RU2645895C2 - Способ изготовления композитной структуры - Google Patents

Способ изготовления композитной структуры Download PDF

Info

Publication number
RU2645895C2
RU2645895C2 RU2015141124A RU2015141124A RU2645895C2 RU 2645895 C2 RU2645895 C2 RU 2645895C2 RU 2015141124 A RU2015141124 A RU 2015141124A RU 2015141124 A RU2015141124 A RU 2015141124A RU 2645895 C2 RU2645895 C2 RU 2645895C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
dielectric layer
coating layer
dielectric
working
Prior art date
Application number
RU2015141124A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015141124A (ru
Inventor
Себастьян КЕРДИЛЕ
Гийом ШАБАННЕ
Франсуа БОЙЕ
Аурелиа ПИЕРРЕТ
Хавьер ШНАЙДЕР
Дидье ЛАНДРУ
Original Assignee
Соитек
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Соитек filed Critical Соитек
Publication of RU2015141124A publication Critical patent/RU2015141124A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2645895C2 publication Critical patent/RU2645895C2/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76—Making of isolation regions between components
    • H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/7624—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
    • H01L21/76251—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques
    • H01L21/76254—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques with separation/delamination along an ion implanted layer, e.g. Smart-cut, Unibond
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02164—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/0217—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/62—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having no potential-jump barriers or surface barriers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0642—Isolation within the component, i.e. internal isolation
    • H01L29/0649—Dielectric regions, e.g. SiO2 regions, air gaps

Abstract

Изобретение относится к способу изготовления композитной структуры, включающему следующие этапы: а) получение подложки-донора (50) и несущей подложки (10); б) формирование диэлектрического слоя (30); в) формирование покровного слоя (20); г) формирование ослабленной зоны (60) в подложке-доноре (50); д) соединение несущей подложки (10) и подложки-донора (50) посредством контактной поверхности (70), имеющей контур (Cs); е) разлом подложки-донора (50) по ослабленной зоне (60); причем этапы б) и д) выполняют так, что контур (Cz) вписывается в контур (Cs), а этап в) выполняют так, что покровный слой (20) покрывает периферийную поверхность диэлектрического слоя (30). Предложенный способ изготовления композитной структуры делает возможным выполнение этапа пластического деформирования рабочего слоя таким образом, чтобы покрыть открытую поверхность покровного слоя и диэлектрического слоя. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к способу изготовления композитной структуры. Изобретение также относится к композитной структуре.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Способ, показанный на фигуре 1, для изготовления композитной структуры, содержащей, в направлении от ее задней поверхности к ее передней поверхности, несущую подложку 1, покровный слой 2, по меньшей мере один диэлектрический слой 3 и рабочий слой 4, и известный из предыдущего уровня техники (см., например, документ ЕР 1780794), включает следующие этапы:
а) получение подложки-донора 5 и несущей подложки 1;
б) формирование по меньшей мере диэлектрического слоя 3, включающего:
- первую поверхность, контактирующую с подложкой-донором 5,
- вторую поверхность, противоположную первой поверхности,
- периферийную поверхность, соединяющую первую и вторую поверхности вместе;
диэлектрический слой 3 имеет контур Cz;
в) формирование покровного слоя 2, расположенного так, что он покрывает вторую поверхность диэлектрического слоя 3;
г) формирование ослабленной зоны 6 в подложке-доноре 5, ограничивающей рабочий слой 4, контактирующий с первой поверхностью диэлектрического слоя 3;
д) сборку несущей подложки 1 и подложки-донора 5, так что несущая подложка 1 и покровный слой 2 контактируют вдоль контактной поверхности 7, имеющей контур Cs;
е) разлом подложки-донора 5 по ослабленной зоне 6.
Далее узел, сформированный рабочим слоем 4, диэлектрическим слоем 3 и покровным слоем 2, будет обозначаться термином стопка слоев 8.
В конце этапа е) стопку слоев переносят на несущую подложку 1, чтобы сформировать композитную структуру.
Как показано на Фигуре 2, композитная структура имеет периферийное кольцо 9.
Это периферийное кольцо 9 расположено в периферийной зоне несущей подложки 1, в которой, в отсутствие достаточной адгезии между несущей подложкой 1 и подложкой-донором 5, переноса стопки слоев 8 не происходит.
Таким образом, этап наблюдается на границе, отделяющей периферийное кольцо от стопки перенесенных слоев.
Кроме того, боковые поверхности покровного слоя 2 и диэлектрического слоя 3 открыты на этом этапе и поэтому не защищены от каких-либо химических воздействий.
Следовательно, химическое воздействие может генерировать частицы через расслаивание рабочего слоя 4.
Этот этап также имеет место, когда формируется только диэлектрический слой 3 или покровный слой 2, например диэлектрический слой 3. Пластическое деформирование рабочего слоя 4 обычно выполняют так, чтобы покрыть или герметизировать диэлектрический слой 3 на этапе.
Однако заявителем было обнаружено, что при наличии покровного слоя 2 и по меньшей мере одного диэлектрического слоя 3 этап разлома на краю подложки является нетипичным. Таким образом, фигура 3 показывает этапы, полученные на такой подложке после этапа разлома е).
При наличии нескольких промежуточных слоев этап разлома не приводит к единичному этапу, а напротив, к нескольким этапам. В действительности оказывается, что разлом распространяется по периферии подложки, не вдоль ослабленной зоны, а на границе раздела между диэлектрическим слоем 3 и покровным слоем 2.
Главный недостаток этого способа изготовления заключается в том, что он приводит к нетипичному разлому на краю подложки.
Это имеет место, в частности, в том случае, когда композитная структура, в направлении от ее задней поверхности к ее передней поверхности, включает кремниевую подложку, слой диоксида кремния, слой нитрида кремния, слой диоксида кремния и кремниевый слой.
Кроме того, наличие нескольких этапов делает невозможным пластическое деформирование рабочего слоя 4 посредством термической обработки рабочего слоя 4, чтобы защитить покровный слой 2 и диэлектрический слой 3 на этапе.
Это обусловлено тем, что в процессе термической обработки происходит осушка рабочего слоя 4, а не пластическое деформирование.
Одной из целей настоящего изобретения является, таким образом, предложение способа изготовления композитной подложки, который делает возможным выполнение этапа пластического деформирования рабочего слоя 4 таким образом, чтобы покрыть открытую поверхность покровного слоя 2 и диэлектрического слоя 3 на этапе.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение направлено на устранение вышеуказанных недостатков и относится к способу изготовления композитной структуры, содержащей, в направлении от ее задней поверхности к ее передней поверхности, несущую подложку, покровный слой, по меньшей мере один диэлектрический слой и рабочий слой, включающему следующие этапы:
а) получение подложки-донора и несущей подложки;
б) формирование по меньшей мере диэлектрического слоя, включающего:
- первую поверхность, контактирующую с подложкой-донором,
- вторую поверхность, противоположную первой поверхности,
- периферийную поверхность, соединяющую первую и вторую поверхности вместе;
при этом диэлектрический слой имеет контур;
в) формирование покровного слоя, расположенного таким образом, чтобы покрывать вторую поверхность диэлектрического слоя;
г) формирование ослабленной зоны в подложке-доноре, ограничивающей рабочий слой, контактирующий с первой поверхностью диэлектрического слоя;
д) сборку несущей подложки и подложки-донора, так что несущая подложка и покровный слой контактируют вдоль контактной поверхности, имеющей контур;
е) разлом подложки-донора по ослабленной зоне; примечательно, характеризующемуся тем, что этапы б) и д) выполняют
таким образом, что контур диэлектрического слоя вписывается в контур контактной поверхности, а этап в) выполняют так, что покровный слой покрывает периферийную поверхность диэлектрического слоя.
Таким образом, после этапа переноса е) стопку слоев переносят на несущую подложку.
Стопка переносимых слоев включает центральную часть и периферийную часть.
Центральная часть стопки включает рабочий слой, диэлектрический слой и покровный слой.
Периферийная часть включает только рабочий слой и покровный слой.
В этом случае наблюдается достижение простого этапа. Периферийная часть соответствует перенесенной стопке, включающей один промежуточный слой.
Таким образом, этап разлома приводит к единичному этапу на периферийном кольце.
В результате полученная композитная структура допускает пластическое деформирование рабочего слоя путем выполнения термообработки, например, с тем чтобы герметизировать покровный слой, в частности, за один этап.
Согласно одному варианту воплощения изобретения, несущая подложка включает:
- верхнюю поверхность, на которую перенесены покровный слой, диэлектрический слой и рабочий слой;
- нижнюю поверхность, противоположную верхней поверхности;
- периферийную зону, соединяющую нижнюю поверхность и верхнюю поверхность;
контур контактной поверхности и периферийная зона несущей подложки ограничивают, по существу, кольцевую поверхность шириной L, и этапы б) и д) выполняют так, что контур диэлектрического слоя и периферийная зона несущей подложки ограничивают, по существу, кольцевую поверхность шириной, составляющей от 105% до 150%, предпочтительно от 110% до 140%, еще более предпочтительно от 115% до 130%, от ширины L.
Согласно одному варианту воплощения изобретения диэлектрический слой формируют в 2 этапа б1) и б2):
б1) осаждение слоя диэлектрического материала на подложку-донор;
б2) частичное удаление слоя диэлектрического материала таким образом, что остаточный слой диэлектрического материала образует диэлектрический слой.
Согласно одному варианту воплощения изобретения, диэлектрический слой включает нитрид кремния до толщины в диапазоне от 10 до 80 нм.
Согласно одному варианту воплощения изобретения, покровный слой включает диоксид кремния до толщины больше чем 80 нм.
Согласно одному варианту воплощения изобретения, подложка-донор включает по меньшей мере один из следующих материалов: кремний, германий, сплав кремния и германия.
Согласно одному варианту воплощения изобретения, после этапа е) проходит этап термообработки, предназначенный для герметизации покровного слоя и диэлектрического слоя рабочим слоем.
Согласно одному варианту воплощения изобретения, подложка-донор включает дополнительный слой, находящийся в контакте с диэлектрическим слоем и имеющий такой же химический состав, как и покровный слой.
Согласно одному варианту воплощения изобретения, подложка-донор включает кремний, дополнительный слой включает диоксид кремния, диэлектрический слой включает нитрид кремния и покровный слой включает диоксид кремния.
Изобретение также относится к композитной структуре, содержащей, по направлению от ее задней поверхности к ее передней поверхности, несущую подложку, покровный слой, по меньшей мере один диэлектрический слой, а также рабочий слой, при этом диэлектрический слой имеет:
- первую поверхность, контактирующую с рабочим слоем;
- вторую поверхность, контактирующую с покровным слоем;
- периферийную поверхность, соединяющую первую поверхность и вторую поверхность, при этом указанная композитная структура примечательна тем, что покровный слой покрывает полностью периферийную поверхность диэлектрического слоя, так что рабочий слой и покровный слой герметизируют диэлектрический слой.
Переносимая стопка слоев включает центральную часть и периферийную часть.
Центральная часть стопки включает рабочий слой, диэлектрический слой и покровный слой.
Периферийная часть включает только рабочий слой и покровный слой.
Таким образом, имеет место простой этап, а периферийная часть соответствует стопке, включающей один промежуточный слой.
Следовательно, полученная композитная структура допускает пластическое деформирование рабочего слоя путем выполнения термообработки, например, с тем чтобы герметизировать покровный слой за один этап.
Согласно одному варианту воплощения изобретения, рабочий слой включает по меньшей мере один из следующих материалов: кремний, германий, сплав кремния и германия.
Согласно одному варианту воплощения изобретения, рабочий слой включает монокристаллический материал.
Согласно одному варианту воплощения изобретения, покровный слой включает диоксид кремния.
Согласно одному варианту воплощения изобретения, диэлектрический слой включает нитрид кремния.
Согласно одному варианту воплощения изобретения, покровный слой имеет:
- первую поверхность, контактирующую с несущей подложкой,
- вторую поверхность, контактирующую с диэлектрическим слоем,
- периферийную поверхность, соединяющую первую и вторую поверхности покровного слоя,
рабочий слой, покрывающий периферийную поверхность покровного слоя.
Согласно одному варианту воплощения изобретения, дополнительный слой расположен между рабочим слоем и диэлектрическим слоем, причем дополнительный слой имеет такой же химический состав, как и покровный слой.
Согласно одному варианту воплощения изобретения, рабочий слой включает монокристаллический кремний, дополнительный слой включает термический диоксид кремния, диэлектрический слой включает нитрид кремния и покровный слой включает диоксид кремния.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Другие особенности и преимущества станут ясны из последующего описания вариантов воплощения способа изготовления согласно изобретению, которые приведены в качестве неограничивающих примеров со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
- Фигура 1 представляет собой схематическое изображение способа изготовления согласно известному способу из предыдущего уровня техники;
- Фигура 2 представляет собой вид передней поверхности композитной структуры, полученной способом изготовления согласно известному способу из предыдущего уровня техники;
- Фигура 3 представляет собой вид поперечного разреза подложки, используемой в способе изготовления согласно известному способу из предыдущего уровня техники;
- Фигуры 4а и 4b представляют собой схематические изображения первого варианта воплощения изобретения;
- Фигура 5 представляет собой вид поперечного сечения композитной структуры, полученной согласно способу изготовления по данному изобретению и подвергнутой обработке герметизацией;
- Фигуры 6а и 6b представляют собой схематические изображения второго варианта воплощения изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
С целью упрощения описания для различных вариантов воплощения изобретения будут использованы одни и те же ссылки для одинаковых элементов или элементов, выполняющих одни и те же функции.
Способ, показанный на Фигурах 4а и 4b, представляет собой способ изготовления композитной структуры, содержащей, по направлению от ее задней поверхности к ее передней поверхности, несущую подложку 10, покровный слой 20, по меньшей мере один диэлектрический слой 30 и рабочий слой 40, включающий следующие этапы:
а) получение подложки-донора 50 и несущей подложки 10;
б) формирование по меньшей мере диэлектрического слоя 30, включающего:
- первую поверхность, контактирующую с подложкой-донором,
- вторую поверхность, противоположную первой поверхности,
- периферическую поверхность, соединяющую первую и вторую поверхности вместе;
диэлектрический слой 30 имеет контур Cz;
в) формирование покровного слоя 20, расположенного так, чтобы покрывать вторую поверхность диэлектрического слоя 30;
г) формирование ослабленной зоны 60 в подложке-доноре 50, ограничивающей рабочий слой 40, контактирующий с первой поверхностью диэлектрического слоя 30;
д) сборку несущей подложки 10 и подложки-донора 50, так что несущая подложка 10 и покровный слой 20 контактируют вдоль контактной поверхности 70, имеющей контур Cs;
е) разлом подложки-донора 50 вдоль ослабленной зоны 60.
Этапы б) и д) выполняют таким образом, что контур Cz диэлектрического слоя 30 вписывается в контур Cs контактной поверхности 70, а этап в) выполняют так, что покровный слой 20 покрывает периферийную поверхность диэлектрического слоя 30.
Перед выполнением способа изготовления согласно изобретению может быть выполнен этап определения контура Cs контактной поверхности.
Этот этап определения контура Cs является особенно эффективным, когда речь идет о реализации способа изготовления множества композитных структур.
Это связано с тем, что, в контексте изготовления множества композитных структур, множество подложек-доноров 50 и множество несущих подложек 10 выбраны таким образом, что контур Cs контактной поверхности, по существу, остается эквивалентным (или даже идентичным) при переходе от одной композитной структуры к другой.
Затем подложки-доноры 50 во множестве подложек-доноров 50 выбирают так, чтобы их геометрические характеристики были в значительной степени эквивалентными или даже равными.
Затем несущие подложки 10 во множестве несущих подложек 10 выбирают так, чтобы их геометрические характеристики были в значительной степени эквивалентными или даже равными.
Геометрические характеристики подложки означают, но не ограничиваются этим, ее толщину в любой точке поверхности, отклонение ее толщины и ее форму.
Таким образом, достаточно определить контур Cs для изготовления структуры и применить результат для изготовления множества композитных структур.
Определение контура Cs может включать следующие этапы:
- сборку несущей подложки 10 и подложки-донора 50;
- использование сканирующего акустического микроскопа, чтобы получить изображение контура Cs контактной поверхности 70.
Другое решение может заключаться, при реализации способа изготовления композитной структуры, в исключении формирования диэлектрического слоя 30 и измерении ширины периферийного кольца во всех точках на краю несущей подложки.
Внешний вид периферийного кольца на композитной структуре ограничен краем несущей подложки и контуром Cs контактной поверхности 70. Тогда определение контура Cs проводят напрямую.
Например, заявитель обнаружил, что изготовление композитной структуры, содержащей покровный слой 20, приводит к образованию периферического кольца шириной 0,8 мм.
Особенно предпочтительна несущая подложка (10), которая включает:
- верхнюю поверхность, на которую переносят покровный слой (20), диэлектрический слой (30) и рабочий слой (40);
- нижнюю поверхность, противоположную верхней поверхности;
- периферийную зону, соединяющую нижнюю поверхность и верхнюю поверхность;
контур (Cs) контактной поверхности (70) и периферийную зону несущей подложки (10), ограничивающие, по существу, кольцевую поверхность шириной L, и этапы б) и д) выполняют так, что контур (Cz) диэлектрического слоя (30) и периферийная зона несущей подложки (10) ограничивают, по существу, кольцевую поверхность шириной, которая составляет от 105% до 150%, предпочтительно от 110% до 140%, еще более предпочтительно от 115% до 130%, от ширины L.
Таким образом, в контексте способа изготовления множества композитных структур, множество подложек-доноров 50 и множество несущих подложек 10 могут иметь определенный разброс значений своих геометрических характеристик.
Подложка-донор 10, которую подают на этапе а), может включать один из материалов, выбранных из: кремния, сплава кремния и германия, германия.
Несущая подложка 30, которую подают на этапе а), может состоять из всех материалов, которые обычно применяют в микроэлектронике, оптической, оптоэлектронной и фотогальванической отраслях.
В частности, несущая подложка 10 включает по меньшей мере один из материалов, выбранных из следующей группы: кремний, карбид кремния, кремний-германий, стекло, керамический или металлический сплав.
По меньшей мере один диэлектрический слой 30 формируют на подложке-доноре.
Покровный слой 20 формируют так, что он покрывает диэлектрический слой 30.
Формирование покровного слоя 20 и диэлектрического слоя 30 будет подробно изложено ниже при описании различных вариантов воплощения изобретения.
Далее выполняют этап г) формирования ослабленной зоны 60 в подложке-доноре 50.
Ослабленная зона 60 ограничивает в подложке-доноре 50 рабочий слой 40, при этом рабочий слой находится в контакте с диэлектрическим слоем 30.
Рабочий слой 40 предназначен для переноса на несущую подложку 10.
Ослабленная зона 60 может быть создана путем имплантации атомарных частиц в подложку-донор 50.
Под атомарными частицами понимаются атомные, молекулярные или ионные частицы.
Вводимые частицы могут включать по меньшей мере одну из следующих частиц: водород, гелий.
Водород может вводиться с энергией в диапазоне от 10 до 210 кэВ при дозе в диапазоне от 7×1015 до 1×1017 ат/см2.
Этап сборки д) может быть этапом молекулярного связывания.
Этап разлома е), предпочтительно, может быть термическим отжигом, который выполняют при температуре в диапазоне от 300° до 600°С.
На последнем этапе е) получают композитную структуру.
Композитная структура включает, от ее передней поверхности к ее задней поверхности, рабочий слой 40, диэлектрический слой 30, покровный слой 20 и несущую подложку 10.
Первый вариант воплощения изобретения
Первый вариант воплощения изобретения показан на Фигурах 4а и 4b.
Формирование диэлектрического слоя 30
Диэлектрический слой 30 может быть сформирован за два этапа:
б1) формирование слоя диэлектрического материала подложки-донора 10;
б2) частичное удаление слоя диэлектрического материала, так что остаточный слой диэлектрического материала формирует диэлектрический слой 20.
Этап б1) может быть операцией осаждения из паровой фазы, осаждения из паровой фазы низкого давления или плазмостимулированного осаждения из паровой фазы на подложку-донор 50. Он также может быть высокотемпературной обработкой в выбранной атмосфере (азотирование, окисление и тому подобное).
Толщина слоя диэлектрического материала может находиться в диапазоне от 10 нм до 80 нм, например 50 нм.
После этапа б1) проводят этап б2), который включает частичное удаление слоя диэлектрического материала. Частичное удаление выполняют так, что оставшаяся или остаточная часть слоя диэлектрического материала входит в состав диэлектрического слоя 30.
Другими словами, частичное удаление слоя диэлектрического материала выполняют на периферийной поверхности подложки-донора 50, ограниченной краем подложки-донора 50 и контуром Cz.
Таким образом, остаточная часть материала диэлектрического слоя формирует диэлектрический слой 30.
Периферийная поверхность подложки-донора 50 может иметь форму кольцевой поверхности.
Этап б2), предпочтительно, можно выполнять с помощью химического травильного раствора.
Особенно предпочтительно то, что можно успешно формировать множество диэлектрических слоев 30.
Например, один диэлектрический слой 30, включающий нитрид кремния, и другой диэлектрический слой 30, включающий диоксид кремния.
В случае диэлектрического слоя 30, включающего нитрид кремния (Si3N4), химический травильный раствор может быть раствором фосфорной кислоты (Н3PO4), нагретой до температуры выше 50°C.
Химический травильный раствор может быть распределен с помощью форсунки на край подложки-донора 50 при вращении, чтобы произошло травление диэлектрического слоя 30 только на периферийной поверхности подложки-донора 50, ограниченной краем подложки-донора 10 и контуром Cz.
Формирование покровного слоя 20
Покровный слой 20 может быть сформирован путем осаждения из паровой фазы, осаждения из паровой фазы низкого давления или плазмостимулированного осаждения из паровой фазы.
Покровный слой покрывает вторую поверхность и периферийную поверхность диэлектрического слоя 30 полностью.
Покровный слой 20 может включать материал, отличный от материалов диэлектрического слоя 30, выбранный из следующих материалов: оксид кремния, нитрид кремния или оксинитрид, нитрид алюминия, оксид алюминия, поликристаллический кремний и аморфный кремний.
Особенно предпочтительно, чтобы покровный слой 20 включал оксид кремния, а его толщина была больше чем 80 нм, например 100 нм.
В конце этапа е) получают композитную структуру.
Композитная структура включает, в направлении от ее задней поверхности к ее передней поверхности, несущую подложку 10, покровный слой 20, по меньшей мере один диэлектрический слой 30 и рабочий слой 40, при этом диэлектрический слой 30 имеет:
- первую поверхность, контактирующую с рабочим слоем 40;
- вторую поверхность, контактирующую с покровным слоем 20;
- периферийную поверхность, соединяющую первую поверхность и вторую поверхность,
покровный слой 20 покрывает полностью периферийную поверхность диэлектрического слоя 30, так что рабочий слой 40 и покровный слой 30 герметизируют диэлектрический слой 30.
Таким образом, после этапа переноса диэлектрический слой 30 контура Cz размещается вертикально на линии с центральной поверхностью 80 контура Cp несущей подложки 10.
Таким образом, поверхность, ограниченная контуром Cs контактной поверхности 70 и контуром Cp центральной поверхности 80, расположена напротив стопки слоев, включающих только рабочий слой 40 и покровный слой 20.
Кроме того, центральная поверхность 80 несущей подложки 10 обращена к стопке слоев, включающих рабочий слой 40, диэлектрический слой 30 и покровный слой 20.
Таким образом, на краю подложки имеет место единичный этап.
Следовательно, выполнение единичного этапа позволяет герметизировать покровный слой 20 и диэлектрический слой 30 рабочим слоем 40. Герметизацию выполняют путем термической обработки, без какой-либо осушки рабочего слоя 40, как показано на Фигуре 5.
В связи с этим, любой специалист в данной области найдет техническое описание герметизации слоя изолятора с помощью рабочего слоя 40 в опубликованной заявке FR 2852143 A1 (Е. NEYRET) от 10 сентября 2004 (10.09.2004) на стр.10, строки 3-28.
В конкретной конфигурации этого первого варианта воплощения изобретения покровный слой 20 сделан из поликристаллического кремния или аморфного кремния, и его толщина находится в диапазоне от нескольких нм до нескольких тысяч нм, например 2000 нм. Диэлектрический слой 30 сделан из оксида кремния, а рабочий слой 40 сделан из кремния. Таким образом, композитный кремний образуется на изоляционной структуре, имеющей скрытый слой поликристаллического кремния или аморфного кремния под изоляционным слоем. Этот тип композитной структуры особенно подходит для изготовления полупроводниковых устройств, которые находят применение в радиочастотной области.
Второй вариант воплощения изобретения
Второй вариант воплощения изобретения, показанный на Фигурах 6а и 6b, отличается от первого варианта воплощения изобретения тем, что подложка-донор 50 содержит дополнительный слой 90, при этом дополнительный слой 90 контактирует с диэлектрическим слоем 30, и при этом дополнительный слой 90 имеет такой же химический состав, как и покровный слой 20.
Например, дополнительный слой 90 и покровный слой 20 включают оксид кремния.
Дополнительный слой 90 формируют непосредственно на подложке-доноре 50 перед диэлектрическим слоем 30.
Дополнительный слой 90 может включать материал, отличающийся от материалов диэлектрического слоя 30, выбранный из следующих материалов: оксид кремния, нитрид кремния или оксинитрид, нитрид алюминия, оксид алюминия, поликристаллический кремний и аморфный кремний.
Предпочтительно дополнительный слой 90 сделан из оксида кремния и его толщина находится в диапазоне от 2 до 20 нм, например составляет 7 нм.
Когда подложка-донор 50 сделана из кремния, дополнительный слой 90 из оксида кремния может быть получен путем термического окисления этой подложки-донора и, таким образом, дополнительный слой 90 формируется из термического диоксида кремния.
В конце этапа е) получают композитную структуру.
Композитная структура включает, от ее передней поверхности к ее задней поверхности, рабочий слой 40, дополнительный слой 90, диэлектрический слой 30, покровный слой 20 и несущую подложку 10.
Таким образом, после этапа переноса диэлектрический слой 30 контура Cz расположен по вертикальной линии с центральной поверхностью 80 контура Cp несущей подложки 10.
Вследствие этого поверхность, ограниченная контуром Cs контактной поверхности 70 и контуром Cp центральной поверхности 80, расположена напротив стопки слоев, включающих только рабочий слой 40, дополнительный слой 90 и покровный слой 20.
Кроме того, центральная поверхность 80 несущей подложки 10 расположена напротив стопки слоев, включающих рабочий слой 40, диэлектрический слой 30 и покровный слой 20.
Затем стопку из покровного слоя 20 и дополнительного слоя 90, которые имеют одинаковый химический состав, сращивают одним слоем диэлектрического материала.
Таким образом, на краю подложки проводят единичный этап.
Следовательно, выполнение единичного этапа позволяет герметизировать покровный слой 20, диэлектрический слой 30 и дополнительный слой 90 рабочим слоем 40. Герметизацию выполняют путем термической обработки без проведения какой-либо осушки рабочего слоя 40.
Дополнительный слой 90, предпочтительно, включает диоксид кремния. Таким образом, образуется композитная структура, как правило, обозначаемая как SOI ONO (кремний на диоксиде кремния, на нитриде кремния и на диоксиде кремния).
Соответственно, изобретение, предпочтительно, предназначено для изготовления композитных SOI ONO подложек или для производства SOI (КНИ) подложек для применения в радиочастотных областях.

Claims (41)

1. Способ изготовления композитной структуры, содержащей, в направлении от ее задней поверхности к ее передней поверхности, несущую подложку (10), покровный слой (20), по меньшей мере один диэлектрический слой (30) и рабочий слой (40), включающий следующие этапы:
а) получение подложки-донора (50) и несущей подложки (10);
б) формирование по меньшей мере диэлектрического слоя (30), включающего:
- первую поверхность, контактирующую с подложкой-донором,
- вторую поверхность, противоположную первой поверхности,
- периферийную поверхность, соединяющую первую и вторую поверхности вместе;
при этом диэлектрический слой (30) имеет контур (Cz);
в) формирование покровного слоя (20), расположенного так, чтобы покрывать вторую поверхность диэлектрического слоя (30);
г) формирование ослабленной зоны (60) в подложке-доноре (50), ограничивающей рабочий слой (40), находящийся в контакте с первой поверхностью диэлектрического слоя (30);
д) сборку несущей подложки (10) и подложки-донора (50), так что несущая подложка (10) и покровный слой (20) контактируют вдоль контактной поверхности (70), имеющей контур (Cs);
е) разлом подложки-донора (50) вдоль ослабленной зоны (60);
характеризующийся тем, что этапы б) и д) выполняют таким образом, что контур (Cz) диэлектрического слоя (30) вписывается в контур (Cs) контактной поверхности (70), а этап в) проводят таким образом, что покровный слой (20) покрывает периферийную поверхность диэлектрического слоя (30).
2. Способ изготовления по п. 1, отличающийся тем, что несущая подложка (10) содержит:
- верхнюю поверхность, на которую переносят покровный слой (20), диэлектрический слой (30) и рабочий слой (40);
- нижнюю поверхность, противоположную верхней поверхности;
- периферийную зону, соединяющую нижнюю поверхность и верхнюю поверхность;
при этом контур (Cs) контактной поверхности (70) и периферийная зона несущей подложки (10) ограничивают по существу кольцевую поверхность шириной L, и этапы б) и д) выполняют таким образом, что контур (Cz) диэлектрического слоя (30) и периферийная зона несущей подложки (10) ограничивают по существу кольцевую поверхность шириной, которая составляет от 105% до 150%, предпочтительно от 110% до 140%, еще более предпочтительно от 115% до 130%, от ширины L.
3. Способ изготовления по п. 1, отличающийся тем, что диэлектрический слой (30) формируют в два этапа б1) и б2):
б1) формирование слоя диэлектрического материала на подложке-доноре (10);
б2) частичное удаление слоя диэлектрического материала таким образом, что остаточный слой диэлектрического материала формирует диэлектрический слой (20).
4. Способ изготовления по п. 1, отличающийся тем, что диэлектрический слой (30) содержит нитрид кремния до толщины в диапазоне от 10 до 80 нм, а покровный слой (20) содержит диоксид кремния до толщины, большей чем 80 нм.
5. Способ изготовления по п. 1, отличающийся тем, что диэлектрический слой (30) содержит оксид кремния, а покровный слой (20) содержит поликристаллический кремний или аморфный кремний.
6. Способ изготовления по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что подложка-донор (50) содержит по меньшей мере один из следующих материалов: кремний, германий, сплав кремния и германия.
7. Способ изготовления по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что после этапа е) проводят этап термической обработки, предназначенный для герметизации покровного слоя (20) и диэлектрического слоя (30) рабочим слоем (40).
8. Способ изготовления по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что подложка-донор (50) содержит дополнительный слой (90), контактирующий с диэлектрическим слоем (30) и имеющий такой же химический состав, как и покровный слой (20).
9. Способ изготовления по п. 8, отличающийся тем, что подложка-донор (50) содержит кремний, дополнительный слой (90) содержит диоксид кремния, диэлектрический слой (30) содержит нитрид кремния и покровный слой (20) содержит диоксид кремния.
10. Композитная структура, содержащая, в направлении от ее задней поверхности к ее передней поверхности, несущую подложку (10), покровный слой (20), по меньшей мере один диэлектрический слой (30) и рабочий слой (40), при этом диэлектрический слой (30) имеет:
- первую поверхность, контактирующую с рабочим слоем (40);
- вторую поверхность, контактирующую с покровным слоем (20);
- периферийную поверхность, соединяющую первую поверхность и вторую поверхность; характеризующаяся тем, что покровный слой (20) покрывает полностью периферийную поверхность диэлектрического слоя (30) таким образом, что рабочий слой (40) и покровный слой (20) герметизируют диэлектрический слой (30).
11. Композитная структура по п. 10, отличающаяся тем, что рабочий слой (40) содержит по меньшей мере один из следующих материалов: кремний, германий, сплав кремния и германия.
12. Композитная структура по п. 10, отличающаяся тем, что рабочий слой (40) включает монокристаллический материал.
13. Композитная структура по любому из пп. 10-12, отличающаяся тем, что покровный слой (20) содержит диоксид кремния, а диэлектрический слой (30) содержит нитрид кремния.
14. Композитная структура по любому из пп. 10-12, отличающаяся тем, что покровный слой (20) содержит поликристаллический кремний или аморфный кремний, а диэлектрический слой (30) содержит оксид кремния.
15. Композитная структура по любому из пп. 10-12, отличающаяся тем, что покровный слой (20) имеет:
- первую поверхность, контактирующую с несущей подложкой (10),
- вторую поверхность, контактирующую с диэлектрическим слоем (30),
- периферийную поверхность, соединяющую первую и вторую поверхности покровного слоя (20),
при этом рабочий слой (40) покрывает периферийную поверхность покровного слоя (20).
16. Композитная структура по любому из пп. 10-12, отличающаяся тем, что дополнительный слой (90) расположен между рабочим слоем (40) и диэлектрическим слоем (30), при этом дополнительный слой (90) имеет такой же химический состав, как и покровный слой (20).
17. Композитная структура по п. 16, отличающаяся тем, что рабочий слой (40) содержит монокристаллический кремний, дополнительный слой (90) содержит термический диоксид кремния, диэлектрический слой (30) содержит нитрид кремния и покровный слой (20) содержит диоксид кремния.
RU2015141124A 2013-03-29 2014-03-21 Способ изготовления композитной структуры RU2645895C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1300738 2013-03-29
FR1300738A FR3003997B1 (fr) 2013-03-29 2013-03-29 Procede de fabrication d'une structure composite
PCT/FR2014/050666 WO2014154978A1 (fr) 2013-03-29 2014-03-21 Procede de fabrication d'une structure composite

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015141124A RU2015141124A (ru) 2017-05-04
RU2645895C2 true RU2645895C2 (ru) 2018-02-28

Family

ID=48856695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015141124A RU2645895C2 (ru) 2013-03-29 2014-03-21 Способ изготовления композитной структуры

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9799549B2 (ru)
EP (1) EP2979296A1 (ru)
JP (1) JP6306684B2 (ru)
KR (1) KR20150140313A (ru)
CN (1) CN105074895A (ru)
FR (1) FR3003997B1 (ru)
RU (1) RU2645895C2 (ru)
SG (1) SG11201507963QA (ru)
WO (1) WO2014154978A1 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3326818C2 (de) * 1983-07-26 1986-11-06 Rudolf 8729 Zeil Weigmann Krückenpaar für Steh- und Gehbehinderte mit einer Sitzfläche
US20180175008A1 (en) * 2015-01-09 2018-06-21 Silicon Genesis Corporation Three dimensional integrated circuit

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060128078A1 (en) * 2004-12-15 2006-06-15 Ryuji Moriwaki SOI substrate manufacturing method
US20080286937A1 (en) * 2004-06-17 2008-11-20 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Manufacturing Method for Bonded Wafer
US20080308897A1 (en) * 2007-06-15 2008-12-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Substrate for manufacturing semiconductor device and manufacturing method thereof
US20090104750A1 (en) * 2007-10-23 2009-04-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor substrate, display panel, and display device
US20120001293A1 (en) * 2010-06-30 2012-01-05 Nadia Ben Mohamed Semiconductor on glass substrate with stiffening layer and process of making the same
RU2469433C1 (ru) * 2011-07-13 2012-12-10 Юрий Георгиевич Шретер Способ лазерного отделения эпитаксиальной пленки или слоя эпитаксиальной пленки от ростовой подложки эпитаксиальной полупроводниковой структуры (варианты)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003224247A (ja) * 2002-01-29 2003-08-08 Shin Etsu Handotai Co Ltd Ｓｏｉウエーハ及びｓｏｉウエーハの製造方法
FR2852143B1 (fr) * 2003-03-04 2005-10-14 Soitec Silicon On Insulator Procede de traitement preventif de la couronne d'une tranche multicouche
JP4854917B2 (ja) * 2003-03-18 2012-01-18 信越半導体株式会社 Ｓｏｉウェーハ及びその製造方法
US7781309B2 (en) * 2005-12-22 2010-08-24 Sumco Corporation Method for manufacturing direct bonded SOI wafer and direct bonded SOI wafer manufactured by the method
KR101436116B1 (ko) * 2007-04-27 2014-09-01 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Ｓｏｉ 기판 및 그 제조 방법, 및 반도체 장치
JP5498670B2 (ja) * 2007-07-13 2014-05-21 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体基板の作製方法
FR2967295B1 (fr) * 2010-11-05 2013-01-11 Soitec Silicon On Insulator Procédé de traitement d'une structure multicouche

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080286937A1 (en) * 2004-06-17 2008-11-20 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Manufacturing Method for Bonded Wafer
US20060128078A1 (en) * 2004-12-15 2006-06-15 Ryuji Moriwaki SOI substrate manufacturing method
US20080308897A1 (en) * 2007-06-15 2008-12-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Substrate for manufacturing semiconductor device and manufacturing method thereof
US20090104750A1 (en) * 2007-10-23 2009-04-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor substrate, display panel, and display device
US20120001293A1 (en) * 2010-06-30 2012-01-05 Nadia Ben Mohamed Semiconductor on glass substrate with stiffening layer and process of making the same
RU2469433C1 (ru) * 2011-07-13 2012-12-10 Юрий Георгиевич Шретер Способ лазерного отделения эпитаксиальной пленки или слоя эпитаксиальной пленки от ростовой подложки эпитаксиальной полупроводниковой структуры (варианты)

Also Published As

Publication number Publication date
US9799549B2 (en) 2017-10-24
KR20150140313A (ko) 2015-12-15
FR3003997B1 (fr) 2015-03-20
RU2015141124A (ru) 2017-05-04
JP6306684B2 (ja) 2018-04-04
SG11201507963QA (en) 2015-10-29
FR3003997A1 (fr) 2014-10-03
EP2979296A1 (fr) 2016-02-03
WO2014154978A1 (fr) 2014-10-02
US20160042989A1 (en) 2016-02-11
JP2016519431A (ja) 2016-06-30
CN105074895A (zh) 2015-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101905788B1 (ko) 절연체-위-반도체 형 기판의 마무리 방법
US8507362B2 (en) Process of forming ultra thin wafers having an edge support ring
KR101379409B1 (ko) 전기 손실들이 감소된 반도체 온 절연체 타입 구조의 제조 공정 및 대응 구조
US20120003813A1 (en) Oxygen plasma conversion process for preparing a surface for bonding
US8383489B2 (en) SOI wafer and method for forming the same
CN102842538B (zh) 用于采用暂时接合制造半导体结构的工艺
JP6511516B2 (ja) ゲルマニウム・オン・インシュレータ基板の製造方法
WO2010102686A1 (en) A method of producing a heterostructure with local adaptation of the thermal expansion coefficient
CN103258778B (zh) 带有空腔的衬底的制备方法
RU2645895C2 (ru) Способ изготовления композитной структуры
CN102084478A (zh) 制造包括注入离子步骤以稳定粘接键合界面的结构的方法
CN103213939A (zh) 一种四质量块硅微机电陀螺结构的加工方法
Cereno et al. Stealth dicing challenges for MEMS wafer applications
US9082716B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP2010153488A (ja) Ｓｏｉウエハの製造方法およびｓｏｉウエハ
JP2006100724A (ja) 半導体装置の製造方法
US9887124B2 (en) Method for producing a composite structure
JP2009537076A (ja) 絶縁体上半導体構造を形成するための方法
JP2006121092A (ja) Ｓｏｉ基板、その製造方法、そしてｓｏｉ基板を用いた浮遊構造体の製造方法
US20140042586A1 (en) Silicon substrate and method of fabricating the same
KR102568640B1 (ko) 도너 기판의 잔류물을 제조하는 방법, 그 방법에 의해 제조된 기판 및 그 기판의 사용
TWI786782B (zh) 製造絕緣體上矽晶片的方法
JPH0555358A (ja) 半導体装置の製造方法
US20180122693A1 (en) Method for forming semiconductor structure
KR100987794B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190322