CN1028464C - 键合在绝缘体上硅的减薄方法 - Google Patents
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Abstract
键合在绝缘体上硅的减薄方法,先将键合好的SOI硅片进行粗减薄,然后采用集成电路工艺形成欧姆接触,再加上形成耗尽层电压进行阳极腐蚀,腐蚀液为稀释氢氟酸,对于不需要腐蚀的部分,可用黑蜡或黑胶膜密封起来,腐蚀时可加磁搅拌,具有工艺简单,成本低等优点,可取得本体硅的硅膜质量,腐蚀方法对工艺线无污染。
Description
本发明是一种绝缘体上硅(Silicon-On-Insulator缩写SOI)的减薄方法,属于SOI技术领域。
绝缘体上键合硅的技术是1985年IBM公司首先提出来的(J.B.Lasky,“Silicon-On-Insulator(SOI)by Bonding and Etch-Back”Proc.Internationl Electron Oevices Meeting,PP.684-687 Dec.1985,USA.)为了得到较薄的硅膜,他们在键合前采用重掺杂N+或P+硅上外延N-或P-硅材料,然后进行化学优向腐蚀。由于重掺杂P+或N+硅材料的晶格应变,使外延层质量较差。1988年Maszara等人提出了在N-或P-硅上通过扩散或离子注入技术形成较薄的重掺杂P+或N+硅,然后再进行外延N-或P-硅膜(I.P.Iaszara,“Bonding of Silicon-On-Insulator”,J.Appl.Phys,Vol.64,No.10,PP4943-4950.1988.)。这类技术得到的SOI材料质量仍是外延层的质量,而且仅适用于(100)衬底,不能满足制造各种高性能半导体器件的需要。
本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种能获得高质量键合SOI硅膜的减薄方法。
本发明将键合好的SOI硅片先进行粗减薄,使SOI硅膜达到一定的厚度,例如采用磨片、抛光的方法使SOI硅膜厚度在20μm~60μm之间;然后采用集成电路标准工艺形成欧姆接触,例如采用Al-P+等结构;最后再进行阳极腐蚀,其特点是在阳极腐蚀时加上形成耗尽电压VD,使硅膜正面形成耗尽层。阳极腐蚀可采用如下条件;腐蚀液采用浓度为1%~15%的稀释氢氟酸(HF);阳极电压VA为10V~30V;耗尽电压VD最小应能形成耗尽层,最大不应使绝缘层(例SiO2)击穿,例如取VD为20V~40V;腐蚀时间为10~60分钟,腐蚀温度为10~40℃。腐蚀时可加搅拌,例如采用磁搅拌或鼓泡搅拌等。对于不需要腐蚀的部分,可采用HF不腐蚀的材料保护起来,例如采用黑蜡或黑胶膜密封。
本发明与现有技术相比,具有工艺简单、成本低廉等特点,不用外延工艺,所得硅膜质量是体硅的质量,用HF腐蚀对工艺线无污染,并且与衬底晶向无关。
图1为衬底与硅片氧化示意图;图2为衬底与硅片氧化后键合示意图;图3为只有硅片氧化(衬底不氧化)键合示意图;图4为键合片粗减薄示意图;图5为形成欧姆接触电极示意图;图6为键合片减薄示意图。
本发明可采用附图所示的方案实现。例如:如图1所示,衬底(1)和硅片(2)采用P型(100)硅片,掺杂浓度为1×1015cm-3,硅片直径为3英寸,湿氧氧化的二氧化硅(Sio2)(3)和(4)厚度为0.1μm,然后将氧化后的硅片与衬底在150℃温度下预键合1小时,再在1000℃湿度下键合2小时,如图2所示。键合片也可以采用只对硅片氧化,而衬底不氧化的方案实现,如图3所示。键合片经过磨片并抛光,最后硅膜(2)的厚度约为30μm,如图4所示。通过浓硼(B+)扩散和蒸铝(Al),形成Al/P+的欧姆接触,在衬底背面通常整个面形成欧姆接触电极(5),在硅膜(2)的正面,通常形成圆环状欧姆接触电极(6),如图5所示。将欧姆接触电极引出后,将不需要腐蚀的区域用黑蜡(7)包封起来,再按图6所示的方案进行阳极腐蚀,腐蚀容器(8)中的腐蚀液为5%稀释的HF,形成耗尽层电压VD=20V,阳极电压VA=20V,阴极(9)可采用铂(Pt)电极,(10)为加热或恒温装置;腐蚀温度为25℃,腐蚀时间
约为60分钟,最后得到的硅膜厚度约为0.8μm。为了使腐蚀速率均匀,可以设置搅拌器,(11)为磁搅拌器。
Claims (2)
1、一种用于键合在绝缘体上硅的减薄方法,先将键合好的SOI硅片进行粗减薄,采用集成电路标准工艺形成欧姆接触,再进行阳极腐蚀,其特征在于在阳极腐蚀时在硅衬底背面的欧姆接触电极(5)与硅膜正面的圆环状欧姆接触电极(6)之间施加使硅膜正面形成耗尽层的耗尽电压VD,再在硅膜正面的圆环状欧姆接触电极(6)与采用铂(Pt)为电极的阴极(9)之间施加阳极电压VA,在该阳极电压VA的作用下通过腐蚀液进行硅的减薄。
2、根据权利要求1所述的键合在绝缘体上硅的减薄方法,其特征在于,其中所说的耗尽层电压VD=20~40V,所说的阳极电压VA=10~30V,所说的腐蚀液采用浓度为1%~15%的稀释氢氟酸(HF),腐蚀时间为10~60分钟,腐蚀温度为10~40℃。
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