[实用新型]一种增强型绝缘硅复合材料

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种低成本、高性能、易加工的增强型绝缘硅复合材料。  

背景技术

单晶硅材料是现代微电子制造业的基础，目前绝大部分的集成电路芯片和半导体器件都是在硅片上加工完成。然而随着IC制造技术向45纳米以下线宽发展，现有的体硅材料及其工艺越来越接近其物理极限，寻找新型衬底材料已成为当务之急。

SOI（Silicon On Insulater）绝缘硅材料因其独特优良的性能近期得到了广泛的重视和应用。通过绝缘埋层，SOI绝缘硅材料实现了片上器件与衬底的全介质隔离，从而减小了寄生电容、降低了功耗、提高了运算速度、消除了闩锁效应；又由于与现有硅半导体工艺兼容，使其被公认为“21世纪的硅集成电路技术”，发展前景不可限量。 

目前制备SOI绝缘硅材料的方法主要有两大类型：离子注入法和键合法，前者通过离子注入在硅片表面下一定距离内形成氧化硅埋层，后者通过硅片间水或其它物质在高温下形成片间氧化硅层并使两片硅片合二为一。  

上述两大类型制备工艺均具有严重的缺陷，离子注入会使单晶硅晶格结构遭受严重破坏，能量越高损伤越大；注入的离子虽经退火后可以在表面下一定空间内形成氧化硅层，但这只是SiO₂和SiOx的混合体，距离完美的SiO₂结构有相当的距离，此外氧化层在硅片内的深度、厚度均难以控制；而键合法片间形成的主要也是SiO₂-Si（OH）x混合物，直接影响键和强度和绝缘性能。 

除了上述工艺外，目前制备SOI绝缘硅材料的其它工艺如阳极多孔硅氧化法、绝缘层上多晶硅再结晶法、固相横向外延法等或上述某些方法的混合工艺，均具有这样或那样的先天性缺陷；并且所有上述工艺的一大共同缺点是，所使用的设备都异常昂贵复杂，导致生产成本高企，这些不足严重制约了SOI绝缘硅材料的应用和发展。

实用新型内容

本实用新型目的是为了克服现有技术的不足而提供一种低成本、高性能、易加工的增强型绝缘硅复合材料。  

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种增强型绝缘硅复合材料，包含中间绝缘层；所述中间绝缘层的上表面和下表面分别设置有单晶硅片；所述中间绝缘层，包含二氧化硅基多元无机复合材料层；所述二氧化硅基多元无机复合材料层的上表面设置有第一二氧化硅膜层；所述二氧化硅基多元无机复合材料层由二氧化硅基多元无机复合材料制成，所述二氧化硅基多元无机复合材料的化学式为SiO₂-ZnO-B₂O₃。

优选的，所述二氧化硅基多元无机复合材料层的下表面设置有第二二氧化硅膜层。

优选的，所述增强型绝缘硅复合材料的层间结构为Si-SiO₂-(SiO₂-ZnO-B₂O₃)- SiO₂-Si。 

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点： 

本实用新型所述的增强型绝缘硅复合材料能够保持有完整的单晶硅晶格结构，不需采用复杂昂贵设备，整体制备工艺简单、易行、低成本；所述增强型绝缘硅复合材料的中间绝缘层的各组分的厚度和深度分布可调，电学性能优良，且不需采用复杂昂贵设备，整体制备工艺简单、易行。 

附图说明

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：

附图1为本实用新型所述的增强型绝缘硅复合材料的示意图；

附图2为本实用新型所述的增强型绝缘硅复合材料的制备方法的工艺流程示意图。 

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如附图1所示为本实用新型所述的增强型绝缘硅复合材料，包含中间绝缘层；所述中间绝缘层的上表面和下表面分别设置有单晶硅片；所述中间绝缘层，包含二氧化硅基多元无机复合材料层；所述二氧化硅基多元无机复合材料层的上表面设置有第一二氧化硅膜层；所述二氧化硅基多元无机复合材料层的下表面设置有第二二氧化硅膜层；所述二氧化硅基多元无机复合材料层由二氧化硅基多元无机复合材料制成，所述二氧化硅基多元无机复合材料的化学式为SiO₂-ZnO-B₂O₃；所述增强型绝缘硅复合材料的层间结构为Si-SiO₂-(SiO₂-ZnO-B₂O₃)-SiO₂-Si。