资源描述：
《SOI材料的制备技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第26卷第6期稀有金属2002年11月Vol.26№.6CHINESEJOURNALOFRAREMETALSNovember2002XSOI材料的制备技术3肖清华,屠海令,周旗钢,王敬,常青,张果虎(北京有色金属研究总院有研半导体材料股份有限公司,北京100088)摘要:SOI材料被誉为“二十一世纪硅集成电路技术”的基础。它可消除或减轻体硅中的体效应、寄生效应及小尺寸效应等,在超大规模集成电路、光电子等领域有广阔的应用前景。介绍了注氧隔离、智能剥离、硅片剥离及外延层转移等几种主要的制备SOI材料的方法及近期相关的研
2、究成果。降低制造成本、提高材料质量以及获得足够薄的顶部硅层是近年来SOI材料制备技术改进的目标。关键词:SOI;注氧隔离;智能剥离;硅片键合与减薄;外延层转移+中图分类号:TN304112文献标识码:A文章编号:0258-7076(2002)06-0460-08SOI材料,即绝缘体上硅材料,被国际上公认1蓝宝石上外延硅技术(Silicon2on2[1]为“二十一世纪硅集成电路技术”的基础。它能Sapphire,SOS)突破体硅材料的诸多限制,可有效消除MOS电路[3]中的闩锁效应、减小漏源区的寄生电容、易形成浅SO
3、S技术是开发最早的绝缘体上长硅技术。结,能有效抑制MOS器件的小尺寸效应,在航天该方法是通过硅烷热分解在蓝宝石单晶抛光片上领域、光电子领域,以及微机械系统、三维立体电外延生长一层硅膜。利用类似的技术,还获得其它路、混合电路等方面有广阔的应用前景。此外SOI异质外延SOI材料,包括立方晶系氧化锆上生长材料在深亚微米ULSI技术和低压低功耗电路中有硅、尖晶石上生长硅、外延氟化钙上生长硅、磷化明显的优势和潜力。预计在特征线宽<100nm的硼上生长硅、氮化铝上长硅以及碳化硅上生长硅集成电路中SOI材料有可能成为主流产品,到
4、等。由于硅和蓝宝石的晶格失配和热失配,长出的2008年SOI材料将占硅片市场的50%以上。SOS膜中存在压应力,缺陷密度高,产生堆垛层第一个生长在绝缘体上的单晶硅薄膜材料于错、微孪晶等,并存在蓝宝石中铝的外扩散自掺60年代初期得到。80年代后期,SOI的制备技术杂。随着固相外延和双固相外延等技术的引入,硅[2]有了突破性的进展,多种SOI制备方法被开发。[4,5]膜的质量得到大大改善。SOI材料的制备可以气相外延生长为基础,如蓝宝这些异质外延SOI材料在应用时也会遇到一石上外延硅技术;也可以固相外延为基础,如区融些
5、问题。首先在硅工艺中不希望处理蓝宝石、氧化再结晶技术(ZMR);还有的是利用特殊的处理方锆、氟化钙及磷化硼之类材料,原因是这些材料易法把薄硅层从体硅中隔离出来,如多孔氧化硅全造成污染;其次,蓝宝石、氧化锆、氟化钙、尖晶隔离技术(FIPOS)和注氧隔离技术(SIMOX);另外石等材料是半透明的,致使采用大生产用的步进有一类方法是把氧化后的硅片键合到衬底上然后减薄,如硅片键合与背面腐蚀技术(BESOI)。最近式光刻机、颗粒计数器及测定膜厚困难。另外,几年,SOI材料制备技术渐趋成熟,材料质量更有SOS片非常脆、易破裂,
6、这对其应用也是一很大的较大的改善。本文旨在介绍SOI材料的主要制备技制约因素。目前,主要利用SOS片耐辐射性强的特术及近期取得的研究进展。点应用于军事航天领域。X收稿日期:2001-12-19;修订日期:2002-04-02基金项目:有色金属研究总院基金项目(6601)作者简介:肖清华(1972-),男,江西吉安人,博士研究生;研究方向:半导体硅材料3通讯联系人(E2mail:gritekxqh@sohu.com)6期肖清华等SOI材料的制备技术4612外延横向覆盖生长(EpitaxialLayerOver2Gro
7、wth,ELO)这种方法是先在(100)硅片上生长一层SiO2,并在上面刻出籽晶窗口,窗口边缘沿〈010〉方向;然后硅片放入常压或减压外延室进行外延生长,生长时外延层从籽晶开始,朝〈010〉方向横向扫过[6,7]生成一层单晶硅膜。该方法的主要缺点是,横图1SIMOX工艺示意图向生长速率和纵向生长速率之比接近于1,为了覆Fig.1SchematicdiagramofSIMOXprocessing盖直径较小的衬底亦需生长一层厚厚的膜,之后还要减薄才能获得器件要求的薄的顶层硅膜。流离子注入以及高温退火均给工艺带来高额的成
8、新的改进包括以溴气代替氯化氢做腐蚀气体本。另外,离子注入工艺容易把缺陷和应力引入顶[8]以及隧道外延(或称限制横向外延生长)。目前,部硅层,产生大量的位错。离子注入形成的隐埋氧该工艺生长薄的顶层硅膜比较困难,其应用领域化层(BOX层)常出现针孔缺陷、硅包体等,完整性主要是需要厚膜的抗辐射电路,另外在三维立体差。为避免高剂量注入工艺中缺陷和应力引入问电路方面有
