通过高温热退火改善薄层品质制造技术

本发明专利技术涉及一种用于形成在半导体材料中包含取自供体基片的层的结构体的方法，所述方法包括下列连续步骤：（ａ）注入原子物种以在所述供体基片中在给定深度形成脆化区；（ｂ）组装所述供体基片与受体基片；（ｃ）通过实现在高温下进行的剥离退火提供能量从而在所述脆化区剥离所述取自供体基片的层；（ｄ）对获取的所述层进行修整处理以改善所述层的表面状况，其特征在于在剥离步骤（ｃ）中，高温剥离退火随着使得达到高温的上升而发展，所述高温相当于最大剥离退火温度，其特征还在于以防止在剥离后所获得的所述结构体的表面上出现明显缺陷性的方式限制暴露于所述高温的持续时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及复合结构体的制造。更准确而言，本专利技术提出了一种用于形成在半导体材料中包含取自供体基片的层的结构体的方法，所述方法包括下列连续步骤(a) 注入原子物种以在所述供体基片中在给定深度形成脆化区；(b) 组装所述供体基片与受体基片；(C)提供能量从而在所述脆化区剥离所述取自供体基片的层；(d)对移除的所述层进行修整处理以改善其表面状况
技术介绍
以上提到的这些类型的方法对于本领域的技术人员来说都是已知的。SmartQitTM类型的方法是对应于本专利技术优选实施方式的一个实例。这样的方法使得能够制造在半导体材料中包含薄层的结构体。为获得关于上述技术的细节，本领域的技术人员例如可以参考J.-P. COLINGE, Hon-o"-7mw/ator fec/wo/ogv: wafer/a/s to KLS7，化co"c/ W"ow "， 第50页 第51页,Kluwer Academic Publishers, 1991 。通过这类方法获得的结构体能够应用于微电子学、光学和/或光电子学的领域。获取的层在硅中时这些结构体是绝缘体上硅(SOI)类型，或者，获取的层在应变硅中时这些结构体是应变SOI (sSOI)类型。还可以得到其他类型的复合结构体。步骤(a)包括在供体基片中注入一种或更多种离子化的物种，其随后将根据注入能量形成缺陷被或多或少地嵌埋的区域。这些缺陷能够生长并导致步骤(c)中获取的层被剥离。步骤(c)中利用的能量至少部分通过剥离退火以热的形式供给。因此，4必须考虑热量收支(也就是，在第一种方法中，温度/热处理持续时间对)以确定剥离待移除的层的时刻。除了热量收支之外，温度分布(炉顶与炉底之间)也是重要的。在步骤(C)中进行剥离之后，通常可以观察移除层的粗糙度、缺陷和/或表面的晶体质量的下降。考虑到指定的应用，所使用的结构体的表面状况的规格通常极为严格薄层的粗糙度是在一定程度上决定将在结构体上制造的元件的品质的参数。为处理这些表面缺陷，可以实施修整处理，目的在于符合最终的粗糙度要求，即，基片的自由面必须满足其随后的用途。这些修整步骤相当于该方法的额外步骤，其往往使得该方法更为复杂且更为昂贵。减少诸如以上提到的那些表面缺陷的公知方法包括在"高温"(在本说明书中通常对应于超过50(TC的温度)进行剥离退火(步骤C)。文献US 2003/0216008和WO 2005/086228提供了该剥离退火的实例，特别是使晶片暴露于"高温"以给定的持续时间从而引发剥离。这些文献证明了在"高温"下部分进行剥离退火时粗糙度下降，从而其使得修整步骤得以简化。事实上，据认为延长"高温"下的剥离退火的行为可"消除"某些由剥离产生的表面缺陷。不过，在这样的温度下执行剥离退火的行为也产生了不希望有的效果有时很难由制得的结构体剥离供体基片。这通常可由当组装体经历"高温"时供体基片和制得的结构体在剥离界面的再附着现象来解释。
技术实现思路
本专利技术提出减轻上述问题，特别是提出通过减少再附着的危险而使得能够执行"高温"剥离退火。鉴于此，本专利技术提出一种用于形成在半导体材料中包含取自供体基片的层的结构体的方法，所述方法包括下列连续步骤(a)注入原子物种以在所述供体基片中在给定深度形成脆化区；(b)组装所述供体基片与受体基片；(c)通过实现在高温下进行的剥离退火提供能量从而在所述脆化区剥离所述取自供体基片的层；(d)对获取的所述层进行修整处理以改善其表面状况，其特征在于在剥离步骤(c)中，所述高温剥离退火随着使得达到高温的上升，即上升斜坡而发展，所述高温相当于最大剥离退火温度，其特征还在于以防止在剥离后所获得的结构体的表面上出现明显缺陷性的方式限制暴露于所述高温的持续时间。该方法的各个方案优选而非限制性地为下列方案-暴露于所述高温的持续时间(D)小于或等于作为所述高温的线性函数(L)的极限值，-所述线性函数的形式为D = -3/5 HT + 450，其中HT和D分别是以摄氏度表示的所述高温和以分钟表示的暴露于所述高温的持续时间，-暴露于所述高温的持续时间(D)等于所述极限值(L)，-暴露于所述高温的持续时间以所述上升后紧接着为温度降低的下降，即下降斜坡的方式而为空值，-在所述上升中温度每分钟增加l(TC，-在所述下降中温度每分钟降低10°C，-在所述上升期间所述高温达到的最大值大于50(TC，-在所述上升期间所述高温达到的最大值大于600。C，-在所述上升期间达到的最大温度为700°C 750°C，-注入步骤(a)是联合注入步骤，优选注入的物种是氢和氦，典型的是首先注入氢，另外，本专利技术涉及进行了本专利技术的方法的步骤(a)、 (b)和(c)之后得到的绝缘体上硅类型的结构体，所述结构体的剥离后测定的粗糙度对于10x10 nm2的表面为10埃RMS。附图说明本专利技术的其他特征和有利之处将通过下列描述而进一步显现出来，这些描述纯粹是说明性的而非限制性的，并且必须 考附图理解，图中图1表示根据本专利技术的剥离退火过程中完成的热量收支，图2表示如现有技术中所公知的剥离退火过程中完成的热量收支，图3表示相对于剥离退火过程中达到的最大温度，剥离后的SOI结构体的平均粗糙度(以DWN雾度表示)，暴露于最大温度的持续时间分别等于0分钟、10分钟和30分钟，图4a、 4b和4c表示通过执行已知类型的剥离退火得到的SOI结构体的剥离后观察到的缺陷图，其中暴露于"高温"的持续时间等于30分钟，"高温"等于500。C (4a)、 600°C (4b)和675°C (4c)，图5表示通过执行本专利技术的剥离退火得到的SOI结构体的剥离后观察到的缺陷图，显示的温度"峰"等于675i:，图6是描述在己经历剥离退火的结构体中按照剥离容易性得到的结果的表格，其中"高温"值和暴露的持续时间是变量，图7表示相对于剥离退火过程中达到的最大温度，剥离后的SOI结构体的平均粗糙度(以DWN雾度表示)，这些结构体各自通过不同类型的注入得到氢+氦，氦+氢，仅有氢，图8表示相对于剥离退火过程中达到的最大温度，在10x10 (^12表面上测定的平均局部粗糙度RMS，这些结构体各自通过不同类型的注入得到氢+氦，氦+氢或仅有氢，图9是将通过在不同注入条件和几个"高温"值执行本专利技术的剥离退火而剥离的"可行性"组合在一起的表格。具体实施例方式正如已经提及的，本专利技术涉及根据在本文的
技术实现思路
中提及的概述性步骤(a) (c)或(d)制造在半导体材料中包含取自供体基片的层的结构体。通过在已经由注入物种而脆化的供体基片处进行剥离得到半导体材料中的层。特别是，本专利技术可改善通过执行Smart CutTM类型方法而得到的结构体的品质，尤其是通过在可能进行的修整步骤之前减小剥离退火后得到的结构体的粗糙度和缺陷性来进行所述改善。本专利技术还能够使这些修整步骤最简化，由此使得所述方法的持续时 间縮短。在本专利技术的方法的情况中，为获得SOI型结构体，对在供体基片中 进行注入(步骤(a))的不同条件和剥离退火(步骤(c))的不同条件进行 评估。因而，根据三种变体(记为H、 H+He和He+H)执行注入步骤(a)。H:仅注入氢(将在本文中讨论的条件对应于浓度等于1.0xl016cm—2、 注入能等于32keV);He+H:顺次联合注入氦和氢(将在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成在半导体材料中包含取自供体基片的层的结构体的方法，所述方法包括下列步骤：　（ａ）注入原子物种以在所述供体基片中在给定深度形成脆化区；　（ｂ）组装所述供体基片与受体基片；　（ｃ）通过实现在高温下进行的剥离退火提供 能量从而在所述脆化区剥离所述取自供体基片的层；　（ｄ）对获取的所述层进行修整处理以改善所述层的表面状况，其特征在于在剥离步骤（ｃ）中，高温剥离退火随着使得达到高温的上升而发展，所述高温相当于最大剥离退火温度，其特征还在于以防止在剥离后 所获得的所述结构体的表面上出现明显缺陷性的方式限制暴露于所述高温的持续时间。

【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：康斯坦丁布德尔，古耶特芳阮，沃尔特施瓦岑贝格，
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]