制造包括位于支撐襯底上的功能化層的半導體結構的工藝制造技術

制造包括位于支撐襯底上的功能化層的半導體結構的工藝。本發明專利技術涉及一種制造包括位于支撐襯底（3）上的第一功能化層（4）的半導體結構（1）的工藝，所述工藝包括以下步驟：（a）在源襯底（2）中注入離子物質，所述源襯底（2）包括：所述功能化層（4）和相對于注入方向位于所述功能化層（4）下面的犧牲緩沖層（5），所述離子物質被注入到限制源襯底（2）的包括緩沖層（5）的至少一部分和功能化層（4）的上部（20）的厚度的深度；（b）將源襯底（2）接合到支撐襯底（3）；（c）使所述源襯底（2）破裂并且向支撐襯底（3）傳遞源襯底（2）的上部（20）；（d）通過相對于功能化層（4）的選擇性蝕刻去除緩沖層（5）。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術的領域是電子、光學和光電子產業中使用的半導體襯底涉及的領域，更具體地，涉及三維(3D)結構中使用的半導體襯底的領域。本專利技術更具體地涉及制造包括位于支撐襯底上的功能化層的半導體結構的工藝。
技術介紹
半導體結構用作用于形成電子、光電子等器件的基礎。為了提高所述器件的性能，已開發了用于增加每單位面積的蝕刻電路的密度的方 法。然而，電路的小型化在物理上受到限制。三維(3D)集成方法已被開發，其中，除了對減小電路大小的研究之外，所述電路被疊置以形成3D結構并經由豎直的互連件連接。在本文中，術語“豎直”是指垂直于形成有這些電路的襯底的主面的方向。這種類型的結構的制造通常需要通過Smart Cut 型的工藝在支撐襯底上連續傳遞(transfer)構成它們的層。實際上，這些層被獨立地在“源”襯底上生產，其中，通過注入形成用于限定要傳遞的層的脆化區。該傳遞涉及將每個層連續接合(bonding)在支撐襯底上或者在已經傳遞到支撐襯底上的層上。所述接合通常是通過分子粘附的接合。在接合之后將能量輸入到脆化區，以沿著脆化區產生源襯底的劈裂(cleavage)，接著，層被傳遞到支撐襯底上。傳遞的層的上表面(B卩，傳遞的層的與接合到支撐襯底的表面相反的表面)具有由于脆化區的破裂或者分離造成的特定的粗糙度級別。已知層的傳遞通常要求接合或者傳遞之后的退火操作，退火操作增強分子粘附(“穩定”退火)和/或平坦化傳遞的層的表面(“平滑”退火)。然而，這種退火操作在特定情況下有問題，特別是用于3D結構中的“功能化”層的接合。在本文中，術語“功能化層”(也被稱為“有源層”)是指已被處理為具有一個或者更多個功能的半導體層。功能化因而可以包括摻雜(p-n結的創建)、“圖案”的蝕刻(S卩，為了創建電子微部件通過切割獲得的設計)、豎直電連接的注入(“通路”)等。然而，所產生的這些有源層是易碎的且是非均質的。因而，過度的溫度增加可能損壞它們并且使它們不可用。僅僅進行低溫退火操作(低于500°C )已被提出。然而，申請人發現在此溫度下的平滑退火對于給予傳遞的層所要求的均勻性是不充分的。另外，由于簡單拋光步驟使傳遞的層的均勻性劣化，所以可以完成此退火處理的簡單拋光步驟是有問題的。因而，修整(finishing)是很難進行的步驟，并且，獲得的表面狀態太粗糙(通常在IOnm rms的數量級,而目標粗糙度是Inm或者更小的數量級)以至于不能在獲得的結構上疊置其它有源層。本專利技術旨在克服這些缺陷。本專利技術特別旨在允許制造包括具有優異表面狀態的功能化層的3D結構而不需要 極大的溫度增加。本專利技術的另一個目的是總體上改進要求傳遞功能化層的步驟的半導體結構的制造工藝，其中，不會超過約500°C的溫度。
技術實現思路
為了實現以上概括的目的，本專利技術涉及一種制造包括位于支撐襯底上的第一功能化層的半導體結構的工藝，所述工藝包括以下步驟(a)在源襯底中注入離子物質，該源襯底包括-所述第一功能化層,所述第一功能化層包括位于表面的第一金屬導電電極，-犧牲緩沖層，相對于注入方向位于所述第一功能化層下面，所述離子物質被以限制源襯底的上部的厚度的深度注入，所述上部包括所述犧牲緩沖層的至少一部分、所述第一金屬導電電極、所述第一功能化層，(b)提供包括第二功能化層的支撐襯底，所述第二功能化層包括位于表面的第二金屬導電電極；(C)將所述源襯底接合到所述支撐襯底，所述第一金屬電極和所述第二金屬電極位于接合界面；(d)使所述源襯底破裂并且將所述源襯底的所述上部從源襯底傳遞到所述支撐襯底；(e)通過相對于功能化層的選擇性蝕刻去除所述犧牲緩沖層。所述犧牲緩沖層因而優選地由允許相對于所述第一功能化層的材料選擇性蝕刻的材料制成。根據本專利技術的一個有利實施方式，所述犧牲緩沖層包括用于限定注入物質的層。例如，所述限定區域是所述犧牲緩沖層的摻雜了硼的區域。優選地，所述犧牲緩沖層的厚度在IOnm到I μ m之間。根據本專利技術的一個具體實施方式，所述犧牲緩沖層由二氧化硅制成。在此情況下，所述犧牲緩沖層的選擇性蝕刻有利地是使用酸(具體地使用氫氟酸)的濕法化學蝕刻。另外，還可以應用用于修補傳遞的第一功能化層的缺陷的熱處理，所述熱處理以低于使所述第一功能化層或者所述支撐襯底損壞的熱預算或更高熱預算的熱預算進行。所述接合步驟(C)可以包括以200°C到500°C之間的溫度進行穩定退火。根據本專利技術的一個具體實施方式，所述支撐襯底還包括第二功能化層。例如，所述源襯底的所述第一功能化層和/或所述支撐襯底的所述第二功能化層包括位于所述接合界面的電極，所述電極提供所述源襯底的所述第一功能化層和所述支撐襯底的所述第二功能化層之間的電接觸。所述第一金屬電極和所述第二金屬電極有利地由選自鎢、鈦、鉬、鈷、鎳和鈀的金屬制成。附圖說明本專利技術的其它特征和優點將從閱讀以下一個優選實施方式的描述得到。將參照附圖給出描述，其中 圖I是根據本專利技術的制造半導體結構的工藝的步驟的示意圖。具體實施例方式包括第一功能化層的源襯底的形成圖I (a)例示源襯底2的示例。源襯底2是由任意半導體或者非半導體材料制成的大塊(bulk)襯底或者復合襯底(即，由疊置的不同材料的層形成)。源襯底2包括位于其一個面(稱為“上面”)上的第一功能化層4。第一功能化層4可以包括p-n結和/或不同材料的多個層的重疊。有利地，第一功能化層4包括位于表面處的導電第一金屬電極7a,例如，由選自W、Ti、Pt、Pd、Ni、Co等的一種或者更多種金屬構成。當存在這種第一金屬電極7a時，其厚度必須足夠小以允許通過電極7a注入諸如氫和/或氦的離子物質。因而，第一金屬電極7a的厚度通常小于O. 5 μ m。第一功能化層4的上表面201是源襯底2的自由表面，旨在被接合到支撐襯底以將第一功能化層4傳遞到所述支撐襯底上。在第一功能化層4下面是緩沖層5，如以下描述，緩沖層5是旨在用于修整在將第一功能化層4傳遞到支撐襯底上之后獲得的半導體結構的犧牲層。為此，犧牲緩沖層5由相對于第一功能化層4的材料能夠被選擇性地去除的材料制成。例如，如果第一功能化層4包括高摻雜硅，則犧牲緩沖層5可以由未摻雜或者輕摻雜的硅制成。根據另一個示例，如果第一功能化層4包括一種或者更多種硅基材料，則犧牲緩沖層5可以由二氧化硅(SiO2)制成。為了形成所述源襯底2，在基礎襯底200上形成犧牲緩沖層5，接著在犧牲緩沖層5上形成第一功能化層4。可以按照被選擇材料的功能，通過任何適當技術形成犧牲緩沖層5。例如，可以通過任何沉積或者外延技術形成犧牲緩沖層5，或者另選地，如果犧牲緩沖層5由基礎襯底的氧化物構成，則通過基礎襯底200的氧化來形成犧牲緩沖層5。犧牲緩沖層5的厚度被選擇為IOnm到I μ m之間。可選地，修整步驟可以在形成犧牲緩沖層5之后進行，旨在促進形成第一功能化層4。所述修整可以包括濕法蝕刻、干法蝕刻、拋光或者這些工藝的組合。可以按照所述第一功能化層4的性質的功能，通過任何適當技術形成所述第一功能化層4。 例如，如果第一功能化層4包括導電第一金屬電極7a，則第一功能化層4可以通過沉積一個或者更多個適當的金屬層而形成。如果第一功能化層4是連續的，則第一功能化層的形成可以包括在犧牲緩沖層5的整個表面上進行沉積。·另選地，如果第一功能化層由圖案形本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制造包括位于支撐襯底（3）上的第一功能化層（4）的半導體結構（1）的工藝，所述工藝包括以下步驟：（a）在源襯底（2）中注入離子物質，所述源襯底（2）包括：？所述第一功能化層（4），所述第一功能化層（4）包括位于表面的第一金屬導電電極（7a），？犧牲緩沖層（5），該犧牲緩沖層（5）相對于注入方向位于所述第一功能化層（4）下面，所述離子物質被以限制所述源襯底（2）的上部（20）的厚度的深度注入，所述上部（20）包括所述犧牲緩沖層（5）的至少一部分、所述第一金屬導電電極（7a）和所述第一功能化層（4），（b）提供包括第二功能化層（6）的支撐襯底（3），所述第二功能化層（6）包括位于表面的第二金屬導電電極（7b）；（c）將所述源襯底（2）接合到所述支撐襯底（3），所述第一金屬電極（7a）和所述第二金屬電極（7b）位于接合界面（203）；（d）使所述源襯底（2）破裂并且將所述源襯底（2）的所述上部（20）從所述源襯底（2）傳遞到所述支撐襯底（3）；（e）通過相對于所述功能化層（4）的選擇性蝕刻去除所述犧牲緩沖層（5）。

【技術特征摘要】
2011.07.28 FR 11569101.一種制造包括位于支撐襯底(3)上的第一功能化層(4)的半導體結構(I)的工藝，所述工藝包括以下步驟 (a)在源襯底(2)中注入離子物質，所述源襯底(2 )包括 -所述第一功能化層(4)，所述第一功能化層(4)包括位于表面的第一金屬導電電極(7a)， -犧牲緩沖層(5)，該犧牲緩沖層(5)相對于注入方向位于所述第一功能化層(4)下面， 所述離子物質被以限制所述源襯底(2 )的上部(20 )的厚度的深度注入，所述上部(20 )包括所述犧牲緩沖層(5)的至少一部分、所述第一金屬導電電極(7a)和所述第一功能化層(4)， (b)提供包括第二功能化層(6)的支撐襯底(3)，所述第二功能化層(6)包括位于表面的第二金屬導電電極(7b)； (c )將所述源襯底(2 )接合到所述支撐襯底(3 )，所述第一金屬電極(7a )和所述第二金屬電極(7b)位于接合界面(203)； Cd)使所述源襯底(2)破裂并且將所述源襯底(2)的所述上部(20)從所述源襯底(2)傳遞到所述支撐襯底(3)； Ce)通過相對于所述功能化層(4)的選擇性蝕刻去除所述犧牲緩沖層(5)。2.根據權利要求I所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：約努茨·拉杜，
申請(專利權)人：索泰克公司，
類型：發明
國別省市：