用于控制涂覆金剛石的硅的電子遷移率和平坦度的方法以及所形成的結構的制作方法

專利名稱：用于控制涂覆金剛石的硅的電子遷移率和平坦度的方法以及所形成的結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體處理領域，尤其涉及用于控制涂覆金剛石的硅的電子遷移率和平坦度的方法以及所形成的結構。
背景技術：
微電子制造的一個目標是增加器件上晶體管的數量，從而增強其操作速度。然而，隨著晶體管密度以及速度的提高，功耗也急劇增加。功耗增加所產生的熱可以顯著升高微電子器件的溫度，降低電路性能和可靠性。因此，降低整個器件操作溫度對于優化器件性能來講具有非常大的重要性。
此外，微電子器件中晶體管的操作可能導致電路發熱不均勻。器件上的某些點可能比其它點產生更多的熱，因此產生了“熱點”。在沒有這種熱點的情況下，有可能增加器件平均功率耗散并同時保持一個集成電路的期望溫度，從而使得器件以高頻率操作。
減少熱點的一種方法是在器件襯底下面形成金剛石層，這是由于金剛石的高熱傳導性可以使金剛石層能夠橫向擴散熱量，因此使得器件上的局部熱點最小化。然而，在襯底上諸如硅晶片上形成金剛石層存在一些問題。在硅晶片上沉積足夠厚(50至200微米)的金剛石膜(從而形成涂覆金剛石的硅晶片)的一個問題是硅和金剛石之間的熱膨脹系數(CTE)顯著不同。CTE不同可能導致晶片卷曲，這妨礙了所形成涂覆金剛石的硅晶片的進一步處理或使用。根據金剛石沉積溫度，該卷曲還可能在涂覆金剛石的硅晶片中引起壓應變或者拉應變。
然而，例如，在金剛石沉積之后涂覆金剛石的硅晶片處于壓應變中的情況下，可以通過向涂覆金剛石的硅晶片的第一側機械和/或化學地引入缺陷使卷曲得以控制，例如通過使用表面粗加工處理，諸如研磨處理。向涂覆金剛石的硅晶片的第一側引入缺陷導致晶片中的拉應變，這消除了任何由金剛石沉積導致的壓應變。因此，通過向涂覆金剛石的硅晶片的第一側引入缺陷，晶片可以被“調節”(即進行粗加工直到晶片應力接近零)從而使得可以得到一個基本平整(平坦)的沉積金剛石的硅晶片(即基本平坦的涂覆金剛石的硅晶片)。然后硅器件層就可以鍵合至基本平整的涂覆金剛石的硅晶片的第二側，在所述硅器件層上可以進行電路制作。
在電路制作之后，還可以使用這種基本平整的涂覆金剛石的硅晶片以增加硅器件層的電子遷移率，從而增加器件速度。例如，通過利用拋光處理從基本平整的涂覆金剛石的硅晶片的第一側移除缺陷，導致硅器件層中的拉應變。該拉應變拉伸了硅器件層的晶格，由于電子運動經過硅器件層的晶格，因此電子遇到的阻力較小。本領域公知的是，隨著這種拉應變的引入，在這種應變(strained)硅器件層中的電子遷移率值增加。因此，通過使用應變硅器件層可以提高微電子器件的速度。
本發明提供了一種提高涂覆金剛石的硅晶片的平坦度和電子遷移率的金剛石制作方法以及所形成的結構。


雖然本說明書是以作為本發明特別指出并清楚聲明的權利要求書結束，但是當參考附圖閱讀了下面對本發明的描述時將更加容易確定本發明的優勢，其中圖1a-1f示出了實施本發明方法的實施例時可能形成的結構的橫截面；圖2a-2f示出了實施本發明方法的另一實施例時可能形成的結構的橫截面；圖3示出了本發明方法的實施例的流程圖；圖4a-4b示出了當實施本發明方法的另一實施例時可能形成的結構的橫截面；圖5a-5d示出了當實施本發明方法的另一實施例時可能形成的結構的橫截面；圖6a-6e示出了當實施本發明方法的另一實施例時可能形成的結構的橫截面；具體實施方式
在下面的詳細描述中，將參考通過示例方式示出本發明中可能實施的特定實施例的附圖。對這些實施例進行了充分詳細地描述以使得本領域技術人員可以實施本發明。應當理解的是，本發明的各種實施例，盡管各不相同，但是并非必然相互排斥。例如，在并不背離本發明的精神和范圍的情況下，此處描述的與實施例相關的特定特征、結構和特性可以在其它實施例中實施。此外，應當理解的是，在并不背離本發明的精神和范圍的情況下，在每個公開的實施例中單個元件的位置或者布置可以改變。因此，下面詳細描述并沒有限制的意思，本發明的范圍僅由附屬權利要求書規定，并通過附屬權利要求書以及權利要求書授權的整個等效范圍共同正確解釋。在附圖中，相同附圖標記指代幾個視圖中的相同或相似功能。
描述了形成應變硅器件的方法以及所形成的結構。那些方法包括通過在硅襯底上形成金剛石層形成基本平整的涂覆金剛石的硅晶片。金剛石層一旦形成，就導致硅襯底中的壓應變。然后，對所形成的涂覆金剛石的硅晶片的第一表面進行粗加工，該處理將缺陷引入第一表面，從而導致了硅襯底中的拉應變。粗加工導致的拉應變中和了引入的壓應變，使得可以形成基本平整的涂覆金剛石的硅晶片。因而，通過在基本平整的涂覆金剛石的硅晶片的第一側上形成第一多晶硅層，并在基本平整的涂覆金剛石的硅晶片的第二側上形成第二多晶硅層，可以在基本平整的涂覆金剛石的硅晶片上形成應變硅器件。接著，將硅器件層與第二多晶硅層鍵合。然后從基本平整的涂覆金剛石的硅晶片的第一側去除缺陷，其中在硅器件層中導致拉應變。該拉應變增加了硅器件層的電子遷移率。
在本發明的方法的一個實施例中，如圖1a-1f所示，可以在硅襯底102上形成金剛石層105進而形成涂覆金剛石的硅晶片108(圖1a-1b)。可以使用本領域公知的適合于金剛石膜沉積的常規方法，諸如等離子體增強化學氣相沉積(“PECVD”)，在硅襯底102上形成金剛石層105。金剛石層105的厚度可以在20至200微米之間，優選100微米以上的厚度。
參考圖1c，圖表90代表一組溫度數據，其中描述了硅和金剛石的熱膨脹系數(CTE)。從圖表90中可以確定在圖表90上的一個點處硅和金剛石CTE的溫度值相互交叉。該交叉點作為CTE交叉溫度103被本領域技術人員公知。例如，參考圖表90，CTE交叉溫度103(即，圖表90上硅CTE 100與金剛石CTE 101交叉的點)接近1050攝氏度。對于特定硅襯底和特定金剛石層的CTE交叉溫度可以根據經驗確定，這對于本領域技術人員是公知的。因而，應當選擇金剛石沉積溫度使其低于CTE交叉溫度103。另外，在沉積期間硅襯底102上的溫度梯度應控制在大約CTE交叉溫度103的+/-25度之內。
在本實施例中，優選的金剛石沉積處理溫度在大約800至850攝氏度范圍內。在低于硅襯底102和金剛石層105的CTE交叉溫度103的溫度范圍，當金剛石層105沉積在硅襯底102上時，在硅襯底102中導致了壓應變106(參見圖1b)。當涂覆金剛石的硅晶片108形成時，壓應變106在涂覆金剛石的硅晶片108中產生凹形彎曲。涂覆金剛石的硅晶片108展示出由于壓應變106產生的在涂覆金剛石的硅晶片108的第一表面109中的第一表面第一偏斜110，和在涂覆金剛石的硅晶片108的第二表面111中的第二表面第一偏斜112(參見圖1b)。在第一表面109中的第一表面第一偏斜110和在第二表面111中的第二表面第一偏斜112幅度彼此相等。第一表面第一偏斜110和第二表面第一偏斜112的幅度在20微米至230微米以上的范圍內，取決于金剛石沉積參數。
在涂覆金剛石的硅晶片108形成之后，可以使用物理和/或化學處理對涂覆金剛石的硅晶片108的第一表面109進行粗加工，諸如本領域公知的研磨處理。例如可以通過使用對涂覆金剛石的硅晶片108的第一表面109應用研磨處理(諸如本領域公知的化學機械拋光(CMP))的研磨機113，對第一表面109進行粗加工。本領域的技術人員應當理解的是，研磨機113可以包括那些物理和/或化學粗加工的研磨工具，即在涂覆金剛石的硅晶片108的第一表面109引入缺陷(在圖1d中描述為缺陷114))。這種缺陷114可以包括微裂紋、位錯和/或塑性變形表面。研磨機113可以導致可能在涂覆金剛石的硅晶片108中導致凹形彎曲的拉應變115。研磨機113導致的拉應變115可以引起第一表面第一偏斜110和第二表面第一偏斜112幅度的降低。采用這樣的方式，拉應變115可以降低由于金剛石層105沉積在硅襯底102上所引起的涂覆金剛石的硅晶片108彎曲的初始量，這是由于拉應變115以本領域所公知的方式消除了壓應變106。通過拉應變115消除壓應變106，使得具有“調節”涂覆金剛石的硅晶片108平整度的能力。由于在沉積之后仍可調節涂覆金剛石的硅晶片的平整度從而考慮晶片處理過程中可能出現的平坦度變化，因此調節涂覆金剛石的硅晶片108的平整度或平坦度的能力改善了處理基本平整的涂覆金剛石的硅晶片(諸如涂覆金剛石的硅晶片108)的能力。
圖1d中的第一表面第二偏斜110’和第二表面第二偏斜112’代表當通過研磨機113對涂覆金剛石的硅晶片108進行粗加工時，涂覆金剛石的硅晶片108的偏斜的中間幅度，其在幅度上低于第一表面第一偏斜110和第二表面第一偏斜112。對涂覆金剛石的硅晶片108的第一表面109施加研磨處理113的時間量將取決于第一表面第一偏斜110和第二表面第一偏斜112(由金剛石沉積所導致的晶片中彎曲的初始量)以及期望的涂覆金剛石的硅晶片108的第一表面最終偏斜110”和第二表面最終偏斜112”(參見圖1f)。例如，參考圖1e中示出的圖表91，通過對涂覆金剛石的硅晶片108的第一表面109進行粗加工，(例如通過使用研磨機113)，該實例的涂覆金剛石的硅晶片108可以顯示出彎曲減小。該彎曲的減小對應于第一表面第一偏斜110和第二表面第一偏斜112(圖1b示出)從大約230微米減小至大約15微米，這樣可以從涂覆金剛石的硅晶片108的第一表面109去除硅襯底102大約4.7微米的厚度。采用這樣的方式，根據本發明的當前實施例，對于第一表面最終偏斜110”和第二表面最終偏斜112”都可以實現15微米(代表基本平整的涂覆金剛石的硅晶片)的幅度。因此，本發明的方法使得能夠調節涂覆金剛石的硅晶片108的平整度從而實現期望的第一表面最終偏斜110”和第二表面最終偏斜112”。如圖1f所示，在粗加工之后(例如通過使用研磨機113)第一表面最終偏斜110”和第二表面最終偏斜112”的幅度可以近似為零，從而形成了平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片119。第一表面最終偏斜110”和第二表面最終偏斜112”的幅度基本為零對應于平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片119中的應力級(stress level)116近似為零。
如前所述，根據本實施例的方法調節涂覆金剛石的硅晶片108平整度的優勢在于可以得到更大的工藝窗口，可以使用該工藝窗口在金剛石沉積之后對涂覆金剛石的硅晶片108的平整度進行調節。再一優勢在于，通過使用研磨機113對涂覆金剛石的硅晶片108的第一表面109進行粗加工使得涂覆金剛石的硅晶片108變薄，補償了金剛石層105沉積所附加的涂覆金剛石的硅晶片108上的厚度。
在本發明的另一個實施例中，如圖5a-5d所示，金剛石層505(類似于金剛石層105)可以形成在硅襯底502上以形成涂覆金剛石的硅晶片508(圖5a-5b)。在當前實施例中，優選的金剛石沉積過程溫度在800至850攝氏度范圍內，低于硅襯底502和金剛石層505的CTE交叉溫度(如前面所討論的)。在該溫度范圍，當金剛石層505沉積至硅襯底502中時，在硅襯底502中導致了壓應變506(類似于壓應變106)。當形成涂覆金剛石的硅晶片508時，壓應變506在涂覆金剛石的硅晶片508中導致了凹形彎曲。由于壓應變506，涂覆金剛石的硅晶片508在涂覆金剛石的硅晶片508的第一表面509中展示出第一表面第一偏斜510，在涂覆金剛石的硅晶片508的第二表面511中展示出第二表面第一偏斜512(類似于前面討論的第一表面109中的第一表面第一偏斜110和第二表面111中的第二表面第一偏斜112)(參見圖5b)。
在涂覆金剛石的硅晶片508形成之后，可以在涂覆金剛石的硅晶片508的第一表面509和/或第二表面511形成多晶硅層(圖5c中示出為第一多晶硅層520和第二多晶硅層520’)。多晶硅層520和520’可以在涂覆金剛石的硅晶片508中導致拉應變515。拉應變515可以引起第一表面第一偏斜510和第二表面第一偏斜512幅度的降低。采樣這樣的方式，拉應變515可以降低由于金剛石層505沉積在硅襯底502上所引起的涂覆金剛石的硅晶片508彎曲的初始量，這是由于拉應變515以本領域所公知的方式消除了壓應變506。通過在涂覆金剛石的硅晶片508的一側或者兩側形成多晶硅層520和520’，拉應變515消除壓應變506使得具有“調節”涂覆金剛石的硅晶片508的平整度的能力。因此，在金剛石沉積之后可以調節涂覆金剛石的硅晶片508的平整度，從而考慮晶片處理過程中可能出現的平坦度變化。
分別作為涂覆金剛石的硅晶片508的第一表面509和第二表面511上多晶硅層520和520’形成的結果，在圖5c中示出的第一表面第二偏斜510’和第二表面第二偏斜512’代表涂覆金剛石的硅晶片508的偏斜的中間幅度，其在幅度上低于第一表面第一偏斜510和第二表面第一偏斜512。在涂覆金剛石的硅晶片508的第一表面509和/或第二表面511上形成多晶硅的數量將取決于第一表面第一偏斜510和第二表面第一偏斜512(由金剛石沉積所導致的晶片中彎曲的初始量)以及期望的涂覆金剛石的硅晶片508的第一表面最終偏斜510”和第二表面最終偏斜512”(參見圖5d)。因此，本發明的方法使得能夠調節涂覆金剛石的硅晶片508的平整度從而實現期望的第一表面最終偏斜510”和第二表面最終偏斜512”。正如圖5d所示，在多晶硅層520和520’形成之后，第一表面最終偏斜510”和第二表面最終偏斜512”的幅度可以近似為零，從而形成了平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片519。第一表面最終偏斜510”和第二表面最終偏斜512”的幅度近似為零對應于平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片519中的應力級516近似為零。
在本發明的再一實施例中，回頭參考圖2a至2f，金剛石層205(類似于金剛石層105)可以形成在硅襯底202(類似于硅襯底102)上以形成可以被調節(根據圖1a-1f中描述的實施例)的涂覆金剛石的硅晶片，從而形成平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片219。
參考圖2a，第一多晶硅層220可以形成在平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片219的第一表面209上，第二多晶硅層220’可以形成在平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片219的第二表面211上(參見圖2a)。平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片219的第一表面209可包括缺陷214，類似于前述缺陷114。第一多晶硅層220和第二多晶硅層220’可優選通過化學氣相沉積(CVD)來沉積，或者通過其它本領域公知的沉積方法來沉積。然后可以使用本領域技術人員公知的拋光方法對第一多晶硅層220和第二多晶硅層220’進行拋光。該拋光提供了光滑的表面，該光滑表面起到一種將硅器件層222(例如單晶硅晶片)與第二多晶硅層220’鍵合的“膠”的作用(參見圖2b)。可以通過多種方法使硅器件層222鍵合至第二多晶硅層220’。這些方法可以包括層轉移方法，其中使用本領域中公知的鍵合方法，將諸如硅器件層222的氫注入硅器件層鍵合至諸如第二多晶硅層220’的多晶硅層。然后，在注入區域使注入硅器件層裂開，在第二多晶硅器件層200上留下薄的單晶器件層222。
另一種將硅器件層222鍵合至第二多晶硅層220’的方法是通過使用鍵合和回拋光(polishing back)技術，其中，諸如硅器件層222的硅器件層被鍵合至第二多晶硅層220’，然后硅器件層222被拋光至期望厚度。然而在圖4a至4b所示出的另一實施例中，硅器件層422(類似于硅器件層222)可以被氧化從而在硅器件層422鍵合到第二多晶硅層420’(類似于第二多晶硅層220’)之前氧化該硅器件層422，以形成電介質層423。當電介質層423(形成在該硅器件層422上)鍵合至第二多晶硅層420’時(圖4b)，可以形成絕緣體上的硅(SOI)結構425。SOI結構425可以包括硅襯底上的第二多晶硅層420’(布置在硅襯底上，諸如硅襯底205上，未示出)、電介質層423和硅器件層422。
回頭參考圖2c，多個電路元件224形成在被鍵合的硅器件222中和/或上。多個電路元件224可以包括諸如晶體管、電容器、二極管等的電路元件，并可以以本技術領域公知的方式形成。在多個電路元件形成在硅器件層222中和/或上之后，第一多晶硅層220可以從平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片219的第一表面209中移除。可以應用拋光處理移除第一多晶硅層220，諸如使用拋光機226的CMP拋光處理(圖2d)。然后通過在平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片219的第一表面209應用拋光處理可以從平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片219的第一表面209中去除缺陷214(圖2e)。
當從平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片219的第一表面209移除缺陷214時，在平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片219的硅器件層222中導致了拉應變22g，并以這樣的方式形成應變硅器件層230(參見圖2f)。拉應變228可以為雙軸拉應變。拉應變228使應變硅器件層230的晶格伸長，從而當電子運動穿過硅器件層222的晶格時遇到的阻力較小。本技術領域已經公知的是，諸如應變硅器件層230的應變硅器件層中的電子遷移率值可以隨著硅器件層中拉應變的引入而增加。對于在應變硅器件層230中的1％的拉應變，電子遷移率可以例如從1600cm2/Vs增加至大約2300cm2/Vs。本發明的應變硅器件層230中的拉應變228可以在大約0.8％至10％以上的范圍之間。因此，根據本發明的方法形成的應變硅器件232(圖2f)將極大提高電子遷移率，因而將大大增加應變硅器件232的速度。此外，由于金剛石層的高熱傳導性，因此應變硅器件232還提高了熱管理能力。由于金剛石層205優越的熱傳導性，因此應變硅器件層230下面的金剛石層205的出現具有附加的重要優勢，即在器件操作期間可以將來自電路中熱點的熱進行擴散。
在本發明的再一實施例中，如圖6a-6e中所示，平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片619可以包括布置在硅襯底602(類似于硅襯底502，參見圖6a)之上的金剛石層605(類似于金剛石層505)。平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片還可包括布置在平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片619的第一表面609上的第一多晶硅層620和布置在第二表面611上的第二多晶硅層620’。根據圖5a-5f描述的實施例的方法可以調節平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片619。
然后可以使用本領域技術人員公知的拋光方法對第一多晶硅層620以及第二多晶硅層620’進行拋光。拋光提供了光滑的表面，該光滑表面起到一種將硅器件層622(例如單晶硅晶片)與第二多晶硅層620’鍵合“膠”的作用(參見圖6b)。可以使硅器件層622氧化以形成具有第二多晶硅層620’的SOI結構，與前面描述的SOI結構425類似(未示出)。然后硅器件層622可以通過多種方法諸如如前所述的層轉移方法或通過鍵合和回拋光技術，鍵合至第二多晶硅層620’。
參考圖6c，可以在被鍵合的硅器件層622中和/或其上形成多個電路元件624(圖6c)。所述多個電路元件624可以包括諸如晶體管、電容器、二極管等，并可以以本領域公知的方式形成。在硅器件層622上和/或中形成多個電路元件624之后，可以從平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片619的第一表面609中移除第一多晶硅層620。通過施加利用拋光機626的拋光處理(諸如CMP拋光處理)，可以基本移除第一多晶硅層620(圖6d)。
一旦基本從平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片619的第一表面609上移除了第一多晶硅層620，就在平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片619的硅器件層622中導致了拉應變628(圖6e)，通過這種方式形成了應變硅器件層630(類似于應變硅器件層230)。拉應變628可以為雙軸拉應變。拉應變628使應變硅器件層630的晶格伸長，從而應變硅器件層630中的電子遷移率值增加，類似于應變硅器件層230。在本發明的應變硅器件層630中的拉應變628在大約0.8％-10％以上的范圍內。因此，根據本發明的方法形成的應變硅器件632(類似于應變硅器件230)將大大提高電子遷移率，因此應變硅器件632的速度也大大增加。此外，由于金剛石層的高熱傳導性，因此應變硅器件632還提高了熱管理能力。應變硅器件層230下面的金剛石層605的存在具有附加的重要優勢，即由于金剛石層605卓越的熱傳導性，在器件操作期間可以擴散來自電路中的熱點的熱。
圖3描述了根據本發明實施例的用于形成應變硅器件的流程圖。首先，如步驟310所示，通過在硅襯底上形成金剛石層來形成涂覆金剛石的硅晶片。接著，如步驟320中所示，通過對涂覆金剛石的硅晶片的第一表面進行粗加工，向涂覆金剛石的硅晶片的第一表面引入缺陷來調節涂覆金剛石的硅晶片的平坦度。然后，如步驟330中所示，在平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片的第一表面上形成第一多晶硅層，在平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片的第二表面上形成第二多晶硅層。然后，如步驟340所示，將硅器件層鍵合至第二多晶硅層。接著，如步驟350所示，在硅器件層上形成多個集成電路部件。最后，如步驟360所示，從平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片的第一表面中去除缺陷，從而在硅器件層中導致拉應變，增加了應變硅器件層的電子遷移率。
如上所述，本發明提供了在平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片上形成應變硅器件的方法以及由此而形成的結構，以改善硅器件的電子遷移率、速度和熱管理能力。盡管前面的描述具有本發明方法中使用的特定步驟和材料，但是本領域技術人員應理解的是，可以進行多種變型和替換。因此，所有的變型、替代、替換以及附加都應在附屬權利要求書所定義的本發明的范圍和精神內。此外，應當理解的是，在諸如硅襯底的襯底上制作多種金屬層結構以制造硅器件在本領域中是公知的。因此應當理解的是，此處提供的附圖僅說明了適合于本發明實踐的微電子器件的實例。本發明并不限于此處所描述的結構。
權利要求
1.一種形成基本平整的涂覆金剛石的硅晶片的方法，包括形成涂覆金剛石的硅晶片，包括在硅襯底上形成金剛石層，這導致了硅襯底中壓應變；和通過對涂覆金剛石的硅晶片的第一表面進行粗加工來調節涂覆金剛石的硅晶片的平整度。
2.根據權利要求1所述的方法，其中對涂覆金剛石的硅晶片的第一表面進行粗加工導致了拉應變，這消除了硅襯底中的壓應變。
3.根據權利要求1所述的方法，其中調節涂覆金剛石的硅晶片的平整度包括降低涂覆金剛石的硅晶片中第一表面第一偏斜和第二表面第一偏斜的幅度。
4.根據權利要求1所述的方法，其中形成涂覆金剛石的硅晶片包括在低于CTE交叉溫度的溫度下形成金剛石層。
5.根據權利要求4所述的方法，其中在低于CTE交叉溫度的溫度下形成金剛石層包括在大約600攝氏度至大約1100攝氏度形成金剛石層。
6.根據權利要求5所述的方法，其中形成金剛石層包括通過PECVD形成金剛石層。
7.根據權利要求6所述的方法，其中通過PECVD形成金剛石層包括對硅襯底上施加CTE交叉溫度50度范圍內的溫度梯度。
8.根據權利要求1所述的方法，其中對涂覆金剛石的硅晶片的第一表面進行粗加工包括研磨。
9.根據權利要求1所述的方法，其中對涂覆金剛石的硅晶片的第一表面進行粗加工包括向涂覆金剛石的硅晶片的第一表面引入缺陷。
10.一種形成基本平整的涂覆金剛石的硅晶片的方法，包括形成涂覆金剛石的硅晶片，包括在硅襯底上形成金剛石層，這在硅襯底中導致了壓應變；和通過在涂覆金剛石的硅晶片的第一表面上形成第一多晶硅層來調節涂覆金剛石的硅晶片的平整度。
11.根據權利要求10所述的方法，其中在涂覆金剛石的硅晶片的第一表面上形成第一多晶硅層導致了拉應變，這消除了硅襯底中的壓應變。
12.根據權利要求10所述的方法，其中調節涂覆金剛石的硅晶片的平整度包括降低涂覆金剛石的硅晶片的第一表面第一偏斜和第二表面第一偏斜的幅度。
13.根據權利要求10所述的方法，其中調節涂覆金剛石的硅晶片的平整度還包括在涂覆金剛石的硅晶片的第二表面上形成第二多晶硅層。
14.根據權利要求13所述的方法，其中形成第一多晶硅層和第二多晶硅層包括通過PECVD形成第一多晶硅層和第二多晶硅層。
15.一種形成應變硅器件的方法，包括提供平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片，其中所述平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片的第一表面包括有缺陷；在平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片的第一表面上形成第一多晶硅層，并在平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片的第二表面上形成第二多晶硅層；將硅器件層鍵合至第二多晶硅層；在硅器件層上形成多個電路部件；和從平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片的第一表面基本移除缺陷以在硅器件層中導致拉應變。
16.根據權利要求15所述的方法，其中從平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片的第一表面基本移除缺陷包括移除第一多晶硅層；和從平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片的第一表面基本移除缺陷。
17.根據權利要求15所述的方法，其中鍵合硅器件層包括將硅器件層鍵合至第二多晶硅層以及將所述鍵合硅器件層拋光至期望厚度。
18.根據權利要求15所述的方法，其中鍵合硅器件層包括將氧化的硅器件層鍵合至第二多晶硅層，其中形成了SOI結構。
19.根據權利要求15所述的方法，其中鍵合硅器件層包括通過層轉移方法將硅器件層鍵合至第二多晶硅層。
20.根據權利要求15所述的方法，其中形成平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片包括形成基本零應力的平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片。
21.一種形成應變硅器件的方法，包括提供平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片，所述平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片包括布置在平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片的第一表面上的第一多晶硅層和布置在平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片的第二表面上的第二多晶硅層；將硅器件層鍵合至第二多晶硅層；在硅器件層上形成多個電路部件；和從平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片的第一表面基本移除第一多晶硅層，以在硅器件層中導致拉應變。
22.根據權利要求21所述的方法，其中提供平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片包括提供基本零應力的平坦度調節后的涂覆金剛石的硅晶片。
23.一種微電子結構，包括硅襯底上的金剛石層；和金剛石層上的應變硅器件層。
24.根據權利要求23所述的結構，其中應變硅器件層包括大于百分之1的拉應變。
25.根據權利要求23所述的結構，其中應變硅器件層包括多個電路部件。
26.根據權利要求23所述的結構，其中應變硅器件層包括絕緣體上的硅(SOI)結構。
27.根據權利要求23所述的結構，其中金剛石層厚度在大約25至200微米之間。
全文摘要
描述了形成應變硅器件的方法以及所形成的結構。所述方法包括在基本平整的涂覆金剛石的硅晶片的第一側和第二側上形成多晶硅層，其中基本平整的涂覆金剛石的硅晶片的第二側包括缺陷；將硅器件層鍵合至多晶硅層的第一側；和從基本平整的涂覆金剛石的硅晶片的第二側移除缺陷，其中在硅器件層中導致了拉應變，這增加了應變硅器件層的電子遷移率。
文檔編號H01L21/762GK1813350SQ200480018229
公開日2006年8月2日 申請日期2004年6月9日 優先權日2003年6月27日
發明者K·拉維 申請人:英特爾公司