“绝缘体上硅”(SOI)型衬底的活性硅层的薄化方法技术

本发明专利技术涉及一种使衬底的活性硅层(2)薄化的方法，所述衬底包括在活性层(2)和支持物(3)之间的绝缘层(4)，所述方法包括一个通过牺牲性热氧化形成牺牲氧化物层(20)并对所述层(20)进行去氧化从而对活性层(2)进行牺牲性薄化的步骤。所述方法值得注意的是其包括：使用氧化性等离子体在所述活性层(2)上形成互补氧化物层(5)的步骤，所述层(5)的厚度轮廓与氧化物层(20)的厚度轮廓互补，从而使得所述层(5)和所述牺牲硅氧化物层(20)的厚度之和在所处理的衬底的表面上是恒定的；和对该层(5)进行去氧化的步骤，以使活性层(2)以均匀的厚度薄化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】“绝缘体上硅”(SOI)型衬底的活性硅层的薄化方法
本专利技术属于制造应用于电子学、光学和/或光电子学领域的衬底的领域。更具体而言，本专利技术涉及使旨在应用于上述领域的衬底的活性硅层薄化的方法。
技术介绍
在上述衬底中，特别而言，有一种被称作"SOI"(其为首字母缩写，代表“绝缘体上硅”)的衬底，其中，绝缘层(通常为氧化物层)插入并隐埋在表面硅活性层和支持衬底之间。表述“活性层”表示半导体材料层(在SOI情况下，为硅层)，在其中和/或其上将依次制造电子学、光学和/或光电子学组件。此类衬底通常通过以下方式获得：将由硅制成的供体衬底分子粘合到支持衬底上，在所述粘合前用绝缘层覆盖这两个衬底中的一个或两个，而后使活性硅层沿着弱化区从供体衬底上脱离。该弱化区通过例如注入原子物种(atomicspecies)来获得，例如按照商标名为SmartCutTM的方法来注入原子物种。通常对由此获得的SOI衬底执行精整(finishing)步骤，其目的是使转移到支持衬底上的活性硅层的厚度变薄。现有技术中已知的是称作“牺牲氧化/去氧化(deoxidation)”的薄化方法，其是对所述活性硅层的表面部分进行热氧化以形成硅氧化物(SiO2)层，随后对该牺牲的氧化物层进行去氧化(去除)。该热氧化通常通过在常规的干式氧化炉或湿式氧化炉中对活性硅层施加700℃～1100℃的温度几分钟至几小时(取决于所需的氧化物厚度)来进行。可惜的是，由此形成的热硅氧化物(SiO2)层的厚度并不均匀。在进行牺牲氧化步骤本身的过程中，该均匀性也极难控制。所以，在除去该热氧化层(去氧化)后，活性硅层的残留厚度不再均匀。因此，在将活性硅层转移至支持物上的步骤和其精整后的状态之间，活性硅层存在较大的劣化。因此期望改进该薄化方法。在制造被称作“FDSOI”(其为首字母缩写，代表“完全耗尽型绝缘体上硅”)的衬底时(其中，表面活性硅层的厚度约为5nm～30nm，通常为5nm～12nm)，该问题更加突出。容易理解的是，极薄层中的厚度不均匀性可能会非常有问题，这是因为，如果在氧化/去氧化步骤后获得的硅层在某些点处过薄或过厚，则在其上后续制造的组件的电性质将面临严重劣化的风险。无论FDSOI衬底属于隐埋氧化物层的厚度接近150nm的类型还是属于该层的厚度小于或等于30nm的类型(例如在被称作"FDSOIUTBOX"的衬底中，其中，"FDSOIUTBOX"为首字母缩写，代表"完全耗尽型绝缘体上硅-超薄隐埋氧化物")，都会遇到上述问题。在可能受到活性硅层厚度变化的较大影响的电特性中，有一项是FDSOI晶体管的阈值电压，即，在低于该电压时，晶体管被认为是“关”的，而在高于该电压时，晶体管被认是“开”的。阈值电压对活性层厚度变化的灵敏度为约25mV/nm。晶体管的持续微型化导致了容许区间的变窄，其中单一组件的所有晶体管的阈值电压都必须存在于该容许区间中，因此，还减小了活性层厚度的容许变化。因此，本专利技术的目的是提供一种使SOI衬底的表面硅层薄化的方法，该方法使得可以获得以尽可能均匀的厚度薄化的硅层。为此目的，本专利技术涉及一种旨在应用于电子学、光学和/或光电子学领域的使“绝缘体上硅”(SOI)衬底的活性硅层薄化的方法，所述衬底旨在应用于电子学、光学和/或光电子学领域，并且包括隐埋在所述活性硅层和支持物之间的绝缘层，所述方法包括至少一个下述步骤：通过牺牲性热氧化形成牺牲硅氧化物层并对所述层进行去氧化，从而对所述活性硅层进行牺牲性薄化。根据本专利技术，所述方法还包括：-使用氧化性等离子体在所述活性硅层上形成被称作“互补”氧化物层的氧化物层的步骤，所述互补氧化物层的厚度轮廓与所述牺牲硅氧化物层的厚度轮廓互补或基本互补，从而使得所述互补氧化物层和所述牺牲硅氧化物层的厚度之和在所处理的衬底的整个表面上是恒定的或基本恒定的，-对所述互补氧化物层进行去氧化的步骤，从而在所有这些步骤结束后使所述活性硅层以均匀的厚度薄化。由于本专利技术的这些特征，所获得的总体薄化是均匀的，这是因为其组合了在牺牲氧化过程中形成的不均匀氧化物层的去除和补偿所述牺牲氧化物层轮廓的互补氧化物的去除。本专利技术的其他优势和非限制性特征如下，可以仅具有其中一种或具有其组合：-使用氧化性等离子体形成互补氧化物的步骤在带有电容耦合和能够调节的磁控管效应的反应性离子蚀刻型反应器中进行，其中，纯氧压力为约10～200mTorr，持续时间为10～90s，RF功率密度为0.3～3W/cm2，-牺牲硅氧化物层的形成通过在750℃～1200℃的温度下进行湿式氧化来进行，-牺牲硅氧化物层的形成通过在750℃～1200℃的温度下进行干式氧化来进行，-牺牲硅氧化物层的厚度在其中心部分较大并向着其环状外周逐渐变小，并且将互补氧化物层制成为使其厚度在其中心部分较小并向着其环状外周逐渐变大，-牺牲硅氧化物层的厚度在其中心部分较小并向着其环状外周逐渐变大，并且，将互补氧化物层制成为使其厚度在其中心部分较大并向着其环状外周逐渐变小，-通过在需要获得较薄厚度的部分注入较少气体并向着需要获得较厚厚度的部分逐渐注入更多的气体，从而在衬底的中心部分和环状外周之间产生离子化物种的密度梯度和/或氧化性等离子体的自由基的密度梯度，-凭借围绕等离子体室的磁体，通过在需要获得较薄厚度的部分使离子化物种和/或氧化性等离子体的自由基散焦(defocusing)并通过向着需要获得较厚厚度的部分逐渐使它们聚集(concentrating)，从而在衬底的中心部分和环状外周之间产生所述离子化物种的密度梯度和/或所述氧化性等离子体的自由基的密度梯度，-通过将所述衬底置于包含若干个独立加热区的基底上，并通过在需要获得较薄厚度的部分保持较低温度并向着需要获得较厚厚度的部分使温度逐渐升高，从而在衬底的中心部分和环状外周之间产生离子化物种的密度梯度和/或氧化性等离子体的自由基的密度梯度，-通过将衬底置于由若干个彼此独立供电的子电极构成的电极上，并通过以给定功率向位于需要获得较薄厚度的部分的子电极供电并通过以更高的功率向着位于需要获得较厚厚度的部分的子电极逐渐供电，从而在衬底的中心部分和环状外周之间产生离子化物种的密度梯度和/或氧化性等离子体的自由基的密度梯度，-牺牲硅氧化物层的去氧化和/或互补氧化物层的去氧化通过氢氟酸(HF)处理来进行，-形成互补氧化物层的步骤和除去其的步骤在牺牲性薄化步骤之前进行，-形成互补氧化物层的步骤和除去其的步骤在牺牲性薄化步骤之后进行，-形成互补氧化物层的步骤和形成牺牲硅氧化物层的步骤在对这两层进行牺牲性去氧化的单一步骤之前进行，-SOI衬底的活性硅层通过沿着形成在“供体”衬底中的弱化界面进行脱离并转移到所述支持物上而获得，其中，该过程包括两个通过快速热退火(RTA)进行平滑化的步骤，其中，牺牲性薄化步骤在第一个和第二个快速热退火(RTA)步骤之间进行，并且形成互补氧化物层的步骤和其去氧化步骤在第二个快速热退火(RTA)步骤之后进行，-快速热退火(RTA)处理是使所述衬底处在950℃～1350℃的温度下约10～90秒。附图说明本专利技术的其他特征和优点将从现在将给出的描述参照附图给出的描述而变得显而易见，附图以说明性和非限制性的方式代表各种可行的实施方式。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
使“绝缘体上硅”(SOI)衬底(1)的活性硅层(2)薄化的方法，所述衬底旨在应用于电子学、光学和/或光电子学领域，并且包括隐埋在所述活性硅层(2)和支持物(3)之间的绝缘层(4)，所述方法包括至少一个下述步骤：通过利用牺牲性热氧化形成牺牲硅氧化物层(20)并对该层(20)进行去氧化，从而对所述活性硅层(2)进行牺牲性薄化，其特征在于，所述方法还包括：‑使用氧化性等离子体在所述活性硅层(2)上形成被称作“互补”氧化物层的氧化物层(5)的步骤，该互补氧化物层(5)的厚度轮廓与所述牺牲硅氧化物层(20)的厚度轮廓互补或基本互补，从而使得所述互补氧化物层(5)和所述牺牲硅氧化物层(20)的厚度之和在所处理的衬底(1)的整个表面上是恒定的或基本恒定的，‑对该互补氧化物层(5)进行去氧化的步骤，从而在所有这些步骤结束后使所述活性硅层(2)以均匀的厚度薄化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.12 FR 12522031.使“绝缘体上硅”(SOI)衬底(1)的活性硅层(2)薄化的方法，所述衬底旨在应用于电子学、光学和/或光电子学领域，并且包括隐埋在所述活性硅层(2)和支持物(3)之间的绝缘层(4)，所述方法包括至少一个下述步骤：通过利用牺牲性热氧化形成牺牲硅氧化物层(20)并对该层(20)进行去氧化，从而对所述活性硅层(2)进行牺牲性薄化，其特征在于，所述方法还包括：-使用氧化性等离子体在所述活性硅层(2)上形成被称作“互补”氧化物层的氧化物层(5)的步骤，该互补氧化物层(5)的厚度轮廓与所述牺牲硅氧化物层(20)的厚度轮廓互补，从而使得所述互补氧化物层(5)和所述牺牲硅氧化物层(20)的厚度之和在所处理的衬底(1)的整个表面上是恒定的，-对该互补氧化物层(5)进行去氧化的步骤，从而在所有这些步骤结束后使所述活性硅层(2)以均匀的厚度薄化。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用氧化性等离子体形成所述互补氧化物(5)的步骤在带有电容耦合和能够调节的磁控管效应的反应性离子蚀刻型反应器中进行，纯氧压力为10～200mTorr，持续时间为10～90s，RF功率密度为0.3～3W/cm2。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述牺牲硅氧化物层(20)的形成通过在750℃～1200℃的温度下进行湿式氧化来进行。4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述牺牲硅氧化物层(20)的形成通过在750℃～1200℃的温度下进行干式氧化来进行。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述牺牲硅氧化物层(20)的厚度在其中心部分较大并向着其环状外周逐渐变小，并且，将所述互补氧化物层(5)制成为使其厚度在其中心部分较小并向着其环状外周逐渐变大。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述牺牲硅氧化物层(20)的厚度在其中心部分较小并向着其环状外周逐渐变大，并且，将所述互补氧化物层(5)制成为使其厚度在其中心部分较大并向着其环状外周逐渐变小。7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，通过在需要获得较薄厚度的部分注入较少气体并向着需要获得较厚厚度的部分逐渐注入更多的气体，从而在所述衬底(1)的中心部分和环状外周之间产生离子化物种的密度梯度和/或氧化性等离子体的自由基的密度梯度。8.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·博迪特，塞巴斯蒂安·凯尔迪勒，
申请(专利权)人：索泰克公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR