在处理晶片中具有高电阻率区域的绝缘体上硅结构及制造此类结构的方法技术

公开了在绝缘体上硅结构的处理晶片中具有高电阻率区域的绝缘体上硅结构。还提供了用于制造此类绝缘体上硅结构的方法。示例性方法包括产生处理晶片的非均匀热施主分布和/或修改掺杂剂分布以在处理晶片中产生新的电阻率分布。这些方法可以包括一个或多个SOI制造步骤或电子器件（例如，RF器件）制造步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】公开了在绝缘体上硅结构的处理晶片中具有高电阻率区域的绝缘体上硅结构。还提供了用于制造此类绝缘体上硅结构的方法。示例性方法包括产生处理晶片的非均匀热施主分布和/或修改掺杂剂分布以在处理晶片中产生新的电阻率分布。这些方法可以包括一个或多个SOI制造步骤或电子器件（例如，RF器件）制造步骤。【专利说明】对相关申请的交叉引用本申请要求2011年3月16日提交的编号为61/453，409的美国临时专利申请和2011年10月11日提交的编号为61/545，891的美国临时专利申请的优先权，这两个申请通过引用的方式并入于此。
本专利技术的领域涉及绝缘体上硅结构，更具体地说，涉及在绝缘体上硅结构的处理晶片(handle wafer)中具有高电阻率区域的绝缘体上娃结构。本专利技术还涉及用于制造此类绝缘体上硅结构的方法。
技术介绍
已经发现高电阻率硅据非常适合于射频(“RF”)应用。具体而言，已经发现高电阻率硅可以减少RF功率损耗，这有益于RF系统的有源和无源元件并且已经发现能够改善隔离属性。具有高电阻率处理晶片的绝缘体上硅结构(“SOI结构”)的特征在于相对于高电阻率体硅晶片而言提高了产量和器件性能。此类SOI结构适用于大量RF应用。例如，具有高电阻率处理晶片的SOI结构可用于在同一芯片上具有数字逻辑和存储器的高性能RF电路，如Fiorenza等人所发表的“RFPower Performance of an LDMOSFET on High-Resistivity SOI，，, IEEE Electron DeviceLetters, Vol.26，N0.1 (2005)。建立在高电阻率SOI结构上的LDMOSFET广泛用于例如包括蜂窝电话、无线LAN、固定式无线和抗辐射应用等的集成RF功率应用。建立在高电阻率衬底上的SOI结构可以使用由锭制造的处理晶片形成，所述锭通过所谓的丘克拉斯基(Czochralski)法从硅熔体(其中的杂质可进行反掺杂以增加电阻率)提拉而成。但是很难可靠地制造此类处理晶片，因为多晶硅熔体和/或坩埚等中的微量掺杂剂杂质可使电阻率明显偏离目标值，并且熔体中的掺杂剂杂质浓度随着晶体提拉而变化，因为大多数掺杂剂杂质的分凝系数不一致。而且，丘克拉斯基法生长的硅可以具有相对较高的间隙氧浓度。在特定的器件处理步骤期间，该氧可以聚集并形成影响晶片电阻率的热施主。此外，高电阻率处理晶片容易在介电层(例如，掩埋氧化物层)附近形成表面反型层。通常不宜使用阻止衬底表面反型的方法(例如，损害界面或在界面上使用多晶硅层)，因为这些方法的成本较高，并且会增加SOI制造处理的复杂度。持续需要在用于RF应用时，尤其是在用于高性能RF电路时，表现出提高的可靠性和产量的SOI结构。也持续需要用于制备此类SOI结构的方法，尤其是允许以可靠和经济的方式制造此类结构的方法。
技术实现思路
本专利技术的一方面涉及一种用于制备绝缘体上硅结构的方法，所述绝缘体上硅结构包括处理晶片、硅器件层、在所述处理晶片与所述硅器件层之间的介电层。所述处理晶片具有轴、半径、前表面、后表面和沿轴方向从所述前表面延伸到所述后表面的外周边缘。所述处理晶片的所述前表面形成与所述介电层的界面。所述处理-介电界面和后表面垂直于所述轴。所述处理晶片进一步包括沿所述轴方向从所述处理-介电界面朝着所述后表面延伸深度Dsl的表面层。所述表面层包括高电阻率区域。所述处理晶片包括从所述表面层朝着所述后表面延伸的体层。所述处理晶片具有电阻率峰值存在于所述高电阻率区域中的电阻率分布，所述电阻率从所述电阻率峰值朝着所述体层大致减少。所述方法包括选择具有给定掺杂剂浓度和间隙氧浓度的处理晶片。所述处理晶片掺杂第一类型掺杂剂，所述第一类型掺杂剂为P型或η型掺杂剂。通过以下步骤中的至少一项在所述处理晶片的所述表面层中形成高电阻率区域:(I)将氧扩散入或扩散出所述处理晶片以在所述处理晶片中形成非均匀氧分布并且对具有非均匀氧分布的所述晶片进行退火以形成非均匀热施主分布；以及(2)将所述处理晶片的所述表面层掺杂第二类型掺杂剂，所述第二类型掺杂剂为P型或η型掺杂剂并且其类型不同于所述第一类型。在供体晶片的至少一个表面和/或所述处理晶片的所述前表面上形成介电层。将供体晶片和所述处理晶片接合以形成接合晶片，其中所述供体晶片和处理晶片通过所述介电层沿所述轴分离。所述介电层形成所述供体晶片与介电层之间的供体-介电界面以及所述介电层与所述处理晶片的前表面之间的处理-介电界面。所述接合晶片包括位于所述供体-介电界面、所述处理-介电界面之处，或者位于这两个界面之间的所述介电层中的接合界面。从所述接合晶片中去除所述供体晶片的一部分，以使硅层保持与所述介电层的接合以形成绝缘体上硅结构。本专利技术的另一方面涉及一种绝缘体上硅结构，其包括处理晶片、硅器件层、在所述处理晶片与所述硅器件层之间的介电层。所述处理晶片形成与所述介电层的界面并具有轴、半径、后表面和沿轴方向从所述处理-介电界面延伸到所述后表面的外周边缘。所述处理-介电界面和后表面垂直于所述轴。所述处理晶片包括沿所述轴方向从所述处理-介电界面朝着所述后表面延伸深度Dsl的表面层。所述表面层包括高电阻率区域。所述处理晶片包括从所述表面层朝着所述后表面延伸的体层。所述处理晶片具有电阻率峰值Rpeak存在于所述高电阻率区域中的电阻率分布，所述电阻率从所述电阻率峰值朝着所述处理-介电界面大致减少以及从所述电阻率峰值朝着所述体层大致减少。所述电阻率峰值在离所述界面至少0.Ιμπι处出现。本专利技术的另一方面涉及一种绝缘体上硅结构，其包括处理晶片、硅器件层、在所述处理晶片与所述硅器件层之间的介电层。所述处理晶片形成与所述介电层的界面并具有轴、半径、后表面和沿轴方向从所述处理-介电界面延伸到所述后表面的外周边缘。所述处理-介电界面和后表面垂直于所述轴。所述处理晶片包括沿所述轴方向从所述处理-介电界面朝着所述后表面延伸深度Dsl的表面层。所述表面层包括高电阻率区域。所述处理晶片包括从所述表面层朝着所述后表面延伸的体层，所述体层具有平均电阻率Rbulk。所述高电阻率区域具有遍布所述高电阻率区域并且超过所述体层电阻率Rbulk至少约50%的电阻率，所述高电阻率区域具有沿所述轴方向测量的至少约I μ m的厚度D_。本专利技术的另一方面涉及一种绝缘体上硅结构，其包括处理晶片、硅器件层、在所述处理晶片与所述硅器件层之间的介电层。所述处理晶片形成与所述介电层的界面并具有轴、半径、后表面和沿轴方向从所述处理-介电界面延伸到所述后表面的外周边缘。所述处理-介电界面和后表面垂直于所述轴。表面层沿所述轴方向从所述处理-介电界面朝着所述后表面延伸深度Dsl。所述表面层中具有p-n结。所述处理晶片包括从所述表面层朝着所述后表面延伸的体层。所述处理晶片包括第一类型掺杂剂，所述第一类型掺杂剂为P型或η型掺杂剂。所述处理晶片还包括第二类型掺杂剂，所述第二类型掺杂剂为P型或η型掺杂剂并且其类型不同于所述第一类型。所述第二类型掺杂剂在所述处理晶片的表面处或附近具有峰值浓度。所述前表面处的所述第二类型掺杂剂的浓度超过所述处理晶片中所述第一类型掺杂剂的平均浓度。所述第二类型掺杂剂的浓度从所述处理晶片的所述前表面朝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·L·利伯特，L·斐，R·W·斯坦德利，
申请(专利权)人：MEMC电子材料有限公司，
类型：
国别省市：