[發(fā)明專利]具有平滑表面的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和用于獲得該結(jié)構(gòu)的處理

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110460207.3
• 申請(qǐng)日: 2011-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN102629556A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·布魯爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 索泰克公司
• 主分類號(hào): H01L21/302
• 分類號(hào): H01L21/302;H01L23/00
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;張旭東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及表面通過特定處理進(jìn)行了平滑的半導(dǎo)體晶圓(即，基于半導(dǎo)體材料制成的至少一層生產(chǎn)的)。

本發(fā)明還涉及用于對(duì)半導(dǎo)體晶圓的表面進(jìn)行平滑的處理。

不受限制地，本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體晶圓可以是SOI(絕緣體上硅)型。在本文中指定術(shù)語(yǔ)SOI覆蓋任何類型的晶圓，或者更一般地，任何類型的襯底，該襯底包括可構(gòu)建例如電子部件的有用層、支承層和位于有用層和支承層之間的電絕緣層。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體晶圓用在諸如電子和光電子的應(yīng)用中，例如特別地用來在這種結(jié)構(gòu)上構(gòu)建部件和電路。這些晶圓可以是具有例如200mm、300mm或450mm的直徑的圓形。但是它們也可以是其它尺寸和形狀的襯底，例如在太陽(yáng)能電池或顯示器(屏幕)的領(lǐng)域中應(yīng)用的矩形面板。

這些晶圓的表面質(zhì)量是重要的參數(shù)。該表面質(zhì)量具體地用粗糙度的測(cè)量值表征，該測(cè)量值必須盡可能地低。可以按多個(gè)頻率測(cè)量粗糙度，高頻率粗糙度表征晶圓的表面狀態(tài)的高空間頻率的變化，而低頻率粗糙度表征低空間頻率的變化。

已經(jīng)想到若干種技術(shù)來提高表面質(zhì)量：通過機(jī)械或化學(xué)方式(可選地，通過組合)的平坦化、熱退火(特別地在高溫下)等。還提出將晶圓的表面暴露于來自激光器或者來自微波源的輻射的脈沖。在這方面，可以參考例如文獻(xiàn)WO?2007/142911。該文獻(xiàn)提出將脈沖流施加到襯底的表面。該文獻(xiàn)既沒有公開也沒有啟示使用基準(zhǔn)長(zhǎng)度對(duì)施加到表面的流定尺寸(dimension)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明，提出一種用于使半導(dǎo)體晶圓的表面平滑的處理，所述處理包括通過利用熔融束掃描所述表面使所述表面熔融，其特征在于，所述處理包括：

定義基準(zhǔn)長(zhǎng)度；

調(diào)整所述熔融束的參數(shù)，從而在對(duì)所述表面的掃描期間，使所述晶圓的長(zhǎng)度大于或等于所述基準(zhǔn)長(zhǎng)度的局部表面區(qū)域熔融，

如此執(zhí)行的熔融使得可以平滑所述表面，從而消除周期小于所述基準(zhǔn)長(zhǎng)度的表面粗糙度。

根據(jù)其它有利的和非限制性的特征：

■在觀測(cè)所述晶圓的表面的粗糙度分布以及根據(jù)在所述晶圓的表面上觀測(cè)的粗糙度頻率的分布識(shí)別截止頻率之后，進(jìn)行所述定義基準(zhǔn)長(zhǎng)度的步驟；

■在確定代表要在所述晶圓的表面區(qū)域中構(gòu)建的器件的基準(zhǔn)尺寸之后，進(jìn)行所述定義基準(zhǔn)長(zhǎng)度的步驟，所述基準(zhǔn)長(zhǎng)度大于或等于所述基準(zhǔn)尺寸；

■所述熔融包括熔融所述晶圓的局部區(qū)域，并且所述熔融束是能夠熔化所述晶圓的表面區(qū)域的能量束；

■所述熔融包括將熔化材料饋送到所述晶圓的所述局部區(qū)域上，并且所述熔融束用在所述晶圓的表面上的熔化材料的饋送流的截面來限定；

■所述熔融束的所述參數(shù)包括所述束的移動(dòng)速度；

■所述熔融束的所述參數(shù)包括所述束的功率密度；

■所述熔融束的所述參數(shù)包括熔化材料的饋送流的流速。

本發(fā)明還涉及一種半導(dǎo)體晶圓，所述半導(dǎo)體晶圓包括由半導(dǎo)體材料制成的表面層，其中，所述層的表面已經(jīng)經(jīng)受根據(jù)前述方面中的任何一項(xiàng)所述的處理，并且所述表面不呈現(xiàn)任何周期小于所述基準(zhǔn)長(zhǎng)度的粗糙度。

附圖說明

參考附圖，根據(jù)隨后的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及優(yōu)點(diǎn)將變得清楚。

圖1是在根據(jù)本發(fā)明的晶圓的處理之前可以在晶圓上觀測(cè)的粗糙度頻譜的分布的示意表示圖。該圖揭示空間截止頻率，超過該空間截止頻率，期望明顯地減小或?qū)嶋H上去除粗糙度；

圖2a和圖2b是例示在本發(fā)明中實(shí)施的平滑原理的示意表示圖，特別揭示被照射熔化的局部區(qū)域，該區(qū)域具有受控的長(zhǎng)度，如以下將說明的。該圖揭示了在晶圓的平滑之前(圖2a)和在晶圓的平滑期間(圖2b)的晶圓的抬升；

圖3是該局部區(qū)域的表示圖，該圖例示影響對(duì)該區(qū)域的限定的各種參數(shù)；

圖4a和圖4b示出在本發(fā)明的實(shí)施方式的圖示中與圖2a和2b類似的兩個(gè)視圖(分別是圖4a和4b)，其中向要平滑的晶圓表面饋送熔化材料；

圖5a和5b示出在連續(xù)處理(用按照連續(xù)方式移動(dòng)的熔融束實(shí)施對(duì)要處理的表面的掃描)的情形中處理了時(shí)程dt的表面的演化；

圖5c表示通過諸如上述連續(xù)處理的稱為alpha的函數(shù)；

圖5d表示從任意初始粗糙度頻譜開始，分別在未處理的、進(jìn)行了一次連續(xù)處理的和進(jìn)行了兩次連續(xù)處理的晶圓的表面上觀測(cè)的粗糙度頻率的譜密度；

圖5e表示從白初始粗糙度頻譜開始，分別在未處理的、進(jìn)行了一次連續(xù)處理的和進(jìn)行了兩次連續(xù)處理的晶圓的表面上觀測(cè)的粗糙度頻率的譜密度；