用于减小光点缺陷和表面粗糙度的绝缘体上半导体晶片的制造方法
【专利说明】用于减小光点缺陷和表面粗繼度的绝缘体上半导体晶片的 制造方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求在2013年3月14日提交的美国临时申请序列号61/783, 928的优先 权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003] 本公开通常设及用于减小绝缘体上半导体结构的光点缺陷的方法W及用于减少 绝缘体上半导体结构的表面粗糖度的方法。该方法可包括热退火结构跟随有非接触平滑工 艺的组合的方法。
【背景技术】
[0004] 半导体晶片通常从单晶锭制备（例如，娃锭），该单晶锭然后被切成单独的晶片。 在一些应用中，可使用多层结构（有时通常被称为多层结构，简称为晶片）。多层结构的常 见形式是绝缘体上半导体结构，其中最常见的一种是绝缘体上娃（SOI)晶片。SOI晶片一般 包括在介电层（即，绝缘层）的顶上的薄层娃，该介电层依次设置在衬底（即，处理晶片） 上。一般地，衬底或处理晶片是娃。 阳〇化]在一些途径中，用于制作绝缘体上半导体晶片的工艺可包括在施主晶片的前表面 之下的指定深度处注入颗粒（例如，氨原子或者氨和氮原子的组合）。注入的颗粒形成损伤 层，该损伤层可能是或变成在施主晶片中在指定深度处或在颗粒被注入的指定深度处附近 的裂开面。可清洁施主晶片的表面W除去在注入工艺期间在晶片上沉积的材料。施主然后 可接合到处理晶片W及接合结构。在一些途径中，施主晶片和/或处理晶片可具有在注入 之前或之后但在接合之前在表面上沉积的介电层。然后施主和处理可接合，使得介电层变 被成夹在施主和处理之间。随后可使施主裂开W形成绝缘体上半导体结构。如果后来没有 介电层存在，形成的结构将会是衬底上半导体，例如娃上娃错，或甚至娃上娃。在施主是娃 晶片W及介电层是诸如二氧化娃的绝缘体的一些实例中，形成的结构将会是SOI晶片。
[0006] -般地，运种结构的组件可包括在环境（例如氮气或氧气）中执行退火工艺，其未 显著改善表面形态。例如，在退火工艺期间，娃表面的氧化和/或氮化妨碍表面变得更平 滑。此外，因为在退火期间的表面损伤，必须使用低氧化速率W避免在SOI层中造成的二次 缺陷。低氧化速率的一个结果是在退火期间在SOI膜的表面顶部存在的损伤层未除去。在 用于使SOI平滑并且变薄到目标厚度的最终热步骤期间，可优先蚀刻残余损伤，W致在完 成的表面上形成小的特征。在采用基于表面检查工具的标准激光的检查期间，表面特征可 散射光，导致高背景噪声级。
[0007] 结果，当检查最终的产品时，目前的制造工艺可导致雾度相关的化aze-related) 图案（pattern)。雾度相关的图案的一种类型是可由表面粗糖度（例如，参见图2)导致的 "滴漏化our-glass)"图案。由最终的平滑工艺的相互作用导致另一个噪声源，其具有在SOI 膜中的小的、良性的、散的不均匀性，运在使用激光散射方法的自动表面检查期间形成非常 浅的但可检测的特征。运些类型的雾度相关的图案一般发生在环或中屯、光点缺陷图案中， 例如在图3中所见。
[0008] 经由注入损伤、表面粗糖度和光点缺陷（LPD)，运些雾度相关的图案致使最终晶片 产品的降低的性能。因此，对于处理SOI结构W减少任何所得的LTO缺陷并且减小任何表 面粗糖度W便避免雾度相关的图案，仍有未满足的需要。
[0009] 该部分旨在向读者介绍可与W下描述和/或要求的本公开的各个方面相关的技 术的各个方面。该讨论被认为有助于将背景信息提供给读者W促进更好地理解本公开的各 个方面。因此，应当理解，W该角度读取运些阐述，并且不作为对现有技术的承认。
【发明内容】
[0010] 在一个方面，公开一种用于处理层结构的方法。层结构的表面一般包括娃和/或 娃错。层结构的表面通过在包括从由氣气、氨气、氮气及其混合物组成的组中选择的气体的 环境中W至少大约950°c的溫度热退火结构来处理，其中环境包含小于大约IOppm的氧气， W及对裂开的表面执行非接触平滑工艺。
[0011] 在另一个方面，公开一种用于处理绝缘体上娃结构的方法。SOI结构包括处理晶 片、娃层和在处理晶片与娃层之间的介电层。娃层具有限定结构的外表面的裂开的表面。方 法包括如下步骤：在包括从由氣气、氨气、氮气及其混合物组成的组中选择的气体的环境中 W至少大约950°C的溫度热退火结构，其中环境包含小于大约IOppm的氧气，W及然后对裂 开的表面执行非接触平滑工艺。
[0012] 在另一个方面，公开用于减少SOI结构的光点缺陷的方法。SOI结构包括处理晶 片、娃层和在处理晶片与娃层之间的介电层。娃层具有限定结构的外表面的裂开的表面。方 法包括如下步骤：在包括从由氣气、氨气、氮气及其混合物组成的组中选择的气体的环境中 W至少大约950°C的溫度热退火结构，其中环境包含小于大约IOppm的氧气，W及然后对裂 开的表面执行非接触平滑工艺。
[0013] 在又一个方面，公开一种减小SOI结构的表面粗糖度的方法。SOI结构包括处理 晶片、娃层和在处理晶片与娃层之间的介电层。娃层具有限定结构的外表面的裂开的表面。 方法包括如下步骤：在包括从由氣气、氨气、氮气及其混合物组成的组中选择的气体的环境 中W至少大约950°C的溫度热退火结构，其中环境包含小于大约IOppm的氧气，W及然后对 裂开的表面执行非接触平滑工艺。
[0014] 在又一个方面，公开一种处理SOI结构的方法。SOI结构包括处理晶片、娃层和在 处理晶片与娃层之间的介电层。娃层具有限定结构的外表面的裂开的表面。方法包括如 下步骤：在纯氣气的环境中W至少大约950°C的溫度热退火结构，其中环境包含小于大约 IOppm的氧气，W及然后对裂开的表面执行非接触平滑工艺。
[0015] 存在指出的与W上提及的方面相关的特征的各种改进。进一步的特征也可W并入 上述提及的方面中。运些改进和附加的特征可单独存在或W任何组合存在。例如，W下讨 论的与任何已说明的实施例相关的各种特征可单个地或W任何组合并入到任何上述的方 面中。
【附图说明】
[0016]图I是适合于依照本公开的实施例使用的SOI结构。 阳017] 图2是示出"滴漏"雾度图案的示例性65皿的LPD检查颗粒图。
[0018] 图3是示出由小的散的不均匀性化Ulk inhomogeneities)的布置导致的图案的 示例性65nm的LPD检查颗粒图。
[0019] 图4描绘在依照本公开的测试晶片上的示例性65nm的Lro检查。
[0020]图5是测试晶片在30 ymX 30 ym微米的扫描区域上的测试的表面粗糖度的概率 图。 阳02U 图6A是在通过POR工艺处理的晶片上的65皿的LPD检查的颗粒图。图她是在 通过依照本公开的工艺处理的晶片上的65皿的LTO检查的颗粒图。
[0022] 相应的引用字符指示贯穿附图的若干视图的相应的部件。
【具体实施方式】
[0023] 本公开针对用于处理SOI结构的方法，用于降低SOI结构的LPD的方法，W及用于 减小SOI结构的表面粗糖度的方法。在此公开的示例性方法利用热退火SOI结构然后在 SOI结构上执行非接触平滑工艺的组合。结果，发明者已经发现一种实现具有减小的表面粗 糖度和减少的LPD的SOI结构的方式。
[0024]绝缘体h巧结构
[0025]适合于在本公开的实施例中使用的半导体层状结构通常由在图1中的数字1引 用。应当指出，结构的半导体部分2通常是在其上或其中形成微电子器件的部分。在本申 请中利用的一个典型的半导体层2(也被称为器件层）是娃或娃错，然而，在不脱离本申请 的范围的情况下，如下所述可使用其它半导体层或多层，包括诸如例如娃、错、神化嫁、氮化 侣、娃错、氮化嫁之类的材料。为了示例性的目的，W下讨论可指定娃作为半导体层。衬底 4(也被称为处理晶片）可W是适合于形成层状结构的任何材料（例如，娃、错、神化嫁、氮化 侣、娃错、氮化嫁、蓝宝石及其组合）。在各种实施例中，层状半导体结构还包括在半导体层 2与处理晶片4之间设置的介电层3。
[0026] 介电层3(也被称为绝缘层）可W是适合于在绝缘体上半导体结构中使用的任何 电绝缘材料，例如包括Si〇2、Si3N4、氧化侣或氧化儀或其组合的材料。一般地，SOI结构部分 地或整个地包括诸如Si〇2的绝缘层作为绝缘层。
[0027] SOI结构和用于生产该SOI结构的方法由本领域技术人员已知（参见，例如美国专 利号5, 189, 500成436, 175和6, 790, 747,其中每一个合并于此用于所有相关和一致的目 的）。应当指出，可通过通常在本领域已知的任何手段（例如氧化和/或表面活化）接合 SOI结构。例如，在一些实施例中，在接合之前，可通过氧化施主晶片、处理晶片或者施主晶 片和处理晶片二者来接合SOI结构。在其它实施例中，可通过具有在施主晶片、处理晶片上 或者在施主晶片与处理晶片二者上的介电层的表面活化来接合SOI结构。
[0028] 制作SOI结构的示例性工艺包括在施主晶片的抛光的前表面上沉积介电层（例 如，氧化物层）。在施主晶片的前表面之下的指定深度处注入颗粒（例如，氨原子，或者