專利名稱：Soi晶片的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造具有在絕緣體上形成有單晶硅層的絕緣層上覆硅 (Silicon-On-Insulator =SOI)結(jié)構(gòu)的 SOI 晶片的方法。
背景技術(shù)：
隨著元件一代代地發(fā)展，為了滿足趨向于高性能化這一目標(biāo)，僅靠現(xiàn)有的利用塊硅晶片而實(shí)現(xiàn)的尺度效應(yīng)(Scaling Effect)已無(wú)法應(yīng)對(duì)，必須要采用新的元件結(jié)構(gòu)，作為所述元件結(jié)構(gòu)的原材料，SOI晶片正引人關(guān)注。而且，由于使用了 SOI晶片的元件的種類擴(kuò)展，所以與SOI層的厚度一樣，對(duì)埋入式氧化膜的厚度也要求廣闊的范圍。作為該SOI晶片的代表性的制造方法，具有在將氧離子高濃度地注入至硅晶片中后于高溫下進(jìn)行熱處理從而在晶片內(nèi)形成氧化膜的稱為SIMOX法(注氧隔離法 Separation by Implantation Oxygen)或貼合法等方法。貼合法，是在形成SOI層的結(jié)合晶片與作為支持基板的基體晶片中的至少一方上形成氧化膜，并經(jīng)由該氧化膜將結(jié)合晶片與基體晶片貼合后將結(jié)合晶片薄膜化，由此制造出在作為絕緣體的埋入式氧化膜上形成有 SOI層的SOI晶片的方法。在采用了該貼合法的SOI晶片的制造方法中，在較薄SOI層的制作中，從可在均勻且廣泛的膜厚范圍內(nèi)進(jìn)行SOI制作這一方面考慮，采用貼合法之一的離子注入剝離法(也稱為智能剝離(Smart Cut)(注冊(cè)商標(biāo))法)而制作的SOI晶片正成為主流。通常在離子注入剝離法中，埋入式氧化膜是通過(guò)在進(jìn)行貼合前的階段中在晶片上使氧化膜成長(zhǎng)而形成，通過(guò)在該貼合前的氧化膜成長(zhǎng)時(shí)控制氧化膜的厚度，可控制SOI晶片的埋入式氧化膜的厚度，可將該控制范圍廣泛實(shí)施。然而，在埋入式氧化膜較薄的情況下，存在貼合難以實(shí)施的傾向，出現(xiàn)了 SOI晶片上容易產(chǎn)生稱為空隙或氣泡的缺陷，進(jìn)一步造成無(wú)法實(shí)施貼合從而無(wú)法形成SOI層的問(wèn)題。并且，在以離子注入層為界進(jìn)行剝離形成SOI層后，也存在為了調(diào)整SOI層的厚度或表面狀態(tài)而實(shí)施各種熱處理的情況，已知此時(shí)不僅僅是表面的SOI層的厚度，埋入式氧化膜的厚度也會(huì)發(fā)生變化，在埋入式氧化膜厚度控制中，也必須要控制SOI晶片制作時(shí)的熱處理步驟。也就是說(shuō)，通過(guò)進(jìn)一步控制SOI晶片制作時(shí)的熱處理步驟，可積極地調(diào)整埋入式氧化膜的厚度。如上所述，作為在制作SOI晶片時(shí)進(jìn)行用于減少埋入式氧化膜厚度的熱處理來(lái)調(diào)整埋入式氧化膜厚度的方法，已知有專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2的方法。如專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2所述，開發(fā)了如下方法采用進(jìn)行貼合并在之后的SOI 晶片制作時(shí)的熱處理步驟中進(jìn)行減薄化以使埋入式氧化膜成為比最終目標(biāo)厚度厚的狀態(tài)這一方法，來(lái)制作缺陷較少的SOI晶片。然而，在該方法中，由于熱處理中使用的氣體或熱處理溫度等的不均勻性，導(dǎo)致埋入式氧化膜的減薄部分的面內(nèi)均勻性變差，結(jié)果出現(xiàn)了埋入式氧化膜的面內(nèi)分布惡化的問(wèn)題。[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]
(專利文獻(xiàn))專利文獻(xiàn)1 日本特開2004-221198號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)2 日本特開2006-156770號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于所述情況而完成，其目的在于提供一種SOI晶片的方法，其在對(duì)埋入式氧化膜上形成有SOI層的SOI晶片材料進(jìn)行減少埋入式氧化膜厚度的熱處理來(lái)制造 SOI晶片的制造方法中，將因進(jìn)行減少埋入式氧化膜厚度的熱處理時(shí)的熱處理溫度等的不均勻性而產(chǎn)生的埋入式氧化膜面內(nèi)分布惡化，控制在規(guī)定范圍內(nèi)，從而制造出一種埋入式氧化膜膜厚均勻性優(yōu)異的SOI晶片。為了解決所述課題，本發(fā)明提供一種SOI晶片的制造方法，對(duì)下述SOI晶片材料， 即，通過(guò)在結(jié)合晶片與基體晶片的至少一者的表面形成氧化膜，并經(jīng)由所述形成的氧化膜將所述結(jié)合晶片與基體晶片貼合，然后將結(jié)合晶片薄膜化而獲得的埋入式氧化膜上形成有 SOI層的SOI晶片材料，進(jìn)行減少所述埋入式氧化膜厚度的熱處理，由此制造具有規(guī)定的埋入式氧化膜厚的SOI晶片，其特征在于根據(jù)通過(guò)所述熱處理而減少的埋入式氧化膜的厚度與因所述熱處理而產(chǎn)生的埋入式氧化膜面內(nèi)范圍變化量的容許值之比，計(jì)算出進(jìn)行減少所述埋入式氧化膜厚度的熱處理的SOI晶片材料的SOI層厚度，并對(duì)將所述結(jié)合晶片進(jìn)行薄膜化而獲得的SOI晶片材料，進(jìn)行減少埋入式氧化膜厚度的熱處理，以使SOI層的厚度成為所述計(jì)算出的厚度。這樣，根據(jù)通過(guò)熱處理而減少的埋入式氧化膜厚度與因熱處理而產(chǎn)生的埋入式氧化膜面內(nèi)范圍(從埋入式氧化膜的最大膜厚中減去最小膜厚而得的值)變化量的容許值之比，計(jì)算出進(jìn)行減少埋入式氧化膜厚度的熱處理的SOI晶片材料的SOI層厚度，并對(duì)將所述結(jié)合晶片薄膜化而獲得的SOI晶片材料，進(jìn)行減少埋入式氧化膜厚度的熱處理，以使SOI層的厚度成為所述計(jì)算出的厚度，由此，可將通過(guò)熱處理而減薄為所希望的厚度的埋入式氧化膜的面內(nèi)范圍控制在所希望的范圍內(nèi)，最終可制造埋入式氧化膜膜厚均勻性優(yōu)異的SOI
曰t±" 曰曰/T °并且，優(yōu)選使通過(guò)所述熱處理而減少的埋入式氧化膜厚度為40nm以下來(lái)計(jì)算出所述SOI晶片材料的SOI層厚度。如果要減少超過(guò)40nm的厚度，則必須要于高溫下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的熱處理，或者必須要使熱處理時(shí)的SOI層厚度變得極薄，因此并不現(xiàn)實(shí)，因此，要減少的埋入式氧化膜的厚度優(yōu)選40nm以下。另外，可使所述規(guī)定的埋入式氧化膜的厚度為30nm以下。如上所述，本發(fā)明的SOI晶片的制造方法適用于制造具有30nm以下的埋入式氧化膜的SOI晶片的情況，可制造埋入式氧化膜膜厚均勻性優(yōu)異的SOI晶片。另外，優(yōu)選在氫氣、氬氣或它們的混合氣體環(huán)境下，在1000°C以上的溫度下進(jìn)行減少所述埋入式氧化膜厚度的熱處理。這樣，可在氫氣、氬氣或它們的混合氣體環(huán)境下，在1000°C以上的溫度下進(jìn)行減少埋入式氧化膜厚度的熱處理。另外，所述SOI晶片材料可通過(guò)離子注入剝離法來(lái)制作。這樣，通過(guò)采用離子注入剝離法進(jìn)行結(jié)合晶片的薄膜化從而制作SOI晶片材料，可形成膜厚均勻性優(yōu)異的SOI層。如果使用本發(fā)明的SOI晶片的制造方法，則可將通過(guò)熱處理而減薄為規(guī)定厚度的埋入式氧化膜的面內(nèi)范圍控制在所希望的范圍內(nèi)，最終可提供埋入式氧化膜膜厚均勻性優(yōu)異的SOI晶片。


圖1是表示SOI層的厚度與ds/N[dB]的相關(guān)關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式以下，更為具體地說(shuō)明本發(fā)明。如上所述，以往，進(jìn)行下述SOI晶片的制作方法以使埋入式氧化膜比最終目標(biāo)厚度厚的方式，對(duì)下述SOI晶片材料，即，通過(guò)將至少一方的表面上形成有氧化膜的結(jié)合晶片與基體晶片貼合，然后將結(jié)合晶片薄膜化而獲得SOI晶片材料，進(jìn)行減少埋入式氧化膜厚度的熱處理，由此制造出一種空隙或氣泡的缺陷較少的SOI晶片。然而，在此方法中，由于減少埋入式氧化膜厚度的熱處理中的熱處理溫度等在面內(nèi)的不均勻性，而最終導(dǎo)致埋入式氧化膜的面內(nèi)分布惡化的問(wèn)題出現(xiàn)。根據(jù)日本特開2004-221198號(hào)公報(bào)可知，在進(jìn)行減少埋入式氧化膜厚度的熱處理時(shí)通過(guò)熱處理而減少的埋入式氧化膜的厚度程度，依賴于表面的SOI層。并且，本發(fā)明的發(fā)明人通過(guò)努力研究發(fā)現(xiàn)，埋入式氧化膜面內(nèi)分布惡化，也根據(jù)表面的SOI層的厚度而變化。于是，根據(jù)通過(guò)熱處理而減少的埋入式氧化膜的厚度與因該熱處理而發(fā)生變化(惡化)的埋入式氧化膜膜厚面內(nèi)范圍變化量的容許值之比，計(jì)算出SOI 晶片材料的SOI層厚度，并對(duì)將結(jié)合晶片進(jìn)行薄膜化而獲得的SOI晶片材料，進(jìn)行減少埋入式氧化膜厚度的熱處理，以使SOI層的厚度成為所述計(jì)算出的厚度，由此，可將因熱處理而產(chǎn)生的埋入式氧化膜面內(nèi)范圍的變化(惡化)量調(diào)整至所希望的范圍內(nèi)，從而完成了本發(fā)明。另外，SOI層最終厚度，本應(yīng)根據(jù)對(duì)應(yīng)SOI晶片用戶方的目的的要求規(guī)格來(lái)決定， 但SOI晶片制作步驟中的減少埋入式氧化膜步驟之中的SOI層厚度(S0I晶片材料的SOI 層厚度)本身，就存在制作者在設(shè)定SOI晶片制造步驟各條件時(shí)斟酌決定的余地，在之后的步驟中，可最終根據(jù)要求規(guī)格調(diào)整SOI層的厚度，因此，不會(huì)對(duì)決定用戶方的最終要求膜厚方面的自由度造成任何影響。以下，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的SOI晶片的制造方法，但本發(fā)明并不限定于此。首先，為了決定進(jìn)行減少埋入式氧化膜厚度的熱處理的SOI晶片材料的SOI層厚度，算出通過(guò)熱處理而減少的埋入式氧化膜的厚度與因熱處理而產(chǎn)生的埋入式氧化膜面內(nèi)范圍變化量之比和SOI層厚度的關(guān)系。以下，示出用于求出通過(guò)熱處理而減少的埋入式氧化膜的厚度與因熱處理而產(chǎn)生的埋入式氧化膜面內(nèi)范圍變化量之比和SOI層厚度的關(guān)系的一例。使用包含直徑為30mm的單晶硅的鏡面研磨晶片(晶體取向<100>)，采用離子注入剝離法(注入離子氫離子8X IOlfVcm2)在各種條件下制作SOI晶片材料(用于進(jìn)行通過(guò)熱處理來(lái)減薄埋入式氧化膜(BOX)的處理的材料)，在100%氬環(huán)境下，進(jìn)行1200°C的熱處理來(lái)減少Β0Χ(埋入式氧化膜)厚度，由此制作11片SOI晶片。將各樣本的SOI膜厚、要減少埋入式氧化膜厚度的熱處理前后的BOX厚度、BOX厚度范圍、BOX厚度的減少量(S)、BOX厚度范圍變化量(N)的測(cè)定值示于表1中。并且，SOI膜厚及BOX厚度為面內(nèi)的平均值，BOX厚度范圍表示面內(nèi)膜厚的最大值與最小值的差。另外，將按照下述式1根據(jù)BOX厚度減少量(S)與BOX厚度范圍變化量(N)之比 (S/N)算出ds/N[dB]而得的結(jié)果示于表1中，將ds/N[dB]與SOI膜厚之間的關(guān)系記載于圖1 中。ds/N [dB] = 20 X log (S/N)(式 1)[表 1]
SOI層膜厚 (nm)Ar熱女t理前Ar熱女t理后BOX厚度減少量 S(nm)范圍変化量 N(nm)S/NdS/N[dB]BOX厚度 (nm)范圍 (nm)BOX厚度 (nm)范圍 (nm)樣本1353.921.30.2416.00.415.30.1730.529.7樣本2336.831.40.1326.00.475.30.3415.824.0樣本3221.433.00.1021.81.7111.21.616.916.8樣本4224.931.40.1720.21.3511.21.189.519.5樣本5221.033.10.0821.81.7911.31.716.616.4樣本6220.531.60.1220.11.3011.51.199.719.7樣本7221.831.60.2319.91.4411.71.229.619.7樣本8223.928.00.1616.21.2711.81.1110.620.5樣本991.3143.51.45126.27.9417.36.492.668.50樣本1057.8147.11.52123.710.6523.59.132.578.20樣本1164.3143.51.71119.315.5224.213.801.754.87根據(jù)圖1可知ds/N[dB]與SOI膜厚⑴之間存在比例關(guān)系。(直線的近似式為ds/ N[dB] = 0. 0728T+2. 27。)本發(fā)明利用了要進(jìn)行減少埋入式氧化膜厚度的熱處理的SOI材料的SOI層厚度 (S0I膜厚T)與下述ds/N[dB]之間具有所述相關(guān)關(guān)系這一情況，所述ds/N[dB]是根據(jù)通過(guò)熱處理而減少的埋入式氧化膜的厚度(BOX厚度的減少量幻與因熱處理而產(chǎn)生的埋入式氧化膜面內(nèi)范圍變化量(N)之比而計(jì)算出的。以下，更詳細(xì)地說(shuō)明如所述那樣獲得ds/N[dB]與SOI層厚度(T)的相關(guān)關(guān)系后的本發(fā)明的制造方法。作為本發(fā)明的制造方法的較好形態(tài)，說(shuō)明了采用離子注入剝離法制造SOI晶片的情況。首先，準(zhǔn)備包含單晶硅的2片鏡面研磨晶片。在這2片硅晶片中，一片是作為符合元件規(guī)格的支持基板的基體晶片，另一片是作為SOI層的結(jié)合晶片。然后，在它們中的至少一方的表面上形成氧化膜。然后，在結(jié)合晶片的表層部注入氫離子，在離子的平均進(jìn)入深度處形成與晶片表面平行的離子注入層。此時(shí)，注入至結(jié)合晶片的離子也可為稀有氣體離子。在結(jié)合晶片上形成離子注入層后，經(jīng)由氧化膜使結(jié)合晶片的注入有氫離子的面與基體晶片密接。此時(shí)，例如通過(guò)在常溫清潔環(huán)境下使2片晶片的表面相互接觸，而無(wú)須使用粘接劑等即可將晶片之間貼合。并且，在將晶片之間貼合后，將結(jié)合晶片進(jìn)行薄膜化，形成SOI層。作為結(jié)合晶片的薄膜化，例如在惰性氣體環(huán)境下，在約500°C的溫度下施加剝離熱處理，將通過(guò)所述氫離子注入而在結(jié)合晶片上形成的離子注入層剝離為界面，由此，可以容易地進(jìn)行SOI晶片材料的制作。在制作該SOI晶片材料時(shí)，以使SOI層的厚度成為根據(jù)通過(guò)后續(xù)進(jìn)行的熱處理而減少的埋入式氧化膜厚度與因熱處理而產(chǎn)生的埋入式氧化膜面內(nèi)范圍變化量的容許值之比而算出的SOI層厚度的方式，進(jìn)行結(jié)合晶片的薄膜化。另外，在結(jié)合晶片的薄膜化中， 為了除去剝離面的損壞層以及提高貼合強(qiáng)度，可進(jìn)行犧牲氧化處理。并且，結(jié)合晶片的薄膜化也可通過(guò)磨削研磨或蝕刻等進(jìn)行。然后，在具有所設(shè)定的SOI層厚度的SOI晶片材料上進(jìn)行減少埋入式氧化膜的熱處理。然后，為了達(dá)到符合要求規(guī)格的SOI層厚度，進(jìn)行犧牲氧化處理、氣相蝕刻等來(lái)調(diào)制 SOI層膜厚。這樣，通過(guò)設(shè)定SOI晶片材料的SOI層厚度，可將減薄為希望厚度的埋入式氧化膜的面內(nèi)范圍控制在所希望的范圍內(nèi)，最終可制造出一種埋入式氧化膜膜厚均勻性優(yōu)異的 SOI晶片。以下，記載了更具體的SOI晶片材料的SOI層厚度的設(shè)定方法。本發(fā)明的SOI晶片的制造方法，主要適用于制造作為最終制品的埋入式氧化膜厚度為IOOnm以下的制品的情況。如日本特開2004-221198號(hào)公報(bào)所記載，如果要采用對(duì)貼合前的氧化膜厚度進(jìn)行控制的方法來(lái)制造埋入式氧化膜厚度為IOOnm以下的SOI晶片，則會(huì)多發(fā)稱為空隙或氣泡的貼合不良，制造成品率極端下降。如果對(duì)貼合面進(jìn)行等離子體處理， 則在室溫下的貼合強(qiáng)度會(huì)提高，因此，即使埋入式氧化膜的厚度為IOOnm以下，也能夠不產(chǎn)生空隙或氣泡地進(jìn)行貼合，但是，盡管如此，由于30nm左右為最小厚度限度，因此在高成品率地制作埋入式氧化膜的厚度在最小厚度限度以下的SOI晶片時(shí)，像本發(fā)明這樣對(duì)SOI晶片材料實(shí)施高溫?zé)崽幚韥?lái)減薄埋入式氧化膜的方法較為有效。因此，以作為最終制品的SOI晶片的埋入式氧化膜厚度為IOnm的情況為例進(jìn)行說(shuō)明。如果當(dāng)埋入式氧化膜的厚度為IOnm時(shí)所要求的面內(nèi)均勻性為士5%，則其允許的面內(nèi)范圍為lnm，但如果也考慮到制品晶片之間的偏差，則面內(nèi)范圍優(yōu)選控制為Inm的一半，即 0. 5nm。另一方面，通過(guò)對(duì)貼合面進(jìn)行等離子體處理可將SOI晶片材料的埋入式氧化膜厚度減少至30nm左右，這種情況下，要在至少一片晶片上形成30nm的氧化膜而進(jìn)行貼合，所形成的氧化膜的面內(nèi)范圍現(xiàn)狀為最低0. 15nm左右，因此，在對(duì)埋入式氧化膜厚度為30nm 的SOI晶片材料進(jìn)行熱處理得以減薄20nm時(shí)所允許的面內(nèi)范圍的變化量N為0. 35nm(=0. 5nm-0. 15nm)。也就是說(shuō)，由5= 20歷力=0.；3511111可算出(1_[(18] = 20 X log (20/0. 35) = 35dB。 如果將該值應(yīng)用于圖1的近似線，則可算出SOI膜厚為約450nm。據(jù)此，只要以SOI晶片材料的SOI膜厚(進(jìn)行減少埋入式氧化膜厚度的熱處理時(shí)的SOI層厚度)為450nm的方式來(lái)制造SOI晶片材料即可。這樣，利用預(yù)先求出的SOI層厚度與ds/N[dB]的相關(guān)關(guān)系，可設(shè)定SOI晶片材料的 SOI層厚度，優(yōu)選通過(guò)熱處理而減少的埋入式氧化膜厚度S為40nm以下。如果要減少超過(guò) 40nm的厚度，則必須要于高溫下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的熱處理，或者必須要使熱處理時(shí)的SOI層厚度變得極薄，因此并不現(xiàn)實(shí)。這樣，如果根據(jù)通過(guò)熱處理而減少的埋入式氧化膜厚度與因熱處理而產(chǎn)生的埋入式氧化膜面內(nèi)范圍變化量的容許值之比，算出進(jìn)行減少埋入式氧化膜厚度的熱處理的SOI 晶片材料的SOI層厚度，并對(duì)將結(jié)合晶片進(jìn)行薄膜化而獲得的SOI晶片材料，進(jìn)行減少埋入式氧化膜厚度的熱處理，以使SOI層的厚度成為所述計(jì)算出的厚度，則可將埋入式氧化膜的面內(nèi)范圍控制在所希望的范圍內(nèi)，最終可制造出一種埋入式氧化膜膜厚均勻性優(yōu)異的 SOI晶片。[實(shí)施例]以下，示出實(shí)施例與比較例來(lái)對(duì)本發(fā)明加以具體說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于此。(實(shí)施例)SOI層為50nm、BOX厚度為25nm的SOI晶片的制造(設(shè)定條件)如下所示，決定通過(guò)熱處理而減少的埋入式氧化膜厚度(S)和因熱處理而產(chǎn)生的埋入式氧化膜面內(nèi)范圍變化量的容許值(N)，算出ds/N[dB]。通過(guò)熱處理而減少的埋入式氧化膜厚度(S) =IOnm因熱處理而產(chǎn)生的埋入式氧化膜面內(nèi)范圍變化量的容許值(N) 0. Snmds/N[dB] = 20 X log (10/0. 8) = 22dB根據(jù)圖1的近似線將SOI晶片材料的SOI膜厚設(shè)定為270nm。(SOI晶片材料的制作)在一片單晶硅晶片(結(jié)合晶片)上形成35nm(面內(nèi)范圍為0. 02nm)的熱氧化膜， 通過(guò)所述氧化膜注入氫離子，并在室溫下貼合至施加了氮等離子體處理(處理?xiàng)l件室溫、 氣體流量llkccm、壓力0. 4Torr(53. 3Pa)、輸出100WU5秒)的另一片單晶硅晶片(基體晶片)上，在500°C下施加30分鐘的熱處理，以離子注入層為界進(jìn)行剝離。剝離后的晶片的SOI膜厚為300nm，埋入式氧化膜的厚度為35nm。然后，為了除去剝離面的損壞層以及提高貼合強(qiáng)度，在氧化性環(huán)境下進(jìn)行900°C的熱處理從而在SOI層表面形成熱氧化膜，并進(jìn)行用HF水溶液除去所形成的熱氧化膜的處理 (犧牲氧化處理)，由此制作SOI膜厚為270nm、埋入式氧化膜厚為35nm的SOI晶片材料。(埋入式氧化膜的減薄處理)對(duì)所述制造的SOI晶片材料在100%氬環(huán)境下，在1200°C下進(jìn)行2小時(shí)的減薄熱處理。熱處理后的埋入式氧化膜的厚度為25. 2nm，面內(nèi)范圍為0. 95nm。(SOI膜厚的調(diào)制)通過(guò)1000°C的氣相氧化在SOI表面形成490nm的熱氧化膜后，用HF水溶液除去氧化膜，由此將SOI膜厚調(diào)整為50nm。(比較例)SOI層為50nm、BOX厚度為25nm的SOI晶片的制造(S0I晶片材料的制作)在一片單晶硅晶片(結(jié)合晶片)上形成35nm(面內(nèi)范圍為0.2nm)的熱氧化膜，通過(guò)該氧化膜注入氫離子，并在室溫下貼合至施加了氮等離子體處理(處理?xiàng)l件室溫、氣體流量115sCCm、壓力0·4Τοπ·(53· 3Pa)、輸出100W、15秒)的另一片單晶硅晶片(基體晶片) 上，在500°C下施加30分鐘的熱處理，以離子注入層為界進(jìn)行剝離。剝離后的晶片的SOI膜厚為140nm，埋入式氧化膜的厚度為35nm。然后，為了除去剝離面的損壞層以及提高貼合強(qiáng)度，在氧化性環(huán)境下進(jìn)行900°C的熱處理從而在SOI層表面形成熱氧化膜，并進(jìn)行用HF水溶液除去所述熱氧化膜的處理(犧牲氧化處理)，由此制作 SOI膜厚為lOOnm、埋入式氧化膜厚為35nm的SOI晶片材料。(埋入式氧化膜的減薄處理)對(duì)所述制造的SOI晶片材料在100%氬環(huán)境下，在1200°C下進(jìn)行1小時(shí)的減薄熱處理。熱處理后的埋入式氧化膜的厚度為24. 6nm，面內(nèi)范圍為3. 5nm。(SOI膜厚的調(diào)整)通過(guò)1000°C的氣相氧化在SOI表面形成IlOnm的熱氧化膜后，用HF水溶液除去氧化膜，由此將SOI膜厚調(diào)整為50nm。如上所述，在應(yīng)用了本發(fā)明的實(shí)施例中，當(dāng)進(jìn)行減少埋入式氧化膜厚度的熱處理來(lái)制作作為最終制品的SOI晶片時(shí)，也可將埋入式氧化膜的面內(nèi)范圍抑制在目標(biāo)值(制品的規(guī)格值)1. Onm以內(nèi)。另一方面，在比較例中，進(jìn)行埋入式氧化膜減薄時(shí)的SOI層厚度設(shè)定中并未應(yīng)用本發(fā)明，為了使作為后續(xù)步驟的通過(guò)犧牲氧化處理來(lái)調(diào)整SOI膜厚較為容易，而將SOI膜厚設(shè)定為比較薄的SOI層厚度，但是，結(jié)果，熱處理后的埋入式氧化膜的面內(nèi)范圍極端惡化， 無(wú)法滿足制品的規(guī)格值。另外，本發(fā)明并不限定于所述實(shí)施方式。所述實(shí)施方式僅為示例，具有與本發(fā)明的專利申請(qǐng)范圍所記載的技術(shù)思想實(shí)質(zhì)上相同的構(gòu)成，并發(fā)揮相同作用效果的所有發(fā)明均包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種SOI晶片的制造方法，對(duì)下述SOI晶片材料，即，通過(guò)在結(jié)合晶片與基體晶片的至少一方的表面形成氧化膜，并經(jīng)由所述形成的氧化膜將所述結(jié)合晶片與基體晶片貼合， 然后將結(jié)合晶片薄膜化而獲得的埋入式氧化膜上形成有SOI層的SOI晶片材料，進(jìn)行減少所述埋入式氧化膜厚度的熱處理，由此制造具有規(guī)定的埋入式氧化膜厚的SOI晶片，其特征在于，根據(jù)通過(guò)所述熱處理而減少的埋入式氧化膜的厚度與因所述熱處理而產(chǎn)生的埋入式氧化膜面內(nèi)范圍變化量的容許值之比，計(jì)算出進(jìn)行減少所述埋入式氧化膜厚度的熱處理的 SOI晶片材料的SOI層厚度，并對(duì)將所述結(jié)合晶片進(jìn)行薄膜化而獲得的SOI晶片材料，進(jìn)行減少埋入式氧化膜厚度的熱處理，以使SOI層的厚度成為所述計(jì)算出的厚度。
2.如權(quán)利要求1所述的SOI晶片的制造方法，其特征在于，使通過(guò)所述熱處理而減少的埋入式氧化膜厚度為40nm以下來(lái)計(jì)算出所述SOI晶片材料的SOI層厚度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的SOI晶片的制造方法，其特征在于，使所述規(guī)定的埋入式氧化膜厚為30nm以下。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的SOI晶片的制造方法，其特征在于，在氫氣、氬氣或它們的混合氣體環(huán)境下，在1000°C以上的溫度下進(jìn)行所述減少埋入式氧化膜厚度的熱處理。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的SOI晶片的制造方法，其特征在于，所述SOI晶片材料采用離子注入剝離法來(lái)制作。
全文摘要
本發(fā)明是對(duì)埋入式氧化膜上形成有SOI層的SOI晶片材料進(jìn)行減少埋入式氧化膜厚度的熱處理，來(lái)制造具有規(guī)定的埋入式氧化膜厚的SOI晶片的方法，根據(jù)通過(guò)熱處理而減少的埋入式氧化膜的厚度與因熱處理而產(chǎn)生的埋入式氧化膜面內(nèi)范圍變化量的容許值之比，算出進(jìn)行減少埋入式氧化膜厚度的熱處理的SOI晶片材料的SOI層厚度，對(duì)將結(jié)合晶片薄膜化而獲得的SOI晶片材料進(jìn)行減少埋入式氧化膜厚度的熱處理，使SOI層的厚度成為算出的厚度。由此，提供SOI晶片的方法，將因進(jìn)行減少埋入式氧化膜厚度的熱處理時(shí)的熱處理溫度等的不均勻性而產(chǎn)生的埋入式氧化膜面內(nèi)分布惡化控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，制造埋入式氧化膜的膜厚均勻性好的SOI晶片。
文檔編號(hào)H01L27/12GK102246264SQ20098014926
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2009年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月11日
發(fā)明者小林德弘, 石塚徹, 能登宣彥, 阿賀浩司 申請(qǐng)人:信越半導(dǎo)體股份有限公司