[发明专利]含有空腔的多层绝缘体上的硅晶圆及其制备方法

说明书

本发明提供一种含有空腔的多层绝缘体上的硅晶圆，包括晶圆，所述晶圆包括相对设置的第一表面和第二表面，所述晶圆内部设有腔体部；所述腔体部包括第一腔体部和第二腔体部，所述第一腔体部为设置在所述晶圆的第一表面和第二表面之间的空腔；所述第二腔体部为连通所述第一表面和第一腔体部的通道。所述腔体部的内壁上设有第一绝缘层，在所述第二腔体部中设有第一半导体层，所述第一半导体层将所述通道完全填充。在所述第一腔体部和所述第一表面之间设有第二绝缘层。还提供一种制备上述含有空腔的多层绝缘体上的硅晶圆的制备方法。本发明提供的含有空腔的多层绝缘体上的硅晶圆及其制备方法有效降低了生产成本，提高了生产效率，简化了制备流程。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别是涉及一种含有空腔的多层绝缘体上的硅晶圆及其制备方法。

背景技术

绝缘体上硅(Silicon on Insulator，SOI)作为新兴的一种半导体材料，具有体硅材料所无法比拟的优点，采用SOI材料可以实现集成电路中元器件的介质隔离，彻底消除了体硅CMOS电路中的寄生闩锁效应，并且还具有寄生电容小、集成密度高、速度快、工艺简单、短沟道效应小、功耗低等优势。此外，MEMS器件的结构复杂度、产品良率和性能提升也得益于SOI材料的应用。

而目前现有技术中制备带有空腔的绝缘体上的硅晶圆多采用如下方法：第一种是采用两片普通晶圆，先在一片上刻蚀出腔体形貌，生成氧化硅绝缘层后，再与另一片晶圆进行键合，最后将键合的晶圆减薄至所需要的厚度。此种方法制备的带有空腔的绝缘体上的硅晶圆其最终形成的是具有单层绝缘层的SOI晶圆，对于后续制作压阻式压力传感器，只能采用PN结式的压阻方式，其工作温度范围受限，高温不能超过150℃；且其需要采用两片普通晶圆来进行制备，制备成本较高，制备过程较为复杂。

还有一种是采用一片普通晶圆来制备，首先在晶圆内部制备一层氧化硅层，再刻蚀开晶圆的顶层硅，然后利用腐蚀液将中间的氧化硅层腐蚀掉一部分，最后利用半导体工艺，将顶层硅刻开的部分封闭起来，形成腔体。此种方法腐蚀中间氧化硅的横向尺寸(决定空腔的横向尺寸)是靠时间来控制，腐蚀液的腐蚀速率随着刻蚀的进行，是在变化的，因此这种方案来制作空腔，其横向尺寸的一致性较差；且中间氧化硅一般较薄，采用湿法腐蚀的方式来形成空腔，一旦空腔尺寸过大，顶层硅结构的刚度下降，则由于腐蚀液体的表面张力，顶层硅容易与衬底发生粘附，从而影响良率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，并提供一种含有空腔的多层绝缘体上的硅晶圆及其制备方法，从而解决采用多片晶圆制备而导致的成本过高及制备过程复杂等问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种含有空腔的多层绝缘体上的硅晶圆，包括晶圆，所述晶圆包括相对设置的第一表面和第二表面，所述晶圆内部设有腔体部；所述腔体部包括第一腔体部和第二腔体部，所述第一腔体部为设置在所述晶圆的第一表面和第二表面之间的空腔；所述第二腔体部为连通所述第一表面和第一腔体部的通道；

所述腔体部的内壁上设有第一绝缘层，在所述第二腔体部中设有第一半导体层，所述第一半导体层设置在所述第一绝缘层的外侧，且将所述通道完全填充；

在所述第一腔体部和所述第一表面之间设有第二绝缘层。

对上述技术方案的进一步改进是：

在所述第一腔体部的第一绝缘层外侧设置有第二半导体层，所述第二半导体层与所述第一半导体层连接，并将所述第一腔体部封闭成密闭的空腔。

所述第一绝缘层包括氮化硅或氧化硅，所述第二绝缘层为氧化硅。

本发明还提供一种含有空腔的多层绝缘体上的硅晶圆的制备方法，包括以下步骤：

提供一个图形化处理后的晶圆，所述晶圆靠近图形一侧的表面为第一表面，远离所述图形一侧的表面为第二表面；