DE102007033449A1 - Semiconductor wafer for use as donor wafer, has layer structure that stands under course or compression stress and another layer structure compensates tension with compression stress or tensile stress - Google Patents

Semiconductor wafer for use as donor wafer, has layer structure that stands under course or compression stress and another layer structure compensates tension with compression stress or tensile stress Download PDF

Info

Publication number
DE102007033449A1
DE102007033449A1 DE102007033449A DE102007033449A DE102007033449A1 DE 102007033449 A1 DE102007033449 A1 DE 102007033449A1 DE 102007033449 A DE102007033449 A DE 102007033449A DE 102007033449 A DE102007033449 A DE 102007033449A DE 102007033449 A1 DE102007033449 A1 DE 102007033449A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer structure
layer
semiconductor wafer
silicon
donor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102007033449A
Other languages
German (de)
Inventor
Manfred Dr. Reiche
Ulrich Prof. Dr. Gösele
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siltronic AG
Original Assignee
Siltronic AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siltronic AG filed Critical Siltronic AG
Priority to DE102007033449A priority Critical patent/DE102007033449A1/en
Publication of DE102007033449A1 publication Critical patent/DE102007033449A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02126Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC
    • H01L21/0214Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC the material being a silicon oxynitride, e.g. SiON or SiON:H
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02164Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/762Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/7624Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
    • H01L21/76251Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30Technical effects
    • H01L2924/35Mechanical effects
    • H01L2924/351Thermal stress
    • H01L2924/3511Warping

Abstract

The semiconductor wafer has a substrate (1) having a substrate material. The layer structure (2) stands under a course or a compression stress and another layer structure compensates tension with compression stress or tensile stress. The substrate material is silicon. The latter layer structure contains a layer, which has a silicon oxide, a silicon oxynitride or a silicon nitride standing under compression stress. The former layer structure has a silicon germanium layer standing under tensile stress. The former layer structure has a gallium arsenide layer standing under tensile stress. An independent claim is also included for a method for producing a semiconductor wafer.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiterscheibe mit Schichtaufbau, die sich insbesondere als Donorscheibe zum Verbinden mit einer zweiten Halbleiterscheibe im Rahmen eines Schichttransfer-Verfahrens eignet.The The present invention relates to a semiconductor wafer having a layer structure, in particular as Donorscheibe for connecting to a second Semiconductor wafer in the context of a layer transfer method is suitable.

Im Stand der Technik sind Halbleitersubstrate bekannt, die durch Verbinden einer Donorscheibe (engl. „donor wafer") mit einer Trägerscheibe (engl. „handle wafer") und nachfolgendes Entfernen des größten Teils der Dicke der Donorscheibe hergestellt werden. Dadurch wird eine dünne oberflächliche Schicht der Donorscheibe auf die Trägerscheibe übertragen. In vielen Fällen weist die Donorscheibe an der mit der Trägerscheibe zu verbindenden Oberfläche eine Schichtstruktur auf, wobei durch das genannte Verfahren eine oder mehrere der Schichten von der Donorscheibe auf die Trägerscheibe übertragen werden (Schichttransfer, engl. „layer transfer"). Beispielsweise werden sSOI- und SGOI-Substrate („strained silicon an insulator” bzw. „silicon-germanium an insulator") auf diese Weise hergestellt. sSOI-Substrate und SGOI-Substrate zeichnen sich durch eine elektrisch isolierende Schicht oder ein elektrisch isolierendes Trägermaterial aus. Im Fall eines sSOI-Substrats steht ein dünne, einkristalline, verspannte Siliciumschicht („strained silicon") in direktem Kontakt zum Isolator. Ein SGOI-Substrat weist dagegen auf dem Isolator eine Schicht oder mehrere Schichten auf, die Silicium und Germanium in einer vorgegebenen Zusammensetzung (SixGe1-x mit 0 < x < 1) enthält bzw. enthalten. Diese Schicht oder diese Schichten insgesamt werden im Folgenden auch als „Silicium-Germanium-Schicht" bezeichnet. Auf der Oberfläche der Silicium-Germanium-Schicht kann wiederum eine dünne, einkristalline, verspannte Siliciumschicht aufgebracht werden.Semiconductor substrates are known in the art which are made by bonding a donor wafer to a handle wafer and then removing most of the thickness of the donor sheet. As a result, a thin superficial layer of the donor disk is transferred to the carrier disk. In many cases, the donor disc has a layer structure on the surface to be bonded to the carrier disk, whereby one or more of the layers are transferred from the donor disk to the carrier disk by said method (layer transfer, for example) and SGOI substrates ("strained silicon an insulator" or "silicon germanium an insulator") produced in this way. sSOI substrates and SGOI substrates are characterized by an electrically insulating layer or an electrically insulating substrate. In the case of a sSOI substrate, a thin, single-crystalline, strained silicon layer is in direct contact with the insulator, while an SGOI substrate has one or more layers on the insulator, silicon and germanium in a given composition (Si x Ge 1-x with 0 <x <1). This layer or these layers as a whole are also referred to below as "silicon-germanium layer". In turn, a thin, monocrystalline, strained silicon layer can be applied to the surface of the silicon-germanium layer.

Ein derartiges Verfahren zur Herstellung einer sSOI-Scheibe ist beispielsweise in US2005/0070070A1 beschrieben: Auf einer Silicium-Germanium-Donorscheibe wird eine dünne, verspannte Silicium-Schicht abgeschieden und auf eine Trägerscheibe übertragen. Die Trägerscheibe oder die Donorscheibe oder beide tragen an der zu verbindenden Oberfläche eine elektrisch isolierende Schicht, die beispielsweise aus Siliciumoxid, Siliciumnitrid oder Aluminiumnitrid besteht. Durch Verbinden der beiden Scheiben und Entfernen des größten Teils der Donorscheibe wird die verspannte Siliciumschicht auf die Trägerscheibe übertragen und so eine sSOI-Scheibe hergestellt.Such a method for producing a sSOI disk is, for example, in US2005 / 0070070A1 On a silicon germanium donor disk, a thin, strained silicon layer is deposited and transferred to a carrier disk. The carrier disk or the donor disk or both bear on the surface to be bonded an electrically insulating layer, which consists for example of silicon oxide, silicon nitride or aluminum nitride. By connecting the two disks and removing most of the donor disk, the strained silicon layer is transferred to the carrier disk to produce a sSOI disk.

Ein wesentlicher Schritt des genannten Verfahrens ist das Verbinden (engl. „bonding") der Donorscheibe mit der Trägerscheibe. Dafür ist es erforderlich, die Oberflächen beider Scheiben miteinander in (atomaren) Kontakt zu bringen. Das erfordert einerseits eine gute „geometrische" Ebenheit und geringe Rauhigkeit der Scheibenoberflächen, die durch einen zuvor durchgeführten Polierprozess erreicht werden kann. Dadurch und durch bekannte Maßnahmen zur Konditionierung der Oberflächen kann die Bondverbindung infolge von Adhäsion bei Raumtemperatur im wesentlichen gewährleistet werden. Durch eine nachfolgende Wärmebehandlung (Bond-Anneal) werden die atomaren Bindungen an der Grenzfläche zu stabilen chemischen Bindungen transformiert. Beispielsweise werden Si-O-Bindungen an der Grenzfläche ausgebildet, wenn zwei Silicium- oder Siliciumoxid-Oberflächen oder eine Silicium- und eine Siliciumoxid-Oberfläche hydrophil gebondet werden. Daraus resultiert die Erhöhung der Grenzflächen- oder Bondenergie.One An essential step of said method is the joining (English: "bonding") of the donor disc with the carrier disc. This requires the surfaces of both Bring slices together in (atomic) contact. That requires on the one hand a good "geometric" flatness and low Roughness of the disc surfaces by a previously performed polishing process can be achieved. Thereby and by known measures for conditioning the surfaces The bond may be due to adhesion at room temperature be ensured substantially. By a subsequent Heat treatment (bond anneal) become the atomic bonds transformed at the interface to stable chemical bonds. For example, Si-O bonds become at the interface formed when two silicon or silicon oxide surfaces or a silicon and a silicon oxide surface hydrophilic be bonded. This results in an increase of the interfacial or bonding energy.

Es geschieht jedoch häufig, dass die Verbindung zwischen den beiden Scheiben zumindest stellenweise wieder aufreißt. Dieser als „Debonding" bezeichnete Effekt wurde insbesondere bei Donorscheiben mit einer oberflächlichen Schichtstruktur beobachtet, beispielsweise bei Siliciumscheiben, die eine Silicium-Germanium-Pufferschicht und eine darauf abgeschiedene verspannte Siliciumschicht tragen. Wird das unter dem Namen „Smart Cut" bekannte Verfahren angewandt, bei dem in der Donorscheibe zunächst durch Implantation von Wasserstoffionen oder anderen Ionen leichter Gase eine Trennschicht erzeugt, danach die Donorscheibe mit der Trägerscheibe verbunden und danach die Donorscheibe durch eine Wärmebehandlung an der Trennschicht gespalten wird, so führt das lokale „Debonding" dazu, dass beim Schichttransfer unter der übertragenen Schicht Blasen entstehen (engl. „blistering"). Solche Blasen können bei der weiteren Prozessierung aufreißen und zu Löchern in der dünnen Schicht und damit zu unbrauchbaren Bereichen auf der Scheibe führen. Im Extremfall reißt die Verbindung zwischen beiden gebondeten Scheiben ganz auf.It However, often happens that the connection between the at least in places rips open again. This effect, called "debonding", became particular for donor discs with a superficial layer structure observed, for example, in silicon wafers, the silicon-germanium buffer layer and carry a strained silicon layer deposited thereon. Will the procedure known as "Smart Cut" applied, in which in the donor disc first by implantation of Hydrogen ions or other ions of light gases a separation layer then the donor disc with the carrier disc and then the donor disk by a heat treatment is split at the separation layer, so the local "debonding" leads to that during layer transfer under the transferred Layer of bubbles are created (English "blistering"). Such bubbles can rupture during further processing and to holes in the thin layer and so on lead to unusable areas on the disc. In extreme cases tears the connection between both bonded discs completely up.

Es stellte sich daher die Aufgabe, das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur Übertragung von Schichten von einer Donorscheibe auf eine Trägerscheibe so zu verbessern, dass eine stabile Verbindung zwischen der Donorscheibe und der Trägerscheibe hergestellt werden kann und der als Debonding bezeichnete Effekt nicht mehr auftritt.It Therefore, the task, known from the prior art Method of transferring layers from a donor sheet on a carrier disk to improve so that a stable Connection between the donor disc and the carrier disc can be made and the so-called debonding effect no longer occurs.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Halbleiterscheibe, umfassend
ein Substrat 1 bestehend aus einem Substratmaterial,
einen ersten auf dem Substrat abgeschiedenen Schichtaufbau 2, der wenigstens eine erste Schicht 23 bestehend aus einem ersten Material enthält, das vom Substratmaterial verschieden ist,
und einen auf dem ersten Schichtaufbau 2 erzeugten zweiten Schichtaufbau enthaltend wenigstens eine zweite Schicht 3 bestehend aus einem zweiten Material,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schichtaufbau 2 unter einer Zug- oder Druckspannung steht und der zweite Schichtaufbau diese Spannung durch eine Druck- oder Zugspannung wenigstens teilweise kompensiert.
This object is achieved by a semiconductor wafer comprising
a substrate 1 consisting of a substrate material,
a first deposited on the substrate layer structure 2 , the at least one first layer 23 consisting of a first material different from the substrate material,
and one on the first layer construction 2 produced second layer structure containing at least one second layer 3 consisting of a second material,
characterized in that the first layer structure 2 is under a tensile or compressive stress and the second layer structure, this tension by a compressive or tensile stress at least partially compensated.

Es hat sich herausgestellt, dass ein Debonding wirkungsvoll vermieden werden kann, wenn eine derartige Halbleiterscheibe als Donorscheibe verwendet wird.It It has been proven that debonding is effectively avoided can be, if such a semiconductor wafer as Donorscheibe is used.

Daher bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe, die eine Trägerscheibe, eine erste Schicht bestehend aus einem ersten Material und eine zwischen der Trägerscheibe und der ersten Schicht liegende zweite Schicht bestehend aus einem zweiten Material umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte in der angegebenen Reihenfolge umfasst:

  • a) Bereitstellung einer Donorscheibe, wobei als Donorscheibe eine Halbleiterscheibe der oben beschriebenen Art verwendet wird,
  • b) Verbinden der Oberfläche des zweiten Schichtaufbaus der Donorscheibe mit einer Trägerscheibe unter Ausbildung einer Bond-Grenzfläche und
  • c) thermische Behandlung der verbundenen Donorscheibe und Trägerscheibe,
wobei die während der thermischen Behandlung an der Bond-Grenzfläche auftretenden Scherkräfte kleiner sind als die über die Bond-Grenzfläche zwischen Donorscheibe und Trägerscheibe wirkenden Bondkräfte.Therefore, the invention also relates to a method for producing a semiconductor wafer, which comprises a carrier wafer, a first layer consisting of a first material and a second layer lying between the carrier wafer and the first layer consisting of a second material, the method comprising the following steps in the order given includes:
  • a) provision of a donor disk, wherein a semiconductor disk of the type described above is used as the donor disk,
  • b) bonding the surface of the second layer structure of the donor disk with a carrier disk to form a bonding interface and
  • c) thermal treatment of the bonded donor disk and carrier disk,
wherein the shear forces occurring during the thermal treatment at the bond interface are smaller than the bond forces acting across the bond interface between the donor disk and the carrier disk.

Vorzugsweise bedecken der erste und zweite Schichtaufbau jeweils mindestens 90% der ebenen Fläche auf einer Seite der als Donorscheibe eingesetzten Halbleiterscheibe. Besonders bevorzugt ist, dass der erste und zweite Schichtaufbau jeweils die gesamte ebene Fläche auf einer Seite der Halbleiterscheibe bedecken. Ebenso ist es bevorzugt, dass der zweite Schichtaufbau die im ersten Schichtaufbau herrschende Spannung zu wenigstens 20%, besonders bevorzugt zu wenigstens 50% oder sogar zu wenigstens 80% kompensiert. Dies bedeutet allgemein, dass die Spannungen im ersten und zweiten Schichtaufbau entgegengesetzte Vorzeichen haben und im Besonderen, dass der Betrag der Spannung bei entgegen gesetztem Vorzeichen im zweiten Schichtaufbau vorzugsweise wenigstens 20, 50 oder 80% des Betrags der im ersten Schichtaufbau herrschenden Spannung beträgt.Preferably each cover at least 90% of the first and second layers the flat surface on one side of the donor disk used semiconductor wafer. It is particularly preferred that the first and second layer structure in each case the entire flat surface cover on one side of the semiconductor wafer. Likewise, it is preferable the second layer structure is that which prevails in the first layer structure Stress of at least 20%, more preferably at least 50% or even at least 80% compensated. This generally means the voltages in the first and second layer structures have opposite signs and in particular, that counteracts the amount of tension at set sign in the second layer structure preferably at least 20, 50 or 80% of the amount of money in the first shift Voltage is.

Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures

1 veranschaulicht die konkave Verbiegung einer Halbleiterscheibe, die durch eine unter Zugspannung stehende Schicht verursacht wird. 1 illustrates the concave bending of a semiconductor wafer caused by a tensile stress layer.

2 veranschaulicht die konvexe Verbiegung einer Halbleiterscheibe, die durch eine unter Druckspannung stehende Schicht verursacht wird. 2 illustrates the convex bending of a semiconductor wafer caused by a compressive stress layer.

3 zeigt eine Halbleiterscheibe mit einem ersten Schichtaufbau entsprechend dem Stand der Technik. 3 shows a semiconductor wafer with a first layer structure according to the prior art.

4 zeigt, wie sich der Bow der in 3 gezeigten Halbleiterscheibe im Laufe einer thermischen Behandlung verändert. 4 shows how the bow of the in 3 shown semiconductor wafer changed during a thermal treatment.

5 zeigt eine erfindungsgemäße Halbleiterscheibe mit einem ersten Schichtaufbau umfassend eine erste Schicht und einen zweiten Schichtaufbau umfassend eine zweite Schicht. 5 shows a semiconductor wafer according to the invention with a first layer structure comprising a first layer and a second layer structure comprising a second layer.

6 zeigt, wie sich der Bow der in 5 gezeigten Halbleiterscheibe im Laufe einer thermischen Behandlung verändert. 6 shows how the bow of the in 5 shown semiconductor wafer changed during a thermal treatment.

7 zeigt das Spannungsverhalten von drei unterschiedlichen Siliciumoxiden und Siliciumoxynitriden. 7 shows the voltage behavior of three different silicon oxides and silicon oxynitrides.

Ausführliche Beschreibung der ErfindungDetailed description of invention

Es hat sich gezeigt, dass Donorscheiben, die an der zu bondenden Oberfläche einen Schichtaufbau 2 aufweisen (13), in der Regel nicht eben, sondern gekrümmt sind. Dies kann mehrere Ursachen haben: Eine Ursache besteht darin, dass die Schicht oder Schichten in der Regel bei hohen Temperaturen auf dem Substrat 1 der Donorscheibe durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) abgeschieden werden. Beim nachfolgenden Abkühlen der Donorscheibe führen unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten des Substrats 1 und des Schichtaufbaus 2 dazu, dass in dem Schichtaufbau 2 eine Zug- oder Druckspannung erzeugt wird, sodass sich die Donorscheibe krümmt. Außerdem gibt es Schichten, die bereits beim Aufwachsen unter einer mechanischen Spannung stehen.It has been shown that Donorscheiben, which at the surface to be bonded a layer structure 2 exhibit ( 1 - 3 ), usually not flat, but curved. This can have several causes: One cause is that the layer or layers is usually at high temperatures on the substrate 1 the donor disc are deposited by chemical vapor deposition (CVD). Upon subsequent cooling of the donor disk, different thermal expansion coefficients of the substrate result 1 and the layer structure 2 to that in the layer construction 2 a tensile or compressive stress is generated so that the donor disc curves. In addition, there are layers that are already growing under a mechanical tension.

Wenn z. B. eine oder mehrere Silicium-Germanium-Pufferschichten 21, 22 bei erhöhter Temperatur auf einem Silicium-Substrat 1 abgeschieden wird, so stehen die Silicium-Germanium-Pufferschichten 21, 22 nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur unter Zugspannung und übt eine Druckspannung auf die Donorscheibe aus (1). Dies ist in erster Linie eine Folge des höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Silicium-Germanium verglichen mit reinem Silicium.If z. B. one or more silicon-germanium buffer layers 21 . 22 at elevated temperature on a silicon substrate 1 is deposited, so are the silicon-germanium buffer layers 21 . 22 after cooling to room temperature under tension and exerts a compressive stress on the donor disk ( 1 ). This is primarily due to the higher thermal expansion coefficient of silicon germanium compared to pure silicon.

Aufgrund der mechanischen Spannungen kommt es zu einer Deformation (Verbiegung) der Donorscheibe entsprechend der Gleichung

Figure 00060001
Due to the mechanical stresses, there is a deformation (bending) of the donor disk according to the equation
Figure 00060001

Hierbei sind R der Krümmungsradius der Donorscheibe (in m), σi die durch die Schichten i induzierten Spannungen (in Pa), ti die Dicken der Schichten i (in m), h die Dicke der Donorscheibe (in m), E der Elastizitätsmodul der Donorscheibe (in N/m2) und ν die Poisson-Zahl (dimensionslos). Diese Gleichung ermöglicht die Umrechnung zwischen der messbaren Krümmung einer Donorscheibe und der im Schichtaufbau herrschenden mechanischen Spannung.Here, R is the radius of curvature of the donor disk (in m), σ i the stresses induced by the layers i (in Pa), t i the thicknesses of the layers i (in m), h the thickness of the donor disk (in m), E the Modulus of elasticity of the donor disc (in N / m 2 ) and ν the Poisson number (dimensionless). This equation allows the conversion between the measurable curvature of a donor disk and the mechanical stress prevailing in the layer structure.

Je nach auftretenden Spannungen erfolgt die Krümmung konkav (1, im Fall eines unter Zugspannung stehenden Schichtaufbaus 2) oder konvex (2, im Fall eines unter Druckspannung stehenden Schichtaufbaus 2).Depending on the occurring stresses, the curvature is concave ( 1 in the case of a tensile layer construction 2 ) or convex ( 2 , in the case of a stressed layer structure 2 ).

Die durch die Spannungen hervorgerufene Verbiegung der Donorscheibe kann mit Hilfe des Bow quantifiziert werden, der die Höhe der durch die Scheibe dargestellten Kugelkappe beschreibt. Eine exakte Definition des Parameters „Bow" findet sich in der SEMI-Norm MF534 . Positive Bow-Werte beschreiben eine konvexe Verformung, negative Werte eine konkave Verformung, wobei die Blickrichtung für die Entscheidung zwischen einer konvexen oder konkaven Verformung immer zu der den Schichtaufbau 2 tragenden Seite der Donorscheibe gerichtet ist (d. h. in 1 und 2 von oben auf die Scheibe). Der Bow kann mit den in der Halbleiterindustrie gängigen Geometrie-Meßgeräten einfach bestimmt werden.The distortion of the donor disc caused by the stresses can be quantified with the aid of the bow, which describes the height of the ball cap represented by the disc. An exact definition of the parameter "Bow" can be found in the SEMI standard MF534 , Positive bow values describe a convex deformation, negative values a concave deformation, whereby the viewing direction for the decision between a convex or a concave deformation always refers to the layer structure 2 bearing side of the donor disk is directed (ie in 1 and 2 from above on the disc). The bow can be easily determined with the commonly used in the semiconductor industry geometry gauges.

Wird eine solche Donorscheibe mit einer Trägerscheibe gebondet, so kann der vorhandene Bow der Donorscheibe bis zu einem gewissen Grad durch eine Verbiegung der Trägerscheibe ausgeglichen werden, d. h. nach Zusammenbringen beider Scheiben bei Raumtemperatur bleiben sie aneinander haften. Es kann jedoch passieren, dass die Spannungen im Schichtaufbau und damit der Bow der Donorscheibe während einer anschließenden Wärmebehandlung, wie sie z. B. zum Erhöhung der Bondstärke durchgeführt wird, weiter zunehmen. An der Bond-Grenzfläche werden dadurch Scherkräfte wirksam. Übersteigen während der thermischen Behandlung bei irgendeiner Temperatur diese Scherkräfte die jeweils über die Bond-Grenzfläche hinweg wirkenden Bondkräfte, so reißt die Verbindung zwischen Donor- und Trägerscheibe entlang der Bond-Grenzfläche teilweise oder ganz auf, d. h. das oben beschriebene Problem des Debonding tritt auf.Becomes bonded such a donor disk with a carrier disk, so the existing bow of the donor disk can to a certain extent Degree compensated by a deflection of the carrier disc be, d. H. after bringing both slices together at room temperature they stick to each other. However, it can happen that the Stresses in the layer structure and thus the bow of the donor disk during a subsequent heat treatment, as they z. B. performed to increase the bond strength will continue to increase. At the bond interface thereby become Shearing forces effective. Exceeding during the thermal treatment at any temperature these shear forces each acting across the bonding interface Bond forces, so tears the connection between donor and Carrier disk along the bond interface partially or completely, d. H. the problem of debonding described above occurs.

Besteht die Donorscheibe beispielsweise, wie in 3 dargestellt, aus einem Silicium-Substrat 1 mit einem ersten Schichtaufbau 2 bestehend aus einer oder mehreren Silicium-Germanium-Pufferschichten 21, 22 und einer dünnen verspannten Silicium-Schicht 23 (die „erste Schicht"), so stehen die Silicium-Germanium-Schichten unter einer Zugspannung, die zu einer konkaven Verbiegung der Donorscheibe führt. In 4 ist dargestellt, wie sich eine derartige Donorscheibe im Laufe einer thermischen Behandlung verhält, bei der die Donorscheibe schrittweise auf 850°C aufgeheizt, auf dieser Temperatur gehalten und schließlich wieder auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Dargestellt ist das Verhalten einer Donorscheibe, die nicht mit einer Trägerscheibe verbunden ist, der Temperaturzyklus entspricht aber einem typischen Bond-Anneal. Das negative Vorzeichen des Bow zeigt eine konkave Verformung an. Die Pfeile geben die Richtung des Temperaturzyklus an. Zunächst wird die Donorscheibe von Raumtemperatur auf 300°C aufgeheizt (offener Kreis, o), dann auf 300°C gehalten (gefülltes, nach oben zeigendes Dreieck, Δ), auf 600°C aufgeheizt (offenes Quadrat, ☐), auf 600°C gehalten (gefülltes, nach links zeigendes Dreieck, ⨞) und schließlich bis auf 850°C weiter aufgeheizt (offene Raute, ♢). Nach einer Haltephase auf 850°C (offenes, nach unten zeigendes Dreieck) wird die Donorscheibe wieder auf Raumtemperatur abgekühlt (gefüllter Kreis, ⦁). Es zeigt sich, dass der Bow der Donorscheibe beim Aufheizen zunächst leicht abnimmt, ab ca. 700°C und insbesondere während der Haltephase auf 850°C aber deutlich zunimmt. Diese Entwicklung setzt sich beim Abkühlen weiter fort, bis eine Temperatur von etwa 450°C erreicht ist. Beim weiteren Abkühlen bleibt der Bow konstant. Im Laufe der gesamten thermischen Behandlung nimmt der Bow von etwa –75 μm auf einen Wert von etwa –130 μm zu.For example, if the donor disk exists as in 3 represented by a silicon substrate 1 with a first layer structure 2 consisting of one or more silicon-germanium buffer layers 21 . 22 and a thin strained silicon layer 23 (the "first layer"), the silicon-germanium layers are under a tensile stress which leads to a concave bending of the donor disk 4 It is shown how such a donor disk behaves in the course of a thermal treatment in which the donor disk is gradually heated to 850 ° C, maintained at this temperature and finally cooled back to room temperature. Shown is the behavior of a donor disk that is not connected to a carrier disk, but the temperature cycle corresponds to a typical bond anneal. The negative sign of the bow indicates a concave deformation. The arrows indicate the direction of the temperature cycle. First, the donor disc is heated from room temperature to 300 ° C (open circle, o), then maintained at 300 ° C (filled, upward triangle, Δ), heated to 600 ° C (open square, ☐), to 600 ° C (filled, pointing to the left triangle, ⨞) and finally heated up to 850 ° C (open diamond, ♢). After a holding phase at 850 ° C (open triangle pointing downwards) the donor becomes disc cooled down to room temperature (filled circle, ⦁). It turns out that the bow of the donor disc initially decreases slightly during heating, but increases significantly from about 700 ° C and especially during the holding phase to 850 ° C. This development continues on cooling until a temperature of about 450 ° C is reached. Upon further cooling, the bow remains constant. Over the course of the entire thermal treatment, the bow increases from about -75 μm to a value of about -130 μm.

Wird eine derart verformte Donorscheibe mit einer Trägerscheibe verbunden, um die dünne verspannte Silicium-Schicht 23 (in der Regel mit einer Isolatorschicht versehen) auf die Trägerscheibe zu übertragen, so führt die weitere Verbiegung der Donorscheibe während des Bond-Anneals zu den oben genannten Problemen.When such a deformed donor disk is bonded to a carrier disk, around the thin strained silicon layer 23 (usually provided with an insulator layer) to transfer to the carrier disk, so the further bending of the donor disk during the Bond Anneals to the above problems.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die Abscheidung eines zweiten, unter einer Druckspannung stehenden Schichtaufbaus gelöst, der die Zugspannung, unter der der erste Schichtaufbau steht, weitestgehend kompensiert, sodass es zu keiner nennenswerten Verbiegung der Halbleiterscheibe kommt.According to the invention this problem by the deposition of a second, under one Stress-voltage layer structure solved, the Tensile stress, under which the first layer structure is, as far as possible compensated, so that there is no significant bending of the semiconductor wafer comes.

In Abhängigkeit von der durchzuführenden thermischen Behandlung, von der dabei auftretenden Entwicklung der Spannungszustände im ersten Schichtaufbau der Donorscheibe einerseits und der Bondkräfte zwischen Donor- und Trägerscheibe andererseits wird der zweite Schichtaufbau hinsichtlich Material, Schichtdicke und ggf. Kombination der Schichten so gewählt, dass einer oder mehrere der nachfolgend genannten Effekte erzielt werden:

  • 1. Die Spannung, unter der der erste Schichtaufbau steht, wird bei Raumtemperatur weitgehend durch die Spannung kompensiert, die im zweiten Schichtaufbau herrscht, d. h. der Bow der Donorscheibe bei Raumtemperatur wird durch den zweiten Schichtaufbau verringert. Dies bedeutet, dass der Ausgangspunkt der in 4 dargestellten Kurve durch die Aufbringung des zweiten Schichtaufbaus in die Nähe der Null-Linie verschoben wird.
  • 2. Die Änderung des Spannungszustands des ersten Schichtaufbaus während der Aufheizphase einer nach dem Verbinden der Donorscheibe mit einer Trägerscheibe erfolgenden thermischen Behandlung wird durch den zweiten Schichtaufbau weitgehend kompensiert, sodass der Bow während der Aufheizphase im Wesentlichen konstant bleibt. In einer Darstellung analog 4 würde sich dies in einem flachen Verlauf der Kurve in der Aufheizphase widerspiegeln.
  • 3. Die Hysterese der Aufheiz- und Abkühlkurve, wie sie 4 zeigt, wird weitgehend vermieden. Verstärkt sich im Laufe einer gesamten thermischen Behandlung die im ersten Schichtaufbau herrschende Zugspannung (wie in 4 gezeigt) oder nimmt eine im ersten Schichtaufbau herrschende Druckspannung ab, so ist zur Kompensation ein Material oder eine Kombination von Materialien für den zweiten Schichtaufbau erforderlich, bei dem bzw. bei denen der gegenteilige Effekt auftritt: Bei derselben thermischen Behandlung muss eine im zweiten Schichtaufbau herrschende Zugspannung abnehmen oder eine darin herrschende Druckspannung zunehmen. Entsprechendes gilt im umgekehrten Fall: Verstärkt sich im Laufe einer gesamten thermischen Behandlung eine im ersten Schichtaufbau herrschende Druckspannung oder nimmt eine im ersten Schichtaufbau herrschende Zugspannung ab, so ist sind Materialien für den zweiten Schichtaufbau erforderlich, bei denen eine in den Materialien herrschende Druckspannung abnimmt oder eine darin herrschende Zugspannung zunimmt. Dieser Effekt zeigt sich in einer Darstellung analog zu 4 darin, dass die Kurven der Aufheiz- und Abkühlphase weniger stark voneinander abweichen oder im Idealfall sogar zusammenfallen.
Depending on the thermal treatment to be carried out, on the development of the stress states in the first layer structure of the donor disk on the one hand, and on the bond forces between donor and carrier disk on the other hand, the second layer structure is selected with regard to material, layer thickness and possibly combination of the layers such that one or more several of the following effects can be achieved:
  • 1. The stress at which the first layer structure is located is largely compensated at room temperature by the tension prevailing in the second layer structure, ie the bow of the donor disk at room temperature is reduced by the second layer structure. This means that the starting point of in 4 is shifted by the application of the second layer structure in the vicinity of the zero line.
  • 2. The change in the stress state of the first layer structure during the heating phase of a heat treatment following the bonding of the donor disk to a carrier disk is largely compensated by the second layer structure, so that the bow remains substantially constant during the heating phase. In a representation analog 4 this would be reflected in a flat course of the curve in the warm-up phase.
  • 3. The hysteresis of the heating and cooling curve, as it 4 shows is largely avoided. In the course of an entire thermal treatment, the tensile stress prevailing in the first layer structure (as in FIG 4 shown) or decreases a pressure prevailing in the first layer structure, a material or a combination of materials for the second layer structure is required for compensation in which or in which the opposite effect occurs: In the same thermal treatment must prevail in the second layer structure Remove tension or increase a compressive stress prevailing in it. The same applies in the opposite case: If, during the course of a complete thermal treatment, a compressive stress prevailing in the first layer structure increases or a tensile stress prevailing in the first layer structure decreases, materials for the second layer structure are required in which a compressive stress prevailing in the materials decreases or a tension prevailing in it increases. This effect is shown in a representation analogous to 4 in that the curves of the heating and cooling phases deviate less from each other, or ideally even collapse.

Welchen der genannte Effekte im Einzelfall größere oder kleinere Bedeutung zukommt, hängt, wie bereits erwähnt, davon ab, wie sich einerseits die Spannungszustände im ersten Schichtaufbau und andererseits die Bondkräfte während der thermischen Behandlung entwickeln. Nimmt beispielsweise die Bondkraft schon bei niedrigen Temperaturen sehr stark zu, ohne dass sich die Spannungszustände im ersten Schichtaufbau wesentlich verändern, so kommt dem oben unter 1. beschriebenen Effekt die größte Bedeutung zu. In diesem Fall müssen also in erster Linie Materialien für den zweiten Schichtaufbau gewählt werden, die bei Raumtemperatur die im ersten Schichtaufbau herrschenden Spannungen kompensieren, wobei die Entwicklung der Spannungen während der thermischen Behandlung keine große Rolle mehr spielt. Nimmt dagegen der Bow einer Donorscheibe, die nur den ersten Schichtaufbau trägt, beim Aufheizen so stark zu, dass die Scherkräfte während des Aufheizens die Bondkräfte übersteigen, sodass es zum Debonding kommt, ist in erster Linie darauf zu achten, dass der zweite Schichtaufbau den oben unter 2. beschriebenen Effekt erzielt. Ist die Hysterese das beherrschende Problem, so ist besonders auf den unter 3. beschriebenen Effekt zu achten. Vorzugsweise werden die Materialien und Schichtdicken des zweiten Schichtaufbaus so gewählt, dass alle drei Effekte gleichzeitig erzielt werden.Which the effects mentioned in the individual case larger or smaller importance depends, as already mentioned, of how, on the one hand, the states of tension in the first layer structure and on the other hand, the bond forces during to develop the thermal treatment. Take the example Bonding force already very strong at low temperatures, without that the stress states in the first layer structure substantially change, so comes the effect described above under 1. the biggest importance too. In this case, need So primarily materials for the second layer structure be selected at room temperature in the first layer structure compensate for prevailing stresses, with the evolution of tensions during the thermal treatment no big Role plays more. Takes the bow of a donor disk, the only wearing the first layer structure, when heating so strong to that the shear forces during heating up the bond forces exceed, making it debonding First and foremost, make sure that the second layer construction the effect described above under 2. achieved. Is the hysteresis that dominant problem, so is particularly on the under 3. described Effect to be respected. Preferably, the materials and layer thicknesses of the second layer structure chosen so that all three effects simultaneously be achieved.

Die Kompensation der Spannungen in dieser Weise ist nur eine Kompensation der globalen Spannungen im gesamten Verbund der beiden Schichtaufbauten 2, 3 (5). Die Spannungsverhältnisse innerhalb der einzelnen Schichten werden hierdurch nicht geändert. 5 zeigt beispielhaft eine Donorscheibe bestehend aus einem Substrat 1 und einem ersten Schichtaufbau 2 bestehend aus zwei Silicium-Germanium-Pufferschichten 21, 22 und einer dünnen verspannten Siliciumschicht 23. Die Silicium-Germanium-Pufferschichten 21, 22 stehen unter einer Zugspannung. Diese Zugspannung wird durch den erfindungsgemäßen zusätzlichen zweiten Schichtaufbau kompensiert, der unter einer Druckspannung steht. In dem in 5 dargestellten Fall besteht der zweite Schichtaufbau ausschließlich aus einer zweiten Schicht 3, die unter Druckspannung steht. Der zweite Schichtaufbau kann jedoch erfindungsgemäß auch mehrere unterschiedliche Schichten umfassen, von denen zumindest eine unter einer Druckspannung steht, falls der erste Schichtaufbau 2 unter einer Zugspannung steht, und unter einer Zugspannung, falls der erste Schichtaufbau 2 unter einer Druckspannung steht. Der zweite Schichtaufbau muss insgesamt unter einer der im ersten Schichtaufbau herrschenden Spannung entgegen gesetzten Spannung stehen, um letztere zu kompensieren.The compensation of the voltages in this way is only a compensation of the global voltage in the entire composite of the two layer structures 2 . 3 ( 5 ). The stress conditions within the individual layers are not changed by this. 5 shows by way of example a donor disk consisting of a substrate 1 and a first layer structure 2 consisting of two silicon germanium buffer layers 21 . 22 and a thin strained silicon layer 23 , The silicon-germanium buffer layers 21 . 22 are under tension. This tensile stress is compensated by the additional second layer structure according to the invention, which is under a compressive stress. In the in 5 In the case illustrated, the second layer structure consists exclusively of a second layer 3 which is under compressive stress. However, according to the invention, the second layer structure may also comprise several different layers, of which at least one is under a compressive stress, if the first layer structure 2 under a tensile stress, and under a tensile stress, if the first layer structure 2 is under a compressive stress. Overall, the second layer structure must be below one of the voltages prevailing in the first layer structure in order to compensate for the latter.

Steht der erste Schichtaufbau unter einer Druckspannung, so ist für den zweiten Schichtaufbau zumindest ein Material erforderlich, das unter einer Zugspannung steht. Ist das Substratmaterial Silicium, so kann der zweite Schichtaufbau beispielsweise wenigstens eine Schicht enthalten, die aus einem unter Zugspannung stehenden Siliciumoxid, Siliciumoxynitrid oder Siliciumnitrid besteht. Unter Zugspannung stehende Siliciumoxide können beispielsweise durch thermische Behandlung einer siliciumhaltigen Oberfläche in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre hergestellt werden.Stands the first layer structure under a compressive stress, so is for the second layer construction requires at least one material that is under a tensile stress. Is the substrate material silicon, For example, the second layer structure may be at least one Containing a layer of silicon dioxide under tension, Silicon oxynitride or silicon nitride exists. Under tension standing silicon oxides, for example, by thermal Treatment of a silicon-containing surface in an oxygen-containing Atmosphere can be produced.

Steht der erste Schichtaufbau 2 dagegen unter einer Zugspannung, so ist für den zweiten Schichtaufbau zumindest ein Material erforderlich, das unter einer Druckspannung steht. Ist das Substratmaterial Silicium, so kann der zweite Schichtaufbau beispielsweise wenigstens eine Schicht enthalten, die aus einem unter Druckspannung stehenden Siliciumoxid oder Siliciumoxynitrid besteht. Besonders bevorzugt ist ein unter einer Druckspannung stehendes, durch chemische Gasphasenabscheidung erzeugtes nicht-stöchiometrisches Siliciumoxid. Typische auf Silicium abgeschiedene, unter Zugspannung stehende Schichten eines ersten Schichtaufbaus sind Silicium-Germanium-Schichten (ggf. mit einer direkt an die Silicium-Germanium-Schicht angrenzende erste Schicht bestehend aus verspanntem Silicium), Germanium-Schichten oder Galliumarsenid-Schichten sowie Kombinationen der genannten Schichten.Is the first layer structure 2 By contrast, under a tensile stress, so at least one material is required for the second layer structure, which is under a compressive stress. For example, if the substrate material is silicon, the second layer structure may include at least one layer consisting of a silicon oxide or silicon oxynitride under compressive stress. Particularly preferred is a non-stoichiometric silica produced by chemical vapor deposition under a compressive stress. Typical deposited on silicon, under tension layers of a first layer structure are silicon-germanium layers (possibly with a directly adjacent to the silicon-germanium layer first layer consisting of strained silicon), germanium layers or gallium arsenide layers and combinations of mentioned layers.

Besonders bevorzugt ist in beiden Fällen die Herstellung des zweiten Schichtaufbaus durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) und insbesondere durch plasmagestützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD). Durch eine entsprechende Wahl der Prozessbedingungen während der Abscheidung und der Zusammensetzung im ternären Phasendiagramm Silicium-Sauerstoff-Stickstoff lassen sich auf einem ersten Schichtaufbau, der auf einem im Wesentlichen aus Silicium bestehenden Substrat abgeschieden wurde, elektrisch isolierende Schichten abscheiden, die unter einer Zugspannung oder unter einer Druckspannung stehen: Unter Druckspannung stehen z. B. Siliciumoxynitride geeigneter Zusammensetzung sowie nicht-stöchiometrische Siliciumoxide geeigneter Zusammensetzung. Unter einer Zugspannung stehen dagegen generell Siliciumnitrid (SixNy), Siliciumoxynitride geeigneter Zusammensetzung sowie Siliciumoxide geeigneter Zusammensetzung.Particularly preferred in both cases is the production of the second layer structure by chemical vapor deposition (CVD) and in particular by plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD). By a suitable choice of the process conditions during the deposition and the composition in the ternary phase diagram silicon-oxygen-nitrogen can be deposited on a first layer structure, which was deposited on a substantially silicon substrate, electrically insulating layers under a tensile stress or under are a compressive stress: Under compressive stress z. As silicon oxynitrides of suitable composition and non-stoichiometric silicon oxides of suitable composition. By contrast, a tensile stress generally refers to silicon nitride (Si x N y ), silicon oxynitrides of suitable composition, and silicas of suitable composition.

Eine Alternative zu diesen Mischschichten sind Schichtaufbauten, die aus den Einzelschichten (SiO2 bzw. SixNy) aufgebaut sind. Dies hat den Vorteil, dass die Gesamt-Spannung des zweiten Schichtaufbaus durch die Wahl einer geeigneten Dicke der einzelnen Schichten sehr präzise eingestellt werden kann. Zusätzliche Vorteile dieser aus mehreren Einzelschichten bestehenden Schichtaufbauten sind beispielsweise bessere elektrische und präparative Eigenschaften (z. B. als Polierstop).An alternative to these mixed layers are layer constructions, which are composed of the individual layers (SiO 2 or Si x N y ). This has the advantage that the overall tension of the second layer structure can be set very precisely by choosing a suitable thickness of the individual layers. Additional advantages of these layered structures consisting of several individual layers are, for example, better electrical and preparative properties (eg as polishing stop).

Im Folgenden wird beispielhaft die Anwendung der Erfindung auf eine Donorscheibe zur Herstellung von sSOI-Substraten beschrieben:
Zur Herstellung von sSOI-Substraten durch den Transfer einer verspannten Siliciumschicht von einer Donorscheibe auf eine Trägerscheibe wird in der Regel eine Donorscheibe (5) verwendet, deren Substrat 1 aus Silicium besteht. Darauf werden eine oder mehrere Silicium-Germanium-Schichten 21, 22 und dann eine verspannte Siliciumschicht 23 (die „erste Schicht") abgeschieden. Erfindungsgemäß wird zur Kompensation der in diesem ersten Schichtaufbau 2 herrschenden Zugspannung ein zweiter Schichtaufbau mit wenigstens einer zweiten Schicht 3 erzeugt, der unter einer Druckspannung steht. Dafür eignen sich z. B. Siliciumoxynitride geeigneter Zusammensetzung sowie durch chemische Gasphasenabscheidung erzeugte, nicht-stöchiometrische Siliciumoxide geeigneter Zusammensetzung. Beispielhaft wurde auf einer Donorscheibe, die ohne den zweiten Schichtaufbau ein Verhalten gemäß 4 zeigt, mittels PECVD eine zweite Schicht 3 bestehend aus einem nicht-stöchiometrischen Siliciumoxid abgeschieden, wobei bei der Abscheidung folgende Bedingungen gewählt wurden:
Temperatur T = 350°C
Druck p = 100 Pa
RF-Leistung PRF = 40 W
Fluss SiH4 = 20 sccm (Standard-Kubikzentimeter pro Minute)
Fluss N2O = 700 sccm
Fluss Ar = 380 sccm
Abscheiderate: 120 nm/min
Schichtdicke d = 200 nm
Zusammensetzung: SiO1,7
Brechungsindex: n = 1,60
The following is an example of the application of the invention to a donor disk for the production of sSOI substrates:
For the preparation of sSOI substrates by the transfer of a strained silicon layer from a donor disk to a carrier disk is usually a donor disk ( 5 ), whose substrate 1 consists of silicon. Thereupon, one or more silicon-germanium layers are formed 21 . 22 and then a strained silicon layer 23 (the "first layer") is deposited in accordance with the invention 2 prevailing tensile stress a second layer structure with at least one second layer 3 generated, which is under a compressive stress. For z. As silicon oxynitrides of suitable composition and produced by chemical vapor deposition, non-stoichiometric silicon oxides of suitable composition. By way of example, a behavior on a donor disk without the second layer structure was determined 4 shows, by means of PECVD a second layer 3 consisting of a non-stoichiometric silicon oxide, wherein the deposition was carried out under the following conditions:
Temperature T = 350 ° C
Pressure p = 100 Pa
RF power P RF = 40 W
Flow SiH 4 = 20 sccm (standard cubic centimeters per minute)
Flow N 2 O = 700 sccm
Flow Ar = 380 sccm
Deposition rate: 120 nm / min
Layer thickness d = 200 nm
Composition: SiO 1.7
Refractive index: n = 1.60

In 6 ist dargestellt, wie sich der Bow einer derartigen Donorscheibe im Laufe einer thermischen Behandlung verhält, bei der die Donorscheibe schrittweise auf 850°C aufgeheizt, auf dieser Temperatur gehalten und schließlich wieder auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Dargestellt ist das Verhalten einer Donorscheibe, die nicht mit einer Trägerscheibe verbunden ist, der Temperaturzyklus entspricht aber einem typischen Bond-Anneal. Das negative Vorzeichen des Bow zeigt eine konkave Verformung an. Zunächst wird die Donorscheibe von Raumtemperatur auf 300°C aufgeheizt (offener Kreis, o), dann auf 300°C gehalten (gefülltes, nach oben zeigendes Dreieck,

Figure 00150001
) auf 600°C aufgeheizt (offenes Quadrat, ☐), auf 600°C gehalten (gefülltes, nach links zeigendes Dreieck,
Figure 00150002
und schließlich bis auf 850°C weiter aufgeheizt (offene Raute, ♢). Nach einer Haltephase auf 850°C (offenes, nach unten zeigendes Dreieck) wird die Donorscheibe wieder auf Raumtemperatur abgekühlt (gefüllter Kreis, ⦁). Es zeigt sich, dass der Bow der Donorscheibe bereits bei Raumtemperatur deutlich geringer ist als in 4 (1. Effekt). Zudem ändert sich der Bow während des Aufheizens kaum (2. Effekt) und es tritt auch keine Hysterese auf (3. Effekt), sodass der Bow nach dem Abkühlen im Wesentlichen den gleichen Wert hat wie vor Beginn der thermischen Behandlung. Offensichtlich führt die erfindungsgemäß abgeschiedene zweite Schicht 3 zu einer weitgehenden Kompensation der durch die Silicium-Germanium-Schichten 21, 22 hervorgerufenen Druckspannungen, und zwar in allen Phasen der thermischen Behandlung.In 6 It is shown how the bow of such a donor disk behaves during a thermal treatment in which the donor disk is gradually heated to 850 ° C, maintained at this temperature and finally cooled back to room temperature. Shown is the behavior of a donor disk that is not connected to a carrier disk, but the temperature cycle corresponds to a typical bond anneal. The negative sign of the bow indicates a concave deformation. First, the donor disc is heated from room temperature to 300 ° C (open circle, o), then held at 300 ° C (filled, pointing upward triangle,
Figure 00150001
) heated to 600 ° C (open square, ☐), held at 600 ° C (filled, pointing to the left triangle,
Figure 00150002
and finally heated up to 850 ° C (open diamond, ♢). After a holding phase at 850 ° C (open triangle pointing downwards), the donor disk is again cooled to room temperature (filled circle, ⦁). It turns out that the bow of the donor disc is already significantly lower at room temperature than in 4 (1st effect). In addition, the bow hardly changes during heating (2nd effect) and there is no hysteresis (3rd effect), so that the bow after cooling has essentially the same value as before the start of the thermal treatment. Obviously, the second layer deposited according to the invention leads 3 to a substantial compensation by the silicon-germanium layers 21 . 22 caused compressive stresses, in all phases of the thermal treatment.

7 zeigt beispielhaft das Spannungsverhalten von drei unterschiedlichen Siliciumoxiden und Siliciumoxynitriden, die auf einer verspannten Siliciumschicht abgeschieden wurden. Das Substrat 1 besteht aus Silicium, darauf wurde zunächst ein erster Schichtaufbau 2 bestehend aus einer Silicium-Germanium-Schicht 21, 22 und einer verspannten Siliciumschicht 23 abgeschieden. Auf der Oberfläche der verspannten Silicium-Germanium-Schicht wiederum wurde unter drei verschiedenen Bedingungen jeweils eine Isolatorschicht (Siliciumoxid bzw. Siliciumoxynitrid) abgeschieden: 7 shows by way of example the voltage behavior of three different silicon oxides and silicon oxynitrides, which were deposited on a strained silicon layer. The substrate 1 is made of silicon, which was initially a first layer structure 2 consisting of a silicon germanium layer 21 . 22 and a strained silicon layer 23 deposited. In turn, an insulator layer (silicon oxide or silicon oxynitride) was deposited on the surface of the strained silicon-germanium layer under three different conditions:

Isolatorschicht 1 (7: quadratische Symbole)insulator layer 1 ( 7 : square symbols)

  • Temperatur T = 350°CTemperature T = 350 ° C
  • Druck p = 100 PaPressure p = 100 Pa
  • RF-Leistung PRF = 20 WRF power P RF = 20 W
  • Fluss SiH4 = 20 sccm Flow SiH 4 = 20 sccm
  • Fluss NH3 = 15 sccmFlow NH 3 = 15 sccm
  • Fluss N2O = 100 sccmFlow N 2 O = 100 sccm
  • Fluss N2 = 800 sccmFlow N 2 = 800 sccm
  • Abscheiderate: 50 nm/minDeposition rate: 50 nm / min
  • Schichtdicke d = 200 nmLayer thickness d = 200 nm
  • Zusammensetzung: SiONComposition: SiON
  • Brechungsindex: n = 1,76Refractive index: n = 1.76

Isolatorschicht 2 (7: dreieckige Symbole)insulator layer 2 ( 7 : triangular symbols)

  • Temperatur T = 350°CTemperature T = 350 ° C
  • Druck p = 100 PaPressure p = 100 Pa
  • RF-Leistung PRF = 20 WRF power P RF = 20 W
  • Fluss SiH4 = 20 sccmFlow SiH 4 = 20 sccm
  • Fluss N2O = 80 sccmFlow N 2 O = 80 sccm
  • Fluss Ar = 1000 sccmFlow Ar = 1000 sccm
  • Abscheiderate: 67 nm/minDeposition rate: 67 nm / min
  • Schichtdicke d = 200 nmLayer thickness d = 200 nm
  • Zusammensetzung: SiO1,70 Composition: SiO 1.70
  • Brechungsindex: n = 1,60Refractive index: n = 1.60

Isolatorschicht 3 (7: kreisförmige Symbole)insulator layer 3 ( 7 : circular symbols)

  • Temperatur T = 380°CTemperature T = 380 ° C
  • Druck p = 100 PaPressure p = 100 Pa
  • RF-Leistung PRF = 20 WRF power P RF = 20 W
  • Fluss SiH4 = 15 sccmFlow SiH 4 = 15 sccm
  • Fluss N2O = 53 sccmFlow N 2 O = 53 sccm
  • Fluss Ar = 980 sccmFlow Ar = 980 sccm
  • Abscheiderate: 47 nm/minDeposition rate: 47 nm / min
  • Schichtdicke d = 200 nmLayer thickness d = 200 nm
  • Zusammensetzung: SiO1,46 Composition: SiO 1.46
  • Brechungsindex: n = 1,72Refractive index: n = 1.72

In 7 sind die Spannungen in der Isolatorschicht (Stress, angegeben in MPa) als Funktion der bei einer thermischen Behandlung herrschenden Temperatur (T, in °C) aufgetragen. Es kommt zum Ausdruck, dass sich die drei Isolatorschichten im Laufe einer thermischen Behandlung der Donorscheibe deutlich unterschiedlich verhalten. Während der thermischen Behandlung wurden die Donorscheiben mit den verschiedenen Isolatorschichten von Raumtemperatur auf 500°C aufgeheizt (offene Symbole), auf 500°C gehalten (halb gefüllte Symbole) und schließlich wieder auf Raumtemperatur abgekühlt (gefüllte Symbole). Isolatorschicht 1 (Quadrate) steht bereits bei Raumtemperatur unter einer deutlichen Druckspannung von etwa 100 MPa, die im Laufe der thermischen Behandlung auf bis zu 600 MPa zunimmt und während des Abkühlens nur unwesentlich abnimmt. Die Isolatorschichten 2 (Dreiecke) und 3 (Kreise) stehen bei Raumtemperatur unter einer leichten Zugspannung, entwickeln aber während der thermischen Behandlung eine deutliche Druckspannung, die bei der Isolatorschicht 2 noch ausgeprägter ist als bei der Isolatorschicht 3. Es wird deutlich, dass durch den Einsatz angepasster Isolatorschichten im zweiten Schichtaufbau unterschiedlichstes Spannungsverhalten von Schichten in einem ersten Schichtaufbau kompensiert werden kann.In 7 the stresses in the insulator layer (stress, expressed in MPa) are plotted as a function of the temperature prevailing during a thermal treatment (T, in ° C). It is expressed that the three insulator layers behave significantly differently in the course of a thermal treatment of the donor disk. During the thermal treatment, the donor sheets with the various insulator layers were heated from room temperature to 500 ° C (open symbols), held at 500 ° C (half-filled symbols), and finally cooled back to room temperature (filled symbols). insulator layer 1 (Squares) is already at room temperature under a significant compressive stress of about 100 MPa, which increases during the thermal treatment up to 600 MPa and decreases only insignificantly during cooling. The insulator layers 2 (Triangles) and 3 (Circles) are at room temperature under a slight tensile stress, but develop during the thermal treatment, a significant compressive stress, which in the insulator layer 2 even more pronounced than in the insulator layer 3 , It becomes clear that the use of adapted insulator layers in the second layer structure makes it possible to compensate for the most different stress behavior of layers in a first layer structure.

Aufgrund der kompensierten Spannungen und des dadurch sehr stark reduzierten Bows sowohl bei Raumtemperatur als auch bei einer thermischen Behandlung eignen sich erfindungsgemäße Halbleiterscheiben hervorragend dazu, mit einer weiteren Halbleiterscheibe verbunden zu werden. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Bond-Anneal nicht bei den typischerweise verwendeten Temperaturen von über 1100°C durchgeführt wird sondern bei niedrigeren Temperaturen, weil dann die Scherkräfte an der Bond-Grenzfläche gegen geringere Bondkräfte arbeiten und somit das Risiko des Debonding größer ist. Ein Aufreißen der Verbindung zwischen den beiden Halbleiterscheiben (Donorscheibe und Trägerscheibe) tritt bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Donorscheibe nicht auf. Nach dem Verbinden kann der Rest der Donorscheibe entfernt werden, um die erste Schicht freizulegen.by virtue of the compensated voltages and thereby greatly reduced Bows both at room temperature and during a thermal treatment semiconductor wafers according to the invention are suitable excellent to, connected to another semiconductor wafer to become. This is especially the case when the bond anneal not at the typically used temperatures of over 1100 ° C is carried out but at lower Temperatures, because then the shear forces at the bond interface work against lower bond forces and thus the risk the debonding is bigger. A ripping the connection between the two semiconductor wafers (Donorscheibe and carrier disc) occurs when using an inventive Do not donor disk. After connecting, the rest of the donor disk can are removed to expose the first layer.

Dies kann beispielsweise durch eine geeignete Kombination von Schleif-, Ätz- und Polierverfahren geschehen. Es kann jedoch auch das „Smart Cut" genannte Verfahren eingesetzt werden, das auch in US2005/0070070A1 erwähnt ist. Bei diesem Verfahren wird die Donorscheibe entlang einer vordefinierten Spaltebene durch eine thermische Behandlung gespalten.This can be done, for example, by a suitable combination of grinding, etching and polishing processes. However, it is also the "Smart Cut" called method can be used, which also in US2005 / 0070070A1 is mentioned. In this method, the donor disk is split along a predefined cleavage plane by a thermal treatment.

Die Erfindung wird vorzugsweise im Rahmen der Herstellung von sSOI-Scheiben eingesetzt, da hier ohnehin eine elektrisch isolierende Schicht notwendig ist (5). In diesem Fall kann der elektrische Isolator so gewählt werden, dass er die Zugspannung der Silicium-Germanium-Pufferschichten 21, 22 gerade durch eine geeignete Druckspannung kompensiert und so gleichzeitig die Funktion der Spannungen kompensierenden zweiten Schicht 3 übernimmt. Zudem ist es möglich, die elektrischen Eigenschaften (z. B. Durchbruchspannung, Grenzflächenzustände) des elektrisch isolierenden Materials geeignet zu wählen. Die Oberfläche der oben beschriebenen elektrisch isolierenden Schicht 3 (die „zweite Schicht") wird mit der Oberfläche einer Trägerscheibe verbunden. Die Trägerscheibe ist beispielsweise eine Siliciumscheibe mit oder ohne oberflächliche Siliciumoxid-Schicht. Anschließend wird das Substrat 1 der Donorscheibe sowie die Silicium-Germanium-Pufferschichten 21, 22 mit einer der im Stand der Technik bekannten Methoden entfernt, um die dünne verspannte Siliciumschicht 23 (die „erste Schicht") freizulegen. Diese steht in direktem Kontakt zur elektrisch isolierenden Schicht 3 und ist über diese mit der Trägerscheibe verbunden. Die Bond-Grenzfläche befindet sich zwischen der elektrisch isolierenden Schicht 3 und der Trägerscheibe, die Grenzfläche zwischen der verspannten Siliciumschicht 23 und der elektrisch isolierenden Schicht 3 ist dagegen eine gewachsene Grenzfläche. Damit werden die elektrischen Eigenschaften der verspannten Siliciumschicht deutlich verbessert.The invention is preferably used in the context of the production of sSOI disks, since an electrically insulating layer is required in any case ( 5 ). In this case, the electrical insulator can be chosen to match the tensile stress of the silicon-germanium buffer layers 21 . 22 just compensated by a suitable compressive stress and thus simultaneously the function of the stress compensating second layer 3 takes over. In addition, it is possible to appropriately select the electrical properties (eg breakdown voltage, interface states) of the electrically insulating material. The surface of the above-described electrically insulating layer 3 The carrier disk is, for example, a silicon wafer with or without a surface silicon oxide layer 1 the donor disk and the silicon germanium buffer layers 21 . 22 removed by one of the methods known in the art to the thin strained silicon layer 23 (the "first layer") which is in direct contact with the electrically insulating layer 3 and is connected via this with the carrier disk. The bonding interface is located between the electrically insulating layer 3 and the carrier disk, the interface between the strained silicon layer 23 and the electrically insulating layer 3 is a grown interface. This significantly improves the electrical properties of the strained silicon layer.

Im Fall der sSOI-Herstellung ist die Erfindung auf die unterschiedlichsten Typen von Donorscheiben anwendbar: Auf Donorscheiben mit dicken relaxierten Silicium-Germanium-Pufferschichten ebenso wie auf Donorscheiben mit dünnen Silicium-Germanium-Pufferschichten, die beispielsweise durch die Implantation von Ionen relaxiert wurden (sog. „Jülich-Prozess"). Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf die Herstellung von sSOI anwendbar, sondern betrifft generell das Ronden heterogener Materialien (z. B. SGOI, GeOI, Si/GaAs usw.).in the In the case of sSOI production, the invention is very different Types of donor discs applicable: on donor discs with thick ones relaxed silicon germanium buffer layers as well as on donor disks with thin silicon-germanium buffer layers, for example were relaxed by the implantation of ions (so-called "Jülich process"). However, the invention is not limited to the production of sSOI applicable, but generally relates to the blending of heterogeneous materials (eg, SGOI, GeOI, Si / GaAs, etc.).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - US 2005/0070070 A1 [0003, 0040] US 2005/0070070 A1 [0003, 0040]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - SEMI-Norm MF534 [0023] - SEMI standard MF534 [0023]

Claims (23)

Halbleiterscheibe, umfassend ein Substrat (1) bestehend aus einem Substratmaterial, einen ersten auf dem Substrat abgeschiedenen Schichtaufbau (2), der wenigstens eine erste Schicht (23) bestehend aus einem ersten Material enthält, das vom Substratmaterial verschieden ist, und einen auf dem ersten Schichtaufbau (2) erzeugten zweiten Schichtaufbau enthaltend wenigstens eine zweite Schicht (3) bestehend aus einem zweiten Material, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schichtaufbau (2) unter einer Zug- oder Druckspannung steht und der zweite Schichtaufbau diese Spannung durch eine Druck- oder Zugspannung wenigstens teilweise kompensiert.Semiconductor wafer comprising a substrate ( 1 ) consisting of a substrate material, a first deposited on the substrate layer structure ( 2 ), which has at least a first layer ( 23 ) consisting of a first material, which is different from the substrate material, and one on the first layer structure ( 2 ) produced second layer structure containing at least one second layer ( 3 ) consisting of a second material, characterized in that the first layer structure ( 2 ) is under a tensile or compressive stress and the second layer structure at least partially compensates for this stress by a compressive or tensile stress. Halbleiterscheibe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schichtaufbau über eine Bond-Grenzfläche mit einer zweiten Halbleiterscheibe verbunden ist.Semiconductor wafer according to claim 1, characterized in that the second layer structure via a Bond interface connected to a second semiconductor wafer is. Halbleiterscheibe gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schichtaufbau wenigstens zwei unter Zug- oder Druckspannung stehende Schichten enthält, die so gewählt sind, dass die Summe der Zug- und Druckspannungen geeignet ist, um die Zug- oder Druckspannung des ersten Schichtaufbaus (2) wenigstens teilweise zu kompensieren.Semiconductor wafer according to one of claims 1 or 2, characterized in that the second layer structure contains at least two tensile or compressive stress layers, which are chosen so that the sum of the tensile and compressive stresses is suitable to the tensile or compressive stress of first layer structure ( 2 ) at least partially compensate. Halbleiterscheibe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Substratmaterial Silicium ist, dass der erste Schichtaufbau (2) unter einer Zugspannung steht und dass der zweite Schichtaufbau wenigstens eine Schicht (3) enthält, die aus einem unter Druckspannung stehenden Siliciumoxid oder Siliciumoxynitrid besteht.Semiconductor wafer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the substrate material is silicon, that the first layer structure ( 2 ) is under a tensile stress and that the second layer structure at least one layer ( 3 ) consisting of a pressurized silicon oxide or silicon oxynitride. Halbleiterscheibe gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das unter einer Druckspannung stehende Siliciumoxid ein durch PECVD erzeugtes nicht-stöchiometrisches Siliciumoxid ist.Semiconductor wafer according to claim 4, characterized in that the standing under a compressive stress Silica is a non-stoichiometric PECVD generated Silica is. Halbleiterscheibe gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schichtaufbau (2) eine unter Zugspannung stehende Silicium-Germanium-Schicht (21, 22) enthält.Semiconductor wafer according to one of Claims 4 or 5, characterized in that the first layer structure ( 2 ) a tensioned silicon germanium layer ( 21 . 22 ) contains. Halbleiterscheibe gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schichtaufbau eine direkt an die Silicium-Germanium-Schicht (21, 22) angrenzende erste Schicht (23) bestehend aus verspanntem Silicium enthält.Semiconductor wafer according to claim 6, characterized in that the first layer structure directly adjoins the silicon-germanium layer ( 21 . 22 ) adjacent first layer ( 23 ) consisting of strained silicon. Halbleiterscheibe gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schichtaufbau (2) eine unter Zugspannung stehende Germanium-Schicht enthält.Semiconductor wafer according to one of Claims 4 or 5, characterized in that the first layer structure ( 2 ) contains a germanium layer under tension. Halbleiterscheibe gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schichtaufbau (2) eine unter Zugspannung stehende Galliumarsenid-Schicht enthält.Semiconductor wafer according to one of Claims 4 or 5, characterized in that the first layer structure ( 2 ) contains a gallium arsenide layer under tension. Halbleiterscheibe gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schichtaufbau (2) eine unter Zugspannung stehende Germanium-Schicht und eine unter Zugspannung stehende Galliumarsenid-Schicht enthält.Semiconductor wafer according to one of Claims 4 or 5, characterized in that the first layer structure ( 2 ) contains a germanium layer under tension and a gallium arsenide layer under tension. Halbleiterscheibe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Substratmaterial Silicium ist, dass der erste Schichtaufbau (2) unter einer Druckspannung steht und dass der zweite Schichtaufbau (3) wenigstens eine Schicht enthält, die aus einem unter Zugspannung stehenden Siliciumoxid, Siliciumoxynitrid oder Siliciumnitrid besteht.Semiconductor wafer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the substrate material is silicon, that the first layer structure ( 2 ) is under a compressive stress and that the second layer structure ( 3 ) contains at least one layer consisting of a stressed silicon oxide, silicon oxynitride or silicon nitride. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe, die eine Trägerscheibe, eine erste Schicht bestehend aus einem ersten Material und eine zwischen der Trägerscheibe und der ersten Schicht liegende zweite Schicht bestehend aus einem zweiten Material umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte in der angegebenen Reihenfolge umfasst: a) Bereitstellung einer Donorscheibe, wobei als Donorscheibe eine Halbleiterscheibe gemäß Anspruch 1 verwendet wird, b) Verbinden der Oberfläche des zweiten Schichtaufbaus der Donorscheibe mit einer Trägerscheibe unter Ausbildung einer Bond-Grenzfläche und c) thermische Behandlung der verbundenen Donorscheibe und Trägerscheibe, wobei die während der thermischen Behandlung an der Bond-Grenzfläche auftretenden Scherkräfte kleiner sind als die über die Bond-Grenzfläche zwischen Donorscheibe und Trägerscheibe wirkenden Bondkräfte.A process for the production of a semiconductor wafer, which comprises a carrier wafer, a first layer consisting of a first material and a second layer lying between the carrier wafer and the first layer consisting of a second material, the process comprising the following steps in the stated order: a) Providing a donor wafer using as a donor wafer a semiconductor wafer according to claim 1, b) bonding the surface of the second layer structure of the donor wafer to a carrier wafer to form a bond interface and c) thermal treatment of the bonded donor wafer and carrier wafer Shearing forces occurring at the bond interface smaller are the bond forces acting across the bond interface between the donor disk and the carrier disk. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass während der thermischen Behandlung die Bondkräfte zwischen Donorscheibe und Trägerscheibe zunehmen.A method according to claim 12, characterized characterized in that during the thermal treatment the Bond forces between donor disc and carrier disc increase. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass während der thermischen Behandlung die Donorscheibe entlang einer vordefinierten Spaltebene gespalten wird.Method according to one of the claims 12 or 13, characterized in that during the thermal Treat the donor disc along a predefined cleavage plane is split. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schichtaufbau wenigstens zwei unter Zug- oder Druckspannung stehende Schichten enthält, die so gewählt sind, dass die Summe der Zug- und Druckspannungen geeignet ist, um die Zug- oder Druckspannung des ersten Schichtaufbaus wenigstens teilweise zu kompensieren.Method according to one of the claims 12 to 14, characterized in that the second layer structure at least two layers under tensile or compressive stress contains, which are chosen so that the sum of the Tensile and compressive stresses is suitable to the tensile or compressive stress of the first layer structure at least partially compensate. Halbleiterscheibe gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Substratmaterial Silicium ist, dass der erste Schichtaufbau unter einer Zugspannung steht und dass der zweite Schichtaufbau wenigstens eine Schicht enthält, die aus einem unter Druckspannung stehenden Siliciumoxid oder Siliciumoxynitrid besteht.Semiconductor wafer according to a of claims 12 to 15, characterized in that the Substrate material silicon is that the first layer structure under is a tensile stress and that the second layer structure at least contains a layer that consists of a under compressive stress standing silicon oxide or silicon oxynitride. Halbleiterscheibe gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das unter einer Druckspannung stehende Siliciumoxid ein durch PECVD erzeugtes nicht-stöchiometrisches Siliciumoxid ist.Semiconductor wafer according to claim 16, characterized in that the standing under a compressive stress Silica is a non-stoichiometric PECVD generated Silica is. Halbleiterscheibe gemäß einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schichtaufbau eine unter Zugspannung stehende Silicium-Germanium-Schicht enthält.Semiconductor wafer according to a of claims 16 or 17, characterized in that the first layer structure is a tensile silicon-germanium layer contains. Halbleiterscheibe gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schichtaufbau eine direkt an die Silicium-Germanium-Schicht angrenzende erste Schicht bestehend aus verspanntem Silicium enthält.Semiconductor wafer according to claim 18, characterized in that the first layer structure a directly consisting of the silicon-germanium layer adjacent first layer made of strained silicon. Halbleiterscheibe gemäß einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schichtaufbau eine unter Zugspannung stehende Germanium-Schicht enthält.Semiconductor wafer according to a of claims 16 or 17, characterized in that the first layer structure is a germanium layer under tension contains. Halbleiterscheibe gemäß einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schichtaufbau eine unter Zugspannung stehende Galliumarsenid-Schicht enthält.Semiconductor wafer according to a of claims 16 or 17, characterized in that the first layer structure is a gallium arsenide layer under tension contains. Halbleiterscheibe gemäß einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schichtaufbau eine unter Zugspannung stehende Germanium-Schicht und eine unter Zugspannung stehende Galliumarsenid-Schicht enthält.Semiconductor wafer according to a of claims 16 or 17, characterized in that the first layer structure is a germanium layer under tension and a gallium arsenide layer under tension. Halbleiterscheibe gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Substratmaterial Silicium ist, dass der erste Schichtaufbau unter einer Druckspannung steht und dass der zweite Schichtaufbau wenigstens eine Schicht enthält, die aus einem unter Zugspannung stehenden Siliciumoxid, Siliciumoxynitrid oder Siliciumnitrid besteht.Semiconductor wafer according to a of claims 12 to 15, characterized in that the Substrate material silicon is that the first layer structure under a compressive stress is and that the second layer structure at least contains a layer consisting of a tensioned Silica, silicon oxynitride or silicon nitride.
DE102007033449A 2007-07-18 2007-07-18 Semiconductor wafer for use as donor wafer, has layer structure that stands under course or compression stress and another layer structure compensates tension with compression stress or tensile stress Ceased DE102007033449A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007033449A DE102007033449A1 (en) 2007-07-18 2007-07-18 Semiconductor wafer for use as donor wafer, has layer structure that stands under course or compression stress and another layer structure compensates tension with compression stress or tensile stress

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007033449A DE102007033449A1 (en) 2007-07-18 2007-07-18 Semiconductor wafer for use as donor wafer, has layer structure that stands under course or compression stress and another layer structure compensates tension with compression stress or tensile stress

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102007033449A1 true DE102007033449A1 (en) 2009-01-29

Family

ID=40157039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007033449A Ceased DE102007033449A1 (en) 2007-07-18 2007-07-18 Semiconductor wafer for use as donor wafer, has layer structure that stands under course or compression stress and another layer structure compensates tension with compression stress or tensile stress

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102007033449A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040031979A1 (en) * 2002-06-07 2004-02-19 Amberwave Systems Corporation Strained-semiconductor-on-insulator device structures
US20040173790A1 (en) * 2003-03-05 2004-09-09 Yee-Chia Yeo Method of forming strained silicon on insulator substrate
US6790747B2 (en) * 1997-05-12 2004-09-14 Silicon Genesis Corporation Method and device for controlled cleaving process
US20050070070A1 (en) 2003-09-29 2005-03-31 International Business Machines Method of forming strained silicon on insulator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6790747B2 (en) * 1997-05-12 2004-09-14 Silicon Genesis Corporation Method and device for controlled cleaving process
US20040031979A1 (en) * 2002-06-07 2004-02-19 Amberwave Systems Corporation Strained-semiconductor-on-insulator device structures
US20040173790A1 (en) * 2003-03-05 2004-09-09 Yee-Chia Yeo Method of forming strained silicon on insulator substrate
US20050070070A1 (en) 2003-09-29 2005-03-31 International Business Machines Method of forming strained silicon on insulator

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SEMI-Norm MF534
Tong,Gösele: Semiconductor Wafer Bonding: Science and Technology, John Wiley & Sons, Inc., 1999, S. 10-11
Tong,Gösele: Semiconductor Wafer Bonding: Science and Technology, John Wiley & Sons, Inc., 1999, S. 10-11; *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112010002856B4 (en) Elastic wave device and method of making such a device
DE69836707T2 (en) Treatment method for molecular life and detachment of two structures
DE102008051494B4 (en) Method for producing the SOI substrates with a fine buried insulating layer
EP1604390B9 (en) Method for the production of stress-relaxed layer structure on a non-lattice adapted substrate and utilization of said layer system in electronic and/or optoelectronic components
DE60133649T2 (en) Method for separating a material sheet and forming a thin film
DE102011002546B4 (en) Method for producing a multi-layer structure with trimming after grinding
DE102015006971A1 (en) Method for producing low-loss multi-component wafers
DE102012209891B4 (en) A method for controlled removal of a semiconductor element layer from a base substrate
DE102014100083B4 (en) Composite Wafer, Wafer, and Method of Making a Composite Wafer
DE102009047881A1 (en) Method for producing a light-emitting diode
DE112010002662B4 (en) Method for manufacturing a piezoelectric component
DE102009036412A1 (en) Relaxation of a layer of tensioned material using a stiffening agent
DE60305067T2 (en) METHOD FOR PRODUCING A LOADED STRUCTURE DESIGNED FOR DISSOCIATION
DE102004030612B3 (en) Semiconductor substrate and method for its production
DE102014118336A1 (en) COMPOSITE STRUCTURE AND METHOD FOR FORMING A COMPOSITE STRUCTURE
DE112013004330T5 (en) Pseudosubstrate with improved utilization efficiency of a single crystal material
EP1681711A1 (en) Semiconductor wafer with a silicon-germanium layer and process for its manufacture
WO2007121735A2 (en) Composite substrate, and method for the production of a composite substrate
DE112008000394T5 (en) A method of manufacturing a substrate comprising a deposited buried oxide layer
DE112010001477B4 (en) Method for adjusting the lattice parameter of a seed layer of stressed material
DE102012217631A1 (en) Optoelectronic component with a layer structure
DE102012209706A1 (en) A method of fabricating two device wafers from a single base substrate by using a controlled cleavage process
DE102010052727B4 (en) Method for producing an optoelectronic semiconductor chip and such a semiconductor chip
DE102012213649B4 (en) Mechanical detachment of thin films
DE102014108060A1 (en) Glass element with a chemically tempered substrate and a compensation layer and method for its production

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final
R003 Refusal decision now final

Effective date: 20140701