[其他]半導體直接鍵合的表面處理方法

在審

• 申請號: 101987000005937
• 申請日: 1987-12-12
• 公開（公告）號: CN1003900B
• 公開（公告）日: 1989-04-12
• 發明（設計）人: 呂世驥;阮寶崧;郭躍華;蔡躍明;陸明瑩
• 申請（專利權）人: 南京工學院
• 代理公司: 南京工學院專利事務所
• 代理人: 樓高潮;陸志斌

用于半導體片直接鍵合的表面處理方法，采用等離子體表面處理，不僅可以增加半導體表面的ＯＨ濃度，而且可以增加表面層內原子活性，從而顯著增大鍵合強度。本方法可以在半導體表面生長絕緣層的同時完成，操作方便，成本低，便于在批量生產中應用。

本發明是一種用于半導體片直接鍵合的表面處理方法，屬于半導體片直接鍵合技術。

利用半導體片直接鍵合制備SOI（Semiconductor on Insulator）、IOS或PN結材料的技術，首先是美國學者于1985年提出的。而日本學者于1986年使該技術實用化。在SDB（Semiconductor Direct Bonding）技術中，一項關鍵的工藝是對半導體片進行表面親水處理。目前在公開發表的文獻中只提到用某種酸或有機械進行表面處理，而沒有公開具體的化學配方和工藝條件。

本發明的目的在于提供一種用于SDB技術中半導體片表面親水處理的新方法。

本發明利用半導體片經適當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體片進行表面處理。從而增加半導體片的鍵合強度。本發明的特點在于將清洗好的半導體片置于利用直流、直流弧、交流、高頻或微波方法激發產生的等離子體中進行表面處理。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體片。等離子處理的時間為5～140分鐘。本處理方法既可以單獨進行，也可以和適當的化學處理組合進行。

本發明和已有的化學親水處理方法相比，具有以下優點：

1.化學親水處理只是增加半導體片表面的OH濃度，而等離子體物理化學處理既可以增加半導體表面的OH濃度，又可以增加表面層內原子活性，從而顯著增大鍵合強度。2.等離子體物理化學親水處理可以在半導體表面生長絕緣層的同時完成。3.等離子體物理化學親水處理是在真空中進行的。減少了半導體的沾污。4.等離子體物理化學親水處理成本低，便于在批量生產中應用。

本發明可以采用下列實施例的方式實現：經鏡面處理并用化學清洗液清洗后的硅片。放到等離子體處理系統中，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），硅片經過20分鐘的等離子體處理即可。