專利名稱：一種制備半導(dǎo)體襯底的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備隱埋光反射器的硅(Silicon-on-reflectorSOR)和隱埋絕緣層的硅(Silicon-on-insulator SOI)襯底的方法，特別涉及制備帶有隱埋二氧化硅／硅(SiO2／Si)布拉格(Bragg)反射鏡的SOR和SOI襯底的方法。
眾所周知，用化學(xué)氣相淀積(CVD)或電子束蒸發(fā)的方法在硅襯底上生長二氧化硅／硅(SiO2／Si)布拉格(Bragg)反射鏡，SiO2和Si的厚度可以得到很好的控制，能制作出高反射率的反射器。但是，在其表面外延的硅膜是非晶或多晶結(jié)構(gòu)，不能在其上面外延生長出單晶硅或鍺硅合金等單晶材料。制作硅基共振腔結(jié)構(gòu)光電子器件需要在帶有Bragg反射器的襯底上外延生長單晶硅或鍺硅(SiGe)合金材料或SiGe／Si多量子阱結(jié)構(gòu)材料，這就需要既帶有隱埋Bragg反射器又能外延單晶材料的硅基襯底。目前報(bào)道的制作隱埋SiO2／Si Bragg反射鏡的硅襯底是用多次外延和注入氧離子并在高溫下退火形成的(Appl．Phys．Lett．，69(25)，1996)，或用離子注入的方法形成SOI襯底。因大劑量注入氧離子，該方法得到的襯底表面單晶質(zhì)量較差，而且不能良好控制SiO2和Si的厚度，價(jià)格昂貴。另一種方法是用硅直接鍵合后進(jìn)行背面減薄或智能剝離的方法得到SOI襯底(Materials chemistry and physics，37，1994)，該方法要求用于鍵合的材料表面粗糙度RMS＜1nm。而一般用化學(xué)氣相淀積或電子束蒸發(fā)的方法得到的表面均不能滿足上述要求。這兩種方法都不能在要求的工作波段下得到高的反射率。
本發(fā)明便是針對上述方法的缺點(diǎn)，提出了一種用硅基乳膠粘接和注氫智能剝離技術(shù)制作帶有隱埋SiO2／Si Bragg反射鏡結(jié)構(gòu)的SOR襯底和SOI襯底的方法。
本發(fā)明的目的在于，提供一種制備半導(dǎo)體襯底的方法，該方法具有工藝簡單、質(zhì)量較好以及價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明制備帶有隱埋SiO2／Si Bragg反射鏡結(jié)構(gòu)的SOR襯底和SOI襯底的方法為在一拋光的硅片內(nèi)注入劑量為5×1016-1×1017cm-2的氫離子，在另一基片上生長SiO2／SiBragg反射器；然后將硅片和基片表面均勻涂布一層用溶膠-凝膠法(Sol-gel)制備的硅基乳膠，將它們面對面粘接在一起；在400℃-600℃氮?dú)夥障峦嘶?-60分鐘，硅片上較厚的Si層自注入氫射程處剝離，留下一層適合于外延的單晶層粘結(jié)在Bragg反射鏡或單層SiO2表面上；然后在800℃-12000℃下退火1小時(shí)以上，形成帶有SiO2／Si Bragg反射鏡的SOR襯底或SOI襯底。
本發(fā)明制備帶有隱埋SiO2／Si Bragg反射鏡結(jié)構(gòu)的SOR襯底和SOI襯底的方法為在一拋光的硅片內(nèi)注入劑量為5×1016-1×1017cm-2的氫離子，在另一基片上生長單層二氧化硅；然后將硅片和基片表面均勻涂布一層用溶膠-凝膠法制備的硅基乳膠，將它們面對面粘接在一起；在400℃-600℃氮?dú)夥障峦嘶?-60分鐘，硅片上較厚的硅層自注入氫射程處剝離，留下一層適合于外延的單晶層粘結(jié)在布拉格反射鏡或單層二氧化硅表面上；然后在800℃-1200℃下退火1小時(shí)以上，形成帶有二氧化硅／硅布拉格反射鏡的SOR襯底或SOI襯底。
其中所述另一基片是硅片、石英片、或陶瓷片。
其中SiO2／Si Bragg結(jié)構(gòu)是用電子束蒸發(fā)或化學(xué)氣相淀積方法制備而成的。
用本發(fā)明制備的帶有隱埋二氧化硅／硅(SiO2／Si)布拉格(Bragg)反射鏡的SOR襯底或SOI襯底，可以在其上外延生長單晶材料，且用該方法制備SOR襯底或SOI襯底成本低廉，方法簡單。
為進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)特征，以下面結(jié)合附圖和實(shí)施例來進(jìn)一步說明的內(nèi)容，其中

圖1是制作隱埋SiO2／Si Bragg反射鏡SOR襯底的工藝流程圖；圖2是用本發(fā)明方法制造出來的帶有隱埋SiO2／Si Bragg反射鏡SOR襯底的掃描電鏡(SEM)截面圖。
制備的帶有隱埋SiO2／Si Bragg反射鏡SOR襯底的方法如圖1所示，原始材料為一片拋光硅片1和另一片半導(dǎo)體基片硅片2(也可以是石英或陶瓷)，在硅片1內(nèi)注入氫離子，注入劑量為5×1016-1×1017cm-2，注入能量由要求的頂層單晶硅的厚度決定。用電子束蒸發(fā)或其它化學(xué)氣相淀積的方法在硅片2上生長SiO2／Si Bragg反射器3。然后將硅片1和硅片2表面均勻涂布一層用溶膠-凝膠法(Sol-gel)制備的硅基乳膠，將它們面對面粘接在一起。在400℃-600℃氮?dú)夥障峦嘶?-60分鐘，硅片1上較厚的Si層自注入氫射程處4剝離，留下一層適合于外延的單晶層粘結(jié)在Bragg反射鏡上。然后在800℃-1200℃下退火1小時(shí)以上，以加強(qiáng)粘合作用，形成帶有SiO2／Si Bragg反射鏡的SOR襯底。用本發(fā)明方法制造出來的帶有隱埋SiO2／Si Bragg反射鏡SOR襯底的掃描電鏡(SEM)截面圖如圖2所示，其中5是頂層單晶硅，6是硅基乳膠粘合界面，3是SiO2／Si Bragg反射器。
制備SOI襯底的方法和制備的帶有隱埋SiO2／Si Bragg反射鏡SOR襯底的方法基本相同，只是在半導(dǎo)體基片硅片上生長單層SiO2替代SiO2／SiBragg反射鏡。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有其可的良好控制SiO2和Si的厚度，且價(jià)格便宜；用本方法制作的半導(dǎo)體襯底，具有精度高，可滿足工藝要求。
權(quán)利要求
1.一種制備半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于在一拋光的硅片內(nèi)注入劑量為5×1016-1×1017cm-2的氫離子，在另一基片上生長二氧化硅／硅布拉格反射器；然后將硅片和基片表面均勻涂布一層用溶膠-凝膠法制備的硅基乳膠，將它們面對面粘接在一起；在400℃～600℃氮?dú)夥障峦嘶?-60分鐘，硅片上較厚的硅層自注入氫射程處剝離，留下一層適合于外延的單晶層粘結(jié)在布拉格反射鏡或單層二氧化硅表面上；然后在800℃-1200℃下退火1小時(shí)以上，形成帶有二氧化硅／硅布拉格反射鏡的隱埋光反射器的硅襯底或隱埋絕緣層的硅襯底。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述另一基片是硅片、石英片、或陶瓷片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中二氧化硅／硅布拉格結(jié)構(gòu)是用電子束蒸發(fā)或化學(xué)氣相淀積方法制備而成的。
4.一種制備半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于在一拋光的硅片內(nèi)注入劑量為5×1016-1×1017cm-2的氫離子，在另一基片上生長單層二氧化硅；然后將硅片和基片表面均勻涂布一層用溶膠-凝膠法制備的硅基乳膠，將它們面對面粘接在一起；在400℃-600℃氮?dú)夥障峦嘶?-60分鐘，硅片上較厚的硅層自注入氫射程處剝離，留下一層適合于外延的單晶層粘結(jié)在布拉格反射鏡或單層二氧化硅表面上；然后在800℃-1200℃下退火1小時(shí)以上，形成帶有二氧化硅／硅布拉格反射鏡的隱埋光反射器的硅襯底或隱埋絕緣層的硅襯底。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述另一基片是硅片、石英片、或陶瓷片。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于二氧化硅／硅布拉格結(jié)構(gòu)是用電子束蒸發(fā)或化學(xué)氣相淀積方法制備而成的。
全文摘要
一種制備半導(dǎo)體襯底的方法,其是在一拋光的硅片內(nèi)注入氫離子,在另一基片上生長二氧化硅/硅布拉格反射器或單層二氧化硅;將硅片和基片表面涂布一層硅基乳膠,將它們粘接在一起;在400—600℃氮?dú)夥障峦嘶?—60分鐘,硅片上較厚的硅層自注入氫射程處剝離,留下一層適合于外延的單晶層粘結(jié)在布拉格反射鏡或單層二氧化硅表面上;在800℃－1200℃下退火1小時(shí)以上,形成帶有二氧化硅/硅布拉格反射鏡的SOR襯底或SOI襯底。
文檔編號H01L21/265GK1290028SQ99119469
公開日2001年4月4日 申請日期1999年9月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月27日
發(fā)明者楊沁清, 李成, 歐海燕, 王紅杰, 王啟明 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所