[发明专利]一种SOI硅衬底材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及SOI片的制备技术领域，具体涉及一种SOI硅衬底材料的制备方法，所制备的硅衬底主要应用于射频设备。

背景技术

目前用于RF前端模组的材料如下：

1、SOQ(silicon on quartz石英上的硅)、SOS(silicon on sapphire蓝宝石上的硅)：SOQ和传统的SOI相同，它产生较低的漏电流，由于其较低的寄生电容，高频下电路性能得到了提高。SOS的优势在于其极好的电绝缘性，可有效防止杂散电流造成的辐射扩散到附近元件。SOQ和SOS这类衬底可以获得极好的射频性能，但这种结构非常少，因此它们非常昂贵。

2、高阻衬底硅：其电阻率在500ohm.cm以上，这种衬底比第一种差，这种衬底不受益于SOI类型结构优势，但是他们成本较低。

3、高阻SOI衬底：这类衬底具有结构优势，但表现出来的性能比第一种差。

形成低电阻层的一个原因是：由于低电阻率层在键合前表面可能存在污染物，在键合过程中，这些污染物被封装在粘结界面并能够扩散到高电阻率衬底；形成低电阻层另一个原因是：衬底中氧原子含量较高，必须进行热处理，使氧原子沉淀以获得高电阻衬底。然而，氧原子扩散、热处理过程导致所形成衬底的表面电阻率低。这两个原因目前难以控制。

4、在第三种的基础上通过加入缺陷层改进了高阻SOI衬底型衬底，常规的缺陷层生长本来就容易引入杂质，影响器件最终的性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足之处，提供一种SOI硅衬底材料的制备方法，该薄膜衬底是指带有掺杂的多晶或非晶硅层的SOI衬底片，SOI衬底片中引用掺杂的多晶或者非晶硅层，可与氧化硅的有效结合能够有效抑制硅衬底的表面寄生电导，限制电容变化和减少产生的谐波的功率，从而使高阻SOI衬底电阻率的损失降至最低。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种SOI硅衬底材料的制备方法，所述衬底材料是指带有掺杂的多晶硅层或掺杂的非晶硅层的SOI硅衬底片，其制备方法包括如下步骤：

(1)提供高阻硅片，依次经过DHF、SC1和SC2清洗，去除表面的自然氧化层和污染物，获得高质量的硅片表面；

(2)在高阻硅片表面制备氧化硅层，所述氧化硅层厚度为

(3)在氧化硅层表面制备掺杂的多晶硅层或掺杂的非晶硅层，获得带有掺杂的多晶硅层或掺杂的非晶硅层的SOI硅衬底片。

步骤(1)中，所述高阻硅片的电阻率大于500ohm.cm。

步骤(3)中，所述多晶硅层或非晶硅层的厚度为1～5μm，电阻率为1～100ohm.cm。

步骤(3)中，所述掺杂的多晶硅层或掺杂的非晶硅层的制备过程如下：

(A)将生长完氧化硅层的高阻硅片装入密封反应室，反应室内压力为10torr～760torr；

(B)升温至淀积温度500～1000℃，通入硅源和掺杂源，淀积所需要的多晶或非晶硅层，淀积时间为2min～30min；

(C)反应室中通入氢气，除去反应室中的杂质及残气体后，自然冷却至室温；

(D)反应室中通入氮气，除去其中的氢气后取出硅片，即获得带有掺杂的多晶硅层或掺杂的非晶硅层的SOI硅衬底片。

步骤(B)中，所述硅源为硅烷(SiH₄)、三氯硅烷(SiHCl₃)、二氯硅烷(SiH₂Cl₂)或四氯化硅(SiCl₄)；如果硅源为硅烷或二氯硅烷，通入流量为50～150sccm；如果硅源为三氯硅烷或四氯硅烷，通入流量为5～20g/min。

步骤(B)中，所述掺杂源为P型掺杂源或N型掺杂源，P型掺杂源为双硼烷(B₂H₆)，掺杂浓度为1.30E+14～1.47E+16at/cm³；N型掺杂源为磷烷(PH₃)或砷烷(AsH₃)，掺杂浓度为4.32E+13～4.83E15at/cm³；所述掺杂浓度是指达到目标电阻率单位体积所需的掺杂原子个数。