【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及注入剥离，尤其涉及一种注入剥离方法以及其中氢离子注入的方法。
技术介绍
1、注入剥离技术中一般将氢离子、氦离子或氢离子与氦离子联合注入薄膜供体材料，然后将薄膜供体材料注入面与支撑片键合后，通过低温退火处理使注入的离子聚集形成发泡层，通过发泡层气泡的压力使薄膜供体材料从发泡层处裂开，以达到薄膜转移的目的，这种技术的优势在于可以得到质量较高且膜厚更薄的薄膜材料，在后续制作半导体器件时产生更好的电性参数，同时还可以将薄膜供体材料进行加工处理后重复使用，以降低成本。
2、注入剥离技术中需要注入的离子剂量通常比较大（5e16~1e17），即便使用大束流离子注入机也需要数个小时才能完成足够剂量的离子注入，而离子注入时，晶圆的温度上升与注入能量（影响离子注入深度）和束流（影响离子注入效率）强相关，在离子注入机晶圆冷却能力一定的情况下，为了使晶圆在离子注入时尽可能保持在较低的温度，避免晶圆在离子注入时便已经发泡甚至直接碎片，离子注入过程中的束流不能无限制增大，这就导致离子注入的效率无法得到有效提升。
3、氢离子与氦离子联合注入的方式一定程度上可以有效降低离子注入总剂量，但是由于氢离子与氦离子的产生需要不同种类的源气，所以在注入时需要切换源气或者多台离子注入机配合注入来实现，而相对于同种源气不同注入条件的切换，异种源气注入条件的切换需要离子注入机花费更长的时间来完成，所以在量产线中，这种注入方式虽然降低了注入总剂量，但是注入效率并没有明显提高。
4、一般的，由于氢气的原子量小，氢离子的产生需要提供
5、因此，需要开发新的氢离子注入方法来解决现有注入效率低的问题。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种注入剥离方法以及其中氢离子注入的方法，通过注入质量数为1的第一氢离子和质量数为2的第二氢离子团，显著提高了氢离子的注入效率，且能够同时保障裂片后得到的薄膜材料面内膜厚的均匀性和极差在可控范围内。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种注入剥离中氢离子注入的方法，所述方法包括：注入氢离子，所述氢离子包括质量数为1的第一氢离子和质量数为2的第二氢离子团。
4、在注入剥离工艺中，单独使用携带2个氢原子的氢离子团进行离子注入，只需要注入质量为1的氢离子注入剂量的一半即可达到使晶圆裂开的目的，相对于使用质量数为1的氢离子注入工艺，注入时间以及源气等耗材的消耗可以减小一半。具体如下：以注入氢原子总剂量为6e16为例，所用离子注入机对1h+和2h+两种带电粒子进行束流调试，最大均可调至1ma左右，其中单独使用1h+进行注入时所需时间为6h，其中单独使用2h+进行注入时所需时间为3h；如果将两种带电粒子注入的氢原子数量按照1：1的比例进行注入，即注入1.5e16的2h+，注入3e16的1h+，所需总时间为4.5h，相比单独使用1h+进行注入节省1.5h。这个时间的节省在量产化过程中将大大缩短生产总时长，即工作效率提升达25%。
5、但是根据实际验证，单独使用携带2个氢原子的氢离子团进行离子注入，裂片后得到的薄膜材料面内膜厚的均匀性和极差都相对较差一些。因此本专利技术选择混合通入质量数为1的第一氢离子和质量数为2的第二氢离子团，同时兼顾氢离子注入效率和薄膜材料膜厚的均匀性。
6、优选地，所述第二氢离子团占所述氢离子质量的20~80wt%，例如可以是20wt%、21wt%、22wt%、23wt%、25wt%、30wt%、35wt%、40wt%、45wt%、50wt%、55wt%、60wt%、65wt%、70wt%、75wt%或80wt%等。
7、如前所述，由于单独使用携带2个氢原子的氢离子团进行离子注入，裂片后得到的薄膜材料面内膜厚的均匀性将较差且极差将会较高，为了兼顾效率和产品质量，本专利技术将第二氢离子团占所述氢离子的质量控制在20~80wt%。
8、优选地，所述注入氢离子的顺序为：先注入质量数为2的第二氢离子团，再注入质量数为1的第一氢离子。
9、值得说明的是，离子注入至施给衬底时，从注入面至一定深度之间，注入的离子浓度分布呈高斯分布的形式，浓度最高处为氢离子聚集区，受注入衬底材料晶体结构影响，离子注入至施给衬底时会不同程度受到隧穿效应的影响，导致注入的氢离子不够集中，并且氢离子直径越小隧穿效应越明显，因此，为了使注入后氢原子在施给衬底中的分布更加集中，我们选择2h+先注入，1h+后注入的方式。当氢离子分布更加集中时，达到剥离所需的氢离子的总剂量将降低，即本专利技术通过优选选择先通入第二氢离子团，再通入第一氢离子，能够降低所需氢离子的总剂量，这一定程度上也缩短了氢离子注入的时长。
10、为了使1h+和2h+在施给衬底中的注入深度相同，需要以不同的注入能量对1h+和2h+进行注入，对应的实际注入所需的能量可以通过仿真软件进行仿真、通过sims测试或其他测试手段测量的方式进行确定。
11、优选地，所述第二氢离子团的注入能量大于所述第一氢离子的注入能量。
12、由于第二氢离子团的质量和直径大于第一氢离子，电场对带电离子进行加速使带电离子产生速度，带电离子注入衬底的射程取决于带电离子的动能、直径和衬底的密度，其中带电离子的动能取决于带电离子所带电荷、电场强度以及带电离子的质量，1h+与2h+均带1个单位正电荷，质量数分别为1和2，电场由高压产生，如：携带1个单位正电荷的离子经过100kv电压的加速，其能量为100kev，因此第二氢离子团的注入能量大于所述第一氢离子的注入能量，这样才能使二者达到相同的深度。
13、所述第二氢离子团的注入能量与所述第一氢离子的注入能量的比例关系为1.8~2.2:1，例如可以是1.8:1、1.82:1、1.83:1、1.85:1、1.90:1、1.92:1、1.95:1或2.0:1等。
14、优选地，所述第二氢离子团的注入能量不低于50kev，例如可以是50kev、80kev、100kev或150kev等。
15、所述第一氢离子的注入能量不低于30kev，例如可以是30kev、40kev、50kev、60kev、70kev、80kev、100kev、120kev或150kev等。
16、优选地，所述质量数为1的氢离子和质量数为2的氢离子团的气源为磷烷。
17、磷烷由于其分子中存在氢原子，所以也可以作为氢离子注入的源气使用，相对于使用氢气，使用磷烷作为源气产生氢离子并不需要通入其他气体进行混合，而且使用磷烷不仅可以产生质量数为1的氢离子，还可以产生与质量数为1的氢离子数量相当的质量数为2的氢离子团，这种氢离子团携带2个氢原子，即采用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种注入剥离中氢离子注入的方法，其特征在于，所述方法包括：注入氢离子，所述氢离子包括质量数为1的第一氢离子和质量数为2的第二氢离子团。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二氢离子团占所述氢离子质量的20~80wt%。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述注入氢离子的顺序为：先注入质量数为2的第二氢离子团，再注入质量数为1的第一氢离子。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二氢离子团的注入能量大于所述第一氢离子的注入能量；
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二氢离子团的注入能量不低于50KeV；
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述质量数为1的氢离子和质量数为2的氢离子团的气源为磷烷。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氢离子的总剂量≥5E16个。
8.一种注入剥离方法，其特征在于，所述注入剥离方法包括权利要求1~7任一项中所述的注入剥离中氢离子注入的方法。
9.根据权利要求8所述的注入剥离方法，其特征在于，
10.根据权利要求9所述的注入剥离方法，其特征在于，步骤（3）中所述退火的温度为150~250℃；所述退火的时间为0.1~0.5h。
...【技术特征摘要】
1.一种注入剥离中氢离子注入的方法，其特征在于，所述方法包括：注入氢离子，所述氢离子包括质量数为1的第一氢离子和质量数为2的第二氢离子团。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二氢离子团占所述氢离子质量的20~80wt%。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述注入氢离子的顺序为：先注入质量数为2的第二氢离子团，再注入质量数为1的第一氢离子。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二氢离子团的注入能量大于所述第一氢离子的注入能量；
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二氢离子团的注入...
【专利技术属性】
技术研发人员：王世冲，母凤文，郭超，
申请(专利权)人：青禾晶元晋城半导体材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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