[发明专利]SOI晶圆的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过离子注入剥离法来制造SOI晶圆的方法。

背景技术

在基于离子注入剥离法的SOI晶圆的制作中，将形成SOI层(绝缘体硅(Silicon On Insulator)层，广义上为绝缘体半导体(Semiconductor On Insulator))的接合晶圆与基底晶圆通过氧化膜进行贴合之后，在离子注入层进行为了进行剥离的热处理(剥离热处理)而剥离时，刚剥离后的SOI晶圆的SOI层表面(剥离面)与接合晶圆的表面(剥离面)在彼此相对的状态下，向进行了剥离热处理的热处理炉外取出(参照专利文献1等)。

在接合晶圆上形成氧化膜，并与基底晶圆贴合来制作SOI晶圆的情况下，SOI晶圆由于从接合晶圆表面通过剥离热处理复制的隐埋氧化膜，剥离面侧呈凸状翘曲，另一方面，由于剥离后的接合晶圆上没有表面氧化膜，氧化膜仅在背面残留，因此剥离面侧与SOI晶圆相反地呈凹状翘曲。翘曲的尺寸根据复制的氧化膜的厚度而变化，但由于SOI晶圆与剥离后的接合晶圆为相同程度，因此，晶圆之间难以发生接触。

但是，由于实际中也存在晶圆加工时的翘曲形状的影响，因此例如在接合晶圆加工时的晶圆形状为凸状的情况下，剥离后的接合晶圆成为从背面氧化膜的影响导致的凹状抵除晶圆加工时的凸状而成的形状。

在该情况下，在SOI晶圆与剥离后的接合晶圆的翘曲形状上发生不匹配，与SOI晶圆的凸状翘曲的尺寸相比，剥离后的接合晶圆的凹状翘曲的尺寸小。

此外，在通过例如注入氢离子和氦离子这两种离子来进行为了形成使剥离发生的离子注入层的离子注入，所谓通过共同注入进行的离子注入剥离法中，由于在氢离子的注入层发生剥离，若使氦离子的注入层比氢离子的注入层深，则氢离子的注入层被SOI侧和剥离后的接合晶圆分割，但氦离子的注入层在剥离后仍残留在接合晶圆上。在该情况下，由于存在氦离子注入层，在剥离后的接合晶圆上向凸侧翘曲的力作用，因此发生与SOI晶圆的翘曲形状的不匹配。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开2009-283582号公报

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明人等对使用如上所述的离子注入剥离法的SOI晶圆的制造方法进行了深入研究。其结果如图4所示，得知在所制造的SOI晶圆中，在SOI晶圆中央部SOI产生膜厚薄的部分的SOI膜厚异常，或者在该薄膜部发生擦痕。

因此，本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够制造擦痕及SOI膜厚异常被抑制的SOI晶圆的方法。

(二)技术方案

为了实现上述目的，本发明提供一种SOI晶圆的制造方法，其从由半导体单晶基板构成的接合晶圆的表面，将氢气及稀有气体中一种以上的气体离子进行离子注入来形成离子注入层，在将该接合晶圆的进行过离子注入的表面与基底晶圆表面通过氧化膜进行贴合后，用热处理炉进行剥离热处理，在所述离子注入层剥离接合晶圆，由此制作SOI晶圆，其特征在于，在所述剥离热处理后，在以低于3.0℃/min的降温速度降温至250℃以下后，将剥离后的SOI晶圆及接合晶圆从热处理炉中取出。

在本发明中，首先，由于将从热处理炉的取出温度设为250℃以下，因此能够抑制取出时形成氧化膜。即使由于不匹配，在SOI晶圆的凸状顶端部与剥离后的接合晶圆接触，由于最初取出时形成氧化膜在晶圆整个表面上被抑制，因此能够防止发生如现有那样的在SOI晶圆的凸状顶端部上的膜厚异常。

此外，在本发明中，由于将降温速度设为低于3.0℃/min，因此能够将降温中的晶圆面内的温度分布抑制为小，因此，能够减少伴随温度分布的晶圆变形。因此能够抑制发生SOI晶圆的擦痕。

这样，通过本发明能够得到抑制了擦痕及膜厚分布异常的SOI晶圆。

此时，作为形成所述离子注入层的接合晶圆，可以准备具有比表面氧化膜要厚的背面氧化膜的半导体单晶基板，通过该表面氧化膜进行所述离子注入。

如果这样做，由于氧化膜的膜厚差使剥离后的接合晶圆呈凹状，因此能够防止SOI晶圆与剥离后的接合晶圆间的翘曲形状不匹配，进一步抑制因接触导致的擦痕或SOI膜厚异常的发生。

此外，作为具有比所述表面氧化膜要厚的背面氧化膜的半导体单晶基板，可以使用通过如下方法制作的晶圆，即，在半导体单晶基板的整个表面形成热氧化膜后，通过去除表面侧的热氧化膜，来制作仅在背面侧具有热氧化膜的半导体单晶基板，通过对该仅在背面侧具有热氧化膜的半导体单晶基板进行热氧化来制作晶圆。