專利名稱：從其上移去層之后的包括緩沖層的晶片的機(jī)械再循環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在從施主晶片向接收襯底轉(zhuǎn)換薄半導(dǎo)體層之后的包括緩沖層的施主晶片的再循環(huán)。
背景技術(shù)：
術(shù)語“緩沖層”一般指的是在第一晶體結(jié)構(gòu)(如襯底)和具有材料的改性(如結(jié)構(gòu)的或化學(xué)計量的性能或原子表面再復(fù)合性能)的最初功能的第二晶體結(jié)構(gòu)之間的過渡層。
在緩沖層的特殊情況下，后者可以獲得第二晶體結(jié)構(gòu)，其晶格參數(shù)基本上與襯底不同。
為此，緩沖層可具有隨著厚度逐漸改變的成分，緩沖層的成分的逐漸改變與其晶格參數(shù)的逐漸改變直接相關(guān)。
還可以具有更復(fù)雜的形式，如隨著可變比率的成分變化，成分中的比率的標(biāo)記倒置或不連續(xù)跳躍，可能連同用于含有缺陷的恒定成分層。
然后說明變質(zhì)(緩沖)層或變質(zhì)實(shí)施例，如異質(zhì)外延(metamorphicepitaxy)。
在緩沖層上產(chǎn)生的層或疊加層可以從施主晶片移去，以便轉(zhuǎn)移給接收襯底，從而制造特殊結(jié)構(gòu)。
轉(zhuǎn)移形成在緩沖層上的薄層的主要應(yīng)用之一涉及應(yīng)變硅層的形成。
如果界面上的其晶格參數(shù)分別大于或小于其標(biāo)稱晶格參數(shù)，則由張力或壓縮力上的“應(yīng)變”的材料構(gòu)成層。
否則，如果后者基本上接近于其標(biāo)稱晶格參數(shù)，則可以說層由“松弛”材料構(gòu)成，標(biāo)稱晶格參數(shù)是以其體積形式平衡的材料的晶格參數(shù)。
當(dāng)層由張力應(yīng)變的硅構(gòu)成時，可以明顯提高某些性能，如材料的電子遷移率。
其它材料，例如SiGe也基本上可以進(jìn)行同樣的轉(zhuǎn)移操作。
這種層向接收襯底上的轉(zhuǎn)移，特別是通過被稱為智能剝離(Smart-cut)的工藝是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，可以制造如SOI(絕緣體上半導(dǎo)體)結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)。
例如，在移去松弛SiGe的層之后，然后獲得的結(jié)構(gòu)可用作生長硅的支架。
由于SiGe的標(biāo)稱晶格參數(shù)(取決于鍺含量)大于硅的標(biāo)稱晶格參數(shù)，因此在獲得的SGOI(絕緣體上硅鍺)偽襯底上生長硅可以提供張力應(yīng)變的硅層。
作為示例，這種工藝的例子在由L.J.Huang等人發(fā)布的IBM文獻(xiàn)(“SiGe-On-Insulator prepared by wafer bonding and layer transfer forhigh-performance field transistor”，應(yīng)用物理文摘，2001年2月26日，第78卷，第9號)中有介紹，其中提出了制造Si/SGOI結(jié)構(gòu)的方法。
在文獻(xiàn)US2002/007481中給出了這種的工藝的另一個例子。
變質(zhì)生長(metamorphic growth)的其它應(yīng)用也是可行的，特別是例III-V族的半導(dǎo)體。
這樣，晶體管通常是使用GaAs基或InP基技術(shù)制造的。
關(guān)于電子性能，InP具有優(yōu)于GaAs的實(shí)質(zhì)優(yōu)點(diǎn)，特別是，InP層和InGaAs或InAlAs層的組合可以提高電子遷移率。
然而，市場銷售的使用InP技術(shù)的元件的能力與GaAs技術(shù)相比受到限制，特別是在價格、可用性、機(jī)械脆弱性和體襯底的尺寸(與GaAs的6英寸相比，InP的最大直徑一般為4英寸，)方面。
解決這個問題的方案好像參照接收襯底發(fā)現(xiàn)了，通過在GaAs襯底上的緩沖層的異質(zhì)外延除去和獲得InP層。
某些移去工藝，如“回刻蝕”型的工藝，則導(dǎo)致在移去期間破壞了襯底的剩余部分和緩沖層。
在有些其它移去工藝中，如智能剝離(Smart-cut)工藝中，襯底被再循環(huán)，但是緩沖層損失了。
然而，變質(zhì)制造技術(shù)是復(fù)雜的。
因此優(yōu)化和制造這種緩沖層可能包括冗長、難度和昂貴的操作。
此外，由于成分變化產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力可能引起出現(xiàn)高比例的晶體缺陷，如位錯和點(diǎn)缺陷。
特別是通過增加晶格參數(shù)變化的厚度，可以使這些內(nèi)部應(yīng)力以及產(chǎn)生的缺陷最少。
主要原因是制造的緩沖層通常很厚，其典型厚度在一微米到幾微米范圍內(nèi)。
然而，經(jīng)濟(jì)和技術(shù)限制限制了緩沖層的一些主要性能，如其厚度或一定的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。
對于所有這些原因，希望在襯底的每個再循環(huán)之后完全避免形成緩沖層。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一方案，本發(fā)明通過提供一種在已經(jīng)移去選自半導(dǎo)體材料的材料的至少一個有用層之后再循環(huán)施主晶片的方法而趨于實(shí)現(xiàn)這個目的，其中施主晶片依次包括襯底，緩沖結(jié)構(gòu)和移去之前的有用層，該方法包括在進(jìn)行移去的施主晶片的一側(cè)上除去物質(zhì)，其特征在于除去物質(zhì)包括采用機(jī)械手段，在除去物質(zhì)之后，保留緩沖結(jié)構(gòu)的至少一部分，這個至少一部分緩沖結(jié)構(gòu)在后來的有用層移去期間能夠作為緩沖結(jié)構(gòu)而被再利用。
根據(jù)第二方案，本發(fā)明提供一種從施主晶片上移去有用層以便轉(zhuǎn)移到接收襯底上的方法，其特征在于該方法包括(a)將施主晶片粘接到接收襯底上；(b)從施主晶片上卸下粘接到接收襯底上的有用層；(c)根據(jù)所述再循環(huán)方法而再循環(huán)施主晶片。
根據(jù)第三方案，本發(fā)明提供一種循環(huán)地從施主晶片移去有用層的方法，其特征在于該方法包括移去有用層的幾個步驟，這些步驟各遵守所述的移去方法。
根據(jù)第四方案，本發(fā)明提供一種所述的循環(huán)移去方法或所述的移去方法的應(yīng)用，用于制造包括接收襯底和有用層的結(jié)構(gòu)，該有用層包括至少一種下列材料SiGe、應(yīng)變Si、Ge、屬于III-V族的合金、其成分分別選自可能的(Al、Ga、In)-(N、P、As)組合。
根據(jù)第五方案，本發(fā)明提供一種施主晶片，該施主晶片具有通過移去而輸送的有用層，并能根據(jù)所述再循環(huán)方法進(jìn)行再循環(huán)，其特征在于依次包括襯底和緩沖結(jié)構(gòu)的其余部分。


在閱讀了下面通過非限制性的例子和參照附圖的操作其優(yōu)選方法的詳細(xì)說明之后將使本發(fā)明的其它方案、目的和優(yōu)點(diǎn)更顯然，其中圖1表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的施主晶片；圖2表示移去之后的施主晶片；圖3表示第一再循環(huán)步驟之后的施主晶片；圖4表示根據(jù)本發(fā)明的方法的幾個步驟，依次包括從施主晶片移去薄層和移去之后施主晶片的再循環(huán)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的主要目的在于在從晶片移去至少一個有用層以便將這個有用層集成到半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中之后對晶片的再循環(huán)，該晶片包括緩沖結(jié)構(gòu)(即作為緩沖層的任何結(jié)構(gòu))，該再循環(huán)包括緩沖結(jié)構(gòu)的至少部分恢復(fù)，以便它可以在后來的移去工藝中被再利用。
因此所述再循環(huán)操作必須包括不損害至少部分緩沖結(jié)構(gòu)的合適處理。
實(shí)際上，緩沖結(jié)構(gòu)通常包含晶體缺陷，如位錯，當(dāng)給其輸送能量時，這些缺陷可能按照主要方式傳播和增加尺寸，這種能量將從熱處理、化學(xué)工藝或機(jī)械工藝提供。
例如，如果在350°、450°或550°的溫度下處理SiGe的緩沖結(jié)構(gòu)，則結(jié)構(gòu)狀態(tài)相對于被選溫度而變化(例如參見Re等人在晶體生長文摘、第227-228卷、749-755頁、2001年7月發(fā)表的文獻(xiàn)“Structuralcharacterization and stability of Si1-xGex/Si(100)heterostructures grown bymolecular beam epitaxy”)。隨著溫度增加，緩沖結(jié)構(gòu)將在平滑平面內(nèi)通過松弛它們、堆疊缺陷或其它結(jié)構(gòu)松弛型而減小其內(nèi)部應(yīng)力。這將在具有將要形成的有用層的界面處產(chǎn)生一些新的難度。而主要的是保持被限制在緩沖結(jié)構(gòu)中的這些內(nèi)部應(yīng)力。
則再循環(huán)必須按照如下方式進(jìn)行，利用用于再循環(huán)的合適裝置，以便防止和限制緩沖結(jié)構(gòu)內(nèi)部的這些晶體應(yīng)力的延伸，這些應(yīng)力的延伸將破壞其性能和由此破壞形成在其上的有用層的性能。
有利地，具有這樣一種晶體結(jié)構(gòu)它是基本上松弛的和/或在表面上沒有明顯數(shù)量的結(jié)構(gòu)缺陷。
“緩沖層”是在本文獻(xiàn)中在前面已經(jīng)一般地限定過的。
有利地，緩沖層被包含于緩沖結(jié)構(gòu)中并具有下列兩個功能的至少一個功能1、減少上面層中的缺陷密度；2、使具有不同晶格參數(shù)的兩個晶體結(jié)構(gòu)的晶格參數(shù)相匹配。
關(guān)于緩沖層的第二功能，后者是兩個結(jié)構(gòu)之間的中間層，并且在其表面之一的周圍具有基本上與第一結(jié)構(gòu)相同的第一晶格參數(shù)，在其另一個表面周圍具有基本上與第二結(jié)構(gòu)相同的第二晶格參數(shù)。
在本文獻(xiàn)的其余部分中，所述的緩沖層或緩沖結(jié)構(gòu)將一般符合這個后一種緩沖層。
然而，本發(fā)明還涉及在最一般方式中的在本文獻(xiàn)中所限定的任何緩沖層或任何緩沖結(jié)構(gòu)。
此外，將在下面介紹根據(jù)本發(fā)明的方法的例子，包括通過移去操作而再循環(huán)有用層的施主晶片，施主晶片開始包括支撐襯底和緩沖結(jié)構(gòu)。
參見圖1，在公知的現(xiàn)有技術(shù)中包括的施主晶片10(通過移去操作而施加薄層)由支撐襯底1和緩沖結(jié)構(gòu)I構(gòu)成。
在本發(fā)明中這個施主晶片10的應(yīng)用是從緩沖結(jié)構(gòu)I的部分4和/或從形成在緩沖結(jié)構(gòu)I表面上的覆蓋層的至少一部分(圖1中未示出)移去有用層，以便將其集成到如SOI結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)中。
施主晶片10的支撐襯底1包括在其與緩沖結(jié)構(gòu)I的界面處具有第一晶格參數(shù)的至少一個半導(dǎo)體層。
在特殊結(jié)構(gòu)中，支撐襯底1由具有第一晶格參數(shù)的一個半導(dǎo)體構(gòu)成。
在緩沖結(jié)構(gòu)I的第一結(jié)構(gòu)中，后者由緩沖層2構(gòu)成。
在這種情況下，位于支撐襯底1上的緩沖層2可以在其表面上賦予基本上不同于襯底1的第一晶格參數(shù)的第二晶格參數(shù)，由此在相同施主晶片10中具有分別有不同晶格參數(shù)的兩層1和4。
此外，在有些應(yīng)用中，緩沖層2可以用于覆蓋層以便防止后者含有高缺陷密度和/或經(jīng)受明顯應(yīng)力。
此外。在有些應(yīng)用中，緩沖層2可以用于覆蓋層以便具有良好的表面條件。
一般情況下，緩沖層2具有隨著厚度逐漸改變的晶格參數(shù)，從而在兩個晶格參數(shù)之間建立過渡。
這種層一般被稱為變質(zhì)層。
晶格參數(shù)的這種逐漸變化可以在緩沖層2的厚度內(nèi)部連續(xù)產(chǎn)生。
或者，可以“分級”進(jìn)行，每級是具有不同于下級的基本上恒定晶格參數(shù)的薄層，以便一級一級地分立地改變晶格參數(shù)。
還可以具有更復(fù)雜的形式，如隨著可變率、比率的標(biāo)記倒置或成分中的不連續(xù)跳躍，成分進(jìn)行變化。
通過按照逐漸方式從襯底1開始增加未包含于襯底1中的至少一種原子元素的濃度，有利地發(fā)現(xiàn)緩沖層2中的晶格參數(shù)的變化。
這樣，例如，在由一元材料構(gòu)成的襯底1上制造的緩沖層2可以由二元、三元、四元或更高的材料構(gòu)成。
這樣，例如，在由二元材料構(gòu)成的襯底1上制造的緩沖層2可以由三元、四元或更高的材料構(gòu)成。
通過例如利用外延法、使用公知的技術(shù)如CVD和MBE(“化學(xué)汽相淀積”和“分子束外延”的簡稱)在支撐襯底1上生長，有利地制造緩沖層2。
一般情況下，緩沖層2可以通過其它公知方法制造，以便例如獲得由各種原子元素的合金構(gòu)成的緩沖層2。
修整緩沖層2下面的襯底1表面的次要步驟例如通過CMP拋光可以進(jìn)行緩沖層2的制造。
在緩沖結(jié)構(gòu)I的第二結(jié)構(gòu)中，并參照圖1，緩沖結(jié)構(gòu)I由緩沖層2(基本上與第一結(jié)構(gòu)的相同)和附加層4構(gòu)成。
附加層4可以位于襯底1和緩沖層2之間，或者在緩沖層2上，如圖1所示。
在第一種特殊情況下，附加層4可以構(gòu)成第二緩沖層，如限制缺陷的緩沖層，由此提高了在緩沖結(jié)構(gòu)I上制造的層的結(jié)晶度質(zhì)量。
這種附加層4由優(yōu)選具有恒定材料成分的半導(dǎo)體構(gòu)成。
要制造的這種緩沖層4的厚度和成分的選擇對于實(shí)現(xiàn)這種性能是特別重要的關(guān)鍵所在。
這樣，例如，外延生長層中的結(jié)構(gòu)缺陷通常在這層的厚度內(nèi)部逐漸減少。
在第二種特殊情況下，附加層4位于緩沖層2上并用作緩沖層2的上面層。
這樣，可以固定第二晶格參數(shù)。
在第三種特殊情況下，附加層4位于緩沖層1上并在將要在施主晶片10上進(jìn)行的移去操作中起作用，如在其水平面上進(jìn)行的移去操作。
附加層還可具有幾種功能，如選自這些后三種特殊情況的功能。
在有利的結(jié)構(gòu)中，附加層4位于緩沖層2上并具有不同于襯底1的第一晶格參數(shù)的第二晶格參數(shù)。
在這后種結(jié)構(gòu)的特殊情況下，附加層4由通過緩沖層2松弛的材料構(gòu)成，并具有第二晶格參數(shù)。
例如利用CVD或MBE的外延生長，通過在緩沖層2上生長可以有利地制造附加層4。
在第一實(shí)施例中，附加層4的生長原位地直接與下面的緩沖層2的形成連續(xù)進(jìn)行，在這種情況下后者有利地通過層生長來形成。
在第二實(shí)施例中，附加層4的生長是在例如通過CMP拋光、熱處理或其它平滑技術(shù)修整下面的緩沖層2的表面的次要步驟之后進(jìn)行的，從而緩沖層2中包含的位錯和其它缺陷不會傳播，不會增加尺寸和不會增加任何滑面、堆疊缺陷或可能降低由此形成的最終緩沖結(jié)構(gòu)I的質(zhì)量的其它缺陷。
根據(jù)下面的一種主要方式執(zhí)行從施主晶片10移去有用層的操作(1)將要移去的有用層是附加層4的一部分。
(2)將要移去的有用層是預(yù)先形成在緩沖結(jié)構(gòu)I上的覆蓋層(圖1中未示出)的一部分，所述覆蓋層例如是通過外延生長形成的并可能是通過修整緩沖結(jié)構(gòu)I的表面而進(jìn)行的。
施主晶片10則用作用于生長覆蓋層的襯底。
后者可以包括一個或多個薄層，這取決于所希望使用的移去方式。
此外，有利地，其具有基本上與緩沖結(jié)構(gòu)I的自由面的松弛材料的晶格參數(shù)相同的晶格參數(shù)，如相同材料的層，或者具有在張力或壓縮力中應(yīng)變的所有或部分其晶體結(jié)構(gòu)的其它材料，或者這兩種類型的材料的組合。
在施主晶片10的特殊實(shí)施例中，一個或多個中間層插在緩沖結(jié)構(gòu)I和覆蓋層之間。這種情況下，這個或這些中間層不移走。
(3)要移去的有用層是附加層4的一部分和覆蓋層(按照基本上與第二種移去方式中所述的方式相同的方式形成的)。
無論選擇哪種移去方式，參照圖2，在移去之后和在大多數(shù)情況下，突起部分7a和/或粗糙部分7b出現(xiàn)在剩余施主晶片10的移去表面上。
“浮雕一樣(in relief)”的這個移去表面屬于位于緩沖層2上方的后移去層7。
這個后移去層7由所有的或部分層4構(gòu)成，可能是一個或多個中間層和可能是覆蓋層的一部分，這取決于選自三種前述移去方式的移去方式。
出現(xiàn)在后移去層7表面上的浮雕一樣的部分7a和7b主要取決于移去方式和在移去操作期間使用的技術(shù)。
·這樣，例如，在工業(yè)上目前使用的移去方式是移去不是位于施主晶片10的整個表面上的有用層，而是只是移去有用層的一部分(一般主要是中心部分)，在施主晶片10的表面上留下突起部分，如參照標(biāo)記7a所表示的。這些突起部分一般是整體的，并且位于施主晶片10的表面的周邊上，所有突起部分在商業(yè)上被公知為“移去環(huán)(taking-offring)”。
·這樣，例如，公知的移去技術(shù)如我們在將來和以后在本文獻(xiàn)中研究的那些技術(shù)，如前面已經(jīng)提到的智能剝離(Smart-cut)技術(shù)，有時產(chǎn)生表面粗糙度，如移去表面上的參考標(biāo)記7b所表示的。
一旦進(jìn)行移去操作，為了回收施主晶片10，進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的再循環(huán)操作。
根據(jù)本發(fā)明的再循環(huán)操作的第一步驟是至少除去浮雕部分7a和7b(如圖2所示)。
執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的這個除去物質(zhì)操作，以便在除去之后，留下緩沖結(jié)構(gòu)I的至少一部分，這部分能在新的有用層的后來的移去操作期間被再利用。
在除去物質(zhì)之后，再循環(huán)緩沖結(jié)構(gòu)I的其余部分，這與現(xiàn)有技術(shù)公知的在循環(huán)不一樣。
在再循環(huán)的并涉及所述移去的第二方式(2)的第一種特殊情況下，有利地選擇覆蓋層的厚度，從而在移去操作之后，覆蓋層的其余部分(后移去層7)通過用于除去物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械手段被除去，如拋光裝置或CMP，而不從安全緩沖結(jié)構(gòu)I除去物質(zhì)，由此保持整個緩沖結(jié)構(gòu)I。
在再循環(huán)期間通過標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械手段如拋光等除去的材料的厚度通常為2微米左右，即使目前發(fā)展成功地達(dá)到了1微米左右。
在再循環(huán)的和涉及所述第二種移去方式(2)的第二種特殊情況下，有利地選擇覆蓋層和附加層4的厚度，從而在移去操作之后，覆蓋層的其余部分(后移去層7)和至少一部分附加層4可以通過用于除去物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械手段而除去，例如拋光裝置或CMP，而不需要從安全緩沖層2除去物質(zhì)，由此保持整個緩沖層2。
除去物質(zhì)包括使用用于機(jī)械攻擊物質(zhì)的裝置的操作，如拋光或研磨。
通常使用的拋光技術(shù)包括在拋光頭和能圍繞驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)的拋光板之間放置施主板10。
拋光頭和拋光板的各個主表面基本上是平行的。
施加于拋光頭的力對著板的上表面給施主晶片10加壓。
施主晶片10相對于板的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動在施主晶片10的一個表面上產(chǎn)生摩擦力，由此拋光這個面。
在優(yōu)選方式中，帶有施主晶片10的拋光頭在拋光板的上表面上沿著為了使拋光盡可能地均勻而確定的路徑運(yùn)動。這個運(yùn)動例如可以是沿著特殊軸來回平移或者是螺旋運(yùn)動。
拋光板有利地涂上織構(gòu)材料或纖維。
可以有利地注入使板在施主晶片上的摩擦作用潤滑的拋光液。
可在拋光之后進(jìn)行一般利用注入的去離子水的晶片表面的后拋光清洗。
可以在拋光和清洗之間進(jìn)行后拋光漂洗操作，該操作一般利用包括注入的合適的表面活性劑的溶液。表面活性劑的主要功能是使殘余顆粒盡可能地在漂洗液中分散，這些顆粒可能繼續(xù)侵蝕切片的表面，由此減少表面上的沉積物，并允許除去它們。
有利地注入這些溶液之一，以便濕潤覆蓋板的纖維，由此在施主晶片10的整個表面上盡可能好地分布溶液。
在板的第一實(shí)施例中，拋光、漂洗和清洗的所述板功能只由一個板來實(shí)現(xiàn)。
然而，為了提高整個方法的生產(chǎn)性，將優(yōu)選具有幾個板的裝置在板的第二實(shí)施例中，拋光功能由拋光板實(shí)現(xiàn)，漂洗和清洗功能由被稱為漂洗/清洗板的一個板來實(shí)現(xiàn)。不將拋光從漂洗/清洗耦合的這個實(shí)施例通過使用用于漂洗的板而提高了漂洗質(zhì)量，其中用于漂洗的板完全沒有保持固定在板上的任何特殊殘余物。
在板的第三實(shí)施例中，拋光板、漂洗板和清洗板是分開的板。相對于第二實(shí)施例而言，不將漂洗與清洗耦合的本實(shí)施例通過使用用于清洗的板而提高了切片表面的最終清潔度，其中用于傾斜的板完全沒有保持固定到板上的任何特殊殘余物。
除了拋光之外，可以包括研磨劑顆粒如硅石顆粒，以便提高物質(zhì)的研磨性。
除了拋光之外，還可以包括化學(xué)劑，以便伴隨著利用化學(xué)刻蝕通過拋光板操作的機(jī)械攻擊。
在從施主晶片10除去物質(zhì)的有利操作方式中，進(jìn)行還稱為CMP的化學(xué)-機(jī)械平坦化，其原理是將拋光板的拋光表面與包括研磨劑顆粒和化學(xué)刻蝕劑的拋光液放在一起。
除了機(jī)械拋光之外，通過使用刻蝕劑和借助研磨顆粒的化學(xué)研磨劑，拋光液結(jié)合用于施主晶片10的要拋光的表面的化學(xué)刻蝕。
這里，除去物質(zhì)操作可以在施主晶片10的被拋光表面的漂洗和/或清洗之后進(jìn)行。
應(yīng)該指出的是，在有些情況下，漂洗不僅是快速除去拋光的殘余物和研磨劑顆粒，而且是關(guān)于拋光的化學(xué)作用。
這是因為，如果在拋光期間使用的化學(xué)刻蝕劑具有堿性pH值，通過給拋光液添加一般酸性表面活性劑，可以促進(jìn)快速停止拋光液的化學(xué)作用。
對于某些半導(dǎo)體，如硅，化學(xué)作用比機(jī)械作用(在拋光這種半導(dǎo)體的表面時使用的研磨劑顆粒很小)更占優(yōu)勢。
因此這種利用酸性表面活性劑的漂洗可以明顯地停止拋光作用并控制它對切片的影響，尤其是在最后段落中提到的材料。因此，可以確保后拋光厚度和可再現(xiàn)性。
這樣，可以控制拋光的停止，并因此更精確地控制除去的厚度。
此外，進(jìn)一步注入漂洗液是優(yōu)選的注入的太快導(dǎo)致拋光液的pH值的快速下降，在半導(dǎo)體的有些情況下，如硅，這種注入通過聚集而具有增加研磨劑顆粒的尺寸的效果，因此將其暴露以研磨這些較大顆粒結(jié)塊導(dǎo)致的損傷。
這里，在要進(jìn)行平坦化的層至少部分地包括硅的情況下，提出平坦化層的操作應(yīng)用的例子。
適合于拋光硅的溶液一般是具有pH為7和10之間的堿性溶液，優(yōu)選在8和10之間，優(yōu)選具有含氮的堿的化學(xué)試劑，如氨。
研磨劑顆粒優(yōu)選是硅石分子，其尺寸大約為十分之一微米。
如果決定漂洗，將使用具有優(yōu)選在3和5之間或者甚至在4左右的pH值的表面活性劑，并具有接近于0.1％的CMC(臨界膠束濃度)。
漂洗步驟的時間有利地是拋光時間的大約50％。
這些機(jī)械或化學(xué)機(jī)械手段在用于控制被除去的物質(zhì)的質(zhì)量的本發(fā)明范圍內(nèi)是特別有利的，以便允許緩沖結(jié)構(gòu)I的至少一部分保存下來。
然而，一般情況下，從施主晶片10除去物質(zhì)可包括操作侵蝕物質(zhì)的所有機(jī)械手段，例如，研磨或用原子物質(zhì)進(jìn)行轟擊。
這種物質(zhì)的除去可以通過熱處理來進(jìn)行，以便進(jìn)一步使被除去的表面平滑化和/或除去突起部分7a或粗糙部分7b。
例如，熱處理可以如在文獻(xiàn)US 6596610中所公開的那樣進(jìn)行操作，其中這種突起部分7a和粗糙部分7b是通過熱處理除去的。在緩沖結(jié)構(gòu)上的覆蓋層上進(jìn)行移去的情況下有利地執(zhí)行這種技術(shù)，從而這個熱處理主要作用在這個覆蓋層上，而不作用在緩沖結(jié)構(gòu)I上，保持后者以增加內(nèi)部缺陷。
因此采用下面物質(zhì)除去方式之一(a)除去至少包括浮雕部分7a和7b的后移去層7的部分；或者
(b)除去所有的后移去層7；或者(c)除去所有后移取部分7和部分緩沖層2。
如果后移去層7包括一部分原始的覆蓋層，則物質(zhì)除去方式(a)優(yōu)選包括完全移去這個覆蓋層部分。
參見圖3，在物質(zhì)除去之后保留下來的原始緩沖結(jié)構(gòu)的一部分用I’表示。
它包括-當(dāng)采用物質(zhì)除去方式(a)時和當(dāng)后者不包括移去附加層4的任何部分時的整個原始緩沖結(jié)構(gòu)I；或-當(dāng)采用物質(zhì)除去方式(a)時和后者包括移去附加層4的一部分時的緩沖層2和部分附加層4；或-當(dāng)采用物質(zhì)除去方式(b)時的緩沖層2；或-當(dāng)采用物質(zhì)除去方式(c)時的緩沖層2的一部分。
第二再循環(huán)步驟包括在涉及物質(zhì)除去的第一再循環(huán)步驟之后，重新形成在第一步驟期間除去的層的至少一些層。
首先，在某些情況下，優(yōu)選修整在第一再循環(huán)步驟期間進(jìn)行了物質(zhì)除去的施主晶片10的表面，以便除去可能在物質(zhì)除去期間出現(xiàn)的任何粗糙物。
為此，例如，將使用熱處理，使緩沖結(jié)構(gòu)I中包含的位錯和其它缺陷不能傳播，不能增加尺寸和不產(chǎn)生任何切滑面或堆疊缺陷，如上所述。
第二步驟則包括當(dāng)在第一再循環(huán)步驟期間除去了原始緩沖結(jié)構(gòu)I的一部分時，從剩余的緩沖結(jié)構(gòu)I’恢復(fù)緩沖結(jié)構(gòu)I。
有利地，緩沖結(jié)構(gòu)I的恢復(fù)是這樣的一旦形成，后者基本上與原始緩沖結(jié)構(gòu)I相同。
然而，在特殊實(shí)施例中，可以稍微改變某些制造參數(shù)，以便獲得稍微不同于原始緩沖結(jié)構(gòu)的緩沖結(jié)構(gòu)I。例如，將稍微改變材料中的某些化合物的濃度。
在第一再循環(huán)步驟期間切掉原始緩沖層2時，恢復(fù)緩沖結(jié)構(gòu)I包括重新形成緩沖層2的被除去部分。
在第一再循環(huán)步驟期間切掉原始附加層4時，恢復(fù)緩沖結(jié)構(gòu)I包括重新形成所有或部分附加層4。
在這種情況下，可以制造具有基本上與原始厚度相同或者基本上不同于原始厚度的附加層4。
一旦恢復(fù)了緩沖結(jié)構(gòu)I，可以在其上方形成覆蓋層，該覆蓋層將至少部分地包括將要被除去的新的有用層，并且可能在緩沖結(jié)構(gòu)I和覆蓋層之間有一個或多個中間層。
可能在這個第二再循環(huán)步驟期間形成的層有利地通過在它們的各個下面層上進(jìn)行層生長而制造，例如通過CVD或MBE外延生長。
在第一種情況下，這些層I和5的至少之一直接原位地與下面的生長支架的形成連續(xù)地形成，在這種情況下后者也是有利地通過層生長形成的。
在第二種情況下，例如通過CMP拋光、熱處理或其它平滑化技術(shù)，在修整下面的生長支架的表面的次要步驟之后，生長這些層的至少之一，使得緩沖結(jié)構(gòu)I中所包含的位錯和其它缺陷不傳播、不增加尺寸和部產(chǎn)生任何滑面、堆疊缺陷或者可能使緩沖結(jié)構(gòu)I的質(zhì)量下降的其它缺陷。
這樣，除了由本領(lǐng)域技術(shù)人員所希望的和進(jìn)行的修改之外，最終獲得了基本上與原始相同的施主晶片10，就是說，圖1所示的施主晶片10。
通過這種方式獲得的施主晶片10包括至少一部分原始緩沖結(jié)構(gòu)I，因此包括至少一部分原始緩沖層2，這使得避免其完整、冗長和昂貴的再形成，如在公知再循環(huán)方法中的情況那樣。
參照圖4a-4f，其中示出了根據(jù)本發(fā)明的從施主晶片10移去薄層和在移去之后再循環(huán)施主晶片10的方法的各個步驟，該方法采用了具有基本上與參照圖1所述的層結(jié)構(gòu)相同的層結(jié)構(gòu)的施主晶片10，因此包括襯底1和緩沖結(jié)構(gòu)I，如圖4a所示。
在根據(jù)本發(fā)明的這個典型方法中，覆蓋層5已經(jīng)添加在緩沖結(jié)構(gòu)I的上方。
在這種方法期間執(zhí)行的除去操作將涉及覆蓋層5的移去和部分的緩沖結(jié)構(gòu)I的移去。
利用相同的方式和在施主晶片10的其它結(jié)構(gòu)中，可能存在幾個覆蓋層并且移去操作可能涉及覆蓋層和可能部分的緩沖結(jié)構(gòu)I，或者可能不存在覆蓋層，則移去操作將只涉及部分緩沖結(jié)構(gòu)I。
這兩層I和5有利地根據(jù)公知技術(shù)通過外延生長例如通過CVD和MBE形成。
在第一種情況下，這些層的至少之一原位地直接與下面生長支架的形成連續(xù)地形成，在這種情況下后者也是有利地通過層生長而形成的。
在第二種情況下，例如通過CMP拋光、熱處理或其它平滑化技術(shù)，在修整下面的生長支架的表面的次要步驟之后，生長這些層的至少之一，使得緩沖結(jié)構(gòu)I中所包含的位錯和其它缺陷不傳播、不增加尺寸和不產(chǎn)生任何滑面、堆疊缺陷或者可能使緩沖結(jié)構(gòu)I的質(zhì)量下降的其它缺陷。
移去薄層的方法示于圖4b和4c中。
本發(fā)明的第一優(yōu)選移去步驟包括在施主層10中產(chǎn)生脆弱區(qū)，以便在這個脆弱區(qū)中進(jìn)行后來的卸去操作，并由此分開所希望的有用層。
可操作產(chǎn)生這種脆弱區(qū)的幾種技術(shù)如下第一種技術(shù)，被稱為智能剝離(Smart-cut)，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的(其說明可以在覆蓋用于還原晶片技術(shù)的大量文章中找到)，包括在其第一步驟中，為了通過這種方式產(chǎn)生脆弱區(qū)，而用特殊能量注入原子物質(zhì)(如氫離子)。
第二種技術(shù)是通過吸收至少一個多孔層而形成脆弱區(qū)，如在文獻(xiàn)EP-A-0849788中所述的。
在襯底1上產(chǎn)生根據(jù)這兩種技術(shù)之一有利地形成的脆弱區(qū)。
-在緩沖結(jié)構(gòu)I的緩沖層中；或-在緩沖層和緩沖結(jié)構(gòu)I的任何松弛層之間；或-在緩沖結(jié)構(gòu)I的任何松弛層中；或-在緩沖結(jié)構(gòu)I和覆蓋層5之間；或-如果后者足夠厚，在覆蓋層5中；這是由堆疊層構(gòu)成的覆蓋層5的特殊情況。
參照圖4b，涉及移去薄層的第二步驟是將接收襯底6固定到覆蓋層5的表面上。
接收襯底6形成機(jī)械支架，它是剛性的足以支撐將從施主晶片10除去的覆蓋層5，并且保護(hù)它不受來自外部的任何機(jī)械應(yīng)力的影響。
這個接收襯底6例如可以由硅或石英或其它類型的材料構(gòu)成。
通過將接收襯底6緊密接觸覆蓋層5而放置和通過將其粘接在其上，而固定接收襯底6，其中在襯底6和覆蓋層5之間有利地進(jìn)行分子粘接。
這種粘接技術(shù)連同改型一起特別地在由Q.Y.Tong，U.Gsele和Wiley發(fā)表的題目為“Semiconductor Wafer Bonding”(科學(xué)技術(shù)，Interscience Technology)的文獻(xiàn)中有介紹。
如果需要的話，粘接可以伴隨著要粘接的各個表面的適當(dāng)?shù)念A(yù)處理和/或供給熱能和/或供給附加粘接劑。
這樣，例如，在粘接期間或者剛剛在粘接之后進(jìn)行的熱處理可以使粘接的接點(diǎn)硬化。
粘接還可以通過插在覆蓋層5和接收襯底6之間的特別地具有高分子粘接能力的粘接層如硅石來控制。
有利地，形成接收襯底6的粘接面的材料和/或可能形成的粘接層的材料是電絕緣的，以便由移去的層制造SOI結(jié)構(gòu)，則SOI結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層是被轉(zhuǎn)移的有用層5。
一旦粘接了接收襯底6，通過卸去它而在預(yù)先形成的脆弱區(qū)中移去一部分施主晶片10。
在所述第一種技術(shù)(智能剝離)的情況下，在第二步驟中，對注入?yún)^(qū)(形成脆弱區(qū))進(jìn)行熱和/或機(jī)械處理，或者其它供給能量，以便在脆弱其拆卸它。
在所述第二種技術(shù)的情況下，對脆弱層進(jìn)行機(jī)械處理或其它供給能量，以便在脆弱層拆卸它。
根據(jù)這兩種技術(shù)之一在脆弱區(qū)的拆卸，例如，可以除去大部分晶片10，以便獲得可能包括剩余緩沖結(jié)構(gòu)I、覆蓋層5、任何粘接層和接收襯底6的結(jié)構(gòu)。
然后，例如利用化學(xué)-機(jī)械拋光CMP、刻蝕或熱處理，在除去的層上有利地進(jìn)行修整形成的結(jié)構(gòu)的表面的步驟，以便除去任何表面粗糙度、厚度上的不均勻性和/或不希望的層。
后移去層7’形成位于移去操作之后留下來的襯底1上方的施主晶片10的一部分，形成施主晶片10’的這個整個晶片將被發(fā)送用于再循環(huán)，以便后來在其它層移去期間被再利用。
再循環(huán)步驟示于圖4d、4e和4f中。
參照圖4d，第一再循環(huán)步驟對應(yīng)后移去層7’的除去部分。
執(zhí)行根據(jù)前面已經(jīng)介紹過的技術(shù)之一進(jìn)行的機(jī)械或化學(xué)機(jī)械研磨或刻蝕操作，以便除去后移去層7’的一部分。
也可以操作用于通過各種機(jī)械手段除去物質(zhì)的幾種技術(shù)，特別是，如果后移去層7’包括幾個不同的原始層(例如覆蓋層5的一部分和緩沖結(jié)構(gòu)I的一部分)，例如，通過CMP進(jìn)行研磨和通過隨后的簡單拋光。
這種物質(zhì)的機(jī)械侵蝕可以先進(jìn)行和/或在表面處理之后進(jìn)行，如化學(xué)刻蝕、熱處理或平滑化，使得緩沖結(jié)構(gòu)I中包含的位錯和其它缺陷不傳播、不增加尺寸和不產(chǎn)生任何滑面、堆疊缺陷或者可能使緩沖結(jié)構(gòu)I的質(zhì)量下降的其它缺陷。
在所有情況下，在這個第一再循環(huán)步驟結(jié)束時，參照圖4d，至少一部分緩沖結(jié)構(gòu)I’保留下來。
參照圖4e和4f，第二再循環(huán)步驟對應(yīng)與移去之前存在的那些層基本相同的層的恢復(fù)，并分別形成緩沖結(jié)構(gòu)I和覆蓋層5的任何缺少部分。
通過根據(jù)基本上與前面詳細(xì)說明的那些技術(shù)之一相同的技術(shù)形成層，有利地恢復(fù)這些層。
在第一種情況下，這些層的至少之一原位地直接與下面生長支架的形成連續(xù)地生長，在這種情況下后者也是有利地通過層生長而形成的。
在第二種情況下，例如通過CMP拋光、熱處理或其它平滑化技術(shù)，在修整下面的生長支架的表面的次要步驟之后，生長這四層的至少之一，使得緩沖結(jié)構(gòu)I中所包含的位錯和其它缺陷不傳播、不增加尺寸和不產(chǎn)生任何滑面、堆疊缺陷或者可能使緩沖結(jié)構(gòu)I的質(zhì)量下降的其它缺陷。
施主晶片10的獲得的層I和5不必與施主晶片10的層I和5相同，可以是圖4d中所示的施主晶片以便用作用于其它類型層的襯底。
在根據(jù)本發(fā)明再循環(huán)施主晶片10之后，可以再次操作移去有用層的方法。
這樣，在本發(fā)明的有利上下文中，通過重復(fù)地進(jìn)行下列步驟而操作根據(jù)本發(fā)明從施主晶片10移去有用層的循環(huán)方法·移去方式；和·根據(jù)本發(fā)明的再循環(huán)方法。
在操作循環(huán)移去方法之前，可以根據(jù)本發(fā)明利用用于在襯底上制造薄層的一種或多種技術(shù)而執(zhí)行制造施主晶片10的方法，如上所述。
在本文獻(xiàn)的其余部分中，我們提出了包括緩沖結(jié)構(gòu)I并能通過根據(jù)本發(fā)明的方法來操作的施主晶片10的結(jié)構(gòu)的例子。
特別是，我們將提供可以有利地在這種施主晶片中使用的材料。
如我們看到的那樣，大多數(shù)情況下，在具有第一晶格參數(shù)的襯底1上制造的緩沖結(jié)構(gòu)I具有在其自由面上具有第二晶格參數(shù)的主要功能。
則這種緩沖結(jié)構(gòu)I包括緩沖層2，從而可以產(chǎn)生晶格參數(shù)的這種匹配。
通常用于獲得具有這種性能的緩沖層2的技術(shù)是具有由集中原子元素構(gòu)成的緩沖層2，該原子元素包括·在襯底1的成分中的至少一種原子元素；和·在襯底1中沒有的或極少的至少一種原子元素，它具有在緩沖層2的厚度內(nèi)逐漸改變的濃度。
緩沖層2中的這種元素的漸進(jìn)濃度將成為以變形方式使緩沖層2中的晶格參數(shù)逐漸改變的主要原因。
這樣，在這種結(jié)構(gòu)中，緩沖層2主要是合金。
用于襯底1的成分和用于緩沖層2的成分進(jìn)行選擇的原子元素可以是IV型的，如Si或Ge。
例如，在這種情況下，可以具有由Si構(gòu)成的襯底1和由SiGe構(gòu)成的緩沖層2，其中緩沖層2中Ge的濃度隨著厚度在與襯底1的界面處的接近于0的值和在緩沖層2的其它面上的特殊值之間而逐漸變化。
在其它情況下，襯底1和緩沖層2的成分由III-V族的合金構(gòu)成，如可能的(Al，Ga，In)-(N，P，As)組合。
緩沖層2優(yōu)選由三元型或更高程度的合金構(gòu)成。
例如，在這情況下，可以具有由AsGa構(gòu)成的襯底1和包括As和/或Ga并具有至少一種其它元素的緩沖層2，后種元素隨著厚度在與襯底1的界面處的接近于0的值和在緩沖層2的其它面上的特殊值之間而逐漸變化。
襯底1和緩沖層2的成分可包括II-VI類型的原子元素對，如可能的(Zn，Cd)-(S，Se，Te)組合。
下面我們提供這種結(jié)構(gòu)的幾個例子例1再循環(huán)之后，施主晶片10由以下部件構(gòu)成-由Si構(gòu)成的襯底1；-具有緩沖層2和附加層4的由SiGe構(gòu)成的緩沖結(jié)構(gòu)I；-在移去一部分覆蓋層之后形成覆蓋層5的一部分的由Si或SiGe構(gòu)成的后移去層7。
在為了制造SGOI、SOI或Si/SGOI結(jié)構(gòu)而移去SiGe和/或應(yīng)變硅的層時，特別使用這些施主晶片10。
緩沖層2優(yōu)選地具有從與襯底1的界面處逐漸增加的Ge濃度，以便使SiGe晶格參數(shù)如上所述那樣變化。
厚度通常在1和3微米之間，以便獲得在表面上的良好的結(jié)構(gòu)松弛和包含與晶格參數(shù)的差別相關(guān)的缺陷，以便掩埋它們。
附加層4由被緩沖層2松弛過的SiGe構(gòu)成，其中Ge濃度有利地是均勻的并基本上與其界面附近的緩沖層2的濃度相同。
附加的SiGe層4內(nèi)的硅中的鍺的濃度通常在15％和30％之間。
在30％個這個極限表示目前技術(shù)的典型極限，但是在不久的幾年當(dāng)中可以改變。
附加層4具有可能根據(jù)情況而極大地變化的厚度，典型厚度在0.5和1微米之間。
例2在循環(huán)之后，施主晶片10由以下部件構(gòu)成-硅襯底1；-具有SiGe緩沖層2和基本上松弛的Ge的附加層4的緩沖結(jié)構(gòu)I；-在移去一部分覆蓋層之后形成覆蓋層5的其余部分的后移去層7。
緩沖層2優(yōu)選地具有從與襯底1的界面處逐漸增加的Ge濃度，以便使晶格參數(shù)在硅襯底1的晶格參數(shù)和附加Ge層4的晶格參數(shù)之間變化。
為此，在緩沖層2中，使Ge濃度從大約0增加到大約100％，或者更精確地在98％左右，用于完全符合兩種材料的理論晶格。
例3再循環(huán)之后，施主晶片10由以下部件構(gòu)成-包括在與緩沖結(jié)構(gòu)I的界面處的至少一個AsGa部分的襯底1；-由III-V材料構(gòu)成的緩沖結(jié)構(gòu)I；-在移去一部分覆蓋層之后構(gòu)成覆蓋層5的其余部分的包括III-V材料的后移去層7。
這種緩沖結(jié)構(gòu)I的主要優(yōu)點(diǎn)是使覆蓋層5的材料V的晶格參數(shù)(其標(biāo)稱值為大約5.87埃)與AsGa的晶格參數(shù)(其標(biāo)稱值為大約5.65埃)相匹配。
在體III-V材料中，通過比較體InP與體AsGa，后者是較便宜的、在半導(dǎo)體市場中更廣泛地獲得、機(jī)械脆性較少、使用技術(shù)由后表面與其接觸的材料是較公知的以及其尺寸可以達(dá)到高值(通常為6英寸，而不是體InP的4英寸)。
在移去之前的施主晶片10的特殊結(jié)構(gòu)中，移去之前的覆蓋層5包括要除去的InP。
由于體InP具有一般限于4英寸的尺寸，因此施主晶片10例如提供用于制造6英寸尺寸的InP層的溶液。
用于制造這種覆蓋層的緩沖結(jié)構(gòu)I需要通常大于1微米的厚度，并且將向較大厚度改變，特別是如果根據(jù)本發(fā)明可以再循環(huán)的話。
此外，通常操作的用于制造這種緩沖結(jié)構(gòu)I的外延生長技術(shù)是特別困難和昂貴的，因此能夠在移去有用層之后至少部分地恢復(fù)是很有意義的。
有利地，緩沖結(jié)構(gòu)I包括由InGaAs構(gòu)成的緩沖層2，其中In濃度在0和大約53％之間變化。
緩沖結(jié)構(gòu)I可進(jìn)一步包括由III-V材料構(gòu)成的附加層4，如InGaAs或InAlAs，并具有基本上不變的原子元素的濃度。
在特殊的移去情況下，InP覆蓋層5和一部分附加層4將被除去，以便將其轉(zhuǎn)移給接收襯底。
這樣，可以有益于存在于兩個被除去材料之間的電氣或電子性能。
例如，如果被除去的一部分附加層4由InGaAs或InAlAs構(gòu)成，是這樣一種情況在后種材料和InP之間電子帶不連續(xù)性產(chǎn)生移去層中的改進(jìn)的電子遷移率。
施主晶片10的其它結(jié)構(gòu)也是可以的，包括其它III-V化合物，如InAlAs等。
這種被移去層的典型應(yīng)用是HEMT或HBT(分別為“High-ElectronMobility Transistor(高電子遷移率晶體管)”和“Heterjunction BipolarTransistor(異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管)”)制造。
在本文獻(xiàn)中提到的半導(dǎo)體層中，也可以向其中添加其它成分，如碳，其中碳濃度基本上小于或等于50％，或者更特別是，在所述層中的碳濃度小于或等于5％。
最后，本發(fā)明不限于由上述例中提到的材料構(gòu)成的緩沖結(jié)構(gòu)I、中間層8或覆蓋層5，而是可以延伸到IV-IV、III-V、II-VI型的合金的其它類型。
應(yīng)該指出的是，這些合金可以是二元的、三元的、四元或更高程度的。
本發(fā)明不限于具有使具有不同各自晶格參數(shù)的兩個相鄰結(jié)構(gòu)之間的晶格參數(shù)相匹配的主要功能的可再循環(huán)的緩沖層2或緩沖結(jié)構(gòu)I，而是還可以涉及在本文獻(xiàn)中按照最一般的方式限定的根據(jù)本發(fā)明可以再循環(huán)的任何緩沖層2或緩沖結(jié)構(gòu)I。
在移去之后最終獲得的結(jié)構(gòu)不限于SGOI或SOI結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種在已經(jīng)移去選自半導(dǎo)體材料的材料的至少一個有用層之后再循環(huán)施主晶片(10)的方法，該施主晶片(10)依次包括襯底(1)、緩沖結(jié)構(gòu)(I)和移去之前的有用層，該方法包括在進(jìn)行移去的施主晶片(10)的一側(cè)上除去物質(zhì)，其特征在于除去物質(zhì)包括采用機(jī)械手段，在除去物質(zhì)之后，保留緩沖結(jié)構(gòu)(I)的至少一部分，這個至少一部分緩沖結(jié)構(gòu)(I’)在后來的有用層移去期間能夠作為緩沖結(jié)構(gòu)(I)而被再利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再循環(huán)施主晶片(10)的方法，其特征在于在除去物質(zhì)時的機(jī)械手段的操作包括拋光。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的再循環(huán)施主晶片(10)的方法，其特征在于在除去物質(zhì)時的機(jī)械手段的操作包括研磨拋光。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的再循環(huán)施主晶片(10)的方法，其特征在于在除去物質(zhì)時的機(jī)械手段的操作伴隨著化學(xué)刻蝕。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的再循環(huán)施主晶片(10)的方法，其特征在于在除去物質(zhì)時的機(jī)械手段的操作化學(xué)-機(jī)械平坦化。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的再循環(huán)施主晶片(10)的方法，其特征在于機(jī)械手段的操作是在表面平滑化處理之前和/或之后進(jìn)行的。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求的再循環(huán)施主晶片(10)的方法，其特征在于表面平滑化處理包括熱處理，使得緩沖結(jié)構(gòu)(I)中包含的位錯和其它缺陷不傳播、不增加尺寸和不產(chǎn)生任何滑面、堆疊缺陷或者可能使緩沖結(jié)構(gòu)(I)的質(zhì)量下降的其它缺陷。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的再循環(huán)的方法，其特征在于移去之前，緩沖結(jié)構(gòu)(I)包括緩沖層(2)和附加層(4)，附加層(4)具有·足夠大的厚度以便限制缺陷；和/或·基本上不同于襯底(1)的表面晶格參數(shù)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求的再循環(huán)的方法，其特征在于施主晶片(10)包括-由硅構(gòu)成的襯底(1)；-包括Si1-xGex緩沖層(2)和被緩沖層(2)松弛過的Si1-yGey層(4)的緩沖結(jié)構(gòu)(I)，其中Ge濃度x隨著厚度在0和y值之間變化。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的再循環(huán)的方法，其特征在于除去物質(zhì)包括除去在移去之后留下的一部分緩沖結(jié)構(gòu)(I)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8和10的再循環(huán)的方法，其特征在于除去物質(zhì)包括除去移去之后留下的附加層(4)的至少一部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求8和10的再循環(huán)的方法，其特征在于除去物質(zhì)包括除去一部分緩沖層(2)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的再循環(huán)的方法，其特征在于，在移去之前，施主晶片(10)包括具有被除去的有用層的覆蓋層(5)，并且除去物質(zhì)包括在移去之后除去剩余覆蓋層(5)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求的再循環(huán)的方法，其特征在于選擇覆蓋層(5)的厚度，使得在移去之后，可以在除去物質(zhì)期間在覆蓋層(5)上執(zhí)行用于除去物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械手段，如拋光手段，而不用從緩沖結(jié)構(gòu)(I)上除去物質(zhì)。
15.根據(jù)權(quán)利要求8和6的再循環(huán)的方法，其特征在于選擇覆蓋層(5)的厚度和附加層(4)的厚度，使得在移去之后，可以在除去物質(zhì)期間在覆蓋層(5)上和附加層(4)上執(zhí)行用于除去物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械手段，如拋光手段，而不用從緩沖結(jié)構(gòu)(I)上除去物質(zhì)。
16.根據(jù)前述三項權(quán)利要求之一結(jié)合權(quán)利要求9的再循環(huán)的方法，其特征在于覆蓋層(5)包括SiGe和/或應(yīng)變硅。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至15之一并結(jié)合權(quán)利要求9的再循環(huán)的方法，其特征在于y＝1，并且覆蓋層(5)包括AsGa和/或Ge。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的再循環(huán)的方法，其特征在于還包括在從施主晶片(10)除去物質(zhì)的步驟之后，在發(fā)生除去物質(zhì)的施主晶片(10)的一側(cè)上形成層的步驟，以便再生施主晶片(10)。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求和權(quán)利要求10至12之一的再循環(huán)的方法，其特征在于形成層的步驟包括在緩沖結(jié)構(gòu)(I’)的其余部分上方形成新的一部分緩沖結(jié)構(gòu)(I)的操作。
20.根據(jù)前面兩項權(quán)利要求之一和權(quán)利要求13至15之一的再循環(huán)的方法，其特征在于形成層的步驟包括在施主晶片(10)上形成覆蓋層(5)的操作，以便形成后來將要移去的至少一個新的有用層。
21.根據(jù)前面三項權(quán)利要求之一的再循環(huán)的方法，其特征在于在形成層的步驟期間通過晶體生長形成所述層。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的再循環(huán)的方法，其特征在于施主晶片(10)包括至少一個層，該至少一個層還包括碳，該層中的碳濃度基本上小于或等于50％。
23.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的再循環(huán)的方法，其特征在于施主晶片(10)包括至少一個層，該層還包括碳，該層中的碳濃度基本上小于或等于5％。
24.一種在施主晶片(10)上移去有用層以便將其轉(zhuǎn)移給接收襯底(6)的方法，其特征在于包括(a)將施主晶片(10)粘接到接收襯底(6)上；(b)從施主晶片(10)上卸下粘接到接收襯底(6)上的有用層；(c)遵照根據(jù)前述權(quán)利要求之一的再循環(huán)方法而再循環(huán)施主晶片(10)。
25.根據(jù)前述權(quán)利要求的移去有用層的方法，其特征在于它包括在步驟(a)之前形成粘接層的步驟。
26.根據(jù)前兩項權(quán)利要求之一的移去有用層的方法，其特征在于-它還包括在步驟(a)之前，以預(yù)定深度，通過與緩沖結(jié)構(gòu)(I)相鄰的施主晶片(10)的表面注入原子物質(zhì)的步驟，以便在這個深度處形成脆弱區(qū)；和-步驟(b)是通過給施主晶片(10)供給能量來進(jìn)行的，以便在脆弱區(qū)除去包括接收襯底(6)和有用層的結(jié)構(gòu)。
27.根據(jù)權(quán)利要求24之一的移去有用層的方法，其特征在于-它還包括在步驟(a)之前，通過在施主晶片(10)中進(jìn)行多孔化而形成層的步驟，然后生長層(在步驟(b)的拆卸之后它將成為有用層)，該多孔層在緩沖結(jié)構(gòu)(I)的內(nèi)部或上方形成脆弱區(qū)；以及-步驟(b)是通過給施主晶片(10)供給能量來操作的，以便在脆弱區(qū)水平上拆卸包括接收襯底(6)和有用層的結(jié)構(gòu)。
28.根據(jù)權(quán)利要求24至30之一的移去有用層的方法，其特征在于在步驟(b)期間拆卸的有用層包括一部分緩沖結(jié)構(gòu)(I)。
29.根據(jù)權(quán)利要求24至27之一的移去有用層的方法，其特征在于施主晶片(10)包括在移去之前的位于遠(yuǎn)離襯底(1)的一側(cè)上的覆蓋層(5)，并且在步驟(b)期間拆卸的有用層包括至少一部分覆蓋層(5)。
30.一種從施主晶片(10)循環(huán)地移去有用層的方法，其特征在于包括移去有用層的幾個步驟，這些步驟的每個步驟都遵守權(quán)利要求24至29之一的移去方法。
31.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的循環(huán)地移去的方法或者根據(jù)權(quán)利要求24至29之一的移去方法的應(yīng)用，用于制造包括接收襯底(6)和有用層的結(jié)構(gòu)，該有用層包括下列材料的至少一種SiGe、應(yīng)變硅、Ge、屬于III-V族的合金、它們的成分分別選自可能的(Al，Ga，In)-(N，P，As)組合。
32.根據(jù)權(quán)利要求30的循環(huán)地移去的方法或者根據(jù)權(quán)利要求24至29之一的移去方法的應(yīng)用，用于制造絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)包括接收襯底(6)和有用層。
33.一種通過移去方法供給有用層并能根據(jù)權(quán)利要求1至23之一的再循環(huán)方法被再循環(huán)的施主晶片(10)，其特征在于它依次包括襯底(1)和緩沖結(jié)構(gòu)(I)的剩余部分。
全文摘要
提供一種在移去至少一個有用層之后再循環(huán)施主晶片(10)的方法，該施主晶片(10)依次包括襯底(1)、緩沖結(jié)構(gòu)(I)和移去之前的有用層。該方法包括采用機(jī)械手段除去發(fā)生移去的一側(cè)上的施主晶片(10)的一部分，從而在除去物質(zhì)之后，保留至少一部分緩沖結(jié)構(gòu)(I)，這部分緩沖結(jié)構(gòu)(I)能在后來的有用層移去期間被再用作至少一部分緩沖結(jié)構(gòu)(I)。本文獻(xiàn)還涉及a)從根據(jù)本發(fā)明能再循環(huán)的施主晶片(10)上除去薄層的方法；b)根據(jù)本發(fā)明可以再循環(huán)的施主晶片(10)。
文檔編號C30B33/00GK1679158SQ03820053
公開日2005年10月5日 申請日期2003年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月26日
發(fā)明者B·吉斯蘭, C·奧倫特, B·奧斯特努德, Y·勒瓦揚(yáng), T·阿卡蘇 申請人:S.O.I.Tec絕緣體上硅技術(shù)公司