[发明专利]带有载流子俘获中心的衬底的制备方法

说明书

本发明提供了一种带有载流子俘获中心的衬底的制备方法，包括如下步骤：在半导体衬底中注入起泡离子，用于形成剥离层，并在绝缘层中注入改性离子，用于形成纳米团簇；提供一支撑衬底；以所述绝缘层为中间层，将所述支撑衬底与所述半导体衬底键合；对键合后衬底实施第一次热处理，使注入起泡离子的位置形成剥离层，并在剥离层的位置使所述半导体衬底发生剥离；对衬底实施快速热退火；对快速热退火后的半导体衬底实施第二次热处理，以加固键合表面并在改性离子的注入位置形成纳米团簇。

技术领域

本发明涉及半导体材料领域，尤其涉及一种带有载流子俘获中心的衬底的制备方法。

背景技术

现有技术中典型的带有绝缘埋层的衬底结构包括三层，依次是支撑层，支撑层表面的绝缘层，以及绝缘层表面的器件层。在一些应用场合，为了防止载流子被高能射线激发而向衬底外部迁移，需要在衬底中引入一层载流子俘获中心来俘获这些载流子，从而提高器件层中电子元件的电学性能。但实践中，为了引入该载流子俘获中心，需要通过注入等手段引入额外的改性离子，工艺非常复杂。复杂的制备工艺对器件层造成了晶格损伤从而降低器件层中电子元件的电学性能。因此，如何优化工艺以降低对器件层的晶格损伤，是现有技术亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种带有载流子俘获中心的衬底的制备方法，提高了器件层的晶体质量。

为了解决上述问题，本发明提供了一种带有载流子俘获中心的衬底的制备方法，包括如下步骤：在半导体衬底中注入起泡离子，用于形成剥离层，并在绝缘层中注入改性离子，用于形成纳米团簇；提供一支撑衬底；以所述绝缘层为中间层，将所述支撑衬底与所述半导体衬底键合；对键合后衬底实施第一次热处理，使注入起泡离子的位置形成剥离层，并在剥离层的位置使所述半导体衬底发生剥离；对衬底实施快速热退火；对快速热退火后的半导体衬底实施第二次热处理，以加固键合表面并在改性离子的注入位置形成纳米团簇。

可选的，所述快速热退火的升温速率大于5℃/秒，升至目标温度并保温5分钟以上。

可选的，所述第二次热处理进一步包括：第一退火步骤，所述第一退火步骤在含氧气氛中实施，本步骤在衬底表面形成氧化层，所述氧化层的厚度大于40nm；第二退火步骤，在第一退火步骤后实施，第二退火步骤的温度高于第一退火步骤。所述第一退火步骤的温度范围是900℃至1350℃。所述第二退火步骤的温度范围是1000℃至1350℃。

可选的，所述第一退火步骤在干氧环境中实施。所述第二退火步骤在无氧环境中实施。

可选的，所述改性离子为构成绝缘层的化学元素中的一种，或者所述改性离子为构成绝缘层的化学元素中的一种的同族元素。所述绝缘层的材料为二氧化硅，所述改性离子为硅或锗离子。

可选的，所述第一次热处理的温度范围是300℃至800℃。

可选的，所述支撑衬底的用于键合的表面上具有一氧化层。

可选的，进一步包括一减薄步骤，减薄与所述绝缘层键合在一起的半导体衬底，减薄的去除厚度为10nm-150nm，本步骤在第一次和第二次热处理之间实施，并可以在快速热退火之前或之后实施。

本发明的优点在于，在剥离之后实施快速热退火工艺对剥离表面处的位错进行修复，再进行热处理形成纳米团簇。形成纳米团簇的退火工艺时间长温度高，提前实施快速热退火以去除位错，防止位错在高温下向整个器件层生长，提高了最终的器件层的晶体质量。

附图说明

附图1所示是本发明一具体实施方式所述方法的流程图

附图2A至附图2G所示是本发明一具体实施方式的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的带有载流子俘获中心的衬底的制备方法的具体实施方式做详细说明。