[发明专利]使用定向剥落在绝缘体结构上形成半导体的方法和装置

权利要求书

1.一种形成绝缘体上半导体(SOI)结构的方法，包括：

使施主半导体晶片的注入表面经历离子注入步骤以在界定所述施主半导体晶片的剥落层的横截面内形成削弱薄层；以及

在所述离子注入步骤之前、之中或之后使所述施主半导体晶片经历空间变化步骤，以使源于所述离子注入步骤的成核位点的密度沿X轴和Y轴方向中的至少一个方向跨削弱切片空间地变化。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述成核位点的最大局部密度出现在大约5x10⁵位点/cm²的削弱薄层的第一区域，而成核位点的最小密度出现在大约5x10⁴位点/cm²的削弱薄层的第二区域，其中所述第二区域沿X轴和Y轴方向中的至少一个方向与所述第一区域隔开。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述削弱薄层的第一区域内的所述最大成核位点密度是在所述削弱薄层的第二区域内的最小成核位点密度的至少10倍。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括使所述施主半导体晶片升温至足以在削弱薄层处从最高成核位点密度的一个点、边缘和/或区域引起分离的温度。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括使所述施主半导体晶片升温至足以因变于成核位点从最高密度至最低密度变化的密度定向地基本沿所述削弱薄层继续分离的又一温度。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，升高温度的时-温曲线以数秒为量级，以使沿削弱薄层从最高密度至最低密度的分离的传播发生在至少一秒内。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空间变化步骤包括沿X轴和Y轴方向中的至少一个方面空间地改变注入离子的剂量。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述空间变化步骤包括空间改变注入离子的剂量，由此沿所述施主半导体晶片的削弱薄层的起始边缘、起始点或起始区域存在充分高的剂量，并且在沿X轴和Y轴方向中的至少一个方向逐渐远离所述起始边缘、起始点或起始区域的位置存在相对较低的剂量。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述最低剂量是充分高剂量的70％-90％，在某些实施例中为至少80％。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述充分高剂量出现在沿削弱薄层的一个或多个边缘的起始点或起始区域内，而相对较低的剂量出现在沿X轴和Y轴方向两者逐渐远离所述起始点和起始区域的位置。

11.如权利要求7所述的方法，其特征在于：

所述施主半导体晶片是矩形；以及

所述空间变化步骤包括空间地改变注入离子的剂量以使充分高的剂量出现在所述施主半导体晶片的削弱薄层的至少两个边缘的每个边缘上，并且相对较低的剂量出现在从所述至少两个边缘朝向所述削弱薄层的中心逐渐远离的位置。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述空间变化步骤包括空间地改变注入离子的剂量以使充分高的剂量出现在所述削弱薄层的全部边缘上并且相对较低的剂量出现在朝向所述削弱薄层的中心的逐渐远离的位置。

13.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述空间变化步骤发生在所述离子注入步骤期间，并且所述离子注入步骤包括：

以基本不均一方式注入第一核素的离子以形成基本不均一分布的削弱薄层；以及

以基本不均一方式注入第二核素的离子，由此所述第二核素的离子致使原子迁移至所述削弱薄层，这导致跨所述削弱薄层空间变化的成核位点密度。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一核素的离子是氢而所述第二核素的离子是氦。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述以基本不均一方式注入第二核素离子的步骤包括注入所述第二核素的离子以跨所述施主半导体晶片空间地改变深度。