【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于制造半导体或压电结构的方法。
技术介绍
1、将活性层(即，旨在形成电子、光学或光电子器件的组件的层)借助于电绝缘层而转移至载体衬底被广泛地应用于微电子产业中。
2、在一些情况下，活性层是通过将供体衬底薄化而获得，该薄化通过移除(诸如研磨)物质而进行。为了改善活性层在结合前的表面光洁度(surface finish)，通常需要进行化学机械抛光(cmp)。
3、对于在衬底上制造射频(rf)器件(诸如谐振器或滤波器)来说尤其如此，该器件从基底到表面依序包括载体衬底(通常由诸如硅的半导体材料制成)、电绝缘层及压电层。
4、压电层通常通过将由压电材料制成的厚衬底转移至载体衬底而获得。
5、压电层的转移需要将厚压电衬底与载体衬底结合，接着使厚压电衬底薄化，以便在载体衬底上仅留下薄压电层，该薄压电层具有制造rf器件所需的厚度。
6、为了获得压电衬底与载体衬底的良好黏附，通常会在两个衬底中的每一个上形成一层氧化物(例如氧化硅)，且使所述衬底经由所述氧化物层而结合。
7、形成在载体衬底表面处的氧化物层可通过热氧化而形成。举例而言，若其为硅衬底，则可形成氧化硅层。然而，热氧化有许多缺点。其可能与某些材料不兼容，例如与多晶硅制的电荷捕捉层不相容。此外，热氧化会产生氧化物层，不利于诸如锂或氢的良好扩散。
8、因此，通过pecvd沉积氧化物层通常比热氧化受欢迎。氧化物层之后可通过诸如化学机械抛光而抛光。
9、为了强化压电衬底与载体衬底之间的氧
10、然而，由于压电材料及载体衬底的材料具有非常不同的热膨胀系数，因此实现此种退火可能导致组装件严重变形。
11、为了克服此类问题，已知作法为使用伪供体衬底(pseudo-donor substrate)，亦即一种异质结构(heterostructure)，在此结构中，压电衬底被结合至操纵衬底(handlesubstrate)。
12、制造伪供体衬底的方法通常包括数个步骤。因此，由压电材料制成的厚层被结合至操纵衬底。接下来，由压电材料制成的层被薄化且可选地被修整。最后，薄化后压电材料层的自由表面在例如化学机械抛光(cmp)工艺中被抛光，且可选地以薄氧化物层覆盖，以便进行上述的氧化物-氧化物结合。
13、在结合所述伪供体衬底及载体衬底之后，压电衬底被保持在操纵衬底与载体衬底之间。操纵衬底及载体衬底的材料及厚度的选择，使其能够确保热膨胀系数的一定对称性，从而使组装件在进行热处理期间的变形最小化。
14、然而，当实现此种绝缘体上压电(piezoelectric-on-insulator)型结构的制造方法时，申请人观察到伪供体衬底与载体衬底之间的结合出现空隙形式的缺陷，称为“边缘结合空隙(edge bonding voids”)，在这些空隙中衬底外围处没有发生结合。
技术实现思路
1、本专利技术的目的为在绝缘体上活性层(active-layer-on-insulator)类型结构的制造期间，改善供体衬底与受体衬底之间的结合过程，在所述结合之前，供体衬底的待结合表面和/或受体衬底的待结合表面已被抛光。
2、为此目的，本专利技术提出了一种制造半导体或压电结构的方法，所述方法包括以下连续步骤：
3、(a)提供供体衬底，所述供体衬底包括半导体或压电层，
4、(b)提供受体衬底，
5、(c)处理所述供体衬底的自由表面和/或所述受体衬底的自由表面，
6、(d)将所述供体衬底结合至所述受体衬底，所述至少一个处理后的表面在所述供体衬底与所述受体衬底之间的界面处，以及
7、(e)将所述半导体或压电层(5)的一部分从所述供体衬底转移到所述受体衬底，
8、处理所述供体衬底的自由表面和/或所述受体衬底的自由表面的步骤包括以下连续步骤：
9、(c1)化学机械抛光，
10、(c2)移除被抛光表面的外围区域中的物质。
11、移除已被抛光的衬底中的一个和/或另一个的待结合表面的外围区域中的物质，使得可以在结合之前改善所述表面的平坦度，从而改善结合质量。
12、依照本专利技术之其他特征，这些特征为可选的，且可单独实现，或在技术上可行时组合实现：
13、-在所述供体衬底和/或所述受体衬底的化学机械抛光步骤(c1)结束时，所述被抛光表面在所述衬底的外围处有突起，因此执行移除所述表面的外围区域中的物质的步骤(c2)以使所述突起平坦化，
14、-移除外围物质的步骤是通过利用聚焦在被抛光的半导体或压电层的外围的区域上的离子束进行铣削来执行的，所述离子束扫描整个所述外围，
15、-移除外围物质的步骤是在通过轮廓测量法记录所述被抛光表面的表面形貌之后进行的，并且是按照使得移除物质后的修改后形貌只有一个最大值的方式执行的，并且所述最大值为最接近所述修改后形貌的所述被抛光表面的中心的点，
16、-待转移至所述受体衬底的所述供体衬底的所述半导体或压电层的所述部分是通过在将所述供体衬底结合至所述受体衬底的步骤(d)之前形成弱化区域而界定的，使得将所述部分转移至所述受体衬底的步骤包括沿着所述弱化区域分离所述供体衬底，
17、-所述供体衬底中的所述弱化区域是通过植入氢和/或氦而形成的，
18、-所述供体衬底包括压电层，所述供体衬底的待处理及待结合的表面为所述压电层的自由表面，并且所述供体衬底的被转移的部分为所述压电层的一部分，
19、-提供供体衬底的步骤包括以下连续步骤：
20、(a1)将厚压电层结合至操纵衬底，
21、(a2)从所述厚压电层的与所述操纵衬底相反的一侧薄化所述厚压电层，
22、使得所述化学机械抛光(c1)在薄化后压电层的与所述操纵衬底相反的自由表面上进行，
23、-所述厚压电层的厚度在100μm至2mm之间，优选在200μm至1mm之间，并且薄化及抛光后的压电层的厚度在1μm至100μm之间，优选在5μm至50μm之间，
24、-提供供体衬底的步骤还包括在所述薄化后压电层的所述自由表面的化学机械抛光(c1)之前移除所述供体衬底的外围部分的步骤(a3)，
25、-所述供体衬底包括半导体层，所述供体衬底的待处理及待结合的表面为所述半导体层的自由表面，并且所述供体衬底的被转移的部分为所述半导体层的一部分，
26、-所述方法还包括在所述半导体或压电层的自由表面上形成氧化物层的步骤，使得将所述供体衬底结合至所述受体衬底的步骤(d)经由所述电绝缘层而进行，
27、-形成在被抛光的半导体或压电层的表面处的所述氧化物层具有10nm至10μm之间的厚度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种制造半导体或压电结构(10)的方法，所述方法包括以下连续步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述供体衬底(11)和/或所述受体衬底(12)的化学机械抛光步骤(c1)结束时，所述被抛光表面(7,9)在所述衬底(11,12)的外围处有突起，因此执行移除所述表面(7,9)的外围区域中的物质的步骤(c2)以使所述突起平坦化。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中，移除外围物质的步骤是通过利用聚焦在被抛光的半导体或压电层(5)的外围的区域上的离子束进行铣削来执行的，所述离子束扫描整个所述外围。
4.根据权利要求1至3所述的方法，其中，移除外围物质的步骤是在通过轮廓测量法记录所述被抛光表面(7,9)的表面形貌之后进行的，并且是按照使得移除物质后的修改后形貌只有一个最大值的方式执行的，并且所述最大值为最接近所述修改后形貌的所述被抛光表面(7,9)的中心的点。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的方法，其中，待转移至所述受体衬底(12)的所述供体衬底(11)的所述半导体或压电层(5)的所述部分(3)是通过在将所述供体衬底
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述供体衬底(11)中的所述弱化区域是通过植入氢和/或氦而形成的。
7.根据权利要求1至6中的一项所述的方法，其中，所述供体衬底(11)包括压电层(5)，所述供体衬底的待处理及待结合的表面为所述压电层(5)的自由表面(7)，并且所述供体衬底的被转移的部分为所述压电层(5)的一部分(3)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，提供供体衬底(11)的步骤包括以下连续步骤：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述厚压电层(8)具有100μm至2mm之间的厚度，优选为200μm至1mm之间的厚度，并且薄化及抛光后的压电层(5)具有1μm至100μm之间的厚度，优选为5μm至50μm之间的厚度。
10.根据权利要求8和9中任一项所述的方法，其中，提供供体衬底(11)的步骤还包括在所述薄化后压电层(5)的所述自由表面(7)的化学机械抛光(c1)之前移除所述供体衬底(11)的外围部分的步骤(a3)。
11.根据权利要求1至6中的一项所述的方法，其中，所述供体衬底(11)包括半导体层，所述供体衬底的待处理及待结合的表面为所述半导体层的自由表面，并且所述供体衬底的被转移的部分为所述半导体层的一部分。
12.根据权利要求7至11中的一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述半导体或压电层(5)的自由表面上形成电绝缘层(6)的步骤，使得将所述供体衬底(11)结合至所述受体衬底(12)的步骤(d)经由所述电绝缘层(6)而进行。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，形成在被抛光的半导体或压电层(5)的表面处的所述电绝缘层(6)具有10nm至10μm之间的厚度，优选为30nm至5μm之间的厚度。
14.根据权利要求12和13中任一项所述的方法，其中，步骤(c)包括所述供体衬底(11)的所述半导体或压电层(5)的所述自由表面(7)的处理，并且其中，在所述自由表面(7)上形成电绝缘层(6)的步骤在所述处理步骤(c)之后及结合步骤(d)之前进行。
15.根据权利要求1至14中的一项所述的方法，其中，提供受体衬底(12)的步骤(b)包括形成电绝缘层(2)，该电绝缘层优选为氧化物层，所述受体衬底(12)的待处理及待结合的表面为所述电绝缘层(2)的自由表面(9)。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，形成在所述受体衬底(12)的表面处的所述电绝缘层(2)具有10nm至10μm之间的厚度，优选为30nm至5μm之间的厚度。
17.根据权利要求15和16中任一项所述的方法，其中，所述电绝缘层(2)是通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)形成的。
18.根据权利要求15至17中的一项所述的方法，其中，移除物质的步骤(c2)是在所述受体衬底(12)的整个被抛光表面(9)上进行的。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，在移除所述电绝缘层(2)的表面(9)处的物质的步骤期间，要在所述电绝缘层(2)的所述表面处局部移除的物质的量是通过椭圆偏振法和/或反射测量法基于所述电绝缘层(9)的厚度的测量结果而确定的。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种制造半导体或压电结构(10)的方法，所述方法包括以下连续步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述供体衬底(11)和/或所述受体衬底(12)的化学机械抛光步骤(c1)结束时，所述被抛光表面(7,9)在所述衬底(11,12)的外围处有突起，因此执行移除所述表面(7,9)的外围区域中的物质的步骤(c2)以使所述突起平坦化。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中，移除外围物质的步骤是通过利用聚焦在被抛光的半导体或压电层(5)的外围的区域上的离子束进行铣削来执行的，所述离子束扫描整个所述外围。
4.根据权利要求1至3所述的方法，其中，移除外围物质的步骤是在通过轮廓测量法记录所述被抛光表面(7,9)的表面形貌之后进行的，并且是按照使得移除物质后的修改后形貌只有一个最大值的方式执行的，并且所述最大值为最接近所述修改后形貌的所述被抛光表面(7,9)的中心的点。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的方法，其中，待转移至所述受体衬底(12)的所述供体衬底(11)的所述半导体或压电层(5)的所述部分(3)是通过在将所述供体衬底(11)结合至所述受体衬底(12)的步骤(d)之前形成弱化区域而界定的，使得将所述部分(3)转移至所述受体衬底(12)的步骤包括沿着所述弱化区域分离所述供体衬底(11)。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述供体衬底(11)中的所述弱化区域是通过植入氢和/或氦而形成的。
7.根据权利要求1至6中的一项所述的方法，其中，所述供体衬底(11)包括压电层(5)，所述供体衬底的待处理及待结合的表面为所述压电层(5)的自由表面(7)，并且所述供体衬底的被转移的部分为所述压电层(5)的一部分(3)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，提供供体衬底(11)的步骤包括以下连续步骤：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述厚压电层(8)具有100μm至2mm之间的厚度，优选为200μm至1mm之间的厚度，并且薄化及抛光后的压电层(5)具有1μm至100μm之间的厚度，优选为5μm至50μm之间的厚度。
10.根据权利要求8和9中任一项所述的方法，其中，提供供体衬底(11)的步骤还包括在所述薄化...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·查尔斯艾尔弗雷德，亚历克西斯·德劳因，I·于耶，S·蒂弗里，M·波卡特，T·巴尔格，
申请(专利权)人：索泰克公司，
类型：发明
国别省市：
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