【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于半導體領域，特別涉及一種絕緣體上硅結構及其制備方法。
技術介紹
1、射頻應用中的rf-soi(radio?frequency?silicon-on-insulator)是一種專為制造射頻(rf)芯片設計的半導體技術。這項技術結合了soi(silicon-on-insulator)結構的優(yōu)點，即在一層薄薄的硅頂層和基板之間嵌入了一個絕緣層，這層絕緣體通常是由二氧化硅構成。rf-soi特別針對無線通信中的射頻前端組件進行了優(yōu)化，例如射頻開關、低噪聲放大器(lnas)、天線調(diào)諧器等。
2、而光波導(optical?waveguide)是一種用于傳輸和控制光波的結構或裝置，它使得光能夠在其中沿特定路徑傳播。光波導的工作原理基于光的全內(nèi)反射現(xiàn)象，即當光從高折射率介質(zhì)進入低折射率介質(zhì)時，在一定角度范圍內(nèi)會發(fā)生全反射而不會泄露到外部環(huán)境中，這樣光就被限制在波導內(nèi)部傳播。在某些特殊的應用場景中，比如長距離、高帶寬的通信鏈路中，可以采用射頻到光的轉換技術(如rf-over-fiber)，將射頻信號調(diào)制到光載波上，通過光纖(一種特殊的光波導)進行遠距離傳輸，到達另一端后再轉換回射頻信號，實現(xiàn)了射頻與光通信技術的結合應用。而要在rf-soi襯底上同步實現(xiàn)光通信的功能，能夠進一步的促進光電技術的結合，通過將射頻前端模塊的部分或全部功能(如lna、pa、濾波器等)與光子技術結合，實現(xiàn)更緊湊、低功耗的解決方案。
3、現(xiàn)有技術cn117594522a公開了一種新型絕緣體上硅晶圓及其制備方法，該低襯底漏電的新型rfsoi晶
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術所要解決的技術問題是提供一種絕緣體上硅結構，以實現(xiàn)射頻與光通信技術的結合應用。
2、為解決上述問題，本專利技術提供一種絕緣體上硅結構，包括襯底；所述襯底自下而上依次設置有不同孔隙率的多孔硅結構、氧化層、頂層硅層。
3、優(yōu)選地，所述襯底為p型單晶硅或重摻雜p型單晶硅。
4、優(yōu)選地，所述多孔硅結構中上下兩層的孔隙率高于50％，中間層的孔隙率低于30％。
5、更優(yōu)選地，所述多孔硅結構中上下兩層的孔隙率高于70％，中間層的孔隙率低于20％。
6、本專利技術還提供一種絕緣體上硅結構的制備方法，包括以下步驟，
7、(1)提供兩片襯底，分別為第一襯底和第二襯底；
8、(2)對第一襯底進行陽極氧化，通過改變工藝參數(shù)在第一襯底上形成不同孔隙率的多孔硅結構；
9、(3)對第一襯底進行熱處理，以穩(wěn)定多孔硅結構；
10、(4)將第一襯底與第二襯底鍵合，并通過熱處理進行分離形成絕緣體上硅襯底；
11、(5)對絕緣體上硅襯底表面進行熱氧化處理，并用刻蝕劑去除氧化層以減薄頂層硅厚度；
12、(6)對絕緣體上硅襯底表面進行高溫熱處理，得到平坦的頂層硅。
13、優(yōu)選地，所述步驟(1)中的第二襯底為帶有一層氧化層的單晶硅襯底，氧化層與襯底的界面以下存在一離子注入層。
14、更優(yōu)選地，所述離子注入層注入離子為氫或氦。
15、優(yōu)選地，所述步驟(2)中的陽極氧化所用電解質(zhì)溶液為氫氟酸溶液和無水乙醇的混合溶液或氫氟酸溶液和無水乙醇、醋酸的混合溶液。
16、更優(yōu)選地，所述步驟(2)中的電解質(zhì)溶液為49wt％氫氟酸溶液和無水乙醇的混合溶液，體積比為1:1。
17、進一步地，所述步驟(2)中的形成不同孔隙率的多孔硅結構的工藝參數(shù)為，第一層形成時，電流密度為30-70ma/cm2，氧化時間為10-60min；第二層形成時，電流密度為5-20ma/cm2，氧化時間為10-30min；第三層形成時，電流密度為30-70ma/cm2，氧化時間為10-60min。
18、優(yōu)選地，所述步驟(3)中的熱處理溫度為300-500℃，氣氛為純氧氣或純氮氣,氣體流量為10-80slm；所述步驟(4)中的熱處理溫度為300-500℃。
19、優(yōu)選地，所述步驟(5)中的熱氧化溫度為900-1100℃。
20、優(yōu)選地，所述步驟(5)中的刻蝕劑為氫氟酸水溶液。
21、優(yōu)選地，所述步驟(6)中的熱處理方式為快速熱退火、高溫長時間退火或快速熱退火和高溫長時間退火的結合工藝。
22、優(yōu)選地，所述步驟(6)中的熱處理溫度為1000-1200℃，氣氛為純氬氣、純氫氣或者氬氣和氫氣的混合氣體，氣體流量為10-80slm。
23、有益效果
24、本專利技術所制備的絕緣體上硅結構中多孔硅既能夠成為電荷捕獲層使射頻襯底的損耗大幅下降，也能夠成為光波導通道，從而實現(xiàn)射頻與光通信技術的單片集成。
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1.一種絕緣體上硅結構，其特征在于，包括襯底；所述襯底自下而上依次設置有不同孔隙率的多孔硅結構、氧化層、頂層硅層。
2.根據(jù)權利要求1所述的絕緣體上硅結構，其特征在于，所述多孔硅結構中上下兩層的孔隙率高于50％，中間層的孔隙率低于30％。
3.一種如權利要求1所述的絕緣體上硅結構的制備方法，包括以下步驟，
4.根據(jù)權利要求3所述的絕緣體上硅結構的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中的第二襯底為帶有一層氧化層的單晶硅襯底，氧化層與襯底的界面以下存在一離子注入層。
5.根據(jù)權利要求3所述的絕緣體上硅結構的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的陽極氧化所用電解質(zhì)溶液為氫氟酸溶液和無水乙醇的混合溶液或氫氟酸溶液和無水乙醇、醋酸的混合溶液。
6.根據(jù)權利要求3所述的絕緣體上硅結構的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的形成不同孔隙率的多孔硅結構的工藝參數(shù)為，第一層形成時，電流密度為30-70mA/cm2，氧化時間為10-60min；第二層形成時，電流密度為5-20mA/cm2，氧化時間為10-30min；第三層形成時，電流密
7.根據(jù)權利要求3所述的絕緣體上硅結構的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中的熱處理溫度為300-500℃，氣氛為純氧氣或純氮氣，氣體流量為10-80slm；所述步驟(4)中的熱處理溫度為300-500℃。
8.根據(jù)權利要求3所述的絕緣體上硅結構的制備方法，其特征在于，所述步驟(5)中的熱氧化溫度為900-1100℃。
9.根據(jù)權利要求3所述的絕緣體上硅結構的制備方法，其特征在于，所述步驟(6)中的熱處理方式為快速熱退火、高溫長時間退火或快速熱退火和高溫長時間退火的結合工藝。
10.根據(jù)權利要求3所述的絕緣體上硅結構的制備方法，其特征在于，所述步驟(6)中的熱處理溫度為1000-1200℃，氣氛為純氬氣、純氫氣或氬氣和氫氣的混合氣體，氣體流量為10-80slm。
...【技術特征摘要】
1.一種絕緣體上硅結構，其特征在于，包括襯底；所述襯底自下而上依次設置有不同孔隙率的多孔硅結構、氧化層、頂層硅層。
2.根據(jù)權利要求1所述的絕緣體上硅結構，其特征在于，所述多孔硅結構中上下兩層的孔隙率高于50％，中間層的孔隙率低于30％。
3.一種如權利要求1所述的絕緣體上硅結構的制備方法，包括以下步驟，
4.根據(jù)權利要求3所述的絕緣體上硅結構的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中的第二襯底為帶有一層氧化層的單晶硅襯底，氧化層與襯底的界面以下存在一離子注入層。
5.根據(jù)權利要求3所述的絕緣體上硅結構的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的陽極氧化所用電解質(zhì)溶液為氫氟酸溶液和無水乙醇的混合溶液或氫氟酸溶液和無水乙醇、醋酸的混合溶液。
6.根據(jù)權利要求3所述的絕緣體上硅結構的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的形成不同孔隙率的多孔硅結構的工藝參數(shù)為，第一層形成時，電流密度為30-70ma/cm2，氧化時間為10...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：魏星，戴榮旺，薛忠營，
申請(專利權)人：中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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