[发明专利]用于处理绝缘体上半导体结构的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于处理连续包括支撑基板、半导体氧化物或氮氧化物的层和所述半导体的薄半导体层的绝缘体上半导体(SeOI)结构的工艺，其中，在受控的温度和时间条件下，在还原的氧气氛中应用热处理，以造成氧化物或氮氧化物层中的至少部分氧扩散穿过薄半导体层，由此导致掩埋的氧化物或氮氧化物层的完全或部分分解(即，消失)。

背景技术

有利地，可以局部应用以上提及的处理，即，以便部分或完全地分解SeOI结构的与所需图案对应的限定区域中的氧化物或氮氧化物层，同时保留其它区域中的初始氧化物或氮氧化物层。这随后被称作氧化物或氮氧化物层的“局部分解”。

要指明的是，表述“氮氧化物”被理解为意指具有通式(Se)O_xN_y的化合物，其中，Se是所考虑的半导体(例如，硅)的符号，并且其中，x和y分别是非零的氧含量和氮含量。氧化物对应于y＝0的情况。

依据这种处理步骤，可以得到如图1中所示的SeOI结构，该SeOI结构具有厚度可变的氧化物或氮氧化物层(在局部分解的情况下)，或者甚至可以得到如图2中所示的混合结构，即，包括保留了氧化物或氮氧化物层的“SeOI”区域和氧化物或氮氧化物层已完全分解的区域二者。

在氮氧化物层的情况下，氮还扩散穿过半导体的薄层，使得在分解处理之后，氧化物或氮氧化物转变成所考虑的半导体。

图1的SeOI结构包括支撑基板1、氧化物或氮氧化物层2(厚度已由于分解处理而局部减小)和薄半导体层3。

图2的混合结构包括支撑基板1和薄半导体层3，在支撑基板1和薄半导体层3之间，在某些区域中保留了氧化物或氮氧化物层2(从而允许形成“SeOI”区域)，而在其它区域中氧化物或氮氧化物层2已完全分解(允许形成标为B的体半导体区域)。

可以采用这种结构来制造在同一晶圆上需要不同基板的电子元件(例如，“存储器”元件和逻辑元件)。

换言之，能够对分别在同一芯片内的SeOI基板上和体基板上操作的电路进行共集成(co-integration)。

因此，局部分解的优点在于，为集成电路的制造商提供了包括“体”区域和“SeOI”区域的晶圆，使得将能够在这些区域上构造需要体区域的元件和需要SeOI区域的元件二者，同时保留集成电路的制造商的经尝试和经测试的技术。

具体来讲，局部分解技术的精确度使得可以将体区域和SeOI区域限定成元件级。

通常，通过在薄半导体层的表面上形成掩模，随后通过应用热处理来促使氧从氧化物或氮氧化物层向着半导体层的表面扩散，从而实现局部分解。

由于掩模通常由对氧扩散形成全部或部分阻挡的材料制成，因此氧可以容易地只穿过薄半导体层的被暴露区域，即，没有被掩模覆盖的那些区域。然而，在掩模允许氧部分扩散的情况下，确保了与因为没有掩模所以分解更容易的被暴露(无掩模)区域的分解速率相比低得多的分解速率。

文献WO 2008/114099描述了这种工艺，其中，通过氧化法得到掩模并且该掩模完全阻挡了扩散。

然而，使用这种掩模可能具有某些缺陷，包括在薄半导体层中在掩模边缘处出现沟槽。

这些沟槽可能存在以下几个成因：由于半导体造成掩模被润湿、掩模和半导体之间发生反应等等。

在每种情况下，半导体原子的表面迁移率高，这是产生这些沟槽的原因。

所述表面迁移率取决于温度和处理的减少或减弱的氧化气氛。

对于在薄半导体层上构造元件而言，这些形貌的缺陷是有害的，这些缺陷的深度可以达到半导体层的厚度。

具体来讲，掩模边缘缺陷放大了表面的表面形貌变化。

这种变化使得难以执行随后的电路构造步骤，并且可能导致半导体的去湿，即，失去在薄导体层中的凝聚力(cohesion)，从而发生分离，而在氧化物或氮氧化物层的表面上形成小滴(droplet)。

为了去除这些形貌缺陷或使这些形貌缺陷最少，难以想象到用于将表面平面化(以防止由于半导体层的下陷而造成高度差)的化学机械抛光，这是因为化学机械抛光将会去除半导体层太多的厚度，该层的初始厚度被选择为较小以有助于氧扩散。

此外，抛光往往会降低半导体层的厚度均匀度。

因此，寻求的是一种没有上述缺陷的、用于局部分解氧化物或氮氧化物层的工艺。

因而，本发明的一个目的在于提供一种局部分解工艺，在此工艺之后，薄半导体层表面的表面形貌得以改善。

发明内容