[发明专利]制造孔层的方法

说明书

技术领域和背景技术

本发明涉及制造位于氧化物或氮化物绝缘层中的孔的方法。

在用于电子、微电子和光电子应用的如SeOI(绝缘体上半导体)型结构体等多层结构体的制造中，通常是例如在如硅晶片等半导体材料的晶片之间插入绝缘层。

此外，可能需要在绝缘结构体中形成微孔或微泡。这尤其是在要使结构体能够在绝缘层处分离时适用，如文献WO-A-2005/034218中所述。

例如，文献“Structural and nuclear characterizations of defects created by noble gas implantation in silicon oxide”(H.Assaf等，Nuclear Instruments and Methods，B 253(2006)，222-26)描述了一种在氧化硅(SiO₂)层中形成微泡以降低该氧化物层的介电常数k的值并因此而降低其电容率的方法。该文献中所描述的这一方法包括利用重稀有气体离子(如氙)注入在硅衬底上形成的SiO₂层。所述注入使得在SiO₂层中形成微泡。

然而，该方法需要利用重稀有气体离子，这涉及使用特定离子源和更为昂贵的设备(注入机)。与例如利用氢或氦离子进行的注入相比，利用重离子的注入需要较高的注入能，并对注入的材料产生较多的破坏。此外，使用这样的离子，难以控制离子在氧化物层中的注入深度，并且因此而难以控制微泡延伸至的区域。

现在，需要能够以精确而经济的方式在衬底中形成包含孔的绝缘层。

发明内容

本发明的目的在于提供能够在绝缘层中产生孔而不具有上述缺点的解决方案。

为此，本发明提出了一种在包含至少一个由可被氧化或氮化的材料形成的衬底的结构体中制造孔层的方法，所述方法包括以下步骤：

·向所述衬底中注入离子，以在预定平均深度处形成注入离子集中区；

·热处理经注入的所述衬底，以在所述注入离子集中区形成孔层；和

·通过热化学处理从所述衬底的一个表面起在所述衬底中形成绝缘层，形成的所述绝缘层至少部分延伸至所述孔层中。

这样，通过在形成绝缘层之前产生孔层，可以精确地控制孔层的形成，因为注入是在均质衬底中进行，而不必使用如重稀有气体离子等特殊离子来注入。此外，孔层与绝缘层的重叠程度(完全或部分)也可以得到精确控制，因为所需要的只是在衬底中所希望的区域处使绝缘层形成前沿停止。

在本发明的一个方面中，通过热化学处理而形成的绝缘层延伸至跨越整个孔层。

在本发明的一个实施方式中，表面衬底的热化学处理在氧化性气氛中进行，以形成氧化物绝缘层。

在本发明的另一个实施方式中，衬底表面的热化学处理在氮化性气氛中进行，以形成氮化物绝缘层。

在本发明的一个特定方面中，在热化学处理过程中将一种或多种掺杂物引入衬底中。特别是，这种或这些掺杂剂可以向绝缘层的孔中引入正电荷或负电荷。

本发明还提出了一种制造多层结构体的方法，所述方法至少包括将第一结构体连接到第二结构体上，所述第二结构体包含衬底，所述衬底包含根据本发明的用于形成孔层的方法而形成的孔层和绝缘层。

特别是，第一结构体可以包含如硅层等半导体材料层。这样，多层SeOI型结构体可以被形成为具有包含孔的隐埋绝缘层。

本发明还提供了一种包含由能够被氧化或氮化的材料构成的衬底的复合结构体，所述结构体还包含通过热化学处理所述衬底的材料而形成的绝缘层，所述绝缘层包含孔层，所述结构体的特征在于，所述层的孔为矩圆形形状，并且所述孔沿同一方向取向。

该绝缘层可以是氧化物或氮化物层。

在本发明的一个方面中，孔层的孔容有一种或多种掺杂物，所述掺杂物选自至少：氮、硼、砷、磷、锑、铝、镓、铁、镍和钴。

附图说明

根据参照附图以非限制性指示进行的以下描述，本发明的特征和优点变得显而易见，附图中：

·图1A～1C是显示根据本发明的一个实施方式在硅衬底中形成孔层和绝缘层的截面示意图；

·图2是图1A～1C中所进行的步骤的流程图；

·图3～5是使用透射电子显微镜拍摄的显微照片，其显示了根据本发明的方法的一个实施方式在硅衬底中形成的微孔层，该衬底随后被氧化；

·图6是显示根据本发明的方法的一个实施方式在氧化的硅衬底中形成的微孔的尺寸和分布的图；