[发明专利]制造用于混合集成的先进衬底的方法

说明书

所述方法包括以下步骤：‑提供受体衬底(20)和供体衬底(10)，该供体衬底(10)依次包括：承载衬底(11)、能够相对于有源层(13)选择性地蚀刻的牺牲层(12)和被置于有源层(13)上的硅氧化物层(14)；‑在氧化物层(14)中形成空腔，以便形成具有第一厚度的第一部分(14a)和具有大于该第一厚度的第二厚度的第二部分(14b)；‑用多晶硅(40)填充该空腔，以便形成连续且基本平坦的表面(41)；‑在表面(41)上组装受体衬底(20)和供体衬底(10)；‑移除承载衬底(11)同时保留有源层(13)和牺牲层(12)。

技术领域

本发明涉及制造SOI(绝缘体上硅的缩写)类型的半导体元件的领域，并且特别是涉及制造用于混合集成针对不同应用或功能而构造的元件的先进衬底的领域。

背景技术

SOI结构通常包括硅的有源层(active layer)，元件本身位于该有源层中，并在该有源层下方置有埋置硅氧化物层。该埋置硅氧化物层相对于寄生电流和源自电离粒子的电荷构成绝缘。该埋置硅氧化物层还允许在同一硅层中制造的相邻元件的良好绝缘，并且特别是显著减小了这种相邻元件之间的寄生电容。该埋置硅氧化物层本身位于作为机械承载的硅衬底上。

这种类型的衬底通常是通过Smart Cut^TM方法制造的，该方法包括以下步骤：

-提供承载衬底，

-提供单晶硅供体衬底，

-在供体衬底中形成弱化区，以便在弱化区中限定未来有源层(该弱化区可以通过在供体衬底中的限定深度处植入原子物质而形成)，

-在承载衬底上或供体衬底或两者上形成氧化物层之后，将第一供体衬底接合在承载衬底上，该氧化物层旨在形成埋置氧化物层，

-沿着弱化区分离第一供体衬底，导致有源层转移到承载衬底，

-对所转移的层进行精加工处理(finishing treatment)，以修复或移除与分离步骤有关的缺陷，并在所述层上达成最佳的粗糙度和厚度特性，从而获得最终的SOI类型的衬底，在该衬底上将集成有预期元件。

精加工处理通常包括：旨在校正由植入和分离方法导致缺陷的热处理，该热处理通过化学机械抛光来完成，所述化学机械抛光旨在改善转移层的表面粗糙度，而同时有助于使其厚度达到目标值；或者旨在使所转移的层的厚度达到目标厚度的热处理，该热处理可以通过在高温(通常在1100℃以上)下进行的附加热处理来完成，这些附加热处理旨在通过硅原子的热活化扩散使有源层的表面光滑。

通常，所转移的硅有源层的厚度通常在几纳米至几百纳米的范围内，而埋置氧化物层的厚度在约十纳米至几百纳米(通常为1000nm)或以上的范围内。

有源层和埋置氧化物层的厚度通常根据预期应用而变化。举例来说，对于用来制造FD(全耗尽)类型的SOI元件的衬底，硅有源层的厚度通常介于大约3nm至40nm之间，而埋置氧化物层的厚度通常介于大约10nm至40nm之间。此外，对于被构造用于制造RF(射频)类型的SOI元件的衬底而言，硅有源层和埋置氧化物层的厚度通常大于约50nm。

实际上，埋置硅氧化物层的各种厚度使得有可能获得不同程度的绝缘、不同的漏电流、不同的电压强度、不同的等效电容、开发者选择的众多参数。另外，可以将一个或更多个功能层插入到埋置氧化物层与硅承载衬底之间。这种类型的层结构的目的是限制经由衬底传送的元件之间的自偏压(self-bias)和串扰(crosstalk)，特别是那些由射频元件的强电磁辐射引起的自偏压和串扰。

作为结果，对于某些应用或功能，优选是改为选择具有精细埋置硅氧化物层的SOI类型衬底，例如用于制造FDSOI类型的晶体管；对于其它应用，具有厚埋置硅氧化物层和/或具有功能性附加层的SOI类型的衬底将优选用于制造例如功率元件或射频元件。