Soi晶圓的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種通過離子注入剝離法來制造SOI晶圓的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在基于離子注入剝離法的SOI晶圓的制作中，將形成SOI層（絕緣體硅（Silicon OnInsulator)層，廣義上為絕緣體半導(dǎo)體（SemiconductorOnInsulator))的接合晶圓 與基底晶圓通過氧化膜進(jìn)行貼合之后，在離子注入層進(jìn)行為了進(jìn)行剝離的熱處理（剝離熱 處理）而剝離時(shí)，剛剝離后的S0I晶圓的S0I層表面（剝離面）與接合晶圓的表面（剝離 面）在彼此相對(duì)的狀態(tài)下，向進(jìn)行了剝離熱處理的熱處理爐外取出（參照專利文獻(xiàn)1等）。
[0003] 在接合晶圓上形成氧化膜，并與基底晶圓貼合來制作S0I晶圓的情況下，S0I晶圓 由于從接合晶圓表面通過剝離熱處理復(fù)制的隱埋氧化膜，剝離面?zhèn)瘸释範(fàn)盥N曲，另一方面， 由于剝離后的接合晶圓上沒有表面氧化膜，氧化膜僅在背面殘留，因此剝離面?zhèn)扰cS0I晶 圓相反地呈凹狀翹曲。翹曲的尺寸根據(jù)復(fù)制的氧化膜的厚度而變化，但由于S0I晶圓與剝 離后的接合晶圓為相同程度，因此，晶圓之間難以發(fā)生接觸。
[0004] 但是，由于實(shí)際中也存在晶圓加工時(shí)的翹曲形狀的影響，因此例如在接合晶圓加 工時(shí)的晶圓形狀為凸?fàn)畹那闆r下，剝離后的接合晶圓成為從背面氧化膜的影響導(dǎo)致的凹狀 抵除晶圓加工時(shí)的凸?fàn)疃傻男螤睢?br>[0005] 在該情況下，在S0I晶圓與剝離后的接合晶圓的翹曲形狀上發(fā)生不匹配，與S0I晶 圓的凸?fàn)盥N曲的尺寸相比，剝離后的接合晶圓的凹狀翹曲的尺寸小。
[0006] 此外，在通過例如注入氫離子和氦離子這兩種離子來進(jìn)行為了形成使剝離發(fā)生的 離子注入層的離子注入，所謂通過共同注入進(jìn)行的離子注入剝離法中，由于在氫離子的注 入層發(fā)生剝離，若使氦離子的注入層比氫離子的注入層深，則氫離子的注入層被S0I側(cè)和 剝離后的接合晶圓分割，但氦離子的注入層在剝離后仍殘留在接合晶圓上。在該情況下，由 于存在氦離子注入層，在剝離后的接合晶圓上向凸側(cè)翹曲的力作用，因此發(fā)生與S0I晶圓 的翹曲形狀的不匹配。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)1:日本專利公開2009-283582號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010](一）要解決的技術(shù)問題
[0011] 本發(fā)明人等對(duì)使用如上所述的離子注入剝離法的S0I晶圓的制造方法進(jìn)行了深 入研宄。其結(jié)果如圖4所示，得知在所制造的S0I晶圓中，在S0I晶圓中央部S0I產(chǎn)生膜厚 薄的部分的S0I膜厚異常，或者在該薄膜部發(fā)生擦痕。
[0012] 因此，本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種能夠制造擦痕及S0I 膜厚異常被抑制的SOI晶圓的方法。
[0013](二）技術(shù)方案
[0014] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種SOI晶圓的制造方法，其從由半導(dǎo)體單晶基 板構(gòu)成的接合晶圓的表面，將氫氣及稀有氣體中一種以上的氣體離子進(jìn)行離子注入來形成 離子注入層，在將該接合晶圓的進(jìn)行過離子注入的表面與基底晶圓表面通過氧化膜進(jìn)行貼 合后，用熱處理爐進(jìn)行剝離熱處理，在所述離子注入層剝離接合晶圓，由此制作SOI晶圓， 其特征在于，在所述剝離熱處理后，在以低于3. 0°C/min的降溫速度降溫至250°C以下后， 將剝離后的SOI晶圓及接合晶圓從熱處理爐中取出。
[0015] 在本發(fā)明中，首先，由于將從熱處理爐的取出溫度設(shè)為250°C以下，因此能夠抑制 取出時(shí)形成氧化膜。即使由于不匹配，在SOI晶圓的凸?fàn)铐敹瞬颗c剝離后的接合晶圓接觸， 由于最初取出時(shí)形成氧化膜在晶圓整個(gè)表面上被抑制，因此能夠防止發(fā)生如現(xiàn)有那樣的在 SOI晶圓的凸?fàn)铐敹瞬可系哪ず癞惓！?br>[0016] 此外，在本發(fā)明中，由于將降溫速度設(shè)為低于3. 0°C/min，因此能夠?qū)⒔禍刂械木?圓面內(nèi)的溫度分布抑制為小，因此，能夠減少伴隨溫度分布的晶圓變形。因此能夠抑制發(fā)生 S0I晶圓的擦痕。
[0017] 這樣，通過本發(fā)明能夠得到抑制了擦痕及膜厚分布異常的S0I晶圓。
[0018] 此時(shí)，作為形成所述離子注入層的接合晶圓，可以準(zhǔn)備具有比表面氧化膜要厚的 背面氧化膜的半導(dǎo)體單晶基板，通過該表面氧化膜進(jìn)行所述離子注入。
[0019] 如果這樣做，由于氧化膜的膜厚差使剝離后的接合晶圓呈凹狀，因此能夠防止S0I 晶圓與剝離后的接合晶圓間的翹曲形狀不匹配，進(jìn)一步抑制因接觸導(dǎo)致的擦痕或SOI膜厚 異常的發(fā)生。
[0020] 此外，作為具有比所述表面氧化膜要厚的背面氧化膜的半導(dǎo)體單晶基板，可以使 用通過如下方法制作的晶圓，即，在半導(dǎo)體單晶基板的整個(gè)表面形成熱氧化膜后，通過去除 表面?zhèn)鹊臒嵫趸ぃ瑏碇谱鲀H在背面?zhèn)染哂袩嵫趸さ陌雽?dǎo)體單晶基板，通過對(duì)該僅在背 面?zhèn)染哂袩嵫趸さ陌雽?dǎo)體單晶基板進(jìn)行熱氧化來制作晶圓。
[0021] 如果這樣做，則能夠適當(dāng)設(shè)定作為貼合面的表面?zhèn)鹊难趸づc背面?zhèn)鹊难趸ぶ?間的膜厚差。
[0022] 此外，可以在對(duì)所述僅在背面?zhèn)染哂袩嵫趸さ陌雽?dǎo)體單晶基板進(jìn)行熱氧化前， 對(duì)去除了熱氧化膜的表面?zhèn)冗M(jìn)行研磨。
[0023] 如果這樣做，則能夠抑制貼合時(shí)的不良。
[0024] 此外，作為具有比所述表面氧化膜要厚的背面氧化膜的半導(dǎo)體單晶基板，可以使 用對(duì)在離子注入層剝離后的接合晶圓進(jìn)行再生加工而制作的晶圓。
[0025] 如果這樣做，則可以節(jié)省地制造S0I晶圓。
[0026] 此時(shí)，可以不去除所述剝離后的接合晶圓的背面氧化膜而進(jìn)行所述再生加工。
[0027] 如果這樣做，則能夠容易地進(jìn)行接合晶圓的氧化膜的膜厚差的形成。
[0028] 此外，可以通過氫離子與氦離子的共同注入來進(jìn)行所述離子注入，在該共同注入 中將氦離子注入得比氫離子更深。
[0029] 即使在這樣將氦離子注入得比氫離子更深的情況下，如果是本發(fā)明，則能夠抑制 因氦離子注入層的存在對(duì)剝離后的接合晶圓的翹曲的影響，防止S0I晶圓與剝離后的接合 晶圓間的翹曲形狀不匹配。
[0030](三）有益效果
[0031] 如上所述，根據(jù)本發(fā)明，關(guān)于離子注入剝離法中的剝離熱處理，能夠防止因剝離的 SOI晶圓與接合晶圓間的不匹配所導(dǎo)致的接觸。此外，能夠防止在不匹配時(shí)從熱處理爐中取 出時(shí)的氧化膜形成不均。由此，能夠抑制SOI晶圓的凸?fàn)铐敹瞬可系牟梁刍騍OI膜厚異常 的發(fā)生。
【附圖說明】
[0032] 圖1是表示本發(fā)明的SOI晶圓的制造方法的一例的流程圖。
[0033] 圖2是表示本發(fā)明的SOI晶圓的制造方法的另一例的流程圖。
[0034]圖3是表示實(shí)施例1、比較例3-5的S0I膜厚分布的測(cè)量結(jié)果的圖。
[0035] 圖4是表示在S0I晶圓的中央部發(fā)生的S0I膜厚異常和擦痕的測(cè)量圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不限定于此。
[0037] 此處，對(duì)本發(fā)明人等完成本發(fā)明的經(jīng)過進(jìn)行詳述。
[0038] 本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，在基于離子注入剝離法的制作S0I晶圓的剝離熱處理中，在剝 離后的接合晶圓