[發明專利]貼合晶片的制造方法

無效

• 申請號: 200710154733.0
• 申請日: 2007-09-13
• 公開（公告）號: CN101145512A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發明（設計）人: 森本信之;遠藤昭彥
• 申請（專利權）人: 勝高股份有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 龐立志;李平英

技術領域

本發明涉及通過不夾有絕緣膜直接將活性層用晶片和支持基板用晶片貼合，并將活性層用晶片制成薄膜而形成的貼合晶片的制造方法。

背景技術

貼合晶片通常是指貼合SOI(Silicon?On?Insulator，絕緣體上硅)晶片。作為貼合晶片的制造方法，例如有下述方法。非專利文獻1(UCS半導體基盤技術研究會編集，“silicon的科學(シリコンの科學)”，株式會社リアライズ公司，1996年6月28日，p459-462)所公開的方法(研磨拋光法)中，將未氧化的支持基板用晶片和氧化的活性層用晶片貼合后，對氧化的活性層用晶片表面實施研磨拋光，由此薄膜化為所要求厚度。專利文獻1(日本特開平5-211128號公報)中所公開的離子注入分離法具有下述工序：將氫或氦等輕元素離子注入活性層用晶片的規定深度的位置形成離子注入層的工序；夾著絕緣膜將上述活性層用晶片貼合于支持基板用晶片的工序；在上述離子注入層進行剝離的工序；將通過剝離暴露的活性層部分進行薄膜化，形成規定膜厚的活性層的工序。此外，也可以通過所謂的智能剝離(smart?cut(注冊商標))法制造貼合晶片。

作為用于下一代(次世代)之后的低耗電用裝置的晶片，例如如專利文獻2(日本特開2000-36445號公報)所公開，有在活性層用晶片和支持基板用晶片的界面不夾有絕緣膜的新型貼合晶片。該晶片作為在復合結晶面基板的制造工序的簡化以及性能改善方面有利的晶片而被關注。專利文獻2記載的方法中，將具有自然氧化膜的晶片貼合后，使活性層用的晶片薄層化，然后進行熱處理，由此形成不夾有絕緣膜的接合界面。

但是，對于用上述專利文獻2的方法制造的貼合晶片，在貼合晶片的制造工序(特別是熱處理工序)中，貼合界面的自然氧化膜局部凝集，形成島狀的氧化物，存在這些島狀氧化物大量殘留于貼合界面的問題。這些氧化物的存在導致裝置特性變差，在裝置制造工序中形成缺陷的核，引起芯片不良等成品率降低。

作為減少貼合界面的島狀氧化物的方法，可以舉出如專利文獻3(日本特開平8-264398號公報)所公開的將貼合前的各晶片浸漬于HF等溶液中，除去表面的自然氧化膜的方法。

但是，利用專利文獻3的方法時，即使除去表面的自然氧化膜，也存在在隨后的制造工序(熱處理工序)中基板內部的氧局部凝集于貼合界面，形成氧化物等問題。因此，減少島狀氧化物的效果不充分。

本發明的目的在于，在通過不夾有絕緣膜而直接將活性層用晶片和支持基板用晶片貼合，并將活性層用晶片制成薄膜而形成的貼合晶片的制造方法中，通過使規定的活性層用晶片和支持基板用晶片的至少包括貼合面的表層部分的氧濃度在規定的范圍，抑制貼合界面上島狀氧化物的形成。

發明內容

本發明的第1方案為貼合晶片的制造方法，其特征在于，其具有不夾有絕緣膜而將第1半導體晶片和第2半導體晶片直接貼合的工序；

將第2半導體晶片制成薄膜的工序，

上述第1半導體晶片和第2半導體晶片的至少包括貼合面的表層部分的氧濃度都為1.0×10¹⁸(atoms/cm³，Old?ASTM)以下。

上述第1半導體晶片可以為構成半導體裝置的支持基板的半導體晶片(支持基板用晶片)，第2半導體晶片可以為構成半導體裝置的活性層的半導體晶片(活性層用晶片)。

本發明的第2方案為貼合晶片的制造方法，其為上述第1方案的貼合晶片的制造方法，其特征在于，

上述第1半導體晶片和第2半導體晶片都為在Ar或H₂氣氛圍氣中于1100℃以上的溫度實施了熱處理的高溫退火晶片。

本發明的第3方案為貼合晶片的制造方法，其為上述第1方案的貼合晶片的制造方法，其特征在于，上述第2半導體晶片為具有絕緣層和活性層的SOI晶片，該SOI晶片的活性層中的氧濃度為1.0×10¹⁸(atoms/cm³，Old?ASTM)以下。

本發明的第4方案為貼合晶片的制造方法，其為上述第1、第2或第3中任意一個方案的貼合晶片的制造方法，其特征在于，上述貼合晶片的第1半導體晶片和第2半導體晶片的晶體取向不同。

本發明的第5方案為貼合晶片的制造方法，其為上述第1-第4中任意一個方案的貼合晶片的制造方法，其特征在于，上述第1半導體晶片和第2半導體晶片的貼合面都為疏水性表面。