一种含电荷捕获层的复合基底、复合薄膜及其制备方法技术

本申请提供了一种含电荷捕获层的复合基底、复合薄膜及其制备方法，属于半导体元件制备领域。通过在衬底基板上制备缺陷层，对缺陷层进行离子注入掺杂或界面热扩散掺杂，然后对掺杂处理后的缺陷层进行部分氧化后，掺杂有离子的缺陷层的部分被氧化为电荷捕获层，未掺杂有离子的缺陷层的部分被氧化为隔离层，形成复合基底；并基于离子注入法对薄膜基体的工艺面进行注入离子得到薄膜基体注入片，将薄膜基体注入片与复合基底的电荷捕获层进行键合形成键合体，对键合体进行热处理，使键合体的薄膜层转移至复合基底上形成复合薄膜。本发明专利技术的复合薄膜在隔离层和薄膜层之间增加了用于捕获界面电荷的电荷捕获层，可降低电荷对后续器件造成的影响。造成的影响。造成的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种含电荷捕获层的复合基底、复合薄膜及其制备方法


[0001]本申请属于半导体
，特别涉及一种含电荷捕获层的复合基底、复合薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着信息科技的高速发展以及人们对更高质量的向往和追求，薄膜材料由于满足了电子元器件向小型化、低功耗、高性能方向发展的要求，在当今半导体产业中成为越来越重要的材料。薄膜材料主要包含最上方的有源层、中间的绝缘介质层和半导体衬底。
[0003]当绝缘介质层与半导体材料接触时，界面上会由于缺陷能级的存在吸引附近半导体材料中的载流子在界面附近集中，产生表面寄生电导效应(ParasiticSurface Conductance,PSC)。这种效应会对一些元器件的最终性能带来恶劣的影响，如金属
‑
氧化物
‑
半导体(Metal Oxide Semiconductor,MOS)器件中电学性能稳定性，一些射频器件如放大器，滤波器，调制器等的射频损耗。
[0004]现有技术的解决方案是在半导体衬底和绝缘层之间引入一个富含载流子陷阱的膜层，用于捕获集中的载流子，抑制PSC效应。但是，其存在以下问题：在有源层与中间的绝缘介质层的界面上也会存在游离的电荷，而电荷的存在会对后续的器件带来一些不良的影响。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术所要解决的第一技术问题是提供一种含电荷捕获层的复合基底，并利用复合基底制备得到复合薄膜；本专利技术所要解决的第二技术问题是提供该复合基底、复合薄膜的制备方法；本专利技术所要解决的第三技术问题是提供该复合基底、复合薄膜在制备电子元器件中的应用。
[0006]为解决上述问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]第一方面，一种含电荷捕获层的复合基底，依次包括：衬底基板、缺陷层、隔离层和电荷捕获层；所述电荷捕获层是对缺陷层的上表面进行离子注入掺杂或界面热扩散掺杂，然后对掺杂处理后的缺陷层进行部分氧化后制得。
[0008]作为本专利技术的一种优选，对掺杂处理后的缺陷层进行部分氧化后，掺杂有离子的缺陷层的部分被氧化为电荷捕获层，未掺杂有离子的缺陷层的部分被氧化为隔离层。
[0009]作为本专利技术的一种优选，掺杂的深度控制在1～10nm。
[0010]作为本专利技术的一种优选，离子注入掺杂的方式为：使用Ge
+
和/或P
5+
进行离子注入掺杂；离子注入的剂量≤1
×
10
14
ions/cm2，离子注入的能量为20～30kev，在离子注入掺杂后，使用RCA清洗，SCA1清洗液收尾。
[0011]作为本专利技术的一种优选，界面热扩散掺杂的方式为：将缺陷层的上表面与Ge片进行贴片键合，在真空或惰性气氛条件下通过界面热扩散退火达到键合，退火后清洗剥离Ge片并干燥。
[0012]作为本专利技术的一种优选，将缺陷层的上表面与Ge片进行贴片键合，在He(正压0.1pa)氛围下，正压为0.1pa，于放电等离子体烧结炉内400～600℃热扩散退火10～14h，退火后使用RCA清洗剥离Ge片，SCA1清洗液收尾，离心力甩干。
[0013]作为本专利技术的一种优选，于放电等离子体烧结炉内500℃热扩散退火12h。
[0014]第二方面，一种含电荷捕获层的复合薄膜，包括复合基底以及复合于复合基底的隔离层上的薄膜层。
[0015]作为本专利技术的一种优选，电荷捕获层用于捕获隔离层与薄膜层界面间的电荷。
[0016]第三方面，一种制备含电荷捕获层的复合薄膜的方法，包括以下步骤：
[0017]S1、准备衬底基板和薄膜基体；
[0018]S2、在衬底基板上制备缺陷层，缺陷层采用在衬底基板上沉积制备或采用腐蚀法腐蚀衬底基板或采用注入法注入衬底基板产生注入损伤，形成缺陷层，对缺陷层的上表面进行离子注入掺杂或界面热扩散掺杂，然后对掺杂处理后的缺陷层进行部分氧化后，掺杂有离子的缺陷层的部分被氧化为电荷捕获层，未掺杂有离子的缺陷层的部分被氧化为隔离层，形成复合基底；
[0019]S3、基于离子注入法对薄膜基体的工艺面进行注入离子得到薄膜基体注入片，所述薄膜基体注入片依次包括薄膜层、注入层和余质层；
[0020]S4、将薄膜基体注入片与复合基底的电荷捕获层进行键合形成键合体，对所述键合体进行热处理，使所述余质层沿所述注入层由键合体剥离，将所述薄膜层转移至所述复合基底上形成复合薄膜。
[0021]在本实例中，衬底基板的材料可以为现有技术中任意一种能够用作衬底基板的材料，不做特别限定，可以根据实际需要而具体选择，例如，可以为硅、蓝宝石、石英、碳化硅、氮化硅、铌酸锂、钽酸锂、石英玻璃。
[0022]在本实例中，薄膜基体是指具有一定厚度的，用于得到薄膜层的基础材料。薄膜基体的材料可以为现有技术中任意一种能够用作薄膜基体的材料，不做特别限定，可以根据实际需要而具体选择，例如，可以为铌酸锂晶体、钽酸锂晶体、砷化镓、硅、陶瓷、四硼酸锂、砷化镓、磷酸钛氧钾、磷酸钛氧铷晶体或石英。
[0023]作为本专利技术的一种优选，缺陷层的材料选自多晶或者非晶的碳化硅层、硅层、氮化硅层或多晶锗中的至少一种。
[0024]作为本专利技术的一种优选，对衬底基板采用沉积法沉积缺陷层材料，例如，采用沉积法沉积多晶硅、采用沉积法沉积多晶碳化硅、采用沉积法沉积多晶锗，形成多晶缺陷层。
[0025]作为本专利技术的一种优选，对衬底基板采用腐蚀法腐蚀衬底晶圆或采用注入法注入衬底晶圆产生注入损伤，形成非晶硅缺陷层。
[0026]由于缺陷层中存在一定密度的晶格缺陷，能够捕获隔离层与衬底基板之间的载流子，避免这些载流子引起隔离层与衬底基板界面处的载流子聚集，降低复合薄膜的损耗。
[0027]作为本专利技术的一种优选，缺陷层的厚度为300nm～5000nm。
[0028]作为本专利技术的一种优选，制备隔离层的方法可以为热氧化法，当缺陷层为多晶硅层，对多晶硅层进行氧化时，隔离层为二氧化硅。
[0029]作为本专利技术的一种优选，对多晶硅层进行氧化处理，其中，多晶硅层中远离衬底的一侧被氧化形成二氧化硅层，多晶硅层中靠近衬底的一侧未被氧化；多晶硅层中掺杂离子
的部分被氧化成掺杂二氧化硅层即电荷捕获层。
[0030]作为本专利技术的一种优选，氧化的温度为900～1000℃。
[0031]作为本专利技术的一种优选，隔离层的厚度为200nm～3000nm。
[0032]在本实例中，在基于离子注入法对薄膜基体的工艺面进行注入离子得到薄膜基体注入片时，对离子注入的方式不做特别限定，可以使用现有技术中任意一种离子注入的方式。
[0033]作为本专利技术的一种优选，所注入的离子为通过热处理能够生成气体的离子。
[0034]作为本专利技术的一种优选，所注入的离子选自氢离子、氦离子、氮离子、氧离子、氩离子中的一种，优选氢离子或氦离子。
[0035]作为本专利技术的一种优选，所注入的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含电荷捕获层的复合基底，其特征在于，依次包括：衬底基板、缺陷层、隔离层和电荷捕获层；所述电荷捕获层是对缺陷层的上表面进行离子注入掺杂或界面热扩散掺杂，然后对掺杂处理后的缺陷层进行部分氧化后制得。2.根据权利要求1所述的含电荷捕获层的复合基底，其特征在于，对掺杂处理后的缺陷层进行部分氧化后，掺杂有离子的缺陷层的部分被氧化为电荷捕获层，未掺杂有离子的缺陷层的部分被氧化为隔离层。3.根据权利要求1所述的含电荷捕获层的复合基底，其特征在于，所述离子注入掺杂的方式为：使用Ge
+
和/或P
5+
进行离子注入掺杂；所述离子注入的剂量≤1
×
10
14
ions/cm2，离子注入的能量为20～30kev。4.根据权利要求1所述的含电荷捕获层的复合基底，其特征在于，所述界面热扩散掺杂的方式为：将缺陷层的上表面与Ge片进行贴片键合，在真空或惰性气氛条件下通过界面热扩散退火达到键合，退火后清洗剥离Ge片并干燥。5.一种含电荷捕获层的复合薄膜，其特征在于，包括权利要求1所述的复合基底以及复合于基底的电荷捕获层上的薄膜层。6.根据权利要求5所述的含电荷捕获层的复合薄膜，其特征在于，电荷捕获层用于捕获隔离层与薄膜层界面间的电荷。7.一种制备权利要求5所述的含电荷捕获层的复合薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、准备衬底基板和薄膜基体；S2、在衬底基板上...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金翠，连坤，陈明珠，张涛，董玉爽，
申请(专利权)人：济南晶正电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：