专利名称：键合在绝缘体上硅的减薄方法
技术领域：
本发明是一种绝缘体上硅(Silicon-On-Insulator缩写SOI)的减薄方法，属于SOI技术领域。
绝缘体上键合硅的技术是1985年IBM公司首先提出来的(J.B.Lasky，″Silicon-On-Insulator(SOI)by Bonding and Etch-Back″Proc.Internationl Electron Devices Weeting，PP.684-687 Dec.1985，USA，)为了得到较薄的硅膜，他们在键合前采用重掺杂N+或P+硅上外延N-或P-硅材料，然后进行化学优向腐蚀。由于重掺杂P+或N+硅材料的晶格应变，使外延层质量较差。1988年Waszara等人提出了在N-或P-硅上通过扩散或离子注入技术形成较薄的重掺杂P+或N+硅，然后再进行外延N-或P-硅膜(W.P.Waszara，″Bonding of Silicon-On-lnsulator″，J.Appl.Phys，Vol.64，No.10，PP 4943-4950，1988，)。这类技术得到的SOI材料质量仍是外延层的质量，而且仅适用于(100)衬底，不能满足制造各种高性能半导体器件的需要。
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种能获得高质量键合SOI硅膜的减薄方法。
本发明将键合好的SOI硅片先进行粗减薄，使SOI硅膜达到一定的厚度，例如采用磨片、抛光的方法使SOI硅膜厚度在20um～60um之间;然后采用集成电路标准工艺形成欧姆接触，例如采用Al-P+等结构;最后再进行阳极腐蚀，其特点是在阳极腐蚀时加上形成耗尽电压VO，使硅膜正面形成耗尽层。阳极腐蚀可采用如下条件腐蚀液采用浓度为1%～15%的稀释氢氟酸(HF);阳极电压VA为10V～30V;耗尽电压VO最小应能形成耗尽层，最大不应使绝缘层(例SiO2)击穿，例如取VO为20V～40V;腐蚀时间为10～60分钟，腐蚀温度为10～40℃。腐蚀时可加搅拌，例如采用磁搅拌或鼓泡搅拌等。对于不需要腐蚀的部分，可采用HF不腐蚀的材料保护起来，例如采用黑蜡或黑胶膜密封。
本发明与现有技术相比，具有工艺简单、成本低廉等特点，不用外延工艺，所得硅膜质量是体硅的质量，用HF腐蚀对工艺线无污染，并且与衬底晶向无关。
图1为衬底与硅片氧化示意图图2为衬底与硅片氧化后键合示意图;图3为只有硅片氧化(衬底不氧化)键合示意图;图4为键合片粗减薄示意图;图5为形成欧姆接触电极示意图;图6为键合片减薄示意图。
本发明可采用附图所示的方案实现。例如如图1所示，衬底(1)和硅片(2)采用P型(100)硅片，掺杂浓度为1×1015cm-3，硅片直径为3英寸，湿氧氧化的二氧化硅(SiO2)(3)和(4)厚度为0.1um，然后将氧化后的硅片与衬底在150℃温度下预键合1小时，再在1000℃湿度下键合2小时，如图2所示。键合片也可以采用只对硅片氧化，而衬底不氧化的方案实现，如图3所示。键合片经过磨片并抛光，最后硅膜(2)的厚度约为30um，如图4所示。通过浓硼(B+)扩散和蒸铝(Al)，形成Al/P+的欧姆接触，在衬底背面通常整个面形成欧姆接触电极(5)，在硅膜(2)的正面，通常形成圆环状欧姆接触电极(6)，如图5所示。将欧姆接触电极引出后，将不需要腐蚀的区域用黑蜡(7)包封起来，再按图6所示的方案进行阳极腐蚀，腐蚀容器(8)中的腐蚀液为5%稀释的HF，形成耗尽层电压VD＝20V，阳极电压VA＝20V，阴极(9)可采用铂(Pt)电极，(10)为加热或恒温装置，腐蚀温度为25℃，腐蚀时间约为60分钟，最后得到的硅膜厚度约为0.8um。为了使腐蚀速率均匀，可以设置搅拌器，(11)为磁搅拌器。
权利要求
1.一种用于键合在绝缘体上硅的减薄方法，将键合好的SOI硅片进行粗减薄，采用集成电路标准工艺形成欧姆接触，再进行阳极腐蚀，其特征在于在阳极腐蚀时加上形成耗尽层电压VD，使硅膜正面形成耗尽层。
2.根据权利要求1所述的减薄方法，其特征在于腐蚀液采用浓度为1%～15%的稀释氢氟酸(HF)，阳极电压VA＝10～30V，耗尽电压VD＝20～40V，腐蚀时间为10～60分钟，腐蚀温度为10～40℃。
3.根据权利要求1或2所述的减薄方法，其特征在于不需要腐蚀的部分采用黑蜡或黑胶膜密封。
4.根据权利要求3所述的减薄方法，其特征在于腐蚀时采用磁搅拌。
全文摘要
键合在绝缘体上硅的减薄方法，先将键合好的SOI硅片进行粗减薄，然后采用集成电路工艺形成欧姆接触，再加上形成耗尽层电压进行阳极腐蚀，腐蚀液为稀释氢氟酸，对于不需要腐蚀的部分，可用黑蜡或黑胶膜密封起来，腐蚀时可加磁搅拌，具有工艺简单，成本低等优点，可取得本体硅的硅膜质量，腐蚀方法对工艺线无污染。
文档编号H01L21/306GK1083625SQ9210769
公开日1994年3月9日 申请日期1992年8月31日 优先权日1992年8月31日
发明者黄庆安, 张会珍, 陈军宁, 童勤义 申请人:东南大学