專利名稱：再循環(huán)外延施予晶片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及包括由接收晶片上的半導(dǎo)體材料制成的薄層的結(jié)構(gòu)的形成，薄層從施予晶片轉(zhuǎn)移到接收晶片。
背景技術(shù)：
本發(fā)明目的在于能夠再循環(huán)薄層被轉(zhuǎn)移之后的施予晶片。更精確地，本發(fā)明目的在于能夠再循環(huán)包括在轉(zhuǎn)移支撐襯底之前的施予晶片以及包括在轉(zhuǎn)移支撐襯底和剩余的未移除的部分所述外延層之后的施予晶片，其中在支撐襯底上支撐通過外延生長形成的層，該薄層由部分所述外延層形成。
將要被再循環(huán)的施予晶片一般是由轉(zhuǎn)移方法產(chǎn)生的負(fù)片，該方法包括使施予晶片與接收晶片接觸的步驟和在外延層的厚度內(nèi)建立的、尤其是通過離子注入建立的脆變區(qū)的分離步驟。
例如，通過施加可能與機械應(yīng)力組合的熱應(yīng)力(尤其是像SMARTCUT工藝)或者通過單獨施加機械應(yīng)力(例如在多孔薄弱層處使用加壓射流的ELTRAN工藝)或者通過其它方式(使用超聲等)獲得分離。
在圖1中描述了在脆變區(qū)的水平面處具有分離的轉(zhuǎn)移方法的一個形式的主要步驟。
該圖示出了一系列的步驟11至18以制造SeOI(絕緣體上半導(dǎo)體)型結(jié)構(gòu)，并且還制造由施予晶片A產(chǎn)生的剩余物A′，該剩余物對應(yīng)于以上提到的“負(fù)片”，由支撐襯底1和接收晶片B開始。
從具有支撐襯底1(在這里提出的實例中由硅制成)的步驟11開始，計劃執(zhí)行步驟12以通過外延生長形成包括支撐襯底上的一層或疊層的結(jié)構(gòu)2。
在圖1所示的實例中，外延結(jié)構(gòu)2包括緩沖層3和緩沖層3上的層4。術(shù)語異質(zhì)外延結(jié)構(gòu)還用于限制該類型的結(jié)構(gòu)。
位于支撐襯底1上的緩沖層3在其表面上具有顯著不同于支撐襯底1的網(wǎng)格參數(shù)的網(wǎng)格參數(shù)。例如，該緩沖層可以是SiGe層，Ge濃度從與Si支撐襯底的界面逐漸增加，并且因此具有逐漸修改以建立兩個網(wǎng)格參數(shù)之間的過渡的網(wǎng)格參數(shù)。
例如，可在緩沖層的厚度內(nèi)逐漸獲得該逐漸修改的網(wǎng)格參數(shù)。
其還可以通過“臺階”來獲得，每個臺階都是具有不同于低臺階的網(wǎng)格參數(shù)的基本恒定的網(wǎng)格參數(shù)的薄層，以便逐階分離地修改網(wǎng)格參數(shù)。
層4位于緩沖層3上，并且具有不同于支撐襯底網(wǎng)格參數(shù)的緩沖層表面的網(wǎng)格參數(shù)。層4一般由通過緩沖層3松弛的材料制成，在該情況下為松弛的SiGe。
利用公知的技術(shù)如CVD(化學(xué)汽相沉積)和MBE(分子束外延)技術(shù)，通過在支撐襯底1上外延生長來形成緩沖層3和層4。
可以在形成下層緩沖層3之后直接原位制備層4。還可以在下層緩沖層的短修整步驟之后獲得層4的生長。
由此步驟11和12用于形成在該描述的剩余部分中描述為“新的”的施予晶片，因為它不是由再循環(huán)產(chǎn)生。
下一個步驟是步驟13，由用于外延結(jié)構(gòu)2的表面準(zhǔn)備步驟組成(在該情況下是層4的表面)。用于該層的該表面準(zhǔn)備步驟一般例如以化學(xué)機械拋光(CMP)的形式通過從“新的”晶片的表面移除材料來進(jìn)行。
步驟14是通過外延生長(實際上以與形成層4的上述相同的方式)用于在施予晶片A的表面上，換句話說在該描述中提出的實例中由松弛的SiGe制成的層4的表面上，形成覆蓋層5的任選步驟。在該情況下，在支撐襯底1上形成了包括緩沖層3、層4和覆蓋層5的異質(zhì)結(jié)構(gòu)2′。
有利地，覆蓋層5的網(wǎng)格參數(shù)實際上與結(jié)構(gòu)2自由面上的松弛材料的網(wǎng)格參數(shù)相同；在提出的實例中，其一般是松弛的SiGe層4的表面上的應(yīng)變Si層。
覆蓋層5還可包括由松弛的SiGe制成的第一層和由布置在所述第一層上的應(yīng)變Si制成的第二層。換句話說，在沉積應(yīng)變的Si層之前，還通過外延進(jìn)行SiGe外延。
施予晶片A的一個可能的應(yīng)用是剝離由支撐襯底1上的外延結(jié)構(gòu)2的一部分層4形成的薄層，并且如果可應(yīng)用，則剝離在任選的步驟14期間由結(jié)構(gòu)2表面上的覆蓋層5形成的薄層。
在步驟15中進(jìn)行任選的步驟，以在施予晶片和/或接收晶片的表面上形成氧化層以形成氧化層6，該步驟涉及將要獲得的最終產(chǎn)品，在該情況下是包括對應(yīng)于氧化層的絕緣層的SeOI結(jié)構(gòu)。
執(zhí)行步驟16以在施予晶片中注入離子(例如氫和/或氦離子)，從而在外延結(jié)構(gòu)2、2′的厚度內(nèi)、并且在給出的實例中更精確地在層4的厚度內(nèi)形成脆變區(qū)7。
下一個步驟17是結(jié)合氧化的施予晶片A與接收晶片B。
“結(jié)合”指的是建立可對應(yīng)于分子結(jié)合并且還可通過增加氧化的施予晶片和接收晶片的相對面之間的產(chǎn)物而增強的密切且持久的接觸，以促進(jìn)這兩個元件之間的結(jié)合。在任一情況下，結(jié)合通常在將要結(jié)合的表面的清洗之前。
在步驟18中，由此通過結(jié)合形成的組件在脆變區(qū)7處分離。如上所提及的，該分離例如可通過將熱和/或機械應(yīng)力施加到該組件上來進(jìn)行。
如步驟18中所描述的，結(jié)果如下首先，通過脆變區(qū)(包括層4的部分50和可能地形成于任選步驟14中的覆蓋層5)限定了對應(yīng)于SeOI結(jié)構(gòu)的正片P，其中表面層對應(yīng)于施予晶片A的層。換句話說，在與接收晶片B接觸的一側(cè)上，轉(zhuǎn)移的薄層對應(yīng)于由脆變區(qū)限定的部分結(jié)構(gòu)2(和可能的2′)。
由此，當(dāng)完成了步驟14和15時，獲得了包括接收晶片B的正片P，在接收晶片B上依序疊置氧化層6、應(yīng)變的硅覆蓋層5和松弛的SiGe層4的轉(zhuǎn)移部分50。然后典型地移除轉(zhuǎn)移的部分50，以便最終的結(jié)果是sSOI(絕緣體上的應(yīng)變硅)型結(jié)構(gòu)。
當(dāng)沒有完成步驟14時，結(jié)果是包括接收晶片B的正片，在接收晶片B上依序疊置了氧化層6和松弛的SiGe層4的轉(zhuǎn)移部分50。下一個步驟一般是通過在層50上外延生長硅層的沉積(用作生長襯底)，并且在下面的層50中通過松弛的SiGe使沉積層中的硅應(yīng)變。最終結(jié)果是SGOI(絕緣體上的SiGe上的應(yīng)變硅)型結(jié)構(gòu)。
其次，對應(yīng)于部分施予晶片的負(fù)片A′沒有保持結(jié)合到接收晶片B上，并且因此包括支撐襯底1和外延結(jié)構(gòu)2、2′的剩余未轉(zhuǎn)移部分40。結(jié)果，所述的剩余部分40對應(yīng)于沒有保持結(jié)合到接收晶片B(因為它下鄰分離了的脆變區(qū)7)上的層4的部分。
當(dāng)從施予晶片剝離薄層時，該薄層由通過外延沉積的施予晶片的一部分形成，尤其是在以上(形成sSOI或SGOI)結(jié)構(gòu)給出的應(yīng)用實例的上下文中，通常沒有再循環(huán)負(fù)片。
作為該缺少再循環(huán)的負(fù)片A′的結(jié)果，當(dāng)形成(新的)施予晶片(以剝離掉另一薄層)時，必不可少要使用新的支撐襯底以及通過重復(fù)步驟11和12形成新的清潔晶片，以通過外延生長在支撐襯底1上沉積包括一層或疊層的結(jié)構(gòu)2。
可理解，因為沒有重新使用負(fù)片A′，所以該缺乏再循環(huán)尤其是不利的、以及需要復(fù)雜的、時間長的和昂貴的操作以在必須重復(fù)的支撐襯底上形成外延結(jié)構(gòu)2。
然而，本申請人已提出了一種用于再循環(huán)剝離薄層所使用的施予晶片的技術(shù)，該薄層由在施予晶片的支撐襯底上外延的結(jié)構(gòu)的部分形成。
因此，參考處理施予晶片的再循環(huán)的文獻(xiàn)US 2004/0152284，該施予晶片的外延結(jié)構(gòu)包括在Si襯底上外延的SiGe層的堆疊。該文獻(xiàn)提出了將特定層放置在該堆疊層中，即稱為停止層的層用作材料侵蝕的阻擋。當(dāng)在再循環(huán)期間移除材料時，存在的該停止層指的是可以選擇性地移除材料(尤其是選擇性化學(xué)蝕刻)。參考該文獻(xiàn)中的圖7a-7f，停止層3用于在剝離掉外延結(jié)構(gòu)1之后選擇性移除剩余部分7。在該選擇性的移除材料之后，必須進(jìn)行特定的外延操作以改造與原始外延結(jié)構(gòu)(層4′的外延)相似的結(jié)構(gòu)并且由此建立了可以用作施予晶片的晶片。
然而，該方法具有多個缺點。
需要進(jìn)行特定的外延以形成停止層。
還需要進(jìn)行選擇性的材料移除步驟，以及另外的外延步驟以改造剝離掉薄層的外延結(jié)構(gòu)。
然而，外延步驟的成本相對較高，尤其是由于使用專用設(shè)備、使用專用氣體或相對長的執(zhí)行時間。
因此，該方式不是非常滿意的，需要一種簡單且不太昂貴的再循環(huán)技術(shù)，用于剝離掉薄外延層所使用的負(fù)片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于滿足這種需要，尤其是容易集成到制造根據(jù)SMARTCUT型轉(zhuǎn)移工藝的SeOI結(jié)構(gòu)的方法中的再循環(huán)技術(shù)的使用。
為了完成該目的，本發(fā)明提出了一種在接收晶片上形成包括由半導(dǎo)體材料制成的薄層的結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟—通過從在支撐襯底上由外延生長形成的層移除一厚度的材料的表面準(zhǔn)備；—將外延層的部分轉(zhuǎn)移到接收晶片，以在接收晶片上形成薄層，負(fù)片包括支撐襯底和外延層的剩余的未轉(zhuǎn)移部分。
其特征在于修改通過所述表面準(zhǔn)備步驟移除的厚度，以便所述表面準(zhǔn)備步驟應(yīng)用到負(fù)片上能夠從剩余的部分形成新的薄層，在剩余部分中通過表面準(zhǔn)備步驟減小了厚度。
以下描述了該方法的一些優(yōu)選的但非限制性的方面—非選擇性地移除材料；—通過拋光、例如CMP型拋光移除材料；—通過移除材料所移除的厚度在0.1和4μm之間；—在負(fù)片用于表面準(zhǔn)備步驟之前，在負(fù)片上進(jìn)行一步驟以除去對應(yīng)于保持固定到負(fù)片上的轉(zhuǎn)移層外圍部分的剝離環(huán)的部分；—通過移除材料所移除的厚度在0.1和2μm之間；—通過拋光負(fù)片的邊緣來除去該環(huán)；—通過從負(fù)片進(jìn)行局部移除材料，例如通過局部等離子體蝕刻，來除去該環(huán)；—所謂的施予晶片包括上面通過外延生長形成了層的支撐襯底，并且該轉(zhuǎn)移包括由以下組成的步驟在外延層的厚度內(nèi)形成脆變區(qū)，使施予晶片和接收晶片開始密切接觸并在脆變區(qū)的水平面處分離，以及在形成了負(fù)片之后，進(jìn)行除氣熱處理以使留在負(fù)片中的微腔破裂；—除氣熱處理是用比用于分離步驟的熱處理中使用的熱預(yù)算大的熱預(yù)算進(jìn)行的退火；—在700℃以上的溫度下進(jìn)行退火；—在除氣熱處理之后執(zhí)行的步驟中清洗負(fù)片的表面；—進(jìn)行RCA型清洗；—執(zhí)行除去在清洗之后的氧化層的步驟；
—通過HF型化學(xué)蝕刻除去氧化層；—當(dāng)外延層是在SiGe緩沖層上通過外延生長形成的松弛的SiGe層，所述的緩沖層通過在Si支撐襯底上外延生長形成，并且具有從與支撐襯底的界面逐漸增加的Ge含量，該轉(zhuǎn)移的薄層包括部分的所述松弛的SiGe層時，在應(yīng)用到負(fù)片上的表面準(zhǔn)備步驟期間執(zhí)行CMP拋光操作，在其期間利用壓縮率在2和15％之間的拋光墊和含有尺寸在70和210nm之間的不少于20％硅石顆粒的漿液來拋光松弛的SiGe層的剩余未移除部分的表面；—當(dāng)外延層由松弛的SiGe制成時，該方法包括在表面準(zhǔn)備步驟之后通過外延生長在由松弛的SiGe制成的上層上形成包括應(yīng)變Si層的覆蓋層的步驟。


給出非限制性實例和參考附圖，在閱讀了本發(fā)明的優(yōu)選實施例的以下詳細(xì)描述之后，本發(fā)明的其它方面、目的和優(yōu)點將變得更加清楚，在附圖中已經(jīng)提到了圖1，圖1描述了在脆變區(qū)的水平面處具有分離的轉(zhuǎn)移方法的一個形式的主要步驟，圖2示出了薄層的轉(zhuǎn)移。
具體實施例方式
參考圖2，該圖示出了在步驟17結(jié)合之后在步驟18期間出現(xiàn)的分離的方式，并且尤其是在負(fù)片A′的表面形成環(huán)80(未轉(zhuǎn)移區(qū))的理由。
該圖2(步驟18)示出了施予晶片A和接收晶片B在這兩個元件的整個相對面上方?jīng)]有分離。
實際上，斜切了圖1中在示意圖中示出為銳角的這些元件的邊緣。
這是用于薄晶片的半導(dǎo)體材料的標(biāo)準(zhǔn)工序，其尤其限制了由未斜切邊緣上的沖擊產(chǎn)生的暴露對晶片的損傷。
由此每個受控晶片具有一般從晶片的邊緣在1.5mm開始的斜切。該斜切由此形成了在晶片周圍的外圍角狀區(qū)。
應(yīng)當(dāng)注意，在頂視圖中晶片一般是盤形的。還應(yīng)當(dāng)注意，圖2中所示的斜切沒有必要以實際尺度表示。
該圖(尤其是參見步驟17)示出了產(chǎn)生的在與接收晶片B接觸的其表面下面的近似恒定的深度處從晶片A的一個邊緣到另一個邊緣在施予晶片A的厚度內(nèi)延伸的脆變區(qū)7的注入步驟(或更一般是形成脆變區(qū)的步驟)。
因此，薄弱區(qū)7延伸遠(yuǎn)至晶片A的外圍，并且在晶片A的斜切的水平面處的該外圍上開口。
如參考圖2中的步驟17所示的，還存在角狀凹口E形式的在由晶片A和接收晶片B形成的組件周圍的外圍區(qū)域，具有圍繞該組件的大約1.5mm的深度(記得附圖不按規(guī)定比例)。
薄弱區(qū)7在該凹口區(qū)域E中打開了。
在分離時(步驟15)，從晶片A的剩余物(以形成正片P)分離由脆變區(qū)7限定的晶片A的不是所有的層50。
實際上，對應(yīng)于層50的外圍部分的環(huán)80保持固定到晶片A上并且延伸遠(yuǎn)至它的外圍。
實際從晶片的剩余物分離了的層50的部分實際上僅對應(yīng)于結(jié)合到了接收晶片B上的該層的區(qū)域。
由于存在角狀凹口E，所以該區(qū)域是中心區(qū)域，因此在晶片A上留下具有可與凹口E的深度相比的寬度的環(huán)80。
尤其是，必須除去該突出環(huán)80，以便可以再循環(huán)由轉(zhuǎn)移方法產(chǎn)生的負(fù)片(該負(fù)片對應(yīng)于圖2中的元件A′，步驟18)。
因為分離產(chǎn)生的表面擾亂，還必須在其中心區(qū)域中提高負(fù)片的表面條件。
注意脆變區(qū)7的外圍部分70(參見圖2)保留在環(huán)80的厚度內(nèi)。
以及在分離期間，該外圍部分產(chǎn)生了保持掩埋在環(huán)厚度內(nèi)的微腔或腔。
必須除去這些腔，因為如果這種微腔保持掩埋在負(fù)片中，則當(dāng)在從負(fù)片再循環(huán)的晶片上進(jìn)行其它熱處理時，它們會膨脹或破裂。
這樣的破裂會使顆粒在負(fù)片的表面下突出，以致不能在良好的條件下再使用。
然而，希望能夠通過將它暴露到這種熱處理(例如用氧化物覆蓋它—步驟14，或在薄弱區(qū)進(jìn)行分離—步驟18)再使用負(fù)片。
因此，如果再次使用負(fù)片，則其必須—除去環(huán)80，
—除去保持掩埋在負(fù)片中的脆變區(qū)的外圍部分70，—提高整個負(fù)片的表面條件。
在獲得了負(fù)片A′之后，可進(jìn)行所述負(fù)片A′的熱處理，以破裂負(fù)片邊緣處的微腔(對應(yīng)于脆變區(qū)的部分70)。該熱處理還稱為該環(huán)的除氣熱處理。
該熱處理可以是具有足夠大熱預(yù)算的退火，以除去所有的這些邊緣缺陷。
因此，尤其是該熱預(yù)算必須比應(yīng)用到產(chǎn)生了負(fù)片的施予晶片上的熱處理的預(yù)算大(尤其是用于從施予晶片A分離負(fù)片的退火)。這些處理不足以使微腔破裂。
目的在于除去微腔的該退火由此可以是在其構(gòu)成期間在超過暴露負(fù)片的溫度的溫度下進(jìn)行的退火(換句話說尤其是在大于產(chǎn)生分離的退火溫度的溫度)。
例如，可在大于700℃的溫度下進(jìn)行該退火。
可在中性或氧化氣氛(氬、氮等)下進(jìn)行該退火。
還可以在“平滑的”氣氛下進(jìn)行該退火，以減小負(fù)片的表面粗糙度，例如在含氫的氣氛下。
在除氣熱處理之后，例如通過應(yīng)用RCA型清洗，可以進(jìn)行負(fù)片的表面清洗。
一般，RCA清洗由處理將要與以下結(jié)合的表面組成，按順序—公知為“SC1”(標(biāo)準(zhǔn)清洗1)的溶液的第一洗滌，并且該溶液包括氫氧化銨(NH4OH)、過氧化氫(H2O2)和去離子水的混合物，—稱為SC2(標(biāo)準(zhǔn)清洗2)的溶液的第二洗滌，其包括鹽酸(HCl)、過氧化氫(H2O2)和去離子水的混合物。
第一洗滌主要用于移除存在于水表面上的分離的顆粒，并且使表面親水，而第二洗滌更具體地意指移除金屬雜質(zhì)。
在該清洗之后，能夠移除覆蓋負(fù)片表面的部分的氧化物(一般如上所述的環(huán)和背面，如果在氧化氣氛下進(jìn)行了在前的除氣熱處理，則是負(fù)片的整個表面)。
這可通過化學(xué)蝕刻、例如通過用HF蝕刻來進(jìn)行。
注意，如果從沒有被氧化的施予晶片產(chǎn)生了負(fù)片，則可省略該步驟。
本發(fā)明提出了圖1中所示類型的轉(zhuǎn)移方法，在圖1中使用負(fù)片A′作為用于表面準(zhǔn)備步驟的施予晶片。
換句話說，在步驟13將負(fù)片A′“插入”現(xiàn)有的轉(zhuǎn)移方法，好像它是“新”晶片。圖1中的箭頭R示出了這種“插入”。
這種負(fù)片A′是在圖1中所示的分離步驟18之后形成的類型。如上所述，在該負(fù)片上有利地進(jìn)行除氣熱處理，伴隨或不伴隨清洗和脫氧，在其形成之后和在其用作施予晶片用于表面準(zhǔn)備步驟之前。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的上下文中，由此將表面準(zhǔn)備步驟應(yīng)用到負(fù)片A′上，換句話說在支撐襯底1上外延的結(jié)構(gòu)2(層或疊層)的剩余未移除部分40上。
尤其是設(shè)計通過表面準(zhǔn)備步驟移除的厚度，以便將所述表面準(zhǔn)備步驟應(yīng)用到負(fù)片上減小所述剩余部分的厚度，以能夠直接從具有減小厚度的所述剩余部分移除新的薄層。
尤其是，目的在于消耗足夠的厚度以除去環(huán)和提高外延層4的剩余部分的表面條件。
施加到負(fù)片上的表面準(zhǔn)備步驟是與通常施加到新晶片上的相同的類型(尤其是用相同的設(shè)備進(jìn)行)。因此，本發(fā)明提供了通過修改用于新施予晶片的典型的表面準(zhǔn)備步驟的明顯再循環(huán)的一種方式。已經(jīng)存在于現(xiàn)有方法中的該步驟簡單適應(yīng)以能夠再循環(huán)(尤其是用于大厚度的消費量)。
換句話說，由此能夠使由分離步驟18產(chǎn)生的負(fù)片A′直接地重新統(tǒng)一到標(biāo)準(zhǔn)的薄層轉(zhuǎn)移方法中(例如利用SMARTCUT工藝制作SeOI型結(jié)構(gòu))以及更精確地重新統(tǒng)一它，以便直接在其上進(jìn)行表面準(zhǔn)備步驟13，而沒有穿過昂貴的外延步驟12。
該表面準(zhǔn)備步驟還提供了使剩余部分的表面條件與新薄層的移除直接可比的方式。
在用于新施予晶片的表面準(zhǔn)備步驟期間，一般移除大約20nm的厚度以準(zhǔn)備外延結(jié)構(gòu)2的表面。該環(huán)的厚度一般大約是200nm，并且因此修改典型的表面準(zhǔn)備步驟以消耗更大的厚度，以便其可應(yīng)用到負(fù)片。
因此根據(jù)本發(fā)明的方法的一個優(yōu)點是負(fù)片可以插入在現(xiàn)有的生產(chǎn)線中的事實。因此，不需要實現(xiàn)再循環(huán)負(fù)片的專用技術(shù)，尤其是與以上提到的文獻(xiàn)US 2004/0152284中提出的解決方法不同。尤其是，不執(zhí)行另外的操作如選擇性蝕刻或外延型操作。
注意，尤其是當(dāng)以標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備(雖然化學(xué)蝕刻需要專用裝置)使用本發(fā)明時，這除去了與選擇性移除材料(一般通過化學(xué)蝕刻)相關(guān)的缺點。
例如，可以通過拋光該層4的剩余部分40(參見圖1)來移除材料。
尤其是，這里的目的在于拋光負(fù)片A′的表面以除去環(huán)80。
該拋光還可以將負(fù)片的整個表面的粗糙度降低到所需要的水平以能夠轉(zhuǎn)移新的薄層。一般，該目的在于使粗糙度減小到在10×10μm2AFM中小于2埃RMS。
注意有利地，由于通過使微腔破裂的除氣熱處理中和了脆變區(qū)7的部分70，所以如果沒有現(xiàn)有的熱處理(在拋光期間的破裂，或保持掩埋且在隨后的熱處理期間會破裂的微腔)，則該部分70不會遇到在拋光期間可能出現(xiàn)的問題。
注意，由于薄弱區(qū)的部分70中的微腔破裂有利于環(huán)拋光的事實，該破裂使該環(huán)脆弱了，在拋光期間有利于它的移除。
表面準(zhǔn)備步驟從剩余部分40移除了厚度Tr。
為了能夠從具有較低厚度的剩余部分轉(zhuǎn)移新的薄層，要移除的最小厚度尤其取決于該環(huán)的厚度和將要到達(dá)的表面條件。將要移除的最大厚度必須是使得具有減小厚度的剩余部分比最小厚度Tm厚，在最小厚度Tm以下不再能夠轉(zhuǎn)移具有厚度Ts的薄層。
考慮到在表面準(zhǔn)備步驟13之后在新的施予晶片A上的具有厚度Ti(在1和50μm之間)的層4。在注入步驟16和分離步驟17之后，該層4的剩余部分40具有厚度Ti-Ts，其中Ts代表移除的薄層50的厚度。
在負(fù)片的表面準(zhǔn)備之后，剩余部分40的厚度是Ti-(Ts+Tr)。
因此，在每個再循環(huán)步驟中，由剝離(Ts)和移除材料除去該環(huán)并準(zhǔn)備該表面(Tr)，來產(chǎn)生移除厚度(Ts+Tr)。
由此能夠評價根據(jù)Ti-N×(Ts+Tr)＞Tm的可能的N個數(shù)目的再循環(huán)操作。在應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法的特定情形的表現(xiàn)中給出了該數(shù)目N的例子。
注意在這里給出的實例應(yīng)用中，最小厚度Tm一般是大約0.4μm。
如果達(dá)到最小厚度Tm(在幾個再循環(huán)周期之后，或甚至在單個再循環(huán)周期之后)，注意可以通過外延生長該層4來進(jìn)行另一沉積，但不必重新建立下面的緩沖層3。結(jié)果是節(jié)省了如圖1中的附圖標(biāo)記12所提出的外延生長步驟的時間和成本。
很明顯，通過外延生長層4的新沉積也可以在達(dá)到最小厚度Tm之前進(jìn)行。例如，可以在每個步驟之后系統(tǒng)地進(jìn)行該新的沉積，以移除施加到負(fù)片上的材料，以再建立具有厚度Ti的層4。
注意當(dāng)制造sSoi結(jié)構(gòu)時，執(zhí)行步驟14以形成覆蓋層5。如已經(jīng)提到的，該步驟可由進(jìn)行由松弛的SiGe制成的第一層的外延組成，之后是布置在所述第一層上的應(yīng)變Si層的外延。在這種情況下和按照與以上提到的層4的新沉積相似的方式，在表面準(zhǔn)備步驟應(yīng)用到負(fù)片上之后和在進(jìn)行應(yīng)變Si層的新沉積之前，外延松弛的SiGe的所述第一層。
返回到表面準(zhǔn)備步驟的描述，可常規(guī)地進(jìn)行拋光，如利用旋轉(zhuǎn)拋光頭非選擇性材料移除的拋光，轉(zhuǎn)向也自由旋轉(zhuǎn)的拋光板(圍繞可平行于該頭的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸)，用拋光墊覆蓋該拋光板，該負(fù)片插入在該頭和板之間并且其將被拋光的表面面向該墊，該構(gòu)造覆蓋該板。
有利地，拋光可適合于從異質(zhì)結(jié)構(gòu)移除材料，例如通過在2004年6月8日申請的且仍未公布的申請人的國際專利申請PCT/EP2004/006186中的申請人描述的類型的拋光。
一般，該目的在于利用壓縮率在2和15％之間的拋光墊以及含有尺寸在70和210nm之間的不少于20％硅石顆粒的研磨液體(漿液)來實施化學(xué)機械拋光(CMP)。
根據(jù)本發(fā)明的一個特定有利實施例，當(dāng)表面準(zhǔn)備步驟應(yīng)用到負(fù)片上時，在實施所述的表面準(zhǔn)備步驟之前應(yīng)用除去至少部分環(huán)的步驟。
如果預(yù)先除去了至少部分的該環(huán)，則較少的拋光相比其中該環(huán)沒有預(yù)先至少部分除去的情況是必須的。
例如，當(dāng)沒有預(yù)先除去該環(huán)時，在外延結(jié)構(gòu)的剩余部分40上的表面準(zhǔn)備步驟期間消耗的厚度Tr一般是大約0.1至4μm。當(dāng)預(yù)先除去了該環(huán)時，該厚度Tr是大約0.1至2μm。
這里注意在其中沒有預(yù)先除去該環(huán)的實施例中的厚度Tr一般大于該環(huán)的厚度。通常難以在晶片的外圍(在環(huán)的位置)進(jìn)行CMP，因此其必須消耗比環(huán)的厚度大的厚度。
除去該環(huán)的步驟的優(yōu)點在于限制了在負(fù)片的表面準(zhǔn)備期間將要移除的厚度的事實。該降低的厚度消耗可能增加了再循環(huán)操作的可能數(shù)量。
此外，將要消耗的厚度接近于在用于新晶片的典型的表面準(zhǔn)備步驟期間消耗的厚度。因此本發(fā)明的該有利的實施例具有它僅需要微小適應(yīng)于根據(jù)當(dāng)前技術(shù)的方法的優(yōu)點。
可以除去該環(huán)—通過拋光負(fù)片的邊緣，利用修改減小環(huán)厚度的所謂的“邊緣拋光”技術(shù)。利用該技術(shù)，應(yīng)用了兩個不同的拋光板，每個板都由上面?zhèn)魉土艘后w研磨劑的拋光墊覆蓋。例如，從負(fù)片的表面傾斜15°的上板Ps可以與傾斜22°的下板Pi一起使用?？梢岳斫?，通過調(diào)節(jié)該角度，能夠穿透到晶片內(nèi)部更大或更少的程度。除了消耗該環(huán)的厚度之外，該技術(shù)還提供了重新組成在晶片的邊緣周圍的斜面的方式。
—例如利用DCP(干法化學(xué)拋光)型技術(shù)，通過局部的材料移除技術(shù)。例如，可以通過設(shè)置負(fù)片中心部分上的掩模以及通過應(yīng)用等離子體蝕刻(H2或O2)來進(jìn)行局部等離子體蝕刻，以消耗未被掩模保護(hù)的負(fù)片的部分的厚度，換句話說是環(huán)。
以下給出了以上提出的根據(jù)本發(fā)明的方法的有利實施例的純說明性實例，對于其層4的初始厚度Ti(換句話說在第一表面準(zhǔn)備步驟應(yīng)用到新晶片上之后)是10μm(Ti通常是1到50μm之間)。
我們將考慮移除具有厚度Ts等于0.2μm的薄層(Ts通常在0.05到0.5μm之間)。
利用SMARTCUT型轉(zhuǎn)移方法移除了薄層，并且在再循環(huán)期間，除去了該環(huán)并且利用修改移除厚度Tr等于0.5μm的CMP型拋光，從外延結(jié)構(gòu)的剩余部分40非選擇性地移除了材料。
可能的再循環(huán)操作的數(shù)目N等于13。
權(quán)利要求
1.在接收晶片(B)上形成包括由半導(dǎo)體材料制成的薄層(5、50)的結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟-通過移除在支撐襯底(1)上由外延生長形成的層(4)的一厚度材料的表面準(zhǔn)備(13)；-將外延層的部分(5、50)轉(zhuǎn)移到接收晶片(B)，以在接收晶片上形成薄層，負(fù)片(A′)還形成包括支撐襯底(1)和所述外延層的剩余的未轉(zhuǎn)移部分(40)，其特征在于修改通過所述表面準(zhǔn)備步驟移除的厚度，以便所述表面準(zhǔn)備步驟應(yīng)用到負(fù)片(A′)上能夠從剩余部分(40)形成新的薄層，在剩余部分中通過表面準(zhǔn)備步驟減小了厚度。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求的方法，特征在于材料的移除是非選擇性移除。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求的方法，特征在于通過拋光、例如CMP型拋光移除材料。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求的方法，特征在于通過移除材料所移除的厚度在0.1和4μm之間。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中之一的方法，特征在于在負(fù)片用于表面準(zhǔn)備步驟之前，在負(fù)片上進(jìn)行一步驟以除去對應(yīng)于保持固定到負(fù)片(A′)上的轉(zhuǎn)移層(5、50)外圍部分的剝離環(huán)(80)的部分。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求的方法，特征在于通過移除材料所移除的厚度在0.1和2μm之間。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求的方法，特征在于通過拋光負(fù)片的邊緣來除去該環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5和6中之一的方法，特征在于通過從負(fù)片進(jìn)行局部移除材料，例如通過局部等離子體蝕刻，來除去該環(huán)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中之一的方法，其中所謂的施予晶片(A)包括上面通過外延生長形成了該層(4)的支撐襯底(1)，并且該轉(zhuǎn)移包括由以下組成的步驟在外延層(4)的厚度內(nèi)形成(16)脆變區(qū)(7)，使施予晶片和接收晶片開始密切接觸(17)并在脆變區(qū)(7)的水平面處分離(18)，其特征在于在形成了負(fù)片(A′)之后，對其進(jìn)行除氣熱處理以使留在負(fù)片(A′)中的微腔(70)破裂。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求的方法，特征在于除氣熱處理是用比用于分離步驟的熱處理中使用的熱預(yù)算大的熱預(yù)算進(jìn)行的退火。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求的方法，特征在于在700℃以上的溫度下進(jìn)行退火。
12.根據(jù)該三個前述權(quán)利要求中之一的方法，特征在于在除氣熱處理之后執(zhí)行的步驟中清洗負(fù)片(A′)的表面。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求的方法，特征在于進(jìn)行RCA型清洗。
14.根據(jù)兩個前述權(quán)利要求中之一的方法，特征在于執(zhí)行除去在清洗之后的氧化層的步驟。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求的方法，特征在于通過HF型化學(xué)蝕刻除去氧化層。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中之一的方法，其中該外延層是在SiGe緩沖層(3)上通過外延生長形成的松弛的SiGe層(4)，所述的緩沖層通過在Si支撐襯底(1)上外延生長形成，并且具有從與支撐襯底(1)的界面逐漸增加的Ge含量，該轉(zhuǎn)移的薄層包括部分的所述松弛的SiGe層(4)，其特征在于利用壓縮率在2和15％之間的拋光墊以及含有尺寸在70和210nm之間的不少于20％硅石顆粒的漿液，在表面準(zhǔn)備步驟期間執(zhí)行CMP拋光操作。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中之一的方法，其中外延層(4、40)是松弛的SiGe層，其特征在于在準(zhǔn)備步驟(13)之后，其包括意在松弛的SiGe上層(4、40)上形成包括應(yīng)變Si層的覆蓋層(5)的外延生長步驟(14)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種形成包括在接收晶片(B)上形成包括由半導(dǎo)體材料制成的薄層(5、50)的結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟通過移除在支撐襯底(1)上由外延生長形成的層(4)的一厚度(Tr)的材料的表面準(zhǔn)備(13)；將外延層的部分(5、50)轉(zhuǎn)移到接收晶片(B)，以在接收晶片上形成薄層，負(fù)片(A′)還形成包括支撐襯底(1)和所述外延層的剩余的未轉(zhuǎn)移部分(40)，其特征在于修改通過所述表面準(zhǔn)備步驟移除的厚度(Tr)，以便所述表面準(zhǔn)備步驟應(yīng)用到負(fù)片(A′)上能夠從剩余部分(40)形成新的薄層，在剩余部分中通過表面準(zhǔn)備步驟減小了厚度。
文檔編號H01L21/20GK1959952SQ20061013553
公開日2007年5月9日 申請日期2006年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月18日
發(fā)明者N·謝米, E·吉奧, P·雷諾 申請人:S.O.I.Tec絕緣體上硅技術(shù)公司