[发明专利]用于对半导体结构执行外延平滑工艺的系统和方法

说明书

提供了用于处理半导体结构的系统和方法。所述方法一般地包括确定用于半导体结构的器件层的期望去除图形轮廓，基于所述期望去除图形轮廓确定用在外延平滑工艺中的工艺参数组，以及通过对所述器件层的外表面执行外延平滑工艺而选择性地从所述器件层去除材料。

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年12月19日提交的编号为62/094,466的美国临时专利申请的优先权，该申请的公开内容通过引用被整体并入于此。

技术领域

本公开的领域一般涉及用于处理半导体结构的系统和方法，更具体地，涉及用于对绝缘体上硅结构执行外延平滑工艺的系统和方法。

背景技术

半导体晶片一般由单晶锭制备出，该单晶锭(例如，硅锭)然后被切分成单独的晶片。在一些应用中，可以使用多层结构(有时一般被称为多层结构或简称为晶片)。多层结构的常用形式为绝缘体上半导体结构，该绝缘体上半导体结构的最常用的形式之一为绝缘体上硅(SOI)晶片。SOI晶片通常包括硅的薄层，其位于电介质层(即，绝缘层)顶上，该电介质层继而被设置在衬底(即，处理晶片)上。通常，该衬底或处理晶片为硅。

制作SOI晶片的示例工艺包括在施主晶片的抛光前表面上沉积氧化物层。将颗粒(例如，氢原子或氢原子和氦原子的组合物)以特定的深度注入到施主晶片的前表面的下方。所注入的颗粒在施主晶片中的被注入的特定深度处形成裂开(cleave)平面。清洗施主晶片的表面以去除在注入工艺中沉积在晶片上的有机化合物。

然后，通过亲水接合工艺将施主晶片的前表面接合到处理晶片，以形成接合晶片。在一些工艺中，施主晶片和处理晶片通过将晶片的表面暴露于包含例如氧或氮的等离子体而接合在一起。在通常被称为表面活化的工艺中，暴露于等离子体修饰了表面的结构。然后，将晶片压在一起并且在其间形成接合。之后，沿着裂开平面从接合晶片分离(即，裂开)施主晶片，以形成SOI晶片。

产生的SOI晶片包括设置在氧化物层和处理晶片顶上的硅的薄层(裂开后保留的施主晶片的部分)。硅的薄层的裂开表面具有粗糙表面，其不适于最终用途应用。对表面的损伤可能是颗粒注入和硅的晶体结构中合成位错的结果。因此，需要额外的处理以平滑裂开表面。

用于使硅的表面层(即，裂开表面)平滑和变薄的已知方法包括退火、化学机械抛光、高温气相蚀刻的组合(即，外延平滑或“epi平滑”)以及在裂开表面上的牺牲氧化物层的形成。对于每个SOI晶片，这些平滑工艺通常使用相同的工艺参数进行。也就是，当前平滑工艺的处理条件通常不在同一批次内的SOI晶片之间进行调整。

对于大多数应用，当前用于SOI晶片的制造工艺已提供顶部硅层中令人满意的厚度均匀性。然而，对于某些应用，当前平滑工艺提供小于最优厚度均匀性的厚度均匀性，例如极薄SOI(ETSOI)应用或要求完全耗尽晶体管栅极的应用，因为对于这类应用，厚度均匀性要求有时更严格。例如，对于部分耗尽SOI(PDSOI)应用，工业规范允许30埃以上的顶层厚度均匀性，而对于完全耗尽SOI(FDSOI)应用，工业规范要求以下的顶层厚度均匀性。因此，对于使包括具有提高的厚度均匀性的硅层的SOI晶片的生产成为可能的SOI晶片处理系统和方法存在需要。

该背景技术部分旨在为读者介绍可能涉及到下面描述和/或要求保护的本公开的各方面的现有技术的各方面。相信该讨论有助于向读者提供背景信息，以利于更好地理解本公开的各方面。因此，应理解，这些陈述应被清楚地阅读，而不作为对现有技术的承认。

发明内容