[发明专利]应力减小的SOS基板

说明书

技术领域

本发明涉及应力减小的SOS基板。

背景技术

传统上，从二十世纪六十年代到现在，包括由蓝宝石制成的处理基板的蓝宝石上硅(silicon-on-sapphire，SOS)基板已经投入实际运用，蓝宝石具有高绝缘性、低介电损耗和高热导率。SOS基板是最早的绝缘体上硅(silicon-on-insulator，SOI)基板，其中通过在高温下在蓝宝石的R面(1012)上异质外延生长硅来实现SOI结构。

然而，近年来，使用SIMOX方法或贴合方法的SOI已经成为主流。因此，SOS基板仅用在与处理基板由硅制成的SOI不兼容的装置中，例如，作为需要低介电损耗的高频装置的这类装置中。在异质外延的SOS中，在晶格常数与硅相差12％的蓝宝石上异质外延生长硅。因此，我们知道，在SOS基板中出现由于晶格尺寸不匹配而导致的许多缺陷(例如，参见非专利文献1)。

近年来，由于以便携式电话为代表的移动通信装置广泛普及，所以对高频装置的需求日益增加。因此，在该领域中考虑利用SOS基板。然而，现实问题是异质外延SOS基板的缺陷密度高，因此其使用局限于小的分立部件(开关等)。

除了高缺陷密度以外，另一个主要问题是施加到硅膜的过多应力。在传统方法中，在900℃至1000℃形成硅膜。因为与硅的热膨胀系数相比，蓝宝石的热膨胀系数大，所以当在生长时无应力生长的硅膜冷却到室温时，在硅中出现大的压缩应力。在此情况下，应力与生长温度和室温之间的差成比例(当室温为25℃时，ΔT＝875℃至975℃)。据报导，因此在硅的导体中发生变化，并且电子迁移率下降到大约80％(例如，参见非专利文献2和非专利文献3)。另外，如上所述生长的硅的应力据报导达到6.2×10⁸Pa的压缩应力(例如，参见非专利文献4)。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：Yoshii et al.Japanese Journal of Applied Physics，Vol.21(1982)Supplement 21-1，pp.175-179

非专利文献2：Yukio Yasuda：Applied Physics，45(1976)pp.1172

非专利文献3：Yamichi Omura：Applied Physics，49(1980)pp.110

非专利文献4：Appl.Phys.82(1997)p.5262

发明内容

发明要解决的问题

鉴于上述当前情况，本发明的目的是获得一种SOS，其中施加到硅膜的过多应力被减小。

用于解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明人得到下述制造方法。

也就是说，本发明涉及一种蓝宝石上硅(SOS)基板，该蓝宝石上硅(SOS)基板包括蓝宝石基板以及该蓝宝石基板上或上方的单晶硅膜，其中在该SOS基板的整个平面区域上，通过拉曼位移方法测得的硅膜的应力为2.5×10⁸Pa或更小。

本发明的优选方面是通过包括以下顺序的步骤的方法获得的SOS基板：在硅基板或者其上具有氧化物膜的硅基板中注入离子，以在其中形成离子注入层；在蓝宝石基板的表面上和/或所述离子注入硅基板或所述其上具有氧化物膜的离子注入硅基板的表面上进行表面活化处理；在50℃或更高但不高于350℃将所述硅基板或所述其上具有氧化物膜的硅基板与所述蓝宝石基板相互贴合，然后在150℃或更高但不高于350℃进行热处理，以获得接合体；使所述接合体的离子注入层的界面脆化；以及对所述离子注入层的界面施加机械冲击，以使所述接合体沿着所述界面剥离，从而将所述硅膜转移到所述蓝宝石基板以形成SOS层。在所述脆化步骤中并且在剥离时可以将所述接合体加热到接近贴合温度的温度(＝贴合温度±50℃)，以减小翘曲。

发明效果

如果贴合温度为50℃或更高但不高于350℃，则可以显著减小硅的应力，因为该应力由“贴合温度-室温(当室温为25℃时，ΔT＝25℃至325℃)”来确定。

附图说明

图1示出根据本发明的用于制造SOS基板的方法的一个方面。

图2示出在根据本发明的SOS基板的层间界面处测得的拉曼光谱。

具体实施方式