[發明專利]一種SOI晶圓及制造方法

在審

• 申請號: 202210526183.5
• 申請日: 2022-05-16
• 公開（公告）號: CN115188703A
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 蔣興教;梁昕;郭晨浩;宋飛;張濤
• 申請（專利權）人: 紹興中芯集成電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762;H01L21/02;H01L29/06
• 代理公司: 紹興市知衡專利代理事務所(普通合伙) 33277
• 代理人: 鄧愛民

本發明涉及一種SOI晶圓及制造方法，該制造方法包括：提供第一硅晶圓和第二硅晶圓；分別在第一硅晶圓的鍵合面和第二硅晶圓的鍵合面形成鍵合面氧化層；分別對第一硅晶圓的鍵合面及第二硅晶圓的鍵合面進行等離子體注入；將等離子體注入后的第一硅晶圓的鍵合面與第二硅晶圓的鍵合面鍵合；鍵合后，對第一硅晶圓的非鍵合面進行第一次減薄；第一次減薄后，在第二硅晶圓的非鍵合面形成介質層。本發明在SOI晶圓的第二硅晶圓背面沉積一層介質層，可降低SOI晶圓的應力和彎曲度，并且該介質層是在第一硅晶圓與第二硅晶圓鍵合后且對第一硅晶圓第一次減薄后形成，有利于減少第一硅晶圓與第二硅晶圓鍵合面的鍵合空洞。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體涉及一種SOI晶圓及制造方法。

背景技術

SOI(Silicon-On-Insulator)即絕緣襯底上硅，是一種具有“硅-絕緣層-硅”層狀結構的新型襯底材料，是通過在頂層硅晶圓與底層硅晶圓之間填充一層氧化物作為絕緣層，利用絕緣層實現頂層硅晶圓上的器件與底層硅晶圓之間的隔離。

現有制造SOI晶圓的方法如下：

分別在頂層硅晶圓及底層硅晶圓表面形成氧化層——分別對頂層硅晶圓的鍵合面及底層硅晶圓的鍵合面進行plasma等離子體注入——將頂層硅晶圓的鍵合面與底層硅晶圓的鍵合面鍵合連接——對頂層硅晶圓表面進行減薄至標準規格厚度。

采用上述方法制造SOI晶圓時，由于制造過程中高能量等離子體的注入令SOI晶圓內部產生較大的應力，會造成SOI晶圓減薄后產生較大的彎曲度，根據統計測量，該彎曲度可達-90μm左右(根據統計主要分布在-80μm～105μm)，不利于后續工藝。

發明內容

本發明首先公開一種SOI晶圓的制造方法，可有效改善SOI晶圓的彎曲度，具體采用如下技術方案來實現：

一種SOI晶圓的制造方法，包括：

提供第一硅晶圓和第二硅晶圓；

分別在所述第一硅晶圓的鍵合面和所述第二硅晶圓的鍵合面形成鍵合面氧化層；

分別對所述第一硅晶圓的鍵合面及所述第二硅晶圓的鍵合面進行等離子體注入；

將所述等離子體注入后的所述第一硅晶圓的鍵合面與所述第二硅晶圓的鍵合面鍵合；

所述鍵合后，對所述第一硅晶圓的非鍵合面進行第一次減薄；

所述第一次減薄后，在所述第二硅晶圓的非鍵合面形成介質層。

進一步，所述介質層為二氧化硅層。

進一步，所述介質層的厚度為

進一步，所述介質層形成后，對所述第一硅晶圓的非鍵合面進行第二次減薄，所述第二次減薄采用酸性腐蝕液進行減薄。

進一步，所述第二次減薄后，對所述第一硅晶圓的非鍵合面進行第三次減薄，所述第三次減薄采用化學機械減薄方式進行減薄。

進一步，所述第一硅晶圓的非鍵合面和所述第二硅晶圓的非鍵合面各自形成非鍵合面氧化層，所述介質層形成于所述第二硅晶圓的非鍵合面氧化層表面。

本發明還公開一種SOI晶圓，包括依次層疊的介質層、第二硅晶圓、第一氧化層、第一硅晶圓，所述SOI晶圓采用上述制造方法制造而成。

進一步，所述第二硅晶圓與所述介質層之間形成有第二氧化層。

進一步，所述介質層的厚度大于所述第二氧化層的厚度。

進一步，所述介質層為二氧化硅層；所述介質層的厚度為