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SOI技术
来源: | 作者:LiLi | 发布时间: 2024-08-13 | 494 次浏览 | 分享到:

外,SIMOX 技术还会造成表面薄膜的损伤,造成顶层硅薄膜的质量不如体单晶硅。埋层SiO2的质量不如热氧化生长的SiO2,SIMOX 技术还需要昂贵的大束流注氧专用离子注入机,并且要进行长时间的高温热退火,因而成本较高。

2. BESOI 技术

BESOI 技术是通过键合技术把两片晶圆紧密键合在一起,晶圆与晶圆之间形成的二氧化硅层作为氧化物埋层,再利用回刻技术把一侧的晶圆的厚度削薄到所要求的厚度后形成SOI 晶圆。

利用 BESOI 技术制备 SOI 晶圆流程如图2-30所示。图2-30a 是准备两片晶圆衬底裸片A 和裸片B;图2-30b 是对晶圆B进行热氧化处理,利用热氧化在晶圆B上生成一层二氧化硅绝缘层,同时控制氧化环境的温度使氧化层和硅层界面低缺陷和低杂质;图2-30c是把晶圆A 和晶圆B进行低温键和,利用硅熔融键合(Silicon Fusion Bonding,SFB)把另外一片未氧化的晶圆键合到氧化层上。需要三个步骤完成硅熔融键合过程,首先在低温(400°C)的环境中亲水处理两片晶圆,同时会在晶圆表面形成羟基-OH 键,再利用范德华力(Vander Walls force)把两片晶圆通过-OH 键结合,最后通过高温(1100°C)热退火驱赶氢离子,使结合的界面形成Si-O-Si键,从而加固键和;图2-30d是利用回刻技术形成顶层硅薄膜,通过回刻技术去除多余的晶圆,最后利用退火和 CMP形成平滑清洁的SOI晶圆表面。

BESOI 技术可以避免SIMOX 技术中遇到的问题(注入伤害、BOX 和顶层硅薄膜厚度不足),BESOI技术的优点在于顶部硅薄膜是体硅,不会产生由于高能离子注入造成的损伤和缺陷,BOX 是热氧化膜,它的缺陷密度和针孔密度均较低,BOX 层和顶层硅薄膜厚度可以在很大的范围内调整,但是不能得到很薄的顶部硅薄膜,另外界面缺陷和顶部硅薄膜的均匀性难以控制。BESOI 技术也需要高成本的回刻和CMP 的处理,并且在回刻时会耗费很多晶圆材料,不可回收再利用。

3.Smart-Cut 技术

Smart-Cut技术是从 BESOI 技术衍生而来,先准备两片硅晶圆,利用热氧化在一片晶圆生成一层二氧化硅绝缘层,再通过离子注入将剂量大约1.8 x1018cm-2的氢离子注入该硅晶圆衬底,这是处理一片晶圆的过程,另外一片晶圆不需要经过特别加工。后序工艺步骤与BESOI 技术类似,把两片晶圆键和。两片晶圆键合以后,再经400~600°C的热反应,有氢离子注入的晶圆会因为存在氢离子的缘故而在富含氢离子的位置产生断裂,并在断裂面和氧化层间形成一层硅薄膜层。最后,再通过高温(1100