[发明专利]分离装置、分离方法及制造半导体衬底的方法

说明书

本发明涉及一种部件分离装置和方法及制造半导体衬底的方法。

具有SOI(绝缘体上的硅)结构的衬底(SOI衬底)已知为绝缘层上具有单晶Si层的衬底。利用这种SOI衬底的器件具有许多利用普通Si衬底所不能得到的优点。以下是这些优点的例子。

(1)由于容易介质隔离，所以可以提高集成度。

(2)可以提高耐辐射性。

(3)由于杂散电容小，所以可以提高器件的工作速度。

(4)不需要阱步骤。

(5)可以防止闩锁。

(6)通过薄膜形成，可以形成完全耗尽型场效应晶体管。

由于SOI衬底具有上述种种优点，对其形成方法的研究已进行了几十年。

关于一种SOI技术，长时间来只知道一种Si利用CVD(化学汽相淀积)法异质外延生长于单晶兰宝石衬底上的SOS(兰宝石上的硅)技术。这种SOS技术已经成为最成熟的SOI技术。然而，例如由于晶格失配，在Si层和底层兰宝石衬底间的界面处产生了大量晶体缺陷，构成兰宝石衬底的铝混在Si层中，这种衬底昂贵，且不能获得大面积，所以到目前为止，SOS技术仍不能实用。

SOS技术后，出现了利用掩埋氧化层的SOI技术。关于这种SOI技术，检查了种种方法来减少晶体缺陷或降低制造成本。这些方法包括在衬底中离子注入氧从而形成掩埋氧化层的SIMOX(离子注入氧分离)法，通过氧化膜键合两晶片，并抛光或腐蚀一个晶片从而在氧化膜上留下薄单晶硅层的方法，从具有氧化膜的Si衬底表面离子注入氢到一定深度，将该衬底与另一衬底键合，通过加热等在氧化膜上留下薄单晶硅层，并剥离键合衬底中的一个(另一衬底)的方法。

本申请人在日本专利申请公开5-21338中公开了一种新SOI技术。按该技术，在具有多孔层的单晶半导体衬底上形成无孔单晶层(包括单晶硅层)，得到第一衬底，将第一衬底通过绝缘层(SiO₂)键合到第二衬底上。然后，在多孔层分离衬底，从而将无孔单晶层转移到第二衬底上。由于该SOI层的膜厚均匀性好，可以降低SOI层的晶体缺陷密度，SOI层的表面平面性好，不需要昂贵的特殊规格的制造设备，且可以利用单一制造设备制造具有几百埃到10微米厚的SOI膜的SOI衬底，所以很有益。

本申请人在日本专利公开7-302889中公开了一种技术，键合第一和第二衬底，不使第一衬底破裂地分离第一和第二衬底，使分离的第一衬底表面光滑，在第一衬底上形成多孔层，并再利用该衬底。由于不浪费第一衬底，所以该技术在极大降低制造成本和简化制造工艺方面很有利。

例如，在日本专利公开5-21338中公开的方法中，即通过绝缘层键合多孔层上具有无孔单晶Si层的第一衬底和第二衬底得到键合衬底，在多孔层分离键合衬底，从而将形成于第一衬底侧上的无孔层转移到第二衬底上，分离键合衬底叠片的技术非常重要。

例如，在分离键合衬底叠片时，如果在除作分离层的多孔层外的部分分离，则将用作有源层的无孔层(例如单晶硅层)会破裂，所以不能得到所需要的SOI衬底。

本发明考虑到上述情况，其目的是防止在分离盘形部件例如键合衬底叠片时产生任何缺陷。

根据本发明的的第一方面，提供一种分离其内具有分离层的盘形部件的分离装置，其特征在于包括：固定机构，用于固定盘形部件，同时绕垂直于分离层的轴旋转盘形部件，流体喷射部分，用于将流体流注入到由固定部分固定的盘形部件的分离层，从而利用流体在分离层分离盘形部件，其中在分离盘形部件的外围部分时，盘形部件的旋转方向、流体的运动方向和喷射部分的位置保持满足以下条件，即，在流体注入到盘形部件的位置，盘形部件速度的运动方向分量为负值。

在根据本发明第一方面的分离装置中，例如，在分离盘形部件的外围部分时，喷射部分较好是喷射具有一定压力的流体，在该压力下，盘形部件的最外围部分因注入到盘形部件中的流体，从内向外分离。

根据本发明第一方面的分离装置较好还包括例如控制部分，用于控制从喷射部分喷射的流体的压力。

在根据本发明第一方面的分离装置中，控制部分较好是例如根据分离处理的进展改变流体的压力。

根据本发明第一方面的分离装置较好还包括例如驱动机构，用于使喷射部分沿分离层运动。

在根据本发明第一方面的分离装置中，例如，在分离盘形部件的外围部分时，驱动机构较好是调节喷射部分的位置，以便流体注入到外围部分中，在分离盘形部件中心时，驱动机构较好是调节喷射部分的位置，使流体注入到中心。