[發(fā)明專利]生產(chǎn)透明SOI片的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280050683.0
• 申請(qǐng)日: 2012-10-11
• 公開（公告）號(hào): CN103890907A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秋山昌次;永田和壽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L21/02
• 分類號(hào): H01L21/02;H01L27/12
• 代理公司: 北京市隆安律師事務(wù)所 11323
• 代理人: 權(quán)鮮枝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生產(chǎn)透明SOI（Silicon-On-Insulator，絕緣體上的硅）片的方法。

背景技術(shù)

SOI片已經(jīng)廣泛用于減小寄生電容和使器件高速化。在SOI片中，包括透明絕緣片的SOQ（Silicon-On-Quartz，石英上的硅）和SOS（Silicon-On-Sapphire，藍(lán)寶石上的硅）片已經(jīng)作為處理片而受到關(guān)注。

SOQ片有望應(yīng)用于利用石英的高透明度的光電子器件或者利用石英的低介電損耗的高頻器件。SOS片有望應(yīng)用于牽涉到發(fā)熱的高頻器件，因?yàn)橛伤{(lán)寶石制成的處理片不僅具有高透明度和低介電損耗，而且還具有石英所不具備的高導(dǎo)熱性。

在處理片上形成硅膜的方法已經(jīng)被開發(fā)，并且包括：在r平面藍(lán)寶石上異質(zhì)外延生長(zhǎng)硅層的方法；以及在玻璃上生長(zhǎng)非單晶硅，然后通過(guò)激光退火等增強(qiáng)潔凈度以獲得CG（Continuous?Grain，連續(xù)晶粒）硅的方法。然而，為了在處理片上形成高質(zhì)量的單晶硅膜，理想地，通過(guò)將體硅片鍵合到處理片并且將該硅片的一部分分離以轉(zhuǎn)移到處理片上的方法來(lái)形成硅膜。當(dāng)轉(zhuǎn)移的硅膜很薄時(shí)（例如，小于500nm），則可以通過(guò)氫離子注入方法來(lái)分離并轉(zhuǎn)移硅膜（專利文獻(xiàn)1）。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：WO2009/116664A

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的問(wèn)題

然而，當(dāng)轉(zhuǎn)移的硅膜很厚時(shí)（例如，大于1μm），除了傳統(tǒng)的鍵合和背蝕刻方法以外，沒(méi)有其他方法。為了較深地注入離子，需要增加離子注入期間的加速電壓。然而，以增加的加速電壓注入離子具有損壞硅膜表面的風(fēng)險(xiǎn)。

鍵合和背蝕刻方法是在將鍵合的兩個(gè)片（供體片和處理片）鍵合在一起并進(jìn)行熱處理以增強(qiáng)鍵合強(qiáng)度之后，研磨或拋光供體片的背面以使供體片變薄，從而形成期望厚度的硅膜的方法。對(duì)于兩個(gè)片的鍵合，在距離片周緣幾毫米的區(qū)域內(nèi)片不能被鍵合（邊緣排斥）。這是因?yàn)樽鳛槠?jīng)過(guò)所謂倒角處理的結(jié)果，片的邊緣是圓的。

圖6是示出在簡(jiǎn)單的薄膜形成工藝中出現(xiàn)剝落（chipping）的示意圖。兩個(gè)片（供體片102和處理片101）鍵合（圖6（A）），然后被熱處理。當(dāng)供體片102被研磨或拋光到幾微米的厚度時(shí)（圖6（B）），由于供體片的周緣的截面102a的角度α尖銳而頻繁出現(xiàn)稱為剝落的破損102b（圖6（C））。為了防止這一點(diǎn)，如圖1中所示，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種預(yù)先機(jī)械刮掉周緣（圖1（A））或者利用化學(xué)品等去除周緣（圖1（B））的方法。然而，由于以下原因，在熱膨脹系數(shù)不同的片之間不能采用該方法。在供體片和處理片的熱膨脹系數(shù)顯著不同的SOQ片和SOS片的情況下，當(dāng)硅片鍵合到石英（玻璃）或藍(lán)寶石，然后被熱處理時(shí)，鍵合的片由于熱膨脹系數(shù)不同而損壞。因此在片鍵合階段難以進(jìn)行充分的熱處理。如果在只進(jìn)行不充分的熱處理的該階段機(jī)械或化學(xué)地去除片的周緣，則甚至不應(yīng)當(dāng)被去除的部分也由于鍵合強(qiáng)度不足而最終被去除。

本發(fā)明是鑒于上述情況做出的，并且提供一種生產(chǎn)透明SOA片的方法，從而防止片損壞和剝落。

用于解決問(wèn)題的方案

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)一種利用SOQ片和SOS片對(duì)可見光透明的方法。

本發(fā)明的一方面提供一種生產(chǎn)透明SOI片的方法，該方法包括以下步驟：將用作供體片的硅片的表面與透明的處理片的表面鍵合在一起以獲得鍵合片；在150至300℃的第一溫度對(duì)所述鍵合片進(jìn)行熱處理，作為第一熱處理；通過(guò)從被熱處理后的鍵合片的硅片側(cè)向鍵合的表面和未鍵合的周圍表面之間的邊界照射可見光激光，同時(shí)在所述激光的入射光和所述硅片的徑向方向之間保持60至90°的角度來(lái)切割所述鍵合片的未鍵合部分；對(duì)所述未鍵合的部分被切割后的所述鍵合片的硅片進(jìn)行研磨、拋光或蝕刻以形成硅膜；以及在比所述第一溫度高的300至500℃的第二溫度對(duì)形成有所述硅膜的所述鍵合片進(jìn)行熱處理，作為第二熱處理。

發(fā)明效果

利用根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)透明SOI片的方法可以防止片損壞和剝落。

附圖說(shuō)明

圖1是示出SOI片的薄膜形成工藝的示意圖。

圖2是示出用于生產(chǎn)透明SOI片的方法的步驟實(shí)例的示意圖。

圖3是鍵合片的俯視圖。

圖4是實(shí)例3中獲得的透明SOI片的周緣的放大照片。

圖5是比較例2中獲得的透明SOI片的周緣的放大照片。