[发明专利]对结构进行退火的退火过程

说明书

技术领域

本发明涉及在氧化气氛中退火的领域，特别是在通过将至少一个层转移到支撑衬底上而获得的诸如BSOI(键合绝缘体上硅)结构的多层半导体结构或衬底(也被称为多层半导体晶片)的制造过程中所使用的氧化气氛中的退火。

背景技术

参考图1A至图1F描述用于制造多层结构的已知过程的示例。

如图1A和图1B所示，通过组装例如由硅制成的第一晶片101和第二晶片102来形成复合结构100。这里的第一晶片101和第二晶片102具有相同的直径。当然，它们也可以具有不同的直径。

可以在使晶片接触之前，在一个或全部两个晶片101和102上形成另外的氧化层(未显示)，特别是当制造SOI(绝缘体上硅)结构时更是如此。

第一晶片101具有倒角边(chamfered edge)，即包括顶部倒角(chamfer)104和底部倒角105的边缘。

这些倒角的作用是更容易处理晶片以及防止尖锐边缘可能会发生的边缘剥落，这种剥落是晶片表面上的颗粒污染物的来源。

在此处描述的示例中，使用本领域技术人员公知的直接键合(分子粘结)技术来制造晶片组件。

一旦完成键合步骤，复合结构100经历稳定化退火，其目的是加强第一晶片101和第二晶片102之间的键合以及在这两个晶片上覆盖保护氧化层。

为此目的，在氧化气氛中执行稳定化退火(stabilizing anneal)以便在复合结构100的整个暴露表面上形成氧化层110(图1C)。氧化层100因此构成保护复合结构免受化学蚀刻、特别是后续的工艺操作中的化学蚀刻的保护层。

然后对结构100进行修整，主要是去除层106的包括倒角105的环形部分(图1D和图1E)。

因为倒角105的存在阻碍了第一晶片和第二晶片在其外周处的良好接触，因此这种修整是必要的。因此存在转移层薄弱地键合到第二晶片上或者完全没有键合到第二晶片上的外周区域。转移层的该外周区域必须被去除，因为其易于以不受控制的方式破裂以及通过不希望的碎片或颗粒来污染结构。

优选地使用叫做混合修整的修整，该修整是通过完全的机械作用或者通过完全的机械加工来执行第一修整步骤(图1D)，之后执行用于修整第一晶片的剩余厚度(图1E)的至少一部分是非机械的第二修整步骤。该第二修整步骤通常对应于关于晶片101和/或晶片102上形成的氧化层选择的化学修整。混合修整特别防止转移层与第二晶片之间的键合界面以及转移层本身这两处的剥落。

在此处所设想的示例中，化学修整步骤为化学蚀刻，也被称为湿法蚀刻。根据要被蚀刻的材料来选择化学蚀刻液。在该示例中，使用本领域技术人员公知的TMAH或KOH蚀刻液，该溶液特别蚀刻硅。

然后可减薄第一晶片101以便形成具有预定厚度e的转移层106(图1F)。该厚度e可达到例如大约10μm。

复合结构100在修整操作之前的氧化(图1C)防止第二晶片102在化学修整步骤中被TMAH溶液化学蚀刻。氧化层110还保护第一晶片101的表面在被减薄之前免受修整化学蚀刻。

但是，申请人观察到在化学修整步骤之后得到的复合结构边缘处出现缺陷。

更具体而言，所观察到的缺陷是在复合结构的第二晶片的边缘(或边缘表面)上分布的缺口。

这些缺口是制造者不希望出现的，因为它们例如可能是第二晶片的剥落的来源，这些剥落很可能污染第一晶片的暴露表面。更一般而言，这些缺陷证明，非优化的制造过程以及作为结果的这样制造的多层结构是较无吸引力的。此外，这些缺陷还可能在这些有缺陷的复合结构上的补充技术步骤中(例如在第一晶片的暴露表面上的微部件的制造过程中)引起各种问题。

因此有必要制造不存在这种缺陷的复合结构，即使当用于加工这些结构的过程包括一个或多个执行化学蚀刻的步骤时也是如此。这种化学蚀刻可以特别但不限于在对第一晶片的修整或减薄操作过程中出现。

文件US2009/170287(D1)涉及用于使用劈裂技术来转移层从而制造SOI衬底的过程。在接连的退火之间执行很多个工艺步骤(键合、加热处理、剥离、蚀刻、氧化)，从而作为结果，在D1中经历每个退火的不是同样的结构。该文件公开了制造过程中的不同时刻的局部氧化。

发明内容

为此目的，本发明提供一种对包括至少一个晶片的结构进行退火的退火过程，所述退火过程包括在氧化气氛中对所述结构进行退火以便在所述结构的至少一部分暴露表面上形成氧化层的第一步骤，所述结构在第一位置与保持器接触，其特征在于，所述过程还包括：