[发明专利]位于包含氧化物层的结构体中的键合界面的稳定化方法及所得结构体

说明书

技术领域

本发明属于应用于电子学、光学和/或光电子学领域的结构体的制造范畴。

更具体而言，本发明涉及位于下述结构体中的键合界面的稳定化方法，所述结构体包含在活性层和受体衬底之间的隐埋氧化物层，所述键合界面通过分子粘附(molecular adhesion)获得。

背景技术

上述多层结构体的制造通常需要使用多个晶片或衬底之间的键合和层转移的方法。

在各种键合方法中，一种被称为“分子键合粘附”的方法包括使待键合的表面直接紧密接触，而在这些表面之间不放置任何其他材料。在此情况下，据称键合因两个表面之间的“分子粘附”而发生。

特别而言，该方法可以有利地制造缩写为SeOI(其表示“绝缘体上半导体”)的结构体或缩写为SOI的类似结构体；在SeOI中，绝缘层(通常为氧化物)插在半导体材料薄膜和受体衬底之间；在SOI中，薄膜由硅制成。

该方法还可以制造缩写为SOI UTBOX的结构体(其表示“绝缘体上硅-超薄隐埋氧化物”)，其中，在硅层和受体衬底之间有厚度大于1nm且小于或等于50nm(50纳米)、或甚至小于或等于20nm的隐埋氧化物层。

这种SeOI、SOI或SOI UTBOX结构体可以通过例如以下方式来制造：将来自供体衬底的半导体材料(例如硅)层键合到覆盖有氧化物层的受体衬底上，并随后使所述供体衬底脱离(detach)，从而将半导体材料层转移至所述氧化物层上。所获得的结构体具有位于氧化物层和半导体材料层之间的键合界面。

不过，为了防止在脱离退火过程中出现氢鼓泡，特别是对于SOI UTBOX而言，有利的是用以下方式制造这些结构体：将覆盖有氧化物层的供体衬底键合到也覆盖有氧化物层受体衬底上。键合后，这两个氧化物层即形成仅一层。

然而，在对如此获得的SOI UTBOX结构体进行精整(finishing)处理后，观察到氧化物/氧化物键合界面的不完全稳定化(或强化)，这很可能是因为在该界面处俘获了水。

这种不完全稳定化能够干扰用这些结构体制成的、包含所述超薄的隐埋氧化物层的电子设备或组件的性能。

但是，对于某些应用而言，隐埋氧化物(BOX)层起到重要的电学作用(例如，在“接地面”或“背栅”型构造中)。

任何能够损坏BOX的电性质(尤其是界面处的电荷密度(本领域技术人员将其简称为“Dit”)和氧化物的电荷(其简称为“Qbox”))的缺陷，或任何能够损害其均一性的缺陷，随后都证实会具有很高的破坏性。

为了确保得到令人满意且可重现的电性能，有必要使键合界面完全稳定化，不论其形成在两个氧化物层之间还是形成在一个氧化物层和一个硅层之间。

稳定化是反映出两个已键合层之间建立原子键(共价键)的微观现象，且其在整个键合界面上是均一的。

现有技术中已知的针对SOI衬底的处理包括在高于1100℃的温度下进行数小时的稳定化退火。

这种退火使制造过程变长并变得复杂，而且还增加了成本。此外，这种退火能够致使衬底薄膜的品质降低。实际上，在超过1000℃时，在衬底和用来在炉中支持该衬底的设备之间的接触点处会出现局部化应力区，由此会产生被称作滑移线的缺陷。

此外，在一些包含具有不同热膨胀系数(CET)的不同衬底材料的异质结构体中，例如在蓝宝石上硅(SOS)中，氧化物SOI层和蓝宝石层之间的分子键合粘附并未强到足以保证最终的层转移具有良好品质，特别是在热稳定化步骤中。该步骤对于确保在盘片的整个表面上具有足够强的键合能而言是必要的，从而使得随后能够进行磨光步骤。热稳定化需要使两个已键合衬底经历升温(100℃～180℃)。由于其CET不同，升温造成键合部的强烈弯曲，并在键合界面引发应力，对于圆形衬底而言，该应力主要集中在已键合区域的边缘。这种应力积累会使已键合衬底分离，并导致转移品质下降和缺陷。

有鉴于此，本发明的目的是提供一种通过分子粘附而使键合界面稳定化的方法，该方法不会表现出现有技术中的上述缺点。

为此目的，本发明涉及一种位于下述结构体中的键合界面的稳定化方法，所述结构体应用于电子学、光学和/或光电子学领域，并包含在活性层和受体衬底之间的隐埋氧化物层，所述键合界面通过分子粘附获得。

根据本发明，所述方法包括：用由激光提供的光能流(light energy flux)照射所述结构体，以使导向所述结构体的所述光能流由能量转化层吸收并在该层中转化为热，并且所述热朝向键合界面扩散到所述结构体中，由此使所述键合界面稳定化。