[发明专利]贴合晶片的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用离子注入剥离法来进行的贴合晶片的制造方法。

背景技术

在贴合晶片的制造方法中，将2片晶片贴合后，作为将其中一方的晶片薄膜化的方法，已知一般有利用磨削、研磨来进行的方法与离子注入剥离法(SMART CUT(注册商标))。

利用磨削、研磨来进行的方法，具体来说，例如将2片硅晶片直接或经由氧化膜且不使用黏合剂而结合在一起，然后，通过热处理(1000～1200℃)来提高结合强度后，将其中一方的晶片磨削、研磨而薄膜化的方法，本方法的优点是绝缘层上覆硅(SOI)层的结晶性和埋入氧化膜的可靠性，与通常的硅晶片相同程度。又，缺点是SOI层的膜厚度均匀性有限度(顶多±0.3μm左右)、以及因为每制造1片绝缘层上覆硅(SOI)晶片便必须使用2片硅晶片，致使成本高。

另一方面，离子注入剥离法，具体来说，例如对2片硅晶片的至少一方的晶片(接合晶片)的一主面，离子注入氢离子、稀有气体的至少一种类的气体离子，在晶片内部形成离子注入层(剥离层)后，将该经离子注入的面与另一方的硅晶片(基底晶片)的一主面直接或经由氧化膜而使两者黏合，随后，施加300℃以上的热处理，并以离子注入层为界，将接合晶片分离的方法。此离子注入剥离法，例如具有以下的优点，即：能容易地制造出具有±10nm以下的SOI层膜厚度均匀性的薄膜SOI晶片；以及能多次再利用剥离后的接合晶片，来谋求降低成本。然而，因为刚剥离后的SOI晶片表面是粗糙不平，无法直接将这种状态的晶片作为器件制造用基板来使用，所以需要追加用以平坦化的工序。

作为平坦化处理，已知通常有通过CMP(化学机械研磨；Chemical Mechanical Polishing)而实行的平坦化、通过在惰性气体环境中的高温热处理而实行的平坦化、或是通过在氢或氯化氢气体环境中的热处理而实行的平坦化，但是就降低成本而言，认为在氢或氯化氢气体环境中进行平坦化热处理的方法是最有利的方法(专利文献1)。

详述上述在氢或氯化氢气体环境中的平坦化热处理，例如，使用单晶硅晶片并通过离子注入剥离法来制造贴合晶片的情况，如图2所示，将接合晶片11的形成有离子注入层12的表面与基底晶片13的表面，经由氧化膜14贴合后(图2(a))，以离子注入层12为界来使接合晶片11剥离，由此来制造出一种贴合晶片16，此贴合晶片16在基底晶片13上具有硅薄膜(SOI层)15(图2(b))。然后，为了改善剥离后的硅薄膜的粗糙度，在含有氢或氯化氢的环境中，使用单片式外延层成长用反应器等，对剥离后的贴合晶片16进行热处理(以下，也称为气体蚀刻)(图2(c))。

但是，此方法是一边蚀刻SOI层一边进行平坦化的方法，会有SOI层的膜厚度在晶片周边部较薄而在中心部较厚这样的均匀性分布变差的问题。如此，若薄膜(SOI层)的膜厚度均匀性差，则器件特性会产生偏差，所以被要求提升贴合晶片的膜厚度均匀性。

[现有技术文献]

(专利文献)

专利文献1：日本特开2000-30995号公报

发明内容

本发明是鉴于上述情形而完成，目的在于提供一种贴合晶片的制造方法，针对离子注入剥离法，即便在进行用以将剥离后的贴合晶片的薄膜表面平坦化的热处理后，也能得到一种贴合晶片，此贴合晶片具有膜厚度均匀性优良的薄膜。

为了解决上述课题，若依照本发明，提供一种贴合晶片的制造方法，所述方法是先从接合晶片的表面离子注入氢离子、稀有气体离子中的至少一种类的气体离子而形成离子注入层，然后直接或经由氧化膜来贴合上述接合晶片的离子注入后的表面与基底晶片的表面后，以上述离子注入层为界来使接合晶片剥离，由此来制造出在上述基底晶片上具有薄膜的贴合晶片，随后，在含有氢或氯化氢的环境中，对该贴合晶片施行将上述薄膜的表面平坦化的热处理，其中，所述贴合晶片的制造方法的特征在于：

将在上述平坦化热处理时所使用的基座的表面，预先利用硅膜进行包覆，该基座是用以载置上述贴合晶片。

如此，针对离子注入剥离法，在含有氢或氯化氢的环境中进行热处理之前，该热处理是用以将剥离后的贴合晶片的薄膜表面平坦化，通过预先将基座的表面，利用硅膜进行包覆，该基座是用以载置贴合晶片，随后，将贴合晶片载置在该基座上来施行平坦化热处理时，能抑制贴合晶片周边部的蚀刻，而能进行膜厚度均匀性优良的平坦化热处理，可制造出一种高平坦度的贴合晶片。

又，作为上述接合晶片及上述基底晶片，能使用单晶硅晶片。