[發明專利]制備帶有絕緣埋層的半導體襯底的方法以及半導體襯底

無效

• 申請號: 201110183212.4
• 申請日: 2011-06-30
• 公開（公告）號: CN102299093A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 魏星;仰庶;曹共柏;張峰;王曦
• 申請（專利權）人: 上海新傲科技股份有限公司;中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762;H01L21/20;H01L29/06
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 孫佳胤;翟羽

技術領域

本發明是關于一種制備絕緣體上硅材料的方法，特別涉及一種制備帶有絕緣埋層的半導體襯底的方法以及半導體襯底。

背景技術

隨著集成電路的特征尺寸的減小，對硅單晶中缺陷的控制變得尤其重要。硅片中的缺陷主要來自兩方面，一方面是晶體生長的過程中產生的原生缺陷，如晶體原生粒子(COPs)；另一方面是硅片熱處理過程中產生的缺陷，如氧沉淀，這些缺陷如果在硅片表面的活性區，將對器件的性能有著破壞作用，使器件失效。此外，硅片在加工和集成電路制造的過程中不可避免地要受到如Cu、Ni和Fe等金屬的沾污，這些金屬雜質在硅中的擴散很快，如果存在于器件的有源區，將導致器件的失效，因此有效地消除硅片表面的金屬雜質是至關重要的。氧沉淀及其誘生缺陷可以作為金屬雜質的吸雜點，使得金屬雜質在缺陷處聚集，但如果氧沉淀和誘生缺陷出現在器件活性區，也會影響器件的電學性能。因此，在器件工藝中一方面需要在硅片中產生大量的氧沉淀，起到吸雜的作用，另一方面又希望氧沉淀不要出現在硅片的活性區，這就是內吸雜(Internal?Gettering)的基本理念。硅片的內吸雜工藝，通過熱處理，在硅片表面形成低氧及低金屬的潔凈區域(Denuded?Zone-DZ)，并且在硅片體內形成氧沉淀和誘生缺陷以吸收金屬雜質。經過DZ工藝處理的硅片，器件制備在DZ區域，能夠有效地提高器件的良率。此外，也可以通過在輕摻雜襯底上外延所需要的電阻率的單晶硅層，外延層具有完整的晶格以及極低的氧與金屬含量，同樣可以提升器件的成品率。

但是，對SOI材料而言，由于埋氧層的存在，因此其頂層硅不存在DZ區域，這樣使得SOI制備的器件良率相對較低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種制備帶有絕緣埋層的半導體襯底的方法以及半導體襯底，能夠降低頂層半導體層的雜質濃度，提高晶格完整性。

為了解決上述問題，本發明提供了一種制備帶有絕緣埋層的半導體襯底的方法，包括如下步驟：提供第一襯底與第二襯底；在第一襯底表面外延形成器件層；在第二襯底和/或器件層的表面形成絕緣層；以絕緣層和器件層為中間層，將第一襯底和第二襯底鍵合在一起；對鍵合后的襯底實施第一退火步驟；去除第一襯底，形成由器件層、絕緣層和第二襯底構成的帶有絕緣埋層的半導體襯底；對此帶有絕緣埋層的半導體襯底實施第二退火步驟，所述第二退火步驟的退火溫度大于第一退火步驟的退火溫度。

作為可選的技術方案，在鍵合前進一步包括對外延形成的器件層進行拋光處理的步驟。

作為可選的技術方案，所述第一退火步驟的溫度范圍是100-900℃。

作為可選的技術方案，所述第二退火步驟的溫度范圍是900-1400℃。

作為可選的技術方案，器件層的厚度大于絕緣埋層表面的頂層半導體層的目標厚度，去除第一襯底后，進一步包括一減薄器件層至目標厚度的步驟。

本發明進一步提供了一種帶有絕緣埋層的半導體襯底，包括器件層、絕緣層和支撐襯底，所述器件層是通過外延工藝形成的。

本發明的優點在于，得到的SOI材料頂層硅完全由外延材料組成，與常規工藝生產的SOI材料頂層半導體層相比其氧元素和金屬含量低，并且晶格完美，無原生缺陷產生，能夠大幅度提高器件的良率。

附圖說明

附圖1所示是本發明具體實施方式所述方法的實施步驟示意圖。

附圖2A至附圖2E是本發明具體實施方式所述方法的工藝流程圖。

具體實施方式

接下來結合附圖詳細介紹本發明所述一種制備帶有絕緣埋層的半導體襯底的方法以及半導體襯底的具體實施方式。

附圖1所示是本發明具體實施方式所述方法的實施步驟示意圖，包括：步驟S100，提供第一襯底與第二襯底；步驟S110，在第一襯底表面外延形成器件層；步驟S120，在第二襯底和/或器件層的表面形成絕緣層；步驟S130，以絕緣層和器件層為中間層，將第一襯底和第二襯底鍵合在一起；步驟S140，對鍵合后的襯底實施第一退火步驟；步驟S150，去除第一襯底，形成由器件層、絕緣層和第二襯底構成的帶有絕緣埋層的半導體襯底；步驟S160，對此帶有絕緣埋層的半導體襯底實施第二退火步驟，所述第二退火步驟的退火溫度大于第一退火步驟的退火溫度。