[发明专利]贴合晶圆的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用离子注入剥离法来实施的贴合晶圆的制造方法。

背景技术

作为SOI晶圆的制造方法，尤其是作为一种可达到尖端集成电路的高性能化的薄膜SOI晶圆的制造方法，将离子注入后的接合晶圆与基底晶圆贴合后加以剥离来制造SOI晶圆的方法(离子注入剥离法，也称为智切法(スマートカット法)(登录商标)的技术)备受关注。

该离子注入剥离法是指，在两片硅晶圆中的至少一片形成氧化膜，并从另一片的硅晶圆(接合晶圆)的上面注入氢离子或稀有气体离子等气体离子，而在该晶圆内部形成离子注入层(也称为微小气泡层或封入层)。然后，将有离子注入的面隔着氧化膜与另一片的硅晶圆(基底晶圆)贴合，然后施加热处理(剥离热处理)并将微小气泡层作为劈开面将一方的晶圆(接合晶圆)剥离成薄膜状。进一步，施加热处理(结合热处理)使贴合面牢固地结合来制造SOI晶圆(参照专利文献1)。在该阶段，劈开面(剥离面)成为SOI层的表面，较容易得到SOI膜厚较薄且均匀性高的SOI晶圆。

然而，在剥离后的SOI晶圆表面，存在有起因于离子注入所导致的损伤层，另外，表面粗度比通常的硅晶圆的镜面大。因此，在离子注入剥离法中，需要去除这样的损伤层和表面粗度。

以往，为了去除该损伤层等，在结合热处理后的最终工序中，实施被称为接触抛光(タッチポリッシュ；touch polish)这样的研磨裕度极少的镜面研磨(切削裕度：100nm左右)。然而，若对SOI层进行包含机械加工性要素的研磨，则因研磨的切削裕度不均，会有使通过氢离子等的注入与剥离所实现的SOI层的膜厚均匀性恶化这样的问题。

作为解决这种问题的方法，取代上述的接触抛光，开始采用实施高温热处理来改善表面粗度的平坦化处理。

例如，在专利文献2中，提出一种如下所述的技术，该技术在剥离热处理后(或结合热处理后)，在不研磨SOI层的表面的情况下，在包含氢的还原性气氛下施加热处理(快速加热/快速冷却热处理(RTA处理))。

此处，如专利文献2的(0065)段落所述，对剥离后的SOI层表面(剥离面)实施热处理前，为了避免由于微粒或杂质等所造成的污染，需要实施所谓的RCA清洗的公知的湿式清洗。

另外，在专利文献3的(0050)段落中，记载着：在通过离子注入剥离法来制作在平台部(基底晶圆露出的晶圆周边部分)具有氧化膜的SOI晶圆的情况下，由于在接合晶圆剥离时硅薄片会附着在平台部的氧化膜上，因此该硅薄片会因之后的磊晶成长而成为微粒污染等的原因，因此为了避免该状况，在磊晶成长前，作为去除存在于平台部上的硅薄片的清洗工序，进行SC1清洗或HF(氢氟酸)清洗等湿式清洗。

另外，在专利文献2、3所述的湿式清洗中，通常是采用一种清洗方式，该清洗方式是在清洗液中施加超声波振动，通过该振动作用来将微粒污染物从被清洗物去除(超声波清洗)(参照专利文献4、5)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开平成5-211128号公报

专利文献2：日本专利公开平成11-307472号公报

专利文献3：日本专利公开2009-027124号公报

专利文献4：日本专利公开2013-021160号公报

专利文献5：日本专利公开2012-151320号公报

发明内容

(一)要解决的技术问题

如上所述，离子注入剥离法中制作贴合晶圆时，刚剥离后的贴合晶圆因贴合面的结合强度并不充分，作为刚剥离后的工序，需要进行提高结合强度的热处理(结合热处理)。实施像这样使用热处理炉的热处理前，为了避免微粒或杂质等导致热处理炉的污染，需要进行被称为RCA清洗的湿式清洗。

根据专利文献3的记载，已知刚剥离后的贴合晶圆的平台部附着有硅薄片等的微粒，为了有效地去除该微粒，在磊晶成长前的湿式清洗中，在清洗槽施加微粒去除效果高的超声波来进行清洗。由此，可有效地去除硅薄片等的微粒来源，不对后续工序造成不良影响而可进行制造工序。

然而，发明人等经研究发现，若施加超声波进行清洗，虽可去除刚剥离后的原本附着的如硅薄片的尺寸较大的微粒(90nm以上)，另一方面，会从残留有离子注入损伤的剥离面新产生尺寸较小的微粒(65nm左右)。

一般来说，当清洗槽的清洗液中的微粒等级超过预先设定的管理值，或者进行特定量的处理后，会进行槽清洗。槽清洗是在清洗槽内使纯水溢流来进行。