智能剥离技术(Smart-cut)

出处:chunyang 发布于:2007-04-29 10:09:11

Smart-cut技术是一种注入氢离子然后进行剥离的技术,即在键合的一片晶片上注入氢离子,然后和另一硅片在一定温度下键合。键合热处理温度在大约500℃时,氢离子注入处会形成连续的空腔,从而自动剥离形成SOI结构。键合SOI缺点是难以获得较薄< 100 nm的硅膜, 这就限制了其在高速ULSI、低压、低功耗方面的应用。为了解决这一问题,M. Bruel等提出的利用键合技术的智能剥离技术(Smart-cut)获得超薄的硅层[31],由于该项技术在超薄硅层制备方面的优势,得到了迅速的发展[32]法国的SOITEC公司已利用这项技术批量生产出高质量的Unibond SOI片。智能剥离技术的工艺过程(如图1.15 所示)主要包括以下4个步骤:


a) 支撑硅片氧化和器件硅片H+离子注入

b) 硅片预键合

c)热处理使硅层分离

d) 抛光

1.15 智能剥离技术工艺流程图

(1) H+离子注入,室温下, 以一定能量向硅片A注入一定量的H+离子, 在硅表面层下形成一层富含H+离子的硅层;另外,把支撑硅片热氧化,在硅片表面生成一层氧化层,如图1.15(a)所示。

(2)键合,将硅片A与另一硅片B进行严格的清洗和活化处理后,在室温下把两个抛光面贴合在一起使两个硅片键合在一起,如图1.15(b)所示。硅片AB之间至少有一片的键合表面用热氧化法生长SiO2,用以充当SOI结构中的隐埋绝缘层。

(3)热处理。基本上分两步步,键合硅片注入的高浓度H+离子层在高温下会成核并形成气泡, 气泡的急剧膨胀把硅片在富含高浓度H+离子层的地方分开,也就是发生剥离, 剥离掉的硅层留待后用,余下的硅层作为SOI结构中的顶部硅层,如图1.15(c)所示第二步,高温热处理, 提高键合界面的结合强度并消除SOI层中的离子注入损伤。

(4)化学机械抛光降低表面粗糙度,如图1.15(d)所示。断裂面需经过轻度抛光,即可达到体硅的光洁度,可以制备出 200±4 nm4英寸的SOI材料。

SOI片顶层硅膜的厚度与H+注入能量有关,H+注入能量越大,H+注入峰越深,顶层硅膜的厚度就越厚,表1.1给出了器件层厚度与H+注入能量的关系。

1.1 器件层厚度与H+注入能量的关系

H+注入能量(KeV

10 50 100 150 200 500 1000

器件层厚度(&micro;m

0.1 0.5 0.9 1.2 1.6 4.7 13.5


  
关键词:智能剥离技术(Smart-cut)

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