專利名稱：一種帶有絕緣埋層的厚膜材料的制備方法
一種帶有絕緣埋層的厚膜材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種帶有絕緣埋層的厚膜材料的制備 方法。
背景技術(shù)：
目前，厚膜S0I(絕緣體上的硅Silicon-On-Insulator或絕緣體上的半導(dǎo)體 Semiconductor-On-Insulator)材料廣泛的應(yīng)用于高壓功率器件和微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)領(lǐng) 域，特別是在汽車電子、顯示、無線通訊等方面發(fā)展迅速。所謂厚膜S0I材料通常是指頂層 半導(dǎo)體層大于1 P m的材料。由于電源的控制與轉(zhuǎn)換、汽車電子以及消費(fèi)性功率器件方面對(duì) 惡劣環(huán)境、高溫、大電流、高功耗方面的要求，使得在可靠性方面的嚴(yán)格要求不得不采用S0I 器件。目前厚膜S0I材料的用戶主要包括美國Maxim、ADI、TI (USA)，日本NEC、Toshiba、 Panasonic、Denso、TI (Japan)、FUJI、Omron 等，歐洲 Philips、X-Fab 等。在這些 SOI 材料 用戶里面，很大的應(yīng)用主要來源于各種應(yīng)用中的驅(qū)動(dòng)電路如Maxim的應(yīng)用于主要為手機(jī) 接受段的放大器電路；Panasonic、TI、FUJI、Toshiba、NEC等主要應(yīng)用在顯示驅(qū)動(dòng)電路中 的掃描驅(qū)動(dòng)電路；DENS0的應(yīng)用主要在汽車電子、無線射頻電路等；Toshiba的應(yīng)用甚至在 空調(diào)的電源控制電路中；Omron主要在傳感器方面；ADI也主要在高溫電路、傳感器等；而 Phillips的應(yīng)用則主要是功率器件中的LDM0S，用于消費(fèi)類電子中如汽車音響、聲頻、音頻 放大器等；韓國的MagnchipOlynix)則為Kopin生產(chǎn)用于數(shù)碼相機(jī)用的顯示驅(qū)動(dòng)電路和為 LG生產(chǎn)的PDP顯示驅(qū)動(dòng)電路等。目前，厚膜S0I材料的制備技術(shù)主要為鍵合及背面腐蝕技術(shù)(BES0I)與智能剝離 技術(shù)(Smart-cut)。BES0I技術(shù)具有工藝簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但是通過研磨或者腐蝕的辦 法減薄頂層半導(dǎo)體層，因此頂層半導(dǎo)體層的厚度均勻性很難得到精確控制。通常厚膜S0I 材料的頂層半導(dǎo)體層厚度為5 u m或者更厚一些，而此方法獲得的頂層半導(dǎo)體層的厚度均 勻性為士0.5i!m，已經(jīng)進(jìn)入到了頂層半導(dǎo)體層的厚度的可比范圍內(nèi)，這也就限制了鍵合減 薄S0I材料在對(duì)頂層半導(dǎo)體層厚度均勻性要求高的場合下的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種帶有絕緣埋層的厚膜材料的制備方法， 提高頂層半導(dǎo)體層的厚度均勻性。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種帶有絕緣埋層的厚膜材料的制備方法，包 括如下步驟提供一支撐襯底；采用研磨減薄工藝修正所述支撐襯底，以減小襯底的總厚 度偏差；拋光支撐襯底表面以降低粗糙度；將支撐襯底與器件層襯底通過一絕緣層鍵合在 一起；將器件層襯底減薄至其厚度與最終器件層目標(biāo)厚度差的范圍是1 P m至10 y m ；拋光 減薄后的器件層襯底。作為可選的技術(shù)方案，所述拋光減薄后的器件層襯底的步驟進(jìn)一步包括首先采 用雙面拋光工藝拋光器件層襯底和支撐襯底外露的表面；再采用單面拋光工藝拋光器件層襯底外露的表面，以進(jìn)一步對(duì)器件層襯底的表面進(jìn)行進(jìn)一步地平坦化。采用單面拋光工藝 拋光器件層襯底外露表面的步驟中，對(duì)器件層襯底的去除量不大于2 y m。作為可選的技術(shù)方案，所述拋光支撐襯底表面以降低粗糙度的步驟進(jìn)一步包括 首先采用雙面拋光工藝對(duì)支撐襯底進(jìn)行拋光；再采用單面拋光工藝對(duì)支撐襯底欲進(jìn)行鍵合 的表面進(jìn)行進(jìn)一步拋光。所述對(duì)支撐襯底欲進(jìn)行鍵合的表面進(jìn)行精細(xì)拋光的步驟中，對(duì)支 撐襯底的厚度去除量不大于2 u m。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，通過引入襯底修正的方法對(duì)支撐襯底的均勻性進(jìn)行修正，以 提高最終襯底的頂層半導(dǎo)體層的厚度均勻性。進(jìn)一步采用雙面拋光技術(shù)和單面拋光技術(shù)相結(jié)合，能夠更好的提高頂層半導(dǎo)體層 的厚度均勻性。

附圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的實(shí)施步驟示意圖。附圖2至附圖5是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的一種帶有絕緣埋層的厚膜材料的制備方法的具體 實(shí)施方式做詳細(xì)說明。附圖1所示是本具體實(shí)施方式
的實(shí)施步驟示意圖，包括步驟S100，提供一支撐 襯底；步驟S110，采用研磨減薄工藝修正所述支撐襯底，以減小襯底的總厚度偏差；步驟 S121，采用雙面拋光工藝對(duì)支撐襯底進(jìn)行拋光；步驟S122，采用單面拋光工藝對(duì)支撐襯底 欲進(jìn)行鍵合的表面進(jìn)行進(jìn)一步拋光；步驟S130，將支撐襯底與器件層襯底通過一絕緣層鍵 合在一起；步驟S140，將器件層襯底減薄至其厚度與最終器件層目標(biāo)厚度差的范圍是lym 至10 y m ；步驟S151，采用雙面拋光工藝拋光鍵合后的襯底，以減薄拋光后的器件層襯底； 步驟S152，采用單面拋光工藝拋光器件層襯底外露的表面，以進(jìn)一步對(duì)器件層襯底的表面 進(jìn)行進(jìn)一步地平坦化。附圖2至附圖5是本具體實(shí)施方式
的工藝流程圖。附圖2所示，參考步驟S100，提供一支撐襯底10，所述支撐襯底10包括一用于鍵 合的表面10a和與之相對(duì)的另一表面10b。所述襯底的材料可以是包括單晶硅襯底在內(nèi)的任何一種常見的半導(dǎo)體襯底材料。 本實(shí)施方式中所述襯底的材料為單晶硅。附圖3所示，參考步驟S110，采用研磨減薄工藝修正所述支撐襯底10，以減小襯底 的總厚度偏差，本實(shí)施方式中的研磨采用砂輪在支撐襯底10的表面實(shí)施。在其他的實(shí)施方式中可以采用任何一種常見的減薄方式，例如CMP等對(duì)支撐襯底 10進(jìn)行減薄。由于支撐襯底10的總厚度在出廠時(shí)存在一定的偏差，通常在4i!m左右。這一偏 差由于在普通的集成電路工藝而言是可以接受的，因此通常被晶圓的使用者忽略。但是，本 發(fā)明的申請(qǐng)人經(jīng)過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)摸索，發(fā)現(xiàn)對(duì)于形成S0I襯底的鍵合工藝而言，這一偏差對(duì) 產(chǎn)品的良率具有不可忽視的影響。因此本實(shí)施方式提出需要實(shí)施此研磨的步驟以降低支撐襯底10的總厚度偏差。需要指出的是，本實(shí)施方式的附圖2采用了一種比較夸張的畫法，目的在于同附 圖3對(duì)比，表示支撐襯底10在實(shí)施襯底修正前后的變化。實(shí)際的支撐襯底10的厚度偏差 是很小的，只能用儀器才能分辨出，此處畫得如此夸張是為了更清楚的說步驟S110所解決 的技術(shù)問題，而并不代表支撐襯底10原本有如此夸張的厚度偏差。繼續(xù)參考步驟S121與步驟S122，首先采用雙面拋光工藝對(duì)支撐襯底10進(jìn)行拋光， 再采用單面拋光工藝對(duì)支撐襯底10欲進(jìn)行鍵合的表面10a進(jìn)行進(jìn)一步拋光。雙面拋光對(duì) 均勻性的控制是優(yōu)于單面拋光，但是雙面拋光無法精確控制硅層厚度，因此雙面拋光后需 要用單面拋光精拋，達(dá)到目標(biāo)厚度。雙面拋光時(shí)，上下同時(shí)拋光，并且對(duì)晶片造成的形變較 小，而單面拋光施加的背壓時(shí)晶片形變較大，造成晶片拋光后均勻性下降較快。附圖4所示，參考步驟S130，將支撐襯底10與器件層襯底12通過一絕緣層19鍵 合在一起。在鍵合前首先在支撐襯底10和/或器件層襯底12的表面上形成絕緣層19，再通 過鍵合將支撐襯底10和器件層襯底12鍵合在一起，并將絕緣層19夾在兩者之間。絕緣層 19的材料可以是包括氧化硅在內(nèi)的任何一種常見的絕緣材料，而器件層襯底12的材料可 以是包括單晶硅在內(nèi)的任何一種常見的半導(dǎo)體材料。以上形成絕緣層19以及鍵合的步驟 均采用本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員公知的工藝方法實(shí)施，此處不再贅述。附圖5所示，參考步驟S140，將器件層襯底12減薄至其厚度與最終器件層目標(biāo)厚 度差的范圍是1 P m至10 y m，減薄工藝在器件層襯底12的外露表面12a進(jìn)行。所述減薄可以采用研磨或者腐蝕等任何一種常見的減薄方法。由于器件層襯底12 原本是獨(dú)立的自支撐襯底，因此其厚度通常在數(shù)百微米以上，而對(duì)于S0I材料而言，作為器 件層的頂層半導(dǎo)體層的厚度通常只有幾個(gè)微米至十幾個(gè)微米，因此需要采用一種非常高效 的去除工藝，例如研磨，來去除器件層襯底12的多余部分。對(duì)于研磨或者化學(xué)腐蝕等工藝 而言，在獲得較高去除速率的同時(shí)勢必犧牲了表面的平整度，因此在此步驟S140之后勢必 還要實(shí)施精細(xì)的表面拋光工藝以提高器件層表面的平整度。為了給后續(xù)的精細(xì)拋光預(yù)留足 夠的去除余量，因此步驟S140實(shí)施完畢后的器件層12的厚度與最終器件層的目標(biāo)厚度差 的范圍應(yīng)當(dāng)是1 P m至10 y m。如果采用腐蝕減薄，拋光的最小余量可以很小，以用于改善表 面粗糙度。繼續(xù)參考步驟S151與步驟S152 先采用雙面拋光工藝拋光器件層襯底12和支撐 襯底10外露的表面12a和10b，以減薄拋光后的器件層襯底12 ；再采用單面拋光工藝拋光 器件層襯底12外露的表面12a，以進(jìn)一步對(duì)器件層襯底12的表面進(jìn)行進(jìn)一步地平坦化。上述步驟實(shí)施完畢后，獲得具有支撐襯底10、絕緣層19以及表面由器件層襯底12 構(gòu)成的頂層半導(dǎo)體層。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為 本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種帶有絕緣埋層的厚膜材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟提供一支撐襯底；采用研磨減薄工藝修正所述支撐襯底，以減小襯底的總厚度偏差；拋光支撐襯底表面以降低粗糙度；將支撐襯底與器件層襯底通過一絕緣層鍵合在一起；將器件層襯底減薄至其厚度與最終器件層目標(biāo)厚度差的范圍是1μm至10μm；拋光減薄后的器件層襯底。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述拋光減薄后的器件層襯底的步驟進(jìn) 一步包括首先采用雙面拋光工藝拋光鍵合后的襯底；再采用單面拋光工藝拋光器件層襯底外露的表面，以進(jìn)一步對(duì)器件層襯底的表面進(jìn)行 進(jìn)一步地平坦化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，采用單面拋光工藝拋光器件層襯底外露 表面的步驟中，對(duì)器件層襯底的去除量不大于2 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述拋光支撐襯底表面以降低粗糙度的 步驟進(jìn)一步包括首先采用雙面拋光工藝對(duì)支撐襯底進(jìn)行拋光；再采用單面拋光工藝對(duì)支撐襯底欲進(jìn)行鍵合的表面進(jìn)行進(jìn)一步拋光。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述對(duì)支撐襯底欲進(jìn)行鍵合的表面進(jìn)行 精細(xì)拋光的步驟中，對(duì)支撐襯底的厚度去除量不大于2 μ m。
全文摘要
一種帶有絕緣埋層的厚膜材料的制備方法，包括如下步驟提供一支撐襯底；采用研磨減薄工藝修正所述支撐襯底，以減小襯底的總厚度偏差；拋光支撐襯底表面以降低粗糙度；將支撐襯底與器件層襯底通過一絕緣層鍵合在一起；將器件層襯底減薄至其厚度與最終器件層目標(biāo)厚度差的范圍是1μm至10μm；拋光減薄后的器件層襯底。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，通過引入襯底修正的方法對(duì)支撐襯底的均勻性進(jìn)行修正，以提高最終襯底的頂層半導(dǎo)體層的厚度均勻性。
文檔編號(hào)H01L21/762GK101901753SQ20101021139
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者張苗, 楊建 , 林成魯, 王曦, 王湘, 魏星 申請(qǐng)人:上海新傲科技股份有限公司;中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所