JP2000068489A - Soi substrate and manufacture of the same - Google Patents

Soi substrate and manufacture of the same

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JP2000068489A
JP2000068489A JP23182898A JP23182898A JP2000068489A JP 2000068489 A JP2000068489 A JP 2000068489A JP 23182898 A JP23182898 A JP 23182898A JP 23182898 A JP23182898 A JP 23182898A JP 2000068489 A JP2000068489 A JP 2000068489A
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substrate
oxide layer
soi
buried oxide
silicon
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Japanese (ja)
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Atsuki Matsumura
篤樹 松村
Keisuke Kawamura
啓介 川村
Takayuki Yano
孝幸 矢野
Yoichi Nagatake
洋一 長竹
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high quality SOI substrate for high performance LSI by reducing the existence of faults in a embedded oxide layer. SOLUTION: In an SOI substrate, in which a embedded oxide layer is formed on a silicon single-crystal substrate, a device forming SOI layer is formed on the embedded oxide layer and is characterized in that the density of pin-hole defects of the embedded oxide layer is less than one per cm2, the SOI structure is formed using a silicon single-crystal substrate, where voids and/or COP of 0.1 μm or more when converted into diameter do not exist at least in a region from the surface extending to the depth to form the embedded oxide layer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はシリコン基板の表面
近傍に埋め込み酸化層を配し、その上にシリコン層(以
下SOI(Silicon-on-insulator)層とする)を形成さ
せたSOI基板に関する。
The present invention relates to an SOI substrate in which a buried oxide layer is provided near the surface of a silicon substrate, and a silicon layer (hereinafter referred to as an SOI (Silicon-on-insulator) layer) is formed thereon.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリコン酸化物のような絶縁物上に単結
晶シリコン層を形成するSOI基板としては、SIMO
X(Separation by IMplanted OXygen)ウェハと貼り合
わせウェハが主として知られている。SIMOXウェハ
は、酸素イオンのイオン注入によって単結晶シリコン基
板内部に酸素イオンを注入し、引続き行われるアニール
処理によってこれら酸素イオンとシリコン原子を化学反
応させて、埋め込み酸化層を形成させることによって得
られるSOI基板である。一方、貼り合わせウェハは2
枚の単結晶シリコンウェハを酸化層をはさんで接着さ
せ、2枚のうち片方のウェハを薄膜化することによって
得られるSOI基板である。
2. Description of the Related Art As an SOI substrate on which a single crystal silicon layer is formed on an insulator such as silicon oxide, SIMO is used.
X (Separation by IMplanted OXygen) wafers and bonded wafers are mainly known. A SIMOX wafer is obtained by implanting oxygen ions into a single crystal silicon substrate by ion implantation of oxygen ions, and subsequently performing a chemical reaction between these oxygen ions and silicon atoms by an annealing treatment to form a buried oxide layer. It is an SOI substrate. On the other hand, the bonded wafer
This is an SOI substrate obtained by bonding two single-crystal silicon wafers with an oxide layer interposed therebetween and thinning one of the two wafers.

【0003】これらSOI基板のSOI層に形成された
MOSFET(Metal-oxide-Semiconductor feild effe
ct transisitor)は、高い放射線耐性とラッチアップ耐
性を持ち高信頼性を示すことに加えて、デバイスの微細
化にともなうショートチャネル効果を抑制しかつ低消費
電力動作が可能となる。このため、SOI基板は次世代
MOS−LSI用の高機能半導体基板として期待されて
いる。
A MOSFET (Metal-oxide-Semiconductor field effe) formed on the SOI layer of these SOI substrates
ct transisitor) has high radiation resistance and latch-up resistance, exhibits high reliability, suppresses a short channel effect accompanying device miniaturization, and enables low power consumption operation. Therefore, the SOI substrate is expected as a high-performance semiconductor substrate for the next-generation MOS-LSI.

【0004】これらSOI基板の埋め込み酸化層、SO
I層の厚さとしては、SIMOXウェハの場合には埋め
込み酸化層として0.1μm前後、もしくは0.4μm
前後の厚さ、SOI層として0.3μm以下の厚さのも
のが用いられる。貼り合わせ基板の場合は埋め込み酸化
層に0.2μm〜0.4μmの厚さ、SOI層は研磨に
より比較的自由に調整可能であるが、1μm程度から
0.2μm程度までの厚さのものが用いられる。
The buried oxide layer of these SOI substrates, SO
The thickness of the I layer is about 0.1 μm or 0.4 μm as a buried oxide layer in the case of a SIMOX wafer.
The front and rear thicknesses and the SOI layer having a thickness of 0.3 μm or less are used. In the case of a bonded substrate, the buried oxide layer can be adjusted to a thickness of 0.2 μm to 0.4 μm, and the SOI layer can be adjusted relatively freely by polishing. Used.

【0005】最近のLSI技術の進歩に伴い、SIMO
X基板としてはイオン注入時間が短いことによりSOI
層品質に優れ、かつコスト的にも優位である、埋め込み
酸化層が0.1μm前後の基板が使われることが多くな
ってきた。貼り合わせ基板についても埋め込み酸化層厚
が0.2μm程度の基板が使われるようになってきてい
る。埋め込み酸化層が薄くなることに伴い、その絶縁性
などの品質確保の重要性が高まっている。
[0005] With the recent progress of LSI technology, SIMO
As X substrate, SOI
Substrates having a buried oxide layer of about 0.1 μm, which is excellent in layer quality and superior in cost, have been increasingly used. As a bonded substrate, a substrate having a buried oxide layer thickness of about 0.2 μm has been used. As the buried oxide layer becomes thinner, the importance of ensuring quality such as its insulating property is increasing.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】SOI基板上に作製し
たMOS−LSIは、そのデバイス形成領域が、絶縁体
である埋め込み酸化層を介することにより基板本体と電
気的に絶縁されることから、前項で述べたような放射線
耐性やラッチアップ耐性の向上や、低消費電力動作など
の優れた特性が実現できる。従って、これらの優れた特
性を実現するためには、埋め込み酸化層の絶縁性がウェ
ハ全面にわたって十分な歩留まりで確保できることが求
められる。通常のチョクラルスキー法によって作られた
ミラーウェハにおいては、例えばCOP(Crystal Orig
inated particle)などの、結晶育成時に結晶内に導入
されるas−grown欠陥が存在するが、これらの欠
陥はLOCOS(Local Oxidation of Silicon)分離膜
の品質低下を引き起こすなど、酸化層の品質を劣化させ
ることが指摘されている。このため、ミラーウェハでは
これらのas−grown欠陥の密度を低減させて、各
種酸化層の絶縁不良発生を抑えることが求められてい
る。
The MOS-LSI fabricated on an SOI substrate has a device formation region electrically insulated from the substrate body through a buried oxide layer which is an insulator. As described above, the radiation resistance and the latch-up resistance can be improved, and excellent characteristics such as low power consumption operation can be realized. Therefore, in order to realize these excellent characteristics, it is required that the insulating property of the buried oxide layer can be secured with a sufficient yield over the entire surface of the wafer. In a mirror wafer made by a usual Czochralski method, for example, COP (Crystal Orig) is used.
There are as-grown defects, such as inated particles, which are introduced into the crystal during crystal growth, but these defects deteriorate the quality of the oxide layer, such as causing a decrease in the quality of the LOCOS (Local Oxidation of Silicon) separation film. It has been pointed out that. For this reason, it is required to reduce the density of these as-grown defects in the mirror wafer to suppress the occurrence of insulation failure of various oxide layers.

【0007】SOI基板については、これまで埋め込み
酸化層の形成条件、張り合わせ強度、付着異物、導入金
属汚染について注目しその改善に努めてきた。しかしな
がら、埋め込み酸化層への結晶欠陥の影響については検
討が十分になされてこなかった。
As for the SOI substrate, the formation conditions of the buried oxide layer, the bonding strength, the adhered foreign substances, and the contamination of the introduced metal have been noticed and the efforts have been made to improve them. However, the effect of crystal defects on the buried oxide layer has not been sufficiently studied.

【0008】本発明ではこれらの不具合の存在を低減
し、高性能LSI用の高品質SOI基板を供することを
目的とする。
An object of the present invention is to reduce the existence of these problems and provide a high-quality SOI substrate for a high-performance LSI.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】SOI構造形成以前に結
晶中に存在していたas−grown欠陥が、SIMO
X法の場合は注入された酸素プロファイルに影響を及ぼ
すことにより、貼り合わせ法の場合は表面酸化層に欠陥
を発生させることにより、最終的にSOI構造における
埋め込み酸化層に欠陥を生じさせることを、我々は新た
に見いだした。そして、この悪影響を防止する方法を発
明した。すなわち、本発明は上記課題を解決するための
SOI基板とその製造方法に関するものであり、以下に
述べる手段による。
The as-grown defects that existed in the crystal prior to the formation of the SOI structure were reduced by SIMO.
In the case of the X method, the implanted oxygen profile is affected by affecting the implanted oxygen profile, and in the case of the bonding method, a defect is generated in the surface oxide layer, and finally, a defect is generated in the buried oxide layer in the SOI structure. , We have newly found. Then, a method for preventing this adverse effect was invented. That is, the present invention relates to an SOI substrate and a method of manufacturing the same to solve the above-mentioned problems, and is based on the following means.

【0010】本発明に係るSOI基板は、シリコン単結
晶基板上に埋め込み酸化層が形成され、前記埋め込み酸
化層上にデバイス形成用のSOI層が形成されたSOI
基板において、埋め込み酸化層のピンホール欠陥の密度
が1個/cm2 未満であることを特徴とする。
An SOI substrate according to the present invention has a buried oxide layer formed on a silicon single crystal substrate, and an SOI layer for device formation is formed on the buried oxide layer.
In the substrate, the density of pinhole defects in the buried oxide layer is less than 1 / cm 2 .

【0011】また、このようなSOI基板の製造方法
は、少なくとも表面から埋め込み酸化層が形成される深
さまでの領域において、直径換算で0.1μm以上のボ
イド及び/またはCOPが存在しないシリコン単結晶基
板を用いてSOI構造を形成することを特徴とする。
[0011] Further, such a method for manufacturing an SOI substrate is characterized in that a silicon single crystal free of voids and / or COPs having a diameter of 0.1 μm or more in at least a region from the surface to a depth at which a buried oxide layer is formed. The SOI structure is formed using a substrate.

【0012】上述のSOI基板の形成方法が、シリコン
単結晶基板に酸素イオンをイオン注入し、その後アニー
ル処理を行うことを主工程とするSIMOX基板の製造
方法であることが好ましい。
[0012] It is preferable that the above-described method for forming an SOI substrate is a method for manufacturing a SIMOX substrate in which oxygen ions are implanted into a silicon single crystal substrate and then annealing is performed.

【0013】また、上述のSOI基板の形成方法が、2
枚のシリコン単結晶基板を用いて、一方の基板の表面に
熱酸化層を形成する工程と、その後他方の基板と貼り合
わせる工程と、さらに熱酸化層を形成した基板を貼り合
わせていない面から研磨する工程とを主工程とする貼り
合わせ基板の製造方法であるであることが好ましい。
Further, the above-described method for forming an SOI substrate includes the steps of:
Using a silicon single crystal substrate, a step of forming a thermal oxide layer on the surface of one substrate, a step of thereafter bonding the substrate to the other substrate, and a step of further bonding the substrate on which the thermal oxide layer is formed Preferably, the method is a method for manufacturing a bonded substrate, which mainly comprises a polishing step.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】かかる発明によるSIMOX基板
もしくは貼り合わせ基板であるSOI基板にMOS−L
SIを形成すれば、絶縁性が高歩留で確保された埋め込
み酸化層によりデバイス形成領域が基板本体と良好に絶
縁されることにより、放射線耐性やラッチアップ耐性に
優れ、低消費電力動作が可能な高性能デバイスを高歩留
まりで製造することが可能となる。従って、埋め込み酸
化層のピンホールは歩留低下の原因となり、デバイスの
チップサイズが1mm2 〜1cm2 程度であることか
ら、埋め込み酸化膜ピンホール密度が1個/cm2 以上
の場合には、デバイスと基板本体との間で絶縁不良が多
発して、デバイスの歩留が大幅に低下してしまう。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A MOS-L substrate is mounted on a SIMOX substrate or an SOI substrate as a bonded substrate according to the invention.
By forming an SI, the buried oxide layer, which ensures insulation at a high yield, allows the device formation region to be well insulated from the substrate body, resulting in excellent radiation resistance and latch-up resistance and low power consumption operation. High performance devices can be manufactured with high yield. Thus, embedding pinholes oxide layer cause lowering yield, since the chip size of the device is 1 mm 2 1 cm 2 approximately, when oxide film pinhole density embedding of one / cm 2 or more, Insufficient insulation frequently occurs between the device and the substrate body, and the yield of the device is greatly reduced.

【0015】上述したSOI構造を形成する直前のシリ
コン単結晶中の欠陥のうち、ボイド、及び/またはCO
Pであるものについて注目することが必要である。ボイ
ドはシリコン基板中のシリコン原子の欠損による空洞で
ある。これがSOI構造を形成する前のシリコン結晶中
に存在していた場合、SIMOX基板製造の場合には注
入された酸素イオンの深さ方向分布に影響することによ
り、また貼り合わせ基板製造の場合は表面酸化層中に欠
損を生じることにより、結果として形成される埋め込み
酸化層中に欠損を発生させる可能性がある。また、CO
Pは例えば光散乱式表面異物計によって測定される微少
ピットの一種であるが、これがSOI構造を形成する前
のウェハ中でSOI構造を形成するのに関わる領域に存
在していた場合、SIMOX基板製造工程において注入
された酸素イオンの深さ分布に影響を及ぼし、また貼り
合わせ基板製造の場合は表面酸化層に厚さ分布を生じさ
せることにより、やはり埋め込み酸化層に欠損を生じる
可能性がある。
Among the defects in the silicon single crystal immediately before forming the above-mentioned SOI structure, voids and / or CO
It is necessary to pay attention to what is P. Voids are cavities due to the deficiency of silicon atoms in the silicon substrate. If this is present in the silicon crystal before the SOI structure is formed, it affects the distribution of implanted oxygen ions in the depth direction in the case of a SIMOX substrate, and the surface in the case of a bonded substrate. Defects in the oxide layer can cause defects in the resulting buried oxide layer. Also, CO
P is a kind of minute pits measured by, for example, a light scattering type surface foreign particle meter. If this is present in a region related to forming an SOI structure in a wafer before forming an SOI structure, a SIMOX substrate Influences the depth distribution of oxygen ions implanted in the manufacturing process, and in the case of a bonded substrate manufacturing, it can also cause defects in the buried oxide layer by creating a thickness distribution in the surface oxide layer .

【0016】LSI製造用に通常用いられる、チョクラ
ルスキー法により作製された典型的なシリコンウェハに
は、上述の0.1μm以上のサイズのボイドが1×10
5 cm-3程度、0.1μm以上のサイズのCOPが1ヶ
/cm2 程度、存在することが知られている。このよう
なシリコンウェハを用いてSOI基板を作製した場合に
は、上述の効果により埋め込み酸化層には欠損が発生す
ることになる。特に、厚さ0.1μm程度の薄い埋め込
み酸化層を有するSOI基板の場合には、ボイドおよび
COPによる影響だけでも1ヶ/cm2 程度の欠損が埋
め込み酸化層に生じてしまい、埋め込み酸化層の欠損密
度がそれよりも優れるSOI基板の形成は不可能となっ
てしまう。
A typical silicon wafer manufactured by the Czochralski method, which is usually used for LSI manufacturing, has 1 × 10 voids having a size of 0.1 μm or more.
It is known that about 1 cm / cm 2 of COP having a size of about 5 cm −3 and a size of 0.1 μm or more exists. When an SOI substrate is manufactured using such a silicon wafer, a defect occurs in the buried oxide layer due to the above-described effect. In particular, in the case of an SOI substrate having a thin buried oxide layer having a thickness of about 0.1 μm, a defect of about 1 / cm 2 is generated in the buried oxide layer only by the effect of voids and COP, and It becomes impossible to form an SOI substrate having a higher defect density.

【0017】従って、SOI基板における埋め込み酸化
層のピンホール欠陥密度を低減するためには、これらの
ボイド及び/またはCOPを低減する必要がある。対象
とすべきボイド及び/またはCOPとしては、SOI構
造におけるSOI層、埋め込み酸化層の層の厚さが0.
1μm程度もしくはそれ以上の厚さであることから、
0.1μm以上のサイズとすべきであり、少なくとも表
面から埋め込み酸化層が形成されるまでの深さに、この
サイズのボイド及び/またはCOPが存在しないシリコ
ンウエハを用いればよい。
Therefore, in order to reduce the pinhole defect density of the buried oxide layer in the SOI substrate, it is necessary to reduce these voids and / or COP. As the voids and / or COPs to be treated, the thicknesses of the SOI layer and the buried oxide layer in the SOI structure are set to 0.
Since the thickness is about 1 μm or more,
The size should be 0.1 μm or more, and a silicon wafer free of voids and / or COPs of this size should be used at least at a depth from the surface until the buried oxide layer is formed.

【0018】上記SOI構造を形成するための開始材と
してのシリコン単結晶基板は上記の品質を満足すれば良
く、その製造方法については特に限定されるものではな
いが、具体的には、例えば単結晶シリコン基板の表面
に、SIMOX基板製造用には0.4μm以上のシリコ
ンのエピ層を、貼り合わせ基板製造用には0.1μm以
上のシリコンのエピ層を、有するウェハを用いてもよ
い。また、単結晶シリコン基板を不純物含有量が5pp
m以下の希ガス雰囲気中で1000℃以上1300℃以
下で1時間以上アニールしたものを用いてもよい。ま
た、単結晶シリコンとしてチョクラルスキー法にて成長
するものであり、その際の引き上げ速度が0.8mm/
min以下であるシリコン単結晶から得たウェハを用い
てもよい。また、チョクラルスキー法にてシリコン単結
晶を製造する過程において、1200〜1000℃の結
晶温度域内に冷却速度が1.0℃/min以下となる領
域ができるような条件で、結晶引き上げ成長させたシリ
コン単結晶から得たウェハを利用してもよい。また、不
純物として窒素を1×1014atoms/cm以上1
×1018atoms/cm以下含むシリコンウェハを
用いてもよい。
The silicon single crystal substrate as a starting material for forming the SOI structure only needs to satisfy the above-mentioned quality, and the manufacturing method thereof is not particularly limited. On the surface of the crystalline silicon substrate, a wafer having a silicon epilayer of 0.4 μm or more for producing a SIMOX substrate and a silicon epilayer of 0.1 μm or more for producing a bonded substrate may be used. In addition, the single crystal silicon substrate has an impurity content of 5 pp.
m may be annealed at 1000 ° C. or more and 1300 ° C. or less in a rare gas atmosphere of 1 m or less for 1 hour or more. Further, it grows as single crystal silicon by the Czochralski method, and the pulling speed at that time is 0.8 mm /
A wafer obtained from a silicon single crystal having a length of not more than min may be used. Further, in the process of producing a silicon single crystal by the Czochralski method, the crystal is pulled up and grown under conditions such that a region having a cooling rate of 1.0 ° C./min or less is formed in a crystal temperature range of 1200 to 1000 ° C. Alternatively, a wafer obtained from a silicon single crystal may be used. In addition, nitrogen is used as an impurity in an amount of 1 × 10 14 atoms / cm 3 or more.
A silicon wafer containing 10 18 atoms / cm 3 or less may be used.

【0019】SOI基板の製造条件については、上記の
シリコンウェハを用いる以外には特に限定する必要はな
い。例えばSIMOX基板の製造条件においては、酸素
注入条件として加速電圧180keV〜200keVが
通常用いられるが、この範囲よりも高電圧でも低電圧で
も良い。酸素イオンのドーズ量としては、例えば加速電
圧180keVを用いた場合は、電気的耐圧特性の観点
からは4×1017cm-2前後、もしくは1.3×1018
cm-2以上のドーズ量を用いるのが望ましいが、この範
囲以外のドーズ量でも埋め込み酸化膜ピンホール低減の
効果は期待できる。アニール条件としても、良質な埋め
込み酸化膜を得るためには1300℃以上の温度を用い
るのが望ましいが、これよりも低い温度でも良い。ま
た、アニールにおける雰囲気は酸化性でも非酸化性でも
良い。
There is no particular limitation on the manufacturing conditions of the SOI substrate except for using the silicon wafer described above. For example, in a manufacturing condition of a SIMOX substrate, an acceleration voltage of 180 keV to 200 keV is usually used as an oxygen implantation condition, but a higher voltage or a lower voltage may be used. As the dose amount of oxygen ions, for example, when an acceleration voltage of 180 keV is used, about 4 × 10 17 cm −2 or 1.3 × 10 18 from the viewpoint of electric breakdown voltage characteristics.
Although it is desirable to use a dose of not less than cm −2, the effect of reducing the buried oxide film pinhole can be expected even with a dose other than this range. As the annealing conditions, it is desirable to use a temperature of 1300 ° C. or higher in order to obtain a high quality embedded oxide film, but a lower temperature may be used. The atmosphere in the annealing may be oxidizing or non-oxidizing.

【0020】貼り合わせ結晶の製造条件についても、埋
め込み酸化層製造用の酸化条件については温度として1
000℃前後が通常用いられるが、これより高くても低
くても良い。酸化時の雰囲気はドライでもウェットでも
良く、また酸素分圧についてもとくに限定する必要はな
い。
Regarding the production conditions of the bonded crystal, the oxidation condition for producing the buried oxide layer is 1
A temperature around 000 ° C. is usually used, but may be higher or lower. The atmosphere during the oxidation may be dry or wet, and the oxygen partial pressure does not need to be particularly limited.

【0021】[0021]

【実施例】以下に本発明の具体例を説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific examples of the present invention will be described.

【0022】下記表1に示すように、表面から0.5μ
mまでの深さに存在する0.1μm以上のサイズのボイ
ド及びCOPの密度が異なるシリコンウエハを3種類用
意し、それらのウエハを用いてSIMOX基板および貼
り合わせ基板を作製した。ウエハAおよびBは通常のC
Z法により作製したシリコンウエハ、ウエハCは引き上
げ速度0.4mm/minにて作製したシリコンウエハ
である。SIMOX基板の製造条件は、酸素イオン注入
の加速電圧を180keVとし、酸素イオン注入量は4
×1017cm-2を用いた。アニール条件は温度1350
℃、0.5%の酸素を添加したアルゴン雰囲気にて、6
時間処理を行った。作製されたSIMOX基板の各層の
厚さは、SOI層が0.3μm、埋め込み酸化層が0.
1μmであった。貼り合わせ基板の製造においては、一
方のウェハの表面に、温度1000℃、ウェット酸化に
て厚さ0.2μmの熱酸化層を形成した。続いて、もう
一方のウエハと貼り合わせ、温度1100℃、窒素雰囲
気中での熱処理を施した。その後、熱酸化層を形成した
方のウェハを、貼り合わせ面と反対側の面から研磨し、
SOI層を0.2μmまで薄膜化した。
As shown in Table 1 below, 0.5 μm from the surface
Three kinds of silicon wafers having a size of 0.1 μm or more and different COP densities existing at a depth of up to m were prepared, and a SIMOX substrate and a bonded substrate were manufactured using these wafers. Wafers A and B are normal C
A silicon wafer manufactured by the Z method and a wafer C are silicon wafers manufactured at a lifting speed of 0.4 mm / min. The manufacturing conditions of the SIMOX substrate were as follows: the acceleration voltage for oxygen ion implantation was 180 keV, and the oxygen ion implantation amount was 4
× 10 17 cm -2 was used. Annealing condition is temperature 1350
6 ° C. in an argon atmosphere containing 0.5% oxygen.
Time processing was performed. The thickness of each layer of the manufactured SIMOX substrate is 0.3 μm for the SOI layer and 0.1 μm for the buried oxide layer.
It was 1 μm. In the production of the bonded substrate, a thermal oxide layer having a thickness of 0.2 μm was formed on the surface of one wafer by wet oxidation at a temperature of 1000 ° C. Subsequently, the wafer was bonded to the other wafer and heat-treated at 1100 ° C. in a nitrogen atmosphere. Then, the wafer on which the thermal oxide layer is formed is polished from the surface opposite to the bonding surface,
The SOI layer was thinned to 0.2 μm.

【0023】作製したSIMOX基板および貼り合わせ
基板は、銅イオンを含むメッキ液に基板表面のみが接触
するように浸し、基板裏面を電気陰極に接触させ、メッ
キ液中に電気陽極を配置した。その後、両電極間に、埋
め込み酸化層自体は破壊しない10V程度の低電圧を印
加することにより、埋め込み酸化層にピンホールのある
部分の直上の基板表面に銅電析物を発生させ、その数を
計数することにより埋め込み酸化層中のピンホール密度
を評価した。結果を表1に用いたシリコンウェハ中のボ
イド欠陥の密度と合わせて示す。
The prepared SIMOX substrate and bonded substrate were immersed in a plating solution containing copper ions so that only the substrate surface was in contact with the substrate, and the back surface of the substrate was brought into contact with an electric cathode, and an electric anode was arranged in the plating solution. Thereafter, by applying a low voltage of about 10 V which does not destroy the buried oxide layer itself between the two electrodes, copper deposits are generated on the substrate surface immediately above the portion where the buried oxide layer has a pinhole. The pinhole density in the buried oxide layer was evaluated by counting. The results are shown in Table 1 together with the density of void defects in the silicon wafer used.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】表1から明らかなように、埋め込み酸化層
のピンホール密度は、ボイド欠陥のないウエハCにおい
て明らかに少なくなっている。このことからシリコンウ
エハ中のボイド欠陥密度を低減することにより、そのシ
リコンウエハを用いて作製したSIMOX基板および貼
り合わせ基板の埋め込み酸化層ピンホールを低減できる
ことが確認された。
As is apparent from Table 1, the pinhole density of the buried oxide layer is clearly lower in the wafer C having no void defect. From this, it was confirmed that by reducing the void defect density in the silicon wafer, the buried oxide layer pinholes of the SIMOX substrate and the bonded substrate manufactured using the silicon wafer can be reduced.

【0026】尚、表1においてボイド密度が0のウエハ
においても依然としてSIMOX基板の埋め込み酸化層
のピンホール欠陥密度が0でないのは、酸素イオン注入
中にウエハ表面に付着するパーティクルにより酸素イオ
ンの注入が遮蔽されるためと考えられる。
In Table 1, the pinhole defect density of the buried oxide layer of the SIMOX substrate is still not 0 even in a wafer having a void density of 0 because oxygen ions are implanted by particles adhering to the wafer surface during oxygen ion implantation. Is considered to be shielded.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明は埋め込
み酸化層の欠陥の少ないSOI基板を利用することによ
って高性能LSIを高信頼性を持って製造することが可
能となる半導体基板を供することができる。埋め込み酸
化層中の欠陥が少ないSOI基板は、SOI構造を形成
する前のシリコン結晶中の欠陥密度が一定密度以下であ
るものを使うことによって得ることができる。
As described above, the present invention provides a semiconductor substrate capable of manufacturing a high-performance LSI with high reliability by using an SOI substrate having few defects in a buried oxide layer. be able to. An SOI substrate having a small number of defects in the buried oxide layer can be obtained by using a substrate in which the density of defects in a silicon crystal before forming an SOI structure is equal to or lower than a certain density.

フロントページの続き (72)発明者 矢野 孝幸 神奈川県川崎市中原区井田3−35−1 新 日本製鐵株式会社技術開発本部内 (72)発明者 長竹 洋一 神奈川県川崎市中原区井田3−35−1 新 日本製鐵株式会社技術開発本部内Continued on the front page (72) Inventor Takayuki Yano 3-35-1 Ida, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Nippon Steel Corporation Technology Development Headquarters (72) Inventor Yoichi Nagatake 3-35 Ida, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture -1 Nippon Steel Corporation Technology Development Division

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン単結晶基板上に埋め込み酸化層
が形成され、前記埋め込み酸化層上にデバイス形成用の
SOI層が形成されたSOI基板において、埋め込み酸
化層のピンホール欠陥の密度が1個/cm2 未満である
ことを特徴とするSOI基板。
In an SOI substrate having a buried oxide layer formed on a silicon single crystal substrate and an SOI layer for device formation formed on the buried oxide layer, the density of pinhole defects in the buried oxide layer is one. / Cm 2 or less.
【請求項2】 少なくとも表面から埋め込み酸化層が形
成される深さまでの領域において、直径換算で0.1μ
m以上のボイド及び/またはCOPが存在しないシリコ
ン単結晶基板を用いて、SOI構造を形成することを特
徴とするSOI基板の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein at least a region from the surface to a depth at which the buried oxide layer is formed has a diameter of 0.1 μm.
A method for manufacturing an SOI substrate, comprising forming an SOI structure using a silicon single crystal substrate having no m or more voids and / or COPs.
【請求項3】 SOI構造の形成方法が、シリコン単結
晶基板に酸素イオンをイオン注入し、その後アニール処
理を行うことを主工程とするSIMOX基板の製造方法
である請求項2記載のSOI基板の製造方法。
3. The method for manufacturing a SOI substrate according to claim 2, wherein the SOI structure is formed by implanting oxygen ions into a silicon single crystal substrate and then performing an annealing process. Production method.
【請求項4】 SOI構造の形成方法が、2枚のシリコ
ン単結晶基板を用いて、一方の基板の表面に熱酸化層を
形成する工程と、その後他方の基板と貼り合わせる工程
と、さらに熱酸化層を形成した基板を貼り合わせていな
い面から研磨する工程とを主工程とする貼り合わせ基板
の製造方法である請求項2記載のSOI基板の製造方
法。
4. A method for forming an SOI structure includes the steps of forming a thermal oxide layer on the surface of one substrate using two silicon single crystal substrates, bonding the substrate to the other substrate thereafter, 3. The method for manufacturing an SOI substrate according to claim 2, wherein the method is a method for manufacturing a bonded substrate, which mainly comprises a step of polishing a substrate on which an oxide layer is formed from an unbonded surface.
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