用于制造多個結(jié)構的工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于制造多個結(jié)構的工藝，所述多個結(jié)構每個相繼包括襯底、包括氧化物的電介質(zhì)以及包括半導體材料的有源層。
[0002]術語“有源層”指的是在其上或其中將制造旨在用于尤其是在微電子、光學和光電子的領域中的應用的部件的層(或多個子層)。
【背景技術】
[0003]如圖1A所示，現(xiàn)有技術已知的制造工藝包括下列步驟:
[0004]a)提供適于接收多個結(jié)構S的腔室10，
[0005]b)使氣體流F(由箭頭顯示)在腔室10中循環(huán)，使得腔室10具有非氧化性氣氛，
[0006]c)在高于閾值的溫度下對多個結(jié)構S進行熱處理，在高于閾值的溫度下，電介質(zhì)的氧化物中存在的氧會擴散通過有源層，與有源層的半導體材料反應，并生成揮發(fā)性材料。
[0007]在步驟a)中提供的腔室是設備1的一部分，該腔室配備有適于對結(jié)構S進行支撐的支撐系統(tǒng)4。
[0008]在步驟b)中，可以通過惰性氣體(例如氬)或還原性氣體的連續(xù)氣體流F來獲得非氧化性氣氛。術語“非氧化性”應當理解為是指氧含量小于lOppm的氣氛。氣體流F通過入口 2注入腔室10，并且通過出口 3從腔室10排出。
[0009]步驟c)中，熱處理在高溫下進行，常規(guī)上在大約1200°C的溫度下進行。
[0010]應當注意，優(yōu)選地，步驟b)和步驟c)同時進行。
[0011]尤其在電介質(zhì)包括二氧化硅以及有源層的半導體材料包括硅時使用這樣的現(xiàn)有技術工藝。于是所生成的揮發(fā)性材料包括一氧化硅。因此，步驟c)使得能夠部分溶解電介質(zhì)。對于需要電介質(zhì)厚度小于200nm的結(jié)構的制造，這樣的現(xiàn)有技術工藝尤其有益。
[0012]本領域技術人員將在Kononchuk 的文章(Kononchuk 等，Novel trends in SOItechnology for CMOS applicat1ns, Solid State Phenomena, Vols.156-158(2010)pp.69-76,以及 Kononchuk 等,Internal Dissolut1n of Buried Oxide in SOIWafers, Solid State Phenomena, Vols.131-133 (2008) pp.113-118)中找到對這樣的工藝的技術描述。
[0013]然而，這樣的現(xiàn)有技術工藝不是完全令人滿意的，正如申請人所注意到的，電介質(zhì)在步驟c)中的溶解是不均勻的，這導致在所制造的結(jié)構中的電介質(zhì)的厚度的非均勻性。該非均勾性在所希望的電介質(zhì)厚度很小(例如，小于20nm或10nm)而結(jié)構直徑很大(300mm、450mm)時會更加有害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明目的為克服上述缺陷，本發(fā)明涉及用于制造多個結(jié)構的工藝，所述多個結(jié)構各相繼包括襯底、包括氧化物的電介質(zhì)以及包括半導體材料的有源層，所述工藝包括下列步驟:
[0015]a)提供適于接收多個結(jié)構的腔室，
[0016]b)使氣體流在腔室中循環(huán)，使得腔室具有非氧化性氣氛，
[0017]c)在高于閾值的溫度下對多個結(jié)構進行熱處理，在高于閾值的溫度下，電介質(zhì)的氧化物中存在的氧擴散通過有源層，與有源層的半導體材料反應，并生成揮發(fā)性材料；所述工藝的特征在于，步驟b)和步驟c)進行為使得氣體流在多個結(jié)構之間的循環(huán)的記為Vf的速率大于揮發(fā)性材料擴散進入氣體流的記為1的速率。
[0018]申請人已經(jīng)觀察到，步驟c)中的電介質(zhì)的溶解的非均勻性主要是由于揮發(fā)性材料在有源層附近的積累，該積累在結(jié)構的中心處比在結(jié)構的邊緣處更大。這種揮發(fā)性材料的濃度梯度導致在結(jié)構的中心處的電介質(zhì)厚度過大。具體地，氣體流在多個結(jié)構之間的循環(huán)的速率相對于揮發(fā)性材料擴散進入氣體流的速率而言非常??；一般而言，Vf/Vd〈10。從而，揮發(fā)性材料的排出主要通過向結(jié)構的邊緣擴散來進行(其速率在mm/s的量級)。因而在有源層附近的揮發(fā)性材料的濃度梯度導致在結(jié)構的中心的電介質(zhì)的溶解相對于結(jié)構的邊緣而目減慢了。
[0019]通過使得氣體流在多個結(jié)構之間的循環(huán)的速率(記為Vf)大于揮發(fā)性材料擴散進入氣體流的速率(記為Vd)，本發(fā)明解決了該問題。從而，通過形成揮發(fā)性材料的強制循環(huán)，防止產(chǎn)生在結(jié)構之間的揮發(fā)性材料的濃度梯度，而且使得步驟c)中的電介質(zhì)的溶解變得均勻，這使得所制造的結(jié)構中的電介質(zhì)的厚度均勻。
[0020]應當注意，優(yōu)選地，步驟b)和步驟c)同時進行。
[0021]有益地，步驟b)和步驟c)進行為使得W 100，優(yōu)選為V f/Vd^ 1000。
[0022]從而，腔室中的氣體流的循環(huán)速率與揮發(fā)性材料擴散進入氣體流的速率之間的這樣的比使得在每個結(jié)構之間的有用層附近的揮發(fā)性材料的濃度梯度顯著降低。
[0023]根據(jù)一個實施方案，步驟b)進行為使得氣體流在每個結(jié)構的有源層附近循環(huán)。
[0024]從而，在多個結(jié)構之間產(chǎn)生了揮發(fā)性材料的強制循環(huán)。
[0025]根據(jù)一個實施方案，在步驟a)中提供的腔室沿著縱向軸線延伸，步驟b)包括將氣體流注入到腔室中，該注入的方向平行于縱向軸線，步驟a)包括為腔室配備導引裝置的步驟，該導引裝置布置為將注入的氣體流導引到每個結(jié)構的有源層附近，該導引裝置優(yōu)選包括鰭，所述鰭定位為圍繞腔室的周界。
[0026]根據(jù)一個實施方案變形，在步驟a)中提供的腔室沿著縱向軸線延伸，步驟b)包括將氣體流注入到腔室中，該注入的方向平行于縱向軸線，步驟a)包括為腔室配備支撐構件的步驟，該支撐構件布置為對多個結(jié)構進行支撐，該支撐構件能夠相對于腔室繞縱向軸線旋轉(zhuǎn)運動，使得氣體流在每個結(jié)構的有源層附近循環(huán)。
[0027]根據(jù)一個特征，結(jié)構的支撐構件形成部分地圍繞縱向軸線的螺旋，結(jié)構的每個支撐構件形成該螺旋的葉片。
[0028]從而，通過氣體流的攪動，這樣的支撐構件能夠顯著降低在每個結(jié)構之間的有用層附近的揮發(fā)性材料的濃度梯度。
[0029]根據(jù)一個實施方案變形，在步驟a)中提供的腔室沿著縱向軸線延伸，步驟b)包括將氣體流注入到腔室中，該注入的方向垂直于縱向軸線并且朝向每個結(jié)構，使得氣體流在每個結(jié)構的有源層附近循環(huán)。
[0030]有益地，所述工藝包括將在每個結(jié)構的有源層附近循環(huán)的氣體流排出的步驟，氣體流從腔室排出的方向垂直于腔室的縱向軸線。
[0031]從而，這樣的專用于每個結(jié)構的排出能夠防止產(chǎn)生沿著縱向軸線的揮發(fā)性材料的濃度梯度。
[0032]根據(jù)另一個實施方案變形，步驟b)包括將氣體流注入到腔室中的步驟，該注入指向每個結(jié)構的中心。
[0033]從而，產(chǎn)生了從結(jié)構的中心向結(jié)構的邊緣的揮發(fā)性材料的強制循環(huán)，這是為了防止產(chǎn)生在每個結(jié)構之間的有用層附近的揮發(fā)性材料的濃度梯度。
[0034]有益地，步驟a)包括為腔室配備支撐構件的步驟，該支撐構件布置為對多個結(jié)構進行支撐，支撐構件形成了導管，該導管布置為將注入的氣體流導引到結(jié)構的中心。
[0035]從而，這樣的支撐構件執(zhí)行雙重功能:對結(jié)構進行支撐，以及將氣體流注入。
[0036]根據(jù)一個實施方案，所述工藝包括將氣體流從腔室排出的步驟，而排出的氣體流的一部分再次注入到腔室中。
[0037]從而，除了結(jié)構的中心和邊緣之間的濃度均一性外，還沿著腔室使揮發(fā)性材料的濃度均一化。
[0038]有益地，每個結(jié)構的有源層具有自由表面，步驟a)包括為腔室配備支撐裝置的步驟，該支撐裝置布置為對多個結(jié)構進行支撐，并且該工藝包括將支撐構件設定為繞垂直于每個結(jié)構的有源層的自由表面的軸線進行旋轉(zhuǎn)運動的步驟。
[0039]從而，這樣的運動設定能夠防止在每個結(jié)構的有源層附近循環(huán)的氣體流不對稱。
[0040]根據(jù)一個實施方案，電介質(zhì)包括二氧化硅，有源層的半導體材料包括硅，而所生成的揮發(fā)性材料包括一氧化硅。
【附圖說明】
[0041]其他特征和益處將在下面的對根據(jù)本發(fā)明的制造工藝的實施方案的描述中顯現(xiàn)，這些實施方案是參考所附附圖通過非限制性示例給出的，在附圖中:
[0042]-圖1A(上文已提及)是用于實施根據(jù)現(xiàn)有技術的實施方案的設備的縱向橫截面視圖，
[0043]-圖1B是用于實施本發(fā)明的第一實施方案的設備的縱向橫截面圖，
[0044]-圖2是用于實施本發(fā)明的第二實施方案的設備的橫向橫截面圖，
[0045]-圖3是用于實施本發(fā)明的第二實施方案的設備的縱向橫截面圖，
[0046]-圖4是用于實施本發(fā)明的第三實施方案的設備的橫向橫截面圖，
[0047]-圖5是用于實施本發(fā)明的第四實施方案的設備的橫向橫截面圖。
【具體實施方式】
[0048]對于各個實施方案，出于簡化描述的考慮，對于相同的部件或完成相同功能的部件使用了相同的附圖標記。
[0049]圖1B所示的設備1是用于制造多個結(jié)構S的設備，所述多個結(jié)構各相繼包括襯底、包括氧化物的電介質(zhì)以及包括半導體材料的有源層。
[0050]設備1包括:
[0051]-腔室10，其適于接收多個結(jié)構S，
[0052]-用于使氣體流F在腔室10中循環(huán)、從而使得腔室10能夠具有非氧化性氣氛的裝置，
[0053]-加熱裝置，其能夠在高于閾值的溫度下對多個結(jié)構S進行熱處理，在高于閾值的溫度下，電介質(zhì)的氧化物中存在的氧擴散通過有源層，與有源層的半導體材料反應，并生成揮發(fā)性材料。
[0054]術語“非氧化性”應當理解為是指氧含量小于lOppm的氣氛。
[0055]腔室10配備有支撐系統(tǒng)4，其適于對結(jié)構S進行支撐。腔室10沿豎直縱向軸線z’ -z延伸。
[0056]循環(huán)裝置包括多個注入導管20，以用于將氣體流注入腔室10。注入導管20通過氣體流F的入口 2而彼此連接。每個注入導管20專用于一個結(jié)構S。注入導管20配置為使得氣體流F在結(jié)構S之間循環(huán)的速率(記為Vf)大于揮發(fā)性材料擴散進入氣體流F中的速率(記為Vd)。更具體地，每個注入導管20的直徑可以小于預定值；在該預定值之下，Vf/Vd^ 100，優(yōu)選地，V f/Vd^ 1000。每個注入導管20的直徑可以是不變的，其優(yōu)選在0.5mm與1.5mm之間，更優(yōu)選為大致等于1_。氣體流F注入到腔室10中的方向垂直于縱向軸線
V-Z且朝向每個結(jié)構S，使得氣體流F在每個結(jié)構S的有源層附近循環(huán)。
[0057]循環(huán)裝置包括多個排出導管30，以用于將氣體流F排出腔室10。多個排出導管30布置為與多個注入導管20相對。排出導管30通過氣體流F的出口 3而彼此連接。
[0058]在圖2和圖3所示的實施方案中，設備1與圖1B所示的設備的不同之處在于:
[0059]-氣體流F注入到腔室10中的方向平行于縱向軸線V-Z，
[0060]-腔室10配備有導引裝置，所述導引裝置布置