專利名稱：材料層的分離處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及材料的處理方法，特別涉及用于電子學(xué)、光學(xué)或光電子學(xué)的基片。
上面提到的處理方法類型已經(jīng)為公知的。
特別地，眾所周知使用這種公知的處理方法用于分離來自于相同基片的材料兩層，其中在兩層之間已先通過在基片中的物質(zhì)注入來限定脆化表面。
注入的物質(zhì)可以是離子或原子。因而眾所周知的用例如氫或氦物質(zhì)注入例如硅的半導(dǎo)體材料的基片。
且脆化表面由材料的自然屬性、注入物質(zhì)的自然屬性和注入能量的作用來決定(該脆化表面一般為平行于基片的注入面的平面)。
本質(zhì)上還可以通過其它手段來制造脆化表面，例如通過在密實(shí)材料的兩個(gè)區(qū)之間構(gòu)造多孔材料的中間區(qū)，通過在基片(例如SOI型基片)中構(gòu)造氧化物掩埋層，或乃至將兩層鍵合在一起，于是鍵合區(qū)相當(dāng)于脆化表面。
這種由脆化表面分離兩層的分離可以用于制造薄層(其厚度可以在幾分之一微米和幾微米之間)，如在專利文獻(xiàn)FR2681472中所描述的那樣。
該文獻(xiàn)描述了一種在SMARTCUT屬名下的公知的處理方法，其目的是制造SOI型結(jié)構(gòu)(相應(yīng)于公認(rèn)的英文術(shù)語絕緣體上硅)。該處理方法的主要步驟如下●對(duì)所謂的硅上板氧化以產(chǎn)生氧化層(其相應(yīng)于SOI結(jié)構(gòu)的氧化物掩埋層)，●在該上板中進(jìn)行氫離子注入以便產(chǎn)生脆化表面，并且一方面由該表面(位于掩埋氧化物的一邊)另一方面由硅后墊來限定SOI結(jié)構(gòu)，●將該上板粘附到稱之為加強(qiáng)板(其可以由硅制成，然而也可以由其它材料制成)的支撐板上，●為了分離首次獲得SOI結(jié)構(gòu)而進(jìn)行退火，該SOI結(jié)構(gòu)包括支撐板、掩埋氧化物層和位于掩埋氧化物和脆化表面之間的硅層，以及設(shè)置在脆化表面另一邊的硅后墊。
關(guān)于這點(diǎn)，說明該退火可以隨著SOI和后墊有效地從退火爐中退出而脫離，完成分離，或者，如果熱預(yù)算不足以完成退火，而僅作用于實(shí)現(xiàn)SOI和后墊之間的分裂中。該分裂相應(yīng)于前述的分離狀態(tài)，其中SOI和后墊仍通過范德華力型鍵、或者在通過要分離的兩部分的簡(jiǎn)單吸引作用而粘附在一起。
在這種情況中，例如通過機(jī)械能量(在脆化表面的平面上插入例如刀片的突出元件，等)的作用在退火之后完成分離，●設(shè)計(jì)一個(gè)輔助的處理方法以減小由分裂和分離產(chǎn)生的SOI表面的粗糙度。通常發(fā)現(xiàn)粗糙度的規(guī)格的rms(相當(dāng)于英文均方根的首字母縮寫詞)值不超過5埃。
規(guī)定粗糙度的測(cè)量通常由原子力顯微鏡(AFM相當(dāng)于英文術(shù)語原子力顯微鏡的首字母縮寫詞)來進(jìn)行。
用該種類型的工具，在由AFM顯微鏡的指針掃過的表面上測(cè)量粗糙度，其范圍從1×1μm2至10×10μm2且通常很少50×50μm2，甚至100×100μm2。
還可以采用其它方法測(cè)量表面粗糙度，特別地由霾(haze)偏壓測(cè)量，與公認(rèn)的英文術(shù)語一致。
該方法具有能實(shí)現(xiàn)整個(gè)表面上粗糙度均勻的快速特性的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。
以ppm測(cè)量的霾(haze)由利用要被表征的表面的光反射率特性的方法產(chǎn)生，并相應(yīng)于通過表面而擴(kuò)散的光學(xué)本底噪聲，其以顯微粗糙度來表示。
在圖1中示出了在SOI表面的情況中霾(haze)和粗糙度之間的關(guān)系的實(shí)例。
SMARTCUT處理方法可以用于構(gòu)成除SOI之外的結(jié)構(gòu)，例如SOA(相當(dāng)于公認(rèn)的英文術(shù)語任何材料上的硅)，以至AOA(相當(dāng)于公認(rèn)的英文術(shù)語任何材料上的任何材料)。
通過退火分離的公知處理方法通常使用退火促使包括要分開的兩層結(jié)構(gòu)從相對(duì)低的例如可以是350℃的初始退火溫度升至仍不超過500℃的較高的分離溫度，伴隨著退火爐中溫度的變化以每分鐘10℃的基本常數(shù)增加。
現(xiàn)有技術(shù)的用于這些分離退火的分離溫度相應(yīng)于最終退火溫度。
因而，隨著根據(jù)基本常數(shù)溫度斜坡的溫度進(jìn)展來執(zhí)行公知的分離退火，該斜坡的斜率為10℃/min。
但是常常注意到由分離產(chǎn)生的表面(即正對(duì)著脆化表面的兩面的兩層表面)存在相對(duì)高的粗糙度。
且需要進(jìn)行相對(duì)重要的特殊處理方法來獲得由分離產(chǎn)生的表面的期望的表面狀態(tài)。
例如，如果在例如用于構(gòu)成SOI的硅材料板的層發(fā)生分離，分離的完成通常引起80埃rms的粗糙度(在10*10微米區(qū)域上的AFM測(cè)量中)。
由于上述作用，根據(jù)第一特殊方案，更特別地，本發(fā)明的目的是相對(duì)于現(xiàn)有的處理方法減小由分離產(chǎn)生的表面的粗糙度。
另外，用現(xiàn)有的分離退火處理方法，還可以觀測(cè)到要分離的結(jié)構(gòu)的邊緣結(jié)構(gòu)的裂解。
圖2示出，SOI表面的邊緣在其通過根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的退火的分離之后顯微鏡下觀測(cè)的結(jié)果，上述邊源區(qū)域被稱為凸起。
該觀測(cè)結(jié)果揭示了在SOI凸起中大量的結(jié)構(gòu)奇點(diǎn)(不規(guī)則性)。
該圖示出SOI凸起的裂解，上述裂解將在分離退火(適用于除SOI++結(jié)構(gòu)以外的結(jié)構(gòu)類型)之后發(fā)生。
本發(fā)明的目的還在于阻止或至少減少作為退火分離之后的該裂解。
為達(dá)到這些目的，本發(fā)明根據(jù)第一方案提出根據(jù)在兩層之間限定的脆化表面分離材料兩層的處理方法，該處理方法包括對(duì)包括上述層的結(jié)構(gòu)10的熱退火，退火將溫度從初始退火溫度升至最終退火溫度，其特征在于在熱退火期間，退火溫度以第一階段進(jìn)展直至過渡溫度，接著以第二階段進(jìn)展，在第二階段期間每單位時(shí)間溫度的上升比在第一階段期間的高。
優(yōu)選地，但并不限制，該處理方法的方案如下●過渡溫度相應(yīng)于初始分離，●第一階段為分離的初始階段，而第二階段為表面精整階段，●第二階段之后跟隨著在一個(gè)基本不變的溫度下的加熱階段，●上述基本不變的溫度相應(yīng)于最終退火溫度，●在第一階段期間溫度以大約等于10℃/min的緩慢平均斜率上升，●在第二階段期間溫度以大于大約15℃/min的快速平均斜率上升，●初始退火溫度小于或等于350℃，●最終退火溫度為500℃至800℃，●最終退火溫度為600℃，●在兩個(gè)階段之間的過渡溫度為430℃至450℃。
根據(jù)第二方案，本發(fā)明還提出了一種根據(jù)上面提及的方案的處理方法的應(yīng)用以分離由脆化表面限定的材料的兩層，上述脆化表面已經(jīng)在SMRTCUT型處理方法的范圍內(nèi)制造。
優(yōu)選地，但并不限制，該應(yīng)用方案如下●材料的兩層包括硅層，●材料的兩層是兩層硅，其中一層相應(yīng)于SOI，另一層相應(yīng)于硅后墊。


通過參考附圖，閱讀下述本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)描述，將清晰地展現(xiàn)出本發(fā)明的其它的方案、目的和優(yōu)點(diǎn)●圖1示出了在SOI表面的情況中霾(haze)和粗糙度之間的關(guān)系的實(shí)例。
●圖2示出，SOI表面的邊緣在其通過根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的退火的分離之后顯微鏡下觀測(cè)的結(jié)果，上述邊源區(qū)域被稱為凸起。
●圖3概略性地示出用于實(shí)施本發(fā)明的退火爐，●圖4a示出經(jīng)過根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的分離退火的SOI表面上的霾(haze)的空間分布，●圖4b示出由圖4a示出其霾(haze)空間分布的表面的SOI表面上的霾(haze)的整體分布的圖表，用圖4b的圖表來明確確定所討論的表面的平均霾(haze)，●圖5概略性地表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施的分離退火期間的溫度進(jìn)展，和根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的兩分離退火的同類進(jìn)展，●圖6非常概略性地圖示出地被氧化和注入的硅層與加強(qiáng)板在SMARTCUT型處理方法中的鍵合，●圖7a、8a和9a概略性地示出三個(gè)SOI表面上的霾(haze)隨著它們由退火產(chǎn)生的分離的空間分布，圖7a的SOI經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)的分離退火，圖8a和圖9a的兩個(gè)SOI經(jīng)過根據(jù)相應(yīng)于不同修改實(shí)施的本發(fā)明的分離退火，●圖7b、8b和9b是類似于圖4b那樣，從整體上示出用于圖7a、8a和9a各自的SOI霾(haze)的分布的圖表(圖7b如圖4b一樣相應(yīng)于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的SOI退火)，●圖10至12是由經(jīng)過分離退火的三個(gè)各自的SOI的邊緣的顯微鏡觀測(cè)的結(jié)果的三個(gè)相似的描繪。
°圖10相應(yīng)于經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)退火(相似于圖2)的SOI，°圖11和12相應(yīng)于圖(8a，8b)和(9a，9b)的各自的SOI。
且因此在爐中垂直設(shè)置晶片，如圖3中所示(由參考標(biāo)記10表示要分裂的晶片，由參考標(biāo)記20表示爐)。
晶片的垂直放置是為了阻止每一晶片的兩分離層在爐中分離結(jié)束時(shí)或當(dāng)分離的晶片從爐中移出時(shí)的處理操作期間相對(duì)于彼此移動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。
上文中可以看出表面態(tài)的規(guī)格在特定情況中是很嚴(yán)格的(特別對(duì)SOI而言)；因此需要阻止兩分離層的任意的相對(duì)移動(dòng)以避免在兩分離層的表面上有任何刮擦危險(xiǎn)。
還值得注意的是，如圖4a中所示，由分離退火產(chǎn)生的SOI11的表面粗糙度展示出不對(duì)稱性。
事實(shí)上，該圖示出SOI表面中霾(haze)和粗糙度隨之增加的區(qū)域(位于9和10點(diǎn)之間)。
該偏差由退火爐中的熱點(diǎn)的存在產(chǎn)生。在圖3中示出的爐中，垂直溫度斜率的平移更為精確(在爐中以相對(duì)于圖4a所表示的呈90°的方向放置要分離的晶片)。
現(xiàn)在參考圖4b，示出圖4a的SOI表面上霾(haze)的整體分布。
將會(huì)記起該SOI已經(jīng)過根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的處理方法進(jìn)行的分離退火。
圖4b示出整個(gè)SOI上的霾(haze)的平均值為87ppm。
該值與該SOI的平均粗糙度值直接相聯(lián)系，且因而作為測(cè)量SOI粗糙度的參考值，并以霾(haze)測(cè)量法來表征。
該霾(haze)測(cè)量法和下文中間將要詳述的相似測(cè)量法根據(jù)相同的規(guī)則并使用相同的工具來進(jìn)行，在這種情況中，使用KLA TencorSurfscan SPI型(申請(qǐng)的商標(biāo))工具。
現(xiàn)在參考圖5，概略性地示出在三次分離退火期間在退火爐中普遍存在的作為時(shí)間函數(shù)的溫度進(jìn)展。
更確切地，該圖包括三條相應(yīng)于三種不同退火類型的曲線51、52和53。
在三種退火期間溫度進(jìn)展的初始值相同，其包括350℃的進(jìn)入階段(相應(yīng)于退火進(jìn)入溫度)，隨之而來有具有每分鐘10℃的斜率的上升斜坡，如現(xiàn)有技術(shù)所公知的那樣。
值得注意的是在圖的右部分，三次退火的整個(gè)時(shí)間溫度進(jìn)展不同。
更具體來說，曲線51示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的分離退火的進(jìn)展。
在該退火中，在保持350℃的進(jìn)入態(tài)經(jīng)過第一階段之后，溫度以公知的每分鐘10℃的斜率斜坡進(jìn)展，直到500℃的分離退火溫度和最終溫度。
雖然如此，還是規(guī)定所謂的分離初始溫度，從此時(shí)可觀測(cè)到分離開始，這一分離初始溫度可以為430℃至450℃的值。
進(jìn)入退火溫度可以具有小于350℃的值(這還將是根據(jù)本發(fā)明的退火的情況，由曲線52和53示出)。
該退火的結(jié)束包括在該最終退火溫度下的第二階段。
在該公知的退火中，其溫度以斜坡進(jìn)展。
曲線52表示根據(jù)本發(fā)明在第一實(shí)施例中實(shí)施的退火的溫度進(jìn)展。
值得注意的是，在該情況中，在進(jìn)行具有每分鐘10℃(或更少)的標(biāo)準(zhǔn)斜坡之后，一旦將溫度升至430℃至450℃的過渡值，溫度以其斜率不同于第一斜坡的斜率的第二斜坡進(jìn)展。
兩斜坡基本上呈線性示出。
更確切地，第二斜坡的斜率基本上大于第一斜坡的斜率，第二斜坡的斜率為每分鐘16℃。
仍然值得注意的是用于根據(jù)本發(fā)明的該退火和用于由曲線53表示的退火的兩線性斜坡可以由兩非線性斜坡代替，其相應(yīng)于由過渡溫度分開的兩階段中的相同的全面進(jìn)展，這里第二階段相應(yīng)于更快的溫度上升。
退火在600℃的最終退火溫度的階段結(jié)束。
曲線53示出本發(fā)明的變形，其中在430℃至450℃的過渡之后第二斜坡再次具有每分鐘16°的斜率。
在這種情況下，第二斜坡繼續(xù)到甚至大于800℃的值的最終退火溫度。
因此，在包括具有分別不同的平均斜坡(這些斜坡可以是線性，也可以不是)的兩階段的溫度上升中，根據(jù)與曲線52和53相對(duì)應(yīng)的本發(fā)明進(jìn)行分離退火●“緩慢”階段，其平均斜坡可以具有10℃/min或更少的相對(duì)較低的平均斜率，●隨后是“快速”階段，其具有增加的平均斜率(可以為15℃/min或更高)，該第二階段將要在改善的表面態(tài)上完成分離并結(jié)束，正如要解釋的那樣。
更確切地，第一階段相應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)的退火分離斜坡。
在本發(fā)明中第一階段的目的是給要分離的晶片提供具有用差不多能導(dǎo)致分離的熱能。
更為確切地，第一階段在過渡溫度處停止，該過渡溫度相應(yīng)于在第一階段期間向晶片提供熱能后的分離的開始。
可以理解該分離的開始意味著脆化表面的部分已有效地經(jīng)過分離，但該分離還沒有遍布整個(gè)脆化表面。
因此這是一個(gè)在其中晶片包括在脆化表面的平面中的裂解“泡”的狀態(tài)。
在標(biāo)準(zhǔn)退火中(如由曲線51所示的)，分離斜坡保持在該分離初始至上沿著相同的斜率以完成分離(在這種情況中優(yōu)選地在退火期間完成分離)。
然而在本發(fā)明的這種情況中，溫度的進(jìn)展斜率是增加的以便在相應(yīng)于基本上大于第一階段的斜率的第二斜坡的第二階段中繼續(xù)退火。
詳細(xì)規(guī)定如我們所見到的相應(yīng)于分離開始的過渡溫度將和要分離的晶片的屬性和尺寸相適應(yīng)，該適應(yīng)可以根據(jù)圖表或經(jīng)驗(yàn)而定。
在這一點(diǎn)上，還應(yīng)該注意的是過渡溫度更確切地相應(yīng)于對(duì)晶片的熱轉(zhuǎn)換預(yù)算，其依次相應(yīng)于在晶片的脆化表面中發(fā)生分離開始的晶片的狀態(tài)。
第二階段的目的是完成分離，以相對(duì)于從常規(guī)方法獲得的表面態(tài)基本上有所改善的表面態(tài)(特別是粗糙度)結(jié)束。
申請(qǐng)人實(shí)際上觀察到在繼續(xù)第一階段中，在例如上文中被限定和規(guī)定的過渡溫度之后，通過基本上增加的平均斜率的第二階段，結(jié)果相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)分離退火中獲得的表面態(tài)基本上有所改善的分離層的表面態(tài)。
還應(yīng)該指出的是第二階段，其偏離具有增加的平均斜率的事實(shí)，優(yōu)選地還將晶片升至同樣地相對(duì)于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的退火分離的最終溫度(其為500℃，如由曲線51所示出的)基本上增加的最終退火溫度。
這由曲線52和53的最終退火溫度示出。
該特性和與第二階段相聯(lián)系的大平均斜率結(jié)合，真實(shí)地產(chǎn)生了特別優(yōu)良的表面態(tài)，分離層的表面粗糙度還進(jìn)一步減小。
為在晶片的脆化表面上的特定點(diǎn)開始分離，可以利用爐內(nèi)遍布的溫度的分布(例如在晶片垂直放置在其中的爐內(nèi)部存在的熱梯度)。
在要分離的晶片由具有不同的機(jī)械特性的兩層鍵合組成的情況中，兩鍵合層各自的機(jī)械性能也影響層的分離。
這是例如用于根據(jù)SMARTCUT型處理方法形成的SOI情況，通過在脆化表面(由注入形成)處將SOI和硅后墊的分離獲得SOI。
在這點(diǎn)上，如果發(fā)生分離，則該分離并不是以打開由粘附(相當(dāng)于公認(rèn)的英文術(shù)語“鍵合”)產(chǎn)生的鍵組成的操作。
因此，在分離要構(gòu)成SOI的晶片中，由鍵合產(chǎn)生鍵合界面(在氧化和注入板與加強(qiáng)板之間)，且在由注入產(chǎn)生的脆化表面的平面處發(fā)生分離，該脆化表面不同于鍵合界面，即使它非常接近。
在這種情況中，因而要分離的兩“層”是包括加強(qiáng)板、氧化物以及精細(xì)薄硅片的SOI自身和硅后墊。
給定SOI的氧化物和精細(xì)硅層的極精細(xì)度，SOI具有可同化于加強(qiáng)板的機(jī)械特性，以便要分離的兩層分別具有硅的和加強(qiáng)板的機(jī)械特性(他們可以在自然屬性方面不同，加強(qiáng)板可以由硅制造，也可以由寬廣的材料范圍制造，例如石英)。
從機(jī)械特性的觀點(diǎn)看，要分離的SOI的兩層的每一層可以被彼此地同化進(jìn)先前鍵合在一起的兩層(硅層和加強(qiáng)板)，以構(gòu)成要分離的晶片。
下面應(yīng)用到以同樣方式同化進(jìn)先前鍵合在一起的兩層中的兩層的分離(即先前產(chǎn)生的脆化界面的破裂)，要分離的兩層的每一層基本上由該兩層的其中之一的材料組成。
且參考要分離的兩層的機(jī)械性能的影響，因此要從SOI分離的兩層(硅后墊和SOI本身)可以具有不同的機(jī)械特性。
另外，從機(jī)械的觀點(diǎn)看，這兩層明顯地相當(dāng)于一層硅和加強(qiáng)板(通過鍵合結(jié)合的兩元件)。
該兩鍵合層并不非常平坦。
這些層的表面平坦度存在公差。
且將兩層(氧化和注入硅S和加強(qiáng)板R，參見圖6)鍵合在一起以便各自兩層的凹度彼此相對(duì)，如圖中概略性地示出。
在該圖中，所示出兩鍵合層的凹度比事實(shí)中的要深，且在任何情況下并不相當(dāng)于實(shí)際的比例。
在該鍵合期間，將兩層的凹度平坦化以便將兩層的表面鍵合到一起。因而由此產(chǎn)生的晶片的兩層(且隨后將要分離的兩層，假設(shè)可知這兩層在機(jī)械上相當(dāng)于兩鍵合層)輕微地施加壓力(特別是在其中央?yún)^(qū)域)。
因此一旦在釋放由于上面提及的鍵合引起的約束的運(yùn)動(dòng)中開始分離，這兩層就將趨于彼此分離。
這有益于在上述開始分離并獲得第一階段退火的完成之后繼續(xù)分離。
這一釋放現(xiàn)象對(duì)根據(jù)本發(fā)明的任意晶片的分離很有用，該晶片中要分離的兩層可以被同化進(jìn)先前通過由它們彼此調(diào)節(jié)給它們施加壓力而鍵合在一起的兩片中。
通常參考根據(jù)本發(fā)明的處理方法，可知最終退火溫度大于現(xiàn)有技術(shù)的最終退火溫度。
更確切地，在本發(fā)明的優(yōu)選變化實(shí)施例中，采用500℃至800℃的最終退火溫度將會(huì)獲得有益的結(jié)果。
且更為確切地，根據(jù)實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選選擇，最終退火溫度為600℃。
稱為快速斜坡的第二斜坡的斜率不必要為每分鐘16℃?？梢圆捎脽o限制值，無論如何它必須在溫度上升中基本上大于第一斜坡的斜率的值。
類似地，如果有效選擇的優(yōu)選地基本上高于用于標(biāo)準(zhǔn)分離退火的最終退火溫度并不受上述構(gòu)成優(yōu)選值的值的限制。
同樣地，在曲線52和53中表示的兩個(gè)直角斜坡中溫度上升的曲線僅構(gòu)成利用本發(fā)明的特定方式。
事實(shí)上，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的該退火的一般特征包括●第一階段，在其期間將溫度從初始退火溫度(其可具有不小于350℃的值，如已經(jīng)提到過的)升至相應(yīng)于對(duì)晶片開始分離的溫度。
明確說明例如分離的開始可以由下述來觀察，使用其自身中和其自身的任何公知的手段，通過由注入限定的脆化表面分離退火產(chǎn)生的氣泡的直徑，通過注入的襯墊在結(jié)構(gòu)中形成的微型空腔的復(fù)合產(chǎn)生的氣泡。
該第一階段相應(yīng)于曲線52和53的第一緩慢斜坡，●第二階段隨之而來，在第二階段期間，代替如在公知的分離退火中建立的溫度，在相應(yīng)于僅稍微大于初始分離溫度的最終退火溫度下，不僅保持溫度中的上升，還增加每單位時(shí)間在溫度中的增長(zhǎng)。
因此可以考慮到●第一階段相應(yīng)于分離的機(jī)械觸發(fā)，●而第二增強(qiáng)退火階段允許-不僅該分離的完成，-還獲得(將在下文中詳細(xì)闡述)良好的表面態(tài)，該第二階段相當(dāng)于精加工階段。
初始分離溫度，其相應(yīng)于在兩個(gè)退火階段之間的過度溫度，可以根據(jù)要分離的結(jié)構(gòu)的特性而改變。
實(shí)際上，并不精確限制上面提及的430℃至450℃的值根據(jù)例如結(jié)構(gòu)材料的特性、在脆化表面生成期間使用的注入能量的量(在這種情況中，該表面由注入生成)，該溫度可以在一定程度上變化。
例如，如果通過注入生成脆化表面，然后在提供熱預(yù)算以引起初始的分離鼓泡前，當(dāng)改變注入能量時(shí)它可能被改變。
圖7a至9a示出經(jīng)過根據(jù)三種不同形式的分離退火的三個(gè)SOI表面上霾(haze)的空間分布的不同。
因而圖7a示出經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)分離退火的SOI表面上霾(haze)的分布，相應(yīng)于圖5的曲線51。
該圖與仿照?qǐng)D4b的實(shí)例的圖7b相比較，其示出SOI表面上霾(haze)的整體分布和87ppm數(shù)量級(jí)的平均值。
圖8a示出經(jīng)過根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行的分離退火的SOI表面上霾(haze)的空間分布，伴隨著相應(yīng)于圖5的曲線52的溫度進(jìn)展。
該圖與圖8b相比較，由其推導(dǎo)出SOI表面上73ppm的平均霾(haze)值注意到因此由分離產(chǎn)生的SOI表面上的平均霾(haze)值和粗糙度基本減小。
圖9a和9b相應(yīng)于另一SOI，其按照?qǐng)D5的曲線53的溫度進(jìn)展經(jīng)過分離退火。
在這種情況中，更特別地，在圖8b中示出SOI表面上霾(haze)的平均值為5ppm。
這相當(dāng)于SOI表面粗糙度中的極為顯著的下降。
圖10至12示出經(jīng)過根據(jù)上述三個(gè)分別的形式(相應(yīng)于圖5的三個(gè)相應(yīng)的曲線51、52、53)的分離退火的三個(gè)相應(yīng)的SOI的凸起狀態(tài)的進(jìn)展。
圖10至12示出SOI結(jié)構(gòu)的邊緣裂解顯著降低(大多數(shù)的裂解結(jié)構(gòu)相應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)退火，最佳保留結(jié)構(gòu)相應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的已完成的退火并相應(yīng)于圖5的曲線53)。
明確說明盡管已經(jīng)描述了有關(guān)分離的上述實(shí)例，從而產(chǎn)生SOI，本發(fā)明還可應(yīng)用于其它任何包括有效限定要分離的層的脆化面的結(jié)構(gòu)的分離。
權(quán)利要求
1.根據(jù)限定在兩層之間的脆化表面分離材料兩層的處理方法，該處理方法包括對(duì)包括上述層的結(jié)構(gòu)(10)的熱退火，上述退火將溫度從初始退火溫度升至最終退火溫度，其特征在于在熱退火期間，形成退火溫度，其以第一階段進(jìn)展至過渡溫度，然后以第二階段進(jìn)展，在第二階段期間每單位時(shí)間溫度的上升大于在第一階段期間的溫度上升。
2.根據(jù)前述的權(quán)利要求的處理方法，其特征在于過渡溫度相應(yīng)于分離的開始。
3.根據(jù)前述的任意一個(gè)權(quán)利要求的處理方法，其特征在于第一階段為分離的初始階段，第二階段為表面精整階段。
4.根據(jù)前述的任意一個(gè)權(quán)利要求的處理方法，其特征在于第二階段后跟隨著在基本不變的溫度下的加熱階段。
5.根據(jù)前述的任意一個(gè)權(quán)利要求的處理方法，其特征在于上述基本不變的溫度相應(yīng)于最終退火溫度。
6.根據(jù)前述的任意一個(gè)權(quán)利要求的處理方法，其特征在于在第一階段期間溫度根據(jù)一提升至大約10℃/min的緩慢平均斜率上升。
7.根據(jù)前述的任意一個(gè)權(quán)利要求的處理方法，其特征在于在第二階段期間溫度根據(jù)約大于15℃/min的快速平均斜率上升。
8.根據(jù)前述的任意一個(gè)權(quán)利要求的處理方法，其特征在于初始退火溫度小于或等于350℃。
9.根據(jù)前述的任意一個(gè)權(quán)利要求的處理方法，其特征在于最終退火溫度為500℃至800℃。
10.根據(jù)前述的權(quán)利要求的處理方法，其特征在于最終退火溫度為600℃。
11.根據(jù)前述的任意一個(gè)權(quán)利要求的處理方法，其特征在于在兩階段之間的過渡溫度為430℃至450℃。
12.根據(jù)前述的任意一個(gè)或多個(gè)用于分離由脆化表面限定的材料兩層的前述權(quán)利要求的應(yīng)用，所述脆化表面已經(jīng)在SMARTCLT型處理方法的范圍內(nèi)產(chǎn)生。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求的應(yīng)用，其特征在于材料的兩層包括一層硅。
14.根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求的應(yīng)用，其特征在于材料的兩層是兩層硅，其中一層相應(yīng)于SOI，另一層相應(yīng)于硅后墊。
全文摘要
根據(jù)限定在材料兩層之間的脆化表面來分離材料兩層的處理方法，該處理方法包括對(duì)包括上述層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱退火，所述退火將溫度從初始溫度升至最終退火溫度，其特征在于在熱退火期間，形成退火溫度，其在第一階段進(jìn)展升至過渡溫度，然后根據(jù)第二階段進(jìn)展，在第二階段期間每單位時(shí)間溫度的上升大于在第一階段期間的溫度上升。本發(fā)明還涉及使用該處理方法的應(yīng)用。
文檔編號(hào)H01L27/12GK1479353SQ03124109
公開日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2003年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月2日
發(fā)明者W·施瓦岑巴赫, C·馬勒維爾, W 施瓦岑巴赫, 瘴 申請(qǐng)人:S.O.I.Tec絕緣體上硅技術(shù)公司