[發明專利]控制絕緣體上半導體型結構中應力分布的方法及對應結構

無效

• 申請號: 201080048486.6
• 申請日: 2010-09-30
• 公開（公告）號: CN102598243A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 塞巴斯蒂安·凱爾迪勒;帕特里克·雷諾
• 申請（專利權）人: 索泰克公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛;張旭東

本發明涉及一種在絕緣體上半導體型結構的制造過程中控制絕緣體上半導體型結構中應力分布的方法。

本發明還涉及可以在微電子、光電子、集成光子等領域中使用的結構。

利用通過分子粘附的接合，能夠通過將絕緣層掩埋在機械支撐基板和有源半導體層之間來制造SOI(絕緣體上硅)型基板。

一般來說，SOI基板包括單晶硅的機械支撐基板和有源層，而絕緣體常常是硅氧化物。

諸如已知為“智能剝離”或縮寫為“BESOI”(“鍵合與背腐蝕絕緣體上硅”)的方法的方法包括兩個基板的粘附接合，一個基板是接收方(將來的機械支撐基板)并且另一個基板是從其提取有源層的供體。為了形成掩埋絕緣體，絕緣體的全部或者部分可以形成或沉積在將要接合的兩個基板中的任一個上。

當前，全部絕緣體形成在供體基板上，特別是在最終的掩埋絕緣體很薄(＜500nm)的情況下。在其它情況下，特別是在掩埋絕緣體較厚(＞2000nm)的情況下，供體基板可以僅提供將來的掩埋絕緣體的小部分(例如：200nm)，剩余的部分(例如：1800nm)由支撐基板提供。

掩埋絕緣體的存在導致完成的SOI的形變。事實上，例如，在厚度為400-800μm的支撐件與厚度為10-10000nm的Si的有源層之間的掩埋Si氧化物(100-1000nm)的情況下，結構不是對稱的，并且由于氧化物不具有與硅相同的熱膨脹系數而導致結構發生形變。在受力時還發現了松弛以使完成的SOI基板“撓曲”(即，形變)的應力。由于絕緣體較厚，因此該撓曲很大。

因此制造的晶圓的略微形變對于用戶來說是可容忍的。另一方面，如果超過了根據在SOI上制造的組件的精細度的一定的形變程度(幅度＜50μm)，則在光刻步驟過程中發生聚焦問題，或者最嚴重地，在通過機器人處理晶圓時發生問題。

因此要求提供具有想要的掩埋絕緣體厚度的SOI晶圓，然而這些SOI的形變不是顯著的。具有厚的掩埋絕緣體并且具有小的撓曲的SOI的制造因此是困難的并且要求依靠特別的預防措施和方法。

到目前為止，為了限制應力并且因此限制撓曲，第一技術方案包括通過將供體基板與接收方粘附接合來制造具有厚的掩埋絕緣體的SOI，其中供體基板僅提供氧化物的小部分并且接收方包括將來的掩埋氧化物的大部分，或者甚至將來的掩埋氧化物的全部。

為了避免完成的SOI的形變，接收方應不僅包括位于前面上的氧化物，而且包括后面上的氧化物(例如在熱氧化的情況下)。

該后面氧化物應該被保留直到SOI制造方法的結束，這是一種約束，原因在于不同的去氧化步驟(穩定步驟之后的至少一個去氧化步驟，可能的情況下還包括在薄化步驟之后的第二去氧化步驟)僅需要在前面上執行。

這種方法是可行的但是成本較高并且需要特定的設備(專門在前面上進行去氧化，等等)來制造厚的掩埋氧化物SOI。

此外，被傳遞給電子組件的制造商的具有這樣的位于后面上的氧化物的SOI還迫使用戶自己執行僅在前面上的去氧化。

如果厚的掩埋氧化物SOI在接收方基板的后面上包括相同的氧化物厚度，則后面上的氧化物結構的形變將為零。

如果在制造SOI或者在該SOI上制造組件的方法過程中，后面氧化物被部分地移除，則再次出現形變，該形變的幅度取決于掩埋氧化物與位于后面上的氧化物之間的厚度差。

例如，具有厚度為1000nm的掩埋氧化物(BOX)的SOI的特征在于，如果在后面上不存在氧化物，則形變幅度為大約85μm。如果在后面上剩余500nm的氧化物，則該幅度能夠被減小到大約40μm。

因此，本發明的目的在于通過提出一種用于在絕緣體上半導體型結構的制造過程中控制絕緣體上半導體型結構中應力分布的方法來解決該問題，該方法簡單并且容易實施，并且利用該方法，可以根據需要“管理”獲得的結構的形變。

因此，提出的該方法用于在絕緣體上半導體型結構的制造過程中控制絕緣體上半導體型結構中應力分布，其中該絕緣體上半導體型結構包括位于支撐基板上的半導體材料的薄層，絕緣層存在于支撐基板的前面和后面中的每一個上，前絕緣面形成厚的掩埋絕緣體的至少一部分，根據該方法的制造方法包括所述支撐基板上的所述薄層的粘附接合，該方法的特征在于下述事實：在接合之前，利用耐受去氧化的不同材料覆蓋位于所述支撐基板的后面上的所述絕緣層，與支撐基板的后面上的該絕緣層組合的材料至少部分地補償由支撐基板上的掩埋絕緣體施加的應力。

以該方式，不僅位于支撐基板的后面上的絕緣層至少部分地補償由支撐基板上的掩埋絕緣體施加的應力，而且位于支撐基板的后面上的絕緣層還受到耐受去氧化的材料的保護。