專利名稱:半導(dǎo)體直接鍵合的表面處理方法
本發(fā)明是一種用于半導(dǎo)體片直接鍵合的表面處理方法，屬于半導(dǎo)體片直接鍵合技術(shù)。
利用半導(dǎo)體片直接鍵合制備SOI(Semiconductor on Insulator)、IOS或PN結(jié)材料的技術(shù)。首先是美國學(xué)者于1985年提出的。而日本學(xué)者于1985年使該技術(shù)實(shí)用化。在SDB(Semiconductor Direct Bonding)技術(shù)中，一項(xiàng)關(guān)鍵的工藝是對半導(dǎo)體片進(jìn)行表面親水處理。目前，在公開發(fā)表的文獻(xiàn)中只提到用某種酸或有機(jī)堿進(jìn)行表面處理，而沒有公開具體的化學(xué)配方和工藝條件。
本發(fā)明的目的在于提供一種用于SDB技術(shù)中半導(dǎo)體片表面親水處理的新方法。
本發(fā)明利用半導(dǎo)體片經(jīng)適當(dāng)氣體的等離子體表面處理可以增加表面層的OH濃度和表面層原子活性的原理，對用于直接鍵合的半導(dǎo)體片進(jìn)行表面處理，從而增加半導(dǎo)體片的鍵合強(qiáng)度。本發(fā)明的特點(diǎn)在于將清洗好的半導(dǎo)體片置于利用直流、直流弧、交流、高頻或微波方法激發(fā)產(chǎn)生的等離子體中進(jìn)行表面處理，處理溫度為室溫至1300℃，最好控制在500～1000℃;等離子體為O2、H2、N2、HN3、H2O或其適當(dāng)比例混合的氣體，氣體的混合比例可以為10∶1～1∶10。所處理的半導(dǎo)體片可以是本征型。也可以是摻雜型(N型或P型)，還可以是在表面已生長絕緣層的半導(dǎo)體片。等離子處理的時(shí)間為5～140分鐘。本處理方法既可以單獨(dú)進(jìn)行，也可以和適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)處理組合進(jìn)行。
本發(fā)明和已有的化學(xué)親水處理方法相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1.化學(xué)親水處理只是增加半導(dǎo)體片表面的OH濃度，而等離子體物理化學(xué)處理既可以增加半導(dǎo)體表面的OH濃度，又可以增加表面層內(nèi)原子活性。從而顯著增大鍵合強(qiáng)度。2.等離子體物理化學(xué)親水處理可以在半導(dǎo)體表面生長絕緣層的同時(shí)完成。3.等離子體物理化學(xué)親水處理是在真空中進(jìn)行的，減少了半導(dǎo)體的沾污。4.等離子體物理化學(xué)親水處理成本低，便于在批量生產(chǎn)中應(yīng)用。
本發(fā)明可以采用下列實(shí)施例的方式實(shí)現(xiàn)經(jīng)鏡面處理并用化學(xué)清洗液清洗后的硅片，放到等離子體處理系統(tǒng)中，先抽真空(真空度為10-1～10-5乇)，再加入用10MHZ高頻電源激發(fā)的氧等離子體，襯底加熱到900℃，使表面生長一定厚度的SiO2膜后，再通以N2和HN3的混合氣體，兩者的比例可以為(N2∶NH3＝1∶1)，硅片經(jīng)過20分鐘的等離子體處理即可。
權(quán)利要求
1.用于半導(dǎo)體片直接鍵合的表面處理方法，其特征在于將清洗好的半導(dǎo)片置于利用直流、直流弧、交流、高頻或微波方法激發(fā)產(chǎn)生的等離子體中進(jìn)行表面處理、處理溫度為室溫至1300℃，等離子體為O2、H2、N2、HN3、H2O或其適當(dāng)比例混合的氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的處理方法，其特征在于處理溫度的最佳范圍為500～1000℃，處理時(shí)間為5～40分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的處理方法，其特征在于等離子體的混合比例為10∶1～1∶10，最好是N2∶NH3＝1∶1。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的處理方法，其特征在于所處理的半導(dǎo)體片可以是本征型，也可以是摻雜型(N型或P型)，還可以是在表面已生長絕緣層的半導(dǎo)體片。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的處理方法，其特征在于等離子體處理可以與適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)處理組合進(jìn)行。
專利摘要
用于半導(dǎo)體片直接鍵合的表面處理方法，采用等離子體表面處理，不僅可以增加半導(dǎo)體表面的OH濃度，而且可以增加表面層內(nèi)原子活性。從而顯著增大鍵合強(qiáng)度。本方法可以在半導(dǎo)體表面生長絕緣層的同時(shí)完成，操作方便，成本低，便于在批量生產(chǎn)中應(yīng)用。
文檔編號H01L21/02GK87105937SQ87105937
公開日1988年6月1日 申請日期1987年12月12日
發(fā)明者呂世驥, 阮寶崧, 郭躍華, 蔡躍明, 陸明瑩 申請人:南京工學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan