[发明专利]计算贴合SOI晶片的翘曲的方法及贴合SOI晶片的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算贴合SOI晶片的翘曲的方法及使用了该计算方法的贴合SOI晶片的制造方法。

背景技术

作为半导体元件用晶片之一，有在作为绝缘膜的硅氧化膜上形成了硅层的SOI（Silicon On Insulator）晶片。该SOI晶片由于成为器件制作区域的基片表层部的硅层（以下，有时称为SOI层）因埋入式氧化膜层（BOX层）而与基片内部电气隔离，因而具有寄生电容小且抗辐射性能高等特点。因此，期望高速、低功耗工作以及防止软错误等效果，且认为有望作为高性能半导体元件用基片。

作为制造该SOI晶片的代表性的方法，可举出晶片贴合法和SIMOX法。

晶片贴合法是在例如两片单晶硅晶片中的至少一方的表面形成热氧化膜之后，使两片晶片通过该所形成的热氧化膜贴紧，并实施结合热处理而提高结合力，之后经镜面研磨等使一方的晶片（形成SOI层的晶片（以下称为键合晶片））薄膜化，从而制造SOI晶片的方法。此外，作为该薄膜化的方法，有将键合晶片磨削、研磨至所期望的厚度的方法、以及在键合晶片内部预先注入氢离子或稀有气体离子的至少一种而形成离子注入层并在贴合之后在离子注入层剥离键合晶片的方法等，利用了后者的晶片贴合法通常称之为离子注入剥离法。

另一方面，SIMOX法是在单晶硅基片的内部注入氧离子，之后进行高温热处理（氧化膜形成热处理）而使所注入的氧和硅反应而形成BOX层，由此制造SOI基片的方法。

上述的代表性的两种方法中，晶片贴合法具有能够自如地设定所制作的SOI层和BOX层的厚度的优势，因而可适用于各种器件用途。

尤其，作为晶片贴合法之一的离子注入剥离法，除了上述优势以外，进一步具有具备优良的膜厚均匀性的特点，因而能够在晶片的整个面上得到稳定的器件特性。但若SOI层的厚度甚至达到几μm之厚，则受离子注入机的最大加速电压的限制，仅凭离子注入剥离法就不能应对。作为解决这个问题的方法，有在利用离子注入剥离法制作的贴合晶片的表面进行外延生长的方法（专利文献1）。通过使用该方法，不仅将SOI层的厚度能够自如地设定到几μm之厚，而且能够得到在通过磨削、研磨法的贴合晶片中所得不到的、SOI层厚的高均匀性。

另一方面，在贴合SOI晶片中，由于器件构造上的要求，在某些情况下，需要将低电阻率（0.1Ωcm以下）的SOI层作为籽晶层并在其上形成通常的电阻率（1～20Ωcm左右）的外延层的SOI晶片。

然而，已知贴合SOI晶片由于其截面构造上的原因，SOI层侧翘曲成凸状。若该翘曲变大则在器件制造工艺的光刻工序等中成为次品。于是，为了抑制该贴合SOI晶片的翘曲，在专利文献2、专利文献3中记载有在贴合之前的衬底基片预先形成如贴合面侧成为凹状的翘曲的技术。

另外，在专利文献4中记载有通过调节经研磨而薄膜化制得的贴合SOI晶片的衬底晶片上下表面（贴合面侧和背面侧）的氧化膜厚度，能够减少翘曲的技术。

在利用离子注入剥离法制作贴合SOI晶片的情况下，SOI层侧也由于其截面构造而翘曲成凸状，但在利用离子注入剥离法形成SOI层的情况下，所形成的SOI层是1μm以下（在多数情况下为几百nm以下）的薄膜，因而如在专利文献4中所记载那样，通过在衬底晶片的上下表面（贴合面侧和背面侧）形成同等的氧化膜，能够充分地减少翘曲。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-30995号公报

专利文献2：日本特开平3-55822号公报

专利文献3：日本特开2009-302163号公报

专利文献4：日本特开平03-250615号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，已确知即便通过这种现有方法制造减少了翘曲的贴合SOI晶片，若在该贴合SOI晶片的SOI层的表面形成几μm左右的外延层，则也存在导致SOI晶片较大地翘曲的问题。尤其，一旦使外延层在低电阻率的SOI层上生长则产生明显的翘曲。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种预先计算贴合SOI晶片的翘曲的方法，进而提供一种通过使用该计算方法制造具有所期望的翘曲的贴合SOI晶片的方法，上述贴合SOI晶片通过制作由SOI层/BOX层/衬底晶片构成的构造的外延生长用SOI晶片，之后使外延层在SOI层的表面生长而制得。

用于解决问题的方案