[發(fā)明專利]貼合SOI晶圓的制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911075806.6
• 申請日: 2019-11-06
• 公開（公告）號: CN111180317A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 石塚徹;濱節(jié)哉
• 申請（專利權(quán)）人: 信越半導(dǎo)體株式會社
• 主分類號: H01L21/18
• 分類號: H01L21/18;H01L21/762
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 張晶;謝順星

提供一種利用基礎(chǔ)氧化法進行的貼合SOI晶圓的制造方法，其能夠抑制滑移位錯的發(fā)生并抑制基礎(chǔ)晶圓的氧析出物的形成。該貼合SOI晶圓的制造方法的特征在于，具有：準備初始間隙氧濃度在15ppma(’79ASTM)以上的單晶硅晶圓作為基礎(chǔ)晶圓的工序；當通過對所述基礎(chǔ)晶圓在氧化性氣氛下實施熱處理而在所述基礎(chǔ)晶圓的表面形成硅氧化膜時，將所述基礎(chǔ)晶圓向進行所述熱處理的熱處理爐的投入溫度設(shè)為800℃以上，并以該投入溫度以上的溫度來進行所述基礎(chǔ)晶圓的所述熱處理而形成硅氧化膜的工序；經(jīng)由所述硅氧化膜使所述基礎(chǔ)晶圓與接合晶圓貼合的工序；使貼合的所述接合晶圓薄膜化而形成SOI層的工序。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及貼合SOI晶圓的制造方法，尤其涉及在SOI層的支撐基板即基礎(chǔ)晶圓上形成硅氧化膜并進行貼合的貼合SOI晶圓的制造方法。

背景技術(shù)

除了高性能CPU之外，SOI(Silicon On Insulator：絕緣體上硅)還用于RF元件、SiPhotonics(硅光子)的領(lǐng)域。開發(fā)了在Si芯片中集成由現(xiàn)有分立元件的組合實現(xiàn)的功能的技術(shù)，從而其功能顯著提高。

隨著貼合SOI的用途擴大，在要求的SOI層厚/BOX層(埋入氧化膜層)厚與以往相比更薄或者更厚的情況下，所要求的變化范圍均變廣。

Si Photonics將SOI層用作光波導(dǎo)，BOX層和圍繞于周圍的SiO₂層用作反射層，為了保證與所使用的波長對應(yīng)的較高反射率，BOX層所要求厚度增厚，相應(yīng)地用于形成BOX層而進行的BOX氧化熱處理的時間也增長。

在利用離子注入層進行剝離的薄膜貼合SOI晶圓的制造方法中，當在形成SOI層的接合晶圓側(cè)形成較厚的BOX層時，需要較深地注入形成剝離層的離子，其深度受離子注入機的加速電壓的上限制約。因此，為了制作BOX層的厚度達到一定程度以上的SOI晶圓，采用不在進行離子注入的接合晶圓側(cè)而是在基礎(chǔ)晶圓側(cè)形成BOX層并進行貼合來制造SOI晶圓的方法。該方法被稱為基礎(chǔ)氧化SOI法(以下也稱為基礎(chǔ)氧化法)。

當以基礎(chǔ)氧化法形成BOX層時，在用于強化剝離后的結(jié)合力并進一步用于調(diào)整表面粗糙度、膜厚的SOI工序中的熱處理之前，在基礎(chǔ)晶圓側(cè)執(zhí)行BOX氧化熱處理工序，因此對基礎(chǔ)晶圓追加該相應(yīng)的熱處理熱歷史。尤其是在BOX層較厚的SOI晶圓的制造中，有時BOX氧化熱處理會需要極長的時間。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2017－69240號公報

專利文獻2：日本特開2006－80461號公報

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

在對SOI晶圓的基礎(chǔ)晶圓實施蝕刻施來形成縱孔、槽等結(jié)構(gòu)的情況下，基礎(chǔ)晶圓的氧析出物有可能妨礙蝕刻而影響結(jié)構(gòu)的形成。因此，在該目的下希望使基礎(chǔ)晶圓的氧析出物的密度、大小盡可能地小。但是，如果為了形成較厚的BOX層而對基礎(chǔ)晶圓進行較長時間的BOX氧化熱處理，則會導(dǎo)致基礎(chǔ)晶圓的氧析出物的密度、大小也增長變大。這樣，在使用基礎(chǔ)氧化法的SOI晶圓中抑制并降低基礎(chǔ)晶圓的氧析出成為一大課題。

另一方面，作為用于抑制當進行較長時間的BOX氧化熱處理時所形成的氧析出物的密度、大小的一種方法，可以考慮將低氧濃度(例如小于15ppma(’79ASTM))的單晶硅晶圓用作基礎(chǔ)晶圓。例如專利文獻1記載了一種通過基礎(chǔ)氧化法制作較厚的BOX的SOI晶圓的技術(shù)，并記載了對Oi(初始間隙氧濃度)≤10ppma(’79ASTM)的基礎(chǔ)晶圓以700℃～1000℃的溫度進行5小時以上的氧化的方案。但是，這種低氧濃度的晶圓存在由于熱處理而導(dǎo)致滑移位錯的問題。另外，專利文獻1沒有記載與氧化時的投入溫度、BMD有關(guān)的內(nèi)容。