CN1366331A - Soi晶片的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SOI(绝缘膜上硅)晶片的制造方法,工艺(100):备好具有设计厚度的硅晶片(SW);工艺(110):在硅晶片(SW)表面上利用ALE工艺或ALCVD,ALD,ASCVD,ALVCD等的工艺形成绝缘层;工艺(120):把形成有氧化铝(Al2O3)(AL)绝缘膜层的硅晶片(SW)和另一个硅晶片(SW2),用多种方法去进行粘接;工艺(130):将对粘接好的硅晶片(SW,SW2),以多种方法去进行切削加工;工艺(140):将对已被切削加工的硅晶片粘接体(SW,SW2)的表面进行抛光。上述的绝缘膜层材料,除氧化铝(Al2O3)(AL)之外,还用二氧化钛(TiO2)和氧化钽(Ta2O3);粘接工艺(120)也许是一种单向粘接方法;硅晶片(SW,SW2)也可能用Smart Cut方法来进行切削加工。
Description
技术领域：
本发明是有关SOI晶片制造方法的一项技术，更详细地说它将提供一种改进的用来提高化学、机械、电气等性能及加工性能的晶片制造方法。
背景技术：
现在，SOI晶片是在一般的晶片制造工艺中普遍采用的一种技术。SOI晶片是指一种为了在半导体衬底上，形成一种二氧化硅绝缘膜层，然后在其上面形成半导体衬底(如同单晶硅层)，再在这半导体衬底上制作半导体器件的制作方法。这种SOI晶片，如所周知，它的器件隔离技术容易，而且器件的电气特性能也好。上述的SOI晶片，普遍采用如下的一些方法来加工。如：将两个晶片粘接之后，把其中的一片加工成薄的一种BE(涂胶及腐蚀)方法；和在半导体衬底上注入氧之后，通过热处理形成隐埋的氧化层膜和硅膜的SIMOX(掺氧分隔)法等。传统的SOI晶片结构是利用下述方法在硅单晶衬底上形成绝缘膜的。即：先将硅晶片加热到1000℃以上的温度，在表面形成二氧化硅(SiO2)绝缘膜；再将其粘接到硅衬底上，然后利用下述的Smart Cut方法来形成绝缘膜。接着，投放到蚀刻、曝光、布线等的后道工序。Smart Cut工艺是指在形成有绝缘层的硅衬底上，注入氢离子，并精确地去控制氢离子的深度；然后注入氢离子的被控制的部分，将通过CMP(化学机械抛光)工艺去进行研磨，借以获得所需的硅层厚度的一种方法。这一方法的制造工艺，跟SIMOX方法等相比，较简单，因而得到了广泛的利用。上述的Smart Cut工艺，即由美国专利5882987号(为生产半导体薄片上的绝缘膜用Smart Cut工艺)提供并揭示的所谓Smart Cut方法是为了降低传统的Smart Cut工艺中所存在着的切面粗糙度，需要通过一道CMP工艺，以便提高蒸敷膜层的粗糙度的均匀性和厚度的均匀性的；是用来消除粗糙度不均匀的问题和难以形成薄膜层的问题的。在这种传统技术和形成绝缘膜，即形成二氧化硅膜的过程中，如在图4中所示，要放进高温电气炉，在干燥氧气的氛围中把硅晶片的表面温度加热到1000℃以上。这不但要增大制造成本，还要因物性的变化容易被扔掉，还很难随意去控制由二氧化硅形成的绝缘膜的厚度。
发明内容：
本发明是考虑了传统方法中存在的问题，而开发出来的一种SOI晶片的制造方法，本发明的目的在于提供一种制造工艺，以便在不需要高温热处理的条件下，提高物理性能和表面粗糙度的均匀性。
考虑了上述存在的问题而开发出来的，有关SOI晶片制造方法，其特点在于设有如下的各个工艺。即：
工艺(100)，是准备工艺，在该工艺中要备好具有设计厚度的硅晶片(SW)；
工艺(110)，在该工艺中，要在硅晶片(SW)表面上利用ALE工艺或ALCVD，ALD，ASCVD，ALVCD等的工艺形成绝缘层；
工艺(120)，把形成有绝缘膜层的硅晶片(SW)和另一个硅晶片(SW2)用多种方法进行粘接；
工艺(130)，在该工艺中，将对粘接的硅晶片(SW，SW2)以多种方法进行切削加工；
工艺(140)，在该工艺中，将对切削加工的硅晶片粘接体(SW，SW2)表面进行抛光。
本发明的有益效果是，利用上述工艺的SOI晶片制造方法，由于利用氧化铝Al2O3、二氧化钛TiO2、氧化钽Ta2O3等来代替二氧化硅SiO2，因而可以在低1/3的加工温度下进行加工，不但可以节俭向工艺投入的费用，而且还能使物理特性的变化也很小。另外，本发明的SOI晶片制造方法，同传统的二氧化硅相比，对漏电具有1000倍以上的绝缘性能，因而具有提高电气性能和加工性能的优点。补充说明的一点是，由于器件的破坏电压提高的很高，因而不但能增长寿命，还由于能以原子层厚度为单位来进行厚度调整，又能去提高适应器件特性的设计要求。
附图说明：
下面参照附图，就本发明SOI晶片制造方法的基本构成概念和方法进行详细说明。
图1是按本发明提出的SOI晶片的制造方法制造的晶片，依次按制造工艺示出的侧视图。
图2是按本发明提出的SOI晶片的制造方法制造出的晶片部分侧视图。
图3是用来说明本发明提出的SOI晶片的制造方法的工艺流程图。
图4是示出传统的用来形成二氧化硅(SiO2)绝缘层的工艺一例。
图面主要部分的符号说明
SW、SW2：硅单晶片
AL：氧化铝绝缘层
具体实施方式：
图1是对按本发明提出的SOI晶片制造方法来制造的晶片，依次按制造工艺示出的一个侧视图；图2是按本发明提出的SOI晶片的制造方法制造出的晶片部分侧视图；图3是用来说明本发明提出的SOI晶片制造方法的工艺流程图；图4是示出一例用传统的方法形成二氧化硅绝缘层的工艺。本发明的SOI晶片制造方法，基本上不利用传统的绝缘膜成分二氧化硅(SiO2)，而是去利用一种在后道工艺中，适应性和加工性都良好的氧化铝(Al2O3)系列，二氧化钛(TiO2)系列，氧化钽(Ta2O3)系列，使其能去适应多种切削方法和粘接方法。
另外就本发明的构成来说，它能去适应Smart Cut方法之外，还能去适应BE，SIMOX等的多种加工方法。
本发明将利用氧化铝(Al2O3)来代替传统的用CVD方法形成的氧化绝缘膜二氧化硅(SiO2)。其氧化方式也跟传统的方法不同，特点就是采用ALE等的晶体生长方式。
氧化铝(Al2O3)由于其延展性好，容易薄膜化；另外，化学反应性强，容易形成氧化膜，因而耐腐蚀性能特别好。
另外，电气性能也良好，热传导率和电导率分别约为二氧化硅的1/2和12/3。
本发明中提到的另外的绝缘膜材料有二氧化钛(TiO2)和氧化钽(Ta2O3)；它们的物理性能几乎同氧化铝相同或者更好。
同ALE方式一样，能被利用的方式有ALCVD方法。该方法是能以原子层的厚度来调节薄膜化的一种工艺，被认为是利用原子层的化学吸附和排斥来蒸敷薄膜的一种方法。
除此之外，还有ALD，ASCVD，ALVCD等方法。
尤其ALE最佳。该方法的优点在于能利用欲想蒸敷的原料，去依次注入含有原料的化合物，并在欲想蒸敷的衬底上，诱导出表面饱和反应，借以在大面积上形成极为精细的杂质膜层；另外，还能精密地去控制膜层的厚度。
利用本发明的SOI晶片制造方法，来形成的Al2O3绝缘膜层，可在比形成SiO2所需的1000℃要低的700℃温度下，形成并结晶；现已判明，如此形成的绝缘膜层同二氧化硅(SiO2)结构相比，它在厚度处的漏电流要低1000倍以上。
另外，因氧化铝(Al2O3)自身的耐蚀性，器件的破坏电压变得很高，进而寿命变长；形成的膜厚能以原子层的水平加以调整，因而能去提供一种易于调整器件特性的SOI晶片。
下面详细地去说明本发明的实例。在这里，它只是个实例而已；本发明的目的和思想是可以用变相的方法和用复合工艺来构成；这些构成，当然都将包括在本发明的技术范围之内。[实例]
工艺(100)：备好具有设计厚度的硅晶片(SW)。
工艺(110)：在备好的硅晶片(SW)上，利用ALE工艺或ALCVD，ALD，ASCVD等工艺，去形成氧化铝绝缘膜层(Al2O3)(AL)。
工艺(120)：将把形成有氧化铝绝缘层(Al2O3)(AL)的硅晶片SW和另一硅晶片SW2，以单面去粘接或用其他方法进行粘接。
工艺(130)：将把粘接好的硅晶片(SW，SW2)，用Smart Cut等多种方法进行切削加工。(130)
工艺(140)：将对切削加工好的硅晶片(SW，SW2)粘接体的表面进行抛光，使其表面光滑。
工艺(150)：将获一个能投放到后道光掩膜、蚀刻等工艺所需的硅晶片(SW，SW2)成品。
Claims (4)
1、一种SOI晶片的制造方法，其工艺特征是：工艺(100)：在该工艺中备好具有设计厚度的硅晶片(SW)；工艺(110)：在备好的硅晶片(SW)上利用ALE工艺或ALCVD，ALD，ASCVD，ALVCD等工艺去形成氧化铝绝缘膜层(Al203)(AL)；工艺(120)：将把形成有氧化铝绝缘层(Al2O3)(AL)的硅晶片SW和另一硅晶片SW2进行单面粘接或用其他方法进行粘接；工艺(130)：将把粘接好的硅晶片(SW，SW2)用多种方法进行切削加工；工艺(140)：将对切削加工完的硅晶片粘接体(SW，SW2)的表面进行抛光。
2、根据权利要求1所述的制造方法，其特征是：绝缘膜层材料除氧化铝(Al2O3)(AL)之外，还用二氧化钛(TiO2)和氧化钽(Ta2O3)。
3、根据权利要求1所述的制造方法，其特征是：粘接工艺(120)是单向粘接方法。
4、根据权利要求1所述的制造方法，其特征是：硅晶片(SW，SW2)用Smart Cut方法来进行切削加工。
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