制造ＳＯＩ基板的方法技术

本发明专利技术提供一种制造ＳＯＩ基板的方法，该方法包括以下顺序步骤：将离子注入硅晶片（５）或具有氧化物膜（７）的硅晶片（５），形成离子注入层（２）；对透明绝缘基板的表面以及注入离子的硅晶片和／或注入离子的具有氧化物膜的硅晶片的表面进行表面活化处理；将该硅晶片（５）或具有氧化物膜（７）的硅晶片（５）与该透明绝缘基板（３）贴合在一起；在１５０℃以上且不高于３５０℃下对贴合基板进行热处理，得到接合体（６）；和从该接合体（６）的透明绝缘基板侧朝向该硅晶片（５）或具有氧化物膜（７）的硅晶片（５）的离子注入层（２）照射可见光，以使该离子注入层（２）的界面脆化并将硅薄膜转移到该透明绝缘基板（３），从而形成ＳＯＩ层（４）。

【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使用透明绝缘基板作为操作基板来制造SOI (绝缘体上硅)基板的方法。
技术介绍
过去，已经提出了被称作石英上硅(SOQ)、玻璃上硅(SOG)和蓝宝石上硅(SOS)的 SOI基板。这些SOI基板由于操作基板(如石英、玻璃和蓝宝石)的绝缘性和透明性而可以用于例如投影仪、高频设备。主要有两种方法用于有关贴合的SOI制造技术。一种方法是SOITEC法。在室温下预先注入氢离子的硅基板(施主基板)与作为支持基板的基板(操作基板)贴合。然后，在高温(接近500°C )下对贴合晶片进行热处理， 从而在离子注入层的界面中产生被称作微腔的多个微小气泡而引起剥离，由此将硅薄膜转移到操作基板。另一种方法被称作SiGen法。对预先注入氢离子的硅基板的表面和操作基板的表面进行等离子体处理以活化表面，然后将等离子体处理的表面贴合在一起。其后，在氢离子注入层的界面处对贴合晶片进行机械剥离。SOITEC法具有缺点。由于在贴合后贴合晶片经历了高温热处理，所以贴合晶片可能会因在将硅基板贴合到操作基板(如石英和蓝宝石基板)时的热膨胀系数较大差异而开 m农。在SiGen法中，在通过表面活化处理贴合的时间点，贴合晶片具有比SOITEC法更高的结合强度。然而，要求在200°C或更高温度下的热处理来贴合基板。结果，可能出现的问题是，贴合晶片由于贴合基板之间的热膨胀系数差异而破损，或者在硅薄膜中观察到未转移部分。这是因为在贴合界面的结合强度随着温度升高而增加的同时，由于具有不同类型基板的晶片发生翘曲而可能会发生相反的分离，并因而贴合不能在面内均勻地进行。应注意，硅的热膨胀系数为2. 6X 10_6/K，而石英和蓝宝石的热膨胀系数分别为0. 56Χ 10_6/Κ和5. 8Χ 10—7Κ。在SOQ的情况下，热膨胀系数之差(Δ α = α (施主)-α (操作))为Δ α =2.04\10_6/1((压应力施加到硅基板上)，在303的情况下，八α =-3.2乂10_71((张应力施加到硅基板上)。因此，差异非常大。如果这些基板在贴合后直接进行高温处理，发生的问题是，基板开裂或者贴合基板分开。因此，贴合基板的缺点是无法采用常规SOI基板广泛使用的SOITEC法或SiGen法。
技术实现思路
专利技术要解决的问题鉴于上述情况，本专利技术的目的是提供一种制造SOI基板的方法，该方法能够有效和高效地使离子注入层的界面脆化，而不会造成贴合晶片剥离或基板破损。解决问题的手段本专利技术的专利技术人研究了下述制造方法，以解决上述问题。也就是说，本专利技术是一种通过在透明绝缘基板的表面上形成SOI层来制造SOI基板的方法，所述方法包括以下顺序步骤将离子从硅晶片或具有氧化物膜的硅晶片的表面注入其中，形成离子注入层；对透明绝缘基板的表面以及注入离子的硅晶片或具有氧化物膜的硅晶片的表面中的至少一个表面进行表面活化处理；将所述硅晶片或具有氧化物膜的硅晶片与所述透明绝缘基板贴合在一起；在150°C以上且不高于350°C下对贴合晶片进行热处理，得到接合体；和从所述接合体的透明绝缘基板侧朝向所述硅晶片或具有氧化物膜的硅晶片的离子注入层照射可见光，以使所述离子注入层的界面脆化并将硅薄膜转移到所述透明绝缘基板，从而形成SOI层。专利技术效果根据本专利技术，离子注入层的界面可以有效和高效地脆化。因此，可以防止因透明绝缘基板和硅晶片之间的热膨胀系数差异造成贴合晶片破损或开裂、贴合面分离等。附图说明图1是根据本专利技术的SOI基板制造工艺的一个实施方案的示意图。图2是根据本专利技术的SOI基板制造工艺的另一个实施方案的示意图。图3是显示非晶硅和单晶硅的吸收系_女的波长依赖性光谱的示图。图ζ1是显示非晶硅与单晶硅的吸收系_女之比(非晶硅/单晶硅)的示图附图标记说明1硅基板(施主基板)2离子注入界面3透明绝缘基板(操作基板)4SOI层5娃晶片6接合体7氧化物膜8SOI基板9贴合界面具体实施例方式以下，根据图1和图2详细描述本专利技术。首先，将离子注入硅基板或具有氧化物膜的硅基板1(以下，简称为硅晶片，除非有不同指定)，形成离子注入层2。在硅晶片内形成离子注入层2。此时，使用能够形成距晶片前表面所需深度的离子注入层的注入能量注入预定辐射剂量的氢离子(H+)或氢分子离子(H2+)。注入能量条件可以设置为例如50 IOOkeV。将要注入到硅晶片的氢离子(H+)剂量优选为1.0X IO"5个原子/cm2 1.0X IO17 个原子/cm2。如果剂量小于1. 0 X IO16个原子/cm2，则在某些情况下可能不会发生界面的脆化。如果剂量超过1.0X1017个原子/cm2，则在贴合后的热处理中界面可能会变成气泡，从而导致转移不良。更优选的剂量为5. OX IO"5个原子/cm2。如果氢分子离子(H2+)用作将要注入的离子，则其剂量优选为5.0X1015个原子/ cm2 5. OX IO16个原子/cm2。如果剂量小于5. OX IO15个原子/cm2,则在某些情况下可能不会发生界面的脆化。如果剂量超过5. 0 X IO16个原子/cm2，则在贴合后的热处理中界面可能会变成气泡，从而导致转移不良。更优选的剂量为2. 5 X IO16个原子/cm2。厚度大约几nm至500nm的绝缘膜，如氧化硅膜，可以预先形成在硅晶片的表面上。 然后，氢离子或氢分子离子可以穿过绝缘膜注入，从而抑制注入离子的沟道效应。接下来，对半导体基板(硅晶片1)的表面和/或操作基板(透明绝缘基板3)的表面进行活化处理。表面活化处理方法的例子包括臭氧水处理、紫外线臭氧处理、离子束处理和等离子体处理。虽然通过表面活化增大结合强度的机制尚未被完全认识，但可以被解释如下在臭氧水处理、紫外线臭氧处理等中，通过利用臭氧分解表面的有机物质并因而增加表面的 OH基团，由此进行活化。另一方面，在离子束处理、等离子体处理等中，通过露出晶片表面的高度反应性的未键合手(悬空键)或通过将OH基团连接到未键合手，由此进行活化。表面活化可以通过观察亲水性程度(润湿性)来证实。具体来说，通过将水滴落在晶片表面上并测量水滴的接触角，可以简单和方便地测定亲水性程度。在使用臭氧水处理的情况下，可以通过将晶片在溶解有大约10mg/L臭氧的纯水中浸渍来实现处理。在使用紫外线臭氧处理的情况下，可以通过将紫外线(例如，185nm)照射到臭氧气体或从大气生成的臭氧气体而进行处理。在使用离子束处理的情况下，可以通过在象溅射法那样的高真空下用诸如氩气等不活泼气体的束处理晶片表面并因而露出表面的未键合手，由此提高结合强度。在使用等离子体处理的情况下，将半导体基板和/或操作基板置于真空室内，减压下导入等离子体用气体，然后使基板接触到大约IOOW的高频等离子体约5 10秒，从而用等离子体处理基板表面。作为等离子体用气体，在处理半导体基板的情况下，如果基板表面将要被氧化，则可以使用氧气等离子体。如果基板表面不将被氧化，则可以使用氢气、氩气、由氢气和氩气组成的混合气体或者由氢气和氦气组成的混合气体。这些气体中的任一种均可以用来处理操作基板。通过进行这种处理，半导体基板的表面和/或操作基板的表面上的有机物质被氧化并去除。此外，表面的OH基团增加，因而表面被活化。上述四种类型处理中的每一种处理均优选既在半导体基板的离子注入表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种通过在透明绝缘基板的表面上形成ＳＯＩ层来制造ＳＯＩ基板的方法，所述方法包括以下顺序步骤：将离子从硅晶片或具有氧化物膜的硅晶片的表面注入其中，形成离子注入层；对透明绝缘基板的表面以及注入离子的硅晶片或具有氧化物膜的硅晶片的表面中的至少一个表面进行表面活化处理；将所述硅晶片或具有氧化物膜的硅晶片与所述透明绝缘基板贴合在一起；在１５０℃以上且不高于３５０℃下对贴合晶片进行热处理，得到接合体；和从所述接合体的透明绝缘基板侧朝向所述硅晶片或具有氧化物膜的硅晶片的离子注入层照射可见光，以使所述离子注入层的界面脆化并将硅薄膜转移到所述透明绝缘基板，从而形成ＳＯＩ层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：秋山昌次，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP