带有电荷陷阱和绝缘埋层的衬底及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种带有电荷陷阱和绝缘埋层的衬底及其制备方法。所述带有电荷陷阱和绝缘埋层的衬底，包括支撑层、支撑层表面的第一绝缘埋层以及第一绝缘埋层表面的器件层，在支撑层靠近第一绝缘埋层一侧的表面具有电荷陷阱层，所述电荷陷阱层具有俘获电荷的能力，并且所述支撑层和电荷陷阱层之间进一步包括第二绝缘埋层。本发明专利技术的优点在于，电荷陷阱层能够通过晶体内部的缺陷来俘获载流子，达到阻碍电荷流动的目的，提高寄生电路的阻抗，降低串扰的效果。而第二绝缘埋层的作用在于电学隔离衬支撑衬底与电荷陷阱层，防止电荷通过支撑衬底向环境中迁移，进一步加强了电荷陷阱层的电学特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体材料领域，尤其涉及一种带有电荷陷阱和绝缘埋层的衬底及其制备方法。
技术介绍
现有技术中典型的带有绝缘埋层的衬底结构包括三层，依次是支撑层，支撑层表面的绝缘层，以及绝缘层表面的器件层。如果将上述衬底用在射频领域，则对衬底的电学性质提出了更为苛刻的要求。射频信号在器件层中的传输会在支撑层中形成寄生电路，因而受到来自于支撑层的串扰。而且随着频率的升高，串扰的作用越来越明显。目前解决该问题的方式是使用高阻的衬底作为支撑层，高阻的支撑层能提高寄生电路的阻抗，降低串扰的效果。但是上述高阻的衬底却带来了表面寄生现象。通常情况下，绝缘层是二氧化硅，支撑层是轻掺的硅。但是在支撑层靠近绝缘层一侧的表面区域，受器件层中射频信号所产生的电场的影响，会形成一层较薄的反型层和累积层。因此，在支撑层和器件层之间会形成寄生电容。寄生电容会致使器件电路信号的损失。并且，支撑层靠近绝缘层一侧的表面区域的反型层仍然可以允许载流子流动，从而削弱了支撑层的高阻特性。因此，能够提供一种能够削弱器件层中的射频信号在支撑层中形成的寄生电路对器件层中的射频信号的影响，满足射频器件对衬底的电学性质的要求，是现有技术亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种带有电荷陷阱和绝缘埋层的衬底及其制备方法，能够削弱器件层中的射频信号在支撑层中形成的寄生电路对器件层中的射频信号的影响，满足射频器件对衬底的电学性质的要求。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种带有电荷陷阱和绝缘埋层的衬底，包括支撑层、支撑层表面的第一绝缘埋层以及第一绝缘埋层表面的器件层，在支撑层靠近第一绝缘埋层一侧的表面具有电荷陷阱层，所述电荷陷阱层具有俘获电荷的能力，并且所述支撑层和电荷陷阱层之间进一步包括第二绝缘埋层。可选的，所述电荷陷阱层是采用离子束轰击获得的。可选的，所述电荷陷阱层采用多晶材料。可选的，所述支撑层的材料为硅，所述第二绝缘埋层的材料为氮化硅，且厚度小于3nm。本专利技术进一步提供了一种带有电荷陷阱和绝缘埋层的衬底的制备方法，包括：提供支撑衬底；在支撑衬底表面形成第二绝缘埋层；在所述第二绝缘埋层表面形成电荷陷阱层；在所述电荷陷阱层表面形成第一绝缘埋层和器件层。可选的，在所述第二绝缘埋层表面形成电荷陷阱层，进一步是在所述第二绝缘埋层表面形成由多晶材料构成的电荷陷阱层。可选的，所述支撑层的材料为硅，形成第二绝缘埋层和电荷陷阱层的两个步骤进一步是：将支撑衬底置于外延反应炉中，通入氮气，在支撑衬底表面原位的形成一层氮化硅层；继续在所述外延反应炉中外延生长电荷陷阱层。可选的，在所述电荷陷阱层表面形成第一绝缘埋层和器件层的步骤进一步包括：提供一器件衬底；在所述支撑衬底的电荷陷阱层表面以及器件衬底的表面中的至少一个表面上形成第一绝缘埋层；以第一绝缘埋层为中间层，将支撑衬底和器件衬底键合在一起；减薄所述器件衬底形成器件层。本专利技术的优点在于，电荷陷阱层能够通过晶体内部的缺陷来俘获载流子，达到阻碍电荷流动的目的，提高寄生电路的阻抗，降低串扰的效果。而第二绝缘埋层的作用在于电学隔离衬支撑衬底与电荷陷阱层，防止电荷通过支撑衬底向环境中迁移，进一步加强了电荷陷阱层的电学特性。附图说明附图1所示是本专利技术所述具体实施方式的实施步骤示意图。附图2A至附图2G所示是本专利技术所述具体实施方式的工艺示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术提供的带有电荷陷阱和绝缘埋层的衬底及其制备方法的具体实施方式做详细说明。附图1所示是本具体实施方式的实施步骤示意图，包括：步骤S10，提供支撑衬底；步骤S11，在所述支撑衬底表面形成第二绝缘埋层；步骤S12，在所述第二绝缘埋层表面形成电荷陷阱层；步骤S13，提供一器件衬底；步骤S14，在所述支撑衬底的电荷陷阱层表面以及器件衬底的表面中的至少一个表面上形成第一绝缘埋层；步骤S15，以第一绝缘埋层为中间层，将支撑衬底和器件衬底键合在一起；步骤S16，减薄所述器件衬底形成器件层。附图2A至附图2G所示是本具体实施方式的工艺示意图。附图2A所示，并参考步骤S10，提供支撑衬底200。所述支撑衬底200可以是非掺杂的高阻衬底，也可以是具有掺杂元素的非高阻衬底。对于射频器件的应用，优选为高阻衬底。所述支撑衬底200的材料可以是单晶硅，也可以是其他常见的半导体材料。附图2B所示，并参考步骤S11，在所述支撑衬底200表面形成第二绝缘埋层212。所述第二绝缘埋层212的材料可以是包括氧化硅、氮化硅以及氮氧化硅在内的任意一种常见的绝缘材料。该层的作用在于电学隔离支撑衬底200与其余各层。因此该第二绝缘层212的厚度是一薄层，其厚度范围例如可以是小于3nm。第二绝缘层212可以采用快速热氧化法形成，因此可以进一步降低工艺时间。由于下一步骤中形成第二绝缘埋层通常是采用外延的方式，因此第二绝缘层212优选为氮化物层，尤其是氮化硅层。在采用硅衬底作为支撑衬底200的实施方式中，在外延之前通入氮气能够在支撑衬底200表面原位的形成一层氮化硅层，无需额外的设备且是原位生长，即节约了设备成本又节约了工艺时间。该原位生长的氮化硅层的厚度小于3nm，实际上很可能小于1nm。附图2C所示，并参考步骤S12，在所述第二绝缘埋层212表面形成电荷陷阱层230。所谓电荷陷阱是能够通过晶体内部的缺陷来俘获载流子，达到阻碍电荷流动的结构。在本具体实施方式中，电荷陷阱层203可以是由多晶材料构成，例如多晶硅等。多晶硅材料可以通过外延的方式获得，温度根据所需要的生长速率控制在600-1000℃，其厚度范围例如可以是0.8μm～2.5μm。由于第二绝缘埋层212的材料常见的是氧化物或氮化物，其是非晶态的，因此更有利于继续生长的材料是多晶态而不是单晶态。在另一具体实施方式中，也可以是采用离子束轰击的方法对所述支撑衬底200的表面进行轰击。离子束轰击能够破坏支撑衬底200原有的晶格结构，从而形成电荷陷阱。并且在采用离子束轰击之前，还可以在支撑衬底200的表面形成保护层(未图示)来保护表面不受损伤。所述保护层优选采用绝缘材料，例如氧化硅等，可以在后续作为第一绝缘埋层的一部分而无需在注入后去除。附图2D所示，并参考步骤S13，提供一器件衬底290。所述器件衬底290可以是非掺杂的高阻衬底，也可以是具有掺杂元素的非高阻衬底。对于射频器件的应用，优选为高阻衬底。所述器件衬底290的材料可以是单晶硅，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有电荷陷阱和绝缘埋层的衬底，包括支撑层、支撑层表面的第一绝缘埋层以及第一绝缘埋层表面的器件层，其特征在于，在支撑层靠近第一绝缘埋层一侧的表面具有电荷陷阱层，所述电荷陷阱层具有俘获电荷的能力，并且所述支撑层和电荷陷阱层之间进一步包括第二绝缘埋层。

【技术特征摘要】
1.一种带有电荷陷阱和绝缘埋层的衬底，包括支撑层、支撑层表面的第一绝
缘埋层以及第一绝缘埋层表面的器件层，其特征在于，在支撑层靠近第一
绝缘埋层一侧的表面具有电荷陷阱层，所述电荷陷阱层具有俘获电荷的能
力，并且所述支撑层和电荷陷阱层之间进一步包括第二绝缘埋层。
2.根据权利要求1所述的带有电荷陷阱和绝缘埋层的衬底，其特征在于，所
述电荷陷阱层是采用离子束轰击获得的。
3.根据权利要求1所述的带有电荷陷阱和绝缘埋层的衬底，其特征在于，所
述电荷陷阱层采用多晶材料。
4.根据权利要求1所述的带有电荷陷阱和绝缘埋层的衬底，其特征在于，所
述支撑层的材料为硅，所述第二绝缘埋层的材料为氮化硅，且厚度小于
3nm。
5.一种带有电荷陷阱和绝缘埋层的衬底的制备方法，其特征在于，包括：
提供支撑衬底；
在支撑衬底表面形成第二绝缘埋层；
在所述第二绝缘埋层表面形成电荷陷阱层；
在所述电荷陷阱层表面形成第一绝缘埋层和器件层。
6.根据权利要求5所述的带有电荷陷阱和绝缘埋层的衬底的制备方法，其特
征在于，在所述第二绝缘埋...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏星，叶斐，陈猛，陈国兴，
申请(专利权)人：上海新傲科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31