半導(dǎo)體層中的缺陷消除方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種半導(dǎo)體層中的缺陷消除方法，一種消除與將原子物種注入到被轉(zhuǎn)移到受主襯底（2）上的半導(dǎo)體層（10）中相關(guān)的缺陷的方法，其中，半導(dǎo)體層（10）通過熱傳導(dǎo)率低于被轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體層（10）的熱傳導(dǎo)率的層（3，3’）而與受主襯底（2）絕熱，所述方法的特征在于，包括：將選擇的電磁輻射應(yīng)用到半導(dǎo)體層（10），以便將半導(dǎo)體層（10）加熱到低于所述層（10）的熔化溫度的溫度，而不導(dǎo)致受主襯底（2）的溫度增加超過500℃。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體層中的缺陷消除方法。
技術(shù)介紹
Smart Cut 方法廣泛應(yīng)用在用于制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法中，用于將層從被稱作施主的襯底轉(zhuǎn)移到被稱作受主的襯底。 一般而言，該方法包括用于將離子物種注入到施主襯底的步驟。施主襯底中的注入量變曲線是高斯(Gaussian)型，在對(duì)應(yīng)于具有最大注入物種的位于特定深度的平面中具有峰值，這形成施主襯底中的脆化區(qū)域。將被轉(zhuǎn)移層限制在施主襯底的表面和脆化區(qū)域之間，其中，穿過施主襯底的表面來執(zhí)行注入。隨后，Smart Cut 方法包括用于將施主襯底與受主襯底組合的步驟，使得被轉(zhuǎn)移層與受主襯底接觸。然后，應(yīng)用機(jī)械力、熱力或其他力，使得施主襯底沿著脆化區(qū)域破裂。可再利用的施主襯底的剩余物和最終的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)被分開，其中，最終的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括受主襯底和被轉(zhuǎn)移層。然而，轉(zhuǎn)移之后，與為形成脆化區(qū)域而在施主襯底中執(zhí)行的注入和破裂有關(guān)的缺陷存在于被轉(zhuǎn)移層中。這些缺陷一般包括被轉(zhuǎn)移層的晶格中的缺陷，和被注入物種的殘?jiān)鹊取＿@些缺陷能改變形成在被轉(zhuǎn)移層之中或之上的電子器件的操作。為了消除這些缺陷，將已知的解決辦法應(yīng)用到半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)而形成高溫?zé)崽幚怼Ｔ谶@方面，可以參考文件US6，403，450，其描述了用于消除破裂后缺陷的方法，包括被轉(zhuǎn)移層的表面的氧化，以及隨后在大約1100°c溫度的熱處理。然而，存在不能應(yīng)用在這樣高的溫度的熱處理的情況。顯然，包括這種情況受主襯底是已被預(yù)先處理從而具有電子器件、布線、金屬化區(qū)域等的襯底，其中，襯底可因高溫(換句話說，高于大約500°C )熱處理的應(yīng)用而改變。也包括這種情況被轉(zhuǎn)移層本身不能暴露于高溫，比如,該層包括PN結(jié)，如果PN結(jié)暴露于超過800°C的溫度，就會(huì)被損壞(由于形成結(jié)的層中的摻雜物擴(kuò)散)。文件US2005/0280155公開了一種方法實(shí)例，該方法實(shí)例中，包括PN結(jié)的半導(dǎo)體層被轉(zhuǎn)移到包括電子器件和具有金屬化部分的布線區(qū)域的受主襯底上，其中，可以通過SmartCut 方法執(zhí)行半導(dǎo)體層的轉(zhuǎn)移。因此，這種受主襯底一定不能暴露于高溫。然而，應(yīng)用較低溫度的熱處理，換句話說，低于大約500°C，或者應(yīng)用調(diào)節(jié)加工步驟而不執(zhí)行任何熱處理(拋光等)以便避免損壞受主襯底，可能不足以消除被轉(zhuǎn)移層中的所有缺陷。不充分或不完全消除缺陷會(huì)危及稍后形成在被轉(zhuǎn)移層之中或之上的器件的操作。具體地，因?yàn)樽⑷腼@然具有如下影響使某些類型的摻雜物處于非激活狀態(tài)，所以其包含的PN結(jié)有不再可操作 的風(fēng)險(xiǎn)。本專利技術(shù)的目標(biāo)是克服這些問題，更具體地，提供一種用于消除由于對(duì)被轉(zhuǎn)移層進(jìn)行注入而引起的缺陷的方法，其沒有損壞受主襯底的風(fēng)險(xiǎn)，不管是存在于所述受主襯底中的器件還是存在于所述受主襯底中的功能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)本專利技術(shù)，提供一種消除與被轉(zhuǎn)移到受主襯底上的半導(dǎo)體層中的原子物種注入相關(guān)的缺陷的方法，其中，半導(dǎo)體層通過熱傳導(dǎo)率低于被轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體層的熱傳導(dǎo)率的層而與受主襯底絕熱，所述方法的特征在于，包括執(zhí)行將選擇的電磁輻射應(yīng)用到半導(dǎo)體層，以便將半導(dǎo)體層加熱到低于所述層的熔化溫度的溫度，而不導(dǎo)致受主襯底的溫度增加超過500。。。以具體有利的方式，選擇所述選擇的電磁輻射的波長(zhǎng)，以便僅被轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體層吸收所述輻射。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述電磁輻射是脈沖激光輻射，選擇所述脈沖的能量密度和持續(xù)時(shí)間，以便將半導(dǎo)體層加熱到低于所述層的熔化溫度以用于消除缺陷，而不導(dǎo)致受主襯底的溫度增加超過500°C。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施例，被轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體層由硅制成，并且輻射的波長(zhǎng)短于360nm。這種情況下，脈沖的能量和持續(xù)時(shí)間優(yōu)選地選擇為將所述被轉(zhuǎn)移層升高到處于800和1300°C之間的范圍內(nèi)的溫度。而且，受主襯底可以有利地包括至 少一個(gè)電子器件和/或至少一個(gè)功能性區(qū)域和/或至少一個(gè)金屬化區(qū)域。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)具體有利實(shí)施例，被轉(zhuǎn)移層是包括電功能部分的硅層。因此，根據(jù)本專利技術(shù)的消除方法使得所述被轉(zhuǎn)移層的可能已被注入損壞 的電功能再激活。優(yōu)選地，熱傳導(dǎo)率低于被轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體層的熱傳導(dǎo)率的層的厚度處于10和IOOOOnm之間的范圍內(nèi)。本專利技術(shù)也涉及一種制造包括受主襯底和半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，其中所述方法包括-將原子物種注入施主襯底，以便創(chuàng)建限制被轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體層的脆化區(qū)域；-在施主襯底和/或受主襯底上形成熱傳導(dǎo)率低于半導(dǎo)體層的熱傳導(dǎo)率的層；-將施主襯底鍵合到受主襯底上，其中，熱傳導(dǎo)率低于半導(dǎo)體層的熱傳導(dǎo)率的所述層使受主襯底與半導(dǎo)體層絕熱；-施主襯底沿著脆化區(qū)域破裂，以便將半導(dǎo)體層轉(zhuǎn)移到受主襯底上；-為消除與對(duì)所述層進(jìn)行注入相關(guān)的缺陷，將如上文所述的缺陷消除方法應(yīng)用到被轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體層。有利地，破裂和缺陷消除步驟之間，執(zhí)行對(duì)被轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體層的表面進(jìn)行拋光。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施例，通過熱傳導(dǎo)率大于或等于半導(dǎo)體層的熱傳導(dǎo)率的鍵合層，將施主襯底鍵合到受主襯底上。例如，所述鍵合層包括硅層和/或金屬層，以便在受主襯底和被轉(zhuǎn)移薄膜之間提供導(dǎo)電界面。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)具體實(shí)施例，熱傳導(dǎo)率低于半導(dǎo)體層的熱傳導(dǎo)率的層是非連續(xù)的。本專利技術(shù)的另一個(gè)主題涉及一種包括襯底和半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中，襯底包括至少一個(gè)電子器件和/或功能性區(qū)域和/或金屬化區(qū)域，并且襯底通過熱傳導(dǎo)率低于半導(dǎo)體層的熱傳導(dǎo)率的層與半導(dǎo)體層絕熱，所述結(jié)構(gòu)的特征在于半導(dǎo)體層包括P型施主濃度高于IO17CnT3的部分。有利地，這種結(jié)構(gòu)由根據(jù)本專利技術(shù)的缺陷消除方法獲得，該方法可以再激活包含在半導(dǎo)體層中的P型摻雜物。附圖說明本專利技術(shù)的其他特性和優(yōu)點(diǎn)，從隨后的具體描述中將是顯而易 見的，或者將被參考附圖提出，附圖中-圖IA到圖ID示意性地示出用于通過SmartCut 方法將半導(dǎo)體層轉(zhuǎn)移到功能性受主襯底上的各步驟；-圖2顯示作為輻射波長(zhǎng)的函數(shù)的硅吸收系數(shù)曲線；-圖3示出通過SmartCut 方法獲得的絕緣體上半導(dǎo)體型的結(jié)構(gòu)；-圖4A和圖4B分別顯示隨連續(xù)脈沖的進(jìn)展，采用JPSA激光器和采用Excico激光器的圖3中的結(jié)構(gòu)中的溫度量變曲線；-圖5A和圖5B分別顯示針對(duì)采用JPSA激光器和采用Excico激光器的圖3中的結(jié)構(gòu)，被轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體層(曲線a)和受主襯底(曲線b)的表面處的溫度隨時(shí)間的變化；-圖6示出作為被轉(zhuǎn)移層的厚度和鍵合層的厚度的函數(shù)的激光功率密度的制圖；-圖7顯示針對(duì)被激光或其他處理過的不同結(jié)構(gòu)，作為激光能量密度的函數(shù)的Raman峰寬度的變化；-圖8示出通過該方法的不同步驟，被轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體層的摻雜物濃度的變化。應(yīng)該注意的是，該結(jié)構(gòu)圖中，為了方便其表示，不必遵從不同層之間的厚度比。具體實(shí)施例方式圖IA到圖ID示出通過將所述層10從施主襯底I轉(zhuǎn)移來制造包括在受主襯底2上的半導(dǎo)體層10的結(jié)構(gòu)的連續(xù)步驟。參考圖1A，通過將物種注入(由箭頭示意性表示)到包括被轉(zhuǎn)移層11的施主襯底I而形成脆化區(qū)域11。施主襯底I可以是塊狀襯底，或者是復(fù)合襯底，換句話說由一堆不同材料的層組成。被轉(zhuǎn)移層11是半導(dǎo)體材料的單晶層，例如，硅，鍺，SiGe，III-V族二元、三元、四元或更高階合金。被轉(zhuǎn)移層11也可以由這種層的堆疊組成。例如，被轉(zhuǎn)移層可以是包括PN結(jié)的硅層。一般地，注入的物種是輕原子，比如，優(yōu)選地，氫或氦。可以注入單一物種(例如，僅氫)，然而，可選地，一起同時(shí)地或連續(xù)地注入兩個(gè)物種(例如，氫十氦)，可能是優(yōu)選的。注入到施主襯底的物種根據(jù)注本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種消除與將原子物種注入到被轉(zhuǎn)移到受主襯底（2）上的半導(dǎo)體層（10）中相關(guān)的缺陷的方法，其中，所述半導(dǎo)體層（10）通過熱傳導(dǎo)率低于被轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體層（10）的熱傳導(dǎo)率的層（3，3’）而與所述受主襯底（2）絕熱，其特征在于，所述方法包括：將選擇的電磁輻射應(yīng)用到所述半導(dǎo)體層（10），以便將所述半導(dǎo)體層（10）加熱到低于所述層（10）的熔化溫度的溫度，而不導(dǎo)致所述受主襯底（2）的溫度增加超過500℃。

【技術(shù)特征摘要】
2011.07.28 FR 11/569061.一種消除與將原子物種注入到被轉(zhuǎn)移到受主襯底(2)上的半導(dǎo)體層(10)中相關(guān)的缺陷的方法，其中，所述半導(dǎo)體層(10)通過熱傳導(dǎo)率低于被轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體層(10)的熱傳導(dǎo)率的層(3，3’)而與所述受主襯底(2)絕熱，其特征在于，所述方法包括將選擇的電磁輻射應(yīng)用到所述半導(dǎo)體層(10)，以便將所述半導(dǎo)體層(10)加熱到低于所述層(10)的熔化溫度的溫度，而不導(dǎo)致所述受主襯底(2)的溫度增加超過500°C。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，選擇所述選擇的電磁輻射的波長(zhǎng)，以便僅被轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體層(10)吸收所述輻射。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述電磁輻射是脈沖激光輻射，選擇所述脈沖的能量密度和持續(xù)時(shí)間，以便將所述半導(dǎo)體層(10)加熱到低于所述層(10)的熔化溫度的溫度，而不導(dǎo)致所述受主襯底(2)的溫度增加超過500°C。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，被轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體層(10)由硅制成，并且所述輻射的波長(zhǎng)短于360nm。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，脈沖的能量和持續(xù)時(shí)間選擇為將所述被轉(zhuǎn)移層(10)升高到處于800°C和13000C之間的范圍內(nèi)的溫度。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述受主襯底(2)包括至少一個(gè)電子器件和/或一個(gè)功能性區(qū)域和/或一個(gè)金屬化區(qū)域。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，被轉(zhuǎn)移層(10)是包括電功能部分的娃層。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,熱傳導(dǎo)率低于被轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體層(10)的熱傳導(dǎo)率的所述層(3，3’)的厚度處于IOnm和IOOOOnm之間的范圍內(nèi)。9.一種制造包括受主襯...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：I·拉杜，C·古德爾，C·維特左烏，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：SOITEC公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：