[發(fā)明專利]具有高效復(fù)合中心的SOI材料襯底及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110343183.3
• 申請日: 2011-11-03
• 公開（公告）號: CN102427052A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王學(xué)良;張峰;葉斐;趙常盛;王曦
• 申請（專利權(quán)）人: 上海新傲科技股份有限公司;中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762;H01L29/06
• 代理公司: 上海翼勝專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31218
• 代理人: 孫佳胤;翟羽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料的制備領(lǐng)域，尤其涉及一種SOI材料襯底的制備。

背景技術(shù)

理想的PN結(jié)二極管有正向?qū)嫦蜿P(guān)斷的特性，但我們實(shí)際使用的二極管在PN結(jié)兩邊加逆向電壓時，不能馬上有效的關(guān)斷，需要經(jīng)過一定時間，由原來的正向?qū)ǖ侥嫦蚪刂沟姆聪蚧謴?fù)時間。這樣有可能會在控制電路中造成邏輯信號紊亂；在高功率器件使用中，器件的反向功率損耗大。

SOI二極管、SOI雙極型晶體管、SOI絕緣柵雙極型晶體管(IGBT,Insulated?Gate?Bipolar?Transistor,以下簡稱IGBT)的雙極型晶體管部分等器件的反向關(guān)斷時間過長導(dǎo)致器件性能受到影響。

SOI?MOS、SOI?IGBT的MOS部分等器件具有曲翹效應(yīng)(Kink?effect)，從而影響上述器件的工作穩(wěn)定。

SOI?晶閘管(SCR，silicon?controlled?rectifier，以下簡稱SCR)和SOI?雙向晶閘管(TRIAC，TRI-Electrode?AC?switch，以下簡稱TRIAC)的工作頻率較低。

對于上述問題，現(xiàn)有技術(shù)采用多種辦法予以克服，其中有一種為在體硅材料中摻雜重金屬元素，從而形成復(fù)合中心，從而解決上述問題。雖然能解決上述問題，但是由于重金屬元素在體硅材料中縱向擴(kuò)散的速度比較快，導(dǎo)致縱向擴(kuò)散深度較深，從而使得有效的重金屬元素雜質(zhì)占總摻雜的重金屬元素雜質(zhì)的比率較低，導(dǎo)致工藝成本的增加。

而且，現(xiàn)有技術(shù)在襯底摻雜重金屬元素的過程中，通常是在襯底中摻硼，摻磷等III、IV族雜質(zhì)及其退火后，然后在襯底中摻重金屬元素，這有可能會導(dǎo)致過多的橫向擴(kuò)散，從而影響線寬。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供具有高效復(fù)合中心的SOI材料襯底及其制備方法。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種具有高效復(fù)合中心的SOI材料襯底，包括一硅襯底，一埋氧層和一具有第一摻雜類型的頂層硅層，所述頂層硅層中還摻有重金屬元素。

所述重金屬元素為金、鉑、鈀中任意一種或幾種的混合物。

所述第一摻雜類型為N型摻雜或P型摻雜。

所述SOI材料襯底采用注氧隔離技術(shù)、鍵合技術(shù)、注氧鍵合技術(shù)、鍵合腐蝕技術(shù)與智能剝離技術(shù)中任意一種技術(shù)制備。

為了解決上述問題，本發(fā)明還提供了一種制備如上述的SOI材料襯底的方法，包括以下步驟：在SOI材料襯底的頂層硅層中摻入重金屬元素；在SOI材料襯底的頂層硅層中摻入第一摻雜類型的雜質(zhì)并在第一溫度下退火。

所述在SOI材料襯底的頂層硅層中摻入重金屬元素進(jìn)一步包括如下步驟：將SOI材料襯底浸潤在一含有重金屬元素的溶液中停留一時間；從所述溶液中取出SOI材料襯底，并在第二溫度下退火。

所述SOI材料襯底浸潤在一含有重金屬元素的溶液的時間范圍為5min-120min。

所述在SOI材料襯底的頂層硅層中摻入重金屬元素進(jìn)一步包括如下步驟：在SOI材料襯底的頂層硅層的裸露表面涂覆一層含有重金屬元素的液體；在第二溫度下退火。

所述在SOI材料襯底的頂層硅層中摻入重金屬元素進(jìn)一步包括如下步驟：在SOI材料襯底的頂層硅層的裸露表面濺射一層含有重金屬元素的等離子體；在第二溫度下退火。

所述第一溫度的范圍均為800℃-1200℃，所述第二溫度的范圍為800℃-1200℃。

所述重金屬元素為金、鉑、鈀中的任意一種或幾種的混合物。

所述含有重金屬元素的液體為氯鉑酸銨溶液或氯金酸溶液。

所述第一摻雜類型為N型摻雜或P型摻雜。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，在SOI材料襯底中摻入重金屬元素，增加了復(fù)合中心，縮短SOI器件反向關(guān)斷時間，抑制SOI?MOS結(jié)構(gòu)的曲翹效應(yīng)（Kink?effect），從而使其工作穩(wěn)定，提高SOI?晶閘管（SCR）,雙向晶閘管（TRIAC，TRI-Electrode?AC?switch）的工作頻率；相對于在體硅中摻入重金屬元素，在SOI材料襯底摻入重金屬元素能減少重金屬元素的用量，從工藝成本角度看，能降低工藝的成本；本發(fā)明在制備該SOI材料襯底的過程中，采用先摻雜重金屬元素及其退火再摻雜其他雜質(zhì)，這樣就避免現(xiàn)有技術(shù)中由于采用在已經(jīng)進(jìn)行過N型摻雜或P型摻雜的襯底中摻雜重金屬元素而帶來的重金屬元素橫向擴(kuò)散以致影響線寬的問題，因此提高了襯底的質(zhì)量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的具有高效復(fù)合中心的SOI材料襯底的結(jié)構(gòu)圖；