CN1279505A - 一种低剂量注氧制作绝缘层上硅(soi)电路的器件工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低剂量氧注入制作绝缘层上硅(SOI)电路的方法,属于微电子技术领域。本发明特征在于4～6×1017/cm2低剂量注氧后,经预氧化淀积Si3N4,再光刻将有源区保护,并进行热氧化,再进行1300℃－1350℃,3～5小时高温退火,获得SOI结构,可直接进行互补金属氧化物半导体晶体管的制作,本发明提供的方法与硅集成电路完全兼容。
Description
本发明涉及一种低剂量注氧制作绝缘层上硅(SOI)电路的器件工艺，属于微电子技术领域。
SOICMOS(互补金属氧化物半导体)电路在抗辐照、低压、低功耗等方面由于其优异的性能，在航空航天以及军用微电子器件等方面有着重要应用。
硅中注氧隔离技术(SIMOX)是最成熟的SOI技术之一。然而用SIMOX需要注入高达～2×1018／cm2的氧离子，这在一般的注入机上很难实现，同时高剂量的氧注入所造成的损伤即使在1300℃的高温下退火也无法完全消除，这导致SIMOX的面缺陷密度一般都在104／cm2，为了降低缺陷密度，降低注入剂量是一种有效的手段，但是，剂量的降低可能导致SiO2埋层中出现硅岛，并且太薄的SiO2埋层对上层硅上制作的MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)器件也不利。ITOX(内氧化)工艺是解决这一问题的一个方案，其过程是低剂量注氧(1017／cm2），再在1370℃高温下并采用Ar／O2或N2／O2退火。1370℃的高温使得退火炉管即使采用Siliconized SiC管(最高工作温度1350℃)也无法达到要求。近年来，部分学者提出采用一种侧向氧化的方法来制作SOI，然而，没有注入层，下界面很难保证。
本发明的目的在于提供一种低剂量注氧制作绝缘层上硅(SOI)电路的方法，它通过硅低剂量注入氧后，将有源区保护然而进行热氧化，再高温退火，从而实现SOI结构并可直接进行金属-氧化物-硅(MOS)器件的制作。
实际上，本发明提供的方法也是一种内氧化工艺(ITOX)，但与现有的内氧化工艺相比，它将微电子中硅局部氧化工艺(LOCOS)与硅中注氧隔离(SIMOX)工艺相结合，与硅集成电路工艺完全兼容，并直接与器件的制作结合起来。
本发明提供的一种低剂量注氧制作绝缘层上硅电路的方法是通过以下途径实现的：
1)在硅中低剂量注入氧，典型参数为170～200keV，注入剂量仅为4～6×1017／cm2，选择硅片为p-或n-Si(100)，电阻率20-30Ω·cm；
2)预氧化或者采用PECVD淀积，氧化层厚度50～80nm；
3)淀积Si3N4(参数采用标准工艺)；
4)光刻并且只保留有源区的Si3N4；
5)热氧化，氧化层厚度0．8μm；
6)高温退火(1300℃～1350℃，3～5小时，一般采用Ar气氛)；
7)去除Si3N4，进行下一步器件工艺。
经过这些途径制作的SOI结构可直接用于互补金属氧化物半导体(CMOS)电路的制作。
下面通过实施例进一步说明本发明的实质性特点和显著的进步，但本发明绝非局限于所述的实施例。
实施例1：
SOI CMOS倒相器，硅片选择p-Si(100)，20～30Ω·cm，氧注入能量剂量为170keV，5×1017／cm2。预氧化60nm，淀积Si3N4(标准掩膜工艺)，将制作CMOS的有源区保留，将周围采用热氧化工艺氧化0．8μm。然后在1320℃，Ar气氛退火5小时，去除Si3N4，进行下一步器件工艺。
实施例2：
SOI多路模拟开关，硅片选择n-Si(100)，20～30Ω·cm，氧注入能量剂量为170keV，6×1017／cm2。预氧化70nm，淀积Si3N4(标准掩膜工艺)，将制作MOS(本实施例采用NMOS)的有源区保留，将周围采用热氧化工艺氧化0．8μm。然后在1340℃，Ar气氛退火5小时，去除Si3N4，进行下一步器件工艺。
Claims (5)
1．一种低剂量注氧制作绝缘层上硅SOI电路的器件工艺，其特征在于将硅局部氧化工艺与硅中注氧隔隔工艺相结合，在低剂量注入氧后，将有源区保护，并进行热氧化，再进行高温退火。
2．按权利要求1所述的器件工艺，其特征在于所述的低剂量注氧注入剂量为4～4×1017／cm2。
3．按权利要求1所述的器件工艺，其特征在于所述的有源区保护是先预氧化或采用PVCVD淀积，氧化层厚度50～80nm，然后淀积Si3N4后光刻并只保护有源区的Si3N4。
4．按权利要求1所述的器件工艺，其特征在于所述的高温退火是在1300～1350℃退火3～5小时。
5．按权利要求1、2、3、4所述的器件工艺，其特征在于高温退火后去除Si3N4的SOI结构可直接进行金属氧化物半导体器件的制作。
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| CN (1) | CN1279505A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100466203C (zh) * | 2003-12-16 | 2009-03-04 | 国际商业机器公司 | 绝缘体上硅晶片的成形绝缘层及其制造方法 |
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2000
- 2000-04-27 CN CN 00115501 patent/CN1279505A/zh active Pending
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