[发明专利]贴合晶圆的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于离子注入剥离法而实施的贴合晶圆的制造方法。

背景技术

作为SOI(Silicon On Insulator，绝缘体上硅)晶圆的制造方法，特别是使尖端集成电路的高性能化成为可能的薄膜SOI晶圆的制造方法，将已离子注入过的晶圆在接合后剥离以制造SOI晶圆的方法(离子注入剥离法，也称为智能剥离法(Smart Cut，注册商标)的技术)备受瞩目。

该离子注入剥离法是在二片硅晶圆中的至少一片上形成氧化膜(绝缘膜)，并且从其中一片的硅晶圆(接合晶圆)的顶面注入氢离子或稀有气体离子等气体离子，而在该晶圆内部形成微小气泡层(封入层)后，使已注入该离子的硅晶圆的面隔着氧化膜与另一片硅晶圆(基底晶圆)密接，然后施加热处理(剥离热处理)，以微小气泡层作为劈开面而将其中一片的晶圆(接合晶圆)剥离为薄膜状，进一步施加热处理(结合热处理)，并牢固地结合从而做成SOI晶圆的技术(参照专利文献1等)。在该阶段中，劈开面(剥离面)成为SOI层的表面，且较容易得到SOI膜的厚度薄且均匀性高的SOI晶圆。另外，在该离子注入剥离法中，也可以不经由绝缘膜而直接贴合接合晶圆与基底晶圆来制造贴合晶圆。

但是，在剥离后的SOI晶圆表面会存在由于离子注入所造成的损伤层，此外，表面粗糙度会变得比通常的硅晶圆的镜面大。因此，在离子注入剥离法中，需要去除这样的损伤层和表面粗糙度。

以往，为了去除该损伤层等，在结合热处理后的最终工序中，会进行被称为接触抛光(タッチポリッシュ)的研磨裕度极少的镜面研磨(切削裕度：100nm左右)。然而，若对SOI层进行包含机械加工要素的研磨，则由于研磨的切削裕度并不均匀，因此会发生通过氢离子等的注入与剥离而完成的SOI层的膜厚均匀性恶化这样的问题。

作为解决这种问题点的方法，进行高温热处理来取代上述的接触抛光，从而可以进行用于改善表面粗糙度的平坦化处理。

例如，在专利文献2中，提出了一种技术，该技术是在剥离热处理后(或结合热处理后)，不研磨SOI层的表面而施加在含氢还原性气氛下的热处理(急速加热和急速冷却热处理(RTA处理，Rapid Thermal Annealing))。进而，在专利文献3的权利要求2等中，提出了一种技术，该技术是在剥离热处理后(或结合热处理后)，通过在氧化性气氛下的热处理而在SOI层形成氧化膜之后，去除该氧化膜(牺牲氧化处理)，接着施加还原性气氛的热处理(急速加热/急速冷却热处理(RTA处理))。

此外，在专利文献4中，为了避免在将剥离面直接氧化时容易发生的OSF(oxidation induced stacking faults，氧化诱导迭差)，通过在惰性气体、氢气或这些气体的混合气体气氛下的平坦化热处理之后，进行牺牲氧化处理，由此同时实现剥离面平坦化与避免OSF。

在专利文献5中公开了一种技术，该技术是在氧化性气氛下进行用于提高剥离后的贴合晶圆的结合强度的结合热处理时，为了切实地避免容易在剥离面发生的OSF，作为结合热处理，以未满950℃的温度进行氧化热处理后，在包含5％以下的氧的惰性气体气氛，以1000℃以上的温度进行热处理。

进而，在专利文献6中公开了一种贴合晶圆的制造方法，其目的在于，当组合RTA处理与牺牲氧化处理来进行贴合晶圆的薄膜表面平坦化与薄膜减薄时，能够抑制BMD(Bulk Micro Defect，体积微缺陷)密度增加且可使薄膜表面充分地平坦化，该贴合晶圆的制造方法为，对剥离接合晶圆后的贴合晶圆在含氢气氛下进行第一RTA处理后，进行牺牲氧化处理以将薄膜减薄，然后，在含氢气氛下，以高于第一RTA处理的温度进行第二RTA处理。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开平成5-211128号公报

专利文献2：日本专利公开平成11-307472号公报

专利文献3：日本专利公开2000-124092号公报

专利文献4：国际公开第WO2003/009386号/小册子

专利文献5：日本专利公开2010-98167号公报

专利文献6：日本专利公开2012-222294号公报

发明内容

(一)要解决的技术问题