SOI的制造方法与流程

本发明涉及soi技术领域，具体而言，涉及一种soi的制造方法。

背景技术：

目前，随着硅材料加工技术的不断发展，人们对晶片的加工质量已越来越重视。

在相关技术中，制造soi(silicon-on-insulator，绝缘衬底上的硅)时，通常采用键合方式来实现，即在两硅片之中，至少在其中一方形成氧化层，并在室温下将两硅片贴合，形成键合体，但由于键合面的边缘键合力差，使得在进行后续工艺时，易造成硅片边缘撕裂或崩裂，甚至导致soi报废，降低了soi的成品率。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的第一方面提出一种soi的制造方法。

有鉴于此，本发明的第一方面提供了一种soi的制造方法，包括：氧化第一硅片的第一表面，以在第一硅片上形成第一氧化层；将第二硅片与第一氧化层相贴合，并键合第一硅片和第二硅片，以得到键合片；将键合片退火，退火温度为第一温度，退火时长为第一时长；氧化键合片，以在第一氧化层周向上形成第二氧化层；对键合片进行倒角；抛光键合片至预设厚度，以得到soi。

本发明速提供的soi的制造方法，在第一硅片与第二硅片键合后得到键合片，第一氧化层位于第一硅片和第二硅片之间，将键合片氧化，进而在第一氧化层的四周形成第二氧化层，使得第一硅片和第二硅片之间未键合的部分被第二氧化层填充，进而增加了第一硅片和第二硅片之间的键合力，避免键合片的边缘撕裂或崩裂，减少了废品数量，提升了soi的成品率；并且由于第二氧化层可支撑第一硅片和第二硅片，使得抛光裂片后的键合片时，抛光面受力更加均匀，确保抛光面更加平整，进而获得高品质的soi。

另外，本发明提供的上述技术方案中的soi的制造方法还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，优选地，氧化键合片时，温度为第二温度；氧化键合片时，氧气流量为第一流量，氢气的流量为第二流量。

在该技术方案中，在第二温度下，向氧化设备内通入流量为第一流量的氧气和流量为第二流量氢气，确保氧化键合片时，可在第一硅片与第二硅片之间形成合适宽度的第二氧化层，进而提升第一硅片与第二硅片之间的键合力。

在上述任一技术方案中，优选地，第二温度大于等于1000℃，并且小于等于1400℃；第一流量大于等于5slm(升每分钟)，并且小于等于10slm；第二流量大于等于5slm，并且小于等于20slm。

在上述任一技术方案中，优选地，第二氧化层的厚度大于等于20000a(硅原子直径)；第二氧化层的宽度大于等于0.3mm。

在该技术方案中，第二温度为1000℃至1400℃，第一流量为5slm至10slm，第二流量为5slm至20slm，该氧化参数可确保在第一硅片和第二硅片之间形成厚度大于等于20000a，宽度大于等于0.3mm的第二氧化层，进而确保第一硅片与第二硅片之间的键合力。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施例的soi的制造方法的流程图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的氧化后的第一硅片结构示意图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的第一硅片与第二硅片键合后的结构示意图；

图4示出了根据本发明的一个实施例的再次氧化后的键合片结构示意图；

图5为图4所示根据本发明的一个实施例的再次氧化后的键合片在a处的局部放大图；

图6示出了根据本发明的一个实施例的soi的结构示意图；

其中，图2至图6中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1第一硅片，2第一氧化层，3第二硅片，4第二氧化层。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图6描述根据本发明一些实施例所述soi的制造方法。

在本发明第一方面实施例中，如图1所示，本发明提供了一种soi的制造方法，包括：

步骤102，如图2所示，氧化第一硅片1的第一表面，以在第一硅片1上形成第一氧化层2；

步骤104，如图3所示，将第二硅片3与第一氧化层2相贴合，并键合第一硅片1和第二硅片3，以得到键合片；

步骤106，将键合片退火，退火温度为第一温度，退火时长为第一时长；

步骤108，如图4和图5所示，氧化键合片，以在第一氧化层2周向上形成第二氧化层4；

步骤110，对键合片进行倒角；

步骤112，如图6所示，抛光键合片至预设厚度，以得到soi。

在该实施例中，第一硅片1与第二硅片3键合后得到键合片，第一氧化层2位于第一硅片1和第二硅片3之间，将键合片氧化，进而在第一氧化层2的四周形成第二氧化层4，使得第一硅片1和第二硅片3之间未键合的部分被第二氧化层4填充，进而增加了第一硅片1和第二硅片3之间的键合力，避免键合片的边缘撕裂或崩裂，减少了废品数量，提升了soi的成品率；并且由于第二氧化层4可支撑第一硅片1和第二硅片3，使得抛光裂片后的键合片时，抛光面受力更加均匀，确保抛光面更加平整，进而获得高品质的soi。

具体地，步骤102所采用的的热氧化工艺参数包括：

氧化温度：1000℃～1400℃；

氧气气体流量：5～10slm；

氢气气体流量：5-20slm；

氧化膜厚＜1000a。

具体地，步骤106和步骤108具体为，将第一硅片1和第二硅片3在低位条件下，利用等离子激活技术进行预键合，再使用低温退火技术使oh键脱水，完成低温键合。键合后边缘未键合区域需小于等于1.2mm。

其中，预键合具体包括：在真空度＜1torr的真空条件下采用等离子激活技术对表面进行5s-20s的处理以增强键合时预键合力，进行预键合使第一硅片1与第二硅片3贴合在一起。

低温退火具体包括：从室温以5-10℃/min的速率升至200-300℃的恒定温度，在此温度下维持6-10小时退火。

具体地，对键合片进行倒角具体包括：采用倒角机使用砂轮目数500～2000，得到倒角宽幅2mm，深幅-50mm。进一步减小第一硅片1与第二硅片3之间的未键合区域。

具体地，抛光键合片至预设厚度包括：使用砂轮目数300～10000，得到平整度ttv<1um，sfqr<0.3um，表面粗糙度rms<0.5nm的soi。

具体地，传统工艺制造soi的成品率在80％左右，而通过该soi的制造方法制造出的soi的成品率在98％以上。

在本发明的一个实施例中，优选地，氧化键合片时，温度为第二温度；氧化键合片时，氧气流量为第一流量，氢气的流量为第二流量。

在该技术方案中，在第二温度下，向氧化设备内通入流量为第一流量的氧气和流量为第二流量氢气，确保氧化键合片时，可在第一硅片1与第二硅片3之间形成合适宽度的第二氧化层4，进而提升第一硅片1与第二硅片3之间的键合力。

在本发明的一个实施例中，优选地，第二温度大于等于1000℃，并且小于等于1400℃；第一流量大于等于5slm(升每分钟)，并且小于等于10slm；第二流量大于等于5slm，并且小于等于20slm。

在本发明的一个实施例中，优选地，第二氧化层4的厚度大于等于20000a(硅原子直径)；第二氧化层4的宽度大于等于0.3mm。

在该技术方案中，如图4和图5所示，第二温度为1000℃至1400℃，第一流量为5slm至10slm，第二流量为5slm至20slm，该氧化参数可确保在第一硅片1和第二硅片3之间形成厚度大于等于20000a，宽度b大于等于0.3mm的第二氧化层4，进而确保第一硅片1与第二硅片3之间的键合力。

具体地，第一硅片1和第二硅片3键合后，第一硅片1和第二硅片3的边缘会具有一定的间隙，间隙宽度小于等于1.2mm，对键合片再次氧化，进而在间隙内再次形成第二氧化层4，第二氧化层4可填充部分间隙，使得第一硅片1和第二硅片3的边缘通过第二氧化层4粘合，减少第一硅片1和第二硅片3边缘未键合的区域，进而增加了第一硅片1和第二硅片3之间的键合力。第二氧化层4的宽度大于等于0.3mm，确保第一硅片1和第二硅片3之间的间隙的宽度小于等于0.9mm。

在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。