[發明專利]制造復合材料晶片的方法及相應的復合材料晶片

有效

• 申請號: 200880001114.0
• 申請日: 2008-01-16
• 公開（公告）號: CN101558487A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: 帕特里克·雷諾;奧列格·科農丘克;米夏埃爾·司廷科
• 申請（專利權）人: 硅絕緣體技術有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762;H01L21/316
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 黃綸偉

技術領域

本發明涉及用于制造復合材料晶片、具體地說是絕緣體上硅(SOI：silicon?on?insulator)型的晶片的方法，該方法包括以下步驟：a)提供初始施主襯底(donor?substrate)，b)在所述初始施主襯底之上形成絕緣層，c)在所述初始施主襯底中形成預定分裂區(splitting?area)，d)將所述初始施主襯底粘貼到操作襯底(handle?substrate)上，以及e)在所述預定分裂區處剝離所述施主襯底，由此將所述初始施主襯底的一層轉移到所述操作襯底上，以形成復合材料晶片。本發明還涉及復合材料晶片，具體地說是根據上述方法制作的絕緣體上硅型的晶片。?

背景技術

隨著能夠實現更小的尺寸，復合材料晶片，具體地說是絕緣體上硅(SOI)型的晶片，在現代半導體器件中起著確保更高速度的決定性作用的半導體襯底。然而，制作這樣的復合材料晶片的工藝必須滿足至少兩項基本要求。首先，在分層的結構中需要滿足基本上在晶片整個表面上良好的結晶質量，第二是需要在不招致過量成本的情況下進行制作。?

滿足上述要求的一種方式是所謂的智能剝離^TM(Smart-Cut^TM)型制作工藝，在該工藝中來自施主襯底的層被轉移到操作襯底上。這是通過接合該兩個襯底并且在預先在初始施主襯底上形成的預定分裂區處剝離施主襯底來實現的。該預定分裂區是事先通過將氫或稀有氣體離子之類的原子粒種(atomic?species)植入到施主襯底中而形成的。該途徑的優點是可以多次再使用逐制作輪次地轉移出層的施主襯底。然而，所轉移的層的結晶質量會逐輪次地下降。因此，提出了多種措施來克服該問題。?

JP10114176提出額外的工藝步驟，比如拋光施主襯底以消除晶片邊緣的表面臺階。該臺階是在將層轉移到操作襯底上之后出現的。隨后，?在后續制作輪次中將施主襯底的剩余部分再次用作為新的施主襯底之前，進行二次拋光步驟。US?2003/029957則提出，在拋光之前對回收的施主晶片進行額外的熱處理步驟。然而，盡管通過額外的工藝步驟可以實現晶體質量的改進，但是再使用的次數仍然較少而不太令人滿意。?

US?6211041不涉及施主襯底的再使用，而是公開了一種從最開始就提供具有低氧含量的硅襯底從而防止產生晶體缺陷的途徑。然而，就像另兩種方法那樣，在制造氧含量更少的硅襯底之前需要特殊的額外步驟，此外，施主襯底的可能的再使用次數還是不令人滿意。?

發明內容

鑒于上述問題和不令人滿意的克服該問題的已知措施，本發明的目標是提供一種用于制造復合材料晶片的方法，該方法使得所使用的施主襯底的再使用次數能夠增加，同時，使得在不需要額外處理步驟的情況下能夠制作高質量的復合材料晶片。?

該目標通過根據權利要求1的特征的用于制造復合材料晶片的方法實現。已經驚奇地發現，涉及施主襯底的可能再使用次數的決定性步驟是在初始施主襯底上形成絕緣層的步驟。如已經在上面提到的，復合材料晶片的制作工藝中的關鍵要求是以合理的成本實現優異的結構。因此，在超過1000℃的高溫上進行絕緣層的形成(通常為熱處理)，因為在高溫下可以實現氧化速率的提高，從而提高生產率。在氧化速率太高的情況下，溫度僅受控制晶片厚度和表面均勻度的難度的限制。因此，熱處理的典型上限被設置為大約1100℃。通過選擇這樣的高溫，絕緣層在約15分鐘到1小時內形成。目前，根據本發明，在低于950℃，具體地說是低于900℃，并且優選地在850℃或更低溫度下的較低溫度下執行該熱處理，這樣，不僅可以在數量更多的循環輪次中保持較高的轉移層結晶質量，而且如現有技術中所提出的額外步驟也變得不太必要。使用本發明的方法，回收期間消除智能剝離技術所固有的表面臺階的表面拋光步驟就足夠了。?