[发明专利]陶瓷体上硅衬底的制备方法

说明书

本发明涉及一种制备方法，尤其是一种陶瓷体上硅衬底的制备方法，属于陶瓷体上硅的技术领域。按照本发明提供的技术方案，所述陶瓷体上硅衬底的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：步骤1、提供所需的第一硅衬底以及第二硅衬底，并对所述第一硅衬底、第二硅衬底进行所述清洗；步骤2、在第一硅衬底上均匀涂覆陶瓷埋材层，所述陶瓷埋材层包括聚硅氮烷；步骤3、将第二硅衬底键合在上述第一硅衬底上，第二硅衬底通过陶瓷埋材层与第一硅衬底间隔；步骤4、对上述陶瓷埋材层进行陶瓷化工艺，以得到位于第一硅衬底与第二硅衬底之间的陶瓷体绝缘埋层。本发明能有效制备得到陶瓷体上硅衬底，工艺步骤简单，安全可靠。

技术领域

本发明涉及一种制备方法，尤其是一种陶瓷体上硅衬底的制备方法，属于陶瓷体上硅的技术领域。

背景技术

陶瓷体上硅(SOC)指的是陶瓷绝缘层上的硅，是一种具有独特的“Si/陶瓷层/Si”三层结构的新型硅基半导体材料，陶瓷体上硅可以通过陶瓷绝缘埋层实现器件和衬底的全介质隔离，陶瓷体上硅(SOC)材料及利用陶瓷体上硅制备的器件与体硅相比具有以下优点：1)、较为陡直的亚阈值斜率；2)、具有更低的功耗。由于减少了寄生电容，降低了漏电，SOC器件功耗可减小35-70％； 3)、消除了闩锁效应；4)、较高的跨导和电流驱动能力；5)、优良的抗辐射照效应，抗单粒子效应和抗短沟道效应。这些特性都决定SOC技术将是研发高速，低功耗，高可靠性以及高集成度的深亚微米超大规模集成电路和超高速集成电路的重要技术。SOC在高性能超大规模集成电路，高速存贮设备，低功耗电路，高温传感器，军用抗辐照器件，移动通讯系统，光电子集成器件以及MEMS等领域具有极广阔的应用前景。

随着航空航天、能源、国防和军事工业技术的发展，在发动机控制、油气井的井下探测、导弹制导等应用中，对可在800℃甚至1000℃以上高温下可靠工作的微电子集成电路的需求日益增长。SOC MEMS电路具有优良的耐高温特性，生产工艺与体硅MEMS电路兼容，是目前适于800℃～1300℃温区可靠工作的集成电路的唯一选择。SOC器件之所以具有极佳的耐高温优良特性，其原因主要是：1)、陶瓷绝缘埋层是采用硅基聚合物合成，交联固化成为纳米网络结构，最终经过高温裂解成先进陶瓷，具备耐高温，耐腐蚀，耐磨等特点，能够在超高温度腐蚀环境下稳定使用。2)、SOC材料有陶瓷埋层，没有器件到衬底的电流通道，所以该器件完全消除了高温激发的闩锁效应，故可胜任800℃以上的工作环境；3)、由于SOC器件结面积很小，在相同尺寸条件下，其漏电流比体硅器件的漏电流低3个数量级，可避免高温度下的器件导通；4)、SOC全耗尽器件的耗尽层宽度就是顶层硅膜的厚度，它在一定温度下是不变的，SOC器件阀值电压温度的变化只与费米能级有关，所以它对温度的敏感性比体硅器件小2～3倍。

目前，制备绝缘体上硅(SOI)衬底的方法主要有智能剥离(Smart CutTM)，注入氧分离(separation by implanted)和键合凹蚀(bonding and etchback)的方法。但尚没有制备SOC的方法，因此提供一种工艺可靠，并能够有效保证SOC 器件可靠性的衬底材料及其制备方法实属必要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种陶瓷体上硅衬底的制备方法，其能有效制备得到陶瓷体上硅衬底，工艺步骤简单，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述陶瓷体上硅衬底的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

步骤1、提供所需的第一硅衬底以及第二硅衬底，并对所述第一硅衬底、第二硅衬底进行所述清洗；

步骤2、在第一硅衬底上均匀涂覆陶瓷埋材层，所述陶瓷埋材层包括聚硅氮烷；

步骤3、将第二硅衬底键合在上述第一硅衬底上，第二硅衬底通过陶瓷埋材层与第一硅衬底间隔；

步骤4、对上述陶瓷埋材层进行陶瓷化工艺，以得到位于第一硅衬底与第二硅衬底之间的陶瓷体绝缘埋层。