本發(fā)明涉及微電子器件和半導(dǎo)體領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及基于smart?cuttm技術(shù)將薄膜轉(zhuǎn)移到支撐襯底上的方法，該薄膜在分離后表現(xiàn)出改善的粗糙度。具體地，轉(zhuǎn)移方法可用于制造soi結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、已知smart?cuttm技術(shù)用于制造soi(絕緣體上硅)結(jié)構(gòu)，并且更一般地用于薄膜轉(zhuǎn)移。該技術(shù)基于通過將輕物質(zhì)注入到所述襯底中而形成內(nèi)埋在供體襯底中的易碎平面；內(nèi)埋易碎平面與供體襯底的正面一起界定待轉(zhuǎn)移的薄膜。然后將供體襯底和支撐襯底在它們的相應(yīng)正面處接合以形成粘結(jié)結(jié)構(gòu)。該組裝有利地通過直接粘結(jié)、通過分子粘附(即，不涉及粘合劑材料)進(jìn)行：因此在兩個組裝的襯底之間建立粘結(jié)界面。通過熱活化，內(nèi)埋易碎平面中微裂紋的生長可導(dǎo)致沿著所述平面的自發(fā)分離，從而導(dǎo)致薄膜轉(zhuǎn)移到支撐襯底上(形成堆疊結(jié)構(gòu)，例如soi型)。剩余的供體襯底可再用于后續(xù)的膜轉(zhuǎn)移。分離后，通常對堆疊結(jié)構(gòu)進(jìn)行精加工處理，以恢復(fù)轉(zhuǎn)移的薄膜的結(jié)晶品質(zhì)和表面粗糙度。已知這些處理涉及氧化或平滑熱處理(在中性或還原性氣氛下)、化學(xué)清洗和/或蝕刻和/或化學(xué)機械拋光步驟。可使用各種檢驗工具來檢驗薄膜的整個表面。

2、當(dāng)內(nèi)埋易碎平面中的分離是自發(fā)的時，在高頻率(微粗糙度)和低頻率(波紋、高粗糙度的局部區(qū)域、斑點等)下，在轉(zhuǎn)移的薄膜的表面粗糙度方面觀察到顯著的變異。當(dāng)檢查最終結(jié)構(gòu)中的薄膜時，這些變異是可見的并且特別是經(jīng)由上述檢查工具可測量的。

3、回想可使用來自kla-tencor的surfscantm檢查工具來繪制精加工后薄膜的表面粗糙度([圖1])。通過測量對應(yīng)于由薄膜的表面散射的光的強度的漫射背景噪聲(“霧度”)來測量粗糙度水平和潛在圖案(斑點、致密區(qū)等)或使其變得明顯。在0.1μm-1至10μm-1的空間頻率范圍內(nèi)，霧度信號隨rms表面粗糙度的平方線性變化。關(guān)于該大面積粗糙度檢查和評價技術(shù)的更多信息，請參考f.holsteyns的文章“seeing?through?the?haze”(產(chǎn)量管理解決方案(yield?management?solutions)，2004春，第50-54頁)。

4、[圖1]中的圖示出了從相同地處理直到精加工的兩個粘結(jié)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移的兩個薄層的表面粗糙度。圖(a)示出了殘余粗糙度的周邊區(qū)，稱為“致密區(qū)”(zd)；圖(b)完全沒有致密區(qū)。在圖(a)中也可見更顯著的斑點(m)。平均和最大粗糙度(以ppm霧度表示)在兩個圖(a)與(b)之間也不同。[圖1]示出了薄膜的最終品質(zhì)和粗糙度的變化，這主要是由于分離后表面粗糙度的變化(高頻率和低頻率)。

5、因此，為了改善轉(zhuǎn)移的薄膜的最終品質(zhì)，在通過熱活化自發(fā)分離的情況下，在轉(zhuǎn)移后降低這些層的表面粗糙度(無論空間頻率如何)仍然是重要的。

6、發(fā)明目的

7、本發(fā)明提出了一種轉(zhuǎn)移方法，該方法在供體襯底的內(nèi)埋易碎平面中使用局部過量的輕物質(zhì)，確保斷裂的早期開始并且在分離后在薄膜的整個表面上獲得改善的粗糙度，以在堆疊結(jié)構(gòu)的精加工階段后實現(xiàn)優(yōu)異的表面品質(zhì)。該方法特別有利于soi結(jié)構(gòu)的制造。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明涉及一種用于將薄膜轉(zhuǎn)移到支撐襯底上的方法，該方法包括以下步驟：

2、-提供粘結(jié)結(jié)構(gòu)，該粘結(jié)結(jié)構(gòu)包括供體襯底和該支撐襯底，該供體襯底和該支撐襯底通過遵循沿著主平面延伸的粘結(jié)界面以它們的相應(yīng)正面直接粘結(jié)來組裝，該供體襯底包括內(nèi)埋易碎平面，該內(nèi)埋易碎平面基本平行于該主平面，并且通過注入輕物質(zhì)的步驟來形成，該注入輕物質(zhì)的步驟包括共注入第一劑量和第一注入能量的氫離子以及第二劑量和第二注入能量的氦離子，

3、-對該粘結(jié)結(jié)構(gòu)施加斷裂熱處理，以便沿著該內(nèi)埋易碎平面引發(fā)自發(fā)分離，該自發(fā)分離與由于熱活化而在所述平面中導(dǎo)致的微裂紋生長相關(guān)，該分離導(dǎo)致薄膜從該供體襯底轉(zhuǎn)移到該支撐襯底上。

4、該過程的卓越之處在于，該注入輕物質(zhì)的步驟還包括以第三劑量和第三能量局部注入氫離子，以便在該內(nèi)埋易碎平面中形成過量局部區(qū)域，該第三劑量與該第一劑量的超過三倍相對應(yīng)，使得該過量局部區(qū)域構(gòu)成分離起始點。

5、根據(jù)本發(fā)明的有利特征(單獨地或以任何可行的組合)：

6、●該第三能量低于該第一能量；

7、●根據(jù)該主平面，該局部過量區(qū)域位于該供體襯底的中心區(qū)域中；

8、●該第一劑量為1e16/cm2+/-40％，該第二劑量為1e16/cm2+/-40％，并且該第三劑量為該第一劑量的三倍(不含三倍)至七倍之間，優(yōu)選地為該第一劑量的四倍左右；

9、●該局部過量區(qū)域在該主平面中具有在10μm2與2cm2之間的表面積；

10、●該供體襯底和/或該支撐襯底至少在其各自的正側(cè)具有絕緣層，該絕緣層在該粘結(jié)結(jié)構(gòu)中形成與該粘結(jié)界面相鄰的內(nèi)埋絕緣層；

11、●來自該供體襯底的該薄膜是單晶硅，并且該支撐襯底包括單晶硅，以形成堆疊soi結(jié)構(gòu)。

技術(shù)特征：

1.一種用于將薄膜(10)轉(zhuǎn)移到支撐襯底(2)上的方法，所述方法包括以下步驟：

2.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)移方法，其中所述第三能量小于所述第一能量。

3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的轉(zhuǎn)移方法，其中所述局部過量區(qū)域(11b)位于所述供體襯底(1)的沿著所述主平面(x,y)的中心區(qū)域中。

4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的轉(zhuǎn)移方法，其中所述第一劑量為1e16/cm2+/-40％，所述第二劑量為1e16/cm2+/-40％，并且所述第三劑量為所述第一劑量的三倍(不含三倍)至七倍，優(yōu)選地為所述第一劑量的四倍。

5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的轉(zhuǎn)移方法，其中所述局部過量區(qū)域沿所述主平面(x,y)的表面積為10μm2至2cm2。

6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的轉(zhuǎn)移方法，其中所述供體襯底(1)和/或所述支撐襯底(2)至少在它們的相應(yīng)正面(1a,2a)的一側(cè)上具有絕緣層(12)，所述絕緣層在所述粘結(jié)結(jié)構(gòu)(100)中形成與所述粘結(jié)界面(3)相鄰的內(nèi)埋絕緣層。

7.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)移方法，其中來自所述供體襯底(1)的所述薄膜(10)由單晶硅制成，并且所述支撐襯底(2)包括單晶硅，以形成堆疊soi結(jié)構(gòu)(110)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種用于將薄膜轉(zhuǎn)移到支撐襯底上的方法，該方法包括以下步驟：?提供粘結(jié)結(jié)構(gòu)，該粘結(jié)結(jié)構(gòu)包括供體襯底和支撐襯底，該供體襯底和該支撐襯底通過遵循沿著主平面延伸的粘結(jié)界面以它們的相應(yīng)正面直接粘結(jié)來組裝，該供體襯底包括內(nèi)埋易碎平面，該內(nèi)埋易碎平面基本上平行于該主平面，并且通過注入輕物質(zhì)的步驟形成，該步驟包括共注入第一劑量和第一注入能量的氫離子以及第二劑量和第二注入能量的氦離子；?對該粘結(jié)結(jié)構(gòu)施加斷裂熱處理，以便沿著該內(nèi)埋易碎平面引發(fā)自發(fā)分離，該自發(fā)分離與由于熱活化而在所述平面中導(dǎo)致的微裂紋生長相關(guān)，該分離導(dǎo)致薄膜從該供體襯底轉(zhuǎn)移到該支撐襯底上。該方法值得注意的是，該注入輕物質(zhì)的步驟還包括局部注入第三劑量和第三能量局部的氫離子，從而在該內(nèi)埋易碎平面中形成過量局部區(qū)域，該第三劑量與該第一劑量的超過三倍相對應(yīng)，使得該過量局部區(qū)域構(gòu)成分離起始點。

技術(shù)研發(fā)人員：M·考伊格,F·馬贊,O·科農(nóng)丘克,迪迪?！だ实聟?N·本·默罕默德
受保護(hù)的技術(shù)使用者：索泰克公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19