[发明专利]SOI晶圆的制造方法及SOI晶圆

说明书

本发明是一种SOI晶圆的制造方法，包含：通过热氧化在包含掺杂剂的基底晶圆的整面形成硅氧化膜的工序；以及使结合晶圆的主面与基底晶圆的第一主面经由硅氧化膜贴合的工序，在热氧化工序之前，还包含：在基底晶圆的第二主面上形成CVD绝缘膜的工序；以及在基底晶圆的第一主面上形成以低于基底晶圆的掺杂剂浓度的浓度含有掺杂剂的阻挡硅层的工序，在热氧化工序中，将阻挡硅层热氧化而获得阻挡硅氧化膜，在贴合工序中，使结合晶圆与基底晶圆经由硅氧化膜的一部分即阻挡硅氧化膜贴合。由此，提供一种SOI晶圆的制造方法，能够一边抑制因基底晶圆的掺杂剂的混入所导致的SOI层的污染，一边制造SOI晶圆。

技术领域

本发明涉及SOI晶圆的制造方法及SOI晶圆。

背景技术

作为半导体元件用的晶圆的一种，有在绝缘膜即硅氧化膜之上形成有硅层(以下，有时称为SOI层)的SOI(Silicon On Insulator，绝缘体上硅)晶圆。由于作为器件制作区域的基板表层部的SOI层通过埋入式绝缘层(埋入式氧化膜(BOX层))而与基板内部电分离，因此该SOI晶元具有寄生电容较小、耐辐射能力较高等特征。因此，能够期待SOI晶圆具有以高速及低功耗实现动作，并且防止软件错误等效果，有望作为高性能半导体元件用的基板。

作为制造该SOI晶圆的代表方法，可以举出晶圆贴合法或SIMOX法。晶圆贴合法例如是以下的方法：在两片单晶硅晶圆中的至少一个的表面形成热氧化膜后，通过使两片晶圆经由该形成的热氧化膜而紧密贴合，并实施结合热处理而提高结合力，之后，通过对其中一个晶圆(形成SOI层的晶圆(以下为结合晶圆))进行镜面研磨等而加以薄膜化，由此制造SOI晶圆。另外，作为该薄膜化的方法，具有：将结合晶圆磨削、研磨至所期望的厚度为止的方法；或预先将氢离子或稀有气体离子中的至少一种离子注入结合晶圆的内部而形成离子注入层，并以形成的离子注入层作为剥离面来剥离结合晶圆，以获得薄膜化后的SOI层的称为离子注入剥离法的方法等。

另一方面，SIMOX法是以下的方法：将氧离子注入单晶硅基板的内部，之后进行高温热处理(氧化膜形成热处理)而使注入的氧与硅反应而形成BOX层，由此制造SOI晶圆。

在上述代表性的两个手法中，晶圆贴合法由于具有可以自由设定所制作的SOI层或BOX层的厚度这样的优异性，因此可以应用于各式各样的器件用途。

当中，离子注入剥离法由于能够使制作的SOI层的膜厚均匀性极为优异，因此近年来被广泛使用。

另一方面，为了抑制SOI晶圆的翘曲，或提高吸杂(日语：ゲッタリング)能力，经常如专利文献1及2所记载的那样，使用高浓度硼掺杂的基底晶圆来制造SOI晶圆。

在将这样的高浓度硼掺杂的基底晶圆应用于所述离子注入剥离法的情况下，例如，有时需要形成2μm以上厚度的埋入式绝缘层。在这种情况下，如果在结合晶圆形成厚氧化膜而使它们贴合，则会有必须使离子注入能量极大，或制作的SOI晶圆的翘曲会变大这样的问题，因此必须在基底晶圆侧形成厚氧化膜而使其与结合晶圆贴合。

此时，由于将高浓度硼掺杂的基底晶圆进行热氧化而形成厚氧化膜，因此会导致在该热氧化膜中含有多量的硼，其结果为，在对通过离子注入剥离法所得的薄膜化后的SOI晶圆实施结合热处理及平坦化热处理、或外延生长等高温的热处理时，会有SOI晶圆背面的热氧化膜所含有的硼向外扩散而导致掺杂剂污染SOI层这样的问题(所谓的自掺杂)。如果产生这样的自掺杂，则结果为导致SOI层的导电型或电阻率产生变化。

例如在使用磨削、研磨等其他的薄膜化手法的情况下，也会因为薄膜化后在SOI层上进行外延生长而使SOI层厚膜化的热处理，或使用了SOI晶圆的器件制造过程中的热处理而产生同样的问题。

对于这样的问题点，本案发明人在专利文献3中提出了在基底晶圆的热氧化工序前，通过在与基底晶圆的贴合面为相反侧的面形成CVD绝缘膜，从而同时降低SOI层的掺杂剂污染与翘曲的方法。

但是，发现即使采用此方法，有时也无法充分地抑制SOI层的掺杂剂污染。