[發明專利]一種降低SOI硅片應力的制備方法

在審

• 申請號: 201911028059.0
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110739217A
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 王新
• 申請（專利權）人: 沈陽硅基科技有限公司
• 主分類號: H01L21/324
• 分類號: H01L21/324;H01L21/762
• 代理公司: 11340 北京天奇智新知識產權代理有限公司
• 代理人: 龍濤

本發明提供一種降低SOI硅片應力的制備方法，包括：對第一硅片進行氧化，得具有氧化層的第一硅片；將具有氧化層的第一硅片注入氫離子，使用濃硫酸和雙氧水混合液、SC1和SC2清洗，得注入后的第一硅片；對注入后的第一硅片進行第一低溫退火處理，使用SC1、SC2清洗，得處理后的第一硅片；使用SC1、SC2清洗第二硅片，將清洗后的第二硅片與處理后的第一硅片常溫下進行鍵合以及第二低溫退火處理，得鍵合片；對鍵合片進行裂片，得SOI；采用化學機械拋光去除500～2000A的SOI膜厚，即得。本發明的降低SOI硅片應力的制備方法，通過注入后低溫退火來減小SOI硅片內部的應力，從而制備出彎曲度值小的SOI硅片。

技術領域

本發明涉及微電子技術領域，尤其涉及一種降低SOI硅片應力的制備方法。

背景技術

絕緣襯底上的硅(Silicon-On-Insulator，SOI)是一種具有獨特的“Si/絕緣層/Si”三層結構的新型硅基半導體材料。SOI技術在頂層硅和背襯底之間引入了一層絕緣埋層(即，埋氧化層)，通過絕緣埋層(通常為二氧化硅SiO₂)實現了器件和襯底的全介質隔離。

通過在絕緣體上形成半導體薄膜，SOI材料具有體硅無法比擬的優點：(1)可以實現集成電路中元器件的介質隔離，徹底消除了體硅CMOS電路中的寄生閂鎖效應；(2)采用SOI制成的集成電路具有寄生電容小、集成密度高、速度快、工藝簡單、短溝道效應小及特別適用于低壓低功耗電路等優勢，因此，SOI將廣泛應用在深亞微米的低壓、低功耗集成電路中。

目前，SOI材料主要包括：(1)注氧隔離的SIMOX(Separation byImplantedOxygen)材料，適于制作薄膜全耗盡超大規模集成電路；(2)硅片鍵合和反面腐蝕的BESOI(Bonding-Etchback SOI)材料，適于制作部分耗盡集成電路；(3)將鍵合與注入相結合的Smart Cut SOI材料等。

然而，現有的制備SOI的過程中注入氫離子后的硅片內部會產生較大的應力，彎曲度(Bow)值增大，導致最終的SOI彎曲度增大，從而影響最終SOI產品的質量。因此，亟需開發一種降低SOI硅片應力的方法，以滿足人們的需要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種降低SOI硅片應力的制備方法，通過注入后低溫退火來減小SOI硅片內部的應力，從而制備出彎曲度值小的SOI硅片。

本發明提供一種降低SOI硅片應力的制備方法，包括：在氫氣、氧氣氛圍里，以850～1150℃的溫度對第一硅片進行氧化，得到具有氧化層的第一硅片；將所述具有氧化層的第一硅片注入氫離子，注入深度為500～10000A；注入后依次使用體積比為3:1～5:1的濃硫酸和雙氧水混合液、SC1和SC2清洗1～60min，得注入后的第一硅片；對所述注入后的第一硅片進行第一低溫退火處理，然后使用SC1、SC2清洗1～60min，得到處理后的第一硅片；其中，所述第一低溫退火處理的條件為：采用氮氣保護，氣體流量5～20L/min，退火溫度100～400℃，退火時間0.5～5h；使用SC1、SC2對第二硅片清洗1～60min，然后將清洗后的第二硅片與所述處理后的第一硅片在常溫下進行鍵合以及第二低溫退火處理，得到鍵合片；其中，所述鍵合的條件為：離子激活時間為0～30s；所述第二低溫退火處理的條件為：100～350℃，氮氣流量為1～10L/min，退火時間0.5～5h；對所述鍵合片進行裂片，得到SOI；采用化學機械拋光去除500～2000A的所述SOI的膜厚，得到彎曲度值小于10μm的SOI。

可選地，所述第一硅片與所述第二硅片的尺寸相同。

可選地，所述第二硅片為任意電阻率和晶向的硅片。

可選地，所述第二硅片為氧化片或光片。