專利名稱：用于半導體材料晶片的快速退火處理工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于微電子、光學和光電子應用中的材料制成的晶片的表面處理。
更具體地說，本發明涉及的晶片由半導體材料制作。
由此在該文本中描述的具體實施例涉及絕緣襯底上硅(SOI)型晶片。
本發明更確切地涉及用于選自于半導體材料的晶片的表面處理工藝，通過轉移技術獲得該晶片，以及該工藝包括依次包含下述步驟的快速退火階段·溫度上升的第一個斜坡，是為了開始加熱，·第一次穩定停止，是為了穩定溫度，·溫度上升的第二個斜坡。
本發明涉及的半導體材料的晶片具體來說是通過轉移技術獲得的，意味著其一層(對應于所有的或部分晶片)晶片已經從源襯底轉移到支架。
具體來說，“快速退火”是將晶片放到很高溫度(大約1100℃或更高)極短的時間(幾十秒)的退火。
這種退火通常稱為快速熱退火(RTA)。
它還使得晶片的表面變得平整。
在
圖1中概括地描述在現有技術中實施的RTA，其示出了根據時間t的溫度T的演變。
該圖示出RTA包括溫度的斜坡上升，以使得晶片在很短的時間經受從室溫RT到高的目標退火溫度T2的RTA。
借助實例，RT可以在大約20℃到500℃的范圍，以及T2可以在大約1200℃。
該圖示出RTA實際上包括兩個直線斜坡·從大約750℃的溫度T1取晶片的第一個斜坡，然后在該溫度停止10秒鐘。該第一個斜坡和隨后的停止允許
開始加熱， 經受RTA的晶片的跟蹤溫度開始啟動(通過判斷晶片溫度的高溫計保證該跟蹤，但是該晶片只是從依賴于晶片材料的某溫度對高溫計變得“可讀”，在硅晶片的情況中該溫度為大約400℃)， 該溫度得到穩定(這更尤其是停止的作用)。
·具有每秒大約50℃的斜率的第二個斜坡，跟隨著約30秒的停止。第二個斜坡構成RTA的重要的有源相(active phase)。
已經注意到，使用這種常規RTA，在晶片中存在故障，尤其是在由硅制成的晶片的情況中(例如SOI)。
這些被稱為滑移線的故障是由承受RTA期間的晶片的重要熱約束引起的。
這些熱約束尤其是由于溫度上升的很陡斜坡引起的，以及由于在很高溫度的最終停止引起的。
因此，根據施加給晶片的熱預算，將在經受了常規RTA的晶片上觀察到較少的或者更多的滑移線。
這些滑移線可能會出現在晶片的整個表面上，尤其在退火爐內支撐晶片的元件上。顯然，這種滑移線造成了麻煩。
本發明的目的是減少這種麻煩。
為了達到這種目的，本發明提出了一種用于選自于半導體材料的晶片的表面處理工藝，已經通過轉移技術獲得該晶片，以及該工藝包括依次包含下述步驟的快速退火階段·溫度上升的第一個斜坡是為了開始加熱，·第一次穩定停止是為了穩定溫度，·溫度上升的第二個斜坡，其特征在于，在第二個斜坡期間，溫度上升的平均斜率具有在稱為低的第一溫度范圍之內的第一值，以及然后在稱為高的溫度范圍之內增加。
下面是根據本發明的工藝的一些優選的非限制性的方面·晶片是由硅制成的晶片，·晶片是SOI晶片，·第一次停止發生在大約750℃的溫度，
·低溫的范圍從約800℃到約1100℃，·在高溫的范圍內，溫度以連續的方式增加，·在低溫的范圍內，溫度在中間停止地增加，·快速退火階段在大約1150℃到1250℃的溫度以停止結束，·第二個斜坡以每秒25到50℃的斜率結束。
參考除了圖1之外的附圖所給出的，閱讀本發明的下述描述，本發明的其它方面、目的和優點將變得顯而易見，其中參考現有技術已經對圖1進行了評論·圖2a和2b是示出了分別以連續的方式和根據本發明的在兩個RTA階段中溫度演變的曲線，·圖3是示出影響在某溫度范圍內的RTA過程中通過的時間間隔長度的滑移線數量的曲線。
現在參考圖2a和2b，它們示出了對于兩個分別的RTA階段的兩個溫度上升期間溫度的演變，是根據現有技術(圖2a)的常識和根據本發明實現的。
參考SOI晶片的RTA退火描述該附圖，由沿著脆化區分離的轉移工藝發出(SMARTCUT型工藝)。
然而，本發明還可應用到通過任何類型的轉移工藝(例如ELTRAN或者其它的)獲得的晶片，且它們不必具有SOI型結構。
由此，本發明應用在硅上的晶片，或者由其它半導體材料制成的晶片。
如已經所述的，在相應于圖2a和2b中的兩個RTA階段溫度上升，其中一個(圖2b)根據本發明實現。
這兩個溫度上升大體以具有第一個斜坡R1使得溫度到大約750℃值的相同方式啟動。
第一恒定溫度停止(在大約750℃的值)跟隨在這個第一個斜坡之后。
在這兩個退火階段之間的差異在與第二個溫度上升的斜坡，其跟隨在第一次停止之后。
實際上，根據已經知道的，已經注意到圖2a斜坡基本上是直線的。由此第二個斜坡具有每秒鐘大約50℃的恒定斜率。
以及該常規退火以1到30秒的停止結束，其中在該過程中溫度保持在大約1200到1230℃的恒定值。
至于圖2b的第二個斜坡R2，它不是直線的。
相反，第二個斜坡通常具有凹的形狀，那意味著它通常在將該斜坡的開始點P1(大約750℃)連接到該斜坡的終點P2(其通常為大約1150-1250℃)的直線(表示為點劃線)下面延伸。
更準確地，在第二個斜坡的過程中，溫度上升的平均斜率具有在稱為低的第一溫度范圍之內的第一值，以及然后在稱為高的溫度范圍之內增加。
換句話說，在這個第二個斜坡的溫度上升的過程中，在開始用于所給出的溫度上升(第一范圍)耗費掉的時間相應地比在斜坡的后部分過程中(第二范圍)更多。
而且，優選的是在本發明的情況中，第二個斜坡R2和溫度上升的持續時間Δt2聯系在一起，對于相同的溫度差，該持續時間大于第二常規斜坡的溫度上升的持續時間。
具體來說，在圖2b中該持續時間對應于點P1(根據本發明的第二個斜坡R2的起點)和P2(根據本發明的第二個斜坡R2的終點)之間的時間差。
為了比較的目的，如根據現有技術的實施，已經在該圖中表示了第二常規斜坡R02。該第二常規斜坡R02在同一點P1開始，但是在點P02結束，其不同于P2且恰好先于它。
因此，顯然的是，和第二常規斜坡比較，根據本發明的第二個斜坡R2不僅不是直線的并具有在兩個連續的范圍增加的平均斜率，而且還對應于整體更緩慢的溫度上升。
更準確地，在圖2a表示的例子中，第二個斜坡具有漸進的和連續的斜率，該斜率具有連續的下述值10-15-25-50℃每秒。
由此圖2b中的第二個斜坡以每秒大約50℃的最大斜率結束，其對應于根據現有技術RTA階段的第二個斜坡。
該斜坡的主要特征是允許晶片通過在該第二個斜坡的低溫度的范圍中的時間增加，該第二斜坡從大約750℃開始到大約1150-1250℃結束。
在這里所討論的范圍在所描述的例子可以確定為對應于大約800℃和大約1100℃的溫度。
注意，根據本發明，增加了晶片經受第二個斜坡溫度的低范圍的RTA經過的時間。
該增加是“絕對的”，和常規RTA比較，在某種意義上增加了實際消耗在稱為低范圍的時間。
該增加通常可相關第二個斜坡來考慮應該注意，根據本發明，在第二個斜坡過程中，和在現有技術中實施的相比，增加了在所謂的低范圍中經過的時間與在所謂的高范圍中(其對應于大于“低”范圍的溫度的第二個斜坡的溫度)經過的時間的比率。
換句話說，根據本發明，和第二個斜坡的總的持續時間相比，在第二個斜坡的該“低”溫度范圍中比在按照現有技術中具有直線斜坡的退火階段消耗額更多的時間。
實際上，在第二個斜坡過程中，在稱為低的溫度的第一范圍內溫度上升的平均斜率具有第一值，然后上升到稱為高的溫度范圍內。
具體來說，根據晶片的材料特別地定義“低”溫和“高”溫的范圍。
而且，可以從考慮有關在上述的低溫和高溫范圍中經過的時間比例的條件的時刻用另一“第二個斜坡”來實現本發明。
例如，可以限定停止在這個低溫范圍的中間恒定溫度(例如，停止在所述例子中800℃和1100℃的溫度)。
一般來說，可以給出滿足這個要考慮條件的任何形式的第二個斜坡。
這種方式的處理使得在退火之后晶片上得到的滑移線的數量基本上減少。
申請人明顯地注意到，在爐中的晶片的支架上產生的滑移線被顯著地減少了(不管這些支架具有分隔點支架的形式，還是具有和晶片同心的連續圓環)。
通過在RTA的結束時觀察到的滑移線由在對應于“低”溫值的晶片的部分RTA過程中產生的故障引起的事實解釋該結果。
在圖3中示出了該結果，其代表在四個分別的晶片上進行四種條件的RTA，在退火之后的晶片上產生的滑移線的數量。
四個退火階段對應于分散在橫坐標的系列點，每個不同的橫坐標對應一次退火。
在該圖表下面是數據線。
對于每次退火，“時間”數據的第一條線表示在第二個斜坡的“低”溫的范圍中經過的時間，四個退火階段具有類似于圖2b的相同的第一個斜坡R1。
“平均”數據的第二線條對應于在退火之后的多個晶片上觀察到的滑移線的數量。
“計數”數據的第三條線表示滑移線已經被計數在其上的晶片的數量(在兩個的情況下該數量被限制為一)。
可以注意到隨著“時間”的增加，滑移線的數量降低。
這里是實際獲得的結果
具體來說，在圖3的例子中，“低溫”的范圍延伸到800℃和1100℃之間。
由此，對于減少滑移線的數量，采用RTA的第二改進的斜坡是有益的，該斜坡對應于高的比值(在低溫范圍經過的時間/在高溫經過的時間)。
權利要求
1.用于選自于半導體材料的晶片的表面處理工藝，通過轉移技術獲得該晶片，以及該工藝包括依次包含下述步驟的快速退火階段·溫度上升的第一個斜坡，是為了開始加熱，·第一次穩定停止，是為了穩定溫度，·溫度上升的第二個斜坡，其特征在于，在第二個斜坡期間，在稱為低的第一溫度范圍之內溫度上升的平均斜率具有第一值，然后在稱為高的溫度范圍之內增加。
2.如權利要求1所述的工藝，其特征在于晶片是由硅制造的晶片。
3.如權利要求2所述的工藝，其特征在于晶片是絕緣體上硅晶片。
4.如權利要求2或3所述的工藝，其特征在于第一次停止發生在大約750℃的溫度。
5.如權利要求2至4中任一項所述的工藝，其特征在于低溫范圍從大約800℃延伸到大約1100℃。
6.如前述任一項權利要求所述的工藝，其特征在于在低溫范圍之內，溫度以連續的方式增加。
7.如權利要求1至5中任一項所述的工藝，其特征在于在低溫范圍之內，溫度以中間停止增加。
8.如前述任一項權利要求所述的工藝，其特征在于快速退火階段以在大約1150℃到1250℃的停止結束。
9.如前述任一項權利要求所述的工藝，其特征在于第二個斜坡以每秒大約25到50℃的斜率結束。
全文摘要
本發明涉及一種用于選自于半導體材料的晶片的表面處理工藝，通過轉移技術獲得該晶片，以及該工藝包括依次包含下述步驟的快速退火階段a)溫度上升的第一個斜坡，是為了開始加熱，b)第一次穩定停止，是為了穩定溫度，c)溫度上升的第二個斜坡，其特征在于在第二個斜坡期間，在稱為低的第一溫度范圍之內溫度上升的平均斜率具有第一值，然后在稱為高的溫度范圍之內增加。
文檔編號H01L21/324GK1685497SQ03823519
公開日2005年10月19日 申請日期2003年9月26日 優先權日2002年10月1日
發明者E·內雷, C·馬勒維爾, L·埃斯卡勞特 申請人:S.O.I.Tec絕緣體上硅技術公司