气氛相接触的氧化物为止。该蠕 变热处理还引起对晶片表面上所存在的洞穿缺陷处的埋入氧化物的遮蔽。
[0100] 覆盖氧化物的半导体材料的厚度与将要分解的氧化物的厚度相比必须足够大，以 防止氧化物在分解处理过程中由于半导体层在该处理过程中的上述减薄而暴露或者变得 在形态上不稳定。已知在氧化物厚度e的分解过程中，表面层的大约e/2的厚度被腐蚀。因 此必须准备厚度为将要分解的氧化物层的至少两倍的表面层，以避免在该分解过程中露出 氧化物层并且导致三点接触的开始：氧化物/表面层/处理环境。
[0101] 优选地，在将要分解的氧化物和表面层之间选择大于二的厚度比，例如六或七。
[0102] 因此，优选的是，绝缘体层与半导体材料的上方层相比具有相对较小的厚度（例 如，对于70nm的薄层而言，埋入氧化物为10nm)。该配置有助于埋入层被半导体层的蠕变封 闭。因此，在蠕变之后，埋入氧化物先前暴露的外周部分及其附近的半导体层的厚度可能大 于10nm，甚至为50nm或更多。
[0103] 此外，绝缘体层相对较小的厚度可以缩短所需要的分解时间。因此，可以选择介于 5nm和50nm之间、典型地介于10nm和25nm之间的绝缘体厚度。
[0104] 然后，如上文所述来应用热分解处理，以实现氧化物的分解，而不导致结构的外周 退化。必须避免或者限制蠕变步骤和分解步骤之间的中间步骤，以免露出埋入氧化物（通 过例如牺牲氧化或其它平滑热处理等等减薄）。不过，如果不会导致被处理的层过多减薄的 话，可以容许一些清洗或牺牲氧化处理。
[0105] 在电子显微镜下，不同的处理之后的SOI边缘的剖面显示下列特点：
[0106] -热处理之前的清洗：露出"侧面的（lateral) "氧化物；
[0107]-该热处理之后：蠕变现象的有效性得到证明；
[0108] _通过上述结构的氧化/还原使薄半导体层的厚度达到所需的最终厚度的减薄步 骤之后，观察到埋入氧化物没有暴露。因此，结构可以经受分解处理，而没有导致脱湿现象 的风险。
[0109] 根据本发明的方法的实施例的最后一种变形，参考图6至图8,在分解处理之前， 以上文所述的同样的方式对绝缘体上半导体型（SOI)结构应用所谓的蠕变热处理，其中所 述结构从其底部到其表面接连包括载体衬底1、氧化物层2和半导体层3,所述结构还包括 露出氧化物层2的环4。
[0110] 该蠕变热处理包括对结构施加大约1200°C的温度，持续时间小于3分钟，优选地 在诸如氢和/或氩的中性或还原气氛中执行所述蠕变热处理。
[0111] 参考图7,所述蠕变热处理导致半导体层3的蠕变，直到其覆盖近乎整个环4为止， 即直到所述层3的半导体覆盖起初与气氛相接触的绝大部分氧化物为止。在该特殊实施例 中，在蠕变热处理之后，半导体层3覆盖氧化物层2的侧面；但所述氧化物层2的上边缘仍 然与气氛相接触。
[0112] 之后，参考图8,该方法包括在环4上形成掩模5的步骤，以便完全覆盖氧化物层 2,即覆盖氧化物层2在蠕变热处理之后与气氛相接触的所有部分。
[0113] 所述掩模5是由对氧扩散形成阻挡并且耐受分解热处理的条件的任意材料获得 的。另外，所述掩模5是使用诸如上文所述的任意合适的方法形成的。
[0114] 然后，诸如上文所述来应用分解热处理，以获得氧化物的分解，而不会在结构的外 周导致缺陷，之后可以通过蚀刻或者本领域技术人员已知的任何其它的适当方式来去除掩 模5。
[0115] 最后，上述示例显然只是根据本发明的方法的特殊实例，它们不会对本发明的应 用领域构成限制。
[0116] 特别地，当SOI型结构的上层的厚度相对较薄，并且在热处理过程中，处理温度和 半导体层的厚度可能会导致薄层的脱湿现象时，本发明应用于对所述SOI型结构所进行的 任意热处理。
[0117] 示例 1 :
[0118] 具有4nm的最终埋入氣化物层的SOI衬底的制i告
[0119] 首先，制造具有10nm的氧化物层和3000nm的薄层的SOI。这是通过如下方式实现 的：
[0120] -在施主衬底中注入离子，通过10nm的氧化物层键合到受主衬底上，并且沿注入 区域分割（标准SmartCut方法，注册商标）；
[0121] -进行"RTA"（快速热处理），以使表面平滑并且"封闭"外周区域上（以及晶片的 表面上的洞穿缺陷处）的埋入氧化物；
[0122] -对层进行牺牲氧化，以使表面层达到2000A的最终厚度。已证实，该步骤不会 导致外周区域的埋入氧化物暴露；
[0123] -在1200°C进行大约3小时的分解热处理，以达到4nm的埋入氧化物厚度。
[0124] 在分解处理之前和之后，最终的产品无论是在晶片的中心处还是在其外周上都不 会看到缺陷数量的恶化。
[0125]示例 2
[0126] 提供包括300nm的薄层和10nm的埋入氧化物的S0I衬底。
[0127] (使用常规光刻步骤）形成分解掩模（dissolutionmask)，以遮蔽将要保留其中 的氧化物层的区域。掩模还在晶片的外周部分延伸（在氧化物侧面每一侧延伸几微米）。
[0128] 然后，在1150°C执行1小时的分解热处理，以使掩模开口处的埋入氧化物完全消 失。
[0129] 然后去除掩模，确定最终缺陷没有恶化。
【主权项】
1. 一种处理绝缘体上半导体型结构的方法，所述结构连续包括载体衬底（I)、氧化物 层（2)和半导体材料的薄层（3)，所述结构具有露出所述氧化物层（2)的外周环，所述方法 包括在中性或受控还原气氛中应用主要热处理，其特征在于，所述方法在所述主要热处理 之前包括通过至少在埋入氧化物的暴露外周部分和半导体层（3)的外周部分上形成掩模 来覆盖至少所述氧化物层（2)的暴露外周部分的步骤，所述主要热处理是在受控的时间和 温度条件下进行的，以便促进所述氧化物层（2)的至少一部分氧通过薄半导体层（3)扩散， 从而导致所述氧化物层（2)的厚度的受控降低。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主要热处理为平滑热处理。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述主要热处理之前直接应用另外的 所谓的蠕变热处理，以在所述氧化物层（2)的暴露外周部分上导致半导体层的蠕变。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述蠕变热处理是通过在1200°C的最终 温度下快速地应用热处理来进行的。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述蠕变热处理是以大于20°C /秒的升 温速率进行的。6. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述蠕变热处理在所述最终温度下执行 小于3分钟的时间。7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化物层（2)具有IOnm的厚度，而所 述薄层（3)的厚度比所述氧化物层（2)的厚度至少大十倍。8. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述蠕变热处理是在氢和/或氩气氛中进 行的。9. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述主要热处理之前和/或在所述蠕变 热处理之后，在埋入氧化物的暴露外周部分上形成掩模。10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述掩模是在所述半导体层（3)上局部 形成的，以允许热处理步骤中的局部分解。11. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体材料层（3)是由硅制成的。12. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化物层（2)是由二氧化硅制成的。
【专利摘要】本发明涉及一种分解绝缘体上半导体型结构的外周环中的氧化物层的方法。本发明提供了一种处理绝缘体上半导体型结构的方法，所述结构接连包括载体衬底、氧化物层(2)和半导体材料的薄层(3)，所述结构具有露出所述氧化物层(2)的外周环，所述方法包括在中性或受控还原气氛中应用主要热处理。所述方法在所述主要热处理之前包括覆盖至少所述氧化物层(2)的暴露外周部分的步骤，所述主要热处理是在受控的时间和温度条件下进行的，以便促进所述氧化物层(2)的至少一部分氧通过薄半导体层(3)扩散，导致所述氧化物层(2)的厚度的受控降低。
【IPC分类】H01L21/324, H01L21/3105, H01L21/762
【公开号】CN105006448
【申请号】CN201510349206
【发明人】D·朗德吕, F·格里蒂, E·吉奥特, O·科农丘克, C·韦蒂祖
【申请人】Soitec公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2009年12月30日
【公告号】CN102292809A, EP2382657A1, US9136113, US20110275226, US20140030877, WO2010083933A1