专利名称：用于控制涂覆金刚石的硅的电子迁移率和平坦度的方法以及所形成的结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体处理领域，尤其涉及用于控制涂覆金刚石的硅的电子迁移率和平坦度的方法以及所形成的结构。
背景技术：
微电子制造的一个目标是增加器件上晶体管的数量，从而增强其操作速度。然而，随着晶体管密度以及速度的提高，功耗也急剧增加。功耗增加所产生的热可以显著升高微电子器件的温度，降低电路性能和可靠性。因此，降低整个器件操作温度对于优化器件性能来讲具有非常大的重要性。
此外，微电子器件中晶体管的操作可能导致电路发热不均匀。器件上的某些点可能比其它点产生更多的热，因此产生了“热点”。在没有这种热点的情况下，有可能增加器件平均功率耗散并同时保持一个集成电路的期望温度，从而使得器件以高频率操作。
减少热点的一种方法是在器件衬底下面形成金刚石层，这是由于金刚石的高热传导性可以使金刚石层能够横向扩散热量，因此使得器件上的局部热点最小化。然而，在衬底上诸如硅晶片上形成金刚石层存在一些问题。在硅晶片上沉积足够厚(50至200微米)的金刚石膜(从而形成涂覆金刚石的硅晶片)的一个问题是硅和金刚石之间的热膨胀系数(CTE)显著不同。CTE不同可能导致晶片卷曲，这妨碍了所形成涂覆金刚石的硅晶片的进一步处理或使用。根据金刚石沉积温度，该卷曲还可能在涂覆金刚石的硅晶片中引起压应变或者拉应变。
然而，例如，在金刚石沉积之后涂覆金刚石的硅晶片处于压应变中的情况下，可以通过向涂覆金刚石的硅晶片的第一侧机械和/或化学地引入缺陷使卷曲得以控制，例如通过使用表面粗加工处理，诸如研磨处理。向涂覆金刚石的硅晶片的第一侧引入缺陷导致晶片中的拉应变，这消除了任何由金刚石沉积导致的压应变。因此，通过向涂覆金刚石的硅晶片的第一侧引入缺陷，晶片可以被“调节”(即进行粗加工直到晶片应力接近零)从而使得可以得到一个基本平整(平坦)的沉积金刚石的硅晶片(即基本平坦的涂覆金刚石的硅晶片)。然后硅器件层就可以键合至基本平整的涂覆金刚石的硅晶片的第二侧，在所述硅器件层上可以进行电路制作。
在电路制作之后，还可以使用这种基本平整的涂覆金刚石的硅晶片以增加硅器件层的电子迁移率，从而增加器件速度。例如，通过利用抛光处理从基本平整的涂覆金刚石的硅晶片的第一侧移除缺陷，导致硅器件层中的拉应变。该拉应变拉伸了硅器件层的晶格，由于电子运动经过硅器件层的晶格，因此电子遇到的阻力较小。本领域公知的是，随着这种拉应变的引入，在这种应变(strained)硅器件层中的电子迁移率值增加。因此，通过使用应变硅器件层可以提高微电子器件的速度。
本发明提供了一种提高涂覆金刚石的硅晶片的平坦度和电子迁移率的金刚石制作方法以及所形成的结构。
虽然本说明书是以作为本发明特别指出并清楚声明的权利要求书结束，但是当参考附图阅读了下面对本发明的描述时将更加容易确定本发明的优势，其中图1a-1f示出了实施本发明方法的实施例时可能形成的结构的横截面；图2a-2f示出了实施本发明方法的另一实施例时可能形成的结构的横截面；图3示出了本发明方法的实施例的流程图；图4a-4b示出了当实施本发明方法的另一实施例时可能形成的结构的横截面；图5a-5d示出了当实施本发明方法的另一实施例时可能形成的结构的横截面；图6a-6e示出了当实施本发明方法的另一实施例时可能形成的结构的横截面；具体实施方式
在下面的详细描述中，将参考通过示例方式示出本发明中可能实施的特定实施例的附图。对这些实施例进行了充分详细地描述以使得本领域技术人员可以实施本发明。应当理解的是，本发明的各种实施例，尽管各不相同，但是并非必然相互排斥。例如，在并不背离本发明的精神和范围的情况下，此处描述的与实施例相关的特定特征、结构和特性可以在其它实施例中实施。此外，应当理解的是，在并不背离本发明的精神和范围的情况下，在每个公开的实施例中单个元件的位置或者布置可以改变。因此，下面详细描述并没有限制的意思，本发明的范围仅由附属权利要求书规定，并通过附属权利要求书以及权利要求书授权的整个等效范围共同正确解释。在附图中，相同附图标记指代几个视图中的相同或相似功能。
描述了形成应变硅器件的方法以及所形成的结构。那些方法包括通过在硅衬底上形成金刚石层形成基本平整的涂覆金刚石的硅晶片。金刚石层一旦形成，就导致硅衬底中的压应变。然后，对所形成的涂覆金刚石的硅晶片的第一表面进行粗加工，该处理将缺陷引入第一表面，从而导致了硅衬底中的拉应变。粗加工导致的拉应变中和了引入的压应变，使得可以形成基本平整的涂覆金刚石的硅晶片。因而，通过在基本平整的涂覆金刚石的硅晶片的第一侧上形成第一多晶硅层，并在基本平整的涂覆金刚石的硅晶片的第二侧上形成第二多晶硅层，可以在基本平整的涂覆金刚石的硅晶片上形成应变硅器件。接着，将硅器件层与第二多晶硅层键合。然后从基本平整的涂覆金刚石的硅晶片的第一侧去除缺陷，其中在硅器件层中导致拉应变。该拉应变增加了硅器件层的电子迁移率。
在本发明的方法的一个实施例中，如图1a-1f所示，可以在硅衬底102上形成金刚石层105进而形成涂覆金刚石的硅晶片108(图1a-1b)。可以使用本领域公知的适合于金刚石膜沉积的常规方法，诸如等离子体增强化学气相沉积(“PECVD”)，在硅衬底102上形成金刚石层105。金刚石层105的厚度可以在20至200微米之间，优选100微米以上的厚度。
参考图1c，图表90代表一组温度数据，其中描述了硅和金刚石的热膨胀系数(CTE)。从图表90中可以确定在图表90上的一个点处硅和金刚石CTE的温度值相互交叉。该交叉点作为CTE交叉温度103被本领域技术人员公知。例如，参考图表90，CTE交叉温度103(即，图表90上硅CTE 100与金刚石CTE 101交叉的点)接近1050摄氏度。对于特定硅衬底和特定金刚石层的CTE交叉温度可以根据经验确定，这对于本领域技术人员是公知的。因而，应当选择金刚石沉积温度使其低于CTE交叉温度103。另外，在沉积期间硅衬底102上的温度梯度应控制在大约CTE交叉温度103的+/-25度之内。
在本实施例中，优选的金刚石沉积处理温度在大约800至850摄氏度范围内。在低于硅衬底102和金刚石层105的CTE交叉温度103的温度范围，当金刚石层105沉积在硅衬底102上时，在硅衬底102中导致了压应变106(参见图1b)。当涂覆金刚石的硅晶片108形成时，压应变106在涂覆金刚石的硅晶片108中产生凹形弯曲。涂覆金刚石的硅晶片108展示出由于压应变106产生的在涂覆金刚石的硅晶片108的第一表面109中的第一表面第一偏斜110，和在涂覆金刚石的硅晶片108的第二表面111中的第二表面第一偏斜112(参见图1b)。在第一表面109中的第一表面第一偏斜110和在第二表面111中的第二表面第一偏斜112幅度彼此相等。第一表面第一偏斜110和第二表面第一偏斜112的幅度在20微米至230微米以上的范围内，取决于金刚石沉积参数。
在涂覆金刚石的硅晶片108形成之后，可以使用物理和/或化学处理对涂覆金刚石的硅晶片108的第一表面109进行粗加工，诸如本领域公知的研磨处理。例如可以通过使用对涂覆金刚石的硅晶片108的第一表面109应用研磨处理(诸如本领域公知的化学机械抛光(CMP))的研磨机113，对第一表面109进行粗加工。本领域的技术人员应当理解的是，研磨机113可以包括那些物理和/或化学粗加工的研磨工具，即在涂覆金刚石的硅晶片108的第一表面109引入缺陷(在图1d中描述为缺陷114))。这种缺陷114可以包括微裂纹、位错和/或塑性变形表面。研磨机113可以导致可能在涂覆金刚石的硅晶片108中导致凹形弯曲的拉应变115。研磨机113导致的拉应变115可以引起第一表面第一偏斜110和第二表面第一偏斜112幅度的降低。采用这样的方式，拉应变115可以降低由于金刚石层105沉积在硅衬底102上所引起的涂覆金刚石的硅晶片108弯曲的初始量，这是由于拉应变115以本领域所公知的方式消除了压应变106。通过拉应变115消除压应变106，使得具有“调节”涂覆金刚石的硅晶片108平整度的能力。由于在沉积之后仍可调节涂覆金刚石的硅晶片的平整度从而考虑晶片处理过程中可能出现的平坦度变化，因此调节涂覆金刚石的硅晶片108的平整度或平坦度的能力改善了处理基本平整的涂覆金刚石的硅晶片(诸如涂覆金刚石的硅晶片108)的能力。
图1d中的第一表面第二偏斜110’和第二表面第二偏斜112’代表当通过研磨机113对涂覆金刚石的硅晶片108进行粗加工时，涂覆金刚石的硅晶片108的偏斜的中间幅度，其在幅度上低于第一表面第一偏斜110和第二表面第一偏斜112。对涂覆金刚石的硅晶片108的第一表面109施加研磨处理113的时间量将取决于第一表面第一偏斜110和第二表面第一偏斜112(由金刚石沉积所导致的晶片中弯曲的初始量)以及期望的涂覆金刚石的硅晶片108的第一表面最终偏斜110”和第二表面最终偏斜112”(参见图1f)。例如，参考图1e中示出的图表91，通过对涂覆金刚石的硅晶片108的第一表面109进行粗加工，(例如通过使用研磨机113)，该实例的涂覆金刚石的硅晶片108可以显示出弯曲减小。该弯曲的减小对应于第一表面第一偏斜110和第二表面第一偏斜112(图1b示出)从大约230微米减小至大约15微米，这样可以从涂覆金刚石的硅晶片108的第一表面109去除硅衬底102大约4.7微米的厚度。采用这样的方式，根据本发明的当前实施例，对于第一表面最终偏斜110”和第二表面最终偏斜112”都可以实现15微米(代表基本平整的涂覆金刚石的硅晶片)的幅度。因此，本发明的方法使得能够调节涂覆金刚石的硅晶片108的平整度从而实现期望的第一表面最终偏斜110”和第二表面最终偏斜112”。如图1f所示，在粗加工之后(例如通过使用研磨机113)第一表面最终偏斜110”和第二表面最终偏斜112”的幅度可以近似为零，从而形成了平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片119。第一表面最终偏斜110”和第二表面最终偏斜112”的幅度基本为零对应于平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片119中的应力级(stress level)116近似为零。
如前所述，根据本实施例的方法调节涂覆金刚石的硅晶片108平整度的优势在于可以得到更大的工艺窗口，可以使用该工艺窗口在金刚石沉积之后对涂覆金刚石的硅晶片108的平整度进行调节。再一优势在于，通过使用研磨机113对涂覆金刚石的硅晶片108的第一表面109进行粗加工使得涂覆金刚石的硅晶片108变薄，补偿了金刚石层105沉积所附加的涂覆金刚石的硅晶片108上的厚度。
在本发明的另一个实施例中，如图5a-5d所示，金刚石层505(类似于金刚石层105)可以形成在硅衬底502上以形成涂覆金刚石的硅晶片508(图5a-5b)。在当前实施例中，优选的金刚石沉积过程温度在800至850摄氏度范围内，低于硅衬底502和金刚石层505的CTE交叉温度(如前面所讨论的)。在该温度范围，当金刚石层505沉积至硅衬底502中时，在硅衬底502中导致了压应变506(类似于压应变106)。当形成涂覆金刚石的硅晶片508时，压应变506在涂覆金刚石的硅晶片508中导致了凹形弯曲。由于压应变506，涂覆金刚石的硅晶片508在涂覆金刚石的硅晶片508的第一表面509中展示出第一表面第一偏斜510，在涂覆金刚石的硅晶片508的第二表面511中展示出第二表面第一偏斜512(类似于前面讨论的第一表面109中的第一表面第一偏斜110和第二表面111中的第二表面第一偏斜112)(参见图5b)。
在涂覆金刚石的硅晶片508形成之后，可以在涂覆金刚石的硅晶片508的第一表面509和/或第二表面511形成多晶硅层(图5c中示出为第一多晶硅层520和第二多晶硅层520’)。多晶硅层520和520’可以在涂覆金刚石的硅晶片508中导致拉应变515。拉应变515可以引起第一表面第一偏斜510和第二表面第一偏斜512幅度的降低。采样这样的方式，拉应变515可以降低由于金刚石层505沉积在硅衬底502上所引起的涂覆金刚石的硅晶片508弯曲的初始量，这是由于拉应变515以本领域所公知的方式消除了压应变506。通过在涂覆金刚石的硅晶片508的一侧或者两侧形成多晶硅层520和520’，拉应变515消除压应变506使得具有“调节”涂覆金刚石的硅晶片508的平整度的能力。因此，在金刚石沉积之后可以调节涂覆金刚石的硅晶片508的平整度，从而考虑晶片处理过程中可能出现的平坦度变化。
分别作为涂覆金刚石的硅晶片508的第一表面509和第二表面511上多晶硅层520和520’形成的结果，在图5c中示出的第一表面第二偏斜510’和第二表面第二偏斜512’代表涂覆金刚石的硅晶片508的偏斜的中间幅度，其在幅度上低于第一表面第一偏斜510和第二表面第一偏斜512。在涂覆金刚石的硅晶片508的第一表面509和/或第二表面511上形成多晶硅的数量将取决于第一表面第一偏斜510和第二表面第一偏斜512(由金刚石沉积所导致的晶片中弯曲的初始量)以及期望的涂覆金刚石的硅晶片508的第一表面最终偏斜510”和第二表面最终偏斜512”(参见图5d)。因此，本发明的方法使得能够调节涂覆金刚石的硅晶片508的平整度从而实现期望的第一表面最终偏斜510”和第二表面最终偏斜512”。正如图5d所示，在多晶硅层520和520’形成之后，第一表面最终偏斜510”和第二表面最终偏斜512”的幅度可以近似为零，从而形成了平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片519。第一表面最终偏斜510”和第二表面最终偏斜512”的幅度近似为零对应于平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片519中的应力级516近似为零。
在本发明的再一实施例中，回头参考图2a至2f，金刚石层205(类似于金刚石层105)可以形成在硅衬底202(类似于硅衬底102)上以形成可以被调节(根据图1a-1f中描述的实施例)的涂覆金刚石的硅晶片，从而形成平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片219。
参考图2a，第一多晶硅层220可以形成在平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片219的第一表面209上，第二多晶硅层220’可以形成在平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片219的第二表面211上(参见图2a)。平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片219的第一表面209可包括缺陷214，类似于前述缺陷114。第一多晶硅层220和第二多晶硅层220’可优选通过化学气相沉积(CVD)来沉积，或者通过其它本领域公知的沉积方法来沉积。然后可以使用本领域技术人员公知的抛光方法对第一多晶硅层220和第二多晶硅层220’进行抛光。该抛光提供了光滑的表面，该光滑表面起到一种将硅器件层222(例如单晶硅晶片)与第二多晶硅层220’键合的“胶”的作用(参见图2b)。可以通过多种方法使硅器件层222键合至第二多晶硅层220’。这些方法可以包括层转移方法，其中使用本领域中公知的键合方法，将诸如硅器件层222的氢注入硅器件层键合至诸如第二多晶硅层220’的多晶硅层。然后，在注入区域使注入硅器件层裂开，在第二多晶硅器件层200上留下薄的单晶器件层222。
另一种将硅器件层222键合至第二多晶硅层220’的方法是通过使用键合和回抛光(polishing back)技术，其中，诸如硅器件层222的硅器件层被键合至第二多晶硅层220’，然后硅器件层222被抛光至期望厚度。然而在图4a至4b所示出的另一实施例中，硅器件层422(类似于硅器件层222)可以被氧化从而在硅器件层422键合到第二多晶硅层420’(类似于第二多晶硅层220’)之前氧化该硅器件层422，以形成电介质层423。当电介质层423(形成在该硅器件层422上)键合至第二多晶硅层420’时(图4b)，可以形成绝缘体上的硅(SOI)结构425。SOI结构425可以包括硅衬底上的第二多晶硅层420’(布置在硅衬底上，诸如硅衬底205上，未示出)、电介质层423和硅器件层422。
回头参考图2c，多个电路元件224形成在被键合的硅器件222中和/或上。多个电路元件224可以包括诸如晶体管、电容器、二极管等的电路元件，并可以以本技术领域公知的方式形成。在多个电路元件形成在硅器件层222中和/或上之后，第一多晶硅层220可以从平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片219的第一表面209中移除。可以应用抛光处理移除第一多晶硅层220，诸如使用抛光机226的CMP抛光处理(图2d)。然后通过在平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片219的第一表面209应用抛光处理可以从平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片219的第一表面209中去除缺陷214(图2e)。
当从平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片219的第一表面209移除缺陷214时，在平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片219的硅器件层222中导致了拉应变22g，并以这样的方式形成应变硅器件层230(参见图2f)。拉应变228可以为双轴拉应变。拉应变228使应变硅器件层230的晶格伸长，从而当电子运动穿过硅器件层222的晶格时遇到的阻力较小。本技术领域已经公知的是，诸如应变硅器件层230的应变硅器件层中的电子迁移率值可以随着硅器件层中拉应变的引入而增加。对于在应变硅器件层230中的1％的拉应变，电子迁移率可以例如从1600cm2/Vs增加至大约2300cm2/Vs。本发明的应变硅器件层230中的拉应变228可以在大约0.8％至10％以上的范围之间。因此，根据本发明的方法形成的应变硅器件232(图2f)将极大提高电子迁移率，因而将大大增加应变硅器件232的速度。此外，由于金刚石层的高热传导性，因此应变硅器件232还提高了热管理能力。由于金刚石层205优越的热传导性，因此应变硅器件层230下面的金刚石层205的出现具有附加的重要优势，即在器件操作期间可以将来自电路中热点的热进行扩散。
在本发明的再一实施例中，如图6a-6e中所示，平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片619可以包括布置在硅衬底602(类似于硅衬底502，参见图6a)之上的金刚石层605(类似于金刚石层505)。平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片还可包括布置在平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片619的第一表面609上的第一多晶硅层620和布置在第二表面611上的第二多晶硅层620’。根据图5a-5f描述的实施例的方法可以调节平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片619。
然后可以使用本领域技术人员公知的抛光方法对第一多晶硅层620以及第二多晶硅层620’进行抛光。抛光提供了光滑的表面，该光滑表面起到一种将硅器件层622(例如单晶硅晶片)与第二多晶硅层620’键合“胶”的作用(参见图6b)。可以使硅器件层622氧化以形成具有第二多晶硅层620’的SOI结构，与前面描述的SOI结构425类似(未示出)。然后硅器件层622可以通过多种方法诸如如前所述的层转移方法或通过键合和回抛光技术，键合至第二多晶硅层620’。
参考图6c，可以在被键合的硅器件层622中和/或其上形成多个电路元件624(图6c)。所述多个电路元件624可以包括诸如晶体管、电容器、二极管等，并可以以本领域公知的方式形成。在硅器件层622上和/或中形成多个电路元件624之后，可以从平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片619的第一表面609中移除第一多晶硅层620。通过施加利用抛光机626的抛光处理(诸如CMP抛光处理)，可以基本移除第一多晶硅层620(图6d)。
一旦基本从平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片619的第一表面609上移除了第一多晶硅层620，就在平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片619的硅器件层622中导致了拉应变628(图6e)，通过这种方式形成了应变硅器件层630(类似于应变硅器件层230)。拉应变628可以为双轴拉应变。拉应变628使应变硅器件层630的晶格伸长，从而应变硅器件层630中的电子迁移率值增加，类似于应变硅器件层230。在本发明的应变硅器件层630中的拉应变628在大约0.8％-10％以上的范围内。因此，根据本发明的方法形成的应变硅器件632(类似于应变硅器件230)将大大提高电子迁移率，因此应变硅器件632的速度也大大增加。此外，由于金刚石层的高热传导性，因此应变硅器件632还提高了热管理能力。应变硅器件层230下面的金刚石层605的存在具有附加的重要优势，即由于金刚石层605卓越的热传导性，在器件操作期间可以扩散来自电路中的热点的热。
图3描述了根据本发明实施例的用于形成应变硅器件的流程图。首先，如步骤310所示，通过在硅衬底上形成金刚石层来形成涂覆金刚石的硅晶片。接着，如步骤320中所示，通过对涂覆金刚石的硅晶片的第一表面进行粗加工，向涂覆金刚石的硅晶片的第一表面引入缺陷来调节涂覆金刚石的硅晶片的平坦度。然后，如步骤330中所示，在平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片的第一表面上形成第一多晶硅层，在平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片的第二表面上形成第二多晶硅层。然后，如步骤340所示，将硅器件层键合至第二多晶硅层。接着，如步骤350所示，在硅器件层上形成多个集成电路部件。最后，如步骤360所示，从平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片的第一表面中去除缺陷，从而在硅器件层中导致拉应变，增加了应变硅器件层的电子迁移率。
如上所述，本发明提供了在平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片上形成应变硅器件的方法以及由此而形成的结构，以改善硅器件的电子迁移率、速度和热管理能力。尽管前面的描述具有本发明方法中使用的特定步骤和材料，但是本领域技术人员应理解的是，可以进行多种变型和替换。因此，所有的变型、替代、替换以及附加都应在附属权利要求书所定义的本发明的范围和精神内。此外，应当理解的是，在诸如硅衬底的衬底上制作多种金属层结构以制造硅器件在本领域中是公知的。因此应当理解的是，此处提供的附图仅说明了适合于本发明实践的微电子器件的实例。本发明并不限于此处所描述的结构。
权利要求
1.一种形成基本平整的涂覆金刚石的硅晶片的方法，包括形成涂覆金刚石的硅晶片，包括在硅衬底上形成金刚石层，这导致了硅衬底中压应变；和通过对涂覆金刚石的硅晶片的第一表面进行粗加工来调节涂覆金刚石的硅晶片的平整度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中对涂覆金刚石的硅晶片的第一表面进行粗加工导致了拉应变，这消除了硅衬底中的压应变。
3.根据权利要求1所述的方法，其中调节涂覆金刚石的硅晶片的平整度包括降低涂覆金刚石的硅晶片中第一表面第一偏斜和第二表面第一偏斜的幅度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中形成涂覆金刚石的硅晶片包括在低于CTE交叉温度的温度下形成金刚石层。
5.根据权利要求4所述的方法，其中在低于CTE交叉温度的温度下形成金刚石层包括在大约600摄氏度至大约1100摄氏度形成金刚石层。
6.根据权利要求5所述的方法，其中形成金刚石层包括通过PECVD形成金刚石层。
7.根据权利要求6所述的方法，其中通过PECVD形成金刚石层包括对硅衬底上施加CTE交叉温度50度范围内的温度梯度。
8.根据权利要求1所述的方法，其中对涂覆金刚石的硅晶片的第一表面进行粗加工包括研磨。
9.根据权利要求1所述的方法，其中对涂覆金刚石的硅晶片的第一表面进行粗加工包括向涂覆金刚石的硅晶片的第一表面引入缺陷。
10.一种形成基本平整的涂覆金刚石的硅晶片的方法，包括形成涂覆金刚石的硅晶片，包括在硅衬底上形成金刚石层，这在硅衬底中导致了压应变；和通过在涂覆金刚石的硅晶片的第一表面上形成第一多晶硅层来调节涂覆金刚石的硅晶片的平整度。
11.根据权利要求10所述的方法，其中在涂覆金刚石的硅晶片的第一表面上形成第一多晶硅层导致了拉应变，这消除了硅衬底中的压应变。
12.根据权利要求10所述的方法，其中调节涂覆金刚石的硅晶片的平整度包括降低涂覆金刚石的硅晶片的第一表面第一偏斜和第二表面第一偏斜的幅度。
13.根据权利要求10所述的方法，其中调节涂覆金刚石的硅晶片的平整度还包括在涂覆金刚石的硅晶片的第二表面上形成第二多晶硅层。
14.根据权利要求13所述的方法，其中形成第一多晶硅层和第二多晶硅层包括通过PECVD形成第一多晶硅层和第二多晶硅层。
15.一种形成应变硅器件的方法，包括提供平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片，其中所述平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片的第一表面包括有缺陷；在平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片的第一表面上形成第一多晶硅层，并在平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片的第二表面上形成第二多晶硅层；将硅器件层键合至第二多晶硅层；在硅器件层上形成多个电路部件；和从平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片的第一表面基本移除缺陷以在硅器件层中导致拉应变。
16.根据权利要求15所述的方法，其中从平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片的第一表面基本移除缺陷包括移除第一多晶硅层；和从平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片的第一表面基本移除缺陷。
17.根据权利要求15所述的方法，其中键合硅器件层包括将硅器件层键合至第二多晶硅层以及将所述键合硅器件层抛光至期望厚度。
18.根据权利要求15所述的方法，其中键合硅器件层包括将氧化的硅器件层键合至第二多晶硅层，其中形成了SOI结构。
19.根据权利要求15所述的方法，其中键合硅器件层包括通过层转移方法将硅器件层键合至第二多晶硅层。
20.根据权利要求15所述的方法，其中形成平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片包括形成基本零应力的平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片。
21.一种形成应变硅器件的方法，包括提供平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片，所述平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片包括布置在平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片的第一表面上的第一多晶硅层和布置在平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片的第二表面上的第二多晶硅层；将硅器件层键合至第二多晶硅层；在硅器件层上形成多个电路部件；和从平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片的第一表面基本移除第一多晶硅层，以在硅器件层中导致拉应变。
22.根据权利要求21所述的方法，其中提供平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片包括提供基本零应力的平坦度调节后的涂覆金刚石的硅晶片。
23.一种微电子结构，包括硅衬底上的金刚石层；和金刚石层上的应变硅器件层。
24.根据权利要求23所述的结构，其中应变硅器件层包括大于百分之1的拉应变。
25.根据权利要求23所述的结构，其中应变硅器件层包括多个电路部件。
26.根据权利要求23所述的结构，其中应变硅器件层包括绝缘体上的硅(SOI)结构。
27.根据权利要求23所述的结构，其中金刚石层厚度在大约25至200微米之间。
全文摘要
描述了形成应变硅器件的方法以及所形成的结构。所述方法包括在基本平整的涂覆金刚石的硅晶片的第一侧和第二侧上形成多晶硅层，其中基本平整的涂覆金刚石的硅晶片的第二侧包括缺陷；将硅器件层键合至多晶硅层的第一侧；和从基本平整的涂覆金刚石的硅晶片的第二侧移除缺陷，其中在硅器件层中导致了拉应变，这增加了应变硅器件层的电子迁移率。
文档编号H01L21/762GK1813350SQ200480018229
公开日2006年8月2日 申请日期2004年6月9日 优先权日2003年6月27日
发明者K·拉维 申请人:英特尔公司