專利名稱：Soi晶片的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及SOI晶片的制造方法。
背景技術(shù)：
在移動電話等的移動體通訊中，一般，對數(shù)百MHz以上的高頻信號進行處理，要求高頻特性良好的半導體器件。比如，在CMOS-IC、高耐壓型IC等的半導體器件中，采用下述所謂的SOI晶片，其中，在單晶硅襯底(以下也稱為“主晶片”)上，形成硅氧化膜絕緣體層(埋入氧化膜)，在其上疊置作為SOI(Silicon on Insulator)層的另一單晶硅層。在將其用于高頻半導體器件的時候，為了降低高頻損失，主晶片必須采用高電阻率的單晶硅。
但是，SOI晶片的具有代表性的制造方法為貼合方法。在該貼合方法中，將形成主晶片的第1單晶硅襯底，與形成作為元件形成區(qū)域的SOI層的第2單晶硅襯底(以下稱為結(jié)合晶片(bond wafer))，按照在它們之間夾設(shè)上述氧化硅膜的方式進行貼合，然后，按照所需的膜厚，減小結(jié)合晶片(bond wafer)的厚度，對該結(jié)合晶片(bond wafer)進行薄膜化處理，由此，使結(jié)合晶片(bond wafer)形成SOI層。
減小結(jié)合晶片(bond wafer)厚度的方法有幾種，但是，作為比較容易獲得均勻膜厚，而又比較簡單的方法，被認知的有SMART CUT法(商標名)。在該方法中，相對結(jié)合晶片(bond wafer)的貼合面(作為第1主表面)，按照在一定深度位置，注入氫離子，形成高濃度氫層，在貼合后，在該高濃度氫層處，剝離結(jié)合晶片(bond wafer)。
但是，上述方法具有下述這樣的缺點。即，在SMART CUT法中，如圖8A所示，在剝離后獲得的SOI晶片50’(標號7表示主晶片，標號2表示氧化硅膜)的SOI層8的表面上，形成伴隨離子注入而產(chǎn)生的損壞層8a，另外，剝離面本身的粗糙度通常大大超過制品等級的Si晶片的鏡面。過去，為了去除該損壞層8a，通過研磨量較小的鏡面研磨(通稱為“接觸拋光(touch polish)”，采用化學機械研磨)，對剝離后的SOI層8的表面進行鏡面化處理。采用該方法，雖然剝離面的短波長的粗糙成分可較容易地去除，但是，會出現(xiàn)研磨量的晶片面內(nèi)不均勻的新難點。其結(jié)果是，如圖8B所示，在所獲得的SOI層的膜厚t的分布中，同一晶片內(nèi)的標準偏差值σ1會產(chǎn)生1～2nm。另外，如圖8C所示，對于同一方法制作的鏡片組的晶片之間，膜厚t(t1，t2，t3)的標準偏差值σ2，產(chǎn)生3nm以上的分布。特別是，在剝離面的面粗糙度較大的時候，由于研磨量增加，故研磨后的SOI層的膜厚分布容易變差。
在必須要求較厚的SOI層的時候，一般增加高濃度氫層的形成深度，在必須要求較薄的SOI層的時候，減小高濃度氫層的形成深度。另一方面，在過去，為了產(chǎn)生剝離，人們考慮有必要不依據(jù)高濃度氫層的形成深度，而以一定的臨界劑量以上量注入氫，因此在形成特別薄的SOI層的時候，采用與形成較厚的SOI層的時候相同程度的離子劑量等級。其結(jié)果是，由于在獲得較薄的SOI層的情況下，仍不得不按照與形成較厚的SOI層的時候，增加相同的程度的剝離面的粗糙度，故SOI層的厚度越小，研磨量的晶片面內(nèi)均勻性的影響，則相對地擴大。
從目前的鏡面研磨技術(shù)的水平來說，這樣的膜厚的誤差是不可避免的，只要SOI層的膜厚保持在100nm以上，則沒有特別大的問題。但是，近年，在作為SOI晶片的主要用途的CMOS-LSI等中，由于元件的微小化和高集成化的傾向日益顯著，在數(shù)年前為100nm程度的，稱為超薄膜的類型現(xiàn)在也不足為奇。目前，作為超薄膜SOI層所要求的平均膜厚大大地小于100nm，從數(shù)十nm(比如，20～50nm)起，根據(jù)需要，有時可到10nm。這時，上述那樣的膜厚不均勻的程度影響所需的平均膜厚的10％～數(shù)10％，而這必然直接導致采用SOI晶片的半導體器件的品質(zhì)降低，以及制造產(chǎn)品合格率的降低。
本發(fā)明的課題在于提供一種SOI晶片的制造方法，該方法即使在SOI層的要求膜厚非常小的情況下，仍可將晶片內(nèi)的膜厚均勻性和晶片之間的膜厚均勻性這兩者減小到足夠小的程度，進而，即使在加工成超微小，或高集成度的CMOS-LSI等的情況下，仍可抑制品質(zhì)誤差，提高制造產(chǎn)品合格率。
發(fā)明的公開方案為了解決上述課題，本發(fā)明的SOI晶片的制造方法的步驟包括絕緣膜形成步驟，即，至少在在第1襯底(相當于主晶片)和由單晶硅形成的第2襯底(相當于結(jié)合晶片(bond wafer))中的其中任何一個的第1主表面上，形成絕緣膜；剝離用離子注入層形成步驟，即，從第2襯底的第1主表面?zhèn)鹊碾x子注入表面，注入離子，由此形成剝離用離子注入層；貼合步驟，即，將形成有上述剝離用離子注入層的第2襯底的第1主表面與上述第1襯底的第1主表面，按照在它們之間夾設(shè)上述絕緣膜的方式貼合；剝離步驟，即，在上述貼合步驟后，在上述剝離用離子注入層處，將應(yīng)構(gòu)成SOI層的結(jié)合單晶硅薄膜從第2襯底上剝離掉；平坦化步驟，即，對上述結(jié)合單晶硅薄膜的剝離面?zhèn)冗M行平坦化處理，形成上述SOI層；其特征在于為了對應(yīng)需要的SOI層的厚度，調(diào)整上述結(jié)合單晶硅薄膜的厚度，通過離子注入的能量的值，調(diào)整上述剝離用離子注入層形成步驟中剝離用離子注入層距離離子注入表面的形成深度，上述剝離用離子注入層距離離子注入表面的形成深度越小，上述離子注入的劑量設(shè)定得越小。此外，本說明書中所稱“離子注入表面”是指，在結(jié)合晶片(bond wafer)的第一主表面上形成絕緣膜時的絕緣膜表面，不形成絕緣膜時的結(jié)合晶片(bond wafer)的第一主表面(硅表面)。
本發(fā)明人在SMART CUT法中，針對為了使結(jié)合晶片(bond wafer)剝離所使用的離子注入的劑量，根據(jù)實驗，進行再次驗證，并得出一個新的觀點。即，為了對應(yīng)所需的SOI層的厚度，調(diào)整剝離用離子注入層的形成深度，必須調(diào)整離子注入的能量，另外，在過去，認為用于產(chǎn)生剝離的臨界離子劑量不依賴離子注入深度，而是一定的，但是，根據(jù)本發(fā)明人的分析可知，離子注入深度越小，即使用小的劑量，仍可產(chǎn)生剝離。即，剝離用離子注入層的形成深度越小，剝離所必需的臨界劑量越小。另一方面，注入離子的劑量也影響剝離面的粗糙度，劑量越小，則剝離面的粗糙度也變小。因此，剝離用離子注入層距離第1主表面的形成深度變小的時候，離子的注入量設(shè)定為較小的量。而劑量變小，則剝離面的粗糙度也變小，形成較薄的SOI層的時候，可提高該SOI層的膜厚均勻性。
另外，在平坦化步驟包括對結(jié)合單晶硅薄膜的剝離面進行研磨的研磨步驟的時候，可提高SOI層的膜厚均勻性。具體來說，通過剝離而獲得的結(jié)合單晶硅薄膜的剝離面的面粗糙度越小，可將上述研磨步驟的結(jié)合單晶硅薄膜的剝離面的研磨量設(shè)定得越小。即，如果剝離面的面粗糙度變小，則可縮小研磨步驟的結(jié)合單晶硅薄膜的剝離面的研磨量，可有效地減小該研磨量的晶片面內(nèi)不均勻性的影響。
比如，如果形成于結(jié)合晶片(bond wafer)上的絕緣膜的厚度一定，則在所需的SOI層的厚度變小的時候，上述離子注入的劑量的設(shè)定也對應(yīng)于該厚度而變小，并且，將上述研磨步驟中結(jié)合單晶硅薄膜的剝離面的研磨量的設(shè)定也變小。即，如果結(jié)合單晶硅薄膜變薄，進而最終的SOI層變薄，由于剝離用離子注入層的形成位置變淺，故離子注入的劑量減少，并且因為可減少剝離面平坦化時的研磨量，故可以大幅度地減少研磨量不均勻的影響。其結(jié)果是，盡管SOI層厚較小，仍可將晶片內(nèi)的膜厚均勻性和晶片之間的膜厚均勻性這兩者減小到足夠小的程度。
附圖的簡要說明

圖1為表示本發(fā)明的SOI晶片制造方法的第1實施例的步驟說明圖；圖2A，圖2B，圖2C為本發(fā)明的第1效果說明圖；圖3為表示本發(fā)明的SOI晶片制造方法的第2實施例的步驟說明圖；圖4為表示本發(fā)明的SOI晶片制造方法的第3實施例的步驟說明圖；圖5為本發(fā)明的第2效果說明圖；圖6為表示離子注入的能量(加速電壓)，與產(chǎn)生剝離的臨界劑量之間的關(guān)系的曲線圖；圖7為表示離子注入的能量(加速電壓)，與結(jié)合單晶硅薄膜的剝離厚度之間的關(guān)系的曲線圖；圖8A，圖8B，圖8C為表示過去制造SOI晶片的方法中的問題點的示意圖。
用于實施發(fā)明的優(yōu)選形式下面對用于實施本發(fā)明的優(yōu)選形式進行描述。
圖1為說明本發(fā)明的SOI晶片的制造方法的基本實施形式的圖。首先，如步驟(a)所示，準備例如由單晶硅形成的作為第1襯底的主晶片7，和步驟(b)所示的作為第2單晶硅襯底的結(jié)合晶片(bond wafer)1。如步驟(c)所示，在結(jié)合晶片(bond wafer)2的至少第1主表面J側(cè)，形成作為絕緣膜的氧化硅膜2。該氧化硅膜2的形成可通過比如，濕式氧化、干式氧化等的熱氧化方式而實現(xiàn)，也可采用比如，CVD(Chemical VaporDeposition)等方法?？紤]到用作例如MOS-FET等的絕緣層，使該氧化硅膜的膜厚tx，為大于50nm至小于2μm的程度的值。主晶片7也可采用石英襯底、藍寶石襯底等絕緣性襯底，或GaAs、InP、SiC等化合物半導體襯底，但是，如果考慮增加口徑和成本方面，則最好如本實施例，采用單晶硅襯底。另外，也可代替氧化硅膜2，而由氮化硅膜，氧氮化硅膜等形成絕緣膜。
接著，如步驟(d)所示，在結(jié)合晶片(bond wafer)1的第1主表面J側(cè)，在本實施例中，將氧化硅膜2的表面作為離子注入面，通過照射氫離子束等方法，注入離子，形成剝離用離子注入層4。用于形成剝離用離子注入層4的離子，可以由氫離子和稀有氣體(He、Ne、Ar、Kr、Xe)離子形成的離子組中選擇至少1種離子。在本實施例中，采用氫離子，但是，也可代替氫離子，注入氦離子、氖離子、氬離子等稀有氣體離子，由此，形成剝離用離子注入層4。
形成剝離用離子注入層4的結(jié)合晶片(bond wafer)1和主晶片7用清洗液清洗，另外，如步驟(e)所示，在氧化硅膜2的形成側(cè)(即，第1主表面J，K側(cè))，將兩個晶片1，7貼合。接著，如步驟(f)所示，在400～600℃的低溫下，對該疊層體進行熱處理，由此，結(jié)合晶片(bondwafer)1在剝離用離子注入層4的大致濃度峰值位置剝離，殘留于主晶片7側(cè)的部分形成結(jié)合單晶硅薄膜15(剝離步驟)。另外，通過提高形成剝離用離子注入層4時的離子注入量，或預先對重合面進行等離子處理而使表面進行活性化，由此，可省略剝離熱處理。另外，剝離后的殘余的結(jié)合晶片(bond wafer)部分3在對剝離面再次研磨后，可重新用作結(jié)合晶片(bond wafer)，或主晶片。
為了獲得最終的SOI晶片，在上述剝離步驟后，必須進行通過氧化硅膜2，將主晶片7和SOI層(結(jié)合單晶硅薄膜15)牢固結(jié)合的結(jié)合熱處理。該結(jié)合熱處理通常在1000～1250℃的高溫下，在氬氣等惰性氣體、氫氣，或它們的混合氣體中進行。另外，也可以在該結(jié)合熱處理之前，在比其低的溫度下(700～1000℃)，進行用于保護SOI層表面的氧化熱處理。
另外，可進行下述的平坦化熱處理，即，對剝離后的結(jié)合單晶硅薄膜15的剝離面，或?qū)υ撃?5通過研磨進行平坦化處理所形成的研磨表面進行進一步的平坦化處理。該平坦化熱處理可在氬氣等的惰性氣體、氫氣，或它們的混合氣體中，在1100～1380℃的溫度下進行。具體來說，不但可采用一般的如間歇式的豎式爐、臥式爐等直熱加熱式的熱處理爐而進行，而且還可采用通過照明加熱等方式，在數(shù)秒、數(shù)分鐘內(nèi)結(jié)束熱處理的單張式RTA裝置而進行。該平坦化熱處理還可兼用作前述的結(jié)合熱處理。
在圖1的步驟(d)中，剝離用離子注入層4按照下述方式形成，該方式為在測定晶片的深度方向的氫濃度分布(profile)時，比如，在50～300nm的范圍內(nèi)的深度(d1在表面上形成氧化硅膜2的時候，是指除了氧化硅膜2以外的深度)，產(chǎn)生氫濃度的峰值位置。該深度d1與結(jié)合單晶硅薄膜15的厚度相對應(yīng)。在第1深度d1小于50nm的時候，不能獲得足夠的厚度的結(jié)合單晶硅薄膜15，如果上述深度超過300nm，則SOI層所需的厚度在50nm以下的時候，下述的研磨量過大，無法良好地確保膜厚分布。
在形成上述剝離用離子注入層4時，該剝離用離子注入層4距離子注入表面的形成深度d1+tx通過離子注入的能量(加速電壓)而調(diào)整。具體來說，該剝離用離子注入層4的形成深度(d1+tx)越大，離子注入的能量值設(shè)定得越大。例如硅氧化膜的厚度tx設(shè)定在20～200nm的范圍內(nèi)，對應(yīng)于結(jié)合硅單結(jié)晶薄膜15的厚度的剝離用離子注入層4的形成深度d1設(shè)定在上述的50～300nm的范圍內(nèi)，此時，d1+tx在70～500nm的范圍內(nèi)。為了通過采用氫離子的離子注入，按照該深度，形成剝離用離子注入層4，可在3keV～50keV的范圍內(nèi)，調(diào)整離子注入的能量。
另外，剝離用離子注入層4中的由離子注入表面開始的形成深度d1+tx越小，在剝離用離子注入層4，用于產(chǎn)生剝離所要注入的離子的臨界劑量越小。于是，剝離用離子注入層4的形成深度d1+tx越小，離子的劑量設(shè)定得越小。在d1+tx在70～500nm的范圍內(nèi)的場合，形成剝離用離子注入層4用的離子的劑量可設(shè)定在3×1016個/cm2～5×1016個/cm2的范圍內(nèi)。
如圖2A～圖2C所示，剝離后的結(jié)合單晶硅薄膜15的表面(剝離面)因隨著離子注入而產(chǎn)生的損壞層8的形成而變得粗糙。于是，通過研磨(接觸拋光touch polish)，去除該損壞層8，對結(jié)合單晶硅薄膜15的表面進行平坦化處理，形成最終的SOI層5，獲得SOI晶片50。損壞層8的表面粗糙度越大，則該平坦化處理用的研磨量必須設(shè)定的越大。但是，如果研磨量增加，則該研磨量的面內(nèi)方向的誤差對最終的SOI層5的膜厚分布產(chǎn)生較大影響，很難獲得所希望的膜厚分布的SOI層5。于是，最好平坦化處理的研磨量盡可能地小，為此，需要減小剝離面的面粗糙度。這一點不單是在只通過研磨進行平坦化步驟的時候，還包括在熱處理的平坦化后進行研磨的時候，或在研磨的平坦化后，進行熱處理的時候，也是完全相同的。
如前所述，剝離用離子注入層4的形成深度越小，剝離所必需的臨界劑量越小。在剝離用離子注入層4的形成深度(圖2A，圖2B，圖2Cd1+tx)變小的場合，離子注入的劑量也設(shè)定得較小。在氧化硅膜2的膜厚tx一定的時候，所需的SOI層的厚度(圖2A，圖2B，圖2Ct1，t2，t3)越小，剝離用離子注入層4的形成深度d1+tx越小，離子注入的劑量也對應(yīng)于該厚度(圖2A，圖2B，圖2Ct1，t2，t3，或深度d1+tx)，而被設(shè)定得較小。于是，抑制劑量而獲得的較薄結(jié)合單晶硅薄膜15的剝離面的粗糙度Rms可減少，可將平坦化步驟的研磨量tp設(shè)定得較小。其結(jié)果是，SOI層5越薄，研磨量tp越小，不易產(chǎn)生研磨量不均勻的影響，可將SOI層5的晶片內(nèi)的膜厚均勻性和晶片之間的膜厚均勻性這兩者減小到足夠小的程度。比如，即使在將SOI層5的平均厚度設(shè)定在10～50nm的范圍內(nèi)的情況下，仍可按照同一晶片內(nèi)的膜厚的標準偏差值，比如1.5nm以下，確保SOI層5的膜厚均勻性。另外，可象圖5所示的那樣，將同一類型的晶片之間的膜厚t(＝t1，t2，t3)的標準偏差值σ2確保在3nm以下。特別是，SOI層5的形成厚度在20nm或其以下的超薄膜的情況下，仍可將晶片內(nèi)和晶片之間的膜厚誤差，減小到足夠?qū)嵱玫姆秶?。另外，在最終膜厚程序中，即使在省略研磨，僅做熱處理的平坦化處理的情況下，仍可獲得比過去更優(yōu)良的表面狀態(tài)，因此，可進一步減小膜厚誤差。
圖6是在通過氫離子注入，形成剝離用離子注入層的時候，以各種方式改變氫離子注入的能量(加速電壓)的同時，測定的剝離所必需的臨界劑量的圖。從該圖可知，能量越小，臨界劑量明顯地減少。另外，如果能量減少，則臨界劑量基本以直線方式減少(該圖給出表示通過直線回歸獲得的，臨界劑量與能量之間的關(guān)系的實驗式)。另外，圖7表示在結(jié)合晶片(bond wafer)1側(cè)，形成30nm的氧化硅膜2時，以及形成145nm的該膜2時的相應(yīng)場合，氫離子注入的能量(加速電壓)，與結(jié)合單晶硅薄膜15的剝離厚度(即，剝離用離子注入層4的形成深度d1)之間的關(guān)系。從該圖可知，在任何時候，能量越高，結(jié)合單晶硅薄膜15的厚度越大。另外還知道，通過減小氧化硅膜2的厚度，可減少獲得相同的剝離厚度所需的能量。
另外，按照圖1的步驟，進行以下的實驗。即，通過設(shè)定各種的離子注入能量與劑量，形成剝離用離子注入層4，對應(yīng)于作為目標的SOI層5的厚度，改變剝離后的單晶硅層厚(圖1的d1)，另外，對應(yīng)于剝離面的粗糙度Rms，調(diào)整研磨量，通過機械的化學的研磨方式，進行平坦化研磨，由此，制造SOI晶片。離子注入的劑量對應(yīng)于已設(shè)定的離子注入的能量，按照圖6中的實驗式(y＝4×1014x+3×1016)而確定。此外，剝離面的粗糙度Rms為通過以下的方法而計算的，即二次冪平均平方根粗糙度。即，通過原子間力顯微鏡，測定SOI層主表面的3次元形狀輪廓，測定面積為10μm×10μm(在設(shè)定高度方向為z的x-y-z正交坐標系時，通過x-y平面的投影面積表示)，每個測定點的高度方向指標測定值由Z表示，其平均值由Zm表示，全部的測定點的(Z-Zm)2之和為∑(Z-Zm)2，將其與測定點數(shù)N相除而得到的值的平方根由Rms表示，其按照下述式計算Rms＝{(1/N)×∑(Z-Zm)2}1/2另外，通過反射分光法，測定SOI層5的面內(nèi)厚度分布，求出平均膜厚和均勻性指數(shù)(標準偏差為σ時的，3σ的值)。以上的結(jié)果列于表1中。
表1

如果為了對SOI層5進行薄膜化處理，減小離子注入的能量，則必要的劑量也減少。結(jié)果得知，剝離面的粗糙度Rms也變小，平坦化研磨的研磨量也可以設(shè)定得較小。另外，設(shè)定的研磨量較小所獲得SOI層的膜厚均勻性也良好。特別是，在膜厚均勻性的等級保持在1.5nm以下時，最好，剝離面的粗糙度Rms在4.5nm以下。
以上，對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是，本發(fā)明不限于該實施例，只要不脫離權(quán)利要求書所記載的技術(shù)范圍，可添加各種變形，或進行改進。比如，如圖3的步驟(a)和(b)所示，也可只在主晶片7側(cè)，形成氧化硅膜2。在該方案中，由于在形成剝離用離子注入層4的結(jié)合晶片(bondwafer)1側(cè)，未形成氧化硅膜2，故與圖1的步驟相比，可只按照氧化硅膜2的厚度tx的厚度，減小剝離用離子注入層4的形成深度，進而，減少離子注入的能量。其結(jié)果是，在獲得相同厚度的結(jié)合單晶硅薄膜15，進而獲得SOI層5時，可以設(shè)定較低的劑量，并通過減小剝離面的粗糙度，進而減少平坦化的研磨量，進一步提高所獲得的SOI層5的膜厚均勻性的等級。
此時，在形成剝離用離子注入層4時，由于省略氧化硅膜2，故離子注入深度設(shè)定為與距第1主表面J’的形成深度d1’相等即可。在d1’設(shè)定在上述50～30nm的范圍內(nèi)的場合，為了以該深度形成剝離用離子注入層4，采用氫離子的離子注入，可將離子注入的能量調(diào)整在1～25keV的范圍內(nèi)。另外，用于形成剝離用離子注入層4的離子的劑量可在3×1016個/cm2～4×1016個/cm2的范圍內(nèi)。
另外，也可以如圖4的步驟(a)和(b)所示，在主晶片7和結(jié)合晶片(bond wafer)1這兩者的貼合面上，形成氧化硅膜2a、2b。同樣在此時，由于氧化硅膜的厚度的一部分分攤到結(jié)合晶片(bond wafer)7側(cè)，故可減少結(jié)合晶片(bond wafer)1側(cè)的氧化硅膜2a的厚度，雖然不同于圖3的情況的程度，但是，在獲得相同厚度的結(jié)合單晶硅薄膜15，進而獲得SOI層5時，可設(shè)定較低的離子注入的劑量，可進一步提高所獲得的SOI層5的膜厚均勻性的等級。
此外，在實際的SOI晶片的制造步驟(批量生產(chǎn)步驟)中，本發(fā)明適用于對應(yīng)所需的SOI晶片的SOI層的膜厚，或埋入氧化膜的膜厚度，用于進行注入深度的不同的離子注入。比如，在必須制造埋入氧化膜的膜厚一定，SOI層的膜厚規(guī)格不同的多種SOI晶片的時候，在膜厚規(guī)格越小，離子注入深度也越小，將離子注入的能量和劑量也設(shè)定得越小的條件下，制造SOI晶片。由此，在SOI層的膜厚較薄的規(guī)格品的情況下，與膜厚較大的規(guī)格品相比較，其相對的膜厚均勻性也不會變差，可制造具有優(yōu)良的膜厚均勻性的SOI晶片。
權(quán)利要求
1.一種SOI晶片的制造方法，該方法包括絕緣膜形成步驟，即，在第1襯底和由單晶硅形成的第2襯底中至少在其中一個的第1主表面上，形成絕緣膜；剝離用離子注入層形成步驟，即，從第2襯底的第1主表面?zhèn)鹊碾x子注入表面，注入離子，由此，形成剝離用離子注入層；貼合步驟，即，將形成有上述剝離用離子注入層的第2襯底的第1主表面，與上述第1襯底的第1主表面，按照在它們之間夾設(shè)上述絕緣膜的方式貼合；剝離步驟，即，在上述貼合步驟后，在上述剝離用離子注入層處，將應(yīng)構(gòu)成SOI層的結(jié)合單晶硅薄膜從第2襯底上剝離掉；平坦化步驟，即，對上述結(jié)合單晶硅薄膜的剝離面?zhèn)冗M行平坦化處理，形成上述SOI層；其特征在于為了對應(yīng)所需的SOI層的厚度，調(diào)整上述結(jié)合單晶硅薄膜的厚度，通過離子注入的能量的值，調(diào)整于上述剝離用離子注入層形成步驟中的上述剝離用離子注入層的由離子注入表面開始的形成深度，同時，進行以下設(shè)定，即上述剝離用離子注入層中的由離子注入表面開始的形成深度越小，上述離子注入的劑量越小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SOI晶片的制造方法，其特征在于上述平坦化步驟包括對上述結(jié)合單晶硅薄膜的剝離面?zhèn)冗M行研磨的研磨步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的SOI晶片的制造方法，其特征在于上述結(jié)合單晶硅薄膜的剝離面的面粗糙度越小，上述研磨步驟中的上述結(jié)合單晶硅薄膜的剝離面的研磨量設(shè)定得越小。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的SOI晶片的制造方法，其特征在于上述所需的SOI層的厚度越小，上述離子注入的劑量設(shè)定得越小，并且，上述研磨步驟的結(jié)合單晶硅薄膜的剝離面的研磨量設(shè)定得越小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中的任何一項所述的SOI晶片的制造方法，其特征在于上述絕緣膜為氧化硅膜。
全文摘要
為了對應(yīng)所需的SOI層(5)的厚度，調(diào)整上述結(jié)合單晶硅薄膜(15)的厚度，通過離子注入的能量，調(diào)整上述剝離用離子注入層形成步驟中的剝離用離子注入層(4)的由離子注入表面(J)開始的形成深度(dl+tx)。然后，上述剝離用離子注入層(4)由離子注入表面(J)開始的形成深度越小，上述離子注入的劑量設(shè)定得越小。如果劑量減小，則剝離面的面粗糙度也減小，可將平坦化步驟的結(jié)合單晶硅薄膜的剝離面的研磨量設(shè)定得較小。其結(jié)果是，在形成較薄的SOI層的時候，可提高SOI層的膜厚度均勻性。由此，提供下述SOI晶片的制造方法，該方法即使在SOI層的要求膜厚的等級非常小的情況下，仍可將晶片內(nèi)的膜厚均勻性和晶片之間的膜厚度均勻性這兩者減小到足夠小的程度。
文檔編號H01L27/12GK1672261SQ03818188
公開日2005年9月21日 申請日期2003年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月29日
發(fā)明者阿賀浩司, 三谷清 申請人:信越半導體株式會社