本发明专利技术涉及一种直径至少为２００毫米、包括一个由硅构成的载体晶片、一个电绝缘层以及一个位于其上的半导体层的半导体晶片，该半导体晶片是利用包括至少一个快速热退火步骤的层转移法而制得，其特征在于，该半导体晶片的翘曲度低于３０微米，Ｄｅｌｔａ翘曲度低于３０微米，弯曲度低于１０微米且Ｄｅｌｔａ弯曲度低于１０微米。此外，本发明专利技术还涉及通过热处理制造所述的半导体晶片。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用至少一个快速热退火步骤(RTA)根据层转移法制得的直径至少为200毫米的半导体晶片，其包括一个由硅构成的载体晶片、一个电绝缘层及一个位于其上的半导体层，其中在未经加工的状况下且在任何元件加工过程之后，该半导体晶片具有低翘曲度和低弯曲度。此外，本专利技术还涉及该半导体晶片的制造方法。
技术介绍
SOI晶片(“绝缘体上硅”)通常是通过将硅层从所谓的供体晶片转移至载体晶片(也称“处理晶片”或“基底晶片”)而制得。例如，EP 533551A1、WO 98/52216A1或WO 03/003430A2描述了利用硅层的转移(“层转移”)以制造SOI晶片的方法。SOI晶片包括一个载体晶片以及一个与其相连的单晶硅覆盖层(也称“顶层”或“器件层”)。该硅覆盖层是用以制造电子元件的所谓活化层。该硅覆盖层是经例如由氧化硅组成的电绝缘中间层(在此情况下，该中间层称作埋氧层(BOX))与通常也是由单晶硅组成的载体晶片相连。所用载体晶片通常是经抛光的硅晶片。它们通常是借助于Czochralski拉晶法(CZ法)由硅单晶制得。以下将这类晶片称作CZ硅晶片。为确保缺陷密度低，所用供体晶片通常是所谓的完整硅晶片。这类SOI晶片尤其被用作制造先进集成电路(“先进IC”)的起始原料，而尤其重要的是高开关速率和低功率消耗。为降低表面粗糙度，通常对SOI晶片实施热处理，如快速热退火处理。例如参见EP 1158581 A1的方法也是已知的，其中首先将SOI晶片实施快速热退火处理，随后在所谓的分批式炉内实施其他热处理。将许多平行排列的SOI晶片在分批式炉内同时实施热处理。而根据该方法所制的SOI晶片，在其热处理期间以及在随后制造电子元件中的其他热处理期间具有会发生变形的缺点。这在制造电子元件时会导致严重的困难在光刻蚀过程中，为确保光照期间表面尽可能平整，将待光照的SOI晶片用真空晶片支架加以吸附。这应保证掩膜结构在SOI晶片上形成尽可能精确的图像。若该晶片发生变形，则不能由真空晶片支架完全吸附，从而在光照期间该表面不平整。在此情况下，该SOI晶片的所有区域内的表面上的掩膜结构不可能形成清晰的图像。此外，这还会使转移至SOI晶片上的掩膜结构发生侧向移动，从而导致相邻的元件重叠，因此无法发挥其功能。最好地描述SOI晶片变形并对光刻蚀作用具有重要意义的参数是整体形状。下面通过“翘曲度”和“弯曲度”这两个参数描述晶片的整体形状。“翘曲度”是指SOI晶片的任何位置与经过无外力情况下安装的SOI晶片重心的平面之间的最大偏差。该参数的准确定义参见标准ASTMF1390。“弯曲度”是指无外力情况下安装的SOI晶片的任何位置与由晶片上的三个点所确定的平面之间的最大偏差。参数“弯曲度”的定义参见标准ASTM F534。弯曲度通常包含于翘曲度中且不能大于翘曲度。在包括借助于许多热处理步骤涂覆的复杂层结构的电子元件的制造过程中，由于两个原因而产生变形，由翘曲度和弯曲度两个参数的恶化反映出首先，必然产生一定应力的SOI晶片的层结构(例如硅载体晶片、由氧化硅构成的绝缘层、硅层)会导致翘曲度和弯曲度的增大。根据上述方法所制的SOI晶片在制造元件的过程中额外显示出塑性的变化，这是因为载体晶片内氧沉积物(以下称作BMD，即体微缺陷)的形成和生长。另一方面，塑性的变化导致翘曲度和弯曲度的增加。然而对于硅晶片的非常简单的情况(即没有层结构的情况)，以下文献描述了该效应，例如A.Giannattasio，S.Senkader，S.Azam，R.J.Falster，P.R.Wilshaw利用数字模拟以预测CZ-硅晶片中位错应力的释放)(The use of numericalsimulation to predict the unlocking stress of dislocations in CZ-siliconwafers)，Microelectronic Engineering 70(2003)，p125-130，或K.Jurkschat，S.Senkader，P.R.Wilshaw，D.Gambaro，R.J.Falster含有氧化物沉积物的硅中的滑移开始(Onset of slip in silicon containing oxide precipitates)，J.Appl.Phys.90(7)，(2001)，p3219-3225。这些文献解释了间隙氧浓度与滑移迁移率之间的关系间隙氧浓度越高，硅晶片的抗变形性越强。在此情况下，氧沉积作用会对间隙氧浓度产生重要影响。
技术实现思路
在下文中，将元件加工过程中仅由SOI晶片的塑性变化所引起的SOI晶片的额外变形称作Delta翘曲度或Delta弯曲度。为避免光刻蚀作用期间的问题以及与此相关的产率损失，必须将元件制造前的SOI晶片的翘曲度值和弯曲度值以及元件加工期间的Delta翘曲度和Delta弯曲度降低至最小。通过一种直径至少为200毫米、包括一个由硅构成的载体晶片、一个电绝缘层及一个位于其上的半导体层的半导体晶片可实现此目的，该半导体晶片是利用包括至少一个快速热退火步骤的层转移法而制得的，其特征在于，该半导体晶片的翘曲度低于30微米，Delta翘曲度低于30微米，弯曲度低于10微米且Delta弯曲度低于10微米。该半导体晶片的载体晶片的BMD密度优选为1×103至1×106/平方厘米。通过一种直径至少为200毫米、包括一个由硅构成的载体晶片、一个电绝缘层以及一个位于其上的半导体层的半导体晶片也可实现该目的，其特征在于，该半导体晶片的翘曲度低于30微米且弯曲度低于10微米，并且该载体晶片的BMD密度为1×103至1×106/平方厘米。由于根据本专利技术的半导体晶片在起始状态下的翘曲度值和弯曲度值均低，并且在元件加工过程中热处理后的Delta翘曲度值和Delta弯曲度值均低，根据本专利技术的半导体晶片使得光刻蚀作用的加工窗口明显更大，并使得元件制造期间的总产率明显更高。根据本专利技术的半导体晶片的翘曲度优选为低于20微米，其弯曲度优选为低于5微米。此外，在制造电子元件之后，根据本专利技术的半导体晶片的Delta翘曲度值优选为低于20微米。其Delta弯曲度值优选为低于5微米。根据本专利技术的半导体晶片的载体晶片的BMD密度特别优选为1×103至1×105/平方厘米。此外，尽可能均匀的BMD密度是优选的，该载体晶片的整个体积内的BMD密度与载体晶片的整个体积内的平均BMD密度的偏差更优选为不超过50％。根据本专利技术的半导体晶片的载体晶片的电阻率优选为1至1000Ω·cm。根据本专利技术的半导体晶片的载体晶片的间隙氧浓度优选为3×1017至8×1017/立方厘米，而氮浓度优选为1×1013至5×1015/立方厘米。特别优选为5×1017至7×1017/立方厘米的间隙氧浓度结合1×1013至5×1015/立方厘米的氮浓度，3×1017至8×1017/立方厘米的间隙氧浓度结合5×1014至5×1015/立方厘米的氮浓度以及3×1017至5×1017/立方厘米的间隙氧浓度结合5×1014至5×1015/立方厘米的氮浓度。本专利技术包括具有一个由硅构成的载体晶片、一个电绝缘层以及一个位于其上的任意半导体层的所有类型的半导体晶片，这些半导体晶片是利本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种直径至少为２００毫米、包括一个由硅构成的载体晶片、一个电绝缘层以及一个位于其上的半导体层的半导体晶片，该半导体晶片是利用包括至少一个快速热退火步骤的层转移法而制得的，其特征在于，该半导体晶片的翘曲度低于３０微米，Ｄｅｌｔａ翘曲度低于３０微米，弯曲度低于１０微米且Ｄｅｌｔａ弯曲度低于１０微米。
【技术特征摘要】
DE 2004-8-26 10 2004 041 378.91.一种直径至少为200毫米、包括一个由硅构成的载体晶片、一个电绝缘层以及一个位于其上的半导体层的半导体晶片，该半导体晶片是利用包括至少一个快速热退火步骤的层转移法而制得的，其特征在于，该半导体晶片的翘曲度低于30微米，Delta翘曲度低于30微米，弯曲度低于10微米且Delta弯曲度低于10微米。2.根据权利要求1所述的半导体晶片，其特征在于，所述载体晶片的BMD密度为1×103至1×106/平方厘米。3.一种直径至少为200毫米、包括一个由硅构成的载体晶片、一个电绝缘层以及一个位于其上的半导体层的半导体晶片，其特征在于，该半导体晶片的翘曲度低于30微米且弯曲度低于10微米，并且该载体晶片的BMD密度为1×103至1×106/平方厘米。4.根据权利要求1至3之一所述的半导体晶片，其特征在于，翘曲度低于20微米。5.根据权利要求1至4之一所述的半导体晶片，其特征在于，弯曲度低于5微米。6.根据权利要求1至5之一所述的半导体晶片，其特征在于，所述载体晶片的BMD密度为1×103至1×105/平方厘米。7.根据权利要求1至6之一所述的半导体晶片，其特征在于，所述载体晶片的间隙氧浓度为3×1017至8×1017/立方厘米，而氮浓度为1×1013至5×1015/立方厘米。8.根据权利要求7所述的半导体晶片，其特征在于，所述载体晶片的间隙氧浓度为5×1017至7×1017/立方厘米。9.根据权利要求7所述的半导体晶片，其特征在于，所述载体晶片的氮浓度为5×1014至5×1015/立方厘米。10.根据权利要求9所述的半导体晶片，其特征在于，所述载体晶片的间隙氧浓度为3×1017至5×1017/立方厘米。11.根据权利要求1至10之一所述的半导体晶片，其特征在于，所述载体晶片的整个体积内的BMD密度与所述载体晶片的整个体积内的平均BMD密度的偏差不超过50％。12.一种用以制造根据权利要求1或2所述的半导体晶片的方法，其包括制备一种直径至少为200毫米的半导体晶片，该半导体晶片包括一个由硅构成的载体晶片、一个电绝缘层以及一个位于其上的半导体层，以及对该半导体晶片实施热处理，其中以10至200℃/秒的加热速率将该半导体晶片加热至1100至12...
【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯布利茨，罗伯特赫茨尔，赖因霍尔德瓦赫利希，安德烈亚斯胡贝尔，
申请(专利权)人：硅电子股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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