制造孔层的方法技术

一种在包含至少一个由可被氧化或氮化的材料形成的衬底（１０１）的结构体（１００）中制造孔层的方法，所述方法包括以下步骤：向所述衬底（１０１）中注入离子（１０），以在预定平均深度处形成注入离子集中区（１０２）；热处理经注入的所述衬底，以在所述注入离子集中区（１０２）形成孔层（１０３）；和通过热化学处理从所述衬底的一个表面起在所述衬底中形成绝缘层（１０５），形成的所述绝缘层至少部分延伸至所述孔层（１０３）中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
和
技术介绍
本专利技术涉及制造位于氧化物或氮化物绝缘层中的孔的方法。在用于电子、微电子和光电子应用的如(绝缘体上半导体)型结构体等多层结构体的制造中，通常是例如在如硅晶片等半导体材料的晶片之间插入绝缘层。此外，可能需要在绝缘结构体中形成微孔或微泡。这尤其是在要使结构体能够在绝缘层处分离时适用，如文献W0-A-2005/034218中所述。例如，文献"Structural and nuclear characterizations of defects created by noble gas implantation in silicon oxide，，(H. Assaf■等，Nuclear Instruments and Methods,B 253(2006),222-26)描述了一种在氧化硅(SiO2)层中形成微泡以降低该氧化物层的介电常数k的值并因此而降低其电容率的方法。该文献中所描述的这一方法包括利用重稀有气体离子(如氙)注入在硅衬底上形成的SiO2层。所述注入使得在S^2层中形成微泡。然而，该方法需要利用重稀有气体离子，这涉及使用特定离子源和更为昂贵的设备(注入机)。与例如利用氢或氦离子进行的注入相比，利用重离子的注入需要较高的注入能，并对注入的材料产生较多的破坏。此外，使用这样的离子，难以控制离子在氧化物层中的注入深度，并且因此而难以控制微泡延伸至的区域。现在，需要能够以精确而经济的方式在衬底中形成包含孔的绝缘层。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供能够在绝缘层中产生孔而不具有上述缺点的解决方案。为此，本专利技术提出了一种在包含至少一个由可被氧化或氮化的材料形成的衬底的结构体中，所述方法包括以下步骤·向所述衬底中注入离子，以在预定平均深度处形成注入离子集中区；·热处理经注入的所述衬底，以在所述注入离子集中区形成孔层；和·通过热化学处理从所述衬底的一个表面起在所述衬底中形成绝缘层，形成的所述绝缘层至少部分延伸至所述孔层中。这样，通过在形成绝缘层之前产生孔层，可以精确地控制孔层的形成，因为注入是在均质衬底中进行，而不必使用如重稀有气体离子等特殊离子来注入。此外，孔层与绝缘层的重叠程度(完全或部分)也可以得到精确控制，因为所需要的只是在衬底中所希望的区域处使绝缘层形成前沿停止。在本专利技术的一个方面中，通过热化学处理而形成的绝缘层延伸至跨越整个孔层。在本专利技术的一个实施方式中，表面衬底的热化学处理在氧化性气氛中进行，以形成氧化物绝缘层。在本专利技术的另一个实施方式中，衬底表面的热化学处理在氮化性气氛中进行，以形成氮化物绝缘层。在本专利技术的一个特定方面中，在热化学处理过程中将一种或多种掺杂物引入衬底中。特别是，这种或这些掺杂剂可以向绝缘层的孔中引入正电荷或负电荷。本专利技术还提出了一种制造多层结构体的方法，所述方法至少包括将第一结构体连接到第二结构体上，所述第二结构体包含衬底，所述衬底包含根据本专利技术的用于形成孔层的方法而形成的孔层和绝缘层。特别是，第一结构体可以包含如硅层等半导体材料层。这样，多层型结构体可以被形成为具有包含孔的隐埋绝缘层。本专利技术还提供了一种包含由能够被氧化或氮化的材料构成的衬底的复合结构体， 所述结构体还包含通过热化学处理所述衬底的材料而形成的绝缘层，所述绝缘层包含孔层，所述结构体的特征在于，所述层的孔为矩圆形形状，并且所述孔沿同一方向取向。 该绝缘层可以是氧化物或氮化物层。在本专利技术的一个方面中，孔层的孔容有一种或多种掺杂物，所述掺杂物选自至少 氮、硼、砷、磷、锑、铝、镓、铁、镍和钴。附图说明根据参照附图以非限制性指示进行的以下描述，本专利技术的特征和优点变得显而易见，附图中 图IA IC是显示根据本专利技术的一个实施方式在硅衬底中形成孔层和绝缘层的截面示意图； 图2是图IA IC中所进行的步骤的流程图； 图3 5是使用透射电子显微镜拍摄的显微照片，其显示了根据本专利技术的方法的一个实施方式在硅衬底中形成的微孔层，该衬底随后被氧化；·图6是显示根据本专利技术的方法的一个实施方式在氧化的硅衬底中形成的微孔的尺寸和分布的图；·图7是根据本专利技术的一个实施方式的复合结构体的示意图。 具体实施例方式本专利技术可通用于任何能够利用离子物种注入并能够被氧化和/或氮化的材料。以非限制性实例的方式，以下材料可用于实施本专利技术的方法·可氧化和/或可氮化的金属和金属合金(铁、锌、铜、钢、钛、锆等)；·结晶半导体材料，如硅、III/V材料(GaAs、GaN等)、锗及其化合物，如SiGe ；·碳化硅(SiC)。下面参照附图IA IC和2描述本专利技术的方法的一个实施方式，其适用于设计在硅衬底的氧化物层中的孔层。具体而言，本专利技术的方法包括离子注入、热处理以发展孔和热化学处理以形成氧化物或氮化物层的步骤。例如利用氢(H+)和/或氦(He)离子的衬底的离子注入在注入剂量为1 X IO15原子/cm2 1 X IO19原子/cm2 和注入能为IOkeV 200keV 的条件下进行。用于在经注入的衬底中发展孔的热处理通常在700°C 1300°C、 优选900°C 1200°C下进行10分钟 20小时、优选1小时 10小时的时间。氧化/氮化热化学处理对于氧化而言通常在70(TC 1300°C下进行，对于氮化而言在900°C 1300°C下进行，处理时间通常为数小时。如图IA所示，所述方法以注入晶片形式的硅衬底101开始，所述晶片具有例如 0. 7mm的厚度和50mm 300mm的直径(步骤Si)。在注入过程中，利用离子10，例如He离子，对硅衬底101进行轰击。离子10穿透到衬底101中并在其中预定深度处停止， 在衬底中于预定平均深度处产生注入离子集中区102。对于集中区使用术语“平均深度”， 因为注入的离子通过与硅的晶格的原子连续碰撞而失去其能量，因而它们不是全部在恰好同一深度处停止。换言之，注入离子集中区在衬底中延伸至跨越一定厚度。众所周知，衬底中注入离子集中区的平均深度由注入能决定，因而自然要考虑所使用的离子和被注入的材料的性质。在该区域中离子的集中程度由所采用的注入剂量决定。在此处所述的实例中，注入利用He离子以75keV的注入能和约8X IO16原子/cm2的注入剂量来进行。利用这些注入条件，在从衬底表面起的数百纳米的平均深度处形成注入离子集中区102，该区延伸至跨越约100纳米的厚度。当硅衬底101被注入后，进行热处理或退火以利用注入离子集中区102中的离子所产生的缺陷形成包含微孔或微泡104的层103(图1B，步骤S2)。在此处所描述的实例中， 热处理在950°C的温度进行约8小时的时间。层103具有190nm 220nm的厚度。 对于由不同材料形成的衬底和/或对于不同注入物种，用于发展微孔的热处理的温度和时间应进行调整。该方法接下来通过形成氧化硅(SiO2)层105来继续(图1C，步骤。更精确而言，使衬底101从其一侧表面(此处为衬底的被注入表面)起被氧化。为此，对衬底进行热化学处理，所述热化学处理包括将衬底置于保持在预定温度的腔室中，并且使衬底的该表面暴露于氧化性气氛。以非限制性实例的方式，氧化性气氛可以由气态氧(O2)、可选地和氢、和/或氯化氢(HCl)、和/或氩(Ar)构成。氧化性气氛也可以由水蒸气(H2O)、可选地和氢、和/或本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种在结构体（１００）中制造孔层的方法，所述结构体（１００）包含至少一个由能够被氧化或氮化的材料形成的衬底（１０１），所述方法包括以下步骤：·向所述衬底（１０１）中注入离子（１０），以在预定平均深度处形成注入离子集中区（１０２）；·热处理经注入的所述衬底，以在所述注入离子集中区（１０２）形成孔层（１０３）；和·通过热化学处理从所述衬底的一个表面起在所述衬底中形成绝缘层（１０５），形成的所述绝缘层至少部分延伸至所述孔层（１０３）中。

【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：迪迪埃·朗德吕，
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