[发明专利]半导体基板的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体基板的制造方法。更详细地，本发明涉及一种氧离子注入-蚀刻/研磨中止的贴合基板的制造方法，该方法使用基板电阻为1～100mΩ的晶片作为活性层侧的晶片，来改善SiO₂/Si的界面粗糙度。本发明的制造方法可以适用于SOI(Silicon On Insulator)基板和DSB(Direct Silicon Bonding)基板的任何一种。

背景技术

SOI晶片与现有的硅晶片相比，具有在元件间的分离、降低元件和基板间的寄生电容，可以为三维结构方面的优越性。因此，可以在高速、低耗电量的LSI中使用。已知的SOI晶片的制造方法包括使形成氧化膜的2块硅晶片结合，之后，研削、研磨，形成SOI层(活性层)来贴合的方法。另外，该贴合方法还包括智能剥离(SmartCut)法(注册商标)。(专利文献1～2)

在SOI晶片中，要求SOI层(活性层)的薄膜化和膜厚均匀。因此，开发出了新方法。该方法是将具有氧离子注入层的活性层用晶片和支撑层用晶片贴合后，进行热处理，以氧离子注入层作为SiO₂层，再从活性层用晶片侧到SiO₂层进行研削和研磨，之后，除去SiO₂层，可以使SOI层(活性层)薄膜化以及膜厚均匀(专利文献3)。氧离子注入层起到研磨中止层的作用。

另外，近年来，随着装置的细微化和低耗电量化，形成BOX的氧化膜的膜厚变薄，进而，还开发出了例如没有BOX(氧化膜)而直接贴合的DSB(Direct SilicomBonding)基板。不通过氧化膜而直接贴合时，进行通常的洗净(SCI)后，将晶片之间贴合。

【专利文献1】特开平9-116125号公报

【专利文献2】特开2000-124092号公报

【专利文献3】WO2005/074033A1

发明内容

但是，上述专利文献3中记载的使用上述研磨中止层贴合的方法具有以下问题。

(1)作为研磨中止层的含有SiO₂相粒子层或者连续的SiO₂层与硅基板的界面粗糙度大，从而导致最终产品，即贴合晶片表面的粗糙度变大。

(2)因此，制得SOI结构后，为了改善表面的粗糙度，作为附加的加工，必须要进行研磨处理或者1100℃下1小时的高温热处理。

(3)进而，通过该附加的加工，而导致Top(活性层)层的面内均匀性差这样的品质问题。

并且，对于(1)来说，不仅仅SOI基板是这样，即使是DSB基板，在使用研磨中止层进行贴合的方法时，也具有同样的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种制造最终产品贴合基板的方法，该方法是在使用蚀刻/研磨中止层的方法中，抑制作为蚀刻/研磨中止层的SiO₂层和硅基板的界面粗糙度，以使表面的粗糙度小。贴合的基板包括SOI基板和DSB基板。

作为目前的一种认识，已知的是作为注入离子的氧离子和周围的硅反应，成为起到后续工序中止层作用的SiO₂，但是如果加速该SiO₂反应，则可以改善SiO₂/Si的界面粗糙度。为了促进反应目前是必须长时间保持1300℃以上的超高温，不过也可以在贴合后进行超高温处理，与未贴合的状态下的超高温处理(＝SIMOX)相比，没有促进SiO₂反应，没有改善粗糙度。相对于此，本发明人进行进一步的研究结果发现，使用基板电阻为1～100mΩcm的基板，例如使用p+基板，与普通的p-基板(1Ωcm以上)相比，促进了SiO₂的形成，改善了粗糙度，基于该认识，完成了本发明。

本发明如下所述。

一种制造贴合的晶片的方法，该方法包括：

在基板电阻为1～100mΩcm的活性层用晶片中注入氧离子，在前述活性层用晶片中形成氧离子注入层的工序；

将前述活性层用晶片和支撑用晶片，通过或者不通过绝缘层进行贴合，形成贴合晶片的工序；

将前述贴合的晶片热处理，强化贴合，而且将前述氧离子注入层作为含有SiO₂相粒子层或连续的SiO₂层(以下称为中止层)的工序；

将前述强化贴合的贴合晶片从活性层用晶片的表面侧研削、研磨和/或蚀刻，在表面上露出前述中止层的工序；

除去前述中止层的工序；和