SOI晶圆片的制作方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111508891A(43)申请公布日2020.08.07(21)申请号202010349275.1(22)申请日2020.04.28(71)申请人上海华力集成电路制造有限公司地址201315上海市浦东新区中国（上海）自由贸易试验区康桥东路298号1幢1060室(72)发明人陈勇跃(74)专利代理机构上海浦一知识产权代理有限公司31211代理人郭四华(51)Int.Cl.H01L21/762(2006.01)H01L29/06(2006.01)H01L21/336(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称SOI晶圆片的制作方法(57)摘要本发明公开了一种SOI晶圆片的制作方法，包括：步骤一、在第一晶圆片的第一表面依次形成第一二氧化硅层和第二高介电常数层；步骤二、在第一晶圆片的第一表面注入氢杂质；步骤三、在第二晶圆片的第一表面形成第三二氧化硅层；步骤四、对第二高介电常数层和第三二氧化硅层进行键合；步骤五、将第一晶圆片中位于氢杂质注入区域顶部的部分去除，由保留的第一晶圆片作为顶层硅，由第一二氧化硅层、第二高介电常数层和第三二氧化硅层叠加形成高介电常数介质埋层，由第二晶圆片作为体硅。本发明能形成高介电常数介质埋层，能增强器件的背栅对沟道区的电容耦合作用，有利于形成FDSOI器件并显著提升背栅在FBB和RBB模式下的控制力，降低器件的功率损耗。CN111508891ACN111508891A权利要求书1/2页1.一种SOI晶圆片的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、提供第一晶圆片，所述第一晶圆片为用于形成顶层硅的硅晶圆片，在所述第一晶圆片的第一表面依次形成第一二氧化硅层和第二高介电常数层；步骤二、进行氢离子注入将氢杂质从所述第一晶圆片的第一表面注入到所述第一晶圆片中；步骤三、提供第二晶圆片，所述第二晶圆片为硅晶圆片，在所述第二晶圆片的第一表面形成第三二氧化硅层；步骤四、对所述第二高介电常数层和所述第三二氧化硅层进行键合实现所述第一晶圆片和所述第二晶圆片的键合；步骤五、将所述第一晶圆片中位于氢杂质注入区域顶部的部分去除，由保留的所述第一晶圆片作为所述顶层硅，由所述第一二氧化硅层、所述第二高介电常数层和所述第三二氧化硅层叠加形成高介电常数介质埋层，由所述第二晶圆片作为体硅。2.如权利要求1所述的SOI晶圆片的制作方法，其特征在于：所述第一晶圆片为施主杂质掺杂的硅晶圆片。3.如权利要求1所述的SOI晶圆片的制作方法，其特征在于：所述第一二氧化硅层为厚度为的超薄二氧化硅膜。4.如权利要求3所述的SOI晶圆片的制作方法，其特征在于：所述第一二氧化硅层采用热氧化工艺生长形成，所述第一二氧化硅层也同时形成于所述第一晶圆片的第二表面和侧面，所述第一晶圆片的第一表面和第二表面为所述第一晶圆片的正反两面。5.如权利要求1所述的SOI晶圆片的制作方法，其特征在于：所述第三二氧化硅层为厚度为的超薄二氧化硅膜。6.如权利要求5所述的SOI晶圆片的制作方法，其特征在于：所述第三二氧化硅层采用热氧化工艺生长形成，所述第三二氧化硅层也同时形成于所述第二晶圆片的第二表面和侧面，所述第二晶圆片的第一表面和第二表面为所述第二晶圆片的正反两面。7.如权利要求1所述的SOI晶圆片的制作方法，其特征在于：所述第二高介电常数层的k值高于二氧化硅的k值。8.如权利要求7所述的SOI晶圆片的制作方法，其特征在于：所述第二高介电常数层的k值为二氧化硅的k值的5倍以上。9.如权利要求7所述的SOI晶圆片的制作方法，其特征在于：所述第二高介电常数层的材料包括氮氧化铪、氧化锆或氧化钽。10.如权利要求1所述的SOI晶圆片的制作方法，其特征在于：步骤二中，所述氢离子注入深度和所述顶层硅的厚度相对应。11.如权利要求10所述的SOI晶圆片的制作方法，其特征在于：步骤五中撕出Si-H-Si键后，停止所述第一晶圆片的去除工艺，之后进行退火处理。12.如权利要求11所述的SOI晶圆片的制作方法，其特征在于：步骤五中，所述退火处理完成后，还包括进行化学机械研磨工艺对所述顶层硅进行抛光并使所述顶层硅的厚度调整到所需要的厚度。13.如权利要求1所述的SOI晶圆片的制作方法，其特征在于：步骤四中在键合机台中实现所述第一晶圆片和所述第二晶圆片的键合。2CN111508891A权利要求书2/2页14.如权利要求1所述的SOI晶圆片的制作方法，其特征在于：所述顶层硅用于形成FDSOI器件，所述FDSOI器件包括栅极结构、源区、漏区和沟道区；所述栅极结构形成于所述顶层硅的表面上，所述源区和所述漏区自对准形成在所述栅极结构两侧的所述顶层硅中，所述沟道区由位于所述源区和所述漏区之间的所述顶层硅组成，所述顶层硅的厚