【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于制造双绝缘体上半导体结构的方法。
技术介绍
1、绝缘体上半导体结构是多层结构，该多层结构包括通常由诸如硅的半导体制成的处理衬底、布置在处理衬底上的电绝缘层(通常是诸如硅氧化物层的氧化物层)以及布置在绝缘层上的半导体层(通常是硅层)。这种结构被称为“绝缘体上半导体”结构，特别是当半导体是硅时被称为“绝缘体上硅”(soi)结构。氧化物层位于衬底与半导体层之间。氧化物层随后被称为“掩埋”，并且被称为“box”(对于“掩埋氧化物”)。在本文的其余部分中，术语“soi”通常将用于指定绝缘体上半导体结构。
2、除了包括一个box层和布置在box层上的一个半导体层的soi结构之外，还产生了“双soi”结构。“双soi”结构包括处理衬底、布置在处理衬底上的第一氧化物层或下掩埋氧化物层、布置在第一氧化物层上的第一半导体层或下半导体层、布置在第一半导体层上的第二氧化物层或上掩埋氧化物层以及布置在第二氧化物层上的第二半导体层或上半导体层。在该双soi结构中，第一氧化物层和第一半导体层构成布置在该结构的下部中的第一soi，而第二氧化物层和第二半导体层构成布置在该结构的上部中的第二soi。
3、一种已知的用于制造soi结构的方法是被称为smart cuttm的工艺。smart cuttm工艺包括注入原子粒种，例如氢(h)和/或氦(he)，以在供体衬底内产生弱化区，经由电绝缘层将供体衬底接合到受体衬底，然后在弱化区处分离供体衬底，以将薄层从供体衬底转移到受体衬底。供体衬底和受体衬底优选地采用直径为300mm的半
4、为获得双soi而提出的一个解决方案是实施两个连续的smart cuttm工艺。在第二smart cuttm工艺期间，在第一smart cuttm工艺之后获得的soi用作第二受体衬底，第二供体衬底经由第二电绝缘层接合到第二受体衬底。
5、在第二smart cuttm工艺期间的接合的有效性由用作受体衬底的第一soi的表面的质量决定。特别地，它取决于在第一smart cuttm工艺期间沿着弱化区分离第一供体衬底之后所述表面的粗糙度和缺陷密度。具体地，在第二smart cuttm工艺的接合过程期间，缺陷和其它表面不规则导致在最终的双soi内在受体衬底和第二供体衬底之间形成孔。所述孔通常对结构的电性能水平和组件的机械强度不利。
6、可以实施表面处理以在分离第一供体衬底之后降低第一soi的表面的粗糙度和缺陷密度。
7、通常使用的表面处理包括热处理，例如快速热退火或在炉内退火。还可以实施化学机械抛光。最后，可以施加顺序地导致感兴趣的表面被氧化然后被去氧化的化学处理。
8、然而，应用这些技术并不能实现足以使第二供体衬底在新的层转移步骤的过程中很好地结合到所述表面的表面质量。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是提出一种用于制造双绝缘体上半导体结构的方法，其保证第二半导体层的供体衬底很好地接合到由第一smart cuttm工艺产生的受体衬底。
2、为此，本专利技术提出了一种制造双绝缘体上半导体结构的方法，所述方法包括以下步骤：
3、-提供第一供体衬底和处理衬底，
4、-在所述第一供体衬底中形成弱化区，以界定待转移的第一半导体层，
5、-将所述第一供体衬底接合到所述处理衬底，第一电绝缘层位于所述处理衬底与所述第一供体衬底之间的界面处，并且在所述弱化区分离所述第一供体衬底，以获得绝缘体上半导体结构，所述绝缘体上半导体结构从背面到正面包括所述处理衬底、所述第一电绝缘层和第一转移的半导体层，
6、-处理所述第一转移的半导体层的自由表面，
7、-提供待转移的第二半导体层的第二供体衬底，
8、-将所述第二半导体层转移到所述绝缘体上半导体结构的所述正面，第二电绝缘层位于所述第一转移的半导体层与所述第二供体衬底之间的界面处，其中处理所述第一转移的半导体层的表面包括以下连续步骤：
9、e1：快速热退火，
10、e2：包括热氧化随后去氧化的序列，
11、e3：在非氧化气氛下在高于1000℃的温度下的平滑热处理，
12、e4：化学机械抛光。
13、第一半导体层的自由表面由沿着弱化区分离第一供体衬底而产生。优化用于处理所述表面的方法以降低其粗糙度和缺陷密度。所述方法还使得可以减小第二受体衬底的外边缘上的环的宽度。共同降低晶片外边缘上的缺陷密度、粗糙度、环的宽度和环的不规则性(被称为“锯齿状边缘”的现象)限制了在接合第二半导体层的供体衬底时形成的孔的数量。
14、根据本专利技术的其它可选特征，单独或以任何技术上可行的组合包括：
15、-平滑热处理步骤e3是在纯的或混合的氢或氩气氛下在1050℃至1250℃之间的温度下执行几分钟至几小时的长时间热退火；
16、-热处理步骤e3为快速热退火；
17、-快速热退火步骤e3在包括纯的或混合的氢或氩的气氛下在1100℃至1250℃之间的温度下执行几秒钟至约一百秒钟；
18、-快速热退火步骤e1在包括纯的或混合的氢或氩的气氛下在1100℃至1250℃之间的温度下执行几秒钟至约一百秒钟；
19、-步骤e2的热氧化操作在包括氧气或水蒸气的气氛下在800℃至1100℃之间的温度下进行几分钟至几小时；
20、-步骤e2的去氧化操作通过将待处理表面暴露于氢氟酸溶液来进行；
21、-所述处理衬底和各个供体衬底采用直径为300mm的晶片的形式；
22、-所述第一供体衬底中的所述弱化区通过注入氢原子而形成；
23、-转移所述第二半导体层包括：
24、-在所述第二供体衬底中形成弱化区，以界定待转移的第二半导体层，
25、-将所述第二供体衬底接合到所述绝缘体上半导体结构的所述正面，第二电绝缘层位于所述绝缘体上半导体结构的所述正面与所述第一供体衬底之间的界面处，
26、-在所述弱化区分离所述第二供体衬底，以获得双绝缘体上半导体结构，所述双绝缘体上半导体结构从背面到正面包括所述处理衬底、所述第一电绝缘层、所述第一转移的半导体层、所述第二电绝缘层和第二转移的半导体层；
27、-所述第二供体衬底中的所述弱化区通过注入氢原子形成；
28、-所述第二电绝缘层通过氧化所述第一转移的半导体层的正面而形成，使得在转移所述第二半导体层时，所述第一电绝缘层插入在所述第一半导体层与所述第二半导体层之间，附加氧化步骤在处理所述第一半导体层的自由表面之后实施；
29、-所述第二电绝缘层通过氧化所述第二供体衬底的一部分而形成，使得在转移所述第二半导体层时，所述第一电绝缘层也被转移并插入在所述第一半导体层与所述第二半导体层之间；
30、-所述第一电绝缘层通过在将所述第一供体衬底接合到所述处理衬本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于制造双绝缘体上半导体结构的方法，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，平滑热处理步骤(E3)是在纯的或混合的氢或氩气氛下在1050℃至1250℃之间的温度下执行几分钟至几小时的长时间热退火。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，热处理步骤(E3)为快速热退火。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，快速热退火步骤(E3)在包括纯的或混合的氢或氩的气氛下在1100℃至1250℃之间的温度下执行几秒钟至约一百秒钟。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的方法，其特征在于，快速热退火步骤(E1)在包括纯的或混合的氢或氩的气氛下在1100℃至1250℃之间的温度下执行几秒钟至约一百秒钟。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的方法，其特征在于，步骤(E2)的热氧化操作在包括氧气或水蒸气的气氛下在800℃至1100℃之间的温度下进行几分钟至几小时。
7.根据权利要求1至6中的一项所述的方法，其特征在于，步骤(E2)的去氧化操作通过将待处理表面暴露于氢氟酸溶液来进行。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于制造双绝缘体上半导体结构的方法，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，平滑热处理步骤(e3)是在纯的或混合的氢或氩气氛下在1050℃至1250℃之间的温度下执行几分钟至几小时的长时间热退火。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，热处理步骤(e3)为快速热退火。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，快速热退火步骤(e3)在包括纯的或混合的氢或氩的气氛下在1100℃至1250℃之间的温度下执行几秒钟至约一百秒钟。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的方法，其特征在于，快速热退火步骤(e1)在包括纯的或混合的氢或氩的气氛下在1100℃至1250℃之间的温度下执行几秒钟至约一百秒钟。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的方法，其特征在于，步骤(e2)的热氧化操作在包括氧气或水蒸气的气氛下在800℃至1100℃之间的温度下进行几分钟至几小时。
7.根据权利要求1至6中的一项所述的方法，其特征在于，步骤(e2)的去氧化操作通过将待处理表面暴露于氢氟酸溶液来进行。
8.根据权利要求1至7中的一项所述的方法，其特征在于，所述处理衬底(1)和各个供体衬底采用直径为300mm的晶片的形式。
9.根据权利要求1至8中的一项所述的方法，其特征在于，所述第一供体衬底中的所述弱化区通过注入氢原子而形成。
10.根据权利要求1至9中的一项所述的方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：卡里纳·杜雷特，卢多维克·埃卡尔诺，C·波特，
申请(专利权)人：索泰克公司，
类型：发明
国别省市：
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