制造复合材料晶片的方法以及相应的复合材料晶片技术

本发明专利技术涉及制造复合材料晶片的方法，特别是涉及制造绝缘体上硅类型的晶片的方法，该方法包括以下步骤：提供施主衬底；形成绝缘层；提供操作衬底；在所述施主衬底中创建预定的分离区；将所述施主衬底附接到操作衬底；以及在所述预定的分离区分离所述施主衬底，以获得所述复合材料晶片。为了能够在随后的制造操作中对所述施主衬底的剩余部分进行更频繁的再利用，本发明专利技术的特征在于：设置在所述施主衬底上的所述绝缘层具有５００的最大厚度，或者所述绝缘层是通过沉积来设置的或者所述绝缘层仅设置在所述操作衬底上。此外，本发明专利技术还公开了硅上硅型晶片的制作方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制造复合材料晶片的方法，特别是涉及制造绝缘体上硅(silicon on insulator)类型晶片的方法以及相应的复合材料晶片。
技术介绍
复合材料晶片，特别是绝缘体上硅(SOI)类型晶片，是半导体衬底， 在现代半导体器件中，随着尺寸的减小，其对确保更高的速度起着决定 性的作用。然而，制作这种复合材料晶片的工艺必需满足至少两项基本 要求。首先，层叠结构的晶片的几乎整个表面都需要达到良好的晶体品 质，其次，在制作中不能带来额外的成本。所谓的Smart-CutTM类型的制作工艺是满足上述要求的一种方法，其中来自施主衬底(donor substrate)的层被转移到操作衬底(handle substrate) 上。这是通过对两个衬底进行键合(bonding)并且在之前已经形成在初 始施主衬底中的预定的分离区处对施主衬底进行分离而实现的。预定的 分离区是事先通过在施主衬底中注入例如氢离子和/或稀有气体离子等原 子物质(atomic species)而形成的。这种方法的优势在于，在多次制作操 作中，可以对从其中转移了层的施主衬底进行多次再利用。然而，看起 来，被转移的层的晶体品质随着操作的进行而下降。因此，己经提出了 一定数量的额外措施来克服这个问题。曰本专利申请第JP11-297583号提出了诸如对施主衬底进行抛光等 额外工艺步骤以去除晶片的边缘处的表面阶梯(surface step)。该步骤在 将层转移到操作衬底上之后执行。之后，在将施主衬底的剩余部分作为 新的施主衬底在后续的制作操作中进行使用之前，执行第二个精抛光步 骤。'另外，美国专利申请第US2003/029957号提出了在进行抛光前对被 回收利用的施主晶片进行额外的热处理的步骤。然而，看起来，即使通5过额外的工艺步骤可以实现晶体品质的提高，但是再利用的次数仍然很 低，'不能令人满意。美国专利第US 6,211,041号不涉及对施主衬底的再利用，而是公开 了一种方法，该方法从一开始就提供避免形成晶格缺陷(crystal defect) 的具有低氧含量的硅衬底。然而，与其它两种方法一样，该方法事先需 要特殊的额外步骤来制造减少了氧含量的硅衬底，而且另外，施主衬底 的可再利用次数仍然很低，不能令人满意。
技术实现思路
鉴于上述问题以及现有技术中的措施不能令人满意地克服这些问 题，.本专利技术的目的是提供一种制造复合材料晶片的方法，该方法使得对 使用过的施主衬底的再利用次数得到增加，并且同时，该方法使得可以 制作高质量的复合材料晶片而无需其它额外的处理步骤。利用根据权利要求1的特征的制造复合材料晶片的方法来实现该目 的。令人惊讶的是，与在现有技术中已知的方法相比，已经发现，通过 将形成在施主衬底(被转移的层所源自的衬底)上的绝缘层的厚度保持 在不超过500A的值，施主衬底的晶体品质可以保持得更好，在多次制造 操作中也是如此。另外，不再需要诸如在现有技术中所提出的大量的额 外步骤。使用本专利技术的方法，Smart-CutTM技术所固有的去除表面阶梯和表面粗糙的表面抛光步骤足够了 。根据本专利技术的方法的优选实施方式还可以包括在步骤d)之前的在操 作衬底上形成第二绝缘层的步骤。对于那些需要更厚的绝缘层的应用而 言，通过操作衬底上的绝缘层可以提供所缺乏的厚度，由此保持施主衬 底的晶体品质，因此本专利技术并不限于需要薄绝缘层的应用。,根据一种变型，本专利技术的方法还可以包括在步骤d)之前的在第一绝 缘层上沉积第三绝缘层的步骤。在该情况下，优选地在低温条件下进行 沉积，具体地说是在40(rC到60(TC之间的温度范围中。已观察到，与现 有技术中制备具有相同绝缘层厚度(但完全通过热生长形成)的复合材 料晶片的方法相比，尽管施主衬底上的绝缘层变得更厚，但是在多次制6作操作中晶体品质保持得更好。该优势可归结为这样一个事实，即，所施加的总的热堆积(thermal budget)低于其中通过热处理来完成整个厚 度的情况。.根据优选实施方式，第一绝缘层可以是通过氧化而形成的隔热 (thermal insulating)层。已经发现，由于用于获取绝缘层的热处理步骤 导致了施主衬底的晶体品质的下降，因此该步骤是与可再利用次数相关 的决定性步骤之一。然而，只要将第一绝缘层的厚度保持得低，则仍然 可以使用热处理，因此利用一种更好理解、容易执行并且还在最终结构 中在顶层与隐埋氧化物(buried oxide)之间设置了界面的方法。与其它 的层形成工艺相比，该方法的最终结构具有更高的质量。同时，仍然可 以实现上述有利效果。取决于热生长的层的厚度，甚至有可能在高达IOOO'C的温度执行层 形成工艺步骤以对工艺进行加速。根据一种变型，优选地将生长温度保 持在低于95(TC的值，优选地保持在低于85(TC的值，在该情况下，尽管 生长相同厚度的层所需的时间变长，但是施主衬底的晶体品质保持得更 好。根据优选实施方式，在步骤d)中，在施主衬底的第一绝缘层或第三 绝缘层的表面发生附接。因此， 一旦设置了第一绝缘层或第三绝缘层， 施主衬底不需要再经历可影响其晶体品质的其它的层形成工艺。因此， 对施主衬底的再利用次数可以得到进一步增加。如果在复合材料晶片中 需要另外的层，优选地将这些额外的层设置在操作衬底上。根据权利要求6的方法同样可以实现本专利技术的目的。与上面所述的 相同，看起来与施主衬底的可再利用次数有关的决定性步骤是在初始施 主衬底上形成绝缘层的步骤。令人惊讶的是，与其中使用标准的热处理 来形成绝缘层的情况相比，针对相同的绝缘体厚度，形成绝缘层的沉积 工艺导致了更高的可再利用次数。根据优选实施方式，本专利技术的方法还包括步骤e)之后的步骤f)，该 步骤f)具体地说在中性气氛下利用热处理来增加绝缘层的密度。 一般而 言，经沉积获得的层的密度低于热生长的层的密度，例如，经沉积获得的层是疏松的。但是通过在中性气氛下执行热处理(具体地说，在几个 小时中)可以克服这种不利之处。由于密化发生在施主衬底已经分离之 后，因此施主衬底的晶体品质不会受到该热处理的负面影响。有利的是，可以在较低的温度来执行沉积步骤，具体地说是在低于750'C的温度，具体地说是在400。C到60(TC的范围内。在该温度范围内， 可以保持高产出量。根据优选实施方式，在步骤d)中，在施主衬底的第一绝缘层的表面 发生附接。这种方式确保了施主衬底不再经历可能影响其晶体品质的另 外的热处理，从而可以进一步增加对施主衬底的再利用的次数。如果在 复合材料晶片中需要另外的层，优选地将这些额外的层设置在操作衬底 上。根据权利要求IO所述的方法也可以实现本专利技术的目的。在该另选方 法中，绝缘层不再像在现有技术中那样形成在施主衬底上，而是形成在 操作衬底上。转移层是由施主衬底来提供的，根据本实施方式，所述施 主衬底不经受通常的热处理来获得绝缘层，因而施主衬底的晶体品质不 受与绝缘层形成工艺相关的任何热堆积的影响。因此，与现有技术相比， 对施主衬底的再利用次数更高。优选地，在步骤e)中，在施主衬底的表面发生附接。在该情况下， 确保了施主衬底不再经历与施主衬底的层形成工艺相关的热堆积。优选地，对于所有上述方法而言，第一绝缘层和/或第二绝缘层和/ 或第三绝缘层是二氧化硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造复合材料晶片、特别是绝缘体上硅类型晶片的方法，该方法包括以下步骤：　ａ）提供施主衬底（１），　ｂ）在所述施主衬底（１）上形成第一绝缘层（３），　ｃ）在所述施主衬底（１）中形成预定的分离区（７），　ｄ）将所述施 主衬底（１）附接到操作衬底（９）上，以及　ｅ）在所述预定的分离区（７）处分离所述施主衬底（１），由此将所述施主衬底（１）的层（１３）转移到所述操作衬底（９）上以形成复合材料晶片（１１），该方法的特征在于　所述第一绝缘层（３）被形 成为具有５００＊或更小的厚度，其中，所述方法重复超过三次，优选的是重复五到十次，其中，将已经从其转移了所述层（１３）的所述施主衬底作为施主衬底进行再利用。

【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：帕特里克雷诺，奥列格科农丘克，
申请(专利权)人：硅绝缘体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]