制造复合材料晶片的方法以及相应的复合材料晶片的制作方法

专利名称：制造复合材料晶片的方法以及相应的复合材料晶片的制作方法
技术领域：
本发明涉及制造复合材料晶片的方法，特别是涉及制造绝缘体上硅
(silicon on insulator)类型晶片的方法以及相应的复合材料晶片。
背景技术：
复合材料晶片，特别是绝缘体上硅(SOI)类型晶片，是半导体衬底， 在现代半导体器件中，随着尺寸的减小，其对确保更高的速度起着决定 性的作用。然而，制作这种复合材料晶片的工艺必需满足至少两项基本 要求。首先，层叠结构的晶片的几乎整个表面都需要达到良好的晶体品 质，其次，在制作中不能带来额外的成本。
所谓的Smart-CutTM类型的制作工艺是满足上述要求的一种方法，其
中来自施主衬底(donor substrate)的层被转移到操作衬底(handle substrate) 上。这是通过对两个衬底进行键合(bonding)并且在之前已经形成在初 始施主衬底中的预定的分离区处对施主衬底进行分离而实现的。预定的 分离区是事先通过在施主衬底中注入例如氢离子和/或稀有气体离子等原 子物质(atomic species)而形成的。这种方法的优势在于，在多次制作操 作中，可以对从其中转移了层的施主衬底进行多次再利用。然而，看起 来，被转移的层的晶体品质随着操作的进行而下降。因此，己经提出了 一定数量的额外措施来克服这个问题。
曰本专利申请第JP11-297583号提出了诸如对施主衬底进行抛光等 额外工艺步骤以去除晶片的边缘处的表面阶梯(surface step)。该步骤在 将层转移到操作衬底上之后执行。之后，在将施主衬底的剩余部分作为 新的施主衬底在后续的制作操作中进行使用之前，执行第二个精抛光步 骤。'另外，美国专利申请第US2003/029957号提出了在进行抛光前对被 回收利用的施主晶片进行额外的热处理的步骤。然而，看起来，即使通
5过额外的工艺步骤可以实现晶体品质的提高，但是再利用的次数仍然很 低，'不能令人满意。
美国专利第US 6,211,041号不涉及对施主衬底的再利用，而是公开 了一种方法，该方法从一开始就提供避免形成晶格缺陷(crystal defect) 的具有低氧含量的硅衬底。然而，与其它两种方法一样，该方法事先需 要特殊的额外步骤来制造减少了氧含量的硅衬底，而且另外，施主衬底 的可再利用次数仍然很低，不能令人满意。

发明内容
鉴于上述问题以及现有技术中的措施不能令人满意地克服这些问 题，.本发明的目的是提供一种制造复合材料晶片的方法，该方法使得对 使用过的施主衬底的再利用次数得到增加，并且同时，该方法使得可以 制作高质量的复合材料晶片而无需其它额外的处理步骤。
利用根据权利要求1的特征的制造复合材料晶片的方法来实现该目 的。令人惊讶的是，与在现有技术中已知的方法相比，已经发现，通过 将形成在施主衬底(被转移的层所源自的衬底)上的绝缘层的厚度保持 在不超过500A的值，施主衬底的晶体品质可以保持得更好，在多次制造 操作中也是如此。另外，不再需要诸如在现有技术中所提出的大量的额 外步骤。使用本发明的方法，Smart-CutTM技术所固有的去除表面阶梯和
表面粗糙的表面抛光步骤足够了 。
根据本发明的方法的优选实施方式还可以包括在步骤d)之前的在操 作衬底上形成第二绝缘层的步骤。对于那些需要更厚的绝缘层的应用而 言，通过操作衬底上的绝缘层可以提供所缺乏的厚度，由此保持施主衬 底的晶体品质，因此本发明并不限于需要薄绝缘层的应用。
,根据一种变型，本发明的方法还可以包括在步骤d)之前的在第一绝 缘层上沉积第三绝缘层的步骤。在该情况下，优选地在低温条件下进行 沉积，具体地说是在40(rC到60(TC之间的温度范围中。已观察到，与现 有技术中制备具有相同绝缘层厚度(但完全通过热生长形成)的复合材 料晶片的方法相比，尽管施主衬底上的绝缘层变得更厚，但是在多次制
6作操作中晶体品质保持得更好。该优势可归结为这样一个事实，即，所
施加的总的热堆积(thermal budget)低于其中通过热处理来完成整个厚 度的情况。
.根据优选实施方式，第一绝缘层可以是通过氧化而形成的隔热 (thermal insulating)层。已经发现，由于用于获取绝缘层的热处理步骤 导致了施主衬底的晶体品质的下降，因此该步骤是与可再利用次数相关 的决定性步骤之一。然而，只要将第一绝缘层的厚度保持得低，则仍然 可以使用热处理，因此利用一种更好理解、容易执行并且还在最终结构 中在顶层与隐埋氧化物(buried oxide)之间设置了界面的方法。与其它 的层形成工艺相比，该方法的最终结构具有更高的质量。同时，仍然可 以实现上述有利效果。
取决于热生长的层的厚度，甚至有可能在高达IOOO'C的温度执行层 形成工艺步骤以对工艺进行加速。根据一种变型，优选地将生长温度保 持在低于95(TC的值，优选地保持在低于85(TC的值，在该情况下，尽管 生长相同厚度的层所需的时间变长，但是施主衬底的晶体品质保持得更 好。
根据优选实施方式，在步骤d)中，在施主衬底的第一绝缘层或第三 绝缘层的表面发生附接。因此， 一旦设置了第一绝缘层或第三绝缘层， 施主衬底不需要再经历可影响其晶体品质的其它的层形成工艺。因此， 对施主衬底的再利用次数可以得到进一步增加。如果在复合材料晶片中 需要另外的层，优选地将这些额外的层设置在操作衬底上。
根据权利要求6的方法同样可以实现本发明的目的。与上面所述的 相同，看起来与施主衬底的可再利用次数有关的决定性步骤是在初始施 主衬底上形成绝缘层的步骤。令人惊讶的是，与其中使用标准的热处理 来形成绝缘层的情况相比，针对相同的绝缘体厚度，形成绝缘层的沉积 工艺导致了更高的可再利用次数。
根据优选实施方式，本发明的方法还包括步骤e)之后的步骤f)，该 步骤f)具体地说在中性气氛下利用热处理来增加绝缘层的密度。 一般而 言，经沉积获得的层的密度低于热生长的层的密度，例如，经沉积获得的层是疏松的。但是通过在中性气氛下执行热处理(具体地说，在几个 小时中)可以克服这种不利之处。由于密化发生在施主衬底已经分离之 后，因此施主衬底的晶体品质不会受到该热处理的负面影响。
有利的是，可以在较低的温度来执行沉积步骤，具体地说是在低于
750'C的温度，具体地说是在400。C到60(TC的范围内。在该温度范围内， 可以保持高产出量。
根据优选实施方式，在步骤d)中，在施主衬底的第一绝缘层的表面 发生附接。这种方式确保了施主衬底不再经历可能影响其晶体品质的另 外的热处理，从而可以进一步增加对施主衬底的再利用的次数。如果在 复合材料晶片中需要另外的层，优选地将这些额外的层设置在操作衬底 上。
根据权利要求IO所述的方法也可以实现本发明的目的。在该另选方 法中，绝缘层不再像在现有技术中那样形成在施主衬底上，而是形成在 操作衬底上。转移层是由施主衬底来提供的，根据本实施方式，所述施 主衬底不经受通常的热处理来获得绝缘层，因而施主衬底的晶体品质不 受与绝缘层形成工艺相关的任何热堆积的影响。因此，与现有技术相比， 对施主衬底的再利用次数更高。
优选地，在步骤e)中，在施主衬底的表面发生附接。在该情况下， 确保了施主衬底不再经历与施主衬底的层形成工艺相关的热堆积。
优选地，对于所有上述方法而言，第一绝缘层和/或第二绝缘层和/ 或第三绝缘层是二氧化硅层。对于二氧化硅层而言，与硅晶片相关的对 施主衬底的晶体品质的负面影响导致了不能令人满意的施主衬底的再利 用次数，因此对应这种材料选择而言，任一上述方法的优势甚至更显著。
根据权利要求13所述的方法也可以实现本发明的目的。在该另选方 法中，既不在施主衬底上也不在其它衬底上设置绝缘层，因此施主衬底 不需要像在现有技术中那样经历通常被应用以生长隔热层的热堆积。因 此，可以防止晶体品质的劣化，并且进而使对施主衬底的再利用次数上 升。由于这种混合取向(hybrid orientation)衬底(其中，被转移层的晶 体方向与操作衬底的晶体方向不同)将载流子的基于晶体取向的迁移率考虑在内而提供了对电子或空穴迁移率进行优化的可能性，这种混合取 向衬底成为令人感兴趣的材料。
有利的是，在步骤d)中，附接直接地发生在施主衬底的表面。该 方式真正确保了施主衬底不需要经历任何与层形成步骤相关联的热堆 积。如果需要，可以在操作衬底上形成材料复合晶片中所需的其它的层。
本发明的所有方法都具有这样一个共同之处，即可以将这些方法重 复超过三次，优选地重复五次到十次，其中施主衬底的剩余部分可以作 为施主衬底而在随后的制造操作中得到再利用。如上所述，可以将施主 衬底的晶体品质保持得高，从而可以真正地再利用施主衬底很多次，具 体地说是比通常在现有技术中对施主衬底再利用次数更多，而不需要大 量的额外的回收利用步骤。
通过根据上述方法获得的再利用的施主衬底也可以实现本发明的目的。
附图说朋
根据本说明书并参照附图，本发明的具体实施方式
将变得明显，其
中，


图1例示了用于制作复合材料的本发明方法的第一实施方式，
'图2例示了用于制作复合材料晶片的本发明方法的第二实施方式， 图3例示了用于制作复合材料晶片的本发明方法的第三实施方式， 图4例示了用于制作复合材料晶片的本发明方法的第四实施方式， 图5例示了用于制作复合材料晶片的本发明方法的第五实施方式，
以及
'图6例示了用于制作复合材料晶片并应用于混合取向晶片的本发明 方法的第六实施方式。
具体实施例方式
,图1例示了用于制作复合材料晶片的本发明方法的第一实施方式。 将针对绝缘体上硅(SOI)类型的复合材料晶片来阐释本方法。然而，绝缘体上硅(SOI)类型的复合材料晶片仅仅是一个示例，而本发明的方法
还可应用于其它类型的材料复合晶片。
根据权利要求1所述的步骤a)，本发明方法的步骤I在于提供初始施 主衬底(在本实施方式中是硅晶片)。步骤II例示了根据权利要求1所 述的步骤b)在硅晶片1上形成绝缘层3的步骤。这里，绝缘层3是二氧 化硅(Si02)层，其在氧化条件下通过热处理形成。根据本发明的该第一 实施方式，对绝缘层3进行热生长，使其具有最大500A的厚度。
在与权利要求1所述的步骤c)相对应的步骤III中，在预定剂量和能 量条件下通过绝缘层3注入原子物质5 (具体地说，是氢或像氦那样的稀 有气体离子)以在施主衬底l内创建预定的分离区7。可以看到，预定的 分离区7与衬底1的主表面8基本平行。最终，伴随使用一种物质进行 注入的是使用不同物质进行的第二次注入，其中，第一种物质可以是氦， 而第二种物质可以是氢。
图1中的步骤IV例示了提供操作衬底9 (例如，硅晶片)的步骤。
在随后与权利要求1所述的步骤d)相对应的步骤V中，施主衬底1 与绝缘层3 —起被键合到操作衬底9。键合的发生使得绝缘层3被夹在施 主衬底1和操作衬底9之间。具体地说，附接发生在绝缘层3的表面8 处。
之后执行分离处理，在该过程中，分离发生在预定的分离区7处， 如此就形成了绝缘体上硅晶片11。分离处理优选地是热处理并由此发生 分离。然而，像机械处理或热处理与机械处理的混合那样的其它处理也 是可能的。
步骤VI例示了绝缘体上硅晶片11，该绝缘体上硅晶片11包括操作 衬底9、绝缘层3以及源自施主衬底1的转移层13。
之后，在步骤I中，可将步骤vn中所例示的施主衬底1的剩余部分
15作为新的施主衬底来进行再利用(参阅上面部分)。在再利用之前， 可以使施主衬底1的剩余部分15经受一定数量的再生(recycling)步骤， 这些再生步骤通常包括在现有技术中已知的抛光和/或清洁。
一旦进行了转移，可以对转移层13进行处理以将其厚度减少到最终所需要的厚度并且改善其表面粗糙程度。精加工操作包括例如退火步骤。 在现有技术中，如果不执行大量额外的处理步骤以消除被认为导致
晶体品质下降的氧沉淀(oxygenprecipitate)或将其减少到可容忍程度从 而保证足够好的晶体品质，则无法对施主衬底的剩余部分15进行再利用。 再利用仅仅可以用于制造厚度大于缺陷尺寸的厚器件层，而且只限于两 次或三次。超过该次数则会在最终SOI产品中观察到大量的缺陷，特别 是对于大直径的(尤其是对于300mm的直径的)晶片而言，在对施主衬 底的重复利用超过三次的情况下获得合格的晶体品质是困难且昂贵的。
现在发现，通过将绝缘层3的厚度限制在最大500A，可以将施主衬 底的剩余部分15的晶体品质保持在足够高的水平，从而对施主衬底的再 利用可以超过三次。
通过将Si〇2的最大厚度限制在500A，减少了在将SOI晶片11浸入 可蚀刻掉自然生长的二氧化硅层并会在氧沉淀的位置处产生孔的HF溶 液中时出现的HF缺陷的数量。因此，当根据本发明来使用一块施主衬底 1时，对该施主衬底1的再利用可以超过三次，具体地说是五到十次。而
且，不需要像在现有技术中那样还需要其它的氧^:淀减少或限制步骤。
本发明的实现使得现在可以执行使导致HF缺陷的氧沉淀的负面影 响受到限制的复合材料晶片制造工艺，并带来了另外的优势，即，可以 减少转移层13的厚度。特别地是，甚至使用被再利用四次、五次或者甚 至十次的施主衬底1来制备在变薄后形成厚度小于1000A的器件层的转 移层13成为可能。
下面，图2例示了用于制作复合材料晶片的本发明方法的第二实施
方式。在本实施方式中，步骤i到步骤m与已在上述第一实施方式中所 述的步骤i到步骤m相对应，因此省略了对它们的详细描述，但是通过 引用的方式在这里将其并入。
步骤IV仍然例示了操作衬底9 (例如，像已经在上面第一实施方式 中公开了的硅晶片)的提供。然而，在第二实施方式中，第二绝缘层17 (具体地说，二氧化硅层)设置在操作衬底9的其中一个主表面上。该 附加层17既可以是热生长的也可以是通过沉积工艺而提供的。
ii随后的与权利要求1所述的步骤d)相对应的步骤V在于将施主衬底 1与其绝缘层3 —起附接(具体地说，通过键合)到操作衬底9及操作衬 底9的第二绝缘层17。这里，附接发生在第一绝缘层3的主表面8和第 二绝缘层17的表面19处(参见步骤IV)。
之后，与在前述的实施方式中一样，执行分离步骤以获得所需要的 材料复合晶片，即绝缘体上硅层llb，其包括源自施主衬底1的转移层 13、'第一绝缘层3，第二绝缘层17以及操作衬底9，如在步骤VI中所示 的那样。
步骤w与第一实施方式的步骤vn相对应，因此将不再重复该步骤的 详细描述，但是仍然通过引用的方式将其并入。
,除了第一实施方式所实现的优势之外，第二实施方式使得能够形成
厚度超过500A的绝缘层，即与第一绝缘层3和第二绝缘层17的合并后
的厚度相对应。优选地，这两层由例如二氧化硅的相同材料形成。取决
于使用复合材料晶片11的应用，通过调整第二绝缘层17的厚度可以自 由地选择厚度。由于第二绝缘层17设置在操作衬底9上这一事实，施主 衬底l自身不需要经受另外的热堆积，因而设置第二绝缘层17不影响晶 体品质。
图3例示了用于制作复合材料晶片的本发明方法的第三实施方式。 在本实施方式中，步骤I到步骤II与前述的实施方式中所述的步骤I和 II相对应，因此不再重复对它们的描述，但是通过引用的方式在这里将 其并入。在前述的步骤n和步骤III之间，实施方式3具有另一步骤IIa， 在该步骤中第三绝缘层21沉积在第一绝缘层13上。
在步骤ni中，像在之前描述的步骤ni中那样，在预定剂量和能量条
件下通过第一绝缘层3和第二绝缘层21注入原子物质5 (具体地说，是 氢或例如氦的稀有气体离子)以在施主衬底1内创建预定的分离区7。 '步骤IV与第一实施方式的步骤IV相同。 在步骤V中，像在前述的实施方式中那样，施主衬底1与其第一绝 缘层3和第三绝缘层21被附接(具体地说，通过键合)到操作衬底9。 在本实施方式中，附接发生在第三绝缘层的表面23和操作衬底9的表面25之间。
之后，像在前述的实施方式中那样，执行分离处理，在该分离处理 过程中，在预定的分离区7处发生分离，这样就实现了绝缘体上硅晶片 llc，这在步骤Vn中进行了例示。绝缘体上硅晶片11c包括操作衬底9、 绝缘层3、第三绝缘层21以及源自施主衬底1的转移层13。
之后，步骤vii仍然与前述的实施方式中的步骤vn相对应。
第三绝缘层21是沉积层，其中，优选地在相对低的温度执行沉积， 具体地说，在低于75(TC的温度，更具体地说，在40(TC到600'C的范围 内。如此，施主衬底1所经受的热堆积可保持得低，因而仍然可以再利 用施主衬底超过3次，具体地说是五到十次。
与第二实施方式一样，由于绝缘层厚度是与第一绝缘层3的厚度和 第三绝缘层17 (后者具有可随意选择的厚度)的厚度二者的总和相对应， 因此可以获得这样的绝缘层，该绝缘层具有可根据打算使用复合材料晶 片的应用的功能，随意地选择的厚度。
除此以外，在本实施方式中同样实现了针对第一实施方式和第二实 施方式所公开的所有其它优势以及变型。
根据有利的变型，可以随意地对实施方式1到实施方式3进行组合。
图4例示了用于制作复合材料晶片的本发明方法的第四实施方式。 在本实施方式中，绝缘层31 (具体地说是Si02层)不是通过热生长形成 而是通过沉积处理而形成的，因而，与第一实施方式相比，该方法的唯 一差别是在其中在施主衬底1上设置绝缘层31的步骤II 。由于绝缘层31 是沉积层这一事实，即使沉积了厚度超过500A的绝缘层，也可以将施主 衬底1所经受的热堆积保持得低。与在第三实施方式中一样，优选地在 低于750'C的温度，更具体地说在40(TC到60(TC的范围内执行沉积。
其余的步骤m到步骤w与针对第一实施方式所述的步骤m到步骤vn
相对应；在此通过引用的方式将对它们的描述并入。
由于可以将施主衬底1所经受的热堆积保持得较低，因而与将绝缘 层热生长到相同的厚度的现有技术相比，晶体品质所受到的影响小。因 此，可以实现与第一实施方式中的优势相同的优势，而不受厚度不超过
13500A的限制。
优选地，在进行分离后，在中性气氛下执行热处理步骤以增加复合
材料晶片lld的绝缘层31的密度，复合材料晶片lld在本实施方式中包 括操作衬底9、沉积形成的并且增加了密度的绝缘层31以及转移层13， 其中绝缘层31和转移层13均从施主衬底1转移而来。
图5例示了用于制作复合材料晶片的本发明方法的第五实施方式。 与前四种实施方式相比，本实施方式的差别在于没有在施主衬底1上沉 积绝缘层而仅在操作衬底9上沉积了绝缘层这一事实。第五实施方式的 发明方法的步骤I与前述的实施方式的步骤I相对应，同样，步骤III与 前述的实施方式的步骤IV相对应。因此将不再对这些步骤进行详细地描 述；在此通过引用的方式将与它们相对应的描述并入。
在步骤n中，与前述的实施方式的步骤m—样，在预定剂量和能量
条件下将原子物质5 (具体地说，是氢或像氦那样的稀有气体离子)注入 施主衬底1内，以创建预定的分离区7，然而，如在上面已经提到的，在 本实施方式中不存在绝缘层，因此在本实施方式中，没有通过绝缘层。
步骤IV在于在操作衬底9上形成第一绝缘层41。该绝缘层41既可 以是通过热生长形成的也可以是通过沉积形成的。
随后的步骤V与权利要求10所述的步骤d)相对应，在该步骤中， 施主衬底1附接到(具体地说，键合到)设置在操作衬底9上的绝缘层 41。
之后，与之前的实施方式一样，执行了分离处理，其中分离发生在 预定的分离区域7处，从而获得了绝缘体上硅晶片lle，如在图6中所例 示的那样。该复合材料晶片11e包括操作衬底9、绝缘层41以及源于施 主衬底1的转移层13。
步骤vn与前述的实施方式的步骤vn相对应，因此不再对其进行详细
描述，但是在此通过引用方式将相对应的描述并入。
这里，由于施主衬底不经受热处理以获得第一绝缘层，因而通过本 实施方式同样可以实现与之前的实施方式相同的有利效果。因此，可以 将施主衬底的晶体品质保持得高。因此，可以对施主衬底进行很多次再利用，具体地说，超过三次，甚至更具体地说，五到十次。
在上述情况下，在形成隔热层时，氧化温度优选地低于85(TC以将 热堆积保持得尽可能地低，但是由于沉积在施主衬底上的层的厚度最大 为500A这一事实，还可以在IOO(TC或更高的温度形成层以对工艺进行 加速。例如，要在施主衬底上形成100A的非常薄的氧化层，可以采用快 速的热退火以及氧气周围气氛，这样，以超过50'C/秒快速地将施主衬底 从室温加热到大约1200'C，保持该温度大约30秒钟，然后以超过5(TC/ 秒快速地使其冷却到室温。
根据第一实施方式到第四实施方式中任一实施方式的变型，还可以 在形成绝缘层3、绝缘层21或绝缘层31中的任一层之前执行形成预定的 分离区7的步骤。
此外，根据实施方式1到实施方式5的变型，可以在操作衬底上或 在操作衬底上的第二绝缘层上设置另外的层，这些层不会影响施主衬底 的晶体品质。甚至还可以在施主衬底上的第一绝缘层或第三绝缘层上设 置其它额外的层，只要将施主衬底在这些额外的层的沉积过程中所经受 的热堆积保持得低，从而晶体品质可以保持在仍然允许再利用晶片超过 三次的水平即可。
.图6例示了用于制作混合取向晶片的本发明方法的第六实施方式。
与之前的实施方式不同，本实施方式不使用任何绝缘层。因此，施 主衬底不经受可对施主衬底的晶体品质有负面影响的热层形成处理。因 此，在本实施方式中，同样可以对施主衬底进行超过三次再利用。
根据本实施方式的方法的步骤I在于提供初始施主衬底51。根据权 利要求13所述的步骤a)，该初始施主衬底51具有第一晶体取向。这例 如可以是具有(l,O，O)或(l，l，O)晶体取向的硅晶片。
之后，步骤II例示了将原子物质5注入施主衬底51以在该衬底51 中创建预定的分离区7。进行注入的条件与之前描述的那些实施方式的条 件相仿，因此通过引用的方式将对它们的描述并入。
'步骤III在于为操作衬底53配置与施主衬底51的晶体取向不同的第 二晶体取向。在步骤IV中，与权利要求13所述的步骤d)相对应，施主衬底51附接到操作衬底53 (具体地说，通过键合)。附接进行为使得预 定的分离区7被设置为朝向操作衬底53。
之后，执行分离处理，与已经针对前述的实施方式所描述的一样， 在此通过引用的方式将相应描述并入。因此，在步骤V中，获得了硅上 硅型混合取向晶片llf，该硅上硅型混合取向晶片llf包括来源于具有第 一晶体取向的施主衬底51的转移层55和具有第二晶体取向的操作衬底
53。之后，步骤vi与前述的实施方式的步骤vn相对应，在此通过引用的
方式将详细描述并入。
通过将载流子的基于晶体取向的迁移率考虑在内，这种混合取向晶 片llf提供了对电子或空穴迁移率进行优化的可能性。
,根据第六实施方式的方法，由于施主衬底不经受与在现有技术中那 样的在施主衬底上通过热生长来设置绝缘层相关的热堆积，同样可以对 施主衬底的剩余部分57进行超过三次的再利用，具体地说，五到十次。 因此，在第六实施方式中，晶体品质不会由于在施主衬底上进行的热层 形成工艺而劣化。
在施主衬底51和/或操作衬底53上出现了天然氧化物的情况下，可 以在进行附接前去除该氧化物，或者一旦已经在两块衬底之间实现了附 接就通过氧化物溶解来去除氧化物。
权利要求
1、一种制造复合材料晶片、特别是绝缘体上硅类型晶片的方法，该方法包括以下步骤a)提供施主衬底(1)，b)在所述施主衬底(1)上形成第一绝缘层(3)，c)在所述施主衬底(1)中形成预定的分离区(7)，d)将所述施主衬底(1)附接到操作衬底(9)上，以及e)在所述预定的分离区(7)处分离所述施主衬底(1)，由此将所述施主衬底(1)的层(13)转移到所述操作衬底(9)上以形成复合材料晶片(11)，该方法的特征在于所述第一绝缘层(3)被形成为具有500 id="icf0001" file="A2008800011130002C1.tif" wi="3" he="4" top= "105" left = "119" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>或更小的厚度，其中，所述方法重复超过三次，优选的是重复五到十次，其中，将已经从其转移了所述层(13)的所述施主衬底作为施主衬底进行再利用。
2、 根据权利要求1所述的方法，该方法还包括在步骤d)之前在所述 操作衬底上形成第二绝缘层(17)的步骤。
3、 根据权利要求1或2所述的方法，该方法还包括在步骤d)之前在 所述第一绝缘层上沉积第三绝缘层(21)的步骤。
4、 根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的方法，其中，所述 第一绝缘层(3)是通过氧化形成的隔热层。
5、 根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的方法，其中，在步 骤d)中，附接发生在所述施主衬底(1)的所述第一绝缘层(3)或所述 第三绝缘层(21)的表面。
6、 一种制造复合材料晶片、特别是绝缘体上硅类型晶片的方法，该 方法包括以下步骤a) 提供施主衬底(1)，b) 在所述施主衬底(1)上沉积第一绝缘层(31)，c) 在所述施主衬底(1)中形成预定的分离区(7)，d) 将所述施主衬底(1)附接到操作衬底(9)上，以及e)在所述预定的分离区(7)处分离所述施主衬底(1)，由此将所 述施主衬底(1)的层(13)转移到所述操作衬底(9)上以形成复合材 料晶片(lld)，并且，'其中，重复所述方法超过三次，优选地重复五次到十次，其中，将 已经转移了所述层(13)的所述施主衬底作为施主衬底进行再利用。
7、 、根据权利要求3或6所述的方法，该方法还包括步骤f)，该步骤 f)在步骤e)之后在中性气氛下具体地通过热处理来增加所沉积的绝缘 层(31)的密度。
8、 根据权利要求3、 6或7所述的方法，其中，在低温，具体地说 在低于750°C，尤其是在400'C到60(TC的温度范围内执行所述沉积步骤。
9、 根据权利要求6到权利要求8中任一项所述的方法，其中，在步 骤d)中，附接发生在所述施主衬底(1)的所述第一绝缘层(31)的表 面。'
10、 一种制造复合材料晶片、特别是绝缘体上硅类型晶片的方法， 该方法包括以下步骤a) 提供施主衬底(1)，b) 在所述施主衬底(1)中形成预定的分离区(7)，c) 提供操作衬底(9)，d) 在所述操作衬底(9)上形成第一绝缘层(41),e) 将所述施主衬底(1)附接到所述第一绝缘层(41)上，以及f) 在所述预定的分离区(7)处分离所述施主衬底(1)，由此将所 述施主衬底(1)的层(13)转移到所述操作衬底(9)上的所述第一绝 缘层(41)上以形成复合材料晶片(lle)，并且，其中，重复所述方法超过三次，优选地重复五次到十次，其中，将 已经转移了所述层(13)的所述施主衬底作为施主衬底进行再利用。
11、 根据权利要求10所述的方法，其中，在步骤e)中，附接发生 在施主衬底(1)的表面。
12、 根据权利要求l至权利要求ll中任一项所述的方法，其中，所 述第一绝缘层(3, 31， 41)和/或第二绝缘层(17)和/或第三绝缘层(21)是二氧化硅层。
13、 一种制造复合材料晶片、特别是硅上硅型晶片的方法，该方法 包括以下步骤a) 提供具有第一晶体取向的施主衬底(51)，b) 在所述施主衬底(51)中形成预定的分离区(7)，c) 提供具有与所述施主衬底(51)的所述晶体取向不同的晶体取向 的操作衬底(53)，d) 将所述施主衬底(51)附接到所述操作衬底(53)上，以及e) 在所述预定的分离区(7)处分离所述施主衬底(51)，由此将所 述施主衬底(51)的层(55)转移到所述操作衬底(53)上以形成复合 材料晶片(llf)，并且，'其中，重复所述方法超过三次，优选地重复五次到十次，其中，将 已经转移了所述层(55)的所述施主衬底作为施主衬底进行再利用。
14、 根据权利要求13所述的方法，其中，在步骤d)中，附接直接 发生在所述施主衬底(51)的表面。
15、 一种在根据权利要求1至权利要求14中任一项所述方法中的任 一方法的过程中获得的再利用的施主衬底。
全文摘要
本发明涉及制造复合材料晶片的方法，特别是涉及制造绝缘体上硅类型的晶片的方法，该方法包括以下步骤提供施主衬底；形成绝缘层；提供操作衬底；在所述施主衬底中创建预定的分离区；将所述施主衬底附接到操作衬底；以及在所述预定的分离区分离所述施主衬底，以获得所述复合材料晶片。为了能够在随后的制造操作中对所述施主衬底的剩余部分进行更频繁的再利用，本发明的特征在于设置在所述施主衬底上的所述绝缘层具有500的最大厚度，或者所述绝缘层是通过沉积来设置的或者所述绝缘层仅设置在所述操作衬底上。此外，本发明还公开了硅上硅型晶片的制作方法。
文档编号H01L21/70GK101558486SQ200880001113
公开日2009年10月14日 申请日期2008年1月16日 优先权日2007年4月27日
发明者奥列格·科农丘克, 帕特里克·雷诺 申请人:硅绝缘体技术有限公司