[发明专利]一种绝缘体上材料的制备方法

说明书

本发明提供一种制备绝缘体上材料的方法，包括以下步骤：S1：提供一衬底；S2：在所述衬底表面依次外延第一材料层、硼掺杂第一材料层及第二材料层；S3：重复步骤S2至少一次；S4：进行离子注入，使离子注入到最远离所述衬底的所述第一材料层中；S5：提供一表面形成有绝缘层的基板，将所述绝缘层与位于顶层的第二材料层键合，形成键合片；S6：对键合片进行退火处理，使位于离子注入层上的所述硼掺杂第一材料层吸附离子形成微裂纹而剥离，得到绝缘体上材料。本发明中，所述衬底可以重复利用，从而降低了生产材料成本，并简化了工艺流程；且离子注入剂量更低，有利于提高晶体质量，减少注入成本；本发明得到的绝缘体上材料表面非常光滑，无需抛光。

技术领域

本发明属于微电子领域，涉及一种绝缘体上材料的制备方法。

背景技术

根据国际半导体产业技术发展蓝图的预测，2015年集成电路加工工艺将减小到到15纳米，2019年达到11纳米。随着集成电路技术发展到22纳米及以下节点时，传统器件所采用的材料和器件结构将会接近或达到它们的极限。近年来，绝缘体上材料以其独特的绝缘埋层结构，能降低衬底的寄生电容和漏电电流，在低压、低功耗、高温、抗辐射器件等诸多领域得到了广泛的应用。SOI(绝缘体上硅，Silicon on Insulator)结构被认为是延续摩尔定律发展的关键衬底材料之一。

通常绝缘体上材料的制备包括以下技术：1.通过外延、键合、智能剥离或背部研磨等工艺流程；2.注氧隔离技术。传统的绝缘体上材料剥离方法有离子注入剥离法、等离子体吸入剥离法、机械剥离法、绝缘体上材料减薄技术等。其中离子注入剥离得到的绝缘体上材料表面很粗糙，并且在超低能量注入情况下会引起同位素效应或表面损伤，同时很难控制；等离子体吸附剥离耗时长，材料消耗大，不适宜大规模生产；机械剥离法需要引入机械，产品成品率及产量不可控；而绝缘体上材料减薄技术步骤繁琐，例如制备超薄SOI，需要不断氧化，时间较长且能耗大，并且随着顶层硅厚度的减小，氧化条件会越来越苛刻，增加了困难；注氧隔离技术虽然方法较为简单，但目前仍然难以制备高质量的超薄绝缘体上材料。

目前智能剥离(Smart cut)工艺已经成为制备SOI材料的主流方法，其中离子注入和键合是至关重要的两步。传统的Smart cut工艺需要6×10¹⁶cm-3的注入剂量，既占用了大量的离子注入成本，又导致了较高密度的注入缺陷。同时，传统的智能剥离仍然存在生产材料成本较高、工艺流程较为繁琐的问题。

因此，如何提供一种制备绝缘体上材料的方法，以降低生产材料成本、提高绝缘体上材料的质量并简化工艺流程，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种制备绝缘体上材料的方法，用于解决现有技术中制备绝缘体上材料的生产材料成本较高、工艺流程较为繁琐且绝缘体上材料具有较高密度的注入缺陷的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种制备绝缘体上材料的方法，包括以下步骤：

S1：提供一衬底；

S2：在所述衬底表面依次外延第一材料层、硼掺杂第一材料层及第二材料层；

S3：重复所述步骤S2至少一次；

S4：进行离子注入，使离子注入到最远离所述衬底的所述第一材料层中；

S5：提供一表面形成有绝缘层的基板，将所述绝缘层与位于顶层的所述第二材料层键合，形成键合片；

S6：对所述键合片进行退火处理，使位于离子注入层上的所述硼掺杂第一材料层吸附离子形成微裂纹，使所述键合片从所述硼掺杂第一材料层处剥离，得到自下而上依次包括基板、绝缘层及第二材料层的绝缘体上材料。

可选地，所述第一材料层选自SiGe、SiGeSn、GaAs、AlAs、AlGaAs及InGaAs中的任意一种。