用于控制涂覆金刚石的硅的电子迁移率和平坦度的方法以及所形成的结构技术

描述了形成应变硅器件的方法以及所形成的结构。所述方法包括：在基本平整的涂覆金刚石的硅晶片的第一侧和第二侧上形成多晶硅层，其中基本平整的涂覆金刚石的硅晶片的第二侧包括缺陷；将硅器件层键合至多晶硅层的第一侧；和从基本平整的涂覆金刚石的硅晶片的第二侧移除缺陷，其中在硅器件层中导致了拉应变，这增加了应变硅器件层的电子迁移率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体处理领域，尤其涉及用于控制涂覆金刚石的硅的电子迁移率和平坦度的方法以及所形成的结构。
技术介绍
微电子制造的一个目标是增加器件上晶体管的数量，从而增强其操作速度。然而，随着晶体管密度以及速度的提高，功耗也急剧增加。功耗增加所产生的热可以显著升高微电子器件的温度，降低电路性能和可靠性。因此，降低整个器件操作温度对于优化器件性能来讲具有非常大的重要性。此外，微电子器件中晶体管的操作可能导致电路发热不均匀。器件上的某些点可能比其它点产生更多的热，因此产生了“热点”。在没有这种热点的情况下，有可能增加器件平均功率耗散并同时保持一个集成电路的期望温度，从而使得器件以高频率操作。减少热点的一种方法是在器件衬底下面形成金刚石层，这是由于金刚石的高热传导性可以使金刚石层能够横向扩散热量，因此使得器件上的局部热点最小化。然而，在衬底上诸如硅晶片上形成金刚石层存在一些问题。在硅晶片上沉积足够厚(50至200微米)的金刚石膜(从而形成涂覆金刚石的硅晶片)的一个问题是硅和金刚石之间的热膨胀系数(CTE)显著不同。CTE不同可能导致晶片卷曲，这妨碍了所形成涂覆金刚石的硅晶片的进一步处理或使用。根据金刚石沉积温度，该卷曲还可能在涂覆金刚石的硅晶片中引起压应变或者拉应变。然而，例如，在金刚石沉积之后涂覆金刚石的硅晶片处于压应变中的情况下，可以通过向涂覆金刚石的硅晶片的第一侧机械和/或化学地引入缺陷使卷曲得以控制，例如通过使用表面粗加工处理，诸如研磨处理。向涂覆金刚石的硅晶片的第一侧引入缺陷导致晶片中的拉应变，这消除了任何由金刚石沉积导致的压应变。因此，通过向涂覆金刚石的硅晶片的第一侧引入缺陷，晶片可以被“调节”(即进行粗加工直到晶片应力接近零)从而使得可以得到一个基本平整(平坦)的沉积金刚石的硅晶片(即基本平坦的涂覆金刚石的硅晶片)。然后硅器件层就可以键合至基本平整的涂覆金刚石的硅晶片的第二侧，在所述硅器件层上可以进行电路制作。在电路制作之后，还可以使用这种基本平整的涂覆金刚石的硅晶片以增加硅器件层的电子迁移率，从而增加器件速度。例如，通过利用抛光处理从基本平整的涂覆金刚石的硅晶片的第一侧移除缺陷，导致硅器件层中的拉应变。该拉应变拉伸了硅器件层的晶格，由于电子运动经过硅器件层的晶格，因此电子遇到的阻力较小。本领域公知的是，随着这种拉应变的引入，在这种应变(strained)硅器件层中的电子迁移率值增加。因此，通过使用应变硅器件层可以提高微电子器件的速度。本专利技术提供了一种提高涂覆金刚石的硅晶片的平坦度和电子迁移率的金刚石制作方法以及所形成的结构。 附图说明虽然本说明书是以作为本专利技术特别指出并清楚声明的权利要求书结束，但是当参考附图阅读了下面对本专利技术的描述时将更加容易确定本专利技术的优势，其中图1a-1f示出了实施本专利技术方法的实施例时可能形成的结构的横截面；图2a-2f示出了实施本专利技术方法的另一实施例时可能形成的结构的横截面；图3示出了本专利技术方法的实施例的流程图；图4a-4b示出了当实施本专利技术方法的另一实施例时可能形成的结构的横截面；图5a-5d示出了当实施本专利技术方法的另一实施例时可能形成的结构的横截面；图6a-6e示出了当实施本专利技术方法的另一实施例时可能形成的结构的横截面；具体实施方式在下面的详细描述中，将参考通过示例方式示出本专利技术中可能实施的特定实施例的附图。对这些实施例进行了充分详细地描述以使得本领域技术人员可以实施本专利技术。应当理解的是，本专利技术的各种实施例，尽管各不相同，但是并非必然相互排斥。例如，在并不背离本专利技术的精神和范围的情况下，此处描述的与实施例相关的特定特征、结构和特性可以在其它实施例中实施。此外，应当理解的是，在并不背离本专利技术的精神和范围的情况下，在每个公开的实施例中单个元件的位置或者布置可以改变。因此，下面详细描述并没有限制的意思，本专利技术的范围仅由附属权利要求书规定，并通过附属权利要求书以及权利要求书授权的整个等效范围共同正确解释。在附图中，相同附图标记指代几个视图中的相同或相似功能。描述了形成应变硅器件的方法以及所形成的结构。那些方法包括通过在硅衬底上形成金刚石层形成基本平整的涂覆金刚石的硅晶片。金刚石层一旦形成，就导致硅衬底中的压应变。然后，对所形成的涂覆金刚石的硅晶片的第一表面进行粗加工，该处理将缺陷引入第一表面，从而导致了硅衬底中的拉应变。粗加工导致的拉应变中和了引入的压应变，使得可以形成基本平整的涂覆金刚石的硅晶片。因而，通过在基本平整的涂覆金刚石的硅晶片的第一侧上形成第一多晶硅层，并在基本平整的涂覆金刚石的硅晶片的第二侧上形成第二多晶硅层，可以在基本平整的涂覆金刚石的硅晶片上形成应变硅器件。接着，将硅器件层与第二多晶硅层键合。然后从基本平整的涂覆金刚石的硅晶片的第一侧去除缺陷，其中在硅器件层中导致拉应变。该拉应变增加了硅器件层的电子迁移率。在本专利技术的方法的一个实施例中，如图1a-1f所示，可以在硅衬底102上形成金刚石层105进而形成涂覆金刚石的硅晶片108(图1a-1b)。可以使用本领域公知的适合于金刚石膜沉积的常规方法，诸如等离子体增强化学气相沉积(“PECVD”)，在硅衬底102上形成金刚石层105。金刚石层105的厚度可以在20至200微米之间，优选100微米以上的厚度。参考图1c，图表90代表一组温度数据，其中描述了硅和金刚石的热膨胀系数(CTE)。从图表90中可以确定在图表90上的一个点处硅和金刚石CTE的温度值相互交叉。该交叉点作为CTE交叉温度103被本领域技术人员公知。例如，参考图表90，CTE交叉温度103(即，图表90上硅CTE 100与金刚石CTE 101交叉的点)接近1050摄氏度。对于特定硅衬底和特定金刚石层的CTE交叉温度可以根据经验确定，这对于本领域技术人员是公知的。因而，应当选择金刚石沉积温度使其低于CTE交叉温度103。另外，在沉积期间硅衬底102上的温度梯度应控制在大约CTE交叉温度103的+/-25度之内。在本实施例中，优选的金刚石沉积处理温度在大约800至850摄氏度范围内。在低于硅衬底102和金刚石层105的CTE交叉温度103的温度范围，当金刚石层105沉积在硅衬底102上时，在硅衬底102中导致了压应变106(参见图1b)。当涂覆金刚石的硅晶片108形成时，压应变106在涂覆金刚石的硅晶片108中产生凹形弯曲。涂覆金刚石的硅晶片108展示出由于压应变106产生的在涂覆金刚石的硅晶片108的第一表面109中的第一表面第一偏斜110，和在涂覆金刚石的硅晶片108的第二表面111中的第二表面第一偏斜112(参见图1b)。在第一表面109中的第一表面第一偏斜110和在第二表面111中的第二表面第一偏斜112幅度彼此相等。第一表面第一偏斜110和第二表面第一偏斜112的幅度在20微米至230微米以上的范围内，取决于金刚石沉积参数。在涂覆金刚石的硅晶片108形成之后，可以使用物理和/或化学处理对涂覆金刚石的硅晶片108的第一表面109进行粗加工，诸如本领域公知的研磨处理。例如可以通过使用对涂覆金刚石的硅晶片108的第一表面109应用研磨处理(诸如本领域公知的化学机械抛光(CMP))的研磨机113，对第一表面109进行粗加工。本领域的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成基本平整的涂覆金刚石的硅晶片的方法，包括：形成涂覆金刚石的硅晶片，包括在硅衬底上形成金刚石层，这导致了硅衬底中压应变；和通过对涂覆金刚石的硅晶片的第一表面进行粗加工来调节涂覆金刚石的硅晶片的平整度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K拉维，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]