利用矽晶直接接合來形成塊狀矽晶
隨著對利用半導體功能強化技術而獲得高效能應用的需求增加，以及在其它如微機電與封裝等應用持續擴張之下，膜層轉換技術(layer-transfer technology)已經愈來愈顯得重要。在Silicon Genesis公司(SiGen)最近所發表的一種改進現存膜層轉移製程的技術中，可提供矽晶圓直接接合(direct silicon bonding，DSB)，並且能將不同結晶方向的單晶矽膜，以電性的方式連結到基板上。
所製成的DSB基板具有類似塊狀矽(bulk-like)的特性，使得其能夠與現存的電子設計自動化(EDA)與電路設計工具相容。SiGen公司的總裁暨執行長(CEO)Francois Henley指出：「DSB能夠與塊狀矽相容，是因為SPICE模型與元件庫是為了塊狀矽以及本身如同類塊狀矽的晶圓而開發。這對晶圓代工廠與大型微處理器製造商是一個很大的吸引力，它具有一個重大優點，即不需要一個絕緣上矽(SOI)基板。」
DSB基板的另外一個優點，是它們能與許多IC製造商所使用的區域製程應變技術相容。塊狀矽材料也可簡化量測方法，因為絕緣上矽晶圓的測量方法會帶有特殊的問題。Henley說：「但是DSB看起來、工作起來以及感覺起來就像是塊狀矽晶圓。對於那些溝槽的製造來說，它們將能在其設備上使用基本上相同的製程步驟(recipe)，以及相同的量測方法與製程中的測量，就如同用在塊狀矽上的情況一樣。」
SiGen的DSB主要步驟，包括：(1)在供應(donor)晶圓上進行氧化與形成解理(cleave)平面，(2)接合供應晶圓與承載晶圓，(3)室溫控制解理(rT-CCP)，(4)磊晶平坦化／厚膜化，這是一種非接觸技術，以及(5)一種專屬的高溫下回火(anneal)。
為了達到本身的DSB製程，SiGen公司變更了接合與解理後的製程步驟。變更後的製程利用的是電漿活化接合，這是一種可以提高表面能量(surface energy)(也就是打斷鍵結所需的能量)的親水性接合製程，可以強化鍵結並且產生較少的空洞。雖然電漿活化的優點是較高的表面能量，但此製程會造成少量必須加以去除之富含矽的氧化層。而去除這種氧化層是利用執行磊晶平坦化製程，以回復原始表面，接著以高溫回火使氧擴散出表面來達成。接著經由固相磊晶再成長方式，以再成長或再結晶形成介面層(參照圖一)。
DSB的一個應用是能夠製造出結合最高pMOS與nMOS遷移率的混合晶面方向基板。目前已知具有110晶面方向的pMOS元件會運作的較好，也就是電洞的遷移率最高，約有二倍的遷移率提昇。另一方面，nMOS元件則在100晶面方向上運作的較好，也就是說其電子的遷移率最高。Henley指出：「你永遠無法在100晶面方向的基板上成長出110晶面方向的膜層，就目前我所知是沒有人做得到。目前人們要做的是找來100或110晶面方向的晶圓，然後用某種方法將其它晶面方向的薄膜放到它上面。目前除了利用轉移一不同晶面方向的膜層到晶圓上之外，並沒有其它的方式可以達成。」
根據Henley所述，一般認為絕緣上矽的市場規模，在2009年以前會佔整體半導體材料工業的10%的程度。他相信DSB可以滿足塊狀矽晶超過90%的市場，不同於小很多的絕緣上矽市場。雖然基板的成本較高，但Henley相信它能在二種情況下被pMOS微縮與顆粒縮小所平衡掉。第一個情況是對於低中階效能的元件，在同等的pMOS效能下，其每片晶圓會有較高的顆粒數目。第二個情況是對於高效能元件，每片晶圓具有相同數目的顆粒，但其具有較高的pMOS效能。
改善後的DSB製程正由元件製造廠試驗中，而且Henley預期在未來幾個月內會有結果報告產出。他期望DSB基板的塊狀矽晶特性及其達成的pMOS遷移率改善，將會產生實質上比絕緣上矽技術還來得高的市場需求。SST-AP/Taiwan
圖一：TEM相片顯示：(a)鍵結的DSB介面(回火前)；5.6奈米厚的富含矽的氧化層產生在<110>的方向上(橫越並沿著視野)，以及(b)DSB介面(經過高溫回火後)顯示去除了富含矽的氧化層，以及沿著<110>方向(橫越並沿著視野)的固相磊晶再成長。