TW310458B - - Google Patents

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經濟部中央揉準局員工消费合作社印褽 310458 五、發明説明（1) <發明之背景> 本發明係為一•絕緣艘上塗佈砂雇（Si 1ί con-on-insula tor* 簡稱SOI)之基板，特別是指矽鹣置萡曆厚度均勻之SOI基 板及製造SOI基板之方法。 通常，在製造互補式金氣半導鐮（CHOS)雷晶鼸之過程 中，需要大面積之隔雛區，Μ便使裝置間隔鏞，並防止CMOS 霣晶通栓鎖（Latch-up),然而大面稹之隔離薩造成晶Η尺 寸縮小及裝置整合（integration)降低之問鼯。 SOI之技術即是針對上述之間題而提出的，SOI基板之 裝置間完全隔雛係因在矽處置晶圓片 (handling wafer)及 矽裝置晶圓片（device wafer)間埋入一絕緣箔曆之夾曆， 用以防止CMOS電晶艚栓鎖及使裝置得Μ高速操作。 製造SOI基板方法之為植入氧分離法《Separation by implanted oxygen簡稱SIMOX),亦即在SOI基板植入氣雛子 ，然而SIMOX之缺點在於當植入氣雛子時.矽箔朦表面極愚 發生位置錯亂而產生大最漏霉流，因此在裝置之製程中很 難控制矽裝置箔曆之厚度。 另一有效之製造法為SOI聯結及逆触刻技術（bond and etch-back si 1 icon-on-insulator簡稱BESOI),其中砂裝 置晶圓片與砂處置晶圆片相聯結，兩晶圓片間有一涵緣萡 唐，然後將砂装置晶圓片逆触刻於砂装置活靥。 黎照第1A圖所示，提供砂裝置晶圓片20及矽處置晶圓 片21 ,由氧化作用Λ分別於矽裝置晶圓片20之表面形成第 —曆埋入式絕緣萡曆22Α ,及於矽處置晶圓片21之表面形 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4规格（210X29"?公釐} tt II 1 —^ϋ urm ^^^1 1_ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 ΑΊ Β7 五、發明説明（2 ) 成第二靥埋入式絕緣箔層22B ,埋入式絕緣箔靥可能由親 化作用而形成於矽裝置晶圓Μ20 ,成是肜成於矽處置晶圓 Η21。 參照第1Β圓所示，砂處置舉圓片21及矽裝黧晶圓片20 為熔合聯結，兩者間具有埋入式涵織箔曆22Α及22Β ,接蕃 ，大部分砂装置晶圓片20Μ輪躕及研光程序蝕刻至預設厚 度，然後Μ化學法及機槭法加工至高精密級之光潸度，而 形成矽裝置箱曆20Α 〇 因此，SOI基板30包括：砂處羃晶圓片21、含第一曆埋 入式絕緣箔曆22A及第二曆埋入式涵緣箔屬22B之總緣箔曆 22、及矽裝置箔曆20A。 然而，以聯结法製埴SOI基板時，粒子200可_出現在 第一·層埋入式絕緣箔雇22A或第二曆埋入式函嫌箔曆22B之 表面，如第2A圖所示；因此，粒子200如果未從第一層埋 入式絕緣箔層22A或第二曆埋入式緬緣箔曆22B之表面移除 ，則所形成砂装置箱屬20A之厚度不均旬，如第2B_所示。 因此，一般而言，如果埋入式絕緣箔曆22A及22B係由 二氣化矽製成，此二氣化矽大_分覆鑣埋入式綠箔曆22 ，則有由粒子200位移所造成相凿之佈局（topology),结果 使得下曆埋入式絕緣箔曆22形成一佈局。因此，如果砂裝 置晶圓Η 20以化學法及懺械法加工廳光，使矽裝置搭曆20A 有平面之表面，則矽裝置萡靥20Α之厚度會有挪分差異。 如上所述，由於砂裝置箔曆20Α之厚度不均匀，因此很 難在矽装置萡層20Α中形成一個装置，尤其是在厚度不均勻 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公釐} ------^ 裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂- Λ 經濟部中央標準局員工消费合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（3 ) 之矽裝置箔廢中形成之裝置内接面區之深度權難控制，因 此，接面電胆增加，並且造成擊穿。 <發明之總論> 本發明之目的在提供一·砂驄置萡層厚度均匀之SOI基 板，該裝置之製成並不考盧在埋入式繊緣箔曆表面出現之 粒子，及SOI基板之製造方法。 依據實例，提供一表面為平面之SOI基板，包括：δ夕處 置晶圓Η;形成於矽虡置晶圓片上撥入雜質之氣化臟；形 成於摻雜質氧化膜上之矽裝置箔曆、該矽裝置Ιδ靥之厚度 均匀；及形成於撥雜質氣化臟與矽裝置搭艚間之防鑛散箔 靥，此防擴散箔曆僳用Μ防止罐雜質頫化臟之雜質擴散至 矽装置萡層。 亦提供一SOI·基板之製造方法，包括步驟）提供一砂裝 ®晶圓片及一處置晶圓片；在砂裝置晶圆片上形成一防掮 散箔曆；在防擴散辱靥上形成第一層摻雜質氧化膜，在處 罝晶圓片上形成第二曆摻雜質氧化膜；聯結矽裝置晶画片 及處置晶圓片使第一及第二雇播雜質氧化膜表面接觸；蝕 刻装置晶圓片使矽装置萡曆具均匀厚度。 在一實例中，摻雜質氣化臟作為SOI基板之埋入式絕 緣萡曆。 在一實例中，撥雜質氧化臟為矽釀臓破调（BSG)、矽 酸_玻璃（PSG)、或矽酸磷硼玻聰（BPSG)。 在一實例中防擴敝箔雇嫵未撥雜質鱺化膜、氮化矽 萡靥或未撥雜質氣化膜與氮化砂箔層之雙箔曆。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） ----'--{裝---：---訂------C ί (讀先闔讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 ^^0458 a? Β7 五、發明説明（4) 在一實例中若撥雜質氣化物為BSG時於溫度800— SKXTC下施行聯结步驟；若摻雜質氧化物為&PSG或PSG時， 於溫度900-1100°C下施行聯結步驟。 在一實例中，蝕刻步驟包括：將矽裝置晶圓片輪磨及 研光至預設厚度；以化擧法及镧槭法將矽裝置晶圓片加工 磨光以形成表面為平面之矽裝置箔靥。 <圓式之簡單說明：> 本發明之目的及特擞可參考下列詳綑描述、申練專利 範園及附圖較易瞭解，其中： 第1A及第1B圖係依據習用班:SOI技術製造SOI基板程序 之剖面圈。 第2A及第2B圆係依據習用BESOI技術製造SO I基板程序 之剖面圖，其中矽處置晶圔片及矽裝置晶圆片之接觸面有 粒子出現。 第3A及第3B画係依照本發明實例BESOI技術製埴SOI基板 程序之剖面圖。 <本發明之詳綑描述> 如第3A圓所示，依照本發明實例，有一砂裝置晶画片 1及砂處置晶圔片4 ,在矽装置晶圓Ml上形成防擴散萡曆2 ;防擴散箱曆2可能為：未撥雜質氣化膜；規化砂范餍；或 未摻雜質氣化膜與氮化矽萡曆之雙萡曆。 具預設厚度之第一靥摻雜質氧化膜3A形成於砂裝置晶 圓片1上，而在此處形成防擴散萡曆2 ;於矽處置晶圓Η4 上形成預設厚度之第二曆撥雜質氣化膜3Β ,其中，第一-及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） {裝------訂------{ π (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部中央梂準局員工消费合作社印製 A7 _B7 五、發明说明（5 ) 第二曆播雜質氣化膜3A及3B作為SO I基板之埋入式絕緣箔 雇，係由一種在預定通度下具流動性Μ形成平面狀且高黏 性之材料所製成。使用於接雜質氧化膜3Α及3Β之材料可為 :砂酸硼玻瑰（BSG)、矽酸磷硼玻璃(BPSG)、矽酸磷破璁（ PSG),此時粒子100可能存在於矽驄置晶圃片1及砂處置晶 圓片4之表面。 第3Β圖係SOI基板10之剖面顧，矽裝置晶圓片1與矽處 置晶圓片4聯結，Μ使第一雇撥雜質氧化膜3A興Μ二曆摻雜 質氧化膜3Β之表面接觸；此時，在第一靥摧雜質氣化臟3Α 及第二曆播雜質氧化膜3Β可流動之溫度下，施行砂裝置晶 圓片1與矽處置晶圓片4之聯結程序，例如：若第一及第二 曆摻雜質氣化膜3Α及3Β為BSG或BPSG時，在溫度800-900 = 施行矽裝置晶圓片1與矽處置晶圓片4之堪β結程序；另外， 第一及第二曆接雜質氧化膜3Α及3Β為PSG時，在溫度Q00— 1100=C施行砂装置晶圓j=U與矽處置晶圖Η4之聯結程序。 於聯結時，粒子100±里入於第一及第二曆據雜質氣化膜 3A及3B ,且具高黏性，第一層播雜質氧化膜Μ及第二曆接 雜質氧化膜3Β於聯結過程中可流動，使得第一曆摻雜寅氧 化膜3Α與砂装置晶圓片1間之接觸介面、第二曆摻雜質氧 化膜3Β與砂處置晶圓片4Ρ過之接觸介面均為平面。 之後，矽裝置箔靥1Μ輪磨及研光步驟蝕刻至預設厚 度，然後Μ化學法及機械法加工至高精密鈒之光滑度，而 形成厚度均匀之矽裝置箱層1A ,據此得到SOI基板，包括砂 處置晶圓片4、含第一及第二層摻雜質氧化膜3A及3β之埋 — 7 一 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) Λ4規格（210><297公釐1 I ^i·^— ml — mrn (請先閲讀背面之注^^項再填寫本頁) 訂 A7 B7 五、發明説明（6 ) 入式絕緣箔曆3、防擴敵箔曆2、及矽装置萡曆1A。 此外，以加熱程序聯結兩晶圓片，防擴敝箔靥2置於 埋入式絕緣箔曆3下曆，Μ防止埋入式鰌緣箔曆3之雜質擴 散，因此，得到高品質之矽裝置箔曆1Α。 在實例中，播雑質氧化膜3Α及3Β分別肜成於晶翻片1 及4之上，作為SOI基板10之埋入式緬緣箔層，亦可使摻雜 質氧化膜僅形成於装置晶圓Η1上〇 依照本發明，具高黏性且在預設邋度下流動之播雜質 氧化膜被用為SO I基板之埋入式絕緣箔曆，所Μ埋入式緬緣 活曆之佈局（topology)並未發生，因此形成均旬厚度之砂 裝置萡曆，而且SOI内形成防擴散箔履，以防止摻雜質氣化 膜之雑質擴散，而得到高品質之矽裝置箔曆，據此Μ改善 矽装置箔曆中裝置之特性。 Μ上雖Μ鏐考賨例加以描述本發明，然而此說明並不 欲被視為一種範園界限，除本發明之其他實例外，專業人 貝可黎考本說明而暸解所擧證實例之各種修改，因此申請 專利範画將涵董任何此種修改或本發明實際_園之實例。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 「-{裝. 訂. 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 本紙伕尺度適用中國國家梯準（CNS ) Α4規格（il〇X297^t )

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 經濟部中失梯準局員工消費合作社印製 申請專利範圍 1. 一種具有平坦表面之SOI基板，包括： 一矽處置晶圓片i —形成於前述矽處置晶圓片上之撥雜質氣化膜； 一形成於前述撥雜質氧化臌上具均匀厚度之矽裝置箔 層； 一形成於前述擬雜質氧化臟及矽裝置箔曆閜之防擴散 r 彦曆，μ防止前述撥雜質氧化麒之雜質擴散至前述矽裝置 链曆V 2. 如申請專利範園第1項之SOI基板，其中所逑摻雜 質氣化膜作為前述SOI基板之埋入式絪緣萡歷。 3. 如申請專利範園第2項之SOI基板，其中所述播雜 質氣化膜為BSG 〇 4. 如申謫專利範匾第2項之SOI基板，其中所述摻雜 質氧化膜為PSG。 5. 如申誚專利範園第2項之SOI基板，其中所述摻雑 質氣化膜為BPSG。 6. 如申謫專利範圓第1項之SOI基板，其中所述防擴 散箔曆為摻雜質氣化膜。 7. 如申謫專利範園第1項之SOI基板，其中所述防擴 散范層為観化砂箱曆。 δ.如申請專利範圓第1項之SOI基板，其中所述防擴 散箔靥為包括摻雜質氣化膜及微化矽萡曆之雙箔曆。 9.—棰SOI基板之製造方法，其步驟包括： 提供一種矽裝罝晶圓片及處置晶圓片； 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇Χ297公釐） --------{，裝------訂------^ (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) A8 B8 C8 D8 310458 六、申請專利範困 於矽裝置晶圓片上形成防擄敏箔靥； 於戸/f述防鑛散链曆上形成第一曆播雜霣氣化膜； 於所述處置晶圓片上形成第二靥摻雜質氣化膜； 聯结所述矽裝置晶圓Η及處置晶園Η , Μ使所述第一 及第二層摻雜質氧化膜之表面接觸； 触刻所述裝置晶以形成一種具均勻厚度且表面 為平面之砂裝置猫靥X» Ί

   (請先W讀背面之注菜項再填寫本頁) 10♦如申請專利締_途9項之方法，其中所述防擄散 fg曆為一種未摻雜質氧化膜。 11·如申讁專利範園第9項之方法，其中所述防擴散 箔曆為一穩Μ化砂箱曆〇 12·如申鏑專利範匾第9項之方法，其中所述防擴散 箔層為包括摻雜質氣化膜及氮化矽箔層之雙箔曆。 13. 如申請專利範園第9項之方法，其中所述第一及 第二廢摻雜質縝化膜為BSG。 14. 如申請專利範園第9項之方法，其中所述第一及 第二層摻雜質氣化齲為BPSG。 經濟部中央揲奉局貝工消费合作社印策 15. 如申請專利範園第9項之方法，其中所述第一及 第二曆摻雜質氧化臟為PSG。 16. 如申請專利範園第9項之方法，其中所述聯結步 驟於溫度800-900 °C時施行。 17. 如申讁專利範圔第9項之方法，其中所述聯結步 驟於溫度900-11001C時施行。 1δ.如申請專利範_第9項之方法，其中所述触剌步 10 本紙張尺度逋用中國國家梂準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） Α8 Β8 C8 D8 夂、申請專利範困 驟包括： 將所述矽裝置晶圓片輸磨及研光至預設厚度： 將所述矽裝置晶圓片Μ化擧法及法加工磨光，Μ 肜成所述表面為平面之砂裝置箔層多op {ij 19.—種SOI基板之製造方法，其钽括： 提供一種砂装置晶圓片及處置晶 於矽裝置晶圓片上形成一種防擴散箔雇； 於所述防擴敗萡曆上形成一曆摻雜質氣化膜。 聯結所述砂装置晶圔Η及處置晶圓Η，Μ使所述摻雜 質氣化膜與處置晶圓片之表面接觸； 蝕刻所述裝置晶圓片·Μ形成一種具均旬厚度且表面 為平面之矽裝置箔曆。 ----'—：—，{裝------訂------{ (請先聞讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 經濟部中央梂準局負工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210Χ297公釐）