混合基板的制造方法和混合基板的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及能夠投入半導(dǎo)體生產(chǎn)線的混合基板的制造方法，即，從硅基板1的表面注入離子而形成離子注入?yún)^(qū)域3，使上述硅基板的經(jīng)離子注入的表面與藍(lán)寶石基板4的表面直接或經(jīng)由絕緣膜2貼合后，在上述離子注入?yún)^(qū)域3使硅基板1剝離而得到在藍(lán)寶石基板4上具有硅薄膜(半導(dǎo)體層)6的混合基板8的混合基板的制造方法，其特征在于，預(yù)先在還原性氣氛中將上述藍(lán)寶石基板4進(jìn)行熱處理后，與硅基板1貼合。
【專(zhuān)利說(shuō)明】混合基板的制造方法和混合基板

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及在支持基板上具有半導(dǎo)體層的混合基板的制造方法和采用該制造方 法制造的混合基板。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前為止，W高絕緣性、熱導(dǎo)率也高并且具有高頻區(qū)域中的損失小的特性的藍(lán)寶 石作為支持基板，藍(lán)寶石上娃（SiliconH3n-Sap地ire, so巧基板等的混合基板已作為高頻 區(qū)域的器件使用。
[0003] 作為SOS的制法，眾所周知使娃進(jìn)行異質(zhì)外延生長(zhǎng)于藍(lán)寶石基板，該方法具有起 因于藍(lán)寶石與娃的晶格常數(shù)差的缺陷大量產(chǎn)生的缺點(diǎn)（例如，非專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。
[0004] 鑒于上述問(wèn)題，提出了通過(guò)將注入了氨離子的娃基板與藍(lán)寶石基板貼合，使 氨離子注入層脆化，剝離，從而將單晶娃薄膜轉(zhuǎn)印到藍(lán)寶石基板上的方法（例如，特開(kāi) 2010-278337號(hào)公報(bào)（專(zhuān)利文獻(xiàn)1))。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0007] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 ;特開(kāi)2010-278337號(hào)公報(bào) [000引專(zhuān)利文獻(xiàn)2 ;特開(kāi)2004-111848號(hào)公報(bào)
[0009] 非專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0010] 非專(zhuān)利文獻(xiàn) 1 ;Yoshi i 等，Japanese Journal of Appl ied 化ys ics 第 21 卷 Supplement 21-1、第 175-179 頁(yè)（1982)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 發(fā)明要解決的課題
[0012] 但是，上述SOS中，存在作為支持基板使用的藍(lán)寶石基板自身的金屬濃度，特別是 基板表面的化的濃度高的問(wèn)題。典型的藍(lán)寶石基板中的化的濃度為1 X 1〇11?1 X 10 I2原 子/cm2,與使用了娃晶片等的半導(dǎo)體生產(chǎn)線中要求的值1 X l〇w原子/cm 2相比，為高1?2 個(gè)數(shù)量級(jí)的值。因此，具有上述金屬濃度的SOS由于污染半導(dǎo)體生產(chǎn)線，因此存在不能投入 該半導(dǎo)體生產(chǎn)線的問(wèn)題。此外，為了降低金屬濃度，考慮了進(jìn)行例如娃晶片的清洗中使用的 SC-2(HC1+H202+H20)清洗，即使實(shí)施該清洗，藍(lán)寶石基板中的金屬濃度也不太減少，存在達(dá) 不到lXl(^原子/cm2水平的問(wèn)題。
[0013] 此外，采用貼合法制作的SOS中，存在娃膜的空隙、0SF的xidat ion imluced Stacking Paul t;氧化誘導(dǎo)層疊缺陷）狀的缺陷等起因于貼合法的缺陷多的問(wèn)題。
[0014] 本發(fā)明鑒于上述實(shí)際情況而完成，目的在于提供能夠投入半導(dǎo)體生產(chǎn)線的混合基 板的制造方法和采用該制造方法制造的混合基板。
[0015] 用于解決課題的手段
[0016] 本發(fā)明人為了解決上述課題深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)藍(lán)寶石基板在還原性氣 氛、特別優(yōu)選地含氨的氣氛下進(jìn)行熱處理，從而能夠大幅度地除去藍(lán)寶石表面的金屬雜質(zhì)。 還發(fā)現(xiàn)，對(duì)于采用貼合法制作SOS基板，如果使用進(jìn)行了上述熱處理的藍(lán)寶石基板，娃薄膜 轉(zhuǎn)印后的娃薄膜上的缺陷數(shù)與使用了沒(méi)有進(jìn)行熱處理的基板時(shí)相比，顯著減少，完成了本 發(fā)明。
[0017] 再有，將藍(lán)寶石基板在含氨的氣氛中熱處理的方法，已知例如在藍(lán)寶石基板上直 接使氮化物半導(dǎo)體層外延生長(zhǎng)前進(jìn)行處理，記載于例如特開(kāi)2004-111848號(hào)公報(bào)（專(zhuān)利文 獻(xiàn)2)。但是，關(guān)于氨熱處理對(duì)金屬雜質(zhì)濃度的減少具有效果，沒(méi)有提及。此外，對(duì)于將實(shí)施 了上述熱處理的藍(lán)寶石基板用于支持基板制造SOS基板沒(méi)有記載，關(guān)于此時(shí)對(duì)在支持基板 上形成的娃層的缺陷數(shù)減少具有效果也沒(méi)有記載和暗示。
[001引此外，混合化后，即對(duì)貼合基板在氨氣氛中熱處理的技術(shù)，已在例如SOI (Si 1 icon化Insulator,絕緣體上娃）等中在娃層的平坦化等中使用，本發(fā)明人進(jìn)行了研究， 結(jié)果即使對(duì)混合化的SOS在含氨的氣氛中實(shí)施熱處理，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)娃層的缺陷數(shù)減少的效 果。
[0019] 目P，在進(jìn)行貼合前在含氨的氣氛中對(duì)藍(lán)寶石基板進(jìn)行熱處理是重要的，由此，首 先，能夠?qū)⑺{(lán)寶石基板的金屬雜質(zhì)除去，并且能夠減少根據(jù)需要貼合后的娃薄膜的缺陷數(shù)。 該些效果是由本發(fā)明首先發(fā)現(xiàn)的。
[0020] 因此，本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供下述的混合基板的制造方法和混合基板。
[0021] [1]混合基板的制造方法，是從半導(dǎo)體基板的表面注入離子而形成離子注入?yún)^(qū)域， 將上述半導(dǎo)體基板的經(jīng)離子注入的表面與支持基板的表面直接或經(jīng)由絕緣膜貼合后，在上 述離子注入?yún)^(qū)域使半導(dǎo)體基板剝離而得到在支持基板上具有半導(dǎo)體層的混合基板的混合 基板的制造方法，其特征在于，將上述支持基板預(yù)先在還原性氣氛中熱處理后，與上述半導(dǎo) 體基板貼合。
[0022] 巧][1]所述的混合基板的制造方法，其特征在于，上述支持基板的熱處理溫度為 90(TC W上。
[0023] 巧][1]或[2]所述的混合基板的制造方法，其特征在于，上述支持基板的熱處理 溫度為1100°CW下。
[0024] [4] [1]?巧]的任一項(xiàng)所述的混合基板的制造方法，其特征在于，上述還原性氣 氛是氨或含氨的非活性氣體氣氛。
[0025] [5] [1]?[4]的任一項(xiàng)所述的混合基板的制造方法，其特征在于，上述半導(dǎo)體基 板由從娃、娃-錯(cuò)、碳化娃、錯(cuò)、氮化嫁、氧化鋒、嫁神中選擇的任一種材料制成。
[0026] [6] [1]?[5]的任一項(xiàng)所述的混合基板的制造方法，其特征在于，上述支持基板 由從娃、碳化娃、氮化娃、藍(lán)寶石、金剛石、氮化侶、氮化嫁、氧化鋒、石英和棚娃酸玻璃中選 擇的任一種材料制成。
[0027] [7]采用山?[6]的任一項(xiàng)所述的混合基板的制造方法得到的混合基板。
[00測(cè)發(fā)明的效果
[0029] 根據(jù)本發(fā)明，由于將支持基板預(yù)先在還原性氣氛中熱處理后，與半導(dǎo)體基板貼合， 因此能夠制造將支持基板的金屬雜質(zhì)除去、能夠投入半導(dǎo)體生產(chǎn)線的混合基板。此外，能夠 減少半導(dǎo)體層表面的缺陷數(shù)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030] 圖1為表示本發(fā)明設(shè)及的混合基板的制造方法中的制造工序的一例的簡(jiǎn)要圖， (a)為經(jīng)離子注入的娃基板的斷面圖，化）為藍(lán)寶石基板的斷面圖，（C)為氨氣氛下的熱處 理后的藍(lán)寶石基板的斷面圖，（d)為表示將娃基板與藍(lán)寶石基板貼合的狀態(tài)的斷面圖，（e) 為表示在離子注入?yún)^(qū)域使娃基板剝離的狀態(tài)的斷面圖，（f)為混合基板的斷面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031] W下基于圖1、W SOS基板的制造為例對(duì)本發(fā)明設(shè)及的混合基板的制造方法進(jìn)行 說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于此。
[0032] 本發(fā)明設(shè)及的混合基板的制造方法，如圖1中所示，按對(duì)于娃基板的氨離子（稀有 氣體離子）注入工序（工序1)、藍(lán)寶石基板的氨氣氛下的熱處理工序（工序2)、娃基板和 /或藍(lán)寶石基板的表面活性化處理工序（工序3)、娃基板與藍(lán)寶石基板的貼合工序（工序 4)、可見(jiàn)光照射、剝離處理工序（工序5)、娃層薄化工序（工序6)的順序進(jìn)行處理。
[0033] (工序1 ;對(duì)于娃基板的氨離子（稀有氣體離子）注入工序）
[0034] 首先，從單晶娃基板（給體基板）1的表面注入氨離子或稀有氣體（即，氮、氛、氣、 氯、氣、氮）離子，在基板中形成層狀的離子注入?yún)^(qū)域（也稱(chēng)為離子注入層）3 (圖1 (a))。
[0035] 應(yīng)予說(shuō)明，在此，作為用于通過(guò)轉(zhuǎn)印形成半導(dǎo)體層的基板（半導(dǎo)體基板），示出了 使用了娃基板的例子，但本發(fā)明并不限定于此，作為半導(dǎo)體基板，能夠使用從娃-錯(cuò)、碳化 娃、錯(cuò)、氮化嫁、氧化鋒、嫁神中選擇的任一種材料制成的半導(dǎo)體基板。
[0036] 其中，作為半導(dǎo)體基板即單晶娃基板（W下也稱(chēng)為娃基板）1，并無(wú)特別限定，可列 舉例如將采用切克勞斯基單晶拉制（C幻法育成的單晶切割得到的基板，例如直徑為100? 300mm、導(dǎo)電型為P型或N型、電阻率為10 Q ? cm左右的基板。
[0037] 此外，娃基板1的表面優(yōu)選預(yù)先形成薄的絕緣膜2。該是因?yàn)?，如果通過(guò)絕緣膜2 進(jìn)行離子注入，可獲得抑制注入離子的溝流（channeling)的效果。作為絕緣膜2,可列舉例 如娃氧化物膜、侶氧化物膜、娃氮化物膜等，優(yōu)選具有50?500nm的厚度的娃氧化物膜。娃 氧化物膜能夠采用一般的熱氧化法形成。
[003引對(duì)離子注入?yún)^(qū)域3的形成方法并無(wú)特別限定，例如，W能夠從娃基板1的表面到所 需的深度形成離子注入?yún)^(qū)域3的注入能量，注入規(guī)定的線量的氨離子或稀有氣體離子。作 為此時(shí)的條件，例如注入能量能夠?yàn)?0?l(K)keV，注入線量能夠?yàn)? X l0ie?1 X 10 u/cm2。 作為注入的氨離子，優(yōu)選2 X 1016?1 X 10 "(原子/cnO的劑量的氨離子or)，或1 X 1016? 5 X 1016 (原子/cnO的劑量的氨分子離子化+)。特別優(yōu)選為8. 0 X 1016 (原子/cnO的劑量 的氨離子（的、或4. 0X 1016(原子/cnO的劑量的氨分子離子化+)。
[0039] 從經(jīng)離子注入的基板表面到離子注入?yún)^(qū)域3的深度（即，離子注入深度）對(duì)應(yīng)于 在作為支持基板的藍(lán)寶石基板上設(shè)置的娃薄膜的所需的厚度，優(yōu)選為300?500nm，更優(yōu)選 為400nm左右。此外，離子注入?yún)^(qū)域3的厚度（即，離子分布厚度）優(yōu)選能夠通過(guò)機(jī)械沖擊 等容易地剝離的厚度，優(yōu)選為200?400nm，更優(yōu)選為300nm左右。
[0040] (工序2 ;藍(lán)寶石基板的氨氣氛下的熱處理工序）
[0041] 接下來(lái)，預(yù)先在還原性氣氛中對(duì)藍(lán)寶石基板4進(jìn)行熱處理（圖1化）、（C))。
[0042] 應(yīng)予說(shuō)明，在此，示出使用了藍(lán)寶石基板作為支持基板的例子，但本發(fā)明并不限定 于此，作為支持基板，能夠使用從娃、碳化娃、氮化娃、金剛石、氮化侶、氮化嫁、氧化鋒、石英 和棚娃酸玻璃中選擇的任一種材料制成的支持基板。
[0043] 其中，藍(lán)寶石基板4是成為混合基板的支持基板（處理基板）的絕緣性的透明基 板，希望直至可見(jiàn)光區(qū)域（波長(zhǎng)400?700nm)的光到達(dá)貼合的娃基板1的離子注入?yún)^(qū)域3， 能量損失少，優(yōu)選上述可見(jiàn)光區(qū)域的透過(guò)率為7〇%W上（圖1(b))。例如，優(yōu)選使用結(jié)晶方 位為R面（1102)的藍(lán)寶石基板。
[0044] 作為還原性氣氛，可列舉例如從一氧化碳、硫化氨、二氧化硫、氨、甲醒中選擇的氣 體種類(lèi)或它們的組合構(gòu)成的還原性氣體、或者該還原性氣體和非活性氣體的混合氣體構(gòu)成 的氣氛，該些中，優(yōu)選為至少包含氨的氣氛、即氨單獨(dú)或含氨的非活性氣體構(gòu)成的氣氛，更 優(yōu)選為只包含氨的氣氛。
[0045] 熱處理溫度的下限優(yōu)選為700°C W上，更優(yōu)選為900°C W上，特別優(yōu)選為l〇〇〇°C W 上。如果熱處理溫度不到700°C，有時(shí)藍(lán)寶石基板4表面的金屬除去的效果變得不充分。
[0046] 熱處理溫度的上限優(yōu)選為不到1250°C，更優(yōu)選為llOOC W下。如果熱處理溫度為 1250°CW上，有可能混合基板的娃薄膜表面的缺陷數(shù)反而增加，不適合作為混合基板。
[0047] 熱處理時(shí)間優(yōu)選為10秒?12小時(shí)，更優(yōu)選為1分鐘?1小時(shí)。如果熱處理時(shí)間 比10秒短，有可能藍(lán)寶石基板4表面的金屬除去變得不充分，混合基板的娃薄膜表面的缺 陷數(shù)的減少變得不充分，如果比12小時(shí)長(zhǎng)，有時(shí)熱處理成本增加。
[0048] 作為進(jìn)行本熱處理的爐，只要是為了成為還原性氣氛而能夠?qū)氚钡臓t，能夠使 用管式爐、外延生長(zhǎng)爐、RTA (快速熱退火）爐等，并無(wú)特別限定。
[0049] 通過(guò)實(shí)施W上的熱處理，能夠從最初開(kāi)始就降低藍(lán)寶石基板4表面的金屬濃度 (圖1(c))。此外，此時(shí)的藍(lán)寶石基板4的表面粗趟度幾乎不變，與娃基板1的貼合不會(huì)變 得困難。此外，熱處理溫度為700?llOOC的情況下，能夠使后述的混合基板的娃薄膜表面 的缺陷數(shù)比W往減少。通過(guò)本熱處理，發(fā)生藍(lán)寶石基板4表面的微觀的形狀變化，推測(cè)是因 為貼合的密合力的增加和/或均一化，而且將顆粒、其他的附著物除去，但其原因尚不十分 清楚。
[0050] (工序3 ;娃基板和/或藍(lán)寶石基板的表面活性化處理工序）
[0化1] 熱處理后貼合前，對(duì)娃基板1的經(jīng)離子注入的表面和熱處理后的藍(lán)寶石基板4的 表面該兩者或一者實(shí)施表面活性化處理。
[0化2] 表面活性化處理通過(guò)使反應(yīng)性高的未鍵合端（懸空鍵）在基板表面露出或者對(duì)該 未鍵合端賦予0H基，從而實(shí)現(xiàn)活性化，例如通過(guò)等離子體處理或采用離子束照射的處理進(jìn) 行。
[0053] 用等離子體進(jìn)行處理的情況下，例如，將娃基板1和/或藍(lán)寶石基板4載置于真空 室中，導(dǎo)入等離子體用氣體后，暴露于100W左右的高頻等離子體5?10秒左右，對(duì)表面進(jìn) 行等離子體處理。作為等離子體用氣體，對(duì)娃基板1進(jìn)行處理的情況下，將表面氧化的情況 下可列舉氧氣的等離子體，不氧化的情況下可列舉氨氣、氣氣、或該些的混合氣體或者氨氣 和氮?dú)獾幕旌蠚怏w等。對(duì)藍(lán)寶石基板4進(jìn)行處理的情況下，使用氨氣、氣氣、或該些的混合 氣體或者氨氣與氮?dú)獾幕旌蠚怏w等。通過(guò)該處理，娃基板1和/或藍(lán)寶石基板4的表面的 有機(jī)物氧化而被除去，而且表面的0H基增加，從而進(jìn)行了活性化。
[0化4] 此外，采用離子束照射的處理是將使用了等離子體處理中使用的氣體的離子束照 射于娃基板1和/或藍(lán)寶石基板4而對(duì)表面進(jìn)行瓣射的處理，能夠使表面的未鍵合端露出， 增加結(jié)合力。
[0化5](工序4 ;娃基板與藍(lán)寶石基板的貼合工序）
[0化6] 接下來(lái)，將娃基板1的經(jīng)離子注入的表面與熱處理后的藍(lán)寶石基板4的表面貼合 (圖1(d))。此時(shí)，可邊加熱到150?200°C左右邊貼合。W下將該接合體稱(chēng)為貼合基板5。 如果對(duì)娃基板1的離子注入面和藍(lán)寶石基板的表面的至少一方進(jìn)行了活性化處理，則能夠 更強(qiáng)地接合。再有，將娃基板1的絕緣膜（娃氧化物膜）2與藍(lán)寶石基板4貼合前，可采用 蝕刻、研磨等，使其變薄或除去。
[0化7] 貼合后，對(duì)貼合基板5加熱，進(jìn)行熱處理（第2熱處理）。通過(guò)該熱處理，使娃基板 1與藍(lán)寶石基板4的結(jié)合增強(qiáng)。此時(shí)的熱處理選擇貼合基板5不因娃基板1與藍(lán)寶石基板 4的熱膨脹率之差的影響（熱應(yīng)力）而破損的溫度。該熱處理溫度優(yōu)選為300°CW下，更優(yōu) 選為150?250°C，進(jìn)一步優(yōu)選為150?200°C。此外，熱處理的時(shí)間為例如1?24小時(shí)。 [0化引（工序5 ;可見(jiàn)光照射、剝離處理工序）
[0059] 接下來(lái)，向貼合基板5中的娃基板1的離子注入?yún)^(qū)域3照射可見(jiàn)光，實(shí)施退火。此 時(shí)，優(yōu)選從透明的藍(lán)寶石基板4側(cè)照射。此外，可見(jiàn)光是在400?700nm的范圍具有極大 波長(zhǎng)的光，可W是相干、不相干的任何光，波長(zhǎng)區(qū)域?yàn)閮?yōu)選地400?700nm、更優(yōu)選地500? 600皿的激光為宜。
[0060] 作為可見(jiàn)光，照射激光的情況下，由于激光透過(guò)藍(lán)寶石基板4,幾乎沒(méi)有被吸收，因 此在沒(méi)有將藍(lán)寶石基板4加熱的情況下到達(dá)娃基板1。到達(dá)的激光選擇性地只將娃基板1 的與藍(lán)寶石基板4的貼合界面的附近、特別地例如通過(guò)氨離子注入而無(wú)定形化的部分即離 子注入?yún)^(qū)域3加熱，促進(jìn)離子注入?yún)^(qū)域3的脆化。
[0061] 接下來(lái)，可見(jiàn)光照射后，對(duì)貼合基板5的離子注入?yún)^(qū)域3從外部給予機(jī)械的沖擊 等沖擊，沿脆化的離子注入?yún)^(qū)域3剝離，作為使娃基板1的一部分成為半導(dǎo)體層的娃薄膜 6 (使用娃氧化物膜而沒(méi)有除去的情況下具有娃氧化物膜），轉(zhuǎn)印于藍(lán)寶石基板4而成為晶 片7。目P，將與藍(lán)寶石基板4結(jié)合的娃薄膜6從娃基板1剝離，形成SOI層（半導(dǎo)體層）。再 有，剝離優(yōu)選采用沿離子注入?yún)^(qū)域3從貼合基板5的一端向另一端的劈開(kāi)。
[0062] 其中，作為用于娃薄膜的剝離的從外部給予沖擊的方法，有各種方法，可列舉例如 采用熱沖擊進(jìn)行剝離的方法、采用機(jī)械沖擊進(jìn)行剝離的方法、采用振動(dòng)沖擊進(jìn)行剝離的方 法等，但采用本方法在娃薄膜6與藍(lán)寶石基板4界面不發(fā)生剝離W及本方法的工藝溫度不 會(huì)成為對(duì)混合基板過(guò)剩的溫度是必要條件。
[0063] 再有，作為采用熱沖擊進(jìn)行剝離的方法，可列舉下述方法；通過(guò)將貼合基板5的任 一面，例如娃基板1側(cè)的面加熱，使與藍(lán)寶石基板4之間產(chǎn)生溫度差，從而利用娃基板1側(cè) 的急劇的膨脹在兩基板間產(chǎn)生大的應(yīng)力，利用該應(yīng)力使離子注入?yún)^(qū)域3中的剝離發(fā)生。
[0064] 此外，作為采用機(jī)械沖擊進(jìn)行剝離的方法，可列舉從娃基板1的側(cè)面噴射W射流 狀噴出的氣體、液體等流體而給予沖擊的方法，將葉片的前端部壓靠離子注入?yún)^(qū)域3的附 近區(qū)域等給予沖擊的方法等。
[00化]再有，剝離處理時(shí)，優(yōu)選在貼合基板5的娃基板1側(cè)配置補(bǔ)強(qiáng)材料，施加機(jī)械沖擊。 作為上述補(bǔ)強(qiáng)材料，優(yōu)選地選自保護(hù)帶、靜電吸盤(pán)和真空吸盤(pán)組成的組。通過(guò)在娃基板1 偵U，為了防止開(kāi)裂，將保護(hù)帶粘貼于娃基板1側(cè)進(jìn)行剝離的方法，或者使娃基板1側(cè)密合于 靜電吸盤(pán)或真空吸盤(pán)進(jìn)行剝離，能夠更可靠地進(jìn)行剝離。保護(hù)帶對(duì)材質(zhì)、厚度等沒(méi)有特別限 定，能夠使用在半導(dǎo)體制造工序中使用的切割帶、BG帶等。對(duì)靜電吸盤(pán)沒(méi)有特別限定，可列 舉碳化娃、氮化侶等陶瓷靜電吸盤(pán)等。對(duì)真空吸盤(pán)并無(wú)特別限定，可列舉多孔聚己締、氧化 侶等真空吸盤(pán)。
[0066] 此外，作為采用振動(dòng)沖擊進(jìn)行剝離的方法，可列舉利用從超聲波振蕩器的振動(dòng)板 振蕩的超聲波賦予振動(dòng)沖擊而發(fā)生離子注入?yún)^(qū)域3中的剝離的方法。
[0067] (工序6 ;娃層薄化（離子注入損傷層除去）工序）
[0068] 接下來(lái)，在晶片7的藍(lán)寶石基板4上的娃薄膜6表層中，將通過(guò)上述離子注入而受 到損傷并產(chǎn)生結(jié)晶缺陷的層除去。
[0069] 在此，離子注入損傷層的除去優(yōu)選通過(guò)濕蝕刻或干蝕刻進(jìn)行。作為濕蝕刻，可使用 例如KOH溶液、N&OH溶液、化OH溶液、CsOH溶液、由氨水（28質(zhì)量％ )、過(guò)氧化氨水（30? 35質(zhì)量％)、水（殘部）組成的SC-1溶液、EDP(己二胺焦性?xún)翰枥遥┤芤骸MAH(四甲基氨 氧化錠）溶液、阱溶液中的至少1種蝕刻溶液進(jìn)行。此外，作為干蝕刻，可列舉例如使藍(lán)寶 石基板4上的娃薄膜6暴露于氣系氣體中進(jìn)行蝕刻的反應(yīng)性氣體蝕刻；用等離子體使氣系 氣體離子化、自由基化而將娃薄膜6蝕刻的反應(yīng)性離子蝕刻等。
[0070] 此外，本工序中成為除去對(duì)象的區(qū)域是至少與結(jié)晶缺陷有關(guān)的娃薄膜6的離子注 入損傷層全體，為娃薄膜6表層的優(yōu)選地120nm W上的厚度部分、更優(yōu)選地150nm W上的厚 度部分。藍(lán)寶石基板4上的娃薄膜6的厚度成為100?400皿。
[0071] 最后，對(duì)藍(lán)寶石基板4上的娃薄膜6表面進(jìn)行鏡面精加工。具體地，對(duì)娃薄膜6實(shí) 施化學(xué)機(jī)械研磨（CMP研磨）而精加工成鏡面。在此，可W是用于娃晶片的平坦化等的W往 公知的CMP研磨。再有，可通過(guò)該CMP研磨同時(shí)將上述離子注入損傷層除去。
[0072] 經(jīng)過(guò)W上的工序，能夠制造將藍(lán)寶石基板4(支持基板）的金屬雜質(zhì)除去、能夠投 入半導(dǎo)體生產(chǎn)線的混合基板8。此外，能夠減少娃薄膜6表面的缺陷數(shù)。
[0073] 實(shí)施例
[0074] W下列舉本發(fā)明的實(shí)施例和比較例，更具體地說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于該些。 [007引[實(shí)施例U
[0076] 按照?qǐng)D1中所示的制造工序，制作混合基板。再有，娃基板1與實(shí)施了熱處理的藍(lán) 寶石基板4的貼合W及娃薄膜6的轉(zhuǎn)?。ㄍ薇∧ば纬桑┌凑仗亻_(kāi)2010-278337號(hào)公報(bào)（專(zhuān) 利文獻(xiàn)1)記載的方法。具體地，如下所述。
[0077] (工序1)對(duì)預(yù)先作為絕緣膜2使厚200皿的娃氧化物膜生長(zhǎng)的外徑150mm 4、厚 625 ym的娃基板l，W57keV、劑量6.0X10l6原子/cm2注入氨離子。
[007引（工序2)作為支持基板，使用了外徑150mm(K厚0.6mm的R面藍(lán)寶石基板4。將 該藍(lán)寶石基板4配置于扁平型的爐內(nèi)，形成只是氨的氣氛后，在1000°C下保持10分鐘，從而 進(jìn)行熱處理。熱處理后的藍(lán)寶石基板4表面的金屬濃度，對(duì)于W采用TRXFCTotal Reflect ion X-ray Fluorescence)法檢測(cè)的代表性的金屬元素化、Ni進(jìn)行了測(cè)定（其檢測(cè)下限濃 度為0. 6 X 101°原子/cm2)。其結(jié)果，對(duì)象元素化、Ni都為檢測(cè)極限（0. 6 X 101°原子/cm 2) W下值L(Detection Limit))。
[0079] 此外，作為藍(lán)寶石基板4的表面粗趟度，采用原子間力顯微鏡（AFM(Atomic Force Microscope))測(cè)定了縱橫5 y mX 5 y m的區(qū)域的表面粗趟度Rms (Root Mean Square)，結(jié)果 為 0. Unm。
[0080] (工序3)對(duì)于上述娃基板1和實(shí)施了熱處理的藍(lán)寶石基板4,對(duì)各自的貼合面進(jìn) 行了離子束活性化處理。
[0081] (工序4)接下來(lái)，通過(guò)將上述娃基板1的離子注入側(cè)的面和藍(lán)寶石基板4加熱到 150°C并貼合，得到了作為接合體的貼合基板5。接下來(lái)，對(duì)貼合基板5在225°C下進(jìn)行了 24 小時(shí)熱處理。
[00間（工序W接下來(lái)，邊將貼合基板5加熱到200。邊從藍(lán)寶石基板4側(cè)照射波長(zhǎng) 532nm的綠色激光。對(duì)貼合基板5全體面照射該激光后，對(duì)貼合界面附近的離子注入?yún)^(qū)域3 施加機(jī)械沖擊，剝離，從而制作將娃薄膜6轉(zhuǎn)印于藍(lán)寶石基板4的晶片7。
[008引（工序6)最后，通過(guò)CMP研磨使晶片7上的娃薄膜6變薄到厚200皿，從而得到了 作為SOS基板的混合基板8。將得到的混合基板8浸潰于50質(zhì)量％氣化氨中10分鐘，用純 水沖洗后，采用缺陷檢查裝置（KURAB0社制造）對(duì)娃薄膜6表面的缺陷數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，結(jié)果1 個(gè)晶片中為323個(gè)。
[0084] [比較例1]
[0085] 為了比較，對(duì)實(shí)施例1中使用的相同形式的藍(lán)寶石基板4沒(méi)有進(jìn)行熱處理（沒(méi)有 進(jìn)行工序。，用SC-1 (NH4OH+H2化+&0) +SC-2 (肥1+&化+&0)清洗而使用，除此W外與實(shí)施例 1同樣地制作混合基板8。
[0086] 再有，進(jìn)行了上述清洗后的藍(lán)寶石基板4的表面金屬濃度和表面粗趟度的評(píng)價(jià)， 結(jié)果關(guān)于金屬濃度，化為1. 3X 1〇11原子/cm2, Ni為6. 0X 1〇1°原子/cm2。實(shí)施例1中，化 和Ni都為本測(cè)定的檢測(cè)下限值（0.6X l〇w原子/cm 2) W下，可知在實(shí)施例1中，通過(guò)藍(lán)寶 石基板4的熱處理（氨氣氛下1000°C下10分鐘的熱處理）將金屬雜質(zhì)大幅地除去。此外， 比較例1的表面粗趟度Rms為0. 12皿，與實(shí)施例1比較，可知有無(wú)藍(lán)寶石基板4的熱處理并 無(wú)顯著的不同，本熱處理對(duì)娃基板1與藍(lán)寶石基板4的貼合不產(chǎn)生影響。
[0087] 此外，得到的混合基板中的娃薄膜6表面的缺陷數(shù)為1個(gè)晶片中525個(gè)。實(shí)施例1 中，1個(gè)晶片中為323個(gè)，可知通過(guò)實(shí)施例1中的藍(lán)寶石基板4的熱處理（氨氣氛下1000°C 下10分鐘的熱處理），娃薄膜6表面的缺陷數(shù)大幅度地減少。
[00能][實(shí)施例引
[0089] 實(shí)施例1中，作為工序2,對(duì)于藍(lán)寶石基板4,在氨50體積％ +Ar50體積％的氣氛 下在1000°C下進(jìn)行20分鐘的熱處理，除此W外與實(shí)施例1同樣地制作混合基板8。
[0090] 再有，進(jìn)行了上述清洗后的藍(lán)寶石基板4的表面金屬濃度和表面粗趟度的評(píng)價(jià)， 結(jié)果關(guān)于金屬濃度，與實(shí)施例1同樣地，化和Ni都為本測(cè)定的檢測(cè)下限值（0.6X1(T原子 /cm 2) W下。此外，實(shí)施例2的表面粗趟度Rms為0. 12nm，與沒(méi)有進(jìn)行熱處理的比較例1為 同等程度。
[0091] 此外，得到的混合基板8中的娃薄膜6表面的缺陷數(shù)為1個(gè)晶片中82個(gè)。與實(shí)施 例1相比，缺陷數(shù)大幅減少，可知因處理時(shí)間不同，存在缺陷數(shù)減少的效果。
[oow][實(shí)施例引
[0093] 實(shí)施例1中，作為工序2,對(duì)于藍(lán)寶石基板4,在只是氨的氣氛下在1000°C下進(jìn)行 60分鐘的熱處理，除此W外與實(shí)施例1同樣地制作混合基板8。
[0094] 再有，進(jìn)行了上述清洗后的藍(lán)寶石基板4的表面金屬濃度和表面粗趟度的評(píng)價(jià)， 結(jié)果關(guān)于金屬濃度，與實(shí)施例1同樣地，化和Ni都為本測(cè)定的檢測(cè)下限值（0.6Xl〇w原子 /cm2) W下。此外，實(shí)施例3的表面粗趟度Rms為0. 12nm，與沒(méi)有進(jìn)行熱處理的比較例1為 同程度。
[0095] 此外，得到的混合基板8中的娃薄膜6表面的缺陷數(shù)為1個(gè)晶片中54個(gè)。與實(shí)施 例2相比，缺陷數(shù)進(jìn)一步減少，可知因處理時(shí)間不同，具有缺陷數(shù)減少的效果。
[0096] [實(shí)施例句
[0097] 實(shí)施例1中，作為工序2,對(duì)于藍(lán)寶石基板4,在只是氨的氣氛下在700°C下進(jìn)行10 分鐘的熱處理，除此W外與實(shí)施例1同樣地制作混合基板8。
[009引再有，進(jìn)行了上述清洗后的藍(lán)寶石基板4的表面金屬濃度和表面粗趟度的評(píng)價(jià)， 結(jié)果關(guān)于金屬濃度，化為0. 3X 1011原子/cm2，Ni為1. 0X l0w原子/cm 2。沒(méi)有將金屬雜質(zhì) 完全地除去，但與比較例1相比減少，確認(rèn)了金屬雜質(zhì)除去的效果。此外，實(shí)施例4的表面 粗趟度Rms為0. 12皿，與沒(méi)有進(jìn)行熱處理的比較例1為同程度。
[0099] 此外，得到的混合基板8中的娃薄膜6表面的缺陷數(shù)為1個(gè)晶片中487個(gè)。缺陷 數(shù)與比較例1相比略有減少。目P，雖然看到了金屬濃度減少的效果，但對(duì)于缺陷數(shù)減少?zèng)]有 看到大的效果。
[0100] [實(shí)施例引
[0101] 實(shí)施例1中，作為工序2,對(duì)于藍(lán)寶石基板4,在只是氨的氣氛下在900°C下進(jìn)行60 分鐘的熱處理，除此W外與實(shí)施例1同樣地制作混合基板8。
[0102] 再有，進(jìn)行了上述清洗后的藍(lán)寶石基板4的表面金屬濃度和表面粗趟度的評(píng)價(jià)， 結(jié)果關(guān)于金屬濃度，與實(shí)施例1同樣地，化和Ni都為本測(cè)定的檢測(cè)下限值（0.6X1(T原子 /cm 2) W下。此外，實(shí)施例5的表面粗趟度Rms為0.13nm，與沒(méi)有進(jìn)行熱處理的比較例1為 同程度。
[0103] 此外，得到的混合基板8中的娃薄膜6表面的缺陷數(shù)為1個(gè)晶片中279個(gè)，減少到 了比較例1的缺陷數(shù)的一半左右。
[0104] [實(shí)施例6]
[01化]實(shí)施例1中，作為工序2,對(duì)于藍(lán)寶石基板4,在只是氨的氣氛下在llOOC下進(jìn)行 10分鐘的熱處理，除此W外與實(shí)施例1同樣地制作混合基板8。
[0106] 再有，進(jìn)行了上述清洗后的藍(lán)寶石基板4的表面金屬濃度和表面粗趟度的評(píng)價(jià)， 結(jié)果關(guān)于金屬濃度，與實(shí)施例1同樣地，化和Ni都為本測(cè)定的檢測(cè)下限值（0.6X1(T原子 /cm 2) W下。此外，實(shí)施例6的表面粗趟度Rms為0. llnm，與沒(méi)有進(jìn)行熱處理的比較例1為 同程度。
[0107] 此外，得到的混合基板8中的娃薄膜6表面的缺陷數(shù)為1個(gè)晶片中305個(gè)，與實(shí)施 例1為同程度。
[010引[實(shí)施例7]
[0109] 實(shí)施例1中，作為工序2,對(duì)于藍(lán)寶石基板4,在只是氨的氣氛下在1250°C下進(jìn)行 10分鐘的熱處理，除此W外與實(shí)施例1同樣地制作混合基板8。
[0110] 再有，進(jìn)行了上述清洗后的藍(lán)寶石基板4的表面金屬濃度和表面粗趟度的評(píng)價(jià)， 結(jié)果關(guān)于金屬濃度，與實(shí)施例1同樣地，化和Ni都為本測(cè)定的檢測(cè)下限值（0.6X1(T原子 /cm 2) W下。此外，實(shí)施例7的表面粗趟度Rms為O.llnm，與沒(méi)有進(jìn)行熱處理的比較例1為 同程度。
[0111] 此外，得到的混合基板8中的娃薄膜6表面的缺陷數(shù)為1個(gè)晶片中3400個(gè)，與比 較例1相比，顯著地增加。可知作為工序2的熱處理溫度，如果超過(guò)某溫度，即使溫度增加 到其W上，金屬雜質(zhì)除去效果也不變，對(duì)于使娃薄膜6表面的缺陷數(shù)減少的效果，熱處理溫 度存在上限值。
[0112] 將W上的結(jié)果示于表1。
[0113] [表 1] 「01141

【權(quán)利要求】
1. 混合基板的制造方法，其中，從半導(dǎo)體基板的表面注入離子而形成離子注入?yún)^(qū)域，將 上述半導(dǎo)體基板的經(jīng)離子注入的表面與支持基板的表面直接或經(jīng)由絕緣膜貼合后，在上述 離子注入?yún)^(qū)域使半導(dǎo)體基板剝離而得到在支持基板上具有半導(dǎo)體層的混合基板， 該混合基板的制造方法特征在于，將上述支持基板預(yù)先在還原性氣氛中熱處理后，與 上述半導(dǎo)體基板貼合。
2. 權(quán)利要求1所述的混合基板的制造方法，其特征在于，上述支持基板的熱處理溫度 為900°C以上。
3. 權(quán)利要求1或2所述的混合基板的制造方法，其特征在于，上述支持基板的熱處理溫 度為1100°C以下。
4. 權(quán)利要求1?3的任一項(xiàng)所述的混合基板的制造方法，其特征在于，上述還原性氣氛 為氫或含氫的非活性氣體氣氛。
5. 權(quán)利要求1?4的任一項(xiàng)所述的混合基板的制造方法，其特征在于，上述半導(dǎo)體基板 由從娃、娃-鍺、碳化娃、鍺、氮化鎵、氧化鋅、鎵砷中選擇的任一種材料制成。
6. 權(quán)利要求1?5的任一項(xiàng)所述的混合基板的制造方法，其特征在于，上述支持基板由 從硅、碳化硅、氮化硅、藍(lán)寶石、金剛石、氮化鋁、氮化鎵、氧化鋅、石英和硼硅酸玻璃中選擇 的任一種材料制成。
7. 采用權(quán)利要求1?6的任一項(xiàng)所述的混合基板的制造方法得到的混合基板。
【文檔編號(hào)】H01L27/12GK104488080SQ201380039179
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2013年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月25日
【發(fā)明者】小西繁, 久保田芳宏 申請(qǐng)人:信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社