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SOI晶片的制造方法.pdf

  • 上传人:奻奴
  • 文档编号:1152819
  • 上传时间:2018-04-02
  • 格式:PDF
  • 页数:11
  • 大小:280.99KB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN01141755.2

    申请日:

    2001.09.17

    公开号:

    CN1366331A

    公开日:

    2002.08.28

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情:

    发明专利申请公布后的视为撤回|||公开|||实质审查的生效

    IPC分类号:

    H01L21/00

    主分类号:

    H01L21/00

    申请人:

    株式会社COMTECS; 权龙范; 李钟玄

    发明人:

    权龙范; 李钟玄

    地址:

    韩国大邱市

    优先权:

    2001.01.18 KR 2001-2840

    专利代理机构:

    沈阳市科威专利代理有限责任公司

    代理人:

    王勇

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    内容摘要

    本发明公开了一种SOI(绝缘膜上硅)晶片的制造方法,工艺(100):备好具有设计厚度的硅晶片(SW);工艺(110):在硅晶片(SW)表面上利用ALE工艺或ALCVD,ALD,ASCVD,ALVCD等的工艺形成绝缘层;工艺(120):把形成有氧化铝(Al2O3)(AL)绝缘膜层的硅晶片(SW)和另一个硅晶片(SW2),用多种方法去进行粘接;工艺(130):将对粘接好的硅晶片(SW,SW2),以多种方法去进行切削加工;工艺(140):将对已被切削加工的硅晶片粘接体(SW,SW2)的表面进行抛光。上述的绝缘膜层材料,除氧化铝(Al2O3)(AL)之外,还用二氧化钛(TiO2)和氧化钽(Ta2O3);粘接工艺(120)也许是一种单向粘接方法;硅晶片(SW,SW2)也可能用Smart Cut方法来进行切削加工。

    权利要求书

    1、一种SOI晶片的制造方法,其工艺特征是:工艺(100):在
    该工艺中备好具有设计厚度的硅晶片(SW);工艺(110):在备好的
    硅晶片(SW)上利用ALE工艺或ALCVD,ALD,ASCVD,ALVCD等
    工艺去形成氧化铝绝缘膜层(Al203)(AL);工艺(120):将把形成
    有氧化铝绝缘层(Al2O3)(AL)的硅晶片SW和另一硅晶片SW2进行单
    面粘接或用其他方法进行粘接;工艺(130):将把粘接好的硅晶片
    (SW,SW2)用多种方法进行切削加工;工艺(140):将对切削加工完
    的硅晶片粘接体(SW,SW2)的表面进行抛光。
    2、根据权利要求1所述的制造方法,其特征是:绝缘膜层材料除
    氧化铝(Al2O3)(AL)之外,还用二氧化钛(TiO2)和氧化钽(Ta2O3)。
    3、根据权利要求1所述的制造方法,其特征是:粘接工艺(120)
    是单向粘接方法。
    4、根据权利要求1所述的制造方法,其特征是:硅晶片(SW,SW2)
    用Smart Cut方法来进行切削加工。

    说明书

    SOI晶片的制造方法

    技术领域:

    本发明是有关SOI晶片制造方法的一项技术,更详细地说它将提
    供一种改进的用来提高化学、机械、电气等性能及加工性能的晶片制
    造方法。

    背景技术:

    现在,SOI晶片是在一般的晶片制造工艺中普遍采用的一种技术。
    SOI晶片是指一种为了在半导体衬底上,形成一种二氧化硅绝缘膜层,
    然后在其上面形成半导体衬底(如同单晶硅层),再在这半导体衬底
    上制作半导体器件的制作方法。这种SOI晶片,如所周知,它的器件隔
    离技术容易,而且器件的电气特性能也好。上述的SOI晶片,普遍采用
    如下的一些方法来加工。如:将两个晶片粘接之后,把其中的一片加
    工成薄的一种BE(涂胶及腐蚀)方法;和在半导体衬底上注入氧之后,
    通过热处理形成隐埋的氧化层膜和硅膜的SIMOX(掺氧分隔)法等。传统
    的SOI晶片结构是利用下述方法在硅单晶衬底上形成绝缘膜的。即:先
    将硅晶片加热到1000℃以上的温度,在表面形成二氧化硅(SiO2)绝
    缘膜;再将其粘接到硅衬底上,然后利用下述的Smart Cut方法来形
    成绝缘膜。接着,投放到蚀刻、曝光、布线等的后道工序。Smart Cut
    工艺是指在形成有绝缘层的硅衬底上,注入氢离子,并精确地去控制
    氢离子的深度;然后注入氢离子的被控制的部分,将通过CMP(化学机
    械抛光)工艺去进行研磨,借以获得所需的硅层厚度的一种方法。这一
    方法的制造工艺,跟SIMOX方法等相比,较简单,因而得到了广泛的利
    用。上述的Smart Cut工艺,即由美国专利5882987号(为生产半导体
    薄片上的绝缘膜用Smart Cut工艺)提供并揭示的所谓Smart Cut方法
    是为了降低传统的Smart Cut工艺中所存在着的切面粗糙度,需要通过
    一道CMP工艺,以便提高蒸敷膜层的粗糙度的均匀性和厚度的均匀性
    的;是用来消除粗糙度不均匀的问题和难以形成薄膜层的问题的。在
    这种传统技术和形成绝缘膜,即形成二氧化硅膜的过程中,如在图4
    中所示,要放进高温电气炉,在干燥氧气的氛围中把硅晶片的表面温
    度加热到1000℃以上。这不但要增大制造成本,还要因物性的变化容
    易被扔掉,还很难随意去控制由二氧化硅形成的绝缘膜的厚度。

    发明内容:

    本发明是考虑了传统方法中存在的问题,而开发出来的一种SOI
    晶片的制造方法,本发明的目的在于提供一种制造工艺,以便在不需
    要高温热处理的条件下,提高物理性能和表面粗糙度的均匀性。

    考虑了上述存在的问题而开发出来的,有关SOI晶片制造方法,
    其特点在于设有如下的各个工艺。即:

    工艺(100),是准备工艺,在该工艺中要备好具有设计厚度的硅晶
    片(SW);

    工艺(110),在该工艺中,要在硅晶片(SW)表面上利用ALE工
    艺或ALCVD,ALD,ASCVD,ALVCD等的工艺形成绝缘层;

    工艺(120),把形成有绝缘膜层的硅晶片(SW)和另一个硅晶片
    (SW2)用多种方法进行粘接;

    工艺(130),在该工艺中,将对粘接的硅晶片(SW,SW2)以多种
    方法进行切削加工;

    工艺(140),在该工艺中,将对切削加工的硅晶片粘接体(SW,SW2)
    表面进行抛光。

    本发明的有益效果是,利用上述工艺的SOI晶片制造方法,由于
    利用氧化铝Al2O3、二氧化钛TiO2、氧化钽Ta2O3等来代替二氧化硅SiO2
    因而可以在低1/3的加工温度下进行加工,不但可以节俭向工艺投入的
    费用,而且还能使物理特性的变化也很小。另外,本发明的SOI晶片
    制造方法,同传统的二氧化硅相比,对漏电具有1000倍以上的绝缘性
    能,因而具有提高电气性能和加工性能的优点。补充说明的一点是,
    由于器件的破坏电压提高的很高,因而不但能增长寿命,还由于能以
    原子层厚度为单位来进行厚度调整,又能去提高适应器件特性的设计
    要求。

    附图说明:

    下面参照附图,就本发明SOI晶片制造方法的基本构成概念和方
    法进行详细说明。

    图1是按本发明提出的SOI晶片的制造方法制造的晶片,依次按制
    造工艺示出的侧视图。

    图2是按本发明提出的SOI晶片的制造方法制造出的晶片部分侧视
    图。

    图3是用来说明本发明提出的SOI晶片的制造方法的工艺流程图。

    图4是示出传统的用来形成二氧化硅(SiO2)绝缘层的工艺一例。

    图面主要部分的符号说明

    SW、SW2:硅单晶片

    AL:氧化铝绝缘层

    具体实施方式:

    图1是对按本发明提出的SOI晶片制造方法来制造的晶片,依次按
    制造工艺示出的一个侧视图;图2是按本发明提出的SOI晶片的制造方
    法制造出的晶片部分侧视图;图3是用来说明本发明提出的SOI晶片制
    造方法的工艺流程图;图4是示出一例用传统的方法形成二氧化硅绝缘
    层的工艺。本发明的SOI晶片制造方法,基本上不利用传统的绝缘膜成
    分二氧化硅(SiO2),而是去利用一种在后道工艺中,适应性和加工性
    都良好的氧化铝(Al2O3)系列,二氧化钛(TiO2)系列,氧化钽(Ta2O3)
    系列,使其能去适应多种切削方法和粘接方法。

    另外就本发明的构成来说,它能去适应Smart Cut方法之外,还
    能去适应BE,SIMOX等的多种加工方法。

    本发明将利用氧化铝(Al2O3)来代替传统的用CVD方法形成的氧
    化绝缘膜二氧化硅(SiO2)。其氧化方式也跟传统的方法不同,特点就
    是采用ALE等的晶体生长方式。

    氧化铝(Al2O3)由于其延展性好,容易薄膜化;另外,化学反应
    性强,容易形成氧化膜,因而耐腐蚀性能特别好。

    另外,电气性能也良好,热传导率和电导率分别约为二氧化硅的
    1/2和12/3。

    本发明中提到的另外的绝缘膜材料有二氧化钛(TiO2)和氧化钽
    (Ta2O3);它们的物理性能几乎同氧化铝相同或者更好。

    同ALE方式一样,能被利用的方式有ALCVD方法。该方法是能以原
    子层的厚度来调节薄膜化的一种工艺,被认为是利用原子层的化学吸
    附和排斥来蒸敷薄膜的一种方法。

    除此之外,还有ALD,ASCVD,ALVCD等方法。

    尤其ALE最佳。该方法的优点在于能利用欲想蒸敷的原料,去依
    次注入含有原料的化合物,并在欲想蒸敷的衬底上,诱导出表面饱和
    反应,借以在大面积上形成极为精细的杂质膜层;另外,还能精密地
    去控制膜层的厚度。

    利用本发明的SOI晶片制造方法,来形成的Al2O3绝缘膜层,可在
    比形成SiO2所需的1000℃要低的700℃温度下,形成并结晶;现已判
    明,如此形成的绝缘膜层同二氧化硅(SiO2)结构相比,它在厚度处的
    漏电流要低1000倍以上。

    另外,因氧化铝(Al2O3)自身的耐蚀性,器件的破坏电压变得很
    高,进而寿命变长;形成的膜厚能以原子层的水平加以调整,因而能
    去提供一种易于调整器件特性的SOI晶片。

    下面详细地去说明本发明的实例。在这里,它只是个实例而已;
    本发明的目的和思想是可以用变相的方法和用复合工艺来构成;这些
    构成,当然都将包括在本发明的技术范围之内。
    [实例]

    工艺(100):备好具有设计厚度的硅晶片(SW)。

    工艺(110):在备好的硅晶片(SW)上,利用ALE工艺或ALCVD,
    ALD,ASCVD等工艺,去形成氧化铝绝缘膜层(Al2O3)(AL)。

    工艺(120):将把形成有氧化铝绝缘层(Al2O3)(AL)的硅晶片
    SW和另一硅晶片SW2,以单面去粘接或用其他方法进行粘接。

    工艺(130):将把粘接好的硅晶片(SW,SW2),用Smart Cut等
    多种方法进行切削加工。(130)

    工艺(140):将对切削加工好的硅晶片(SW,SW2)粘接体的表面
    进行抛光,使其表面光滑。

    工艺(150):将获一个能投放到后道光掩膜、蚀刻等工艺所需的
    硅晶片(SW,SW2)成品。

    关 键  词:
    SOI 晶片 制造 方法
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