[发明专利]制造半导体衬底的方法

说明书

本申请是申请日为2009年2月26日、申请号为200980101436.7(国际申请号为PCT/EP2009/001382)、发明名称为“制造半导体衬底的方法”的原案申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于制造从绝缘体上硅(SOI)型衬底开始的半导体衬底的方法。

背景技术

在光电子学中，需要特殊的衬底，这些特殊衬底是例如用于应用在摄像机或照相机中的图像传感器的衬底。在这些基于SOI型衬底的衬底中，在基底上提供隐埋氧化物(BOX)，通过该基底可从晶片的背面收集光子。或者，可以将形成在SOI衬底的器件层中的图像传感器转移到最终衬底以露出该传感器的背面。在该隐埋氧化物上直接提供薄的重掺杂p++(或n++)第一半导体层，并在该第一半导体层上提供具有较低掺杂浓度的第二半导体层(p-/n-层)。

在现有技术中，这种类型的特殊衬底是在常规的SmartCut^TM工艺中利用重掺杂衬底作为施主衬底而制备的。这种方法通常包括以下步骤：提供施主衬底(例如，硅晶片)；在该施主衬底上提供绝缘层并通过将原子组分(atomic species)或如氦离子或氢离子的离子注入该施主衬底中来实现在该施主衬底内部产生预定分离区。在接下来的步骤中，将该施主衬底键合到基底衬底(例如，另一硅晶片)，使得绝缘层夹在操作衬底和施主衬底之间。随后，在对预定分离区进行热处理和/或机械处理后，在预定分离区处将施主衬底的剩余部分与键合后的施主基底衬底分开。结果，得到了绝缘体上半导体(SOI)衬底。

然而，使用重掺杂的衬底可以导致下列问题：可以观察到在生产线中出现了从一个施主晶片(例如，具有高掺杂浓度的晶片)到另一个晶片(例如，如在标准SOI衬底中那样具有较低掺杂浓度的晶片)的交叉污染。这导致了p++型SOI晶片和标准的p-SOI晶片两者中均不令人满意的掺杂分布。另外，在SmartCut^TM工艺过程中的后续的退火步骤期间，重掺杂层中的掺杂剂将向外扩散，进一步使衬底劣化。

根据另选方法，使用具有薄的p-(或n-)半导体层的标准SOI衬底作为起始材料，在其上提供具有p++掺杂浓度的另一半导体层。最后，提供具有p-浓度的另一半导体层以得到期望的层结构。然而，根据该方法，在p++层中达到足够高的掺杂浓度是不可能的，此外掺杂浓度不够一致，这意味着该层的掺杂浓度并不完全是单调的，而是在该p++层中先上升后下降。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种半导体衬底的制造工艺，利用该工艺可以实现上述类型的改进的半导体衬底，从而特别是在重掺杂的p++层中表现出改进的掺杂分布。

此目的通过根据权利要求1的方法来实现的。该方法包括以下步骤：a)提供包括基底、绝缘层和第一半导体层的绝缘体上硅(SOI)型衬底；b)对所述第一半导体层进行掺杂以得到改性的第一半导体层；以及c)在所述改性的第一半导体层上，特别是在所述改性的第一半导体层上面，提供具有与所述改性的第一半导体层不同的掺杂浓度的第二半导体层。

通过该方法，可以这样来实现改进的半导体衬底，即，每当已制备完成所述SOI型衬底时，才确定所述改性的第一半导体层的掺杂浓度。因而，在所述SOI衬底自身的制造过程中，可以提供像在标准过程中那样的相同类型的施主衬底。因此，观察不到来自具有不同掺杂浓度的施主晶片的交叉污染，并且所述SOI的制造过程中的退火步骤并不能使掺杂分布劣化。

优选地，所述改性的第一半导体层中的掺杂浓度高于所述第二半导体层中的掺杂浓度。如上所述，这种类型的衬底尤其在光电应用中发挥了重要作用，并且根据通过本发明的方法实现的改进的掺杂浓度分布，可以得到改进的最终产品。

有利地，可以在所述改性的第一半导体层上，特别是在所述改性的第一半导体层上面，外延生长所述第二半导体层。通过这样做，衬底的质量可以得到进一步提高。

优选地，所述改性的第一半导体层可以是重掺杂的n++或p++半导体层，因而具有在10¹⁷原子/cm³到10²⁰原子/cm³范围内的掺杂浓度。因而，根据此方法，可以在不同的层中始终以改进的掺杂浓度分布来实现高质量图像传感器所必需的高掺杂浓度。