[发明专利]从施主衬底到处理衬底的层转移方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从施主衬底向处理衬底进行层转移并回收施主衬底以进行再利用的方法。

背景技术

如附图1所示的被称为智能剥离(SmartCut^TM)的工艺提供了高质量的绝缘体上硅(SOI)衬底。在该工艺(图1a)期间，通常为硅晶片的被称作是处理衬底101和施主衬底103的两个衬底，经过一定数量的工艺步骤将施主衬底103上给定厚度的层转移到处理衬底101。在该工艺期间，施主衬底103通常被氧化(105)以稍后形成S0I结构的埋氧化层(BOX)，应用将离子如氢或稀有气体离子(氦，氩，......)注入施主衬底103的离子注入步骤以形成一个预定分割区107，该预定分割区107定义了将被转移的层。随后(图1b)，特别地通过利用范德华力的键合将源衬底103附接至处理衬底101，以获得源—处理复合体109。经过机械处理和/或热处理，在预定分割区107发生半导体层111连同埋氧化层113一起的分离，使得这两个层被转移到处理衬底101以获得所需的绝缘体上硅结构115(图1c)。层111的厚度取决于注入离子的能量。

施主衬底101剩余部分117(也被称为底片(negative))能够再循环并再次用在智能剥离型工艺中作为新的施主衬底或处理衬底。该智能剥离型SOI制造工艺由于该再循环工艺而具有显著的经济优势。的确，该工艺提供了对原材料(例如硅晶片)的最优使用。

底片117(图1c)具有表示边缘区域中的突出残留物119a和119b的典型形貌，如图1所示，其对应于由于初始晶片103和/或101的边缘的倒角形状而没有发生层转移的区域。底片117的位于突出残留物119a与119b之间的表面具有第一内部区域121，在该第一内部区域121处发生分离以在处理衬底109上提供转移层111，且该第一内部区域121具有通过原子力显微镜(AFM)测得的典型地接近RMS的相当粗糙的表面(与标准硅晶片相比，为)。具有突出残留物119a和119b的剩余部分117的边缘实际上具有倒角形状且进一步包括一个从内部区域121看来的阶梯状结构123，该阶梯状结构123包括埋氧化层125的剩余部分和在离子注入预定分割区129的剩余部分上的未转移的硅127。底片117的边缘131和背面133也附带着被氧化物覆盖。

底片117的台阶123典型地具有厚度约的硅(主要是的硅)和厚度为100到的氧化硅，并具有在横向上量级为0.5-3mm的宽度W。

在底片117被作为施主衬底103或处理衬底101进行再利用之前，需要减小内部区域121的表面粗糙度且需要去除突出残留形貌119a和119b。该去除必须是完全的，这是因为在热处理过程中由于剩余离子注入区域129的存在而使得倒角区域发生脱落时，任何残留的突出材料都会生成粒子污染物。例如在EP1156531A1和US7402520B2中已知实现上述操作的方法。典型地，使用下述工艺来除去突出残留物形貌：底片117的回收工艺开始于脱氧步骤以移除剩余部分117的边缘以及侧面131和其背面133上的突出残留物形貌顶部的氧化物层125。例如可以通过HF浴进行该脱氧，在该HF浴中酸消耗了氧化层125、131和133。随后，实施衬底1的边缘区域的第一抛光步骤以至少部分去除该边缘的突出的硅部分127。然后，实施双面抛光(DSP)步骤来改善内部区域121的表面粗糙度并且进一步不但在突出残留物形貌119a和119b方向上去除阶梯123，而且除去离子注入的剩余残留物。最后，为获得剩余部分117前表面的一个合适的表面粗糙度，实施化学机械抛光步骤(CMP)。

虽然通过所描述的回收工艺能获得再循环的衬底并将其重新用于智能剥离工艺，但本发明的一个目标是提供一种改进的且更经济的回收工艺，其不再需要双面抛光步骤来回收施主衬底的剩余部分。实际上，该DSP工艺步骤的主要缺点是，抛光期间，高达10μm(衬底每侧5μm)的材料被去除以消除突出残留物形貌119a和119b。

发明内容