[发明专利]基于非晶化与尺度效应的晶圆级单轴应变SOI的制作方法

摘要

本发明公开了一种基于非晶化与尺度效应的晶圆级单轴应变SOI的制作方法。其实现步骤是：1)在清洗后的SOI晶圆顶层Si层上淀积SiO₂层；2)对顶层Si层进行离子注入形成非晶化层，并去除非晶化层上的SiO₂层；3)在顶层Si层上淀积张应力或压应力SiN薄膜后将SiN薄膜刻蚀成条状，得到单轴张应力SiN条状阵列或单轴压应力SiN条状阵列，并对该SOI晶圆进行退火，使非晶化层再结晶，使SiO₂埋绝缘层发生塑性形变；4)刻蚀掉SiN条状阵列，得到晶圆级单轴应变SOI。本发明可靠性高、成本低、应变大小可控、无Ge杂质扩散、成品率高、平整度高、应变量大，可用于制作晶圆级单轴应变SOI材料。

主权项

1.基于非晶化与尺度效应的晶圆级单轴应变SOI的制作方法，包括如下步骤：1)选取SOI晶圆进行清洗，该SOI晶圆包括顶层Si层、SiO2埋绝缘层和Si衬底；2)在顶层Si层上通过等离子体增强化学气相淀积PECVD工艺淀积厚度为5nm～20nm的SiO2层，以消除后续离子注入工艺的沟道效应；3)对顶层Si层进行离子注入，以在顶层Si层内部形成非晶化层；4)去除非晶化层上的SiO2层；5)在顶层Si层上采用等离子体增强化学气相淀积PECVD工艺淀积‑1GPa以上的压应力SiN薄膜或1GPa以上的张应力SiN薄膜；6)使用光刻和反应离子刻蚀RIE工艺方法将张应力SiN薄膜或压应力SiN薄膜刻蚀成宽度和间距均为0.1μm～0.2μm的SiN条状阵列，以消除SiN条宽度方向的应力，最终得到单轴张应力SiN条状阵列或单轴压应力SiN条状阵列；7)对带有SiN条状阵列的SOI晶圆进行退火，进一步增强SiN条状阵列应力，并使非晶化层再结晶，同时使SiO2埋绝缘层发生塑性形变，保证SiN条状阵列去除后顶层Si层的应力不消失；8)采用湿法刻蚀去除掉SiN条状阵列，得到晶圆级单轴张应变SOI材料或晶圆级单轴压应变SOI材料。