[发明专利]SOI芯片的制造方法

说明书

技术领域

本发明是涉及一种绝缘层上覆硅(Silicon on Insulator(SOI))芯片的制造方法，特别是涉及一种制造SOI芯片的方法，使由单晶硅芯片所构成的接合芯片与基底芯片，隔着氧化膜而贴合在一起，之后，通过使接合芯片薄膜化来制造SOI芯片。

背景技术

作为半导体元件用的芯片的其中一种，有在绝缘膜即硅氧化膜上形成硅层(以下，有称为SOI层的情形)而成之SOI(Silicon on Insulator)芯片。此SOI芯片，其成为元件制作区域的基板表层部的SOI层，由于埋入绝缘层(埋入氧化层(BOX层))而与基板内部电性分离，所以具有寄生电容小且耐放射性能力高等的特征。因此，可期待高速、低耗电动作、防止软错误等的效果，被认为有希望作为高性能半导体元件用的基板。

作为制造此SOI芯片的代表的方法，可举出芯片贴合法和注氧隔离法(SIMOX法)。芯片贴合法，例如是在2片单晶硅芯片中的至少一方的表面上，形成热氧化膜后，隔着所形成的热氧化膜，使两片芯片密接，然后根据施行结合热处理，提高结合力，之后，根据镜面研磨等，使其中一方的芯片(形成SOI层的芯片(以下称为接合芯片))薄膜化，来制造SOI芯片的方法。又，作为此薄膜化的方法，有将接合芯片磨削、研磨至所希望的厚度为止的方法；或是被称为“离子注入剥离法”的方法等。该离子注入剥离法，是先将氢离子或稀有气体离子的至少一种注入接合芯片的内部，预先形成离子注入层，然后以该离子注入层为界，将接合芯片剥离。

另一方面，注氧隔离法(SIMOX法)，是将氧注入单晶硅基板的内部，之后，实行高温热处理(氧化膜形成热处理)，使注入后的氧与硅反应而形成BOX层，从而来制造SOI芯片。

上述代表的2种手段之中，芯片贴合法，具有能自由地设定要制作出来的SOI层、BOX层等的厚度，由于此优点，所以可应用于各种元件的用途中。

其中，离子注入剥离法，由于能使制作出来的SOI层的膜厚均匀性极为优异，所以近年来非常盛行使用。

另一方面，为了抑制SOI芯片的翘曲、提高吸杂(gettering)能力，如日本特开平5-226620号公报、特开平8-37286号公报所记载，常常使用一种高浓度地掺杂硼而成的基底芯片来制造SOI芯片。

将此种高浓度地掺杂硼而成的基底芯片应用于前述离子注入剥离法中的情况，例如要求一种形成有2μm以上或是10μm以上这样的厚度非常大的埋入绝缘层的SOI芯片。此情况，若想要先在接合芯片上形成厚氧化膜然后进行贴合，则会有需要非常大的离子注入能量、或是所制作的SOI芯片的翘曲变大这样的问题，因此需要先在基底芯片上形成厚氧化膜，然后与接合芯片贴合。

此时，为了对高浓度地掺杂硼而成的基底芯片进行热氧化来形成厚氧化膜，结果，在该热氧化膜中含有大量的硼，当对于剥离后的SOI芯片，施行结合热处理、平坦化热处理或是外延成长等的高温热处理的时候，原本已包含在SOI芯片背面侧的热氧化膜中的硼，会往外方扩散，而有掺杂剂污染SOI层这样的问题。若发生此种自动掺杂，SOI层的导电型和电阻率等将发生变化。

同样的问题，例如即便是使用磨削、研磨等的其它薄膜化手段的情况，在薄膜化后，也会由于在SOI层上实行外延成长来使SOI层厚膜化的热处理和使用SOI芯片的元件制造工序中的热处理而发生。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而开发出来，其目的是提供一种SOI芯片的制造方法，在基底芯片上形成热氧化膜来制造SOI芯片的情况，于SOI芯片的制造工序或是使用SOI芯片的元件制造工序中，能简便地防止已含在基底芯片中的p型掺杂剂，从基底芯片的贴合面的相反侧的面，往外方扩散，并能抑制掺杂剂混入SOI层中，且可减少翘曲。

为了达成上述目的，本发明提供一种SOI芯片的制造方法，其特征在于至少包含：

准备一由p⁺单晶硅芯片所构成的基底芯片与一由单晶硅芯片所构成的接合芯片的步骤；该p⁺单晶硅芯片是在整个芯片中高浓度地含有p型掺杂剂，该接合芯片是含有比前述基底芯片的p型掺杂剂浓度低的掺杂剂；

根据热氧化，在前述基底芯片的整个面上形成硅氧化膜的步骤；

隔着前述基底芯片上的硅氧化膜，将前述接合芯片与前述基底芯片贴合在一起的贴合步骤；以及

将前述接合芯片薄膜化而形成SOI层的步骤；

其中，在前述基底芯片的热氧化步骤之前，具有：在前述基底芯片的贴合面的相反侧的面上，形成CVD绝缘膜的步骤。