将有用层转移到载体衬底的方法技术

本发明专利技术涉及一种将有用层转移到载体衬底上的方法，包括以下步骤：a)提供包括埋置弱化面的施主衬底，有用层由施主衬底的正面和埋置弱化面来界定；b)提供载体衬底；c)由施主衬底的正面将施主衬底沿接合界面结合到载体衬底以形成接合结构；d)对接合结构进行退火，以增加埋置弱化面的弱化程度，转移方法的特征在于：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】将有用层转移到载体衬底的方法


[0001]本专利技术涉及微电子领域。具体地，本专利技术涉及将有用层转移到载体衬底上的方法。

技术介绍

[0002]图1所示的将有用层3转移到载体衬底4的方法是现有技术已知的；该方法具体描述于文献WO 2005043615和WO 2005043616中，包括以下步骤：
[0003]·
通过在施主衬底1中注入轻物质以来形成埋置弱化面2，从而在该面与施主衬底的表面之间形成有用层3；
[0004]·
接着，将施主衬底1接合到载体衬底4以形成接合结构5；
[0005]·
对接合结构5进行热处理以弱化埋置弱化面；
[0006]·
以及最后，通过在埋置弱化面2的水平处施加的能量脉冲来引发分裂波，分裂波在施主衬底1中沿着所述埋置弱化面2自维持传播。
[0007]在该方法中，在埋置弱化层2的水平处注入的物质开始形成微腔。弱化热处理具有促进这些微腔生长和加压的作用。通过在热处理之后施加额外的外力(能量脉冲)，在埋置弱化面2中引发分裂波，该波以自维持的方式传播，造成有用层3通过在埋置弱化面2的水平处的分离而被转移。这种方法尤其可以降低转移后的表面粗糙度。
[0008]该方法可用于制造绝缘体上硅(SOI)衬底。在这种情况下，施主衬底1和载体衬底4均由硅晶片形成，该硅晶片的标准直径对于下一代通常为200mm、300mm或450mm。施主衬底1和载体衬底4之一或两者都被表面氧化。
[0009]SOI衬底必须符合非常严格的规范。对于有用层3的平均厚度和厚度均匀性尤其如此。符合这些规范对于将形成在该有用层3中和上的半导体器件正确操作而言是必要的。
[0010]在一些情况下，这些半导体器件的结构需要设置SOI衬底，该SOI衬底具备的有用层3具有非常低的平均厚度(例如低于50nm)并且具有非常高的厚度均匀性。期望的厚度均匀性可以为至多约5％，对应于在有用层3的整个表面上典型地从+/
‑
0.3nm到+/
‑
1nm的变化。即使在有用层3已经转移到载体衬底4之后进行附加的修整步骤，例如蚀刻或表面平滑热处理，重要的是在转移之后形态表面特性尽可能有利，以确保满足最终规范。
[0011]申请人已经观察到，根据前述方法转移的有用层3，由在类似条件下制备并经历相同弱化热处理的接合结构产生，没有显示出逐个晶片可再现的形态表面性质(粗糙度、厚度均匀性)。转移后的有用层的形态表面性质的不可再现性会影响生产产率，因为修整步骤在使所有有用层的粗糙度和厚度均匀性达到所需规范水平方面并不总是成功的。
[0012]为了限制分裂之后的薄层厚度变化的规则图案的幅度，文件EP2933828提出使得要分裂的组件与吸收元件接触，以消散在分裂波引发和自维持传播期间发出的声振动。
[0013]专利技术目的
[0014]本专利技术涉及将有用层转移到载体衬底上的方法。该方法的目的是在转移之后获得有用层的低程度的表面粗糙度和高程度的厚度均匀性，并改进转移的有用层的形态表面性能的逐个晶片的再现性。
[0015]专利技术简述
[0016]本专利技术涉及一种将有用层转移到载体衬底上的方法，所述方法包括以下步骤：
[0017]a)提供包括埋置弱化面的施主衬底，有用层由施主衬底的正面和埋置弱化面来界定；
[0018]b)提供载体衬底；
[0019]c)由施主衬底的正面将施主衬底沿接合界面结合到载体衬底以形成接合结构；
[0020]d)对接合结构进行退火，以增加埋置弱化面的弱化程度。
[0021]转移方法的特征在于：
[0022]‑
在退火步骤d)中，将预定应力施加到埋置弱化面达一定时间段，预定应力选择为当达到给定弱化程度时引发分裂波；
[0023]‑
在时间段的结束处，已经达到给定弱化程度，预定应力导致分裂波被引发并且沿埋置弱化面自维持传播，造成将有用层转移到载体衬底。
[0024]根据本专利技术的其他有利和非限制性特征，单独或以任何技术上可行的组合考虑以下个项：
[0025]‑
时间段在一分钟至五小时之间；
[0026]‑
时间段是退火持续时间的在1％至100％之间的一部分；
[0027]‑
转移方法应用于多个接合结构的批量处理，其中，将预定应力施加到各个接合结构的埋置弱化面使得在各个接合结构达到给定弱化程度时引发分裂波；
[0028]‑
步骤d)中的退火在卧式或立式构造的热处理装置中进行，热处理装置适于批量处理多个接合结构；
[0029]‑
由定位在接合界面处并对接合结构的施主衬底和载体衬底的斜切边缘施加挤压力的楔块将预定应力局部地施加到接合结构的埋置弱化面使得在埋置弱化面中产生拉伸应变；
[0030]‑
挤压力在0.5N至50N之间；
[0031]‑
给定弱化程度由埋置弱化面中被微腔占据的面积限定并且被选择为在1％至90％之间，优选地在5％至40％之间；
[0032]‑
步骤d)中的退火达到300℃至600℃之间的最高温度；
[0033]‑
预定应力从步骤d)中开始退火起施加；
[0034]‑
施主衬底和载体衬底由单晶硅制成，并且其中，埋置弱化面通过将轻物质离子注入到施主衬底中而形成，轻物质选自氢和氦，或氢和氦的组合。
附图说明
[0035]本专利技术的其他特征和优点将从以下参照附图给出的本专利技术的详细描述中变得明显，在附图中：
[0036]图1示出根据现有技术的用于转移薄膜的方法；
[0037]图2示出了根据本专利技术的转移方法；
[0038]图3示出了在根据本专利技术的转移方法中批量处理多个结构的示例。
具体实施方式
[0039]在说明书中，附图中相同的附图标记可以用于相同类型的元件。附图是示意性表示，为了清晰起见，没有按比例绘制。特别地，沿z轴的层的厚度相对于沿x轴和y轴的横向尺寸不成比例；这些层相对于彼此的相对厚度在附图中不一定是相对的。应当注意，图1的坐标系(x,y,z)适用于图2。
[0040]本专利技术涉及将有用层3转移到载体衬底4上的方法。有用层3如此命名是因为它旨在用于微电子或微系统领域中的部件的生产。有用层和载体衬底的性质可以根据目标部件类型和目标应用而变化。由于硅是目前最常用的半导体材料，所以有用层和载体衬底尤其可以由单晶硅制成，但当然不限于这种材料。
[0041]根据本专利技术的转移方法首先包括步骤a)：提供施主衬底1，有用层3将从该施主衬底1获取。施主衬底1包括埋置弱化面2(图2的a))。埋置弱化面2有利地通过以限定的深度将轻物质离子注入到施主衬底1中而形成。轻物质优选地选自氢和氦，或氢和氦的组合，因为这些物质促进在限定的注入深度周围形成微腔，得到埋置弱化面2。有用层3是由施主衬底1的正面1a和埋置弱化面2来界定的。
[0042]施主衬本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种将有用层(3)转移到载体衬底(4)上的转移方法，所述转移方法包括以下步骤：a)提供包括埋置弱化面(2)的施主衬底(1)，所述有用层(3)由所述施主衬底(1)的正面(1a)和所述埋置弱化面(2)来界定；b)提供载体衬底(4)；c)由所述施主衬底(1)的所述正面(1a)将所述施主衬底(1)沿接合界面(7)结合到所述载体衬底(4)以形成接合结构(5)；d)对所述接合结构(5)进行退火，以增加所述埋置弱化面(2)的弱化程度；所述转移方法的特征在于：
‑
在退火步骤d)中，将预定应力施加到所述埋置弱化面(2)达一定时间段，所述预定应力选择为当达到给定弱化程度时引发分裂波；
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在所述时间段的结束处，已经达到所述给定弱化程度，所述预定应力导致所述分裂波被引发并且沿所述埋置弱化面自维持传播，造成将所述有用层转(3)移到所述载体衬底(4)。2.根据前一权利要求所述的转移方法，其中，所述时间段在一分钟至五小时之间。3.根据权利要求1所述的转移方法，其中，所述时间段是退火持续时间的在1％至100％之间的一部分。4.根据前述权利要求中任一项所述的转移方法，所述转移方法应用于多个接合结构(5)的批量处理，其中，将所述预定应力施加到各个接合结构(5)的所述埋置弱化面(2)，使得在各个接合结构(5)...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪迪埃，
申请(专利权)人：索泰克公司，
类型：发明
国别省市：