[发明专利]贴合晶片的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用智能剥离法(Smart Cut(注册商标))来制造贴合晶片的方法，典型地涉及一种在将注入有氢离子等的硅晶片与作为支持基板的其他晶片密接后加以剥离来制造绝缘硅(Silicon-On-Insulator；SOI)晶片或直接接合晶片的方法。

背景技术

随着元件一代代的发展，为了满足趋向于高性能化这一目标，仅靠现有的利用块硅晶片而实现的尺度效应(Scaling Effect)已无法应对，必须要采用新的元件结构，作为所述元件结构的原材料，SOI晶片正引人关注。SOI晶片有贴合法(通过磨削研磨进行薄膜化)、SIMOX法(注氧隔离法；Separation by Implantation Oxygen)、智能剥离法(注册商标：通过离子注入剥离进行薄膜化)，但在制作较薄的SOI层时，考虑可在广泛的膜厚范围内制作SOI，采用智能剥离法(注册商标)制作的SOI晶片正成为主流。

在智能剥离法中，从包括单晶硅的结合晶片的表面，离子注入氢离子及稀有气体离子中的至少一种气体离子，而在晶片内部形成离子注入层。然后，直接或经由氧化硅膜使结合晶片的注入有离子的表面与基体晶片的表面密接。通过对该密接的晶片施加剥离热处理，以离子注入层为界来使结合晶片剥离，从而制作贴合晶片。之后，通过对该贴合晶片施加结合热处理，将从结合晶片剥离的SOI层与基体晶片牢固地结合，形成SOI晶片(参照专利文献1)。

此处，剥离热处理的温度(通常为500℃以上)通常比之后进行的用于充分提高贴合强度的结合热处理温度低，因此，在充分提高贴合强度前，会由于剥离热处理而出现结合晶片剥离。剥离后，由于硅的厚度较薄，因此在其物理耐受性低、贴合强度弱的情况下，会产生剥落等，容易造成损伤，成为SOI层的缺陷。

然而，如果能以直到产生剥离时不发生剥落等的程度来预先提高贴合强度，则在后续进行的结合热处理中可获得充分的贴合强度，因此可制造缺陷少的高品质SOI晶片。

以往，为了提高贴合强度或减少缺陷，在专利文献2中记载有在200～400℃(10～360分钟)下进行预退火，然后在500℃下进行热处理而加以剥离。并且，在专利文献3中记载有在350℃下投入，然后进行升温，在500℃下进行热处理而加以剥离。在专利文献4中记载有在300℃下投入，然后进行升温，在500℃下进行热处理而加以剥离。

然而，即使这样在剥离热处理前进行预退火，也会存在无法充分降低称为气泡(SOI层与基体晶片未结合的部分)或空隙(发生SOI层脱落的部分)的SOI层缺陷的产生率的情况。

[先行技术文献]

(专利文献)

专利文献1：日本专利特开平5-211128号公报；

专利文献2：日本专利特开2006-74034号公报；

专利文献3：日本专利特开2003-347176号公报；

专利文献4：WO2005/024916。

发明内容

本发明是鉴于所述情况而完成，其目的在于采用智能剥离法(注册商标)制作贴合晶片时，在比剥离产生温度低的温度下，形成贴合强度高的状态，减少剥离缺陷的产生，从而制造高品质贴合晶片。

为了解决所述课题，本发明提供一种贴合晶片的制造方法，至少包括：从由单晶硅所构成的结合晶片的表面，离子注入氢离子和稀有气体离子中的至少一种气体离子而在晶片内部形成离子注入层的步骤；直接或经由氧化硅膜使所述结合晶片的注入有离子的表面与基体晶片的表面密接的步骤；以及以所述离子注入层为界来使结合晶片剥离的热处理步骤；其特征在于：通过在小于500℃的温度下进行预退火，然后在500℃以上的温度下进行剥离热处理，来进行所述使结合晶片剥离的热处理步骤，通过至少在第1温度下进行热处理后，在高于第1温度的第2温度下进行热处理来进行所述预退火。

这样，在小于500℃的温度下，实施下述预退火，该预退火通过至少在第1温度下进行热处理后，在高于第1温度的第2温度下进行热处理来进行，然后在500℃以上的温度下进行剥离热处理，从而可在比剥离产生温度低的温度下提高贴合强度，因此，可减少气泡或空隙，制作缺陷少的贴合晶片。

另外，所述预退火中的第1温度下的热处理，优选在200±20℃下进行热处理。

这样，通过将预退火中的第1温度设为200℃左右，吸附于贴合界面上的水分可以充分地慢慢脱离，因此可抑制气泡或空隙的产生。

另外，所述预退火中的第2温度下的热处理，优选在350±20℃下进行热处理。