一种绝缘体上硅晶圆及其制备方法

本发明涉及绝缘体上硅晶圆，尤其是涉及一种绝缘体上硅晶圆及其制备方法。

背景技术：

1、soi(silicon-on-insulator，绝缘体上硅)是在顶层硅和背衬底之间引入一层埋氧化层(box)，现有制备工艺主要通过高温剥离技术进行剥离。然而，高温剥离方式在制备一些定制soi层尺寸时受限于注氢深度的限制，导致一些soi厚度尺寸的晶圆不易制备。

2、此外，现有制备工艺主要通过淀积工艺生长sio2作为box，然而淀积工艺在制备一些box较薄的soi时会受到sio2生长质量及平整度的限制，从而无法制备得到具有很薄box层的soi晶圆。

3、采用现有soi晶圆制备射频电路，当背栅施加偏置电压时，有源区侧的陷阱富集层(trl)与对trl掺杂形成的背栅区存在较大的背栅漏电电流，严重影响背栅调控能力。

4、鉴于上述问题，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种绝缘体上硅晶圆及其制备方法，该制备方法具有精确控制硅层厚度等特点，有利于制备较薄硅层的绝缘体上硅晶圆。

2、本发明提供一种绝缘体上硅晶圆的制备方法，包括如下步骤：

3、s1：向硅晶圆中注氢，形成注氢硅晶圆；

4、s2：在另一硅晶圆上生长sio2作为box，随后将注氢硅晶圆翻转与box键合；

5、s3：键合后采用研磨法进行剥离以去除部分注氢硅晶圆，制得绝缘体上硅晶圆。

6、步骤s1中，注氢之前可以先在硅晶圆上通过lpcvd法制备trl；lpcvd条件包括：温度为600-700℃，时间为20-60min。trl层能够阻隔衬底层对背栅区电信号的干扰，使绝缘体上硅晶圆具有更好的背栅控制性能。

7、此外，步骤s1中，注氢剂量为5×1016-8×1016离子/cm2，注氢能量为10-80kev，注氢深度为0.2-0.8μm。

8、步骤s2中，可以采用淀积工艺生长sio2，沉积工艺包括：先使衬底中的si在600-800℃下与h2反应生成气态sih4，再使气态sih4与氧气在600-800℃下反应生成sio2淀积在衬底表面。

9、优选地，采用热氧化法生长sio2；具体地，可以在立式氧化炉中进行热氧化，热氧化温度可以为700-800℃；在热氧化温度为700℃时，热氧化时间与氧化层厚度关系如图3所示。采用热氧化法生长sio2有利于形成具有较少界面陷阱电荷和较少固定电荷的界面，使键合表面更加光滑、平整、均匀。

10、步骤s2中，键合前先将硅晶圆浸泡在水中进行亲水处理，亲水处理将硅晶圆浸泡在水中，硅晶圆表面吸附的水破坏了硅晶圆表面的si-o-si键并与水形成oh键；亲水处理后进行键合，键合温度为110-140℃，亲水处理形成有oh键的硅晶圆在110-140℃的键合温度下形成键合。

11、步骤s3中，步骤s3中，研磨包括：研磨包括：先采用碳化硼进行粗磨，随后采用抛光盘进行细磨；其中，碳化硼的精度为5-60μm，抛光盘的表面颗粒度1-10nm。此外，研磨可以在环境湿度小于80％，温度为15-25℃的条件下进行。研磨后表面粗糙度可根据磨盘粗糙度控制为1-50nm。相较于传统的高温剥离工艺，采用研磨方式进行剥离能够更加精确地控制硅层厚度，有利于制备较薄硅层的绝缘体上硅晶圆。

12、本发明还提供一种绝缘体上硅晶圆，按照上述制备方法制得。

13、本发明的制备方法通过研磨方式进行剥离，能够更加精确地控制硅层厚度，有利于制备较薄硅层的绝缘体上硅晶圆；进一步地，可以通过热氧化法制备box1和box2，进而形成具有较少界面陷阱电荷和较少固定电荷的界面，使键合表面更加光滑、平整、均匀；此外，在硅晶圆上通过lpcvd法制备trl，能够阻隔衬底层对背栅区电信号的干扰，使绝缘体上硅晶圆具有更好的背栅控制性能。

技术特征：

1.一种绝缘体上硅晶圆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，注氢之前先在硅晶圆上通过lpcvd法制备trl。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，lpcvd条件包括：温度为600-700℃，时间为20-60min。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，注氢剂量为5×1016-8×1016离子/cm2，注氢能量为10-80kev，注氢深度为0.2-0.8μm。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，采用热氧化法生长sio2。

6.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在立式氧化炉中进行热氧化，热氧化温度为700-800℃。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，键合前先将硅晶圆浸泡在水中进行亲水处理。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，键合温度为110-140℃。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中，研磨包括：先采用碳化硼进行粗磨，随后采用抛光盘进行细磨；其中，碳化硼的精度为5-60μm，抛光盘的表面颗粒度为1-10nm。

10.一种绝缘体上硅晶圆，其特征在于，按照权利要求1-9任一所述的制备方法制得。

技术总结
本发明提供了一种绝缘体上硅晶圆及其制备方法。本发明的绝缘体上硅晶圆的制备方法，包括如下步骤：S1：向硅晶圆中注氢，形成注氢硅晶圆；S2：在另一硅晶圆上生长SiO<subgt;2</subgt;作为BOX，随后将注氢硅晶圆翻转与BOX键合；S3：键合后采用研磨法进行剥离以去除部分注氢硅晶圆，制得绝缘体上硅晶圆。本发明的绝缘体上硅晶圆具有更低的背栅漏电能力。本发明的制备方法具有精确控制硅层厚度等特点，有利于制备较薄硅层的绝缘体上硅晶圆。

技术研发人员：李博,刘凡宇,张铁馨,黄杨,陈思远
受保护的技术使用者：中国科学院微电子研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25