离子注入方法、绝缘体上硅衬底及其制备方法与流程

本申请涉及半导体制备，具体地，涉及一种离子注入方法、绝缘体上硅衬底及其制备方法。

背景技术：

1、绝缘体上硅（silicon on insulator，soi）衬底是一种包括支撑衬底、绝缘层和顶层硅的半导体衬底结构。绝缘层位于支撑衬底与顶层硅之间。

2、soi衬底可以采用层转移工艺制备。例如，对供体晶圆进行离子注入，将供体晶圆与受体晶圆键合，再对键合后的晶圆结构进行剥离，以在受体晶圆一侧形成顶层硅。

3、相关离子注入工艺中，晶圆面内的注入状态存在不均匀的问题。晶圆面内的注入差异会影响后续层转移工艺形成的顶层硅厚度分布。

技术实现思路

1、本申请提供一种离子注入方法。将待处理晶圆承载于离子注入机的静电卡盘上，使用离子束以至少两个注入步骤对待处理晶圆进行离子注入。在相邻两个注入步骤之间，使待处理晶圆相对于静电卡盘沿周向转动，以使待处理晶圆的同一区域在不同注入步骤中依次受到静电卡盘的不同冷却区域的冷却作用。

2、本申请还提供一种绝缘体上硅衬底的制备方法。提供供体晶圆，以供体晶圆作为待处理晶圆，采用至少两个注入步骤并在相邻两个注入步骤之间使供体晶圆相对于静电卡盘沿周向转动的离子注入方法，对供体晶圆进行氢离子注入，形成注入层。将供体晶圆与受体晶圆键合，对键合后的结构进行热处理，使供体晶圆沿注入层剥离，在受体晶圆上形成顶层硅，得到绝缘体上硅衬底。

3、本申请还提供一种绝缘体上硅衬底。绝缘体上硅衬底包括支撑衬底、绝缘层和顶层硅，绝缘层位于支撑衬底与顶层硅之间。顶层硅由供体晶圆经氢离子注入、键合和剥离处理形成。氢离子注入以至少两个注入步骤进行，供体晶圆在注入步骤中承载于静电卡盘上。在相邻两个注入步骤之间，供体晶圆相对于静电卡盘沿周向转动，以使供体晶圆的同一区域在不同注入步骤中依次受到静电卡盘的不同冷却区域的冷却作用。供体晶圆在注入步骤中相对于静电卡盘所处的周向位置的数量根据多个阶次的角向谐波的幅值确定，多个阶次的角向谐波根据参考供体晶圆的多个测量位置的位置数据以及对应的热波值获得。周向位置的数量大于幅值超过预设阈值的角向谐波的最大阶次。完成氢离子注入后的供体晶圆的热波均一性小于或等于，热波均一性为注入后供体晶圆多个热波测量位置处的热波值的样本标准差与平均值之比，以百分数表示。顶层硅的厚度均一性小于，厚度均一性为顶层硅多个厚度测量位置处的厚度的最大值与最小值之差。

4、本申请实施方式中，在相邻两个注入步骤之间使待处理晶圆相对于静电卡盘沿周向转动，使同一晶圆区域在不同注入步骤中依次受到静电卡盘不同冷却区域的冷却作用，能够减小固定冷却空间差异持续作用于同一区域所产生的影响，从而有利于改善晶圆面内注入状态的均匀性，并改善层转移后顶层硅的厚度分布。进一步根据参考晶圆多个测量位置的位置数据和对应的热波值获得多个阶次的角向谐波，可以反映热波空间分布沿周向的变化特征。根据角向谐波的幅值确定周向位置数量，并使周向位置数量大于幅值超过预设阈值的角向谐波的最大阶次，可以使分步注入采用的周向位置数量与所获得的角向空间变化特征相对应。

1.一种离子注入方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的离子注入方法，其特征在于，所述离子注入方法还包括：

3.根据权利要求2所述的离子注入方法，其特征在于，所述周向位置的数量比所述多个阶次的角向谐波中幅值超过所述预设阈值的角向谐波的最大阶次大1。

4.根据权利要求2所述的离子注入方法，其特征在于，沿周向相邻的两个所述周向位置之间的角度间隔为与所述周向位置的数量的比值。

5.根据权利要求1所述的离子注入方法，其特征在于，在所述注入步骤中，所述待处理晶圆与所述静电卡盘保持相对位置不变。

6.根据权利要求1所述的离子注入方法，其特征在于，所述待处理晶圆在所述注入步骤中相对于所述静电卡盘所处的周向位置的数量为3。

7.一种绝缘体上硅衬底的制备方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的绝缘体上硅衬底的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：

9.根据权利要求8所述的绝缘体上硅衬底的制备方法，其特征在于，所述供体晶圆在所述注入步骤中相对于所述静电卡盘所处的周向位置包括至少两个周向位置，沿周向相邻的两个所述周向位置之间的角度间隔为与所述周向位置的数量的比值。

10.根据权利要求7所述的绝缘体上硅衬底的制备方法，其特征在于，所述供体晶圆与所述受体晶圆的键合为低温亲水性键合。

11.一种绝缘体上硅衬底，其特征在于，包括支撑衬底、绝缘层和顶层硅，所述绝缘层位于所述支撑衬底与所述顶层硅之间，其中，