專利名稱：用于通過不規(guī)則表面注入的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)選自于半導(dǎo)體的材料制成的晶片的處理，尤其是對(duì)應(yīng)用于電子、微電子和光電子中的晶片的處理。
更確切地，本發(fā)明涉及在包括至少一個(gè)具有不規(guī)則表面的層的晶片中注入的方法，所述注入經(jīng)過所述不規(guī)則表面。
背景技術(shù)：
為了獲得多種效果而在選自半導(dǎo)體的材料的晶片中執(zhí)行注入方法是公知的。
例如，可以期望的是，通過注入在晶片的厚度中增加弱化區(qū)。
因此SmartCut處理采用這種注入來產(chǎn)生弱化區(qū)。
在Jean-Pierre Colinge的第2版，由Kluwer Academic出版社出版的，第50到51頁的“Silicon-On-Insulator TechnologyMaterials to VLSI”中將可以找到對(duì)SmartCut處理的概括描述。
如果該目的是在晶片的厚度中產(chǎn)生弱化區(qū)(例如在SmartCut處理的前后)，則通常所期望的是通過保持基本上在同一平面使所述區(qū)規(guī)則。
更通常地，在很多注入應(yīng)用中，期望以下面方式完成注入，以規(guī)則分布地在晶片厚度中分布注入的物質(zhì)，在晶片表面的平均水平底下具有相同的注入深度。
然而，通過不規(guī)則表面的注入擾亂了這些物質(zhì)的注入深度的均勻性。
在圖1中示出了這種效果。
該圖描述了通過具有不規(guī)則表面120的材料層12以及通過在其上存在層12的襯底11的一部分在晶片10中注入物質(zhì)。
應(yīng)當(dāng)指出的是，在該文本中術(shù)語“不規(guī)則表面”應(yīng)當(dāng)理解為意味著具有大于幾埃級(jí)的值的均方根粗糙度和平面度的表面。
相反，在本文本中，如果它的粗糙度小于這個(gè)值，則該表面將被認(rèn)為是規(guī)則的。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，因?yàn)楸砻?20在性質(zhì)上是不規(guī)則的，所以注入深度(用線13表示)也是不規(guī)則的。
這就構(gòu)成了缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是緩和這種缺陷。
為了實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明提出了在晶片中注入的方法，該晶片包括至少一個(gè)具有不規(guī)則表面的層，所述注入經(jīng)過所述不規(guī)則表面，其特征在于該方法包括，在注入步驟之前，為了增加注入深度的均勻性用涂覆層涂覆所述不規(guī)則層的步驟。


參考附圖，通過閱讀所給的本發(fā)明的下述描述，本發(fā)明的其它方面、目的和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，其中，除了已經(jīng)對(duì)圖1進(jìn)行了評(píng)論圖2描述了在注入之前產(chǎn)生涂覆層對(duì)注入深度的均勻性的影響；圖3顯示了涂覆層的厚度和該涂覆層的平面化對(duì)局部注入深度影響的仿真結(jié)果；以及圖4是表示氫注入的多種材料的注入深度系數(shù)的差異的曲線。
具體實(shí)施例方式
圖2表示在襯底層21上包括具有不規(guī)則表面220的層22的晶片20。
該圖表示層25涂覆不規(guī)則表面220。
層22例如可以是由CVD金剛石、Si3N4、AlN或者多晶材料(比如尤其是多晶硅)制成的。
這些材料是粗糙的。例如，它們可以用在SOI(絕緣體上硅)型的晶片上，例如來改善這種晶片的導(dǎo)熱特性。
由此可以期望構(gòu)成這種晶片的絕緣層，不是由SiO2(其導(dǎo)熱特性不好)而是由具有高熱導(dǎo)率的一種或者多種材料構(gòu)成，例如金剛石或者Si3N4。
通常通過外延生長獲得這種材料層。然而，這種外延生長的表面是不規(guī)則的。
層22的材料通常是具有高硬度(例如在金剛石的情形中)的材料或者當(dāng)它是非均質(zhì)的時(shí)(多晶材料)是難以拋光成均勻的材料，由此難以拋光或者通常的平面化。
特別地，它可以是昂貴的材料，用這種材料可以期望盡可能的最小化材料的任何損失。
通過在襯底的層21的平面上沉積可能已經(jīng)獲得了層22。
例如使用CVD(化學(xué)氣相沉積)技術(shù)可以完成這種沉積。
應(yīng)當(dāng)指出的是，因此層22是這樣的層，其表面220確實(shí)是不規(guī)則的，但是其與襯底21接觸的另一表面221本身是平面。
接收沉積層22的襯底21的表面實(shí)際上本身是平面。
在該圖中所示的本發(fā)明的實(shí)施方法中，晶片20是由多個(gè)層(在這種情況中，層22+襯底21)構(gòu)成的多層晶片。
然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，以便在具有不規(guī)則表面的單層晶片中，或者在具有不規(guī)則表面的層內(nèi)部以及在多層晶片的上面或中間完成均勻的注入。
回到圖2表示的實(shí)施本發(fā)明的方法，因此，晶片20包括下面的層22、稱為襯底的層21。
在實(shí)施本發(fā)明的該方法中，進(jìn)行注入，使其通過具有不規(guī)則表面的層22，以便在襯底21的厚度上形成對(duì)應(yīng)于注入的物質(zhì)的最大濃度的區(qū)域23。
在注入之前已經(jīng)將涂覆層添加到晶片20上。
尤其是，這可以通過沉積涂覆層25的材料來產(chǎn)生。
應(yīng)當(dāng)注意的是涂覆層25的表面250是平面。
特別地，這可以通過完成對(duì)該表面250的處理來實(shí)現(xiàn)。
因此，這種處理可以包括平面化處理，例如包括拋光操作。
在圖2中可以看出的是，區(qū)域23比圖1中的區(qū)域13更規(guī)則。
在注入步驟之前，通過具有平坦表面的層涂覆層22的不規(guī)則表面的事實(shí)意味著，之后執(zhí)行的注入具有基本上改善了均勻性的注入深度。
在產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于具有注入物質(zhì)的最大濃度的區(qū)域23的弱化區(qū)的前后，通過注入由此可以產(chǎn)生規(guī)則的弱化區(qū)23，同時(shí)通過不規(guī)則表面的層22完成該注入。該操作可以是優(yōu)選的，尤其是在用于執(zhí)行SmartCut處理的實(shí)施本發(fā)明的前后。
由此可以在SmartCut處理的前后執(zhí)行本發(fā)明。在這種情形中，在注入之后執(zhí)行下述的主要步驟·將硬化劑粘接到表面250；
·在區(qū)域23中連接襯底21；和·任意地，處理由此產(chǎn)生在該區(qū)域23中的自由表面。
應(yīng)當(dāng)提到的是，在這種情形中，在粘接之前可以在表面250和硬化劑之間插入薄的導(dǎo)電絕緣膜。
這可以通過例如在表面250上沉積例如由SiO2構(gòu)成的導(dǎo)電絕緣膜完成。
在這種情形中，層25和強(qiáng)加在其上的附加膜的組合可以當(dāng)作涂覆層。
在注入之前，上述的薄絕緣膜可以沉積在已經(jīng)存在于表面220的上部的涂覆材料上，以這種方式，所述薄膜然后形成層25的一部分(在這點(diǎn)上參見圖3所述的情形)。
通常，涂覆層25可以由多種材料層構(gòu)成。將在下文中的后面描述這個(gè)方面。
在本發(fā)明的應(yīng)用中，使用SmartCut處理，襯底21可以由單晶硅構(gòu)成。這還可以是用于本發(fā)明的其它應(yīng)用的情形。
可以用氫和/或氦來執(zhí)行該注入。如果本發(fā)明用于實(shí)施SmartCut處理這是特殊情形。
圖3描述了涂覆層的厚度和該涂覆層的平面化對(duì)局部注入深度的影響。
該層代表四個(gè)局部注入條件，注入深度通過涂覆層25和通過具有不規(guī)則表面的層22進(jìn)入到襯底21的厚度(這些附圖標(biāo)記21、22、25對(duì)應(yīng)圖2中所示的多個(gè)層)。
這些結(jié)果來自于本申請(qǐng)人進(jìn)行的仿真。
在這些仿真中·層21具有單晶硅的特性；·層22具有碳的特性，并由此對(duì)應(yīng)著具有不規(guī)則表面的層(碳對(duì)應(yīng)于金剛石)；·層25由兩層構(gòu)成；沉積在碳層22的不規(guī)則表面(該層的不規(guī)則在圖3中對(duì)應(yīng)于多個(gè)仿真中的多個(gè)碳厚度)上的硅層和涂覆硅層的SiO2層，圖3所示的四個(gè)仿真對(duì)應(yīng)于四個(gè)氫注入條件·情形1對(duì)應(yīng)于2000埃的碳厚度，用2000埃的硅和1000埃的SiO2涂覆。在這種情形中，襯底21的硅中的注入深度是1170埃；
·情形2對(duì)應(yīng)于1000埃的碳厚度，用2000埃的硅和1000埃的SiO2涂覆。在這種情形中，襯底21的硅中的注入深度是2793埃；·情形3對(duì)應(yīng)于2000埃的碳厚度，用1000埃的硅和1000埃的SiO2涂覆。在這種情形中，襯底21的硅中的注入深度是2283埃；和·情形4對(duì)應(yīng)于1000埃的碳厚度，用1000埃的硅和1000埃的SiO2涂覆。在這種情形中，襯底21的硅中的注入深度是3865埃。
應(yīng)當(dāng)指出的是，在四種情形中注入條件(劑量、能量等)是相同的。
這些結(jié)果說明了許多效果·首先，從不規(guī)則表面開始，當(dāng)通過具有不規(guī)則表面的層22的表面以及通過涂覆層進(jìn)行注入時(shí)，不僅再現(xiàn)了層22的不規(guī)則，而且甚至擴(kuò)大了不規(guī)則，其中該涂覆層對(duì)于該表面上的多個(gè)點(diǎn)是相同的。這被示出通過比較情形1和情形2，其顯示了注入深度中1623埃的差異，這起始于碳層的厚度中1000埃的初始差異，和通過比較情形3和情形4，其顯示了注入深度中1482埃的差異，這起始于碳層的厚度中1000埃的初始差異。
·其次，在起始于層22的不規(guī)則表面的情況下，通過平面化涂覆層25，注入深度中的差異被足夠充分的減??；比較情形2和3，其顯示了注入深度中只有410埃的差異，這起始于層22的厚度中1000埃的差異。情形2和3的比較對(duì)應(yīng)于其中在沉積涂覆它的SiO2層之前，有助于形成涂覆層25的硅層已經(jīng)被平面化的情形。比較這兩種情形由此示出了這種平面化的好處。
由此將可以理解的是，為了最小化由層22的厚度差異鎖產(chǎn)生的注入深度的差異，平面化涂覆是特別優(yōu)選的。
應(yīng)當(dāng)指出的是，根據(jù)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的替換方法，可以在晶片上的多個(gè)點(diǎn)上局部地改變涂覆層25的厚度，以便于為了進(jìn)一步增加它的均勻性，從而可選擇地改變注入深度。
在沉積該層的同時(shí)或者通過隨后的處理(選擇性的化學(xué)刻蝕或者平面化等)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)涂覆層25的厚度的這種局部改變。
參考圖3已經(jīng)描述了本發(fā)明的實(shí)施，用來涂覆基于Si和SiO2的層25。
將可以看出的是，用于這種涂覆層的材料的特性還可以影響注入厚度中的差異。
因此，圖4描述了將氫注入到多種材料中的作為注入能量(在x軸上標(biāo)出的以kev表示的注入能量)的函數(shù)的平均注入深度(在y軸上標(biāo)出以埃表示的Rp())。
該圖表示，對(duì)于相同的注入條件，根據(jù)注入材料的特性平均注入深度不同。
因此，每種材料可以注入深度系數(shù)比(specific)為特征。
因此，圖4描述了可以按照該系數(shù)的降順分類下述的材料(也就是說對(duì)于相同的注入條件，具有較高系數(shù)的材料將對(duì)應(yīng)于較大的注入深度)·SiO2·Si·鍺·碳(金剛石)·氧化鋁在本發(fā)明的上下文中可以有利地使用注入深度系數(shù)中的這些差異。
這是因?yàn)樯暾?qǐng)人已經(jīng)表明通過涂覆由一種或者多種材料構(gòu)成的層25可以改善注入的均勻性，其中每種材料具有與有不規(guī)則表面的層22的材料的注入深度系數(shù)盡可能接近的注入深度系數(shù)。
用這種層25涂覆并平面化該涂覆層(優(yōu)選通過包括拋光步驟)產(chǎn)生用來最小化注入深度中的差異的最佳條件，該注入深度中的差異是在層22的厚度中產(chǎn)生的。
在這種情形中，沉積由層22和25疊加構(gòu)成的“整體層”。該整體層具有恒定的厚度(因?yàn)槠矫婊?和盡可能均勻的注入深度系數(shù)。
應(yīng)當(dāng)指出的是，還可以以這種方式在層25內(nèi)組合多個(gè)不同材料的層，這些多種材料的注入深度系數(shù)的平均值對(duì)應(yīng)于被涂覆的不規(guī)則層22的注入深度系數(shù)的值。
可以通過構(gòu)成層25的多個(gè)層的各個(gè)厚度來加權(quán)上述的“平均值”。
權(quán)利要求
1.一種在晶片中注入的方法，該晶片包括至少一個(gè)具有不規(guī)則表面的層，所述注入經(jīng)過所述不規(guī)則表面，其特征在于該方法包括，在注入步驟之前，為了增加注入深度的均勻性用涂覆層涂覆所述不規(guī)則表面的步驟。
2.如前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于該晶片是包括至少一個(gè)襯底和所述具有不規(guī)則表面的層的多層晶片。
3.如前述權(quán)利要求的其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于執(zhí)行注入使得通過具有不規(guī)則表面的層。
4.如前述權(quán)利要求的其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于涂覆層沉積在所述不規(guī)則表面上。
5.如前述權(quán)利要求的其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于選擇涂覆材料的特性，以便增加注入深度的均勻性。
6.如前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于選擇涂覆材料，使得具有不規(guī)則表面的層的材料的注入深度系數(shù)和涂覆材料的注入深度系數(shù)之間的差異最小化。
7.如前述權(quán)利要求的其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在涂覆步驟中，產(chǎn)生涂覆層，以便給該層平坦的表面。
8.如前述權(quán)利要求的其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在涂覆步驟中，執(zhí)行對(duì)涂覆層的表面的處理。
9.如前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述處理是平面化處理。
10.如前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述處理包括拋光操作。
11.如前述權(quán)利要求的其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于用氫和/或氦執(zhí)行該平面化。
12.如前述權(quán)利要求的其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于注入的目的是形成對(duì)應(yīng)于弱化區(qū)的注入物質(zhì)的最大濃度的區(qū)域。
13.如前述權(quán)利要求的其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在注入之后進(jìn)行SmartCut處理。
14.如前述權(quán)利要求的其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于具有不規(guī)則表面的材料層由下述的一種材料構(gòu)成金剛石、Si3N4、AlN、多晶硅。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在晶片中注入的方法，該晶片包括具有不規(guī)則表面的至少一層，由此通過所述不規(guī)則表面進(jìn)行注入。本發(fā)明的特征在于，為了增加注入深度的均勻性，在注入步驟之前，進(jìn)行涂覆步驟，包括用涂覆層涂覆不規(guī)則表面。
文檔編號(hào)H01L21/762GK1820354SQ200480019723
公開日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2004年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月10日
發(fā)明者B·吉斯蘭, T·赤津, R·豐塔尼埃 申請(qǐng)人:S.O.I.Tec絕緣體上硅技術(shù)公司