[发明专利]制造用于射频应用的绝缘体上半导体衬底的方法

说明书

本发明涉及一种制造用于射频应用的绝缘体上半导体衬底的方法，该方法包括以下步骤：‑提供p掺杂半导体供体衬底(1)；‑在供体衬底上形成牺牲层(13)；‑通过牺牲层(13)注入原子粒种，以在供体衬底(1)中形成限定了要转移的半导体薄层(12)的弱化区域(11)；‑在注入之后从供体衬底(1)去除牺牲层(13)；‑提供电阻率大于或等于500Ω.cm的半导体载体衬底(2)；‑在载体衬底(2)上形成电绝缘层(20)；‑将供体衬底(1)接合到载体衬底(2)，半导体薄层(12)和电绝缘层(20)在接合界面处；‑沿着弱化区域(11)分离供体衬底(1)，以将半导体薄层(12)从供体衬底(1)转移到载体衬底(2)。

技术领域

本发明涉及一种制造用于射频应用的绝缘体上半导体衬底的方法。

背景技术

在半导体衬底中或上形成的射频电子部件对由所述衬底的特性引起的衰减现象特别敏感。

为此，通常使用具有高电阻率(即大于500Ω.cm)的半导体衬底，特别是体硅衬底。

此外，FDSOI(术语“全耗尽绝缘体上半导体”的缩写)绝缘体上半导体衬底似乎是体半导体衬底的有益替代品。FDSOI衬底依次包括载体衬底、电绝缘层和能够在其中或其上制造电子部件的半导体薄层。在FDSOI衬底中，半导体层的厚度足够薄以允许形成在所述层中的晶体管的导电沟道的完全耗尽。这样的层通常具有几十纳米的厚度。通常由氧化物组成的电绝缘层通常也称为BOX(术语“掩埋氧化物”的缩写)。制造FDSOI衬底的方法旨在实现关于半导体层和电绝缘层的厚度的高精度以及这些厚度在衬底内和在同一制造批次内从一个衬底到另一个衬底的高度均匀性。

因此，对于射频应用，形成具有由具有高电阻率的半导体材料组成的载体衬底的FDSOI衬底可能是有益的。

在图1A至图1C中示意性地示出了用于制造FDSOI衬底的方法。此方法实现了从供体衬底到载体衬底的层转移，也称为方法名称SmartCut^TM。

参照图1A，提供了覆盖有例如由氧化硅(SiO₂)制成的电绝缘层10的例如由硅制成的供体衬底1。

如箭头示意性地示出的，使用例如氢和/或氦离子通过电绝缘层10执行离子粒种(species)注入，以在供体衬底1中形成弱化区域11。所述弱化区域11限定了要转移的薄层12。

参照图1B，通过电绝缘层10将如此注入的供体衬底1接合(bond)到载体衬底2，然后电绝缘层10执行接合层的功能。有利地，载体衬底2可以是具有高电阻率的例如由硅制成的半导体衬底。可以通过热处理来补充接合。

参照图1C，供体衬底1沿着弱化区域11分离，导致薄层12被转移到载体衬底2。分离可以通过热处理开始。

然后在转移层上进行精加工处理，以纠正与注入有关的缺陷并使所述层的自由表面平滑。

因此获得绝缘体上半导体衬底。

在FDSOI衬底的情况下，转移的半导体层的目标厚度在4nm至100nm之间，在每个衬底内以及在使用该方法制造的各个衬底之间相对于目标值具有的最大偏差。转移层的这种均匀性和非常低的粗糙度可以使用称为“批量退火”的精加工方法来实现，“批量退火”是一种漫长的高温平滑方法，其有利地在炉中进行以同时处理多个衬底。这种“批量退火”通常在1150℃至1200℃之间的温度下实施几分钟的持续时间，通常大于15分钟。这种平滑允许转移的半导体层达到与随后的晶体管的制造兼容的表面粗糙度水平。

然而，该方法对于射频应用是有害的，特别是对于极高频应用，即在30GHz至300GHz之间的频带中。该频带也称为“毫米波(mmWave)”。

具体地，载体衬底具有高电阻率并且因此被弱掺杂。因此，载体衬底的掺杂(例如硼掺杂)通常比施主衬底少得多，换句话说，比转移的薄层掺杂得更少。