[發明專利]SOI襯底的制造方法及SOI襯底

在審

• 申請號: 201510345359.7
• 申請日: 2010-05-13
• 公開（公告）號: CN105047601A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 奧野直樹
• 申請（專利權）人: 株式會社半導體能源研究所
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 申發振

本申請是申請日為2010年5月13日、申請號為201010178206.5、發明名稱為“SOI襯底的制造方法及SOI襯底”的中國發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種SOI(SilicononInsulator：絕緣體上硅)襯底的制造方法、SOI襯底以及使用該襯底的半導體裝置的制造方法。

背景技術

近年來，對利用在絕緣表面上存在有較薄的單晶半導體層的SOI(SilicononInsulator：絕緣體上硅)襯底來代替大塊狀硅片進行了研討。通過使用SOI襯底，可以減小由晶體管的漏極與襯底形成的寄生電容，為此SOI襯底因其可以提高半導體集成電路的性能而被受關注。

作為SOI襯底的制造方法之一，已知智能切割(注冊商標)法(例如，參照專利文獻1)。以下對利用智能切割法的SOI襯底的制造方法的概要進行說明。首先，利用離子注入法對硅片進行氫離子注入，以在離其表面有預定的深度處形成微小氣泡層。接著，隔著氧化硅膜，將注入有氫離子的硅片與其他的硅片接合。然后，通過進行加熱處理，將注入有氫離子的硅片的一部分以微小氣泡層為邊界分離為薄膜狀，并在接合的其他的硅片上形成單晶硅膜。

此外，還提出有一種利用該種智能切割法將單晶硅層形成在由玻璃構成的支撐襯底上的方法(例如，參照專利文獻2)。與硅片相比，玻璃襯底容易實現大面積化，并且其是廉價的襯底，因此被主要用于液晶顯示裝置等的制造。通過使用玻璃襯底作為支撐襯底，可以制造大面積且廉價的SOI襯底。

[專利文獻1]日本專利申請公開H05-211128號公報

[專利文獻2]日本專利申請公開2005-252244號公報

當通過上述智能切割法等在玻璃襯底上形成單晶硅層時，與使硅片彼此貼合而制造SOI襯底時相比，會有硅層的表面的粗糙度變大的趨勢。這種表面的粗糙在后面的工序中引發各種缺陷，而結果成為使半導體元件或半導體裝置的成品率降低的主要因素。

發明內容

鑒于上述問題，所公開的本發明的一個方式的目的之一在于抑制當通過貼合玻璃襯底等支撐襯底和作為接合襯底的單晶半導體襯底制造SOI襯底時產生的硅層表面的粗糙。并且，所公開的本發明的另一目的在于通過抑制上述粗糙的產生來提高半導體裝置的成品率。

在所公開的本發明的一個方式中，當通過貼合接合襯底和支撐襯底時，在接合襯底和支撐襯底的界面的一部分(特別是邊緣部)意圖性地形成不貼合的區域。下面進行詳細的說明。

所公開的本發明的一個方式是一種SOI襯底的制造方法，包括以下步驟：通過對接合襯底照射加速了的離子來在該接合襯底中形成脆化區；在接合襯底或支撐襯底的表面上形成絕緣層；隔著絕緣層使接合襯底和支撐襯底貼合并在接合襯底和支撐襯底的一部分中形成不貼合的區域；以及通過進行熱處理，在脆化區中分離接合襯底來在支撐襯底上形成半導體層。

在上述制造方法中，優選對半導體層照射激光。此外，通過在接合襯底或支撐襯底的表面形成凹部和凸部中的一方或雙方來形成不貼合的區域。此外，通過將支撐襯底和接合襯底貼合時的按壓力設定為20N/cm²以上來形成不貼合的區域。

優選將不貼合的區域的面積設定為1.0mm²以上。此外，優選將不貼合的區域形成在接合襯底的角部。此外，優選使接合襯底和支撐襯底的貼合從接合襯底的角部開始進展。此外，熱處理的溫度優選是500℃以下。

通過上述方法可以提供缺陷(尤其是，其直徑是1μm以上的缺陷)的數密度例如是5.0個/cm²以下、優選是1.0個/cm²以下的SOI襯底。此外，通過上述方法可以提供半導體層的表面的P-V是120nm以下的SOI襯底。此外，通過使用上述SOI襯底制造并提供半導體裝置。

一般來說，SOI襯底是指具有在絕緣表面上設置有硅半導體層的結構的半導體襯底，但是在本說明書等中，作為包括在絕緣表面上設置有半導體層的結構的半導體襯底的概念而使用。換言之，用于SOI襯底的半導體層不局限于硅半導體層。此外，在本說明書等中，半導體襯底不但表示僅由半導體材料構成的襯底，而且表示包含半導體材料的所有的襯底。換言之，SOI襯底也包括在半導體襯底的范疇內。

注意，在本說明書等中，單晶是指在注目于某個晶軸時，該晶軸的方向在樣品的任何部分都朝向相同方向的結晶。換言之，即使包含結晶缺陷或懸空鍵，只要是如上述那樣晶軸方向一致的結晶，則都視為單晶。