[發(fā)明專利]一種藍(lán)寶石絕緣層上覆硅襯底及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410322287.X
• 申請日: 2014-07-08
• 公開（公告）號: CN104103601A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王曉靁;劉伯彥;鐘其龍
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門潤晶光電有限公司
• 主分類號: H01L23/12
• 分類號: H01L23/12;H01L21/86
• 代理公司: 廈門市新華專利商標(biāo)代理有限公司 35203
• 代理人: 李寧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種藍(lán)寶石絕緣層上覆硅襯底及其制備方法。

背景技術(shù)

SOS(Silicon-on-sapphire,?藍(lán)寶石上覆硅)?襯底主要作為高頻組件RFIC?的襯底用途，相較于其他襯底材料，SOS制作的組件成品具有低能耗、組件效率高以及組件尺寸小等綜合優(yōu)勢，有其不可忽視的競爭優(yōu)勢。

如圖1所示是商用的SOS襯底100，在拋光藍(lán)寶石襯底110上制作硅外延層120，再如圖2所示是另一種既存工藝的SOS襯底200，在拋光藍(lán)寶石襯底210上鍵結(jié)以特殊切割技術(shù)切下的硅襯底薄層220形成SOS結(jié)構(gòu)。

目前市場上的SOS襯底供貨系以6英吋及8英吋的藍(lán)寶石襯底上制作硅外延層，這樣尺寸的藍(lán)寶石襯底成本非常高，再加上硅外延層工藝需要非常細(xì)膩的控制，也使得整體SOS成本及產(chǎn)率受限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種藍(lán)寶石絕緣層上覆硅襯底及其制備方法，以減少藍(lán)寶石用量，提高利用率，降低整體的生產(chǎn)成本，但仍保有SOS優(yōu)異特性。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種藍(lán)寶石絕緣層上覆硅襯底，是一種新型?Si-on-sapphire-on-Si(硅-藍(lán)寶石-硅)?襯底，即頂層為硅主動層，中間層為藍(lán)寶石薄層，底層為硅襯底。

所述硅主動層的厚度為100nm，藍(lán)寶石薄層的厚度為150nm，硅襯底的厚度為1mm。

所述硅主動層的厚度為1500nm，藍(lán)寶石薄層的厚度為1500nm，硅襯底的厚度為1mm。

一種藍(lán)寶石絕緣層上覆硅襯底的制備方法，步驟如下：

第一步，采用襯底切割技術(shù)將拋光藍(lán)寶石薄層均勻切下；

第二步，將切下的藍(lán)寶石薄層與硅襯底進(jìn)行熱處理鍵結(jié)；

第三步，完成頂層的硅主動層。

所述第一步，采用smart-cut智能剝離技術(shù)，經(jīng)熱處理后切片分離。

所述第三步，按現(xiàn)有商用工藝進(jìn)行硅的外延，完成頂層的硅主動層。

所述第三步，在拋光硅襯底切下硅薄層，再將這個硅薄層熱處理鍵結(jié)在藍(lán)寶石薄層的頂層，完成頂層的硅主動層

所述第二步和第三步，熱處理鍵結(jié)程序在同一個設(shè)備中依序處理。

采用上述方案后，本發(fā)明減少了藍(lán)寶石用量，提高了利用率，從而降低整體的生產(chǎn)成本，但仍保有SOS優(yōu)異特性。采用硅當(dāng)作襯底主體時更有以下優(yōu)點：（1）與現(xiàn)有以硅襯底為主流的IC工藝及設(shè)備高度整合，有效增進(jìn)生產(chǎn)效能；（2）作為高頻組件襯底散熱能力將影響組件設(shè)計與效能，由于硅的熱傳效率顯著優(yōu)于藍(lán)寶石，硅作為襯底主體將有效改進(jìn)組件散熱效能。

以下結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1是一種現(xiàn)有SOS襯底的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是另一種現(xiàn)有SOS襯底的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

如圖3所示，本發(fā)明揭示的一種藍(lán)寶石絕緣層上覆硅襯底，是一種新型硅-藍(lán)寶石-硅襯底，即頂層為硅主動層1（硅薄層），中間層為藍(lán)寶石薄層2（藍(lán)寶石絕緣層），底層為硅襯底3（襯底主要載體）。

其中，頂層的硅主動層1（單晶硅層）是作為后續(xù)制作半導(dǎo)體組件的主動層，厚度可依需求控制，從小于100nm到數(shù)千nm技術(shù)上均可支持，不同的厚度可適用于不同的半導(dǎo)體組件制作，比如CMOS。中間的藍(lán)寶石薄層2是介電層,?也叫做絕緣層,?智切/鍵結(jié)技術(shù)可支持的厚度一樣是從小于100nm到數(shù)千nm以上，從1500nm左右的厚度起就能發(fā)揮很優(yōu)異的SOI性能。硅襯底3是提供機(jī)械強(qiáng)度,厚度約在1mm±數(shù)百um。

本發(fā)明運(yùn)用于高頻組件時，硅主動層1的最佳厚度為100nm，藍(lán)寶石薄層2的最佳厚度為150nm，硅襯底的最佳厚度為1mm。

本發(fā)明運(yùn)用于功率組件時，硅主動層1的最佳厚度為1500nm，藍(lán)寶石薄層2的最佳厚度為1500nm，硅襯底的最佳厚度為1mm。

本發(fā)明還揭示了一種藍(lán)寶石絕緣層上覆硅襯底的制備方法，具體步驟如下。

第一步，采用襯底切割技術(shù)將拋光藍(lán)寶石薄層2均勻切下。具體采用smart-cut智能剝離技術(shù)(一項既存商用技術(shù))，選用適當(dāng)?shù)碾x子(如H氫)進(jìn)行高劑量離子植入，用植入能量控制預(yù)計切下的厚度，經(jīng)熱處理后切片分離。

第二步，將切下的藍(lán)寶石薄層2與硅襯底3進(jìn)行熱處理鍵結(jié)。