[发明专利]用于平滑结构体表面的方法

说明书

本发明涉及包括在热处理期间使绝缘体上硅结构体的表面暴露于惰性或还原性气体流和高温的使所述绝缘体上硅结构体平滑的方法，所述方法包括：在第一温度和由第一流速限定的第一气体流下的第一热处理步骤；值得注意的是，所述方法包括：在低于第一温度的第二温度和由低于第一流速的第二流速限定的第二气体流下的第二热处理步骤。

技术领域

本发明涉及制造依次包含有用的半导体层、介电层和载体衬底的结构体的方法。其具体涉及用于使所述有用层的表面平滑的方法。这些结构体尤其适用于微电子、微机械、光电子等领域。

背景技术

现有技术已知有各种实现形成依次包含表面半导体层、介电层和载体衬底的中间结构体的方法。这可能例如是层转移制造方法(例如，已知名为Smart Cut^TM或Eltran^TM的方法)或者氧注入制造方法(以首字母缩写SIMOX(通过氧注入而分离)所知的方法)的问题。

在后续的修整步骤期间，所述中间结构体经过各种处理以便将表面层转化为具有特别是在平均厚度、厚度均匀性、粗糙度、晶体品质等方面的所有预期性质的有用层。

这些已知方法尤其被用来制造绝缘体上硅(SOI)结构体。在该情形中，将成为有用层的表面层和载体通常由硅以及二氧化硅介电层构成。

这些SOI结构体必须满足非常精确的规格。对于有用层的最终粗糙度以及有用层和下方介电层的厚度均匀性而言尤其是如此。满足这些规格是将要形成在有用层之中或之上的半导体器件的良好运行所需的。

在应用于中间结构体的标准修整处理中，已知有平滑退火处理，其包括使表面层暴露于升至高温(通常高于1100℃)的惰性或还原性气氛。这种处理特别是通过表面重构而使暴露于高温气氛的层的粗糙度降低。

这些退火操作可以在适合同时处理多个SOI结构体的炉中在受控的惰性或还原性气体流下进行以促进炉中的热均一性。该气体经过滤以使其极为纯净(杂质少于1ppm)，因为任何能与硅反应的污染物(O₂、H₂O、CO₂等)都会破坏表面平滑。不完美的平滑由有用层表面的残留或不均匀粗糙度的程度所表征。

会记住，粗糙度测定通常使用原子力显微镜(AFM)进行。采用这类装置，在由AFM显微镜针尖扫描的表面上测定粗糙度，所述表面为1×1μm²至10×10μm²，较不常见为50×50μm²，或者甚至100×100μm²。也可以通过其它方法来测定表面粗糙度，特别是借助于“雾度”测量。该方法的优点特别在于在有用层的整个表面上快速表征粗糙度的均匀性。以ppm测定的这种“雾度”衍生自使用被表征表面的光反射性质的方法，并且对应于表面因其微粗糙度而散射的光信号。应指出，本文所公开的“雾度”值以任意单位表达，并且通过相同的方案以及相同的装置进行测定，在此情形中由KLA Tencor Surfscan SP(注册商标)型仪器测定。

在用于使具有薄表面层的SOI结构体的表面平滑的高温和退火时间范围内，能够发生下方氧化物层溶解的现象。该溶解现象特别报道于期刊Solid State Phenomena第156-158卷(2010)第69-76页中出现的文献O.Kononchuck等，“Novel trends in SOItechnology for CMOS applications”中。该文献具体解释到，在高温惰性或还原性处理气氛中，介电层的氧原子能够扩散穿过表面层并能与其表面反应从而产生挥发性物种(气态一氧化硅，SiO)，后者由惰性气体流携带至炉气氛中。该文献还解释到，对于具有薄表面层的SOI结构体，穿过表面层的氧扩散受到将挥发性物种带离结构体表面的能力的限制，因此上述溶解现象的程度与表面附近的炉气氛的气体速度局部关联。