制造用于射频应用的绝缘体上半导体结构的接收方衬底的方法和制造这种结构的方法技术

本发明专利技术涉及一种制造用于射频应用的绝缘体上半导体结构的接收方衬底(30)的方法，方法包括以下步骤：‑提供半导体衬底，所述半导体衬底包括由单晶材料制成的基底衬底(1)和设置在所述基底衬底(1)上的由多晶硅制成的电荷俘获层(2)，‑对所述电荷俘获层(2)进行氧化以形成设置在所述电荷俘获层上的氧化物层(3)，该方法主要特征在于所述电荷俘获层(2)的所述氧化至少部分地在低于或等于875℃的温度通过以下方式进行：‑在750℃至1000℃之间的第一温度(T1)开始所述氧化，‑将温度降低至低于所述第一温度(T1)并且在750℃至875℃之间的第二温度(T

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造用于射频应用的绝缘体上半导体结构的接收方衬底的方法和制造这种结构的方法
本专利技术涉及用于制造用于射频应用的绝缘体上半导体结构的称为“接收方衬底”的衬底的制造。本专利技术还涉及通过将称为“提供方衬底”的第二衬底的层转移到接收方衬底来制造这种结构的方法。
技术介绍
在制造绝缘体上半导体结构(缩写为SeOI)的上下文中，将提供方衬底接合到接收方衬底，当半导体是硅时，绝缘体上半导体结构的特定实例是绝缘体上硅(SOI)结构。通常，提供方衬底包括单晶半导体衬底，例如单晶硅衬底，而接收方衬底包括特别旨在用作必须从提供方衬底转移到接收方衬底的薄半导体层的载体的至少一个基底衬底。在提供方衬底或接收方衬底上形成有氧化物层，使得在提供方衬底和接收方衬底接合之后所述氧化物层位于接合界面处。然后该氧化物层被称为“掩埋的”，并被称为“BOX”(BuriedOXide的缩写)。对于射频(RF)应用，将多晶硅层集成到掩埋氧化物层下面的接收方衬底中，以俘获存在于基底层和掩埋氧化物层之间的界面处的电荷。该多晶硅层在接合之前设置在接收方衬底的基底层上。使用称为“直接接合”的第一方法在提供方衬底的由单晶半导体制成的衬底上形成氧化物层，或者使用称为“逆向接合”的第二方法在接收方衬底的多晶硅层上形成氧化物层。参照图1，在直接接合方法中，提供了接收方衬底10和提供方衬底20，接收方衬底10包括覆盖有由多晶硅制成的电荷俘获层2的基底衬底1，提供方衬底20包括由单晶半导体制成的衬底4。提供方衬底的由单晶材料制成的衬底被氧化以形成氧化物层3。接下来，穿过氧化物层3将原子物质注入到由单晶材料制成的层4中，以在由单晶材料制成的层中形成称为“弱化区”的区域。弱化区在基本上对应于待转移层的厚度的限定深度处产生。待转移的层则包括氧化物层和单晶衬底的片段。然后将提供方衬底20接合到接收方衬底10上，多晶硅层2和氧化物层3处于接合界面处，然后将提供方衬底20沿着弱化区分离，以将氧化物层3和单晶衬底的片段转移到接收方衬底10。直接接合方法的缺点是氧化物层位于提供方衬底上。因此，在注入期间，原子物质在到达单晶层之前必须穿过氧化物层，而这需要高的注入能量。目前，注入能量越高，要注入的离子的量必须越大，并且注入流(流密度)越低，这导致生产成本的增加，限制了方法的可行性，并且特别是限制了氧化物层的最大厚度。此外，该方法降低了提供方衬底的可重用性，因为一些提供方衬底被消耗以形成氧化物层。参照图2，在逆向接合方法中，提供了接收方衬底10和提供方衬底20，接收方衬底10包括覆盖有由多晶硅制成的电荷俘获层2的基底衬底1，提供方衬底20包括由单晶半导体制成的衬底4。然而，与直接接合方法相反，氧化物层3通过对电荷俘获层2的氧化直接形成在接收方衬底10上。为了形成弱化区，然后将原子物质的注入直接进行到提供方衬底的由单晶材料制成的层4中，而不穿过氧化物层3。待转移的层则仅包括单晶衬底的片段。然后将提供方衬底接合到接收方衬底，单晶衬底和氧化物层处于接合界面处，然后将提供方衬底沿着弱化区分离，以将单晶衬底的片段转移到接收方衬底。逆向接合方法允许降低生产成本并改善提供方衬底的可重用性。相反，相对于在直接接合方法中通过在提供方衬底的单晶材料(特别是当它是单晶硅问题时)上生长而获得的氧化物层的击穿电压，在多晶硅层上形成的氧化物层的击穿电压(Vbd)太低。击穿电压太低而不能与射频应用兼容。为了说明该陈述，图3示出了对于其中根据现有技术通过直接接合(诸如图1中的衬底)或通过逆向接合(诸如图2中的衬底)形成掩埋氧化物层的各种接收方衬底，绘制的电流(以安培(A)为单位)随着电场(以兆伏每厘米(MV/cm)为单位)变化的图。该图中右边的两条曲线D1和D2对应于通过直接接合获得的两个衬底。在这两个衬底中，氧化物层通过对提供方衬底的单晶半导体的氧化来形成，然后转移到电荷俘获层。图中左边的五个曲线，标记为I1、I2、I3、I4和I5，对应于通过逆向接合获得的五个衬底。在衬底中，通过对接收方衬底的由多晶硅制成的电荷俘获层的氧化来形成氧化物层。借助于设置在氧化层上的铝片和测量探针测量地与衬底的自由表面之间的电流。关于直接接合，两条曲线D1和D2表现出斜率的中断，其对应于在短路之前衬底可以承受的约7MV/cm的最大电场。对应于曲线D2的最大电场值稍高于对应于曲线D1的最大电场值。关于逆向接合，五个曲线I1，I2，I3，I4和I5表现出斜率的中断，其对应于在短路之前衬底可以承受的约3MV/cm的最大电场。最大电场值在I1和I5之间增加。通过比较可以看出，通过逆向接合获得的衬底的最大电场值明显低于通过直接接合获得的衬底的最大电场值。两组曲线之间的平均距离为约4MV/cm。因此，通过逆向接合制造衬底导致最大电场的下降，这导致击穿电压的相应下降。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种能够克服上述缺点的方法。本专利技术旨在提供一种允许制造用于绝缘体上半导体结构的接收方衬底的方法，该绝缘体上半导体结构的掩埋氧化物层对于射频应用而言具有足够的击穿电压，同时限制生产成本。为此，本专利技术提出一种制造用于射频应用的绝缘体上半导体结构的接收方衬底的方法，包括以下步骤：·提供半导体衬底，所述半导体衬底包括由单晶材料制成的基底层和设置在所述基底层上的由多晶硅制成的电荷俘获层，·对所述电荷俘获层进行氧化以形成设置在所述电荷俘获层上的氧化物层，所述方法的主要特征在于：对所述电荷俘获层的所述氧化至少部分地在低于或等于875℃的温度通过以下方式进行：-在包括在750℃至1000℃之间的第一温度开始所述氧化，-将温度降低至低于所述第一温度并且包括在750℃至875℃之间的第二温度，-在所述第二温度继续氧化。低于或等于875℃的温度低于在现有技术中通常进行对俘获层的氧化的温度。具体地，申请人惊奇地发现，降低对电荷俘获层的氧化的温度允许提高所形成的氧化物层的击穿电压，这与射频领域的本领域技术人员基于他们当前的知识(例如特别是出版物[1]所说明的)所期望的相反。对由多晶硅制成的电荷俘获层的氧化消耗了多晶硅，并且氧化物的形成速率依赖于多晶硅晶粒的晶向。因此，多晶硅层的晶粒的取向不同的事实导致由这些晶粒形成的氧化硅以不同的速率生长。例如，氧化物从在相同的<100>和<111>方向上取向的晶粒在<100>方向和<111>方向上以不同的速率生长。指数<100>和<111>是米勒指数，其允许确定晶体中的平面的取向，并因此表示晶体结构中的晶粒的取向。氧化物生长速率依赖于多晶硅的晶粒取向的这些差异在晶体结构内，特别是在生长中的氧化物层与下面的多晶硅层之间的界面处，产生机械应力。随着生长中的氧化物层的体积增加以及随着氧化的进行，这些应力在多晶硅表面被放大。根据其他方面，所提出的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造用于射频应用的绝缘体上半导体结构的接收方衬底(30)的方法，包括以下步骤：/n-提供半导体衬底(10)，所述半导体衬底包括由单晶材料制成的基底衬底(1)和设置在所述基底衬底(1)上的由多晶硅制成的电荷俘获层(2)，/n-对所述电荷俘获层(2)进行氧化以形成设置在所述电荷俘获层上的氧化物层(3)，/n所述方法的特征在于：对所述电荷俘获层(2)的所述氧化至少部分地在低于或等于875℃的温度通过以下方式进行：/n-在包括在750℃至1000℃之间的第一温度(T

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190109 FR 19001941.一种制造用于射频应用的绝缘体上半导体结构的接收方衬底(30)的方法，包括以下步骤：
-提供半导体衬底(10)，所述半导体衬底包括由单晶材料制成的基底衬底(1)和设置在所述基底衬底(1)上的由多晶硅制成的电荷俘获层(2)，
-对所述电荷俘获层(2)进行氧化以形成设置在所述电荷俘获层上的氧化物层(3)，
所述方法的特征在于：对所述电荷俘获层(2)的所述氧化至少部分地在低于或等于875℃的温度通过以下方式进行：
-在包括在750℃至1000℃之间的第一温度(T1)开始所述氧化，
-将温度降低至低于所述第一温度(T1)并且包括在750℃至875℃之间的第二温度(T2)，
-在所述第二温度(T2)继续氧化。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电荷俘获层(2)至少部分地在高于或等于750℃的温度下氧化。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，温度从所述第一温度(T1)到所述第二温度(T2)的降低是逐渐的。


4.根据权利要求1至3中的一项所述的方法，其中，在所述第一温度(T1)产生所述氧化物层的厚度的至少50％，优选地至少70％，在所述第二温度(T2)产生所述氧化物层的厚度的至少20％，优选地至少30％。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所形成的所述氧化物层(3)具有包括在200nm至400nm之间的厚度。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述电荷俘获层(2)具有包括在20nm至500nm之间的厚度。


7.根据前述权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·波卡特，D·帕里西，
申请(专利权)人：索泰克公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR