半导体衬底的制备方法及半导体衬底与流程

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体衬底的制备方法及半导体衬底。

背景技术：

随着智能手机、平板电脑等移动终端向小型化、智能化、节能化的方向发展，芯片的高性能、集成化趋势明显，促使芯片制造企业积极采用先进工艺，对制造出更快、更省电的芯片的追求愈演愈烈。尤其是许多无线通讯设备的主要元件需用40nm以下先进半导体技术和工艺，因此对先进工艺产能的需求较之以往显著上升，带动集成电路厂商不断提升工艺技术水平，通过缩小晶圆水平和垂直方向上的特征尺寸以提高芯片性能和可靠性，以及通过3d结构改造等非几何工艺技术和新材料的运用来影响晶圆的电性能等方式，实现硅集成的提高，以迎合市场需求。然而，这些技术的革新或改进都是以晶圆的生成、制造为基础。

在半导体器件的制造过程中，通常需要多次用到退火工艺，以起到释放应力、激活元素等的目的。当前，除了传统的热退火工艺(例如快速热退火或者炉管退火)之外，现有技术中还采用了一种微波退火工艺。微波退火工艺是通过待退火材料或者附加材料吸收微波并将电磁能转变为热能的机理。随着半导体尺寸的逐步减小，以及低温衬底的广泛应用，半导体产业对退火过程的热预算控制有了更高的要求，微波退火逐渐开始进入半导体退火工艺领域的研究。

然而，目前的微波退火工艺主要是通过在晶圆表面形成吸收层，利用吸收层对微波具有较强的吸收性的特质，通过吸收层吸收微波产生的热量对晶圆表面进行退火。但是，这种在晶圆表面形成吸收层的方式，当所述吸收层吸收微波时，其产生的热量直接作用于所述晶圆表面的前道工艺层，一方面可能会对前道工艺产生副作用，影响半导体产品的质量；另一方面直接覆盖于前道工艺层表面的吸收层难以去除，影响了半导体制程的效率。

因此，如何在提高半导体器件对微波吸收效率的同时，减少对半导体器件质量和生产效率的影响，是目前亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供一种半导体衬底的制备方法及半导体衬底，用于解决现有的微波处理工艺易对半导体器件造成损伤的问题，同时简化半导体器件的制造步骤，提高半导体器件的产生效率。

为了解决上述问题，本发明提供了一种半导体衬底的制备方法，包括如下步骤：

提供第一衬底；

形成极性层于所述第一衬底表面，所述极性层用于吸收微波能量并将其转化为热能；

形成第二衬底于所述极性层表面，所述第二衬底背离所述极性层的表面用于形成器件结构。

优选的，所述极性层的材料为sion、sioc、sic、sige、磷硅玻璃中的一种或几种的组合。

优选的，形成第二衬底于所述极性层表面的具体步骤包括：

提供第二衬底；

键合所述第二衬底与所述极性层。

优选的，形成第二衬底于所述极性层表面之后，还包括如下步骤：

减薄所述第一衬底和/或所述第二衬底。

优选的，形成第二衬底于所述极性层表面之后，还包括如下步骤：

形成器件结构于所述第二衬底背离所述极性层的表面；

对所述极性层和形成有所述器件结构的所述第二衬底进行微波退火处理。

优选的，对所述极性层和形成有所述器件结构的所述第二衬底进行微波退火处理之后，还包括如下步骤：

去除所述第一衬底与所述极性层。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种半导体衬底，包括：

第一衬底；

极性层，覆盖于所述第一衬底表面，用于吸收微波能量并将其转化为热能；

第二衬底，覆盖于所述极性层背离所述第一衬底的表面，所述第二衬底背离所述极性层的表面用于形成器件结构。

优选的，所述极性层的材料为sion、sioc、sic、sige、磷硅玻璃中的一种或几种的组合。

优选的，所述第一衬底与所述第二衬底均为硅衬底。

优选的，所述极性层的厚度为0.1μm～5μm。

本发明提供的半导体衬底的制备方法及半导体衬底，通过于第二衬底的背面设置极性层，提高了微波能量的吸收效率；同时，器件结构与极性层位于第二衬底的相对两侧，一方面避免了极性层对器件结构的损伤，改善了半导体器件的质量；另一方面大大简化了半导体衬底的制备步骤，提高了半导体器件的生产效率。

附图说明

附图1是本发明具体实施方式中半导体衬底的制备方法流程图；

附图2a-2c是本发明具体实施方式中半导体衬底制造过程中的主要工艺结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的半导体衬底的制备方法及半导体衬底的具体实施方式做详细说明。

本具体实施方式提供了一种半导体衬底的制备方法，附图1是本发明具体实施方式中半导体衬底的制备方法流程图，附图2a-2c是本发明具体实施方式中半导体衬底制造过程中的主要工艺结构示意图。如图1、图2a-2c所示，本具体实施方式提供的半导体衬底的制备方法，包括如下步骤：

步骤s11，提供第一衬底21。所述第一衬底21用于支撑在其上的极性层22、第二衬底23以及位于所述第二衬底23上的器件结构。所述第一衬底21的具体类型可以是但不限于硅衬底、ge衬底、soi(silicononinsulator，绝缘体上硅)衬底、goi(germaniumoninsulator，绝缘体上锗)衬底。为了简化制造工艺，优选的，所述第一衬底21为硅衬底。

步骤s12，形成极性层22于所述第一衬底21表面，所述极性层21用于吸收微波能量并将其转化为热能。所述极性层21中的极性分子在微波的作用下进行热运动，产生热能。优选的，所述极性层22的材料为sion、sioc、sic、sige、磷硅玻璃中的一种或几种的组合。

在本具体实施方式中，所述极性层22可以是采用化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积或者等离子体溅射等工艺形成于所述第一衬底21表面。所述极性层22的具体厚度，本领域技术人员可以根据实际需要，例如根据所述极性层22的材质、所述第一衬底21的具体类型、所述第二衬底23的具体类型或者所述第二衬底23表面预形成的器件结构类型进行选择。为了提高本具体实施方式提供的半导体衬底的应用范围，优选的，所述极性层22的厚度为0.1μm～5μm。

步骤s13，形成第二衬底23于所述极性层22表面，所述第二衬底23背离所述极性层22的表面用于形成器件结构。所述第二衬底22的具体类型可以是但不限于硅衬底、ge衬底、soi(silicononinsulator，绝缘体上硅)衬底、goi(germaniumoninsulator，绝缘体上锗)衬底。为了简化制造工艺，优选的，所述第二衬底22为硅衬底。

具体来说，在对具有所述半导体衬底的半导体器件进行微波退火处理的过程中，所述极性层21吸收微波能量，并将微波的电磁能转换为热能，从而通过对所述第二衬底23及其上的器件结构的热传导实现对所述半导体器件的退火。为了提高所述极性层21对所述第二衬底23热传导的均匀性，优选的，所述极性层21均匀覆盖于所述第一衬底21朝向所述第二衬底23的表面。

本具体实施方式中，将所述器件结构与所述极性层22形成于所述第二衬底23的相对两表面，一方面，在进行微波退火工艺时无需再在已具有器件结构的所述第二衬底23表面再次形成吸收层，简化了半导体器件的制造步骤，提高了半导体器件的产率；另一方面，将所述器件结构与所述极性层22形成于所述第二衬底的相对两侧，避免了所述极性层22对所述器件结构的损伤，提高了半导体器件的质量。

为了进一步简化制造工艺，优选的，形成第二衬底23于所述极性层22表面的具体步骤包括：

提供第二衬底23；

键合所述第二衬底23与所述极性层22。

优选的，形成第二衬底23于所述极性层22表面之后，还包括如下步骤：

减薄所述第一衬底21和/或所述第二衬底23。

具体来说，在形成所述第二衬底23于所述极性层22表面之后，可以通过化学机械研磨等方式对所述第一衬底21和/或所述第二衬底23进行减薄处理，以满足半导体器件的制备要求。

优选的，形成第二衬底23于所述极性层22表面之后，还包括如下步骤：

形成器件结构于所述第二衬底23背离所述极性层22的表面；

对所述极性层22和形成有所述器件结构的所述第二衬底23进行微波退火处理。

在对所述半导体器件进行微波退火处理的过程中，一方面所述极性层22吸收微波能量并将其转换为热能，通过热传导对所述第二衬底23及其上的器件结构进行退火处理；另一方面，所述第二衬底23及其上的器件结构本身也能够吸收微波能量并将其转换为热能，而实现退火。两方面共同作用，在提高微波能量的利用率的同时，也提高了退火工艺的效率。

本具体实施方式中，所述第一衬底21与所述极性层22形成于所述第二衬底23的背面(即与所述第二衬底23上形成有器件结构的正面相对的表面)，因而不会影响半导体器件后续工艺的实施。

在实施微波退火工艺之后，本领域技术人员可以根据需要除去或者保留所述第一衬底21与所述极性层22。为了降低半导体器件的尺寸，优选的，对所述极性层22和形成有所述器件结构的所述第二衬底23进行微波退火处理之后，还包括如下步骤：

去除所述第一衬底21与所述极性层22。

其中，去除所述第一衬底21与所述极性层22的具体方式，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如通过剥离或者化学溶剂溶解的方式去除。

不仅如此，本具体实施方式还提供了一种半导体衬底，本具体实施方式提供的半导体衬底的结构参见图2c，本具体实施方式提供的半导体衬底的制造方法可参见图1。如图2c所示，本具体实施方式提供的半导体衬底，包括第一衬底21、第二衬底23和极性层22。所述极性层22覆盖于所述第一衬底21表面，用于吸收微波能量并将其转化为热能；所述第二衬底23覆盖于所述极性层22背离所述第一衬底21的表面，所述第二衬底23背离所述极性层22的表面用于形成器件结构。

在本具体实施方式中，所述极性层22可以是采用化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积或者等离子体溅射等工艺形成于所述第一衬底21表面。所述极性层21中的极性分子在微波的作用下进行热运动，产生热能。优选的，所述极性层22的材料为sion、sioc、sic、sige、磷硅玻璃中的一种或几种的组合。

优选的，所述第一衬底21与所述第二衬底23均为硅衬底。

为了提高本具体实施方式提供的半导体衬底的应用范围，优选的，所述极性层22的厚度为0.1μm～5μm。

本具体实施方式提供的半导体衬底的制备方法及半导体衬底，通过于第二衬底的背面设置极性层，提高了微波能量的吸收效率；同时，器件结构与极性层位于第二衬底的相对两侧，一方面避免了极性层对器件结构的损伤，改善了半导体器件的质量；另一方面大大简化了半导体衬底的制备步骤，提高了半导体器件的生产效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。