机械致单轴应变SOI晶圆的制作方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102437085102437085B(45)授权公告日2014.12.10(21)申请号201110361512.7审查员王亮(22)申请日2011.11.16(73)专利权人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号(72)发明人戴显英张鹤鸣郝跃王琳宁静李志王晓晨查冬付毅初(51)Int.Cl.H01L21/762(2006.01)(56)对比文件CN101202288A,2008.06.18,全文.肖哲.晶圆级机械致单轴应变Si技术研究.《中国优秀硕士学位论文全文数据库》.2010,(第11期),第39-62.权权利要求书1页利要求书1页说明书6页说明书6页附图4页附图4页(54)发明名称机械致单轴应变SOI晶圆的制作方法(57)摘要本发明公开了一种机械致单轴应变SOI晶圆的制作方法，包括以下步骤：1)SOI晶圆顶层Si层面向上或向下放置在弧形弯曲台上；2)两根圆柱形不锈钢压杆分别水平放置在SOI晶圆两端，距SOI晶圆边缘1cm；3)缓慢旋动连接压杆的螺帽，使SOI晶圆沿弧形台面逐渐弯曲，直至SOI晶圆完全与弧形台面贴合；4)载有SOI晶圆的弧形弯曲台放置在退火炉中进行退火；5)退火结束后缓慢降温至室温，取出载有SOI晶圆片的弧形弯曲台；6)旋动连接压杆的螺帽，将压杆缓慢提升，直至弯曲的SOI晶圆回复原状。本发明具有如下优点：1)应变效果好；2)表面粗糙度小；3)表面缺陷少；4)热性能良好；5)电学性能高；6)成品率高；7)退火温度范围大；8)制作工艺简单；9)制作设备少且可自制；10)制作成本低；11)原料易得。CN102437085BCN10243785BCN102437085B权利要求书1/1页1.一种机械致单轴应变SOI晶圆的制作方法，其特征在于以成品的SOI晶圆为原料，仅有机械弯曲与热退火两道工艺过程，只采用弯曲台和退火炉两台设备，包括以下步骤：1)SOI晶圆顶层Si层面向上或向下放置在弧形弯曲台上，其最小曲率半径与SOI晶圆尺寸相关；2)两根圆柱形不锈钢压杆分别水平放置在SOI晶圆两端，距SOI晶圆边缘1cm；3)缓慢旋动连接压杆的螺帽，使SOI晶圆沿弧形台面逐渐弯曲，直至SOI晶圆完全与弧形台面贴合；4)载有SOI晶圆的弧形弯曲台放置在退火炉中进行退火，退火温度介于200℃至1250℃之间；5)退火结束后缓慢降温至室温，取出载有SOI晶圆的弧形弯曲台；6)旋动连接压杆的螺帽，将压杆缓慢提升，直至弯曲的SOI晶圆回复原状。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述的弯曲台的曲率半径介于1.2m到0.4m之间；弯曲台材料采用金属钼材料。3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤4)的退火工艺的退火温度与退火时间密切相关，为：在200℃下退火10小时；或者在800℃下退火2.5小时：或者在1250℃下退火1.5小时。4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述SOI晶圆为3英寸、4英寸、5英寸、6英寸、8英寸、12英寸、16英寸的SOI晶圆。2CN102437085B说明书1/6页机械致单轴应变SOI晶圆的制作方法技术领域[0001]本发明属于微电子技术领域，涉及半导体衬底材料制作工艺技术，具体的说是一种单轴应变SOI(SiliconOnInsulater，绝缘层上硅)晶圆的制作方法，可用于制作超高速、低功耗、抗辐照半导体器件与集成电路所需的SOI晶圆，能显著提高传统SOI晶圆的电子迁移率与空穴迁移率，克服传统双轴应变SOI迁移率提升的高场退化。与现有单轴应变SOI技术相比，本发明具有应变度高、工艺简单、成品率高、成本低等优点。背景技术[0002]与体Si技术相比，SOI技术具有速度高、功耗低、集成密度高、寄生电容小、抗辐照能力强、工艺简单等优势，在高速、低功耗、抗辐照等器件与电路领域被广泛应用。[0003]随着器件特征尺寸进入亚微米及深亚微米，Si载流子的迁移率限制了器件与电路的速度，无法满足高速高频和低压低功耗的需求。而应变Si的电子和空穴迁移率，理论上将分别是体Si的2倍和5倍，可大大提升器件与电路的频率与速度。目前，应变Si技术被广泛应用于65纳米及以下的Si集成电路工艺中。[0004]结合了应变Si与SOI的应变SOI技术很好地兼顾了应变Si和SOI的特点与技术优势，并且与传统的Si工艺完全兼容，是高速、低功耗集成电路的优选工艺，已成为21世纪延续摩尔定律的关键技术。[0005]传统的应变SOI是基于SGOI(绝缘层上锗硅)晶圆的双轴应变，即先在SOI晶圆上外延生长一厚弛豫SiGe层作为虚衬底，再在弛豫SiGe层上外延生长所需的应变Si层。传统应变SOI的主要缺点是粗糙