[发明专利]半导体层中的缺陷消除方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体层中的缺陷消除方法。

背景技术

Smart Cut^TM方法广泛应用在用于制造半导体结构的方法中，用于将层从被称作施主的衬底转移到被称作受主的衬底。

一般而言，该方法包括用于将离子物种注入到施主衬底的步骤。

施主衬底中的注入量变曲线是高斯（Gaussian）型，在对应于具有最大注入物种的位于特定深度的平面中具有峰值，这形成施主衬底中的脆化区域。

将被转移层限制在施主衬底的表面和脆化区域之间，其中，穿过施主衬底的表面来执行注入。

随后，Smart Cut^TM方法包括用于将施主衬底与受主衬底组合的步骤，使得被转移层与受主衬底接触。

然后，应用机械力、热力或其他力，使得施主衬底沿着脆化区域破裂。

可再利用的施主衬底的剩余物和最终的半导体结构被分开，其中，最终的半导体结构包括受主衬底和被转移层。

然而，转移之后，与为形成脆化区域而在施主衬底中执行的注入和破裂有关的缺陷存在于被转移层中。

这些缺陷一般包括被转移层的晶格中的缺陷，和被注入物种的残渣，等等。

这些缺陷能改变形成在被转移层之中或之上的电子器件的操作。

为了消除这些缺陷，将已知的解决办法应用到半导体结构而形成高温热处理。

在这方面，可以参考文件US6,403,450，其描述了用于消除破裂后缺陷的方法，包括被转移层的表面的氧化，以及随后在大约1100℃温度的热处理。

然而，存在不能应用在这样高的温度的热处理的情况。

显然，包括这种情况：受主衬底是已被预先处理从而具有电子器件、布线、金属化区域等的衬底，其中，衬底可因高温（换句话说，高于大约500℃）热处理的应用而改变。

也包括这种情况：被转移层本身不能暴露于高温，比如，该层包括PN结，如果PN结暴露于超过800℃的温度，就会被损坏（由于形成结的层中的掺杂物扩散）。

文件US2005/0280155公开了一种方法实例，该方法实例中，包括PN结的半导体层被转移到包括电子器件和具有金属化部分的布线区域的受主衬底上，其中，可以通过Smart Cut^TM方法执行半导体层的转移。

因此，这种受主衬底一定不能暴露于高温。

然而，应用较低温度的热处理，换句话说，低于大约500℃，或者应用调节加工步骤而不执行任何热处理（抛光等）以便避免损坏受主衬底，可能不足以消除被转移层中的所有缺陷。

不充分或不完全消除缺陷会危及稍后形成在被转移层之中或之上的器件的操作。

具体地，因为注入显然具有如下影响：使某些类型的掺杂物处于非激活状态，所以其包含的PN结有不再可操作的风险。

本发明的目标是克服这些问题，更具体地，提供一种用于消除由于对被转移层进行注入而引起的缺陷的方法，其没有损坏受主衬底的风险，不管是存在于所述受主衬底中的器件还是存在于所述受主衬底中的功能。

发明内容

根据本发明，提供一种消除与被转移到受主衬底上的半导体层中的原子物种注入相关的缺陷的方法，其中，半导体层通过热传导率低于被转移半导体层的热传导率的层而与受主衬底绝热，所述方法的特征在于，包括：执行将选择的电磁辐射应用到半导体层，以便将半导体层加热到低于所述层的熔化温度的温度，而不导致受主衬底的温度增加超过500℃。

以具体有利的方式，选择所述选择的电磁辐射的波长，以便仅被转移半导体层吸收所述辐射。

根据本发明的一个优选实施例，所述电磁辐射是脉冲激光辐射，选择所述脉冲的能量密度和持续时间，以便将半导体层加热到低于所述层的熔化温度以用于消除缺陷，而不导致受主衬底的温度增加超过500℃。

根据一个具体实施例，被转移半导体层由硅制成，并且辐射的波长短于360nm。

这种情况下，脉冲的能量和持续时间优选地选择为将所述被转移层升高到处于800和1300℃之间的范围内的温度。

而且，受主衬底可以有利地包括至少一个电子器件和/或至少一个功能性区域和/或至少一个金属化区域。

根据本发明的一个具体有利实施例，被转移层是包括电功能部分的硅层。因此，根据本发明的消除方法使得所述被转移层的可能已被注入损坏的电功能再激活。

优选地，热传导率低于被转移半导体层的热传导率的层的厚度处于10和10000nm之间的范围内。