贴合晶圆的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种利用离子注入剥离法的贴合晶圆的制造方法，尤其设及一种利用 再生晶圆且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所伴随产生的剥离晶圆实施再生加工而获得。
【背景技术】
[0002] 作为SOI晶圆的制造方法，尤其是使尖端集成电路的高性能化成为可能的薄膜SOI 晶圆的制造方法，将已注入离子的晶圆进行贴合后加 W剥离来制造 SOI晶圆的方法(离子注 入剥离法:也被称为SMART-CUT法（乂7-b力外法），注册商标)广受注目。
[0003] 该离子注入剥离法，是一种如下所述的技术:在两片娃晶圆中，在至少其中一片上 形成氧化膜，并且由一片娃晶圆(接合晶圆）的上表面注入氨离子或稀有气体离子等气体离 子，在该晶圆的内部形成离子注入层(又称为微气泡层或封入层）。之后，将注入离子的那片 娃晶圆的表面隔着氧化膜与另一片娃晶圆（基底晶圆）密接，之后施加热处理（剥离热处 理），将微气泡层作为劈开而薄膜状地剥离其中一片娃晶圆（接合晶圆）。进一步，施加热处 理(结合热处理牢固地结合从而制造 SOI晶圆（参照专利文献1)。在该阶段，劈开面(剥离 面)成为SOI层的表面，从而可较容易得到SOI膜厚薄且均匀性亦高的SOI晶圆。
[0004] 在该离子注入剥离法中，并不限定于隔着绝缘膜来制作贴合SOI晶圆的情况，也可 W应用于直接将两片晶圆贴合而制作贴合晶圆的情况。
[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 研磨及蚀刻等表面处理的再生加工(再新加工，refresh process)，来减少或去除在未结合 部所产生的高低差、剥离后的表面粗糖、注入残留层的影响，从而能够重复使用晶圆。关于 该再生加工的方法，例如如专利文献2所述，提出了组合倒角加工与研磨，去除存在于倒角 部的离子注入残留层的影响的方法。
[0006] 关于对剥离晶圆进行再生加工，在专利文献3中，记载了将剥离晶圆表面的研磨裕 度设为上、及重复地将剥离晶圆作为接合晶圆来加 W再利用的技术。另外，在专利文 献4中，记载了在剥离晶圆的重复再利用中，能最多重复10次大约扣m的研磨的技术。进一步 地，在专利文献5中，记载了将剥离晶圆表面的研磨裕度设为1~扣mW上且将剥离晶圆不断 进行再生加工的技术。
[0007] 现有技术文献 [000引专利文献
[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所制作的贴合SOI晶圆的SOI层的膜厚分布，有出现大 理石花纹的膜厚不均的情况。若进行接合晶圆剥离后的SOI层表面的外观检查，W目视也能 观察到该膜厚不均，该膜厚不均形成W毫米(mm)为单位的图案。
[0016] 近年来，SOI层的膜厚分布的标准变得严格，使在剥离时产生的大图案的膜厚不均 消失是很重要的。尤其是关于被称为极薄SOKEx化emely Thin S0I，ETS0I)的SOI层膜厚为 30皿W下的种类，运样的膜厚不均会对生产成品率造成很大的影响，因此希望能够阻止其 产生。
[0017] 本发明是鉴于上述运样的问题而完成的，其目的在于，制造一种贴合晶圆，其抑制 通过离子注入剥离法来制造贴合晶圆时在薄膜产生的大理石花纹的膜厚不均，且薄膜的膜 厚均匀性高。
[001引仁很术方案
[0019] 为了实现上述目的，依据本发明，提供一种贴合晶圆的制造方法，其对接合晶圆的 表面，离子注入氨离子、稀有气体离子中的至少一种气体离子而形成离子注入层，将所述接 合晶圆的已注入离子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，并在所述离子注入层使所述接合晶圆的一部分剥离，由此来制作在所述基底晶圆上具 有薄膜的贴合晶圆，所述贴合晶圆的制造方法的特征在于:在将所述接合晶圆与基底晶圆 贴合之前，测量所述接合晶圆与所述基底晶圆的厚度，选择两片晶圆的厚度的差值为扣mW 上的所述接合晶圆与所述基底晶圆所成的组合，W400°CW下的溫度来进行所述热处理，并 在所述离子注入层使所述接合晶圆的一部分剥离。
[0020] 若是运样的贴合晶圆的制造方法，则能够抑制薄膜的膜厚不均，能够制造一种薄 膜的膜厚均匀性高的贴合晶圆。
[0021] 此时，优选W350°CW上的溫度来进行所述热处理。
[0022] 若运样W350°CW上的溫度来进行热处理，则能够在离子注入层使接合晶圆的一 部分切实地剥离。
[0023] 此时，作为所述接合晶圆及/或所述基底晶圆，可使用再生晶圆，该再生晶圆是对 在所述贴合晶圆的制造方法中制作贴合晶圆时所伴随产生的剥离晶圆，进行伴随有减少厚 度的再生加工而成。该再生晶圆是进行过两次W上所述伴随有减少厚度的再生加工而成的 晶圆，或者进行过所述伴随有减少厚度的再生加工而减少如mW上厚度的晶圆。
[0024] 运样，本发明可优选适用于使用容易产生膜厚不均的再生晶圆的情况，且能降低 成本，并能够制造出一种薄膜的膜厚均匀性高的贴合晶圆。
[0025] 另外，所述接合晶圆及所述基底晶圆可W由单晶娃晶圆构成，所述绝缘膜可W由 娃氧化膜构成，所述薄膜可W是SOI层。
[0026] 如此一来，能够制造出SOI层薄膜的膜厚均匀性高的SOI晶圆。
[0027] 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 量接合晶圆与基底晶圆的厚度，选择两片晶圆的厚度的差值为扣mW上的接合晶圆与基底 晶圆所成的组合，W400°CW下的溫度来进行热处理，并在离子注入层使接合晶圆的一部分 剥离，因此能够抑制薄膜的膜厚不均，并能制造出一种薄膜的膜厚均匀性高的贴合晶圆。
【附图说明】
[0028] 图1是表示本发明的贴合晶圆的制造方法一例的流程图。
[0029] 图2是表示实施例1~2、比较例1~3的SOI晶圆的膜厚图的图。
【具体实施方式】
[0030] 下面，针对本发明来说明实施方式，但本发明并不限于该实施方式。
[0031] -般而言，在通过离子注入剥离法来制作贴合SOI晶圆时，为了降低成本，常利用 再生晶圆来作为接合晶圆或基底晶圆，该再生晶圆是对在制作贴合晶圆时所伴随产生的剥 离晶圆进行伴随有减少厚度的再生加工而得到。或者，有时也会利用未使用过的晶圆（未进 行过再生加工的晶圆，W下称为原始晶圆(prime wafer))来作为接合晶圆和基底晶圆。
[0032] 如上所述，若通过离子注入剥离法来制作贴合SOI晶圆，则会有在贴合SOI晶圆的 SOI层产生大理石花纹的膜厚不均运样的问题，发明人等经过详细地调查，结果得知了 W下 事项。
[0033] 使用原始晶圆作为接合晶圆和基底晶圆时，若两片晶圆是由不同的制造批次所制 造的情况下，SOI层的膜厚不均的产生频率就会变高。而若接合晶圆和基底晶圆的至少一片 是利用再生晶圆时，膜厚不均的产生频率会变得更高，此外，有再生晶圆的再生次数越多， 则产生频率也会增加的倾向。因此，发明人利用原始晶圆与再生晶圆进行下述实验，并针对 该产生频率变高的倾向，进行如下考察。
[0034] 一般而言，能作为接合晶圆与基底晶圆来加 W利用的单晶娃晶圆的晶圆厚度是W ±15wii的标准来制造。实际上，若是同一个制造批次，则晶圆间的厚度偏差有±数微米(皿） 程度的精度。因此，尤其是若利用同一个制造批次所制造的原始晶圆，则膜厚不均产生的可 能性低。另一方面，在制造批次不同，晶圆厚度的中位数值有所差异的情况下，即使是原始 晶圆彼此之间，两片晶圆的厚度的差值也有可能超过5皿，因而使膜厚不均产生的频率变 局。
[0035] 在接合晶圆和基底晶圆的至少一片是利用再生晶圆的情况下，由于晶圆因减厚加 工而变薄，因此两片晶圆的厚度的差值超过扣m的可能性提高。特别是，接合晶圆或基底晶 圆的其中一片是利用原始晶圆，另一片是利用再生晶圆时，运种可能性会非常高。因此，膜 厚不均产生的频率也会变得更高。
[0036](实验例）
[0037]作为接合晶圆和基底晶圆，准备了一种具有示于表1的厚度的由直径300mm、晶体 取向<100〉的娃单晶所构成的四种镜面研磨晶圆。晶圆厚度是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W下四舍五入）。
[003引（表1)
[0039]
[0040] 利用运四种晶圆，分别作为接合晶圆、基底晶圆，并W下述的制造条件，通过离子 注入剥离法来制作贴合SOI晶圆。之后，实行SOI层的膜厚测量(现慢装置:KLA-Tencor公司 制造的Acumap装置)且评价有无膜厚不均。将其结果示于表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，基底晶圆上无氧化膜；
[0044] (氨离子注入条件)注入能量:48.化eV，剂量:5 X 1 〇i6/cm2;
[0045] (剥离热处理)350°C、4小时巧00°C、30分钟，Ar(氣)气氛；
[0046] (平坦化热处理）1200°C、1小时，Ar气氛；
[0047] (SOI膜厚调整)通过牺牲氧化处理将SOI层的厚度减少到70nm左右。
[004引（表2)
[0049]
[0050] 由表2的结果可得知，若是接合晶圆与基底晶圆的厚度的差值为扣mW上，就会产 生SOI层的膜厚不均。此处，表2中的〇表示未产生膜厚不均，而X表示产生了膜厚不均。
[0051] 虽然接合晶圆与基底晶圆的厚度的差值和膜厚不均的产生之间有何关系的机制 尚未明了，但是