[发明专利]一种减少注入损伤制备SOI的方法

说明书

本发明提供一种减少注入损伤制备SOI的方法，所述方法包括：选取三片原始硅片，分别为第一硅片、第二硅片和第三硅片；对第一硅片进行机械减薄，对第二硅片和第三硅片进行氧化；将氧化后的第二硅片和减薄后的第一硅片进行一次键合，得到一次键合片；对一次键合片进行离子注入；对离子注入后的一次键合片进行剥离；将剥离后的一次键合片与氧化后的第三硅片进行二次键合，得到二次键合片；对二次键合片进行裂片，以得到绝缘层上硅结构；对绝缘层上硅结构进行退火和化学机械抛光处理，得到高质量的SOI。本发明的减少注入损伤制备SOI的方法，可以去除注入损伤及离子残留，有效减少SOI的缺陷，显著提高硅片表面状态。

技术领域

本发明总体说来涉及硅片技术领域，更具体地讲，涉及一种减少注入损伤制备SOI的方法。

背景技术

绝缘衬底上的硅(Silicon-On-Insulator，SOI)是一种具有独特的“Si/绝缘层/Si”三层结构的新型硅基半导体材料，它通过绝缘埋层(通常为二氧化硅SiO₂)实现了器件和衬底的全介质隔离。

目前，热微波分离技术(TM-SOI，也称为“热微波裂片法”)制备薄膜SOI是将原始硅片氧化和注入后，与另一原始硅片或氧化硅片键合，再通过热微波技术将硅片从注入层分离，得到绝缘层上硅结构的技术。作为示例，在两个硅片之中，至少在一个硅片上面形成氧化膜，并在另一硅片上面注入氢离子或稀有气体离子，从而在该另一硅片内部形成微小气泡层(即，离子注入层)，使该已注入离子的面隔着氧化膜贴合上述一个硅片，然后退火使贴合面牢固，再通过微波热处理，以微小气泡层作为劈开面，将另一硅片的晶圆薄膜状地剥离，形成SOI。

然而，在实际生产中，离子注入会导致硅片表面存在离子损伤及离子残留，使得制备的SOI表面的颗粒及粗糙度较差，无法保证SOI的良率，亟待改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减少注入损伤制备SOI的方法，可以去除注入损伤及离子残留，有效减少SOI的缺陷，显著提高硅片表面状态。

本发明提供一种减少注入损伤制备SOI的方法，包括：选取三片原始硅片，分别为第一硅片、第二硅片和第三硅片；对所述第一硅片进行机械减薄，对所述第二硅片和所述第三硅片进行氧化；将氧化后的第二硅片和减薄后的第一硅片进行一次键合，得到一次键合片；对所述一次键合片进行离子注入；对离子注入后的一次键合片进行剥离；将剥离后的一次键合片与氧化后的第三硅片进行二次键合，得到二次键合片；对所述二次键合片进行裂片，以得到绝缘层上硅结构；对所述绝缘层上硅结构进行退火和化学机械抛光处理，得到高质量的SOI。

可选地，通过机械减薄后的第一硅片的厚度小于或者等于1um；所述第二硅片的氧化层厚度和所述第三硅片的氧化层厚度均大于或者等于200A。

可选地，所述一次键合在真空度小于1Torr的真空条件下，等离子激活时间为5s-20s。

可选地，所述离子注入的注入源为氢或氢氦，注入离子分布均匀性大于或者等于95％。

可选地，所述剥离为采用氢氟酸和四甲基氢氧化铵进行腐蚀，其中，所述氢氟酸的浓度为1:10、腐蚀速率为4A/s；所述甲基氢氧化铵的浓度为1:1、腐蚀速率为100A/s。

可选地，所述二次键合在真空度小于1Torr的真空条件下，等离子激活时间为5s-20s。

可选地，所述退火的条件为：退火温度950℃-1100℃，退火时间100min-120min。

可选地，所述化学机械抛光处理的去除率为：1A/s-14A/s。

可选地，所述高质量的SOI的颗粒@0.8＜20、平整度TTV≤6um、厚度均匀性±5um、粗糙度Rms≤0.1nm。