旋涂玻璃粘合剂粘合硅片的SOI结构

用旋涂玻璃作为粘合剂,把两块硅片粘合在一起,其粘合强度主要取决于表面处理;还通过红外反射光谱测量确定了粘合强度;粘合后,减薄其中一块硅片便得到绝缘层上硅(SOI)结构;5μm厚的SOI层在高温下是稳定的,而且其电性能不衰降。     

适用于制作绝缘体上硅的硅片粘合技术

本文从几个方面探讨了一种应用粘合二氧化硅片制作绝缘体上硅的新技术。粘合是通过将一对亲水表面相互贴合的硅片置于惰性气体中加热来实现的。提出了一种以裂解传播理论为基础的适用于计算粘合表面能的定量方法。研究发现粘合强度随着粘合温度的升高而增加,从室温下的60～85尔格/cm~2升到1400℃时的2 200尔格/cm~2。粘合强度基本上与键合时间无关。通过800℃退火10分钟达到的机械强度,足以承受为获得所需厚度而对上面硅片进行的机械或化学减薄加工以及随后的器件制作工序。提出了一种模型解释在实验温度范围内粘合的三种明显状态。采用金属-氧化物-半导体(MOS)电容器来测试粘合的电特性,其结果与在粘合界面处的负电行密度约10~(11)cm~(-2)一致。采用两次深腐蚀工艺将芯片低薄到希望的厚度,其厚度均匀性在 4英寸硅片上为± 20nm。剩余硅层中的线位错密度是10~2～10~3cm~(-2),残留的掺杂剂浓度少于5×10~(15)cm~(-3),两者都是腐蚀阻挡层的剩余物。在20～100mm厚的硅层上制作的互补金属-氧化物-半导体(CMOS)器件具有 60mV/dec亚阈值斜率(包括n沟和p沟MOS晶体管)。有效载流子寿命在80nm和300nm厚硅膜中是15～20μs。在硅膜覆盖的氧化层界面上的界面态密度是≥5 ×10~(10)cm(-2)。     

SOI前途如何

尽管SOI（绝缘体上硅）材料已经有几十年的历史了，但其应用一直被限制在抗辐射等特珠领域。然而，已有迹象表明采用8OI技术将成为当今IC主流技术。其理由是：泄漏和短为效应使得传统的体硅已不再适应先进的CMOS电路生产，而由SOI材料的隐理绝缘层呈现的隔离效应可满足先进CMOS电路的要求。最近几年来，人们已经研究开发了许多不同的SOI技术，但目前使用在集成电路生产上的只有两种：SIMOX（注入氧隔离）技术和粘合硅片技术。在SIMOX工艺中，标准硅片进行氧离于注入，然后再进行高温退火．结果在硅表层下氧和硅结合形成一层硅…     

硅片直接键合界面的存在对器件性能的影响

利用电子透射显微镜(TEM)和俄歇分析仪(AES)观察硅片直接键合界面结构,在界面存在一个小于2nm厚的非晶区-硅氧化物。此界面具有良好的吸杂效应,在同一退火温度下,退火时间愈长,吸杂现象愈明显。因此键合界面的存在改善了晶体管的性能。     

硅光单体电源铝背场吸杂对非平衡少子寿命的影响

采用φ100mm厚度400μm、电阻率为0.8～2Ω·cm的p(100)CZ硅片制作硅光单体电源,并对RTP和铝背场烧结工艺进行了研究.实验发现:快速热退火工艺对硅片少子寿命产生一定影响.铝背场烧结和适当的快速热处理促成了硅片界面晶格应力对重金属杂质的吸附作用,并减少了载流子的复合中心,从而提高了光生载流子的扩散长度,提高了非平衡少子寿命.     

硅光单体电源铝背场吸杂对非平衡少子寿命的影响

采用φ100mm厚度400μm、电阻率为0.8～2Ω·cm的p(100)CZ硅片制作硅光单体电源,并对RTP和铝背场烧结工艺进行了研究.实验发现:快速热退火工艺对硅片少子寿命产生一定影响.铝背场烧结和适当的快速热处理促成了硅片界面晶格应力对重金属杂质的吸附作用,并减少了载流子的复合中心,从而提高了光生载流子的扩散长度,提高了非平衡少子寿命.     

硅/硅直接键合的界面应力

硅/硅直接键合技术广泛应用于SOI,MEMS和电力电子器件等领域,键合应力对键合的成功和器件的性能产生很大的影响。键合过程引入的应力主要是室温下两硅片面贴合时表面的起伏引起的弹性应力;高温退火阶段由于两个硅片的热膨胀系数不同引起的热应力和由于界面的本征氧化层或与二氧化硅键合时二氧化硅发生粘滞流动引起的粘滞应力。另外,键合界面的气泡、微粒和带图形的硅片键合都会引入附加的应力。     

硅中注H~+的退火行为及智能剥离SOI新材料的微结构分析

将中等剂量的H+注入到硅单晶中，并结合硅片低温键合及后续热处理形成了智能剥离SOI新材料。用热波分析技术对注H+片的剥离现象进行了无损非接触检测研究。采用剖面透射电子显微镜与高分辨率透射电子显微镜等手段对这种SOI材料的微结构进行了分析。研究表明，智能剥离SOI是一种可通过较简单的工艺获得高质量SOI材料的新途径。     

SOI和体硅集成电路工艺平台互补问题的探讨

本文讨论的SOI(Silicon On Insulator)是BESOI (Bonding and Etch back SOI),由于在SOI材料上制造的集成电路(IC)和常规的体硅IC相比在性能上有许多优点,因此很有发展前途.目前SOI材料的性能和体硅相比确有一些差距,其主要原因是SOI的缺陷密度需进一步降低;但是有些质量问题要进行具体分析;例如工艺中不受控的重金属杂质集中在SOI区内无法泄漏;空气中硼(B)杂质污染硅片引起电阻率的变化;衬底的硅片是直拉单晶,其高浓度氧(0)杂质在高温时外扩散到SOI中引起SOI中O浓度提高等;这些问题的起因主要是由于各种杂质在硅中和二氧化硅中扩散系数不同所引起的,这些问题的解决有的需要二个工艺平台的互补,即需要相互配合使SOI IC的质量不断提高;本文将这些杂质产生的原因,影响和改进方法作初步探讨.     

氧离子和氮离子共注入硅形成SOI结构的俄歇能谱研究

本文中研究了O~+(200keV,1.8 ×10~(18)cm~(-2))和 N~+(180keV,4 ×10~(17)cm~(-2))共注入Si形成 SOI(Silicon on Insulator)结构的界面及埋层的微观结构.俄歇能谱(AES)和光电子能谱(XPS)的测量和研究结果表明:O~+和N~+共注入的SOI结构在经1200℃,2h退火后,O~+和N~+共注入所形成的绝缘埋层是由SiO_2相和不饱和氧化硅态组成;在氧化硅埋层的两侧形成氮氧化硅薄层;表面硅-埋层的界面和埋层-体硅的界面的化学结构无明显差异.这些结果与红外吸收和离子背散射谱的分析结果相一致.对这种SOI结构界面与埋层的形成特征进行了分析讨论。     

用于绝缘体上硅工艺的硅片粘合技术

硅片粘合技术,是一种最有希望取代其它SOI方法的工艺,因为SOI层能完整地保留普通硅片结晶完美性。根据器件设计要求,选择晶向、掺杂物质和被粘合硅片的电阻率。即使采用～1μm的厚度,其底层氧化物的厚度也能修正。现在,已经可以获得均     

硅—硅键合界面的TEM观察

本文主要利用电子透射显微镜观察硅片直接键合界面,在界面处存在一无定型过渡区,证实了依靠硅片表面吸附的羟基作用完成键合时,在界面会留下极薄的硅氧化物无定形区.     

用化学镀改善多孔硅的金半接触质量

多孔硅是一种具有优良光吸收特性的表面微结构材料,在光电探测器和太阳能光伏电池领域具有良好的应用前景。为了改善金属/多孔硅电接触质量,通过电化学腐蚀制备多孔硅,对比研究了化学镀与物理气相沉积(热蒸发、磁控溅射)工艺制备出的金属电极界面结构,测试了相应I-V特性,并讨论了快速退火对金半接触质量的影响。研究结果表明,用化学镀工艺在多孔硅表面制备金属电极,经快速退火处理后,能得到较低比接触电阻(10-1Ω·cm2)的欧姆电接触。     

氮离子注入形成的SOI结构的研究

用透射电子显微镜(TEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)和电子能量损失谱(EELS)对高剂量氮离子注入再经热退火所形成的硅-绝缘层(SOI)结构的纵断面进行了微区分析并测定了氮-硅元素浓度比沿深度的分布. EELS的分析证明了在绝缘层的多孔区中可能有一些以气体形式出现的氮分子. 利用EELS的低能等离子峰形成的能量选择像能够对硅和氮化硅进行相分离,并有助于估计可能引起短路的因素.     

半导体硅片退火后检测工艺的发展探讨

半导体硅片退火工艺对生产硅片具有十分重要的作用,为此,本文加强对硅片的退火技术检测,希望能够控制硅片技术质量。因为自然界当中并不存在单体硅,硅主要以氧化物或者是硅酸盐的形式出现,需要通过提纯与精炼的方式才能够形成硅片。这个过程中硅需要进行退火工艺处理,消除硅片中氧施主的影响,内部缺陷也在这个过程中减少。这个工艺流程是制造半导体硅片的重要环节。退火后的技术检测则是实现硅片生产的最后一个环节,是确保硅片质量的重要基础。本文侧重对半导体硅片退火检测工艺发展情况进行具体阐述。     

注氮工艺对SOI材料抗辐照性能的影响

分别采用一步和分步注入的工艺制备了氧氮共注形成SOI(SIMON)材料,并对退火后的材料进行了二次离子质谱(SIMS)分析,结果发现退火之后氮原子大多数聚集在SiO2/Si界面处.为了分析材料的抗辐照加固效果,分别在不同方法制作的SIMON材料上制作了nMOS场效应晶体管,并测试了晶体管辐射前后的转移特性.实验结果表明,注氮工艺对SOI材料的抗辐照性能有显著的影响.     

300mm硅片精密化学机械抛光机几何参数优化(英文)

对于评价用于极大规模集成电路(ULSI)生产的300 mm硅抛光片的表面质量,需要关注两个关键参数即:SFQR和GBIR。在中国电子科技集团第四十五研究所研发的中国第一台最终化学精密抛光机的验证过程中,我们发现为了提高硅片表面的几何参数,必须监控抛光前硅片的形貌,并根据不同的硅片表面形貌来改变抛光头的区域压力。通过深入分析抛光前硅片的表面形貌,我们发现当硅片形貌为凹陷形状时,抛光后的硅片表面将严重恶化。由此,根据每个硅片不同的形貌,我们用特殊设计的抛光头来调整背压的区域分布,然后再进行抛光。最终,经过抛光头区域压力调整后的硅片几何参数比调整前得到了大幅提升,并已经能够满足我们的产品指标并可以用于生产。     

直接键合硅片界面键合能的理论分析

直接键合硅片界面的键合能依赖于界面成键的密度 ,是退火温度和时间的函数 ,界面反应激活能决定着成键的行为 .硅片键合能随退火温度分两步增加 ,这种现象被归因于界面反应存在两种不同的激活能 .将硅本征氧化层与硅热氧化层两种键合界面在退火过程中的行为进行了理论分析与比较 .硅本征氧化层的键合能随温度的增加要比热氧化层界面的大 .键合能的饱和时间与激活能密切相关     

用脉冲激光照射去除硅片表面杂质

美国奥克一里季国立研究所,正进行用激光照射硅片以去除半导体硅片表面的杂质(特别是碳和氧)的试验(齐勒等,《Applied physics letters》.Vol 36,№.1,PP.56～59,1980.1,1)。 以往,要使半导体硅片表面保持清洁,是在高真空室内把硅片表面进行物理性溅射,这样可以赶走表面污染物,同时又可以加热吸附在表面的污染物而使其剥离。但是由于表面受到损伤,所以经此处理后必须进行高温退火。而且这种处理与退火工艺必须反复进行,要花去几小时到几天的时间。 对硅片照射脉冲形式激光,可以说就     

直接键合硅片界面键合能的理论分析

直接键合硅片界面的键合能依赖于界面成键的密度,是退火温度和时间的函数,界面反应激活能决定着成键的行为．硅片键合能随退火温度分两步增加,这种现象被归因于界面反应存在两种不同的激活能．将硅本征氧化层与硅热氧化层两种键合界面在退火过程中的行为进行了理论分析与比较．硅本征氧化层的键合能随温度的增加要比热氧化层界面的大．键合能的饱和时间与激活能密切相关．