用于分解二氧化硅层的方法技术

本发明专利技术涉及用于分解在结构(50)中的二氧化硅层(90)的方法，所述结构从其背面(60)至其正面(70)包括支撑衬底、二氧化硅层(90)和半导体层(100)，所述分解方法在炉中实施，在所述炉中，支架上承载结构(50)，所述分解方法使包含在二氧化硅层(90)中的氧原子扩散经过半导体层(100)并且产生挥发性产物，炉包括陷阱(110)，所述陷阱适于与挥发性产物反应，以便降低平行于至少一个结构(50)的正面(70)的挥发性产物的浓度梯度。

【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分解绝缘体上半导体式的结构中的二氧化硅层的方法。
技术介绍
如图1A和图1B所示的现有技术中已知的分解方法是用于分解在绝缘体上半导体式的结构5中的二氧化硅层1的方法，该结构从其背面6至其正面7包括支撑衬底8、二氧化硅层9以及半导体层10。正面7对应于半导体层10的自由表面。本领域技术人员将在Kononchuk的文章(Kononchuk等，NoveltrendsinSOItechnologyforCMOSapplications,SolidStatePhenomena,Vols.156-158(1010)pp.69-76，以及Kononchuck等，InternalDissolutionofBuriedOxideinSOIWafers,SolidStatePhenomena,Vols.131-133(2008)pp.113-118)中找到对这样的方法的技术描述。该分解方法可以在图2所示的炉1中实施，其中支架4上承载了多个结构5，使支架4适于以在每个结构5之间为预定的距离(一般而言，几毫米)的方式承载结构5，而结构5的正面7对着与所述正面7相邻的结构5的背面6。结构5处于非氧化性气氛中。非氧化性气氛通过连续的惰性气体流或还原性气体流提供。惰性气体流通过入口2进入炉1，并且通过出口3从炉1排出。使用这样的热处理导致包括在二氧化硅层9中的氧原子扩散经过半导体层10。所述氧原子与半导体层10的反应产生包括一氧化半导体(ScO)的挥发性产物。然而，存在于结构5的表面上的气体(尤其是所产生的挥发性产物)对分解具有影响。因此，当一氧化半导体在结构5的表面上的浓度增加时，一氧化半导体使得分解反应变慢。现在，炉1的气氛的成分不是均匀的。这是因为，由于结构5之间的很小的间距，所以挥发性产物仅通过扩散在结构5的边缘排出。这导致挥发性产物在结构5的表面的中心的聚积大于在结构5的边缘的聚积。这意味着，分解反应在结构5的外围比在结构5的中心更快。另外，炉1的气氛是通过恒定的惰性气体流或还原性气体流获得的。从其到炉1中的入口2到其排出口3，气体流携带了至少一些挥发性产物。结果，在气体流经过炉1的路径中，气体流开始载有挥发性产物。因此，依据结构在炉中的位置，结构接收到不同的挥发性产物浓度。最后，气体流可能包含少量的氧。因为完全使气体流中不存在氧需要使用非常复杂的装置，所以容许在进入炉的气体流中的小百分比的氧。包括在炉1的气氛中的氧限制了二氧化硅层9的分解，并且使得半导体层10的自由表面的粗糙度变差。包含在气体流中的氧优先与接近气体入口2的结构5反应。因此，从炉1的入口2到出口3，气体流耗尽了氧。这种炉1的气氛的不均匀性导致结构5的特性的显著的变化性。该分解方法的主要缺点是，炉1的气氛的不均匀性导致二氧化硅层9和半导体层10的厚度均匀性下降，如图1A所示。这是因为，在热处理结束时，在结构的中心处的二氧化硅层9的厚度和半导体层10的厚度大于在结构的边缘处的二氧化硅层9的厚度和半导体层10的厚度。该分解方法的另一缺点是，包含在炉1中的全部绝缘体上半导体式的结构5是不均一的。这是因为，在一个结构5与另一个结构5之间，二氧化硅层9不是以相同的比例分解的。在包含一个结构5的炉1中不会观察到上述缺点。然而，考虑到相对长的热处理时间并出于经济原因，从工业的角度看，不可能设想在仅包含一个结构5的炉1中执行这样的方法。然而，一些应用需要依靠厚度小于50nm的二氧化硅层9，从而能够施加例如在半导体层10之中或之上制造的器件上加载的电压。于是，对所述二氧化硅层的厚度的非常精确的控制是必须的。另外，由术语FDSOI(代表“全耗尽绝缘体上硅(FullyDepletedSiliconOnInsulator)”)所表示的结构5对于制造例如FDMOS(全耗尽金属氧化半导体)晶体管(其沟道形成在半导体层10之中或之上)的电子元件是尤其有益的。由于半导体层10的极小(finesse)的厚度(即，12nm左右)，取决于该厚度的晶体管的阈值电压(一般表示为Vt)对于半导体层10的厚度的变化非常敏感。因此，本专利技术的一个目的是提出一种分解二氧化硅层的方法，其提供对半导体和二氧化硅层的厚度的精确控制。
技术实现思路
本专利技术的目标是完全或部分地克服上述缺点，本专利技术涉及一种用于分解绝缘体上半导体式的结构中的二氧化硅层的方法，所述结构从其背面至其正面包括支撑衬底、二氧化硅层和半导体层，所述分解方法在炉中实施，在所述炉中，支架上承载多个结构，支架适于维持每个结构之间的预定的距离，结构的正面对着与所述正面相邻的结构的背面，炉的气氛是非氧化性气氛，所述分解方法使包含二氧化硅层中的氧原子扩散经过半导体层，并且产生所述氧原子与半导体层的反应所形成的挥发性产物，所述方法的特征在于，炉包括陷阱，所述陷阱适于与挥发性产物反应，以便降低至少一个结构的平行于正面的挥发性产物的浓度梯度。在本文中，竖直方向定义为垂直于炉安装所在的地面。术语“上”和“下”相对于该竖直方向而定义。平行于结构的正面的挥发性产物的浓度梯度指的是，在结构的正面和与所述正面相邻的结构的背面之间的空间中、在平行于结构的正面的平面中的方向上的挥发性产物的浓度变化。相对地，垂直于结构的正面的挥发性产物的浓度梯度限定为，在结构的正面和与所述正面相邻的结构的背面之间的空间中、在垂直于结构的正面的方向上的挥发性产物的浓度的不均匀性。因此，在炉中的设置适于与挥发性产物反应的陷阱能够吸收所述产物。其结果为平行于每个结构的正面的挥发性产物的浓度梯度减小。因此，二氧化硅层的分解动力学在结构上的每个点处基本相等。另外，挥发性产物的吸收使得能够在每个结构的正面附近具有基本上相同的挥发性产物的浓度。从而，从一个结构到另一个结构，该分解方法是基本均匀的。根据一个实施方案，陷阱设置在绝缘体上半导体式的结构的背面上。从而，陷阱尽可能地靠近每个结构的正面。陷阱与结构的正面的这样的接近状态提供对挥发性产物的更好的捕获效果。另外，每个结构的正面均匀地暴露于包括陷阱的层。在每个结构的表面上的挥发性产物的浓度因而更加均匀，并因此减小了平行梯度。此外，陷阱紧邻每个结构的正面进行设置限制了通过气体流进入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分解绝缘体上半导体式的结构(50)中的二氧化硅层(90)的方法，所述结构从其背面(60)至其正面(70)包括支撑衬底(80)、二氧化硅层(90)和半导体层(100)，所述分解方法在炉(10)中实施，在所述炉中，支架(40)上承载多个结构(50)，支架(40)适于以在每个结构(50)之间为预定距离的方式承载结构(50)，结构(50)的正面(70)对着与所述正面(70)相邻的结构(50)的背面(60)，炉(10)的气氛是非氧化性气氛，所述分解方法导致包含在二氧化硅层(90)中的氧原子扩散经过半导体层(100)并且产生由所述氧原子与半导体层(100)的反应所形成的挥发性产物，所述方法的特征在于，炉(10)包括陷阱(110)，所述陷阱适于与挥发性产物反应，以便减小至少一个结构(50)的平行于正面(70)的挥发性产物的浓度梯度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.25 FR 13007061.一种用于分解绝缘体上半导体式的结构(50)中的二氧化硅层
(90)的方法，所述结构从其背面(60)至其正面(70)包括支撑衬
底(80)、二氧化硅层(90)和半导体层(100)，所述分解方法在炉
(10)中实施，在所述炉中，支架(40)上承载多个结构(50)，支
架(40)适于以在每个结构(50)之间为预定距离的方式承载结构(50)，
结构(50)的正面(70)对着与所述正面(70)相邻的结构(50)的
背面(60)，炉(10)的气氛是非氧化性气氛，所述分解方法导致包
含在二氧化硅层(90)中的氧原子扩散经过半导体层(100)并且产生
由所述氧原子与半导体层(100)的反应所形成的挥发性产物，所述方
法的特征在于，炉(10)包括陷阱(110)，所述陷阱适于与挥发性产
物反应，以便减小至少一个结构(50)的平行于正面(70)的挥发性
产物的浓度梯度。
2.根据权利要求1所述的分解方法，其中，陷阱(110)设置在绝
缘体上半导体式的结构(50)的背面(60)上。
3.根据权利要求1或2所述的分解方法，其中，陷阱(110)设置
在完全或部分地覆盖支架(40)的涂层中。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的分解方法，其中，陷阱
(110)设置在称为陷阱衬底(120)的衬底的正面(70)上的陷阱层
中，所述陷阱衬底(120)设置在支架(40)上，每个陷阱衬底插入在
两个绝缘体上半导体式的衬底(50)之间，陷阱衬底的正面(70)对
着绝缘体上半导体式的衬底(50)的背面(60)。
5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·朗德吕，O·科农丘克，
申请(专利权)人：SOITEC公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR