[发明专利]半导体产品及其制造方法

说明书

本发明涉及半导体产品的制造方法，该半导体产品适合于用在制备半导体器件，滤波器，光发射器件，微型机械或光学部件，本发明尤其涉及包括将具有多孔层的多层结构分离成二个或多于二个部分的步骤的半导体产品的制造方法。

半导体产品指半导体晶片，半导体衬底和其它半导体部件。为本发明之目的，半导体产品包含那些在其上通过利用其半导体区域来形成或将形成一个或多于一个半导体器件的部件。

某些半导体产品包括形成在绝缘体上的半导体层。这种半导体产品将在下面较详细地讨论。在绝缘体上形成单晶Si半导体层的技术公知为绝缘体上半导体(SOI)技术，其已被许多研究人员进行研究，这是因为其提供了若干的优点，而这些优点是不能通过广泛用于制备普通Si集成电路的体Si衬底获得的。简言之，SOI技术提供的优点有：

(1)较易介质分离和可高度集成；

(2)优良抗辐射；

(3)降低浮置电容，适于高速操作；

(4)能省略阱步骤(well step)；

(5)防止闭锁(latcd-ups)；和

(6)由于可实现半导体薄膜而能生产全耗尽型场效应晶体管。

同时，日本专利申请公开号5-21338和美国专利US 5,371,037提出了包括下面要说明的键合步骤(bonding step)的制造半导体产品的方法。

根据所提出的方法，非单晶半导体层形成在多孔层上并被键合到支撑衬底，其间叠置有绝缘层，随后通过刻蚀去掉多孔层。该方法是独特的和显著的，在于其提供SOI层膜厚的优良均匀性，非常容易减小SOI层晶体缺陷，SOI层良好的表面平滑，不需要特定的昂贵的制造装置，以及在几百埃到10微米之间的宽范围膜厚上可能制造SOI结构。

日本专利申请公开号9-102594提出的制造方法包括通过将能够控制电导率的元素扩散到硅衬底来形成扩散区，在扩散区中形成多孔层，在扩散区中形成无孔单晶层，将其键合到具有插入绝缘层的支撑衬底，随后去掉多孔层。该方法的优点是能够采用相对便宜的非定制电阻衬底(resistance-non-speci fiedsubstrate)以减小制造成本，以及能够通过扩散工艺精确地控制表面上和表面附近元素的浓度(电阻率)。然而，利用上面提出的方法，将消耗一对硅衬底以生产出单SOI晶片，其中一个衬底由于研磨，抛光和刻蚀的结果将完全损失。

因此，日本专利申请公开号7-302889提出的制造SOI晶片的方法不用损失硅衬底。所提出的方法包括：在形成于第一衬底上的多孔层上形成无孔单晶半导体层，将无孔单晶半导体层键合到具有插入绝缘层的第二衬底，沿多孔层在不损坏衬底条件下分离第一和第二衬底，平滑第一衬底的表面并在第一衬底上为再使用形成另一多孔层。借助该方法，笫一衬底在不损坏的情况下进行分离，以便在制造SOI晶片工艺中为显著地减小制造成本和简化制造工艺其能够重复地使用。

但是，本发明的发明人已发现，除非第一衬底总是被分离开以显示相同外形和相同(暴露的)表面状态，再生第一衬底使其可再使用的必须的工艺步骤要求做某些调整。

另外，多孔层和衬底界面上大的凹凸不平能够限制第一衬底的再使用性。

本发明目的是提供以低成本使用再生第一衬底所必须的简单的工艺步骤来制造半导体产品的方法。

本发明另一目的是提供适用于从第二产品上可靠地分离第一衬底并使其在分离之后显示相同外形和相同表面状态的制造半导体产品的方法。

本发明又一目的是提供适用于减小第一衬底在其从第二产品分离之后多孔层/衬底界面上的凹凸不平并使第一衬底可再使用而与其电阻率无关的制造半导体产品的方法。

根据本发明，上述目的和其它目的是通过提供制造半导体产品的方法来实现的，包括步骤：至少在半导体衬底的一个表面上形成包含有能够控制导电类型的元素的掺杂层，更改掺杂层表面为多孔状态以获得比掺杂层薄的多孔层，在多孔层上形成无孔层以预备第一衬底，键合所述第一产品和第二产品以便生产出在其内部具有所述多孔层的多层结构，以及沿着所述多孔层分离所述多层结构。

根据本发明，还提供有半导体产品，其包括半导体衬底，形成在半导体衬底上的单晶半导体层，以及形成在单晶半导体层上的多孔层；

所述单晶半导体层是由外延生长形成的层；

所述多孔层包括多个各自具有彼此不同的多孔性的薄层。

图1A,1B,1BP,1C,1D,1E,1F和1FP是半导体产品实例的剖面图，展示了根据本发明制造方法的不同制造步骤。