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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen
eines Bondungswafers durch das sogenannte Wasserstoffionen-Delaminierungsverfahren
(ebenfalls Smart-Cut-Verfahren genannt), das das Zusammenbonden
eines Ionen implantierten Wafers an einen anderen Wafer, der als
ein Substrat dient, und dann das Delaminieren der Wafer beinhaltet,
wobei dieses Verfahren das Erzeugen von Fehlern in einem peripheren
Abschnitt des Wafers nach der Delaminierung reduzieren kann.
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Allgemeiner
Stand der Technik
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Als
ein Verfahren zum Herstellen eines SOI-(Silizium-auf-Isolator)Wafers
unter Verwendung des sogenannten Bondungsverfahrens gibt es eine Technik,
die das Zusammenbonden von zwei Siliziumwafern mittels eines Siliziumoxidfilm
beinhaltet, zum Beispiel ein Verfahren, das das Bilden eines Oxidfilms
auf zumindest einem solchen Wafer, das Aneinanderbonden der Wafer
ohne das Einfügen
von Fremdstoffen zwischen die zusammen zu bondenden Flächen und
dann deren Aussetzen einer Wärmebehandlung
bei einer Temperatur von 200–1200°C, um die
Bindungsstärke
zu verbessern, wie in der japanischen Patentveröffentlichung (Kokoku) Nr. 5-46086
offenbart, beinhaltet.
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Der
Bondungswafer, dessen Bindungsstärke durch
eine derartige Wärmebehandlung
verbessert wurde, kann nachfolgenden Schleif- und Poliervorgängen ausgesetzt
werden. Daher kann durch das Reduzieren der Dicke des Wafers, auf
dem Elemente gefertigt werden sollen (Bondwafer), auf eine gewünschte Dicke
durch Schleifen und Polieren eine SOI-Schicht zum Fertigen von Elementen
gebildet werden.
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Ein
wie oben beschrieben hergestellter SOI-Bondungswafer weist die Vorteile
erhöhter
Kristallinität
der SOI-Schicht und hoher Beständigkeit
der verdeckten Oxidschicht, die direkt unter der SOI-Schicht existiert,
auf. Da er jedoch durch die Reduzierung der Dicke durch Schleifen
und Polieren hergestellt wird, erfordert die Reduzierung der Dicke viel
Zeit und erzeugt Materialverschwendung. Zusätzlich liegt die erhaltbare
Einheitlichkeit der Dicke nur in einem Grad der Zieldicke von höchstens ±0.3 μm vor.
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Da
es ferner an den peripheren Abschnitten der zwei zusammenzubondenden
Wafer mit Hochglanz-Oberfläche
gibt, können
die Abschnitte nicht zusammengebondet werden und werden als nicht zusammengebondete
Abschnitte zurückgelassen. Wenn
die Reduzierung der Dicke unter Existenz derartiger nicht zusammengebondeter
Abschnitte durchgeführt
wird, können
während
dem Vorgang der Reduzierung der Dicke Fehler wie etwa die Delaminierung
der nicht zusammengebondeten Abschnitte verursacht werden. Diese
nicht zusammengebondeten Abschnitte müssen daher vorher entfernt
werden (siehe zum Beispiel die Veröffentlichung der japanischen
Offenlegungsschrift (Kokai) Nr. 3-250616).
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Währenddessen
sind in Verbindung mit der aktuellen Verwendung eines höheren Integrationsgrads
und einer höheren
Verarbeitungsgeschwindigkeit der Halbleitervorrichtungen eine weitere
Reduzierung der Dicke des dünnen
Films und eine Steigerung der Einheitlichkeit der Filmdicke für die Dicke der
SOI-Schicht erforderlich. Insbesondere sind eine als 0,1 ± 0,01 μm oder so
dargestellte Filmdicke und -einheitlichkeit erforderlich.
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Da
ein SOI-Wafer mit dünnem
Film mit einer solchen Filmdicke und Filmdickeneinheitlichkeit nicht von
einem Bondungswafer durch die herkömmliche Dickenreduzierungsverarbeitung
durch Schleifen und Polieren realisiert werden kann, wurde das Wasserstoffionen-Delaminierungsverfahren
genannte Verfahren als eine neuartige Technik zur Reduzierung der
Filmdicke, wie in der Veröffentlichung
der japanischen Offenlegungsschrift (Kokai) Nr. 5-211128 offenbart,
entwickelt.
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Dieses
Wasserstoffionen-Delaminierungsverfahren ist eine Technik zum Herstellen
eines SOI-Wafers, wobei ein Oxidfilm auf zumindest einem von zwei
Siliziumwafern gebildet ist, Wasserstoffionen oder Edelgasionen
werden in einen Wafer (auf den hiernach ebenfalls als Bondwafer
Bezug genommen wird) von dessen oberer Fläche implantiert, um eine Schicht
aus Mikroblasen (eingeschlossene Schicht) in diesem Siliziumwafer
zu bilden, dann wird die Ionen implantierte Fläche mit dem anderen Wafer (auf
den hiernach ebenfalls als Basiswafer Bezug genommen wird) mittels
der Oxidschicht zusammengebondet, danach wird der Bondwafer an der
Schicht aus Mikroblasen durch eine Wärmebehandlung (Delaminierungswärmebehandlung)
als eine Spaltungsebene (Delaminierungsebene) delaminiert, und der Basiswafer,
auf dem eine Siliziumschicht als ein dünner Film (SOI-Schicht) gebildet
ist, wird ferner einer Wärmebehandlung
(Bondungswärmebehandlung) ausgesetzt,
um die Zusammenbondung zu stärken, um
einen SOI-Wafer zu erhalten.
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Bei
diesem Wasserstoffionen-Delaminierungsverfahren ist es ebenfalls
möglich,
Siliziumwafer direkt ohne einen Oxidfilm nach der Ionenimplantierung
zusammenzubonden, und es kann nicht nur in einem Fall verwendet
werden, in dem Siliziumwafer zusammengebondet werden, sondern auch
in einem Fall, in dem ein Ionen implantierter Siliziumwafer an einen
Isolatorwafer mit einem unterschiedlichen thermalen Erweiterungskoeffizient
wie etwa denen von Quarz, Siliziumcarbid, Aluminiumoxid und so weiter
zusammengebondet wird.
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Durch
die Verwendung des Wasserstoffionen-Delaminierungsverfahrens kann
die delaminierte Ebene als eine gute Hochglanz-Oberfläche erhalten werden.
Daher kann, wenn zum Beispiel ein SOI-Wafer hergestellt wird, ein
SOI-Wafer mit einer extrem hohen Einheitlichkeit der SOI-Schicht
relativ leicht erhalten werden. Da der Bondwafer nach der Delaminierung
(hiernach ebenfalls delaminierter Wafer genannt) wiederverwertet
werden kann, genießt
das Verfahren zusätzlich
den Vorteil, dass das Material effektiv verwendet werden kann.
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Da
die nicht zusammengebondeten peripheren Abschnitte bei der Delaminierung
auf dem delaminierten Wafer gelassen werden, weist es ebenfalls den
Vorteil auf, dass ein derartiger Vorgang des Entfernens der nicht
zusammengebondeten Abschnitte der peripheren Abschnitte der Wafer
wie in der zuvor erwähnten
Veröffentlichung
der Offenlegungsschrift (Kokai) des japanischen Patents Nr. 3-250616
offenbart, unnötig
wird. Dies ist einer der wichtigen Vorteile des Wasserstoffionen-Delaminierungsverfahrens einschließlich der
erhältlichen
Einheitlichkeit der Filmdicke der SOI-Schicht und der Möglichkeit
des Wiederverwertens des Materials.
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Durch
das eigentliche Beobachten eines peripheren Abschnitts des durch
das Wasserstoffionen-Delaminierungsverfahren hergestellten SOI-Wafers
wird ersichtlich, dass sich das periphere Ende der SOI-Schicht in
einem inneren Bereich von ungefähr
1 mm von dem peripheren Ende des Basiswafers befindet. Dies ist,
da Abschnitte von ungefähr
1 mm von den peripheren Enden der zusammengebondeten zwei Wafer
nicht aufgrund des Polierdurchhangs der peripheren Abschnitte davon
zusammengebondet sind und daher delaminiert werden.
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Die
Breite der nicht zusammengebondeten Abschnitte von den peripheren
Enden hängt
von der Größe des Polierdurchhangs
ab, und es ist bekannt, dass sie gewöhnlicherweise ungefähr 1 mm
oder höchstens
ungefähr
2 mm ist, wenn ein gewöhnlicher Siliziumwafer
mit Hochglanz-Oberfläche
verwendet wird.
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Es
hat sich jedoch klar herausgestellt, dass, wenn ein SOI-Wafer wie
oben beschrieben durch das Wasserstoffionen-Delaminierungsverfahren
hergestellt, verschiedenen Vorgängen
wie etwa Wärmebehandlung,
Säubern
und Vorrichtungsherstellung ausgesetzt wird, Probleme auftreten
können,
einschließlich
der Erzeugung von Partikeln aus dem peripheren Abschnitt des Wafers,
der Erzeugung von Rissen in der SOI-Schicht und so weiter, obwohl die auftretende
Frequenz nicht so hoch ist. Da die Erzeugung derartiger Partikel,
Sprünge
und so weiter die Reduzierung des Ertrags oder die Verschlechterung
der Eigenschaften in dem Vorrichtungsherstellungsvorgang unter Verwendung
von SOI-Wafern verursachen kann, muss dies so weit wie möglich vermieden werden.
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Der
Grund für
die zuvor erwähnte
Erzeugung von Partikeln, Sprüngen
und so weiter wird wie folgt betrachtet. Das heißt, periphere Abschnitte eines Bondungswafers,
der durch das Wasserstoffionen-Delaminierungsverfahren
hergestellt wird, weisen keine nicht zusammengebondeten Abschnitte auf
und sie sind physisch zusammengebondet. Ihre Bindungsstärke ist
jedoch aufgrund des Durchhangs in den vor dem Zusammenbonden erzeugten
peripheren Abschnitte des Wafers im Vergleich zu den zentralen Abschnitten
der Wafer nicht notwendigerweise ausreichend. Es wird in Erwägung gezogen, dass
aus solchen peripheren Abschnitten der Wafer mit unzureichender
Bindungsstärke
während
der verschiedenen Wärmebehandlungsvorgänge, dem
Säuberungsvorgang,
dem Vorrichtungsherstellungsvorgang und so weiter nach der Delaminierung daher Partikel
erzeugt werden oder Sprünge
in der SOI-Schicht gebildet werden.
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Ein
derartiges Problem ist nicht auf durch Zusammenbonden der Siliziumwafer
mittels eines Oxidfilms gebildete SOI-Wafer begrenzt, sondern wird üblicherweise
bei allen durch das Wasserstoffionen-Delaminierungsverfahren hergestellten
Bondungswafern, zum Beispiel bei den zuvor erwähnten SOI-Wafern, die Isolatorwafer
wie etwa die aus Quarz, Siliziumcarbid, Aluminiumoxid und so weiter
als Basiswafer benutzen, oder Bondungswafern, die durch das direkte
Zusammenbonden von Siliziumwafern ohne einen Oxidfilm gebildet werden,
beobachtet.
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„Smart
cut: a new silicon on insulator material technology based on hydrogen
implantation and wafer bonding";
Japanese Journal of Applied Physics, Band 36, Nr. 3B, Teil 1, März 1997,
Seiten 1636–1641
von BRUEL, M et al. schlägt
vor, dass, wenn ein SOI-Wafer durch das Wasserstoffionen-Delaminierungsverfahren
hergestellt wird, in dem peripheren Abschnitt der SOI-Schicht ein
nicht zusammengebondeter Bereich auftritt.
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US 5,494,849 und
EP 0,444,942 offenbaren Verfahren
zum Herstellen eines Bondungswafers, wobei ein Vorrichtungswafer
(Bondwafer) durch Schleifen und Polieren dünner gemacht wird, und danach
wird der periphere Abschnitt durch das Maskieren mit Schleifen, Ätzen usw.
entfernt.
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EP 0,935,280 offenbart ein
SOI-Substrat und ein Verfahren zum Fertigen desselbigen, wobei direkt auf
einer SOI-Schicht eine photoresistente Schicht gebildet wird.
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JP 11026336 und PAJ Band
1999, Nr. 04, 30. April 1999 offenbaren ein laminiertes Halbleitersubstrat
und dessen Fertigungsverfahren.
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WO
00/45421 offenbart einen Apparat zum Ablatieren von Kantenmaterial
von einem Substrat.
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Offenbarung
der Erfindung
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Hinsichtlich
der oben genannten Probleme ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung,
wenn ein Bondungswafer durch das Wasserstoffionen-Delaminierungsverfahren
hergestellt wird, einen Bondungswafer frei von den Problemen der
Erzeugung von Partikeln aus dem peripheren Abschnitt des Wafers und
der Erzeugung von Sprüngen
in der SOI-Schicht und
so weiter herzustellen.
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Um
das zuvor genannte Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung
ein Verfahren zum Herstellen eines Bondungswafers durch das Wasserstoffionen-Delaminierungsverfahren
gemäß dem beiliegenden
Anspruch 1 bereit.
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Durch
das Entfernen eines peripheren Abschnitts mit unzureichender Bindungsstärke des
dünnen
Films, der nach dem Delaminierungsschritt in einem Verfahren zum
Herstellen eines Bondungswafers durch das Wasserstoffionen-Delaminierungsverfahren
wie oben beschrieben auf dem Basiswafer gebildet wurde, kann ein
gebondeter Wafer mit ausreichender Bindungsstärke über dem gesamten gebondeten
Bereich bereitgestellt werden, und folglich können die Probleme bei einem
Vorrichtungsherstellungsvorgang und dergleichen, welche die Erzeugung
von Partikeln aus dem peripheren Abschnitt des dünnen Films, die Erzeugung von
Sprüngen
in dem dünnen
Film und so weiter sind, verhindert werden.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ferner das zuvor erwähnte Verfahren
zum Herstellen eines gebondeten Wafers bereit, bei dem der dünne Film
zumindest eine SOI-Schicht aufweist.
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Schritt
(v) entfernt vorzugsweise den dünnen Film
für eine
Entfernung von nicht weniger als 1 mm und nicht mehr als 5 mm von
der Kante des Basiswafers.
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Wenn
der Wafer ein SOI-Bondungswafer ist, bei dem der auf dem Basiswafer
gebildete dünne Film
zumindest eine SOI-Schicht aufweist, wird ferner das Entfernen des
peripheren Abschnitts des dünnen
Films vorzugsweise durch das Entfernen von zumindest der SOI-Schicht
für eine
Region von 1–5 mm
von dem peripheren Ende des Basiswafers erzielt.
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Da
der Abschnitt, der mit Bezug auf den Basiswafer unzureichende Bindungsstärke in dem
dünnen
Film zeigt, normalerweise in einer solchen Region existiert, kann
der Abschnitt mit unzureichender Bindungsstärke sicher durch das gewaltsame
Entfernen des Abschnitts des peripheren Abschnitt des dünnen Films
entfernt werden, und folglich kann ein Bondungswafer, bei dem der
gesamte dünne
Film fest mit dem Basiswafer zusammengebondet ist, erhalten werden.
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Das
Entfernen des peripheren Abschnitts des dünnen Films wird durch das Ätzen des
Wafers erzielt, indem zumindest Abschnitte der oberen Fläche mit
Ausnahme des zu entfernenden peripheren Abschnitts maskiert werden.
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Durch
das Durchführen
des Ätzens
auf solch eine Weise wie oben beschrieben kann der periphere Abschnitt
des dünnen
Films leicht und sicher entfernt werden.
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Ferner
kann der periphere Abschnitt des dünnen Films durch das Zusammenhalten
einer Vielzahl von Wafern, die so gestapelt sind, dass zumindest
die zu entfernenden peripheren Abschnitte freigelegt sein sollten,
und das Ätzen
von diesen entfernt werden. Durch ein derartiges Verfahren können zahlreiche
Wafer gleichzeitig geätzt
werden, und somit kann der periphere Abschnitt des dünnen Films
effektiv entfernt werden.
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Ein
durch das zuvor erwähnte
Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung hergestellter Bondungswafer
ist frei von den Problemen der Erzeugung von Partikeln aus dem peripheren
Abschnitt des Wafers, der Erzeugung von Sprüngen in dem dünnen Film
und so weiter.
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Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung stellt ebenfalls den zuvor
erwähnten
Bondungswafer bereit, wobei der dünne Film eine SOI-Schicht aufweist
und zumindest die SOI-Schicht für
eine Region von 1–5
mm von dem peripheren Ende des Basiswafers entfernt wird.
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Ein
derartiger SOI-Bondungswafer, bei dem der periphere Abschnitt der
SOI-Schicht für
eine Region der Region von dem peripheren Ende des oben definierten
Basiswafers entfernt wird, weist eine Filmdicke und eine Filmdickeneinheitlichkeit
auf, die für aktuelle
Halbleitervorrichtungen mit hohem Integrationsgrad und hoher Verarbeitungsgeschwindigkeit geeignet
ist. Da die SOI-Schicht mit dem Basiswafer mit ausreichender Bindungsstärke über den
gesamten Wafer hinweg zusammengebondet ist, werden zudem die Probleme
der Erzeugung von Partikeln aus dem peripheren Abschnitt des Wafers
und die Erzeugung von Sprüngen
in der SOI-Schicht während des
Vorrichtungsherstellungsvorgangs und so weiter im Wesentlichen vermieden.
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Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung stellt einen gebondeten Wafer
her, der im Wesentlichen keine Partikel aus dem peripheren Abschnitt des dünnen Films
erzeugt und so weiter, oder während
dem nachfolgenden Säuberungsvorgang,
Vorrichtungsherstellungsvorgang oder dergleichen keine Sprünge in dem
dünnen
Film erzeugt. Daher hat es die Vorteile der merklichen Reduzierung
der Verringerung der Eigenschaften und Stärkung des Ertrags.
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Kurze Erklärung der
Zeichnungen
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1(a) bis (h) zeigen ein Flussbild eines beispielhaften
Vorgangs zum Herstellen eines SOI-Wafers durch das Wasserstoffionen-Delaminierungsverfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2 ist
eine schematische Ansicht, die ein beispielhaftes Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung zum Ätzen
eines peripheren Abschnitts von dünnem Film eines Wafers zeigt.
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Beste Art
zur Ausführung
der Erfindung
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die
beiliegenden Zeichnungen erläutert.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese begrenzt.
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1 zeigt
ein Flussbild eines beispielhaften Vorgangs zum Herstellen eines
SOI-Wafers, welcher ein Bondungswafer ist, durch eine Ausführungsform des
Wasserstoffionen-Delaminierungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Die
vorliegende Erfindung wird hiernach hauptsächlich für einen Fall erklärt, in dem
zwei der Siliziumwafer mittels eines Oxidfilms zusammengebondet
sind, um einen SOI-Wafer herzustellen.
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In
dem in 1 gezeigten Wasserstoffionen-Delaminierungsverfahren
werden zwei Siliziumwafer mit Hochglanz-Oberfläche zuerst in Schritt (a) vorbereitet.
Das heißt,
ein Basiswafer 1, der als ein Substrat dient, und ein Bondwafer 2,
der als eine SOI-Schicht dient, die Beschreibungen der Vorrichtungen
entsprechen, werden vorbereitet.
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Dann
wird in Schritt (b) zumindest einer der Wafer, in diesem Fall der
Bondwafer 2, thermaler Oxidation ausgesetzt, um einen Oxidfilm 3 zu
bilden, der eine Dicke von ungefähr
0,1–2,0 μm auf seiner
Fläche
aufweist.
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In
Schritt (c) werden zumindest entweder Wasserstoffionen oder Edelgasionen,
in diesem Fall Wasserstoffionen, in eine Fläche des Bondwafers 2, auf
dessen Fläche
der Oxidfilm gebildet wurde, implantiert, um parallel zu der Fläche in mittlerer
Durchdringungstiefe der Ionen eine Schicht aus Mikroblasen (eingeschlossene
Schicht) 4 zu bilden. Die Ionenimplantierungstemperatur
beträgt
vorzugsweise 25–450°C.
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Der
Schritt (d) ist ein Schritt des Auflagerns des Basiswafers 1 auf
der Wasserstoffionen implantierten Fläche des Wasserstoffionen implantierten Bondwafers 2 mittels
eines Oxidfilms und das Zusammenbonden von diesen. Durch das Kontaktieren der
Flächen
von zwei der Wafer miteinander in einer sauberen Atmosphäre bei einer
gewöhnlichen
Temperatur werden die Wafer aneinander festgeklebt, ohne einen Klebstoff
oder dergleichen zu verwenden.
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Der
nachfolgende Schritt (e) ist ein Delaminierungsschritt, bei dem
die Wafer an der eingeschlossenen Schicht 4 als eine Grenze
delaminiert wurden, um sie in einen delaminierten Wafer 5 und einen
SOI-Wafer 6, in dem eine SOI-Schicht 7 mittels des
Oxidfilms 3 auf dem Basiswafer 1 gebildet wurde, zu
trennen. Wenn die Wafer zum Beispiel bei einer Temperatur von ungefähr 500°C oder mehr
unter einer inerten Gasatmosphäre
einer Wärmebehandlung ausgesetzt
werden, werden die Wafer aufgrund der Neuanordnung der Kristalle
und der Aggregation von Blasen in den delaminierten Wafer 5 und
den SOI-Wafer 6 (SOI-Schicht 7 + Oxidfilm 3 +
Basiswafer 1) getrennt. Wie ebenfalls in 1 gezeigt,
wird in diesem Fall ein nicht zusammengebondeter Abschnitt 8 der
peripheren Abschnitte des Oxidfilms 3 und der SOI-Schicht 7 (eine
Region von ungefähr
1 mm, oder höchstens
2 mm, von dem peripheren Ende des Basiswafers 1) auf dem
delaminierten Wafer 5 zurückgelassen, und nur die mit
dem Basiswafer 1 zusammengebondeten Abschnitte verbleiben
auf dem Basiswafer 1 als ein dünner Film 9 (SOI-Schicht 7 +
Oxidfilm 3).
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Ein
peripherer Abschnitt des dünnen
Films 9, dessen Bindungsstärke mit dem Basiswafer 1 nicht ausreichend
ist, das heißt,
dem peripheren Abschnitt der SOI-Schicht 7 oder zusätzlich in
diesem Fall des Oxidfilms 3 wird nach dem Delaminierungsschritt
(e) entfernt. Da jedoch die Bindungsstärke des in dem Bondungsschritt
(d) und dem Delaminierungsschritt (e) erhaltenen Wafers wie sie
ist zur Verwendung in dem Vorrichtungsherstellungsvorgang schwach
ist, wird der SOI-Wafer 6 einer Wärmebehandlung bei einer hohen
Temperatur als eine Bondungswärmebehandlung
ausgesetzt, um vor der Entfernung eine ausreichende Bindungsstärke zu erhalten.
Diese Wärmebehandlung
wird zum Beispiel vorzugsweise bei 1050°C bis 1200°C 30 Minuten bis 2 Stunden lang
unter einer oxidierenden Gasatmosphäre durchgeführt. Es ist zum Verständnis der
vorliegenden Erfindung nützlich,
dass ein derartiger Bondungswärmebehandlungsschritt
(f) nach der später
beschriebenen Entfernung des peripheren Abschnitts des dünnen Films
durchgeführt
werden kann, oder durch das Erhöhen
der Wärmebehandlungstemperatur
des Delaminierungsschritts (e) ausgelassen werden kann.
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Nachdem
der Bondungswärmebehandlungsschritt
(f) wie oben beschrieben vorzeitig durchgeführt worden ist, wird der periphere
Abschnitt des dünnen
Films 9, dessen Bindungsstärke an den Basiswafer 1 unzureichend
ist, das heißt,
die peripheren Abschnitte der SOI-Schicht 7 oder zusätzlich zu
dem Oxidfilm 3 in diesem Fall, in Schritt (g) zum Entfernen des
peripheren Abschnitts des dünnen
Films entfernt. Der periphere Abschnitt unzureichender Bindungsstärke befindet
sich üblicherweise
in einer Region von 1–5
mm von dem peripheren Ende des Basiswafers 1 entfernt,
und eine derartige Region wird vorzugsweise entfernt. Wenn jedoch
eine unnötig große Region
entfernt wird, wird sich die Elementfertigungsregion der Fläche der
SOI-Schicht entsprechend verringern. Es wird daher eher bevorzugt, dass
die Bindungsstärke
des dünnen
Films 9 (SOI-Schicht 7 oder SOI-Schicht 7 +
Oxidfilm 3) und der Basiswafer 1 in dem Delaminierungsschritt
(e) oder dem Bondungswärmebehandlungsschritt
(f) so hoch wie möglich
für die
ganzen Wafer gefertigt werden sollten, so dass die in dem Entfernungsschritt
(g) des peripheren Abschnitts des dünnen Films zu entfernende Region
ein Bereich von 3 mm oder weniger von dem peripheren Ende des Basiswafers 1 sein sollte.
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Eine
Region von 1 mm oder weniger von dem peripheren Ende des Basiswafers
ist ein nicht zusammengebondeter Abschnitt 8 wie oben beschrieben.
Daher wird er üblicherweise
in dem Delaminierungsschritt (e) mit dem delaminierten Wafer 5 delaminiert.
Selbst wenn der dünne
Film nach dem Delaminierungsschritt (e) ebenfalls in dieser Region verbleibt,
kann er in dem Entfernungsschritt (g) des peripheren Abschnitts
des dünnen
Films gemäß der vorliegenden
Erfindung entfernt werden.
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Der
periphere Abschnitt des dünnen
Films wird durch Ätzen
des Wafers durch das Maskieren von zumindest Abschnitten der oberen
Fläche
mit Ausnahme des zu entfernenden peripheren Abschnitts wie in dem angehängten Anspruch
1 definiert entfernt. Wenn zum Beispiel nur die SOI-Schicht für eine Region
von 3 mm von dem peripheren Ende des Basiswafers in einem Verfahren,
das zum Verständnis
der vorliegenden Erfindung nützlich
ist, entfernt wird, wird ein Maskierungsband an die obere Fläche der
SOI-Schicht geklebt, so dass nur der zu entfernende periphere Abschnitt
freigelegt sein sollte, und der Wafer wird für eine vorbestimmte Zeit in
eine Säureätzlösung aus
gemischter Säure
(Mischung aus Fluorwasserstoffsäure
und Salpetersäure)
oder dergleichen, oder eine stark alkalische Ätzlösung wie etwa denen aus Kaliumhydroxid
und Natriumhydroxid, getaucht. Durch diese Behandlung wird der periphere
Abschnitt der SOI-Schicht, der nicht mit dem Maskierungsband abgedeckt
ist, geätzt
und entfernt.
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Wenn
der Oxidfilm ebenfalls entfernt werden sollte, kann der Oxidfilm
ferner durch Verwendung einer längeren
Eintauchzeit oder einer Ätzlösung, die starke
Säure enthält, die
eine starke Wirkung auf dem Oxidfilm als eine Hauptkomponente aufweist, entfernt
werden, da das Ätzen
des Oxidfilms im Vergleich zu der SOI-Schicht schwieriger ist.
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Bei
einem Verfahren, das zum Verständnis der
vorliegenden Erfindung nützlich
ist, kann das Maskierungsband aus jedem beliebigen Material bestehen,
solange es gegenüber
der Wirkung der zu verwendenden Ätzlösung resistent
ist. Insbesondere können
diejenigen, die aus Fluorkohlenwasserstoffharzen, Polyethylen und
so weiter bestehen, verwendet werden. Ferner kann bei einem Verfahren,
das zum Verständnis
der vorliegenden Erfindung nützlich ist,
mit Ausnahme des Maskierens mit einem Maskierungsband das Ätzen durch
das Bilden eines Beschichtungsfilms auf den zu maskierenden Abschnitten
mit Wachs mit hoher Korrosionsresistenz, anderen organischen Polymermaterialien
und dergleichen durchgeführt
werden. Nachdem das Ätzen
mit der Maskierung durchgeführt
ist, um einen peripheren Abschnitt der gewünschten Region wie oben beschrieben
zu entfernen, wird das Maskierungsband oder dergleichen, das zur
Maskierung verwendet wird, abgezogen.
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Anstatt
ein Maskierungsband zu verwenden, ist es ebenfalls möglich, die
obere Fläche
mit Photolack zu beschichten und sie Licht auszusetzen, um die obere
Fläche
mit Ausnahme des peripheren Abschnitts zu maskieren. Ein Oxidfilm
wird nach der Bondungswärmebehandlung
in einer oxidierenden Atmosphäre
mit Photolack beschichtet, um die obere Fläche mit Ausnahme des peripheren
Abschnitts zu maskieren, und der Oxidfilm des peripheren Abschnitts
wird mit Fluorwasserstoffsäure
entfernt. Durch diese Behandlung wird der Oxidfilm in dem mit dem
Photolack maskierten Abschnitt zurückgelassen, und es wird daher
möglich,
durch das Durchführen
der Alkaliätzung
unter Verwendung des Oxidfilms als eine Maskierung nur den peripheren
Abschnitt des dünnen
Films zu entfernen.
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Bei
einem Verfahren, das zum Verständnis der
vorliegenden Erfindung nützlich
ist, kann der periphere Abschnitt des dünnen Films ebenfalls durch das Ätzen einer
Vielzahl von Wafern, die gestapelt und zusammengehalten werden,
so dass zumindest die zu entfernenden peripheren Abschnitte freigelegt werden
sollten, entfernt werden, außerdem
wird das Ätzen
eines Wafers, von dem mit Ausnahme des peripheren Abschnitts zumindest
die obere Fläche
entfernt werden soll, wie oben beschrieben maskiert.
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Wie
in 2 gezeigt, werden zum Beispiel zwei SOI-Wafer 6,
die gestapelt sind, so dass ihre SOI-Schichten 7 einander
gegenüberliegen
sollten, als ein Satz vorbereitet, und eine Vielzahl derartiger Sätze werden
durch die Verwendung eines säulenförmigen Schablonensatzes
(in der Figur nicht gezeigt) an beiden Enden der gestapelten Wafersätze gestapelt
und in dem gestapelten Zustand Ätzen
ausgesetzt. In diesem Fall werden die Hauptflächen der SOI-Schichten 7 miteinander
in Kontakt gebracht und folglich maskiert, während die Seitenflächen (peripheren
Abschnitte) der Ätzlösung 10 ausgesetzt
werden. Daher werden die SOI-Schichten 7 sowie die Oxidfilme 3 von
den Seitenflächen
geätzt,
und gewünschte
Regionen können
entfernt werden.
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Bei
dem Ätzbetrieb
können
die ganzen Wafer in eine Ätzlösung getaucht
werden. Das Ätzen kann
jedoch sicher erzielt werden, indem nur die zu entfernenden peripheren
Abschnitte oder derartige Abschnitte und Nachbarabschnitte einer Ätzlösung ausgesetzt
werden. Daher können
zum Beispiel, wie in 2 gezeigt, die durch die Verwendung
einer säulenförmigen Schablone
gestapelten Wafer 6 gedreht werden, so dass nur die peripheren
Abschnitte der Wafer 6 durch Drehen der säulenförmigen Schablone
(in der Figur nicht gezeigt) immer in Kontakt mit der Ätzlösung 10 sein
sollten.
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Wenn
wie oben beschrieben gestapelte Wafer dem Ätzen ausgesetzt werden, können Abstandhalter
zwischen den Wafern platziert werden, und das zuvor erwähnte Verfahren
zum Maskieren von Abschnitten mit Ausnahme des zu entfernenden peripheren
Abschnitts durch Verwendung eines Maskierungsbands oder dergleichen
wird in Kombination verwendet, um das Ätzen durchzuführen. In
einem derartigen Fall werden die Hauptflächen der SOI-Schichten sicher
maskiert, und sie werden nicht mit Ätzlösung, die von den Lücken zwischen
den Wafern durchdringt, geätzt.
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Durch
Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens kann der Bereich des
peripheren Abschnitts, der nicht ausreichende Bindungsstärke zeigt,
für die
SOI-Schicht entfernt werden, und außerdem der Oxidfilm. Wenn der
Basiswafer jedoch ein Siliziumwafer ist, kann ein solcher Wafer
gleichzeitig geätzt
werden. Falls dies verhindert werden soll, können Abschnitte des Basiswafers,
die der Ätzlösung ausgesetzt
werden sollen, ebenfalls vorher mit dem zuvor erwähnten Maskierungsband,
Wachs oder dergleichen beschichtet werden und dann dem Ätzen ausgesetzt
werden. Wenn alternativ ein SOI-Wafer durch Verwendung eines Wafers,
auf dem vorher ein Oxidfilm für
die gesamte Fläche
gebildet wird, hergestellt wird, dient der Oxidfilm als eine Maske,
und folglich wird der Basiswafer am Geätztwerden gehindert. Bei der
in 1 gezeigten Bondungswärmebehandlung (f) kann jedoch
ein Oxidfilm ebenfalls auf einem Basiswafer gebildet werden, und
folglich ist es ebenfalls möglich,
diesen Oxidfilm für
den obigen Zweck zu verwenden.
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Was
einen SOI-Wafer betrifft, kann zumindest ein peripherer Abschnitt
der SOI-Schicht des dünnen
Films, der auf dem Basiswafer gebildet ist, durch das Durchführen von Ätzbehandlung
wie oben beschrieben entfernt werden. Ein auf solch eine Weise erhaltener
SOI-Wafer weist folglich keinen peripheren Abschnitt von nicht ausreichender
Bindungsstärke
auf und leidet folglich im Wesentlichen nicht unter den Problemen
der Erzeugung von Partikeln aufgrund der Delaminierung des dünnen Films
während
des nachfolgenden Säuberungsschritts
oder Vorrichtungsherstellungsschritts, der Erzeugung von Sprüngen in
der SOI-Schicht und so weiter. Daher wird die Verschlechterung von
Eigenschaften merkbar reduziert und der Ertrag verbessert.
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Bei
einem Verfahren, das zum Verständnis der
vorliegenden Erfindung nützlich
ist, kann der periphere Abschnitt des dünnen Films ebenfalls durch Polieren
von nur dem peripheren Abschnitt entfernt werden.
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Bei
den zuvor erwähnten
Ausführungsformen
wird das Verfahren der vorliegenden Erfindung für einen SOI-Wafer erklärt, der
zwei Siliziumwafer verwendet, bei denen eine SOI-Schicht auf einem
der Siliziumwafer (Basiswafer) mittels eines Oxidfilms gebildet
wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und
kann auf alle durch das Wasserstoffionen-Delaminierungsverfahren
hergestellten Bondungswafer angewendet werden.
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Wie
oben beschrieben, wird zum Beispiel bei einem SOI-Wafer, der aus
einem mit Ionen implantierten und mit einem Isolatorwafer (Basiswafer)
zusammengebondeten Siliziumwafer (Bondwafer) mit einem unterschiedlichen
thermalen Erweiterungskoeffizienten wie etwa dem von Quarz, Siliziumcarbid, Aluminiumoxid
und so weiter besteht, eine dünne
Siliziumschicht (SOI-Schicht) auf dem Isolatorwafer gebildet. In
einem solchen Wafer liegt nach der Delaminierungswärmebehandlung
bei einem peripheren Abschnitt der SOI-Schicht ebenfalls ein Bereich,
der nicht ausreichende Bindungsstärke zeigt, vor. Durch das Entfernen
des peripheren Abschnitts, insbesondere einer Region von 1–5 mm von
dem peripheren Ende des Basiswafers, kann daher ein SOI-Wafer erhalten
werden, bei dem die SOI-Schicht fest an den Isolatorwafer über den
gesamten Wafer fest zusammengebondet ist.
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In
einem Fall des Bondungswafers, der durch das direkte Zusammenbonden
von Siliziumwafern ohne einen Oxidfilm erhalten wird, wird ferner eine
dünne Siliziumschicht
auf dem Siliziumwafer gebildet. In einem solchen Fall kann ebenfalls
die Region der unzureichenden Bindungsstärke in dem peripheren Abschnitt
der Siliziumschicht gemäß der vorliegenden
Erfindung entfernt werden, um nur den Abschnitt der Siliziumschicht,
der fest an den Siliziumwafer für
den ganzen Wafer zusammengebondet ist, zurückzulassen. Folglich können die
Erzeugung von Partikeln aus dem peripheren Abschnitt des Wafers, die
Erzeugung von Sprüngen
in der SOI-Schicht während
des nachfolgenden Säuberungsschritts,
der Vorrichtungsherstellungsschritt und so weiter verhindert werden.
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Für jeden
beliebigen der zuvor erwähnten Bondungswafer,
die durch das Wasserstoffionen-Delaminierungsverfahren hergestellt
wurden, wird der periphere Abschnitt der dünnen Schicht, die auf dem Basiswafer
gebildet wurde, durch Ätzen
des Bondungswafers durch das Maskieren von zumindest dem oberen
Flächenbereich
mit Ausnahme des zu entfernenden peripheren Abschnitts entfernt,
oder bei einem Verfahren, das zum Verständnis der vorliegenden Anmeldung
nützlich
ist, durch das Ätzen
einer Vielzahl von Bondungswafern, die gestapelt und in einem Stück gehalten
werden, so dass zumindest die zu entfernenden peripheren Abschnitte
wie oben beschrieben freigelegt werden sollten. Bei einem Verfahren,
das zum Verständnis
der vorliegenden Anmeldung nützlich
ist, kann der periphere Abschnitt der dünnen Schicht durch Polieren
von nur dem peripheren Abschnitt entfernt werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen
sind lediglich Beispiele und in den beigefügten Patentansprüchen wird
der Bereich der vorliegenden Erfindung definiert.