CN106992140A - 一种采用激光裂片技术制备soi硅片的方法 - Google Patents

一种采用激光裂片技术制备soi硅片的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106992140A
CN106992140A CN201610035990.1A CN201610035990A CN106992140A CN 106992140 A CN106992140 A CN 106992140A CN 201610035990 A CN201610035990 A CN 201610035990A CN 106992140 A CN106992140 A CN 106992140A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon chip
soi wafer
laser
sliver
silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610035990.1A
Other languages
English (en)
Inventor
刘洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHENYANG SILICON TECHNOLOGY CO LTD
Original Assignee
SHENYANG SILICON TECHNOLOGY CO LTD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHENYANG SILICON TECHNOLOGY CO LTD filed Critical SHENYANG SILICON TECHNOLOGY CO LTD
Priority to CN201610035990.1A priority Critical patent/CN106992140A/zh
Publication of CN106992140A publication Critical patent/CN106992140A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76—Making of isolation regions between components
    • H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/7624—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
    • H01L21/76251—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques
    • H01L21/76259—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques with separation/delamination along a porous layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

本发明公开了一种采用激光裂片技术制备SOI硅片的方法，属于半导体材料制备技术领域。该方法以硅片为原材料，依次通过氧化、注入H+和键合工艺步骤，获得带有H+注入层的键合片，将该键合片采用激光裂片技术处理后，即获得所需SOI硅片。相比于微波裂片技术，本发明使用激光加热方式裂片可以消除氢离子注入层带来的晶格缺陷、金属夹杂、清除表面吸附物质，同时能够改善硅片表面粗糙度。

Description

一种采用激光裂片技术制备SOI硅片的方法
技术领域
本发明涉及半导体材料制备技术领域，具体涉及一种采用激光裂片技术制备SOI硅片的方法。
背景技术
一九八零年，IBM发展应用氧离子直接注入法(Separation by ImplantationOxygen,SIMOX)来发展制作SOI材料。该制程需要植入非常高剂量的氧离子(约5×1018/cm2)，虽然经过高温退火处理形成二氧化硅层，并以再洁净的方式消除大部分的缺陷，但仍然无法使因注入离子而造成的缺陷全部消除。到一九九二年，法国一家以研究为导向的公司Commossariat A l’Energie Atomique使用一种薄膜转移的技术，即智切法(Smart Cut)，能成功地将硅单晶的薄膜转移至另一个硅基板上。此制程首先将氢离子注入于一片已生成氧化层的硅晶圆中，再与另一片硅晶圆进行键合。经高温退火处理时，注入的氢离子获得动能，而聚合成氢分子填充微裂缝中，所形成氢分子不能再以扩散离开裂缝，依PV＝nRT原理，氢分子数目快速扩大，使裂缝内压力上升，进而使微裂缝扩张形成裂缝平板及聚集成大面积裂孔，最后使得元件晶圆上下层剥离，产生薄膜并转移至基材晶圆上，形成SOI结构。
TM制程是通过注入低剂量(1E16-1E17/cm2)的H+到达硅片一定深度，再通过微波加热的方式，使硅片中的H+聚集成H2达到裂片的目的。
所谓微波裂片是指以微波辐射代替传统的热源，硅片对微波能量的吸收达到一定的温度，从而使H+聚集成H2达到使硅片裂开的效果。由于它与注氧隔离技术相比较，得到的SOI属于不同的方法，所以微波裂片技术逐渐得到更广泛的应用。但针对微波裂片这个过程，目前都是在实验室中进行，每次只能单独对一片硅片操作，同时对温度不能根据需要精确化的控制和调节，又由于只能单片进行操作，因此无法工业化生产，批量产出。
激光裂片技术是指，使用激光照射硅片表面使其得到热量，硅片内注入的H+聚集成H2达到使硅片裂开的效果。激光照射硅片表面只有几百微毫秒，时间短，效率高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用激光裂片技术制备SOI硅片的方法，通过使用激光技术使注入一定剂量H+的键合片裂开后得到质量优良的SOI。使用激光加热方式裂片可以消除注入层带来的晶格缺陷、金属夹杂、清除表面吸附物质、改善表面粗糙度等优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种采用激光裂片技术制备SOI硅片的方法，该方法以硅片为原材料，依次通过氧化、注入H+和键合工艺步骤，获得带有H+注入层的键合片，然后将该键合片采用激光加热方式进行裂片，即获得所需SOI硅片，所得SOI硅片的顶层硅厚度为>0～1000nm。
所述硅片原材料的电阻率和晶向根据实际需求选择。
所述氧化工艺步骤具体为：将所述硅片原材料的一侧表面上进行氧化，获得带有氧化层的硅片，其氧化层厚度在>0～1000nm之间。进行清洗去除表面污染物，然后使用测试设备测试该带有氧化层的硅片表面颗粒情况、氧化层的厚度及其他各项参数，选择符合要求的硅片。
所述注入H+工艺步骤具体为：将带有氧化层的硅片进行注入H+，注入剂量为1e15～1e18之间，注入深度按照需求来做。
所述键合工艺步骤具体为：再准备一个硅片，其电阻率和晶向根据需求选取，进行表面清洗去除表面自然氧化层及表层污染物后，使用测试设备测试硅片表面颗粒情况，将符合要求的硅片与注入H+的硅片进行键合，两片的激活时间为0-200s之间，所得到的键合片进行100-350℃的低温退火，即获得带有H+注入的键合片。
所述激光加热过程中：采用红外激光器，激光光斑大小为0.5mm～2mm，激光功率为100mw～100w，加热时间10～30s，激光扫描路径为沿硅片直径方向，扫描硅片次数为8～28次；激光束以45°～135°的入射角度对硅片进行扫描；通过激光加热使硅片表面温度迅速升高，以达到硅片内氢离子聚集达到裂片的目的。
本发明的设计原理及有益效果如下：
1、本发明对硅片进行氧化、注入(注入低剂量H+)、键合工艺及低温退火工艺，得到键合的硅片，之后使用激光技术(发射温度低于500℃)对键合片进行裂片。激光作用于硅片表面，使其表面得到热量，注入的H+聚集成气体分子，而后填充于裂缝中形成微氢气泡，随着氢气分子的不断聚集，最后使得氢气层剥离，达到裂片的目的，并形成SOI结构。
2、相比于微波裂片技术，本发明使用激光加热方式裂片可以消除氢离子注入层带来的晶格缺陷、金属夹杂、清除表面吸附物质、改善表面粗糙度等优点。
3、本发明采用激光技术裂片的方式适合工业化生产，可批量产出。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
图2为实施例1制备的SOI硅片表面。
图3为对比例1制备的SOI硅片表面。
具体实施方式
以下结合附图及实施例1详述本发明。
本发明为采用激光裂片技术制备SOI硅片的方法，其工艺流程如图1所示。该方法以硅片为原材料，依次通过氧化、注入低剂量H+和键合工艺步骤，获得带有H+注入层的键合片，将该键合片采用具有特定工艺参数的激光裂片技术处理后，即获得所需SOI硅片。
实施例1
1、取一片8寸P型硅片，其晶向选择可以是<100>或<111>，电阻率选择为轻掺杂到高阻。
2、硅片上制备氧化层(二氧化硅)：将步骤1中硅片一侧表面上进行氧化(或两片均可氧化，按实际工艺条件来做)，获得带有氧化层的硅片(二氧化硅作为SOI的BOX层)，氧化采用常规工艺，制备的氧化层(氧化硅)厚度为>0-1000nm；制备的带有氧化层的硅片依次采用SC1、SC2清洗，去除硅片表面污染物，然后使用测试设备测试硅片表面颗粒情况、使用测试设备测试氧化硅的厚度及其他各项参数(比如氧化硅层的颗粒，电学参数)，选择符合要求的硅片用于步骤
3、将带有氧化层的硅片进行注入低剂量的氢离子，注入剂量为1e15～1e18之间，注入深度按照需求来做(一般深度>0-1000nm)。
4、选择一片8寸硅片(bare wafer)，其电阻率和晶向根据需求选取，依次进行DHF、SC1、SC2表面清洗，去除表面自然氧化层及表层可能存在的污染物，使用测试设备测试硅片表面颗粒情况，选择符合要求的硅片备用。
5、键合工艺：将步骤3中注入氢离子的硅片和步骤4中符合要求的硅片进行键合，键合过程激活时间为0-200S；然后进行低温退火，退火时间在0-8小时之间，退火温度在100-350℃之间控制，退火后获得即获得带有H+注入的键合片。
6、对键合片进行激光加热裂片：采用YAG激光(波长为1.06μm)，激光光斑大小为1mm，激光功率为50w，激光束以垂直于硅片表面的方向对硅片进行扫描，扫描路径为沿硅片直径方向，扫描时间13s，扫描硅片次数为10次(激光匀速沿硅片直径方向进行扫描，从直径一端扫描到另一端计数为扫描一次)；通过激光加热使硅片表面温度迅速升高，以达到硅片内氢离子聚集达到裂片的目的。
7、通过步骤6得到优质的8寸SOI，进行后续加工，SOI对片按照公司规定进行回收。
对比例1
与实施例1不同之处在于：步骤6采用常规的微波裂片方式获得SOI结构。实施例1与对比例1所得SOI硅片的表面形貌见图2和图3，通过对比可以看出，使用本申请激光裂片技术得到的SOI表面粗糙度明显优于对比例1采用微波裂片获得的SOI硅片表面。.
以上所述仅为说明本发明的优选实施例，并非用以限定本发明的保护范围；凡其它未脱离发明所公开的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在所述的专利申请和权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种采用激光裂片技术制备SOI硅片的方法，其特征在于：该方法以硅片为原材料，依次通过氧化、注入H+和键合工艺步骤，获得带有H+注入层的键合片，然后将该键合片采用激光加热方式进行裂片，即获得所需SOI硅片。
2.根据权利要求1所述的采用激光裂片技术制备SOI硅片的方法，其特征在于：所述激光加热过程中：采用红外激光器，激光光斑大小为0.5mm～2mm，激光功率为100mw～100w，加热时间10～30s，激光扫描路径为沿硅片直径方向，扫描硅片次数为8～28次；激光束以45°～135°的入射角度对硅片进行扫描。
3.根据权利要求1所述的采用激光裂片技术制备SOI硅片的方法，其特征在于：所述硅片原材料的电阻率和晶向根据实际需求选择。
4.根据权利要求1所述的采用激光裂片技术制备SOI硅片的方法，其特征在于：所述氧化工艺步骤具体为：将所述硅片原材料的一侧表面上进行氧化，获得带有氧化层的硅片，进行清洗去除表面污染物，然后使用测试设备测试该带有氧化层的硅片表面颗粒情况、氧化层的厚度及其他各项参数，选择符合要求的硅片。
5.根据权利要求4所述的采用激光裂片技术制备SOI硅片的方法，其特征在于：所述带有氧化层的硅片中，氧化层厚度为>0～1000nm。
6.根据权利要求4所述的采用激光裂片技术制备SOI硅片的方法，其特征在于：所述注入H+工艺步骤具体为：将带有氧化层的硅片进行注入H+，注入剂量为1e15～1e18之间，注入深度按照需求来做。
7.根据权利要求6所述的采用激光裂片技术制备SOI硅片的方法，其特征在于：所述键合工艺步骤具体为：再准备一个硅片，其电阻率和晶向根据需求选取，进行表面清洗去除表面自然氧化层及表层污染物后，使用测试设备测试硅片表面颗粒情况，将符合要求的硅片与注入H+的硅片进行键合，两片的激活时间为0-200S之间，所得到的键合片进行100-350℃的低温退火，即获得带有H+注入的键合片。
8.根据权利要求1所述的采用激光裂片技术制备SOI硅片的方法，其特征在于：所得SOI硅片的顶层硅厚度为>0～1000nm。
CN201610035990.1A 2016-01-20 2016-01-20 一种采用激光裂片技术制备soi硅片的方法 Pending CN106992140A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610035990.1A CN106992140A (zh) 2016-01-20 2016-01-20 一种采用激光裂片技术制备soi硅片的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610035990.1A CN106992140A (zh) 2016-01-20 2016-01-20 一种采用激光裂片技术制备soi硅片的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106992140A true CN106992140A (zh) 2017-07-28

Family

ID=59413761

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610035990.1A Pending CN106992140A (zh) 2016-01-20 2016-01-20 一种采用激光裂片技术制备soi硅片的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106992140A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109671612A (zh) * 2018-11-15 2019-04-23 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种氧化镓半导体结构及其制备方法
CN110085549A (zh) * 2018-01-26 2019-08-02 沈阳硅基科技有限公司 一种双面注入得到soi的方法
CN110085550A (zh) * 2018-01-26 2019-08-02 沈阳硅基科技有限公司 一种半导体产品用绝缘层结构及其制备方法
CN110223912A (zh) * 2019-06-20 2019-09-10 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 含氧单晶薄膜的制备方法
CN110400773A (zh) * 2018-04-24 2019-11-01 沈阳硅基科技有限公司 一种采用快速热处理工艺制备soi硅片的方法
CN113053723A (zh) * 2019-12-26 2021-06-29 苏州富怡达超声波有限公司 一种基于超声波-等离子体复合清洗晶圆的方法和装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1183635A (zh) * 1996-11-15 1998-06-03 佳能株式会社 半导体产品的制造工艺
CN1191383A (zh) * 1996-11-15 1998-08-26 佳能株式会社 半导体产品的制造工艺
CN103828021A (zh) * 2011-09-15 2014-05-28 信越化学工业株式会社 制造复合晶片的方法
CN103890907A (zh) * 2011-10-17 2014-06-25 信越化学工业株式会社 生产透明soi片的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1183635A (zh) * 1996-11-15 1998-06-03 佳能株式会社 半导体产品的制造工艺
CN1191383A (zh) * 1996-11-15 1998-08-26 佳能株式会社 半导体产品的制造工艺
CN103828021A (zh) * 2011-09-15 2014-05-28 信越化学工业株式会社 制造复合晶片的方法
CN103890907A (zh) * 2011-10-17 2014-06-25 信越化学工业株式会社 生产透明soi片的方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110085549A (zh) * 2018-01-26 2019-08-02 沈阳硅基科技有限公司 一种双面注入得到soi的方法
CN110085550A (zh) * 2018-01-26 2019-08-02 沈阳硅基科技有限公司 一种半导体产品用绝缘层结构及其制备方法
CN110085549B (zh) * 2018-01-26 2021-06-04 沈阳硅基科技有限公司 一种双面注入得到soi的方法
CN110400773A (zh) * 2018-04-24 2019-11-01 沈阳硅基科技有限公司 一种采用快速热处理工艺制备soi硅片的方法
CN110400773B (zh) * 2018-04-24 2022-06-07 沈阳硅基科技有限公司 一种采用快速热处理工艺制备soi硅片的方法
CN109671612A (zh) * 2018-11-15 2019-04-23 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种氧化镓半导体结构及其制备方法
CN110223912A (zh) * 2019-06-20 2019-09-10 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 含氧单晶薄膜的制备方法
CN113053723A (zh) * 2019-12-26 2021-06-29 苏州富怡达超声波有限公司 一种基于超声波-等离子体复合清洗晶圆的方法和装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106992140A (zh) 一种采用激光裂片技术制备soi硅片的方法
CN104157569B (zh) 快恢复二极管制造工艺方法
CN104681663A (zh) 太阳能电池的制造工艺和太阳能电池的处理工艺
WO2024032224A1 (zh) 激光硼掺杂电池发射极的制备方法、以及电池和制备系统
CN101982285B (zh) 太阳能电池板激光刻划系统及刻划方法
CN102136372B (zh) 一种经离子注入处理的染料敏化太阳能电池及其制备方法
US8349713B2 (en) High speed laser crystallization of particles of photovoltaic solar cells
Radfar et al. Effects of different laser modified surface morphologies and post-texturing cleanings on c-Si solar cell performance
CN108022934A (zh) 一种薄膜的制备方法
KR20140060292A (ko) 복합 웨이퍼의 제조 방법
CN103426736A (zh) 单晶硅倒金字塔绒面的激光化学次序可控制备方法
CN110400773A (zh) 一种采用快速热处理工艺制备soi硅片的方法
CN102779739A (zh) 功率半导体器件背面制造工艺
Luo et al. Resonant ablation rules of femtosecond laser on Pr–Nd doped silicate glass
CN109148317A (zh) 用于激光裂片技术制备soi硅片的机台
CN103187478A (zh) 形成太阳电池掺杂区的方法
Kim et al. Femtosecond laser bonding of glasses and ion migration in the interface
JP2010262951A (ja) 太陽電池セルおよびその製造方法
CN110517981A (zh) 器件层减薄的方法及衬底的制备方法
CN201824059U (zh) 太阳能电池板激光刻划系统
JP5307093B2 (ja) 半導体デバイスの製造方法
CN105552029B (zh) Led芯片切割方法
TW201742259A (zh) 氫化太陽能電池之方法及其裝置
CN108695232A (zh) 基于高温注入技术的soi硅片的制备方法
Brandal et al. Comparative study of laser scribing of Sno2: F thin films using Gaussian and top-hat beams

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170728

RJ01 Rejection of invention patent application after publication