制造绝缘层上覆矽锗（ＳＧＯＩ）基材及绝缘层上覆锗（ＧＯＩ）基材之方法

主权项

一种半导体晶圆,其至少包含：一半导体型或非半导体型的基板；一埋设的绝缘层，其系位于该基板的一上表面上；一中间黏性层，其系位于该埋设的绝缘层的一上表面上；及一含锗层，其具有一暴露之上表面，且其系位于该中间黏性层的一上表面上，其中该中间黏性层提供该埋设的绝缘层及该含锗层之间的一键结且从该晶圆排除氧化锗，且该含锗层作为该晶圆之最上层。如申请专利范围第1项所述之半导体晶圆，其中该含锗层与该中间黏性层接触之一表面乃系粗糙的。如申请专利范围第1项所述之半导体晶圆，其中该基板为一种包含一半导体之半导体型基板，其中该半导体系选自由Si、SiC、SiGe、Ge、GaAs、InAs、InP、及其他第III/V族或第II/VI族化合物型半导体所组成之群组中。如申请专利范围第1项所述之半导体晶圆，其中该基板为一种含矽的半导体型基板，并系选自由Si、SiC、SiGe、SiGeC、Si/Si、Si/SiC、Si/SiGeC、及预先形成的SOI所组成之群组中。如申请专利范围第1项所述之半导体晶圆，其中该基板包含拉紧的层、未拉紧的层或其之组合。如申请专利范围第1项所述之半导体晶圆，其中该埋设的绝缘层是一种晶型或非晶型的氧化物、或氮化物或其之组合。如申请专利范围第1项所述之半导体晶圆，其中该该埋设的绝缘层包含二氧化矽。如申请专利范围第1项所述之半导体晶圆，其更包含一埋设的扩散镜，其位于该埋设的绝缘层与另一埋设的绝缘层之间。如申请专利范围第1项所述之半导体晶圆，其中该埋设的扩散镜是有波纹的(corrugated)。如申请专利范围第9项所述之半导体晶圆，其中该埋设的扩散镜包含一种金属。如申请专利范围第1项所述之半导体晶圆，其中该中间黏性层是一种矽材料。如申请专利范围第11项所述之半导体晶圆，其中该矽材料是一种单晶矽、多晶矽、非晶型矽、取向附生型矽(epitaxial Si)、或其之组合及其之多层。如申请专利范围第1项所述之半导体晶圆，其中该含锗层是一种纯锗层。如申请专利范围第1项所述之半导体晶圆，其中该含锗层的厚度约在1奈米至1000奈米间。如申请专利范围第1项所述之半导体晶圆，其中该埋设的绝缘层系一巴氏镜(Bragg mirror)，其具有至少一对可交互对调之具有不同折射率的介电层。如申请专利范围第1项所述之半导体晶圆，其更包含一埋设的扩散镜，其系位于该埋设的绝缘层与另一埋设的绝缘层之间，其中该埋设的扩散镜是有波纹的(corrugated)；其中该埋设的扩散镜包括一金属。一种半导体晶圆，包含：一半导体型或非半导体型的基板；一埋设的绝缘层，其系位于该基板的一上表面上；一含锗层，其系位于该埋设的绝缘层之一上表面上，其中该含锗层系藉由一粗糙化的表面而连接到该埋设的绝缘层。如申请专利范围第17项所述之半导体晶圆，其中该基板为一种半导体型基板，其包含一半导体，其中该半导体系选自由Si、SiC、SiGe、Ge、GaAs、InAs、InP、及其他第III/V族或第II/VI族化合物型半导体所组成之群组中。如申请专利范围第17项所述之半导体晶圆，其中该基板系为一种含矽的半导体型基板，并系选自由Si、SiC、SiGe、SiGeC、Si/Si、Si/SiC、Si/SiGeC、及预先形成的SOI所组成之群组中。如申请专利范围第17项所述之半导体晶圆，其中该基板包含拉紧的层、未拉紧的层或其之组合。如申请专利范围第17项所述之半导体晶圆，其中该埋设的绝缘层是一种晶型或非晶型的氧化物、或氮化物或其之组合。如申请专利范围第17项所述之半导体晶圆，其中该该埋设的绝缘层包含二氧化矽。如申请专利范围第17项所述之半导体晶圆，其中该埋设的绝缘层是一巴氏镜，该巴氏镜具有至少一对可交互对调之具有不同折射率的介电层。如申请专利范围第17项所述之半导体晶圆，其更包含一埋设的扩散镜，其系位于该埋设的绝缘层与另一埋设的绝缘层之间。如申请专利范围第24项所述之半导体晶圆，其中该埋设的扩散镜是有波纹的(corrugated)。如申请专利范围第24项所述之半导体晶圆，其中该埋设的扩散镜包含一种金属。如申请专利范围第17项所述之半导体晶圆，其中该含锗层是一种纯锗层。如申请专利范围第17项所述之半导体晶圆，其中该含锗层的厚度约在1奈米至1000奈米间。一种半导体结构，包含：至少一半导体晶圆；及位于其上之至少一个元件或电路，其中该至少一半导体晶圆包括：一半导体型或非半导体型的基板；一埋设的绝缘层，其系位于该基板的一上表面上；一中间黏性层，其系位于该埋设的绝缘层的一上表面上；及一含锗层，其具有一暴露之上表面，且其系位于该中间黏性层的一上表面上，其中该中间黏性层提供该埋设的绝缘层及该含锗层之间的一键结且从该晶圆排除氧化锗，且该含锗层作为该晶圆之最上层。如申请专利范围第29项所述之半导体结构，其中该元件是一锗光侦测器。如申请专利范围第29项所述之半导体结构，其中该电路示一含矽电路。如申请专利范围第29项所述之半导体结构，其中该元件或电路是单立方晶系式集积而成的(monolithically integrated)。一种半导体结构，包含至少一种如申请专利范围第17项所述之半导体晶圆及形成于其上之至少一个元件或电路。如申请专利范围第33项所述之半导体结构，其中该元件是一锗光侦测器。如申请专利范围第33项所述之半导体结构，其中该电路示一含矽电路。如申请专利范围第33项所述之半导体结构，其中该元件或电路是单立方晶系式集积而成的(monolithically integrated)。一种形成一绝缘层上覆锗(GOI)的方法，包含：形成一中间黏性层于一含锗捐赠基板之一表面上；形成一埋设的绝缘层于该中间黏性层上；植入氢离子于该含锗捐赠基板；将该埋设的绝缘层之一暴露表面键结到一半导体型或非半导体型基板上，其中在该键结过程，有一部份的该含锗捐赠基板系被转移到该基板上。如申请专利范围第37项所述之方法，其中在形成该中间黏性层之前，系先将该含锗捐赠基板之一表面加以粗糙化。如申请专利范围第38项所述之方法，其中该将表面粗糙化的步骤系藉由在一惰性气体下进行溅镀来达成。如申请专利范围第37项所述之方法，其中该含锗捐赠基板系一纯锗晶圆。如申请专利范围第37项所述之方法，其中该植入步骤所使用的氢离子剂量系介于1015cm-2至1017cm-2间。如申请专利范围第41项所述之方法，其中该植入步骤所使用的氢离子剂量系介于3x1016cm-2至4x1016cm-2间。如申请专利范围第37项所述之方法，其中该植入步骤系在约20℃至约40℃的温度下进行。如申请专利范围第37项所述之方法，其中在键结前系先将该埋设的绝缘层之一暴露表面及该基板加以清洁并进行表面处理。如申请专利范围第37项所述之方法，其中该键结步骤包含将晶圆翻面、接触键结与退火处理。如申请专利范围第45项所述之方法，其中该退火处理包含：一在第一温度下执行之第一退火步骤，其系能强化该基板与该埋设的绝缘层间的键结；一在第二温度下执行之第二退火步骤，其系能移除一部份的该含锗捐赠层；及一在第三温度下执行之第三退火步骤，其系能进一步强化键结。如申请专利范围第46项所述之方法，其中该第一退火步骤之第一温度是介于约100℃至约300℃间，并执行约1小时至约48小时。如申请专利范围第46项所述之方法，其中该第二退火步骤之第二温度是介于约250℃至约400℃间，并执行约1小时至约24小时。如申请专利范围第46项所述之方法，其中该第三退火步骤之第三温度是介于约500℃至约900℃间，并执行约1小时至约48小时。如申请专利范围第46项所述之方法，其中该第一、第二及第三退火步骤系可在相同或不同的惰性气体环境下实施，该惰性气体可选择性的以一种含氧气体加以稀释。如申请专利范围第46项所述之方法，其中该第一、第二及第三退火步骤系以一种单次达到欲求速度的方式或以一种具各种加热速度及浸泡循环的方式来实施。如申请专利范围第37项所述之方法，其更包含在该形成埋设的绝缘层步骤与该植入氢离子的步骤之间，施行一化学机械研磨步骤。一种形成一绝缘层上覆锗(GOI)的方法，包含：将一含锗捐赠基板之一表面加以粗糙化；形成一埋设的绝缘层于该粗糙化表面上；植入氢离子于该含锗捐赠基板；及将该埋设的绝缘层之一暴露表面键结到一半导体型或非半导体型基板上，其中在该键结过程，有一部份的该含锗捐赠基板系被转移到该基板上。如申请专利范围第53项所述之方法，其中一中间黏性层系被形成于该粗糙化表面上且该埋设的绝缘层系被形成于该中间黏性层上。如申请专利范围第53项所述之方法，其中该粗糙化表面系藉由在一惰性气体下进行溅镀来达成。如申请专利范围第53项所述之方法，其中该含锗捐赠基板系一纯锗晶圆。如申请专利范围第53项所述之方法，其中该植入步骤所使用的氢离子剂量系介于1015cm-2至1017cm-2间。如申请专利范围第53项所述之方法，其中该植入步骤所使用的氢离子剂量系介于3x1016cm-2至4x1016cm-2间。如申请专利范围第53项所述之方法，其中该植入步骤系在约20℃至约40℃的温度下进行。如申请专利范围第53项所述之方法，其中在键结前系先将该埋设的绝缘层之一暴露表面及该基板加以清洁并进行表面处理。如申请专利范围第53项所述之方法，其中该键结步骤包含将晶圆翻面、接触键结与退火处理。如申请专利范围第61项所述之方法，其中该退火处理包含：一在第一温度下执行之第一退火步骤，其系能强化该基板与该埋设的绝缘层间的键结；一在第二温度下执行之第二退火步骤，其系能移除一部份的该含锗捐赠层；及一在第三温度下执行之第三退火步骤，其系能进一步强化键结。如申请专利范围第62项所述之方法，其中该第一退火步骤之第一温度是介于约100℃至约300℃间，并执行约1小时至约48小时。如申请专利范围第62项所述之方法，其中该第二退火步骤之第二温度是介于约250℃至约400℃间，并执行约1小时至约24小时。如申请专利范围第62项所述之方法，其中该第三退火步骤之第三温度是介于约500℃至约900℃间，并执行约1小时至约48小时。如申请专利范围第62项所述之方法，其中该第一、第二及第三退火步骤系可在相同或不同的惰性气体环境下实施，该惰性气体可选择性的以一种含氧气体加以稀释。如申请专利范围第62项所述之方法，其中该第一、第二及第三退火步骤系以一种单次达到欲求速度的方式或以一种具各种加热速度及浸泡循环的方式来实施。一种形成一半导体晶圆的方法，包含：提供一基板，其系包括一埋设的绝缘层、一位于该埋设的绝缘层上之矽黏性层、及一位于该矽黏性层上之含锗层；对该基板施以退火处理以使该含锗层与该含矽层能混合并形成一绝缘层上覆矽锗(SGOI)或一绝缘层上覆锗(GOI)。