用于激光裂片技術(shù)制備SOI硅片的機(jī)臺(tái)制造技術(shù)

一種采用激光裂片技術(shù)制備SOI硅片的機(jī)臺(tái)，包括基座，所述基座上從左向右依次裝有裂片箱、加熱箱、晶盤(pán)，所述晶盤(pán)固定于送料盤(pán)上，所述加熱箱內(nèi)安裝有保溫管，所述保溫管內(nèi)套有爐管，所述爐管的左端固定有激光發(fā)射頭，所述加熱箱的頂端安裝有冷卻設(shè)備。其有益效果是：使用激光加熱方式裂片可以消除氫離子注入層帶來(lái)的晶格缺陷、金屬夾雜、清除表面吸附物質(zhì)、改善表面粗糙度及生產(chǎn)效率較高。

A Machine Table for SOI Silicon Wafer Fabrication by Laser Slitting Technology

A machine platform for preparing SOI silicon wafers by laser splitting technology includes a base, on which a splitting box, a heating box and a crystal disk are arranged in turn from left to right. The crystal disk is fixed on the feeding plate. The heating box is equipped with an insulating tube, the insulating tube is covered with a furnace tube, the left end of the furnace tube is fixed with a laser emitter, and the top of the heating box is equipped with a cooling device. The beneficial effect is that the laser heating method can eliminate lattice defects, metal inclusions, remove surface adsorbents, improve surface roughness and high production efficiency caused by hydrogen ion implantation layer.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
用于激光裂片技術(shù)制備SOI硅片的機(jī)臺(tái)
本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體材料制備
，具體涉及一種采用激光裂片技術(shù)制備SOI硅片的機(jī)臺(tái)。
技術(shù)介紹
一九八零年，IBM發(fā)展應(yīng)用氧離子直接注入法(SeparationbyImplantationOxygen,SIMOX)來(lái)發(fā)展制作SOI材料。該制程需要植入非常高劑量的氧離子(約5×1018/cm2)，雖然經(jīng)過(guò)高溫退火處理形成二氧化硅層，并以再潔凈的方式消除大部分的缺陷，但仍然無(wú)法使因注入離子而造成的缺陷全部消除。到一九九二年，法國(guó)一家以研究為導(dǎo)向的公司CommossariatAl’EnergieAtomique使用一種薄膜轉(zhuǎn)移的技術(shù)，即智切法(SmartCut)，能成功地將硅單晶的薄膜轉(zhuǎn)移至另一個(gè)硅基板上。此制程首先將氫離子注入于一片已生成氧化層的硅晶圓中，再與另一片硅晶圓進(jìn)行鍵合。經(jīng)高溫退火處理時(shí)，注入的氫離子獲得動(dòng)能，而聚合成氫分子填充微裂縫中，所形成氫分子不能再以擴(kuò)散離開(kāi)裂縫，依PV＝nRT原理，氫分子數(shù)目快速擴(kuò)大，使裂縫內(nèi)壓力上升，進(jìn)而使微裂縫擴(kuò)張形成裂縫平板及聚集成大面積裂孔，最后使得元件晶圓上下層剝離，產(chǎn)生薄膜并轉(zhuǎn)移至基材晶圓上，形成SOI結(jié)構(gòu)。TM制程是通過(guò)注入低劑量(1E16-1E17/cm2)的H+到達(dá)硅片一定深度，再通過(guò)微波加熱的方式，使硅片中的H+聚集成H2達(dá)到裂片的目的。所謂微波裂片是指以微波輻射代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熱源，硅片對(duì)微波能量的吸收達(dá)到一定的溫度，從而使H+聚集成H2達(dá)到使硅片裂開(kāi)的效果。由于它與注氧隔離技術(shù)相比較，得到的SOI屬于不同的方法，所以微波裂片技術(shù)逐漸得到更廣泛的應(yīng)用。但針對(duì)微波裂片這個(gè)過(guò)程，每次只能單獨(dú)對(duì)一片硅片操作，同時(shí)對(duì)溫度不能根據(jù)需要精確化的控制和調(diào)節(jié)，又由于只能單片進(jìn)行操作，生產(chǎn)效率較低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是為了解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種用于激光裂片技術(shù)制備SOI硅片的機(jī)臺(tái)。具體設(shè)計(jì)方案為：一種采用激光裂片技術(shù)制備SOI硅片的機(jī)臺(tái)，包括基座，所述基座上從左向右依次裝有裂片箱、加熱箱、晶盤(pán)，所述晶盤(pán)固定于送料盤(pán)上，所述加熱箱內(nèi)安裝有保溫管，所述保溫管內(nèi)套有爐管，所述爐管的左端固定有激光發(fā)射頭，所述加熱箱的頂端安裝有冷卻設(shè)備。所述保溫管通過(guò)傳動(dòng)軸承固定于所述基座上，所述保溫管可以沿左右方向滑動(dòng)，所述晶盤(pán)的右側(cè)嵌入所述送料盤(pán)中，所述晶盤(pán)沿前后方向的垂直截面呈半圓形結(jié)構(gòu)。所述送料盤(pán)為圓形金屬盤(pán)，所述送料盤(pán)嵌入所述加熱箱中，所述送料盤(pán)的左端嵌入所述爐管中，所述送料盤(pán)與所述爐管閉合后通過(guò)密封圈密封連接。所述送料盤(pán)通過(guò)滑道固定于基座上，所述送料盤(pán)可以沿所述滑道的軸向方向左右運(yùn)動(dòng)。所述激光發(fā)射頭所發(fā)射的掃描激光光斑的斑徑為0.5mm-2mm，掃描激光功率為100mw-100w，裂片時(shí)間為10-30s，掃描激光的掃描路徑為硅片的徑向方向，掃描入射角度為45°-135°，掃描次數(shù)為8-28次，掃描溫度為100℃-350℃，掃描激光光源為DPSS型激光源，采用YLF光源質(zhì)，所述激光源發(fā)射頭的數(shù)量為多個(gè)。所述爐管采用316L板材成型件，所述爐管與保溫管之間設(shè)有隔熱填料，所述爐管內(nèi)設(shè)有多個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。所述冷卻裝置為氣冷裝置、水冷裝置中的一種，所述氣冷裝置為氮?dú)鈿饫溲b置，氮?dú)鈮毫?kfg/c㎡,氮?dú)庾⑷肓繛?0L/min；所述水冷裝置的水壓為2-6kfg/c㎡，水溫為16-18±1℃。所述基座為箱式基座，所述保溫管、激光發(fā)射頭、裂片箱、冷卻設(shè)備的功能組件；所述傳動(dòng)軸承、滑道的驅(qū)動(dòng)組件均位于所述基座的箱式結(jié)構(gòu)內(nèi)。通過(guò)本專利技術(shù)的上述技術(shù)方案得到的用于激光裂片技術(shù)制備SOI硅片的機(jī)臺(tái)，其有益效果是：使用激光加熱方式裂片可以消除氫離子注入層帶來(lái)的晶格缺陷、金屬夾雜、清除表面吸附物質(zhì)、改善表面粗糙度及生產(chǎn)效率較高。附圖說(shuō)明圖1是本專利技術(shù)所述激光裂片技術(shù)制備SOI硅片的機(jī)臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本專利技術(shù)所述SOI硅片的制備原理圖；圖3是本專利技術(shù)所述激光裂片技術(shù)制備SOI硅片的機(jī)臺(tái)進(jìn)行裂片后的SOI硅片表面示意圖；圖4是本專利技術(shù)所述微博裂片后SOI硅片表面示意圖；圖中，1、基座；2、裂片箱；3、加熱箱；4、晶盤(pán)；5、送料盤(pán)；6、保溫管；7、爐管；8、激光發(fā)射頭；9、傳動(dòng)軸稱；10、滑道；11、冷卻設(shè)備。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行具體描述。圖1是本專利技術(shù)所述激光裂片技術(shù)制備SOI硅片的機(jī)臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，一種采用激光裂片技術(shù)制備SOI硅片的機(jī)臺(tái)，包括基座1，所述基座1上從左向右依次裝有裂片箱2、加熱箱3、晶盤(pán)4，所述晶盤(pán)4固定于送料盤(pán)5上，所述加熱箱3內(nèi)安裝有保溫管6，所述保溫管6內(nèi)套有爐管7，所述爐管7的左端固定有激光發(fā)射頭8，所述加熱箱3的頂端安裝有冷卻設(shè)備11。所述保溫管6通過(guò)傳動(dòng)軸承9固定于所述基座1上，所述保溫管6可以沿左右方向滑動(dòng)，所述晶盤(pán)4的右側(cè)嵌入所述送料盤(pán)5中，所述晶盤(pán)4沿前后方向的垂直截面呈半圓形結(jié)構(gòu)。所述送料盤(pán)5為圓形金屬盤(pán)，所述送料盤(pán)5嵌入所述加熱箱3中，所述送料盤(pán)5的左端嵌入所述爐管7中，所述送料盤(pán)5與所述爐管7閉合后通過(guò)密封圈密封連接。所述送料盤(pán)5通過(guò)滑道10固定于基座1上，所述送料盤(pán)5可以沿所述滑道10的軸向方向左右運(yùn)動(dòng)。所述激光發(fā)射頭8所發(fā)射的掃描激光光斑的斑徑為0.5mm-2mm，掃描激光功率為100mw-100w，裂片時(shí)間為10-30s，掃描激光的掃描路徑為硅片的徑向方向，掃描入射角度為45°-135°，掃描次數(shù)為8-28次，掃描溫度為100℃-350℃，掃描激光光源為DPSS型激光源，采用YLF光源質(zhì)，所述激光源發(fā)射頭8的數(shù)量為多個(gè)。所述爐管7采用316L板材成型件，所述爐管7與保溫管6之間設(shè)有隔熱填料，所述爐管7內(nèi)設(shè)有多個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。所述冷卻裝置為氣冷裝置、水冷裝置中的一種，所述氣冷裝置為氮?dú)鈿饫溲b置，氮?dú)鈮毫?kfg/c㎡,氮?dú)庾⑷肓繛?0L/min；所述水冷裝置的水壓為2～6kfg/c㎡，水溫為16～18±1℃。所述基座1為箱式基座，所述保溫管6、激光發(fā)射頭8、裂片箱2、冷卻設(shè)備11的功能組件；所述傳動(dòng)軸承9、滑道10的驅(qū)動(dòng)組件均位于所述基座1的箱式結(jié)構(gòu)內(nèi)。實(shí)施例1將晶片放在晶盤(pán)4上；啟動(dòng)滑道10，通過(guò)送料盤(pán)5將晶盤(pán)4送入爐管7中；所述送料盤(pán)5的邊緣與爐管7閉合，實(shí)現(xiàn)密封；傳動(dòng)軸承9驅(qū)動(dòng)保溫管6向右移動(dòng)，所述爐管7嵌入所述保溫管6中；對(duì)保溫管6功能，通過(guò)所述保溫管6對(duì)爐管7進(jìn)行一次加熱；傳動(dòng)軸承9驅(qū)動(dòng)保溫管6向左移動(dòng)，所述保溫管6與爐管7脫離；對(duì)激光發(fā)射頭8進(jìn)行功能，實(shí)現(xiàn)二次加熱，在高溫狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)激光裂片；啟動(dòng)冷卻設(shè)備11，在裂片作業(yè)完成后對(duì)爐管7進(jìn)行降溫；啟動(dòng)滑道10，通過(guò)送料盤(pán)5傳動(dòng)使晶盤(pán)4向右移動(dòng)；取出晶片，完成作業(yè)。實(shí)施例2圖2是本專利技術(shù)所述SOI硅片的制備原理圖，如圖2所示，取一片8寸P型硅片，其晶向選擇可以是<100>或<111>，電阻率選擇為輕摻雜到高阻。硅片一側(cè)表面上進(jìn)行氧化(或兩片均可氧化，按實(shí)際工藝條件來(lái)做)，獲得帶有氧化層的硅片(二氧化硅作為SOI的BOX層)，氧化采用常規(guī)工藝，制備的氧化層(氧化硅)厚度為>0-1000nm；制備的帶有氧化層的硅片依次采用SC1、SC2清洗，去除硅片表面污染物，然后使用測(cè)試設(shè)備測(cè)試硅本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種采用激光裂片技術(shù)制備SOI硅片的機(jī)臺(tái)，包括基座(1)，所述基座(1)上從左向右依次裝有裂片箱(2)、加熱箱(3)、晶盤(pán)(4)，其特征在于，所述晶盤(pán)(4)固定于送料盤(pán)(5)上，所述加熱箱(3)內(nèi)安裝有保溫管(6)，所述保溫管(6)內(nèi)套有爐管(7)，所述爐管(7)的左端固定有激光發(fā)射頭(8)，所述加熱箱(3)的頂端安裝有冷卻設(shè)備(11)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種采用激光裂片技術(shù)制備SOI硅片的機(jī)臺(tái)，包括基座(1)，所述基座(1)上從左向右依次裝有裂片箱(2)、加熱箱(3)、晶盤(pán)(4)，其特征在于，所述晶盤(pán)(4)固定于送料盤(pán)(5)上，所述加熱箱(3)內(nèi)安裝有保溫管(6)，所述保溫管(6)內(nèi)套有爐管(7)，所述爐管(7)的左端固定有激光發(fā)射頭(8)，所述加熱箱(3)的頂端安裝有冷卻設(shè)備(11)。2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的用于激光裂片技術(shù)制備SOI硅片的機(jī)臺(tái)，其特征在于，所述保溫管(6)通過(guò)傳動(dòng)軸承(9)固定于所述基座(1)上，所述保溫管(6)可以沿左右方向滑動(dòng)，3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的用于激光裂片技術(shù)制備SOI硅片的機(jī)臺(tái)，其特征在于，所述晶盤(pán)(4)的右側(cè)嵌入所述送料盤(pán)(5)中，所述晶盤(pán)(4)沿前后方向的垂直截面呈半圓形結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的用于激光裂片技術(shù)制備SOI硅片的機(jī)臺(tái)，其特征在于，所述送料盤(pán)(5)為圓形金屬盤(pán)，所述送料盤(pán)(5)嵌入所述加熱箱(3)中，所述送料盤(pán)(5)的左端嵌入所述爐管(7)中，所述送料盤(pán)(5)與所述爐管(7)閉合后通過(guò)密封圈密封連接。5.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的用于激光裂片技術(shù)制備SOI硅片的機(jī)臺(tái)，其特征在于，所述送料盤(pán)(5)通過(guò)滑道(10)固定于基座(1)上，所述送料盤(pán)(5)可以沿所述滑道(10)的軸向方向左右運(yùn)動(dòng)。6...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李卿，王晶雨，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：沈陽(yáng)硅基科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：遼寧,21