由双面施予晶片生成半导体材料薄层的方法技术

一种用于由施予晶片来生成选自半导体材料的材料薄层的方法，包括下列连续的步骤：（ａ）以和薄层厚度基本上一致的深度在晶片内其第一表面之下形成第一弱化区，（ｂ）在第一弱化区的表面（ｌｅｖｅｌ）上从晶片上分离第一薄层，该第一薄层作为晶片的一部分，位于邻接于第一表面的第一弱化区一侧，（ｃ）以和薄层厚度基本上一致的深度在晶片内其第二表面之下形成第二弱化区，（ｄ）在第二弱化区的表面（ｌｅｖｅｌ）上从晶片上分离第二薄层，该第二薄层作为晶片的一部分，位于邻接于第二表面的第一弱化区一侧。这些步骤依次进行，没有中间的再循环步骤，从而省略了再循环操作。以及该方法特别是在绝缘体上半导体结构的生产中的应用。

【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由所谓的施予晶片生成半导体材料薄层的方法。
技术介绍
公知的方法，特别是Smart-cut型(尤其是如在文献FR2681472中所描述的)等公知方法，使得从施予晶片来获取半导体薄层成为可能。这些方法主要基于采用了两个步骤1)以和预定薄层厚度基本上一致的深度在晶片表面之下形成弱化区，2)在弱化区的表面(level)上从晶片上分离薄层，该薄层作为晶片的一部分，位于邻接于分离侧表面的弱化区一侧。通常优先于这种两步法进行制备或者再循环晶片的步骤，这是为了获得表面粗糙度的改善，目的是提高至少在分离侧的晶片表面平整度(planarity)。然而，这种再循环操作通常并不能充分改善粗糙度以达到薄层制造的标准，之所以建立所给出的这些预设粗糙度标准，是考虑到为了确保分离薄层在支撑部或者另外一层之上随后的良好结合，以及/或者是为了最终获得具有足以提供一种高品质结构的均一厚度的层，特别是在很薄的薄层例如通常的SOI结构(表示“绝缘体上硅”)的情况下。因此，通常在分离侧施予晶片的表面上进行用于粗糙度改善的精加工(finishing)步骤，目的是在再循环步骤之后改善额外的残余的粗糙度以便遵从于所述的标准。之后在其粗糙度已经在精加工步骤期间进行了改善的表面上进行两步分离法，目的是一方面提供可以随意结合在支撑部之上的薄层，另一方面将施予晶片减少了薄层的厚度。随后在对其实施再循环和表面改善的另一步骤之后，这种施予晶片能够被再生用于制造第二薄层。尽管这种方法类型对于薄层制造已经带来了一些真正的进步，特别是在SOI结构的制造中，但是仍旧希望能够对其进行改进，尤其是在效率、速度和制造成本方面，以及特别的是要减少制造步骤的数量。因此充分减少所需要的再循环步骤的数量将是必需的。例如，可以想象在施予晶片的每一个表面上都形成弱化区，之后同时分离两个薄层，正如在文献EP 0961312以及US 5856229中举例指出的那样，从而在两次分离之间免除了中间的再循环。然而，紧随这种双侧分离之后的这种双侧移植(implantation)包括额外的技术加工难度，例如需要将施予晶片翻转以形成第二弱化区，这样就增加了污染以及电子和机械损坏的危险，还需要大型且昂贵的设备来同时将两个受体晶片结合到施予晶片的两侧表面上，并且由于处理和工艺作业两者同时被提高，因此需要各种不同的加工步骤更高难度的协调。由于这些原因，后面的这些方法与前面的那些相比并不能构成技术进步，反而还导致了所不期望的额外的技术难度。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是通过提供用于由施予晶片来生成选自半导体材料的材料薄层的方法来改进现状，其特征在于其包括下列连续的步骤，没有中间的再循环步骤，依次为(a)以和薄层厚度基本上一致的深度在晶片内其第一表面之下形成第一弱化区，(b)在第一弱化区的表面(level)上从晶片上分离第一薄层，该第一薄层作为晶片的一部分，位于邻接于第一表面的第一弱化区一侧，(c)以和薄层厚度基本上一致的深度在晶片内其第二表面之下形成第二弱化区，(d)在第二弱化区的表面(level)上从晶片上分离第二薄层，该第二薄层作为晶片的一部分，位于邻接于第二表面的第一弱化区一侧。如下是根据本专利技术的方法的一些优选但是非限定性的特征-步骤(a)之前的施予晶片是在先的薄层生成期间被用过之后被再循环的晶片，并且该方法在步骤(a)之前进一步包括至少一个精加工这种再循环施予晶片的表面条件的步骤，-该方法进一步包括在步骤(d)之后再循环施予晶片的步骤，紧跟着是以同样的方式精加工再循环晶片的表面条件的步骤，目的是在随后的薄层生成期间可再循环利用，-再循环步骤包括采用双侧抛光，-精加工步骤包括采用从机械抛光、化学-机械抛光、牺牲氧化、化学蚀刻、等离子辅助化学蚀刻以及在惰性气体中进行退火这些方法中选择的至少一种技术，-该方法进一步包括在步骤(a)和(b)之间以及在步骤(c)和(d)之间分别在其第一和第二表面上，将施予晶片结合到两个独立的目标衬底之上的独立的步骤。-该方法进一步包括在步骤(b)之前在晶片上形成绝缘层的步骤，-绝缘层是通过硅表面的热氧化或者是通过SiO2的沉积而形成的SiO2层，-利用通过在弱化区的深度上的晶片的各个表面注入原子粒子，形成至少一个弱化区，-通过施予晶片材料的表面层的孔隙化(porosification)，形成至少一个弱化区，以及通过在孔隙化的层上的沉积半导体材料形成相关的薄层，-利用能量输入实施至少一步薄层分离步骤，-该方法在步骤(d)之前，进一步包括下列步骤-检查晶片第二表面的质量，以及-如果晶片第二表面的检测质量低于最低可接受质量值，实施改善所述第二表面质量的步骤。-键合界面层是绝缘层，且从随后紧跟着第二表面厚度改善的移除绝缘层和移除氧化层中选择精加工步骤，-紧跟着精加工步骤的是在晶片上再次形成绝缘层的步骤，-再次形成的绝缘层是通过硅表面的热氧化或者通过SiO2的沉积而形成的SiO2层，-精加工步骤包括利用选自包括机械抛光、化学-机械抛光、牺牲氧化、化学蚀刻、等离子辅助化学蚀刻以及在惰性气体中进行退火的组的技术，-该方法进一步包括在步骤(d)之后实施晶片的再循环的步骤。本专利技术还涉及将如上所述的方法用在绝缘体上半导体结构的生产中的应用。附图说明通过阅读下面参照附图对于其以非限定性实例形式给出的优选实施例的详细说明，本专利技术的其它方面、目的以及有益效果将变得更加鲜明，其中图1a到1h按步骤描绘了用于生成根据本专利技术的两个薄层的方法；图2示出用在根据本专利技术的方法中的抛光或者CMP装置的透视图；图3示出用在根据本专利技术的方法中的抛光或者CMP装置的顶视图；图4示出用在根据本专利技术的方法中的CMP装置的顶视图。这里将要指出的是，用图1a到1i所表示的图是示意性的，并不代表在空间尺寸方面的真实情况，因为做出这些图的唯一目的就是最理想的说明根据本专利技术的方法的规则。具体实施例方式参见图1a，半导体材料比如单晶硅的施予晶片10具有表面11和12，如下面所说明的由所述表面交替获得薄层。晶片10具有介于几十微米和几毫米之间的典型厚度。晶片10的表面11和12具有“崭新”或者处于未加工状态的晶片的典型特征，也就是说晶片从其被制造起没有使用过。图1a表示处于未加工状态的晶片10，其通常具有制造之后会遇到的特征，也就是在其前表面(图1a上的表面11)上的低平均粗糙度以及在其背面(图1a上的表面12)上的大平均粗糙度。此外，这里需要指出的是，平均背面粗糙度在中型晶片(例如具有200mm的直径)的情况下通常比大型晶片(例如具有300mm的尺寸)的情况下更大。然而在晶片10的一个具体的配置中(未示出)，其可以具有其它的特性，比如两个表面11和12每一个都具有大平均粗糙度(例如在磨削和研磨操作之后)。在这种情况下两个表面11和12在再循环步骤期间可以例如通过同时进行双侧抛光来被重整。在晶片10的另一个具体的配置中(未示出)，其具有两个具有低平均粗糙度的表面11和12(也就是说接近于良好结合所必需的标准)。随后施予晶片10的表面11可以足够平整从而遵从表面条件方法的惯例标准，从而使得随后从晶片获得的薄层能够被正确结合到支撑部等之上，和/或者为了最后得到具有充分均匀厚度的薄层。其中这些标准涉及表面粗糙度，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于由施予晶片来生成选自半导体材料的材料薄层的方法，其特征在于其包括下列连续的步骤，没有中间的再循环步骤，依次为：（ａ）以和薄层厚度基本上一致的深度在晶片内其第一表面之下形成第一弱化区，（ｂ）在第一弱化区的表面上从晶片上 分离第一薄层，该第一薄层作为晶片的一部分，位于邻接于第一表面的第一弱化区一侧，（ｃ）以和薄层厚度基本上一致的深度在晶片内其第二表面之下形成第二弱化区，以及（ｄ）在第二弱化区的表面上从晶片上分离第二薄层，该第二薄层作为晶片的一 部分，位于邻接于第二表面的第一弱化区一侧。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR 2003-8-12 03098851.一种用于由施予晶片来生成选自半导体材料的材料薄层的方法，其特征在于其包括下列连续的步骤，没有中间的再循环步骤，依次为(a)以和薄层厚度基本上一致的深度在晶片内其第一表面之下形成第一弱化区，(b)在第一弱化区的表面上从晶片上分离第一薄层，该第一薄层作为晶片的一部分，位于邻接于第一表面的第一弱化区一侧，(c)以和薄层厚度基本上一致的深度在晶片内其第二表面之下形成第二弱化区，以及(d)在第二弱化区的表面上从晶片上分离第二薄层，该第二薄层作为晶片的一部分，位于邻接于第二表面的第一弱化区一侧。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(a)之前的施予晶片是在先前的薄层生成期间被用过之后被再循环的晶片，并且其中该方法在步骤(a)之前进一步包括至少一个精加工这种再循环施予晶片的表面条件的步骤。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括在步骤(d)之后再循环施予晶片的步骤，紧跟着是精加工该再循环施予晶片的表面条件的步骤，目的是在随后的薄层生成期间可再循环利用。4.如前述权利要求所述的方法，其特征在于，再循环步骤包括采用双侧抛光。5.如权利要求2到4其中之一所述的方法，其特征在于，精加工步骤包括采用从机械抛光、化学-机械抛光、牺牲氧化、化学蚀刻、等离子辅助化学蚀刻以及在惰性气体中进行退火的这些方法中选择的至少一种技术。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括在步骤(a)和(b)之间以及在步骤(c)和(d)之间分别在其第一和第二表面上，将施予晶片结合到两个独立的目标衬底之上的独立的步骤。7.如在前述权利要求的任意一项所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：C马勒维尔，
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]