[发明专利]用于制造电子领域中的衬底的修整方法

说明书

技术领域

本发明涉及修整用于微电子和/或光电子应用的半导体衬底的表面的方法。本发明特别涉及绝缘体上半导体(SeOI)类型的衬底的制造。

背景技术

SeOI衬底目前用于电子工业中。SeOI衬底包括例如绝缘体上硅(SOI)或绝缘体上锗(GeOI)。

SeOI衬底的制造可采用各种方法，特别是包括在初始衬底(即所谓的施主衬底)的厚度中形成弱化区，以及在该施主衬底(donor substrate)与接收衬底(receiving substrate)装配之后，在该区中形成断裂的方法。因此该SeOI类型衬底至少包括两层，一层来自施主衬底，另一层来自接收衬底。

Smart Cut^TM方法是该方法的一个已知示例。特别地，在大量已经发表的文献中都可以找到关于这类方法的细节，例如从Jean-Pierre Colinge所著的“Kluwer Academic Publishers”发行的教科书“Silicon-on-Insulator technology：material tools VLSI，second edition”(绝缘体上硅技术：材料工具VLSI，第二版)第50和51页摘录的内容。

用于制造SeOI的方法特别允许在衬底的其中一个面上获得有用层(例如硅)，所述有用层具有自由表面。“自由表面”的意思是暴露给外界环境的衬底的层的表面(与接合面相反，接合面与另一层或另一元件的表面接触)。

在修整步骤之前，有用层的自由表面通常不是完全平滑的，并具有一定的粗糙度。自由表面的粗糙度特别是由于制造方法的某些步骤造成的。制造步骤可例如是施主衬底的断裂步骤。也可以是接收衬底的面上的缓冲层的生长，所述缓冲层例如为硅-锗(SiGe)层。那么就需要平滑衬底的自由表面，这是在所述修整步骤中完成的。

粗糙度通常以平均平方值表示，即所谓的RMS(均方根)值，或者以所谓的PSD(功率谱密度)表示。举例来说，目前所知的粗糙度标准应为RMS值不超过5埃。

可以通过原子力显微镜(AFM)来进行粗糙度测量。用这种设备，可在由AFM显微镜的尖端扫描的表面上测量粗糙度，该表面的范围从1x1μm²到10x10μm²，较少到50x50μm²，甚至到100x100μm²。通常，粗糙度被称为“高频”或“低频”粗糙度。所谓高频粗糙度对应于小尺寸的扫描表面(1x1μm²量级)。所谓低频粗糙度对应于较大尺寸的扫描表面(10x10μm²量级或更高)。

用于制造SeOI的修整步骤包括平滑SeOI衬底的自由表面，从而清除先前定义的所述粗糙度，更特别地采取诸如化学机械抛光(CMP)或利用快速热退火(RTA)的平滑处理等方法。也可将CMP和RTA结合。

CMP是将机械摩擦和化学作用相结合的抛光方法。特别地，CMP的原理是通过化学作用转化要被抛光的表面，然后通过机械研磨将该转化的表面去除。

CMP的缺点是化学作用直接施加于自由表面上，这可能在所述自由表面上造成有害的效应，例如在锗表面上形成孔。

CMP的另一缺点是可能导致衬底的有用层的厚度不均匀。

例如从文献KR2000 0060787和图6-8所示可知，已知一种用于平滑包含有用硅层4的衬底1的自由表面的修整方法，所述方法包括形成覆盖硅层4的氧化物层32的步骤，CMP抛光所述氧化物层32的步骤，以及氧化衬底1的另一步骤，其目的是确保硅层4的表面34的平滑。

待平滑的硅层4的表面34包括峰(高度最大值)和谷(高度最小值)。

在该方法中，形成1μm和5μm之间的大厚度的氧化物层32，覆盖有用层4。

假定由CMP抛光造成的厚度不均匀性随着待抛光的层的厚度而增加，显然当完成具有1μm和5μm之间的大厚度的氧化物层的CMP抛光时，被抛光的氧化物层32的表面33具有显著的不均匀性，即低频厚度变化，如图7所示。

因此在该方法中，在抛光步骤完成时获得的被抛光的氧化物层32的特征是由于CMP抛光作用造成的强烈不均匀的厚度。

因此硅层4的表面34的某些峰比其他部分更接近于氧化物层32的表面33。

这意味着，在接下来的衬底1的另一氧化步骤中，最接近于表面21的峰比其他峰氧化得更多，如图8所示。

最后，有用层4的表面34的平滑因此是有缺陷的。因此利用该方法，不能在有用层4的整个表面34上获得低粗糙度。