【技術實現步驟摘要】
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的制備方法。
技術介紹
1、soi(silicon-on-insulator，絕緣體上硅)結構通過在頂層硅和背襯底之間引入一層埋氧化層(box)，使其具有寄生電容小、集成密度高、速度快、工藝簡單、短溝道效應小等優勢，目前廣泛應用于大規模集成電路、mems微機電系統等領域。現有的soi工藝有：注氧隔離(simox)技術、背面減薄(besoi)技術和通過離子注入加上高溫剝離技術來實現頂層硅層轉移的智能剝離(smart-cut)技術。然而，高溫剝離方式在制備一些定制soi層尺寸時受限于注氫深度的限制，導致一些soi厚度尺寸的晶圓不易制備。
2、而在21世紀初，在多孔硅層上外延單晶硅并進行鍵合剝離的技術被提出，在多孔硅層處進行剝離能夠達到與離子注入相近的效果，并且通過選擇性刻蝕能夠在去除多孔硅層的同時保護頂層硅。
3、現有技術cn1272684a公開了一種襯底及其制造方法，將具有多孔層的第一襯底鍵合到第二襯底上制備鍵合襯底疊層，在多孔層處將鍵合襯底疊層分成兩個襯底，防止了分離步驟中存在的缺陷，但多孔硅和單晶硅之間的選擇性刻蝕比只能達到10：1，在刻蝕過程中無法保證頂層硅不會遭到損害。
技術實現思路
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的制備方法，使得在多孔硅層處進行剝離能夠達到與離子注入相近的效果，并且通過選擇性刻蝕能夠在去除多孔硅層的同時保護頂層硅。
2、本專利技術提供一種絕緣體上硅結
3、(1)提供兩片襯底，分別為第一襯底和第二襯底；
4、(2)對第一襯底進行電化學腐蝕，改變工藝參數，形成由第一多孔硅層和第二多孔硅層組成的雙層多孔硅結構；
5、(3)對第一襯底進行高溫熱處理；
6、(4)在第一多孔硅層上外延過渡層；
7、(5)在過渡層上外延器件層；
8、(6)在器件層上進行熱氧化形成埋氧層；
9、(7)將第一襯底與第二襯底進行鍵合，并分離形成絕緣體上硅襯底和單晶硅襯底；
10、(8)將絕緣體上硅襯底利用第一腐蝕劑去除雙層多孔硅結構，利用第二腐蝕劑去除過渡層，形成絕緣體上硅結構。
11、優選地，所述步驟(1)中的第一襯底為單晶硅襯底；第二襯底為硅、藍寶石、sic、gan或gao襯底。
12、更優選地，所述步驟(1)中的第一襯底和第二襯底均為單晶硅襯底。
13、優選地，所述步驟(2)中的電化學腐蝕所用電解質溶液為氫氟酸和醇類有機劑的混合溶液；所述工藝參數為，形成第一多孔硅層時電流密度為5-20ma/cm2，氧化時間為10-30min；形成第二多孔硅層時電流密度為30-70ma/cm2，氧化時間為10-60min。
14、更優選地，所述步驟(2)中的電解質溶液為49wt％氫氟酸溶液和無水乙醇的混合溶液，體積比例為1:1。
15、優選地，所述步驟(2)中的第一多孔硅層孔隙率小于30％，第二多孔硅層孔隙率大于50％。
16、更優選地，所述步驟(2)中的第一多孔硅層孔隙率小于20％，所述第二多孔硅層孔隙率大于70％。
17、優選地，所述步驟(3)中的熱處理溫度為1000-1200℃，氣氛為純h2或純ar。
18、優選地，所述步驟(4)中的過渡層為重摻雜p型硅或硅鍺層。
19、優選地，所述步驟(4)中的外延溫度為600-800℃，前驅體氣體為dcs和geh4。
20、優選地，所述步驟(5)中的外延溫度為1050-1100℃，前驅體氣體為dcs和h2或tcs和h2；所述步驟(6)中的熱氧化溫度為900-1000℃，氣氛為o2或o2和h2的混合氣體。
21、進一步地，所述步驟(7)中的分離方法為水噴射法、外加機械力或超聲波。
22、優選地，所述步驟(8)中的第一腐蝕劑為氫氟酸水溶液，氫氟酸和醇類有機劑的混合溶液，氫氟酸和過氧化氫的混合溶液或氫氟酸、硝酸和醋酸的混合溶液；第二腐蝕劑為氫氟酸、硝酸和醋酸的混合溶液或氫氟酸、過氧化氫和醋酸的混合溶液。
23、更優選地，所述步驟(8)中的第一腐蝕劑為49wt％氫氟酸、30wt％過氧化氫和水的混合溶液，第二腐蝕劑為49wt％氫氟酸、硝酸和醋酸的混合溶液。
24、本專利技術還提供一種絕緣體上硅結構，按照上述制備方法制得，所述絕緣體上硅結構包括襯底、埋氧層和器件層，通過在襯底上設置多孔硅層、過渡層、器件層、埋氧層，與另一襯底鍵合后并在多孔硅層處分離，經刻蝕后形成。
25、有益效果
26、本專利技術絕緣體上硅結構的制備方法使得在多孔硅層處進行剝離時能夠達到與離子注入相近的效果，并且通過選擇性刻蝕能夠在去除多孔硅層的同時保護頂層硅。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種絕緣體上硅結構的制備方法，包括如下步驟，
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中的第一襯底為單晶硅襯底；第二襯底為硅、藍寶石、SiC、GaN或GaO襯底。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的電化學腐蝕所用電解質溶液為氫氟酸和醇類有機劑的混合溶液，所述工藝參數為，形成第一多孔硅層時電流密度為5-20mA/cm2，氧化時間為10-30min；形成第二多孔硅層時電流密度為30-70mA/cm2，氧化時間為10-60min。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的第一多孔硅層孔隙率小于30％，第二多孔硅層孔隙率大于50％。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中的熱處理溫度為1000-1200℃，氣氛為純H2或純Ar。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中的過渡層為重摻雜P型硅或硅鍺層。
7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(5)中的外延溫度為1050-1100℃
8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(7)中的分離方法為水噴射法、外加機械力或超聲波。
9.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(8)中的第一腐蝕劑為氫氟酸水溶液、氫氟酸和醇類有機劑的混合溶液、氫氟酸和過氧化氫的混合溶液或氫氟酸、硝酸和醋酸的混合溶液；第二腐蝕劑為氫氟酸、硝酸和醋酸的混合溶液或氫氟酸、過氧化氫和醋酸的混合溶液。
10.一種絕緣體上硅結構，其特征在于，按照權利要求1-9任一所述的制備方法制得，所述絕緣體上硅結構包括襯底、埋氧層和器件層，通過在襯底上設置多孔硅層、過渡層、器件層、埋氧層，與另一襯底鍵合后并在多孔硅層處分離，經刻蝕后形成。
...【技術特征摘要】
1.一種絕緣體上硅結構的制備方法，包括如下步驟，
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中的第一襯底為單晶硅襯底；第二襯底為硅、藍寶石、sic、gan或gao襯底。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的電化學腐蝕所用電解質溶液為氫氟酸和醇類有機劑的混合溶液，所述工藝參數為，形成第一多孔硅層時電流密度為5-20ma/cm2，氧化時間為10-30min；形成第二多孔硅層時電流密度為30-70ma/cm2，氧化時間為10-60min。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的第一多孔硅層孔隙率小于30％，第二多孔硅層孔隙率大于50％。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中的熱處理溫度為1000-1200℃，氣氛為純h2或純ar。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中的過渡層為重摻雜p...
【專利技術屬性】
技術研發人員：魏星，戴榮旺，薛忠營，
申請(專利權)人：中國科學院上海微系統與信息技術研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。