SOI晶圆的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种SOI晶圆的制造方法，在由半导体单晶基板构成的接合晶圆上形成氧化膜，通过该氧化膜将氢气及稀有气体中至少一种气体离子进行离子注入，在所述接合晶圆上形成离子注入层，在将该接合晶圆进行了离子注入的表面与基底晶圆表面通过所述氧化膜进行贴合后，在所述离子注入层剥离所述接合晶圆，由此制作SOI晶圆，其中，将形成在所述接合晶圆上的氧化膜设为贴合面的背面的氧化膜厚于贴合面的氧化膜。由此，提供一种SOI晶圆的制造方法，其能够抑制在通过离子注入剥离法剥离的情况下产生的由于SOI晶圆与剥离后的接合晶圆的翘曲形状而导致产生的擦痕或SOI膜厚异常。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】SOI晶圆的制造方法
本专利技术涉及一种通过离子注入剥离法来制造SOI晶圆的方法。
技术介绍
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(SiliconOnInsulator)层，广义上为绝缘体半导体(SemiconductorOnInsulator))的接合晶圆与基底晶圆通过氧化膜进行贴合之后，对离子注入层进行热处理而剥离时，剥离后的SOI晶圆的SOI层表面(剥离面)与剥离后的接合晶圆的表面(剥离面)彼此相对。因此，由于剥离后的SOI晶圆及剥离后的接合晶圆的翘曲形状，有在晶圆之间发生接触，产生擦痕或发生SOI膜厚异常的情况。针对上述问题，有在接合晶圆的整个表面上形成氧化膜并与基底晶圆贴合来制作SOI晶圆的方法。在该方法中，SOI晶圆由于从接合晶圆表面复制的隐埋氧化膜而呈凸状翘曲，另一方面，剥离后的接合晶圆在贴合面上没有氧化膜，由于残留在背面的氧化膜，与SOI晶圆相反地呈凹状翘曲，由于SOI晶圆与剥离后的接合晶圆在翘曲的尺寸上也为相同程度，因此理论上能够使晶圆之间难以发生接触。但是，实际中由于也残留晶圆加工时的翘曲形状的影响，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因背面氧化膜的影响所导致的凹状抵除晶圆加工时的凸状而成的形状。此时，存在SOI晶圆与剥离后的接合晶圆的翘曲形状发生不匹配的情况，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变小。在这种情况下，在SOI晶圆的凸状顶端部上，与剥离后的接合晶圆发生接触，产生擦痕或SOI膜厚异常。其中，产生SOI膜厚异常起因于，由于SOI晶圆与接合晶圆的接触，妨碍SOI晶圆表面的自然氧化膜的形成，接触部的自然氧化膜变薄。即，在下一工序的RCA洗净的SC1洗净(使用NH4OH/H2O2溶液的洗净)中，在晶圆接触部的氧化膜薄的部分，氧化膜被较早地去除，SOI层的Si表面露出，由SC1进行的Si的蚀刻相对早地开始。其结果为在SC1洗净后，在氧化膜薄的部分(晶圆接触部)形成SOI膜厚上的薄膜部。此外，作为为了形成使剥离发生的离子注入层的离子注入的方法，例如有通过注入氢离子和氦离子这两种离子而进行的，所谓通过共同注入来进行的离子注入剥离法。在该方法中，如图4所示，如果将接合晶圆101(例如，翘曲形状：凸60μm)与基底晶圆105通过氧化膜102进行贴合作为贴合晶圆110，其中，所述接合晶圆101形成氧化膜102(例如27nm)，并将氦离子注入层104设在比氢离子注入层103深的位置，则氢离子注入层103在剥离工序中被分割为具有SOI层106的SOI晶圆120侧和剥离后的接合晶圆101’侧，但氦离子注入层104在剥离后仍残留在剥离后的接合晶圆101’上。在该情况下，由于存在氦离子注入层104，在剥离后的接合晶圆101’上向凸侧翘曲的力作用，剥离后的接合晶圆101’(例如，凸40μm)与SOI晶圆120(例如，凸20μm)的翘曲形状产生不匹配。因此，在基于利用共同注入的离子注入剥离法的SOI晶圆的制造方法中，有在SOI晶圆的凸状顶端部上，与剥离后的接合晶圆发生接触，产生擦痕或SOI膜厚异常的情况。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利公开2008-140878号公报专利文献2：日本专利公开平成3-55822号公报
技术实现思路
(一)要解决的技术问题作为解决贴合SOI晶圆翘曲的技术，专利文献1、2中公开了对基底晶圆赋予凹状翘曲的方法。但是，在基于离子注入剥离法的贴合SOI晶圆的制作中，需要基于贴合前的接合晶圆翘曲形状的影响，解决剥离后的接合晶圆与SOI晶圆的翘曲形状不匹配的技术。本专利技术是鉴于上述问题而完成的，提供一种SOI晶圆的制造方法，其能够抑制在通过离子注入剥离法剥离的情况下产生的因SOI晶圆与剥离后的接合晶圆的翘曲形状而产生的擦痕或SOI膜厚异常。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种SOI晶圆的制造方法，在由半导体单晶基板构成的接合晶圆上形成氧化膜，通过该氧化膜，将氢气及稀有气体中至少一种气体离子进行离子注入，在所述接合晶圆上形成离子注入层，在将该接合晶圆进行了离子注入的表面与基底晶圆表面通过所述氧化膜进行贴合后，在所述离子注入层剥离所述接合晶圆，由此制作SOI晶圆，其特征在于，将形成在所述接合晶圆上的氧化膜设为贴合面的背面的氧化膜厚于贴合面的氧化膜。这样，如果是使用贴合面背面的氧化膜厚于贴合面的氧化膜的接合晶圆的SOI晶圆的制造方法，则由于氧化膜的膜厚差，剥离后的接合晶圆成为凹状，因此能够防止SOI晶圆与剥离后的接合晶圆的翘曲形状不匹配，抑制产生因接触所导致的擦痕或SOI膜厚异常。此时，优选地，所述接合晶圆的氧化膜的形成通过如下所述方法进行：在接合晶圆的整个表面形成热氧化膜之后，通过去除该接合晶圆的贴合面侧的热氧化膜来制作仅在背面具有热氧化膜的接合晶圆，对该仅在背面具有热氧化膜的接合晶圆的整个表面进行热氧化。通过用这种方法来形成接合晶圆的氧化膜，能够适当设定贴合面的氧化膜与背面的氧化膜之间的膜厚差。进一步优选地，包括在去除所述接合晶圆的贴合面侧的热氧化膜之后，对该贴合面侧进行研磨的工序，之后进行整个表面的热氧化。这样，通过研磨贴合面，能够抑制贴合时的不良。此外，优选地，作为所述接合晶圆，使用对在离子注入层剥离后的接合晶圆进行再生加工而制作的晶圆。这样，如果使用再生加工后的晶圆作为接合晶圆，则能够节省地制造SOI晶圆。进一步优选地，在所述再生加工中，不去除所述剥离后的接合晶圆的背面氧化膜。如果使用这种再生加工后的晶圆，则能够容易地形成接合晶圆的氧化膜的膜厚差。此外，优选地，作为所述离子注入，进行氢离子与氦离子的共同注入，在该共同注入中将氦离子注入比氢离子更深的位置。如果是本专利技术的SOI晶圆的制造方法，能够排除由于氦离子注入层的存在对剥离后的接合晶圆的翘曲的影响，并能够防止SOI晶圆与剥离后的接合晶圆的翘曲形状不匹配。(三)有益效果如上所述，根据本专利技术，在基于离子注入剥离法的SOI晶圆的制作中，能够抑制在剥离时由于剥离后的接合晶圆与SOI晶圆的接触导致发生的SOI晶圆的擦痕或SOI膜厚分布异常。附图说明图1是表示本专利技术的SOI晶圆的制造方法的一例的流程图。图2是表示实施例1及比较例1中剥离后的SOI层膜厚分布的测量结果的图。图3是表示在比较例2的SOI晶圆的中央部发生的SOI膜厚异常和擦痕的图。图4是表示现有的使用共同注入的SOI晶圆的制造方法的一例的流程图。具体实施方式本专利技术人等发现，在基于离子注入剥离法的SOI晶圆的制作中，当剥离后的接合晶圆的凹状尺寸小于SOI的凸状尺寸时，产生剥离后的接合晶圆与SOI晶圆的翘曲形状不匹配，在剥离热处理工序中，在SOI层表面的凸状顶端与剥离后的接合晶圆接触，存在在SOI晶圆中央部产生擦痕或SOI膜厚异常的情况。在接合晶圆上形成热氧化膜制作贴合SOI晶圆的情况下，剥离后的SOI晶圆与隐埋氧化膜的厚度呈比例地向SOI层侧呈凸状翘曲。另一方面，剥离后的接合晶圆由于没有了表面的氧化膜，因此背面的氧化膜起作用，使剥离面呈凹状翘曲。通常，由于作用于翘曲的氧化膜的厚度相同，因此SOI晶圆的凸状尺寸与剥离后的接合晶圆的凹状尺寸呈相同程度，SOI晶圆的凸状顶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SOI晶圆的制造方法，在由半导体单晶基板构成的接合晶圆上形成氧化膜，通过该氧化膜将氢气及稀有气体中至少一种气体离子进行离子注入，在所述接合晶圆上形成离子注入层，在将该接合晶圆进行了离子注入的表面与基底晶圆表面通过所述氧化膜进行贴合后，在所述离子注入层剥离所述接合晶圆，由此制作SOI晶圆，其特征在于，将形成在所述接合晶圆上的氧化膜设为贴合面的背面的氧化膜厚于贴合面的氧化膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.11.21 JP 2012-2557191.一种SOI晶圆的制造方法，在由半导体单晶基板构成的接合晶圆上形成氧化膜，通过该氧化膜将氢气及稀有气体中至少一种气体离子进行离子注入，在所述接合晶圆上形成离子注入层，在将该接合晶圆进行了离子注入的表面与基底晶圆表面通过所述氧化膜进行贴合后，在所述离子注入层剥离所述接合晶圆，由此制作SOI晶圆，其特征在于，在贴合前，将形成在所述接合晶圆上的氧化膜设为贴合面的背面的氧化膜厚于贴合面的氧化膜，在对该背面氧化膜增厚的接合晶圆进行离子注入后，与基底晶圆贴合。2.根据权利要求1所述的SOI晶圆的制造方法，其特征在于，所述接合晶圆的氧化膜的形成通过如下所述方法进行，在接合晶圆的整个表面形成热氧化膜之后，通过去除该接合晶圆的贴合面侧的热氧化膜来制作仅在背面具有热氧化膜的接合晶圆，对该仅在背面具有热氧化膜的接合晶圆的整个表面进行热氧化。3.根据权利要求2所述的SOI晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿贺浩司，石塚徹，
申请(专利权)人：信越半导体株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP