应变层的松弛与转移制造技术

本发明专利技术涉及在目标基板上形成至少部分地松弛的应变材料的方法，该方法包括相继执行的以下步骤：在中间基板上从应变材料层形成岛；通过第一热处理来至少部分地松弛所述应变材料岛；以及，将所述至少部分地松弛的应变材料岛转移到所述目标基板。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在半导体器件制造中所使用的可协变基板(compliant substrate)的 领域，具体来讲，涉及利用可协变基板的应变异质外延岛的松弛以及松弛的应变岛到某一 支撑基板的至少部分地转移(transfer)，其可以适当地用于后续的半导体制造工艺。
技术介绍
当天然大块基板(native bulk substrate)无法得到或过于昂贵时，常常通过晶 种基板上的异质外延来形成可用材料，其中，晶种基板具有不适宜的原子晶格间距以及不 同的热膨胀系数。这导致对于生长在其上的层的材料质量的有害影响。它们具有较高的位 错密度、一些裂纹以及压缩或扩张应变，这些将导致随后在其上制造的器件(例如，光电子 器件或光伏器件)的效率降低。因而，在本领域中，在异质外延膜与最终基板之间设置了可协变层(例如，低粘度 层)，以通过热处理来缓解应力。然而，目前所使用的使应变异质外延膜松弛的方法通常对于抑制翘曲等方面不能 显示出令人满意的结果。此外，在晶种(生长)基板上生长的异质外延膜到被用于进一步 制造特定半导体的另一基板的转移提出了保持异质外延膜完好的问题，这是一般来讲，具 体地，提出了移除晶种基板而不损伤异质外延膜的问题。因此，本专利技术潜在的问题是提供一种在目标基板上形成可靠松弛且完好的应变膜 (岛)的方法，该方法适于制造半导体器件。
技术实现思路
通过根据权利要求1所述的在目标基板上形成至少部分松弛的应变材料岛的方 法来解决上述问题，该方法包括连续地执行以下步骤用应变材料层在(中间)基板上形成岛；通过第一热处理使应变材料岛至少部分松弛；以及将至少部分松弛的应变材料岛转移到目标基板。要松弛的材料可以是例如III/V材料、III/N材料、二元材料、三元材料、四元材 料、极性材料、非极性材料或半极性材料之类的半导体材料。通过对应变材料层进行构图来 实现岛的形成。在以下描述中，术语“应变材料”表示由应变材料层形成的应变材料层或应 变材料岛。根据该方法，当应变材料是极性的时，对于C平面III/N材料，当通过以下步骤来 执行处理时，可以保持松弛应变材料的与适于任何随后的层外延生长的晶种基板上生长的 面相对的面的极性在晶种基板上生长应变材料，然后进行两步转移处理，即，从晶种基板 转移到中间基板(即，形成有岛的基板)，和从中间基板转移到目标基板。可以完全地在中间基板上执行应变材料层的松弛(无论是部分松弛还是完全松 弛)。从而，原则上将已经松弛的应变层转移到不需进一步松弛热处理的目标基板，因此，在用于进一步制造步骤的目标基板上进行热处理不会导致至少部分松弛的已经转移的应变 层的翘曲。应变材料意味着材料的晶格参数与其计入测量误差的标称晶格参数不同。该应 变可以是扩张应变也可以是压缩应变。然而，应注意的是，如果需要，可以在转移到目标基板之后通过热处理来开始使至 少部分松弛的应变层进一步松弛。从而，与现有技术相比，提高了应变材料层的松弛处理的 灵活性。具体来讲，对于在中间基板上的热处理可以适当地选择用于促进松弛所使用的可 协变材料，如果需要，可以在目标基板上进行后续的额外热处理。此外，可以在晶种基板上生长应变材料层，并且将其转移到上面形成有岛的(中 间)基板。在这种情况下，将应变材料层从晶种基板转移到中间基板的步骤可以包括在应 变材料层上沉积低粘度层(具体来讲是氧化物层或聚合物层，它们是可协变层)，并且将低 粘度氧化层键合(bound)至中间基板。同样地，将至少部分松弛的应变材料层转移到目标基板的步骤可以包括在至少 部分松弛的应变材料(即，至少部分松弛的岛)上沉积高粘度层(具体来讲是第二掩埋层 (例如，氧化物层))，并且将高粘度层键合至目标基板。因而，通过兼顾应变材料层的键合与至少部分松弛(借助可协变材料)而沉积的 层，可以容易地实现到中间基板的转移。低粘度层可以包括不同的各个层，并且至少包括 可协变材料层(松弛层)。用可协变材料来特别表示那种在高于通过热处理所达到的玻璃 化转变温度的温度下表现出一些回流(例如，由于某些玻璃化转变)的材料。回流(熔体 流)导致应变材料层(其上沉积有低粘度层，例如上述的掩埋(氧化物)层)的弹性应力 松弛。例如(下面也会进行讨论)，适当的可协变材料包括硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)或者含 有B (BSG)或P (PSG)的SiO2混合物。例如，含4. 5 %的硼和2 %的磷的低粘度BPSG层的玻 璃化转变温度大约是800°C。大多数低粘度氧化物材料的玻璃化转变温度为大约600°C至 700°C，然而，高粘度氧化物材料的玻璃化转变温度超过1000°C，优选地超过1200°C。如上所述，可以预见到，在对中间基板进行第一热处理期间部分松弛以及将部分 地松弛的应变材料层转移到目标基板之后，执行应变材料层的第二热处理。在这种情况下， 允许在部分松弛的岛与目标基板之间进行键合的层是第二可协变层或者低粘度层，并且本 专利技术的方法还包括以下步骤通过第二热处理来使转移到目标基板的至少部分松弛的应变 材料松弛。在于此公开的方法的上述示例中，在将应变材料层从晶种基板转移到中间基板之 前，可以对其进行构图，从而形成通过空隙(沟槽)隔开的应变材料岛。与连续应变层相比， 这些岛能够实现热处理期间更加有效的松弛，而没有明显的翘曲。在特定情况下，可以在构图之前在晶种层中执行注入，以在削弱层 (weakenedlayer)下面形成沟槽。在图案上沉积低粘度层，使得该低粘度第一层不完全地填 充这些沟槽。然后，将这些岛键合至中间基板，并且在削弱区域执行分离。另选地或另外地，在将应变材料层从晶种基板转移到中间基板之后，可以对应变 材料层进行构图，从而形成由间隙隔开的应变材料岛，其中，具体来讲，间隙向下延伸至中 间基板，使得实质上间隙的底部上没有残留低粘度层的任何材料，或者执行构图，使得低粘 度层保持某个预定的厚度。将间隙(沟槽)向下刻蚀直至中间基板或者进入中间基板，使得 低粘度层的材料仅在间隙的侧壁处曝露，以改进松弛步骤并减少低粘度层的成分(例如，在硼磷硅酸盐玻璃的情况下，B原子与P原子)的扩散。也可以在这里所公开的用于在目标基板上形成至少部分松弛的应变层的方法的 更靠后的步骤中执行应变材料层的构图。从而，根据一个实施方式，在应变材料层上沉积第 二掩埋层(作为高粘度层)，并且在使应变材料层至少部分松弛之前对第二掩埋层及应变 材料层二者进行构图。这种构图使得仅在岛处键合至目标基板。可以通过导致削弱层的离子注入以及随后的热处理来促进晶种基板的分离，从而 有意地在削弱层中导致裂纹。根据一个实施例，在此公开的方法包括以下步骤在晶种基板上生长应变材料层；在应变材料层下面的晶种基板中注入离子，以形成削弱层，以及在优选地低于第一可协变材料的回流温度的温度下，通过第三热处理使低粘度层 和应变材料在削弱层处与晶种基板分离开。可以在转移之后进行构图。在这种情况下，削 弱层完全形成在晶种层内，可以实现削弱层的均勻(平滑)轮廓(离子注入轮廓)，这对于 以整齐的边缘进行分离是有利的。也可以在应变层中进行削弱层，这也可以得到均勻轮廓。 在另一种情况下，削弱层包含位于填充了低粘度层(掩埋层)的间隙的底部的部分，并且， 转移之后的表面应是平滑的，并且在键合至目标基板并转移到目标基板本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种在目标基板上形成至少部分松弛的应变材料岛的方法，该方法包括相继执行的以下步骤：用应变材料层在中间基板上形成岛；通过第一热处理使应变材料岛至少部分松弛；以及将至少部分松弛的应变材料岛转移到所述目标基板上。

【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：法布里斯·勒泰特，
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