０１１Ω・ｍ、１０１２Ω・ｍ、１０１３Ω・ｍ、１０１４Ω・ｍ、１０１５Ω・ｍ、１０１６Ω・ｍ、１０１７Ω・ｍ、１０１８Ω・ｍ、１０１９Ω・ｍ、１０２０Ω・ｍ、１０２１Ω・ｍ、１０２２Ω・ｍ、これらの値のうちのいずれかを下限とする任意の範囲、またはこれらの値のうちの任意の２つによって定義された任意の範囲であってもよい。この抵抗率は、ＡＳＴＭ規格Ｃ６５７‐９３（２０１３）の「ガラスのＤ‐Ｃ体積抵抗率の標準試験法（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄ－Ｃ Ｖｏｌｕｍｅ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｏｆ Ｇｌａｓｓ）」に従って測定してもよい。無機ウェハ１２０の高耐力は、室温で０．５ｍｍの厚みに対して１ｋＶ、５ｋＶ、１０ｋＶ、２０ｋＶ、５０ｋＶ、１００ｋＶ、２００ｋＶ、５００ｋＶ、これらの値のうちのいずれかを下限とする任意の範囲、またはこれらの値のうちの任意の２つによって定義された任意の範囲であってもよい。この高耐力は、ＡＳＴＭ規格Ｄ１４９‐０９（２０１３）の「商用電力周波数における固体電気絶縁材料の絶縁破壊電圧および絶縁耐力の標準試験法（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ Ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ Ｓｏｌｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｔ Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ）」に従って測定してもよい。１つの実施例において、ガラスウェハの抵抗率は、室温で１０７Ω・ｍから１０２１Ω・ｍまでである。別の実施例において、石英ガラスウェハの抵抗率は、室温において７．５×１０１７Ω・ｍである。さらに別の実施例において、サファイアウェハの抵抗率は、室温で１０１４Ω・ｍである。さらに、上述したように、いくつかの実施形態において、無機ウェハ１２０は、標準的なＳＯＩウェハの酸化物層よりも実質的に厚い。したがって、無機ウェハ１２０は、標準的なＳＯＩウェハの酸化物層よりも良好な電気的分離を提供することができる。
いくつかの実施形態において、無機ウェハ１２０は、液体および／または気体の形態でのエッチャントによって化学的にエッチングすることができる。いくつかの実施形態において、無機ウェハ１２０は、酸系のエッチャントによってエッチングしてもよい。１つの実施例において、無機ウェハ１２０は、フッ化水素酸（ＨＦ）を含有するエッチャントによってエッチングしても差し支えないガラスウェハまたは石英ガラスウェハであってもよい。別の実施例において、無機ウェハ１２０は、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）を含有するエッチャントによってエッチングしても差し支えないサファイアウェハであってもよい。無機ウェハ１２０に接合された半導体ウェハ１１０が化学エッチングによって実質的に影響されないように化学エッチングの選択性を確保するために、化学エッチングは、第１の速度で無機ウェハ１２０を、第２の速度で半導体ウェハ１１０をエッチングするエッチャントを用いて行ってもよく、第１の速度が、第２の速度の１０倍、第２の速度の２０倍、第２の速度の５０倍、第２の速度の１００倍、第２の速度の２００倍、第２の速度の５００倍、第２の速度の１，０００倍、第２の速度の５，０００倍、第２の速度の１０，０００倍、第２の速度の１００，０００倍、これらの値のうちのいずれかを下限とする任意の範囲、またはこれらの値のうちの任意の２つによって定義された任意の範囲など、第２の速度の少なくとも１０倍であると解される。
いくつかの実施形態において、半導体ウェハ１１０と無機ウェハ１２０は、２、３の例を挙げると、共有接合、陽極接合、または接着剤接合など、様々なアプローチによって接合する。共有接合に関しては、半導体ウェハ１１０および無機ウェハ１２０を洗浄および加熱して半導体ウェハ１１０と無機ウェハ１２０の界面１３０にファンデルワールス接合を生成する。陽極接合に関しては、半導体ウェハ１１０と無機ウェハ１２０を洗浄、加熱して、十分に強力な静電場に曝露させる。接着剤接合に関しては、半導体ウェハ１１０および無機ウェハ１２０を洗浄し、界面１３０の一部または全部になることになる場所に半導体ウェハ１１０と無機ウェハ１２０のうちの一方または両方に接着剤を塗布する。
いくつかの実施形態において、半導体ウェハ１１０は、全てここに引用される米国特許公開第２０１４／０１７０３７８号によって開示されているなどファンデルワールス接合を用いて無機ウェハ１２０に取り外し可能に接合してもよい。ここで使用されているとき、接合は、接合したウェハ同士が十分な分離力が印加されるとこれらのウェハの壊滅的な破損（例えば、破壊）を引き起こすことなく剥離することができる場合には除去可能である。ファンデルワールス接合は、一般的に、無機ウェハ１２０の接合表面上へ半導体ウェハ１１０の表面を配置してこの物品の温度を上げて、次に、そのような物品を室温に冷却することを含む。その結果、そのような物品およびキャリアは、半導体ウェハ１１０および無機ウェハ１２０をいずれのウェハも損傷させることなく互いからすぐに除去することができるように取り外し可能に接合される。いくつかの実施形態において、半導体ウェハ１１０および／または無機ウェハ１２０のいずれかの界面表面は、ファンデルワールス接合の前に改質してもよい。例えば、炭素質表面改質層を半導体ウェハ１１０および／または無機ウェハ１２０の界面表面上に堆積してもよく、次に、全てここに引用される米国特許公開第２０１７／００３６４１９号によって開示するように、極性基をこの表面改質層を用いて組み込んでもよい。
１つの実施例において、半導体ウェハ１１０はシリコンウェハであってもよく、無機ウェハ１２０はアルカリ含有アルミノホウケイ酸ガラスであってもよい。シリコンウェハおよびガラスウェハは、陽極接合に関して類似の熱膨張係数を有する。この実施形態において、シリコンウェハとガラスウェハを両方とも、まず、標準的なアメリカラジオ会社（ＲＣＡ）の洗浄手順によって洗浄する。次に、これらの２つのウェハ同士を接触させて、シリコンウェハをアノードとして、ガラスウェハをカソードとして用いて、シリコンウェハとガラスウェハとの間に１７５０Ｖの電位を印加する。このプロセスを真空において２０分間５７５℃で行う。次に、電位を取り除き、これらのウェハを室温まで冷却する。
いくつかの実施形態において、レーザ穿孔プロセスを適用して、接合した半導体ウェハに実質的に影響を与えないながら無機ウェハにダメージトラックを選択的に形成してもよい。ここで使用されているとき、「ダメージトラック」とは、レーザによって放射された単一の高エネルギーのバーストパルスを用いることによる実質的に透明なウェハ（例えば、無機ウェハ１２０）の微小の（例えば、直径１００ｎｍから５μｍまで）細長い「孔」（パーフォレーション、パイロットホール、または欠陥線とも呼ぶ）を指す。ダメージトラックは、断面寸法が非常に小さい（例えば、１マイクロメートル以下（ｓｉｎｇｌｅ ｍｉｃｒｏｎｓ ｏｒ ｌｅｓｓ））かもしれないが、比較的長い、すなわち、高いアスペクト比を有する。個別のダメージトラックは、例えば、レーザとウェハとの間の相対運動によって、数１００キロヘルツの速度で作り出しても差し支えない。複数のダメージトラックを互いに隣接して配置しても差し支えない（例えば、要望に応じて、サブマイクロメートルクーロン何マイクロメートルまで変わる空間的分離）。いくつかの実施形態において、ダメージトラックは「貫通孔」であり、この貫通孔は、透明ウェハの上面から底面まで延在する孔または開放チャネルである。他の実施形態において、ダメージトラックは、真の「貫通孔」ではなく、というのも、ダメージトラックの経路を塞ぐ材料の粒子が存在している場合があるからである。したがって、ダメージトラックは、ウェハの上面から底面まで延在しても差し支えないが、いくつかの実施形態では、連続的な孔またはチャネルではなく、というものも材料の粒子が経路を塞いでいるからである。ここで定義されるように、ダメージトラックの内径は、開放チャネルまたは空気孔の内径である。いくつかの実施形態において、ダメージトラックの内径は、５００ｎｍ未満、例えば、１０ｎｍから４００ｎｍまで、１０ｎｍから３００ｎｍまで、１０ｎｍから２００ｎｍまで、または１０ｎｍから１００ｎｍまでである。ここで開示された実施形態において孔を取り囲む材料の破壊または改質された（例えば、圧縮、溶融、またはその他のプロセスで変化した領域は、好ましくは、５０μｍ未満、例えば、１μｍから３０μｍまで、または１μｍから１０μｍまでの直径を有する。
いくつかの実施形態において、ダメージトラックは、レーザビームの波長に対して透明なウェハに、延長焦点（例えば、焦線または複数の焦点）を作り出す光学組立体を用いてレーザによって作り出しても差し支えない。いくつかの実施形態において、延長焦点は、ビーム伝播方向に沿ってかつ無機ウェハ１２０内に発生する一連の焦点（例えば、２個、３個、４個、または５個の焦点）である。図７に示されているように、延長焦点７３２の生成は、アキシコンレンズ７１０にガウシアンレーザビーム７２０を送ることによって行ってもよく、この場合、ガウシアンベッセルビーム７３０として知られるビームプロファイルが作成される。そのようなビーム７３０は、ガウシアンビーム７２０よりもはるかにゆっくりと回折する（例えば、数十マイクロメートル以下とは対照的に数百マイクロメートルまたはミリメートルの範囲が得られるように単一マイクロメートルスポットサイズ類を維持してもよい。ビームは、ビームスポット径（ビームが最初にそのピーク強度の１／ｅ２まで減少するビームの半径サイズ）が同じスポット径の典型的なガウシアンビームのレイリー長の１０倍よりも長い長さを進むときに２の平方根未満だけ増加する場合には延長焦点を有するといってよい。したがって、焦点深度または透明ウェハとの強い相互作用の長さは、ガウシアンビーム７２０を単独で用いたときよりもはるかに大きい場合がある。エアリービーム、ウェーバービーム、またはマシュービームなどの、その他の形態つまりゆっくりと回折するまたは回折しないビームも用いてもよいと解される。ウェハは、吸光率が、レーザの波長で１ｍｍのウェハ深度当たり２０％未満、１０％未満、５％未満、３％未満、または好ましくは１％未満であるときにこの波長に対して実質的に透明である。例えば、吸光率は、この波長で１ｍｍのウェハ深度当たり０．０１％から０．１％まで、０．０１％から０．５％まで、または０．０１％から１％までである。強力なレーザおよび線焦点を使用すると、各レーザパルスは、ウェハに、長い、例えば、１００μｍから１０００μｍまでのダメージトラックを同時に損傷、アブレーション、またはその他の方法で改質することができる。このダメージトラックは、ウェハの全厚を容易に貫通することができる。したがって、単一のパルスまたはパルスのバーストであっても、無機基板の深さ方向に完全なダメージトラックを作り出すことができ、打撃穿孔は必要ない。
いくつかの実施形態において、図８は、アキシコンレンズ７１０および集束レンズなどのさらなる光学要素７１２を含む光学組立体を示す。アキシコンレンズ７１０およびさらなる光学要素７１２は、ビーム方向に対して垂直に配置されており、ガウシアンレーザビーム７２０に中心がある。したがって、この光学組立体は、レーザビーム７２０の波長に対して透明なウェハ８１０の全厚にわたって延在する焦線７３２を作り出す。いくつかの実施形態において、焦線７３２は、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、または９ｍｍなど、０．１ｍｍと１０ｍｍの間の範囲内の長さ、または０．１ｍｍと１ｍｍの間の範囲内の長さ、またはこれらの値のうちの任意の２つによって定義された任意の範囲、および０．１μｍと５μｍの間の範囲内の平均スポット径を有しても差し支えない。
いくつかの実施形態において、図９に示されているように、ダメージトラックをレーザ波長に対して透明なウェハ８１０のみに選択的に作り出すが、これは、レーザ波長に対して不透明な接合ウェハ９１０（例えば、半導体ウェハ１１０）における焦線７３２の形成を崩壊させることによって達成することができる。不透明ウェハ９１０は、入射レーザビーム７３０を反射、吸収、散乱、デフォーカス、またはその他の方法で干渉して、レーザビーム７３０が不透明ウェハ９１０を損傷またはその他の方法で改質することを抑制または防止してもよい。
いくつかの実施形態において、図２は、図１の無機ウェハ１２０におけるダメージトラック１１２の形成を示す。接合後、レーザ（図示せず）は、接合した半導体ウェハ１１０と無機ウェハ１２０に対して特定の波長の光を放射して、無機ウェハ１２０にダメージトラック１１２を形成する。ダメージトラック１１２は、半導体ウェハ１１０の中までは延出しない。言い換えれば、レーザビームは、界面１３０にでは半導体ウェハ１１０の表面には実質的に影響を与えない。いくつかの実施形態において、レーザビームは、１０μｍよりも深いマーキングは半導体ウェハ１１０に作製しない、例えば、深さは１μｍを上回らない。いくつかの実施形態において、半導体ウェハ１１０の表面上の特定の損傷がレーザビームによって引き起こされたとして、これらの損傷は、その後のエッチングステップ中にディボットを形成しないほど小さい。図２に示されているように、各ダメージトラック１１２は界面１３０で終端している。すなわち、ダメージトラック１１２は、無機ウェハ１２０の上面から底面まで厚み方向に延在する。いくつかの実施形態において、ダメージトラック１１２のうちの少なくとも１つが無機ウェハ１２０内で終端していると解される。言い換えれば、ダメージトラック１１２は、界面１３０では無機ウェハ１２０の表面まで完全には延在していない。１つの実施例において、少なくとも１つのダメージトラック１１２は、化学エッチングによって拡大される対応する孔の半径よりも界面１３０の近くで、無機ウェハ内で終端している。すなわち、ダメージトラック１１２さえも、界面１３０における無機ウェハ１２０の表面まで延在していなくてもよく、その後ダメージトラック１１２に化学エッチングを適用することによって、ダメージトラック１１２の深度は、対応する孔は、それでも無機ウェハ１２０を貫通して形成する、すなわち、界面１３０における無機ウェハ１２０の表面まで延在することができるように増大させる。いくつかの実施形態において、ダメージトラック１１２を塞ぐ無機材料の領域があってもよいが、これらの領域は、例えば、約数マイクロメートルと、概してサイズが小さく、したがって、その後の化学エッチングプロセスによって除去しても差し支えない。
いくつかの実施形態において、ダメージトラック１１２は、全体的に、内側寸法が０．１μｍから２μｍまでの範囲の、例えば、０．１μｍから１．５μｍまでである孔の形態をとる。好ましくは、レーザ穿孔によって形成されたダメージトラック１１２は、寸法が非常に小さく（例えば、単一のマイクロメートル単位）である。いくつかの実施形態において、ダメージトラック１１２は、直径が０．２μｍから０．７μｍである、上述したように、いくつかの実施形態において、ダメージトラック１１２は、連続的な孔またはチャネルでなくてもよい。ダメージトラック１１２の直径は、５μｍ以下、４μｍ以下、３μｍ以下、２μｍ以下、または１μｍ以下、またはこれらの値のうちの２つによって定義された任意の範囲であっても差し支えない。いくつかの実施形態において、ダメージトラック１１２の直径は、１００ｎｍから２μｍまでの範囲内、または１００ｎｍから０．５μｍまでの範囲内でであっても差し支えない。ダメージトラック１１２の直径は、光学顕微鏡を使用して測定してよい。
いくつかの実施形態において、ダメージトラック１１２間の横方向間隔（ピッチ）は、レーザのパルスまたはバーストの繰り返し率によって決まる。ダメージトラック１１２を形成するとき、隣接し合うダメージトラック１１２間の距離、すなわち、周期性は、貫通孔（すなわち、エッチングプロセス後に形成された孔）の所望のパターンによって左右され得る。例えば、いくつかの実施形態において、ダメージトラック１１２（および、そこからエッチング後に形成される結果的に得られた貫通孔）の所望のパターンは、不規則な間隔の非周期的なパターンである。これらは、インターポーザ上にトレースが敷設されることになるか、または、チップとのインターポーザ上の特定の電気的接続部を配置されそうである複数の場所にある必要がある。いくつかの実施形態において、ダメージトラック１１２は、１０μｍ以上、２０μｍ以上、３０μｍ以上、４０μｍ以上、５０μｍ以上、またはこれらの値のうちの任意の２つによって定義された任意の範囲の隣接し合うダメージトラック１１２間の間隔を有しても差し支えない。いくつかの実施形態において、この間隔は最大２０ｍｍまでであっても差し支えない。いくつかの実施形態において、この間隔は、５０μｍから５００μｍまで、または１０μｍから５０μｍまでであっても差し支えない。
いくつかの実施形態において、ダメージトラック１１２を作り出すためのレーザは、例えば、２５７ｎｍ、２６６ｎｍ、３４３ｎｍ、３５５ｎｍ、５１５ｎｍ、５３０ｎｍ、５３２ｎｍ、１０３０ｎｍ、および１０６４ｎｍを含む、基本波長または高調波を有する、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ、Ｙｂ：ＫＧＷレーザ、またはＴｉ：サファイアレーザを含む。いくつかの実施形態において、レーザは、非常に高いパルスエネルギーの短パルスレーザ（例えば、１０ピコ秒未満のパルス幅、１バースト当たりほぼ５０μＪから５００μＪ）である。多くの短パルスレーザは、「バースト」パルスモードと呼ばれる動作モードが可能である。「バースト」パルスは、時間的に近接して（例えば、２０ナノ秒）離間したパルスのシーケンスであるが、各「バースト」間の時間は、１０マイクロ秒など、もっと長くてよい。そのようなレーザ用の利得媒質は、短い時間尺度で抽出可能な一定量のエネルギーを有するため、典型的には、１つのバースト内の全エネルギーが保存される、すなわち、レーザを一定の周波数で動作させた場合、２つのパルスバースト内の全エネルギーは、６つのパルスバースト内の全エネルギーと同じになることになる。各パルスは、一本の線に集束し、非線形吸収の過程を通して、無機ウェハ１２０内にダメージトラック１１２を作り出す。この実施形態において、無機ウェハ１２０は、この放射（典型的には、１ミリメートル当たり１０％未満の吸収率）に対して実質的に透明であり、そうでなければ、このエネルギーは、無機ウェハ１２０の表面にてまたは該表面の近くで吸収されて界面１３０に到達しないことになる。
いくつかの実施形態において、ここで記載されたそのような短パルスレーザの動作によって、パルスのバーストが作り出される。各「バースト」（ここでは「パルスバースト」とも呼ぶ）は、非常に短い持続時間の複数の個別のパルス（少なくとも２個のパルス、少なくとも３個のパルス、少なくとも４個のパルス、少なくとも５個のパルス、少なくとも１０個のパルス、少なくとも１５個のパルス、少なくとも２０個のパルス、またはそれ以上の個数のパルスなど）を含有する。すなわち、１つのパルスバーストは、複数のパルスの１つの「パケット」であり、これらのバーストは、各バースト内の個別の隣接し合うパルスの分離よりも長い持続時間だけ互いに分離している。パルスは、最大１００ピコ秒まで（例えば、０．１ピコ秒、５ピコ秒、１０ピコ秒、１５ピコ秒、１８ピコ秒、２０ピコ秒、２２ピコ秒、２５ピコ秒、３０ピコ秒、５０ピコ秒、７５ピコ秒、またはこれらの値のうちの任意の２つによって定義された任意の範囲）のパルス持続時間を有する。バースト内の各個別のパルスのエネルギーつまり強度は、バースト内の他のパルスのエネルギーつまり強度と等しくなくてもよく、１つのバースト内の複数のパルスの強度分布は、レーザ設計に準拠する時間の指数関数的減衰に従うことが多い。好ましくは、ここで記載された例示の実施形態のバースト内の各パルスは、１ナノ秒から５０ナノ秒まで（例えば、１０ナノ秒から５０ナノ秒まで、または１０ナノ秒から３０ナノ秒までであって、この時間は、レーザ空洞設計によって決まることが多い）の持続時間だけ、このバーストにおける後続のパルスから時間的に分離している。所与のレーザに関して、１つのバースト内の各パルス間の時間的分離（パルス間分離）は、比較的均一（例えば、±１０％）である。例えば、いくつかの実施形態において、１つのバースト内の各パルスは、ほぼ２０ナノ秒（５０ＭＨｚ）だけ次のパルスから時間的に分離している。例えば、２０ナノ秒のパルス分離を生成するレーザに関しては、１つのバースト内のパルス間分離は、±１０％内に維持され、すなわち、±２ナノ秒である。パルスの各「バースト」間の時間、すなわち、バースト間の時間的分離は、はるかに長く（例えば、０．２５ミリ秒から１０００ミリ秒まで、例えば、１マイクロ秒から１０マイクロ秒まで、または３マイクロ秒から８マイクロ秒まで）なる。ここで記載されたレーザの例示の実施形態のうちのいくつかにおいて、この時間的分離は、２００ｋＨｚのバースト繰り返し率または周波数を有するレーザでは５マイクロ秒辺りである。レーザバースト繰り返し率（ここではバースト繰り返し周波数とも呼ぶ）は、１つのバーストにおける第１のパルスと次のバーストにおける第１のパルスとの間の時間として定義されている。いくつかの実施形態において、バースト繰り返し周波数は、１ｋＨｚと４ＭＨｚの間の範囲内であってもよい。より好ましくは、レーザバースト繰り返し率は、例えば、１０ｋＨｚと６５０ｋＨｚの範囲内であっても差し支えない。各バーストにおける第１のパルスと次のバーストにおける第１のパルスとの間の時間は、０．２５マイクロ秒（４ＭＨｚバースト繰り返し率）から１，０００マイクロ秒（１ｋＨｚバースト繰り返し率）まで、例えば、０．５マイクロ秒（２ＭＨｚバースト繰り返し率）から４０マイクロ秒（２５ｋＨｚバースト繰り返し率）まで、または２マイクロ秒（５００ｋＨｚバースト繰り返し率）から２０マイクロ秒（５０ｋＨｚバースト繰り返し率）までであってもよい。正確なタイミング、パルス持続時間、およびバースト繰り返し率は、レーザ設計に左右され得るが、高強度の短パルス（２０ピコ秒未満および好ましくは１５ピコ秒未満）は、特に良好に機能することが証明されている。
いくつかの実施形態において、無機ウェハ１２０を改質するために必要なエネルギーは、バーストエネルギー、すなわち、１つのバースト内に含有されたエネルギーの観点から、または、単一のレーザパルス内に含有されるエネルギーの観点から記載しても差し支えない。１バースト当たりのエネルギーは、２５μＪから７５０μＪまで、より好ましくは、５０μＪから５００μＪまで、または５０μＪから２５０μＪまでであっても差し支えない。いくつかの実施形態において、１バースト当たりのエネルギーは、１００μＪから２５０μＪまでである。パルスバースト内の個別のパルスのエネルギーは、小さくなり、正確な個別のレーザパルスエネルギーは、パルスバースト内のパルス数、および時間に伴うレーザパルスの減衰率（例えば、指数関数的減衰率）に左右されることになる。例えば、一定のエネルギーのバーストに関して、１つのパルスバーストが１０個の個別のレーザパルスを含有する場合、各個別のレーザパルスは、同じパルスバーストが個別のレーザパルスを２個しか有しない場合よりも少ないエネルギーを含有することになる。
そのようなパルスバーストを発生させることができるレーザの使用は、無機ウェハ１２０、例えば、ガラスウェハにダメージトラック１１２を作り出すのに有利である。単一パルスレーザの繰り返し率によって時間的に離間された単一パルスの使用とは対照的に、バースト内のパルスの高速シーケンスにわたってレーザエネルギーを拡散させるパルスバーストシーケンスの使用により、単一パルスレーザによって可能である場合と比べて、無機ウェハ１２０とのより大きな時間尺度の高強度の相互作用にアクセスすることが可能である。単一パルスは時間的に拡大させることができるが、これが行われると、パルス内の強度は、必然的に、おおよそ１／パルス幅低下する。そのような低下により、光強度は、非線形吸収がもはや有意ではない点まで低減し得、光と材料の相互作用は、もはや、穿孔を可能にするほど強くない。対照的に、パルスバーストレーザを用いれば、バースト内の各パルス中の強度は、非常に高いままであり得る。
いくつかの実施形態において、レーザ穿孔によって形成されたダメージトラックを化学エッチングによって拡大させて貫通孔を形成する。ダメージトラックを拡大して貫通孔を形成するために化学エッチングを使用することは、多くの利益を有し得る。すなわち、１）化学エッチングは、ダメージトラックを、実際にメタライズしてインターポーザに使用するには小さ過ぎるサイズ（例えば、１μｍ）からより簡便なサイズ（例えば、４μｍ以上）に変化させることができ、２）エッチングは、ウェハを貫通する１つの非連続的な孔または単にダメージトラックとして始まる場合のある孔を使用し、この孔をエッチングして連続的な貫通バイアを形成することができ、３）エッチングは、ウェハにおける全ダメージトラックが同時に拡大される高度に並列的なプロセスであり、レーザが孔まで再び戻り、さらに多くのウェハ材料を掘り出して孔を拡大する必要がある場合に発生するプロセスよりもはるかに高速であり、かつ、４）エッチングにより、ダメージトラック内の縁部または小さな亀裂の角を取りやすくなり、ウェハの全体の強度および信頼性が増大する。
いくつかの実施形態において、図３は、図２のダメージトラック拡大による無機ウェハ１２０を貫通する孔１１４の形成を示す。各孔１１４は、半導体ウェハ１１０と無機ウェハ１２０との間の界面１３０で終端している。図３では、界面１３０は、除去されていない無機ウェハ１２０の部分および孔１１４を通して外挿される部分によって画定された平面または湾曲した表面である。界面とは反対側の表面における各孔１１４の直径は、５μｍから８０μｍまで、１０μｍから５０μｍまで、または１５μｍから３０μｍまでなど、４μｍから１００μｍまでであってもよい。図３に示されているように、いくつかの実施形態において、各孔１１４の断面は、台形または砂時計の形状であってもよい。各孔１１４は、半導体ウェハ１１０に接合されていない表面の第１の開口部、界面１３０における表面の第２の開口部、および第１の開口部と第２の開口部との間のくびれを含んでもよい。いくつかの実施形態において、各孔１１４のくびれの直径は、孔１１４の第１の開口および／または第２の開口の直径の５０％から１００％までである。
化学エッチングは半導体ウェハ１１０が無機ウェハ１２０に接合した後に行うので、界面１３０での無機ウェハ１２０の表面積の大部分は、エッチング中には半導体ウェハ１１０の対向面によって覆われており、化学エッチング中にはエッチャントに曝されないことになる。したがって、１ｎｍ未満、０．３ｎｍ未満、または０．２ｎｍ未満の平均表面粗さ（Ｒａ）で、界面１３０での無機ウェハ１２０の比較的滑らかな表面を得ても差し支えない。いくつかの実施形態において、この平均表面粗さ（Ｒａ）は、０．１ｎｍから１ｎｍまで、０．１ｎｍから０．３ｎｍまで、または０．１ｎｍから０．２ｎｍまでである。ここで使用されているとき、平均表面粗さＲａは、１００μｍ×１００μｍのサイズの面積に対して測定され、局所表面高さと平均表面高さとの間の差の算術平均として定義されるので次式によって表わすことができる。
Figure 0007050012000001
ｙｉは、平均表面高さに対する局所表面高さである。平均表面粗さＲａは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、例えば、Ｖｅｅｃｏ社から市販されているＤｉｍｅｎｓｉｏｎ Ｉｃｏｎ（登録商標）を用いて測定することができる。より低い平均表面粗さ（Ｒａ）を得てもよく、半導体およびガラスの加工によって得ることができる滑らかさによってのみ制限される。無機ウェハ１２０がアルミノホウケイ酸ガラスであるいくつかの実施形態において、界面１３０は、平均表面粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ未満で、フロート形成ガラスシートの一般的な特徴である外表面付近のスズ（Ｓｎ）の集中または研磨跡がないフュージョン形成ガラスの性質を有する。対照的に、２つのウェハを接合する前に孔を形成することによって作製された類似の物品であれば、無機ウェハの接合表面がエッチングによって粗面化されるという問題を有すことになる。
上述したように、無機ウェハ１２０がアルミノホウケイ酸ガラスウェハまたは石英ガラスウェハであるいくつかの実施形態において、ＨＦを含有する酸エッチャントを使用して、半導体ウェハ１１０を実質的にエッチングすることなく無機ウェハ１２０におけるダメージトラック１１２を選択的に拡大させることができる。１つの実施例において、５体積％のＨＦおよび１０体積％のＨＮＯ３を有するエッチャントを、孔１１４へのエッチャントの拡散を促進するために超音波混合によって室温で用いても差し支えない。この結果、０．５μｍ／分のガラスウェハのエッチ除去率が得られ得る。一方、水性のＨＦ系エッチャントに曝される場合、ＨＦはＳｉ－Ｏ接合に対してより攻撃し易いので、半導体ウェハ１１０、例えば、シリコンウェハをあまり迅速には侵食することになる。これは、特に、エッチャント内にＨＮＯ３が低い濃度でしか（または全く）存在していない場合に当てはまり、というのも、ＨＮＯ３がＳｉの表面の酸化剤として機能することができるからであり、ことによって、ＨＦは、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ接合を通してＳｉをより容易に攻撃することができる。したがって、ガラスまたは石英ガラスは、ＨＦエッチャントによっての方がはるかに迅速に侵食されることになり、一方、シリコンウェハは比較的影響を受けないままとなる。
無機ウェハ１２０がサファイアウェハであるいくつかの実施形態において、Ｈ３ＰＯ４を含有する酸エッチャントを使用して、半導体ウェハ１１０を実質的にエッチングすることなく、無機ウェハ１２０におけるダメージトラック１１２を選択的に拡大しても差し支えない。１つの実施例において、５０体積％のＨ３ＰＯ４および５０体積％のＨ２ＳＯ４を有するエッチャントを、サファイアウェハを貫通する孔１１４を拡大するために１６０℃で使用する。
孔１１４が所望のサイズおよびパターンに達すると、結果として得られる物品１００が形成され、物品１００は、孔１１４が形成された無機ウェハ１２０に接合された半導体ウェハ１１０を含む。孔１１４は、半導体ウェハ１１０と無機ウェハ１２０との間の界面１３０で終端している。上述したように、半導体ウェハ１１０は、無機ウェハ１２０が透明な光の波長に対して不透明である。この波長は、２５７ｎｍ、２６６ｎｍ、３４３ｎｍ、３５５ｎｍ、５１５ｎｍ、５３０ｎｍ、５３２ｎｍ、１０３０ｎｍ、または１０６４ｎｍなど、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ、Ｙｂ：ＫＧＷレーザ、およびＴｉ：サファイアレーザの基本波長または高調波であってもよい。いくつかの実施形態において、無機ウェハ１２０の厚みは、５０μｍから２５０μｍまで、または５０μｍから１００μｍまでなど、１０μｍから１ｍｍまでである。いくつかの実施形態において、半導体ウェハ１１０は、半導体ウェハ１１０上または半導体ウェハ１１０内にデバイス部品が形成されていないベアウェハである。
加えてまたは任意に、いくつかの実施形態において、孔１１４をメタライズする。いくつかの実施形態において、図４は、図３の孔１１４の表面のメタライゼーションを示す。孔１１４の表面は、無機ウェハ１２０から作製されたインターポーザ部を作り出すために、例えば、メタライゼーションを通して、導電性材料１１６をコーティングかつ／または充填してもよい。この金属材料または導電性材料は、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、スズ（Ｓｎ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、またはそれらの組み合わせつまり合金であっても差し支えない。孔１１４の表面をメタライズするために使用するプロセスは、例えば、電気めっき法、電解めっき法、物理気相成長法、またはその他の蒸発コーティング法であっても差し支えない。また、孔１１４は、導電性ペーストを含有するガラスフリットを有してもよく、所望の機能性は、孔１１４内にフリットを導入した後で焼結プロセスを用いてもよい。また、孔１１４は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）など、触媒材料、または孔１１４内での化学反応を容易にするその他の材料でコーティングしてもよい。あるいは、孔１１４は、表面濡れ性を変化させるように、または生体分子の付着を可能にするように、他の化学的官能基化を用いてコーティンして、生化学分析に使用してもよい。そのような化学的官能基化は、孔１１４の表面のシラン化、および／または、所望の用途のために生体分子の付着を促進するように設計された、特定のたんぱく質、抗体、またはその他の生物学的に特定の分子のさらなる付着であることがあり得る。いくつかの実施形態において、導電性材料１１６は、孔１１４の表面に層として形成されるだけでなく、低電気抵抗化を達成するために孔１１４全体を充填することが解される。
図５は、無機ウェハ１２０に接合された半導体ウェハ１１０を有する物品１００の平面図を示す。孔１１４は、無機ウェハ１２０を貫通して形成されており、パターンで配列されている。このパターンは、物品１００の用途に従って予め定めておくことができ、孔１１４は、上記で詳述したように、レーザ穿孔プロセスおよび化学エッチングプロセスによって並行して迅速に形成することができる。例えば、いくつかの実施形態において、孔１１４の所望のパターンは、不規則な間隔の非周期的なパターンである。孔１１４は、インターポーザ上にトレースが敷設されることになる場所またはチップとのインターポーザ上の特定の電気的接続部を配置しようとする箇所にある必要がある。
図１１は、シリコンウェハに接合されたガラスウェハを貫通して形成された孔の平面視の画像を示す。各孔の直径は１１μｍである。この実施例において、接合したシリコンとガラスのウェハは、まず、３５２ｎｍの波長、約０．５ｍｍの焦線長、１．２μｍのフォーカルスポット径、および４０μＪから１００μＪまでの範囲のレーザバーストパルスエネルギーのレーザによって穿孔した。この実施例において、使用したエッチャントは、５体積％のＨＦおよび１０体積％のＨＮＯ３、２０℃、および超音波混合によるものだった。ことによって、結果的に、約０．５μｍ／分のガラスのエッチ除去率が得られた。シリコンウェハを測定したが検出可能な薄厚化はなかったが、一方、ガラスウェハは薄厚化しており、孔は、数十マイクロメートルだけ拡大していたが、正確な量は、正確な化学エッチング時間に左右される。図１２は、化学エッチング時間の延長化を除けば、図１１と同じ条件下でシリコンウェハに接合されたガラスウェハを貫通して形成された孔の別の平面視の画像を示す。各孔の直径は１７．５μｍである。
図１３は、シリコンウェハ１３２０に接合されたガラスウェハ１３１０を貫通して形成された孔の側面視の画像を示す。ガラスウェハ１３１０とシリコンウェハ１３２０の厚みは、それぞれ、８０μｍと７００μｍである。ガラスカバー１３３０は、単にエッジプロファイルが得られるように研磨を容易にするためにガラスウェハ１３１０に取り付けられている。レーザ穿孔および／または化学エッチングによって生じたシリコンウェハ１３２０の表面の損傷の形跡は、ガラスウェハ１３１０とシリコンウェハ１３２０との間の界面には見られなかった。
図３から図５までの物品１００は、半導体ウェハ１１０および／または無機ウェハ１２０を利用して形成したその他のデバイスとの物理的、光学的、かつ／または電気的な接続用のインターポーザとして使用しても差し支えない。いくつかの実施形態において、図６は、図３から図５までの物品１００を利用して形成したデバイス６００の側面図を示す。半導体ウェハ１１０上には、金属層、エピタキシャル層、絶縁層などであるがそれらの限定されない１つ以上のさらなる層６１０が形成されている。さらなる層６１０および半導体ウェハ１１０上または該層および該ウェハ内にデバイス部品６１２が形成されている。いくつかの実施形態において、無機ウェハ１２０上にも同様に１つ以上のさらなる層６２０が形成されてもよい。さらなる層６２０および無機ウェハ１２０上または該層および該ウェハ内にデバイス部品６２２が形成されてよい。デバイス部品６１２、６２２は、例えば、マイクロ電子デバイスの能動デバイス部品（例えば、ダイオード、トランジスタなど）および受動デバイス部品（例えば、抵抗器、コンデンサなど）、ＲＦデバイスのＲＦデバイス部品（例えば、伝送線、共振器など）、光電子デバイスの光電子デバイス部品（例えば、導波路、レンズ、ミラーなど）、および、ＭＥＭＳデバイスのＭＥＭＳデバイス部品（例えば、ダイアフラム、カンチレバー、空洞など）を挙げてもよい。
いくつかの実施形態において、物品１００の異なる側面上のデバイス部品６１２、６２２同士は、半導体ウェハ１１０および無機ウェハ１２０を貫通するバイア６１４によって物理的、光学的、かつ／または電気的に接続しても差し支えない。各バイア６１４は、図４および図５に示すように、無機ウェハ１２０を貫通する対応する孔１１４、および対応する孔１１４に接続されている半導体ウェハ１１０を貫通する別の孔を含む。半導体ウェハ１１０がシリコンウェハであるいくつかの実施形態において、シリコンウェハにはシリコン貫通電極（ＴＤＶ）が形成されて、物品１００における無機ウェハ１２０を貫通する既存の孔１１４と接続してよい。
図１０は、図１から図４までに示すプロセスに対応する例示のプロセスフローチャートを示す。このプロセスは、さらなる例において、さらなるステップを含むことができ、または図示するステップの全てまでは含まなくてもよい。図示されているように、このプロセスは、接合するステップ１０１０から開始する。半導体ウェハ１１０を、例えば、陽極接合によって無機ウェハ１２０に接合する。接合後、ステップ１０２０にて、光の特定の波長を放射するレーザを使用して、無機ウェハ１２０内にダメージトラック１１２を形成する。半導体ウェハ１１０は、この光の波長に対して不透明であり、一方、無機ウェハ１２０は、この光の波長に対して透明である。ステップ１０３０にて、無機ウェハ１２０内のダメージトラック１１２を化学エッチングによって拡大して無機ウェハ１２０を貫通する孔１１４を形成する。孔１１４は、半導体ウェハ１１０と無機ウェハ１２０との間の界面１３０にて終端している。さらにまたは任意に、ステップ１０４０にて、無機ウェハ１２０を貫通する孔１１４をメタライズする。
［発明の概要］のセクションおよび［要約］のセクションではなく、［発明を実施するための形態］のセクションは、特許請求の範囲を解釈するために用いられることを意図していると認識すべきである。［発明の概要］のセクションおよび［要約］のセクションでは、述べている本件発明者らが企図している本開示の例示の実施形態は１つ以上であるがその全てではなくてもよく、したがって、いかなる意味においても本開示および添付の特許請求の範囲を限定することを意図していない。
本開示は、所定の機能の実行およびそれらの関係を示す機能的な構成要素の助けを借りて上記で記載されてきた。これらの機能的な構成要素の境界は、説明の便宜上、ここで恣意的に画定されたものである。それらの特定の機能および関係が適切に実行される限り、代替的な境界を画定することができる。
特定の実施形態の上記説明は、他者が、当技術分野の技能の範囲内の知見を適用することによって、本開示の一般的概念から逸脱することなく、必要以上の実験を行うことなく、そのような特定の実施形態を容易に変更し、および／または、様々な用途のためにそのような特定の実施形態を適合させることができるほど本開示の一般的性質をもれなく示していることとする。したがって、そのような適合および変更は、ここに提示された教示および指針に基づいて、開示された実施形態の均等物の意味および範囲内であることを意図している。ここでの言葉遣いまたは専門用語は、説明目的のためのものであり、限定的なものではなく、本明細書の専門用語または言葉遣いは、教示および指針に照らして当業者が解釈することができるようになっていることを理解すべきである。
本開示の広がりおよび範囲は、上記の例示の実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、下記の請求項およびそれらの均等物に従ってのみ定義されるべきである。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
プロセスにおいて、
光の波長を放射するレーザを用いて半導体ウェハに接合された無機ウェハ内にダメージトラックを形成するステップであって、前記半導体ウェハが前記光の波長に対して不透明であり、前記無機ウェハが前記光の波長に対して透明であるステップ、および
エッチングによって前記無機ウェハを貫通する孔を形成するために前記無機ウェハ内の前記ダメージトラックを拡大するステップであって、前記孔が前記半導体ウェハと前記無機ウェハとの間の界面にて終端しているステップを含む、プロセス。
実施形態２
前記半導体ウェハがベア半導体ウェハである、実施形態１記載のプロセス。
実施形態３
前記半導体ウェハがシリコンウェハである、実施形態１または２記載のプロセス。
実施形態４
前記エッチングが、第１の速度で前記無機ウェハをエッチングし、第２の速度で前記半導体ウェハをエッチングするエッチャントで行われ、前記第１の速度が前記第２の速度の少なくとも１０倍である、実施形態１から３のうちのいずれかに記載のプロセス。
実施形態５
前記無機ウェハが、室温で少なくとも１０５Ω・ｍの抵抗率、および室温で０．５ｍｍの厚みに対して少なくとも１ｋＶの高耐圧を有する、実施形態１から４のうちのいずれかに記載のプロセス。
実施形態６
前記無機ウェハが、アルミノホウケイ酸ガラス、石英ガラス、およびサファイアからなる群から選択された材料から作製されている、実施形態１から５のうちのいずれかに記載のプロセス。
実施形態７
前記無機ウェハの厚みが１０μｍから１ｍｍまでである、実施形態１から６のうちのいずれかに記載のプロセス。
実施形態８
前記無機ウェハの厚みが５０μｍから２５０μｍまでである、実施形態７記載のプロセス。
実施形態９
前記ダメージトラックが前記界面にて終端している、実施形態１から８のうちのいずれかに記載のプロセス。
実施形態１０
前記ダメージトラックが、前記界面に到達する前に前記無機ウェハ内で終端している、実施形態１から９のうちのいずれかに記載のプロセス。
実施形態１１
前記レーザが、延長焦点を作り出す複数の光学品を通して送られ、前記延長焦点が前記無機ウェハ内に前記ダメージトラックを形成している、実施形態１から１０のうちのいずれかに記載のプロセス。
実施形態１２
前記延長焦点が、
焦線、および
複数の焦点
を含む、実施形態１１記載のプロセス。
実施形態１３
前記半導体ウェハが、前記延長焦点を崩壊させるために前記レーザによって放射された前記光の波長に対して十分に不透明である、実施形態１２記載のプロセス。
実施形態１４
前記レーザが、短パルスレーザである、実施形態１から１３のうちのいずれかに記載のプロセス。
実施形態１５
前記レーザがバーストパルスレーザである、実施形態１４記載のプロセス。
実施形態１６
前記光の波長が、２５７ｎｍ、２６６ｎｍ、３４３ｎｍ、３５５ｎｍ、５１５ｎｍ、５３０ｎｍ、５３２ｎｍ、１０３０ｎｍ、および１０６４ｎｍからなる群から選択されている、実施形態１から１５のうちのいずれかに記載のプロセス。
実施形態１７
陽極接合によって前記無機ウェハに前記半導体ウェハを接合するステップをさらに含む、実施形態１から１６のうちのいずれかに記載のプロセス。
実施形態１８
前記無機ウェハに前記半導体ウェハを接合するステップをさらに含み、接合するステップが、前記半導体ウェハおよび前記無機ウェハのうちの少なくとも一方に対して表面改質層を形成するステップを含む、実施形態１から１７のうちのいずれかに記載のプロセス。
実施形態１９
前記孔をメタライズするステップをさらに含む、実施形態１から１８のうちのいずれかに記載のプロセス。
実施形態２０
前記界面とは反対側の前記無機ウェハの表面での前記孔の直径が４μｍから１００μｍまでである、実施形態１から１９のうちのいずれかに記載のプロセス。
実施形態２１
前記界面での前記無機ウェハの平均表面粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ未満である、実施形態１から２０のうちのいずれかに記載のプロセス。
実施形態２２
物品において、
無機ウェハに接合された半導体ウェハであって、前記半導体ウェハが、前記無機ウェハが透明である光の波長に対して不透明である、半導体ウェハ、
を備え、
前記無機ウェハが、貫通して形成された孔を有し、前記孔が、前記半導体ウェハと前記無機ウェハとの間の界面にて終端している、物品。
実施形態２３
前記半導体ウェハがベア半導体ウェハである、実施形態２２の物品。
実施形態２４
前記半導体ウェハがシリコンウェハである、実施形態２２または２３記載の物品。
実施形態２５
前記無機ウェハが、室温で少なくとも１０５Ω・ｍの抵抗率、および、室温で０．５ｍｍの厚みに対して少なくとも１ｋＶの高耐圧を有する、実施形態２２から２４のうちのいずれか１つに記載の物品。
実施形態２６
前記無機ウェハが、アルミノホウケイ酸ガラス、石英ガラス、およびサファイアからなる群から選択された材料から作製されている、実施形態２２から２５のうちのいずれか１つに記載の物品。
実施形態２７
前記無機ウェハの厚みが１０μｍから１ｍｍまでである、実施形態２２から２６のうちのいずれか１つに記載の物品。
実施形態２８
前記無機ウェハの厚みが５０μｍから２５０μｍまでである、実施形態２７記載の物品。
実施形態２９
前記孔がメタライズされている、実施形態２２から２８のうちのいずれか１つに記載の物品。
実施形態３０
前記界面とは反対側の前記無機ウェハの表面での前記孔の直径が４μｍから１００μｍである、実施形態２９記載の物品。
実施形態３１
前記界面での前記無機ウェハの前記平均表面粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ未満である、実施形態２２から実施形態３０のうちのいずれか１つに記載の物品。
実施形態３２
前記半導体ウェハが前記無機ウェハに取り外し可能に接合されている、実施形態２２から３１のうちのいずれか１つに記載の物品。
実施形態３３
デバイスにおいて、
無機ウェハに接合された半導体ウェハ、および
前記半導体ウェハと前記無機ウェハのうちの少なくとも一方の上に形成された１つ以上のデバイス部品
を備え、
前記半導体ウェハが、前記無機ウェハが透明な光の波長に対して不透明であり、
前記無機ウェハが、前記無機ウェハを貫通して形成され、前記半導体ウェハと前記無機ウェハとの間の界面にて終端している第１の孔を有する、デバイス。
実施形態３４
前記第１の孔がメタライズされている、実施形態３３記載のデバイス。
実施形態３５
前記１つ以上のデバイス部品の各々が、マイクロ電子デバイス部品、高周波（ＲＦ）デバイス部品、光電子デバイス部品、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス部品、およびバイオセンサデバイス部品からなる群から選択されている、実施形態３３または３４記載のデバイス。
実施形態３６
前記半導体ウェハが、前記半導体ウェハを貫通して形成され、前記半導体ウェハと前記無機ウェハとの間の界面にて前記第１の孔と整列している第２の孔を有する、実施形態３３から３５のうちのいずれか１つに記載のデバイス。
実施形態３７
前記１つ以上のデバイス部品が、前記半導体ウェハと前記無機ウェハの両方の上に形成されている、実施形態３６記載のデバイス。
実施形態３８
前記半導体ウェハ上に形成された前記１つ以上のデバイス部品および前記無機ウェハ上に形成された前記１つ以上のデバイス部品が、前記第１の孔および前記第２の孔を介して互いに接続されている、実施形態３７記載のデバイス。
１００ 物品
１１０ 半導体ウェハ
１１１ 表面
１１２ ダメージトラック
１１４ 孔
１１６ 導電性材料
１２０ 無機ウェハ
１３０ 界面
６００ デバイス
６１０、６２０ さらなる層
６１２、６２２ デバイス部品
６１４ バイア
７１０ アキシコンレンズ
７１２ 光学要素
７２０、ガウシアンレーザビーム
７３０ ガウシアンベッセルビーム
７３２ 延長焦点（焦線）
８１０ 透明ウェハ
９１０ 不透明ウェハ
１０１０、１０２０、１０３０、１０４０ ステップ
１３１０ ガラスウェハ
１３２０ シリコンウェハ
１３３０ ガラスカバー

Claims (13)

  1. プロセスにおいて、
    光の波長を放射するレーザを用いて半導体ウェハに接合された無機ウェハ内にダメージトラックを形成するステップであって、前記半導体ウェハが前記光の波長に対して不透明であり、前記無機ウェハが前記光の波長に対して透明であるステップ、および
    エッチングによって前記無機ウェハを貫通する孔を形成するために前記無機ウェハ内の前記ダメージトラックを拡大するステップであって、前記孔が前記半導体ウェハと前記無機ウェハとの間の界面にて終端しているステップを含み、
    前記半導体ウェハの厚みは前記無機ウェハの厚みよりも大きい、プロセス。
  2. 前記エッチングが、第１の速度で前記無機ウェハをエッチングし、第２の速度で前記半導体ウェハをエッチングするエッチャントで行われ、前記第１の速度が前記第２の速度の少なくとも１０倍である、請求項１記載のプロセス。
  3. 前記レーザが、延長焦点を作り出す複数の光学品を通して送られ、前記延長焦点が前記無機ウェハ内に前記ダメージトラックを形成している、請求項１または２記載のプロセス。
  4. 前記レーザが短パルスレーザである、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載のプロセス。
  5. 前記無機ウェハに前記半導体ウェハを接合するステップをさらに含み、前記接合するステップが、前記半導体ウェハと前記無機ウェハのうちの少なくとも一方に対して表面改質層を形成するステップを含む、請求項１から４のうちのいずれか一項に記載のプロセス。
  6. 前記孔をメタライズするステップをさらに含む、請求項１から５のうちのいずれか一項に記載のプロセス。
  7. 物品において、
    無機ウェハに接合された半導体ウェハであって、該無機ウェハが透明である光の波長に対して不透明である半導体ウェハ、
    を備え、
    前記無機ウェハが、貫通して形成された孔を有し、前記孔が、前記半導体ウェハと前記無機ウェハとの間の界面にて終端し、
    前記半導体ウェハの厚みは前記無機ウェハの厚みより大きい、物品。
  8. 前記孔がメタライズされている、請求項７記載の物品。
  9. 前記半導体ウェハが前記無機ウェハに対して取り外し可能に接合されている、請求項７または８記載の物品。
  10. デバイスにおいて、
    無機ウェハに接合された半導体ウェハ、および
    前記半導体ウェハと前記無機ウェハのうちの少なくとも一方の上に形成された１つ以上のデバイス部品
    を備え、
    前記半導体ウェハが、前記無機ウェハが透明な光の波長に対して不透明であり、
    前記無機ウェハが、貫通して形成された前記無機ウェハを有し、前記半導体ウェハと該無機ウェハとの間の界面にて終端する第１の孔を有し、
    前記半導体ウェハの厚みは前記無機ウェハの厚みより大きい、デバイス。
  11. 前記半導体ウェハの厚みは１００μｍから１ｍｍの範囲であり、前記無機ウェハの厚みは１００μｍ未満である、請求項１から６のうちのいずれか一項に記載のプロセス。
  12. 前記半導体ウェハの厚みは１００μｍから１ｍｍの範囲であり、前記無機ウェハの厚みは１００μｍ未満である、請求項７から９のうちのいずれか一項に記載の物品。
  13. 前記半導体ウェハの厚みは１００μｍから１ｍｍの範囲であり、前記無機ウェハの厚みは１００μｍ未満である、請求項１０に記載のデバイス。
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