[发明专利]带有绝缘埋层的衬底的制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及集成电路材料制备工艺，尤其涉及带有绝缘埋层的衬底的制备方法，可以在较大的范围内调整绝缘埋层以及绝缘埋层表面的晶体层的厚度，且晶体层表面具有良好的平整度。

【背景技术】

随着绝缘体上硅(Silicon On Insulator)材料的兴起，带有绝缘埋层的衬底越来越受到人们的重视。SOI材料通过在顶层硅和背衬底之间引入了一层埋氧化层(BOX)。由于将半导体薄膜置于绝缘体上，因此SOI材料具有了体硅所无法比拟的优点，包括可以实现集成电路中元器件的介质隔离，彻底消除了体硅CMOS电路中的寄生闩锁效应；并且采用这种材料制成的集成电路还具有寄生电容小、集成密度高、速度快、工艺简单、短沟道效应小及特别适用于低压低功耗电路等优势，因此SOI材料被誉为21世纪的微电子材料。由此人们受到启示，发现带有绝缘埋层的衬底，在绝缘埋层的表面形成晶体层，由于绝缘埋层的电学隔离效应，可以实现晶体层中的器件同衬底之间良好的介质隔离，具有体材料衬底所不具备的优势。目前常见的带有绝缘埋层的材料还有绝缘体上的锗硅(SiGeOI)、绝缘体上的氮化镓(GaNOI)、绝缘体上碳化硅(SiCOI)以及绝缘体上的应力硅(Strain-SOI)等。

但是，采用现有技术制备具有绝缘埋层的衬底也面临很多问题。以SOI材料为例，目前制备SOI材料的常用技术包括注氧隔离技术(Separation byImplanted Oxygen，SIMOX)以及键合减薄技术(Bond and Etch-back SOI，BESOI)等。

SIMOX技术是通过向单晶硅片中注入高剂量的氧离子，高温退火后形成隐埋绝缘SiO₂层，从而形成SOI结构。此方法的优点在于埋层氧化物(BOX)和顶层硅之间的界面平整，缺点在于采用此方法制备的SOI材料，BOX层和顶层硅的厚度只能在有限的范围内进行调整。现有技术中，采用SIMOX技术制备的SOI材料，BOX层的厚度通常无法超过400nm，而顶层硅厚度无法超过300nm。

而BESOI技术是先将一片热氧化后的硅片和一片光片键合，再从背面减薄到所需要的厚度形成SOI。此方法的优点在于BOX层和顶层硅的厚度可以在很大的范围内调整，但是顶层硅表面是通过减薄形成的，因此界面平整度差。

对于其他带有绝缘埋层的衬底，例如绝缘体上的锗硅(SiGeOI)、绝缘体上的氮化镓(GaNOI)、绝缘体上碳化硅(SiCOI)以及绝缘体上的应力硅(Strained-SOI)等，虽然在制备工艺上略有差别，但也面临与上述情况相类似的问题。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是，提供一种带有绝缘埋层的衬底的制备方法，可以在较大的范围内调整绝缘埋层以及绝缘埋层表面的晶体层的厚度，且晶体层表面具有良好的平整度。

为了解决上述问题，本发明提供一种带有绝缘埋层的衬底的制备方法，包括如下步骤：提供第一衬底，所述第一衬底表面具有第一晶体层；在第一晶体层表面生长第二晶体层；提供第二衬底，所述第二衬底表面具有绝缘层；以第二晶体层远离第一衬底的表面和绝缘层远离第二衬底的表面作为键合表面进行键合；除去第一衬底和第一晶体层。

作为可选的技术方案，所述第一与第二晶体层的组成材料中具有相同的化学元素。

作为可选的技术方案，所述第一衬底为单晶硅衬底，第一晶体层为锗硅层，第二晶体层为单晶硅层。

作为可选的技术方案，所述除去第一衬底和第一晶体层，进一步包括如下步骤：采用第一选择性腐蚀方法对第一衬底进行腐蚀，至第一晶体层，所述第一选择性腐蚀方法对第一衬底的腐蚀速度大于对第一晶体层腐蚀速度的十倍；采用第二选择性腐蚀方法对第一晶体层进行腐蚀，至第二晶体层，所述第二选择性腐蚀方法对第一晶体层的腐蚀速度大于对第二晶体层腐蚀速度的十倍。

作为可选的技术方案，所述锗硅中，以原子数目计算，锗的组分含量不少于20％，且分布均匀。