贴合晶圆的制造方法技术

本发明专利技术是一种贴合晶圆的制造方法，具有对剥离构成贴合晶圆的接合晶圆后的贴合晶圆，在含氢气氛下进行RTA处理后，进行牺牲氧化处理来减薄所述薄膜的工序，并且，在将所述RTA处理的保持开始温度设为比1150℃高的温度且将所述RTA处理的保持结束温度设为1150℃以下的条件下，进行所述RTA处理。由此，提供一种贴合晶圆的制造方法，其组合RTA处理与牺牲氧化处理，在进行贴合晶圆的薄膜表面的平坦化和薄膜减薄化时，能够抑制BMD密度增加且能够使薄膜表面充分平坦化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种基于离子注入剥离法而实施的贴合晶圆的制造方法。
技术介绍
作为SOI(SiliconOnInsulator，绝缘体上硅)晶圆的制造方法，特别是使尖端集成电路的高性能化成为可能的薄膜SOI晶圆的制造方法，将已离子注入过的晶圆在接合后剥离以制造SOI晶圆的方法(离子注入剥离法，也称为智能剥离法(SmartCut，注册商标)的技术)备受瞩目。该离子注入剥离法是在二片硅晶圆中的至少一片上形成氧化膜(绝缘膜)，并且从其中一片的硅晶圆(接合晶圆)的顶面注入氢离子或稀有气体离子等气体离子，而在该晶圆内部形成微小气泡层(封入层)后，使已注入该离子的硅晶圆的面隔着氧化膜与另一片硅晶圆(基底晶圆)密接，然后施加热处理(剥离热处理)，以微小气泡层作为劈开面而将其中一片的晶圆(接合晶圆)剥离为薄膜状，进一步施加热处理(结合热处理)，并牢固地结合从而做成SOI晶圆的技术(参照专利文献1等)。在该阶段中，劈开面(剥离面)成为SOI层的表面，且较容易得到SOI膜的厚度薄且均匀性高的SOI晶圆。另外，在该离子注入剥离法中，也可以不经由绝缘膜而直接贴合接合晶圆与基底晶圆来制造贴合晶圆。但是，在剥离后的SOI晶圆表面会存在由于离子注入所造成的损伤层，此外，表面粗糙度会变得比通常的硅晶圆的镜面大。因此，在离子注入剥离法中，需要去除这样的损伤层和表面粗糙度。以往，为了去除该损伤层等，在结合热处理后的最终工序中，会进行被称为接触抛光(タッチポリッシュ)的研磨裕度极少的镜面研磨(切削裕度：100nm左右)。然而，若对SOI层进行包含机械加工要素的研磨，则由于研磨的切削裕度并不均匀，因此会发生通过氢离子等的注入与剥离而完成的SOI层的膜厚均匀性恶化这样的问题。作为解决这种问题点的方法，进行高温热处理来取代上述的接触抛光，从而可以进行用于改善表面粗糙度的平坦化处理。例如，在专利文献2中，提出了一种技术，该技术是在剥离热处理后(或结合热处理后)，不研磨SOI层的表面而施加在含氢还原性气氛下的热处理(急速加热和急速冷却热处理(RTA处理，RapidThermalAnnealing))。进而，在专利文献3的权利要求2等中，提出了一种技术，该技术是在剥离热处理后(或结合热处理后)，通过在氧化性气氛下的热处理而在SOI层形成氧化膜之后，去除该氧化膜(牺牲氧化处理)，接着施加还原性气氛的热处理(急速加热/急速冷却热处理(RTA处理))。此外，在专利文献4中，为了避免在将剥离面直接氧化时容易发生的OSF(oxidationinducedstackingfaults，氧化诱导迭差)，通过在惰性气体、氢气或这些气体的混合气体气氛下的平坦化热处理之后，进行牺牲氧化处理，由此同时实现剥离面平坦化与避免OSF。在专利文献5中公开了一种技术，该技术是在氧化性气氛下进行用于提高剥离后的贴合晶圆的结合强度的结合热处理时，为了切实地避免容易在剥离面发生的OSF，作为结合热处理，以未满950℃的温度进行氧化热处理后，在包含5％以下的氧的惰性气体气氛，以1000℃以上的温度进行热处理。进而，在专利文献6中公开了一种贴合晶圆的制造方法，其目的在于，当组合RTA处理与牺牲氧化处理来进行贴合晶圆的薄膜表面平坦化与薄膜减薄时，能够抑制BMD(BulkMicroDefect，体积微缺陷)密度增加且可使薄膜表面充分地平坦化，该贴合晶圆的制造方法为，对剥离接合晶圆后的贴合晶圆在含氢气氛下进行第一RTA处理后，进行牺牲氧化处理以将薄膜减薄，然后，在含氢气氛下，以高于第一RTA处理的温度进行第二RTA处理。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：日本专利公开平成11-307472号公报专利文献3：日本专利公开2000-124092号公报专利文献4：国际公开第WO2003/009386号/小册子专利文献5：日本专利公开2010-98167号公报专利文献6：日本专利公开2012-222294号公报
技术实现思路
(一)要解决的技术问题根据上述文献，已知一种技术，该技术在通过离子注入剥离法来制作SOI晶圆等贴合晶圆的情况下，为了使刚剥离后的薄膜表面(剥离面，在SOI晶圆中为SOI层的表面)平坦化和去除由于离子注入所造成的损伤层，在含氢还原性气氛下施加高温的RTA处理，并在该RTA处理前后进行牺牲氧化处理。然而，得知了若通过组合RTA处理与牺牲氧化处理来进行薄膜表面平坦化与薄膜减薄化(去除损伤与调整膜厚)，则会有基底晶圆中的氧析出物(BMD，BulkMicroDefect，(体积微缺陷))密度增大的情况。一般而言，已知由于BMD会因为RTA处理而溶解，因此BMD密度会减少。但是，得知了如下现象：即使通过RTA处理来使大尺寸的BMD暂时减少，小尺寸的BMD核仍会高密度地重新产生，而该核会因其后的牺牲氧化处理而成长为大尺寸的BMD，其结果是，BMD密度反而会增大。进而，得知了存在使RTA处理的温度越高温，则由于后续的氧化热处理所造成的BMD密度就会进一步增大的关系。在BMD密度高的情况下，已知会发生贴合晶圆(例如SOI晶圆)受到组件制程的热处理而大幅变形，在光微影工序中图案会偏移而变得不良这样的问题，特别是针对贴合晶圆，其供给高性能尖端集成电路的制造，且该制造需要微细的光微影时，抑制BMD密度的增加被认为是重要的质量项目。本专利技术是鉴于上述这样的问题而完成的，其目的在于，提供一种贴合晶圆的制造方法，其组合RTA处理与牺牲氧化处理，在进行贴合晶圆的薄膜表面的平坦化与薄膜减薄化时，能够抑制BMD密度增加且能够使薄膜表面充分平坦化。(二)技术方案为了实现上述目的，本专利技术提供一种贴合晶圆的制造方法，其从接合晶圆的表面离子注入氢离子、稀有气体离子中的至少一种的气体离子来形成离子注入层，将所述接合晶圆的已离子注入过的表面与基底晶圆的表面直接或隔着绝缘膜贴合后，以所述离子注入层为界使接合晶圆剥离，由此来制作在所述基底晶圆上具有薄膜的贴合晶圆，该贴合晶圆的制造方法的特征在于，具有对剥离所述接合晶圆后的贴合晶圆，在含氢气氛下进行RTA处理后，进行牺牲氧化处理来减薄所述薄膜的工序，并且，在将所述RTA处理的保持开始温度设为比1150℃高的温度且将所述RTA处理的保持结束温度设为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种贴合晶圆的制造方法，其从接合晶圆的表面离子注入氢离子、稀有气体离子中的至少一种的气体离子来形成离子注入层，将所述接合晶圆的已离子注入的表面与基底晶圆的表面直接或隔着绝缘膜贴合后，以所述离子注入层为界使接合晶圆剥离，由此来制作在所述基底晶圆上具有薄膜的贴合晶圆，该贴合晶圆的制造方法的特征在于，具有对剥离所述接合晶圆后的贴合晶圆，在含氢气氛下进行RTA处理后，进行牺牲氧化处理来减薄所述薄膜的工序，并且，在将所述RTA处理的保持开始温度设为比1150℃高的温度且将所述RTA处理的保持结束温度设为1150℃以下的条件下，进行所述RTA处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.05.29 JP 2013-1133071.一种贴合晶圆的制造方法，其从接合晶圆的表面离子注入氢
离子、稀有气体离子中的至少一种的气体离子来形成离子注入层，将
所述接合晶圆的已离子注入的表面与基底晶圆的表面直接或隔着绝
缘膜贴合后，以所述离子注入层为界使接合晶圆剥离，由此来制作在
所述基底晶圆上具有薄膜的贴合晶圆，该贴合晶圆的制造方法的特征
在于，
具有对剥离所述接合晶圆后的贴合晶圆，在含氢气氛下进行RTA
处理后，进行牺牲氧化处理来减薄所述薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：石塚徹，小林德弘，
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