專利名稱：貼合晶圓的制造方法及貼合晶圓的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及貼合晶圓的制造方法及貼合晶圓，特別涉及一種對形成于貼合晶圓的平臺部(terrace)的氧化膜進(jìn)行蝕刻的方法。
技術(shù)背景高性能元件用的晶圓，是將半導(dǎo)體晶圓與其他晶圓等接合后，對制造元 件側(cè)的晶圓進(jìn)行薄膜化而形成的貼合晶圓。具體地說，例如準(zhǔn)備兩片經(jīng)過鏡面研磨的硅晶圓，在晶圓的至少一面上 形成氧化膜。接著，將這些晶圓結(jié)合后，以200 120(TC的溫度進(jìn)行熱處理來 提高結(jié)合強(qiáng)度。其后，借助對制造元件側(cè)的晶圓(結(jié)合晶圓)進(jìn)行磨削及研 磨等，使得結(jié)合晶圓達(dá)到希望厚度，從而將結(jié)合晶圓薄膜化，可以制造出形 成有SOI (Silicone On Insulator)層的貼合SOI晶圓。使結(jié)合晶圓薄膜化的方法，除了借助上述磨削、研磨的方法以外，還有 一種方法(也稱為SMARTCUT (注冊商標(biāo)))，是在貼合前的結(jié)合晶圓上 預(yù)先形成氫離子等的離子注入層，與基體晶圓貼合后，借助在該注入層進(jìn)行 剝離來使結(jié)合晶圓薄膜化。此外在制造貼合晶圓時(shí)，也可不使氧化膜介于其間而直接接合硅晶圓之 間，還有使用石英、碳化硅、氧化鋁等的絕緣性晶圓來作為基體晶圓的情況。如上所述，制造貼合晶圓時(shí)，在所貼合的兩片鏡面晶圓的周邊部，存在 有厚度稍薄的稱為"研磨塌邊"的部分或斜角部，該部分殘留有未結(jié)合、或 是結(jié)合力差的未結(jié)合部分。對所存在的這類未結(jié)合部分，當(dāng)直接借助磨削等 來進(jìn)行薄膜化時(shí)，在該薄膜化步驟中，未結(jié)合部分的一部分會剝落。因此， 經(jīng)薄膜化過的結(jié)合晶圓的直徑會比作為基臺的晶圓(基體晶圓)小，或是在 周邊部形成有連續(xù)的微小的凹凸。將這樣的貼合晶圓投入元件工藝時(shí)，殘余未結(jié)合部分會在元件工藝中剝 離而發(fā)生粒子，造成元件生產(chǎn)率降低。
因此，有專利申請公開一種方法，借助在薄膜化的結(jié)合晶圓的上面，以 露出周邊部的方式，貼上護(hù)條來進(jìn)行蝕刻，預(yù)先去除殘余未結(jié)合的部分(參照日本特開平3-250616號公報(bào))。如此去除未結(jié)合部分而成的外周部區(qū)域， 稱為平臺部(terrace)。另一方面，即使是在通過在離子注入層剝離來進(jìn)行薄膜化的方法中，研 磨塌邊部分的未結(jié)合部在剝離后會變成平臺部，與借助磨削、研磨進(jìn)行薄膜 化時(shí)相同，存在從薄膜的周邊部產(chǎn)生粒子、形成裂縫的問題。因此，有專利 申請(參照國際公開W001/027999)公開一種方法，在剝離后，去除形成基 體晶圓上的薄膜的周邊部。但是，借助磨削、研磨進(jìn)行薄膜化時(shí)，在去除未結(jié)合部而形成的平臺部， 會有用于提高結(jié)合強(qiáng)度的熱處理(結(jié)合熱處理)等工藝所形成的氧化膜的殘 渣，因此在元件工藝中存在該氧化膜成為塵埃產(chǎn)生源的問題。對于該問題， 有借助對平臺進(jìn)行去除氧化膜處理從而去除氧化膜的方法，例如在去除未結(jié) 合部分后，將貼合晶圓浸漬在氫氟酸中來去除氧化膜。但是使用該方法時(shí)， 不只是貼合晶圓的表面(包含平臺部)，連背面的氧化膜也會被去除。另一方面，使氧化膜介于中間而在基體晶圓上形成SOI層的SOI晶圓時(shí)， 因?yàn)榛w晶圓的一面形成埋入氧化膜，而在另一面上沒有氧化膜，所以會發(fā) 生翹曲的情形。因此，有在SOI晶圓的背面?zhèn)纫残纬裳趸ひ砸种瓢l(fā)生翹曲 的情形，此時(shí)，去除表面?zhèn)鹊难趸r(shí)，背面?zhèn)扔斜Ａ舻谋匾?。如此，在留下SOI晶圓背面的氧化膜而只去除表面?zhèn)鹊难趸r(shí)，是采 用在使用護(hù)條、光致抗蝕劑等遮罩的狀態(tài)下將SOI晶圓浸漬在氫氟酸中的方 法。但是使用此方法時(shí)，護(hù)條的貼附或剝離、或是光致抗蝕劑的曝光和去除 需要花費(fèi)時(shí)間，或是因復(fù)雜的緣故而存在操作效率差的問題。此外，因?yàn)槭?用多量的蝕刻液，所以還存在成本高的問題。在通過在離子注子層剝離來進(jìn)行薄膜化的方法的情況下，在基體晶圓上 形成氧化膜來貼合時(shí)，在剝離后的平臺部會殘留氧化膜，但是若僅在結(jié)合晶 圓上形成氧化膜來貼合，則在剝離后的平臺部，不會殘余氧化膜。但是在其 后為提高結(jié)合強(qiáng)度而在氧化環(huán)境下進(jìn)行熱處理時(shí)，平臺部也會形成氧化膜。如此，在平臺部形成有氧化膜的SOI晶圓的SOI層上，進(jìn)行外延 (epitaxial)成長時(shí)，因?yàn)樵谄脚_部有多晶硅成長，對SOI層的結(jié)晶性造成 不良影響、或成為產(chǎn)生粒子的重要因素。然而，成為SOI晶圓的埋入氧化膜(BOX)的硅氧化膜的厚度，取決于 所制造元件的用途而異，其中通常使用0.'1 2微米左右的范圍，例如用在光集成元件等的光波導(dǎo)等的特殊用途時(shí)，會有要求氧化膜非常厚(如4微米以 上或是10微米以上)的情況。對具有這種極厚的埋入氧化膜的SOI晶圓，要用前述通過在離子注入層剝離而薄膜化的方法來制造時(shí)，為了通過氧化膜 進(jìn)行離子注入，必須有極大的離子注入能量，并不實(shí)際。因此，采用在基體 晶圓側(cè)形成較厚的氧化膜來貼合的方法。此時(shí)，在剝離后的平臺部會留有極 厚的氧化膜，而這會成為導(dǎo)致如上所述問題的原因。發(fā)明內(nèi)容鑒于上述問題點(diǎn)而提出本發(fā)明，目的是提供一種貼合晶圓制造方法，其 可不去除基體晶圓背面的氧化膜，而有效地蝕刻在基體晶圓的平臺部所形成 的氧化膜。為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種貼合晶圓制造方法，其中貼合晶圓 是至少貼合基體晶圓、以及結(jié)合晶圓來制造的，所述方法具有對貼合晶圓的外周部的平臺部(terrace)的氧化膜進(jìn)行蝕刻的步驟，其中對該平臺部的氧 化膜進(jìn)行蝕刻，是一邊保持該貼合晶圓使其旋轉(zhuǎn)， 一邊使用旋轉(zhuǎn)蝕刻來進(jìn)行 的。如此，如果一邊保持該貼合晶圓旋轉(zhuǎn)， 一邊使用旋轉(zhuǎn)蝕刻來對該平臺部 的氧化膜進(jìn)行蝕刻時(shí)，蝕刻液會由于離心力往外側(cè)飛散而不會流進(jìn)晶圓的背 面。因此，不會去除晶圓背部的氧化膜，可以效率良好且均勻地蝕刻形成在 平臺部的氧化膜。而且不必如以往使用護(hù)條等來保護(hù)晶圓的背面，來防止晶 圓的背面被蝕刻液蝕刻，可以減少步驟次數(shù)、提升操作效率。此時(shí)，為了制造前述平臺部的氧化膜被蝕刻的貼合晶圓，至少使前述基 體晶圓與結(jié)合晶圓緊密附接，在氧化環(huán)境下對其施行熱處理來使其結(jié)合后， 對前述結(jié)合晶圓的外周部進(jìn)行磨削去除至預(yù)定厚度，隨后，借助蝕刻來去除 該結(jié)合晶圓外周部的未結(jié)合部，如此進(jìn)行后，進(jìn)行薄膜化使前述結(jié)合晶圓達(dá) 到希望厚度，對前述未結(jié)合部進(jìn)行蝕刻后、或是對結(jié)合晶圓進(jìn)行薄膜化后， 借助旋轉(zhuǎn)蝕刻，可以蝕刻前述平臺部的氧化膜。
如此，本發(fā)明可用于以下情況為了前述平臺部的氧化膜被蝕刻的貼合 晶圓的制造，至少使前述基體晶圓與結(jié)合晶圓緊密附接，在氧化環(huán)境下對其 施行熱處理來使其結(jié)合后，對前述結(jié)合晶圓的外周部進(jìn)行磨削去除至預(yù)定厚 度，隨后，借助蝕刻來去除該結(jié)合晶圓外周部的未結(jié)合部，如此進(jìn)行后，進(jìn) 行薄膜化使前述結(jié)合晶圓達(dá)到希望厚度，對前述未結(jié)合部進(jìn)行蝕刻后、或是 對結(jié)合晶圓進(jìn)行薄膜化后，借助旋轉(zhuǎn)蝕刻來蝕刻前述平臺部的氧化膜。此外，為了前述平臺部的氧化膜被蝕刻的貼合晶圓的制造，至少對前述 結(jié)合晶圓注入離子，使該結(jié)合晶圓與基體晶圓緊密附接后，借助在離子注入 層剝離前述結(jié)合晶圓來進(jìn)行薄膜化。如此，本發(fā)明還可用于以下情況為了前述平臺部的氧化膜被蝕刻的貼 合晶圓的制造，至少對前述結(jié)合晶圓注入離子，使該結(jié)合晶圓與基體晶圓緊 密附接后，在離子注入層剝離前述結(jié)合晶圓來進(jìn)行薄膜化。此時(shí)，前述旋轉(zhuǎn)蝕刻的蝕刻液，以使用HF水溶液為佳。如此，使用HF水溶液可以有效地蝕刻氧化膜。此時(shí)，前述HF水溶液以使用HF50n/。水溶液為佳。如此，蝕刻的蝕刻液若使用HF50n/。水溶液時(shí)，可以高速地進(jìn)行蝕刻，從而提升操作效率。此時(shí)，前述旋轉(zhuǎn)蝕刻，以直接對前述平臺部供給蝕刻液來進(jìn)行為佳。 如此，前述旋轉(zhuǎn)蝕刻當(dāng)直接對前述平臺部供給蝕刻液來進(jìn)行時(shí)，因?yàn)槲g刻液不會流至貼合晶圓的中央部(例如SOI層表面)，即便在SOI層有微小 缺陷的情況下，蝕刻液通過SOI層中的微小缺陷而侵蝕BOX的可能性也很 小。此時(shí)，以一邊對前述貼合晶圓的中央部供給用以保護(hù)該中央部的流體來 防止蝕刻液， 一邊進(jìn)行前述旋轉(zhuǎn)蝕刻為佳。如此，若一邊對前述貼合晶圓的中央部供給用以保護(hù)該中央部的流體來 防止蝕刻液一邊進(jìn)行前述旋轉(zhuǎn)蝕刻時(shí)，因?yàn)槲g刻液不會流至前述貼合晶圓的 中央部(例如SOI層表面)，即便在SOI層有微小缺陷的情況下，蝕刻液通 過SOI層中的微小缺陷而侵蝕BOX的可能性也可進(jìn)一步減小。此時(shí)，前述流體可以使用水、空氣、氮?dú)?、惰性氣體中的任一種。如此，對貼合晶圓的中央部供給保護(hù)流體來防止蝕刻液時(shí)，該流體可以
使用水、空氣、氮?dú)?、惰性氣體中的任一種。此時(shí)，可以調(diào)節(jié)前述旋轉(zhuǎn)蝕刻的處理時(shí)間和/或蝕刻液的濃度，來控制在 前述基體晶圓的平臺部所形成的氧化膜的殘余厚度。如此，借助調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)蝕刻的處理時(shí)間和/或蝕刻液的濃度，可以按需要任 意地控制平臺部氧化膜的厚度。此外，上述貼合前的基體晶圓和結(jié)合晶圓，以至少在一面形成有氧化膜 的單晶硅晶圓為佳。如此，本發(fā)明方法可用于SOI晶圓的制造中，其中使得由氧化膜構(gòu)成的 絕緣膜介于由單晶硅晶圓構(gòu)成的基體晶圓與結(jié)合晶晶圓之間，并使其貼合而 成SOI晶圓。而且，最好是在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蝕刻之前，對前述結(jié)合晶圓進(jìn)行薄膜化，并在 該結(jié)合晶圓的表面形成氧化膜。如此，萬一蝕刻液流至結(jié)合晶圓的表面時(shí)，也可以確實(shí)地防止侵蝕BOX。此外，最好是進(jìn)行前述旋轉(zhuǎn)蝕刻后，對前述平臺部供給臭氧水。 如此進(jìn)行時(shí)，因?yàn)榭梢允谷コ趸ず蟮钠脚_部具有親水性，所以可以 抑制粒子的附著。而且，作為前述貼合晶圓，可以制造SOI晶圓。如此，本發(fā)明可適用于制造SOI晶圓。此時(shí)，可使前述SOI晶圓的SOI層的厚度為0.5微米以下。如此，在前述SOI晶圓的SOI層的厚度為0.5微米以下較薄的情況下， 本發(fā)明可以有效地保護(hù)BOX。此時(shí)，可在制造前述SOI晶圓之后，在前述SOI晶圓的SOI層表面形成 Si或是SiGe的外延層。如此，若已去除平臺部的氧化膜的SOI晶圓，則即便形成Si或SiGe的 外延層，還可防止多晶硅的形成，因而不會對SOI層的結(jié)晶性有不良影響， 可以抑制粒子的發(fā)生。此外，本發(fā)明提供一種貼合晶圓，該貼合晶圓是借助上述的貼合晶圓制 造方法來制造的。如此貼合晶圓時(shí)，可以留下基體晶圓的背面的氧化膜且可以均勻地蝕刻 基體晶圓的平臺部的氧化膜，使得平臺部的氧化膜在元件工藝時(shí)不會成為產(chǎn)
生塵埃的來源，從而形成可以抑制翹曲的高品質(zhì)的貼合晶圓。特別是，可形 成能夠正確地控制平臺部氧化膜的殘余厚度的貼合晶圓。如上所述，依據(jù)本發(fā)明，借助保持貼合晶圓并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蝕刻，來蝕刻在 基體晶圓的平臺部所形成的氧化膜，特別是即便在未使用護(hù)條等來保護(hù)基體 晶圓的背面的情況下，也不會去除背面的氧化膜且可以均勻地蝕刻平臺部的 氧化膜。借此可有效地使得對晶圓的一面的平臺部的氧化膜進(jìn)行蝕刻所需要 的步驟次數(shù)比以往減少。


圖1是說明本發(fā)明的貼合晶圓制造方法的一個(gè)例子的概略圖。圖2是說明本發(fā)明的貼合晶圓制造方法可以使用的單片式旋轉(zhuǎn)蝕刻裝置。圖3是概略地說明貼合晶圓表面的平臺部的氧化膜的構(gòu)成的剖面圖。 圖4是顯示在旋轉(zhuǎn)蝕刻的各處理時(shí)間，在平臺部的氧化膜的各別部位的 殘余厚度的照片。圖5是說明本發(fā)明的貼合晶圓的制造方法的一個(gè)例子的概略圖。圖6是說明本發(fā)明的貼合晶圓的制造方法可以使用的單片式旋轉(zhuǎn)蝕刻裝置。
具體實(shí)施方式
以下詳細(xì)說明本發(fā)明，但是此詳細(xì)說明用于不限定本發(fā)明。在此，圖1是說明本發(fā)明的貼合晶圓的制造方法的一個(gè)例子的概略圖。在圖l，首先準(zhǔn)備為了借助貼合來制造SOI晶圓的原料晶圓，包含結(jié)合晶圓2及基體晶圓(base wafer) 3 (圖l(a))。結(jié)合晶圓及基體晶圓沒有特別限定，例如可以使用單晶硅晶圓。接著，對所準(zhǔn)備的單晶硅晶圓的中的結(jié)合晶圓2施加熱處理，在結(jié)合晶圓表面形成氧化膜4 (圖l(b))。接著，使形成有該氧化膜的結(jié)合晶圓2與基體晶圓3在清潔的環(huán)境下緊密附接(圖l(c))。在氧化環(huán)境下對其進(jìn)行熱處理，來堅(jiān)固地使結(jié)合晶圓2與基體晶圓3結(jié)合，成為貼合晶圓1。熱處理?xiàng)l件例如可以是在含有氧氣或
水蒸氣的環(huán)境下，以20(TC 120(TC的溫度進(jìn)行(圖l(d))。此時(shí)，在結(jié)合晶 圓2與基體晶圓3堅(jiān)固地結(jié)合的同時(shí)，在貼合晶圓1的外表面整體也形成氧 化膜(結(jié)合氧化膜)5。在如此結(jié)合而成的結(jié)合晶圓1的外周部約2毫米處，存在結(jié)合晶圓2與 基體晶圓3的未結(jié)合部。如此的未結(jié)合部不僅無法作為制造元件的SOI層使 用，且因?yàn)樵诤蠊に嚂兟涠a(chǎn)生各種問題，故有必要加以去除。去除未結(jié)合部，如圖l(e)所示，首先是磨削去除有未結(jié)合部存在的結(jié)合 晶圓2的外周部至預(yù)定厚度t為止。借助磨削，是因?yàn)榭梢愿咚俚厝コ?，?加工精確度亦佳。此時(shí)，預(yù)定厚度t例如可以設(shè)定為20 150微米。接著，進(jìn)行蝕刻，可以得到如圖l(f)所示的已去除結(jié)合晶圓2的外周部 的未結(jié)合部的晶圓。這可以借助將貼合晶圓1浸漬在對單晶硅的蝕刻速度比 對氧化膜快很多的蝕刻液中，來簡單地進(jìn)行。亦即，由于結(jié)合晶圓2的外周 部因磨削使硅可以露出，因而會被蝕刻液蝕刻，但是貼合晶圓的其他部分， 因?yàn)楸谎趸?覆蓋所以不會被蝕刻。如此蝕刻，可以使用KOH、 NaOH等 所謂的堿性蝕刻液。借助如此蝕刻，可以形成平臺部7。接著，如圖l(g)所示，將結(jié)合晶圓2的表面薄膜化至希望的厚度。薄膜 化的方法沒有限定，例如可以使用通常的磨削、研磨方法。接著，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蝕刻來蝕刻形成在基體晶圓3的平臺部7的氧化膜。在 旋轉(zhuǎn)蝕刻時(shí)保持晶圓的方法沒有特別限定，例如可以吸附保持基體晶圓3的 側(cè)面。進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蝕刻的裝置也沒有特別的限定，例如可以使用圖2所示的裝 置。使用晶圓保持構(gòu)件10來吸附保持貼合晶圓1， 一邊從噴嘴8供給蝕刻液 9， 一邊以高速旋轉(zhuǎn)貼合晶圓1來進(jìn)行蝕刻。如此，借助使晶圓旋轉(zhuǎn)來進(jìn)行蝕 刻，蝕刻液9即因離心力而往晶圓的外側(cè)飛散，所拋出的蝕刻液9被回收吸 附器ll回收，不會流進(jìn)晶圓背面?zhèn)取Ｒ虼?，特別是即便未使用護(hù)條、光致抗 蝕劑等來保護(hù)基體晶圓的背面，圓晶背面?zhèn)鹊难趸ひ部梢詺埩舳粫晃g 刻。因此，若依據(jù)本發(fā)明，即無需使用護(hù)條等來遮罩晶圓的背面的步驟，因 此可以減少步驟次數(shù)，能夠更有效地蝕刻晶圓一面的平臺部的氧化膜。此外，如上所述，因?yàn)槲g刻液不會流進(jìn)晶圓背面，所以即使旋轉(zhuǎn)蝕刻時(shí) 進(jìn)行吸附保持，也只吸附晶圓背面的一部分，不會蝕刻到晶圓背部的氧化膜， 所以不會有問題。當(dāng)然，以覆蓋晶圓背部整體或是要?dú)埩粞趸さ牟糠值姆?式來吸附亦可。在上述旋轉(zhuǎn)蝕刻中所使用的蝕刻液，只要可以蝕刻氧化膜即可，沒有特別限定，例如以HF水溶液為佳。此時(shí)，使用HF50。/。水溶液為更佳。若使用 HF50。/。水溶液，蝕刻速度較快可以進(jìn)一步提高操作速度。借助如此旋轉(zhuǎn)蝕刻， 因?yàn)榭梢杂帽容^高濃度的蝕刻液，即使平臺部形成有厚的氧化膜，也可迅速 且均勻地以蝕刻來去除。此外，并非將在基體晶圓的平臺部所形成的氧化膜全部去除，還有貼合 晶圓要求殘余一定厚度的情形。此時(shí)，可以借助調(diào)節(jié)上述旋轉(zhuǎn)蝕刻的處理時(shí) 間和/或蝕刻液的濃度，來高精確度地控制平臺部的氧化膜的殘余厚度。雖然 通過以往的將整體浸漬在蝕刻液中的方法，即可以去除氧化膜的整體，但是 不容易高精確地控制成預(yù)定厚度，然而本發(fā)明可以容易地達(dá)成目標(biāo)厚度。此 時(shí)，若還能夠控制蝕刻液的溫度，則可更正確地控制蝕刻速度。如上所述，本發(fā)明可以制造一種具有SOI層6，在基體晶圓側(cè)具有氧化 膜5，且己去除平臺部7的氧化膜的貼合晶圓(圖l(h))。此外，上述方法是在使結(jié)合晶圓2的表面薄膜化后，再進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蝕刻， 但是本發(fā)明不限定于此種方式。也可以在蝕刻未結(jié)合部后，再進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蝕刻， 隨后進(jìn)行薄膜化。而且，上述方法是在結(jié)合晶圓2上形成氧化膜4后，將結(jié)合晶圓2與基 體晶圓3緊密附接，但是也可以在基體晶圓3上形成氧化膜4，從而將結(jié)合 晶圓與基體晶圓緊密附接。也有在結(jié)合晶圓與基體晶圓這兩個(gè)晶圓上均形成 氧化膜后進(jìn)行緊密附接的情形。而且也可以不使氧化膜介入結(jié)合晶圓與基體 晶圓之間而將結(jié)合晶圓與基體晶圓直接緊密附接。此外，本發(fā)明方法所使用 的基體晶圓和結(jié)合晶圓不限定是單晶硅晶圓。接著，作為與上述不同的本發(fā)明的實(shí)施方案的一個(gè)例子， 一邊參照圖5， 一邊說明使用氫離子剝離法(SMART CUT法(注冊商標(biāo)))，來制造SOI 晶圓的情形。首先，在圖5的步驟(a)，準(zhǔn)備兩片硅鏡面晶圓，準(zhǔn)備符合元件規(guī)格的 作為基臺的基體晶圓21、及作為SOI層的結(jié)合晶圓22。
接著，步驟(b)是對其中晶圓，在此是對基體晶圓21的至少一面進(jìn)行熱氧化，在基體晶圓21的表面形成厚度約0.1微米 2.0微米的氧化膜23。 按照用途，也可以形成4.0微米以上的氧化膜。步驟(c)是對結(jié)合晶圓22的一面注入氫離子或稀有氣體離子的至少其 中一種，在此是注入氫離子，在離子的平均進(jìn)入深度處，形成與表面平行的 微小氣泡層(封入層)24，此注入溫度以25 450。C為佳。步驟(d)是使氧化膜介于中間，使己注入氫離子的結(jié)合晶圓22的氫離 子注入面與基體晶圓21重疊接合的步驟；在常溫的清潔環(huán)境下，借助使兩片 硅晶圓的表面之間接觸，不必使用粘合劑也可使晶圓之間粘合。接著，步驟(e)是剝離步驟，即借助以封入層24作為界線來進(jìn)行剝離， 分離出剝離晶圓25以及SOI晶圓26的步驟，其中SOI晶圓26由基體晶圓 21、在基體晶圓21上形成的SOI層27、及介于SOI層27與基體晶圓21之 間的氧化膜23構(gòu)成；例如在惰性氣體環(huán)境下，以約50(TC以上的溫度施加熱 處理時(shí)，借助結(jié)晶的再排列和氣泡凝聚，即可分離出剝離晶圓25以及SOI 晶圓26 (SOI層27+氧化膜23+基體晶圓21)。此外，在步驟(d)，若借助對，于將兩晶圓緊密附接的面進(jìn)行等離子體 處理來提高緊密附接強(qiáng)度時(shí)，緊密附接后不必進(jìn)行熱處理也可以在封入層24 進(jìn)行機(jī)械性剝離。借助以上的接合步驟及剝離步驟，即步驟(d) 、 (e)結(jié)合而成的晶圓 之間的結(jié)合力，因?yàn)檫€不足以直接用在元件工藝中，所以對SOI晶圓26施 行高溫?zé)崽幚淼慕Y(jié)合熱處理，將其作成具有充分結(jié)合強(qiáng)度的晶圓。該熱處理 例如在惰性氣體環(huán)境或氧化性氣體環(huán)境下(在此是氧化性氣體環(huán)境下)、以 105(TC 120(TC進(jìn)行30分鐘至2小時(shí)的范圍為佳。借助進(jìn)行如此的結(jié)合熱處理步驟(f)，在SOI層27的表面形成氧化膜 31的同時(shí)，基體晶圓背面及平臺部30的氧化膜也變厚。如上所述，在進(jìn)行結(jié)合熱處理(f)后，接著，在旋轉(zhuǎn)蝕刻(g)步驟， 去除平臺部30的氧化膜。進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蝕刻的裝置沒有特別限定，可以使用前述裝置，其他的例子， 例如可以使用圖6所示的裝置。使用晶圓保持構(gòu)件10吸附保持SOI晶圓26， 將蝕刻液9從噴嘴8直接供給至平臺部，且一邊對SOI晶圓中央部供給用以
保護(hù)該中央部的流體12，來防止蝕刻液9流至S0I晶圓中央部， 一邊高速旋轉(zhuǎn)SOI晶圓26來進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蝕刻。如上所述，若對平臺部直接供給蝕刻液來進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蝕刻，因?yàn)槲g刻液不會流至SOI層表面，所以即便SOI層是0.5微米以下的薄膜，蝕刻液通過SOI 層中的微小缺陷而侵蝕BOX的可能性也很小。此外，如此進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蝕刻， 因?yàn)槿粢贿厡N合晶圓的中央部供給保護(hù)流體12以防止蝕刻液流至中央部， 一邊進(jìn)行蝕刻，則蝕刻液流至SOI層表面的可能性進(jìn)一步減少，即便SOI層 是0.5微米以下的薄層，蝕刻液通過SOI層中的微小缺陷而侵蝕BOX的可能 性也會更小。此外，上述流體12沒有特別限定，例如可以使用水、空、氮?dú)狻?惰性氣體中的任一種。此外，如圖6所示，若在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蝕刻步驟(g)之前，對結(jié)合晶圓進(jìn)行 薄膜化，在該結(jié)合晶圓表面(SOI層27的表面)形成氧化膜31時(shí)，在旋轉(zhuǎn) 蝕刻步驟(g)，即使萬一蝕刻液9流進(jìn)SOI層27的表面，也可確實(shí)地防止 侵蝕BOX。使用旋轉(zhuǎn)蝕刻，借助旋轉(zhuǎn)晶圓來進(jìn)行蝕刻，蝕刻液9因離心力飛散至晶 圓的外側(cè)，所拋出的蝕刻液9被回收吸附器11回收，不會流進(jìn)晶圓背面?zhèn)取?因此，特別是即便不使用護(hù)條、光致抗蝕劑等來保護(hù)基體晶圓的背面，晶圓 背面?zhèn)鹊难趸ひ部梢詺埩舳粫坏匚g刻。因此，若依據(jù)本發(fā)明，即無需 使用護(hù)條等來遮罩晶圓的背面，因而可以減少步驟次數(shù)，能夠更有效地蝕刻 晶圓一面的平臺部的氧化膜。此外，如此地進(jìn)行前述旋轉(zhuǎn)蝕刻后，若對平臺部30供給臭氧水，則因?yàn)?可以使去除氧化膜后的平臺部具有親水性，可以抑制粒子的附著。借助以上的步驟(a) ~ (g)，可以制造在平臺部沒有氧化膜的SOI晶圓。而且，上述方法，是在基體晶圓形成氧化膜后，使基體晶圓緊密附接結(jié) 合晶圓，但是也可以在結(jié)合晶圓形成氧化膜來緊密附接，也可以在基體晶圓 和結(jié)合晶圓均形成氧化膜后將它們緊密附接。此外，如此地制造SOI晶圓后，可在SOI晶圓的SOI層表面形成Si或 SiGe的外延層。如果是上述的經(jīng)去除平臺部的氧化膜而形成的SOI晶圓，則 因?yàn)檠趸の绰冻?，因而即使形成Si或SiGe的外延層，也可以防止多晶硅
的形成，而不會對SOI層造成不良影響，可以抑制粒子的產(chǎn)生。而且，如上所述，使用本發(fā)明的貼合晶圓制造方法，即便SOI層是0.5微米以下的薄層，在旋轉(zhuǎn)蝕刻時(shí)，蝕刻液通過SOI層中的微小缺陷而侵蝕 BOX的可能性也很小，可以制造SOI層的厚度為0.5微米以下的高品質(zhì)的 SOI晶圓。此外，使用以上制造方法而得到的貼合晶圓，是可以既照原樣留下基體 晶圓背面的氧化膜，又使得形成于基體晶圓平臺部的氧化膜被蝕刻的晶圓。 因此，能夠作出其平臺部的氧化膜在元件工藝時(shí)不會成為產(chǎn)生塵埃的來源， 且可抑制翹曲的高品質(zhì)的貼合晶圓。而且，也能夠作出其平臺部氧化膜的厚 度符合希望厚度的晶圓。[實(shí)施例]以下，說明本發(fā)明的實(shí)施例，但是這些實(shí)施例不用于限定本發(fā)明。 (實(shí)施例1)首先準(zhǔn)備直徑200毫米、導(dǎo)電型p型、電阻率4 6Q'cm的經(jīng)鏡面研磨 過的CZ晶圓，分別作為基體晶圓和結(jié)合晶圓。接著，將這些晶圓依照第l 圖的(a) ~ (c)的步驟進(jìn)行緊密附接，在U5(TC、氧氣環(huán)境下，進(jìn)行結(jié)合 熱處理3小時(shí)，制造如圖l (d)的貼合晶圓l。接著，如圖l (e)，使用磨削裝置對結(jié)合晶圓2的外周部，從晶圓的外 周方向往中心進(jìn)行磨削。厚度t為50微米。接著，借助蝕刻，去除結(jié)合晶圓2的外周部的未結(jié)合部。該蝕刻的蝕刻 液是使用NaOH，將晶圓整體浸漬在NaOH中來進(jìn)行蝕刻。蝕刻量為90微米， 得到圖1 (f)所示的晶圓。接著，使用平面磨削裝置及單面研磨裝置，磨削、研磨結(jié)合晶圓2的表 面，來進(jìn)行薄膜化，從而形成SOI層6。得到圖l (g)所示的晶圓。此時(shí)，在貼合晶圓表面的平臺部表面的氧化膜的構(gòu)成，如圖3所示。區(qū) 域a的氧化膜只由結(jié)合晶圓2的氧化膜(埋入氧化膜)4構(gòu)成。區(qū)域b除了 該埋入氧化膜4以外，存在有結(jié)合晶圓與基體晶圓的結(jié)合熱處理時(shí)所產(chǎn)生的 氧化膜(結(jié)合氧化膜)5，整體形成比區(qū)域a更厚的氧化膜。區(qū)域c的氧化膜 只由結(jié)合氧化膜5構(gòu)成。
吸附保持上述貼合晶圓的基體晶圓側(cè)，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蝕刻。蝕刻液使用50%見水溶液。蝕刻時(shí)間為0 80秒，調(diào)查每隔一定時(shí)間的區(qū)域a c的氧化 膜厚度。所得到的結(jié)果如圖4所示。圖4是攝影晶圓的平臺部而成的圖，顯 示從照片下端的SOI層至上面的斜角部的各別區(qū)域的氧化膜厚度。從以上結(jié)果可以清楚知道，吸附保持貼合晶圓的基體晶圓側(cè)，進(jìn)行旋轉(zhuǎn) 蝕刻80秒，可以完全去除在基體晶圓的平臺部所形成的氧化膜。此外，借助 改變旋轉(zhuǎn)蝕刻的處理時(shí)間，可以控制在晶圓的平臺部的氧化膜的殘余厚度， 可以制造出具有被要求的任意的平臺部氧化膜厚度的貼合晶圓。(實(shí)施例2)首先準(zhǔn)備直徑200毫米、導(dǎo)電型為p型、電阻率4~6Q cm的經(jīng)鏡面研 磨過的CZ晶圓，分別作為基體晶圓和結(jié)合晶圓。接著，將上述晶圓依照圖 5所示在基體晶圓形成5微米的氧化膜，使用SMART CUT法(注冊商標(biāo))， 將結(jié)合晶圓的Si層轉(zhuǎn)印至基體晶圓，得到SOI晶圓。隨后，進(jìn)行穩(wěn)定化熱處 理。此時(shí)，在SOI晶圓的平臺部，因?yàn)榇嬖?微米的氧化膜，使用圖6所示 裝置借助旋轉(zhuǎn)蝕刻去除該氧化膜。蝕刻液使用50%HF水溶液，將蝕刻液直 接供給至平臺部5分鐘來去除平臺部的氧化膜。此外，在旋轉(zhuǎn)蝕刻中，對SOI 晶圓的中央部供給作為保護(hù)流體12的純水，來防止蝕刻液流至SOI層。隨 后，洗滌2分鐘來去除HF水溶液。洗滌后，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)干燥。隨后，借助去除SOI層的氧化膜31、進(jìn)行研磨表面、使SOI層平坦化， 即可得到SOI晶圓。如此進(jìn)行所得到的SOI晶圓，在旋轉(zhuǎn)蝕刻中，HF不會通過在SOI層中 的微小缺陷而侵蝕BOX，可以確認(rèn)具有非常高的品質(zhì)。(實(shí)施例3)首先準(zhǔn)備直徑200毫米、導(dǎo)電型為p型、電阻率4 6D cm的經(jīng)鏡面研 磨過的CZ晶圓，分別作為基體晶圓和結(jié)合晶圓。接著，將上述晶圓依照圖 5所示在基體晶圓形成400納米的氧化膜，使用SMART CUT法(注冊商標(biāo))， 將結(jié)合晶圓的Si層轉(zhuǎn)印至基體晶圓，得到SOI晶圓。隨后，進(jìn)行穩(wěn)定化熱處 理。此時(shí)，因?yàn)樵赟OI晶圓的平臺部存在400納米的氧化膜，使用圖6所示 裝置借助旋轉(zhuǎn)蝕刻去除該氧化膜。蝕刻液使用50%HF水溶液，將蝕刻液直 接供給至平臺部1分鐘來去除平臺部的氧化膜。此外，在旋轉(zhuǎn)蝕刻中，對SOI 晶圓的中央部供給作為保護(hù)流體12的純水，來防止蝕刻液流至SOI層。隨 后，洗滌30秒來去除HF水溶液。洗滌后，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)干燥。隨后，借助去除SOI層的氧化膜31、進(jìn)行研磨表面、使SOI層平坦化， 即可得到SOI層為200納米、BOX層為400納米的SOI晶圓。隨后，進(jìn)行Si外延成長，得到最后SOI層厚度為1000納米的SOI晶圓。如此進(jìn)行所得到的SOI晶圓，在旋轉(zhuǎn)蝕刻中，HF不會通過在SOI層中 的微小缺陷而侵蝕BOX;此外，因?yàn)槿コ脚_部的氧化膜并已進(jìn)行外延成長， 在平臺部未形成多晶硅，所以確認(rèn)可得到品質(zhì)非常高且具有厚度的SOI層的 SOI晶圓。此外，本發(fā)明并不被限定于上述實(shí)施形態(tài)。上述實(shí)施方案僅是例示而已， 任何與本發(fā)明的權(quán)利要求范圍所記載的技術(shù)思想實(shí)質(zhì)上具有同一構(gòu)成、同樣 作用效果的任何方案均應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，上述實(shí)施方案是使用磨削、研磨或是離子注入剝離法來進(jìn)行薄膜 化，但是也可以使用蝕刻及其他方法來進(jìn)行薄膜化。
權(quán)利要求
1. 一種貼合晶圓制造方法，該貼合晶圓是通過至少貼合基體晶圓以及結(jié) 合晶圓來制造的，所述方法具有對貼合晶圓的外周部的平臺部的氧化膜進(jìn)行 蝕刻的步驟，其特征在于對該平臺部的氧化膜進(jìn)行的蝕刻，是一邊保持該 貼合晶圓使其旋轉(zhuǎn)， 一邊使用旋轉(zhuǎn)蝕刻來進(jìn)行的。
2. 如權(quán)利要求l所述的貼合晶圓制造方法，其特征在于為了蝕刻所述 平臺部的氧化膜的貼合晶圓的制造，至少使所述基體晶圓與結(jié)合晶圓緊密附 接，在氧化環(huán)境下施行熱處理來使所述基體晶圓與結(jié)合晶圓結(jié)合后，對所述 結(jié)合晶圓的外周部進(jìn)行磨削去除至預(yù)定厚度，隨后，借助蝕刻來去除該結(jié)合 晶圓的外周部的未結(jié)合部，如此進(jìn)行后，進(jìn)行薄膜化使得所述結(jié)合晶圓達(dá)到 希望厚度，對所述未結(jié)合部進(jìn)行蝕刻后、或是對結(jié)合晶圓進(jìn)行薄膜化后，借 助旋轉(zhuǎn)蝕刻，來蝕刻所述平臺部的氧化膜。
3. 如權(quán)利要求l所述的貼合晶圓制造方法，其特征在于為了蝕刻所制 造的所述貼合晶圓的平臺部的氧化膜，至少對所述結(jié)合晶圓注入離子，使該 結(jié)合晶圓與基體晶圓緊密附接后，通過在離子注入層剝離所述結(jié)合晶圓來進(jìn) 行薄膜化。
4. 如權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的貼合晶圓制造方法，其特征在于該 旋轉(zhuǎn)蝕刻的蝕刻液使用HF水溶液。
5. 如權(quán)利要求4所述的貼合晶圓制造方法，其特征在于該HF水溶液 使用HF50。/。水溶液。
6. 如權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的貼合晶圓制造方法，其特征在于該旋轉(zhuǎn)蝕刻是直接對所述平臺部供給蝕刻液來進(jìn)行的。
7. 如權(quán)利要求6所述的貼合晶圓制造方法，其特征在于 一邊對所述貼合晶圓的中央部供給用以保護(hù)該中央部的流體來防止蝕刻液， 一邊進(jìn)行所述 旋轉(zhuǎn)蝕刻。
8. 如權(quán)利要求7所述的貼合晶圓制造方法，其特征在于該流體使用水、空氣、氮?dú)?、惰性氣體中的任一種。
9. 如權(quán)利要求1~8中任一項(xiàng)所述的貼合晶圓制造方法，其特征在于調(diào)節(jié)所述旋轉(zhuǎn)蝕刻的處理時(shí)間和/或蝕刻液的濃度，來控制在所述基體晶圓的平臺部所形成的氧化膜的殘余厚度。
10. 如權(quán)利要求1~9中任一項(xiàng)所述的貼合晶圓制造方法，其特征在于 貼合前的所述基體晶圓和結(jié)合晶圓是至少在一面形成有氧化膜的單晶硅晶 圓。
11. 如權(quán)利要求1~10中任一項(xiàng)所述的貼合晶圓制造方法，其特征在于 在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蝕刻之前，對所述結(jié)合晶圓進(jìn)行薄膜化，并在該結(jié)合晶圓的表面 形成氧化膜。
12. 如權(quán)利要求1 11中任一項(xiàng)所述的貼合晶圓制造方法，其特征在于 進(jìn)行所述旋轉(zhuǎn)蝕刻后，對所述平臺部供給臭氧水。
13. 如權(quán)利要求1~12中任一項(xiàng)所述的貼合晶圓制造方法，其特征在于 該貼合晶圓是制造的SOI晶圓。
14. 如權(quán)利要求13所述的貼合晶圓制造方法，其特征在于該SOI晶圓的SOI層的厚度為0.5微米以下。
15. 如權(quán)利要求13或14所述的貼合晶圓制造方法，其特征在于在制 造該SOI晶圓后，在所述SOI晶圓的SOI層表面，形成Si或SiGe的外延層。
16. —種貼合晶圓，是用如權(quán)利要求1~15中任一項(xiàng)所述的貼合晶圓制造 方法制成的。
全文摘要
本發(fā)明公開一種貼合晶圓制造方法，該貼合晶圓是通過至少貼合基體晶圓以及結(jié)合晶圓來制造的，該方法具有對貼合晶圓的外周部的平臺部的氧化膜進(jìn)行蝕刻的步驟，其中對該平臺部的氧化膜進(jìn)行的蝕刻，是一邊保持該貼合晶圓使其旋轉(zhuǎn)，一邊使用旋轉(zhuǎn)蝕刻來進(jìn)行的。借此，可提供一種貼合晶圓的制造方法，不會蝕刻到基體晶圓背面的氧化膜，且可有效地對形成在基體晶圓的平臺部的氧化膜進(jìn)行蝕刻。
文檔編號H01L21/304GK101124657SQ200580048490
公開日2008年2月13日 申請日期2005年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月28日
發(fā)明者吉澤重幸, 宮崎進(jìn), 橫川功, 武井時(shí)男, 能登宣彥 申請人:信越半導(dǎo)體股份有限公司