[發(fā)明專利]SOI襯底的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810189735.8
• 申請日: 2008-12-26
• 公開（公告）號: CN101533769A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發(fā)明（設計）人: 遠藤佑太;山崎舜平
• 申請（專利權）人: 株式會社半導體能源研究所
• 主分類號: H01L21/20
• 分類號: H01L21/20;H01L21/762;H01L21/84
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 陳哲鋒

技術領域

本發(fā)明涉及一種SOI(Silicon?on?Insulator；絕緣體上硅)襯底及其制造方法、和利用該SOI襯底的半導體裝置及其制造方法。?

背景技術

近年開發(fā)出利用在絕緣表面上存在有較薄的單晶半導體膜的SOI(Silicon?on?Insulator；絕緣體上硅)襯底而代替大塊狀硅片的集成電路。通過使用SOI襯底，可以減少晶體管的漏極與襯底之間的寄生電容，為此SOI襯底因可以提高半導體集成圖2A-1至2A-3、2B-1至2B-3、2C和2D是示出本發(fā)明的SOI襯底的制造方法的一個例子的圖；?

圖3A至3F是示出本發(fā)明的SOI襯底的制剝離用襯底的硅片進行氫離子注入，在距表面有預定深度的位置中形成離子注入層。接下來，中間夾著氧化硅膜，將注入有氫離子的硅片與其它的硅片粘合(接合)。之后，通過進行熱處理，該離子注入層成為劈開面，且注入有氫離子的剝離用硅片剝離成薄膜狀，從而可以在被剝離用硅片上形成單晶硅膜。智能切割法有時被稱為氫離子注入剝離法。?

此外，還提出有一種利用這種智能切割法將單晶硅膜形成在由玻璃構成的支撐襯底上的方法(例如，參照專利文獻1)。?

[專利文獻1]?

日本專利申請公開2004-87606號公報?

與硅片相比，玻璃襯底可以實現(xiàn)大面積化且為廉價的襯底，所以主要用于各種電子設備諸如液晶顯示裝置等的顯示裝置的制造。通過將玻璃襯底用作基底襯底，可以制造大面積且廉價的SOI襯底。?

但是，在基底襯底的表面不平坦的情況下，當貼合基底襯底和單晶硅襯底之際產生粘合不良，并且在基底襯底上產生不形成單晶?硅膜的區(qū)域(缺陷)。在使用這種具有缺陷的SOI襯底形成半導體元件如晶體管等的情況下，會產生工作不良。特別是，隨著基底襯底的大型化，這種問題變得明顯。?

此外，在使用耐熱性低的材料如玻璃等作為基底襯底的情況下，需要進行低溫工序。但是，在以低溫工序粘合半導體襯底和基底襯底的情況下，即使粘合形成在半導體襯底一側的絕緣膜(氧化硅膜等的Si類絕緣膜)和基底襯底的表面(Si類絕緣膜)也不能獲得充分的緊密性而會產生貼合不良。?

發(fā)明內容

鑒于上述問題，本發(fā)明的目的之一為如下：在以低溫工序貼合半導體襯底和基底襯底的情況下也提高半導體襯底和基底襯底的緊密性而減少貼合不良。?

本發(fā)明包括如下步驟：在半導體襯底一側的貼合面上設置Si類的第一絕緣膜，在基底襯底一側的貼合面上設置包含鋁的第二絕緣膜，粘合Si類的第一絕緣膜和包含鋁的第二絕緣膜。此外，在將包含鋁的第二絕緣膜形成在基底襯底上之前，對基底襯底進行平坦化處理。下面，對于本發(fā)明的具體結構進行說明。?

本發(fā)明的SOI襯底的制造方法之一包括如下步驟：準備單晶半導體襯底和由絕緣體構成的基底襯底；在單晶半導體襯底上形成Si類的第一絕緣膜；通過從單晶半導體襯底的表面添加離子，在單晶半導體襯底中形成剝離層；對基底襯底進行平坦化處理；在受到平坦化處理的基底襯底上形成具有氧化鋁的第二絕緣膜；使單晶半導體襯底和基底襯底相對，且粘合第一絕緣膜的表面和第二絕緣膜的表面；以及通過在剝離層中進行分離，在基底襯底上隔著第二絕緣膜及第一絕緣膜形成單晶半導體膜。?

此外，本發(fā)明的SOI襯底的制造方法之一包括如下步驟：準備多個單晶半導體襯底和由絕緣體構成的基底襯底；在多個單晶半導體襯底上分別形成Si類的第一絕緣膜；通過從多個單晶半導體襯底的表面?引入離子，在多個單晶半導體襯底中分別形成剝離層；對基底襯底進行平坦化處理；在受到平坦化處理的基底襯底上形成具有氧化鋁的第二絕緣膜；使多個單晶半導體襯底的每一個和基底襯底相對，且粘合第一絕緣膜的表面和第二絕緣膜的表面；以及通過在剝離層中進行分離，在設置在基底襯底上的第二絕緣膜上設置由第一絕緣膜和單晶半導體膜構成的多個疊層體。?

本說明書中的“單晶”是指晶面、晶軸一致的結晶，且是指構成其的原子或分子在空間有規(guī)則地排列的結晶。不過，雖然單晶是由原子有規(guī)則地排列而構成的，但是也包括其一部分具有該排列混亂的晶格缺陷的結晶以及故意地或非故意地具有晶格畸變的結晶。?

Si類的絕緣膜是指氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜。注意，除此之外，還包括以Si為主要成分的絕緣膜如碳化硅(SiC)膜等。?