一種絕緣體上Si/NiSi2襯底材料及其制備方法技術

本發明專利技術提供一種絕緣體上Si/NiSi2襯底材料及其制備方法，通過對Ni與Si襯底進行退火反應生成NiSi2，并通過智能剝離工藝對其進行轉移，以在傳統SOI襯底的BOX層和頂層硅之間插入一層金屬硅化物NiSi2，以代替常規SOI雙極晶體管中的集電區重摻雜埋層，從而達到減小頂層硅厚度、簡化工藝等目的。本發明專利技術的工藝簡單，適用于大規模的工業生產。

【技術實現步驟摘要】
一種絕緣體上S i /N i S i 2襯底材料及其制備方法
本專利技術屬于半導體領域，特別是涉及一種絕緣體上Si/NiSi2襯底材料及其制備方法。
技術介紹
SOI (SiliNin-On-1nsulator,絕緣襯底上的娃)技術是在頂層娃和背襯底之間引入了一層埋氧化層。通過在絕緣體上形成半導體薄膜，SOI材料具有了體硅所無法比擬的優點:可以實現集成電路中元器件的介質隔離，徹底消除了體硅CMOS電路中的寄生閂鎖效應；采用這種材料制成的集成電路還具有寄生電容小、集成密度高、速度快、工藝簡單、短溝道效應小及特別適用于低壓低功耗電路等優勢，因此可以說SOI將有可能成為深亞微米的低壓、低功耗集成電路的主流技術。傳統的SOI襯底包括背襯底，絕緣層以及絕緣層上的頂層硅，一般雙極電路、BiCMOS電路的制造需要在傳統SOI頂層硅中制作集電區重摻雜埋層，以降低集電極電阻與增加襯底的擊穿電壓，但是，這樣的制作工藝步驟復雜，且占用了部分頂層硅的空間，增加了頂層硅的厚度。
技術實現思路
鑒于以上所述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種絕緣體上Si/NiSi2襯底材料及其制備方法，在傳統SOI襯底的絕緣層和頂層娃之間插入一層金屬娃化物NiSi2,以代替常規SOI雙極晶體管中的集電區重摻雜埋層，從而達到減小雙極電路所需頂層硅的厚度、簡化工藝等目的。為實現上述目的及其他相關目的，本專利技術提供一種絕緣體上Si/NiSi2襯底材料的制備方法，所述制備方法至少包括以下步驟:1)提供第一 Si襯底，在所述第一 Si襯底表面形成Ni層，然后進行第一次退火以使所述第一 Si襯底與所述Ni層反應生成NiSi2層，接著去除未反應的所述Ni層；2)在所述NiSi2層表面形成第一 SiO2層，然后進行H離子注入以在所述第一 Si襯底形成剝離界面；3)提供具有第二 SiO2層的第二 Si襯底，并鍵合所述第二 SiO2層與所述第一 SiO2層，然后進行第二次退火以使所述第一 Si襯底從所述剝離界面剝尚，最后對剝尚表面拋光以完成制備。在本專利技術的制備方法中，所述步驟I)還包括對所述第一 Si襯底進行標準的濕式化學清洗法清洗的步驟。優選地，所述步驟I)中，在真空環境中淀積所述Ni層，淀積的Ni層厚度為I 4nm0在本專利技術的制備方法中，所述第一次退火氣氛為N2氣氛，退火溫度為300 1000°C，退火時間為10 60秒。在本專利技術的制備方法中，選用摩爾比為4: UAH2SO4: H2O2溶液采用濕法刻蝕去除所述Ni層，刻蝕時間為I分鐘。在本專利技術的制備方法中，采用等離子體沉積技術在表面淀積所述第一 SiO2層，厚度為100 600nm。所述步驟2)中形成所述第一 SiO2層后還包括對其在900°C下退火I小時的步驟。所述步驟2)中H離子注入后還包括對所述第一 SiO2層進行拋光的步驟。在本專利技術的制備方法中，采用熱氧化方法在所述第二 Si襯底表面形成所述第二Si02層，厚度為200 300nm。在本專利技術的制備方法中，所述第二次退火氣氛為N2氣氛，退火溫度為200 800°C，退火時間為30分鐘。在本專利技術的制備方法中，所述步驟3)還包括第三次退火以加強所述第二 SiO2層與所述第一 SiO2層的鍵合的步驟。所述第三次退火氣氛為N2氣氛，退火溫度為500 1000°C，退火時間為30 240分鐘。本專利技術還提供一種絕緣體上Si/NiSi2襯底材料，其特征在于，至少包括:Si襯底；結合與所述Si襯底表面的絕緣層；結合于所述絕緣層表面的NiSi2層；以及結合于所述NiSi2層表面的Si頂層。在本專利技術的絕緣體上Si/NiSi2襯底材料中，所述NiSi2層的厚度為3 10nm。所述Si頂層的厚度為5 200nm。如上所述，本專利技術的絕緣體上Si/NiSijf底材料及其制備方法，具有以下有益效果:通過對Ni與Si襯底進行退火反應生成NiSi2,并通過智能剝離工藝對其進行轉移，以在傳統SOI襯底的BOX層和頂層硅之間插入一層金屬硅化物NiSi2,以代替常規SOI雙極晶體管中的集電區重摻雜埋層，從而達到減小頂層硅厚度、簡化工藝等目的。本專利技術的工藝簡單，適用于大規模的工業生產。附圖說明圖1 圖3顯示為本專利技術的絕緣體上Si/NiSi2襯底材料的制備方法步驟I)中所呈現的結構示意圖。圖4 圖5顯示為本專利技術的絕緣體上Si/NiSi2襯底材料的制備方法步驟2)中所呈現的結構示意圖。圖6 圖9顯示為本專利技術的絕緣體Si/NiSi2襯底材料的制備方法步驟3)中所呈現的結構示意圖。元件標號說明111 第一 Si 襯底112 Ni 層113 NiSi2 層114 第一 SiO2 層122 第 SiO2 層121 第 Si 襯底具體實施方式以下通過特定的具體實例說明本專利技術的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本專利技術的其他優點與功效。本專利技術還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本專利技術的精神下進行各種修飾或改變。請參閱圖1至圖9。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本專利技術的基本構想，遂圖式中僅顯示與本專利技術中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為復雜。實施例1如圖1 圖9所示，本專利技術提供一種絕緣體Si/NiSi2襯底材料的制備方法，所述制備方法至少包括以下步驟:請參閱圖1 圖3，如圖所示，首先進行步驟I)，提供第一 Si襯底111，所述第一 Si襯底111為普通的硅晶圓，然后對所述第一 Si襯底111進行標準的濕式化學清洗法清洗，以去除其表面的雜質離子及表面缺陷，在真空的環境下在所述第一 Si襯底111表面通過淀積的方法形成Ni層112，淀積的Ni層厚度為I 4nm，在本實施例中，所述Ni層112的厚度為3nm。接著對上述所得結構進行第一次退火，退火在N2氣氛下進行，退火溫度為300 IOOO0C，退火時間可為10 60秒，在本實施例中，退火溫度為550°C，以使所述第一 Si襯底111與所述Ni層112反應生成NiSi2層113，然后選用摩爾比為4: I的H2SO4: H2O2溶液采用濕法刻蝕去除所述未反應的Ni層112 ;請參閱圖4 圖5,如圖所示,接著進行步驟2),在所述附5;[2層114表面采用等離子體沉積技術形成第一 SiO2層114，在本實施例中，所述第一 SiO2層114的厚度為100 600nm ;然后根據需求以特定的能量與特定的角度對所述第一 SiO2層114進行H離子注入，以在第一 Si襯底111形成剝離界面，接著對所述第一 SiO2層114使用機械化學拋光法進行拋光，以減薄其厚度，最后對以上所得結構進行退火，退火溫度為900°C，退火時間為I小時，以使其更容易鍵合；請參閱圖6 圖9，如圖所示，最后進行步驟3)，提供具有第二 SiO2層122的第二Si襯底121，在本實施例中，所述第二 Si襯底122為普通的硅晶圓，然后對所述硅晶圓表面進行熱氧化以獲得第二 SiO2層122，在本實施例中，所述第二 SiO2層122的厚度為200 300nm，鍵合所述第二 SiO2層122與所述第一 S本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種絕緣體上Si/NiSi2襯底材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法至少包括以下步驟：1)提供第一Si襯底，在所述第一Si襯底表面形成Ni層，然后進行第一次退火以使所述第一Si襯底與所述Ni層反應生成NiSi2層，接著去除未反應的所述Ni層；2)在所述NiSi2層表面形成第一SiO2層，然后進行H離子注入以在所述第一Si襯底形成剝離界面；3)提供具有第二SiO2層的第二Si襯底，并鍵合所述第二SiO2層與所述第一SiO2層，然后進行第二次退火以使所述第一Si襯底從所述剝離界面剝離，最后對剝離表面拋光以完成制備。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：俞文杰，張波，趙清太，狄增峰，張苗，王曦，
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：