一种新型键合硅片及其制备方法技术

本发明专利技术的主要目的为提供一种新型键合硅片及其制备方法，此方法采用衬底硅片和浅结扩散硅片键合替代成本高的外延片或深结扩散片，降低成本。制造过程采用对有源区硅片先进行扩散，再直接键合衬底硅片作为支撑，减少高低浓度过渡区，如图结构，硅片由高浓度衬底片10和扩散硅片30两部分直接键合而成，键合区20厚度小于2nm，扩散片30分为高浓扩散区31，过渡区32，低浓度有源区33组成。此种硅片可广泛用于垂直导通的半导体器件，降低成本，又保证低正向压降。

A new type of bonded silicon wafer and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种新型键合硅片及其制备方法
本专利技术属于硅片及其制备的
，特别是涉及一种不用外延低成本而用键合方式形成多层浓度硅片及其制备方法。
技术介绍
上述所用的基片生长的方法通常有三种方式：1.外延生长。在高浓度的高纯度的单晶片上通过外延生长的方式，此种方式简单，生长的外延层和衬底浓度过渡区窄，使导通电阻小。缺点是生长成本高，特别是厚外延，随着厚度增加，成本也增加；制作的器件的反向电压的耐压和反向漏电方面都不如单晶片；所使用的衬底质量要求高。2.三重扩散生长方式。在单晶片上双面扩散高浓度杂质，如扩磷形成N+/扩鹏形成P+层，然后经过高温长时间扩散，为了达到支撑作用的厚度，结深通常达到150um以上，则需要高温如1280℃一周以上时间，再进行单面减薄抛光。优点是制造成本低，单晶层质量好；缺点是形成的过渡区宽，通常大于50um,导致导通电阻大；扩散周期长；单晶质量要求高。3.直接硅片键合方式：通过将两硅片直接键合，形成N-/N+或P-/P+型。优点成本低，缺点是当上层硅片低于10um,在减薄抛光时容易脱落或碎片。
技术实现思路
本专利技术的主要目的为提供一种新型键合硅片及其制备方法，此方法采用衬底硅片和浅结扩散硅片键合替代成本高的外延片或深结扩散片，降低成本，易于减薄等。制造过程采用对有源区硅片先进行扩散，再直接键合衬底硅片作为支撑，减少高低浓度过渡区，如图2结构，硅片由高浓度衬底片10和扩散硅片30两部分直接键合而成，键合区20厚度小于2nm，扩散片30分为高浓散区31，过渡区32，低浓度有源区33组成。衬底片为高浓度层，以降低导通电阻；扩散硅片分为高浓扩散区，过渡区，低浓度有源区组成。过渡区宽度为1-20um.键合区的氧化层厚度低于2nm.衬底片可采用半导体级纯度单晶片，也可采用太阳能光伏级别纯度单晶片。本专利技术的键合硅片的制备方法，其步骤包括：先扩散上硅片，形成高浓度区和过渡区，再对扩散和衬底片的抛光面相对进行直接键合，然后对扩散减薄抛光，形成根据器件需要的低浓度区。扩散形成的过渡层宽度与高浓度层深度密切相关，结深越深则过渡区越宽。当希望减少过渡区宽度时，要尽可能减少高浓度层结深。如图3所示的过渡区比较。1为外延方式生长的基片，过渡区最窄；2为本专利技术的键合扩散硅片，过渡略宽于外延片，但可控制在较适当的范围；3为深扩散片，过渡区宽。本专利技术的基片通过直接键合高浓度衬底片来作为支撑，通常后续芯片加工的基片厚度要大于450um,本专利技术的衬底片要大于450um,避免碎片。衬底片因不参与有源区电场分布等功能，可以使用更低成本的低纯度单晶片，如99.9999％纯度的太阳能光伏级别片。扩散片部分，高浓度扩散区扩散结深可以降低至几微米级，使过渡区可低至1um。根据不同器件的需求，如高反压器件，低阻区要求厚度高，如600V器件，厚度达到50um以上，过渡区希望宽些，达到场终止穿通结构，增加耐压能力，同时降低导通电阻，则增加高浓度区结深，来增加过渡区宽度，但宽度不超过20um.因此扩散区结深不超过50um，以保证过渡区低于20um。本专利技术新型键合硅片制备方法，其步骤包括：N+/P+型衬底片—单面抛光---N-/P-型单晶片---单面抛光---扩散高浓度N+/P+层---两片抛光面贴合—低温100-200℃烘烤2小时以上--高温1000℃以上键合2小时—扩散片减薄--抛光所述的键合硅片键合采用低温处理和高温键合两步，抛光面避免有氧化层，氧化层厚度低于2nm，载流子以隧道穿通的方式直接通过，不产生阻挡.通过此方案的键合基片片和采用外延方法制作的基片比较，材料成本降低50％以上，正向压降和反向漏电流也有所降低。附图说明图1标准基片的结构示意图。10：高浓度的衬底片；21：过渡层；22：低浓度层图2本专利技术的键合型扩散基片示意图。10：高浓度的衬底片；20：键合区；31：高浓度的扩散层；32：过渡区；33：低浓度的单晶片。图3过渡区比较示意图。1为外延方式生长的基片，过渡区最窄；2为本专利技术的键合扩散硅片，过渡略宽于外延片，但可控制在较适当的范围；3为深扩散片，过渡区宽。图4实施例I-V曲线示意图。具体实施方式以下通过具体实施例对本专利技术作进一步说明，但实施例并不限制本专利技术的保护范围。实施例取一片单面抛光的N-型单晶片(电阻率2Ω.cm，厚度300um)，在1100℃通POCL3扩散源30分钟，令取一片N+型的单晶片(电阻率<5E-3Ω.cm，厚度450um)单面抛光，进行RCA清洗，漂DHF，甩干，将两片抛光面贴合，在200℃烘箱烘2小时，再放入扩散炉中1100℃2小时，减薄抛光至N-区厚度为8um.所得的扩散区为6um，过渡区宽度近2um。用上述的基片制作肖特基二极管，采用通用的平面肖特基二极管制作方法，如图4所示，所得二极管反向截止(击穿)电压135V，反向漏电流1uA,正向压降0.75V.和用外延方法所制的基片相比较，反向电压和反向漏电流键合片更优，正向压降相当。当然，本
中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本专利技术，而并非作为对本专利技术的限定，只要在本专利技术的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变形都将落在本专利技术权利要求书的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型键合硅片，其结构包括：硅片由高浓度衬底片、扩散硅片直接键合而成。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型键合硅片，其结构包括：硅片由高浓度衬底片、扩散硅片直接键合而成。


2.根据权利要求1所述的新型键合硅片，其特征在于，衬底片为高浓度层，以降低导通电阻；扩散硅片分为高浓扩散区，过渡区，低浓度有源区组成。过渡区宽度为1-20um.键合区的氧化层厚度低于2nm.衬底片可采用半导体级纯度单晶片，也可采用太阳能光伏级别纯度单晶片。


3.一种新型键合硅片的制备方法，其步...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨朔，
申请(专利权)人：上海安微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31