一种双面注入得到SOI的方法与流程

本发明涉及半导体材料制备技术领域，特别提供了一种双面注入得到soi的方法。

背景技术：

现有技术中，随着65纳米工艺的成熟,英特尔公司65纳米生产线步入大批量生产阶段。除英特尔外,美国德州仪器、韩国三星、日本东芝等世界上重要的半导体厂商的65纳米生产线也纷纷投产。45纳米处在研发阶段,如英特尔己有两座12英寸厂开始试产,2010年进入量产。集成电路发展到目前极大规模的纳米技术时代,要进一步提高芯片的集成度和运行速度,现有的体硅材料和工艺正接近它们的物理极限,在进一步减小集成电路的特征尺寸方面遇到了严峻的挑战,必须在材料和工艺上有新的重大突破。目前在材料方面,重点开发应变硅,soi,gesi,低k及高k介质材料等。业界公认,soi技术与应变硅技术,成为纳米技术时代取代现有单晶硅材料的两大解决方案,是维持moore定律走势的两大利器。

早在20世纪50年代初，美国贝尔实验室就开始研究用离子束轰击技术来改善半导体的特性。1954年，shockley提出采用离子注入技术能够制造半导体器件。1961年，第一个实用离子注入器件—si粒子探测器诞生。从此应用离子注入技术陆续制成了不同类型的半导体器件，目前已经成为特大规模集成电路,太阳能光伏市场，显示市场和led市场中不可缺少的工艺。

由于大规模电路制造工艺需要采用的离子注入次数逐年增加(如64mbit为20次，256mbit为30次)，注入离子种类和能量、剂量范围逐渐扩宽。最低能量需1kev以下，高能端大于3mev，注入离子的种类有：h、b、p、as、in、sb、si、ge、n、f、o、c等，最高注入剂量1e17/cm2，最低剂量接近1e11/cm2。

人们期望获得一种技术效果优良的双面注入得到soi的方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种技术效果优良的双面注入得到soi的方法。

本发明提供了一种双面注入得到soi的方法，其特征在于：其依次按照下述要求进行操作：

①硅片氧化，之后在硅片正面或/和背面注入氢离子h⁺，获得带有h⁺注入层的键合片；

②注入后的硅片与下述结构同时键合、裂片，同时得到两片soi：2片硅片、2片氧化片，1片硅片和1片氧化片；

③到两片不同规格的soi(顶硅厚度不同：1-1000nm，衬底片的电阻率/含氧/碳量不同)或两片相同规格的soi。2、按照权利要求1所述双面注入得到soi的方法，其特征在于：

所述双面注入得到soi的方法，优选要求保护的记述内容是：

硅片氧化后在硅片正面或/和背面都注入氢离子的要求是：注入能量为10-200kev；注入正面深度在10-2000nm之间，背面深度在10-2000nm之间。

对硅片进行氧化后获得二氧化硅氧化层的厚度为0-6μm。

将待用硅片正背面分别与氧化硅片进行键合的要求是：10-10000n，恒温时间完成后进行低温退火，温度：100-450℃，时间：1-10小时；

之后进行微波裂片，温度要求低于500℃，时间要求少于30min。

本发明相关的其他技术内容补充说明如下：

所述硅片原材料的电阻率和晶向根据实际需求选择。

所述氧化工艺步骤具体为：将所述硅片原材料的一侧表面上进行氧化，获得带有氧化层的硅片。进行清洗去除表面污染物，然后使用测试设备测试该带有氧化层的硅片表面颗粒情况、氧化层的厚度及其他各项参数，选择符合要求的硅片。

所述h⁺双面注入工艺步奏具体为：首先，将带有氧化层或者光片的硅片正面进行h⁺注入，根据产品需求，注入过程控制一定的注入电压，从而确定注入深度在10-2000nm之间；其次，同一硅片进行背面注入，根据产品需求，注入深度可在10-2000nm之间。

所述键合工艺步骤具体为：再准备两个硅片(氧化片或光片)，其电阻率和晶向根据需求选取，进行表面清洗去除表面自然氧化层及表层污染物后，使用测试设备测试硅片表面颗粒情况。将符合要求的两片硅片依次与注入正背面的硅片进行键合，使用一定的激活时间(0s-1000s)，所得到的键合片进行100-350℃的低温退火，即获得带有h⁺注入的键合片。

所述裂片过程为：键合片放入裂片机内，使用沈阳硅基科技公司正常裂片工艺程序进行裂片，裂片后即可得到两片优良的不同或相同soi产品。

本发明的设计原理及有益效果说明如下：

1、本发明对硅片进行氧化、注入(双面注入)、键合工艺及低温退火工艺，得到键合的硅片，之后使用微波裂片技术对键合片进行裂片，形成两片soi结构。

2、相比于传统注入技术，本发明注入后，首先硅片正面先进行注入，背面再次进行注入，硅片注入过程中有温度产生，此过程硅片正面注入后相当于多进行了1次高温过程，减少了硅片正面注入带来的损伤，使h⁺分布更均匀，裂片后soi表面颗粒较好，0.8粒径颗粒可以少于30ea/pcs；裂片后同时得到另外一片soi，

3、本发明采用注入双面流程适合工业化生产，可批量产出，提高生产效率。相对于现有技术而言，本发明具有可预期的较为巨大的经济价值和社会价值。

附图说明：

图1为常规的注入得到soi的方法原理示意简图；

图2为本发明所述双面注入得到soi的方法原理示意简图。

具体实施方式：

实施例1

1、取一片8寸p型硅片，其晶向选择可以是<100>或<111>，电阻率选择为重掺杂到高阻。

2、硅片上制备氧化层(二氧化硅)：将步骤1中硅片一侧表面上进行氧化(或两片均可氧化，按实际工艺条件来做)，获得带有氧化层的硅片(二氧化硅作为soi的box层)，氧化采用常规工艺，制备的氧化层(氧化硅)厚度为>0-3000nm；制备的带有氧化层的硅片依次采用sc1、sc2清洗，去除硅片表面污染物，然后使用测试设备测试硅片表面颗粒情况、使用测试设备测试氧化硅的厚度及其他各项参数(比如氧化硅层的颗粒，电学参数)，选择符合要求的硅片用于步骤。

3、将带有氧化层的硅片或者光片进行双面注入，按照产品需求注入一定深度。

4、选择两片8寸硅片(barewafer)or氧化片，其电阻率和晶向根据需求选取，依次进行dhf、sc1、sc2表面清洗，去除表面自然氧化层及表层可能存在的污染物，使用测试设备测试硅片表面颗粒情况，选择符合要求的硅片备用。

5、键合工艺：将步骤3中注入氢离子的硅片和步骤4中符合要求的硅片进行键合，使用一定的激活时间；然后进行低温退火，一定退火时间，退火温度在100-350℃之间控制，退火后获得即获得带有h⁺注入的键合片。

6、对键合片进行微波裂片：采用沈阳硅基科技公司的微波裂片技术，选择所需裂片工艺程序对h⁺的键合片进行裂片。同时得到两片soi，1片0.8粒径颗粒少于30ea/pcs，一片正常水准(overloaded)。

7、通过步骤6得到一片优质的8寸soi和一片正常soi片，经过注入的硅片裂片后按照公司规定进行回收。

实施例2

一种双面注入得到soi的方法，其依次按照下述要求进行操作：

①硅片氧化，之后在硅片正面或/和背面注入氢离子h⁺，获得带有h⁺注入层的键合片；②注入后的硅片与下述结构同时键合、裂片，同时得到两片soi：2片硅片、2片氧化片，1片硅片和1片氧化片；③到两片不同规格的soi(顶硅厚度不同：1-1000nm，衬底片的电阻率/含氧/碳量不同)或两片相同规格的soi。

所述双面注入得到soi的方法，还满足下述补充要求内容：

硅片氧化后在硅片正面或/和背面都注入氢离子的要求是：注入能量为10-200kev；注入正面深度在10-2000nm之间，背面深度在10-2000nm之间。

对硅片进行氧化后获得二氧化硅氧化层的厚度为0-6μm。

将待用硅片正背面分别与氧化硅片进行键合的要求是：10-10000n，恒温时间完成后进行低温退火，温度：100-450℃，时间：1-10小时；

之后进行微波裂片，温度要求低于500℃，时间要求少于30min。

本实施例相关的其他技术内容补充说明如下：

所述硅片原材料的电阻率和晶向根据实际需求选择。

所述氧化工艺步骤具体为：将所述硅片原材料的一侧表面上进行氧化，获得带有氧化层的硅片。进行清洗去除表面污染物，然后使用测试设备测试该带有氧化层的硅片表面颗粒情况、氧化层的厚度及其他各项参数，选择符合要求的硅片。

所述h⁺双面注入工艺步奏具体为：首先，将带有氧化层或者光片的硅片正面进行h⁺注入，根据产品需求，注入过程控制一定的注入电压，从而确定注入深度在10-2000nm之间；其次，同一硅片进行背面注入，根据产品需求，注入深度可在10-2000nm之间。

所述键合工艺步骤具体为：再准备两个硅片(氧化片或光片)，其电阻率和晶向根据需求选取，进行表面清洗去除表面自然氧化层及表层污染物后，使用测试设备测试硅片表面颗粒情况。将符合要求的两片硅片依次与注入正背面的硅片进行键合，使用一定的激活时间(0s-1000s)，所得到的键合片进行100-350℃的低温退火，即获得带有h⁺注入的键合片。

所述裂片过程为：键合片放入裂片机内，使用沈阳硅基科技公司正常裂片工艺程序进行裂片，裂片后即可得到两片优良的不同或相同soi产品。

本实施例的设计原理及有益效果说明如下：

1、本实施例对硅片进行氧化、注入(双面注入)、键合工艺及低温退火工艺，得到键合的硅片，之后使用微波裂片技术对键合片进行裂片，形成两片soi结构。

2、相比于传统注入技术，本实施例注入后，首先硅片正面先进行注入，背面再次进行注入，硅片注入过程中有温度产生，此过程硅片正面注入后相当于多进行了1次高温过程，减少了硅片正面注入带来的损伤，使h⁺分布更均匀，裂片后soi表面颗粒较好，0.8粒径颗粒可以少于30ea/pcs；裂片后同时得到另外一片soi，

3、本实施例采用注入双面流程适合工业化生产，可批量产出，提高生产效率。相对于现有技术而言，本实施例具有可预期的较为巨大的经济价值和社会价值。