[发明专利]生产透明SOI片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生产透明SOI（Silicon-On-Insulator，绝缘体上的硅）片的方法。

背景技术

SOI片已经广泛用于减小寄生电容和使器件高速化。在SOI片中，包括透明绝缘片的SOQ（Silicon-On-Quartz，石英上的硅）和SOS（Silicon-On-Sapphire，蓝宝石上的硅）片已经作为处理片而受到关注。

SOQ片有望应用于利用石英的高透明度的光电子器件或者利用石英的低介电损耗的高频器件。SOS片有望应用于牵涉到发热的高频器件，因为由蓝宝石制成的处理片不仅具有高透明度和低介电损耗，而且还具有石英所不具备的高导热性。

在处理片上形成硅膜的方法已经被开发，并且包括：在r平面蓝宝石上异质外延生长硅层的方法；以及在玻璃上生长非单晶硅，然后通过激光退火等增强洁净度以获得CG（Continuous Grain，连续晶粒）硅的方法。然而，为了在处理片上形成高质量的单晶硅膜，理想地，通过将体硅片键合到处理片并且将该硅片的一部分分离以转移到处理片上的方法来形成硅膜。当转移的硅膜很薄时（例如，小于500nm），则可以通过氢离子注入方法来分离并转移硅膜（专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2009/116664A

发明内容

发明要解决的问题

然而，当转移的硅膜很厚时（例如，大于1μm），除了传统的键合和背蚀刻方法以外，没有其他方法。为了较深地注入离子，需要增加离子注入期间的加速电压。然而，以增加的加速电压注入离子具有损坏硅膜表面的风险。

键合和背蚀刻方法是在将键合的两个片（供体片和处理片）键合在一起并进行热处理以增强键合强度之后，研磨或抛光供体片的背面以使供体片变薄，从而形成期望厚度的硅膜的方法。对于两个片的键合，在距离片周缘几毫米的区域内片不能被键合（边缘排斥）。这是因为作为片经过所谓倒角处理的结果，片的边缘是圆的。

图6是示出在简单的薄膜形成工艺中出现剥落（chipping）的示意图。两个片（供体片102和处理片101）键合（图6（A）），然后被热处理。当供体片102被研磨或抛光到几微米的厚度时（图6（B）），由于供体片的周缘的截面102a的角度α尖锐而频繁出现称为剥落的破损102b（图6（C））。为了防止这一点，如图1中所示，本发明人已经发现一种预先机械刮掉周缘（图1（A））或者利用化学品等去除周缘（图1（B））的方法。然而，由于以下原因，在热膨胀系数不同的片之间不能采用该方法。在供体片和处理片的热膨胀系数显著不同的SOQ片和SOS片的情况下，当硅片键合到石英（玻璃）或蓝宝石，然后被热处理时，键合的片由于热膨胀系数不同而损坏。因此在片键合阶段难以进行充分的热处理。如果在只进行不充分的热处理的该阶段机械或化学地去除片的周缘，则甚至不应当被去除的部分也由于键合强度不足而最终被去除。

本发明是鉴于上述情况做出的，并且提供一种生产透明SOA片的方法，从而防止片损坏和剥落。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，本发明人发现一种利用SOQ片和SOS片对可见光透明的方法。

本发明的一方面提供一种生产透明SOI片的方法，该方法包括以下步骤：将用作供体片的硅片的表面与透明的处理片的表面键合在一起以获得键合片；在150至300℃的第一温度对所述键合片进行热处理，作为第一热处理；通过从被热处理后的键合片的硅片侧向键合的表面和未键合的周围表面之间的边界照射可见光激光，同时在所述激光的入射光和所述硅片的径向方向之间保持60至90°的角度来切割所述键合片的未键合部分；对所述未键合的部分被切割后的所述键合片的硅片进行研磨、抛光或蚀刻以形成硅膜；以及在比所述第一温度高的300至500℃的第二温度对形成有所述硅膜的所述键合片进行热处理，作为第二热处理。

发明效果

利用根据本发明的生产透明SOI片的方法可以防止片损坏和剥落。

附图说明

图1是示出SOI片的薄膜形成工艺的示意图。

图2是示出用于生产透明SOI片的方法的步骤实例的示意图。

图3是键合片的俯视图。

图4是实例3中获得的透明SOI片的周缘的放大照片。

图5是比较例2中获得的透明SOI片的周缘的放大照片。