專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體產(chǎn)品的制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體產(chǎn)品的制造工藝，該工藝適于制造如半導(dǎo)體集成電路、太陽(yáng)能電池、半導(dǎo)體激光器或發(fā)光二極管等的半導(dǎo)體器件。特別涉及包括將半導(dǎo)體層生長(zhǎng)到襯底上的步驟的半導(dǎo)體產(chǎn)品的制造工藝。
半導(dǎo)體產(chǎn)品通常指半導(dǎo)體晶片、半導(dǎo)體襯底和各種半導(dǎo)體器件，并且包括利用半導(dǎo)體區(qū)制造半導(dǎo)體器件的器件和用做制造半導(dǎo)體器件的預(yù)制件的器件。
所考慮的這類(lèi)半導(dǎo)體器件包括在絕緣體上設(shè)置的半導(dǎo)體層。
在絕緣體上形成單晶硅半導(dǎo)體層的技術(shù)稱(chēng)做絕緣體上硅(SOI)技術(shù)，該技術(shù)已廣泛公知。現(xiàn)已進(jìn)行了各種研究探索SOI引人注目的優(yōu)點(diǎn)，SOI不能用制造常規(guī)的Si集成電路的體Si襯底得到。SOI技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括1.易于介質(zhì)隔離，能夠增加集成度；2.優(yōu)良的抗輻射性；3.減少浮動(dòng)電容，提高器件的工作速度；4.省卻了阱形成步驟；5.防止了閂鎖效應(yīng)；并且6.使利用薄膜技術(shù)制造全耗盡場(chǎng)效應(yīng)晶體管成為可能。在Journalof Crystal Growth的63卷，No.3，pp429-590(1983)G.W.Cullen編輯的文章“非單晶絕緣體上的單晶硅”中作為專(zhuān)題詳盡地討論了SOI技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。
近年來(lái)，已公開(kāi)了許多關(guān)于用于提供能實(shí)現(xiàn)MOSFET的高工作速度和低功率消耗的襯底的SOI技術(shù)的報(bào)道(IEEE SOI conference 1994)。如果與在體Si晶片上制造器件的工藝相比，由于實(shí)行了非常簡(jiǎn)化的器件隔離步驟，使用SOI結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件制造工藝可以有效地縮減。因此，如果從體Si襯底上制造MOSFET或IC的常規(guī)技術(shù)來(lái)看，特別是就晶片成本和工藝成本而論，使用SOI技術(shù)可顯著地降低半導(dǎo)體器件的制造成本，更不必說(shuō)這種半導(dǎo)體器件的顯著特性。
假設(shè)提高驅(qū)動(dòng)功率，全耗盡MOSFET很有希望獲得高工作速度和低功率消耗。一般來(lái)說(shuō)，MOSFET的閾值電壓(Vth)由它的溝道部分的雜質(zhì)濃度的函數(shù)決定，對(duì)于全耗盡(FD)MOSFET，耗盡層的特性受SOI膜厚度影響。因此，要嚴(yán)格控制SOI膜的厚度，以便改善制造LSI的成品率。
同時(shí)，特別是就高工作速度和發(fā)光而論，在化合物半導(dǎo)體上形成的器件顯示出出色的特性，這是硅器件所無(wú)法比擬的。這種器件目前是在GaAs或類(lèi)似的化合物制成的化合物半導(dǎo)體襯底上外延生長(zhǎng)形成的。然而，化合物半導(dǎo)體襯底成本很高并且機(jī)械性能不夠強(qiáng)，所以不適于生產(chǎn)大晶片。
因此，現(xiàn)已研究在Si晶片上進(jìn)行異質(zhì)結(jié)外延生長(zhǎng)形成化合物襯底，這種襯底便宜、機(jī)械強(qiáng)度高并且適于生產(chǎn)大晶片。
關(guān)于形成SOI襯底的研究在七十年代就已引人注目。最初，關(guān)注的是在藍(lán)寶石襯底上進(jìn)行外延生長(zhǎng)制造單晶硅的技術(shù)(SOS藍(lán)寶石上硅)，即通過(guò)多孔氧化硅完全隔離(FIPOS)和氧離子注入技術(shù)制造SOI結(jié)構(gòu)。FIPOS方法包括以下步驟通過(guò)質(zhì)子/離子注入(Imai et al.，J.CrystalGrowth，Vol.63，547(1983))或外延生長(zhǎng)和構(gòu)圖，P型單晶Si襯底上形成隔離的N型Si層；通過(guò)在HF溶液中陽(yáng)極化僅將P型硅Si襯底生長(zhǎng)到多孔襯底中；從表面上遮蔽Si島；然后通過(guò)加速氧化對(duì)N型Si島進(jìn)行介質(zhì)隔離。然而，該技術(shù)也存在一個(gè)問(wèn)題，在制造器件的工藝之前限定隔離的Si區(qū)，限制了器件設(shè)計(jì)的自由度。
氧離子注入法也稱(chēng)做SIMOX法，是由K.Izumi首次提出的。使用該技術(shù)，注入到Si晶片中的氧離子濃度級(jí)別為1017-1018/cm2，然后在氬氣/氧氣的氣氛中在約1,320℃的高溫下對(duì)Si晶片退火。結(jié)果，注入的氧離子與Si原子化合產(chǎn)生硅氧化層，聚集的深度對(duì)應(yīng)于注入離子的投影射程(Rp)。在此情況下，通過(guò)氧離子注入變?yōu)闊o(wú)定形狀態(tài)的Si氧化層的上部分再結(jié)晶產(chǎn)生單晶Si層。而表面Si層顯示出高達(dá)105/cm2的缺陷率，目前的技術(shù)發(fā)展通過(guò)選擇約4×1017/cm2的氧注入速率，可以將缺陷率降到約102/cm2。然而，如果表面Si層的結(jié)晶度和Si氧化層的膜質(zhì)量分別保持在所需的級(jí)別，那么能量注入和離子注入的允許范圍受到限制，因此表面Si層和掩埋的Si氧化物(BOX；掩埋的氧化物)的膜厚度只能取有限的數(shù)值。換句話說(shuō)，犧牲氧化或外延生長(zhǎng)的工藝為形成具有所需厚度的必不可少的工藝。反過(guò)來(lái)，由于該工藝固有的反型效應(yīng)，產(chǎn)生了膜厚不均勻的問(wèn)題。
也有報(bào)道稱(chēng)SIMOX在Si氧化層中可產(chǎn)生有缺陷的Si氧化區(qū)，稱(chēng)做管(pipes)。引起這種現(xiàn)象的可能原因之一是如灰塵等的異物在離子注入期間進(jìn)入層中。由于有源層和下面的襯底之間的漏電流，使制作在管區(qū)中的器件顯示出特性下降。
SIMOX技術(shù)使用大量的離子，其量遠(yuǎn)大于常規(guī)半導(dǎo)體工藝中使用的量，因此，如果使用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的裝置，離子注入工藝需要很長(zhǎng)時(shí)間。由于離子注入工藝一般借助具有預(yù)定流速的電流的離子束光柵掃描或通過(guò)分散離子束來(lái)進(jìn)行，所以生長(zhǎng)大晶片需要很長(zhǎng)時(shí)間。此外，在高溫下生長(zhǎng)大晶片時(shí)，晶片內(nèi)溫度分布不均勻會(huì)使特性退化(slip)問(wèn)題變得更嚴(yán)重。由于SIMOX工藝要求使用高達(dá)1,320℃的非常高的溫度，這在常規(guī)Si半導(dǎo)體工藝中是觀察不到的，如果要制備大晶片，溫度分布不均勻的問(wèn)題會(huì)變得更嚴(yán)重，沒(méi)有非常有效的裝置不能實(shí)現(xiàn)。
除了以上介紹的形成SOI已知技術(shù)之外，最近提出了將單晶Si襯底粘接到已進(jìn)行熱氧化的另一單晶Si襯底上產(chǎn)生SOI結(jié)構(gòu)的技術(shù)。該方法要求具有均勻厚度的有源層形成在器件上。特別是，厚度為幾百微米的單晶Si襯底要制作薄至幾微米或更小。減薄單晶Si層已知有三種技術(shù)(1)拋光(2)局部等離子腐蝕(3)選擇性腐蝕借助以上的拋光技術(shù)(1)很難獲得均勻的膜厚度。特別是，當(dāng)膜要減薄到亞微米數(shù)量級(jí)時(shí)，膜厚度的偏差大到百分之幾十，使得該技術(shù)不可行。對(duì)于具有大直徑的晶片，該問(wèn)題尤其顯著。
技術(shù)(2)一般與技術(shù)(1)結(jié)合使用。具體地說(shuō)，通過(guò)技術(shù)(1)將膜厚減薄到約1到3μm，通過(guò)在許多點(diǎn)處觀察膜厚度來(lái)決定膜厚度的分布。然后，在用直徑為幾毫米的SF6等離子顆粒掃描處對(duì)膜進(jìn)行腐蝕操作，校正膜厚度的分布，直至達(dá)到所需的膜厚度。有報(bào)道稱(chēng)通過(guò)該技術(shù)可以將膜厚度的分布限制在約±10nm或更小。然而，該工藝也存在不足，如果在等離子腐蝕期間襯底上有顆粒狀異物存在，當(dāng)腐蝕操作結(jié)束時(shí)，要進(jìn)行許多腐蝕掩模形成襯底上的突起。
此外，由于腐蝕操作后襯底表面馬上會(huì)很粗糙，所以在等離子腐蝕結(jié)束后，在表面上進(jìn)行接觸拋光(touch-polishing)操作，僅在接觸拋光操作期間進(jìn)行控制。然后，由于拋光引起的膜厚度偏差再次出現(xiàn)。再者，一般含有硅膠(colloidal silica)的拋光劑用于拋光操作，因此拋光劑直接摩擦制成有源層的層，所以可能產(chǎn)生劃破和/或變形。當(dāng)處理大晶片時(shí)，由于等離子腐蝕操作的周期的延長(zhǎng)與生產(chǎn)的晶片表面積成函數(shù)關(guān)系，所以工藝的產(chǎn)量明顯下降。
包含使用被減薄襯底的膜結(jié)構(gòu)的技術(shù)(3)包括選擇性地腐蝕一層或多層膜。例如，假設(shè)含有多于1019/cm3的P+型Si薄層和P型Si薄層通過(guò)外延生長(zhǎng)依次生長(zhǎng)在P型襯底上形成第一襯底，然后將其粘接在第二襯底上，絕緣層插在兩者之間，絕緣層一般為氧化膜，通過(guò)摩擦和拋光首先使第一襯底的后表面變得足夠薄。隨后，通過(guò)選擇性腐蝕上面的P型層露出P+層，然后選擇性腐蝕P+層露出P型襯底，形成SOI結(jié)構(gòu)。該技術(shù)在Maszara的報(bào)告中有詳盡的討論(W.P.Maszara，J.Electrochem.Soc.，Vol.138，341(1991))。
雖然選擇性腐蝕可以有效地產(chǎn)生具有均勻膜厚度的薄膜，但也存在以下不足。
—選擇性腐蝕比不令人滿意，很低。至多102。
—由于腐蝕操作產(chǎn)生粗糙表面，所以腐蝕操作后需要進(jìn)行接觸拋光以平滑表面。因此，隨著拋光所進(jìn)行的減薄，膜厚度不再均勻。特別是，當(dāng)拋光操作由操作周期控制時(shí)，由于拋光速率不同時(shí)刻變化很大，所以很難嚴(yán)格控制操作。因此，當(dāng)形成薄至100nm的極薄SOI時(shí)，該問(wèn)題變得不可忽略。
—由于使用在重?fù)诫sB的Si層上進(jìn)行離子注入和外延或異質(zhì)結(jié)外延生長(zhǎng)的膜形成技術(shù)，所以產(chǎn)生的SOI層顯示出較差的結(jié)晶度。此外，相對(duì)于常規(guī)Si晶片，襯底的粘接表面可能顯示出較差的平整度(C.Harendt，et al.，J.Elect.Mater.Vol.20，267(1991)，H.Baumgart，et al.，ExtendedAbstract of ECS first International symposium of Wafer Bonding，pp-733(1991)，C.E.Hunt，Extended Abstract of ECS firstInternational symposium of Wafer Bonding，pp-696(1991))。再者，選擇性腐蝕技術(shù)的選擇很大程度上取決于含在襯底中的如硼等的雜質(zhì)之間的濃度差異和雜質(zhì)沿襯底深度的濃度分布的陡峭程度。因此，如果粘接退火在高溫下進(jìn)行以改善層的粘接強(qiáng)度，并且外延生長(zhǎng)也在高溫下進(jìn)行以增強(qiáng)SOI層的結(jié)晶度，那么沿深度的雜質(zhì)濃度分布變得平坦，減小了腐蝕操作的選擇性。簡(jiǎn)單地說(shuō)，改善腐蝕的選擇性和結(jié)晶度與提高粘接強(qiáng)度的要求相沖突，不能同時(shí)滿足。
在這些情況下，本發(fā)明的發(fā)明人在日本專(zhuān)利公報(bào)No.5-21338中提出一種制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的新穎方法。根據(jù)該發(fā)明，提出的方法的特征在于以下步驟在多孔單晶半導(dǎo)體區(qū)上設(shè)置無(wú)孔單晶半導(dǎo)體區(qū)，將其上有絕緣材料的表面粘接到所述多孔單晶半導(dǎo)體區(qū)的對(duì)應(yīng)表面上，隨后腐蝕除去所述多孔單晶半導(dǎo)體區(qū)來(lái)形成產(chǎn)品。
本發(fā)明的發(fā)明人T.Yonehara等人也稱(chēng)就均勻膜厚度和結(jié)晶度而言，粘接的SOI(bonded SOI)很優(yōu)良，能夠進(jìn)行批量生產(chǎn)(T.Yonehara et al.，Appl.Phys.Lett.Vol.64，2108(1994))。現(xiàn)在，結(jié)合附圖的圖3A到3C總結(jié)性地介紹制造粘接的SOI的方法。
所提出的方法使用第一Si襯底41上形成的多孔層42作為要選擇腐蝕的層。通過(guò)外延生長(zhǎng)在多孔層42上形成無(wú)孔單晶Si層43，將其粘接在第二襯底44上，Si氧化層45夾在其間(圖4A)。然后，通過(guò)從后側(cè)上刮掉第一襯底，在第一襯底的整個(gè)表面上露出多孔Si層(圖4B)。然后通過(guò)一般含有KOH或HF+H2O2的選擇性腐蝕溶液將露出的多孔Si腐蝕掉(圖4C)。由于相對(duì)于腐蝕體Si層(無(wú)孔單晶Si層)，該技術(shù)腐蝕多孔Si層的選擇性腐蝕比高達(dá)幾十萬(wàn)，首先形成在多孔層上的無(wú)孔單晶Si層生長(zhǎng)到第二襯底上形成SOI襯底，不會(huì)減小無(wú)孔單晶Si層的厚度。因此，在外延生長(zhǎng)步驟期間，可以決定SOI襯底的均勻的膜厚度。根據(jù)Sato et al.的報(bào)道，由于適于常規(guī)半導(dǎo)體工藝的CVD系統(tǒng)可以用做外延生長(zhǎng)，所以可實(shí)現(xiàn)高達(dá)100nm±2％的均勻膜厚度。此外，外延的Si層顯示出約為3.5×102/cm2優(yōu)良的結(jié)晶度。
如上所述，由于任何常規(guī)選擇性腐蝕技術(shù)的選擇性很大程度取決于襯底內(nèi)含有的雜質(zhì)的濃度差異和雜質(zhì)沿襯底深度的濃度分布的陡峭程度，因此熱處理(粘接、外延生長(zhǎng)、氧化等等)的溫度限制為至多800℃，是由于在該溫度限以上雜質(zhì)濃度分布變得平緩。另一方面，所提出腐蝕技術(shù)的腐蝕速率主要由多孔層和體層之間的結(jié)構(gòu)差異決定，所以不能對(duì)熱處理進(jìn)行這種嚴(yán)格的限制，可以使用高達(dá)1,180℃的溫度。現(xiàn)已公知在粘接操作之后進(jìn)行熱處理工藝可以顯著地提高晶片間的粘接強(qiáng)度，并能減小粘接界面上產(chǎn)生的空隙尺寸和數(shù)量。此外，由于選擇性腐蝕操作依賴于多孔層和體層之間的結(jié)構(gòu)差異，粘附到多孔Si層上的微小顆粒不會(huì)對(duì)膜厚度的均勻性產(chǎn)生負(fù)面影響。
然而，通過(guò)粘接工藝制造的半導(dǎo)體襯底不可避免地要求至少兩個(gè)晶片作為初始材料，其中一個(gè)在拋光和腐蝕過(guò)程中基本上被浪費(fèi)掉，毫無(wú)收獲地消耗掉了有限的自然資源。換句話說(shuō)，除了增強(qiáng)工藝的可控程度并改善厚度的均勻性以外，還要求SOI制造工藝能實(shí)現(xiàn)低成本和經(jīng)濟(jì)的可行性。
換個(gè)角度說(shuō)，制造高質(zhì)量的SOI襯底的工藝要求包括優(yōu)良的再現(xiàn)性、通過(guò)重復(fù)使用相同的晶片增強(qiáng)節(jié)約資源的能力，和低制造成本。
在這種情況下，本發(fā)明的發(fā)明人在日本專(zhuān)利公報(bào)No.7-302889中公開(kāi)了一種制造半導(dǎo)體襯底的工藝，其中兩個(gè)襯底粘接在一起，粘接的襯底在多孔層處分開(kāi)，去掉其余的多孔層后，可以重新使用分開(kāi)的襯底。下面結(jié)合圖5A和5C介紹該公開(kāi)工藝的一個(gè)例子。
第一Si襯底51的表面層制成多孔形成多孔層52，然后單晶Si層53形成在其上。該第一Si襯底上的單晶Si層粘接到第二Si襯底54的主表面上，絕緣層55夾在其間(圖5A)。然后晶片在多孔層處分開(kāi)(圖5B)。選擇性地除去第二襯底表面上露出的多孔Si層，形成SOI襯底(圖5C)。去掉多孔層后，可以再次使用第一襯底51。
在日本專(zhuān)利公報(bào)No.7-302889公開(kāi)的以上工藝中，相對(duì)于無(wú)孔硅層，使用了多孔硅層的脆性降襯底分開(kāi)，能夠再次使用半導(dǎo)體工藝已使用過(guò)的襯底，以降低生產(chǎn)成本。
日本專(zhuān)利公報(bào)No.8-213645中公開(kāi)了一種工藝，其中用于太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換部分的半導(dǎo)體層形成在多孔Si層上，之后在多孔層處將半導(dǎo)體層分開(kāi)，再次使用具有多孔硅層的襯底。
另一方面，日本專(zhuān)利公報(bào)No.5-211128公開(kāi)了不使用這種多孔硅層分離襯底的另一種工藝。在該工藝中，通過(guò)離子注入在硅襯底中形成氣泡層，晶體重新排列，通過(guò)熱處理在氣泡層中引起氣泡聚結(jié)，硅襯底的表面區(qū)(稱(chēng)做薄半導(dǎo)體膜)在氣泡層處剝露。在這個(gè)公開(kāi)中的薄半導(dǎo)體膜是指幾乎沒(méi)有注入離子的體Si的最外區(qū)域。然而，已公知體Si晶片含有如流網(wǎng)(flowpattern)等的固有缺陷(T.AbeExtended Abst.Electrochem.Soc.Spring Meeting，Vol.95-1，pp.596(May，1995))和源于晶體的顆粒(H.Yamamoto“Problems in Large-Diameter Silicon Wafer”，23thUltra Clean Technology College(August，1996))。因此，薄半導(dǎo)體膜自然也有流網(wǎng)缺陷和源于晶體的顆粒。
如果半導(dǎo)體膜可以與硅襯底分離且沒(méi)有流網(wǎng)缺陷和源于晶體的顆粒，那么與以上提到的使用多孔硅的工藝不同，實(shí)際上可以低成本地提供有用的半導(dǎo)體材料。從以上的問(wèn)題來(lái)看，經(jīng)過(guò)綜合性的調(diào)查，完成了本發(fā)明。
本發(fā)明的目的在于提供種制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，包括將部分襯底處粘接的兩個(gè)襯底重新作為半導(dǎo)體產(chǎn)品的材料使用的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，包括以下步驟制備包括硅襯底的第一襯底，將無(wú)孔半導(dǎo)體層形成在硅襯底上，在硅襯底和無(wú)孔半導(dǎo)體層中的至少一層內(nèi)形成離子注入層；將第一襯底粘接到第二襯底上得到無(wú)孔半導(dǎo)體層置于其內(nèi)的多層結(jié)構(gòu)，在離子注入層處分離多層結(jié)構(gòu)；并除去留在分離的第二襯底上的離子注入層。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方案，提供一種制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，包括以下步驟制備包括硅襯底的第一襯底，將無(wú)孔半導(dǎo)體層形成在硅襯底上，在硅襯底和無(wú)孔半導(dǎo)體層中的至少一層內(nèi)形成離子注入層；將第一襯底粘接到第二襯底上得到無(wú)孔半導(dǎo)體層置于其內(nèi)的多層結(jié)構(gòu)；在離子注入層處分離多層結(jié)構(gòu)；除去留在分離的第二襯底上的離子注入層；除去留下的離子注入層后，再次將第一襯底作為第一襯底材料使用。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方案，提供一種制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，包括以下步驟制備包括硅襯底的第一襯底，將無(wú)孔半導(dǎo)體層形成在硅襯底上，在硅襯底和無(wú)孔半導(dǎo)體層中的至少一層內(nèi)形成離子注入層；將第一襯底粘接到第二襯底上得到無(wú)孔半導(dǎo)體層置于其內(nèi)的多層結(jié)構(gòu)；在離子注入層處分離多層結(jié)構(gòu)；除去留在分離的第二襯底上的離子注入層；除去留下的離子注入層后，再次將第一襯底作為第二襯底材料使用。
在制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝中，第一襯底具有用于粘接的無(wú)孔半導(dǎo)體層。無(wú)孔半導(dǎo)體層最好由外延半導(dǎo)體層構(gòu)成。使用該無(wú)孔半導(dǎo)體層，可以制成高質(zhì)量的半導(dǎo)體產(chǎn)品，且不帶有以上提到的硅晶片固有的流網(wǎng)缺陷或源于晶體的顆粒。由于可以很容易地控制無(wú)孔半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型和雜質(zhì)濃度，所以本發(fā)明制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝可以滿足不同的要求，并能應(yīng)用于各種用途。
由將第一襯底和第二襯底粘接在一起得到的多層結(jié)構(gòu)在離子注入層處分離，余下的第一襯底的硅襯底可以作為第一襯底或第二襯底的組成部分再次使用，這樣有利于資源節(jié)約和降低成本。
本發(fā)明提供一種制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，對(duì)于在由絕緣或類(lèi)似襯底構(gòu)成的第二襯底上形成具有高結(jié)晶度的單晶半導(dǎo)體層來(lái)說(shuō)，該半導(dǎo)體產(chǎn)品具有優(yōu)良的生產(chǎn)率、可控性，和低成本。


圖1A，1B，1C，1D和1E為介紹本發(fā)明的實(shí)施例1工藝的示意剖面圖。
圖2A，2B，2C，2D和2E為介紹本發(fā)明的實(shí)施例2工藝的示意剖面圖。
圖3A，3B和3C為介紹本發(fā)明的實(shí)施例3工藝的示意剖面圖。
圖4A，4B和4C為介紹現(xiàn)有技術(shù)工藝的示意剖面圖。
圖5A，5B和5C為介紹另一現(xiàn)有技術(shù)工藝的示意剖面圖。
下面結(jié)合實(shí)施例介紹本發(fā)明。為達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明并不受限于此。[離子注入層]將氦離子或氫離子注入到單晶硅襯底中，在襯底內(nèi)注入?yún)^(qū)中形成直徑為幾到幾十納米的微孔(micro-cavities)，微孔的密度高達(dá)1016-1017/cm2。因此，硅襯底具有類(lèi)似多孔層的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中離子注入采用的離子選自稀有氣體元素、氫和氮的離子。在本發(fā)明中，離子注入層形成在硅襯底和硅襯底上的無(wú)孔半導(dǎo)體層中的至少一個(gè)內(nèi)，或形成在它們的界面處?？梢孕纬蓛蓚€(gè)或多個(gè)離子注入層?？紤]到由第一襯底和第二襯底粘接形成的多層結(jié)構(gòu)的層分離，所以離子注入層的離子注入劑量最好在1016到1017/cm2的范圍內(nèi)。離子注入層的厚度取決于加速電壓，一般不超過(guò)500埃，考慮到多層結(jié)構(gòu)層分離后，第二襯底上的無(wú)孔半導(dǎo)體層厚度的均勻性，最好不超過(guò)200埃。注入層中的注入離子濃度沿層厚度方向分布。多層結(jié)構(gòu)的層分離沿最高離子濃度的水平面進(jìn)行。[無(wú)孔半導(dǎo)體層]本發(fā)明中的無(wú)孔半導(dǎo)體層最好由選自單晶Si、多晶硅、無(wú)定形硅，和如GaAs、InP、GaAsP、GaAlAs、InAs、AlGaSb、InGaAs、ZnS、CdSe、CdTe和SiGe等的化合物半導(dǎo)體材料形成。在無(wú)孔半導(dǎo)體層中，可預(yù)先引入如FET(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的半導(dǎo)體元件。[第一襯底]本發(fā)明中的第一襯底包括硅襯底、形成在硅襯底上的無(wú)孔半導(dǎo)體層，和形成在硅襯底和無(wú)孔半導(dǎo)體層中至少一個(gè)內(nèi)的離子注入層。因此，第一襯底不僅包括離子注入層形成于其內(nèi)的硅襯底和無(wú)孔半導(dǎo)體層，也包括附加有如氮化膜和氧化膜的絕緣層的襯底、具有外延的半導(dǎo)體層和形成在硅襯底和隨后將離子注入到硅襯底中形成的離子注入層上的絕緣層的襯底、具有形成在硅襯底和隨后離子注入形成的離子注入層上的無(wú)孔半導(dǎo)體層的襯底，及類(lèi)似的襯底。
硅襯底上形成的無(wú)孔半導(dǎo)體層可以由如低壓CVD、等離子CVD、光輔助(photo-assisted)CVD，和MOCVD(金屬有機(jī)物CVD)等的CVD、濺射(包括偏置濺射)、分子束外延生長(zhǎng)、液相生長(zhǎng)，或類(lèi)似的方法形成。[第二襯底]無(wú)孔半導(dǎo)體層生長(zhǎng)于其上的第二襯底包括如單晶硅襯底的半導(dǎo)體襯底、具有如氧化膜(包括熱氧化膜)和氮化膜的絕緣膜的襯底、如氧化硅玻璃襯底和玻璃襯底的透光襯底、金屬襯底、如礬土的絕緣襯底，以及類(lèi)似的襯底。第二襯底的適當(dāng)選擇取決于半導(dǎo)體產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。[粘接]在本發(fā)明中以上提到的第一襯底粘接到第二襯底上得到無(wú)孔半導(dǎo)體層置于其內(nèi)的多層結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中，具有無(wú)孔半導(dǎo)體層置于其內(nèi)的多層結(jié)構(gòu)不僅包括第一襯底的無(wú)孔半導(dǎo)體層直接粘接到第二襯底的結(jié)構(gòu)，也包括在無(wú)孔半導(dǎo)體層表面上形成的氧化膜、氮化膜，或類(lèi)似膜粘接到第二襯底的結(jié)構(gòu)。即，具有無(wú)孔半導(dǎo)體層置于其內(nèi)的結(jié)構(gòu)是指無(wú)孔半導(dǎo)體層設(shè)置在多層結(jié)構(gòu)中多孔硅層內(nèi)的多層結(jié)構(gòu)。
例如，在室溫下，使兩個(gè)粘接面變得平坦，將兩者相互緊密接觸，從而將第一襯底和第二襯底粘接在一起。陽(yáng)極粘接、按壓，或熱處理都可以形成更牢固的粘接。[多層結(jié)構(gòu)的層分離]在本發(fā)明中多層結(jié)構(gòu)在離子注入層處分離。離子注入層其內(nèi)有微孔或微小的氣泡，和其它區(qū)域相比更脆。因此，利用脆性可以有效地進(jìn)行分離。更具體地，對(duì)離子注入層施加外力進(jìn)行分離。此外，可以利用從晶片的周邊到內(nèi)部氧化離子注入層進(jìn)行分離，通過(guò)離子注入層的多孔部分的加速氧化使層的體積發(fā)生膨脹，從而通過(guò)膨脹力使層分離。
離子注入層通常在周邊部分內(nèi)也由無(wú)孔層覆蓋。在粘接之前或之后，離子注入層的周邊部分或端面都應(yīng)該暴露著。當(dāng)對(duì)粘接的襯底進(jìn)行氧化時(shí)，由于大面積的孔而加速的氧化反應(yīng)將從離子注入層的周邊部分開(kāi)始。通過(guò)將Si氧化成SiO2，體積增加2.27倍。因此，多孔性不超過(guò)56％時(shí)，氧化的離子注入層體積增加。氧化的程度由周邊部分到內(nèi)部逐漸變小，使得氧化的離子注入層在周邊部分體積膨脹更大些，好象一個(gè)楔形物從晶片的端面進(jìn)入到離子注入層。因此，內(nèi)部壓力作用到離子注入層使離子注入層發(fā)生層分離。由于氧化反應(yīng)在晶片的周邊部分均勻地進(jìn)行，也使晶片的周邊均勻地分離，因此分離了多層結(jié)構(gòu)。通過(guò)該方法，利用Si-IC工藝常用的氧化步驟令人滿意地控制了晶片的均勻分離。
也可以通過(guò)加熱在脆性的離子注入層上產(chǎn)生熱應(yīng)力將多層結(jié)構(gòu)分離成層。
也可以利用僅加熱所要分離的層的激光，通過(guò)局部加熱而不是加熱整個(gè)多層結(jié)構(gòu)將多層結(jié)構(gòu)分離成層。因此，可以利用能被多孔的離子注入層或它的附近區(qū)域吸收的激光束進(jìn)行分離。
還可以通過(guò)施加電流快速加熱多孔的離子注入層或它的附近區(qū)域進(jìn)行多層結(jié)構(gòu)的分離。[除去多孔層]
通過(guò)粘接第一襯底和第二襯底產(chǎn)生的多層結(jié)構(gòu)在離子注入層處分離后，留在襯底上的離子注入層利用離子注入層的低機(jī)械強(qiáng)度或大表面面積可選擇性地除去。選擇性除去的方法包括如拋光或研磨的機(jī)械法、使用腐蝕溶液的化學(xué)腐蝕法，和如反應(yīng)離子腐蝕的離子腐蝕法。
當(dāng)無(wú)孔薄膜為單晶Si時(shí)，選擇性地腐蝕離子注入層可使用以下溶液中的至少一種常用的Si腐蝕溶液、氫氟酸溶液、氫氟酸溶液和乙醇與過(guò)氧化氫中的至少一種的混合溶液、緩沖的氫氟酸溶液，以及緩沖的氫氟酸溶液和乙醇與過(guò)氧化氫溶液中的至少一種的混合溶液。當(dāng)無(wú)孔半導(dǎo)體層包括化合物半導(dǎo)體時(shí)，可以使用比化合物半導(dǎo)體有更高速率腐蝕Si的腐蝕溶液腐蝕掉離子注入層。
下面結(jié)合附圖介紹本發(fā)明的實(shí)施例。實(shí)施例1圖1A到1E為本發(fā)明的實(shí)施例1步驟的示意剖面圖。
首先，在單晶Si的第一襯底11的主表面上，至少形成一個(gè)無(wú)孔層12(圖1A)。由于產(chǎn)生的SOI襯底的特性取決于無(wú)孔層12，所以單晶Si襯底11可以是未指定電阻的晶片或通常的再生(regenerated)晶片。另外，可將SiO2層13形成為最外層。該SiO2層可用來(lái)從有源層上脫離粘接界面。
通過(guò)使用由稀有氣體、氫和氮中的至少一種元素由第一襯底的主表面注入離子(圖1B)。最好在第一單晶襯底11和無(wú)孔層12之間的界面附近或在無(wú)孔層12內(nèi)形成離子積累層14。
第二襯底15的表面例如在室溫下與第一襯底的表面緊密接觸(圖1C)。
當(dāng)?shù)矸e單晶Si時(shí)，單晶Si的表面最好在粘接之前通過(guò)熱氧化或類(lèi)似方法氧化。在圖1C中，第二襯底和第一襯底緊密粘接，絕緣層13位于其中。當(dāng)無(wú)孔薄層12不是由Si構(gòu)成，或第二襯底不是由Si構(gòu)成時(shí)，該絕緣層13可省略。
在粘接時(shí)，可插入薄絕緣板，三個(gè)板層可以重疊地粘接。
然后，在離子積累層14處分離襯底(圖1D)。分離的方法包括使用如壓、拔、剪，和楔入等的外力方法；使用加熱；使用通過(guò)氧化周邊多孔Si膨脹產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力；使用通過(guò)脈沖加熱產(chǎn)生的應(yīng)力；使之變軟，但并不限于這些。
通過(guò)以前提到的方法將離子積累層14從分離的襯底中分別選擇性也除去。
圖1E顯示的是根據(jù)本發(fā)明制備的半導(dǎo)體產(chǎn)品。在第二襯底15上，在整個(gè)晶片上均勻地形成無(wú)孔薄層12，例如薄單晶Si膜。就制造絕緣的電元件的觀點(diǎn)來(lái)看，通過(guò)插入絕緣層13將第二襯底粘接到第一襯底的步驟制備的半導(dǎo)體產(chǎn)品很有用。
襯底11可作為第一單晶Si襯底11，或第二襯底15再次使用。在除去留下的離子積累層14之后，第一單晶襯底11的表面很粗糙，在再次使用之前，處理襯底使表面平坦。
對(duì)于作為第一單晶Si襯底11再次使用，用外延生長(zhǎng)補(bǔ)充由于層分離和表面處理引起的厚度減少。因此，可以半永久地使用襯底，不會(huì)有厚度損失。實(shí)施例2圖2A-2E為本發(fā)明的實(shí)施例2步驟的示意剖面圖。
提供第一單晶Si襯底21。通過(guò)使用由稀有氣體、氫和氮中的至少一種元素由第一襯底的主表面注入離子，在其內(nèi)形成離子積累層22(圖2A)。最好在注入離子前形成SiO2層23，以防止離子注入使表面粗糙。除去SiO2層23之后，在主表面上形成至少一層無(wú)孔層24(圖2B)。
第二襯底15表面例如在室溫下與第一襯底的表面緊密接觸(圖2C)。
當(dāng)?shù)矸e單晶Si時(shí)，單晶Si的表面最好在粘接之前通過(guò)熱氧化或類(lèi)似方法氧化。在圖2C中，第二襯底和第一襯底緊密粘接，絕緣層25位于其間。當(dāng)無(wú)孔薄層24不是由Si構(gòu)成，或第二襯底不是由Si構(gòu)成時(shí)，該絕緣層25可省略。
在粘接時(shí)，可插入薄絕緣板，三個(gè)板層可以重疊地粘接。
然后，在離子積累層22處分離襯底(圖2D)。
將離子積累層22從分離的襯底中分別選擇性地除去。
圖2E顯示的是根據(jù)本發(fā)明制備的半導(dǎo)體產(chǎn)品。在第二襯底26上，在整個(gè)晶片上均勻地形成無(wú)孔薄層24，例如薄單晶Si膜。就制造絕緣的電元件的觀點(diǎn)來(lái)看，通過(guò)插入絕緣層25將第二襯底粘接到第一襯底的步驟制備的半導(dǎo)體產(chǎn)品很有用。
襯底21可作為第一單晶襯底21，或第二襯底26再次使用。在除去留下的離子積累層22之后，第一單晶Si襯底21的表面很粗糙，在再次使用之前，處理襯底使表面平坦。實(shí)施例3圖3A-3C為本發(fā)明的實(shí)施例3步驟的示意剖面圖。
如圖3A-3C所示，如實(shí)施例1和實(shí)施例2所示，同時(shí)使用兩個(gè)第二襯底并處理第一襯底的兩面制備兩個(gè)半導(dǎo)體襯底。
在圖3A-3C中，數(shù)字31代表第一襯底；32和35為多孔層；33和36為無(wú)孔薄膜；34和37為SiO2層；38和39為第二襯底。圖3A顯示了和實(shí)施例1相同的方式處理兩表面的第一襯底31和粘接到第一襯底31表面的第二襯底38，39。圖3B顯示了與實(shí)施例1相同的方式在多孔層32，35分離后的狀態(tài)。圖3C顯示了除去多孔層32，35后的狀態(tài)。
襯底21可作為第一單晶Si襯底31，或第二襯底38(或39)再次使用。在除去留下的離子積累層之后，第一單晶Si襯底21的表面很粗糙，在再次使用之前，處理襯底使表面平坦。
支撐襯底38，39可相互不同。無(wú)孔薄膜33，36可相互不同。絕緣層34，37可以省略。
下面參考實(shí)例具體地介紹本發(fā)明。實(shí)例1在晶體Si襯底(第一襯底)上，在以下生長(zhǎng)條件下，通過(guò)CVD(化學(xué)汽相淀積)外延生長(zhǎng)0.30μm厚的單晶Si。
源氣SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180L/min氣壓80Torr溫度950℃生長(zhǎng)速度0.30μm/min在該外延Si層的表面上，通過(guò)熱氧化形成厚度為200nm的SiO2層。然后通過(guò)SiO2表面層以40keV注入H+，劑量為5×1016cm-2。
SiO2層表面與另一個(gè)Si襯底(第二襯底)的表面相接觸，粘接的襯底在600℃下退火。通過(guò)退火，由于離子注入層的多孔結(jié)構(gòu)，在離子注入的投影射程附近，粘接的襯底分成兩個(gè)薄片。分離的襯底表面很粗糙。采用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物選擇性地腐蝕第二襯底的表面。因此，用剩余未腐蝕的單晶Si作為腐蝕中止材料完全除去離子注入層。
由于無(wú)孔單晶Si的腐蝕極慢，因此膜厚度的減少幾乎忽略不計(jì)(約幾十埃)。
因此，0.2μm厚的單晶Si層形成在Si氧化層上。在整個(gè)層上測(cè)量100個(gè)點(diǎn)處形成的單晶Si層的厚度，發(fā)現(xiàn)層厚的均勻度為201nm±6nm。
具有單晶Si層生長(zhǎng)于其上的襯底在氫氣氣氛中在1100℃下熱處理一小時(shí)。通過(guò)原子間力顯微鏡測(cè)量，就50μm見(jiàn)方區(qū)域的平均平方粗糙度(average square roughness)而論，表面粗糙度約為0.2nm。這與商業(yè)用Si晶片的級(jí)別相同。
沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有附加的晶體缺陷引入到Si層，用透射電子顯微鏡觀察剖面發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)良的結(jié)晶性。
也用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物同時(shí)攪拌選擇性地腐蝕留在第一襯底上的離子注入層。再對(duì)襯底進(jìn)行如氫氣退火和表面拋光的表面處理。因此，襯底可作為第一襯底，或第二襯底再次使用。
對(duì)于作為第一襯底再次使用，用外延層生長(zhǎng)補(bǔ)充晶片的厚度減少。因此，可以半永久地使用襯底。在第二次或以后的使用中，外延層生長(zhǎng)的厚度不是0.30μm，而是相應(yīng)的厚度的減少，離子注入層形成在外延層內(nèi)。實(shí)例2在單晶Si襯底(第一襯底)上，在以下生長(zhǎng)條件下，通過(guò)CVD(化學(xué)汽相淀積)外延生長(zhǎng)0.50μm厚的單晶Si。
源氣SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180L/min氣壓80Torr溫度950℃生長(zhǎng)速度0.30μm/min然后通過(guò)外延層在表面上以50keV注入H+，劑量為6×1016cm-2。
外延層表面與具有500nm厚的SiO2層形成于其上的另一個(gè)Si襯底(第二襯底)的表面相接觸，粘接的襯底在550℃下退火。通過(guò)退火，在離子注入的投影射程附近，粘接的襯底分成兩個(gè)薄片。分離的襯底表面很粗糙。采用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物同時(shí)攪拌選擇性地腐蝕第二襯底的表面。因此，用剩余未腐蝕的單晶Si作為腐蝕中止材料完全除去離子注入層。
由于無(wú)孔單晶Si的腐蝕極慢，因此膜厚度的減少幾乎忽略不計(jì)(約幾十埃)。
通過(guò)拋光使表面平坦。
因此，0.5μm厚的單晶Si層形成在Si氧化層上。在整個(gè)層上測(cè)量100個(gè)點(diǎn)處形成的單晶Si層的厚度，發(fā)現(xiàn)層厚的均勻度為498nm±15nm。
通過(guò)原子間力顯微鏡測(cè)量，就50μm見(jiàn)方區(qū)域的平均平方粗糙度而論，表面粗糙度約為0.2nm。這與商業(yè)用Si晶片的級(jí)別相同。
沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有附加的晶體缺陷引入到Si層，用透射電子顯微鏡觀察剖面發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)良的結(jié)晶性。
也用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液同時(shí)攪拌選擇性地腐蝕留在第一襯底上的離子注入層。再對(duì)襯底進(jìn)行如氫氣退火和表面拋光的表面處理。因此，襯底可作為第一襯底，或第二襯底再次使用。
對(duì)于作為第一襯底再次使用，用外延生長(zhǎng)補(bǔ)充晶片的厚度減少。因此，可以半永久地使用襯底。在第二次或以后的使用中，外延層生長(zhǎng)的厚度不是0.50μm，而是相應(yīng)的厚度的減少，離子注入層形成在外延層內(nèi)。實(shí)例3在單晶Si襯底(第一襯底)上，在以下生長(zhǎng)條件下，通過(guò)CVD(化學(xué)汽相淀積)外延生長(zhǎng)0.30μm厚的單晶Si。
源氣SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180L/min氣壓80Torr溫度950℃生長(zhǎng)速度0.30μm/min在該外延Si層的表面上，通過(guò)熱氧化形成厚度為200nm的SiO2層。然后通過(guò)SiO2層表面以40keV注入H+，劑量為5×1016cm-2。
SiO2層表面與具有500nm厚的SiO2層形成于其上的另一個(gè)Si襯底(第二襯底)的表面相接觸，粘接的襯底在600℃下退火。通過(guò)退火，在離子注入的投影射程附近，粘接的襯底分成兩個(gè)薄片。分離的襯底表面很粗糙。采用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物并攪拌選擇性地腐蝕第二襯底上剩下的離子注入層。因此，用剩余未腐蝕的單晶Si作為腐蝕中止材料完全腐蝕掉離子注入層。
因此，0.2μm厚的單晶Si層形成在Si氧化層上。在整個(gè)層上測(cè)量100個(gè)點(diǎn)處形成的單晶Si層的厚度，發(fā)現(xiàn)層厚的均勻度為201nm±6nm。
具有單晶Si層生長(zhǎng)于其上的襯底在氫氣氣氛中在1100℃下熱處理一小時(shí)。通過(guò)原子間力顯微鏡測(cè)量，就50μm見(jiàn)方區(qū)域的平均平方粗糙度而論，表面粗糙度約為0.2nm。這與商業(yè)用Si晶片的級(jí)別相同。
沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有附加的晶體缺陷引入到Si層，用透射電子顯微鏡觀察剖面發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)良的結(jié)晶性。
也用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物同時(shí)攪拌選擇性地腐蝕留在第一襯底上的離子注入層。再對(duì)襯底進(jìn)行如氫氣退火和表面拋光的表面處理。因此，襯底可作為第一襯底，或第二襯底再次使用。實(shí)例4在單晶Si襯底(第一襯底)上，在以下生長(zhǎng)條件下，通過(guò)CVD(化學(xué)汽相淀積)外延生長(zhǎng)0.30μm厚的單晶Si。
源氣SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180L/min氣壓80Torr溫度950℃生長(zhǎng)速度0.30μm/min在該外延Si層的表面上，通過(guò)熱氧化形成厚度為200nm的SiO2層。然后通過(guò)SiO2層表面40keV注入H+，劑量為5×1016cm-2。
單獨(dú)地，提供熔融(molten)的石英襯底(第二襯底)。對(duì)第一襯底的SiO2層表面和熔融石英襯底表面進(jìn)行等離子處理，并用水洗。使兩個(gè)表面相互接觸，將粘接的襯底在600℃下退火。通過(guò)退火，在離子注入的投影射程附近，粘接的襯底分成兩個(gè)薄片。由于離子注入層的多孔結(jié)構(gòu)，分離的襯底表面很粗糙。采用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物并攪拌選擇性地腐蝕第二襯底的表面。因此，用剩余未腐蝕的單晶Si作為腐蝕中止材料完全腐蝕掉離子注入層。
因此，在透明的石英襯底上形成0.2μm厚的單晶Si層。在整個(gè)層上測(cè)量100個(gè)點(diǎn)處形成的單晶Si層的厚度，發(fā)現(xiàn)層厚的均勻度為201nm±6nm。
具有單晶Si層生長(zhǎng)于其上的襯底在氫氣氣氛中在1100℃下熱處理一小時(shí)。通過(guò)原子間力顯微鏡測(cè)量，就50μm見(jiàn)方區(qū)域的平均平方粗糙度而論，表面粗糙度約為0.2nm。這與商業(yè)用Si晶片的級(jí)別相同。
沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有附加的晶體缺陷引入到Si層，用透射電子顯微鏡觀察剖面發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)良的結(jié)晶性。
也用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物同時(shí)攪拌選擇性地腐蝕留在第一襯底上的離子注入層。再對(duì)襯底進(jìn)行如氫氣退火和表面拋光的表面處理。因此，襯底可作為第一襯底再次使用。實(shí)例5在單晶Si襯底(第一襯底)上，在以下生長(zhǎng)條件下，通過(guò)CVD(化學(xué)汽相淀積)外延生長(zhǎng)0.50μm厚的單晶Si。
源氣SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180L/min氣壓80Torr溫度950℃生長(zhǎng)速度0.30μm/min在該外延Si層的表面上，通過(guò)熱氧化形成厚度為200nm的SiO2層。然后通過(guò)SiO2表面層以60keV注入H+，劑量為5×1016cm-2。
單獨(dú)地，提供藍(lán)寶石襯底(第二襯底)。對(duì)第一襯底的SiO2層表面和第二襯底表面進(jìn)行等離子處理，并用水洗。使兩個(gè)表面相互接觸，將粘接的襯底在600℃下退火。通過(guò)退火，在離子注入的投影射程附近，粘接的襯底分成兩個(gè)薄片。采用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物并攪拌選擇性地腐蝕第二襯底的表面。因此，用剩余未腐蝕的單晶Si作為腐蝕中止材料完全腐蝕掉離子注入層。
通過(guò)拋光使腐蝕的表面平坦。
因此，在藍(lán)寶石襯底上形成0.4μm厚的單晶Si層。在整個(gè)層上測(cè)量100個(gè)點(diǎn)處形成的單晶Si層的厚度，發(fā)現(xiàn)層厚的均勻度為402nm±12nm。
通過(guò)原子間力顯微鏡測(cè)量，就50μm見(jiàn)方區(qū)域的平均平方粗糙度而論，表面粗糙度約為0.2nm。這與商業(yè)用Si晶片的級(jí)別相同。
沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有附加的晶體缺陷引入到Si層，用透射電子顯微鏡觀察剖面發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)良的結(jié)晶性。
也用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物同時(shí)攪拌選擇性地腐蝕留在第一襯底上的離子注入層。再對(duì)襯底進(jìn)行如氫氣退火和表面拋光的表面處理。因此，襯底可作為第一襯底再次使用。實(shí)例6在單晶Si襯底(第一襯底)上，在以下生長(zhǎng)條件下，通過(guò)CVD(化學(xué)汽相淀積)外延生長(zhǎng)0.60μm厚的單晶Si。
源氣SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180L/min氣壓80Torr溫度950℃生長(zhǎng)速度0.30μm/min在該外延Si層的表面上，通過(guò)熱氧化形成厚度為200nm的SiO2層。然后通過(guò)SiO2表面層以70keV注入H+，劑量為5×1016cm-2。
單獨(dú)地，提供玻璃襯底(第二襯底)。對(duì)第一襯底的SiO2層表面和第二襯底表面進(jìn)行等離子處理，并用水洗。使兩個(gè)表面相互接觸，將粘接的表面在600℃下退火。通過(guò)退火，在離子注入的投影射程附近，粘接的襯底分成兩個(gè)薄片。采用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物并攪拌選擇性地腐蝕第二襯底的表面。因此，用剩余未腐蝕的單晶Si作為腐蝕中止材料完全腐蝕掉離子注入層。
通過(guò)拋光使腐蝕的表面平坦。
因此，在透明的玻璃襯底上形成0.5μm厚的單晶Si層。在整個(gè)層上測(cè)量100個(gè)點(diǎn)處形成的單晶Si層的厚度，發(fā)現(xiàn)層厚的均勻度為501nm±15nm。
通過(guò)原子間力顯微鏡測(cè)量，就50μm見(jiàn)方區(qū)域的平均平方粗糙度而論，表面粗糙度約為0.2nm。這與商業(yè)用Si晶片的級(jí)別相同。
沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有附加的晶體缺陷引入到Si層，用透射電子顯微鏡觀察剖面發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)良的結(jié)晶性。
也用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物同時(shí)攪拌選擇性地腐蝕第一襯底上的離子注入層。再對(duì)襯底進(jìn)行如氫氣退火和表面拋光的表面處理。因此，襯底可作為第一襯底再次使用。實(shí)例7在單晶Si襯底(第一襯底)上，在以下生長(zhǎng)條件下，通過(guò)MOCVD(金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積)外延生長(zhǎng)0.50μm厚的單晶GaAs。
源氣TMG/AsH3/H2氣壓80Torr溫度700℃在該GaAs層的表面上，形成厚度為50nm的SiO2層。然后通過(guò)表面SiO2層以60keV注入H+，劑量為5×1016cm-2。
第一襯底的SiO2層表面與另一個(gè)Si襯底(第二襯底)的表面相接觸，粘接的襯底在600℃下退火。通過(guò)退火，在離子注入的投影射程附近，粘接的襯底分成兩個(gè)薄片。由于離子注入層的多孔性，分離的襯底表面很粗糙。采用1，2-乙二胺、鄰苯二酚，和水的混合物(混合比例＝17ml∶3g∶8ml)選擇性地腐蝕第二襯底的表面。因此，用剩余未腐蝕的單晶GaAs作為腐蝕中止材料完全除去離子注入層和殘留的第一Si襯底。
因此，0.5μm厚的單晶GaAs層形成在Si襯底上。在整個(gè)層上測(cè)量100個(gè)點(diǎn)處形成的單晶GaAs層的厚度，發(fā)現(xiàn)層厚的均勻度為504nm±16nm。
通過(guò)原子間力顯微鏡測(cè)量，就50μm見(jiàn)方區(qū)域的平均平方粗糙度而論，表面粗糙度約為0.3nm。這與商業(yè)用GaAs晶片的級(jí)別相同。
沒(méi)有發(fā)現(xiàn)外延生長(zhǎng)后有附加的晶體缺陷引入到GaAs層，用透射電子顯微鏡觀察剖面發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)良的結(jié)晶性。
也用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物同時(shí)攪拌選擇性地腐蝕留在第一襯底上的離子注入層。再對(duì)襯底進(jìn)行如氫氣退火和表面拋光的表面處理。因此，襯底可作為第一襯底，或第二襯底再次使用。實(shí)例8在單晶Si襯底(第一襯底)上，通過(guò)MOCVD(金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積)外延生長(zhǎng)0.7μm厚的單晶InP。
在該InP層的表面上，形成厚度為50nm的SiO2層。然后通過(guò)SiO2表面層以80keV注入H+，劑量為5×1016cm-2。
第一襯底的SiO2層表面與另一個(gè)Si襯底(第二襯底)的表面相接觸，在600℃下退火。通過(guò)退火，在離子注入的投影射程附近，粘接的襯底分成兩個(gè)薄片。由于離子注入層的多孔性，分離的襯底表面很粗糙。采用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物并攪拌選擇性地腐蝕第二襯底的表面。因此，用剩余未腐蝕的單晶InP作為腐蝕中止材料完全腐蝕掉離子注入層和剩余的第一Si襯底。
因此，在單晶Si層上形成0.5μm厚的單晶InP層。在整個(gè)層上測(cè)量100個(gè)點(diǎn)處形成的單晶InP層的厚度，發(fā)現(xiàn)層厚的均勻度為704nm±23nm。
通過(guò)原子間力顯微鏡測(cè)量，就50μm見(jiàn)方區(qū)域的平均平方粗糙度而論，表面粗糙度約為0.3nm。這與商業(yè)用InP晶片的級(jí)別相同。
沒(méi)有發(fā)現(xiàn)外延生長(zhǎng)后有附加的晶體缺陷引入到InP層，用透射電子顯微鏡觀察剖面發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)良的結(jié)晶性。
也用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物同時(shí)攪拌選擇性地腐蝕留在第一襯底上的離子注入層。再對(duì)襯底進(jìn)行如氫氣退火和表面拋光的表面處理。因此，襯底可作為第一襯底，或第二襯底再次使用。實(shí)例9在單晶Si襯底(第一襯底)上，在以下生長(zhǎng)條件下，通過(guò)CVD(化學(xué)汽相淀積)外延生長(zhǎng)0.30μm厚的單晶Si。
源氣SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180L/min氣壓80Torr溫度950℃生長(zhǎng)速度0.30μm/min在該外延Si層的表面上，通過(guò)熱氧化形成厚度為200nm的SiO2層。然后通過(guò)表面SiO2層以80keV注入H+，劑量為5×1016cm-2。
SiO2層表面與另一個(gè)Si襯底(第二襯底)的表面相接觸，在600℃下退火。通過(guò)退火，在離子注入的投影射程附近，粘接的襯底分成兩個(gè)薄片。采用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物并攪拌選擇性地腐蝕第二襯底的表面。因此，用剩余未腐蝕的單晶Si作為腐蝕中止材料完全腐蝕掉離子注入層。
因此，0.2μm厚的單晶Si層形成在Si氧化層上。在整個(gè)層上測(cè)量100個(gè)點(diǎn)處形成的單晶Si層的厚度，發(fā)現(xiàn)層厚的均勻度為201nm±6nm。
該襯底在氫氣氣氛中在1100℃下熱處理一小時(shí)。通過(guò)原子間力顯微鏡測(cè)量，就50μm見(jiàn)方區(qū)域的平均平方粗糙度而論，表面粗糙度約為0.2nm。這與商業(yè)用Si晶片的級(jí)別相同。
沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有附加的晶體缺陷引入到Si層，用透射電子顯微鏡觀察剖面發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)良的結(jié)晶性。
也用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物同時(shí)攪拌選擇性地腐蝕留在第一襯底上的離子注入層。再對(duì)襯底進(jìn)行如氫氣退火和表面拋光的表面處理。因此，襯底可作為第一襯底，或第二襯底再次使用。實(shí)例10在單晶Si襯底(第一襯底)上，在以下生長(zhǎng)條件下，通過(guò)CVD(化學(xué)汽相淀積)外延生長(zhǎng)0.30μm厚的單晶Si。
源氣SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180L/min氣壓80Torr溫度950℃生長(zhǎng)速度0.30μm/min在該外延Si層的表面上，通過(guò)熱氧化形成厚度為200nm的SiO2層。然后通過(guò)SiO2表面層以40keV注入H+，劑量為5×1016cm-2。
SiO2層表面與另一個(gè)Si襯底(第二襯底)的表面相接觸。
從第一襯底的反面除去氧化膜后，從第一襯底側(cè)用CO2激光器照射整個(gè)晶片表面。CO2激光在粘接界面被200nm厚的SiO2層吸收，使突變溫度(abrupt temperature)升高，通過(guò)在離子注入的投影射程附近進(jìn)入兩個(gè)薄片的熱應(yīng)力，將粘接的襯底分離。激光束可以是連續(xù)的脈沖式。
采用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物并攪拌選擇性地腐蝕第二襯底的表面。因此，用剩余未腐蝕的單晶Si作為腐蝕中止材料完全腐蝕掉離子注入層。
因此，0.2μm厚的單晶Si層形成在Si氧化層上。在整個(gè)層上測(cè)量100個(gè)點(diǎn)處形成的單晶Si層的厚度，發(fā)現(xiàn)層厚的均勻度為201nm±6nm。
該襯底在氫氣氣氛中在1100℃下熱處理一小時(shí)。通過(guò)原子間力顯微鏡測(cè)量，就50μm見(jiàn)方區(qū)域的平均平方粗糙度而論，表面粗糙度約為0.2nm。這與商業(yè)用Si晶片的級(jí)別相同。
沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有附加的晶體缺陷引入到Si層，用透射電子顯微鏡觀察剖面發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)良的結(jié)晶性。
也用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物同時(shí)攪拌選擇性地腐蝕留在第一襯底上的離子注入層。再對(duì)襯底進(jìn)行如氫氣退火和表面拋光的表面處理。因此，襯底可作為第一襯底，或第二襯底再次使用。實(shí)例11在單晶Si襯底(第一襯底)上，在以下生長(zhǎng)條件下，通過(guò)CVD(化學(xué)汽相淀積)外延生長(zhǎng)0.30μm厚的單晶Si。
源氣SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180L/min氣壓80Torr溫度950℃生長(zhǎng)速度0.30μm/min在該外延Si層的表面上，通過(guò)熱氧化形成厚度為200nm的SiO2層。然后通過(guò)SiO2表面層以40keV注入H+，劑量為5×1016cm-2。
SiO2層表面與另一個(gè)Si襯底(第二襯底)的表面相接觸。通過(guò)腐蝕粘接晶片的端面，SiO2層端和外延層端剝離，離子注入層端露出。
在1000℃下對(duì)粘接的晶片進(jìn)行高溫氧化。因此，在離子注入層處10小時(shí)內(nèi)兩個(gè)粘接的襯底完全分離。發(fā)現(xiàn)晶片周邊部分的附著面已變?yōu)镾iO2，中心部分幾乎不變。
采用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物并攪拌選擇性地腐蝕第二襯底的表面。因此，用剩余未腐蝕的單晶Si作為腐蝕中止材料完全腐蝕掉離子注入層。
因此，0.2μm厚的單晶Si層形成在Si氧化層上。在整個(gè)層上測(cè)量100個(gè)點(diǎn)處形成的單晶Si層的厚度，發(fā)現(xiàn)層厚的均勻度為201nm±6nm。
該襯底在氫氣氣氛中在1100℃下熱處理一小時(shí)。通過(guò)原子間力顯微鏡測(cè)量，就50μm見(jiàn)方區(qū)域的平均平方粗糙度而論，表面粗糙度約為0.2nm。這與商業(yè)用Si晶片的級(jí)別相同。
沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有附加的晶體缺陷引入到Si層，用透射電子顯微鏡觀察剖面發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)良的結(jié)晶性。
也用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物同時(shí)攪拌選擇性地腐蝕留在第一襯底上的離子注入層。再對(duì)襯底進(jìn)行如氫氣退火和表面拋光的表面處理。因此，襯底可作為第一襯底，或第二襯底再次使用。實(shí)例12在單晶Si襯底(第一襯底)上，在以下生長(zhǎng)條件下，通過(guò)CVD(化學(xué)汽相淀積)外延生長(zhǎng)0.30μm厚的單晶Si。
源氣SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180L/min氣壓80Torr溫度950℃生長(zhǎng)速度0.30μm/min在該外延Si層的表面上，通過(guò)熱氧化形成厚度為200nm的SiO2層。然后通過(guò)表面SiO2層以40keV注入H+，劑量為5×1016cm-2。
單獨(dú)地，提供另一個(gè)Si襯底(第二襯底)。對(duì)第一襯底的SiO2層表面和第二襯底表面進(jìn)行等離子處理，并用水洗。使兩個(gè)表面相互接觸，將粘接的表面在300℃下熱處理一小時(shí)，以增加襯底粘接的強(qiáng)度。通過(guò)從周邊楔入粘接襯底中，在離子注入的投影射程附近，粘接的襯底分成兩個(gè)薄片。由于離子注入層的多孔性，分離的襯底表面很粗糙。采用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物并攪拌選擇性地腐蝕第二襯底的表面。因此，用剩余未腐蝕的單晶Si作為腐蝕中止材料完全除去離子注入層。
因此，0.2μm厚的單晶Si層形成在Si氧化層上。在整個(gè)層上測(cè)量100個(gè)點(diǎn)處形成的單晶Si層的厚度，發(fā)現(xiàn)層厚的均勻度為201nm±6nm。
該襯底在氫氣氣氛中在1100℃下熱處理一小時(shí)。通過(guò)原子間力顯微鏡測(cè)量，就50μm見(jiàn)方區(qū)域的平均平方粗糙度而論，表面粗糙度約為0.2nm。這與商業(yè)用Si晶片的級(jí)別相同。
沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有附加的晶體缺陷引入到Si層，用透射電子顯微鏡觀察剖面發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)良的結(jié)晶性。
也用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物同時(shí)攪拌選擇性地腐蝕留在第一襯底上的離子注入層。再對(duì)襯底進(jìn)行如氫氣退火和表面拋光的表面處理。因此，襯底可作為第一襯底，或第二襯底再次使用。實(shí)例13在單晶Si襯底(第一襯底)上，在以下生長(zhǎng)條件下，通過(guò)CVD(化學(xué)汽相淀積)外延生長(zhǎng)0.30μm厚的單晶Si。
源氣SiH2C2/H2氣體流速0.5/180L/min氣壓80Torr溫度950℃生長(zhǎng)速度0.30μm/min在該外延Si層的表面上，通過(guò)熱氧化形成厚度為200nm的SiO2層。然后通過(guò)SiO2表面層以40keV注入H+，劑量為5×1016cm-2。
單獨(dú)地，提供另一個(gè)Si襯底(第二襯底)。對(duì)第一襯底的SiO2層表面和第二襯底表面進(jìn)行等離子處理，并用水洗。使兩個(gè)表面相互接觸，將粘接的表面在300℃下熱處理一小時(shí)，以增加襯底粘接的強(qiáng)度。通過(guò)對(duì)粘接襯底使用剪切力，在離子注入的投影射程附近，粘接的襯底分成兩個(gè)薄片。采用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物并攪拌選擇性地腐蝕第二襯底的表面。因此，用剩余未腐蝕的單晶Si作為腐蝕中止材料完全腐蝕掉離子注入層。
因此，0.2μm厚的單晶Si層形成在Si氧化層上。在整個(gè)層上測(cè)量100個(gè)點(diǎn)處形成的單晶Si層的厚度，發(fā)現(xiàn)層厚的均勻度為201nm±6nm。
該襯底在氫氣氣氛中在1100℃下熱處理一小時(shí)。通過(guò)原子間力顯微鏡測(cè)量，就50μm見(jiàn)方區(qū)域的平均平方粗糙度而論，表面粗糙度約為0.2nm。這與商業(yè)用Si晶片的級(jí)別相同。
沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有附加的晶體缺陷引入到Si層，用透射電子顯微鏡觀察剖面發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)良的結(jié)晶性。
也用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物同時(shí)攪拌選擇性地腐蝕留在第一襯底上的離子注入層。再對(duì)襯底進(jìn)行如氫氣退火和表面拋光的表面處理。因此，襯底可作為第一襯底，或第二襯底再次使用。
對(duì)于作為第一襯底再次使用，用外延層生長(zhǎng)補(bǔ)充晶片的厚度減少。因此，可以半永久地使用襯底。在第二次或以后的使用中，外延層的厚度不是0.30μm，而是相應(yīng)于厚度的減少，離子注入層形成在外延層內(nèi)。實(shí)例14在單晶Si襯底(第一襯底)的主表面上，H+的注入能量為10keV，劑量為5×1016cm-2。在以下生長(zhǎng)條件下，在相同的面上，通過(guò)CVD(化學(xué)汽相淀積)外延生長(zhǎng)0.30μm厚的單晶Si。
源氣SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180L/min氣壓80Torr溫度950℃生長(zhǎng)速度0.30μm/min在該外延Si層的表面上，形成厚度為200nm的SiO2層。
第一襯底的SiO2層表面與另一個(gè)Si襯底(第二襯底)的表面相接觸，粘接的襯底在600℃下退火。通過(guò)退火，在離子注入的投影射程附近，粘接的襯底分成兩個(gè)薄片。
由于離子注入層的多孔性，分離的襯底表面很粗糙。采用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物并攪拌選擇性地腐蝕第二襯底的表面。因此，用剩余未腐蝕的單晶Si作為腐蝕中止材料完全腐蝕掉離子注入層。此外，對(duì)應(yīng)于離子注入深度的余下的第一襯底通過(guò)腐蝕除去。
因此，0.2μm厚的單晶Si層形成在Si氧化層上。在整個(gè)層上測(cè)量100個(gè)點(diǎn)處形成的單晶Si層的厚度，發(fā)現(xiàn)層厚的均勻度為201nm±7nm。
該襯底在氫氣氣氛中在1100℃下熱處理一小時(shí)。通過(guò)原子間力顯微鏡測(cè)量，就50μm見(jiàn)方區(qū)域的平均平方粗糙度而論，表面粗糙度約為0.2nm。這與商業(yè)用Si晶片的級(jí)別相同。
沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有附加的晶體缺陷引入到Si層，用透射電子顯微鏡觀察剖面發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)良的結(jié)晶性。
也用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物同時(shí)攪拌選擇性地腐蝕留在第一襯底上的離子注入層。再對(duì)襯底進(jìn)行如氫氣退火和表面拋光的表面處理。因此，襯底可作為第一襯底，或第二襯底再次使用。實(shí)例15在單晶Si襯底(第一襯底)的一個(gè)主表面上，在以下生長(zhǎng)條件下，通過(guò)CVD(化學(xué)汽相淀積)外延生長(zhǎng)0.50μm厚的單晶Si。
源氣SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180L/min氣壓80Torr溫度950℃生長(zhǎng)速度0.30μm/min在生長(zhǎng)期間，加入摻雜氣體得到n+Si/n-Si/Si的襯底結(jié)構(gòu)。
在該外延Si層的表面上，通過(guò)熱氧化形成厚度為200nm的SiO2層。然后通過(guò)SiO2表面層以40keV注入H+，劑量為5×1016cm-2。
第一襯底的SiO2層表面與另一個(gè)Si襯底(第二襯底)的表面相接觸，襯底在600℃下退火。通過(guò)退火，在離子注入的投影射程附近，粘接的襯底分成兩個(gè)薄片。
采用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物并攪拌選擇性地腐蝕第二襯底的表面。因此，用剩余未腐蝕的單晶Si作為腐蝕中止材料完全腐蝕除去離子注入層。
因此，0.2μm厚含有掩埋的n+層的單晶Si層形成在Si氧化層上。在整個(gè)層上測(cè)量100個(gè)點(diǎn)處形成的單晶Si層的厚度，發(fā)現(xiàn)厚度的均勻度為201nm±6nm。
該襯底在氫氣氣氛中在1100℃下熱處理一小時(shí)。通過(guò)原子間力顯微鏡測(cè)量，就50μm見(jiàn)方區(qū)域的平均平方粗糙度而論，表面粗糙度約為0.2nm。這與商業(yè)用Si晶片的級(jí)別相同。
沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有附加的晶體缺陷引入到Si層，用透射電子顯微鏡觀察剖面發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)良的結(jié)晶性。
也用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物同時(shí)攪拌選擇性地腐蝕留在第一襯底上的離子注入層。再對(duì)襯底進(jìn)行如氫氣退火和表面拋光的表面處理。因此，襯底可作為第一襯底，或第二襯底再次使用。實(shí)例16在單晶Si襯底(第一襯底)的一個(gè)主表面上，在以下生長(zhǎng)條件下，通過(guò)CVD(化學(xué)汽相淀積)外延生長(zhǎng)0.30μm厚的單晶Si。
源氣SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180L/min氣壓80Torr溫度950℃生長(zhǎng)速度0.30μm/min在生長(zhǎng)期間，加入摻雜氣體得到n+Si/n-Si/Si的襯底結(jié)構(gòu)。
在該外延Si層的表面上，通過(guò)熱氧化形成厚度為50nm的SiO2層。然后通過(guò)SiO2以40keV注入H+，劑量為5×1016cm-2。
第一襯底的SiO2層表面與其上有500nm厚的SiO2層的另一個(gè)Si襯底(第二襯底)的表面相接觸，襯底在600℃下退火。通過(guò)退火，在離子注入的投影射程附近，粘接的襯底分成兩個(gè)薄片。采用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物并攪拌選擇性地腐蝕第二襯底的表面。因此，用剩余未腐蝕的單晶Si作為腐蝕中止材料完全腐蝕除去離子注入層。
因此，0.29μm厚含有掩埋的n+層的單晶Si層形成在Si氧化層上。在整個(gè)層上測(cè)量100個(gè)點(diǎn)處形成的單晶Si層的厚度，發(fā)現(xiàn)厚度的均勻度為291nm±9nm。
該襯底在氫氣氣氛中在1100℃下熱處理一小時(shí)。通過(guò)原子間力顯微鏡測(cè)量，就50μm見(jiàn)方區(qū)域的平均平方粗糙度而論，表面粗糙度約為0.2nm。這與商業(yè)用Si晶片的級(jí)別相同。
沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有附加的晶體缺陷引入到Si層，用透射電子顯微鏡觀察剖面發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)良的結(jié)晶性。
也用49％的氫氟酸和30％過(guò)氧化氫水溶液的混合物同時(shí)攪拌選擇性地腐蝕留在第一襯底上的離子注入層。再對(duì)襯底進(jìn)行如氫氣退火和表面拋光的表面處理。因此，襯底可作為第一襯底，或第二襯底再次使用。實(shí)例17用與實(shí)例1到16相同的方式處理第一襯底的兩個(gè)面制備半導(dǎo)體產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，包括以下步驟制備包括硅襯底的第一襯底，無(wú)孔半導(dǎo)體層形成在硅襯底上，在硅襯底和無(wú)孔半導(dǎo)體層中的至少一層內(nèi)形成離子注入層；將第一襯底粘接到第二襯底上得到無(wú)孔半導(dǎo)體層置于其內(nèi)的多層結(jié)構(gòu)，在離子注入層處分離多層結(jié)構(gòu)；并除去留在分離的第二襯底上的離子注入層。
2.一種制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，包括以下步驟制備包括硅襯底的第一襯底，將無(wú)孔半導(dǎo)體層形成在硅襯底上，在硅襯底和無(wú)孔半導(dǎo)體層中的至少一層內(nèi)形成離子注入層；將第一襯底粘接到第二襯底上得到無(wú)孔半導(dǎo)體層置于其內(nèi)的多層結(jié)構(gòu)；在離子注入層處分離多層結(jié)構(gòu)；除去留在分離的第二襯底上的離子注入層；除去留下的離子注入層后，再次將第一襯底作為第一襯底材料使用。
3.一種制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，包括以下步驟制備包括硅襯底的第一襯底，將無(wú)孔半導(dǎo)體層形成在硅襯底上，在硅襯底和無(wú)孔半導(dǎo)體層中的至少一層內(nèi)形成離子注入層；將第一襯底粘接到第二襯底上得到無(wú)孔半導(dǎo)體層置于其內(nèi)的多層結(jié)構(gòu)；在離子注入層處分離多層結(jié)構(gòu)；除去留在分離的第二襯底上的離子注入層；從其上除去留下的離子注入層后，再次將第一襯底作為第二襯底材料使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任意一個(gè)制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中在硅襯底上形成無(wú)孔半導(dǎo)體層后形成離子注入層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任意一個(gè)制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中在硅襯底上形成無(wú)孔半導(dǎo)體層和在無(wú)孔半導(dǎo)體層上形成絕緣膜后形成離子注入層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任意一個(gè)制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中離子注入層用選自稀有氣體元素、氫和氮的組中的離子元素形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中離子的注入劑量控制在1016-1017/cm2的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任意一個(gè)制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中離子注入層的厚度控制不大于500埃。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中離子注入層的厚度控制不大于200埃。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任意一個(gè)制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中對(duì)離子注入層施加外力將多層結(jié)構(gòu)分開(kāi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中通過(guò)與襯底表面垂直的方向按壓、通過(guò)與襯底表面垂直的方向拉離，或通過(guò)加剪切力施加外力。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任意一個(gè)制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中多層結(jié)構(gòu)是通過(guò)露出在多層結(jié)構(gòu)的邊緣的離子注入層并隨后氧化粘接的襯底分離的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任意一個(gè)制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中多層結(jié)構(gòu)是通過(guò)加熱多層結(jié)構(gòu)分離的。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中加熱整個(gè)多層結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中加熱部分多層結(jié)構(gòu)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中通過(guò)激光照射進(jìn)行加熱。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中激光器為二氧化碳器。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中通過(guò)施加電流進(jìn)行加熱。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任意一個(gè)制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中無(wú)孔半導(dǎo)體層包括單晶硅層。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中單晶硅層由外延生長(zhǎng)形成。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中在單晶硅層的表面上形成氧化硅層構(gòu)成第一襯底。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中氧化硅層由熱氧化形成。
23.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任意一個(gè)制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中無(wú)孔半導(dǎo)體層包括化合物半導(dǎo)體層。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中化合物半導(dǎo)體為單晶。
25.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任意一個(gè)制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中第二襯底包括單晶硅襯底。
26.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任意一個(gè)制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中第二襯底為氧化膜形成于其上的單晶硅襯底。
27.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任意一個(gè)制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中第二襯底為透光襯底。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中透光襯底為玻璃襯底。
29.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任意一個(gè)制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中粘接襯底的步驟是通過(guò)將第一襯底與第二襯底相互緊密接觸進(jìn)行的。
30.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任意一個(gè)制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中粘接襯底的步驟是通過(guò)陽(yáng)極粘接、按壓，或熱處理進(jìn)行的。
31.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任意一個(gè)制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中通過(guò)拋光除去離子注入層。
32.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任意一個(gè)制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中通過(guò)腐蝕除去離子注入層。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝，其中用氫氟酸進(jìn)行腐蝕。
34.一種半導(dǎo)體產(chǎn)品，根據(jù)以上權(quán)利要求1-33的方法制造。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的新型工藝,包括以下步驟:制備包括硅襯底的第一襯底。將無(wú)孔半導(dǎo)體層形成在硅襯底上,在硅襯底和無(wú)孔半導(dǎo)體層中的至少一層內(nèi)形成離子注入層;將第一襯底粘接到第二襯底上得到無(wú)孔半導(dǎo)體層置于其內(nèi)的多層結(jié)構(gòu),在離子注入層處分離多層結(jié)構(gòu);并除去留在分離的第二襯底上的離子注入層。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1183635SQ9712270
公開(kāi)日1998年6月3日 申請(qǐng)日期1997年11月14日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月15日
發(fā)明者坂口清文, 米原隆夫 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社