CN108695232A - 基于高温注入技术的soi硅片的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于高温注入技术的SOI硅片的制备方法，包括氧化步骤、注入步骤、键合步骤、裂片步骤，所述氧化步骤、注入步骤、键合步骤、裂片步骤依次进行，在所述氧化步骤中，对硅片的表面进行氧化，获得氧化层硅片，注入步骤中，在氧化层硅片中注入高温氢离子，获得注入氧化硅片，在键合步骤中，用另外一片键合硅片与所述注入氧化硅片进行键合，获得键合片，在裂片步骤中，对键合片进行微波裂片，获得SOI硅片。其有益效果是：硅片表面温度不同，高温注入H+起到了高温退火的作用，减少了注入带来的损伤，使H+分布更均匀。粗糙度可以达到0.08nm，后续可以省略CMP工艺，从而节省了企业成本，提高了流程的工作效率，适合工业化生产，可批量产出。

Description

基于高温注入技术的SOI硅片的制备方法
技术领域
本发明涉及半导体材料制备技术领域，特别是一种采用不同温度注入技术制备SOI的方法。
背景技术
由于大规模电路制造工艺需要采用的离子注入次数逐年增加(如 64Mbit为20次，256Mbit为30次)，注入离子种类和能量、剂量范围逐渐扩宽。最低能量需1keV以下，高能端大于3MeV，注入离子的种类有：H、B、P、As、In、Sb、Si、Ge、N、F、O、C等，最高注入剂量1E17/cm2，最低剂量接近1E11/cm2。
由于现有生产工艺所获得的SOI硅片表面粗糙度达不到要求，需要后续进行CMP加工工艺中，需要先对SOI进行处理，延长生产线流程，降低生产效率，增加生产成本。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种基于高温注入技术的SOI硅片的制备方法。具体设计方案为：
一种基于高温注入技术的SOI硅片的制备方法，包括氧化步骤、注入步骤、键合步骤、裂片步骤，所述氧化步骤、注入步骤、键合步骤、裂片步骤依次进行，在所述氧化步骤中，对硅片的表面进行氧化，获得氧化层硅片，注入步骤中，在氧化层硅片中注入高温氢离子，获得注入氧化硅片，在键合步骤中，用另外一片键合硅片与所述注入氧化硅片进行键合，获得键合片，在裂片步骤中，对键合片进行微波裂片，获得SOI硅片。
所述氧化步骤中，对所述硅片的氧化为上表面氧化或者上下表面氧化中的一种，氧化层的厚度为0-3*103nm。
所述注入步骤中，注入温度为100-450℃，注入温度、注入深度、注入量参数通过对注入电压、注入电流、注入时间的控制实现。
所述键合硅片先用DHF、SC1、SC2对所述注入氧化硅片进行清洗，并对清洗后的氧化层硅片进行筛选，筛选指标为表面颗粒参数，键合步完成后，对所述键合片进行退火作业，退火温度为100-350℃。
所述裂片步骤的裂片方式为微波裂片。
氧化步骤完成后，用SC1、SC2对所述氧化层硅片进行清洗，并对清洗后的氧化层硅片进行筛选，筛选指标为表面颗粒参数、氧化层厚度、电学参数。
通过本发明的上述技术方案得到的基于高温注入技术的SOI硅片的制备方法，其有益效果是：
硅片表面温度不同，高温注入H+起到了高温退火的作用，减少了注入带来的损伤，使H+分布更均匀。粗糙度可以达到0.08nm，后续可以省略CMP工艺，从而节省了企业成本，提高了流程的工作效率，适合工业化生产，可批量产出。
附图说明
图1是本发明所述基于高温注入技术的SOI硅片的制备方法的工艺流程原理框图；
图2是本采用本工艺生产出的SOI硅片的表面粗糙度示意图；
图3是采用传统工艺生产出的SOI硅片的表面粗糙度示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述。
图1是本发明所述SOI硅片的制作方法的工艺流程原理框图，如图1所示，一种基于高温注入技术的SOI硅片的制备方法，包括氧化步骤、注入步骤、键合步骤、裂片步骤，所述氧化步骤、注入步骤、键合步骤、裂片步骤依次进行，在所述氧化步骤中，对硅片的表面进行氧化，获得氧化层硅片，注入步骤中，在氧化层硅片中注入高温氢离子，获得注入氧化硅片，在键合步骤中，用另外一片键合硅片与所述注入氧化硅片进行键合，获得键合片，在裂片步骤中，对键合片进行微波裂片，获得SOI硅片。
所述氧化步骤中，对所述硅片的氧化为上表面氧化或者上下表面氧化中的一种，氧化层的厚度为0-3*103nm。
所述注入步骤中，注入温度为100-450℃，注入温度、注入深度、注入量参数通过对注入电压、注入电流、注入时间的控制实现。
所述键合硅片先用DHF、SC1、SC2对所述注入氧化硅片进行清洗，并对清洗后的氧化层硅片进行筛选，筛选指标为表面颗粒参数，键合步完成后，对所述键合片进行退火作业，退火温度为100-350℃。
所述裂片步骤的裂片方式为微波裂片。
氧化步骤完成后，用SC1、SC2对所述氧化层硅片进行清洗，并对清洗后的氧化层硅片进行筛选，筛选指标为表面颗粒参数、氧化层厚度、电学参数。
实施例1
取一片8寸P型硅片，对其一面进行氧化作业，使其下层为氧化成SiO2，上层为Si层；
用SC1、SC2对所述氧化层硅片进行清洗，并根据表面颗粒参数、氧化层厚度、电学参数等指标进行筛选；
将带有氧化层的硅片进行注入H+，注入过程控制一定的注入电压、相对应的束流大小、注入时间，从而确定注入后硅片表面温度(100-450℃)。后续根据实际具体情况可以选出所需要注入到硅片上的实际温度，从而决定H+注入后硅片的温度，注入所需剂量，注入深度按照需求来做；
再准备一个硅片，进行表面清洗去除表面自然氧化层及表层污染物后，将符合要求的硅片与注入不同温度的H+硅片进行键合，两片使用一定的激活时间，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；
将键合片放入裂片机中，通过微波裂片技术切除部分硅片。
实施例2
步骤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。
步骤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＞0-3000nm；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。
步骤3、将带有氧化层的硅片或者光片进行注入，注入后硅片表面温度不同，温度在100-450℃，注入深度按照需求来做。
步骤4、选择一片8寸硅片，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。
步骤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，使用一定的激活时间；然后进行低温退火，一定退火时间，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。
步骤6、对键合片进行微波裂片：采用沈阳硅基科技公司的微波裂片技术，选择所需裂片工艺程序对H+的键合片进行裂片。得到优良的 SOI产品。
步骤7、通过步骤6得到优质的8寸SOI。
实施例3
采用实施例2、实施例3中所述的技术方案生产的SOI硅片，与现有技术生产出的SOI硅片的粗糙度进行测量、对比。
本工艺粗糙度 原工艺粗糙度
0.05nm 2nm
0.06nm 1nm
0.06nm 1nm
图2是本采用本工艺生产出的SOI硅片的表面粗糙度示意图；图3 是采用传统工艺生产出的SOI硅片的表面粗糙度示意图，如图2、图3 及上表所示，传统工艺生产出的SOI硅片表面粗糙度在1-2nm，而采用本发明所述的基于高温注入技术的SOI硅片的制备方法生产出的SOI 硅片粗糙度小于1nm。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于高温注入技术的SOI硅片的制备方法，包括氧化步骤、注入步骤、键合步骤、裂片步骤，所述氧化步骤、注入步骤、键合步骤、裂片步骤依次进行，其特征在于，在所述氧化步骤中，对硅片的表面进行氧化，获得氧化层硅片，注入步骤中，在氧化层硅片中注入高温氢离子，获得注入氧化硅片，在键合步骤中，用另外一片键合硅片与所述注入氧化硅片进行键合，获得键合片，在裂片步骤中，对键合片进行微波裂片，获得SOI硅片。
2.根据权利要求1中所述的基于高温注入技术的SOI硅片的制备方法，其特征在于，所述氧化步骤中，对所述硅片的氧化为上表面氧化或者上下表面氧化中的一种，氧化层的厚度为0-3*103nm。
3.根据权利要求1中所述的基于高温注入技术的SOI硅片的制备方法，其特征在于，所述注入步骤中，注入温度为100-450℃，注入温度、注入深度、注入量参数通过对注入电压、注入电流、注入时间的控制实现。
4.根据权利要求1中所述的基于高温注入技术的SOI硅片的制备方法，其特征在于，所述键合硅片先用DHF、SC1、SC2对所述注入氧化硅片进行清洗，并对清洗后的氧化层硅片进行筛选，筛选指标为表面颗粒参数，键合步完成后，对所述键合片进行退火作业，退火温度为100-350℃。
5.根据权利要求1中所述的基于高温注入技术的SOI硅片的制备方法，其特征在于，所述裂片步骤的裂片方式为微波裂片。
6.根据权利要求2中所述的基于高温注入技术的SOI硅片的制备方法，其特征在于，氧化步骤完成后，用SC1、SC2对所述氧化层硅片进行清洗，并对清洗后的氧化层硅片进行筛选，筛选指标为表面颗粒参数、氧化层厚度、电学参数。
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