Soi晶圓的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設及一種通過離子注入剝離法來制造SOI晶圓的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在基于離子注入剝離法的SOI晶圓的制作中，將形成SOI層（絕緣體娃（Silicon On Insulator)層，廣義上為絕緣體半導體（Semiconductor On Insulator))的接合晶圓與 基底晶圓通過氧化膜進行貼合之后，對離子注入層進行熱處理而剝離時，剝離后的SOI晶 圓的SOI層表面（剝離面）與剝離后的接合晶圓的表面（剝離面）彼此相對。因此，由于 剝離后的SOI晶圓及剝離后的接合晶圓的翅曲形狀，有在晶圓之間發(fā)生接觸，產(chǎn)生擦痕或 發(fā)生SOI膜厚異常的情況。
[0003] 針對上述問題，有在接合晶圓的整個表面上形成氧化膜并與基底晶圓貼合來制作 SOI晶圓的方法。在該方法中，SOI晶圓由于從接合晶圓表面復制的隱埋氧化膜而呈凸狀 翅曲，另一方面，剝離后的接合晶圓在貼合面上沒有氧化膜，由于殘留在背面的氧化膜，與 SOI晶圓相反地呈凹狀翅曲，由于SOI晶圓與剝離后的接合晶圓在翅曲的尺寸上也為相同 程度，因此理論上能夠使晶圓之間難W發(fā)生接觸。但是，實際中由于也殘留晶圓加工時的翅 曲形狀的影響，例如，在接合晶圓加工時的晶圓形狀為凸狀的情況下，剝離后的接合晶圓成 為從因背面氧化膜的影響所導致的凹狀抵除晶圓加工時的凸狀而成的形狀。此時，存在SOI 晶圓與剝離后的接合晶圓的翅曲形狀發(fā)生不匹配的情況，與SOI晶圓的凸狀翅曲的尺寸相 比，剝離后的接合晶圓的凹狀翅曲的尺寸變小。在該種情況下，在SOI晶圓的凸狀頂端部 上，與剝離后的接合晶圓發(fā)生接觸，產(chǎn)生擦痕或SOI膜厚異常。
[0004] 其中，產(chǎn)生SOI膜厚異常起因于，由于SOI晶圓與接合晶圓的接觸，妨礙SOI晶圓 表面的自然氧化膜的形成，接觸部的自然氧化膜變薄。即，在下一工序的RCA洗凈的SCI洗 凈（使用NH40H/H202溶液的洗凈）中，在晶圓接觸部的氧化膜薄的部分，氧化膜被較早地去 除，SOI層的Si表面露出，由SCI進行的Si的蝕刻相對早地開始。其結(jié)果為在SCI洗凈后， 在氧化膜薄的部分（晶圓接觸部）形成SOI膜厚上的薄膜部。
[0005] 此外，作為為了形成使剝離發(fā)生的離子注入層的離子注入的方法，例如有通過注 入氨離子和氮離子該兩種離子而進行的，所謂通過共同注入來進行的離子注入剝離法。在 該方法中，如圖4所示，如果將接合晶圓101(例如，翅曲形狀；凸60ym)與基底晶圓105通 過氧化膜102進行貼合作為貼合晶圓110,其中，所述接合晶圓101形成氧化膜102 (例如 27nm),并將気罔子注入層104設在比氨罔子注入層103涂的化置，則氨罔子注入層103在 剝離工序中被分割為具有SOI層106的SOI晶圓120側(cè)和剝離后的接合晶圓101M則，但 氮離子注入層104在剝離后仍殘留在剝離后的接合晶圓101'上。在該情況下，由于存在 氮離子注入層104,在剝離后的接合晶圓101'上向凸側(cè)翅曲的力作用，剝離后的接合晶圓 101'（例如，凸40 ym)與SOI晶圓120 (例如，凸20 ym)的翅曲形狀產(chǎn)生不匹配。因此，在 基于利用共同注入的離子注入剝離法的SOI晶圓的制造方法中，有在SOI晶圓的凸狀頂端 部上，與剝離后的接合晶圓發(fā)生接觸，產(chǎn)生擦痕或SOI膜厚異常的情況。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0007] 專利文獻
[000引專利文獻1 ;日本專利公開2008-140878號公報
[0009] 專利文獻2 ;日本專利公開平成3-55822號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] (一）要解決的技術(shù)問題
[0011] 作為解決貼合SOI晶圓翅曲的技術(shù)，專利文獻1、2中公開了對基底晶圓賦予凹狀 翅曲的方法。但是，在基于離子注入剝離法的貼合SOI晶圓的制作中，需要基于貼合前的接 合晶圓翅曲形狀的影響，解決剝離后的接合晶圓與SOI晶圓的翅曲形狀不匹配的技術(shù)。
[0012] 本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，提供一種SOI晶圓的制造方法，其能夠抑制在 通過離子注入剝離法剝離的情況下產(chǎn)生的因SOI晶圓與剝離后的接合晶圓的翅曲形狀而 產(chǎn)生的擦痕或SOI膜厚異常。（二）技術(shù)方案
[0013] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種SOI晶圓的制造方法，在由半導體單晶 基板構(gòu)成的接合晶圓上形成氧化膜，通過該氧化膜，將氨氣及稀有氣體中至少一種氣體離 子進行離子注入，在所述接合晶圓上形成離子注入層，在將該接合晶圓進行了離子注入的 表面與基底晶圓表面通過所述氧化膜進行貼合后，在所述離子注入層剝離所述接合晶圓， 由此制作SOI晶圓，其特征在于，
[0014] 將形成在所述接合晶圓上的氧化膜設為貼合面的背面的氧化膜厚于貼合面的氧 化膜。
[0015] 該樣，如果是使用貼合面背面的氧化膜厚于貼合面的氧化膜的接合晶圓的SOI晶 圓的制造方法，則由于氧化膜的膜厚差，剝離后的接合晶圓成為凹狀，因此能夠防止SOI晶 圓與剝離后的接合晶圓的翅曲形狀不匹配，抑制產(chǎn)生因接觸所導致的擦痕或SOI膜厚異 常。
[0016] 此時，優(yōu)選地，所述接合晶圓的氧化膜的形成通過如下所述方法進行：在接合晶圓 的整個表面形成熱氧化膜之后，通過去除該接合晶圓的貼合面?zhèn)鹊臒嵫趸碇谱鲀H在背 面具有熱氧化膜的接合晶圓，對該僅在背面具有熱氧化膜的接合晶圓的整個表面進行熱氧 化。
[0017] 通過用該種方法來形成接合晶圓的氧化膜，能夠適當設定貼合面的氧化膜與背面 的氧化膜之間的膜厚差。
[001引進一步優(yōu)選地，包括在去除所述接合晶圓的貼合面?zhèn)鹊臒嵫趸ぶ?，對該貼合 面?zhèn)冗M行研磨的工序，之后進行整個表面的熱氧化。
[0019] 該樣，通過研磨貼合面，能夠抑制貼合時的不良。
[0020] 此外，優(yōu)選地，作為所述接合晶圓，使用對在離子注入層剝離后的接合晶圓進行再 生加工而制作的晶圓。
[002U 該樣，如果使用再生加工后的晶圓作為接合晶圓，則能夠節(jié)省地制造SOI晶圓。
[0022] 進一步優(yōu)選地，在所述再生加工中，不去除所述剝離后的接合晶圓的背面氧化膜。
[0023] 如果使用該種再生加工后的晶圓，則能夠容易地形成接合晶圓的氧化膜的膜厚 差。
[0024] 此外，優(yōu)選地，作為所述離子注入，進行氨離子與氮離子的共同注入，在該共同注 入中將氮離子注入比氨離子更深的位置。
[0025] 如果是本發(fā)明的SOI晶圓的制造方法，能夠排除由于氮離子注入層的存在對剝離 后的接合晶圓的翅曲的影響，并能夠防止SOI晶圓與剝離后的接合晶圓的翅曲形狀不匹 配。
[0026] ( S )有益效果
[0027] 如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在基于離子注入剝離法的SOI晶圓的制作中，能夠抑制在 剝離時由于剝離后的接合晶圓與SOI晶圓的接觸導致發(fā)生的SOI晶圓的擦痕或SOI膜厚分 布異常。
【附圖說明】
[002引圖1是表示本發(fā)明的SOI晶圓的制造方法的一例的流程圖。
[0029] 圖2是表示實施例1及比較例1中剝離后的SOI層膜厚分布的測量結(jié)果的圖。
[0030] 圖3是表示在比較例2的SOI晶圓的中央部發(fā)生的SOI膜厚異常和擦痕的圖。
[0031] 圖4是表示現(xiàn)有的使用共同注入的SOI晶圓的制造方法的一例的流程圖。
【具體實施方式】
[0032] 本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，在基于離子注入剝離法的SOI晶圓的制作中，當剝離后的接合 晶圓的凹狀尺寸小于SOI的凸狀尺寸時，廣生剝罔后的接合晶圓與SOI晶圓的翅曲形狀 不匹配，在剝離熱處理工序中，在SOI層表面的凸狀頂端與剝離后的接合晶圓接觸，存在在 SOI晶圓中央部產(chǎn)生擦痕或SOI膜厚異常的情況。
[0033] 在接合晶圓上形成熱氧化膜制作貼合SOI晶圓的情況下，剝離后的SOI晶圓與隱 埋氧化膜的厚度呈比例地向SOI層側(cè)呈凸狀翅曲。另一方面，剝離后的接合晶圓由于沒有 了表面的氧化膜，因此背面的氧化膜起作用，使剝離面呈凹狀翅曲。
[0034] 通常，由于作用于翅曲的氧化膜的厚度相同，因此SOI晶圓的凸狀尺寸與剝離后 的接合晶圓的凹狀尺寸呈相同程度，SOI晶圓的凸狀頂端部與剝離后的接合晶圓不接觸。但 是，在原本的接合晶圓的晶圓制作工序中形成有凸狀或者凹狀的情況下，剝離后的接合晶 圓的凹狀與SOI的凸狀成為不同尺寸，在剝離熱處理中SOI晶圓的凸狀頂端部與剝離后的 接合晶圓接觸，存在在SOI晶圓中央部產(chǎn)生擦痕或膜厚異常的情況。
[0035] 此外，在通過共同注入氨離子和氮離子進行的剝離法中，在將氮離子的注入層設 在比氨離子的注入層更深的位置的情況下，由于剝離在氨離子的注入層發(fā)生，因此氨離子 的注入層被分割為SOI層側(cè)和剝離后的接合晶圓，另一方面，氮離子的注入層殘留在剝離 后的接合晶圓上。在該情況下，由于氮離子注入層的存在，在剝離后的接合晶圓上向凸側(cè)翅 曲的力作用，剝離后的接合晶圓的凹狀尺寸容易小于SOI晶圓的凸狀尺寸，容易產(chǎn)生翅曲 形狀的不匹配。因此，在氨離子與氮離子的共同注入中，在SOI晶圓的凸狀頂端部，發(fā)生與 剝離后的接合晶圓的接觸，容易產(chǎn)生擦痕或SOI膜厚異常。
[0036] 因此，作為使剝離后的接合晶圓的凹狀尺寸可靠地大于SOI晶圓的凸狀的方法， 本發(fā)明人等通過將進行貼合時的貼合面的背面的氧化膜形成為厚于貼合面的氧化膜，將預 先形成凹狀的接合晶圓用于SOI晶圓的制造，從而完成本發(fā)明。
[0037] 即，本發(fā)明設及一種SOI晶圓的制造方法，
[003引在由半導體單晶基板構(gòu)成的接合晶圓上形成氧化膜，通過該氧化膜將氨氣及稀有 氣體中至少一種氣體離子進行離子注入，在所述接合晶圓上形成離子注入層，在將該接合 晶圓進行了離子注入的表面與基底晶圓表面通過所述氧化膜進行貼合后，在所述離子注入 層剝罔所述接合晶圓，由此制作SOI晶圓，
[0039] 將形成在所述接合晶圓上的氧化膜設為貼合面的背面的氧化膜厚于貼合面的氧 化膜。
[0040] 下面，作為實施方式的一例，參照附圖對本發(fā)明進行詳細說明，但是本發(fā)明并不限 定于此。
[0041] 圖1是本發(fā)明的SOI晶圓的制造方法的流程圖。
[0042] 首先，在接合晶圓1上形成背面的氧化膜2'（圖1中的（A))。作為該種背面的氧 化膜，優(yōu)選熱氧化膜，作為背面的氧化膜的形成方法，優(yōu)選在接合晶圓的整個表面形成熱氧 化膜之后，通過去除接合晶圓的貼合面?zhèn)鹊臒嵫趸碇谱鲀H在背面具有熱氧化膜的接合 晶圓的方法。
[0043] 作為該背面的氧化膜的形成方法的其它例子，可W舉出如下方法；在接合晶圓的 整個表面形成大致均勻厚度的熱氧化膜之后，在使用環(huán)狀橡膠（0型環(huán)）或PVC等保護片材 保護背面的氧化膜的狀態(tài)下，與氧化膜的蝕刻液接觸的方法，或者使用自旋蝕刻等用HF溶 液去除貼合面?zhèn)鹊臒嵫趸ぃ粴埩舯趁娴难趸ぁ?br>[0044