[發(fā)明專利]一種SOI材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810780383.7
• 申請(qǐng)日: 2018-07-17
• 公開（公告）號(hào): CN108962815B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王智勇;李穎;蘭天;周廣正;黃瑞;代京京
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L21/762
• 分類號(hào): H01L21/762
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

1.一種SOI材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)提供一硅片A，采用氧化法或PECVD法在其表面制備一層SiO₂覆蓋層，隨后對(duì)表面覆有SiO₂層后的硅片進(jìn)行金屬離子注入，使其在SiO₂層下面硅片內(nèi)注入深度為R_p的區(qū)域形成金屬離子富集層，在形成的金屬離子富集層中，由于金屬離子的大量注入，晶格結(jié)構(gòu)遭到破壞，相應(yīng)的化學(xué)鍵被削弱，晶格強(qiáng)度變低；

(2)提供另一支撐硅片B，恢復(fù)硅片A、B表面的親水性，然后進(jìn)行硅片A與支撐硅片B的親水鍵合，即將硅片A的SiO₂覆蓋層與支撐硅片B表面鍵合；

(3)將步驟(2)鍵合后的硅片組放入退火爐進(jìn)行兩階段熱處理:在第一階段保持溫度200-500℃，時(shí)間60-180min，使注入的金屬離子形成原子態(tài)金屬，最終在某一溫度下熔化，從金屬離子富集層處將硅片A分裂成兩部分:一部分為富集層上面的SiO₂覆蓋層和硅薄層鍵合在支撐硅片B上，另一部分為富集層下面的硅片獨(dú)立分開來(lái)，繼續(xù)用作步驟(2)的另一支撐片B或者作為步驟(1)被注入硅片A；第二階段在較高溫度800-1100℃下進(jìn)行，保持100-140min，目的在于加強(qiáng)上原硅片A富集層上面的SiO₂覆蓋層和硅薄層與硅片B之間的鍵合強(qiáng)度，從而得到SOI結(jié)構(gòu)；

(4)對(duì)步驟(3)形成的SOI結(jié)構(gòu)進(jìn)行拋光工藝獲取所需鏡面狀結(jié)構(gòu)；

對(duì)表面覆有SiO₂層后的硅片A進(jìn)行金屬離子注入即在能量為30-500KeV條件下注入劑量為10¹⁵-10¹⁷/cm²的低熔點(diǎn)金屬離子，低熔點(diǎn)金屬離子為鋰、鈉、鎂、鋁離子。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SOI材料的制備方法，其特征在于，深度R_p為金屬離子富集層距離SiO₂層下底面的距離，即SOI結(jié)構(gòu)中的頂層硅厚度，R_p的取值范圍小于等于1.5μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SOI材料的制備方法，其特征在于，提供另一支撐硅片B，該硅片選擇裸硅片或在其單側(cè)表面覆蓋SiO₂；若其單側(cè)覆有SiO₂，選擇SiO₂覆蓋面與硅片A鍵合，硅片A、B表面的SiO₂層也即為SOI結(jié)構(gòu)的中間隱埋層，厚度小于等于3μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SOI材料的制備方法，其特征在于，采用四氯化碳、三氯乙烯、丙酮和乙醇對(duì)硅片A、B進(jìn)行仔細(xì)清洗表面后，去離子水沖洗多遍，以去除硅片表面油污、有機(jī)物、粉塵顆粒及離子注入過(guò)程中的碳污染，恢復(fù)硅片A、B表面的親水性。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SOI材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)為：原硅片A的分裂界面有一定的粗糙，利用堿性二氧化硅拋光液與硅表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生可溶解的硅酸鹽，再通過(guò)二氧化硅膠粒和拋光布?jí)|與硅片進(jìn)行機(jī)械摩擦作用除去反應(yīng)產(chǎn)物，在去除硅片表面損傷層的同時(shí)清除雜質(zhì)沾污，達(dá)到所需的鏡面狀表面。