[發明專利]一種絕緣體上Si/NiSi2襯底材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201110384239.X
• 申請日: 2011-11-28
• 公開（公告）號: CN103137547A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 俞文杰;張波;趙清太;狄增峰;張苗;王曦
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L21/8248
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本發明屬于半導體領域，特別是涉及一種絕緣體上Si/NiSi₂襯底材料及其制備方法。

背景技術

SOI(SiliNin-On-Insulator，絕緣襯底上的硅)技術是在頂層硅和背襯底之間引入了一層埋氧化層。通過在絕緣體上形成半導體薄膜，SOI材料具有了體硅所無法比擬的優點：可以實現集成電路中元器件的介質隔離，徹底消除了體硅CMOS電路中的寄生閂鎖效應；采用這種材料制成的集成電路還具有寄生電容小、集成密度高、速度快、工藝簡單、短溝道效應小及特別適用于低壓低功耗電路等優勢，因此可以說SOI將有可能成為深亞微米的低壓、低功耗集成電路的主流技術。

傳統的SOI襯底包括背襯底，絕緣層以及絕緣層上的頂層硅，一般雙極電路、BiCMOS電路的制造需要在傳統SOI頂層硅中制作集電區重摻雜埋層，以降低集電極電阻與增加襯底的擊穿電壓，但是，這樣的制作工藝步驟復雜，且占用了部分頂層硅的空間，增加了頂層硅的厚度。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種絕緣體上Si/NiSi₂襯底材料及其制備方法，在傳統SOI襯底的絕緣層和頂層硅之間插入一層金屬硅化物NiSi₂，以代替常規SOI雙極晶體管中的集電區重摻雜埋層，從而達到減小雙極電路所需頂層硅的厚度、簡化工藝等目的。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種絕緣體上Si/NiSi₂襯底材料的制備方法，所述制備方法至少包括以下步驟：1)提供第一Si襯底，在所述第一Si襯底表面形成Ni層，然后進行第一次退火以使所述第一Si襯底與所述Ni層反應生成NiSi₂層，接著去除未反應的所述Ni層；2)在所述NiSi₂層表面形成第一SiO₂層，然后進行H離子注入以在所述第一Si襯底形成剝離界面；3)提供具有第二SiO₂層的第二Si襯底，并鍵合所述第二SiO₂層與所述第一SiO₂層，然后進行第二次退火以使所述第一Si襯底從所述剝離界面剝離，最后對剝離表面拋光以完成制備。

在本發明的制備方法中，所述步驟1)還包括對所述第一Si襯底進行標準的濕式化學清洗法清洗的步驟。

優選地，所述步驟1)中，在真空環境中淀積所述Ni層，淀積的Ni層厚度為1～4nm。

在本發明的制備方法中，所述第一次退火氣氛為N₂氣氛，退火溫度為300～1000℃，退火時間為10～60秒。

在本發明的制備方法中，選用摩爾比為4∶1的H₂SO₄∶H₂O₂溶液采用濕法刻蝕去除所述Ni層，刻蝕時間為1分鐘。

在本發明的制備方法中，采用等離子體沉積技術在表面淀積所述第一SiO₂層，厚度為100～600nm。所述步驟2)中形成所述第一SiO₂層后還包括對其在900℃下退火1小時的步驟。所述步驟2)中H離子注入后還包括對所述第一SiO₂層進行拋光的步驟。

在本發明的制備方法中，采用熱氧化方法在所述第二Si襯底表面形成所述第二SiO2層，厚度為200～300nm。

在本發明的制備方法中，所述第二次退火氣氛為N₂氣氛，退火溫度為200～800℃，退火時間為30分鐘。

在本發明的制備方法中，所述步驟3)還包括第三次退火以加強所述第二SiO₂層與所述第一SiO₂層的鍵合的步驟。所述第三次退火氣氛為N₂氣氛，退火溫度為500～1000℃，退火時間為30～240分鐘。

本發明還提供一種絕緣體上Si/NiSi₂襯底材料，其特征在于，至少包括：Si襯底；結合與所述Si襯底表面的絕緣層；結合于所述絕緣層表面的NiSi₂層；以及結合于所述NiSi₂層表面的Si頂層。

在本發明的絕緣體上Si/NiSi₂襯底材料中，所述NiSi₂層的厚度為3～10nm。所述Si頂層的厚度為5～200nm。