Soi晶圆的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种通过离子注入剥离法来制造SOI晶圆的方法。
【背景技术】
[0002] 在基于离子注入剥离法的SOI晶圆的制作中，将形成SOI层（绝缘体硅（Silicon OnInsulator)层，广义上为绝缘体半导体（SemiconductorOnInsulator))的接合晶圆 与基底晶圆通过氧化膜进行贴合之后，在离子注入层进行为了进行剥离的热处理（剥离热 处理）而剥离时，刚剥离后的S0I晶圆的S0I层表面（剥离面）与接合晶圆的表面（剥离 面）在彼此相对的状态下，向进行了剥离热处理的热处理炉外取出（参照专利文献1等）。
[0003] 在接合晶圆上形成氧化膜，并与基底晶圆贴合来制作S0I晶圆的情况下，S0I晶圆 由于从接合晶圆表面通过剥离热处理复制的隐埋氧化膜，剥离面侧呈凸状翘曲，另一方面， 由于剥离后的接合晶圆上没有表面氧化膜，氧化膜仅在背面残留，因此剥离面侧与S0I晶 圆相反地呈凹状翘曲。翘曲的尺寸根据复制的氧化膜的厚度而变化，但由于S0I晶圆与剥 离后的接合晶圆为相同程度，因此，晶圆之间难以发生接触。
[0004] 但是，由于实际中也存在晶圆加工时的翘曲形状的影响，因此例如在接合晶圆加 工时的晶圆形状为凸状的情况下，剥离后的接合晶圆成为从背面氧化膜的影响导致的凹状 抵除晶圆加工时的凸状而成的形状。
[0005] 在该情况下，在S0I晶圆与剥离后的接合晶圆的翘曲形状上发生不匹配，与S0I晶 圆的凸状翘曲的尺寸相比，剥离后的接合晶圆的凹状翘曲的尺寸小。
[0006] 此外，在通过例如注入氢离子和氦离子这两种离子来进行为了形成使剥离发生的 离子注入层的离子注入，所谓通过共同注入进行的离子注入剥离法中，由于在氢离子的注 入层发生剥离，若使氦离子的注入层比氢离子的注入层深，则氢离子的注入层被S0I侧和 剥离后的接合晶圆分割，但氦离子的注入层在剥离后仍残留在接合晶圆上。在该情况下，由 于存在氦离子注入层，在剥离后的接合晶圆上向凸侧翘曲的力作用，因此发生与S0I晶圆 的翘曲形状的不匹配。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1:日本专利公开2009-283582号公报
【发明内容】
[0010](一）要解决的技术问题
[0011] 本发明人等对使用如上所述的离子注入剥离法的S0I晶圆的制造方法进行了深 入研宄。其结果如图4所示，得知在所制造的S0I晶圆中，在S0I晶圆中央部S0I产生膜厚 薄的部分的S0I膜厚异常，或者在该薄膜部发生擦痕。
[0012] 因此，本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够制造擦痕及S0I 膜厚异常被抑制的SOI晶圆的方法。
[0013](二）技术方案
[0014] 为了实现上述目的，本发明提供一种SOI晶圆的制造方法，其从由半导体单晶基 板构成的接合晶圆的表面，将氢气及稀有气体中一种以上的气体离子进行离子注入来形成 离子注入层，在将该接合晶圆的进行过离子注入的表面与基底晶圆表面通过氧化膜进行贴 合后，用热处理炉进行剥离热处理，在所述离子注入层剥离接合晶圆，由此制作SOI晶圆， 其特征在于，在所述剥离热处理后，在以低于3. 0°C/min的降温速度降温至250°C以下后， 将剥离后的SOI晶圆及接合晶圆从热处理炉中取出。
[0015] 在本发明中，首先，由于将从热处理炉的取出温度设为250°C以下，因此能够抑制 取出时形成氧化膜。即使由于不匹配，在SOI晶圆的凸状顶端部与剥离后的接合晶圆接触， 由于最初取出时形成氧化膜在晶圆整个表面上被抑制，因此能够防止发生如现有那样的在 SOI晶圆的凸状顶端部上的膜厚异常。
[0016] 此外，在本发明中，由于将降温速度设为低于3. 0°C/min，因此能够将降温中的晶 圆面内的温度分布抑制为小，因此，能够减少伴随温度分布的晶圆变形。因此能够抑制发生 S0I晶圆的擦痕。
[0017] 这样，通过本发明能够得到抑制了擦痕及膜厚分布异常的S0I晶圆。
[0018] 此时，作为形成所述离子注入层的接合晶圆，可以准备具有比表面氧化膜要厚的 背面氧化膜的半导体单晶基板，通过该表面氧化膜进行所述离子注入。
[0019] 如果这样做，由于氧化膜的膜厚差使剥离后的接合晶圆呈凹状，因此能够防止S0I 晶圆与剥离后的接合晶圆间的翘曲形状不匹配，进一步抑制因接触导致的擦痕或SOI膜厚 异常的发生。
[0020] 此外，作为具有比所述表面氧化膜要厚的背面氧化膜的半导体单晶基板，可以使 用通过如下方法制作的晶圆，即，在半导体单晶基板的整个表面形成热氧化膜后，通过去除 表面侧的热氧化膜，来制作仅在背面侧具有热氧化膜的半导体单晶基板，通过对该仅在背 面侧具有热氧化膜的半导体单晶基板进行热氧化来制作晶圆。
[0021] 如果这样做，则能够适当设定作为贴合面的表面侧的氧化膜与背面侧的氧化膜之 间的膜厚差。
[0022] 此外，可以在对所述仅在背面侧具有热氧化膜的半导体单晶基板进行热氧化前， 对去除了热氧化膜的表面侧进行研磨。
[0023] 如果这样做，则能够抑制贴合时的不良。
[0024] 此外，作为具有比所述表面氧化膜要厚的背面氧化膜的半导体单晶基板，可以使 用对在离子注入层剥离后的接合晶圆进行再生加工而制作的晶圆。
[0025] 如果这样做，则可以节省地制造S0I晶圆。
[0026] 此时，可以不去除所述剥离后的接合晶圆的背面氧化膜而进行所述再生加工。
[0027] 如果这样做，则能够容易地进行接合晶圆的氧化膜的膜厚差的形成。
[0028] 此外，可以通过氢离子与氦离子的共同注入来进行所述离子注入，在该共同注入 中将氦离子注入得比氢离子更深。
[0029] 即使在这样将氦离子注入得比氢离子更深的情况下，如果是本发明，则能够抑制 因氦离子注入层的存在对剥离后的接合晶圆的翘曲的影响，防止S0I晶圆与剥离后的接合 晶圆间的翘曲形状不匹配。
[0030](三）有益效果
[0031] 如上所述，根据本发明，关于离子注入剥离法中的剥离热处理，能够防止因剥离的 SOI晶圆与接合晶圆间的不匹配所导致的接触。此外，能够防止在不匹配时从热处理炉中取 出时的氧化膜形成不均。由此，能够抑制SOI晶圆的凸状顶端部上的擦痕或SOI膜厚异常 的发生。
【附图说明】
[0032] 图1是表示本发明的SOI晶圆的制造方法的一例的流程图。
[0033] 图2是表示本发明的SOI晶圆的制造方法的另一例的流程图。
[0034]图3是表示实施例1、比较例3-5的S0I膜厚分布的测量结果的图。
[0035] 图4是表示在S0I晶圆的中央部发生的S0I膜厚异常和擦痕的测量图。
【具体实施方式】
[0036] 下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明，但本发明并不限定于此。
[0037] 此处，对本发明人等完成本发明的经过进行详述。
[0038] 本发明人等发现，在基于离子注入剥离法的制作S0I晶圆的剥离热处理中，在剥 离后的接合晶圆