貼合晶圓的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種貼合晶圓的制造方法，其利用離子注入剝離法，典型上設(shè)及一種 利用下述方式來(lái)制造貼合晶圓的方法:使注入氨離子等之后的娃晶圓與作為支持基板的其 它的晶圓貼緊后，施加熱處理來(lái)進(jìn)行剝離。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為SOI晶圓（絕緣層上覆娃晶圓）的制造方法，對(duì)已進(jìn)行注入離子的晶圓進(jìn)行貼 合后進(jìn)行剝離來(lái)制造 SOI晶圓的方法(被稱為"離子注入剝離法"或"智能剝離（乂7- h SMART-CUT)法"（注冊(cè)商標(biāo)））廣受注目。
[0003] 在該方法中，例如在兩片娃晶圓之中，在至少其中一片上形成氧化膜，并且由一片 娃晶圓（接合晶圓，bond wafer)的上表面注入氨離子或稀有氣體離子，在該晶圓的內(nèi)部形 成離子注入層(又稱為"微氣泡層"）。
[0004] 接下來(lái)，將注入離子后的娃晶圓的表面，隔著氧化膜貼合在另一片娃晶圓（基底晶 圓）的表面上。對(duì)于貼合后的運(yùn)兩片晶圓，通過(guò)在熱處理爐內(nèi)進(jìn)行Wl〇°C/分鐘左右慢慢地 升溫并W設(shè)定溫度保持特定時(shí)間的熱處理，將離子注入層作為劈開面(cleavage plane)來(lái) 使接合晶圓剝離而形成貼合晶圓。進(jìn)一步，通過(guò)對(duì)該貼合晶圓施加高溫?zé)崽幚恚ńY(jié)合熱處 理），將從接合晶圓剝離下來(lái)的SOI層與基底晶圓牢固地結(jié)合，而制成SOI晶圓（例如，參照專 利文獻(xiàn)1)。
[0005] 在利用離子注入剝離法來(lái)制造貼合晶圓的情況下，一般而言，用來(lái)形成薄膜的接 合晶圓與作為支持基板的基底晶圓，兩者是具有相同晶體取向的晶圓，且使用一種表示晶 體取向的切口部(又稱為凹槽或定位平面)也形成于同一位置的晶圓，并隔著氧化膜來(lái)互相 貼合而形成SOI晶圓或不隔著氧化膜來(lái)互相貼合而形成直接接合晶圓。
[0006] 接合晶圓與基底晶圓的貼合，通常是在室溫進(jìn)行，使兩者的切口部一致并貼合后， 施加剝離熱處理，并在離子注入層將接合晶圓剝離而制作貼合晶圓。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) [000引專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)1:日本專利公開平成5-211128號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010](-)要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0011] 然而，在根據(jù)剝離熱處理所實(shí)行的利用離子注入層的剝離中，會(huì)有下述問(wèn)題:剝離 是從剝離開始位置起，慢慢地持續(xù)進(jìn)行剝離，但若在剝離途中有凹槽運(yùn)樣形狀上的變化存 在，則在該位置上剝離的進(jìn)行速度會(huì)有差異，從而產(chǎn)生看起來(lái)像是橫跨較寬范圍的刮痕 (scratch)運(yùn)樣的斷層狀的薄膜上的缺陷（W下稱為巨大斷層缺陷）。
[0012] 本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而完成的，其目的在于提供一種貼合晶圓的制造方 法，該制造方法在利用離子注入剝離法來(lái)形成SOI層等薄膜時(shí)，能夠降低在剛剝離后的薄膜 表面上所產(chǎn)生巨大斷層缺陷。
[OOK](二很術(shù)方案
[0014] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明中提供一種貼合晶圓的制造方法，其由接合晶圓的表 面對(duì)氨離子、稀有氣體離子或運(yùn)些離子的混合氣體離子進(jìn)行離子注入，在晶圓內(nèi)部形成離 子注入層，再將所述接合晶圓的已注入離子的表面與基底晶圓的表面貼合后，利用熱處理 爐來(lái)進(jìn)行已貼合的晶圓的剝離熱處理，由此在所述離子注入層使所述接合晶圓剝離而形成 貼合晶圓，其中：
[0015] 使用具有切口部的晶圓作為所述接合晶圓和所述基底晶圓，在所述離子注入時(shí)， 設(shè)定進(jìn)行所述離子注入的離子注入機(jī)和離子注入條件中的任一者或兩者，使得在所述接合 晶圓的剝離時(shí)，已貼合的所述接合晶圓和所述基底晶圓的任一者或兩者的切口部的位置， 位于從所述接合晶圓的剝離開始位置起〇±30度或180±30度的范圍內(nèi)。
[0016] 若是運(yùn)樣的貼合晶圓的制造方法，在向接合晶圓注入離子時(shí)，有意地設(shè)定剝離開 始位置，可使已貼合的接合晶圓和基底晶圓的任一者或兩者的切口部的位置位于從接合晶 圓的剝離開始位置起〇±30度或180±30度的范圍內(nèi)，因此，在剝離時(shí)，能在剝離途中避開切 口部的存在，能夠降低巨大斷層缺陷的產(chǎn)生。
[0017] 另外，優(yōu)選在所述離子注入時(shí)，W下述方式將所述接合晶圓配置于所述離子注入 機(jī):使所述接合晶圓的切口部的位置或切口部的位置+180度的位置，成為因進(jìn)行離子注入 的離子注入機(jī)和離子注入條件而導(dǎo)致特定離子注入損傷，在接合晶圓面內(nèi)相對(duì)較大的位 置。
[0018] 運(yùn)樣，通過(guò)使接合晶圓的切口部的位置或切口部的位置+180度的位置成為離子注 入的損傷在接合晶圓面內(nèi)相對(duì)較大的位置，從而能夠?qū)⒃撐恢迷O(shè)成剝離開始位置。
[0019] 另外，優(yōu)選在所述離子注入時(shí)，相較于其它位置的離子注入量，增加所述接合晶圓 的切口部的位置或切口部的位置+180度的位置的離子注入量。
[0020] 由于在離子注入量多的位置上會(huì)促進(jìn)剝離而能W短時(shí)間的熱處理使剝離進(jìn)展，因 此相較于其它位置的粒子注入量，增加接合晶圓的切口部的位置或切口部的位置+180度的 位置的離子注入量，從而能夠使接合晶圓的切口部的位置或切口部的位置+180度的位置成 為剝離開始位置。
[0021 ]另外，優(yōu)選在所述離子注入時(shí)，將所述接合晶圓配置于散熱座上，且使所述接合晶 圓的切口部的位置或切口部的位置+180度的位置，與在離子注入時(shí)的所述散熱座的熱傳導(dǎo) 在所述接合晶圓面內(nèi)相對(duì)較低的位置一致。
[0022] 由于在散熱座的熱傳導(dǎo)低的位置上，冷卻效率下降，因此在離子注入時(shí)變?yōu)楦邷兀?離子注入的損傷變大。通過(guò)將接合晶圓的切口部的位置或切口部的位置+180度的位置與散 熱座的熱傳導(dǎo)在接合晶圓面內(nèi)相對(duì)較低的位置一致，從而能夠?qū)⒃撐恢迷O(shè)成離子注入時(shí)在 接合晶圓面內(nèi)相對(duì)高溫，且能將該位置作為使其離子注入的損傷在接合晶圓面內(nèi)相對(duì)較大 的位置。由此，能將切口部的位置或切口部的位置+180度的位置設(shè)成剝離開始位置。
[0023] 另外，優(yōu)選所述散熱座的熱傳導(dǎo)在所述接合晶圓面內(nèi)相對(duì)較低的位置，是將材質(zhì) 設(shè)成相較于其它部分的熱傳導(dǎo)率較低的材質(zhì)的部分。
[0024] 由此，能夠形成散熱座的熱傳導(dǎo)在接合晶圓面內(nèi)相對(duì)較低的位置。
[0025] 另外，優(yōu)選所述散熱座的熱傳導(dǎo)在接合晶圓面內(nèi)相對(duì)較低的位置，是將厚度設(shè)成 相較于其它部分的厚度較厚的部分。
[0026] 由此，能夠形成散熱座的熱傳導(dǎo)在接合晶圓面內(nèi)相對(duì)較低的位置。
[0027] 另外，優(yōu)選在所述剝離熱處理時(shí)，W下述方式將所述已貼合的晶圓配置于所述熱 處理爐內(nèi)：使所述接合晶圓和所述基底晶圓的任一者或兩者的切口部的位置或切口部的位 置+180度的位置，成為在所述已貼合的晶圓面內(nèi)相對(duì)高溫的位置。
[0028] 剝離熱處理時(shí)，由于在已貼合的晶圓面內(nèi)變得高溫的位置上會(huì)變得易于剝離，因 此通過(guò)下述方式配置于熱處理爐內(nèi)：使接合晶圓和基底晶圓的任一者或兩者的切口部的位 置或切口部的位置+180度的位置，成為在已貼合的晶圓面內(nèi)相對(duì)高溫的位置，從而能夠?qū)?接合晶圓和基底晶圓的任一者或兩者的切口部的位置或切口部的位置+180度的位置，設(shè)成 剝離開始位置。
[0029] 另外，優(yōu)選所述切口部是凹槽。
[0030] 若是具有凹槽的晶圓，由于凹槽能被設(shè)成晶圓彼此貼合時(shí)的位置的基準(zhǔn)，因此變 得容易貼合。另外，近年來(lái)的大直徑晶圓上多設(shè)有凹槽，本發(fā)明能對(duì)應(yīng)具有運(yùn)種凹槽的大直 徑晶圓的貼合。
[003。（立巧益效果
[0032] 如上所述，若是本發(fā)明的貼合晶圓的制造方法，由于能在向接合晶圓注入離子時(shí) 特意地設(shè)定剝離開始位置，因此可使已貼合的接合晶圓和基底晶圓的任一者或兩者的切口 部的位置位于從接合晶圓的剝離開始位置起〇±30度或180±30度的范圍內(nèi)，由此，在剝離 時(shí)，能在剝離途中避開切口部的存在，從而能降低巨大斷層缺陷的產(chǎn)生。此外，剝離熱處理 時(shí)，通過(guò)將離子注入時(shí)所形成的成為剝離開始位置的位置，設(shè)在晶圓面內(nèi)變得相對(duì)高溫的 位置，由此能將剝離開始位置更確實(shí)地設(shè)在所希望的位置上。
【附圖說(shuō)明】
[0033] 圖1是表示本發(fā)明的貼合晶圓的制造方法的實(shí)施方式一例的流程圖。
[0034] 圖2是將凹槽的位置設(shè)在離子注入損傷在接合晶圓面內(nèi)相對(duì)較大的位置的例子 (實(shí)施例1)的示意圖。
[0035] 圖3是將凹槽的位置與離子注入損傷在接合晶圓面內(nèi)相對(duì)較大的位置錯(cuò)開的例子 (比較例2)的示意圖。
[0036] 圖4是使凹槽的位置與成為熱處理爐內(nèi)的高溫區(qū)域的位置一致來(lái)進(jìn)行剝離熱處理 的例子(實(shí)施例2)的示意圖。
[0037] 圖5是通過(guò)批量式離子注入機(jī)來(lái)增加凹槽部的離子注入量的例子(實(shí)施例3)的示 意圖。
[0038] 圖6是通過(guò)單片式離子注入機(jī)，（i)對(duì)晶圓整個(gè)表面進(jìn)行離子注入后，（ii)對(duì)凹槽 部進(jìn)行追加注入，而增加凹槽部的離子注入量的例子(實(shí)施例4)的示意圖。
[0039] 圖7是利用（iii)使碳濃度局部下降的散熱座橡膠，并（iv)使凹槽與碳濃度低的位 置一致來(lái)設(shè)置晶圓的例子(實(shí)施例5)的示意圖。
[0040] 圖8是利用(V)使碳濃度局部下降的散熱座橡膠，并(Vi)將凹槽與碳濃度低的位置 錯(cuò)開來(lái)設(shè)置晶圓的例子(比較例2)的示意圖。
[0041 ]圖9是表示產(chǎn)生巨大斷層缺陷的機(jī)制的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 如上所述，要求開發(fā)出一種貼合晶圓的制造方法，其在利用離子注入剝離法來(lái)形 成SOI層等薄膜時(shí)，能降低在剛剝離后的薄膜表面上所產(chǎn)生的巨大斷層缺陷的產(chǎn)生。
[0043] 圖9是表示產(chǎn)生巨大斷層缺陷的機(jī)制的示意圖。在通過(guò)剝離熱處理所實(shí)行的在離 子注入層進(jìn)行剝離中，剝離是從剝離開