專利名稱：由選自半導(dǎo)體材料的材料層形成的多層晶片的表面處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及由選自半導(dǎo)體材料的材料層形成的多層晶片的表面處理。
更確切地，本發(fā)明涉及材料具有差熱特性(differential thermalcharacteristics)的多層晶片的處理工藝，該工藝包括可產(chǎn)生二次缺陷的高溫?zé)崽幚聿襟E。
背景技術(shù)：
要指出的是，“晶片”是指可包括一層或數(shù)層的結(jié)構(gòu)。
因此，多層晶片是含有數(shù)層的這種結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明涉及的晶片是包含用于微電子學(xué)應(yīng)用的薄表面層(由諸如硅的材料制成)的晶片。
要指出，有用層通常是晶片的表面層，在其上制造組件。
該層必須具有非常好的質(zhì)量并且沒有缺陷。
下面將解釋術(shù)語“差熱特性”。
在多層晶片的情況下，不同層可以通過本身已知的任何類型的技術(shù)(層轉(zhuǎn)移、膠粘、外延等等)互相結(jié)合。
對于微電子學(xué)應(yīng)用，通常必須進(jìn)行晶片的熱處理——例如用于改善晶片表面層的表面狀況的熱處理或通過犧牲氧化而減薄。
表面處理還已知涉及高溫?zé)崽幚怼?br> 術(shù)語“高溫?zé)崽幚怼痹诒疚闹惺侵高@樣的熱處理其中至少一些階段在數(shù)百度的溫度進(jìn)行，例如對于石英上硅(SOQ，Silicon On Quartz)結(jié)構(gòu)中的硅膜，在超過750℃進(jìn)行。
要指出，這種高溫?zé)崽幚淼亩x不是絕對的其僅是在本文的情形中給出，在本發(fā)明的情形以外其可以包含其它溫度范圍。
這種熱處理可以按照RTA(快速熱退火)模式進(jìn)行有限的時間(僅在數(shù)秒至數(shù)分鐘的量級)。
但是RTA模式不是限定性的，本發(fā)明適用于任何其它類型的高溫?zé)崽幚怼?br> 例如，這種熱處理可用于本發(fā)明涉及的晶片。
例如，這種熱處理可以旨在改變晶片結(jié)構(gòu)和/或改善晶片的表面狀況。
例如，涉及平滑(smoothing)退火的表面處理也是已知的。
特別地，這種退火將半導(dǎo)體材料表面層(例如硅)的表面粗糙度降至與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的現(xiàn)行規(guī)格相符的值。
因此，在硅表面層的情況下，非常適合于此效果的工藝在于在還原氣氛下并特別是在氫氣氛下對含有該層的晶片高溫(可超過950℃--例如1100℃)進(jìn)行平滑退火。
“平滑退火”因此是指在還原氣氛下高溫進(jìn)行退火——更確切是在950℃或更高的量級的溫度。平滑退火因此是高溫?zé)崽幚淼囊环N特定形式。
這種退火可以進(jìn)行相對較長時間(例如2小時的量級)。
還可以用RTA模式在非常高的溫度(1100℃或更高的量級)僅進(jìn)行數(shù)秒至數(shù)分鐘。
這種退火使晶片表面平滑。其還可以修復(fù)一些結(jié)構(gòu)缺陷。
按照已知方法，晶片一旦制成(換言之，一旦已經(jīng)事先進(jìn)行了制造多層晶片所需的操作——例如層轉(zhuǎn)移和膠粘和/或外延)，即在晶片上進(jìn)行這種高溫?zé)崽幚怼?br> 然而，這些已知的高溫?zé)崽幚聿荒苡糜谒蓄愋偷木?，因為它們有一些局限性?br> 當(dāng)這種高溫?zé)崽幚碛糜谔幚韱螌泳虿煌瑢泳哂胁顭崽匦缘亩鄬泳瑫r，可能有問題。
要指出，“差熱特性”是指晶片的不同層受到給定熱預(yù)算(thermalbudget)過程中的有差別的行為。
這種差別通常與構(gòu)成晶片不同層的材料的熱膨脹系數(shù)差異以及這些層的尺寸特性相對應(yīng)。
更確切地，在本文的情形中，多層結(jié)構(gòu)的“差熱特性”對于本文的目的具有下列特征
-該結(jié)構(gòu)的至少一些層與不同的熱膨脹系數(shù)相關(guān)，-此外，存在至少一個接近于表面層的具有顯著厚度的層(在這種情況下，術(shù)語“顯著厚度”是指比表面層厚度至少大一個數(shù)量級(也就是，大10倍)的厚度)，其熱膨脹系數(shù)顯著不同于所述表面層的熱膨脹系數(shù)。
SOQ型晶片因此是層具有差熱特性的這種結(jié)構(gòu)的典型例子，其包括與具有顯著厚度的石英支撐層直接相關(guān)的薄表面硅層。
在這種受到大熱預(yù)算(例如上述處理時產(chǎn)生的熱預(yù)算)后松弛的晶片的情形中，薄表面硅層恢復(fù)了相當(dāng)大部分因晶片受到熱預(yù)算所產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力。
在這種情況下，薄表面硅層(其熱膨脹系數(shù)在2.5×10-6k-1的量級，是下方的石英層的相應(yīng)值的5倍，后者約在0.5×10-6k-1的量級)自然趨于膨脹以松弛由加熱產(chǎn)生的應(yīng)力。
要指出，熱膨脹系數(shù)是指對于每度的溫度差，與參考尺寸相比的尺寸變化。該系數(shù)因此表示為k-1。
但是同時，下方的石英層(表面硅層固定在其上)不趨于以相同方式膨脹，并且這對表面硅層施加應(yīng)力。
在所述薄硅層的表面包含缺陷(相當(dāng)于“初始”缺陷，在本文的其余部分會更詳細(xì)地描述)的通常情況下，這些缺陷在所述應(yīng)力的作用下變化以產(chǎn)生二次位錯型缺陷。
稍后將定義術(shù)語“二次缺陷”。
只有非常薄的埋層具有與表面層中材料的熱膨脹系數(shù)顯著不同的熱膨脹系數(shù)的晶片不符合上文給出的層具有“差熱特性”的晶片的定義。
傳統(tǒng)SOI(絕緣體上硅)型晶片因此是包含表面硅層的晶片的例子，在表面硅層下方首先是非常薄的SiO2層，然后是通常由硅制成的厚支撐層。
在這種情況下，埋層SiO2的熱膨脹系數(shù)與硅表面層的熱膨脹系數(shù)顯著不同，但是沒有觀察到如上所述的二次缺陷生成。
在SOI的情況下，SiO2層埋在厚度與SOI層相當(dāng)或更厚的兩個硅層之間。
在這些條件下非常薄的SiO2層在受到高熱應(yīng)力時不能“強(qiáng)加(impose)”其機(jī)械行為。
最后，要指出，在SiO2層本身中當(dāng)然可以觀察到位錯型二次缺陷。但是由于該層中的材料是非晶的，其不產(chǎn)生任何位錯型晶體缺陷。
回到本發(fā)明旨在解決的問題，當(dāng)層具有差熱特性的晶片受到大熱預(yù)算時，晶片的至少一層可能會受到因不同層在所受熱負(fù)荷作用下的膨脹差異引起的高機(jī)械應(yīng)力的影響。
晶片中的不同層保持互相固定。
申請人由此在如上所述的高溫?zé)崽幚?例如，可能是平滑退火、在中性氣體下的熱處理、氧化等等)之后在SOQ晶片中觀察到“二次”缺陷的出現(xiàn)。
我們現(xiàn)在指出，本說明中的術(shù)語“石英”是指熔融二氧化硅。
在SOQ結(jié)構(gòu)的例子中，觀察到的缺陷位于硅膜中，并特別是相應(yīng)于“二次缺陷”的晶體缺陷，因為它們在高溫?zé)崽幚磉^程中產(chǎn)生并且與晶片中已經(jīng)存在的初始缺陷有關(guān)。
特別指出，二次缺陷可以是位錯型缺陷，或與初始缺陷有關(guān)的其它晶體缺陷。
“初始缺陷”是指構(gòu)成晶片的材料中已經(jīng)存在的缺陷，或者在施加與二次缺陷出現(xiàn)相關(guān)的熱處理之前，在晶片初始制造的其中一個步驟中產(chǎn)生的缺陷(特別地，這些初始缺陷可能是由將晶片從施主襯底分離后的強(qiáng)粗糙度造成的尖銳邊緣)。
一般而言，當(dāng)晶片受到高溫?zé)崽幚聿襟E(例如，熱處理可以是平滑退火或RTA處理，或氧化退火，或一般是高溫?zé)崽幚?時，申請人已經(jīng)在具有差熱特性的多層晶片中觀察到二次缺陷的出現(xiàn)。
這種不期望的效果顯示在圖1和2中，其代表通過TEM(透射電子顯微鏡)在穿過兩個SOQ晶片的截面上(在其左下角一個對照標(biāo)準(zhǔn)表示該圖的比例)獲得的觀察結(jié)果。
這兩個圖顯示了穿過已經(jīng)進(jìn)行了高溫?zé)崽幚淼腟OQ晶片的上部的截面。
該頂部相當(dāng)于Si表面層和插在晶片的Si表面層和石英支撐體(支撐體未顯示)之間的(至少部分)SiO2層。
因此，圖1顯示了穿過晶體硅表面層(與圖中未顯示的石英層分隔開并且位于SiO2層下方)的整個厚度的位錯。
這種位錯對于硅表面層明顯是非常嚴(yán)重的缺陷。
圖2顯示了環(huán)形位錯20——其也造成了嚴(yán)重的缺點。
要指出的是，通過減薄層(例如在所述退火后進(jìn)行拋光)不能完全消除由平滑退火產(chǎn)生的并有時延伸穿過表面層的整個厚度(在圖1的例子中為400納米)的這種缺陷。
申請人已經(jīng)展示，當(dāng)多層晶片的表面在受到退火之前具有初始缺陷時，特別會出現(xiàn)這種缺陷。
在這種情況下，在具有差熱特性的多層晶片受到熱預(yù)算而產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力的作用下，初始缺陷涉及(圖1和2中的位錯類型的)二次缺陷生成機(jī)制，其以高溫?zé)崽幚碇熬幸呀?jīng)存在的初始缺陷為起點。
例如，初始缺陷可能是晶片表面上的擾動(disturbances)。
這些初始缺陷可能在施加到晶片的在先處理步驟中已經(jīng)產(chǎn)生。
圖3由此顯示了在對其進(jìn)行高溫?zé)崽幚碇暗膱D1和2中的SOQ晶片的硅層，該圖3顯示了受擾的硅表面。
該表面層上的擾動可能，例如，相應(yīng)于在高溫?zé)崽幚磉^程中與二次缺陷生成有關(guān)的初始缺陷。
本發(fā)明的一個目的是能夠在材料具有差熱特性的多層晶片的情況下消除這種二次缺陷。
本發(fā)明另一目的是在高溫?zé)崽幚磉^程中不產(chǎn)生缺陷線(在本文中稍后將解釋這些缺陷線的含義)。
在此提及的背景和目的因此非常明確。并且在這方面應(yīng)該指出，諸如US 6 500 732、WO 02/27783和US 6 150 239的已知文獻(xiàn)不屬于上述特定背景。
US 6 500 732主要致力于可以形成結(jié)構(gòu)的開裂(cleaving)層的操作，從而隨后開裂以制造多層晶片。
該文獻(xiàn)因此提出抑制(或減少)開裂層的手段。
但是它沒有提出在高溫?zé)崽幚磉^程中避免形成二次缺陷的任何背景或目的。
此外，該文獻(xiàn)甚至沒有提到晶片本身的任何高溫?zé)崽幚?。該文獻(xiàn)僅僅提及通過高溫?zé)崽幚韥砥交倪x擇(通過參考US 6 171 965)，僅用于處理施主晶片的殘留物以使其再利用。
并且該文獻(xiàn)也沒有提到與材料具有差熱特性的多層晶片相關(guān)的任何背景或問題。
WO 02/27783公開了在使一層開裂之后通過CMP拋光以降低開裂層表面粗糙度的步驟。
但是該文獻(xiàn)沒有比US 6 500 732更多地提到與高溫?zé)崽幚硐嚓P(guān)的任何問題或目的。
US 6 150 239沒有以任何方式旨在防止在對多層晶片進(jìn)行高溫?zé)崽幚磉^程中的不期望效果，例如二次缺陷的出現(xiàn)。
相反，該文獻(xiàn)提出明確地旨在避免使多層受到過高溫度的手段。在這方面，該文獻(xiàn)的目的是允許降低轉(zhuǎn)移過程中熱處理的溫度(此外應(yīng)該指出，這種用于轉(zhuǎn)移的熱處理在任何情況下都不是“高溫”熱處理)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，當(dāng)閱讀本發(fā)明的說明時更明顯的是，US 6 150 239不僅不屬于本發(fā)明所述的特定背景，其還教示本領(lǐng)域技術(shù)人員遠(yuǎn)離任何高溫處理。現(xiàn)在回到本發(fā)明的背景及其目的，為了實現(xiàn)這些目的，本發(fā)明提出了對于材料具有差熱特性的多層晶片的處理工藝，該工藝包括可產(chǎn)生二次缺陷的高溫?zé)崽幚?，其特征在于，該工藝包括在高溫?zé)崽幚聿襟E之前的晶片表面準(zhǔn)備步驟。
這種工藝的優(yōu)選但是非限制性的方面如下-所述準(zhǔn)備步驟包括在晶片表面層上的減薄操作，-所述準(zhǔn)備包括拋光，-所述拋光是機(jī)械-化學(xué)拋光，-所述準(zhǔn)備包括離子或化學(xué)蝕刻，-所述差熱特性相應(yīng)于下列兩個條件的組合晶片中的至少一些層與不同的熱膨脹系數(shù)相關(guān)，存在一個接近于晶片表面層的具有顯著厚度的層，其相關(guān)熱膨脹系數(shù)顯著不同于所述表面層的相關(guān)熱膨脹系數(shù)，-晶片包括硅支撐襯底和由Ge或SiGe制成的表面層，-高溫?zé)崽幚硎荝TA退火，-高溫?zé)崽幚硎瞧交嘶穑?該工藝包括與準(zhǔn)備步驟相關(guān)的第二處理，其用于防止在高溫?zé)崽幚磉^程中出現(xiàn)缺陷線，-所述第二處理包括第二熱處理，-所述第二熱處理在準(zhǔn)備步驟之前進(jìn)行，-所述第二熱處理是用比極限熱預(yù)算低的熱預(yù)算進(jìn)行的，超出該極限熱預(yù)算，就會在高溫?zé)崽幚磉^程中出現(xiàn)缺陷，-晶片是SOQ晶片，并且第二熱處理是用比相應(yīng)于在700℃退火兩小時的熱預(yù)算更低或相等的熱預(yù)算進(jìn)行的，-晶片是硅上鍺(Germanium on Silicon)晶片，并且第二熱處理是用比相應(yīng)于在500℃退火兩小時的熱預(yù)算更低或相等的熱預(yù)算進(jìn)行的，-所述第二處理包括第二化學(xué)處理，-所述第二化學(xué)處理在準(zhǔn)備步驟之后進(jìn)行，-所述第二化學(xué)處理使用RIE型濕蝕刻或干蝕刻，-第二化學(xué)處理與氧化物沉積、然后進(jìn)行氧化物的選擇性蝕刻以定義蝕刻圖案相關(guān)，-所述第二化學(xué)處理在突出的背面上使用蝕刻，-所述第二處理包括第二機(jī)械處理，-所述第二機(jī)械處理在準(zhǔn)備步驟之后進(jìn)行，-第二機(jī)械處理使用由金剛石、激光或中性分子的離子轟擊產(chǎn)生的侵蝕，-第二機(jī)械處理在環(huán)(ring)上使用局部拋光以產(chǎn)生傾斜(bevel)，-第二處理包括界定將要從晶片表面層中的任何奇異點(singularpoints)隔離的區(qū)域，-第二處理使用光刻，其蝕刻出在所述表面層的表面上劃定所述區(qū)域的凹槽，-所述隔離區(qū)域相應(yīng)于將在晶片上形成芯片的所需位置，
-定義區(qū)域以使它們的輪廓(contour)不形成突出角(projectingangle)，突出角頂部可形成可能與缺陷線相關(guān)的奇異點。


在閱讀本發(fā)明參照附圖作出的下列說明之后，本發(fā)明的其它方面、目的和優(yōu)點會變得更清楚，在附圖中，除了上文已經(jīng)提及的圖1至3外-圖4a、4b1和4b2、4c1和4c2是尚未按照本發(fā)明處理的多層晶片的頂視圖。在這些圖中圖4a顯示了準(zhǔn)備步驟之前的晶片，圖4b1和4b2顯示了準(zhǔn)備步驟之后的同一晶片——圖4b2(其是由圖4b1獲得的放大局部圖)中顯示了“奇異點”型缺陷，圖4c1和4c2是在準(zhǔn)備步驟后已經(jīng)經(jīng)受了高溫?zé)崽幚淼耐痪膱D示。在這種情況下，圖4c2是由圖4c1獲得的局部放大圖。這些圖顯示了形成二次缺陷的缺陷線。
-圖5a和5b顯示了在本發(fā)明的處理的一個實施方式中的步驟示意圖(在這些圖中，以截面顯示被處理的晶片)，-圖6是與圖5a和5b中的圖相對應(yīng)的圖，表明本發(fā)明的另一實施方式，-圖7a至7c顯示了晶片的三個頂視示意圖，表明本發(fā)明的變體實施方式。
具體實施例方式
如上所述，本發(fā)明適用于具有差熱特性的多層晶片。
上面已定義了“差熱特性”。特別地，它們對應(yīng)于晶片中兩層的熱膨脹系數(shù)差異，如果該差異足夠大從而在晶片受到高溫?zé)崽幚頃r產(chǎn)生二次缺陷。
為了避免這種二次缺陷的產(chǎn)生并適用申請人展示的上述“起點”效應(yīng)(晶片中的初始缺陷——例如在其受擾表面上的缺陷——構(gòu)成起點，在高溫?zé)崽幚磉^程中由這些起點產(chǎn)生大得多的二次缺陷)，在本發(fā)明的高溫?zé)崽幚碇斑M(jìn)行待處理晶片的表面準(zhǔn)備步驟。
該準(zhǔn)備步驟相當(dāng)于晶片表面層的減薄步驟。
這可以通過拋光實現(xiàn)(但是準(zhǔn)備步驟還可包括通過離子蝕刻——離子或離子簇轟擊，或通過化學(xué)蝕刻——干法或濕法而進(jìn)行晶片表面層減薄)。
在通過拋光進(jìn)行準(zhǔn)備的情況下，這種準(zhǔn)備拋光優(yōu)選為機(jī)械-化學(xué)(CMP)拋光。這種拋光從其上存在缺陷的表面層去除1000。
其還消除了晶片表面層中的初始缺陷，所述初始缺陷會產(chǎn)生在高溫?zé)崽幚?例如平滑退火)過程中觀察到的二次缺陷。
申請人已經(jīng)觀察到，這種預(yù)拋光步驟的使用例如隨后能夠使平滑退火在SOQ晶片上在氫化氣氛下持續(xù)大約2小時。
并且這種平滑退火不產(chǎn)生位錯型二次缺陷(在透射式電子顯微鏡中可觀察到)，在沒有先前進(jìn)行拋光的類似晶片上觀察到這種缺陷。
要指出的是，可以在將多層晶片從施主襯底分離(例如通過在弱化界面上施加熱和/或機(jī)械能以實現(xiàn)分離)之后，使用本發(fā)明的工藝。
因此，本發(fā)明可用于例如Smart-Cut型工藝中。
Smart-Cut工藝可用于構(gòu)建多層晶片并且需要將晶片從襯底分離的步驟。
在這一情形下，可以使用Smart-Cut型技術(shù)制造具有差熱特性的多層晶片，然后通過諸如平滑退火的高溫?zé)崽幚韥硖幚磉@些晶片，而沒有觀察到二次缺陷(例如位錯型的)。
在本發(fā)明的這一例示實施例中，在分離晶片和進(jìn)行高溫?zé)崽幚碇g插入準(zhǔn)備步驟(特別是通過拋光)，可以避免在高溫?zé)崽幚磉^程中出現(xiàn)這種二次缺陷。
并且更通常地，本發(fā)明可用于對具有差熱特性的多層晶片進(jìn)行高溫?zé)崽幚肀景l(fā)明并不限于通過Smart-Cut型工藝獲得的晶片。
高溫?zé)崽幚砜梢允侨魏晤愋偷母邷責(zé)崽幚怼?br> 其還可以以RTA退火模式進(jìn)行。
無論實施方式如何，其都可以是平滑退火。
要指出的是，可以與準(zhǔn)備步驟結(jié)合進(jìn)行第二處理(與“第一”處理相對應(yīng))，用于防止在晶片的高溫?zé)崽幚磉^程中出現(xiàn)缺陷線。
還要指出的是，術(shù)語“第一”處理和“第二”處理不涉及這兩次處理之間的任何時間順序(chronology)或任何系統(tǒng)順序。
申請人已經(jīng)觀察到，準(zhǔn)備步驟本身可在晶片上產(chǎn)生奇異點(例如在晶片環(huán)上)，并且這些奇異點在高溫?zé)崽幚磉^程中顯現(xiàn)和增強(qiáng)。
例如，這些奇異點可相應(yīng)于材料“微裂”點(micro-tearing point)——例如在晶片環(huán)上的微裂。
申請人由此觀察到在高溫?zé)崽幚磉^程中出現(xiàn)的沿直線排列的缺陷(或“缺陷線”)。
這些缺陷線是由準(zhǔn)備(特別是拋光的情況下)過程中產(chǎn)生的奇異點引起的。
圖4a、4b1和4b2、4c1和4c2示意了這些缺陷線的產(chǎn)生圖4a顯示了多層晶片100的頂視圖，多層晶片100包括構(gòu)成下層的襯底110和表面層120。
層120具有的直徑略小于層110的直徑，并由此形成突出的外圍肩部(peripheral shoulder)，其使層110表面的外圍部分暴露在外。
這種環(huán)狀外圍部分被稱作“環(huán)”。
圖4a顯示了在相應(yīng)于準(zhǔn)備步驟的拋光之前的晶片100。
可以看出，圍繞該環(huán)的輪廓是規(guī)則的。
圖4b1和4b2顯示了相應(yīng)的圖，代表其上已經(jīng)進(jìn)行拋光步驟(通常CMP拋光)之后的晶片100。
圖4b2顯示拋光已經(jīng)在晶片環(huán)上產(chǎn)生微裂點130(這些奇異點以夸大方式顯示在放大圖中)。
圖4c1和4c2顯示當(dāng)隨后對晶片進(jìn)行高溫?zé)崽幚頃r可從這些奇異點開始出現(xiàn)的缺陷線140。
因此，在晶片上與準(zhǔn)備步驟結(jié)合進(jìn)行第二處理以防止在高溫?zé)崽幚磉^程中出現(xiàn)這些缺陷線。
將會看出，表述“與準(zhǔn)備步驟結(jié)合”不是指在準(zhǔn)備的同時必須進(jìn)行這種補(bǔ)充處理。
第二處理也可以在準(zhǔn)備步驟之前或之后進(jìn)行。
特別地，第二處理可以包括-熱處理，和/或-機(jī)械處理，和/或
-化學(xué)處理。
這種第二處理可限制這一準(zhǔn)備步驟中的奇異點形成(其如上所述相應(yīng)于在高溫處理過程中可產(chǎn)生缺陷線的點)。
特別地，這種對奇異點的限制能夠限制晶片環(huán)上的奇異點。
因此，這種第二處理將高溫處理過程中缺陷線的出現(xiàn)減到最少或完全防止。
據(jù)說這種第二處理可以特別通過熱和/或機(jī)械和/或化學(xué)過程進(jìn)行。
這種第二處理的主要目的是圍繞晶片環(huán)切割(換言之，使得其形成規(guī)則輪廓)。
第二化學(xué)處理優(yōu)選在準(zhǔn)備步驟之后進(jìn)行。
這種第二化學(xué)處理特別可以使用濕蝕刻或干蝕刻——例如使用粒子轟擊的RIE型干蝕刻，所述粒子與被轟擊晶片起化學(xué)反應(yīng)。
在這種情況下，需要預(yù)先保護(hù)環(huán)的暴露面。這種保護(hù)對于RIE型干蝕刻的情況尤其必需。
對于濕蝕刻，晶片背面也需要保護(hù)。
重要的是，在進(jìn)行這種保護(hù)時避免使用高溫?zé)崽幚怼?br> 因此，這種對待保護(hù)表面的保護(hù)不能通過涉及高溫?zé)崽幚淼难趸M(jìn)行。
一種優(yōu)選的構(gòu)建保護(hù)層的方法包括在待保護(hù)表面上沉積氧化物。
特別地，這種氧化物可以是PECVD(等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積)或LPCVD(低等離子體化學(xué)汽相沉積)型氧化物。
在這兩種沉積之間的選擇取決于后來選擇用于圍繞晶片環(huán)進(jìn)行切割的操作類型，并取決于晶片層之間的熱膨脹系數(shù)差異-PECVD型沉積在大約400℃的溫度進(jìn)行，并因此甚至可用在層具有明顯不同膨脹系數(shù)的晶片上，-LPCVD型沉積在大約700℃的溫度使用，因此僅在晶片層的熱膨脹系數(shù)還算類似的情況下才能使用。
在SOQ晶片的情況下，可以考慮這兩種類型的沉積，因為觀察到缺陷線從大約750℃的溫度開始出現(xiàn)。
在硅上鍺晶片的情況下，與SOQ晶片的情況相比，缺陷線可在較低的溫度下出現(xiàn)。因此，優(yōu)選使用PECVD型沉積。
在晶片所有面上沉積氧化物之后的下一步驟是選擇性蝕刻在環(huán)邊緣附近的氧化物以去除該氧化物。
例如，可以通過光刻進(jìn)行這種選擇性蝕刻。
在光刻中，如圖5a所示，沉積的氧化物1000必須被樹脂層1001覆蓋。
該圖顯示了晶片100的橫截面，其中外圍邊緣1101已經(jīng)通過這種選擇性蝕刻而暴露。
晶片的其它部分仍然被保護(hù)性氧化物1000覆蓋。
下一步驟是去除樹脂1001并圍繞該環(huán)的外圍邊緣選擇性蝕刻硅，如圖5b所示(在該圖中，箭頭代表蝕刻操作)。
結(jié)果獲得沒有奇異點的具有干凈光滑外圍的環(huán)。
SEZ公司出售的旋轉(zhuǎn)蝕刻機(jī)(Spin Etcher)型設(shè)備(注冊商標(biāo))也可以用于進(jìn)行環(huán)的這種選擇性蝕刻。
在圖6所示的變體中，晶片100在其背面上被化學(xué)蝕刻，所述背面與待圍繞切割的環(huán)所在的面相反。
所述背面在這一蝕刻之前被保護(hù)性層1002覆蓋。
圖6顯示了蝕刻產(chǎn)品到達(dá)(arrival)20晶片100背面上。
可以允許化學(xué)蝕刻產(chǎn)品在晶片的前面(在圖中朝下)上稍微重疊，化學(xué)蝕刻產(chǎn)品的路徑通過箭頭象征性地顯示在圖中。
這使得可以侵蝕層120的外圍并使該環(huán)均勻。
要指出的是，在該操作過程中將諸如氮的中性氣流施加到層120的主表面上，以避免化學(xué)蝕刻溶液在該主表面上流動。
按照該變體進(jìn)行的蝕刻被稱作“重疊背邊緣蝕刻(overlapping backedge etching)”。
還可以圍繞晶片環(huán)使用機(jī)械切割以施加第二機(jī)械處理。
與上述第二化學(xué)處理過程類似，這種第二機(jī)械過程優(yōu)選在拋光步驟之后進(jìn)行。
這種機(jī)械處理特別可以利用-用于圍繞該環(huán)進(jìn)行切割的機(jī)械手段。這可以使用金剛石、激光或中性分子的離子轟擊進(jìn)行，導(dǎo)致該環(huán)的清洗。
-在環(huán)上局部拋光以產(chǎn)生傾斜。
如果使用第二熱處理過程，這種處理優(yōu)選在準(zhǔn)備步驟之前進(jìn)行。
要指出的是，以熱處理形式進(jìn)行的第二預(yù)處理還可以在準(zhǔn)備步驟之前強(qiáng)化晶片層的鍵合界面(例如在石英層與硅層之間)。
在第二熱處理的情況下，申請人已經(jīng)展示存在極限熱預(yù)算(limitingheat budget)，如果超出該極限熱預(yù)算，則隨后的高溫?zé)崽幚砭蜁?dǎo)致額外缺陷的出現(xiàn)和/或促進(jìn)上述缺陷線的出現(xiàn)。
因此，第二熱處理必須用保持低于或等于該極限熱預(yù)算的熱預(yù)算進(jìn)行，所述極限熱預(yù)算相應(yīng)于可以在這種預(yù)熱處理過程中施加到晶片的最大熱輸入。
極限熱預(yù)算取決于被處理晶片的層的本質(zhì)。
并且特別地，申請人已經(jīng)確定，這種極限熱預(yù)算相應(yīng)于-對于SOQ晶片，在700℃的溫度進(jìn)行兩小時退火，-對于硅上鍺晶片，在500℃的溫度進(jìn)行兩小時退火。
明顯地，在第二熱處理過程中，對于相同的熱預(yù)算可以延長退火持續(xù)時間并降低溫度，反之亦然。
從上面已經(jīng)看出，不同類型的“第二“處理可以在對晶片施加高溫處理的過程中將缺陷線的出現(xiàn)減至最少或完全防止。
要指出，本發(fā)明適用于其材料具有差熱特性的所有類型的多層晶片。
本發(fā)明因此適用于上述SOQ型結(jié)構(gòu)。
其還可以適用于這種晶片，其包含在支撐襯底(可能是硅)上由鍺或SiGe(特別是富含鍺的SiGe)制成的表面層。
按照本發(fā)明的一個變體實施方式，可能需要僅在后來將形成芯片的晶片區(qū)域中(特別是在晶片的有用層中)處理這些缺陷線。
在本發(fā)明的這一變體實施方式中，第二處理包括在晶片的表面層(圖4a至4c2、5和6中的層120，在圖7a至7c中使用相同的附圖標(biāo)記)上界定區(qū)域1200，所述區(qū)域1200將從奇異點(特別是上述圍繞晶片環(huán)的外圍形成的奇異點)隔離。
一個或數(shù)個芯片可位于各個區(qū)域1200。
可以通過光刻、通過蝕刻在層120表面上劃定所述區(qū)域1200的凹槽，而選擇性隔離區(qū)域1200。
這些區(qū)域1200相應(yīng)于在晶片上形成芯片所需的位置。
圖7a因此非常示意性地顯示了兩個晶片100，各包括三個區(qū)域1200，它們已經(jīng)從圍繞該環(huán)的邊緣的奇異點130隔離，所述奇異點能夠產(chǎn)生缺陷線140。
關(guān)于本發(fā)明的這種變體實施方式，申請人還確定，缺陷線優(yōu)選沿給定的結(jié)晶學(xué)方向取向。
特別地，這已經(jīng)在進(jìn)行了高溫?zé)崽幚淼腟OQ晶片上觀察到。
優(yōu)選地，產(chǎn)生圍繞區(qū)域1200的輪廓使得這些輪廓沒有會形成奇異點的突出角，所述奇異點也相應(yīng)于“初始缺陷”。
因此，對于區(qū)域1200，優(yōu)選產(chǎn)生沒有突出角的輪廓。例如，這些輪廓可以是圓形或橢圓形的形式。
圖7b和7c因此顯示了在這方面的較差構(gòu)造，其中區(qū)域1200是塊狀，其中在外圍存在優(yōu)選應(yīng)該避免的角。
權(quán)利要求
1.一種用于處理材料具有差熱特性的多層晶片的工藝，該工藝包括可產(chǎn)生二次缺陷的高溫?zé)崽幚聿襟E，其特征在于，該工藝在高溫?zé)崽幚聿襟E之前包括晶片表面準(zhǔn)備步驟。
2.如前一權(quán)利要求所述的工藝，其特征在于，所述準(zhǔn)備步驟包括減薄晶片表面層的步驟。
3.如前一權(quán)利要求所述的工藝，其特征在于，所述準(zhǔn)備步驟包括拋光。
4.如前一權(quán)利要求所述的工藝，其特征在于，拋光是機(jī)械-化學(xué)拋光。
5.如權(quán)利要求1或2所述的工藝，其特征在于，所述準(zhǔn)備步驟包括離子或化學(xué)蝕刻。
6.如前述權(quán)利要求任一項所述的工藝，其特征在于，所述差熱特性相應(yīng)于下列兩個條件的組合-晶片的至少一些層與不同的熱膨脹系數(shù)相關(guān)，-存在與晶片表面層接近的具有顯著厚度的層，其相關(guān)的熱膨脹系數(shù)明顯不同于與所述表面層相關(guān)的熱膨脹系數(shù)。
7.如前述權(quán)利要求任一項所述的工藝，其特征在于，晶片包括硅支撐襯底和由Ge或SiGe制成的表面層。
8.如前述權(quán)利要求任一項所述的工藝，其特征在于，高溫?zé)崽幚硎荝TA退火。
9.如前述權(quán)利要求任一項所述的工藝，其特征在于，高溫?zé)崽幚硎瞧交嘶稹?br> 10.如前述權(quán)利要求任一項所述的工藝，其特征在于，該工藝包括與準(zhǔn)備步驟結(jié)合的第二處理，用于防止在高溫?zé)崽幚磉^程中出現(xiàn)缺陷線。
11.如前一權(quán)利要求所述的工藝，其特征在于，所述第二處理包括第二熱處理。
12.如前一權(quán)利要求所述的工藝，其特征在于，所述第二熱處理在準(zhǔn)備步驟之前進(jìn)行。
13.如前兩項權(quán)利要求任一項所述的工藝，其特征在于，所述第二熱處理是用比極限熱預(yù)算低的熱預(yù)算進(jìn)行的，超出該極限熱預(yù)算時就會在高溫?zé)崽幚磉^程中出現(xiàn)缺陷。
14.如前一權(quán)利要求所述的工藝，其特征在于，晶片是SOQ晶片，并且第二熱處理是用比相應(yīng)于在700℃的溫度退火兩小時的熱預(yù)算更低或相等的熱預(yù)算進(jìn)行的。
15.如權(quán)利要求13所述的工藝，其特征在于，晶片是硅上鍺晶片，并且第二熱處理是用比相應(yīng)于在500℃的溫度退火兩小時的熱預(yù)算更低或相等的熱預(yù)算進(jìn)行的。
16.如前六項權(quán)利要求任一項所述的工藝，其特征在于，所述第二處理包括第二化學(xué)處理。
17.如前一權(quán)利要求所述的工藝，其特征在于，所述第二化學(xué)處理在準(zhǔn)備步驟之后進(jìn)行。
18.如前一權(quán)利要求所述的工藝，其特征在于，所述第二化學(xué)處理使用RIE型濕蝕刻或干蝕刻。
19.如前兩項權(quán)利要求任一項所述的工藝，其特征在于，第二化學(xué)處理相關(guān)于氧化物沉積和然后的氧化物選擇性蝕刻以界定蝕刻圖案。
20.如權(quán)利要求17或18所述的工藝，其特征在于，所述第二化學(xué)處理使用重疊背面蝕刻。
21.如前十一項權(quán)利要求任一項所述的工藝，其特征在于，所述第二處理包括第二機(jī)械處理。
22.如前一權(quán)利要求所述的工藝，其特征在于，所述第二機(jī)械處理在準(zhǔn)備步驟之后進(jìn)行。
23.如前兩項權(quán)利要求任一項所述的工藝，其特征在于，第二機(jī)械處理使用由金剛石、激光或中性分子的離子轟擊產(chǎn)生的侵蝕。
24.如前三項權(quán)利要求任一項所述的工藝，其特征在于，第二機(jī)械處理在環(huán)上使用局部拋光以產(chǎn)生傾斜。
25.如權(quán)利要求10所述的工藝，其特征在于，第二處理包括界定要從晶片表面層中的任何奇異點隔離的區(qū)域。
26.如前一權(quán)利要求所述的工藝，其特征在于，第二處理使用光刻，該光刻蝕刻出在所述表面層的表面中劃定所述區(qū)域的凹槽。
27.如前兩項權(quán)利要求任一項所述的工藝，其特征在于，所述隔離區(qū)域相應(yīng)于將在晶片上形成芯片的所需位置。
28.如前三項權(quán)利要求任一項所述的工藝，其特征在于，界定區(qū)域以使它們的輪廓不形成突出角，該突出角的頂部可形成可與缺陷線相關(guān)的奇異點。
全文摘要
本發(fā)明涉及材料具有差熱特性的多層晶片的處理工藝，該工藝包括可產(chǎn)生二次缺陷的高溫?zé)崽幚聿襟E，其特征在于該工藝在高溫?zé)崽幚聿襟E之前包括晶片表面準(zhǔn)備步驟。
文檔編號H01L21/762GK1914709SQ200480041518
公開日2007年2月14日 申請日期2004年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月10日
發(fā)明者O·雷薩克, B·布隆多, H·莫里索, C·拉加荷-布朗夏爾, F·富爾內(nèi)爾 申請人:S.O.I.Tec絕緣體上硅技術(shù)公司, 原子能源局