应力减小的SOS基板制造技术

提供一种应力减小的SOS基板。该SOS基板是包括蓝宝石基板和在该蓝宝石基板上或上方的单晶硅膜的蓝宝石上硅(SOS)基板。在该SOS基板的整个平面区域上，通过拉曼位移方法测得的该SOS基板的硅膜的应力为2.5×108Pa或更小。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及应カ减小的SOS基板。
技术介绍
传统上，从二十世纪六十年代到现在，包括由蓝宝石制成的处理基板的蓝宝石上 娃(silicon-on-sapphire, SOS)基板已经投入实际运用，蓝宝石具有高绝缘性、低介电损耗和高热导率。SOS基板是最早的绝缘体上硅(silicon-on-insulator，SOI)基板，其中通过在高温下在蓝宝石的R面(1012)上异质外延生长硅来实现SOI结构。然而，近年来，使用SMOX方法或贴合方法的SOI已经成为主流。因此，SOS基板仅用在与处理基板由硅制成的SOI不兼容的装置中，例如，作为需要低介电损耗的高频装置的这类装置中。在异质外延的SOS中，在晶格常数与硅相差12%的蓝宝石上异质外延生长硅。因此，我们知道，在SOS基板中出现由于晶格尺寸不匹配而导致的许多缺陷(例如，參见非专利文献I)。近年来，由于以便携式电话为代表的移动通信装置广泛普及，所以对高频装置的需求日益増加。因此，在该领域中考虑利用SOS基板。然而，现实问题是异质外延SOS基板的缺陷密度高，因此其使用局限于小的分立部件(开关等)。除了高缺陷密度以外，另ー个主要问题是施加到硅膜的过多应力。在传统方法中，在900°C至1000°C形成硅膜。因为与硅的热膨胀系数相比，蓝宝石的热膨胀系数大，所以当在生长时无应カ生长的硅膜冷却到室温时，在硅中出现大的压缩应力。在此情况下，应カ与生长温度和室温之间的差成比例(当室温为25°C吋，AT = 875°C至975°C )。据报导，因此在硅的导体中发生变化，并且电子迁移率下降到大约80% (例如，參见非专利文献2和非专利文献3)。另外，如上所述生长的硅的应カ据报导达到6· 2X IO8Pa的压缩应力(例如，參见非专利文献4)。现有技术文献_7] 非专利文献非专利文献I :Yoshii et al. Japanese Journal of Applied Physics,Vol.21 (1982)Supplement 21-1,pp.175-179非专利文献2 :Yukio Yasuda :Applied Physics, 45 (1976) pp. 1172非专利文献3 :Yamichi Omura Applied Physics, 49 (1980) pp. 110非专利文献 4 Appl. Phys. 82 (1997) p. 526
技术实现思路
专利技术要解决的问题鉴于上述当前情况，本专利技术的目的是获得ー种S0S，其中施加到硅膜的过多应力被减小。用于解决问题的方案为了实现上述目的，本专利技术人得到下述制造方法。也就是说，本专利技术涉及ー种蓝宝石上硅(SOS)基板，该蓝宝石上硅(SOS)基板包括蓝宝石基板以及该蓝宝石基板上或上方的单晶硅膜，其中在该SOS基板的整个平面区域上，通过拉曼位移方法测得的硅膜的应カ为2. 5X IO8Pa或更小。本专利技术的优选方面是通过包括以下顺序的步骤的方法获得的SOS基板在硅基板或者其上具有氧化物膜的硅基板中注入离子，以在其中形成离子注入层；在蓝宝石基板的表面上和/或所述离子注入硅基板或所述其上具有氧化物膜的离子注入硅基板的表面上进行表面活化处理；在50°C或更高但不高于350°C将所述硅基板或所述其上具有氧化物膜的硅基板与所述蓝宝石基板相互贴合，然后在150°C或更高但不高于350°C进行热处理，以获得接合体；使所述接合体的离子注入层的界面脆化；以及对所述离子注入层的界面施加机械冲击，以使所述接合体沿着所述界面剥离，从而将所述硅膜转移到所述蓝宝石基板以形成SOS层。在所述脆化步骤中并且在剥离时可以将所述接合体加热到接近贴合温度的温 度(=贴合温度±50°C )，以减小翘曲。专利技术效果如果贴合温度为50°C或更高但不高于350°C，则可以显著减小硅的应力，因为该应カ由“贴合温度-室温(当室温为25°C吋，AT = 25°C至325°C )”来确定。附图说明图I示出根据本专利技术的用于制造SOS基板的方法的ー个方面。图2示出在根据本专利技术的SOS基板的层间界面处测得的拉曼光谱。具体实施例方式根据本专利技术的SOS基板是包括蓝宝石基板和在蓝宝石基板上或上方的单晶硅膜的蓝宝石上硅(SOS)基板，其中在该SOS基板的整个平面区域上，通过拉曼位移方法测得的该SOS基板的硅膜的应カ为2. 5X IO8Pa或更低。在本文中，SOS基板的硅膜的应カ仅由与作为基准的单晶硅晶片的应カ的差来确定。 根据本专利技术的SOS基板优选为在单晶硅膜和蓝宝石基板之间存在ニ氧化硅膜的形式。这是因为可以获得抑制注入的离子隧穿的效果。通过例如在稍后描述的贴合方法中的离子注入步骤之前在硅基板的表面上形成绝缘膜，如ニ氧化硅膜，来获得这种SOS基板。该ニ氧化娃膜可以具有大约几nm至500nm的厚度。在根据本专利技术的SOS基板中，可以将单晶硅膜的厚度设定为30nm或更大。如果硅膜厚，则电学特征对厚度变化相对不敏感，因此该SOS基板具有容易处理的优点。该厚度的上限可以被设定为例如500nm。用光学干渉膜厚仪测量该单晶硅膜的膜厚，并且该膜厚是在作为测量束光斑的直径的大约Imm的直径内平均的值。在根据本专利技术的SOS基板中，可以将单晶硅膜的厚度变化设定为20nm或更小。如果该硅膜厚，则电学特性对厚度变化相对不敏感，因此，该SOS基板具有容易处理的优点。作为厚度变化小的结果，可以进ー步提高根据本专利技术的SOS基板的电学特性。根据稍后描述的用于制造根据本专利技术的SOS基板的方法，沿着离子注入界面进行剥离和转移。因此，容易将转移后的膜厚变化控制在上述范围内。该厚度变化是由关于径向选择的361个测量点的膜厚与平均值的偏差的平方和的平方根定义的。在根据本专利技术的SOS基板中，可以将晶片平面内单晶硅膜的应カ变化设定为O.5X IO8Pa或更小。该SOS基板具有作为在晶片平面内的应カ变化减小的结果，装置的特性变化减小的优点。应カ变化是指根据上述晶片平面内的位置而产生的应カ的变化。具体来说，假定晶片的应カ是同心相同的，那么应力变化可被认为是在基板端面附近的部分(外围部分)和基板中心附近的部分之间的应力差。注意,应カ变化不是应力的绝对值之间的差,而是应力之间的差的绝对值。也就是说，如果在外围部分中压缩应力起作用，而在中心部分中拉伸应力起作用，那么这些应カ的 和的绝对值对应于该应カ变化。相对于在通常的单晶硅晶片即单独的单晶硅晶片中观察到的520. 50CHT1的拉曼位移，根据本专利技术的SOS基板可被定义为SOS基板的拉曼位移的差的绝对值为I. OcnT1或更小的SOS基板。该差的更优选的上限为O. 9CHT1，该差的进ー步优选的上限为O. 8CHT1。 由于该差是绝对值，所以该差可以包括低波数侧的位移和高波数侧的位移。上述拉曼位移是通过使用显微镜的透镜系统将氩离子激光器的光(波长为514. 5nm)从该SOS基板的蓝宝石基板侧垂直照射到I μ m直径的区域，并且通过分光镜检测和測量来自样品的向后180°的拉曼散射的光而获得的拉曼散射光的峰值。上述拉曼位移是在晶片平面中的目标位置的单个点处测得的值。拉伸应力向低波数侧移动拉曼峰，而压缩应カ向高波数侧移动该峰。由于拉曼峰位移几乎与通常的应カ变形中的应变成比例，并且应变和应力是线性关系，所以拉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.28 JP 2009-2979941.一种蓝宝石上硅(SOS)基板，包括蓝宝石基板和在所述蓝宝石基板上或上方的单晶硅膜，其中在所述SOS基板的整个平面区域上，通过拉曼位移方法测得的硅膜的应力具有2.5 X IO8Pa或更小的绝对值。2.根据权利要求I所述的SOS基板，其中所述SOS基板通过包括以下顺序的步骤的方法获得 在单晶硅基板或者其上具有氧化物膜的单晶硅基板中注入离子，以在其中形成离子注入层； 在蓝宝石基板的表面上和/或所述离子注入单晶硅基板或所述其上具有氧化物膜的离子注入单晶硅基板的表面上进行表面活化处理； 在50°C或更闻但不闻于350°C将所述单晶娃基板或所述其上具有氧化物I旲的单晶娃基板与所述蓝宝石基板相互贴合，然后在150°C或更高但不高于350°C进行热处理，以获得接合体； 使所述接合体的离子注入层的界面脆化；以及 对所述离子注入层的界面施加机械冲击，以使所述接合体沿着所...

【专利技术属性】
技术研发人员：秋山昌次，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：