用于分解二氧化硅层的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及用于分解绝缘体上半导体式的结构中的二氧化硅层的方法。
【背景技术】
[0002] 如图1A和图1B所示的现有技术中已知的分解方法是用于分解在绝缘体上半导体 式的结构5中的二氧化硅层1的方法，该结构从其背面6至其正面7包括支撑衬底8、二氧 化硅层9以及半导体层10。
[0003] 正面7对应于半导体层10的自由表面。
[0004] 本领域技术人员将在Kononchuk的文章（Kononchuk等，NoveltrendsinSOI technologyforCMOSapplications,SolidStatePhenomena,Vols. 156-158 (1010) pp.69-76， 以及Kononchuck等，InternalDissolutionofBuriedOxideinSOI Wafers,SolidStatePhenomena,Vols. 131_133(2008)pp. 113-118)中找到对这样的方法 的技术描述。
[0005] 该分解方法可以在图2所示的炉1中实施，其中支架4上承载了多个结构5,使支 架4适于以在每个结构5之间为预定的距离（一般而言，几毫米）的方式承载结构5,而结 构5的正面7对着与所述正面7相邻的结构5的背面6。
[0006] 结构5处于非氧化性气氛中。
[0007] 非氧化性气氛通过连续的惰性气体流或还原性气体流提供。
[0008] 惰性气体流通过入口2进入炉1，并且通过出口3从炉1排出。
[0009] 使用这样的热处理导致包括在二氧化硅层9中的氧原子扩散经过半导体层10。
[0010] 所述氧原子与半导体层10的反应产生包括一氧化半导体（ScO)的挥发性产物。
[0011] 然而，存在于结构5的表面上的气体（尤其是所产生的挥发性产物）对分解具有 影响。
[0012] 因此，当一氧化半导体在结构5的表面上的浓度增加时，一氧化半导体使得分解 反应变慢。
[0013] 现在，炉1的气氛的成分不是均匀的。
[0014] 这是因为，由于结构5之间的很小的间距，所以挥发性产物仅通过扩散在结构5的 边缘排出。
[0015] 这导致挥发性产物在结构5的表面的中心的聚积大于在结构5的边缘的聚积。
[0016] 这意味着，分解反应在结构5的外围比在结构5的中心更快。
[0017]另外，炉1的气氛是通过恒定的惰性气体流或还原性气体流获得的。
[0018] 从其到炉1中的入口2到其排出口3,气体流携带了至少一些挥发性产物。
[0019] 结果，在气体流经过炉1的路径中，气体流开始载有挥发性产物。
[0020] 因此，依据结构在炉中的位置，结构接收到不同的挥发性产物浓度。
[0021] 最后，气体流可能包含少量的氧。
[0022] 因为完全使气体流中不存在氧需要使用非常复杂的装置，所以容许在进入炉的气 体流中的小百分比的氧。
[0023] 包括在炉1的气氛中的氧限制了二氧化硅层9的分解，并且使得半导体层10的自 由表面的粗糙度变差。
[0024] 包含在气体流中的氧优先与接近气体入口 2的结构5反应。
[0025] 因此，从炉1的入口 2到出口 3,气体流耗尽了氧。
[0026] 这种炉1的气氛的不均匀性导致结构5的特性的显著的变化性。
[0027] 该分解方法的主要缺点是，炉1的气氛的不均匀性导致二氧化硅层9和半导体层 10的厚度均匀性下降，如图1A所示。
[0028] 这是因为，在热处理结束时，在结构的中心处的二氧化硅层9的厚度和半导体层 10的厚度大于在结构的边缘处的二氧化硅层9的厚度和半导体层10的厚度。
[0029] 该分解方法的另一缺点是，包含在炉1中的全部绝缘体上半导体式的结构5是不 均一的。
[0030] 这是因为，在一个结构5与另一个结构5之间，二氧化硅层9不是以相同的比例分 解的。
[0031] 在包含一个结构5的炉1中不会观察到上述缺点。然而，考虑到相对长的热处理 时间并出于经济原因，从工业的角度看，不可能设想在仅包含一个结构5的炉1中执行这样 的方法。
[0032] 然而，一些应用需要依靠厚度小于50nm的二氧化硅层9,从而能够施加例如在半 导体层10之中或之上制造的器件上加载的电压。于是，对所述二氧化硅层的厚度的非常精 确的控制是必须的。
[0033] 另外，由术语FDS0I(代表"全耗尽绝缘体上硅（FullyD印letedSiliconOn Insulator) "）所表示的结构5对于制造例如FDM0S(全耗尽金属氧化半导体）晶体管（其 沟道形成在半导体层10之中或之上）的电子元件是尤其有益的。
[0034] 由于半导体层10的极小（finesse)的厚度（即，12nm左右），取决于该厚度的晶 体管的阈值电压（一般表示为Vt)对于半导体层10的厚度的变化非常敏感。
[0035] 因此，本发明的一个目的是提出一种分解二氧化硅层的方法，其提供对半导体和 二氧化硅层的厚度的精确控制。
【发明内容】
[0036] 本发明的目标是完全或部分地克服上述缺点，本发明涉及一种用于分解绝缘体上 半导体式的结构中的二氧化硅层的方法，所述结构从其背面至其正面包括支撑衬底、二氧 化硅层和半导体层，所述分解方法在炉中实施，在所述炉中，支架上承载多个结构，支架适 于维持每个结构之间的预定的距离，结构的正面对着与所述正面相邻的结构的背面，炉的 气氛是非氧化性气氛，所述分解方法使包含二氧化硅层中的氧原子扩散经过半导体层，并 且产生所述氧原子与半导体层的反应所形成的挥发性产物，所述方法的特征在于，炉包括 陷阱，所述陷阱适于与挥发性产物反应，以便降低至少一个结构的平行于正面的挥发性产 物的浓度梯度。
[0037] 在本文中，竖直方向定义为垂直于炉安装所在的地面。术语"上"和"下"相对于 该竖直方向而定义。
[0038] 平行于结构的正面的挥发性产物的浓度梯度指的是，在结构的正面和与所述正面 相邻的结构的背面之间的空间中、在平行于结构的正面的平面中的方向上的挥发性产物的 浓度变化。
[0039] 相对地，垂直于结构的正面的挥发性产物的浓度梯度限定为，在结构的正面和与 所述正面相邻的结构的背面之间的空间中、在垂直于结构的正面的方向上的挥发性产物的 浓度的不均匀性。
[0040] 因此，在炉中的设置适于与挥发性产物反应的陷阱能够吸收所述产物。
[0041] 其结果为平行于每个结构的正面的挥发性产物的浓度梯度减小。
[0042] 因此，二氧化硅层的分解动力学在结构上的每个点处基本相等。
[0043]另外，挥发性产物的吸收使得能够在每个结构的正面附近具有基本上相同的挥发 性产物的浓度。
[0044] 从而，从一个结构到另一个结构，该分解方法是基本均匀的。
[0045] 根据一个实施方案，陷阱设置在绝缘体上半导体式的结构的背面上。
[0046] 从而，陷阱尽可能地靠近每个结构的正面。
[0047] 陷阱与结构的正面的这样的接近状态提供对挥发性产物的更好的捕获效果。
[0048] 另外，每个结构的正面均匀地暴露于包括陷阱的层。
[0049] 在每个结构的表面上的挥发性产物的浓度因而更加均匀，并因此减小了平行梯 度。
[0050] 此外，陷阱紧邻每个结构的正面进行设置限制了通过气体流进入的挥发性产物的 量。
[0051] 因此，分解方法的动力学对于每个结构基本是等同的。
[0052] 从而，因为分解反应不再受连续的结构分开的距离所限制，所以能够增加炉的装 载能力，以执行分解方法。
[0053] 另外，该实施方案不需要对炉进行任何修改。
[0054] 根据一个实施方案，设置在背面上的陷阱设置于层中，该层具有大于30nm的厚 度，优选为具有大于50nm的厚度。
[0055] 根据一个实施方案，陷阱设置