ＳＯＩ衬底的制造方法技术

本发明专利技术涉及ＳＯＩ衬底的制造方法，公开的发明专利技术的一个方式，包括：第一工序，即将离子照射到键合衬底来在键合衬底中形成脆化区域；第二工序，即隔着绝缘层贴合键合衬底和支撑衬底；第三工序，即在脆化区域中分离键合衬底来在支撑衬底上隔着绝缘层形成半导体层；以及第四工序，即对于在脆化区域中分离的键合衬底，在氩气氛中进行第一热处理，然后在氧和氮的混合气氛中进行第二热处理，以形成再生键合衬底，其中再次使用再生键合衬底作为第一工序中的键合衬底。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及隔着绝缘层设置有半导体层的衬底的制造方法，尤其涉及一种 SOI (Silicon on Insulator 绝缘体上硅)衬底的制造方法。另外，本专利技术还涉及SOI衬底 的制造方法中的键合衬底的再利用方法。
技术介绍
在具有绝缘表面的支撑衬底上具有半导体层的SOI衬底作为适合制造低耗电量 且能够高速工作的半导体装置的衬底引人注目。作为SOI衬底的制造方法之一，已知氢离子注入剥离法(参照专利文献1)。氢 离子 注入剥离法是指如下技术在两个硅晶片中的成为键合衬底的一方硅晶片上形成氧化 膜；将氢离子注入到该键合衬底而在其内部形成微小气泡层；隔着氧化膜紧贴该键合衬底 与成为支撑衬底的另一硅晶片；然后，通过进行热处理，以微小气泡层作为分离面分离键合 衬底；以及通过对支撑衬底一侧再次进行热处理，提高从键合衬底分离的半导体层与支撑 衬底的结合力，来制造SOI衬底。另外，为了实现硅晶片的高效以及经济利用，正在对使用尽可能少的个数的硅晶 片制造多个SOI衬底的方法进行研究(参照专利文献2)。日本专利申请公开平5-211128号公报日本专利申请公开2000-349266号公报另一方面，分离后的键合衬底依然保持晶片形状，如果通过蚀刻或抛光等的方法 去除由该分离导致的残留在表面的缺陷等，就可以将它再次用于另一 SOI衬底的制造。像这样，在反复使用键合衬底的情况下，有由离子的照射工序或键合衬底的分离 时的热历史等导致的使氧化诱生层错(OSF)等氧缺陷增大的问题。在使用氧缺陷增大了的 键合衬底制造SOI衬底时，其半导体特性大幅度退化。另外，在离子照射工序中，有时在电极或反应室等中含有的重金属等杂质元素被 添加到键合衬底，该杂质元素与氧缺陷同样地会影响到半导体特性。
技术实现思路
鉴于上述问题，公开的专利技术的一个方式的目的之一在于抑制因反复使用键合衬底 而产生在该键合衬底中的缺陷。公开的专利技术的一个方式是对于在通过离子注入剥离法形成SOI衬底时分离的键 合衬底，在氩气氛中进行第一热处理，然后在氧和氮的混合气氛中进行第二热处理，以形成 再生键合衬底，并且再次使用再生键合衬底作为离子注入剥离法中的键合衬底。以下进行 更详细的说明。公开的专利技术的一个方式是一种SOI衬底的制造方法，包括第一工序，即将加速的 离子照射到键合衬底来在键合衬底中形成脆化区域；第二工序，即隔着绝缘层贴合键合衬 底和支撑衬底；第三工序，即在脆化区域中分离键合衬底来在支撑衬底上隔着绝缘层形成半导体层；以及第四工序，即对于在脆化区域中分离的键合衬底，在氩气氛中进行第一热处 理，然后在氧和氮的混合气氛中进行第二热处理，以形成再生键合衬底，其中再次使用再生 键合衬底作为第一工序中的键合衬底。在上述结构中，还可以在反复进行η次(η :2以上的自然数)的第一工序至第三工 序之后进行第四工序。另外，在上述结构中，还可以将在第二热处理中形成在再生键合衬底 表面的氧化膜用作与支撑衬底贴合时的绝缘层。另外，还可以在所述第三工序和所述第四工序之间具有对在脆化区域中分离的键 合衬底的表面进行抛光的工序。 在上述结构中，第二热处理中的氧浓度优选低于5vol. %。另外，第二热处理的气 氛优选为除了氧和氮以外还包含氯的气氛。公开的专利技术的一个方式是一种SOI衬底的制造方法，包括第一工序，即对于键合 衬底，在氩气氛中进行第一热处理，然后在氧和氮的混合气氛中进行第二热处理；第二工 序，即将加速的离子照射到键合衬底来在键合衬底中形成脆化区域；第三工序，即隔着绝缘 层贴合键合衬底和支撑衬底；以及第四工序，即在脆化区域中分离键合衬底来在支撑衬底 上隔着绝缘层形成半导体层，其中在进行1次的第一工序之后，反复进行η次(η 2以上的 自然数)的第二工序至第四工序。另外，在本说明书等中，“S0I衬底”这一词的概念包括隔着绝缘层设置有硅以外的 半导体层的衬底。就是说，在本说明书等中，用来制造SOI衬底的键合衬底包括由硅材料构 成的衬底以外的衬底。根据公开的专利技术的一个方式，可以形成减少了氧缺陷或杂质元素的再生键合衬 底，从而可以提高使用该衬底制造的SOI衬底的特性。另外，因为可以抑制键合衬底的特性 退化，所以键合衬底的反复使用次数增高。由此，可以进一步抑制SOI衬底的制造成本。像这样，根据公开的专利技术的一个方式，可以抑制因反复使用键合衬底而产生在该 键合衬底中的缺陷。附图说明图IA至IE是示出SOI衬底的制造方法的一个例子的截面图；图2是示出再生键合衬底的制造工序的流程图的图；图3Α至3Ε是示出再生键合衬底的制造工序的一个例子的截面图；图4Α、4Β_1至4Β_3和图4C至4Ε是示出SOI衬底的制造方法的一个例子的截面 图；图5Α-1至5Α-2、5Β-1至5Β-3和图5C至5Ε是示出SOI衬底的制造方法的一个例 子的截面图。具体实施例方式以下，参照附图对实施方式进行详细说明。但是，本专利技术不局限于以下所示的实施 方式中记载的内容，所属
的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式 及详细内容在不脱离本说明书等中公开的专利技术的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各 种各样的形式。此外，可以适当地组合根据不同的实施方式的结构来实施。而且，在以下说明的专利技术的结构中，对相同的部分或具有同样的功能的部分使用相同的附图标记，而省略其重复说明。实施方式1在本实施方式中，对SOI衬底的制造方法的一例，参照附图进行说明。具体而言， 参照图IA至IE说明SOI衬底的制造工序，并且参照图2和图3A至3E说明 < 再生键合衬 底的形成工序〉。<S0I衬底的制造工序>首先，准备支撑衬底100和键合衬底110(参照图1A、图1B)。作为支撑衬底100，可以使用由绝缘体构成的衬底。具体而言，可举出用于电子工 业的各种玻璃衬底诸如铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、钡硼硅酸盐玻璃等、石英衬底、陶 瓷衬底、蓝宝石衬底。另外，在上述玻璃衬底中，通过使其包含的氧化钡(BaO)的量大于其 包含的硼酸，可以获得更实用的耐热玻璃。因此，优选使用其包含的BaO的量大于其包含的 B2O3的玻璃衬底。在本实施方式中，说明使用玻璃衬底作为支撑衬底100的情况。通过使 用可实现大面积化且廉价的玻璃衬底作为支撑衬底100，可以实现低成本化。作为键合衬底110，例如可以使用由第14族元素构成的单晶半导体衬底诸如单晶 硅衬底、单晶锗衬底、单晶硅锗衬底等。此外，也可以使用诸如砷化镓、磷化铟等的化合物 半导体衬底。作为市场上出售的硅衬底，典型的是直径为5英寸(125mm)、直径为6英寸 (150mm)、直径为8英寸(200mm)、直径为12英寸(300mm)、直径为16英寸(400mm)的圆形 的硅衬底。注意，键合衬底110的形状不局限于圆形，例如也可以加工为矩形等而使用。此 夕卜，可以通过CZ(提拉)法及FZ(浮区)法制造键合衬底110。接着，在离键合衬底110的表面有预定的深度处形成脆化区112。然后，隔着绝缘 层114贴合支撑衬底100和键合衬底110(参照图1C)。在上述结构中，可以通过对键合衬底110照射具有动能的氢等的离子来形成脆化 区 112。此外，可以使用氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜等的绝缘层的单层 或叠层形成绝缘层114。可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＳＯＩ衬底的制造方法，包括：第一工序，即将离子照射到键合衬底来在所述键合衬底中形成脆化区域；第二工序，即隔着绝缘层贴合所述键合衬底和支撑衬底；第三工序，即在所述脆化区域中分离所述键合衬底来在所述支撑衬底上隔着所述绝缘层形成半导体层；以及第四工序，即在氩气氛中对在所述脆化区域中分离的所述键合衬底进行第一热处理，然后在氧和氮的混合气氛中进行第二热处理，以形成再生键合衬底，其中，再次使用所述再生键合衬底作为所述第一工序中的键合衬底。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：花冈一哉，津屋英树，永井雅晴，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]