制造绝缘体上半导体结构的方法技术

本发明专利技术涉及对用于电子器件或光电器件的结构进行处理的过程，所述结构顺次包括：衬底、所具有的导热性大致高于由半导体材料的氧化物制成的氧化物层的导热性的介电层、由所述半导体材料的氧化物制成的氧化物层、由所述半导体材料制成的薄半导体层，其特征在于，该过程包括在惰性气氛或还原性气氛中，使用为激励所述氧化物层的大量氧扩散通过所述半导体层从而使所述氧化物层的厚度减小预定值而选择的温度值和持续时间来对所述结构进行热处理的步骤。本发明专利技术还涉及包括所述热处理的制造用于电子器件或光电器件的结构的过程。

【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电子器件或光电器件的绝缘体上半导体(SeOI)结 构的制造，所述绝缘体上半导体结构类似于SOI结构("绝缘体上硅结构") 且具有高的导热性。
技术介绍
SeOI结构包括衬底、介电层以及顶部半导体层，介电层使顶层与衬 底电绝缘。SeOI结构通常通过经由所述介电层的晶片键合技术来制造，所述介 电层起到顶层与衬底之间的电绝缘体以及键合层这两者的作用。作为良热导体的所述SeOI结构尤其应用于发散从要在SeOI的顶层 中制造的元件中释放的热量。这对于像高功频元件那样的能够释放大量 热量的元件而言尤其有用。为了这个目的，已知提供了一种具有高导热性的(多种)材料(如 单晶SiC或多晶SiC)的衬底。对于这些种类的结构而言，还应该理解，其具有作为热能的良好导 体的介电层。为了这个目的，己知在衬底与顶层之间设置了一种介电氮化物层(如 Si3N^SixNyOz)。然而，由于氮化物材料具有糟糕的键合特性这一事实，很难通过晶 片键合的方式来制造这些SeOI结构。Si02具有更好的键合特性，但其具有低导热性。因此，存在如下需求，即制造实现了高质量键合且具有高导热性的 SeOI结构。
技术实现思路
为了实现这些目的并克服现有技术中的缺陷，本专利技术根据其第一方 面提出了一种对用于电子器件或光电器件的结构进行处理的过程，该结 构顺次包括一衬底，一介电层，该介电层具有的导热性大致高于由半导体材料的氧化物 制成的氧化物层的导热性，氧化物层，该氧化物层由所述半导体材料的氧化物制成， 一薄半导体层，该薄半导体层由所述半导体材料制成， 其特征在于，该过程包括在惰性气氛或还原性气氛中使用为激励所述氧 化物层的大量氧扩散通过所述半导体层，从而使所述氧化物层的厚度减 小预定值而选择的温度值和持续时间来对所述结构进行热处理的步骤。在第二方面中，本专利技术提出了一种制造用于电子器件或光电器件的 结构的过程，其特征在于，该过程包括以下步骤(a) 提供具有确定厚度的半导体层，所述半导体层由半导体材料制成；(b) 提供受纳晶片(receiving wafer):该受纳晶片顺次包括衬底和 由介电材料制成的顶部介电层，所述介电材料具有的导热性高于由所述 半导体材料的氧化物制成的氧化物层的导热性；(c) 将所述薄半导体层键合到所述受纳晶片，使得所述介电层被夹 在所述薄半导体层与所述衬底之间，该键合步骤包括在由所述半导体材 料的氧化物制成的键合界面形成氧化物层的步骤；因此形成了顺次包括 所述衬底、所述介电层、所述氧化物层以及所述薄半导体层的结构；(d) 在惰性气氛或还原性气氛中使用为使所述氧化物层的大量氧扩 散通过所述薄半导体层，从而使所述氧化物层的厚度减小预定值而选择 的温度值和温度持续时间来对所述结构进行热处理。由于所述结构的构造，键合功能(由所述氧化物层确保)与电绝缘 功能(由所述介电层确保)相分离。因此，能够制造具有导热性非常好的介电层的SeOI，同时确保高质6量的键合(例如类似于经由氧化物层的键合)。实际上，在将氧化物层用 于确保所述半导体层与所述衬底之间的高质量键合时，所述氧化物层会在热处理过程中被分解(步骤(d))，而留下所述介电层作为SeOI的唯 一介电层。这种制造结构的过程的一些其它特点包括一将步骤(C)的所述氧化物层形成在所述介电层上；一或者，将步骤(C)的所述氧化物层形成在所述薄半导体层上；一或者，将步骤(C)的所述氧化物层形成在所述介电层和所述半导体层上；一步骤(a)包括提供其中具有所述半导体层的供体晶片的步骤，该过程还包括在步骤(c)与步骤(d)之间削减所述供体衬底以只保留键合到所述衬底上的所述半导体层的步骤； 一该过程在步骤(a)之前还包括将原子物质(atom species)注入所述供体晶片以在所述半导体层之下形成弱化区的步骤，而且所述削减所述供体晶片的步骤包括提供能量以使所述半导体层在所述弱化区与所述供体晶片脱离的步骤； 一根据确定的配置首先选择所述温度，之后选择所述确定的厚度以确定所述持续时间，或者选择所述持续时间以确定所述确定的厚度，做出这些选择以将所述氧化物层的厚度减小确定的值； 一所述温度介于IIO(TC与125(TC之间，例如为大约1200°C; 一选择确定的厚度和温度以使步骤(d)中的所述氧化物层的平均还原速率为至少0.5埃每分钟； 一所述半导体层的厚度介于大约250埃与大约5000埃之间，所述温度大约为1200'C，而所述持续时间介于大约5分钟与5小时之间； 一所述氧化物层具有的厚度介于大约100埃与大约500埃之间； 一进行所述热处理从而基本上去除整个所述氧化物层； 一在所述热处理后留下所述氧化物层的一部分； 一考虑到将在所述半导体层中制造的元件，所述介电层具有足以在步骤(d)后使所述半导体层与所述衬底电绝缘的厚度；—所述介电层由氮化物材料、金刚石、氧化铝(A1203)、氮化铝(AIN)、蓝宝石制成； —所述介电层含有Si3N4;一所述介电层的厚度在1000A到5000A的范围内； 所述衬底由如SiC那样的具有高导热性的材料制成。附图说明通过阅读下面的说明，以下附图所例示的本专利技术的其它特点、目的、 以及优点将变得更加清楚.-图1示出了根据本专利技术的结构的示意性剖面图。图2A至图2E示出了制造所述结构的过程的不同步骤。图3和图4是例示了扩散现象的所述结构的示意性剖面图。图5是示出了在根据本专利技术的热处理后的所述结构内的氧气分布的图。图6示出了在根据本专利技术的热处理后以椭圆偏振测量法 (ellipsometry)测量的在SOI晶片内经热处理的BOX的BOX厚度与BOX 的整个面积的差异。具体实施例方式参照图l，示出了将对其执行根据本专利技术的处理的结构60。 结构60包括衬底10、介电层30、氧化物层40以及薄半导体层50。 介电层30由其导热性高于由所述半导体材料的氧化物制成的氧化 物层的导热性的材料制成。该介电层30可由氮化物材料制成，或由金刚 石、氧化铝(A1203)、氮化铝(AIN)、蓝宝石制成。该结构60会经受热处理以分解氧化物层40并且获得包括衬底10、 介电层30以及半导体层50'的SeOI结构。优选的是，半导体层50'包括 经脱氧的氧化物层40以及所述薄半导体层50(见图2E)。另选的是，SeOI 结构包括衬底10、介电层30以及半导体层50',该半导体层50'包括由 氧化物层40的部分分解而形成的非常薄的氧化物层、以及所述薄半导体层50。衬底10加固了整个结构60。为了这个目的，衬底10具有足够的厚 度， 一般而言是数百微米。衬底10可由例如Si、 Ge、 SiC、 GaN、蓝宝石、玻璃、石英、或其 他材料的单个块状材料形成。优选的是，衬底10由具有高导热性的材料 如单晶硅SiC或多晶硅SiC制成。另选的是，衬底IO是由至少两种材料相互堆叠而形成的复合结构。半导体层50由至少一种半导体材料制成。半导体层50可由Si、 SiC、 Ge、 SiGe、 SiGeC、 III-V材料、II-VI材料或其它半导体材料制成。半导体层50可另选地是上述这些材料中的至 少两种材料的组合或叠加和/或多个子层的叠加。半导体材料是单晶质、多晶质或非晶质。半导体材料可以是有杂质 的或没有杂质的、多孔的或非多孔的。半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对用于电子器件或光电器件的结构进行处理的过程，所述结构顺次包括：　－衬底，　－介电层，该介电层所具有的导热性大致高于由半导体材料的氧化物制成的氧化物层的导热性，　－氧化物层，该氧化物层由所述半导体材料的氧化物制成，　 　－薄半导体层，该薄半导体层由所述半导体材料制成，　其特征在于，该过程包括在惰性气氛或还原性气氛中，使用为激励所述氧化物层的大量氧扩散通过所述半导体层从而使所述氧化物层的厚度减小预定值而选择的温度值和持续时间来对所述结构进行热处理的 步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：奥列格科农丘克，
申请(专利权)人：硅绝缘体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]