[发明专利]贴合晶圆的制造方法

说明书

本发明是一种贴合晶圆的制造方法，其向接合晶圆的表面离子注入氢离子和稀有气体离子的至少一种气体离子而形成离子注入层，将接合晶圆的离子注入后的表面与基底晶圆的表面直接贴合或隔着绝缘膜贴合之后，施加热处理，在离子注入层使接合晶圆的一部分剥离，由此制作在基底晶圆上具有薄膜的贴合晶圆，其中，在将接合晶圆与基底晶圆贴合之前，测量接合晶圆和基底晶圆的厚度，选择两晶圆的厚度之差小于5μm的由接合晶圆与基底晶圆构成的组合来进行贴合。由此，能抑制在薄膜上产生的大理石花纹的膜厚不均，制造薄膜的膜厚均匀性高的贴合晶圆。

技术领域

本发明关于利用离子注入剥离法的贴合晶圆的制造方法，特别是关于使用再生晶圆通过离子注入剥离法来制造贴合晶圆的方法，该再生晶圆是对通过离子注入剥离法来制造贴合晶圆时的副产品的剥离晶圆实施再生加工而得的。

背景技术

作为SOI晶圆的制造方法，特别是能够使尖端集成电路高性能化的薄膜SOI晶圆的制造方法，对已进行离子注入的晶圆贴合后再进行剥离来制造SOI晶圆的方法(离子注入剥离法：也被称作智能剥离法(注册商标)的技术)广受注目。

该离子注入剥离法，在两片硅晶圆中至少一片上形成氧化膜，并由一片硅晶圆(接合晶圆)的上表面注入氢离子或稀有气体离子等的气体离子，在该晶圆内部形成离子注入层(又称为微气泡层或封入层)。之后，使注入有离子的那一片的表面隔着氧化膜与另一片硅晶圆(基底晶圆)密接，之后施加热处理(剥离热处理)，将微气泡层作为劈理面，将一片硅晶圆(接合晶圆)剥离成薄膜状。进一步地，该技术施加热处理(结合热处理)以牢固地结合，来制造SOI晶圆(参照专利文献1)。在该阶段，劈理面(剥离面)成为SOI层的表面，能够比较容易地得到SOI膜厚薄且均匀性高的SOI晶圆。

该离子注入剥离法不限定于隔着绝缘膜来制作贴合SOI晶圆的情况，也应用于直接将两片晶圆贴合来制作贴合SOI晶圆的情况。

在该离子注入剥离法中，对于剥离后的接合晶圆(剥离晶圆)，通过再次实施包含研磨和蚀刻等的表面处理的再生加工(更新加工)，减少或去除在未结合部产生的高低差、剥离后的表面粗糙、注入残留层的影响，而能重复使用晶圆。关于该再生加工的方法，已提出例如专利文献2的方法，即，组合倒角处理和研磨，除去存在于倒角部的离子注入残留层的影响。

关于对剥离晶圆进行的再生加工，在专利文献3中记载有将剥离晶圆表面的研磨余量设为2μm以上，以及重复地将剥离晶圆作为接合晶圆而再利用。另外，在专利文献4中记载有在剥离晶圆的重复再利用中，能最多重复10次大约5μm的研磨。进一步地，在专利文献5中记载有将剥离晶圆表面的研磨余量设为1～5μm以上，以及将剥离晶圆进行多次再生加工。

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2001-155978号公报

专利文献3：日本专利公开2008-21892号公报

专利文献4：日本专利公开2006-140445号公报

专利文献5：日本专利公开2007-149907号公报

发明内容

(一)要解决的技术问题

若测量通过离子注入剥离法制作的贴合SOI晶圆的SOI层的膜厚分布，有时会看到大理石花纹的膜厚不均。若进行接合晶圆剥离后的SOI层表面的外观检查，则以目视也能观察到该膜厚不均，该膜厚不均形成mm单位的图案。

近年来，SOI层的膜厚分布的标准变得严格，消除在剥离时产生的具有大图案的膜厚不均很重要。特别是关于被称为ETSOI(Extremely Thin SOI，极薄SOI)的SOI层膜厚为30nm以下的种类，这样的膜厚不均由于会对制造合格率带来很大的影响，因此希望阻止其产生。