專利名稱：使用定向剝落在絕緣體結(jié)構(gòu)上形成半導(dǎo)體的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)結(jié)構(gòu)的制造，例如具有非圓形橫截面的那些結(jié)構(gòu)和/或具有相對大的橫截面積的那些結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著市場需求的持續(xù)增長，絕緣體上半導(dǎo)體器件正變得越來越合乎需求。SOI技術(shù)對于高性能薄膜晶體管(TFT)、太陽能電池以及例如有源矩陣顯示器、有機(jī)發(fā)光二極管 (OLED)顯示器、液晶顯示器(IXD)的顯示器、集成電路、光電器件等正變得越來越重要。SOI 結(jié)構(gòu)可包括半導(dǎo)體材料薄層，例如在絕緣材料上的硅。多種獲得SOI結(jié)構(gòu)的方法包括在晶格匹配襯底上的硅(Si)外延生長并且將單晶硅晶片結(jié)合到另一硅晶片。又一些方法包括離子注入技術(shù)，其中將氫離子或氧離子注入，以在氧離子注入的情形下在以硅為頂?shù)墓杈瑑?nèi)形成埋入的氧化物層，或是在氫離子注入的情形下分離(剝落)薄硅層以結(jié)合于具有氧化物層的另一硅晶片。美國專利No. 7，176，528披露一種使用剝落技術(shù)形成S0G(玻璃上半導(dǎo)體)結(jié)構(gòu)的工藝工藝。這些步驟包括(i)將硅晶片表面暴露給氫離子注入以形成結(jié)合表面；(ii)使晶片的結(jié)合表面與玻璃襯底接觸；(iii)對晶片和玻璃襯底施加壓力、溫度及電壓以利于它們之間的結(jié)合；以及(iv)使玻璃襯底和硅薄層從硅晶片分離。前述方法在某些情形下和/或當(dāng)在特定應(yīng)用場合下使用時容易受到不合需效果的影響。參見

圖1A-1D，離子，例如氫離子，通過表面21被注入半導(dǎo)體晶片20，以使注入劑量就跨越半導(dǎo)體晶片20的密度和深度而言是均一的。參見圖1A，當(dāng)例如硅的半導(dǎo)體材料被注入例如氫離子的離子時，形成損壞位點(diǎn)。 損壞位點(diǎn)的層界定剝落層22。這些損壞位點(diǎn)中的一些成核為具有非常高的縱橫比的片晶 (platelet)(它們具有非常大的有效直徑并且?guī)缀鯖]有高度)。源于注入離子的氣體，例如 H2,擴(kuò)散入片晶以形成具有可比擬的高縱橫比的多個氣泡。這些氣泡中的氣壓可以非常高并估計(jì)可高達(dá)大約10千巴。如圖IB中雙向箭頭所示，片晶或氣泡在有效直徑中生長直到它們彼此足夠靠近， 剩下的硅太脆弱而無法承受氣體的高壓。由于分離前端開始不存在優(yōu)先點(diǎn)，因此會隨機(jī)地形成多個分離前端并且多個裂紋通過半導(dǎo)體晶片20傳播。在半導(dǎo)體晶片20的邊緣附近，較大份額的注入氫可能從氫富含平面逸出。這是因?yàn)槌两?即晶片20的側(cè)壁)的鄰近。更具體地，在注入過程中，離子(例如氫質(zhì)子)減速通過半導(dǎo)體晶片(例如硅)20的晶格結(jié)構(gòu)并使一些硅原子從其晶格位點(diǎn)發(fā)生位移，形成缺陷平面。隨著氫離子喪失其動能，它們成為原子氫并進(jìn)一步界定原子氫平面。缺陷平面和原子氫平面在室溫下在硅晶格中都是不穩(wěn)定的。因此，缺陷(空穴)和原子氫朝向彼此移動并形成熱穩(wěn)定的空穴-氫核素。多個核素一起形成氫富含平面。(一旦加熱，硅晶格一般會沿氫富含平面裂裂開。) 不是所有的空穴和氫都會經(jīng)受破裂而成為氫-空穴核素。一些原子氫核素從空穴平面向外擴(kuò)散并最終脫離硅晶片20。因此，一些原子氫不造成剝落層22的裂開。在硅晶片 20的邊緣附近，氫原子具有脫離晶格的額外路徑。因此，硅晶片20的邊緣區(qū)域的氫濃度可能較低。較低的氫濃度導(dǎo)致需要較高的溫度或較長的時間來形成足夠的力以支持分離。因此，在分離工藝中形成邊緣未被分離的帳篷狀結(jié)構(gòu)24。在臨界壓力下，剩余半導(dǎo)體材料的斷裂沿相對脆弱的平面發(fā)生，例如{111}平面(圖1C)，并且剝落層22從半導(dǎo)體晶片20的分離完成(圖1D)。然而，邊緣22A、22B在由損壞位點(diǎn)定義的主要裂開平面之外。 這種非平面裂開是不希望的。分離的其它特征包括可將剝落層22描繪成具有“臺地”(其中存在片晶或氣泡)，由“峽谷”(其中發(fā)生斷裂)所包圍。要注意，這些臺地和峽谷在圖ID 中不被精確地示出，因?yàn)檫@些細(xì)節(jié)超出了以圖解比例再現(xiàn)的能力。不是將本發(fā)明限定于任何操作理論，本申請的發(fā)明人相信使用前述技術(shù)從分離開始至完成分離的時間是10微秒的數(shù)量級。換句話說，分離的隨機(jī)開始和傳播是大約3000 米/秒的數(shù)量級。同樣，不是將本發(fā)明限定于任何操作理論，本申請的申請人相信這種分離速率促成前述剝落層22 (圖1D)的裂開表面的不希望的特征。U. S. 6，010，579記載一種將均一離子注入半導(dǎo)體襯底10達(dá)均一深度ZO的技術(shù)，使晶片處在低于引發(fā)分離開始的溫度下，并隨后將多個能量脈沖引入到注入深度ZO附近的襯底10的邊緣以獲得“受到控制的裂開前端”。U. S. 6，010，579聲稱前述方法是優(yōu)于所謂 “隨機(jī)”裂開的改進(jìn)，至少就表面粗糙度而言。本發(fā)明采用定向分離方法，該方法明顯不同于 U. S. 6，010，579的“受控制的裂開前端”方法并且不同于“隨機(jī)”裂開方法。前述的與剝落層22從半導(dǎo)體晶片20分離相關(guān)聯(lián)的難題隨著SOI結(jié)構(gòu)尺寸增大而加劇，尤其是當(dāng)半導(dǎo)體晶片的形狀為矩形時。這種矩形半導(dǎo)體晶片可在多塊半導(dǎo)體片板耦合于絕緣體襯底的場合下使用。有關(guān)片板型SOI結(jié)構(gòu)的制造的更多細(xì)節(jié)可在美國申請公布 No. 2007/0117354中找到，其全部公布內(nèi)容通過引用結(jié)合與此。

發(fā)明內(nèi)容
為表示的方便，以下討論將不時地參照SOI結(jié)構(gòu)進(jìn)行。參考這種特定類型的SOI結(jié)構(gòu)是為了幫助解釋本發(fā)明而決不是為了也不應(yīng)當(dāng)解釋為限制本發(fā)明的范圍。本文一般使用簡稱SOI來指示絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括但不限于絕緣體上硅結(jié)構(gòu)。同樣，使用縮寫SOG 來泛指玻璃上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括但不限于玻璃上硅結(jié)構(gòu)?？s寫SOI涵蓋SOG結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的一個或更多實(shí)施例，用于形成絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)結(jié)構(gòu)的方法和裝置包括使施主半導(dǎo)體晶片的注入表面經(jīng)歷離子注入步驟以在定義施主半導(dǎo)體晶片的剝落層的橫截面內(nèi)形成削弱薄層，并使施主半導(dǎo)體晶片在注入步驟之前、之中或之后經(jīng)歷空間變化步驟以使削弱薄層的一個或多個參數(shù)跨晶片地沿X軸和Y軸方向中的至少一個方向空間地變化?？臻g變化步驟促使剝落層從施主半導(dǎo)體晶片分離的特征，以使這些分離是在方向和/或時間上是可控制的。
這些參數(shù)可單獨(dú)或聯(lián)合地包括下面一個或多個(i)源于離子注入步驟的成核位點(diǎn)的密度；(ii)削弱薄層距離注入表面(或基準(zhǔn)平面)的深度；(iii)通過注入表面至少至削弱薄層的人為產(chǎn)生的損壞位置(例如盲孔)；以及(iv)使用溫度梯度遍及削弱薄層的缺陷位點(diǎn)成核和/或壓力增加。該方法和裝置還用來將施主半導(dǎo)體晶片上升至足以在削弱薄層處從削弱薄層的一個點(diǎn)、邊緣和/或區(qū)域引起分離的溫度。施主半導(dǎo)體晶片可經(jīng)受因變于變化的參數(shù)足以基本沿削弱薄層定向地繼續(xù)分離的更高溫度。當(dāng)結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行描述時，對本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員而言其它方面、特征、 優(yōu)點(diǎn)等將變得顯而易見。

附圖簡述為了解說本發(fā)明的各方面，在附圖中示出了目前優(yōu)選的形式，然而應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所示的精確配置和手段。圖1A、1B、1C和ID是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的剝落工藝的方框圖；圖2A-2B是示出根據(jù)本發(fā)明一個或多個方面的剝落工藝的方框圖；圖3A是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面的具有與削弱層或其中的薄層相關(guān)聯(lián)的空間變化參數(shù)的施主半導(dǎo)體晶片的俯視圖；圖3B是圖解地示出圖3A的空間變化參數(shù)的曲線圖；圖3C是圖解地示出圖3A的空間變化參數(shù)是削弱薄層深度的曲線圖；圖4A、4B和4C是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個進(jìn)一步方面的具有更進(jìn)一步空間變化參數(shù)的相應(yīng)施主半導(dǎo)體晶片的俯視圖；圖5A、5B和5C是適于獲得施主半導(dǎo)體晶片的空間變化參數(shù)的一些離子注入裝置的簡化圖；圖6A-6B示出適于獲得施主半導(dǎo)體晶片中的某一成核位點(diǎn)的空間變化密度的離子注入技術(shù)；圖7A-7B示出適于獲得施主半導(dǎo)體晶片中的某一空間變化注入深度的離子注入技術(shù)；圖7C-7D是示出離子注入傾斜角和注入深度之間的關(guān)系的曲線圖；圖8A-8B示出適于獲得施主半導(dǎo)體晶片中的某一空間變化注入分布寬度的離子注入技術(shù)；圖8C是示出離子注入傾斜角和蔓延之間關(guān)系的曲線圖；圖9A-9D示出適于獲得施主半導(dǎo)體晶片中的某一空間變化注入深度的又一離子注入技術(shù)；圖10A-10D和圖11示出適于獲得施主半導(dǎo)體晶片中缺陷位點(diǎn)的某一空間變化分布的又一離子注入技術(shù)；以及圖12A-12B示出適于以獲得施主半導(dǎo)體晶片中的空間變化參數(shù)曲線的時-溫曲線技術(shù)。
具體實(shí)施例方式參照附圖，其中相同標(biāo)記表示相同的要素，在圖2A-2B中示出根據(jù)本發(fā)明一個或多個實(shí)施例的中間SOI結(jié)構(gòu)(尤其是SOG結(jié)構(gòu))。中間SOG結(jié)構(gòu)包括例如玻璃或玻璃陶瓷襯底102的絕緣體襯底以及施主半導(dǎo)體晶片120。玻璃或玻璃陶瓷襯底102和施主半導(dǎo)體晶片120已使用例如結(jié)合、熔合、粘合等任何業(yè)內(nèi)已知工藝耦合在一起在將玻璃或玻璃陶瓷襯底102和施主半導(dǎo)體晶片102耦合在一起前，施主半導(dǎo)體晶片120包括暴露的注入表面121。施主半導(dǎo)體晶片120的注入表面121經(jīng)受離子注入步驟以在界定剝落層122的橫截面內(nèi)形成削弱薄層125。削弱薄層125基本平行于由X-Y正交軸方向界定的基準(zhǔn)平面(該基準(zhǔn)平面可在任何位置因此不予以示出)。在圖2A中從左至右地示出X軸方向，而Y軸方向垂直于X軸方向并朝向紙內(nèi)(因此不被示出)。施主半導(dǎo)體晶片120在離子注入步驟之前、之中或之后經(jīng)歷空間變化步驟，以使剝落層122與施主半導(dǎo)體晶片120的分離特征是方向和/或時間可控制的。盡管不旨在將本發(fā)明限制在任何操作理論，然而相信這樣的方向和/或時間可控制性可導(dǎo)致改善的分離特征，例如剝落層122和施主半導(dǎo)體晶片120上(在分離后)更光滑的暴露表面。還相信這樣的方向和/或溫度可控制性可導(dǎo)致改善的邊緣特征，例如提高剝落層122和施主半導(dǎo)體晶片120上的暴露表面的邊緣的產(chǎn)生量(yield)，這些暴露表面位于由削弱薄層125所界定的主要裂開平面之中。剝落層122從施主半導(dǎo)體晶片120分離的方向和/或時間可控制特征可以數(shù)種方式實(shí)現(xiàn)，例如沿X軸和Y軸方向中的至少一個方向跨削弱薄層125空間地改變一個或多個參數(shù)。這些參數(shù)可單獨(dú)或聯(lián)合地包括下面一個或多個(i)源于離子注入步驟的成核位點(diǎn)的密度；(ii)削弱薄層125距離注入表面121 (或基準(zhǔn)平面)的深度；(iii)通過注入表面 121至少至削弱薄層125的人為產(chǎn)生的損壞位置(例如盲孔)；以及(iv)使用溫度梯度遍及削弱薄層125的缺陷位點(diǎn)成核和/或壓力增加。如圖2A-2B中箭頭A所示，剝落層122從施主半導(dǎo)體晶片120分離的方向和/或時間可控制的特征導(dǎo)致因變于時間從一個點(diǎn)、邊緣和/或區(qū)域傳播分離至削弱薄層125的其它點(diǎn)、邊緣和/或區(qū)域。這一般實(shí)現(xiàn)如下首先，如前所述跨削弱薄層125空間地改變一個或多個參數(shù)，其次，將施主半導(dǎo)體晶片120升溫至足以使削弱薄層125從該點(diǎn)、邊緣和/或區(qū)域開始分離的溫度。此后，施主半導(dǎo)體晶片120被升溫至足以因變于跨削弱薄層125的參數(shù)空間變化而定向地沿削弱薄層125繼續(xù)分離的更高溫度。優(yōu)選地建立變化參數(shù)以使升溫的時-溫曲線以數(shù)秒為量級，并使沿削弱薄層125的分離傳播發(fā)生在至少一秒間?，F(xiàn)在參見圖3A-3C，圖3A-3C示出與空間地跨削弱薄層125改變一個或多個參數(shù)關(guān)聯(lián)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。圖3A是通過注入表面121觀察到的施主半導(dǎo)體晶片120的俯視圖。沿X 軸方向陰影的變化代表參數(shù)的空間變化(例如成核位點(diǎn)的密度、位點(diǎn)內(nèi)的壓力、成核程度、 人工形成的損壞位點(diǎn)(空洞)的分布、注入深度等)。在所示示例中，一個或多個參數(shù)沿X 軸方向從一個邊緣130A向施主半導(dǎo)體晶片120 (且因此其削弱薄層125)的相對邊緣130B 變化，反之亦然。參見圖3B，分離參數(shù)的曲線圖示出例如削弱薄層125中的成核位點(diǎn)的密度因變于 X軸方向的橫截面曲線。作為替代或附加，分離參數(shù)可代表成核位點(diǎn)中的一個或多個壓力、 成核程度、人為形成的損壞位點(diǎn)(空洞)等的分布，這些參數(shù)均因變于X軸空間度量。參見圖3C，分離參數(shù)的曲線圖示出例如削弱薄層125的深度(對應(yīng)于離子注入深度)因變于X 軸方向的橫截面曲線。
盡管不旨在將本發(fā)明限制在任何一個或多個操作理論，然而相信從邊緣130A向邊緣130B的分離的傳播(如虛線箭頭所示)發(fā)生在成核位點(diǎn)的密度在邊緣130A相對高并在朝向邊緣130B的空間位置減小至較低成核位點(diǎn)密度時。該理論相信對其它參數(shù)也是如此，例如成核位點(diǎn)中的氣壓、分離前融合成核位點(diǎn)的程度以及人為產(chǎn)生的損壞位點(diǎn)(空洞) 的分布。然而，對于與削弱薄層125的深度關(guān)聯(lián)的參數(shù)，相信從邊緣130B朝向邊緣130A的分離的傳播(由實(shí)心箭頭表示)發(fā)生在沿削弱薄層125的最初邊緣130B存在充分低的深度并且在朝向邊緣130A的后繼更大距離上存在相對較高的深度時。 現(xiàn)在參見圖4A-4C，圖4A-4C示出與空間地跨削弱薄層125改變一個或多個參數(shù)關(guān)聯(lián)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。圖4A-4C示出通過注入表面121觀察到的施主半導(dǎo)體晶片120的俯視圖。沿X軸和Y軸方向的陰影變化代表參數(shù)的空間變化，同樣是成核位點(diǎn)的密度、位點(diǎn)內(nèi)的壓力、成核程度、人工形成的損壞位點(diǎn)(空洞)的分布、注入深度等。在示出的每種情形下， 參數(shù)沿X軸方向和Y軸方向均空間地變化。具體參見圖4A，陰影可代表參數(shù)從兩個邊緣130A、130D開始朝向另外兩個邊緣 130BU30C空間地變化并沿X和Y軸方向均在后繼的更大距離變化。與前述討論一致，當(dāng)考慮成核位點(diǎn)的密度的參數(shù)時，如果較高的密度開始在邊緣130A、130D，則相信分離的傳播 (由虛線箭頭表示)將從邊緣130A、130D的角落開始朝向晶片120的中心并朝向其他邊緣 130B、130C輻射出。該理論相信對其它參數(shù)也是如此，例如成核位點(diǎn)中的氣壓、分離前融合成核位點(diǎn)的程度以及人為產(chǎn)生的損壞位點(diǎn)(空洞)的分布。然而，對于與削弱薄層125的深度關(guān)聯(lián)的參數(shù)，相信當(dāng)沿邊緣130B、130C開始是較低深度和低深度時，分離的傳播(由實(shí)心箭頭表示)將從邊緣130B、130C的角落朝向晶片120的中心并朝向其他邊緣130A、130D 輻射出。具體參見圖4B和4C，陰影可代表參數(shù)從全部邊緣130開始空間地變化并朝向施主半導(dǎo)體晶片120的中心變化，或反之亦然?，F(xiàn)在參照源于沿X軸和Y軸方向中的一個或兩個方向跨削弱薄層125的離子注入的空間改變成核位置密度的特定參數(shù)來提供進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。不管采用什么技術(shù)來實(shí)現(xiàn)這種空間變化，優(yōu)選的是在大約5x10s位點(diǎn)/cm2的削弱薄層125的一個或多個邊緣、點(diǎn)或區(qū)域存在最大成核位點(diǎn)密度，并在大約5xl04位點(diǎn)/cm2的削弱薄層125中與之隔開一定距離的位置存在最小成核位點(diǎn)密度。以另一種方式審視這種變化，最大成核位點(diǎn)密度和最小成核位點(diǎn)密度之間的差可在大約10倍之間。根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面，可通過改變離子注入步驟的劑量來空間地改變削弱薄層125中的成核位點(diǎn)密度。經(jīng)由背景技術(shù)的方法，通過使注入表面121經(jīng)歷一個或多個離子注入步驟來產(chǎn)生削弱薄層125(并因此產(chǎn)生剝落層122)。盡管存在可用于這一點(diǎn)的眾多離子注入技術(shù)、器械等，然而一種適宜方法規(guī)定施主半導(dǎo)體晶片120的注入表面121可經(jīng)歷氫離子注入步驟以至少在施主半導(dǎo)體晶片120中開始剝落層122的形成。參見圖5A，圖5A示出了 Axcelis NV-10型批量注入器的簡化示意圖，該注入器可改型以通過改變注入離子的劑量來空間地改變削弱薄層125中的成核位點(diǎn)的密度。多塊施主半導(dǎo)體晶片120——在這種情形下是矩形片板——可相對于入射離子束 202 (指向紙內(nèi))沿方位角地分布在滾筒200上的固定半徑上。滾筒200的旋轉(zhuǎn)提供偽X掃描(dX/dt)而整個滾筒200的機(jī)械平移提供Y掃描(dY/dt)。使用術(shù)語“偽X掃描”是因?yàn)閷τ谛“霃降臐L筒200而言X掃描相比較大半徑滾筒200某種程度上更加彎曲，并因此完美的直線掃描在這種旋轉(zhuǎn)滾筒200上是無法獲得的。調(diào)節(jié)X掃描速度和/或Y掃描速度將導(dǎo)致劑量的空間變化。在過去采用隨著離子束202徑向地朝向滾筒200的中心行進(jìn)而增大 Y掃描速度來確保均一的劑量。實(shí)際上，由于業(yè)內(nèi)的傳統(tǒng)想法是獲得空間均一的劑量并且當(dāng)相對施主半導(dǎo)體晶片120的角速度越靠近滾筒200的中心而減小時Y掃描速度必須相應(yīng)地增加。然而，根據(jù)本發(fā)明，可不遵守傳統(tǒng)掃描規(guī)則而獲得空間變化的劑量，這導(dǎo)致例如圖3A 和4A的圖案。例如，隨著離子束202徑向地朝向滾筒200的中心行進(jìn)而保持Y掃描速度均一。替代地，可隨著離子束202徑向地朝向滾筒200的中心而減小Y掃描速度。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員能從本文公開內(nèi)容推知其它可行方案。一種替代方法是因變于掃描速率和位置而改變束能量。這些改變可通過對軟件中的注入器控制算法的修正、對控制軟件和終端站驅(qū)動之間的電子接口的修正或其它機(jī)械改型來實(shí)現(xiàn)。 參見圖5B，圖5B示出了單襯底X_Y注入器的簡化示意圖，該注入器可改型以通過改變注入離子的劑量來空間地改變削弱薄層125中的成核位點(diǎn)的密度。在這種情形下，電子束202掃描遠(yuǎn)快于(圖5Α的)機(jī)械襯底掃描。同樣，業(yè)內(nèi)的傳統(tǒng)想法是獲得空間均一的劑量，并因此設(shè)定X和Y掃描速率和束能量以獲得均一的劑量。同樣，可不遵守傳統(tǒng)掃描規(guī)則來獲得空間變化的劑量?？赏ㄟ^變化的Χ、Υ掃描速率和/或束能量的多種組合來實(shí)現(xiàn)注入劑量的大量空間變化?？赏ㄟ^這種變化形成一維或二維梯度，要么垂直要么水平的，這導(dǎo)致例如圖3Α、4Α、4Β和4C的圖案。參見圖5C，圖5C示出根據(jù)離子浴技術(shù)的注入器的簡化示意圖。帶狀射束204產(chǎn)生自延展的離子源。根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)，單均一速度掃描(正比于正交方向上的均一束能量) 能獲得傳統(tǒng)的理想狀態(tài)，即空間均一的劑量。然而，根據(jù)本發(fā)明的各個方面，可通過施主半導(dǎo)體晶片120的機(jī)械掃描速率變化通過帶狀射束204來產(chǎn)生一維梯度(例如將圖3Α旋轉(zhuǎn) 90°后)。結(jié)合機(jī)械掃描速率的變化使施主半導(dǎo)體晶片120相對于帶狀射束204扭轉(zhuǎn)某個角可以類似于圖4Α的方式形成劑量的空間變化。作為替代或附加，沿射束源空間變化的射束能量提供與掃描方向正交的梯度，提供額外的自由度以產(chǎn)生從屬的空間變化劑量。不管為獲得劑量變化所采用的特定注入技術(shù)是什么，并且不管最高劑量的位置在何處(例如沿一個或多個起始邊緣、起始點(diǎn)或起始區(qū)域)，基本上最高劑量落在以原子/cm2 為單位的某一要求范圍內(nèi)，而沿X軸和Y軸方向中的至少一個方向從此進(jìn)一步向前的最低劑量落在以原子/cm2為單位的某一其它要求范圍內(nèi)。最大劑量和最小劑量之間的差可在大約10-30%之間，具有最大變化為大約至三分之一。在一些應(yīng)用中，已發(fā)現(xiàn)至少大約20% 的差是重要的。根據(jù)本發(fā)明的一個或多個其它方面，可通過將第一核素的離子以基本均一方式注入來改變削弱薄層125中的成核位點(diǎn)密度，從而建立具有基本均一分布的削弱薄層125。此后，施主半導(dǎo)體晶片120可以基本不均一方式注入以第二核素的離子。建立不均一注入以使第二核素的離子造成原子遷移至削弱薄層125，這導(dǎo)致成核位點(diǎn)跨削弱薄層125空間改變的密度。作為示例，第一核素的離子可以是氫離子而第二核素的離子可以是氦離子?？墒褂帽菊f明書中之前描述、之后描述或從其它來源發(fā)現(xiàn)的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)不均一注入。例如，第二核素離子的劑量可空間地變化。第二核素離子(例如He離子)的劑量變化將造成之后第二核素離子去往第一核素離子的位置的不均一遷移，由此建立成核位點(diǎn)的不均一密度。這種變化也可能改變滾筒中的壓力，這也是有益的。替代地，第二核素離子的不均一注入可包括將第二核素離子注入至跨施主半導(dǎo)體晶片120空間變化的深度。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員可根據(jù)本文的教義來修正將離子輸入至均一深度的任何已知技術(shù)以獲得不均一深度曲線。通過背景技術(shù)的描述，已知氦離子可比氫離子更深地注入，例如兩倍深或更深。隨著晶片溫度上升，許多氦離子將遷移至較淺氫離子注入的位點(diǎn)并提供 用于后期分離的氣壓。根據(jù)本發(fā)明的當(dāng)前方面，由更深埋入的氦造成的損壞位于施主半導(dǎo)體晶片120遠(yuǎn)離較淺氫離子注入的深度，并且這些氦離子中很小一部分會在給定時間內(nèi)到達(dá)那里。對于較淺注入的氦離子來說反之亦然，由此導(dǎo)致成核位點(diǎn)跨削弱薄層125空間變化的密度。盡管理論上空間變化的成核位點(diǎn)密度可無視第一和第二核素離子的順序(例如首先注入氦或首先注入氫)而獲得，然而多離子注入步驟的順序也會對要求的結(jié)果產(chǎn)生影響。實(shí)際上，注入順序——取決于離子核素——對密度會有整體上的影響，即便當(dāng)密度也空間地變化時。盡管對本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員來說是違背直覺的和令人震驚的，然而已發(fā)現(xiàn)首先注入氫產(chǎn)生更多的成核位點(diǎn)。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，對于給定劑量，氦產(chǎn)生十倍于氫離子的損害。然而要注意，氦離子產(chǎn)生的損害(空穴和裂縫半導(dǎo)體原子，或Frankel對)本身即使在室溫下也迅速地退火。因此，許多但非全部的氦損害被修復(fù)。另一方面，氫離子與例如硅原子的半導(dǎo)體原子結(jié)合(形成Si-H鍵)，并使所產(chǎn)生的傷害穩(wěn)定。如果氫在氦注入前存在，則會產(chǎn)生更多的成核位點(diǎn)?，F(xiàn)在參見圖6A-6B，其中示出適于實(shí)現(xiàn)成核位點(diǎn)密度空間變化的又一示例。在該例中，如圖6A所示，成核位點(diǎn)密度的空間變化是通過在離子注入步驟中調(diào)整離子束的射束角來實(shí)現(xiàn)的。盡管可通過多種方式調(diào)整射束角，然而一種這樣的方法是如圖6A所示相對于離子束(例如點(diǎn)射束202)傾斜施主半導(dǎo)體晶片120。施主半導(dǎo)體晶片120具有一寬度(圖面上表示為從左至右)、一深度(進(jìn)入頁面)以及一高度(圖面上表示為從上至下)。寬度和深度可定義X軸和Y軸方向，并且高度可界定垂直于注入表面121的縱軸Lo。傾斜施主半導(dǎo)體晶片120以使其縱軸Lo在離子注入步驟中相對于離子注入束(以實(shí)心箭頭表示)的方向軸成角度Φ。角度Φ可在大約1-45°之間。在傾斜狀態(tài)下，隨著射束源從位置A掃描至位置B，射束202的寬度W在施主半導(dǎo)體晶片120的注入表面121從寬度Wa變化至Wb，或反之亦然。寬度W的變化對源于沿掃描方向(所述掃描方向可設(shè)置成沿X軸和Y軸方向中的至少一個方向變化)的離子注入的成核位點(diǎn)密度的變化有影響。注入離子束202可包括氫離子，該氫離子具有相同的(正)電荷。由于具有相同電荷的微?；コ?，射束202在與離子源越遠(yuǎn)的距離(位置A)越寬，并在與離子源越近的距離(位置B)越窄。在位置B更為聚集(較低寬度Wb)的離子束將施主半導(dǎo)體晶片120的局部區(qū)域加熱至相較于在位置A較不聚集(較高寬度Wa)的離子束更高的程度。在較高溫度下，更多氫離子從這些局部區(qū)域擴(kuò)散出，并且相比其它區(qū)域較少份額的氫離子保持不動。 如圖6B所示，這導(dǎo)致在施主半導(dǎo)體晶片120的削弱薄層125內(nèi)的氫的側(cè)向不均一分布(并因此使成核位點(diǎn)的密度不均一分布)?？赏ㄟ^調(diào)整射束源的角度或引入調(diào)整離子束202準(zhǔn)直度的一些已知機(jī)制來獲得成核位點(diǎn)密度的 相似空間變化。適于實(shí)現(xiàn)成核位點(diǎn)密度的空間變化的又一技術(shù)是采用兩階段離子注入步驟。執(zhí)行第一離子注入以注入具有吸引第二核素離子的效果的離子。此后，注入第二核素的離子。 使用本文前面描述和之后描述的任何適宜技術(shù)以空間不均一方式注入第一核素的離子。因此，當(dāng)?shù)诙怂仉x子被注入并遷移至第一核素離子時，所得到的削弱薄層125表現(xiàn)出不均一的成核位點(diǎn)密度。例如，第一離子核素可基于施主半導(dǎo)體晶片120的材料，例如采用硅離子注入到硅施主半導(dǎo)體晶片120中。該硅離子可具有俘獲例如氫離子的第二核素離子的特性。如前所述，氫離子與例如硅原子的一些半導(dǎo)體原子的結(jié)合形成Si-H鍵。例如，可以業(yè)內(nèi)已知的劑量和能量執(zhí)行硅內(nèi)硅注入，例如美國專利No. 7，148，124中描述的那樣，該文獻(xiàn)的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。然而，與現(xiàn)有技術(shù)不同，俘獲離子核素(在這種情況下是硅)的空間密度分布是不均一的(例如在施主半導(dǎo)體晶片120的一邊緣最高而在相對邊緣最低，或具有本文所記載的其它變化)。接著，將例如氫的第二核素離子注入，該第二核素離子可以是均一分布的。滯留在施主半導(dǎo)體晶片120的削弱薄層125中的氫數(shù)量取決于兩個因素(1) 能俘獲第二核素(氫)的位點(diǎn)的濃度分布，以及(2)可得到的氫(從注入藥劑注入并保留的氫)。注意，核素的不均一空間分布可逆以獲得相同的結(jié)果。例如，可均一地注入第一核素，之后不均一地注入第二核素。替代地，兩種注入都是空間不均一的。第二核素(例如氫)在削弱薄層125中的不均一分布導(dǎo)致最高濃度氫的一個點(diǎn)、邊緣或區(qū)域，這之后是開始裂開的最低溫度的位置。同樣，如圖2A-2B所示，箭頭A表示剝落層122從施主半導(dǎo)體晶片120分離的方向和/或時間可控制的特征，其中因變于時間從削弱薄層125的一個點(diǎn)、邊緣和/或區(qū)域傳播分離至其它點(diǎn)、邊緣和/或區(qū)域。在成核位點(diǎn)密度空間變化的背景下，施主半導(dǎo)體晶片 120升溫至足以從最高密度的點(diǎn)、邊緣和/或區(qū)域在削弱薄層125開始分離的溫度。已發(fā)現(xiàn)硅內(nèi)的高氫濃度使分離發(fā)生在350°C或更低溫度下發(fā)生，然而具有較低氫濃度的硅在例如 450°C或更高的較高溫度下才會分離。施主半導(dǎo)體晶片120升溫至足以因變于跨削弱薄層 125的密度的空間變化定向地基本沿削弱薄層125繼續(xù)分離的又一溫度。現(xiàn)在參照源于沿X軸和Y軸方向中的一個或全部方向的離子注入的空間改變削弱薄層125的深度的特定參數(shù)來提供更多的細(xì)節(jié)。不管采用什么技術(shù)來實(shí)現(xiàn)這樣的空間變化，優(yōu)選使充分低的深度在大約200-380nm之間并且最高深度在大約400-425nm之間。以另一種方式審視這種變化，最大深度和最小深度之間的差可在大約5-200%之間。根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面，可通過調(diào)整離子注入步驟中的離子束的射束角來空間地改變削弱薄層125的深度。實(shí)際上，結(jié)合圖6A-6B討論的過程對調(diào)整削弱薄層125 的深度也有適用性(注意因變于射束寬度而改變溫度的機(jī)制不被認(rèn)為是取得削弱薄層125 深度變化的原因)。參見圖6A和圖7A-7B，削弱薄層125的深度的空間變化可通過改變下面至少一個來實(shí)現(xiàn)(1)傾斜角Φ (參照圖6A示出和描述)；以及(2)施主半導(dǎo)體晶片120繞其縱軸線 Lo相對于離子注入束202的定向軸線的扭轉(zhuǎn)。作出對傾斜和/或扭轉(zhuǎn)的調(diào)整以調(diào)節(jié)通過施主半導(dǎo)體晶片120的晶格結(jié)構(gòu)的溝道化程度，其中隨著離子束202掃描橫跨注入表面121，這些溝道傾向于對準(zhǔn)和不對準(zhǔn)于離子束202。隨著溝道化程度空間地變化，削弱薄層125的深度也空間地變化角Φ可在大約1-10°之間并且扭轉(zhuǎn)角可在大約1-45°之間。如前面推斷地，更進(jìn)一步地參見圖7C和7D，注入深度隨著傾斜變大而減小。對于相對小的角度(例如0-10° )，注入深度和傾斜之間的關(guān)系主要受溝道化的影響。對于相對較大的角度，余弦效應(yīng)起主要作用。換句話說，所得到的剝落薄膜厚度基本正比于注入角的余弦。作為替代或附加，空間變化步驟可包括改變離子束202的能級以使離子束202掃描橫跨施主半導(dǎo)體晶片120的注入表面121，削弱薄層125離注入表面121的深度跨施主半導(dǎo)體晶片120空間地改變。如圖7Β所示，上述技術(shù)導(dǎo)致施主半導(dǎo)體晶片120的削弱薄層的側(cè)向不均一深度 (或注入深度)。與調(diào)整施主半導(dǎo)體晶片202的傾斜度相結(jié)合，可利用來獲得空間變化的又一參數(shù)是離子沉積分布(或蔓延)的寬度。如圖8Α所示，通過削弱薄層125的離子分布寬度(從頂至底)因變于施主半導(dǎo)體晶片120的傾斜角(更一般地說是射束角)而改變。因此，通過改變傾斜角，可在削弱薄層125中獲得空間變化的分布寬度(如圖8Β所示)。盡管不旨在受任何操作理論限定，然而相信具有較窄分布寬度的削弱薄層125的各個部分相比于具有較寬分布寬度的削弱薄層125的各個部分而言將在更低的溫度下分離。因此，相信剝落層122從施主半導(dǎo)體晶片120分離的方向和/或溫度可控制的特性，其中可因變于時間和溫度實(shí)現(xiàn)從削弱薄層125的一個點(diǎn)、邊緣和/或區(qū)域傳播分離至其它點(diǎn)、邊緣和/或區(qū)域。參見圖8C，附加數(shù)據(jù)關(guān)于傾斜對蔓延影響，其同樣對注入曲線的寬度具有影響。在圖8C所示兩種注入中使用的劑量是相同的。盡管峰值H濃度是不同的，但兩注入物均剝落。 因此，士0. 1°和士3°的傾斜變化之間的差對于蔓延來說是顯著的。參見圖9A-9D，空間地改變削弱薄片125深度的另一種技術(shù)包括使施主半導(dǎo)體晶片120經(jīng)歷后注入材料去除工藝，以使削弱薄層125離注入表面121的深度跨施主半導(dǎo)體晶片120空間地改變。如圖9Α所示，施主半導(dǎo)體晶片120可經(jīng)歷某些確定性的拋光工藝或等離子輔助化學(xué)蝕刻(PACE)。這些技術(shù)允許局部控制通過拋光工藝去除的材料量。其它方法——包括反應(yīng)離子蝕刻(RIE)、化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)和化學(xué)濕蝕也可具有跨暴露表面的不均一材料去除，這是規(guī)則的和可再現(xiàn)的。這些或其它技術(shù)中的一種或多種可用來在削弱薄層125距離注入表面121的深度中引入微小的變化，例如圖3A、4A、4B、4C中示出的那些及其它。在材料去除之前的離子注入步驟可以是空間均一或不均一的。參見圖9B和9C，空間變化步驟可包括以空間不均一方式在施主半導(dǎo)體晶片120的注入表面121上使用掩模220A或220B，以阻止離子滲透從而改變離子束202掃描橫跨注入表面121的程度。掩模220可包括二氧化硅、例如光阻劑的有機(jī)聚合物，及其它。可能的沉積技術(shù)包括等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、旋涂、聚二甲基硅氧烷(PDMS)壓花等。掩模 220厚度可小于或可比于削弱薄層125的期望深度。由于離子注入到的深度由入射離子的能量確定，掩模220的阻擋作用將轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕獙κ┲靼雽?dǎo)體晶片120中的注入核素的深度的空間調(diào)制。取決于沉積掩模220的特性，可通過對離子路徑增加長度、分散離子以改變溝道化程度或其它現(xiàn)象來獲得所要求的特性。
如圖9D所示(其示出削弱薄層125所有邊緣上的較低深度和朝向其中心的較高深度)，在結(jié)合于襯底102之后或之中，施主半導(dǎo)體晶片120升溫至足以在削弱薄層125上從最低深度的點(diǎn)、邊緣和/或區(qū)域開始分離的溫度。施主半導(dǎo)體晶片120升溫至足以因變于深度從最低深度至最高深度的空間變化而定向地基本沿削弱薄層125繼續(xù)分離的又一溫度。參見圖10A-10D和圖11，空間變化步驟可包括通過注入表面121鉆一個或多個盲孔230至少到達(dá)削弱薄層125，并優(yōu)選地通過削弱薄層125 (圖10B)。盡管不旨在將本發(fā)明限定于任何操作理論，然而相信在結(jié)合于襯底102之中或之后(圖10C)，將施主半導(dǎo)體晶片120升溫至更高的溫度將會在在沒有這些盲孔的位置產(chǎn)生分離之前在盲孔230開始分離 (圖10D)。如圖11所示，鉆一列盲孔230通過注入表面121會造成這些孔的不均一空間分布。因此，將施主半導(dǎo)體晶片120升溫至足以基本沿削弱薄層125開始分離和持續(xù)分離的溫度可因變于盲孔230陣列的分布從最高濃度至最低濃度而定向地實(shí)現(xiàn)。參見圖12A-12B，空間變化步驟可包括使施主半導(dǎo)體晶片120經(jīng)歷不均一時-溫曲線，以使遍及削弱薄層125的各個空間位置處的成核位點(diǎn)密度或壓力跨施主半導(dǎo)體晶片 120空間地變化。例如，圖12A中示出的溫度梯度將相比右側(cè)而言更高的溫度施加于晶片 120的左側(cè)。該溫度梯度可在結(jié)合之前施加或結(jié)合于襯底102之時就地施加。隨時間流逝， 如果工藝時間被保持在低于給定工藝溫度的分離閾值，則缺陷成核位點(diǎn)和其中的氣壓中的至少一個因變于溫度梯度而遍及削弱薄層125以變化的程度空間地跨晶片120增加(見圖12B)。對給定工藝溫度的分離閾值時間被預(yù)期為遵循Arrhenius關(guān)系，其中分離閾值時間指數(shù)正比于工藝時間的倒數(shù)。感興趣的參數(shù)是工藝溫度下的工藝時間與分離閾值時間之比。本文描述或其它要求的任何前面提到的空間變化參數(shù)曲線可通過調(diào)節(jié)工藝時間-分離時間比曲線而獲得。然后，將施主半導(dǎo)體晶片120升溫至足以在削弱薄層125從最大工藝時間_分離時間比的一個點(diǎn)、邊緣和/或區(qū)域開始分離的溫度。在所示例子中，最大工藝時間-分離時間比處于晶片120的左側(cè)。施主半導(dǎo)體晶片120隨后升溫至足以因變于變化的時-溫曲線從最大工藝時間-分離時間比至最小工藝時間-分離時間比而定向地基本沿削弱薄層125繼續(xù)分離的又一溫度。根據(jù)材料特征和其它因素，包括離子核素、劑量和注入深度，充分高的工藝時間_分離時間比在大約0. 9和0. 5之間，而最低工藝時間-分離時間比在大約0和0.5之間。可使用各種機(jī)制預(yù)先結(jié)合或就地結(jié)合以獲得空間變化的時-溫曲線。例如，可采用一種或多種空間不均一的傳導(dǎo)、對流或輻射加熱技術(shù)(熱片、激光輻射、可見/紅外燈或其它)以加熱施主半導(dǎo)體晶片120。受控制的時間/溫度梯度可通過直接或間接熱接觸(傳導(dǎo))來實(shí)現(xiàn)以取得任何所要求的曲線?？刹捎靡环N可尋址、二維陣列的熱片元件以基于計(jì)算機(jī)控制或編程來獲得不同的曲線。使用例如在快速熱退火(輻射)中所使用的燈的局部紅外輻射可被采用，和/或可見或近紅外激光輻射可被利用來提供局部和空間非均一的加熱(輻射)。替代地，通過任何手段的均一或不均一熱曲線的應(yīng)用以及空間不均一冷卻機(jī) 構(gòu)的應(yīng)用——例如直接接觸(傳導(dǎo))或氣體或流體流動噴射(傳導(dǎo)/對流)——可用來獲得所要求的時-溫梯度。同樣，這些加熱/冷卻技術(shù)可預(yù)結(jié)合使用或就地使用。關(guān)于就地結(jié)合技術(shù)，在例如題為“HIGH TEMPERATURE ANODIC BONDING APPARATUS (高溫陽極結(jié)合裝置)”的美國專利申請No. 11/417，445(其全部公開援引于此作為參考)中所描述的粘合裝置可被調(diào)整以根據(jù)本發(fā)明來使用?？煽刂普澈涎b置中的熱輻射損失的管理，并因此利用來獲得時-溫梯度，通過將紅外反射元件引入到粘合裝置周緣周圍以最小化輻射損失并使邊緣溫度升至最高。相反，粘合裝置中熱輻射損失的管理可通過引入冷卻的紅外吸收器而得到控制，從而最大化輻射損失并使邊緣溫度降至最低。上面主題中的許多變化可用來獲得要求的時-溫梯度。 盡管參照特定實(shí)施例在此對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的原理和應(yīng)用的說明。因此應(yīng)當(dāng)理解，對這些解說性實(shí)施例可作出許多修改，并且可構(gòu)思出其它配置而不背離由所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種形成絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)結(jié)構(gòu)的方法，包括使施主半導(dǎo)體晶片的注入表面經(jīng)歷離子注入步驟以在界定所述施主半導(dǎo)體晶片的剝落層的橫截面內(nèi)形成削弱薄層；以及在所述離子注入步驟之前、之中或之后使所述施主半導(dǎo)體晶片經(jīng)歷空間變化步驟，以使源于所述離子注入步驟的成核位點(diǎn)的密度沿X軸和Y軸方向中的至少一個方向跨削弱切片空間地變化。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述成核位點(diǎn)的最大局部密度出現(xiàn)在大約切105位點(diǎn)/cm2的削弱薄層的第一區(qū)域，而成核位點(diǎn)的最小密度出現(xiàn)在大約切104位點(diǎn)/cm2 的削弱薄層的第二區(qū)域，其中所述第二區(qū)域沿X軸和Y軸方向中的至少一個方向與所述第一區(qū)域隔開。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述削弱薄層的第一區(qū)域內(nèi)的所述最大成核位點(diǎn)密度是在所述削弱薄層的第二區(qū)域內(nèi)的最小成核位點(diǎn)密度的至少10倍。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括使所述施主半導(dǎo)體晶片升溫至足以在削弱薄層處從最高成核位點(diǎn)密度的一個點(diǎn)、邊緣和/或區(qū)域引起分離的溫度。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括使所述施主半導(dǎo)體晶片升溫至足以因變于成核位點(diǎn)從最高密度至最低密度變化的密度定向地基本沿所述削弱薄層繼續(xù)分離的又一溫度。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，升高溫度的時-溫曲線以數(shù)秒為量級，以使沿削弱薄層從最高密度至最低密度的分離的傳播發(fā)生在至少一秒內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述空間變化步驟包括沿X軸和Y軸方向中的至少一個方面空間地改變注入離子的劑量。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述空間變化步驟包括空間改變注入離子的劑量，由此沿所述施主半導(dǎo)體晶片的削弱薄層的起始邊緣、起始點(diǎn)或起始區(qū)域存在充分高的劑量，并且在沿X軸和Y軸方向中的至少一個方向逐漸遠(yuǎn)離所述起始邊緣、起始點(diǎn)或起始區(qū)域的位置存在相對較低的劑量。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述最低劑量是充分高劑量的70%-90%, 在某些實(shí)施例中為至少80%。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述充分高劑量出現(xiàn)在沿削弱薄層的一個或多個邊緣的起始點(diǎn)或起始區(qū)域內(nèi)，而相對較低的劑量出現(xiàn)在沿X軸和Y軸方向兩者逐漸遠(yuǎn)離所述起始點(diǎn)和起始區(qū)域的位置。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述施主半導(dǎo)體晶片是矩形；以及所述空間變化步驟包括空間地改變注入離子的劑量以使充分高的劑量出現(xiàn)在所述施主半導(dǎo)體晶片的削弱薄層的至少兩個邊緣的每個邊緣上，并且相對較低的劑量出現(xiàn)在從所述至少兩個邊緣朝向所述削弱薄層的中心逐漸遠(yuǎn)離的位置。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述空間變化步驟包括空間地改變注入離子的劑量以使充分高的劑量出現(xiàn)在所述削弱薄層的全部邊緣上并且相對較低的劑量出現(xiàn)在朝向所述削弱薄層的中心的逐漸遠(yuǎn)離的位置。
13.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述空間變化步驟發(fā)生在所述離子注入步驟期間，并且所述離子注入步驟包括以基本不均一方式注入第一核素的離子以形成基本不均一分布的削弱薄層；以及以基本不均一方式注入第二核素的離子，由此所述第二核素的離子致使原子遷移至所述削弱薄層，這導(dǎo)致跨所述削弱薄層空間變化的成核位點(diǎn)密度。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一核素的離子是氫而所述第二核素的離子是氦。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述以基本不均一方式注入第二核素離子的步驟包括注入所述第二核素的離子以跨所述施主半導(dǎo)體晶片空間地改變深度。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述施主半導(dǎo)體晶片具有寬度、深度和高度，所述寬度和深度界定X軸和Y軸方向，而所述高度界定縱軸；以及所述空間變化步驟包括傾斜所述施主半導(dǎo)體晶片以使離子注入步驟中其縱軸相對于離子注入束的方向軸成非零角Φ，從而使源于所述離子注入步驟的成核位點(diǎn)的密度沿X軸和Y軸方向中的至少一個方向跨所述削弱薄層空間地變化。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述角Φ在大約1-45°的范圍內(nèi)。
18.一種形成絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)結(jié)構(gòu)的方法，包括使施主半導(dǎo)體晶片的注入表面經(jīng)歷離子注入步驟以在界定所述施主半導(dǎo)體晶片的剝落層的橫截面中形成削弱薄層；以及鉆盲孔通過所述注入表面至少到達(dá)所述削弱薄層；以及使所述施主半導(dǎo)體晶片升溫至足以在所述盲孔處引起分離的溫度。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，還包括鉆一列盲孔通過所述注入表面至少到達(dá)所述削弱薄層以形成不均一的空間分布；以及使所述施主半導(dǎo)體晶片升溫至足以因變于所述盲孔陣列的分布定向地基本沿所述削弱薄層繼續(xù)分離的又一溫度。
全文摘要
方法和裝置提供了形成絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)結(jié)構(gòu)，包括使施主半導(dǎo)體晶片的注入表面經(jīng)歷離子注入步驟以在界定施主半導(dǎo)體晶片的剝落層的橫截面內(nèi)形成削弱薄層，并使施主半導(dǎo)體晶片在注入步驟之前、之中或之后經(jīng)歷空間變化步驟以使削弱薄層的至少一個參數(shù)沿X軸和Y軸方向中的至少一個方向跨削弱薄層空間地變化。
文檔編號H01L21/762GK102203933SQ200980143709
公開日2011年9月28日 申請日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者A·尤森科, J·G·庫亞德, J·S·希特斯, M·J·莫爾, R·O·馬斯克梅耶, S·切瑞克德簡 申請人:康寧股份有限公司