專利名稱：Soi晶片的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由SOI層、絕緣層、支撐基板形成的SOI(Silicon onInsulator)晶片的制造方法，特別涉及利用結(jié)合法(貼合法)進行的SOI晶片的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，集成電路的集成度顯著增加，與之相伴，被鏡面研磨的半導(dǎo)體單晶晶片表面的平坦度或平滑度之類的加工精度也被要求更加嚴格的條件。而且，為了獲得性能·可靠性·成品率高的集成電路，不僅是機械精度，而且對于電特性，都要求很高。其中，對于SOI晶片來說，由于是理想的電介質(zhì)分離基板，因此主要與移動通信機器或醫(yī)療機器有關(guān)而被用作高頻率、高速度器件，預(yù)計今后的需求會有大幅度的擴大。
如圖6所示，SOI晶片50具有如下的構(gòu)造，即，用于形成單晶硅層那樣的元件的SOI層52(也稱為半導(dǎo)體層或活性層)被形成于硅氧化膜那樣的絕緣層54[也稱為埋入(BOX)氧化膜層或簡稱為氧化膜層]之上。另外，構(gòu)成在支撐基板56(也稱為基板層)上形成絕緣層54并依次形成了SOI層52、絕緣層54、支撐基板56的構(gòu)造。
一直以來，作為具有SOI層52及支撐基板56例如由硅制成以及絕緣層54例如由硅氧化膜制成的所述SOI構(gòu)造的SOI晶片50的制造方法，有在將氧離子以高濃度打入單晶硅中后在高溫下進行熱處理而形成氧化膜的利用SIMOX(Separation by implanted oxygen)法的方法，和不使用膠粘劑地將2片鏡面研磨了的晶片結(jié)合并將一方的晶片薄膜化的結(jié)合法(貼合法)。
SIMOX法由于可以用打入氧離子時的加速電壓決定、控制成為器件活性區(qū)域的活性層(SOI層)52的膜厚，因此有可以容易地獲得薄層并且膜厚均一性高的活性層52的優(yōu)點，但是埋入(BOX)氧化膜(絕緣層)54的可靠性、活性層52的結(jié)晶性等問題較多。
另一方面，晶片結(jié)合法由于在單晶的硅鏡面晶片2片當(dāng)中的至少一方上形成氧化膜(絕緣層)54，不使用膠粘劑地使之貼合，然后通過施加熱處理(通常為1100℃～1200℃)來強化結(jié)合，其后在通過研削或濕式蝕刻而將一方的晶片薄膜化后，對薄膜的表面進行鏡面研磨而形成SOI層52，因此有埋入(BOX)氧化膜(絕緣層)54的可靠性高而SOI層52的結(jié)晶性也良好的優(yōu)點。但是，像這樣被貼合的SOI晶片50由于利用研削或研磨進行機械加工而薄膜化，因此在所得的SOI層52的膜厚及其均一性方面有限制。
另外，最近作為SOI晶片的制造方法，開始關(guān)注將注入了離子的晶片結(jié)合及分離而制作SOI晶片的新方法。該方法也可以稱作離子注入剝離法等，是如下的技術(shù)(參照特開平5-211128號公報)，在2片晶片當(dāng)中的至少一方的晶片(結(jié)合晶片)上形成絕緣層，并且從該結(jié)合晶片的上面注入氫離子或稀有氣體離子而在該結(jié)合晶片內(nèi)部形成了微小氣泡層后，使注入了該離子的一方的面夾隔該絕緣層而與另一方的晶片(基底晶片)密接，其后進行熱處理而將該微小氣泡層作為劈開面，通過將該結(jié)合晶片的一部分剝離而將該結(jié)合晶片薄膜化，繼而進行熱處理，通過將該薄膜化了的結(jié)合晶片和基底晶片夾隔該絕緣層而牢固地結(jié)合，形成SOI晶片。根據(jù)該方法，比較容易地獲得所述劈開面為良好的鏡面而SOI層的膜厚的均一性也很高的SOI晶片。
對于該離子注入剝離法，通過在圖7中表示其主要的工序的一個例子而進一步詳細地說明。首先，作為2片原料晶片，準備成為支撐基板56的基底晶片56a和成為SOI層52的結(jié)合晶片52a[圖7(a)，步驟100]。作為這些晶片，例如可以使用被鏡面研磨了的單晶硅晶片。根據(jù)需要，對這些晶片實施清洗處理(步驟101)。
在該結(jié)合晶片52a的表面形成后面成為埋入(BOX)氧化膜(絕緣層)的氧化膜54a[圖7(b)，步驟102]。通過對例如作為單晶硅晶片的結(jié)合晶片52a實施熱氧化而在結(jié)合晶片52a的表面形成硅氧化膜即可。
然后，從該氧化膜54a之上向結(jié)合晶片52a中注入氫離子(或稀有氣體離子)，形成微小氣泡層(封入層)58[圖7(c)，步驟104]。
其后，也可以利用H2SO4-H2O2混合液等實施清洗(步驟105)。H2SO4-H2O2混合液在晶片清洗的領(lǐng)域中采用SPM(Sulfuric acid-Hydrogenperoxide Mixture)的簡稱，是用于有機污染物的除去的清洗液。
然后，夾隔形成了微小氣泡層(封入層)58的結(jié)合晶片52a的進行了離子注入的一方的面的氧化膜54a，使之與基底晶片56a在室溫下密接[圖7(d)，步驟106]。
然后，通過實施500℃以上的熱處理(剝離熱處理)，將結(jié)合晶片52a的一部分從封入層58剝離，而將該結(jié)合晶片52a薄膜化[圖7(e)，步驟108]，然后，實施結(jié)合熱處理[圖7(f)，步驟110]，通過將該薄膜化了的結(jié)合晶片52a和基底晶片56a夾隔該氧化膜54a而牢固地結(jié)合，制作具有SOI構(gòu)造的晶片50。
使用所述的貼合法制造的SOI晶片在該階段中，具有在支撐基板56的一個主表面上將絕緣膜(層)54和SOI層52各自分離地依次層疊的構(gòu)造的截面形狀。另外，由于在被貼合的2片鏡面研磨晶片表面的外周部存在有被稱為研磨垂邊的區(qū)域，該部分由于結(jié)合不充分而被除去，因此絕緣層54和SOI層52一般來說相對于支撐基板56直徑小數(shù)mm左右。
另外，如圖7(g)所示，還有對具有所述SOI構(gòu)造的晶片的SOI層52的表面進行改性及控制SOI層52的厚度的操作(步驟112)。例如，由于在所得的具有SOI構(gòu)造的SOI晶片50的SOI層52的表面(剝離面)中殘留有因氫離子注入造成的損傷，因此要進行通常被稱為輕觸拋光的研磨量較少的研磨而除去損傷層。另外，有時作為輕觸拋光的替代形式，通過進行氬氣氣氛下的熱處理，或為了減小SOI層52的膜厚而進行引起熱氧化和氧化膜除去的犧牲氧化處理，或者將它們適當(dāng)?shù)亟M合，而制作在表面具有沒有損傷的薄膜的SOI層52的SOI晶片50。
另外，成為SOI晶片的原料的硅等的晶片的制造方法一般來說，由對利用單晶制造裝置制造的單晶棒(錠材)切片而得到薄圓板狀的晶片的切片工序、為了防止該切片工序中所得的晶片的裂紋或缺口而對其外周邊緣部進行倒角處理的倒角工序、摩擦被倒角了的晶片而將其平坦化的摩擦工序、將殘留在被倒角及摩擦了的晶片表面的加工變形除去的蝕刻工序、使被蝕刻的晶片與砂布滑動接觸而進行粗研磨的一次鏡面研磨工序、對被一次鏡面研磨了的晶片的該表面進行精細鏡面研磨的精細鏡面研磨工序、清洗被精細鏡面研磨了的晶片而將附著在晶片上的研磨劑或異物除去的最終清洗工序構(gòu)成。以這些工序為基礎(chǔ)，另外加上熱處理等工序，或?qū)⑼还ば驅(qū)嵤┒啻危驅(qū)ば蝽樞蜻M行設(shè)計，來制造晶片。
在使用SOI晶片制造器件時，有器件的成品率降低的問題。對于其原因，本發(fā)明人進行了深入的研究后認為，如圖4(b)及圖5(e)(f)所示，在SOI晶片50的SOI層52及絕緣層(氧化膜)54上產(chǎn)生被稱為空孔B的缺陷，與成品率的降低有關(guān)。所謂空孔是在SOI層或絕緣層上產(chǎn)生了孔的狀態(tài)的稱呼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于所述的以往技術(shù)的問題而完成的，其主要目的在于，提供能夠在制造SOI晶片時抑制空孔的產(chǎn)生的生產(chǎn)效率高的SOI晶片的制造方法。
為了解決所述問題，本發(fā)明人進行了深入的研究后發(fā)現(xiàn)，作為SOI晶片的結(jié)合晶片使用的原料晶片的質(zhì)量對所述的空孔的產(chǎn)生有影響。特別是，判明存在于結(jié)合晶片表面的小坑是問題所在。在成為以往結(jié)合晶片的原料的硅晶片上，觀察到各種的缺陷，作為其代表性的缺陷，COP(CrystalOriginated Particle)最有名。COP雖然也是一種小坑狀的缺陷，但是COP對空孔的產(chǎn)生沒有那樣大的影響。本發(fā)明人進行了深入研究后發(fā)現(xiàn)，除了在結(jié)合晶片上存在較大的小坑、例如鱗狀擦痕的情況下產(chǎn)生空孔以外，即使是小的小坑，在以集團形式存在的部分上也容易產(chǎn)生空孔。即，集聚了多個微小的小坑的小坑簇尤其會產(chǎn)生問題。
對于小坑簇，雖然一般來說沒有明確的定義，然而是指微小的小坑成島狀集合的缺陷，其集合體的尺寸比較大，例如0.5μm以上的缺陷。本說明書中，所謂小坑簇被定義為微小小坑成島狀集合的缺陷，其集合體的尺寸在0.5μm以上。作為小坑簇的產(chǎn)生要因，被認為主要是從研磨工序到研磨后的小坑槽保管、清洗干燥工序中的重金屬污染。
當(dāng)存在此種小坑簇時，如果在該晶片上形成氧化膜，則會引起氧化膜的特性的惡化、異常生長，或者氧化膜自身的平坦度(均一性)惡化，特別是絕緣層的表面粗糙度惡化，在該狀態(tài)下貼合基底晶片的話，該小坑簇及絕緣層的表面粗糙度較差的部分的氧化膜的膠粘較弱，從而就會形成空孔。
所以，本發(fā)明的SOI晶片的制造方法是在成為原料晶片的2片晶片當(dāng)中的至少一方的晶片(結(jié)合晶片)上形成絕緣層，將該結(jié)合晶片與另一方的晶片(基底晶片)不使用膠粘劑地貼合的SOI晶片的制造方法，其特征是，使絕緣層的表面粗糙度在一定粗糙度以下而使結(jié)合晶片與接地晶片貼合。特別是在絕緣層(氧化膜)表面的凹凸的PV(Peak to Valley)值以10μm×10μm的面積進行評價時，需要在1.5nm以下，即不存在超過1.5nm的部分。如果在此種表面粗糙度的絕緣層的狀態(tài)下，進行結(jié)合晶片與基底晶片的貼合，則可以顯著地減少空孔的發(fā)生。
另外，最好通過使用不存在小坑簇的晶片作為所述結(jié)合晶片，使所述絕緣層表面的PV值在1.5nm以下。所謂不存在小坑簇的晶片是在用例如共焦光學(xué)系統(tǒng)的激光顯微鏡評價0.08μm以上的缺陷時，在晶片面內(nèi)無法觀察(檢測)到被以不是突起狀的微小缺陷的集合體觀察到的形態(tài)的缺陷的晶片。用該共焦光學(xué)系統(tǒng)的激光顯微鏡可以利用測定的方法以缺陷的明暗的圖案來檢測是突起狀的缺陷還是小坑(凹陷)狀的缺陷，另外由于可以直接觀察缺陷的分布等，因此容易識別小坑簇等缺陷。小坑簇一般來說是0.2～0.08μm左右的小坑狀的微小缺陷聚集數(shù)十個以上，0.5μm以上例如從1μm到10μm左右的較大的在數(shù)十μm左右的范圍中形成集合體而被觀察到。
所謂未檢測到(或不存在)小坑簇的晶片是沒有此種微小缺陷的集合體的、特別是0.5μm以上的大集合體在晶片面內(nèi)(表面)為0(零)個的晶片。當(dāng)存在小坑簇時，BOX氧化膜(絕緣層)的表面粗糙化，該部分的膠粘性變?nèi)酰菀桩a(chǎn)生空孔。小于0.5μm的小坑即使單獨存在，對絕緣層的粗糙化或空孔的產(chǎn)生也不會產(chǎn)生那樣大的影響，但是當(dāng)它以密集的狀態(tài)即小坑簇的狀態(tài)存在時，則被認為與BOX氧化膜的粗糙化及空孔的產(chǎn)生有關(guān)。
本發(fā)明方法的作為使成為原料的2片晶片貼合的手段，最好在所述2片晶片當(dāng)中的至少一方的晶片(結(jié)合晶片)上形成絕緣層(氧化膜)，并且從該結(jié)合晶片的上面注入氫離子或稀有氣體離子，在該結(jié)合晶片內(nèi)部形成了微小氣泡層后，將注入了該離子的一方的面夾隔該絕緣層(氧化膜)而與另一方的晶片(基底晶片)密接，其后通過進行熱處理而將該微小氣泡層作為劈開面，將該結(jié)合晶片的一部分剝離，將該結(jié)合晶片薄膜化，繼而施加熱處理，通過將該薄膜化了的結(jié)合晶片與該基底晶片夾隔該絕緣層而牢固地結(jié)合來進行。
空孔的產(chǎn)生原因被認為如下。即，在存在密集了很小的小坑的小坑簇的情況下，當(dāng)在該晶片上形成氧化膜時，則會引起氧化膜的特性的惡化或氧化膜自身的平坦度(均一性)惡化，特別是引起氧化膜的表面粗糙度的惡化，如果在該狀態(tài)下貼合基底晶片，則該氧化膜的表面粗糙了的部分處的氧化膜的膠粘就會變?nèi)?，從而形成空孔。所以，此種空孔的產(chǎn)生是利用結(jié)合法(貼合法)的SOI晶片的制造方法中特有的問題，在SIMOX等方法中，不會引起此種形態(tài)的空孔的產(chǎn)生。特別是在注入氫離子，在晶片內(nèi)部形成微小氣泡層后，在貼合剝離的方法中，空孔的產(chǎn)生很明顯，在形成不存在所述的小坑簇的結(jié)合晶片，即形成BOX氧化膜之際，當(dāng)使用氧化膜的粗糙較少的結(jié)合晶片制造時，對空孔產(chǎn)生的抑制效果就很大。
而且，不存在小坑簇的原料晶片要檢查晶片表面的小坑簇的有無，篩選使用沒有檢測出小坑簇的晶片。該晶片表面的小坑簇的檢查方法雖然沒有特別限定，但是例如用共焦光學(xué)系統(tǒng)的激光顯微鏡評價0.08μm以上的缺陷，檢查微小缺陷的集合體的有無即可。此外，用原子力顯微鏡(AtomicForce MicroscopyAFM)等也可以評價小坑簇。
如果進行此種篩選，并將該被篩選了的晶片作為原料晶片來制造SOI晶片，就可以減少空孔的產(chǎn)生。
而且，在制造不存在小坑簇的晶片時，最好將在重金屬濃度在10ppb以下的環(huán)境下進行了鏡面研磨的晶片作為結(jié)合晶片使用。
作為小坑簇的產(chǎn)生要因，認為主要是從研磨工序到研磨后的小坑槽保管及清洗干燥工序中的重金屬污染，如果控制該工序中的污染，并進行鏡面研磨，則可以制造小坑簇較少的晶片，最好將其作為用于SOI晶片制造的原料晶片使用。重金屬污染雖然越少越好，但是Cu或Ni等重金屬整體優(yōu)選在10ppb以下，更優(yōu)選在1ppb以下。


圖1是將本發(fā)明的SOI晶片的制造方法的工序順序與示意圖一起表示的流程圖。
圖2是表示對于實驗例1的清洗后的結(jié)合晶片的表面的用共焦光學(xué)系統(tǒng)的激光顯微鏡得到的觀察結(jié)果的映象圖。
圖3是表示對于實驗例1的BOX氧化前后的結(jié)合晶片表面的用AFM得到的觀察的結(jié)果的圖，(a)(1)是表示BOX氧化前的結(jié)合晶片表面的小坑簇的示意圖，(a)(2)是表示各小坑的深度的圖表，(b)(1)是表示BOX氧化后的結(jié)合晶片表面的氧化膜的異常生長的示意圖，(b)(2)是表示異常生長部分的高度的圖表。
圖4是表示實驗例1的貼合前后的用共焦光學(xué)系統(tǒng)的激光顯微鏡得到的同點觀察的結(jié)果的照片，(a)表示BOX氧化膜形成后貼合前的結(jié)合晶片表面的部分(1)(2)的氧化膜的表面狀態(tài)，(b)放大表示與所述部分(1)(2)對應(yīng)的部分的貼合后的SOI層的表面狀態(tài)。
圖5是將實驗例1的SOI晶片的制造方法的工序順序與示意圖一起表示的流程圖。
圖6是表示SOI晶片的構(gòu)造的一個例子的說明圖，(a)是俯視說明圖，(b)是剖面說明圖。
圖7是將以往的SOI晶片的制造方法的工序順序的一個例子與示意圖一起表示的流程圖。
具體實施例方式
下面將基于圖1對本發(fā)明的SOI晶片的制造方法的一個實施方式進行說明，但是圖示例子是示例性的例子，當(dāng)然可以進行不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想的各種變形。
圖1是將本發(fā)明的SOI晶片的制造方法的工序順序的一個例子與示意圖一起表示的流程圖。圖1中，與圖7相同或類似的構(gòu)件用相同符號表示。
圖1所示的本發(fā)明的SOI晶片的制造流程由于與圖7所示的以往的SOI晶片的制造流程在基本的工序順序上相同，因此對于相同工序的再次說明省略，僅對于不同點說明如下。
本發(fā)明的方法的特征是，在成為原料晶片的2片晶片，即結(jié)合晶片52a和基底晶片56a當(dāng)中的至少一方的晶片(結(jié)合晶片)52a上形成絕緣層54a，不使用膠粘劑地將該結(jié)合晶片52a和基底晶片54a貼合而制造SOI晶片50之時，在形成于結(jié)合晶片52a上的絕緣層54a的表面不存在PV值超過1.5nm的凹凸的狀態(tài)下，換言之，在PV值(以10μm×10μm的面積評價)在1.5nm以下的狀態(tài)下，將基底晶片56a和結(jié)合晶片52a貼合。
本發(fā)明中，為了形成PV值低的絕緣層54a，通過著眼于結(jié)合晶片52a中所使用的單晶硅晶片的質(zhì)量，特別是通過將不存在小坑簇的晶片作為結(jié)合晶片52a使用[圖1(a)，步驟100a]，就可以形成PV值低的絕緣層54a[圖1(a)，步驟100a]。
不存在小坑簇的晶片是通過檢查晶片表面的小坑簇的有無，篩選出未檢測出小坑簇的晶片而獲得的。此種不存在小坑簇的晶片特別要注意研磨工序后的重金屬污染而制造。例如，將在重金屬濃度10ppb以下的環(huán)境中進行鏡面研磨及研磨后的保管的晶片作為結(jié)合晶片使用。例如，在研磨結(jié)束后，到送至下一工序期間，會將晶片浸漬在純水等中保管，但是要控制該保管用水中的重金屬量等。
本發(fā)明的方法中，BOX氧化膜形成(步驟102)以后的工序順序雖然與圖7的以往方法的工序順序完全相同，但是可以使所得的SOI晶片50中空孔的產(chǎn)生顯著降低，制造成品率良好的SOI晶片50。
實施例下面將舉出實施例來對本發(fā)明進一步具體說明，但是當(dāng)然這些實施例應(yīng)當(dāng)被理解為示例性的，而不是限定性的。
(實驗例1)將使用存在小坑簇的結(jié)合晶片制造SOI晶片的情況作為實驗例進行說明。圖5是將實驗例1的工序順序與示意圖一起表示的流程圖。首先，將以CZ法制作的直徑300mm、p型、方位<100>、電阻10Ω·cm的被鏡面研磨了的硅晶片作為基底晶片56a及結(jié)合晶片52a準備好[圖5(a)，步驟100]。然后，清洗這些晶片(步驟101)。
對于清洗后的結(jié)合晶片52a，利用共焦光學(xué)系統(tǒng)的激光顯微鏡(Lasertech公司制MAGICS)觀察小坑簇的有無。如圖2所示，在結(jié)合晶片52a上，在面內(nèi)觀察到20個左右的小坑簇PC。圖2是將利用共焦光學(xué)系統(tǒng)的激光顯微鏡對清洗后的結(jié)合晶片52a的表面的觀察結(jié)果以晶片整體的映象圖表示的示意圖。雖然對于各個小坑簇PC的放大圖并未表示，但是這些小坑簇是0.2～0.08μm左右的小坑狀的微小缺陷以數(shù)十個以上聚集，在0.5μm以上，例如1μm到10μm左右的范圍形成了集合體的缺陷。
在存在此種小坑簇PC的結(jié)合晶片52a的表面，利用熱氧化形成了膜厚150nm的BOX氧化膜54a[圖5(b)，步驟102]。然后，注入氫離子，形成了封入層58[圖5(c)，步驟104]。然后，進行了SPM清洗(步驟105)。
對此時的存在小坑簇的部分的氧化膜54a利用AFM(SEIKOINSTSRUMENTS公司制SPA360)進行了觀察。圖3是表示對BOX氧化前后的結(jié)合晶片表面的利用AFM進行的觀察的結(jié)果的圖，(a)(1)是表示BOX氧化前的結(jié)合晶片表面的小坑簇的示意圖，(a)(2)是表示各小孔深度的曲線，(b)(1)是表示BOX氧化后的結(jié)合晶片表面的氧化膜的異常生長的示意圖，(b)(2)是表示異常生長部分的高度的圖表。如圖3(b)所示，在存在小坑簇PC的部分上，存在多個氧化膜的異常生長X(圖3(b)(1)中以○表示的部分)，觀察到了氧化膜的面粗糙。當(dāng)觀察圖3(b)的異常生長X的一部分的高度時，則如圖3(b)(2)所示，異常生長為PV值為1.8nm左右的突起。對于其他的異常突起，也大致為大于1.5nm的突起。
然后，將結(jié)合晶片52a的進行了離子注入的面和基底晶片56a在室溫下密接[圖5(d)，步驟106]。然后，通過在氮氣氣氛下，進行500℃、30分鐘的剝離熱處理，將結(jié)合晶片52a的一部分剝離，將該結(jié)合晶片52a薄膜化，得到了厚度約為250nm的SOI層[圖5(e)，步驟108]。
其后，在氮氣氣氛下，進行1100℃、2小時的結(jié)合熱處理，將SOI層52牢固地結(jié)合，制作了具有SOI構(gòu)造的晶片50[圖5(f)，步驟110]。
然后，為了除去SOI層52的面粗糙或變形，進行了氬氣氣氛下的熱處理。該處理是使用立式的加熱器加熱式熱處理裝置(間歇爐)，在氬氣氣氛下，進行1200℃、1小時的熱處理而進行的。這樣，因離子注入而產(chǎn)生的損傷或SOI層52表面的粗糙就會在一定程度上被改善。然后，為了改善SOI層52的表面的質(zhì)量，利用CMP研磨裝置研磨了SOI層52。該操作進行了研磨量40nm左右。繼而，對SOI層52進行犧牲氧化，將SOI層52中的硅氧化，形成氧化膜，通過對其利用氫氟酸進行處理，制造了最終SOI層52約為150nm左右的薄膜SOI晶片50。
在像這樣制造了SOI晶片50后，對與觀察前面所述的小坑簇的位置相同的點進行了觀察，結(jié)果在存在該小坑簇的部分上觀察到如圖4所示的空孔B。圖4是表示在貼合前后的利用共焦光學(xué)系統(tǒng)的激光顯微鏡得到的同點觀察的結(jié)果的照片，(a)表示BOX氧化膜形成后貼合前的結(jié)合晶片表面的部分(1)(2)的氧化膜的表面狀態(tài)，(b)將與所述部分(1)(2)對應(yīng)的部分的貼合后的SOI層的表面狀態(tài)放大表示。例如，如圖4(a)所示，在存在小坑簇的部分處產(chǎn)生氧化膜的粗糙(異常生長)，從圖4(b)可以看到，在該部分觀察到了直徑20μm以上的空孔B。
(實施例1)對使用不存在小坑簇的結(jié)合晶片，以圖1所示的本發(fā)明方法的工序順序制造SOI晶片的例子進行說明。首先，將以CZ法制作的直徑300mm、p型、方位<100>、電阻率10Ω·cm的被鏡面研磨了的硅晶片作為基底晶片56a及結(jié)合晶片52a準備好[圖1(a)，步驟100a]。然后，清洗這些晶片(步驟101)。
結(jié)合晶片52a是與實驗例1相同的制造條件下制造的晶片，利用共焦光學(xué)系統(tǒng)的激光顯微鏡檢查，篩選使用在晶片表面未檢查到小坑簇的晶片。
在結(jié)合晶片52a的表面，利用熱氧化形成了膜厚150nm的氧化膜54a[圖1(b)，步驟102]。然后，注入氫離子，形成了封入層58[圖1(c)，步驟104]。然后，進行了SPM清洗(步驟105)。
然后，將結(jié)合晶片52a的進行了離子注入的面和基底晶片56a在室溫下密接[圖1(d)，步驟106]。然后，通過在氮氣氣氛下，進行500℃、30分鐘的剝離熱處理，將結(jié)合晶片52a的一部分剝離，將該結(jié)合晶片52a薄膜化，得到了厚度約為250nm的SOI層52[圖1(e)，步驟108]。其后，在氮氣氣氛下，進行1100℃、2小時的結(jié)合熱處理，將SOI層52牢固地結(jié)合，制作了具有SOI構(gòu)造的晶片50[圖1(f)，步驟110]。
然后，為了除去SOI層52的面粗糙或變形，進行了氬氣氣氛下的熱處理。該處理是使用立式的加熱器加熱式熱處理裝置(間歇爐)，在氬氣氣氛下，進行1200℃、1小時的熱處理而進行的。這樣，因離子注入而產(chǎn)生的損傷或SOI層52表面的粗糙就會在一定程度上被改善。然后，為了改善SOI層52的表面的質(zhì)量，利用CMP研磨裝置研磨了SOI層52。該操作進行了研磨量40nm左右。繼而，對SOI層52進行犧牲氧化，將SOI層52中的硅氧化，形成氧化膜，通過對其利用氫氟酸進行處理，制造了最終SOI層52約為150nm左右的薄膜SOI晶片50[圖1(g)，步驟112]。
觀察了所得到的SOI晶片的空孔?？湛椎挠^察是利用共焦光學(xué)系統(tǒng)的激光顯微鏡進行的。其結(jié)果是，未觀察到空孔。如果使用此種SOI晶片進行器件的制造，則成品率提高。
而且，本發(fā)明并不限定于所述實施方式。所述實施方式為示例性的，具有與本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍中所記載的技術(shù)思想實質(zhì)上相同的構(gòu)成并起到同樣的作用效果的設(shè)計，無論是何種設(shè)計，都包含于本發(fā)明的技術(shù)范圍中。
例如，所述實施例中所示的制造工序只不過是為了示例而列舉的，只要是具有貼合工序的SOI的制造方法，既可以是除此以外還附加了清洗、熱處理等各種工序的制造方法，另外也可以是對工序順序的一部分進行了變更，或者省略了對SOI層的質(zhì)量進行改性及進行厚度調(diào)整的CMP研磨等工序的一部分的工序等，根據(jù)目的而適當(dāng)?shù)貙⒐ば蜃兏褂谩?br> 工業(yè)上的利用可能性如上說明所示，根據(jù)本發(fā)明的方法，由于使用沒有小坑簇的晶片作為基底晶片來制造SOI晶片，因此空孔的發(fā)生顯著變少，可以用較高的生產(chǎn)效率來生產(chǎn)成品率良好的SOI晶片。
權(quán)利要求
1.一種SOI晶片的制造方法，在成為原料晶片的2片晶片當(dāng)中的至少一方的晶片上形成絕緣層，將該一方的晶片與另一方的晶片不使用膠粘劑地貼合，其特征是，該絕緣層的表面的PV值在1.5nm以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SOI晶片的制造方法，其特征是，通過使用不存在小坑簇的晶片作為所述一方的晶片，使所述絕緣層表面的PV值在1.5nm以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的SOI晶片的制造方法，其特征是，在成為所述原料晶片的2片晶片當(dāng)中的至少一方的晶片上形成絕緣層，并且從該一方的晶片的上面注入氫離子或稀有氣體離子，在該一方的晶片內(nèi)部形成了微小氣泡層后，將注入了該離子的一方的面夾隔該絕緣層而與另一方的晶片密接，其后通過進行熱處理而將該微小氣泡層作為劈開面，將該一方的晶片的一部分剝離，使該一方的晶片薄膜化，繼而施加熱處理，使該薄膜化了的一方的晶片與該另一方的晶片夾隔該絕緣層而牢固地結(jié)合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項所述的SOI晶片的制造方法，其特征是，檢查晶片的表面的小坑簇的有無，篩選沒有檢測出小坑簇的晶片，將該被篩選出的晶片作為所述原料晶片使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任意一項所述的SOI晶片的制造方法，其特征是，將在重金屬濃度在10ppb以下的環(huán)境下進行了鏡面研磨的晶片作為所述一方的晶片使用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種SOI晶片的制造方法，是在成為原料晶片的2片晶片當(dāng)中的至少一方的晶片上形成絕緣層，將該一方的晶片與另一方的晶片不使用膠粘劑地貼合的SOI晶片的制造方法，該絕緣層的表面的PV值在1.5nm以下。本發(fā)明在制造SOI晶片時可以抑制空孔的產(chǎn)生，生產(chǎn)效率高。
文檔編號H01L21/70GK1675758SQ03819578
公開日2005年9月28日 申請日期2003年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月27日
發(fā)明者巖渕美保 申請人:信越半導(dǎo)體株式會社