薄膜厚埋层SOI材料的新制备技术

在结合低剂量注氧隔离(SIMOX)技术和键合技术的基础上,研究了制备薄膜(薄顶层硅膜)厚埋层SOI材料的新技术--注氧键合技术.采用该新技术成功制备出薄膜厚埋层SOI材料,顶层硅厚度130nm,埋氧层厚度lμm,顶层硅厚度均匀性±2%.并分别采用原子力显微镜(AFM)和剖面透射电镜(XTEM)对其表面形貌和结构进行了表征.研究结果表明,SIMOX材料顶层硅通过键合技术转移后仍能够保持其厚度均匀性,且埋氧层和顶层硅之间具有原子级陡峭的分界面,因此注氧键合技术将会是一项有广阔应用前景的SOI制备技术.     

SOI材料微结构的TEM分析

SOI晶圆材料正在成为制备IC芯片的主要原材料.SOI材料的质量很大程度上取决于顶层硅及埋层的结构.利用TEM,系统地研究了3种实验条件下的SOI材料的微结构,对其顶层硅及埋层的厚度、厚度的均匀性进行了定量分析,对高剂量SIMOX样品中存在的硅岛密度进行了估算,并对顶层硅中的结构缺陷进行了观察分析.     

SIMOX薄膜材料的红外光谱特性和薄膜厚度的非破坏性测量方法

报道了 SOI材料薄膜厚度的非破坏性快速测量方法 ,详细地研究了 SIMOX材料的红外吸收光谱特性 ,求出了特征峰对应的吸收系数 .提出利用红外吸收光谱测量 SIMOX绝缘埋层厚度的非破坏性方法 ,并根据离子注入原理计算出表面硅层的厚度 .SIMOX薄膜的表层硅和绝缘埋层的厚度是 SOI电路设计时最重要的两个参数 ,提供的非破坏性测量方法 ,测量误差小于5% .在 SIMOX材料开发利用、批量生产中 ,用此方法可及时方便地检测 SIMOX薄膜的表层硅和绝缘埋层的厚度 ,随时调整注入能量和剂量     

SIMOX薄膜材料的红外光谱特性和薄膜厚度的非破坏性测量方法

报道了SOI材料薄膜厚度的非破坏性快速测量方法,详细地研究了SIMOx材料的红外吸收光谱特性,求出了特征峰对应的吸收系数.提出利用红外吸收光谱测量SIMOX绝缘埋层厚度的非破坏性方法,并根据离子注入原理计算出表面硅层的厚度.SIMOX薄膜的表层硅和绝缘埋层的厚度是SOI电路设计时最重要的两个参数,提供的非破坏性测量方法,测量误差小于5％.在SIMOX材料开发利用、批量生产中,用此方法可及时方便地检测SIMOX薄膜的表层硅和绝缘埋层的厚度,随时调整注入能量和剂量.     

半导体材料

0205855低剂量 SIMOX 圆片线缺陷的针孔的研究[刊]/郑望//功能材料与器件学报.—2001.7(4).—431～433(C)用 Secco 法、Cu-plating 法分别表征了低剂量SIMOX 圆片顶层硅线缺陷、埋层的针孔密度。结果显示,低剂量 SIMOX 圆片的顶层硅缺陷密度低,但埋层质量稍差。通过注入工艺和退火过程的进一步优化,低剂量 SIMOX 将是一种有前途的 SOI 材料制备工艺。参7     

用两次键合技术制备均匀单晶硅膜

硅直接键合(SDB)技术用于制备SOI片(BESOI)是键合技术的最重要应用之一,研究了制备BESOI片中的键合和减薄问题,获得了大面积的均匀单晶硅膜,通过实验分析了这种方法获得的薄膜的平整度和影响因素。并针对压力传感器的敏感膜,通过两次键合及SOI自停止腐蚀成功制备了厚度可控的均匀单晶硅薄膜,硅膜表面质量优良,平整度在±0.15μm的范围内。     

具有非平面埋氧层的新型SOI材料的制备

提出一种基于SDB技术的非平面埋氧层SOI材料制备方法.其关键技术包括:通过干法刻蚀、高压氧化和淀积二氧化硅获得高质量非平面埋氧层;通过化学气相淀积多晶硅来形成键合缓冲层,并运用回刻光刻胶和化学机械抛光来实现键合面的局部和全局平坦化;通过室温真空贴合、中温预键合和高温加固键合来进行有源片和衬底片的牢固键合.基于该技术研制了有源层厚度为21μm、埋氧层厚度为0.943μm、顶面槽和底面槽槽高均为0.9μm的具有双面绝缘槽结构的非平面埋氧层新型SOI材料.测试结果表明该材料具有结合强度高、界面质量好、电学性能优良等优点.     

具有非平面埋氧层的新型SOI材料的制备

提出一种基于SDB技术的非平面埋氧层SOI材料制备方法.其关键技术包括:通过干法刻蚀、高压氧化和淀积二氧化硅获得高质量非平面埋氧层;通过化学气相淀积多晶硅来形成键合缓冲层,并运用回刻光刻胶和化学机械抛光来实现键合面的局部和全局平坦化;通过室温真空贴合、中温预键合和高温加固键合来进行有源片和衬底片的牢固键合.基于该技术研制了有源层厚度为21μm、埋氧层厚度为0.943μm、顶面槽和底面槽槽高均为0.9μm的具有双面绝缘槽结构的非平面埋氧层新型SOI材料.测试结果表明该材料具有结合强度高、界面质量好、电学性能优良等优点.     

AlN薄膜室温直接键合技术

采用离子束增强沉积技术在100mm硅片上制备大面积均匀AlN薄膜,原子力显微镜(AFM)显示其表面平整光滑,均方根粗糙度(RMS)为0.13nm,满足直接键合的需要.同时,采用智能剥离技术成功实现了室温下AlN与注氢硅片的直接键合,形成了以AlN薄膜为埋层的SOI结构,即AlN上的硅结构(SOAN).用扩展电阻、卢瑟福背散射-沟道、剖面透射电镜等技术分析了所形成的SOAN结构.     

低剂量SIMOX圆片研究

用二次离子质谱、剖面透射电镜、高分辨电镜以及化学增强腐蚀法表征了低剂量 SIMOX圆片的结构特征 .结果显示 ,选择恰当的剂量能量窗口 ,低剂量 SIMOX圆片表层 Si单晶质量好、线缺陷密度低埋层厚度均匀、埋层硅岛密度低且硅 /二氧化硅界面陡峭 .这些研究表明 ,低剂量 SIMOX圆片制备是很有前途的 SOI制备工艺