[发明专利]复合式绝缘体上硅薄膜基片及其制作方法

说明书

本发明涉及一种联接复合式绝缘体上硅薄膜基片(此后称SOI)的结构，及该基片的制作方法。

相关技术的描述如下：用连接基片技术制成的SOI基片为代表的多层结构的基片随着其联接性能的改进，最近发现有广泛的用途。特别是，那些具有诸如隐埋的氧化硅层的绝缘层的SOI基片，已被实际应用作为需要高耐压的电源集成电路等领域的介电分离基片。在功率器件领域中，通过在基片表面上定位提供SOI结构，由此在单芯片上形成一个高耐压、纵向功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)装置区，及一低耐压、控制电流装置区来满意对高密度和高耐压的要求，这在诸如日本特许出願公开平4-29353号中已有描述。制作这种类型的SOI基片的方法将参考附图8进行阐述。

首先，通过RIE(活性离子蚀刻)或其它蚀刻方法在N⁺型(100)硅基片21的表面一定部分形成一个大约1μm高的表面台阶。这在图8(a)中有显示。通过热氧化或其它方法在硅基片21的整个表面上形成一个氧化硅薄膜22。氧化硅薄膜22的高出部分通过机械研磨被除去，而提供一个包含单晶硅21和氧化硅薄膜22的平滑的表面。如此形成的硅基片此后将被称为“第二”基片。

然后，如图8(b)中所显示的，第二硅基片21被翻转过来，且其包含氧化硅薄膜22的平滑侧表面与一个N^-型(100)硅基片11的主表面直接面对面地联接，我们称其为第一基片。所获得的复合结构通过热处理来保证其联结。最后，正如在图8(c)中显示的，第二硅基片21的非联结表面通过研磨和抛光过程制成预先设定的厚度。通过这种方法，在氧化硅薄膜22上面形成一个优质的单晶硅薄膜。此后，如此形成的单晶硅层将被称为“SOI层”。

这个SOI层在后面一个步骤中被进一步加工，形成一个控制电流装置区。该控制电流装置区是通过现已隐埋的氧化硅层22，以及稍后形成于第二硅基片21中V-形槽内的氧化膜22a和多晶硅膜23与纵向功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)装置区介电分离的。

这里，隐埋的氧化薄膜22被加工为所需的模式，其根据在SOI层内的顶部形成的控制电流装置的模式来决定。因此，在SOI层的表面上形成该装置的早期过程步骤中，很有必要完成光刻掩模图型及隐埋的氧化薄膜22的图型的校准。然而，由于被上面的SOI层所覆盖，隐埋的氧化薄膜的模式用可见光无法观察到。

一种用于观察埋于联接的硅基片内的结构的方法是用从红外光转换过来的图像。与这有关的日本特许出愿公开平2-312220号中，揭示了一种基于此方法的校准器例子。这种仪器用于每一基片上形成有装置层的多个基片的校准。

现在将针对隐埋的氧化物薄膜图型及掩模图型的校准方法参照图7进行说明，该方法应用红外校准器的原理。图7显示了生产一个联接SOI基片的最初光校准阶段中的SOI基片及一个光刻掩模的剖面图。在第一硅基片10内形成包含用于装置分离的氧化物薄膜1b和用于校准的氧化物薄膜1a的氧化物薄膜图型。在第一硅基片10的表面的顶端联接一个SOI层20b从而构成一个联接的基片。在此SOI层20b的其它面上提供一个光刻胶薄膜3。在联接基片的上面是具有5A及5B掩膜图型的作为光掩膜的石英基片4，石英基片4和联接的SOI基片均被设计成可移动的模式(一个晶片夹具及其它装置未显示出)。

应用这种结构，通过由置于硅基片10下面的红外辐射源发射出的红外光6传输的图像来完成校准掩模图型5A和校准氧化物薄膜图型1a的校准。

这种传输来的红外图像通过两个或更多的红外显微镜来观察。

通常，广泛应用的可见光校准器不能用于校准图型埋于其内的SOI基片的校准，因此很有必要另外提供一个红外辐射源，一个红外显微镜，一个传输红外辐射的晶片夹盘等。另外，由于用了一个红外源从而不能照射基片的整个表面而使视野受到了限制，并且由于传输来的图像的低对比度使得识别细微校准图型的形状及由此完成校准存在一定困难。这自然产生了大约±1μm的低校准精度的问题。因此，由于校准的失误造成的偏差已不可必免地损害了装置的性能。

为了克服上述已有技术的不足，本发明的一个目的是提供一个带有可以应用可见光校准器的校准图型的SOI基片及制作此类SOI基片的方法。