[发明专利]具有优越性能、稳定性及可制造性的绝缘体结构上的射频硅

说明书

本申请涉及具有优越性能、稳定性及可制造性的绝缘体结构上的射频硅。通过利用从浮区生长单晶硅锭切片的单晶硅处置晶片来提供一种具有优越射频装置性能的绝缘层上半导体(例如，绝缘层上硅)结构及一种制备此结构的方法。

分案申请的相关信息

本申请是申请号为201980044762.2、申请日为2019年7月11日、发明名称为“具有优越性能、稳定性及可制造性的绝缘体结构上的射频硅”的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2018年7月13日申请的序列号为62/697,474的美国临时申请案的优先权权利，所述申请案的揭示内容宛如完整阐述那样以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及半导体晶片制造的领域。更明确来说，本发明涉及一种制备绝缘层上半导体(例如，绝缘层上硅)的结构及具有优越射频装置性能的绝缘层上半导体的结构的方法。

背景技术

半导体晶片通常从单晶锭(例如，硅锭)制备，所述单晶锭经修整及研磨以具有一或多个平边或凹痕，用于在后续程序中晶片的正确定向。接着，将锭切片成个别晶片。虽然本文中将参考由硅构造的半导体晶片，但可使用其它材料来制备半导体晶片，例如锗、碳化硅、硅锗、砷化镓及III族及V族元素的其它合金(例如氮化镓或磷化铟)，或II族及VI族元素的合金(例如硫化镉或氧化锌)。

半导体晶片(例如，硅晶片)可用于复合层结构的制备中。复合层结构(例如，绝缘层上半导体，且更明确来说，绝缘层上硅(SOI)结构)通常包括处置晶片或层、装置层、及介于处置层与装置层之间的绝缘(即，电介质)膜(通常氧化物层)。通常，装置层的厚度介于0.01到20微米之间，例如厚度介于0.05到20微米之间。厚膜装置层可具有介于约1.5微米到约20微米之间的装置层厚度。薄膜装置层可具有介于约0.01微米到约0.20微米之间的厚度。一般来说，通过将两个晶片呈紧密接触放置，借此起始通过范德华力的接合、氢键结或所述两者，接着进行热处理以加强接合，而产生复合层结构，例如绝缘层上硅(SOI)、蓝宝石上硅(SOS)及石英上硅。退火可将末端硅醇基转化为两个界面之间的硅氧烷键，借此加强接合。

在热退火之后，接合结构经历进一步处理以移除施体晶片的大部分以实现层转移。举例来说，可使用晶片薄化技术(例如蚀刻或研磨)，其通常被称为接合及蚀刻SOI(即，BESOI)或接合及研磨SOI(即，BGSOI)，其中硅晶片经束缚于处置晶片且接着被缓慢蚀除，直到仅保留处置晶片上的薄硅层。例如，参见第5,189,500号美国专利，所述专利的揭示内容宛如完整阐述那样以引用的方式并入本文中。此方法是耗时且昂贵的，浪费衬底中的一者且对于薄于几微米的层通常不具有合适厚度均匀性。

实现层转移的另一常用方法利用氢植入，接着进行热诱发的层分裂。将微粒(原子或离子化原子，例如，氢原子或氢原子及氦原子的组合)植入在施体晶片的前表面下方的指定深度处。所植入微粒在施体晶片中于微粒被植入的指定深度处形成劈裂面。清洁施体晶片的表面以移除在植入过程期间沉积于晶片上的有机化合物或其它污染物，例如硼化合物及任何其它微粒物质。

接着，通过亲水接合过程将施体晶片的前表面接合到处置晶片以形成接合晶片。在接合之前，通过将晶片的表面暴露于含有(举例来说)氧或氮的等离子体而活化施体晶片及/或处置晶片。暴露于等离子体在通常被称为表面活化的过程中改质表面的结构，所述活化过程使施体水及处置晶片中的一或两者的表面呈现亲水性。可通过湿处理(例如SC1清洁)额外地使晶片的表面化学活化。湿处理及等离子体活化可以任一顺序发生，或晶片可能经受仅一个处理。接着，将晶片按压在一起，且在其间形成接合。归因于范德华力，此接合相对较弱，且必须在进一步处理可能发生之前被加强。