本發(fā)明涉及一種鍺晶圓的研磨方法。

背景技術(shù)：

單晶鍺(Ge)比單晶硅(Si)有較高的電子電洞的遷移率，因此而被認(rèn)為可將GeOI(Germanium On Insulator)用為作為次世代的CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)的基板。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，有許多方法被提出作為GeOI的制作方法。

第一個已知的GeOI的制作方法是使用于利用離子注入剝離法的方法，而使用將由單晶鍺所構(gòu)成的施體晶圓予以層轉(zhuǎn)移的方法(參考專利文獻1)。將以單晶硅所構(gòu)成的操作晶圓(支承基板)的被氧化的表面予以接合于施體晶圓。之后為使Ge的薄層殘留于氧化硅上，而將施體晶圓與操作晶圓沿著劈開面分離(剝離)。然而，由于轉(zhuǎn)移的Ge層的表面粗糙度須借由CMP(化學(xué)機械研磨)加工處理而難以形成有良好膜厚度均一性的Ge層。

再者，第二個已知的方法是于硅施體晶圓予以磊晶成長SiGe遞變層且于SiGe遞變層上磊晶成長Ge層的方法(參考專利文獻2)。之后借由離子注入剝離法于操作晶圓上轉(zhuǎn)移Ge層或是SiGe/Ge層。然而，于SiGe遞變層上生長的Ge層的穿透錯位密度為10⁶～10⁸cm^-2的程度而成為降低裝置的性能的主要原因。再者，由于會有自轉(zhuǎn)移后的SiGe/Ge層露出Ge層的緣故，而難以僅選擇性地蝕刻有高Ge含量的SiGe遞變層。

此二個方法，由于任一方法皆須要有將Ge的表面貼合于支持基板的步驟的緣故，Ge表面的表面粗糙度在將與支承基板貼合的Ge薄膜予以剝離時，必須予以研磨加工成平坦至不使空洞及起泡等的界面缺陷發(fā)生的程度。再者，于第一個方法的情況下，于剝離Ge薄膜后仍必須借由CMP(化學(xué)機械研磨)加工Ge表面。

而且，作為單晶Ge基板的研磨方法，例如已知有記載于非專利文獻1的方法。作為非專利文獻1的結(jié)論(非專利文獻1的p.106)，記載有對于Ge基板研磨劑(研磨漿)，含有硅酸膠，且含有次氯酸鈉作為氧化劑或研磨促進劑的研磨漿可提供良好的研磨表面。

[現(xiàn)有技術(shù)文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平5-211128號公報

[專利文獻2]日本特開2008-141206號公報

[專利文獻3]日本特開2007-5562號公報

[非專利文獻]

[非專利文獻1]越山勇，以及其他3名，“于單晶鍺基板的化學(xué)機械研磨的氧化劑的效果”，研磨顆粒加工學(xué)會志，Vol.50，No.2，2006年2月，p.102-106

技術(shù)實現(xiàn)要素：

[發(fā)明所欲解決的問題]

然而，使用次氯酸鈉作為氧化劑的酸性研磨漿，因研磨機并非耐酸性的緣故而有生銹的顧慮。再者，因防銹的對策會花費龐大的改造費用而不切實際。

再者，非專利文獻1雖記載利用過氧化氫作為氧化劑進行研磨，過氧化氫的添加量僅公開為1、5、20vol％(非專利文獻1的圖7)，并且有即使添加5vol％以上，研磨效率幾乎不變化因此研磨促進的效果為很小的記載，而對于使用過氧化氫作為氧化劑而言，成為否定的記載。推測為因研磨對象為單晶Ge基板，且研磨量未有實際上的限制的緣故，而意圖以提高研磨率來進行有效率地平坦化。

然而，實際以這些濃度添加過氧化氫并研磨Ge表面，研磨面的粗糙度無法充分地變小的緣故，作為貼合用的晶圓會經(jīng)常發(fā)生空洞或起泡等的界面缺陷。

另一方面，于專利文獻3中記載，雖以含有硅酸膠、過氧化氫及有機膦酸的堿性研磨漿研磨鍺晶圓，該實施例中研磨后的表面粗糙度(Ra)最小為0.385nm的緣故，與非專利文獻1相同，貼合剝離此表面粗糙度的Ge表面而形成Ge薄膜，無法充分抑制空洞或起泡等的界面缺陷的發(fā)生。

如同以上的說明，以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的研磨方法進行研磨Ge表面，因無法充分地使研磨后的表面粗糙度變小，故作為貼合用的晶圓使用的情況，則有無法充分地抑制空洞或起泡等的界面缺陷的發(fā)生的問題。

本發(fā)明的目的是提供一鍺晶圓的研磨方法，可解決這樣的問題，充分使研磨后的Ge表面的表面粗糙度變小，借此即使作為貼合晶圓的情況下，也會充分抑制空洞或起泡等的界面缺陷的發(fā)生。

[解決問題的技術(shù)手段]

為達成上述目的，本發(fā)明提供一種鍺晶圓的研磨方法，于表面以鍺所構(gòu)成的鍺晶圓的研磨中，于含有硅酸膠的堿性水溶液的第一研磨漿中添加雙氧水，使用經(jīng)添加該雙氧水而成的第二研磨漿而研磨該鍺晶圓的表面，其特征在于：該第一研磨漿中的該雙氧水的添加濃度，相當(dāng)于：相對于該第一研磨漿的容量，以大于0vol％且0.1vol％以下的容量添加30wt％的雙氧水的濃度，并使用經(jīng)添加該雙氧水而成的第二研磨漿而研磨該鍺晶圓的表面。

含有硅酸膠的堿性水溶液的研磨漿(本發(fā)明中的第一研磨漿)一般使用于單晶硅晶圓的研磨，且量產(chǎn)技術(shù)亦已確立。雖使用此研磨漿在不添加過氧化氫下研磨Ge表面會完全沒有進展，但若對其添加微量的過氧化氫，亦即以相當(dāng)于大于0vol％且0.1vol％以下的容量添加30wt％的雙氧水的濃度來添加過氧化氫，使用經(jīng)添加過氧化氫后的第二研磨漿研磨鍺晶圓的表面，可進行研磨且確實得到低表面粗糙度的Ge表面。再者，一般用于單晶硅晶圓的研磨的研磨漿中，僅添加上述濃度的微量的過氧化氫便可研磨Ge表面的緣故，有能夠就這樣直接地使用在量產(chǎn)技術(shù)已確立的單晶硅晶圓的研磨設(shè)備的優(yōu)點，例如：直徑30mm的大直徑晶圓的Ge表面的研磨也能夠?qū)?yīng)。另外，添加的雙氧水的容量的下限值大于0.001vol％為佳，而大于0.003vol％為更佳。

此時，該雙氧水的添加濃度，相當(dāng)于：相對于該第一研磨漿的容量，以大于0.005vol％且0.05vol％以下的容量添加30wt％的雙氧水的濃度為佳。

特別是，借由使用添加濃度相當(dāng)于：以大于0.005vol％且0.05vol％以下的容量添加30wt％的雙氧水的濃度的研磨漿，可更有效地減低表面粗糙度。

再者，此時該鍺晶圓可為于單晶硅晶圓上的最外層表面形成有以鍺所構(gòu)成的磊晶層。

本發(fā)明的研磨方法可適合用于此種具有以鍺所構(gòu)成的磊晶層的鍺晶圓的研磨。

此時，該以鍺所構(gòu)成的磊晶層的厚度可為1μm以下。

本發(fā)明的研磨方法使鍺層的厚度變薄為1μm以下，可合適地實施于即使為限定研磨量的情況。

再者此時，待研磨的該鍺晶圓的表面的面粗糙度(RMS)可調(diào)整為0.20nm以下。

如此一來，本發(fā)明中，即使在某種程度上已有良好的表面粗糙度的鍺晶圓的表面，亦可進行進一步使表面粗糙度變小的研磨。

〔對照現(xiàn)有技術(shù)的功效〕

本發(fā)明的鍺晶圓的研磨方法，可充分使研磨后的Ge表面的表面粗糙度變小，特別是，即使使用鍺晶圓作為貼合用晶圓的情況，亦能夠得到能充分抑制空洞或起泡等的界面缺陷的發(fā)生的鍺晶圓。

附圖說明

圖1是說明本發(fā)明的鍺晶圓的研磨方法的一實施方式的流程圖。

圖2是顯示本發(fā)明的鍺晶圓的研磨方法中可使用的研磨裝置的一實施方式的概略圖。

圖3是顯示實施例1、實施例2、比較例1以及比較例2中所測定的研磨后的鍺晶圓表面的面粗糙度(RMS)的顯示圖。

具體實施方式

以下，關(guān)于本發(fā)明的實施方式進行說明，而本發(fā)明則未限定于此。

如同上述，以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的研磨方法進行研磨Ge表面，無法使表面粗糙度充分變小的緣故，特別是使用鍺晶圓作為貼合用晶圓的情況，有無法充分抑制空洞或起泡等的界面缺陷的發(fā)生的問題。

因此，本發(fā)明人們?yōu)榻鉀Q這樣的問題而努力研究的結(jié)果，想到于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)用于單晶硅基板的研磨的研磨漿中，將雙氧水以相當(dāng)于：相對于研磨漿的容量，以大于0vol％且0.1vol％以下的容量添加30wt％的雙氧水的濃度來添加，并用于研磨而可得到有良好粗糙度的鍺晶圓，而完成了本發(fā)明。

以下，關(guān)于本發(fā)明進行詳細(xì)的說明，于此，依照圖1所示的流程圖說明本發(fā)明的鍺晶圓的研磨方法的一實施方式。

如圖1的(a)所示，首先準(zhǔn)備成為研磨對象的鍺晶圓。于此，本發(fā)明中提及的鍺晶圓為受研磨的表面是以鍺所構(gòu)成的晶圓。例如：亦可將全體以單晶鍺所構(gòu)成的單晶鍺基板作為研磨對象，于單晶硅晶圓上的最外層表面構(gòu)成有以鍺所構(gòu)成的磊晶層的晶圓，或是亦可為于單晶硅晶圓等的支持基板上透過絕緣膜而形成鍺層的GeOI晶圓。

最外層表面以鍺所構(gòu)成的磊晶層的晶圓，能夠借由例如于單晶硅晶圓或SOI晶圓上形成使SiGe層等的晶格常數(shù)緩和的緩沖層后并將Ge層磊晶成長而得到。本發(fā)明，特別適用于以鍺所構(gòu)成的磊晶層的表面的研磨。

此時，可使以鍺所構(gòu)成的磊晶層的厚度為1μm以下。如此使鍺層的厚度變薄為1μm以下，即使為限定研磨量的情況，本發(fā)明亦可合適地實施。

再者，可將待研磨的該鍺晶圓的表面的面粗糙度(RMS)調(diào)整為0.20nm以下。

在以磊晶成長而制作Ge層的情況中，一般由于在具有鏡面研磨面的基板上進行磊晶成長的緣故，Ge的磊晶層的表面原本(研磨前的階段)在某種程度上具有良好的粗糙度(RMS≦0.20nm)。于將經(jīng)成長Ge層而構(gòu)成的鍺晶圓作為貼合用晶圓的情況中，為了極力減低空洞或起泡等的界面缺陷的發(fā)生，一度借由將Ge層的表面進行微量的研磨而更降低表面粗糙度為佳。即使在該情況中，借由本發(fā)明可進一步減低借由研磨所致的表面粗糙度。

接下來，如圖1的(b)所示，制作于研磨鍺晶圓時使用的第二研磨漿。本發(fā)明的研磨方法中，借由于含有硅酸膠的堿性水溶液的第一研磨漿中添加雙氧水而制作出第二研磨漿，并使用該第二研磨漿而研磨鍺晶圓。可使用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)用于單晶硅基板的研磨的研磨漿作為第一研磨漿。于此，雙氧水的添加濃度，相當(dāng)于：相對于該第一研磨漿的容量，以大于0vol％且0.1vol％以下的容量添加30wt％的雙氧水的濃度。經(jīng)由使用以此濃度添加雙氧水的第二研磨漿于研磨中，可使鍺晶圓的表面粗糙度借由研磨變小。此外，雖然由于雙氧水以30wt％的濃度提供的情況很多，故于此使用30wt％的濃度的雙氧水，但本發(fā)明則不限定于此，使用較濃濃度或是較稀濃度的雙氧水亦可。在此情況，只要調(diào)整添加的容量，便能夠可簡單地達到與本發(fā)明所規(guī)定的濃度相當(dāng)?shù)臐舛取?/p>

再者，雙氧水的添加濃度，相當(dāng)于：相對于該第一研磨漿的容量，以大于0.005vol％且0.05vol％以下的容量添加30wt％的雙氧水的濃度為佳。以此濃度添加雙氧水可制作更使表面粗糙度變小的研磨漿。以上述方式進行，制作用于鍺晶圓的研磨的第二研磨漿。

接著，如圖1的(c)所示，使用圖1的(b)所制作出的第二研磨漿來研磨鍺晶圓。

于此，首先參考圖2說明關(guān)于可使用于鍺晶圓的研磨的研磨裝置。

如圖2所示，研磨裝置1可為單面研磨裝置，主要以貼附研磨墊4的工作臺3、研磨漿供給機構(gòu)5以及研磨頭2等所構(gòu)成。再者，如圖2所示，亦可具備用于進行對于鍺晶圓的至研磨頭2的裝載、自研磨頭2的卸除、以及研磨頭2的洗凈的工件臺9與用于修整研磨墊4的刷子10等。研磨頭2可為例如陶瓷制的研磨頭等。再者，研磨墊4的材質(zhì)可為例如麂皮材料等。

如此的研磨裝置1中，支承成為研磨對象的鍺晶圓于研磨頭2，自研磨漿供給機構(gòu)5供給第二研磨漿7至研磨墊4上，同時一邊加壓使鍺晶圓的表面推壓至研磨墊4，一邊借由鍺晶圓與工作臺3的相對動作而研磨鍺晶圓的表面。

再者，實施鍺晶圓的研磨期間，經(jīng)由具備貯存第二研磨漿7的貯存槽6、將貯存槽6內(nèi)的第二研磨漿7送出至研磨墊4上的幫浦8等的研磨漿供給機構(gòu)5連續(xù)地供給第二研磨漿7而使研磨墊4的表面常態(tài)地覆蓋有第二研磨漿7為佳。

如同上述，本發(fā)明的研磨方法在于研磨時，借由使用添加上述濃度的雙氧水的第二研磨漿研磨鍺晶圓的表面，可使研磨后的Ge表面的表面粗糙度充分地變小。借此，特別能夠得到即使是使用作為貼合用晶圓的情況中，亦能充分抑制空洞與起泡等的界面缺陷的發(fā)生的鍺晶圓。再者，于一般用于單晶硅晶圓的研磨的第一研磨漿中，僅添加上述濃度的微量的過氧化氫即可研磨Ge表面的緣故，不須特別的防銹對策，有可直接使用量產(chǎn)技術(shù)已確立的單晶硅晶圓的研磨設(shè)備(例如圖2所示的研磨裝置1)的優(yōu)點，例如直徑300mm的大直徑的晶圓的Ge表面的研磨也能夠?qū)?yīng)。

實施例

以下顯示本發(fā)明的實施例與比較例而對本發(fā)明進行更具體的說明，但本發(fā)明則并未限定于此。

(實施例1)

依照圖1所示的流程圖實施鍺晶圓的研磨。首先，準(zhǔn)備下述的鍺晶圓。

(鍺晶圓)

作為鍺晶圓，準(zhǔn)備透過直徑200mm的單晶硅晶圓上的最外層表面的緩沖層，磊晶成長為厚度500nm的單晶Ge層的鍺晶圓。此鍺晶圓的單晶Ge層的表面粗糙度RMS為0.147nm、Ra為0.112nm。

上述鍺晶圓的研磨所使用的第二研磨漿以下述方式制作。

(第一研磨漿)

作為添加雙氧水的第一研磨漿，使用以純水稀釋20倍(23℃、pH9)后的G3900RS(含有硅酸膠，F(xiàn)ujimi Incorporated公司制)。

(雙氧水)

作為添加于上述的第一研磨漿中的雙氧水，使用濃度為30wt％(質(zhì)量％)。

(第二研磨漿)

將濃度為30wt％的雙氧水，相對于上述第一研磨漿的容量，以0.005vol％、0.015vol％、0.050vol％、0.100vol％的濃度添加于上述第一研磨漿中，并將經(jīng)添加雙氧水的四個種類的研磨漿使用于個別的研磨。

再者，將制作完成的第二研磨漿使用于圖2所示的研磨裝置1中而進行鍺晶圓的研磨。此時的研磨負(fù)載為100gf/cm²。再者，供給至研磨墊上的研磨漿供給量為200cc/min。

以原子力顯微鏡(AFM)、測定區(qū)域為30μm×30μm測定研磨結(jié)束后的鍺晶圓的表面粗糙度。

實施例1以及后述的比較例1中測定的表面粗糙度RMS(nm)以及Ra(nm)顯示于表1與圖3。

如同從表1及圖3所得知，確認(rèn)到鍺晶圓的表面粗糙度變成與研磨前相同、或更小的良好值。如此若使用經(jīng)添加與以大于0vol％且0.1vol％以下的容量添加30wt％的雙氧水的濃度相當(dāng)?shù)臐舛鹊碾p氧水而成的研磨漿，可確認(rèn)即使為對研磨前的表面粗糙度小的Ge表面(RMS≦0.20nm)進行研磨的情況，亦可不導(dǎo)致表面粗糙度大幅度的惡化而進行研磨，減低研磨前的表面粗糙度并能得到更良好的值。

(比較例1)

除了將第一研磨漿中所添加的30wt％的雙氧水的添加量，相對于該第一研磨漿的容量，變成0vol％(不添加)、0.120vol％、0.150vol％、0.249vol％以外，以與實施例2相同的條件而制作第二研磨漿并使用于鍺晶圓的研磨，且以與實施例2相同的方法測定研磨后的鍺晶圓的表面粗糙度。

如同從表1及圖3所得知，確認(rèn)到相對于第一研磨漿的容量，雙氧水的添加濃度若大于0.100vol％，鍺晶圓的表面粗糙度較研磨前會大幅地惡化。再者，不添加雙氧水的情況，鍺晶圓表面的研磨幾乎沒有進展。

[表1]

(實施例2)

除了作為第一研磨漿，使用以純水稀釋10倍(23℃、pH9)后的G3900RS(含有硅酸膠，F(xiàn)ujimi Incorporated公司制)以外，以與實施例1相同的條件而制作第二研磨漿并使用于鍺晶圓的研磨，且以與實施例1相同的方法測定研磨后的鍺晶圓的表面粗糙度。另外，研磨前的鍺晶圓的表面粗糙度RMS為0.131nm。

實施例2以及后述的比較例2中測定的表面粗糙度RMS(nm)以及Ra(nm)顯示于表2與圖3。

如表2與圖3所示，確認(rèn)到鍺晶圓的表面粗糙度變成與研磨前相同或更小的良好值。如此若使用經(jīng)添加與以大于0vol％且0.1vol％以下的容量添加30wt％的雙氧水的濃度相當(dāng)?shù)臐舛鹊碾p氧水而成的研磨漿，可確認(rèn)即使為對研磨前的表面粗糙度小的Ge表面(RMS≦0.20nm)進行研磨的情況，亦可不導(dǎo)致表面粗糙度大幅度的惡化而進行研磨，減低研磨前的表面粗糙度并能得到更良好的值。

(比較例2)

除了于第一研磨漿中的30wt％的雙氧水的添加量，相對于該第一研磨漿的容量，變成0vol％(不添加)、0.120vol％、0.150vol％、0.249vol％以外，以與實施例2相同的條件而制作第二研磨漿并使用于鍺晶圓的研磨，且以與實施例2相同的方法測定研磨后的鍺晶圓的表面粗糙度。另外，研磨前的鍺晶圓的表面粗糙度RMS為0.131nm。

其結(jié)果，如同從表2及圖3所得知，確認(rèn)到雙氧水的添加濃度若相對于第一研磨漿的容量大于0.100vol％，鍺晶圓的表面粗糙度較研磨前會大幅地惡化。再者，不添加雙氧水的情況，鍺晶圓表面的研磨幾乎沒有進展而結(jié)果使表面粗糙度惡化。

[表2]

此外，本發(fā)明并不限定于上述的實施例。上述實施例為舉例說明，凡具有與本發(fā)明的申請專利范圍所記載之技術(shù)思想實質(zhì)上同樣之構(gòu)成，產(chǎn)生相同的功效者，不論為何物皆包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。例如，實施例1、2之中，雖為求簡單而以30wt％作為添加的雙氧水的濃度實施本發(fā)明的研磨方法，當(dāng)然亦可使用30wt％以外的濃度的雙氧水。在該情況中，雙氧水的添加濃度，相當(dāng)于以大于0vol％且0.1vol％以下的容量添加30wt％的雙氧水的濃度即可。