制造包括位于支撑衬底上的功能化层的半导体结构的工艺制造技术

制造包括位于支撑衬底上的功能化层的半导体结构的工艺。本发明专利技术涉及一种制造包括位于支撑衬底（3）上的第一功能化层（4）的半导体结构（1）的工艺，所述工艺包括以下步骤：（a）在源衬底（2）中注入离子物质，所述源衬底（2）包括：所述功能化层（4）和相对于注入方向位于所述功能化层（4）下面的牺牲缓冲层（5），所述离子物质被注入到限制源衬底（2）的包括缓冲层（5）的至少一部分和功能化层（4）的上部（20）的厚度的深度；（b）将源衬底（2）接合到支撑衬底（3）；（c）使所述源衬底（2）破裂并且向支撑衬底（3）传递源衬底（2）的上部（20）；（d）通过相对于功能化层（4）的选择性蚀刻去除缓冲层（5）。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术的领域是电子、光学和光电子产业中使用的半导体衬底涉及的领域，更具体地，涉及三维(3D)结构中使用的半导体衬底的领域。本专利技术更具体地涉及制造包括位于支撑衬底上的功能化层的半导体结构的工艺。
技术介绍
半导体结构用作用于形成电子、光电子等器件的基础。为了提高所述器件的性能，已开发了用于增加每单位面积的蚀刻电路的密度的方 法。然而，电路的小型化在物理上受到限制。三维(3D)集成方法已被开发，其中，除了对减小电路大小的研究之外，所述电路被叠置以形成3D结构并经由竖直的互连件连接。在本文中，术语“竖直”是指垂直于形成有这些电路的衬底的主面的方向。这种类型的结构的制造通常需要通过Smart Cut 型的工艺在支撑衬底上连续传递(transfer)构成它们的层。实际上，这些层被独立地在“源”衬底上生产，其中，通过注入形成用于限定要传递的层的脆化区。该传递涉及将每个层连续接合(bonding)在支撑衬底上或者在已经传递到支撑衬底上的层上。所述接合通常是通过分子粘附的接合。在接合之后将能量输入到脆化区，以沿着脆化区产生源衬底的劈裂(cleavage)，接着，层被传递到支撑衬底上。传递的层的上表面(B卩，传递的层的与接合到支撑衬底的表面相反的表面)具有由于脆化区的破裂或者分离造成的特定的粗糙度级别。已知层的传递通常要求接合或者传递之后的退火操作，退火操作增强分子粘附(“稳定”退火)和/或平坦化传递的层的表面(“平滑”退火)。然而，这种退火操作在特定情况下有问题，特别是用于3D结构中的“功能化”层的接合。在本文中，术语“功能化层”(也被称为“有源层”)是指已被处理为具有一个或者更多个功能的半导体层。功能化因而可以包括掺杂(p-n结的创建)、“图案”的蚀刻(S卩，为了创建电子微部件通过切割获得的设计)、竖直电连接的注入(“通路”)等。然而，所产生的这些有源层是易碎的且是非均质的。因而，过度的温度增加可能损坏它们并且使它们不可用。仅仅进行低温退火操作(低于500°C )已被提出。然而，申请人发现在此温度下的平滑退火对于给予传递的层所要求的均匀性是不充分的。另外，由于简单抛光步骤使传递的层的均匀性劣化，所以可以完成此退火处理的简单抛光步骤是有问题的。因而，修整(finishing)是很难进行的步骤，并且，获得的表面状态太粗糙(通常在IOnm rms的数量级,而目标粗糙度是Inm或者更小的数量级)以至于不能在获得的结构上叠置其它有源层。本专利技术旨在克服这些缺陷。本专利技术特别旨在允许制造包括具有优异表面状态的功能化层的3D结构而不需要 极大的温度增加。本专利技术的另一个目的是总体上改进要求传递功能化层的步骤的半导体结构的制造工艺，其中，不会超过约500°C的温度。
技术实现思路
为了实现以上概括的目的，本专利技术涉及一种制造包括位于支撑衬底上的第一功能化层的半导体结构的工艺，所述工艺包括以下步骤(a)在源衬底中注入离子物质，该源衬底包括-所述第一功能化层,所述第一功能化层包括位于表面的第一金属导电电极，-牺牲缓冲层，相对于注入方向位于所述第一功能化层下面，所述离子物质被以限制源衬底的上部的厚度的深度注入，所述上部包括所述牺牲缓冲层的至少一部分、所述第一金属导电电极、所述第一功能化层，(b)提供包括第二功能化层的支撑衬底，所述第二功能化层包括位于表面的第二金属导电电极；(C)将所述源衬底接合到所述支撑衬底，所述第一金属电极和所述第二金属电极位于接合界面；(d)使所述源衬底破裂并且将所述源衬底的所述上部从源衬底传递到所述支撑衬底；(e)通过相对于功能化层的选择性蚀刻去除所述牺牲缓冲层。所述牺牲缓冲层因而优选地由允许相对于所述第一功能化层的材料选择性蚀刻的材料制成。根据本专利技术的一个有利实施方式，所述牺牲缓冲层包括用于限定注入物质的层。例如，所述限定区域是所述牺牲缓冲层的掺杂了硼的区域。优选地，所述牺牲缓冲层的厚度在IOnm到I μ m之间。根据本专利技术的一个具体实施方式，所述牺牲缓冲层由二氧化硅制成。在此情况下，所述牺牲缓冲层的选择性蚀刻有利地是使用酸(具体地使用氢氟酸)的湿法化学蚀刻。另外，还可以应用用于修补传递的第一功能化层的缺陷的热处理，所述热处理以低于使所述第一功能化层或者所述支撑衬底损坏的热预算或更高热预算的热预算进行。所述接合步骤(C)可以包括以200°C到500°C之间的温度进行稳定退火。根据本专利技术的一个具体实施方式，所述支撑衬底还包括第二功能化层。例如，所述源衬底的所述第一功能化层和/或所述支撑衬底的所述第二功能化层包括位于所述接合界面的电极，所述电极提供所述源衬底的所述第一功能化层和所述支撑衬底的所述第二功能化层之间的电接触。所述第一金属电极和所述第二金属电极有利地由选自钨、钛、钼、钴、镍和钯的金属制成。附图说明本专利技术的其它特征和优点将从阅读以下一个优选实施方式的描述得到。将参照附图给出描述，其中 图I是根据本专利技术的制造半导体结构的工艺的步骤的示意图。具体实施例方式包括第一功能化层的源衬底的形成图I (a)例示源衬底2的示例。源衬底2是由任意半导体或者非半导体材料制成的大块(bulk)衬底或者复合衬底(即，由叠置的不同材料的层形成)。源衬底2包括位于其一个面(称为“上面”)上的第一功能化层4。第一功能化层4可以包括p-n结和/或不同材料的多个层的重叠。有利地，第一功能化层4包括位于表面处的导电第一金属电极7a,例如，由选自W、Ti、Pt、Pd、Ni、Co等的一种或者更多种金属构成。当存在这种第一金属电极7a时，其厚度必须足够小以允许通过电极7a注入诸如氢和/或氦的离子物质。因而，第一金属电极7a的厚度通常小于O. 5 μ m。第一功能化层4的上表面201是源衬底2的自由表面，旨在被接合到支撑衬底以将第一功能化层4传递到所述支撑衬底上。在第一功能化层4下面是缓冲层5，如以下描述，缓冲层5是旨在用于修整在将第一功能化层4传递到支撑衬底上之后获得的半导体结构的牺牲层。为此，牺牲缓冲层5由相对于第一功能化层4的材料能够被选择性地去除的材料制成。例如，如果第一功能化层4包括高掺杂硅，则牺牲缓冲层5可以由未掺杂或者轻掺杂的硅制成。根据另一个示例，如果第一功能化层4包括一种或者更多种硅基材料，则牺牲缓冲层5可以由二氧化硅(SiO2)制成。为了形成所述源衬底2，在基础衬底200上形成牺牲缓冲层5，接着在牺牲缓冲层5上形成第一功能化层4。可以按照被选择材料的功能，通过任何适当技术形成牺牲缓冲层5。例如，可以通过任何沉积或者外延技术形成牺牲缓冲层5，或者另选地，如果牺牲缓冲层5由基础衬底的氧化物构成，则通过基础衬底200的氧化来形成牺牲缓冲层5。牺牲缓冲层5的厚度被选择为IOnm到I μ m之间。可选地，修整步骤可以在形成牺牲缓冲层5之后进行，旨在促进形成第一功能化层4。所述修整可以包括湿法蚀刻、干法蚀刻、抛光或者这些工艺的组合。可以按照所述第一功能化层4的性质的功能，通过任何适当技术形成所述第一功能化层4。 例如，如果第一功能化层4包括导电第一金属电极7a，则第一功能化层4可以通过沉积一个或者更多个适当的金属层而形成。如果第一功能化层4是连续的，则第一功能化层的形成可以包括在牺牲缓冲层5的整个表面上进行沉积。·另选地，如果第一功能化层由图案形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造包括位于支撑衬底（3）上的第一功能化层（4）的半导体结构（1）的工艺，所述工艺包括以下步骤：（a）在源衬底（2）中注入离子物质，所述源衬底（2）包括：？所述第一功能化层（4），所述第一功能化层（4）包括位于表面的第一金属导电电极（7a），？牺牲缓冲层（5），该牺牲缓冲层（5）相对于注入方向位于所述第一功能化层（4）下面，所述离子物质被以限制所述源衬底（2）的上部（20）的厚度的深度注入，所述上部（20）包括所述牺牲缓冲层（5）的至少一部分、所述第一金属导电电极（7a）和所述第一功能化层（4），（b）提供包括第二功能化层（6）的支撑衬底（3），所述第二功能化层（6）包括位于表面的第二金属导电电极（7b）；（c）将所述源衬底（2）接合到所述支撑衬底（3），所述第一金属电极（7a）和所述第二金属电极（7b）位于接合界面（203）；（d）使所述源衬底（2）破裂并且将所述源衬底（2）的所述上部（20）从所述源衬底（2）传递到所述支撑衬底（3）；（e）通过相对于所述功能化层（4）的选择性蚀刻去除所述牺牲缓冲层（5）。

【技术特征摘要】
2011.07.28 FR 11569101.一种制造包括位于支撑衬底(3)上的第一功能化层(4)的半导体结构(I)的工艺，所述工艺包括以下步骤 (a)在源衬底(2)中注入离子物质，所述源衬底(2 )包括 -所述第一功能化层(4)，所述第一功能化层(4)包括位于表面的第一金属导电电极(7a)， -牺牲缓冲层(5)，该牺牲缓冲层(5)相对于注入方向位于所述第一功能化层(4)下面， 所述离子物质被以限制所述源衬底(2 )的上部(20 )的厚度的深度注入，所述上部(20 )包括所述牺牲缓冲层(5)的至少一部分、所述第一金属导电电极(7a)和所述第一功能化层(4)， (b)提供包括第二功能化层(6)的支撑衬底(3)，所述第二功能化层(6)包括位于表面的第二金属导电电极(7b)； (c )将所述源衬底(2 )接合到所述支撑衬底(3 )，所述第一金属电极(7a )和所述第二金属电极(7b)位于接合界面(203)； Cd)使所述源衬底(2)破裂并且将所述源衬底(2)的所述上部(20)从所述源衬底(2)传递到所述支撑衬底(3)； Ce)通过相对于所述功能化层(4)的选择性蚀刻去除所述牺牲缓冲层(5)。2.根据权利要求I所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：约努茨·拉杜，
申请(专利权)人：索泰克公司，
类型：发明
国别省市：