贴合晶圆的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明关于利用离子注入剥离法的贴合晶圆的制造方法，特别是关于使用再生晶 圆通过离子注入剥离法来制造贴合晶圆的方法，该再生晶圆是对通过离子注入剥离法来制 造贴合晶圆时的副广品的剥尚晶圆实施再生加工而得的。
【背景技术】
[0002] 作为SOI晶圆的制造方法，特别是能够使尖端集成电路高性能化的薄膜SOI晶圆 的制造方法，对已进行离子注入的晶圆贴合后再进行剥离来制造SOI晶圆的方法（离子注 入剥离法：也被称作智能剥离法（注册商标）的技术）广受注目。
[0003] 该离子注入剥离法，在两片硅晶圆中至少一片上形成氧化膜，并由一片硅晶圆 (接合晶圆）的上表面注入氢离子或稀有气体离子等的气体离子，在该晶圆内部形成离子 注入层（又称为微气泡层或封入层）。之后，使注入有离子的那一片的表面隔着氧化膜与另 一片硅晶圆（基底晶圆）密接，之后施加热处理（剥离热处理），将微气泡层作为劈理面，将 一片硅晶圆（接合晶圆）剥离成薄膜状。进一步地，该技术施加热处理（结合热处理）以 牢固地结合，来制造SOI晶圆（参照专利文献1)。在该阶段，劈理面（剥离面）成为SOI层 的表面，能够比较容易地得到S0I膜厚薄且均匀性高的S0I晶圆。
[0004] 该离子注入剥离法不限定于隔着绝缘膜来制作贴合S0I晶圆的情况，也应用于直 接将两片晶圆贴合来制作贴合S0I晶圆的情况。
[0005] 在该离子注入剥离法中，对于剥离后的接合晶圆（剥离晶圆），通过再次实施包含 研磨和蚀刻等的表面处理的再生加工（更新加工），减少或去除在未结合部产生的高低差、 剥离后的表面粗糙、注入残留层的影响，而能重复使用晶圆。关于该再生加工的方法，已提 出例如专利文献2的方法，S卩，组合倒角处理和研磨，除去存在于倒角部的离子注入残留层 的影响。
[0006] 关于对剥离晶圆进行的再生加工，在专利文献3中记载有将剥离晶圆表面的研磨 余量设为2μπι以上，以及重复地将剥离晶圆作为接合晶圆而再利用。另外，在专利文献4 中记载有在剥离晶圆的重复再利用中，能最多重复10次大约5μπι的研磨。进一步地，在专 利文献5中记载有将剥离晶圆表面的研磨余量设为1~5μm以上，以及将剥离晶圆进行多 次再生加工。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :日本专利公开平成5-211128号公报
[0010] 专利文献2 :日本专利公开2001-155978号公报
[0011] 专利文献3 :日本专利公开2008-21892号公报
[0012] 专利文献4 :日本专利公开2006-140445号公报
[0013] 专利文献5 :日本专利公开2007-149907号公报
【发明内容】
[0014] (一）要解决的技术问题
[0015] 若测量通过离子注入剥离法制作的贴合SOI晶圆的SOI层的膜厚分布，有时会看 到大理石花纹的膜厚不均。若进行接合晶圆剥离后的SOI层表面的外观检查，则以目视也 能观察到该膜厚不均，该膜厚不均形成mm单位的图案。
[0016] 近年来，SOI层的膜厚分布的标准变得严格，消除在剥离时产生的具有大图案的膜 厚不均很重要。特别是关于被称为ETSOI(ExtremelyThinS0I，极薄SOI)的SOI层膜厚 为30nm以下的种类，这样的膜厚不均由于会对制造合格率带来很大的影响，因此希望阻止 其产生。
[0017] 本发明是鉴于如上所述的问题而完成的，其目的在于抑制通过离子注入剥离法制 造贴合晶圆时在薄膜上产生的大理石花纹的膜厚不均，制造薄膜的膜厚均匀性高的贴合晶 圆。
[0018] (二）技术方案
[0019] 为了达成上述目的，根据本发明，提供一种贴合晶圆的制造方法，其向接合晶圆的 表面离子注入氢离子和稀有气体离子的至少一种气体离子而形成离子注入层，将所述接合 晶圆的离子注入后的表面与基底晶圆的表面直接贴合或隔着绝缘膜贴合之后，施加热处 理，在所述离子注入层使所述接合晶圆的一部分剥离，由此制作在所述基底晶圆上具有薄 膜的贴合晶圆，其特征在于，在将所述将接合晶圆与基底晶圆贴合之前，测量所述接合晶圆 和所述基底晶圆的厚度，选择两晶圆的厚度之差小于5μπι的由所述接合晶圆与所述基底 晶圆构成的组合来进行贴合。
[0020] 若是这样的贴合晶圆的制造方法，能抑制薄膜的膜厚不均，并能制造薄膜的膜厚 均匀性高的贴合晶圆。
[0021] 此时，作为所述接合晶圆和/或所述基底晶圆，可以使用对剥离晶圆进行伴有减 厚的再生加工而得的再生晶圆，该剥离晶圆是在所述贴合晶圆的制造方法中制作贴合晶圆 时的副产物。该再生晶圆可以是进行两次以上所述伴有减厚的再生加工而得的晶圆，或者 是作为所述伴随有厚度减少的再生加工，进行5μπι以上的减厚而得的晶圆。
[0022] 像这样，特别是在使用容易产生膜厚不均的再生晶圆时，能够很适合地应用本发 明，能在降低成本的同时制造薄膜的膜厚均匀性高的贴合晶圆。
[0023] 另外，所述接合晶圆及所述基底晶圆可以由单晶硅晶圆构成，所述绝缘膜可以由 氧化硅薄膜构成，所述薄膜可以作为S0I层。
[0024] 如此一来，能制造S0I层的薄膜的膜厚均匀性高的S0I晶圆。
[0025] (三）有益效果
[0026] 在本发明的贴合晶圆的制造方法中，由于在将接合晶圆与基底晶圆贴合之前，测 量接合晶圆和基底晶圆的厚度，选择两晶圆的厚度之差小于5μm的由接合晶圆与基底晶 圆构成的组合来进行贴合，因此能抑制薄膜的膜厚不均，并能制造薄膜的膜厚均匀性高的 贴合晶圆。
【附图说明】
[0027] 图1是本发明的贴合晶圆的制造方法的一例的流程图。
[0028] 图2是表示实施例1~5的没有膜厚不均的SOI晶圆的代表例的图。
[0029] 图3是表示比较例1~5的有膜厚不均的SOI晶圆的代表例的图。
【具体实施方式】
[0030] 下面对于本发明说明实施方式，但本发明不限于该实施方式。
[0031] 一般而言，在通过离子注入剥离法制作贴合SOI晶圆时，为了降低成本，常将再生 晶圆用于接合晶圆或基底晶圆，所述再生晶圆是对制作贴合晶圆时的副产物的剥离晶圆进 行伴有减厚的再生加工而得的。或者，也有利用未使用的晶圆（未进行再生加工的晶圆，以 下称为原始晶圆）作为接合晶圆及基底晶圆的情况。
[0032] 如上所述，若通过离子注入剥离法制作贴合SOI晶圆，会有在贴合SOI晶圆的SOI 层产生大理石花纹的膜厚不均的问题，发明人等经过详细地调查，结果得知了以下情况。
[0033] 在将原始晶圆用作接合晶圆及基底晶圆时，在两晶圆以不同的制造批次制造的情 况下，S0I层的膜厚不均的产生频率变高。在接合晶圆及基底晶圆的至少一片利用再生晶 圆的情况下，膜厚不均的产生频率变得更高；此外，有其再生次数越多，产生频率越增加的 倾向。于是，发明人利用原始晶圆和再生晶圆进行下述试验，并对该产生频率变高的倾向进 行如下的考察。
[0034] -般而目，用作接合晶圆和基底晶圆的单晶娃晶圆的晶圆厚度以± 15 μ m的规格 来制造。实际上，若是同一制造批次，晶圆间的厚度差值是大约土数ym的精度。因此，特 别是若利用同一制造批次制造的原始晶圆，则膜厚不均产生的可能性低。另一方面，在如制 造批次不同，晶圆厚度的中位数有所差异时，即使是原始晶圆彼此，两晶圆的厚度之差也有 超过5μm的情况，膜厚不均产生的频率变高。
[0035] 在接合晶圆及基底晶圆的至少一片利用再生晶圆时，由于晶圆因减厚加工而变 薄，两晶圆的厚度之差超过5 μπι的可能性提高。特别是接合晶圆或基底晶圆的一片利用原 始晶圆，另一片利用再生晶圆时，该可能性非常高。因此，膜厚不均产生的频率也变得更高。
[0036] (试验）
[0037] 作为接合晶圆及基底晶圆，准备了具有表1所不厚度的直径300mm、由结晶方位 〈1〇〇>的单晶硅构成的4种镜面研磨晶圆。晶圆厚度利用静电电容式的测量装置来测量整 个晶圆，并采用其平均值（小数点以下四舍五入）。
[0038] 表 1
[0039]
[0040] 将这4种晶圆分别用作接合晶圆、基底晶圆，并以下述的制造条件通过离子注入 剥离法制作贴合SOI晶圆。之后，进行SOI层的膜厚测量（测量装置：KLA-Tencor公司制 造的Acumap)，评价有无膜厚不均。其结果示于表2。
[0041] 此时的贴合SOI晶圆的制造条件如下所示。
[0042] [贴合SOI晶圆制造条件]
[0043] (氧化膜）在接合晶圆上形成55nm的热氧化膜，在基底晶圆上没有氧化膜；
[0044] (氢离子注入条件）注入能量：48. 7keV，剂量：5X1016/cm2;
[0045] (剥离热处理）350°C、4小时+500°C、30分钟，Ar