DE112008000394T5

DE112008000394T5 - Verfahren zum Herstellen eines Substrats, das eine abgeschiedene vergrabene Oxidschicht umfasst

Info

Publication number: DE112008000394T5
Application number: DE112008000394T
Authority: DE
Inventors: Eric Guiot; Fabrice Lallement
Original assignee: Soitec SA
Current assignee: Soitec SA
Priority date: 2007-03-06
Filing date: 2008-02-12
Publication date: 2010-01-14
Also published as: US20100096733A1; WO2008107751A1; FR2913528B1; FR2913528A1; US8343850B2

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Substrats, das eine vergrabene Oxidschicht (1, 10) umfasst, für die Produktion elektronischer Bauteile oder dergleichen, das wenigstens einen Schritt zum Abscheiden einer Oxidschicht (1, 10, 20) oder einer Nitridschicht auf einem Donator-Substrat (2, 11, 21) und/oder einem Akzeptor-Substrat sowie einen Schritt des Herstellens von Kontakt des Donator-Substrats mit dem Akzeptor-Substrat (9, 14, 22) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens umfasst:
eine erste Wärmebehandlung der Oxidschicht (1, 10, 20) oder Nitridschicht, die auf dem Donator-Substrat (2, 11, 21) und/oder dem Akzeptor-Substrat (9, 14, 22) abgeschieden ist, vor Verbinden des Donator-Substrats (2, 11, 21) mit dem Akzeptor-Substrat (9, 14, 22) sowie
eine zweite Wärmebehandlung des Substrats, das aus dem Akzeptor-Substrat (9, 14, 22), der Oxidschicht (1, 10, 20) und dem gesamten Donator-Substrat (2, 11, 21) oder einem Teil desselben besteht, bei einer Temperatur, die die gleiche ist wie die bei der ersten Wärmebehandlung angewendete Temperatur oder...

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Substrats, das eine vergrabene Oxidschicht umfasst, und insbesondere Substrate vom Typ SeOI (Semiconductor On Insulator), SOI (Silicon On Insulator), sSOI (strained Silicon On Insulator) oder UTBOX (Ultra Thin Buried Oxide), und sie betrifft ein Verfahren zum Bonden von Substraten mit einem abgeschiedenen Oxid.
Hintergrund der Erfindung
Auf dem Gebiet von Halbleitersubstraten, wie beispielsweise SeOI- und sSOI-Substraten, insbesondere für Mikroelektronik, Optoelektronik usw., wird bekanntermaßen eine elektrisch isolierende Schicht, wie beispielsweise eine Oxid- oder Nitridschicht auf wenigstens einem der Substrate ausgebildet, um die zwei miteinander in Kontakt gebrachten Substrate während ihrer Herstellung miteinander zu verbinden oder die Oberfläche des Substrats vor chemischer Verunreinigung und vor Verkratzen zu schützen, insbesondere, während sie gehandhabt werden.
Die Oxidschicht wird entweder durch direkte Oxidation, wie beispielsweise thermische oder anodische Oxidation oder durch Abscheiden einer Oxidschicht ausgebildet, und die Ausbildung einer Nitridschicht wird durch Abscheiden bewirkt.
Gemäß dem ersten Prozess zum Ausbilden einer Oxidschicht wird die thermische Oxidation in einem Ofen ausgeführt, in dem Substrate, die beispielsweise aus Silizium bestehen, einer Temperatur zwischen 900 und 1200°C ausgesetzt werden.
Ein Gas wird in den Ofen eingeleitet, um die Substrate zu oxidieren, so dass mit der Zeit eine Oxidschicht auf den Substraten wächst. Bei dem trockenen thermischen Oxidationsprozess ist das Gas Sauerstoff, und bei dem nassen thermischen Oxidationsprozess ist das Gas Wasserdampf.
Der thermische Oxidationsprozess und insbesondere der trockene thermische Oxidationsprozess ergibt eine Oxidschicht, die eine hohe Qualität aufweist, besonders dicht ist und eine hohe dielektrische Festigkeit aufweist.
Der Nachteil des Verfahrens besteht jedoch in der niedrigen Wachstumsgeschwindigkeit der Oxidschichten.
Der zweite Typ Verfahren zum Ausbilden einer Oxidschicht, d. h. durch Abscheiden, schließt mehrere Verfahren zum Abscheiden einer Oxidschicht ein, die dem Fachmann bekannt sind.
Die meisten dieser Verfahren bestehen im Einzelnen aus Niedrigtemperatur-CVD (Chemical Vapour Deposition), LPCVD (Light-Pressure Chemical Vapour Deposition) oder PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition).
Diese Oxidabscheidungen werden in einem Ofen ausgebildet, in dem beispielsweise Siliziumsubstrate einer Temperatur zwischen 300 und 800°C ausgesetzt werden.
Diese Verfahren ermöglichen die Ausbildung dicker Oxidschichten auf den Substraten in relativ kurzer Zeit.
Diese Typen von Oxidschichten sind jedoch porös. Die Porosität dieser Oxidschichten führt zu einer geringen Dichte der Schicht, durch die die Qualität der Übertragung beeinflusst wird, die mit der als ”Smart Cut” bekannten Methode erzielt wird, einer Methode, die in der Veröffentlichung "Silicon-On-Insulator Technology: Materials to VLSI" von Jean-Pierre Colinge, 2. Auflage, veröffentlicht von Kluwer Academic Publishers, Seiten 50 und 51, beschrieben wird.
Die Übertragung einer Schicht mit der Smart-Cut-Methode kann mangelhafte Qualität aufweisen, wenn die abgeschiedene Oxidschicht nicht mittels einer Wärmebehandlung verdichtet worden ist.
Die Verdichtung dieser Oxidschichten kann durch Anwendung einer Ausheilung (annealing) bei einer Temperatur zwischen 600 und 1200°C über einen Zeitraum zwischen 10 Minuten und 6 Stunden erreicht werden, wie dies in der internationalen Patentanmeldung WO 2006/029651 beschrieben ist. Diese Wärmebehandlung ermöglicht es auch, bestimmte Elemente, wie beispielsweise Kohlenstoff, die während der Abscheidung in das Oxid integriert werden, zu entgasen.
Während der Herstellung mehrschichtiger Heterostrukturen ist jedoch die Anwendung dieser Wärmebehandlung zum Verdichten einer auf dem mehrschichtigen Substrat abgeschiedenen Oxidschicht auf niedrige Temperaturbereiche beschränkt, um das Auftreten von De fekten und die Diffusion der Elemente zwischen den verschiedenen Schichten des Substrats zu vermeiden.
Das heißt, während der verschiedenen Ausheil-Schritte im Verlauf des Smart-Cut-Verfahrens muss das Entgasen der abgeschiedenen Oxidschicht zur Ausbildung von Defekten führen.
Es ist anzumerken, dass die gleichen Nachteile bei Nitrid-Isolierschichten auftreten.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Eine erste Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, diese Nachteile zu vermeiden, indem ein Verfahren zum Herstellen eines Substrats, das eine abgeschiedene vergrabene Oxidschicht umfasst, für die Produktion elektronischer Bauteile oder dergleichen geschaffen wird, durch das eine abgeschiedene Oxidschicht, die die gleiche Qualität hat wie eine thermische Oxidschicht, innerhalb des fertigen Substrats entsteht.
Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Substrats mit einer vergrabenen Oxidschicht für die Produktion elektronischer Bauteile oder dergleichen vor, das wenigstens einen Schritt zum Abscheiden einer Oxidschicht oder einer Nitridschicht auf einem Donator-Substrat und/oder einem Akzeptor-Substrat sowie einen Schritt des Herstellens von Kontakt des Donator-Substrats mit dem Akzeptor-Substrat umfasst, wobei das Verfahren wenigstens eine erste Wärmebehandlung der Oxidschicht oder der Nitridschicht, die auf dem Donator-Substrat und/oder dem Akzeptor-Substrat abgeschieden ist, vor Verbinden des Donator-Substrats mit dem Akzeptor, sowie eine zweite Wärmebehandlung des Substrats, das aus dem Akzeptor-Substrat, der Oxidschicht und dem gesamten Donator-Substrat oder einem Teil desselben besteht, bei einer Temperatur umfasst, die die gleiche ist wie die bei der ersten Wärmebehandlung angewendete Temperatur oder höher ist als diese.
Die zweite Wärmebehandlung ist eine Verdichtungs-Wärmebehandlung.
Die erste Wärmebehandlung besteht darin, eine Temperatur von 600° bis 1000°C über einen Zeitraum von einigen Minuten bis zu einigen Stunden in einem nicht-oxidierenden inerten Gas oder einem Gemisch aus inerten Gasen anzuwenden.
Vorzugsweise besteht die erste Wärmebehandlung darin, eine Temperatur von 800°C über 2 bis 4 Stunden anzuwenden.
Des Weiteren besteht die zweite Wärmebehandlung darin, eine Temperatur von 1000 bis 1200°C über einen Zeitraum von einigen Minuten bis zu einigen Stunden in einem nicht-oxidierenden inerten Gas oder einem Gemisch aus inerten Gasen anzuwenden.
Das in der inerten Atmosphäre eingesetzte inerte Gas bzw. das Gemisch aus inerten Gasen wird aus der folgenden Liste ausgewählt: Argon (Ar), Stickstoff (N₂) und Xenon (Xe).
Vorzugsweise ist der Oxid-Vorläufer Tetraethylorthosilikat (TEOS), und die Siliziumnitrid-Vorläufer sind Dichlorsilan und Ammoniak.
Vorteilhafterweise ist das Donator-Substrat ein mehrschichtiges Substrat, das durch ein Silizium-Trägersubstrat, eine Silizium-Germanium-(SiGe)-Schicht zunehmender Zusammensetzung, eine entspannte SiGe-Schicht und eine Schicht aus gestrecktem Silizium gebildet wird.
Gemäß einer Umsetzungsvariante besteht/bestehen das Donator-Substrat und/oder das Akzeptor-Substrat aus einem Substrat aus Silizium mit einer (100)-, (110)- oder (111)-Kristallorientierung.
Gemäß einem grundlegenden Merkmal der Erfindung schließt das Verfahren einen Schritt des Ablösens einer Nutzschicht von dem Donator-Substrat ein.
Dieser Schritt des Ablösens der Nutzschicht wird mittels einer Abfolge der folgenden Schritte vollzogen: Implantation von Ionen oder gasförmigen Elementen von der Oberseite der auf dem Donator-Substrat abgeschiedenen Oxidschicht, um eine vergrabene Schwächezone in dem Donator-Substrat auszubilden, und dann Aufspaltung in der Schwächezone, die Ablösung der Nutzschicht bewirkt.
Der Schritt des Implantierens von Ionen oder gasförmigen Elementen wird nach der ersten Wärmebehandlung ausgeführt, und der Schritt des Aufspaltens in der Schwächezone wird vor der zweiten Wärmebehandlung durchgeführt.
Die Parameter der Implantation von Elementen werden so ausgewählt, dass eine Schwächezone in der entspannten SiGe-Schicht des mehrschichtigen Donator-Substrats ausgebildet wird.
Des Weiteren schließt das Verfahren vor dem Schritt des Herstellens von Kontakt des Akzeptor-Substrats mit der Oxidschicht oder der Nitridschicht, die auf dem Donator-Substrat abgeschieden ist, einen Schritt des Vorbereitens der Oberflächen der Substrate ein.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Substrat, das mit dem Verfahren gemäß der Erfindung gewonnen wird.
Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung ein Substrat vor, das wenigstens eine Oxid- oder Nitridschicht umfasst, die auf einem Donator-Substrat und/oder einem Akzeptor-Substrat abgeschieden ist, wobei die Oxid- oder Nitridschicht entgast ist und einen Brechungsindex hat, der kleiner ist als der Brechungsindex einer Oxid- oder Nitridschicht mit der gleichen Zusammensetzung, die durch thermisches Aufwachsen ausgebildet wird.
Gemäß einem grundlegenden Merkmal des Substrats gemäß der Erfindung liegt der Brechungsindex der entgasten Oxid- oder Nitridschicht zwischen 1435 und 1455 für eine Laser-Wellenlänge von 633 nm.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden, lediglich als nicht einschränkendes Beispiel dienenden Beschreibung des Verfahrens zum Herstellen eines Substrats gemäß der Erfindung sowie aus den Zeichnungen deutlicher ersichtlich, wobei:
1 schematisch Schritte eines Beispiels dafür zeigt, wie das Verfahren gemäß der Erfindung umgesetzt wird;
2 schematisch Schritte eines zweiten Beispiels dafür zeigt, wie das Verfahren gemäß der Erfindung umgesetzt wird,
3 schematisch Schritte einer abschließenden Umsetzungsvariante des Verfahrens gemäß der Erfindung zeigt;
4 ein Diagramm ist, das die Änderung der Dicke der Oxidschicht in Abhängigkeit von der Dauer und der Temperatur der Wärmebehandlung zeigt;
5 ein Diagramm ist, das die Änderung des Brechungsindex der Oxidschicht in Abhängigkeit von der Verdichtungstemperatur zeigt; und
6 eine vergleichende Tabelle der Ätzrate bei einem thermischen Oxid und der Ätzrate bei einem abgeschiedenen Oxid ist, das eine Verdichtung gemäß der Erfindung durchlaufen hat.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen und einschichtigen Substrats, das eine vergrabene Oxidschicht umfasst, und insbesondere von SeOI-, SOI- und sSOI-Substraten, wird im Folgenden beschrieben. Es liegt jedoch auf der Hand, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch so angepasst werden kann, dass es sich auf UTBOX-Substrate und andere Substrate erstreckt, ohne damit vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
Das Verfahren gemäß der Erfindung umfasst, wie unter Bezugnahme auf 1 zu sehen ist, einen ersten Schritt des Abscheidens einer Oxidschicht 1 (1b) auf einem mehrschichtigen Substrat 2, das als ein Donator-Substrat bezeichnet wird und in dieser speziellen Ausführungsform ein Silizium-Trägersubstrat 3, eine Silizium-Germanium-(SiGe)-Schicht 4 zunehmender Zusammensetzung, eine entspannte SiGe-Schicht 5 und eine Schicht 6 aus gestrecktem Silizium (1a) enthält.
Es ist anzumerken, dass die Oxidschicht 1 durch eine Nitridschicht ersetzt werden kann, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wobei die Schicht durch die Reaktion von Dichlorsilan (DCS, d. h. SiH₂Cl₂) mit Ammoniak abgeschieden wird.
Dann wird, wie unter Bezugnahme auf 1c zu sehen ist, eine erste Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 600 und 1000°C über einen Zeitraum von wenigen Minuten bis zu wenigen Stunden und vorzugsweise bei einer Temperatur von 800°C über 2 bis 4 Stunden in einem nicht-oxidierenden inerten Gas oder einem Gemisch aus inerten Gasen durchgeführt.
Die so erzeugte inerte Atmosphäre besteht beispielsweise aus Argon (Ar), Stickstoff (N₂) oder Xenon (Xe) oder aus einem Gemisch aus wenigstens zwei dieser inerten Gase.
Diese erste Wärmebehandlung bei relativ niedriger Temperatur bewirkt Verdichtung der Oxidschicht 1 sowie das Entgasen bestimmter Elemente, während gleichzeitig ein bestimmter Grad der Porosität der abgeschiedenen Oxidschicht 1 aufrechterhalten wird.
Die Porosität der Oxidschicht 1 ermöglicht eine gute Bindung, wenn sie mit einem zweiten Substrat in Kontakt gebracht wird, wie dies weiter unten ausführlich erläutert wird.
Die entgaste Oxid- oder Nitridschicht 1 hat einen niedrigeren Brechungsindex als der einer Oxid- oder Nitridschicht der gleichen chemischen Zusammensetzung, die durch thermisches Aufwachsen ausgebildet wird. Der Brechungsindex der entgasten Oxidschicht (1) beträgt vorzugsweise zwischen 1,435 und 1,455 bei einer Laser-Wellenlänge von 633 nm einer Vorrichtung zum Messen des Brechungsindex beispielsweise mittels Ellipsometrie.
Anschließend werden Ionen und/oder gasförmige Elemente 7 über die Oberseite des Donator-Substrats 2, d. h. die Oxidschicht 1, implantiert, um in dem Donator-Substrat 2 eine geschwächte vergrabene Zone 8, wie sie in 1d mit der unterbrochenen Linie dargestellt ist, gemäß der als ”Smart Cut” bekannten Methode auszubilden, wie sie in der Veröffentlichung "Silicon-On-Insulator Technology: Materials to VLSI" von Jean-Pierre Colinge, 2. Auflage, veröffentlicht von Kluwer Academic Publishers, Seiten 50 und 51, beschrieben ist.
Die Zone 8 besteht aus Mikrokavitäten und ist in der entspannten SiGe-Schicht 5 ausgebildet. Diese geschwächte vergrabene Zone 8 ermöglicht es, wie weiter unten ersichtlich wird, einen Teil des Donator-Substrats 2 abzulösen.
Bei diesem Schritt der Ausbildung einer Schwächung wird vorzugsweise eine Implantation (nur Wasserstoff, nur Helium usw.) oder eine gleichzeitige Implantation von wenigstens zwei verschiedenen atomaren Elementen, beispielsweise Wasserstoff und Helium, die sequenziell implantiert werden, eingesetzt, wobei das Helium vorzugsweise vor dem Wasserstoff implantiert wird.
Bei diesem Beispiel ist zu sehen, dass die Parameter der Implantation der Elemente so ausgewählt werden, dass eine Schwächezone 8 in der entspannten SiGe-Schicht 5 des Substrats 2 entsteht.
Die Parameter der Implantation können jedoch so ausgewählt werden, dass sich die Schwächezone 8 in jeder beliebigen Schicht des Donator-Substrats 2 befindet.
Dann wird, wie unter Bezugnahme auf 1e zu sehen ist, ein Akzeptor-Substrat 9, das beispielsweise aus Silizium besteht, mit der oberen Schicht des Donator-Substrats 2 verbunden. Es versteht sich daher, dass die erste Wärmebehandlung der Oxidschicht 1, die auf dem Donator-Substrat 2 abgeschieden wird, ausgeführt wird, bevor das Donator-Substrat 2 und das Akzeptor-Substrat 9 verbunden werden.
Im verbleibenden Text wird der Begriff ”verbinden” so verwendet, dass er den engen Kontakt zwischen dem Akzeptor-Substrat 9 und der Oxidschicht 1 des Donator-Substrats 2 bedeutet.
Es ist zu bemerken, dass, da die Porosität der Oxidschicht 1 während der ersten Wärmebehandlung beibehalten worden ist, die Qualität der Verbindung besonders gut ist.
Des Weiteren werden vor dem Verbinden des Donator-Substrats 2 mit dem Akzeptor-Substrat 9 das Donator-Substrat 2 und das Akzeptor-Substrat 9 mit einem Ozongemisch und/oder einem Gemisch einer Zusammensetzung vom Typ RCA (Radio Corporation of America) gereinigt, die sich aus SC1 und SC2 (wobei SC für ”Standard Cleaning” steht) zusammensetzt, die dem Fachmann bekannt sind. Die Oberflächen können auch gebürstet, gespült und getrocknet werden, können jedoch auch einen Plasmaaktivierungsschritt, beispielsweise in Sauerstoff oder Stickstoff, durchlaufen.
Wie in 1f zu sehen ist, wird der Teil des Donator-Substrats 2 in der Schwächezone 8 entsprechend der Smart-Cut-Methode durch Wärmebehandlung in einer inerten Atmosphäre bei einer Temperatur von ungefähr 500°C und/oder unter Ausübung von Spannung abgelöst.
Es ist anzumerken, dass die Nutzschicht 1 mit jedem beliebigen anderen Mittel gelöst werden kann, wie es dem Fachmann bekannt ist, so beispielsweise, indem das Donator-Substrat 2 verdünnt wird, beispielsweise unter Verwendung eines Verfahrens vom Typ BESOI.
Dann wird die Oberseite der entspannten SiGe-Schicht 5, die auf dem Donator-Substrat 2 verbleibt, mit einem beliebigen geeigneten Verfahren, wie beispielsweise einem als CMP (Chemical Mechanical Planarization) bekannten Verfahren, abgetragen, bis die Schicht 6 aus gestrecktem Silizium die obere Schicht des Substrats bildet (1g).
Es ist anzumerken, dass die Oberseite der entspannten SiGe-Schicht 5, die verbleibt, insbesondere abgetragen werden kann, indem folgende Vorgänge angewendet werden:

– eine Nass-Oxidationsbehandlung, auf die ein Schritt des selektiven Ätzens folgt, wenn die geschwächte vergrabene Zone 8 durch gleichzeitige Implantation von Elementen in das Substrat ausgebildet wird;
– einen Schritt des CMP-Polierens, gefolgt von einem Schritt des selektiven Ätzens, wenn die geschwächte vergrabene Zone 8 durch Implantation eines einzelnen Elementes ausgebildet worden ist; und
– einen einfachen Schritt des selektiven Ätzens.

Wie unter Bezugnahme auf 1h zu sehen ist, wird eine zweite Oxid- oder Nitridschicht 10, die als Opferschicht bezeichnet wird, auf der Schicht 6 aus gestrecktem Silizium abgeschieden.
Dann wird eine zweite Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 1000 und 1200°C über einen Zeitraum zwischen wenigen Minuten und wenigen Stunden und vorzugsweise bei einer Temperatur von 1100°C über 2 Stunden in einem nicht-oxidierenden inerten Gas oder in einem Gemisch aus inerten Gasen angewendet. Auf die gleiche Weise wie zuvor setzt sich die so geschaffene inerte Atmosphäre beispielsweise aus Argon (Ar), Stickstoff (N₂) oder Xenon (Xe) oder einem Gemisch aus wenigstens zwei dieser inerten Gase zusammen.
Während dieser zweiten Wärmebehandlung wird die vergrabene Oxidschicht 1 verdichtet, und jegliche Defekte, die anfänglich in der Oberflächenschicht des Substrats vorhanden sind, werden beseitigt. Darüber hinaus ermöglicht es diese zweite Verdichtungs-Wärmebehandlung, die Substrat-Verbindungsgrenzflächen zu verstärken.
Es liegt auf der Hand, dass die Oxid- oder Nitridschicht 1 auf dem Akzeptor-Substrat 9 abgeschieden werden kann und die Anordnung aus Akzeptor-Substrat 9 und Oxidschicht 1 der ersten Wärmebehandlung unterzogen werden kann, bevor das Akzeptor-Substrat 9 und das Donator-Substrat 2 in Kontakt miteinander kommen, ohne so vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
Abschließend wird, wie unter Bezugnahme auf 1i zu sehen ist, die Opfer-Oxidschicht 10, die es ermöglicht hat, die Schicht 6 aus gestrecktem Silizium während der zweiten Wärmebehandlung zu schützen, mittels einer Fluorwasserstoffsäure-(HF)-Behandlung entfernt, die dem Fachmann bekannt ist.
Das so gewonnene Substrat, das in 1i dargestellt ist, besteht aus einem unteren Akzeptor-Substrat 9 und einer oberen Schicht 6 aus gestrecktem Silizium (sSi), wobei das Akzeptor-Substrat 9 gegenüber der Schicht 6 aus gestrecktem Silizium durch eine verdichtete Oxidschicht 1 isoliert ist.
Aus 4, die ein Diagramm ist, das die Änderung der Dicke der Oxidschicht als Funktion der Dauer und der Temperatur der Wärmebehandlung darstellt, wird ersichtlich, dass die Verdichtung der Oxidschicht progressiv abläuft und bei Temperaturen unter 800°C, die der ersten Wärmebehandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen, nicht vollständig ist, und dass die Verdichtung bei Temperaturen von 1000°C und 1100°C, die der zweiten Wärmebehandlung des Verfahrens entsprechen, vollständig ist. Die Erfindung nutzt die Änderung des Wesens der isolierenden Schicht und ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften zum Herstellen des Substrats. Das abschließende Substrat weist am Ende des Verfahrens eine isolierende Schicht sehr guter Qualität und mit einer Zusammensetzung auf, die sich von den isolierenden Schichten unterscheidet, die in dem Substrat während seiner Herstellung vor der Anwendung der zweiten Wärmebehandlung vorhanden sind.
Des Weiteren ist aus 5, die ein Diagramm ist, das die Änderung des Brechungsindex der Oxidschicht als Funktion der Verdichtungstemperatur darstellt, zu ersehen, dass sich der optische Index zwischen 500 und 800°C verringert – dies entspricht dem Entgasungsmechanismus und der Verdichtung während der ersten Wärmebehandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens – und dass der optische Index bei Temperaturen über 800°C zunimmt, was darauf hinweist, dass der Verdichtungsmechanismus gegenüber dem Entgasen während der zweiten Wärmebehandlung des Verfahrens dominiert und die Änderung des optischen Index aus einer Verringerung der Porosität resultiert.
Des Weiteren wird aus 6 ersichtlich, dass die Ätzrate des abgeschiedenen Oxids nach den Wärmebehandlungen gemäß der Erfindung der Ätzrate eines thermischen Oxids gleicht, so dass die Qualität des verdichteten, abgeschiedenen Oxids am Ende des Verfahrens mit der eines thermischen Oxids übereinstimmt.
Eine spezielle, nicht einschränkende beispielhafte Ausführungsform eines gemäß der Erfindung hergestellten Substrats wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Beispiel 1:
Eine Oxidschicht 1 (1b) wird auf einem mehrschichtigen Substrat 2 abgeschieden, das als das Donator-Substrat bezeichnet wird und aus einem Silizium-Trägersubstrat 3, einer Silizium-Germanium-(SiGe)-Schicht 4 zunehmender Zusammensetzung, einer entspannten SiGe-Schicht 5 und einer Schicht 6 aus gestrecktem Silizium (1a) besteht.
Diese Oxidschicht 1 ist ein Siliziumoxid, das aus TEOS (Tetraethylorthosilikat, d. h. Si(OC₂H₅)₄) mit einem verdünnenden Gas, wie beispielsweise Sauerstoff oder Stickstoff, ausgebildet wird, beispielsweise entsprechend einem dem Fachmann bekannten Verfahren. Das verdünnende Gas ist vorzugsweise Sauerstoff, um die Menge an Kohlenwasserstoffen in der abgeschiedenen Oxidschicht 1 zu begrenzen.
Der Abscheidedruck beträgt zwischen 200 und 700 mTorr, vorzugsweise 300 mTorr.
Des Weiteren beträgt die Durchflussrate des TEOS-Vorläufers zwischen 200 und 600 sccm, vorzugsweise 300 sccm, und die Durchflussrate von Sauerstoff beträgt zwischen 20 und 100 sccm, vorzugsweise 40 sccm.
Weiterhin beträgt die Oxid-Abscheidetemperatur zwischen 500 und 800°C, vorzugsweise zwischen 600 und 700°C.
Die Dicke der so abgeschiedenen Oxidschicht beträgt im Allgemeinen zwischen 1000 und 2000 Å, vorzugsweise ungefähr 1500 Å.
Dann wird, wie unter Bezugnahme auf 1c zu sehen ist, eine erste Wärmebehandlung bei einer Temperatur von ungefähr 800°C über ungefähr 2 Stunden in einem nicht-oxidierenden inerten Gas oder einem Gemisch aus inerten Gasen durchgeführt.
Danach werden gasförmige Elemente 7 über die Oberseite des Donator-Substrats 2, d. h., die Oxidschicht 1, implantiert, um in dem Donator-Substrat 2 eine geschwächte vergrabene Zone 8, die in 1d mit den unterbrochenen Linien dargestellt ist, entsprechend der als ”Smart Cut” bekannten Methode auszubilden, wie sie in der Veröffentlichung "Silicon-On-Insulator Technology; Materials to VLSI" von Jean-Pierre Colinge, 2. Auflage, veröffentlicht von Kluwer Academic Publishers, Seiten 50 und 51, beschrieben ist.
Dieser Schwächungs-Implantierschritt wird beispielsweise ausgeführt, indem Wasserstoff mit einer Energie von ungefähr 30 keV und in einer Dosis von ungefähr 6 × 10¹⁶ at/cm² implantiert wird.
Bei einer alternativen Umsetzung kann der Schritt der Implantation auch ausgeführt werden, indem Wasserstoff mit einer Energie von ungefähr 30 keV und einer Dosis von unge fähr 1,5 × 10¹⁶ at/cm² sowie Helium mit einer Energie von ungefähr 50 keV und einer Dosis von ungefähr 1,5 × 10¹⁶ at/cm² gleichzeitig implantiert werden.
Allgemeiner gesprochen wird gleichzeitige Implantation mit einer Wasserstoff-Energie von ungefähr 20 bis 40 keV und einer Helium-Energie von ungefähr 30 bis 60 keV ausgeführt, wobei die Dosen für beide Elemente ungefähr 1 bis 2 × 10¹⁶ at/cm² betragen.
Bei diesem Beispiel ist zu sehen, dass die Parameter für die Implantation von Elementen so gewählt werden, dass eine Schwächezone 8 in der entspannten SiGe-Schicht 5 des Substrats 2 ausgebildet wird.
Dann wird, wie unter Bezugnahme auf 1e zu sehen ist, ein Akzeptor-Substrat 9, das beispielsweise aus Silizium besteht, mit der Oberseite des Donator-Substrats 2 verbunden.
Zusätzlich werden vor dem Verbinden des Akzeptor-Substrats 9 mit dem Donator-Substrat 2 das Donator-Substrat 2 und das Akzeptor-Substrat 9 mit einem Gemisch aus Ozon und/oder einer Zusammensetzung vom Typ RCA (Radio Corporation of America), wie sie dem Fachmann bekannt ist, und/oder aus voll entsalztem Wasser mittels Bürsten, Spülen und Trocknen gereinigt.
Der Schritt des Vorbereitens der Oberflächen der Substrate könnte auch darin bestehen, dass die Oberflächen mittels Plasma in Sauerstoff oder Stickstoff aktiviert werden.
Dann wird, wie unter Bezugnahme auf 1f zu sehen ist, die durch das Akzeptor-Substrat 9 und das Donator-Substrat 2 gebildete Anordnung umgedreht, und daraufhin wird ein Teil des Donator-Substrats 2 von einer Schwächezone 8 gemäß der Smart-Cut-Methode mittels einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von ungefähr 500°C abgelöst.
Anschließend wird die Oberseite der entspannten SiGe-Schicht 5, die auf dem Donator-Substrat 2 verblieben ist, mit jedem beliebigen geeigneten Verfahren, wie beispielsweise einem als CMP (Chemical Mechanical Planarization) bekannten Verfahren, abgetragen, bis die Schicht 6 aus gestrecktem Silizium die obere Schicht des Substrats bildet (1g).
Die Oberseite der entspannten SiGe-Schicht 5, die verbleibt, kann insbesondere abgetragen werden, indem die folgenden Vorgänge angewendet werden:

– eine Nass-Oxidationsbehandlung, gefolgt von einem Schritt des selektiven Ätzens;
– eine Wärmebehandlung, wenn die geschwächte vergrabene Zone 8 durch eine Implantation oder gleichzeitige Implantation von Elementen in das Substrat ausgebildet wird;
– einen Schritt des CMP-Polierens, gefolgt von einem Schritt des selektiven Ätzens, wenn die geschwächte vergrabene Zone 8 durch die Implantation eines einzelnen Elementes ausgebildet wurde; und
– einen einfachen Schritt des selektiven Ätzens.

Wie unter Bezugnahme auf 1h zu sehen ist, wird eine zweite TEOS-Oxidschicht 10, die als die Opferschicht bezeichnet wird, auf die Schicht 6 aus gestrecktem Silizium mit einer Dicke von ungefähr 100 Å abgeschieden.
Dann wird eine zweite Wärmebehandlung, eine Verdichtungs-Wärmebehandlung, bei einer Temperatur von 1100°C über 2 Stunden in einer nicht-oxidierenden inerten Atmosphäre oder einem Gemisch aus inerten Gasen angewendet.
Abschließend wird, wie unter Bezugnahme auf 1i zu sehen ist, die Opfer-Oxidschicht 10 mittels einer Fluorwasserstoffsäure-Behandlung entfernt.
In einer alternativen Umsetzungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens schließt, wie unter Bezugnahme auf 2 zu sehen ist, das Verfahren einen ersten Schritt des Abscheidens einer Oxidschicht 10 (2b) auf einem einschichtigen Substrat 11, das als das Donator-Substrat bezeichnet wird, ein, die beispielsweise aus Silizium hergestellt wurde (2a), wobei das Silizium (100)-, (110)- oder (111)-Kristallorientierung haben könnte.
Es ist anzumerken, dass die Oxidschicht 1 durch eine Nitridschicht ersetzt werden könnte, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
Dann wird, wie unter Bezugnahme auf 2c zu sehen ist, eine erste Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 600 und 1000°C über einen Zeitraum von wenigen Minuten bis wenigen Stunden, beispielsweise 5 Minuten bis 10 Stunden, vorzugsweise bei einer Temperatur von 800°C über 2 bis 4 Stunden, in einem nicht-oxidierenden inerten Gas oder einem Gemisch aus inerten Gasen durchgeführt.
Die so erzeugte inerte Gasatmosphäre besteht beispielsweise aus Argon (Ar), Stickstoff (N₂) oder Xenon (Xe) oder aus einem Gemisch aus wenigstens zwei dieser inerten Gase.
Diese erste Wärmebehandlung bei relativ niedriger Temperatur führt zunächst zu der Verdichtung der Oxidschicht 10, jedoch auch zur Entgasung bestimmter Elemente, wobei gleichzeitig ein bestimmter Grad an Porosität der abgeschiedenen Oxidschicht 10 aufrechterhalten wird. Des Weiteren ergibt sich durch die Porosität der Oxidschicht 10 gute Verbindung, wenn sie mit einem zweiten Substrat in Kontakt gebracht wurde, wie dies weiter unten ausführlich erläutert wird.
Dann werden Ionen und/oder gasförmige Elemente 12 durch die Oberseite des Donator-Substrats 11, d. h. die Oxidschicht 10, implantiert, um in dem Donator-Substrat 11 eine geschwächte vergrabene Zone 13, wie sie in 2d mit der unterbrochenen Linie dargestellt ist, entsprechend der als ”Smart Cut” bekannten Methode auszubilden, wie sie in der Veröffentlichung "Silicon-On-Insulator Technology: Materials to VLSI von Jean-Pierre Colinge, 2. Auflage, veröffentlicht von Kluwer Academic Publishers, Seiten 50 und 51, beschrieben ist.
Diese geschwächte vergrabene Zone 13 ermöglicht das Ablösen eines Teils des Donator-Substrats 11.
Auf die gleiche Weise wie zuvor schließt dieser schwächende Implantierungsschritt vorzugsweise Implantation (nur Wasserstoff, nur Helium usw.) oder gleichzeitige Implantation wenigstens zweier verschiedener atomarer Elemente, beispielsweise Wasserstoff und Helium, ein, die sequenziell implantiert werden, wobei das Helium vorzugsweise vor dem Wasserstoff implantiert wird.
Dann wird, wie unter Bezugnahme auf 2e zu sehen ist, ein Akzeptor-Substrat 14, das beispielsweise aus Silizium besteht, d. h. (100)-, (110)- oder (111)-Si, mit der Oberseite des Donator-Substrats 11, d. h. mit der Oxidschicht 10, verbunden.
Weiterhin werden, bevor das Akzeptor-Substrat 14 mit dem Donator-Substrat 11 verbunden wird, das Donator-Substrat 11 und das Akzeptor-Substrat 14, wie oben beschrieben, mit einem beliebigen geeigneten Verfahren gereinigt.
Die durch das Akzeptor-Substrat 14 und das Donator-Substrat 11 gebildete Anordnung wird, wie unter Bezugnahme auf 2f zu sehen ist, in der Schwächezone 13 entsprechend der Smart-Cut-Methode durch Wärmebehandlung bei einer Temperatur von ungefähr 500°C und/oder unter Anwendung von Spannung gelöst.
Danach wird, wie unter Bezugnahme auf 2g zu sehen ist, eine zweite Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 1000 und 1200°C über einen Zeitraum von wenigen Minuten bis zu wenigen Stunden und vorzugsweise bei einer Temperatur von 1100°C über 2 Stunden in einem nicht-oxidierenden Gas oder einem Gemisch aus inerten Gasen angewendet. Auf die gleiche Weise wie zuvor besteht die so erzeugte inerte Atmosphäre beispielsweise aus Argon (Ar), Stickstoff (N₂) oder Xenon (Xe) oder aus einem Gemisch aus wenigstens zwei dieser inerten Gase.
Während dieser zweiten Wärmebehandlung wird die vergrabene Oxidschicht 10 verdichtet, und jegliche in der Oberflächenschicht des Substrats vorhandenen Defekte werden beseitigt. Des Weiteren bewirkt diese zweite Wärmebehandlung Festigung der Verbindungs-Grenzflächen.
Das so gewonnene Substrat besteht, wie in 2g gezeigt, aus einem unteren Silizium-Akzeptor-Substrat 14 und einer oberen Siliziumschicht, wobei das Akzeptor-Substrat 14 durch eine verdichtete Oxidschicht 10 von der Siliziumschicht 11 getrennt ist.
Eine spezielle, jedoch nicht einschränkende beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäß gewonnenen Substrats wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Beispiel 2:
Eine SiO₂-Oxidschicht 10 (2b), die aus einem TEOS-Vorläufer gewonnen wird, wird mit dem LPCVD-Verfahren auf einem einschichtigen Substrat 11 abgeschieden, das als das Donator-Substrat bezeichnet wird und aus Silizium besteht (2a).
Die Dicke der Oxidschicht betrug zwischen 200 und 500 Å, vorzugsweise 200 Å.
Dann wird, wie unter Bezugnahme auf 2c zu sehen ist, eine erste Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 750°C über 2 Stunden in einem nicht-oxidierenden inerten Gas oder einem Gemisch aus inerten Gasen angewendet.
Danach werden Wasserstoffelemente 12 über die Oberseite des Donator-Substrats 11, d. h., die Oxidschicht 10, implantiert, um in dem Donator-Substrat 11 eine geschwächte vergrabene Zone 13, wie sie in 1d mit der unterbrochenen Linie dargestellt ist, entsprechend der als ”Smart Cut” bekannten Methode auszubilden, wie sie in der Veröffentlichung "Silicon-On-Insulator Technology: Materials to VLSI" von Jean-Pierre Colinge, 2. Auflage, veröffentlicht von Kluwer Academic Publishers, Seiten 50 und 51, beschrieben ist.
Dieser Schwächungs-Implantierungsschritt schließt beispielsweise die Implantation von Wasserstoff mit einer Energie von ungefähr 25 keV und in einer Dosis von ungefähr 5 × 10¹⁶ at/cm² ein.
Dann wird, wie unter Bezugnahme auf 2e zu sehen ist, ein Akzeptor-Substrat 14, das ebenfalls aus Silizium besteht, mit der oberen Schicht des Donator-Substrats 11, d. h. der Oxidschicht 10, verbunden.
Weiterhin werden, bevor das Akzeptor-Substrat 14 mit dem Donator-Substrat 11 verbunden wird, das Donator-Substrat 11 und das Akzeptor-Substrat 14, wie oben beschrieben, mit einem beliebigen geeigneten Verfahren gereinigt.
Ein Teil des Donator-Substrats 11 wird, wie unter Bezugnahme auf 2f zu sehen ist, in der Schwächezone 13 entsprechend der Smart-Cut-Methode mittels Wärmebehandlung bei einer Temperatur von ungefähr 500°C abgelöst.
Dann wird, wie unter Bezugnahme auf 2g zu sehen ist, eine zweite Verdichtungs-Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 1100°C über 2 Stunden in einem nicht-oxidierenden inerten Gas oder einem Gemisch aus inerten Gasen angewendet.
In einer abschließenden alternativen Umsetzungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht das Verfahren darin, dass, wie unter Bezugnahme auf 3 zu sehen ist, ein erstes Substrat mit einem zweiten Substrat verbunden wird.
Das Verfahren gemäß der Erfindung schließt einen ersten Schritt des Abscheidens einer Oxidschicht 20 (3b) oder einer Nitridschicht auf einem ersten Substrat 21 ein, das als das Donator-Substrat (3a) bezeichnet wird und aus einem beliebigen Material, wie beispielsweise Silizium, GaN usw., besteht.
Dann wird, wie unter Bezugnahme auf 3c zu sehen ist, eine erste Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 600 und 1000°C über einen Zeitraum zwischen wenigen Minuten und wenigen Stunden, vorzugsweise bei einer Temperatur von 800°C über 2 bis 4 Stunden, in einem nicht-oxidierenden inerten Gas oder einem Gemisch aus inerten Gasen angewendet.
Die so geschaffene inerte Atmosphäre besteht beispielsweise aus Argon (Ar), Stickstoff (N₂) oder Xenon (Xe) oder aus einem Gemisch aus wenigstens zwei dieser inerten Gase.
Die erste Wärmebehandlung bei relativ niedriger Temperatur bewirkt die Verdichtung der Oxidschicht 20 und das Entgasen bestimmter Elemente, wobei gleichzeitig ein bestimmter Grad an Porosität der abgeschiedenen Oxidschicht 20 beibehalten wird.
Die Porosität der Oxidschicht 20 ermöglicht eine gute Verbindung, wenn sie mit einem zweiten Substrat in Kontakt gebracht wird.
Es liegt auf der Hand, dass eine Oxid- oder Nitridschicht auf einem beliebigen Substrat abgeschieden werden könnte, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
Dann wird, wie unter Bezugnahme auf 3d zu sehen ist, ein zweites Substrat 22, das als Akzeptor-Substrat bezeichnet wird und ebenfalls aus einem beliebigen Material, wie beispielsweise Silizium und GaN besteht, mit dem ersten Substrat 21 verbunden, indem das Akzeptor-Substrat 22 in engen Kontakt mit der Oxidschicht 20 des Donator-Substrats 21 gebracht wird.
Es ist zu bemerken, dass die Porosität der Oxidschicht 1 während der ersten Wärmebehandlung aufrechterhalten wird und dabei die Qualität der Verbindung besonders gut war.
Des Weiteren werden die Substrate 21 und 22, bevor die Substrate 21 und 22 verbunden werden, mit einem Gemisch aus Ozon und einer Zusammensetzung vom Typ RCA (Radio Corporation of America) gereinigt, die dem Fachmann bekannt ist.
Dann wird eine zweite Wärmebehandlung, die eine Verdichtungs-Wärmebehandlung ist, bei einer Temperatur zwischen 100 und 1200°C über einen Zeitraum zwischen wenigen Minuten und wenigen Stunden, vorzugsweise bei einer Temperatur von 1100°C über 2 Stunden, in einem nicht-oxidierenden Gas oder einem Gemisch aus inerten Gasen angewendet. Auf die gleiche Weise wie zuvor besteht die so geschaffene inerte Atmosphäre beispielsweise aus Argon (Ar), Stickstoff (N₂) oder Xenon (Xe) oder aus einem Gemisch aus wenigstens zwei dieser inerten Gase.
Während dieser zweiten Wärmebehandlung wird die vergrabene Oxidschicht 20 verdichtet, und jegliche Defekte, die anfänglich in der Oberflächenschicht des Substrats vorhanden sind, wurden beseitigt. Des Weiteren führt diese zweite Wärmebehandlung zur Festigung der Substrat-Verbindungsgrenzflächen.
Abschließend ist klarzustellen, dass die oben aufgeführten Beispiele lediglich spezielle Darstellungen sind, die in keiner Weise die Einsatzmöglichkeiten der Erfindung einschränken.
Zusammenfassung
Geschaffen wird ein Verfahren zum Herstellen eines Substrats, das eine vergrabene Oxidschicht (1) umfasst, für die Produktion elektronischer Bauteile oder dergleichen, das wenigstens einen Schritt zum Abscheiden einer Oxidschicht (1) oder Nitridschicht auf einem sogenannten Donator-Substrat (2) und/oder einem Akzeptor-Substrat sowie einen Schritt des Herstellens von Kontakt des Donator-Substrats mit dem Akzeptor-Substrat (9) umfasst, wobei das Verfahren wenigstens eine erste Wärmebehandlung der Oxidschicht (1) oder Nitridschicht, die auf dem Donator-Substrat (2) und/oder dem Akzeptor-Substrat abgeschieden ist, vor Verbinden des Donator-Substrats (2) mit dem Akzeptor-Substrat (9) sowie eine zweite Wärmebehandlung des Substrats, das aus dem Akzeptor-Substrat (9), der Oxidschicht (1) und dem gesamten Donator-Substrat (2) oder einem Teil desselben besteht, bei einer Temperatur einschließt, die die gleiche ist wie die bei der ersten Wärmebehandlung angewendete Temperatur oder höher ist als diese.
Geschaffen wird ein Substrat, das wenigstens eine Oxid- oder Nitridschicht (1) umfasst, die auf einem Donator-Substrat (2) und/oder Akzeptor-Substrat (9) abgeschieden ist, wobei die Oxid- oder Nitridschicht (1) entgast ist und einen Brechungsindex hat, der kleiner ist als der Brechungsindex einer Oxid- oder Nitridschicht der gleichen Zusammensetzung, die durch thermisches Aufwachsen ausgebildet wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2006/029651 [0014]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- ”Silicon-On-Insulator Technology: Materials to VLSI” von Jean-Pierre Colinge, 2. Auflage, veröffentlicht von Kluwer Academic Publishers, Seiten 50 und 51 [0012]
- ”Silicon-On-Insulator Technology: Materials to VLSI” von Jean-Pierre Colinge, 2. Auflage, veröffentlicht von Kluwer Academic Publishers, Seiten 50 und 51 [0051]
- ”Silicon-On-Insulator Technology; Materials to VLSI” von Jean-Pierre Colinge, 2. Auflage, veröffentlicht von Kluwer Academic Publishers, Seiten 50 und 51 [0081]
- ”Silicon-On-Insulator Technology: Materials to VLSI von Jean-Pierre Colinge, 2. Auflage, veröffentlicht von Kluwer Academic Publishers, Seiten 50 und 51 [0100]
- ”Silicon-On-Insulator Technology: Materials to VLSI” von Jean-Pierre Colinge, 2. Auflage, veröffentlicht von Kluwer Academic Publishers, Seiten 50 und 51 [0113]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Substrats, das eine vergrabene Oxidschicht (1, 10) umfasst, für die Produktion elektronischer Bauteile oder dergleichen, das wenigstens einen Schritt zum Abscheiden einer Oxidschicht (1, 10, 20) oder einer Nitridschicht auf einem Donator-Substrat (2, 11, 21) und/oder einem Akzeptor-Substrat sowie einen Schritt des Herstellens von Kontakt des Donator-Substrats mit dem Akzeptor-Substrat (9, 14, 22) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens umfasst: eine erste Wärmebehandlung der Oxidschicht (1, 10, 20) oder Nitridschicht, die auf dem Donator-Substrat (2, 11, 21) und/oder dem Akzeptor-Substrat (9, 14, 22) abgeschieden ist, vor Verbinden des Donator-Substrats (2, 11, 21) mit dem Akzeptor-Substrat (9, 14, 22) sowie eine zweite Wärmebehandlung des Substrats, das aus dem Akzeptor-Substrat (9, 14, 22), der Oxidschicht (1, 10, 20) und dem gesamten Donator-Substrat (2, 11, 21) oder einem Teil desselben besteht, bei einer Temperatur, die die gleiche ist wie die bei der ersten Wärmebehandlung angewendete Temperatur oder höher ist als diese.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wärmebehandlung eine Verdichtungs-Wärmebehandlung ist.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wärmebehandlung darin besteht, dass eine Temperatur von 600 bis 1000°C über einen Zeitraum von einigen Minuten bis zu einigen Stunden in einem nicht-oxidierenden inerten Gas oder einem Gemisch aus inerten Gasen angewendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wärmebehandlung darin besteht, dass eine Temperatur von 800°C über 2 bis 4 Stunden angewendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wärmebehandlung darin besteht, dass eine Temperatur von 1000 bis 1200°C über einen Zeitraum von einigen Minuten bis zu einigen Stunden in einem nicht-oxidierenden inerten Gas oder einem Gemisch aus inerten Gasen angewendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das in der inerten Atmosphäre eingesetzte inerte Gas bzw. das Gemisch aus inerten Gasen aus der folgenden Liste ausgewählt wird: Argon (Ar), Stickstoff (N₂) und Xenon (Xe).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Oxid-Vorläufer Tetraethylorthosilikat (TEOS) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Siliziumnitrid-Vorläufer Dichlorsilan und Ammoniak sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Donator-Substrat (2) aus einem mehrschichtigen Substrat besteht.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Donator-Substrat (2) durch ein Silizium-Trägersubstrat (3), eine Silizium-Germanium-(SiGe)-Schicht (4) zunehmender Zusammensetzung, eine entspannte SiGe-Schicht (5) und eine Schicht (6) aus gestrecktem Silizium gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Donator-Substrat (11) und/oder das Akzeptor-Substrat (9, 14, 22) aus einem Substrat aus Silizium mit (100)-, (110)- oder (111)-Kristallorientierung besteht/bestehen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schritt des Ablösens einer Nutzschicht (6, 10) von dem Donator-Substrat (2, 11) einschließt.
Verfahren nach Ansprüche 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Ablösens der Nutzschicht (6, 10) durch wenigstens die Abfolge der folgenden Schritte vollzogen wird: Implantation von Ionen oder gasförmigen Elementen von der Oberseite der auf dem Donator-Substrat (2, 11) abgelagerten Oxidschicht (1, 10), um eine vergrabene Schwächezone (8, 13) in dem Donator-Substrat (2, 11) auszubilden; und dann Aufspaltung in der Schwächezone (8, 13), die Ablösung der Nutzschicht (6, 11) bewirkt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Implantierens von Ionen oder gasförmigen Elementen nach der ersten Wärmebehandlung ausgeführt wird und der Schritt des Aufspaltens in der Schwächezone vor der zweiten Wärmebehandlung ausgeführt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 10 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter der Implantation von Elementen so ausgewählt werden, dass eine Schwächezone (8) in der entspannten SiGe-Schicht (5) des mehrschichtigen Donator-Substrats (2) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schritt des Vorbereitens der Oberflächen der Substrate (2, 11, 21; 9, 14, 22) vor dem Schritt des Herstellens von Kontakt des Akzeptor-Substrats (9, 14, 21) mit der auf dem Donator-Substrat (2, 11, 21) abgeschiedenen Oxidschicht (1, 10, 20) oder Nitridschicht umfasst.
Substrat, das wenigstens eine Oxid- oder Nitridschicht (1) umfasst, die auf einem Donator-Substrat (2) und/oder einem Akzeptor-Substrat (9) abgeschieden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxid- oder Nitridschicht (1) entgast ist und einen Brechungsindex hat, der kleiner ist als der Brechungsindex einer Oxid- oder Nitridschicht der gleichen Zusammensetzung, die durch thermisches Aufwachsen ausgebildet wird.
Substrat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Brechungsindex der entgasten Oxid- oder Nitridschicht (1) zwischen 1,435 und 1,455 für eine Laser-Wellenlänge von 633 nm liegt.