CN115939023A - 制备带有绝缘埋层衬底的方法 - Google Patents

Abstract

一种制备带有绝缘衬底埋层衬底的方法，包括如下步骤：提供一第一衬底和一第二衬底；在所述第一衬底和所述第二衬底的至少一个表面形成氧化层；对所述第一衬底用于键合面的边缘进行切割；将所述第一衬底和第二衬底进行键合；对所述第一衬底进行减薄达到预期厚度，从而提高衬底的机械强度和可加工性，简化生产制备流程。

Description

制备带有绝缘埋层衬底的方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种制备带有绝缘埋层衬底的方法。

背景技术

绝缘衬底上的硅(Silicon On Insulator，SOI)是一种广泛应用的新一代硅基材料，无论在低压、低功耗电路，还是微机械传感器、光电集成等方面，都具有重要应用。对于SOI材料而言，顶层硅厚度均匀性是一个关键参数，该参数对器件性能有重要影响。

目前SOI硅片的制作技术主要有注氧隔离(Separate by IMplant Oxygen，SIMOX)技术、硅片键合和背面腐蚀(Bond Etch SOI，BESOI)技术。SIMOX技术是通过向体硅中注入氧离子，控制注入剂量和能量，改变二氧化硅绝缘埋层和顶层硅的厚度。通过SIMOX技术得到的SOI硅片埋氧层和单晶硅的厚度均匀性好，但是形成的埋氧层厚度较低，而且有硅岛和针孔等缺陷。BESOI技术是将两个硅片至少其中一个氧化后，贴合在一起实现键合，然后对背面进行研磨、刻蚀和化学机械抛光减薄厚度。通过BESOI技术可以获得质量较好的埋氧层和顶层硅，可以调节埋氧层的厚度，制备成本低廉，但是不能很好的控制顶层硅厚度的均匀性，制备工艺复杂，并且刻蚀采用的化学品四甲基氢氧化铵(Tetramethylammoniumhydroxide，TMAH)对皮肤和眼具有腐蚀性、刺激性，致死率高。

因此需要对制备方法进行改进，减少使用危害性极强的化学品TMAH，提高硅片的机械强度和可加工性，防止键合后的硅片在后续加工过程中出现破裂、崩边、及晶格缺陷的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种制备带有绝缘埋层衬底的方法，可以减少边缘倒角的步骤，提高衬底的机械强度和可加工性。

为了解决上述问题，以下提供一种制备带有绝缘埋层衬底的方法，包括如下步骤：提供一第一衬底和一第二衬底；在第一衬底和第二衬底至少一个的表面形成氧化层；对所述第一衬底用于键合面的边缘进行切割；将所述第一衬底和第二衬底进行键合；对第一衬底进行减薄达到预期厚度。

上述技术方案通过在键合前对衬底边缘进行切割修整成指定几何参数的形状，可以防止键合后的衬底在后续加工过程中衬底边缘出现崩边以及晶格缺陷的情况，减少边缘倒角的步骤，简化流程，提高衬底的机械强度和可加工性。

附图说明

附图1所示是本发明所述具体实施方式的实施步骤示意图；

附图2A至附图2E所示是附图1所述步骤的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的制备带有绝缘埋层衬底的方法的具体实施方式做详细说明。

附图1所示是本发明所述具体实施方式的实施步骤示意图，包括：步骤S110，提供一第一衬底和一第二衬底；步骤S111，在第一衬底和第二衬底至少一个的表面形成氧化层；步骤S112，对所述第一衬底用于键合面的边缘进行切割；步骤S113，将所述第一衬底和第二衬底进行键合；步骤S114，对第一衬底进行减薄达到预期厚度。

附图2A至附图2E所示，是上述步骤的工艺流程示意图。

附图2A所示，参考步骤S110，提供一第一衬底21和一第二衬底22。在本具体实施方式的SOI材料的制备工艺中，所述第一衬底21和第二衬底22为用作氧化绝缘的顶层硅，其材料可以是单晶硅材料，也可以是其他任意一种常见的硅材料。

附图2B所示，参考步骤S111，分别在所述第一衬底21和所述第二衬底22表面形成氧化层211和221。所述氧化方法可以采用热氧化法或者化学气相沉积法，形成的氧化层211和221的材料为二氧化硅。对于SOI材料的制备而言，需要预制氧化层作为SOI材料的氧化埋层。本步骤所制备的氧化层211和221即为后续的氧化埋层。本具体实施方式中，是氧化所述第一衬底21和所述第二衬底22的表面。在其他的具体实施方式中，也可以是仅氧化第一衬底21的表面，或者仅氧化第二衬底22的表面。

附图2C所示，参考步骤S112，对所述第一衬底21用于键合面的边缘进行切割。传统的SOI硅片制备流程中，对硅衬底氧化后直接进行键合，在后续的制备过程中，由于强烈的机械作用，硅片边缘部位容易受损，应力也主要集中在硅片的边缘部位，会造成硅片崩边、微裂等损伤，后续需要进行边缘倒角处理。本方法在键合前加入了边缘切割的步骤，把硅片边缘修整成指定几何参数的形状，可以提前将易损伤边缘去除，减少了边缘倒角的步骤，简化流程，提高硅片的机械强度和可加工性。

附图2D所示，参考步骤S113，将所述第一衬底21和第二衬底22进行键合。本具体实施方式中，将第一衬底21的氧化层211和第二衬底22的氧化层221贴合在一起，然后经过一定时间的高温退火，形成牢固的化学键。

附图2E所示，参考步骤S114，对所述第一衬底21进行减薄达到预期厚度。在本具体实施方式中，本步骤采用湿法刻蚀、机械研磨、和化学机械抛光进行减薄。在其他的具体实施方式中，也可以仅采用湿法刻蚀、机械研磨、和化学机械抛光中的任意一种进行减薄。常规的湿法刻蚀步骤中采用TMAH化学品进行刻蚀，TMAH危害性极强，致死率高。在本具体实施方式中，所述湿法刻蚀步骤采用三乙酰氧基硼氢化钠(Sodium triacetoxyborohydride，STAB)化学品腐蚀所述第一衬底21表面，去除表面损伤，既提高所述第一衬底21后续加工的机械强度，又减少了危害废物的产生。在本具体实施方式中，所述机械研磨步骤是通过研磨机械加工，快速减薄第一衬底21厚度，得到预期厚度，提高表面平整度和平行度。在本具体实施方式中，所述化学机械抛光步骤是将所述第一衬底21作用于抛光垫上做相对运动，并结合抛光液的化学腐蚀作用，形成软质层并去除，得到高度平坦化、低表面粗糙度、和低缺陷的硅片。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种制备带有绝缘埋层衬底的方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供一第一衬底和一第二衬底；

在第一衬底和第二衬底至少一个的表面形成氧化层；

对所述第一衬底用于键合面的边缘进行切割；

将所述第一衬底和第二衬底进行键合；

对第一衬底进行减薄达到预期厚度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一衬底和第二衬底为单晶硅衬底。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成氧化层的方法为热氧化法和化学气相沉积法中的一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述键合步骤是将所述第一衬底和/或所述第二衬底的氧化层贴合在一起，然后经过退火，形成键合界面的步骤。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，减薄包括湿法刻蚀、机械研磨、和化学机械抛光中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述湿法刻蚀步骤是通过STAB腐蚀所述第一衬底表面，去除所述第一衬底的表面损伤。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述机械研磨步骤是通过研磨机械加工，调节所述第一衬底厚度。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述化学机械抛光步骤是将所述第一衬底作用于抛光垫上做相对运动，并结合抛光液的化学腐蚀作用，形成软质层并去除。

Images