[發明專利]一種GOI晶片結構的制備方法

有效

• 申請號: 201210225637.1
• 申請日: 2012-07-02
• 公開（公告）號: CN102738060A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 張苗;葉林;狄增峰;薛忠營
• 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: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

1.一種GOI晶片結構的制備方法，其特征在于，至少包括以下步驟：

1）利用智能剝離工藝制備出SGOI結構；

2）對所述SGOI結構進行鍺濃縮，形成依次包含有第二Si襯底、絕緣埋層BOX、Ge層、SiO₂層的層疊結構；

3）腐蝕掉所述層疊結構表面的SiO₂層以得到GOI結構。

2.根據權利要求1所述的GOI晶片結構的制備方法，其特征在于，所述步驟2）中鍺濃縮工藝后形成的Ge層的厚度為7nm～50nm。

3.根據權利要求1所述的GOI晶片結構的制備方法，其特征在于，所述步驟2）還包括：

2-1）將所述SGOI結構放入600℃反應爐中，然后通入5000ccm的N₂作為保護氣氛，以每分鐘上升10℃速度加熱反應爐至于達到1050℃后停止通入N₂；

2-2）通入4000ccm的O₂保持30分鐘后停止；

2-3）通入5000ccm的N₂保持30分鐘后停止；

2-4）依次重復步驟2-2）與步驟2-3）4次后，在N₂氣氛下使反應爐溫度在1個小時內從1050℃降到900℃；

2-5）通入4000ccm的O₂保持30分鐘后停止；

2-6）通入5000ccm的N₂保持30分鐘后停止；

2-7）依次重復步驟2-5）與步驟2-6）4次后，在N₂氣氛下使反應爐溫度在1個小時內從900℃降至600℃，完成鍺濃縮，形成依次包含有第二Si襯底、絕緣埋層BOX、Ge層、SiO₂層的層疊結構。

4.根據權利要求1所述的GOI晶片結構的制備方法，其特征在于，所述步驟1）還包括：

1-1）提供第一Si襯底，在所述第一Si襯底上外延生長一層SiGe層；

1-2）采用離子注入工藝從所述SiGe層表面進行H+離子注入，并控制離子注入能量在所述第一Si襯底中預設的深度形成一層富含H⁺離子的硅層作為剝離層；

1-3）提供第二Si襯底，并在所述第二Si襯底上制備一層絕緣埋層BOX；

1-4）利用鍵合工藝將第一Si襯底上的SiGe層表面與第二Si襯底上的絕緣埋層BOX層表面進行鍵合形成依次包含有第二Si襯底、絕緣埋層BOX、SiGe層、第一Si襯底的層疊結構；

1-5）對鍵合后的結構進行高溫退火處理，以從所述剝離層處剝離掉部分所述第一Si襯底；

1-6）利用TMAH腐蝕液將剩余的所述第一Si襯底全部腐蝕掉以得到SGOI結構。

5.根據權利要求4所述的GOI晶片結構的制備方法，其特征在于：所述步驟1-5）剝離掉部分所述第一Si襯底的工藝條件為：先升溫到300℃，保溫3小時后，再經半個小時升溫到600℃后保溫半小時，整個過程通有8000ccm的高純O₂。

6.根據權利要求4所述的GOI晶片結構的制備方法，其特征在于：所述步驟1-1）中外延生長的SiGe層的厚度為80nm～120nm。

7.根據權利要求4所述的GOI晶片結構的制備方法，其特征在于：所述步驟1-1）SiGe層中Ge的組分為12%～30%。

8.根據權利要求4所述的GOI晶片結構的制備方法，其特征在于：所述步驟1-2）中離子注入能量為60Kev，注入H⁺離子的劑量為6.0E16。

9.根據權利要求8所述的GOI晶片結構的制備方法，其特征在于：所述H⁺離子注入第一Si襯底中的深度為600nm～700nm。

10.根據權利要求4所述的GOI晶片結構的制備方法，其特征在于：所述步驟1-3）中第二Si襯底上制備的絕緣埋層BOX的材質為SiO₂或Al₂O₃。

11.根據權利要求10所述的GOI晶片結構的制備方法，其特征在于：所述絕緣埋層BOX的厚度為100nm～150nm。