專利名稱：降低表面粗糙度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到材料表面處理的綜合方法，特別涉及對用于制造微電子和/或光電子產(chǎn)品的元器件的底材進行處理。
更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明涉及到一種降低半導(dǎo)體材料晶片自由表面粗糙度的方法，該方法包括一個退火操作以使所述自由表面平滑。
術(shù)語“自由表面”意指晶片暴露于外部環(huán)境的表面(以區(qū)別于與另一個晶片或其它元器件相接觸的界面)。
正如下面所述，本發(fā)明可以很好地與法國專利NO.2,681,472中描述的半導(dǎo)體材料類型的薄膜或薄層的制備方法結(jié)合使用，但并非僅限于此。
背景技術(shù)：
一種實現(xiàn)上面所引用文獻所述方法的是公知的Smartcut方法。概況地講，它的主要步驟如下·在底材的植入?yún)^(qū)里，在半導(dǎo)體材料(尤其是硅)的表面下植入原子；·將植入的底材與一種硬化劑緊密接觸；和·將植入?yún)^(qū)里植入的底材進行裂化以將位于接受植入的表面與植入?yún)^(qū)之間的底材部分轉(zhuǎn)移到硬化劑上，從而在其上面形成一層半導(dǎo)體薄膜或薄層。
術(shù)語“植入”原子包括對適合引入所述的晶片材料的任何原子或離子種類的轟擊，該植入種類的最大濃度由相對于轟擊表面而進入薄片的深度決定，因此定義了一個弱區(qū)。
弱區(qū)的深度是植入種類的自然功能，與之相聯(lián)系的能量用于植入。
在本文中，普通術(shù)語“薄片”指的是通過Smartcut方法轉(zhuǎn)換的薄膜或薄層。
晶片(由半導(dǎo)體材料制成的)可以聯(lián)接在硬化劑上，也可以聯(lián)接在其它的介質(zhì)層上。
本文中術(shù)語“晶片”也包含例如的硅半導(dǎo)體材料的任何晶片、薄層或薄膜，而不管晶片是不是通過Smartcut方法制備的，所有實例中的目的都是為了降低晶片自由表面的粗糙度。
對本文開頭所提及的產(chǎn)品類型來說，對晶片自由表面粗糙度規(guī)格的要求是非常嚴(yán)格的，晶片自由表面的質(zhì)量是一個參數(shù)，它決定著在該晶片上制造的元器件的質(zhì)量。
因此，粗糙度規(guī)格在均方根(rms)值上必須不超過5埃()是正常的。
粗糙度通常是用原子力顯微鏡(AFM)進行測量的。
使用這一類型的儀器，粗糙度是通過AFM顯微鏡的探針掃描表面進行測量的，所掃描的面積在1μm×1μm-10μm×10μm的范圍內(nèi)，極少數(shù)時候在50μm×50μm，甚至100μm×100μm的范圍內(nèi)。
特別地，粗糙度可以用兩種方式進行表示。
其中的一種是，粗糙度形成所謂的“高頻”粗糙度，相應(yīng)的掃描面積大約為1μm×1μm。
其中的另一種，粗糙度稱為“低頻”粗糙度，相應(yīng)的掃描面積大約為10μm×10μm或更大。上面給出的5規(guī)格用這種方法則對應(yīng)于10μm×10μm的掃描面積。
通過公知方法(Smartcut法或其它的方法)制備的晶片所表現(xiàn)出的表面粗糙度值大于上面列出的許多規(guī)格值，除非晶片表面經(jīng)過了特殊處理，例如拋光。
第一種公知的用以降低晶片表面粗糙度的方法類型是把晶片進行“傳統(tǒng)的”熱處理(例如犧牲氧化)。
然而，進行這種類型方法的處理并不能夠把晶片的粗糙度降低到上面所列規(guī)格的水平上。
雖然，為了進一步降低粗糙度，可以考慮增加這種傳統(tǒng)熱處理方法的使用次數(shù)，和/或與其它公知的方法結(jié)合使用，但這樣會導(dǎo)致方法冗長而復(fù)雜。
例如，歐洲專利NO.1,061,565就公布了這樣一種方法，它是在高溫下進行長時間(大約60分鐘)的退火，接著在氫氣氣氛中進行冷卻。
第二種公知的方法是把晶片的自由表面進行化學(xué)-機械拋光。
這種類型的方法能夠真正降低晶片自由表面的粗糙度。
當(dāng)存在能夠增加晶片的自由表面的缺陷密度梯度時，這第二種類型的方法能夠打磨該晶片到一個可接受的缺陷程度范圍內(nèi)。
然而，第二種公知方法的缺點是它損害了晶片自由表面的均一性。
當(dāng)在晶片表面進行多次的拋光時，這種缺陷會更加嚴(yán)重，而要達到上面所列的粗糙度水平這種多次拋光又是必要的。
第三種公知的方法是把晶片在可控的環(huán)境中進行快速退火，如公知的快速加溫退火(RTA)。
在下文中，這種形式的退火用簡稱“RTA”或者用全稱“快速加溫退火”表示。
在第三類方法中，晶片是在高溫下進行退火的，溫度在1100-1300℃的范圍內(nèi)，時間是1s-6s。
第三類方法的第一種實施方法的一個例子是在美國專利NO.6,171,965中找到的，在其中，晶片自由表面是通過對晶片在通常由氫氣和試劑氣體(HCl，HF，HBr，SF6，CF4，NF3，CCl2F2……)組成的混合氣體氣氛中實施RT A來使其平滑的。
在第三類方法的第一種實施方法中，組成退火氣氛的混合氣體的侵蝕性能夠使晶片的自由表面受到“蝕刻”，從而降低其粗糙度。
第一種實施方法表現(xiàn)出了一些優(yōu)點。
然而，它的限制是用在此方法中組成退火氣氛的混合氣體的侵蝕性，而且除去晶片自由表面以外的其他部件也暴露在此操作環(huán)境中(遠(yuǎn)離所述的晶片自由表面的晶片表面或它所結(jié)合的結(jié)構(gòu)，有時候也包括退火室)。
因此，采取另外的措施來保護這些部件是必要的，但這就會使此方法更加復(fù)雜。
所使用的混合氣體的侵蝕性在一些情況下也能夠使晶片的缺陷惡化，這就同樣需要另外的處理。
而且，這種實施方法是用不同的氣體組成退火環(huán)境的，其中一些氣體是可以反應(yīng)的，這就需要提供一種裝置來實施這一方法，因此就相對復(fù)雜了(添加不同的氣體、安全措施……)。
歐洲專利NO.1,061,565公布了相應(yīng)于第三類方法的第一種實施方法。在此方法中RTA是在通常含有氫氣的環(huán)境中進行的。
在第三類方法的第二種實施方法中，晶片是在一個沒有侵蝕晶片材料功能的環(huán)境中進行RTA的。
在此方法中，平滑不是通過蝕刻晶片自由表面，而是通過整修晶片表面來達到的。
在實例中，典型的退火環(huán)境是由氫氣中混合氬氣或氮氣組成的。
申請?zhí)枮镹o.99/10667的法國專利中以申請人的名義公布了第三種類型方法第二種實施方法的一個實施例。
歐洲專利NO.1,158,581公布了包括兩個退火操作的全處理，其中包括一個RTA，該退火操作是在含有氫氣或氬氣的環(huán)境中進行的。
此文獻中描述的這兩個退火操作都是用來使晶片的自由表面平滑的。這種低頻粗糙度的降低在文獻表2的最后一欄進行了舉例說明，它突出表明了緊接RTA操作進行第二個退火操作的影響。
在進行單獨的RTA處理條件下(“對比實施例1”)，處理后的低頻粗糙度是1.60納米(nm)rms。通過實施此文獻中的這兩個退火操作，低頻粗糙度可以得到顯著的改善，達到0.28nm和0.30nm。
EP 1,158,581因而將重點放在通過退火進行平滑的這兩次連續(xù)操作上(其中平滑的特征是低頻粗糙度的降低)，其中兩次退火操作中的第一次是RTA。
然而，EP 1,158,581所描述方法的實施是相對冗長和較昂貴的，因為它總是需要兩個退火操作來進行平滑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明尋求提供對上述方法的一種改進。
有利的是，它可以進一步簡化這些方法。
另外，它對于減少可能在晶片材料的結(jié)晶結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的滑移線也是有利的，尤其是作為熱處理的結(jié)果(例如當(dāng)使用Smartcut類型的方法時，為了使其裂開而對晶片進行熱處理)。
眾所周知，這類滑移線是由于晶片的不同區(qū)域受熱不均勻造成的(當(dāng)爐子內(nèi)存在冷點時，它是尤其麻煩的)。
而且，在以前方法的實施過程中使用的氫氣是一種氣體，它相對比較昂貴，因而，尋求降低晶片熱處理成本的努力一直在進行。
最終，找到了一種方法，它與Smartcut類型的方法結(jié)合使用能夠很好地達到上面提出的目標(biāo)。
本發(fā)明的目的就是找到一種能夠滿足這些需要的方法。
為了達到這一目的，首先，本發(fā)明提供了降低半導(dǎo)體材料晶片自由表面粗糙度的一種方法，該方法包含一個退火階段以使所述自由表面平滑，其特征在于降低自由表面粗糙度的階段包括一個單一的平滑退火操作，該操作是在純氬氣環(huán)境下以快速加溫退火的形式進行的。
本發(fā)明所述方法的突出的但并不限于此的特征如下·本發(fā)明也包括如下的預(yù)先步驟√在底材的植入?yún)^(qū)里的底材表面下植入原子，通過這一步制作成了晶片；√將進行了植入的底材與一種硬化劑緊密接觸；和√將植入?yún)^(qū)里接受了植入的底材進行裂化以使晶片離開位于接受植入的表面與植入?yún)^(qū)之間的底材部分，并將該晶片轉(zhuǎn)移到硬化劑上。
·快速加溫退火是在高溫下進行的，溫度在1100-1250℃的范圍內(nèi)，時間是5-30s；·在純氬氣下的快速加溫退火階段后接著進行拋光階段；·拋光階段后接著進行犧牲氧化階段；·下列階段是連續(xù)進行的√犧牲氧化；√純氬氣下的快速加溫退火；√拋光；和√犧牲氧化；·純氬氣下的快速加溫退火階段后接著進行下列階段√犧牲氧化；√拋光和√犧牲氧化；·下列階段是連續(xù)進行的
√純氬氣下快速加溫退火；√拋光；和√純氬氣下快速加溫退火；·純氬氣下的快速加溫退火是在犧牲氧化階段之前進行的；·純氬氣下的快速加溫退火階段后接著進行犧牲氧化階段；和·純氬氣下的快速加溫退火階段是在犧牲氧化階段之前進行的；該純氬氣下的快速加溫退火階段后接著進行另外一個犧牲氧化階段；其次，本發(fā)明提供了一種通過此種方法進行制備的絕緣體上的硅(SOI)結(jié)構(gòu)。


本發(fā)明的目的和優(yōu)點在閱讀了本發(fā)明下面優(yōu)選的實施方法后會顯得更加明顯，它是通過示意圖進行描述的，其中·圖1是一個使本發(fā)明得以實施的退火室的縱切面的全面和概略示意圖；和·圖2是通過在硅晶片上實施本發(fā)明以降低粗糙度的示意圖。
實施例首先，通過圖1，可以看到使本發(fā)明得以實施的退火室1的一個不受限的實例。
該室使用RTA技術(shù)用以實施純氬氣下的退火階段。
室1是由外殼2、反應(yīng)器4、底材載體盤6、兩排鹵素?zé)?、10和兩對側(cè)燈組成的。
外殼2又包含一個底盤12、一個頂壁14和分別位于外殼2縱向末端的兩個側(cè)壁16、18，側(cè)壁16、18之一包含一個門20。
反應(yīng)器4是通過一根石英管在側(cè)壁16和18之間縱向延伸形成的。在側(cè)壁16和18處分別有一個氣體進口21和氣體出口22。氣體出口22位于含有門20的側(cè)壁18處。
兩排鹵素?zé)?、10分別位于反應(yīng)器4的上面和下面，在反應(yīng)器與頂壁12和地盤14之間。
每一排鹵素?zé)?、10都包含了17盞位于反應(yīng)器4縱軸的垂直線上的燈26。
兩對側(cè)燈(在圖1中沒有標(biāo)出)平行于反應(yīng)器4的縱軸，一邊一對，一般在8、10兩排鹵素?zé)?6的縱向末端。
底材載體盤6在反應(yīng)器4中滑行。它支撐著在含氫環(huán)境100下進行退火階段的晶片50，并使晶片能夠進入或移出室1。Steag公司銷售室1類型的產(chǎn)品，其商品名為“SHS AST 2800”。
需要指出的是，“晶片”50通常的組成是任何單層或多層的具有半導(dǎo)體材料(例如優(yōu)選的是硅材料，但并不限于此)表面層的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的目的就是要降低這種表面層的自由表面粗糙度的。
本發(fā)明的實施能夠降低晶片50自由表面的粗糙度，該晶片既可以是沒有進行任何預(yù)先處理，也可以是進行了一些特定的處理。
特別地，本發(fā)明的各種不同實施方法以特別有利的方式降低了SOI結(jié)構(gòu)和/或半導(dǎo)體材料底材的表面粗糙度，SOI結(jié)構(gòu)就是由半導(dǎo)體材料材料制備的，特別是通過使用Smartcut類型的方法得到的。
因此，在Smartcut方法中，實施本發(fā)明能夠有利地達到降低半導(dǎo)體材料兩個表面中任一個表面的粗糙度的目的，這兩個表面是植入過程中通過裂分弱區(qū)形成的，或同時降低這兩個表面的粗糙度。
下面通過實施例描述的本發(fā)明不同的實施方法是應(yīng)用于處理具有有用的半導(dǎo)體材料層52(例如由硅組成的)的晶片50的，該層本身具有自由表面54。
層52之所以稱為“有用”是因為它是晶片50上能夠用來制造電子、光學(xué)或光電子元器件的部分。
正如上面所述，自由表面54可以是一個通過實施Smartcut方法得到的分裂表面。
當(dāng)晶片50是通過Smartcut方法得到的SOI底材時，晶片50包含一個在其有用層52下面隱藏的氧化層，它本身就包含一種底材。
可以理解，圖1中晶片50的厚度是夸大的以顯示出有用層52和它的自由表面54。
通過對晶片50進行純氬氣環(huán)境下的RTA階段，可以單獨實施本發(fā)明。
純氬氣下的退火階段包括以下步驟
·在室1冷卻的情況下把晶片50放入室1中；·將純氬氣的退火氣氛引入室內(nèi)，其壓力等于或接近于大氣壓。也可以理解，這個壓力值可以更低，在幾十微米汞柱(mTorr)到大氣壓的范圍內(nèi)。
·打開鹵素?zé)?6以使室內(nèi)溫度以大約每秒50℃的速率上升直到操作溫度。
·維持室1內(nèi)的晶片50持續(xù)時間內(nèi)始終處于高溫狀態(tài)；和·關(guān)閉鹵素?zé)?6并通過空氣流動以每秒幾十?dāng)z氏度的速率冷卻晶片50，可以根據(jù)任一期望的速率來設(shè)定溫度的改變。
在這一方面，保持所用氬氣盡可能的純凈是非常重要的，因為申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)其他元素(特別是氧氣)少量的存在就能導(dǎo)致有用層材料遭受侵襲(例如，如果有硅的表面暴露在含有小量氧氣的退火環(huán)境中，就會形成高揮發(fā)性的SiO而侵襲有用層材料)。
申請人發(fā)現(xiàn)在純氬氣環(huán)境下進行的退火階段能夠使自由表面50的粗糙度顯著地降低。
特別地，得到的結(jié)果比起單獨進行傳統(tǒng)的處理方法如犧牲氧化類型的熱處理得到的結(jié)果，其質(zhì)量要好得多。
有用層的均一性比起晶片進行拋光操作的得到結(jié)果也要好得多。
例如，純氬氣下的RTA階段包括一個時間為5-30s的高溫持續(xù)段，并且其操作溫度在1100-1250℃的范圍內(nèi)。
圖2是通過該方法得到的粗糙度降低的示意圖。更準(zhǔn)確地說，該圖顯示了通過本發(fā)明上面所述的方法得到的在“混濁度”方面的改善。
在此圖中，橫坐標(biāo)表示不同的晶片，其混濁度在進行本發(fā)明所述的退火之前(頂測量)和之后(底測量)進行了測量。
圖2中，上部曲線對應(yīng)的混濁度是SOI結(jié)構(gòu)表面進行裂化后測定的，底部曲線對應(yīng)的是在氬氣下并且溫度在1230℃的高溫上持續(xù)30s進行RTA后測量的。
術(shù)語“混濁度”指的是底材50的表面用光激發(fā)后所散發(fā)出來的光信號。它是表面粗糙度的有代表性的參數(shù)。
本實例中代表底材表面粗糙度的特征是用KLA Tencor型號和Surfscan 6220型號的儀器測定的，測定的混濁度參照“混濁度6220”進行標(biāo)示。
可以看出，混濁度6220表示的降低是一個數(shù)量，它與通過其它RTA技術(shù)，例如在氫氣與氬氣的混合氣體環(huán)境下進行的RTA，得到的結(jié)果可以進行比較。
更準(zhǔn)確地說，與混濁改善相對應(yīng)的混濁度由大約從6到10的參數(shù)所區(qū)分。
有利的是，實施本方法使獲得高質(zhì)量的結(jié)果成為可能，同時避免了上面提及的關(guān)于預(yù)先進行RTA技術(shù)的限制。
特別是由于氬氣是一種優(yōu)良的熱導(dǎo)體，使用純氬氣氣氛能夠使熱量在室1內(nèi)以盡可能均勻的方式擴散，因此就減少了實施以前那些方法時所出現(xiàn)的滑移線。
正如上面所述，通過純氬氣下的RTA階段可以單獨實施本發(fā)明這一階段使獲得晶片50的表面狀態(tài)得到顯著改善成為可能。
另外，改善是在實際上沒有材料從晶片上除去，但另一方面表面54又得到整修和平滑的情況下獲得的。
下面描述了本發(fā)明的幾種不同的實施方法，不僅包括純氬氣環(huán)境下的RTA階段，也包括其它的處理階段。
在第一種實施方法中，在純氬氣下的RTA階段后接著進行對晶片50表面的拋光階段。
拋光階段是采用傳統(tǒng)的化學(xué)—機械拋光法進行的。
它負(fù)責(zé)從靠近自由表面54的加工層52上除去材料，其中仍可能存在一些表面缺陷。
在第二種實施方法中，在純氬氣下的RTA階段后接著進行的不僅是一個拋光階段，還有緊接著的結(jié)合熱處理的犧牲氧化。
犧牲氧化是用來減少下列階段后仍然可能存在的缺陷。在Smartcut方法后實施本發(fā)明，缺陷可能與植入操作或裂分操作有關(guān)系。
犧牲氧化階段包括一個氧化步驟和一個去氧化步驟。
熱處理是在氧化步驟和去氧化步驟之間進行的。
氧化操作優(yōu)選地在700-1100℃的溫度范圍內(nèi)進行。
氧化操作可以通過干態(tài)技術(shù)或濕態(tài)技術(shù)進行。
在干態(tài)技術(shù)中，氧化操作是在例如氣態(tài)氧的環(huán)境中加熱晶片50的。
在濕態(tài)技術(shù)中，氧化操作是在例如充滿蒸汽的環(huán)境中加熱晶片50的。
在干態(tài)或濕態(tài)技術(shù)中，在本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的傳統(tǒng)方法中，氧化氣氛也可以是充滿了鹽酸。
氧化步驟導(dǎo)致了氧化物60生成并覆蓋在有用層52的表面54上。
熱處理階段是通過能夠改善有用層52材料的質(zhì)量的任何熱處理操作進行的。
熱處理可以在恒溫或變溫中進行。
在變溫下，熱處理可以通過例如在兩個溫度間逐漸升高溫度中進行，也可以在溫度在兩個值之間來回循環(huán)中進行。
熱處理階段優(yōu)選地在至少部分溫度超過1000℃的條件下進行，更優(yōu)選地，在1100-1200℃左右的溫度下進行。
這種熱處理優(yōu)選地在含有氬氣、氮氣、氫氣等，或者它們的混合氣體的非氧化環(huán)境中進行，也可以在真空下進行。
氧化步驟優(yōu)選地在熱處理階段之前進行。
這種方式下的熱處理過程中，氧化物60保護著有用層的剩余部分，并避免點狀腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)。
點狀腐蝕對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是一種非常熟悉的現(xiàn)象，當(dāng)一些半導(dǎo)體在例如氮氣、氬氣、真空等的非氧化環(huán)境下進行退火時，它就會出現(xiàn)在半導(dǎo)體表面上。在硅裸露的情況下，例如硅沒有完全被氧化物覆蓋，它尤其會出現(xiàn)。
在一種優(yōu)選的實施方法中，氧化步驟是在熱處理溫度開始上升時開始的，并終止于熱處理結(jié)束之前。
熱處理在制備和處理晶片50的方法中，擔(dān)負(fù)著修復(fù)至少部分在前述階段中產(chǎn)生的各種缺陷的任務(wù)。
更特別的是，熱處理可以在能使它修復(fù)例如堆積缺陷、“HF”缺陷等晶體缺陷的溫度中持續(xù)進行，這些缺陷是在氧化操作中在有用層52上產(chǎn)生的。
術(shù)語“HF”缺陷是指在晶片經(jīng)過鹽酸浴處理后，通過隱藏在有用層52下面氧化物中的花色暈圈而顯示出來的任何缺陷(當(dāng)晶片50是通過Smartcut方法制備的SOI晶片時)。
熱處理也表現(xiàn)出加強界面結(jié)合力的優(yōu)點，例如，在Smartcut方法的轉(zhuǎn)移過程中轉(zhuǎn)移界面與底材之間的結(jié)合力。
去氧化操作優(yōu)選地在溶液中進行。
作為一個實施例，溶液是濃度可以是10％或20％的氫氟酸。當(dāng)晶片50浸入到這種溶液中時，在幾分鐘的時間里就能夠除去一千到幾千埃的氧化物60。
在第三種實施方法中，上面第二種實施方法所描述的階段之前是在晶片50表面進行另外一個犧牲氧化階段，這個犧牲氧化階段(與上面所述的相同)優(yōu)選地與熱處理結(jié)合進行。
在本實施方法中，純氬氣下的RTA階段和化學(xué)—機械拋光階段與上面其它實施方法所描述的過程是相同的。
至于上面所述的犧牲氧化階段，第一個和第二個犧牲氧化階段都包含一個氧化階段和一個去氧化階段。
根據(jù)本發(fā)明，第一個和第二個犧牲氧化階段和熱處理階段與上面第二種實施方法所描述相應(yīng)階段是相似的。
在本發(fā)明的第四種實施方法中，純氬氣下的犧牲氧化階段后接著是晶片50自由表面的兩個犧牲氧化階段。
這些犧牲氧化階段與上面所述的過程是相同的，并且優(yōu)選地與上面所述的熱處理結(jié)合進行。
在本實施方法中，另外一個化學(xué)—機械拋光階段在兩個犧牲氧化階段之間進行。
在本發(fā)明的第五種實施方法中，晶片50進行純氬氣下的兩個RTA階段，并且在這兩個階段之間有一個化學(xué)—機械拋光階段。
在本發(fā)明的第六種實施方法中，晶片50表面在進行一個犧牲氧化階段后(該階段與上述的階段相同，并且優(yōu)選地與熱處理結(jié)合進行)，接著進行一個純氬氣下的RTA階段。
在本發(fā)明的第七種實施方法中，將第六種實施方法中兩個主要階段顛倒過來進行，即純氬氣下的RTA在犧牲氧化階段之前進行。
在本發(fā)明的第八種實施方法中，在晶片50表面的兩個犧牲氧化階段之間(該階段與上述的階段相同，并且優(yōu)選地與熱處理結(jié)合進行)有一個晶片在純氬氣下的RTA。
應(yīng)該看到，本發(fā)明上面所述的各種不同實施方法都使用了單一的退火操作以達到平滑的目的。
這種單一的平滑退火操作就是在單一的由純氬氣組成的環(huán)境中進行的快速加溫退火操作。
有些實施方法也應(yīng)用了其它類型的退火操作，這些退火操作是不承擔(dān)平滑晶片自由表面的任務(wù)的。
特別地，與犧牲氧化操作相結(jié)合進行的熱處理承擔(dān)著回收材料和加強界面結(jié)合力的任務(wù)，但不能使晶片的自由表面平滑。
盡管犧牲氧化操作對晶片自由表面的粗糙度有一定的影響，但應(yīng)該知道，這種影響根本達不到在“平滑”過程中所期望的影響，如上面所述，該“平滑”過程尋求能夠顯著地降低晶片自由表面的低頻粗糙度。
因此，典型地，應(yīng)用犧牲氧化技術(shù)，晶片自由表面低頻粗糙度的降低可以達到參數(shù)1到2的水平，而當(dāng)進行RTA時，這種降低可以達到參數(shù)10水平(這一方面可以參考法國專利No.2,797,713第19頁中的表格)。
尤其要說明的是與犧牲氧化相結(jié)合進行的熱處理技術(shù)要滿足不同平滑目標(biāo)的需要。
特別地，法國專利No.2,777,115中關(guān)于包含在犧牲氧化階段中進行的熱處理技術(shù)和使用氬氣氣氛的可能性并不適合本發(fā)明的情況，本發(fā)明的一個基本因素是位于RTA中的熱處理模式。
上面所描述的所有的實施方法的基本的和共同的特征是降低自由表面粗糙度的方法只有一個單一的平滑退火操作，該平滑退火操作是在唯一由純氬氣組成的氣氛中以快速加溫退火的方式進行的。
權(quán)利要求
1.一種用以降低晶片半導(dǎo)體材料自由表面粗糙度的方法，該方法包括一個使自由表面平滑所述的退火階段，其特征在于在降低自由表面粗糙度的階段里包括單一的平滑退火操作，它是在純氬氣的氣氛下以快速加溫退火的形式進行的。
2.如前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于它包括以下的預(yù)先步驟·在底材的植入?yún)^(qū)里，在底材的表面下植入原子的步驟，通過這一步制作成了晶片；·將植入的底材與一種硬化劑緊密接觸的步驟；和·將植入?yún)^(qū)里植入的底材進行裂化以使晶片離開位于接受植入的表面與植入?yún)^(qū)之間的底材區(qū)域，并將該晶片轉(zhuǎn)移到硬化劑上。
3.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于快速加溫退火技術(shù)是在高溫下進行的，溫度在1100-1250℃的范圍內(nèi)，時間是5-30s。
4.如前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在純氬氣環(huán)境下進行的快速加溫退火操作后接著進行拋光操作。
5.如前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于拋光操作后接著進行犧牲氧化階段。
6.如權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于下列階段是連續(xù)進行的·犧牲氧化；·純氬氣下的快速加溫退火；·拋光；和·犧牲氧化。
7.如權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于在純氬氣下快速加溫退火階段后接著進行以下階段·犧牲氧化；·拋光；·犧牲氧化。
8.如權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于下列階段是連續(xù)進行的·純氬氣下的快速加溫退火；·拋光；和·純氬氣下的快速加溫退火。
9.如權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于在純氬氣下的快速加溫退火階段之前進行犧牲氧化階段。
10.如權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于純氬氣下的快速加溫退火階段后接著進行犧牲氧化階段。
11.如權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于在純氬氣下的快速加溫退火階段之前進行犧牲氧化階段，并且該純氬氣下的快速加溫退火階段后接著進行另一個犧牲氧化階段。
12.通過前述任一權(quán)利要求所述的方法制備的一種SOI結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種降低半導(dǎo)體材料晶片自由表面粗糙度的方法，該方法包括為使所述自由表面平滑而進行的退火階段，其特征是降低自由表面粗糙度的階段包括一個簡單的平滑退火操作，該操作是在唯一由純氬氣組成的環(huán)境中以快速加溫退火的方式進行的。本發(fā)明還提供了通過此種方法所制備的一種結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01L21/762GK1524289SQ02813551
公開日2004年8月25日 申請日期2002年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月4日
發(fā)明者E·布雷, L·埃爾卡諾, E 申請人:S·O·I·Tec絕緣體上硅技術(shù)公司, S O I Tec絕緣體上硅技術(shù)公司