用于互补双极工艺的全介质隔离SOI材料片的制造方法技术

一种用于互补双极工艺的全介质隔离SOI材料片的制造方法，步骤包括在单晶硅片一上制作N型埋层和P型埋层；在单晶硅片一上进行深槽刻蚀、牺牲层氧化、沟阻氧化、淀积填槽多晶硅及CMP多晶硅，形成介质隔离区；在单晶硅片二上生长埋氧层；对已形成介质隔离区的所述单晶硅圆片一与已形成埋氧层的所述单晶硅圆片二进行正面硅硅键合，形成SOI硅材料片；对单晶硅片一那面的衬底进行减薄、CMP精抛光，最终形成所述的用于互补双极工艺的全介质隔离SOI材料片。本发明专利技术方法具有制作成本低、有源层缺陷少、有源层参数一致性好、无图形漂移等特点，可广泛用于全介质隔离互补双极工艺的制造领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于互补双极工艺的全介质隔离SOI材料片的制造方法，应用于互补双极工艺的半导体制造领域。
技术介绍
互补双极工艺是应用最为广泛的半导体制造工艺之一，用于互补双极工艺的常规介质隔离SOI材料片的制造方法是:在SOI片上先制作N型埋层和P型埋层，然后再生长N型或P型外延层来制作。首先，外延层的质量受埋层掺杂浓度和衬底材料自身的缺陷密度影响很大，容易出现层错和滑移线，且在外延后埋层图形容易出现较大的漂移；其次，外延过程中的自掺杂效应会导致片内和片间外延层厚度及电阻率分布存在差异，从而引起使用该方法制作的材料片所制造的电路或器件参数离散性大(如CE击穿电压)；再次，N型外延或P型外延的设备成本和工艺成本均比较高。专利文献1(专利号:200910190948.7)“浅结互补双极晶体管的制造方法”，提出了通过硅/硅键合、减薄抛光方法形成SOI材料片，再在SOI材料片上通过深槽刻蚀、多晶硅回填制作深槽介质隔离加浅隔离墙，结合具有浅结多晶硅发射极的纵向NPN管与纵向PNP管兼容的互补双极工艺，制作所述的浅结互补双极晶体管。该方法制作出的SOI材料片由于需要高温工艺，如1150°C的外延生长，因此其存在层错和滑移线等缺陷，埋层图形在外延后容易出现图形漂移，使外延厚度和电阻率在片间和片内都存在较大差异。专利文献2 (专利号:200510052287.3) “高压大功率低压差线性集成稳压电源电路的制造方法”，提出了首先利用硅/硅键合、减薄抛光技术方法获得所需要的SOI片，然后在SOI材料片上通过深槽刻蚀、多晶硅回填的介质隔离技术方法结合纵向PNP与纵向NPN兼容的双极工艺进行所述的高压大功率低压差线性集成稳压电源电路的制造。该方法制作的SOI材料片由于需要在已经键合好的SOI片上再生长外延，其有源层存在层错和滑移线、有源层参数一致性差、外延后图形漂移等缺点，且其制作工艺较复杂、成本较高。
技术实现思路
为了克服上述
技术介绍
制作的SOI材料片有源层存在层错和滑移线、有源层参数一致性差、外延后图形漂移的问题，本专利技术提出了一种用于互补双极工艺的全介质隔离SOI材料片的制造方法，实现制作成本低、有源层缺陷少、有源层参数一致性好、无图形漂移的全介质隔离SOI材料片的目的。为了实现上述目的，本专利技术的一种用于互补双极工艺的全介质隔离SOI材料片的制造方法，其特征在于，该方法步骤为:(I)在单晶硅片一上制作N型埋层和P型埋层；(2)在形成N型埋层和P型埋层的单晶硅片一上进行深槽刻蚀、牺牲层氧化、沟阻氧化、淀积填槽多晶硅及CMP多晶硅，形成介质隔离区；(3)在单晶硅片二上生长埋氧层；(4)对已形成介质隔离区的所述单晶硅圆片一与已形成埋氧层的所述单晶硅圆片二进行正面硅硅键合，形成SOI硅材料片；(5)在所述SOI硅材料片上，对其单晶硅片一那面的衬底进行减薄、CMP精抛光，最终形成所述用于互补双极工艺的全介质隔离SOI材料片。所述在单晶硅片一上制作N型埋层和P型埋层的步骤为:对单晶硅片一进行RCA清洗，制作圆片的零层对位标记，生长薄氧化层，注入形成P型埋层和P型埋层，退火。所述在形成N型埋层和P型埋层的硅片一上进行深槽刻蚀、牺牲层氧化、沟阻氧化、淀积填槽多晶硅及CMP多晶硅的步骤为:光刻出介质隔离槽区，干法腐蚀二氧化硅，干法腐蚀硅，形成深槽，去胶，RCA清洗，牺牲层氧化，2:1HF漂牺牲层30秒，RCA清洗，沟阻氧化生长，LPCVD工艺淀积填槽多晶硅层，多晶硅层厚度> 2 μ m,填槽多晶硅CMP平坦化，最终把多晶硅表面抛成镜面，形成介质隔离区。所述在单晶硅 片二上生长埋氧层的步骤为:对单晶硅片二进行RCA清洗，氧化，形成埋氧层。所述对已形成介质隔离区的所述单晶硅圆片一与已形成埋氧层的所述单晶硅圆片二进行正面硅硅键合的步骤为:对单晶硅片一和单晶硅片二，RCA清洗，预键合，用红外设备检查是否存在空洞，在O2或N2的环境中，经过3.5 4.5小时在1050± 10°C下的处理，形成娃材料片SOI片。所述在所述SOI硅材料片上，对其单晶硅片一那面的衬底进行减薄、CMP精抛光的步骤为:对SOI片进行RCA清洗，对单晶硅片一那面进行减薄，预留所需的有源外延层厚度，其厚度由互补双极工艺器件参数的不同要求而决定，有源外延层厚度的检测，CMP精抛光，达到镜面，RCA清洗，检测硅片的最终厚度，最终形成所述的用于互补双极工艺的全介质隔离SOI材料片。有益效果本专利技术的一种互补双极工艺的全介质隔离SOI材料片的制造方法,具有以下优占-^ \\\.I)由于常规制造方法中的1150°C的高温外延工艺，会带来有源外延层的层错和滑移线等缺陷，而本专利技术的制造方法没有采用高温外延工艺，制作出的SOI材料片具有有源层缺陷少的特点。2)本专利技术的制造方法在所述SOI材料片制作完成之前，就完成了 N型埋层、P型埋层、和隔离槽的制作，且有源层为单晶硅材料，因此本专利技术方法的有源层参数，如有源层厚度、电阻率的一致性很好。3)由于本材料片的制作方法未使用昂贵的N型外延炉或P型外延炉，与专利文献2相比，省略了外延工序，因此本专利技术方法具有工艺简单、制作成本低的优点。本专利技术方法与专利文献1、文献2所述常规全介质隔离SOI材料片工艺方法的部分工艺参数的对比请见表I。由表I可以看出，本专利技术方法具有制作成本低、有源层缺陷少、有源层参数一致性好、无图形漂移等优点。表I本专利技术方法与常规全介质隔离SOI材料片制造方法的部分工艺参数的对比表权利要求1.一种用于互补双极工艺的全介质隔离SOI材料片的制造方法,其特征在于,该方法步骤为: (1)在单晶硅片一上制作N型埋层和P型埋层； (2)在形成N型埋层和P型埋层的单晶硅片一上进行深槽刻蚀、牺牲层氧化、沟阻氧化、淀积填槽多晶娃及CMP多晶娃,形成介质隔尚区； (3)在单晶硅片二上生长埋氧层； (4)对已形成介质隔离区的所述单晶硅圆片一与已形成埋氧层的所述单晶硅圆片二进行正面硅硅键合，形成SOI硅材料片； (5)在所述SOI娃材料片上，对其单晶娃片一那面的衬底进行减薄、CMP精抛光，最终形成所述用于互补双极工艺的全介质隔离SOI材料片。2.根据权利要求1所述的用于互补双极工艺的全介质隔离SOI材料片的制造方法，其特征在于:所述在单晶硅片一上制作N型埋层和P型埋层的步骤为:对单晶硅片一进行RCA清洗，制作圆片的零层对位标记，生长薄氧化层，注入形成P型埋层和P型埋层，退火。3.根据权利要求1所述的用于互补双极工艺的全介质隔离SOI材料片的制造方法，其特征在于:所述在形成N型埋层和P型埋层的硅片一上进行深槽刻蚀、牺牲层氧化、沟阻氧化、淀积填槽多晶硅及CMP多晶硅的步骤为:光刻出介质隔离槽区，干法腐蚀二氧化硅，干法腐蚀硅，形成深槽，去胶，RCA清洗，牺牲层氧化，2:1HF漂牺牲层30秒，RCA清洗，沟阻氧化生长，LPCVD工艺淀积填槽多晶硅层，多晶硅层厚度> 2 μ m,填槽多晶硅CMP平坦化，最终把多晶硅表面抛成镜面，形成介质隔离区。4.根据权利要求1所述的用于互补双极工艺的全介质隔离SOI材料片的制造方法，其特征在于:所述在单晶硅片二上生长埋氧层的步骤为:对单晶硅片二进行RCA清洗，氧化，形成埋氧层。5.根据权利要求1所述的用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于互补双极工艺的全介质隔离SOI材料片的制造方法，其特征在于，该方法步骤为：（1）在单晶硅片一上制作N型埋层和P型埋层；（2）在形成N型埋层和P型埋层的单晶硅片一上进行深槽刻蚀、牺牲层氧化、沟阻氧化、淀积填槽多晶硅及CMP多晶硅，形成介质隔离区；（3）在单晶硅片二上生长埋氧层；（4）对已形成介质隔离区的所述单晶硅圆片一与已形成埋氧层的所述单晶硅圆片二进行正面硅硅键合，形成SOI硅材料片；（5）在所述SOI硅材料片上，对其单晶硅片一那面的衬底进行减薄、CMP精抛光，最终形成所述用于互补双极工艺的全介质隔离SOI材料片。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐昭焕，税国华，胡刚毅，李儒章，王斌，张杨波，吴建，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十四研究所，
类型：发明
国别省市：