位于包含氧化物层的结构体中的键合界面的稳定化方法及所得结构体技术

本发明专利技术涉及一种位于下述结构体中的键合界面的稳定化方法，所述结构体应用于电子学、光学和/或光电子学领域，并包含在活性层和受体衬底之间的隐埋氧化物层，所述键合界面通过分子粘附获得。根据本发明专利技术，所述方法要包括用由激光提供的光能流照射所述结构体，以使导向所述结构体的光能流由能量转化层吸收并在该层中转化为热，并且该热朝向键合界面扩散到所述结构体中，从而使所述键合界面稳定化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】位于包含氧化物层的结构体中的键合界面的稳定化方法及所得结构体
本专利技术属于应用于电子学、光学和/或光电子学领域的结构体的制造范畴。更具体而言，本专利技术涉及位于下述结构体中的键合界面的稳定化方法，所述结构体包含在活性层和受体衬底之间的隐埋氧化物层，所述键合界面通过分子粘附(molecularadhesion)获得。
技术介绍
上述多层结构体的制造通常需要使用多个晶片或衬底之间的键合和层转移的方法。在各种键合方法中，一种被称为“分子键合粘附”的方法包括使待键合的表面直接紧密接触，而在这些表面之间不放置任何其他材料。在此情况下，据称键合因两个表面之间的“分子粘附”而发生。特别而言，该方法可以有利地制造缩写为"SeOI"(其表示“绝缘体上半导体”)的结构体或缩写为"SOI"的类似结构体；在SeOI中，绝缘层(通常为氧化物)插在半导体材料薄膜和受体衬底之间；在SOI中，薄膜由硅制成。该方法还可以制造缩写为"SOIUTBOX"的结构体(其表示“绝缘体上硅-超薄隐埋氧化物”)，其中，在硅层和受体衬底之间有厚度大于1nm且小于或等于50nm(50纳米)、或甚至小于或等于20nm的隐埋氧化物层。这种SeOI、SOI或SOIUTBOX结构体可以通过例如以下方式来制造：将来自供体衬底的半导体材料(例如硅)层键合到覆盖有氧化物层的受体衬底上，并随后使所述供体衬底脱离(detach)，从而将半导体材料层转移至所述氧化物层上。所获得的结构体具有位于氧化物层和半导体材料层之间的键合界面。不过，为了防止在脱离退火过程中出现氢鼓泡，特别是对于SOIUTBOX而言，有利的是用以下方式制造这些结构体：将覆盖有氧化物层的供体衬底键合到也覆盖有氧化物层受体衬底上。键合后，这两个氧化物层即形成仅一层。然而，在对如此获得的SOIUTBOX结构体进行精整(finishing)处理后，观察到氧化物/氧化物键合界面的不完全稳定化(或强化)，这很可能是因为在该界面处俘获了水。这种不完全稳定化能够干扰用这些结构体制成的、包含所述超薄的隐埋氧化物层的电子设备或组件的性能。但是，对于某些应用而言，隐埋氧化物(BOX)层起到重要的电学作用(例如，在“接地面”或“背栅”型构造中)。任何能够损坏BOX的电性质(尤其是界面处的电荷密度(本领域技术人员将其简称为“Dit”)和氧化物的电荷(其简称为“Qbox”))的缺陷，或任何能够损害其均一性的缺陷，随后都证实会具有很高的破坏性。为了确保得到令人满意且可重现的电性能，有必要使键合界面完全稳定化，不论其形成在两个氧化物层之间还是形成在一个氧化物层和一个硅层之间。稳定化是反映出两个已键合层之间建立原子键(共价键)的微观现象，且其在整个键合界面上是均一的。现有技术中已知的针对SOI衬底的处理包括在高于1100℃的温度下进行数小时的稳定化退火。这种退火使制造过程变长并变得复杂，而且还增加了成本。此外，这种退火能够致使衬底薄膜的品质降低。实际上，在超过1000℃时，在衬底和用来在炉中支持该衬底的设备之间的接触点处会出现局部化应力区，由此会产生被称作滑移线的缺陷。此外，在一些包含具有不同热膨胀系数(CET)的不同衬底材料的异质结构体中，例如在蓝宝石上硅(SOS)中，氧化物SOI层和蓝宝石层之间的分子键合粘附并未强到足以保证最终的层转移具有良好品质，特别是在热稳定化步骤中。该步骤对于确保在盘片的整个表面上具有足够强的键合能而言是必要的，从而使得随后能够进行磨光步骤。热稳定化需要使两个已键合衬底经历升温(100℃～180℃)。由于其CET不同，升温造成键合部的强烈弯曲，并在键合界面引发应力，对于圆形衬底而言，该应力主要集中在已键合区域的边缘。这种应力积累会使已键合衬底分离，并导致转移品质下降和缺陷。有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种通过分子粘附而使键合界面稳定化的方法，该方法不会表现出现有技术中的上述缺点。为此目的，本专利技术涉及一种位于下述结构体中的键合界面的稳定化方法，所述结构体应用于电子学、光学和/或光电子学领域，并包含在活性层和受体衬底之间的隐埋氧化物层，所述键合界面通过分子粘附获得。根据本专利技术，所述方法包括：用由激光提供的光能流(lightenergyflux)照射所述结构体，以使导向所述结构体的所述光能流由能量转化层吸收并在该层中转化为热，并且所述热朝向键合界面扩散到所述结构体中，由此使所述键合界面稳定化。根据本专利技术，能量转化层可以形成在活性层上，和/或形成在所述活性层中，还可以是活性层。本专利技术的其他有利和非限制性特征如下，该特征可以单独或组合给出：-激光的能量密度(fluence)和所述能量转化层的构成材料被选择为使所述隐埋氧化物层达到超过1200℃的温度；-所述能量转化层的构成材料的热导率小于20W/m·K；-所述键合界面在一起构成隐埋氧化物层的两个氧化物层之间延伸，或在隐埋氧化物层和活性层之间延伸，或在隐埋氧化物层和受体衬底之间延伸；-对结构体的照射通过使受体衬底的自由表面(称为“背面”)暴露于所述光能流来进行，其中，该受体衬底的构成材料在所述光能流的波长范围内是透明的；-所述照射可以设于特定部位，例如，能量转化层的边缘；-所述受体衬底由硅制成；-所述受体衬底由选自蓝宝石、氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)和石英的材料制成；-所述激光是红外激光，其波长大于9μm；-所述激光是脉冲式CO2激光；-所述隐埋氧化物层的厚度小于50nm、优选为1nm～50nm；-所述活性层的构成材料是半导体材料；-所述半导体材料是硅；-构成所述隐埋氧化物层的氧化物选自二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)和氧化铪(HfO2)；-所述能量转化层由选自二氧化硅(SiO2)和氮化硅(Si3N4)的材料制成；-所述能量转化层由二氧化硅(SiO2)制成，且在稳定化处理后进行除去该能量转化层的步骤。附图说明本专利技术的其他特征和优势将从下文参照附图给出的描述而变得显而易见，附图在本文中以说明性而非限制性的方式表现出一种可行的实施方式。在附图中：-图1和图2示意性地示出了多层结构体的制造方法的一个实施方式的多个连续步骤；-图3和图4示意性地示出了对上述多层结构体实施的本专利技术的键合界面稳定化方法的各个步骤，其中，键合界面在两个氧化物层之间延伸；-图5是示出了在实施本专利技术的稳定化方法过程中的上述结构体的放大图，和-图6、7和9示意性地示出了多层结构体的制造方法的另一实施方式的多个连续步骤；-图8示意性地示出了对上述多层结构体实施的本专利技术的键合界面稳定化方法的步骤，其中，所述键合界面在氧化物层和受体衬底之间延伸。具体实施方式可以实施本专利技术的稳定化方法的多层结构体的一个可行的实施方式将参照图1和图2来描述。在图1中可见供体衬底1，其具有前端面11和相反的背面12。该供体衬底优选由半导体材料制成，例如由硅、锗、硅/锗(SiGe)或氮化镓(GaN)制成。供体衬底在其前端面11附近具有弱化区13，弱化区13与前端面11一起界定了活性层14。该衬底的其余部分由附图标记15表示。弱化区13优选通过穿过衬底1注入原子物种来形成，例如，按照本领域技术人员已知的商标名为Smart的技术来形成。衬底1可以是单层衬底或多层衬底。此外，其前端面11覆盖有氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种位于结构体(4)中的键合界面(3)的稳定化方法，所述结构体(4)应用于电子学、光学和/或光电子学领域，且所述结构体(4)包含在活性层(14)和受体衬底(2)之间的隐埋氧化物层(5,16,23)，所述键合界面(3)通过分子粘附获得，其特征在于，所述方法包括用激光(7)所提供的光能流照射所述结构体(4)，以使导向所述结构体的所述光能流由能量转化层(6)吸收并在该层中转化成热，并且，所述热朝向所述键合界面(3)扩散至所述结构体(4)中，由此使所述键合界面(3)稳定化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.13 FR 11615271.一种位于结构体(4)中的键合界面(3)的稳定化方法，所述结构体(4)应用于电子学、光学和/或光电子学领域，且所述结构体(4)包含在活性层(14)和受体衬底(2)之间的隐埋氧化物层(5,16,23)，所述隐埋氧化物层(5,16,23)的厚度小于或等于100nm，所述键合界面(3)通过分子粘附获得，其特征在于，所述方法包括：在活性层(14)上形成能量转化层(6)；和用激光(7)所提供的光能流照射所述结构体(4)，以使导向所述结构体的所述光能流由能量转化层(6)吸收并在能量转化层(6)中转化成热，并且，所述热朝向所述键合界面(3)扩散至所述结构体(4)中，由此使所述键合界面(3)稳定化，其中，所述激光(7)的能量密度和所述能量转化层(6)的构成材料被选择为使所述隐埋氧化物层(5,16,23)达到超过1200℃的温度，并且所述温度不超过所述氧化物和活性层(14)的熔点。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活性层(14)的构成材料在所述光能流的波长范围内是透明的，所述构成材料传导热量，且厚度小于1μm。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述键合界面(3)在一起构成所述隐埋氧化物层(5)的两个氧化物层(16,23)之间延伸，或在所述隐埋氧化物层(5,16,23)和所述活性层(14)之间延伸。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将对所述结构体的照射设于所述键合界面承受应...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪迪埃·朗德吕，C·大卫，约努茨·拉杜，L·卡佩罗，Y·斯奎因，
申请(专利权)人：索泰克公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR