分离半导体层的方法技术

本发明专利技术涉及一种从晶片中分离层的方法，其中该晶片的材料选自半导体材料，该方法包括以下步骤：在晶片的厚度中生成脆化区域，所述脆化区域界定了在晶片厚度中要分离的层；将该晶片进行处理，以在脆化区域的层面上进行层的分离；其特征在于：在生成脆化区域的过程中，产生该区域的局部起始区，在该局部起始区的层面上，该脆化区域局部地具有更大脆化，从而该起始区对应于该脆化区域的超脆化区。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种从晶片中分离层的方法，其中该晶片的材料选自半导体材料，该方法包括以下步骤-在晶片的厚度中生成脆化区域(embrittlement zone)，所述脆化区域界定了晶片厚度中要分离的层；-将该晶片进行处理，以在脆化区域的层面(level)上实现层的分离。
技术介绍
这类方法已是公知常识。这些方法有可能获得厚度在微米级或厚度更薄的薄层。该层可以是半导体材料的，例如硅。SMARTCUT(智能剥离)方法就是应用了这些步骤的方法的例子。进一步指出，如此生成的层的表面通常应当符合非常严格的表面状态规格。因此，通常发现rms(root mean square，均方根)值不应超过5埃的粗糙度规格。通常使用原子力显微镜(atomic force microscope，AFM)来进行粗糙度测量。使用这类装置，在由AFM显微镜的尖端所扫描的表面上测量粗糙度，从1×1μm2到10×10μm2，特别地，50×50μm2或者甚至100×100μm2。同样指出，还可能通过其它方法测量表面粗糙度，具体为使用“薄雾(haze)”测量。这种方法的独特优点是，使得在整个表面上能快速地表征粗糙度的均匀性。这种薄雾，以ppm测量，起源于利用要表征表面的光反射特性的方法，并且对应于由该表面因其微粗糙度而发出的光“背景噪声”。如上所述，分离层的表面状态规格在半导体领域是非常严格的。此外，根据这些规格，同样期望在分离层表面上粗糙度尽可能地均匀。关于这方面，本专利技术旨在提供一种粗糙度分布，其在分离层表面上尽可能地均匀。应当注意，现有方法(如在WO 02/05344和EP 938 129中公开的方法)没有处理这一特定方面，这些方法都没有说明在晶片的分离层上均匀粗糙度的这一方面。另外，同样严格的规格可与分离后的晶片剩余部分相关(该剩余部分称为“负片(negative)”)。当然，可在分离之后提供互补的表面处理步骤以达到这些规格。这些互补的处理可以，例如，使用抛光、牺牲氧化、和/或补充退火步骤。然而，优选地，要减少求助于这些互补处理，以便简化和加快层制造过程。本专利技术的一个目的是响应这种需求。
技术实现思路
为了达到这个目的，本专利技术提出了一种从晶片中分离层的方法，其中该晶片的材料选自半导体材料，该方法包括以下步骤-在晶片的厚度中生成脆化区域，所述脆化区域界定了晶片厚度中要分离的层，-将该晶片进行热处理，以在脆化区域的层面上进行层的分离，其特征在于-在生成脆化区域的过程中，建立该区域的局部起始区，在该局部起始区的层面上，该脆化区域局部地具有较大脆化，从而该起始区对应于该脆化区域的超脆化区，以及-执行热处理，以便在整个脆化区域上对晶片施加大致均匀的热量。优选地，但不限于此，该方法的各个方面如下 -脆化区域通过原子种类注入而生成，并且起始区在注入过程中通过原子种类的过量(overdose)局部注入而生成，-分离处理是热退火，-进行退火，以对晶片施加对应于实现分离所需能量的热量，-在退火过程中，有选择地控制面向晶片布置的不同加热元件，-在退火过程中，在起始区的层面上开始分离，-在脆化区域的整个范围中分离从起始区传播(propagate)。附图说明在阅读了以下参照附图的本专利技术优选实施例的说明后，本专利技术的其它方面、目的和优点将变得更加明显，在附图中-图1是可用于本专利技术的退火装置的示意性装配图，对应于这种装置的第一实施例，-图2是该装置的一部分的详细示意图，-图3是可用于本专利技术的退火装置的示意图，对应于这种装置的第二实施例。具体实施例方式脆化区域的生成根据本专利技术的方法的第一步包括在半导体材料晶片的厚度内生成脆化区域，界定要分离的层。该晶片可以是，例如，硅。在对应于SMARTCUT类型的替代方法的本专利技术优选实施例中，可通过注入原子种类来实现脆化区域的生成。根据本领域技术发展水平，通常进行这种注入以在脆化区域中界定所注入原子种类的均匀浓度。为此，对于脆化区域的全部区域而言，注入剂量通常相同。在本专利技术的情况下，通过在晶片的预定区域中局部产生注入过量而相反地进行这一注入。晶片的这一区域将因此接收到比晶片剩余部分剂量更大的原子种类。应当指出，这种局部注入过量可通过以下方式来实现，即首先以空间均匀的方式注入晶片，再局部地将过量注入到期望的区域中。可选地，同样可设想在晶片表面上移动注入设备(implanter)的种类束(species beam)，从而扫过该晶片的表面。在后一种情况下，该晶片表面上的束位移动力学将被界定，以便除了期望的指定区之外，在晶片表面上进行空间均匀的注入，其中，在该期望的指定区中希望注入过量，并且在该期望的指定区上使注入设备固定一段足够的时间以生成这一过量。在这种配置中，晶片被固定，被移动的是注入设备束。同样可面向固定束、以受控制方式移动晶片。在所有的情况中，由此而生成的脆化区域将包括具有注入种类的局部更大浓度的区。在脆化区域的该区的层面上，在要分离的层与对应于剩余部分的晶片部分之间的更大脆化表明了这一点，因此该区(对应于起始区，如下所示)位于脆化区域的超脆化区。该超脆化区优选地位于晶片的外围。因为有可能对注入特性精细地控制，所以易于实现这种具有较高浓度注入种类的区的生成。由此执行了生成脆化区域的步骤，以致在这个区域中生成一个局部区，在该局部区中脆化区域局部地具有更大脆化，因而该区对应于脆化区域的超脆化区。脆化区域的这个区通常称为“起始区”；这个术语的含义在以下将变得明显。脆化区域的这个区是局部的；例如，其可以是在脆化区域的外围上覆盖了几度的角扇区(angular sector)的区。根据可选实施例，同样可围绕晶片的外围生成这种特定区。在这种情况下，由起始区覆盖的角扇区可差不多是360°。因此具有冠状的该区域的宽度较小，充分小于1厘米。分离处理一旦脆化区域与其起始区在晶片中生成，则将该晶片进行处理，以在该脆化区域的层面上从晶片的剩余部分分离层。优选实施例在本专利技术的优选实施例的情况下，其中该脆化区域通过用局部过量注入来形成，该处理使用了退火。该退火使得可导致微泡的合并，其中该微泡在脆化区域的层面上通过注入而产生。该退火优选地在允许向晶片施加尽可能均匀的热量的条件下来实施。在本专利技术的情况下，寻求这样一种效果，使得在退火的过程中，分离在起始区的层面上局部地开始，然后在整个脆化区域传播以实现完全分离。事实上观察到，当对晶片进行“传统的”分离退火，其中晶片置于所有提供了相同热能的加热元件的中心，则分离开始于“热点”或者“热区”的层面上。这些热区对应于脆化区域中的位置，这些位置由于炉子中的温度不均匀而接收到局部更大热量。它们通常位于晶片的上部区(垂直方向)。在传统SMARTCUT方法的情况下，使用这些热区来开始分离可能是可取的(例如，利用施加到晶片不同区的热量的非均匀分布)。然而，在本专利技术的情况下，分离的开始已经由起始区实现，特别是允许限制与分离有关的粗糙区域的范围，并且然后可以寻求抑制这种热区(这允许除了别的以外在分离层上获得均匀的粗糙度分布)。为了这个目的可采用一些解决方案。图1示出了可用于本专利技术的退火装置的第一实施例。对于每个晶片而言，施加到晶片的退火的目的在于，促成在晶片厚度内界定的材料层通过其脆化区域而分离。图1的装置10包括用于接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从晶片（Ｔ）中分离层的方法，其中所述晶片的材料选自半导体材料，所述方法包括以下步骤：－在晶片的厚度中生成脆化区域，所述脆化区域界定了在晶片厚度中要分离的层，－将所述晶片进行热处理，以在脆化区域的层面上进行层的分离，　 　其特征在于：－在生成脆化区域的过程中，产生所述区域的局部起始区，在所述局部起始区的层面上，所述脆化区域局部地具有更大脆化，从而所述起始区对应于所述脆化区域的超脆化区，以及－执行热处理，以在整个脆化区域上给晶片施加大致均匀的 热量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR 2003-8-4 0309597;US 2004-1-29 10/766,2071.一种从晶片(T)中分离层的方法，其中所述晶片的材料选自半导体材料，所述方法包括以下步骤-在晶片的厚度中生成脆化区域，所述脆化区域界定了在晶片厚度中要分离的层，-将所述晶片进行热处理，以在脆化区域的层面上进行层的分离，其特征在于-在生成脆化区域的过程中，产生所述区域的局部起始区，在所述局部起始区的层面上，所述脆化区域局部地具有更大脆化，从而所述起始区对应于所述脆化区域的超脆化区，以及-执行热处理，以在...

【专利技术属性】
技术研发人员：W施瓦岑巴赫，C马勒维尔，N本穆罕默德，
申请(专利权)人：SOITEC绝缘体上硅技术公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]