从SOI结构移除氧化物膜的方法及制备SOI结构的方法技术

本申请涉及从绝缘层上硅(SOI)结构移除氧化物膜的方法及制备SOI结构的方法。本发明专利技术公开从SOI结构移除氧化物膜的方法。可在沉积外延硅增厚层之前，从SOI结构剥离所述氧化物。可通过朝向所述SOI结构的中心区域施配蚀刻溶液且向所述结构的边缘区域施配蚀刻溶液来移除所述氧化物膜。所述氧化物膜。所述氧化物膜。

【技术实现步骤摘要】
从SOI结构移除氧化物膜的方法及制备SOI结构的方法
[0001]分案申请的相关信息
[0002]本案是分案申请。本分案申请的母案是专利技术名称为“从SOI结构移除氧化物膜的方法及制备SOI结构的方法”、申请日为2020年11月30日、申请号为202080092713.9的中国专利技术专利申请。
[0003]相关申请案的交叉引用
[0004]本申请案主张2019年12月13日申请的第62/947,981号美国临时专利申请案的权利，所述申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。


[0005]本公开的领域涉及从绝缘层上硅(SOI)结构移除氧化物膜的方法，且特定来说，本公开的领域涉及在沉积外延硅增厚层之前从SOI结构剥离氧化物的方法。

技术介绍

[0006]绝缘层上硅结构可经受外延工艺，其中硅沉积于硅顶层以增加顶层的厚度。硅外延层的质量取决于其上沉积外延层的表面的质量。在沉积外延硅层之前，SOI结构可经受退火。此退火可引起氧化物(SiO2)形成于SOI结构的表面上。通常在外延沉积之前从结构的顶面移除此氧化物。在一些例子中，在退火期间，阶地氧化物(即，较厚氧化物)形成于SOI结构顶面的边缘附近。阶地氧化物可位于SOI结构的边缘部分，其中归因于缺乏施体的圆形边缘附近的接合，整个施体被移除(即，裂解平面下方的施体)。阶地氧化物可为生长于把手晶片上的氧化物，其在移除施体之后残留。此阶地氧化物使氧化物移除变得复杂，因为氧化物跨晶片表面是不均匀的。
[0007]移除氧化物的常规方法可涉及浸渍剥离，其中晶片浸渍于湿式清洁器/蚀刻器中。这从包含背面的SOI结构的所有表面移除氧化物。当处置SOI结构时，背面氧化物可保护SOI结构的底面不被擦损及损坏，且可充当背面密封件以防止外延期间污染或自动掺杂SOI结构。掩模可用于保护背面氧化物。然而，掩模可引起顶部硅层损坏(例如在粘合及移除晶片带期间，其中将力施加于顶面以将粘着剂固定于带上或从背面移除粘合带)。掩模也会在带的边缘处遭受蚀刻泄漏，引起围绕式或延伸移除降解氧化物。
[0008]额外氧化物剥离方法可涉及晶片自旋，其中蚀刻溶液分布于晶片中心处，蚀刻溶液在晶片上“扇出”以移除氧化物。浸渍及晶片自旋两种技术引起氟化氢(HF)基蚀形成于硅顶层表面上。如图1中所展示，在制备SOI结构期间，裂解接合晶片结构可引起空隙形成于硅层中。当顶层及电介质层的一部分与废施体结构一起拉起时，出现空隙。如图2中所展示，当空隙暴露于HF蚀刻溶液时，HF使硅顶层下方的电介质层降解，因为相较于硅，HF更容易蚀刻电介质材料(例如二氧化硅)。
[0009]需要用于移除SOI结构的顶面上的氧化物的方法，此类方法能够在减少HF基蚀的同时移除阶地氧化物且能够保留背面氧化物。需要使用此类氧化物剥离方法来制备SOI结构的方法。
[0010]本节旨在向读者介绍可与本公开的各种方面相关的本领域的各种方面，下文将描述及/或主张此类方面。此讨论被认为有助于向读者提供背景信息以便于更好地理解本公开的各种方面。因此，应了解，这些陈述应鉴于此来解读，而非被视为现有技术的认可。

技术实现思路

[0011]本公开的一个方面涉及一种用于从绝缘层上硅结构移除氧化物膜的方法。提供绝缘层上硅结构。所述绝缘层上硅结构具有把手结构、硅顶层及安置于所述把手结构与所述硅层之间的电介质层。所述绝缘层上硅结构具有处于所述绝缘层上硅结构的顶面上的氧化物膜。所述绝缘层上硅结构具有从所述绝缘层上硅结构的中心延伸到周向边缘的半径R。将蚀刻溶液引导到所述绝缘层上硅结构的所述顶面的中心区域，同时自旋所述绝缘层上硅结构。将蚀刻溶液引导到所述绝缘层上硅结构的所述顶面的边缘区域，同时自旋所述绝缘层上硅结构。从所述中心区域向外径向安置所述边缘区域。
[0012]本公开的另一方面涉及一种用于制备绝缘层上硅结构的方法，所述绝缘层上硅结构包括硅顶层、把手结构及安置于所述硅顶层与把手结构之间的电介质层。将离子植入到施体结构中以形成所述施体结构中的裂解平面。提供把手结构。在接合之前，电介质层形成于施体结构及把手结构中的至少一者上。将所述施体结构接合到所述把手结构以形成包括所述施体结构、把手结构及安置于所述把手结构与所述施体结构之间的电介质层的接合晶片结构。在所述裂解平面处裂解所述接合晶片结构，使得施体结构的一部分保持接合到所述把手结构作为硅顶层，裂解形成包括所述把手结构、硅顶层及安置于所述把手层与硅顶层之间的电介质层的绝缘层上硅结构。使用在退火期间形成于所述绝缘层上硅结构的至少顶面上的氧化物来退火所述绝缘层上硅结构。所述绝缘层上硅结构的所述顶面的中心区域与蚀刻溶液接触，同时自旋所述绝缘层上硅结构。所述绝缘层上硅结构的所述顶面的边缘区域与所述蚀刻溶液接触，同时自旋所述绝缘层上硅结构。在接触所述绝缘层上硅结构的所述顶面的所述中心区域及所述边缘区域之后，外延硅层沉积于所述硅顶层。
[0013]注意，按照本公开的上述方面，特征存在各种改进。进一步特征也可并入本公开的上述方面中。这些改进及额外特征可个别存在或以任何组合存在。例如，按照本公开的任何所说明的实施例的下文讨论的各种特征可单独或以任何组合并入本公开的任何上述方面中。
附图说明
[0014]图1到2是展示HF基蚀形成于SOI结构上的示意图；
[0015]图3是具有其上含电介质层的施体晶片的施体结构的横截面图；
[0016]图4是其上植入离子期间的施体结构的横截面图；
[0017]图5是接合到把手结构的施体结构的横截面图；
[0018]图6是在裂解平面处裂解施体结构之后的接合晶片结构的横截面图；
[0019]图7是SOI结构的俯视图；
[0020]图8是具有及不具有阶地氧化物的沉积于SOI结构上的外延层的厚度均匀性的曲线图；
[0021]图9是用于低温外延沉积及阶地氧化物(左面板)及无氧化物(中间面板及右面板)
的高温外延沉积的顶部硅边缘的照片；
[0022]图10是外延沉积期间HF基蚀的示意图；
[0023]图11是在中心自旋蚀刻氧化物剥离工艺之后空隙处HF基蚀的照片；
[0024]图12是通过仅中心施配(图12A)及中心到边缘施配(图12B)产生的HF基蚀的图像；
[0025]图13是700ml/min流率下的边缘施配的缺陷图；
[0026]图14是400ml/min流率下的边缘施配的缺陷图；
[0027]图15是在LPD计数大于或等于1μm的情况下使阶地氧化物移除或不移除的SOI顶部硅表面的SP1表面比较；
[0028]图16是使阶地氧化物移除或不移除的SOI顶部硅表面的SP1表面比较，其中展示每个晶片的总缺陷面积(mm2)；
[0029]图17是后外延顶部硅表面检验的SP1表面比较，其中颗粒数为0.2μm或更大；
[0030]图18是后外延顶部硅表面检验的SP1表面比较，其中展示总擦损长度；
[0031]图19是线末SP1表面检验比较，其中颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制备绝缘层上硅结构的方法，所述绝缘层上硅结构包括硅顶层、把手结构，及经安置于所述硅顶层与把手结构之间的电介质层，所述方法包括：将离子植入到施体结构中以形成所述施体结构中的裂解平面；提供把手结构；在接合之前，将电介质层形成于所述施体结构及把手结构中的至少一者上；将所述施体结构接合到所述把手结构以形成接合晶片结构，其包括所述施体结构、把手结构及经安置于所述把手结构与所述施体结构之间的电介质层；在所述裂解平面处裂解所述接合晶片结构，使得所述施体结构的一部分保持接合到所述把手结构作为硅顶层，所述裂解形成包括所述把手结构、硅顶层及经安置于所述把手结构与硅顶层之间的电介质层的绝缘层上硅结构；退火所述绝缘层上硅结构，氧化物在所述退火期间形成于所述绝缘层上硅结构的至少顶面上；将所述绝缘层上硅结构的所述顶面的中心区域与蚀刻溶液接触，同时自旋所述绝缘层上硅结构；及将所述绝缘层上硅结构的所述顶面的边缘区域与所述蚀刻溶液接触，同时自旋所述绝缘层上硅结构；及在接触所述绝缘层上硅结构的所述顶面的所述中心区域及所述边缘区域之后，将外延硅层沉积于所述硅顶层上。2.根据权利要求1所述的方法，其包括在接合之前，在所述把手结构上形成电介质层。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述中心区域从所述绝缘层上硅结构的中心延伸到0.1*R。4.根据权利要求1所述的方法，其中将蚀刻溶液引导到所述绝缘层上硅结构的所述顶面的中心区域包括将所述蚀刻溶液引导到所述绝缘层上硅结构的中心。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述边缘区域从与所述绝缘层上硅结构的中心相距0.85*R的距离处开始且延伸到所述绝缘层上硅结构的周向边缘。6.根据权利要求1所述的方法，其中当将所述蚀刻溶液从所述中心区域重新引导到所述边缘区域时，停止蚀刻溶液的流动。7.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：环球晶圆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：