[發明專利]帶有絕緣埋層襯底的制備方法

有效

• 申請號: 201210233324.0
• 申請日: 2012-07-06
• 公開（公告）號: CN102768981A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 魏星;王文宇;曹共柏
• 申請（專利權）人: 上海新傲科技股份有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762
• 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

本發明涉及半導體材料領域，尤其涉及一種帶有絕緣埋層襯底的制備方法。

背景技術

與體硅器件相比，絕緣體上硅(SOI)器件具有高速、低驅動電壓、耐高溫、低功耗以及抗輻照等優點，備受人們的關注，在材料和器件的制備方面都得到了快速的發展。SOI材料按其頂層硅薄層的厚度，可分為薄膜SOI（頂層硅通常小于1μm）和厚膜SOI（頂層硅通常大于1μm）兩大類。薄膜SOI市場95%的應用集中在8英寸和12英寸，其中絕大多數用戶為尖端微電子技術的引導者，如IBM、AMD、Motorola、Intel、UMC、TSMC、OKI等。目前供應商為日本信越（SEH）、法國Soitec、日本SUMCO，其中前兩家供應了約90%以上的產品。薄膜SOI市場主要的驅動力來自于高速、低功耗產品，特別是微處理器（CPU）應用。這些產品的技術含量高，附加值大，是整個集成電路的龍頭。

很多對SOI的報道均集中在以上這些激動人心的尖端應用上，而實際上SOI早期的應用集中在航空航天和軍事領域，現在拓展到功率和靈巧器件以及MEMS應用。特別是在汽車電子、顯示、無線通訊等方面發展迅速。由于電源的控制與轉換、汽車電子以及消費性功率器件方面對惡劣環境、高溫、大電流、高功耗方面的要求，使得在可靠性方面的嚴格要求不得不采用SOI器件。在這些領域多采用厚膜SOI材料，集中在6英寸和8英寸，目前的用戶包括美國Maxim、ADI、TI?(USA)，日本NEC、Toshiba、Panasonic、Denso、TI?(Japan)、FUJI、Omron等，歐洲Philips、X-Fab等。這個領域的特點在于SOI器件技術相對比較成熟，技術含量相對較低，器件的利潤也相對降低，對SOI材料的價格比較敏感。在這些SOI材料用戶里面，很大的應用主要來源于各種應用中的驅動電路：如Maxim的應用于主要為手機接受段的放大器電路；Panasonic、TI、FUJI、Toshiba、NEC等主要應用在顯示驅動電路中的掃描驅動電路；DENSO的應用主要在汽車電子、無線射頻電路等；Toshiba的應用甚至在空調的電源控制電路中；Omron主要在傳感器方面；ADI也主要在高溫電路、傳感器等；而Phillips的應用則主要是功率器件中的LDMOS，用于消費類電子中如汽車音響、聲頻、音頻放大器等；韓國的Magnchip(Hynix)則為Kopin生產用于數碼相機用的顯示驅動電路和為LG生產的PDP顯示驅動電路等。

目前，SOI材料的制備技術主要有注氧隔離技術(SIMOX)、鍵合及背面腐蝕技術(BESOI)及其所衍生出來的智能剝離技術(Smart-cut)、外延層轉移技術(ELTRAN)等。其中，由于鍵合及背面腐蝕技術具有工藝簡單、成本低等優點，因此受到人們的重視，雖然埋氧層厚度連續可調，但是通過研磨或者腐蝕的辦法減薄頂層硅，頂層硅的厚度均勻性很難得到精確控制。如P.B.Mumola等在頂層硅厚度為1±0.3μm鍵合減薄SOI材料的基礎上，采用計算機控制局部等離子減薄的特殊辦法，將頂層硅減薄到0.1μm，平整度僅能控制在±0.01μm，這也就限制了鍵合減薄SOI材料在對頂層硅厚度均勻性要求高等方面的應用。而采用SIMOX技術制備的SOI材料，雖然具有優異的頂層硅厚度均勻性，但由于受到注入劑量和能量的限制，埋氧層最大厚度很難超過400nm，并且SIMOX工藝是利用高溫退火，促進氧在硅片內部聚集成核而形成連續埋氧層，但是埋氧層中存在的針孔使其絕緣性能不如熱氧化形成的SiO₂，擊穿電壓僅6MV/cm左右，這些缺點限制了SIMOX材料在厚埋層(大于400nm)方面的應用。Smart-cut技術在鍵合技術的基礎上發展而來，并且其頂層硅的厚度由氫離子的注入能量所決定，其厚度連續可調，因此該技術可以同時滿足埋氧層厚度和頂層硅均勻性的要求，但是該技術由于采用氫離子注入剝離器件層，因此生產成本較高。外延層轉移技術需要在多孔硅上外延單晶硅層，缺陷控制困難，該技術尚未成熟，并沒有應用的報道。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種帶有絕緣埋層襯底的制備方法，能夠更好地控制器件層的厚度，從而提高整個襯底的厚度均勻性和良率。