硅晶片及其制造方法技术

本发明专利技术目的在于提供一种具有吸杂能力的硅晶片，并且提供使用该硅晶片制作外延晶片或键合晶片时不发生电阻波动的硅晶片的制造方法。本发明专利技术的硅晶片的制造方法的特征在于，从硅晶片的正面以1.0×1013~3.0×1016atoms/cm2的剂量注入氢离子，形成上述氢离子固溶而成的吸杂层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及硅晶片及其制造方法。另外，本专利技术涉及使用该硅晶片的外延晶片及其制造方法。而且，本专利技术涉及使用该硅晶片的键合晶片及其制造方法。
技术介绍
作为使半导体器件的特性劣化的主要原因，可列举出金属污染。金属在半导体晶片中的混入主要发生在半导体晶片的制造工序和器件制造工序中。例如，作为半导体晶片的外延晶片通过在硅晶片上形成外延层而得到。其中，外延层是与成为衬底的硅晶片的单晶连续的单晶层，可以制成杂质浓度与衬底不同的层。通过将该外延层作为器件区域，外延晶片广泛用于存储器类元件、逻辑类元件、摄像元件等用途。作为外延晶片制造工序中的金属污染，被认为是由来自外延生长炉构成材料的重金属微粒产生的金属污染，或者被认为是由于使用氯类气体作为外延生长时的炉内气体，因此其配管材料发生金属腐蚀而产生的重金属微粒所造成的金属污染。例如，在铜、镍这样的重金属混入晶片中的情况下，对暂停时间(pausetime)不良、保持(retention)不良、结漏(junctionleakage)不良、以及氧化膜的绝缘击穿等器件特性产生显著的不良影响。另外，在高集成CMOS元件或高耐压元件、进而图像传感器领域中，具有SOI(绝缘体上的硅，SilicononInsulator)结构的SOI晶片作为半导体晶片而受到关注。该SOI晶片具有在支撑衬底上依次形成氧化硅(SiO2)等绝缘膜以及用作器件活性层的单晶硅层的结构。与使用常规硅晶片作为衬底的情况相比，元件与衬底之间产生的寄生电容降低，因此SOI晶片可以实现器件的高速化、高耐压化、低功耗化等。该SOI晶片例如可通过键合法得到。该键合法是通过在支撑衬底用晶片和活性层用晶片中的至少一方上形成氧化膜(SiO2)等绝缘膜，接着，将这些晶片隔着绝缘膜键合后，在1200℃左右的高温下实施热处理来制造SOI晶片的方法(以下将采用键合法制成的SOI晶片称为“键合晶片”)。由此得到的键合晶片具有电气特性优异、能够形成均质硅层等优点，但另一方面金属污染成为使半导体器件特性劣化的主要原因。作为键合晶片制造工序中的金属污染，被认为是由键合后的热处理中来自热处理装置构成材料的重金属微粒造成的金属污染、或者为了使键合晶片的厚度薄膜化而进行磨削、抛光时造成的金属污染等。另外，除了半导体晶片制造工序中的金属污染以外，还担忧例如在摄像元件或高集成CMOS元件等器件制造工序中，在离子注入、扩散及氧化热处理等各处理中，半导体晶片的重金属污染。因此，通常在硅晶片、外延晶片和键合晶片上形成用于捕获金属的吸杂汇点(getteringsink)，以避免对器件形成面的金属污染。作为形成吸杂汇点的方法，已知在半导体晶片的内部形成晶体缺陷即氧沉淀物(硅氧化物沉淀物的通称，也称为BMD：BulkMicroDefect，体微缺陷)、位错的本征吸杂(IG，intrinsicgettering)法。另外，通常还有在半导体晶片的背面形成吸杂汇点的非本征吸杂(EG，extrinsicgettering)法。此处，作为重金属吸杂法的一种方式，有通过向半导体晶片中注入碳离子形成吸杂部位(getteringsite)的技术。专利文献1记载了从硅晶片的一面注入碳离子，形成碳离子注入区域之后，在该表面上形成硅外延层，制成硅外延晶片的制造方法。在该技术中，碳离子注入区域作为吸杂部位起作用，其剂量适宜为5×1013~5×1015atoms/cm2。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平6-338507号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题如专利文献1的记载所示，以往硅晶片的碳离子注入中，作为适宜的剂量优选为5×1013~5×1015atoms/cm2。但是，今后期待寻求更高品质的硅晶片，需要具有更强吸杂能力的硅晶片。因此，为了得到具有更强吸杂能力的硅晶片，本专利技术人确认在进行碳离子注入时使碳离子的剂量为5.0×1014atoms/cm2以上，结果注入后的硅晶片具有充分的吸杂能力。以下，在本说明书中，硅晶片的表面中，将离子注入侧的面称为硅晶片的“正面”，其相反侧的面称为硅晶片的“背面”。经确认，如果使用该硅晶片，在硅晶片的正面形成外延层，制作外延晶片，则该外延晶片维持充分的吸杂能力。而且经确认，如果将该硅晶片作为活性层用晶片，将该活性层用晶片与具有绝缘膜的支撑衬底用晶片隔着绝缘膜进行键合而制作键合晶片，则该键合晶片也维持充分的吸杂能力。应予说明，上述键合晶片中，碳离子注入侧的正面位于绝缘膜侧。然而，向由此得到的外延晶片和键合晶片中过量注入碳后，结果表明碳注入区域中过量产生氧供体。该结果明确了，在外延晶片中，在外延层与作为底层衬底(下地基板)的硅晶片的界面附近产生电阻率与外延层和硅晶片各自的电阻率相比显著降低的区域(参照在后述实施例中详细描述的图11(B)、(C))。在以低浓度注入碳离子时的外延晶片、或者不注入碳离子而仅在硅晶片上形成外延层的外延晶片中，不存在这样的区域(参照在后述实施例中详细描述的图11(C))，以往未成为问题。另外，还明确了在键合晶片中，在活性层用晶片与绝缘膜的界面附近产生电阻率与活性层用晶片和绝缘膜的电阻率相比显著降低的区域。以下，在本说明书中，将这样在界面附近产生电阻率显著降低的区域(简称为“电阻变化区域”)的情况称为“电阻变化”。因此，本专利技术的目的在于提供一种具有吸杂能力的硅晶片，并且提供使用该硅晶片制作外延晶片或键合晶片时维持吸杂能力且不发生电阻变化的硅晶片的制造方法。用于解决技术问题的方案本专利技术人鉴于上述课题，深入研究了获得即使向硅晶片注入高浓度离子也维持吸杂能力且外延晶片和键合晶片中不发生电阻变化的硅晶片的方法。其结果是，本专利技术人着眼于注入迄今为止作为用于赋予吸杂能力的注入元素完全未被关注的原子半径小的氢离子来代替以往使用的原子半径大的碳离子的注入。本专利技术人发现，若是氢离子注入则即使注入高浓度的离子，在成为吸杂部位的氢注入区域也不会捕获氧，因此不产生氧供体。此外还发现，即使是氢离子注入也能对硅晶片赋予充分的吸杂能力。进而，本专利技术人发现，如果向硅晶片注入氢离子，在该硅晶片上形成外延层而制作外延晶片，则可得到维持吸杂能力且不发生电阻变化的外延晶片。另外，本专利技术人还发现，即使制作以该硅晶片作为活性层用晶片的键合晶片，也仍然能得到维持吸杂能力且不发生电阻变化的键合晶片。即，本专利技术的主要构成如下所示。本专利技术的硅晶片的制造方法的特征在于，从硅晶片的正面以1.0×1013~3.0×1016atom本文档来自技高网...

【技术保护点】
硅晶片的制造方法，其特征在于，从硅晶片的正面以1.0×1013~3.0×1016 atoms/cm2的剂量注入氢离子，形成所述氢离子固溶而成的吸杂层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.04 JP 2013-1831491.硅晶片的制造方法，其特征在于，从硅晶片的正面以1.0×1013~3.0×1016atoms/cm2的剂量注入氢离子，形成所述氢离子固溶而成的吸杂层。
2.根据权利要求1所述的硅晶片的制造方法，其中，注入所述氢离子，以使所述硅晶片
的深度方向上的所述氢的浓度分布的峰位于距离所述正面不足1.0μm的范围内。
3.外延晶片的制造方法，其中，在权利要求1或2所述的硅晶片的所述正面上形成外延
层。
4.键合晶片的制造方法，其中，将权利要求1或2所述的硅晶片的所述正面隔着绝缘膜
与支撑衬底用晶片键合。
5.根据权利要求4所述的键合晶片的制造方法，其中，在所述键合之前，在所述支撑衬
底用晶片上形成所述绝缘膜。
6.硅晶片，其特征在于，其是具有吸杂层的硅晶片，所述吸杂层是形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：古贺祥泰，
申请(专利权)人：胜高股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP