[发明专利]用于互补双极工艺的全介质隔离SOI材料片的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于互补双极工艺的全介质隔离SOI材料片的制造方法，应用于互补双极工艺的半导体制造领域。

背景技术

互补双极工艺是应用最为广泛的半导体制造工艺之一，用于互补双极工艺的常规介质隔离SOI材料片的制造方法是：在SOI片上先制作N型埋层和P型埋层，然后再生长N型或P型外延层来制作。首先，外延层的质量受埋层掺杂浓度和衬底材料自身的缺陷密度影响很大，容易出现层错和滑移线，且在外延后埋层图形容易出现较大的漂移；其次，外延过程中的自掺杂效应会导致片内和片间外延层厚度及电阻率分布存在差异，从而引起使用该方法制作的材料片所制造的电路或器件参数离散性大（如CE击穿电压）；再次，N型外延或P型外延的设备成本和工艺成本均比较高。

专利文献1（专利号：200910190948.7）“浅结互补双极晶体管的制造方法”，提出了通过硅/硅键合、减薄抛光方法形成SOI材料片，再在SOI材料片上通过深槽刻蚀、多晶硅回填制作深槽介质隔离加浅隔离墙，结合具有浅结多晶硅发射极的纵向NPN管与纵向PNP管兼容的互补双极工艺，制作所述的浅结互补双极晶体管。该方法制作出的SOI材料片由于需要高温工艺，如1150℃的外延生长，因此其存在层错和滑移线等缺陷，埋层图形在外延后容易出现图形漂移，使外延厚度和电阻率在片间和片内都存在较大差异。

专利文献2（专利号：200510052287.3）“高压大功率低压差线性集成稳压电源电路的制造方法”，提出了首先利用硅/硅键合、减薄抛光技术方法获得所需要的SOI片，然后在SOI材料片上通过深槽刻蚀、多晶硅回填的介质隔离技术方法结合纵向PNP与纵向NPN兼容的双极工艺进行所述的高压大功率低压差线性集成稳压电源电路的制造。该方法制作的SOI材料片由于需要在已经键合好的SOI片上再生长外延，其有源层存在层错和滑移线、有源层参数一致性差、外延后图形漂移等缺点，且其制作工艺较复杂、成本较高。

发明内容

为了克服上述背景技术制作的SOI材料片有源层存在层错和滑移线、有源层参数一致性差、外延后图形漂移的问题，本发明提出了一种用于互补双极工艺的全介质隔离SOI材料片的制造方法，实现制作成本低、有源层缺陷少、有源层参数一致性好、无图形漂移的全介质隔离SOI材料片的目的。

为了实现上述目的，本发明的一种用于互补双极工艺的全介质隔离SOI材料片的制造方法，其特征在于，该方法步骤为：

（1）在单晶硅片一上制作N型埋层和P型埋层；

（2）在形成N型埋层和P型埋层的单晶硅片一上进行深槽刻蚀、牺牲层氧化、沟阻氧化、淀积填槽多晶硅及CMP多晶硅，形成介质隔离区；

（3）在单晶硅片二上生长埋氧层；

（4）对已形成介质隔离区的所述单晶硅圆片一与已形成埋氧层的所述单晶硅圆片二进行正面硅硅键合，形成SOI硅材料片；

（5）在所述SOI硅材料片上，对其单晶硅片一那面的衬底进行减薄、CMP精抛光，最终形成所述用于互补双极工艺的全介质隔离SOI材料片。

所述在单晶硅片一上制作N型埋层和P型埋层的步骤为：对单晶硅片一进行RCA清洗，制作圆片的零层对位标记，生长薄氧化层，注入形成P型埋层和P型埋层，退火。

所述在形成N型埋层和P型埋层的硅片一上进行深槽刻蚀、牺牲层氧化、沟阻氧化、淀积填槽多晶硅及CMP多晶硅的步骤为：光刻出介质隔离槽区，干法腐蚀二氧化硅，干法腐蚀硅，形成深槽，去胶，RCA清洗，牺牲层氧化，2：1HF漂牺牲层30秒，RCA清洗，沟阻氧化生长，LPCVD工艺淀积填槽多晶硅层，多晶硅层厚度≥2μm，填槽多晶硅CMP平坦化，最终把多晶硅表面抛成镜面，形成介质隔离区。

所述在单晶硅片二上生长埋氧层的步骤为：对单晶硅片二进行RCA清洗，氧化，形成埋氧层。

所述对已形成介质隔离区的所述单晶硅圆片一与已形成埋氧层的所述单晶硅圆片二进行正面硅硅键合的步骤为：对单晶硅片一和单晶硅片二，RCA清洗，预键合，用红外设备检查是否存在空洞，在O₂或N₂的环境中，经过3.5～4.5小时在1050±10℃下的处理，形成硅材料片SOI片。

所述在所述SOI硅材料片上，对其单晶硅片一那面的衬底进行减薄、CMP精抛光的步骤为：对SOI片进行RCA清洗，对单晶硅片一那面进行减薄，预留所需的有源外延层厚度，其厚度由互补双极工艺器件参数的不同要求而决定，有源外延层厚度的检测，CMP精抛光，达到镜面，RCA清洗，检测硅片的最终厚度，最终形成所述的用于互补双极工艺的全介质隔离SOI材料片。