專利名稱：鍵合在絕緣體上硅的減薄方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種絕緣體上硅(Silicon-On-Insulator縮寫SOI)的減薄方法，屬于SOI技術(shù)領(lǐng)域。
絕緣體上鍵合硅的技術(shù)是1985年IBM公司首先提出來的(J.B.Lasky，″Silicon-On-Insulator(SOI)by Bonding and Etch-Back″Proc.Internationl Electron Devices Weeting，PP.684-687 Dec.1985，USA，)為了得到較薄的硅膜，他們在鍵合前采用重?fù)诫sN+或P+硅上外延N-或P-硅材料，然后進(jìn)行化學(xué)優(yōu)向腐蝕。由于重?fù)诫sP+或N+硅材料的晶格應(yīng)變，使外延層質(zhì)量較差。1988年Waszara等人提出了在N-或P-硅上通過擴(kuò)散或離子注入技術(shù)形成較薄的重?fù)诫sP+或N+硅，然后再進(jìn)行外延N-或P-硅膜(W.P.Waszara，″Bonding of Silicon-On-lnsulator″，J.Appl.Phys，Vol.64，No.10，PP 4943-4950，1988，)。這類技術(shù)得到的SOI材料質(zhì)量仍是外延層的質(zhì)量，而且僅適用于(100)襯底，不能滿足制造各種高性能半導(dǎo)體器件的需要。
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能獲得高質(zhì)量鍵合SOI硅膜的減薄方法。
本發(fā)明將鍵合好的SOI硅片先進(jìn)行粗減薄，使SOI硅膜達(dá)到一定的厚度，例如采用磨片、拋光的方法使SOI硅膜厚度在20um～60um之間;然后采用集成電路標(biāo)準(zhǔn)工藝形成歐姆接觸，例如采用Al-P+等結(jié)構(gòu);最后再進(jìn)行陽極腐蝕，其特點是在陽極腐蝕時加上形成耗盡電壓VO，使硅膜正面形成耗盡層。陽極腐蝕可采用如下條件腐蝕液采用濃度為1%～15%的稀釋氫氟酸(HF);陽極電壓VA為10V～30V;耗盡電壓VO最小應(yīng)能形成耗盡層，最大不應(yīng)使絕緣層(例SiO2)擊穿，例如取VO為20V～40V;腐蝕時間為10～60分鐘，腐蝕溫度為10～40℃。腐蝕時可加攪拌，例如采用磁攪拌或鼓泡攪拌等。對于不需要腐蝕的部分，可采用HF不腐蝕的材料保護(hù)起來，例如采用黑蠟或黑膠膜密封。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有工藝簡單、成本低廉等特點，不用外延工藝，所得硅膜質(zhì)量是體硅的質(zhì)量，用HF腐蝕對工藝線無污染，并且與襯底晶向無關(guān)。


圖1為襯底與硅片氧化示意圖圖2為襯底與硅片氧化后鍵合示意圖;圖3為只有硅片氧化(襯底不氧化)鍵合示意圖;圖4為鍵合片粗減薄示意圖;圖5為形成歐姆接觸電極示意圖;圖6為鍵合片減薄示意圖。
本發(fā)明可采用附圖所示的方案實現(xiàn)。例如如圖1所示，襯底(1)和硅片(2)采用P型(100)硅片，摻雜濃度為1×1015cm-3，硅片直徑為3英寸，濕氧氧化的二氧化硅(SiO2)(3)和(4)厚度為0.1um，然后將氧化后的硅片與襯底在150℃溫度下預(yù)鍵合1小時，再在1000℃濕度下鍵合2小時，如圖2所示。鍵合片也可以采用只對硅片氧化，而襯底不氧化的方案實現(xiàn)，如圖3所示。鍵合片經(jīng)過磨片并拋光，最后硅膜(2)的厚度約為30um，如圖4所示。通過濃硼(B+)擴(kuò)散和蒸鋁(Al)，形成Al/P+的歐姆接觸，在襯底背面通常整個面形成歐姆接觸電極(5)，在硅膜(2)的正面，通常形成圓環(huán)狀歐姆接觸電極(6)，如圖5所示。將歐姆接觸電極引出后，將不需要腐蝕的區(qū)域用黑蠟(7)包封起來，再按圖6所示的方案進(jìn)行陽極腐蝕，腐蝕容器(8)中的腐蝕液為5%稀釋的HF，形成耗盡層電壓VD＝20V，陽極電壓VA＝20V，陰極(9)可采用鉑(Pt)電極，(10)為加熱或恒溫裝置，腐蝕溫度為25℃，腐蝕時間約為60分鐘，最后得到的硅膜厚度約為0.8um。為了使腐蝕速率均勻，可以設(shè)置攪拌器，(11)為磁攪拌器。
權(quán)利要求
1.一種用于鍵合在絕緣體上硅的減薄方法，將鍵合好的SOI硅片進(jìn)行粗減薄，采用集成電路標(biāo)準(zhǔn)工藝形成歐姆接觸，再進(jìn)行陽極腐蝕，其特征在于在陽極腐蝕時加上形成耗盡層電壓VD，使硅膜正面形成耗盡層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減薄方法，其特征在于腐蝕液采用濃度為1%～15%的稀釋氫氟酸(HF)，陽極電壓VA＝10～30V，耗盡電壓VD＝20～40V，腐蝕時間為10～60分鐘，腐蝕溫度為10～40℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的減薄方法，其特征在于不需要腐蝕的部分采用黑蠟或黑膠膜密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的減薄方法，其特征在于腐蝕時采用磁攪拌。
全文摘要
鍵合在絕緣體上硅的減薄方法，先將鍵合好的SOI硅片進(jìn)行粗減薄，然后采用集成電路工藝形成歐姆接觸，再加上形成耗盡層電壓進(jìn)行陽極腐蝕，腐蝕液為稀釋氫氟酸，對于不需要腐蝕的部分，可用黑蠟或黑膠膜密封起來，腐蝕時可加磁攪拌，具有工藝簡單，成本低等優(yōu)點，可取得本體硅的硅膜質(zhì)量，腐蝕方法對工藝線無污染。
文檔編號H01L21/306GK1083625SQ9210769
公開日1994年3月9日 申請日期1992年8月31日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月31日
發(fā)明者黃慶安, 張會珍, 陳軍寧, 童勤義 申請人:東南大學(xué)