貼合晶圓的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種使用離子注入剝離法來實(shí)施的貼合晶圓的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為SOI晶圓的制造方法，尤其是作為一種可達(dá)到尖端集成電路的高性能化的薄 膜SOI晶圓的制造方法，將離子注入后的接合晶圓與基底晶圓貼合后加以剝離來制造 SOI晶 圓的方法(離子注入剝離法，也稱為智切法（只7-卜力分法）（登錄商標(biāo))的技術(shù))備受關(guān)注。
[0003] 該離子注入剝離法是指，在兩片硅晶圓中的至少一片形成氧化膜，并從另一片的 硅晶圓(接合晶圓）的上面注入氫離子或稀有氣體離子等氣體離子，而在該晶圓內(nèi)部形成離 子注入層(也稱為微小氣泡層或封入層）。然后，將有離子注入的面隔著氧化膜與另一片的 硅晶圓（基底晶圓）貼合，然后施加熱處理(剝離熱處理)并將微小氣泡層作為劈開面將一方 的晶圓（接合晶圓）剝離成薄膜狀。進(jìn)一步，施加熱處理（結(jié)合熱處理)使貼合面牢固地結(jié)合 來制造 SOI晶圓（參照專利文獻(xiàn)1)。在該階段，劈開面(剝離面)成為SOI層的表面，較容易得 到S0I膜厚較薄且均勻性高的S0I晶圓。
[0004] 然而，在剝離后的S0I晶圓表面，存在有起因于離子注入所導(dǎo)致的損傷層，另外，表 面粗度比通常的硅晶圓的鏡面大。因此，在離子注入剝離法中，需要去除這樣的損傷層和表 面粗度。
[0005] 以往，為了去除該損傷層等，在結(jié)合熱處理后的最終工序中，實(shí)施被稱為接觸拋光 (夕！二；touch polish)這樣的研磨裕度極少的鏡面研磨(切削裕度：100nm左右）。 然而，若對(duì)S0I層進(jìn)行包含機(jī)械加工性要素的研磨，則因研磨的切削裕度不均，會(huì)有使通過 氫離子等的注入與剝離所實(shí)現(xiàn)的S0I層的膜厚均勻性惡化這樣的問題。
[0006] 作為解決這種問題的方法，取代上述的接觸拋光，開始采用實(shí)施高溫?zé)崽幚韥砀?善表面粗度的平坦化處理。
[0007] 例如，在專利文獻(xiàn)2中，提出一種如下所述的技術(shù)，該技術(shù)在剝離熱處理后(或結(jié)合 熱處理后），在不研磨S0I層的表面的情況下，在包含氫的還原性氣氛下施加熱處理(快速加 熱/快速冷卻熱處理(RTA處理））。
[0008] 此處，如專利文獻(xiàn)2的（0065)段落所述，對(duì)剝離后的S0I層表面(剝離面)實(shí)施熱處 理前，為了避免由于微?；螂s質(zhì)等所造成的污染，需要實(shí)施所謂的RCA清洗的公知的濕式清 洗。
[0009] 另外，在專利文獻(xiàn)3的（0050)段落中，記載著:在通過離子注入剝離法來制作在平 臺(tái)部(基底晶圓露出的晶圓周邊部分)具有氧化膜的S0I晶圓的情況下，由于在接合晶圓剝 離時(shí)硅薄片會(huì)附著在平臺(tái)部的氧化膜上，因此該硅薄片會(huì)因之后的磊晶成長而成為微粒污 染等的原因，因此為了避免該狀況，在磊晶成長前，作為去除存在于平臺(tái)部上的硅薄片的清 洗工序，進(jìn)行SCI清洗或HF (氫氟酸)清洗等濕式清洗。
[0010] 另外，在專利文獻(xiàn)2、3所述的濕式清洗中，通常是采用一種清洗方式，該清洗方式 是在清洗液中施加超聲波振動(dòng)，通過該振動(dòng)作用來將微粒污染物從被清洗物去除(超聲波 清洗)（參照專利文獻(xiàn)4、5)。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) [0012]專利文獻(xiàn)
[0013] 專利文獻(xiàn)1:日本專利公開平成5-211128號(hào)公報(bào) [0014]專利文獻(xiàn)2:日本專利公開平成11-307472號(hào)公報(bào) [0015] 專利文獻(xiàn)3:日本專利公開2009-027124號(hào)公報(bào) [0016] 專利文獻(xiàn)4:日本專利公開2013-021160號(hào)公報(bào) [0017] 專利文獻(xiàn)5:日本專利公開2012-151320號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] (一)要解決的技術(shù)問題
[0019] 如上所述，離子注入剝離法中制作貼合晶圓時(shí)，剛剝離后的貼合晶圓因貼合面的 結(jié)合強(qiáng)度并不充分，作為剛剝離后的工序，需要進(jìn)行提高結(jié)合強(qiáng)度的熱處理(結(jié)合熱處理）。 實(shí)施像這樣使用熱處理爐的熱處理前，為了避免微粒或雜質(zhì)等導(dǎo)致熱處理爐的污染，需要 進(jìn)行被稱為RCA清洗的濕式清洗。
[0020] 根據(jù)專利文獻(xiàn)3的記載，已知?jiǎng)倓冸x后的貼合晶圓的平臺(tái)部附著有硅薄片等的微 粒，為了有效地去除該微粒，在磊晶成長前的濕式清洗中，在清洗槽施加微粒去除效果高的 超聲波來進(jìn)行清洗。由此，可有效地去除硅薄片等的微粒來源，不對(duì)后續(xù)工序造成不良影響 而可進(jìn)行制造工序。
[0021] 然而，發(fā)明人等經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，若施加超聲波進(jìn)行清洗，雖可去除剛剝離后的原本附 著的如硅薄片的尺寸較大的微粒(90nm以上），另一方面，會(huì)從殘留有離子注入損傷的剝離 面新產(chǎn)生尺寸較小的微粒(65nm左右）。
[0022] -般來說，當(dāng)清洗槽的清洗液中的微粒等級(jí)超過預(yù)先設(shè)定的管理值，或者進(jìn)行特 定量的處理后，會(huì)進(jìn)行槽清洗。槽清洗是在清洗槽內(nèi)使純水溢流來進(jìn)行。
[0023]然而，發(fā)明人等經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，65nm左右的微粒難以通過溢流從清洗槽排除，一旦被 污染則難以減少，使槽清洗所需時(shí)間極度增加，結(jié)果發(fā)生使清洗線的生產(chǎn)性降低的問題。 [0024]另外，在剝離熱處理后進(jìn)行的犧牲氧化處理或經(jīng)由氣相蝕刻的剝離面的平坦化處 理前所進(jìn)行的清洗中，也將發(fā)生同樣的問題。
[0025]本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于，提供一種貼合晶圓的制造方法，在 殘留離子注入的損傷的剝離面露出于表面的貼合晶圓的清洗工序中，通過不使剝離面產(chǎn)生 65nm左右的微粒，可實(shí)現(xiàn)利用檢測(cè)并管理65nm以上的微粒的清洗線的清洗。
[0026](二)技術(shù)方案
[0027]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種貼合晶圓的制造方法，該制造方法具有下述 工序:將氫離子、稀有氣體離子中的至少一種氣體離子離子注入接合晶圓的表面來形成離 子注入層的工序;將所述接合晶圓的離子注入后的表面與基底晶圓的表面直接或隔著絕緣 膜貼合的工序；以所述離子注入層作為剝離面，將所述接合晶圓的一部分剝離來制作在所 述基底晶圓上具有薄膜的貼合晶圓的工序;實(shí)施所述薄膜的減厚加工的工序;所述貼合晶 圓的制造方法的特征在于，實(shí)施所述薄膜的減厚加工的工序包含通過犧牲氧化處理或氣相 蝕刻來實(shí)施所述薄膜的減厚加工的階段，并且，在將要實(shí)施所述薄膜的減厚加工的工序前， 具有清洗所述貼合晶圓的第一清洗工序，該貼合晶圓的所述剝離面露出于表面，所述第一 清洗工序包含將所述貼合晶圓依序浸漬于多個(gè)清洗槽中來實(shí)施清洗的進(jìn)行濕式清洗的階 段，并且，在該濕式清洗的全部的清洗槽，均在不施加超聲波的情況下來實(shí)施清洗。
[0028] 這樣，在貼合晶圓的清洗工序中，該貼合晶圓的露出于表面的剝離面殘留有離子 注入所造成的損傷，在將要實(shí)施減厚加工的工序前的清洗，在全部的清洗槽均在不施加超 聲波的情況下來實(shí)施清洗，由此，能不會(huì)使65nm左右的微粒從剝離面發(fā)生，可實(shí)現(xiàn)依據(jù)檢測(cè) 65nm以上的微粒并加以管理的清洗線來實(shí)施的清洗。另外，然后，若不排入其他工序而通過 犧牲氧化處理或氣相蝕刻所進(jìn)行的薄膜減厚加工來實(shí)施薄膜的平坦化，則可去除65nm左右 的微粒產(chǎn)生來源也就是剝離面的損傷殘留部，故能夠抑制在后續(xù)工序中發(fā)生微粒。
[0029] 此時(shí)，在所述第一清洗工序前，可具有第二清洗工序，該第二清洗工序?qū)嵤┦┘映?聲波的濕式清洗。
[0030] 這樣，在實(shí)施不施加超聲波的濕式清洗的第一清洗工序前，插入實(shí)施施加了超聲 波的濕式清洗的第二清洗工序，由此，能夠抑制90nm以上的尺寸較大的微粒去除不充分的 情況，該微粒是附著于剛剝離后的貼合晶圓的平臺(tái)部上的硅薄片等。
[0031] 另外，在所述第一清洗工序前，可具有第三清洗工序，該第三清洗工序利用物理性 作用來實(shí)施清洗。
[0032] 如此，在實(shí)施不施加超聲波的濕式清洗的第一清洗工序前，插入利用物理性作用 來實(shí)施清洗的第三清洗工序，由此，能夠抑制90nm以上的尺寸較大的微粒去除不充分的情 況，該微粒是附著于剛剝離后的貼合晶圓的平臺(tái)部上的硅薄片等。
[0033] 此時(shí)，可使用單晶硅晶圓來作為所述接合晶圓及所述基底晶圓，并可使用硅氧化 膜來作為所述