CN101093791A - 粘结的晶片的制造方法 - Google Patents
粘结的晶片的制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101093791A CN101093791A CNA2007101288073A CN200710128807A CN101093791A CN 101093791 A CN101093791 A CN 101093791A CN A2007101288073 A CNA2007101288073 A CN A2007101288073A CN 200710128807 A CN200710128807 A CN 200710128807A CN 101093791 A CN101093791 A CN 101093791A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wafer
- active layer
- layer
- bonding
- ion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 76
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims abstract description 187
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 47
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 25
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 48
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 48
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 30
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 26
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 5
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- -1 nitrogen ions Chemical class 0.000 abstract description 21
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 28
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 21
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 15
- RPAJSBKBKSSMLJ-DFWYDOINSA-N (2s)-2-aminopentanedioic acid;hydrochloride Chemical compound Cl.OC(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O RPAJSBKBKSSMLJ-DFWYDOINSA-N 0.000 description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 13
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 13
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 230000008676 import Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N dichlorosilane Chemical compound Cl[SiH2]Cl MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
- H01L21/26506—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
- H01L21/26506—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors
- H01L21/26533—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors of electrically inactive species in silicon to make buried insulating layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
- H01L21/7624—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
- H01L21/76251—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques
- H01L21/76254—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques with separation/delamination along an ion implanted layer, e.g. Smart-cut, Unibond
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Element Separation (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
一种制造粘结的晶片的方法，通过将用于有源层和支撑层的两个硅晶片彼此粘结，然后将用于有源层的晶片减薄来进行，其中，在粘结前向用于有源层的晶片表面注入氮离子，以在用于有源层的晶片内部形成氮化物层。
Description
发明背景
1.技术领域
[0001]本发明涉及一种粘结的晶片的制造方法，尤其是通过在用于有源层的晶片表面上或其内部形成氮化物层(Si3N4层)，有效地防止了粘结和减薄后的空隙和气泡的发生几率，以提高用于有源层的晶片的硬度。
2.背景技术
[0002]作为通常的粘结的晶片的制造方法，公知的一种是将具有氧化物膜(绝缘膜)的硅晶片粘结到另一硅晶片上，被粘结的硅晶片经过研磨和抛光形成SOI层(研磨-抛光法)，一种是将氢、惰性气体等的离子注入到用于SOI层的硅晶片(用于有源层的晶片)的内部形成离子注入层，并粘结到用于支撑层的硅晶片上，接着通过热处理在离子注入层处剥离，形成SOI层(智能切割法)。
[0003]特别地，智能切割法的优点是经过粘结后剥离的晶片部分可以作为晶片循环使用，这与传统的粘结方法不同。通过这种循环可以在粘结的晶片中多次应用一片晶片(用于有源层的晶片)，大幅度减小了材料费用，并且用智能切割法得到的晶片具有良好的膜厚均匀性，因此智能切割法作为一种具有发展前景的制造方法而著称。
[0004]并且，一种已知的方法是粘结用于有源层的晶片和用于支撑层的晶片，而不在这些晶片的表面上形成作为绝缘膜的氧化物膜，研磨和抛光用于有源层的晶片形成有源层(直接粘结法)。该直接粘结的晶片具有这样的特征，即对于传统无粘结的整体晶片适用的设计方法仍然可以用在直接粘结的晶片上，并且直接粘结的晶片适用于高生能和低功耗的应用。
[0005]当用传统方法制得粘结的晶片时，在粘结界面处会产生如空隙和气泡等缺陷。这些缺陷产生的原因，是界面处存在的粒子或有机物质、在薄膜减薄的工艺中在粘结界面处剥离、注入到晶片内部用于剥离的氢或惰性气体离子的气化，等等。
[0006]公知地，随着两个硅晶片之间的绝缘膜厚度的减小，空隙和气泡频繁地产生。这给具有薄的绝缘层或没有绝缘层的粘结的晶片的生产带来一个严重的问题。也就是说，应当注意到，当绝缘膜具有一定厚度时，由剥离热处理产生的气体被捕获到埋置的氧化膜(绝缘层)中，而当绝缘层变得越薄，被俘获的气体量减少，剥离热处理中产生的一部分气体未被俘获，产生了空隙和气泡。
[0007]作为解决此问题的对策之一，JP-A-2004-259970提出了一种方法，在减薄前，根据绝缘层的厚度调整有源层的厚度，来抑制空隙和气泡的产生，提高有源层的硬度，具体地，当绝缘层的厚度减薄时，在薄膜减薄之前，增加有源层的厚度。然而，在SOI层的减薄过程中，为提高硬度而在制造的中间步骤加厚有源层的方法具有这样的缺点，即它使后续的减薄更加复杂，并可能使性能变差。
发明内容
[0008]如上所述，本发明目的在于提出了一种制造粘结的晶片的新方法，通过在薄膜减薄前为有源层提供一种新的硬度增强的方法，来取代薄膜增厚，即使绝缘层薄也不需要在薄膜减薄前增厚有源层，这种方法有效地抑制了空隙和气泡的产生。
[0009]为了达到以上目标，本发明人做了各种研究，发现在硅晶片中形成氮化物层可以提高其硬度，因此，通过在有源层中形成合适的氮化物层，即使有源层薄，也可以取得等同于薄膜增厚的硬度，于是完成了本发明。
[0010]本发明构成如下：
1.一种制造粘结的晶片的方法，通过将用于有源层和支撑层的两个硅晶片彼此粘结，然后将用于有源层的晶片减薄来进行，其中，在粘结前向用于有源层的晶片表面注入氮离子，以在用于有源层的晶片内部形成氮化物层。
[0011]2.一种制造粘结的晶片的方法，通过将用于有源层和支撑层的两个硅晶片彼此粘结，然后将用于有源层的晶片减薄来进行，其中，在粘结前对用于有源层的晶片进行热氮化处理，以在用于有源层的晶片表面上形成氮化物层。
[0012]3.根据权利要求1或2所述的制造粘结的晶片的方法，其中，氮化物层的厚度为5-200nm。
[0013]4.根据权利要求1或2所述的制造粘结的晶片的方法，其中，减薄是对与粘结面相对的用于有源层的晶片的面进行研磨和抛光。
[0014]5.根据权利要求1或2所述的制造粘结的晶片的方法，其中，减薄是在氢或惰性气体离子的离子注入层边界处发生的剥离处理，所述离子注入层是预先在用于有源层的晶片上形成的。
[0015]6.根据权利要求1或2所述的制造粘结的晶片的方法，其中，在用于有源层的晶片和用于支撑层的晶片中的至少一个的表面上具有氧化物膜。
[0016]7.根据权利要求6所述的制造粘结的晶片的方法，其中，在用于有源层的晶片和用于支撑层的晶片中的至少一个的表面上形成的氧化物膜的总厚度不超过50nm。
[0017]8.根据权利要求1或2所述的制造粘结的晶片的方法，其中，在用于有源层的晶片和用于支撑层的晶片的任何表面上均不存在作为绝缘膜的氧化物膜。
[0018]9.根据权利要求1或2所述的制造粘结的晶片的方法，其中，粘结工艺是等离子体粘结工艺。
[0019]根据本发明，有源层的硬度可以被有效地提高，因此即使绝缘层薄，也不需要在减薄之前加厚有源层，于是后续的减薄容易进行而且不会引起性能变差。
附图说明
[0020]图1是用智能切割法制造粘结的晶片的步骤流程图；
图2是示出通过离子注入形成氮化物层的实施例概略图；
图3是示出通过热氮化处理形成氮化物层的实施例概略图；
图4是示出另一通过热氮化处理形成氮化物层的实施例概略图。
具体实施方式
[0021]下面将具体描述本发明。图1中示出了将智能切割法作为粘结的晶片的典型制造方法实施例的制造粘结的晶片的步骤。
[0022]预先准备好用于有源层的晶片1和用于支撑层的晶片2之后，首先通过热氧化处理用于有源层的晶片1的至少一面，在其上形成绝缘膜3(氧化硅膜)(图1(a))，轻元素如氢、氦等的离子被注入到用于有源层的晶片1中的预定深度，以形成离子注入层4(图1(b))，之后将用于有源层的晶片1粘结到用于支撑层的晶片2(图1(c))，接着，通过热处理(通常在约400-600℃)在离子注入层4处发生剥离，分离成SOI衬底5和剩余物6(图1(d))。分离的剩余物6作为用于有源层的晶片被循环利用，同时，对SOI衬底5进行，例如，抛光步骤，其中有源层7被减薄而得到最终产品。
[0023]在本发明中，为了增加用于有源层的晶片的硬度(强度)，在有源层(SOI层)中形成了氮化物层。此时，如果用于有源层的晶片的表面存在氧化物膜，则在用于有源层的晶片中的氧化物膜的紧下方形成氮化物层，如果用于有源层的晶片不存在氧化物膜，则在紧靠近用于有源层的晶片表面处形成氮化物层。
[0024]例如，在使用通过离子注入导入氮离子的方法时，当用于有源层的晶片中存在氧化物膜时，如图2所示，导入氮离子使注入氮离子浓度的峰值位于用于有源层的晶片1中的氧化物膜3下方的任何位置，并且比用于剥离的氢离子或类似物的离子注入层4的位置浅，由此形成氮化物层8。另一方面，当用于有源层的晶片中不存在氧化物膜时，通过导入氮离子而形成氮化物层，使注入的氮离子浓度的峰值位于用于有源层的晶片表面下方任何位置，并且比用于剥离的氢离子或类似物的离子注入层4的位置浅。
[0025]当通过上述离子注入工艺形成氮化物层时，氮化物层的厚度优选是约5-200nm。当氮化物层的厚度小于5nm时，硬度的增强不能达到满意的效果，当氮化物层的厚度大于200nm，经过后续的减薄处理后，无法得到非氮化物的有源层。并且，氮化物层的形成位置可以是任何位置，不论是否存在氧化物膜，只要它比用于剥离的离子注入层的位置浅，并优选位于氧化物膜紧下方。
[0026]为了形成上述的氮化物层，调整氮离子的注入条件在下述范围。
加速能量：1-80keV
注入剂量：1.0×1015-1.0×1017/cm2
更优选，加速能量为3keV，注入剂量为2.0×1015/cm2，这样，在用于有源层的晶片的表面附近形成厚度为约10nm的氮化物层。
[0027]在使用通过热氮化处理形成氮化物层的方法时，当用于有源层的晶片需要氧化物膜时，首先在用于有源层的晶片1的表面上形成氮化物层9，如图3(a)所示，接着通过热氧化、化学汽相淀积等工艺在氮化物层的表面上形成氧化物膜10，如图3(b)所示。这样在氧化物膜10的紧下方形成氮化物层9。
[0028]可选择地，如图4(a)，在用于支撑层的晶片2的表面上形成氧化物膜10，同时，在用于有源层的晶片表面上形成氮化物层9，之后可以将这些晶片彼此粘结。
[0029]另一方面，当用于有源层的晶片不需要氧化物膜时，将用于有源层的晶片表面进行热氮化处理，形成具有需要厚度的氮化物层即可。
[0030]在这种情况下，氮化物层的厚度优选为约5-200nm。
[0031]为了形成这种氮化物层，热氮化处理的条件最好如下。
处理气氛：二氯甲硅烷+氨气
处理温度：750-800℃
处理时间：10-20分钟
[0032]在本发明中，如果要形成氧化物膜，要对用于有源层的晶片和用于支撑层的晶片中的至少一个进行热氧化处理。此时，氧化物膜的厚度最好总共不超过150nm。
[0033]在本发明中，粘结方法不受特别地限制，任何传统的公知的常压粘结方法、减压粘结方法及其它方法可以根据情况选用，但是最好用等离子体粘结方法。
[0034]实施例1
在准备两个直径为300mm的晶片之后，通过热氧化处理在用于有源层的晶片的表面上形成厚度为50nm的氧化物膜。在加速能量为23keV并且注入剂量为2.0×1015/cm2的条件下，向用于有源层的晶片的具有氧化物膜的表面注入氮离子，以便氮离子的浓度在距晶片表面60nm深度处达到峰值，形成厚度为10nm的氮化物层。
[0035]接着，在加速能量为40keV并且注入剂量为5.0×1016/cm2的条件下，注入氢离子，氢离子的浓度在距具有氧化物膜的晶片表面400nm深度处达到峰值，以形成剥离层。
[0036]之后，用常规的粘结方法(常压粘结方法)将用于有源层的晶片与另一用于支撑层的硅晶片进行粘结，进行500℃的热处理以在剥离层(离子注入层)处发生剥离。剥离后，通过表面检测检查得到的SOI衬底中产生的空隙和气泡。
[0037]实施例2
在准备两个直径为300mm的晶片之后，通过热氧化处理在用于有源层的晶片的表面上形成厚度为50nm的氧化物膜。在加速能量为80keV并且注入剂量为2.0×1015/cm2的条件下，向用于有源层的晶片的具有氧化物膜的表面注入氮离子，以便氮离子的浓度在距晶片表面200nm深度处达到峰值，形成了厚度为10nm的氮化物层。
[0038]接着，在加速能量为40keV并且注入剂量为5.0×1016/cm2的条件下，注入氢离子，氢离子的浓度在距具有氧化物膜的晶片表面400nm深度处达到峰值，以形成剥离层。
[0039]之后，用常规的粘结方法(常压粘结方法)将用于有源层的晶片与另一用于支撑层的硅晶片进行粘结，进行500℃的热处理以在剥离层(离子注入层)处发生剥离。剥离后，通过表面检测检查得到的SOI衬底中产生的空隙和气泡。
[0040]实施例3
在准备两个直径为300mm的晶片之后，通过热氮化处理在用于有源层的晶片的表面上形成厚度为10nm的氮化物层。然后，用化学汽相淀积工艺在具有氮化物层的用于有源层的晶片表面上形成厚度为50nm的氧化物膜。这样，用于有源层的晶片在氧化物膜的紧下方形成厚度为10nm的氮化物层。
[0041]接着，在加速能量为40keV并且注入剂量为5.0×1016/cm2的条件下，注入氢离子，以便氢离子的浓度在距用于有源层的晶片表面400nm深度处达到峰值，以形成剥离层。
[0042]之后，用常规的粘结方法(常压粘结方法)将用于有源层的晶片与另一用于支撑层的硅晶片进行粘结，进行500℃的热处理以在剥离层(离子注入层)处发生剥离。剥离后，通过表面检测检查得到的SOI衬底中产生的空隙和气泡。
[0043]实施例4
在准备两个直径为300mm的晶片之后，在加速能量为3keV并且注入剂量为2.0×1015/cm2的条件下，向用于有源层的晶片表面注入氮离子，以便氮离子的浓度在距晶片表面10nm深度处达到峰值，形成了厚度为10mn的氮化物层。
[0044]接着，在加速能量为40keV并且注入剂量为5.0×1016/cm2的条件下，注入氢离子，以便氢离子的浓度在距用于有源层的晶片表面400nm深度处达到峰值，以形成剥离层。
[0045]之后，用常规的粘结方法(常压粘结方法)将用于有源层的晶片与另一用于支撑层的硅晶片进行粘结，进行500℃的热处理以在剥离层(离子注入层)处发生剥离。剥离后，通过表面检测检查得到的SOI衬底中产生的空隙和气泡。
[0046]实施例5
在准备两个直径为300mm的晶片之后，在加速能量为80keV并且注入剂量为2.0×1015/cm2条件下，向用于有源层的晶片表面注入氮离子，以便氮离子的浓度在距晶片表面200nm深度处达到峰值，形成了厚度为10nm的氮化物层。
[0047]接着，在加速能量为40keV并且注入剂量为5.0×1016/cm2的条件下，注入氢离子，以便氢离子的浓度在距用于有源层的晶片表面400nm深度处达到峰值，以形成剥离层。
[0048]之后，用常规的粘结方法(常压粘结方法)将用于有源层的晶片与另一用于支撑层的硅晶片进行粘结，进行500℃的热处理以在剥离层(离子注入层)处发生剥离。剥离后，通过表面检测检查得到的SOI衬底中产生的空隙和气泡。
[0049]实施例6
在准备两个直径为300mm的晶片之后，通过热氮化处理在用于有源层的晶片的表面上形成厚度为10nm的氮化物层。
[0050]接着，在加速能量为40keV并且注入剂量为5.0×1016/cm2的条件下，注入氢离子，以便氢离子的浓度在距用于有源层的晶片表面400nm深度处达到峰值，以形成剥离层。
[0051]之后，用常规的粘结方法(常压粘结方法)将用于有源层的晶片与另一用于支撑层的硅晶片进行粘结，进行500℃的热处理以在剥离层(离子注入层)处发生剥离。剥离后，通过表面检测检查得到的SOI衬底中产生的空隙和气泡。
[0052]实施例7
在准备两个直径为300mm的晶片之后，在加速能量为3keV并且注入剂量为2.0×1015/cm2的条件下，向用于有源层的晶片表面注入氮离子，氮离子的浓度在距晶片表面10nm深度处达到峰值，形成了厚度为10nm的氮化物层。
[0053]接着，在加速能量为40keV并且注入剂量为5.0×1016/cm2的条件下，注入氢离子，以便氢离子的浓度在距用于有源层的晶片表面400nm深度处达到峰值，以形成剥离层。
[0054]之后，用等离子体粘结方法将用于有源层的晶片与另一用于支撑层的硅晶片进行粘结，进行500℃的热处理以在剥离层(离子注入层)处发生剥离。剥离后，通过表面检测检查得到的SOI衬底中产生的空隙和气泡。
[0055]实施例8
在准备两个直径为300mm的晶片之后，在加速能量为80keV并且注入剂量为1.0×1015/cm2的条件下，向用于有源层的晶片表面注入氮离子，以便氮离子的浓度在距晶片表面200nm深度处达到峰值，形成了厚度为10nm的氮化物层。
[0056]接着，在加速能量为40keV并且注入剂量为5.0×1016/cm2的条件下，注入氢离子，氢离子的浓度在距用于有源层的晶片表面400nm深度处达到峰值，以形成剥离层。
[0057]之后，用等离子体粘结方法将用于有源层的晶片与另一用于支撑层的硅晶片进行粘结，进行500℃的热处理以在剥离层(离子注入层)处发生剥离。剥离后，通过表面检测检查得到的SOI衬底中产生的空隙和气泡。
[0058]实施例9
在准备两个直径为300mm的晶片之后，通过热氮化处理在用于有源层的晶片的表面上形成厚度为10nm的氮化物层。
[0059]接着，在加速能量为40keV并且注入剂量为5.0×1016/cm2的条件下，注入氢离子，以便氢离子的浓度在距用于有源层的晶片表面400nm深度处达到峰值，以形成剥离层。
[0060]之后，用等离子体粘结方法将用于有源层的晶片与另一用于支撑层的硅晶片进行粘结，进行500℃的热处理以在剥离层(离子注入层)处发生剥离。剥离后，通过表面检测检查得到的SOI衬底中产生的空隙和气泡。
[0061]比较实施例1
在准备两个直径为300mm的晶片之后，通过热氧化处理在用于有源层的晶片的表面上形成厚度为150nm的氧化物膜。
[0062]接着，在加速能量为40keV并且注入剂量为5.0×1016/cm2的条件下，注入氢离子，氢离子的浓度在距具有氧化物膜的晶片表面400nm深度处达到峰值，以形成剥离层。
[0063]之后，用常规的粘结方法(常压粘结方法)将用于有源层的晶片与另一用于支撑层的硅晶片进行粘结，进行500℃的热处理以在剥离层(离子注入层)处发生剥离。剥离后，通过表面检测检查得到的SOI衬底中产生的空隙和气泡。
[0064]比较实施例2
在准备两个直径为300mm的晶片之后，通过热氧化处理在用于有源层的晶片的表面上形成厚度为50nm的氧化物膜。
[0065]接着，在加速能量为40keV并且注入剂量为5.0×1016/cm2的条件下，注入氢离子，氢离子的浓度在距具有氧化物膜的晶片表面400nm深度处达到峰值，以形成剥离层。
[0066]之后，用常规的粘结方法(常压粘结方法)将用于有源层的晶片与另一用于支撑层的硅晶片进行粘结，进行500℃的热处理以在剥离层(离子注入层)处发生剥离。剥离后，通过表面检测检查得到的SOI衬底中产生的空隙和气泡。
[0067]比较实施例3
在准备两个直径为300mm的晶片之后，在加速能量为40keV并且注入剂量为5.0×1016/cm2的条件下，注入氢离子，以便氢离子的浓度在距具有氧化物膜的晶片表面400nm深度处达到峰值，以形成剥离层。
[0068]之后，用常规的粘结方法(常压粘结方法)将用于有源层的晶片与另一用于支撑层的硅晶片进行粘结，进行500℃的热处理以在剥离层(离子注入层)处发生剥离。剥离后，通过表面检测检查得到的SOI衬底中产生的空隙和气泡。
[0069]比较实施例4
在准备两个直径为300mm的晶片之后，在加速能量为40keV并且注入剂量为5.0×1016/cm2的条件下，注入氢离子，以便氢离子的浓度在距具有氧化物膜的晶片表面400nm深度处达到峰值，以形成剥离层。
[0070]之后，用等离子体粘结方法将用于有源层的晶片与另一用于支撑层的硅晶片进行粘结，进行500℃的热处理以在剥离层(离子注入层)处发生剥离。剥离后，通过表面检测检查得到的SOI衬底中产生的空隙和气泡。
[0071]对实施例1-9和比较实施例1-4的空隙和气泡的检测结果如表1所示。此外，表中的数据是每个例子中100个样本的平均值。并且，评价是建立在如下基础上的相对值，所述基础是具有厚度为150nm的氧化物膜的比较实施例1的无缺陷比例是1.0。
[0072]
表1
| 氧化膜的厚度(粘结方法) | 无缺陷比例(相对于比较实施例1) | ||||
| 未形或氮化物层 | 通过氮离子注入形成氮化物层 | 通过热氮化处理形成氮化物层 | |||
| 注入深度：10nm | 注入深度：60nm | 注入深度：200nm | |||
| 150nm(常压粘结法) | 1.00(比较实施例1) | - | - | - | - |
| 50nm(常压粘结法) | 0.50(比较实施例2) | - | 0.95(实施例1) | 0.92(实施例2) | 0.89(实施例3) |
| 0nm(常压粘结法) | 0.21(比较实施例3) | 0.84(实施例4) | - | 0.87(实施例5) | 0.79(实施例6) |
| 0nm(等离子体粘结法) | 0.75(比较实施例4) | 0.93(实施例7) | - | 0.92(实施例8) | 0.90(实施例9) |
[0073]从表1可以看出，当氧化物膜的厚度从150nm减小到50nm时，传统工艺中的无缺陷比例是0.5，当不形成氧化物膜时，该值为0.21或下降为约1/5，然而根据本发明，即使氧化物膜的厚度减薄，空隙和气泡的发生几率也可大幅度降低，而不需要在制造的中间过程进行有源层的加厚，因此无缺陷比例有了相当大地提高。
Claims (9)
1、一种制造粘结的晶片的方法，通过将用于有源层和支撑层的两个硅晶片彼此粘结，然后将用于有源层的晶片减薄来进行，其中，在粘结前向用于有源层的晶片表面注入氮离子，以在用于有源层的晶片内部形成氮化物层。
2、一种制造粘结的晶片的方法，通过将用于有源层和支撑层的两个硅晶片彼此粘结，然后将用于有源层的晶片减薄来进行，其中，在粘结前对用于有源层的晶片进行热氮化处理，以在用于有源层的晶片表面上形成氮化物层。
3、根据权利要求1或2所述的制造粘结的晶片的方法，其中，氮化物层的厚度为5-200nm。
4、根据权利要求1或2所述的制造粘结的晶片的方法，其中，所述的减薄是对与粘结面相对的用于有源层的晶片的面进行研磨和抛光处理。
5、根据权利要求1或2所述的制造粘结的晶片的方法，其中，所述的减薄是在氢离子或惰性气体离子的离子注入层边界处发生的剥离处理，所述离子注入层是预先在用于有源层的晶片上形成的。
6、根据权利要求1或2所述的制造粘结的晶片的方法，其中，在用于有源层的晶片和用于支撑层的晶片中的至少一个的表面上具有氧化物膜。
7、根据权利要求6所述的制造粘结的晶片的方法，其中，在用于有源层的晶片和用于支撑层的晶片中的至少一个的表面上形成的氧化物膜的总厚度不超过50nm。
8、根据权利要求1或2所述的制造粘结的晶片的方法，其中，在用于有源层的晶片和用于支撑层的晶片的任何表面上均不存在作为绝缘膜的氧化物膜。
9、根据权利要求1或2所述的制造粘结的晶片的方法，其中，所述的粘结工艺是等离子体粘结工艺。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006174035A JP2008004821A (ja) | 2006-06-23 | 2006-06-23 | 貼り合わせウェーハの製造方法 |
| JP2006174035 | 2006-06-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101093791A true CN101093791A (zh) | 2007-12-26 |
| CN100585800C CN100585800C (zh) | 2010-01-27 |
Family
ID=38566819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200710128807A Active CN100585800C (zh) | 2006-06-23 | 2007-06-22 | 粘结的晶片的制造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20070298589A1 (zh) |
| EP (1) | EP1870930A3 (zh) |
| JP (1) | JP2008004821A (zh) |
| CN (1) | CN100585800C (zh) |
| SG (1) | SG138543A1 (zh) |
| TW (1) | TW200814161A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101728312B (zh) * | 2008-10-22 | 2014-04-09 | 株式会社半导体能源研究所 | Soi衬底及其制造方法 |
| CN102308382B (zh) * | 2009-02-10 | 2014-12-10 | 硅绝缘体技术有限公司 | 制造孔层的方法 |
| CN104471726A (zh) * | 2012-05-31 | 2015-03-25 | 康宁股份有限公司 | 氮化镓到硅的直接晶片粘结 |
| CN107161944A (zh) * | 2016-03-07 | 2017-09-15 | 索泰克公司 | 用于具有集成微机电系统的器件的结构 |
| CN110797329A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-02-14 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种三维堆叠方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7696058B2 (en) * | 2007-10-31 | 2010-04-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing SOI substrate |
| US20110180896A1 (en) * | 2010-01-25 | 2011-07-28 | International Business Machines Corporation | Method of producing bonded wafer structure with buried oxide/nitride layers |
| KR102340066B1 (ko) * | 2016-04-07 | 2021-12-15 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 박리 방법 및 플렉시블 디바이스의 제작 방법 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3542376B2 (ja) * | 1994-04-08 | 2004-07-14 | キヤノン株式会社 | 半導体基板の製造方法 |
| US6534380B1 (en) * | 1997-07-18 | 2003-03-18 | Denso Corporation | Semiconductor substrate and method of manufacturing the same |
| JP3697106B2 (ja) * | 1998-05-15 | 2005-09-21 | キヤノン株式会社 | 半導体基板の作製方法及び半導体薄膜の作製方法 |
| JP3762144B2 (ja) * | 1998-06-18 | 2006-04-05 | キヤノン株式会社 | Ｓｏｉ基板の作製方法 |
| US7183177B2 (en) * | 2000-08-11 | 2007-02-27 | Applied Materials, Inc. | Silicon-on-insulator wafer transfer method using surface activation plasma immersion ion implantation for wafer-to-wafer adhesion enhancement |
| US6583440B2 (en) * | 2000-11-30 | 2003-06-24 | Seiko Epson Corporation | Soi substrate, element substrate, semiconductor device, electro-optical apparatus, electronic equipment, method of manufacturing the soi substrate, method of manufacturing the element substrate, and method of manufacturing the electro-optical apparatus |
| US7094667B1 (en) * | 2000-12-28 | 2006-08-22 | Bower Robert W | Smooth thin film layers produced by low temperature hydrogen ion cut |
| US20020187619A1 (en) * | 2001-05-04 | 2002-12-12 | International Business Machines Corporation | Gettering process for bonded SOI wafers |
| DE10224160A1 (de) * | 2002-05-31 | 2003-12-18 | Advanced Micro Devices Inc | Eine Diffusionsbarrierenschicht in Halbleitersubstraten zur Reduzierung der Kupferkontamination von der Rückseite her |
| US7157119B2 (en) * | 2002-06-25 | 2007-01-02 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Method and compositions for applying multiple overlying organic pigmented decorations on ceramic substrates |
| JP2004259970A (ja) * | 2003-02-26 | 2004-09-16 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Ｓｏｉウエーハの製造方法及びｓｏｉウエーハ |
| US20050070070A1 (en) * | 2003-09-29 | 2005-03-31 | International Business Machines | Method of forming strained silicon on insulator |
| JP2005150686A (ja) * | 2003-10-22 | 2005-06-09 | Sharp Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| US20050247668A1 (en) * | 2004-05-06 | 2005-11-10 | Silicon Genesis Corporation | Method for smoothing a film of material using a ring structure |
| US7122442B2 (en) * | 2004-07-22 | 2006-10-17 | Texas Instruments Incorporated | Method and system for dopant containment |
| US7928317B2 (en) * | 2006-06-05 | 2011-04-19 | Translucent, Inc. | Thin film solar cell |
-
2006
- 2006-06-23 JP JP2006174035A patent/JP2008004821A/ja not_active Withdrawn
-
2007
- 2007-06-05 TW TW096120173A patent/TW200814161A/zh unknown
- 2007-06-05 EP EP07011061A patent/EP1870930A3/en not_active Ceased
- 2007-06-07 US US11/811,070 patent/US20070298589A1/en not_active Abandoned
- 2007-06-07 SG SG200704142-9A patent/SG138543A1/en unknown
- 2007-06-22 CN CN200710128807A patent/CN100585800C/zh active Active
-
2008
- 2008-09-22 US US12/235,443 patent/US20090023272A1/en not_active Abandoned
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101728312B (zh) * | 2008-10-22 | 2014-04-09 | 株式会社半导体能源研究所 | Soi衬底及其制造方法 |
| CN102308382B (zh) * | 2009-02-10 | 2014-12-10 | 硅绝缘体技术有限公司 | 制造孔层的方法 |
| CN104471726A (zh) * | 2012-05-31 | 2015-03-25 | 康宁股份有限公司 | 氮化镓到硅的直接晶片粘结 |
| CN107161944A (zh) * | 2016-03-07 | 2017-09-15 | 索泰克公司 | 用于具有集成微机电系统的器件的结构 |
| CN107161944B (zh) * | 2016-03-07 | 2021-11-09 | 索泰克公司 | 用于制备结构的方法 |
| CN110797329A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-02-14 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种三维堆叠方法 |
| CN110797329B (zh) * | 2019-10-15 | 2021-04-30 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种三维堆叠方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1870930A2 (en) | 2007-12-26 |
| US20070298589A1 (en) | 2007-12-27 |
| SG138543A1 (en) | 2008-01-28 |
| TW200814161A (en) | 2008-03-16 |
| JP2008004821A (ja) | 2008-01-10 |
| EP1870930A3 (en) | 2008-01-23 |
| US20090023272A1 (en) | 2009-01-22 |
| CN100585800C (zh) | 2010-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100585800C (zh) | 粘结的晶片的制造方法 | |
| CN100419960C (zh) | Soi晶片的制造方法 | |
| CN100576462C (zh) | 减小厚绝缘体层的粗糙度的方法 | |
| CN102792438B (zh) | 精加工绝缘体上半导体型衬底的方法 | |
| EP1780794B1 (en) | Method for manufacturing bonded wafer | |
| EP1710836A1 (en) | Method for manufacturing soi wafer | |
| KR20090031258A (ko) | 반도체 웨이퍼의 제작 방법 | |
| CN101312125B (zh) | 制备半导体衬底的方法 | |
| KR102173455B1 (ko) | 접합 soi웨이퍼의 제조방법 | |
| CN101836298A (zh) | 超薄单晶半导体tft及其制造工艺 | |
| CN101978467A (zh) | Soi晶片的制造方法 | |
| CN105140171A (zh) | 一种绝缘体上材料的制备方法 | |
| KR20160134661A (ko) | 접합웨이퍼의 제조방법 | |
| CN100539025C (zh) | 制备半导体衬底的方法 | |
| CN105283943B (zh) | 贴合晶圆的制造方法 | |
| US20100207236A1 (en) | Method for making a substrate of the semiconductor on insulator type with an integrated ground plane | |
| US10643884B2 (en) | Method for manufacturing a semiconductor structure with temporary direct bonding using a porous layer | |
| US9082819B2 (en) | Process for thinning the active silicon layer of a substrate of “silicon on insulator” (SOI) type | |
| CN104952783A (zh) | 浅沟槽隔离结构、其制作方法及包括其的半导体器件 | |
| EP2224469A2 (en) | Method for etching 3d structures in a semiconductor substrate, including surface preparation | |
| CN111788656B (zh) | 贴合晶圆的制造方法及贴合晶圆 | |
| CN105493232B (zh) | 贴合晶圆的制造方法 | |
| CN102623329B (zh) | 一种形成前金属介电质层的方法 | |
| CN102610512A (zh) | 一种形成前金属介电质层的方法 | |
| CN116403967A (zh) | 改善边缘气泡的键合方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |