貼合晶圓的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明關(guān)于利用離子注入剝離法的貼合晶圓的制造方法，特別是關(guān)于使用再生晶 圓通過離子注入剝離法來制造貼合晶圓的方法，該再生晶圓是對通過離子注入剝離法來制 造貼合晶圓時的副廣品的剝尚晶圓實施再生加工而得的。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為SOI晶圓的制造方法，特別是能夠使尖端集成電路高性能化的薄膜SOI晶圓 的制造方法，對已進行離子注入的晶圓貼合后再進行剝離來制造SOI晶圓的方法（離子注 入剝離法：也被稱作智能剝離法（注冊商標）的技術(shù)）廣受注目。
[0003] 該離子注入剝離法，在兩片硅晶圓中至少一片上形成氧化膜，并由一片硅晶圓 (接合晶圓）的上表面注入氫離子或稀有氣體離子等的氣體離子，在該晶圓內(nèi)部形成離子 注入層（又稱為微氣泡層或封入層）。之后，使注入有離子的那一片的表面隔著氧化膜與另 一片硅晶圓（基底晶圓）密接，之后施加熱處理（剝離熱處理），將微氣泡層作為劈理面，將 一片硅晶圓（接合晶圓）剝離成薄膜狀。進一步地，該技術(shù)施加熱處理（結(jié)合熱處理）以 牢固地結(jié)合，來制造SOI晶圓（參照專利文獻1)。在該階段，劈理面（剝離面）成為SOI層 的表面，能夠比較容易地得到S0I膜厚薄且均勻性高的S0I晶圓。
[0004] 該離子注入剝離法不限定于隔著絕緣膜來制作貼合S0I晶圓的情況，也應(yīng)用于直 接將兩片晶圓貼合來制作貼合S0I晶圓的情況。
[0005] 在該離子注入剝離法中，對于剝離后的接合晶圓（剝離晶圓），通過再次實施包含 研磨和蝕刻等的表面處理的再生加工（更新加工），減少或去除在未結(jié)合部產(chǎn)生的高低差、 剝離后的表面粗糙、注入殘留層的影響，而能重復使用晶圓。關(guān)于該再生加工的方法，已提 出例如專利文獻2的方法，S卩，組合倒角處理和研磨，除去存在于倒角部的離子注入殘留層 的影響。
[0006] 關(guān)于對剝離晶圓進行的再生加工，在專利文獻3中記載有將剝離晶圓表面的研磨 余量設(shè)為2μπι以上，以及重復地將剝離晶圓作為接合晶圓而再利用。另外，在專利文獻4 中記載有在剝離晶圓的重復再利用中，能最多重復10次大約5μπι的研磨。進一步地，在專 利文獻5中記載有將剝離晶圓表面的研磨余量設(shè)為1~5μm以上，以及將剝離晶圓進行多 次再生加工。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0008] 專利文獻
[0009] 專利文獻1 :日本專利公開平成5-211128號公報
[0010] 專利文獻2 :日本專利公開2001-155978號公報
[0011] 專利文獻3 :日本專利公開2008-21892號公報
[0012] 專利文獻4 :日本專利公開2006-140445號公報
[0013] 專利文獻5 :日本專利公開2007-149907號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] (一）要解決的技術(shù)問題
[0015] 若測量通過離子注入剝離法制作的貼合SOI晶圓的SOI層的膜厚分布，有時會看 到大理石花紋的膜厚不均。若進行接合晶圓剝離后的SOI層表面的外觀檢查，則以目視也 能觀察到該膜厚不均，該膜厚不均形成mm單位的圖案。
[0016] 近年來，SOI層的膜厚分布的標準變得嚴格，消除在剝離時產(chǎn)生的具有大圖案的膜 厚不均很重要。特別是關(guān)于被稱為ETSOI(ExtremelyThinS0I，極薄SOI)的SOI層膜厚 為30nm以下的種類，這樣的膜厚不均由于會對制造合格率帶來很大的影響，因此希望阻止 其產(chǎn)生。
[0017] 本發(fā)明是鑒于如上所述的問題而完成的，其目的在于抑制通過離子注入剝離法制 造貼合晶圓時在薄膜上產(chǎn)生的大理石花紋的膜厚不均，制造薄膜的膜厚均勻性高的貼合晶 圓。
[0018] (二）技術(shù)方案
[0019] 為了達成上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種貼合晶圓的制造方法，其向接合晶圓的 表面離子注入氫離子和稀有氣體離子的至少一種氣體離子而形成離子注入層，將所述接合 晶圓的離子注入后的表面與基底晶圓的表面直接貼合或隔著絕緣膜貼合之后，施加熱處 理，在所述離子注入層使所述接合晶圓的一部分剝離，由此制作在所述基底晶圓上具有薄 膜的貼合晶圓，其特征在于，在將所述將接合晶圓與基底晶圓貼合之前，測量所述接合晶圓 和所述基底晶圓的厚度，選擇兩晶圓的厚度之差小于5μπι的由所述接合晶圓與所述基底 晶圓構(gòu)成的組合來進行貼合。
[0020] 若是這樣的貼合晶圓的制造方法，能抑制薄膜的膜厚不均，并能制造薄膜的膜厚 均勻性高的貼合晶圓。
[0021] 此時，作為所述接合晶圓和/或所述基底晶圓，可以使用對剝離晶圓進行伴有減 厚的再生加工而得的再生晶圓，該剝離晶圓是在所述貼合晶圓的制造方法中制作貼合晶圓 時的副產(chǎn)物。該再生晶圓可以是進行兩次以上所述伴有減厚的再生加工而得的晶圓，或者 是作為所述伴隨有厚度減少的再生加工，進行5μπι以上的減厚而得的晶圓。
[0022] 像這樣，特別是在使用容易產(chǎn)生膜厚不均的再生晶圓時，能夠很適合地應(yīng)用本發(fā) 明，能在降低成本的同時制造薄膜的膜厚均勻性高的貼合晶圓。
[0023] 另外，所述接合晶圓及所述基底晶圓可以由單晶硅晶圓構(gòu)成，所述絕緣膜可以由 氧化硅薄膜構(gòu)成，所述薄膜可以作為S0I層。
[0024] 如此一來，能制造S0I層的薄膜的膜厚均勻性高的S0I晶圓。
[0025] (三）有益效果
[0026] 在本發(fā)明的貼合晶圓的制造方法中，由于在將接合晶圓與基底晶圓貼合之前，測 量接合晶圓和基底晶圓的厚度，選擇兩晶圓的厚度之差小于5μm的由接合晶圓與基底晶 圓構(gòu)成的組合來進行貼合，因此能抑制薄膜的膜厚不均，并能制造薄膜的膜厚均勻性高的 貼合晶圓。
【附圖說明】
[0027] 圖1是本發(fā)明的貼合晶圓的制造方法的一例的流程圖。
[0028] 圖2是表示實施例1~5的沒有膜厚不均的SOI晶圓的代表例的圖。
[0029] 圖3是表示比較例1~5的有膜厚不均的SOI晶圓的代表例的圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面對于本發(fā)明說明實施方式，但本發(fā)明不限于該實施方式。
[0031] 一般而言，在通過離子注入剝離法制作貼合SOI晶圓時，為了降低成本，常將再生 晶圓用于接合晶圓或基底晶圓，所述再生晶圓是對制作貼合晶圓時的副產(chǎn)物的剝離晶圓進 行伴有減厚的再生加工而得的?；蛘撸灿欣梦词褂玫木A（未進行再生加工的晶圓，以 下稱為原始晶圓）作為接合晶圓及基底晶圓的情況。
[0032] 如上所述，若通過離子注入剝離法制作貼合SOI晶圓，會有在貼合SOI晶圓的SOI 層產(chǎn)生大理石花紋的膜厚不均的問題，發(fā)明人等經(jīng)過詳細地調(diào)查，結(jié)果得知了以下情況。
[0033] 在將原始晶圓用作接合晶圓及基底晶圓時，在兩晶圓以不同的制造批次制造的情 況下，S0I層的膜厚不均的產(chǎn)生頻率變高。在接合晶圓及基底晶圓的至少一片利用再生晶 圓的情況下，膜厚不均的產(chǎn)生頻率變得更高；此外，有其再生次數(shù)越多，產(chǎn)生頻率越增加的 傾向。于是，發(fā)明人利用原始晶圓和再生晶圓進行下述試驗，并對該產(chǎn)生頻率變高的傾向進 行如下的考察。
[0034] -般而目，用作接合晶圓和基底晶圓的單晶娃晶圓的晶圓厚度以± 15 μ m的規(guī)格 來制造。實際上，若是同一制造批次，晶圓間的厚度差值是大約土數(shù)ym的精度。因此，特 別是若利用同一制造批次制造的原始晶圓，則膜厚不均產(chǎn)生的可能性低。另一方面，在如制 造批次不同，晶圓厚度的中位數(shù)有所差異時，即使是原始晶圓彼此，兩晶圓的厚度之差也有 超過5μm的情況，膜厚不均產(chǎn)生的頻率變高。
[0035] 在接合晶圓及基底晶圓的至少一片利用再生晶圓時，由于晶圓因減厚加工而變 薄，兩晶圓的厚度之差超過5 μπι的可能性提高。特別是接合晶圓或基底晶圓的一片利用原 始晶圓，另一片利用再生晶圓時，該可能性非常高。因此，膜厚不均產(chǎn)生的頻率也變得更高。
[0036] (試驗）
[0037] 作為接合晶圓及基底晶圓，準備了具有表1所不厚度的直徑300mm、由結(jié)晶方位 〈1〇〇>的單晶硅構(gòu)成的4種鏡面研磨晶圓。晶圓厚度利用靜電電容式的測量裝置來測量整 個晶圓，并采用其平均值（小數(shù)點以下四舍五入）。
[0038] 表 1
[0039]
[0040] 將這4種晶圓分別用作接合晶圓、基底晶圓，并以下述的制造條件通過離子注入 剝離法制作貼合SOI晶圓。之后，進行SOI層的膜厚測量（測量裝置：KLA-Tencor公司制 造的Acumap)，評價有無膜厚不均。其結(jié)果示于表2。
[0041] 此時的貼合SOI晶圓的制造條件如下所示。
[0042] [貼合SOI晶圓制造條件]
[0043] (氧化膜）在接合晶圓上形成55nm的熱氧化膜，在基底晶圓上沒有氧化膜；
[0044] (氫離子注入條件）注入能量：48. 7keV，劑量：5X1016/cm2;
[0045] (剝離熱處理）350°C、4小時+500°C、30分鐘，Ar