JP2001044086A - Laminating dielectric separation wafer and manufacture thereof - Google Patents

Laminating dielectric separation wafer and manufacture thereof

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JP2001044086A
JP2001044086A JP11221450A JP22145099A JP2001044086A JP 2001044086 A JP2001044086 A JP 2001044086A JP 11221450 A JP11221450 A JP 11221450A JP 22145099 A JP22145099 A JP 22145099A JP 2001044086 A JP2001044086 A JP 2001044086A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To completely eliminate defects in a dielectric separation silicon island for a lamination dielectric separation wafer, and to improve the electrical characteristics on the surface of the silicon island. SOLUTION: On the surface of a mirror face wafer 10, anisotropy etching is performed for forming a groove 13 for dielectric separation. On the surface, a dielectric separation oxide film 14 is grown. A high-temperature polysilicon layer 16 is grown on the oxide film 14. The high-temperature polysilicon layer 16 is ground and polished. On the ground and polished high-temperature polysilicon layer 16, a low-temperature polysilicon layer 17 is formed and polished. A wafer 20 for a support substrate is laminated to a wafer 10 for an active layer at room temperature, by bringing the mirror faces into contact each other. Heat treatment is conducted. The outer-periphery part of the wafer 10 for the active layer is chamfered, and the wafer 10 is ground and polished. A lamination dielectric separation wafer W is obtained. The lamination dielectric separation wafer W is inserted into a crystal reaction pipe for conducting hydrogen anneal treatment in the atmosphere of a hydrogen gas at 1,200 deg.C for one hour. Oxygen in a dielectric separation silicon island 10A is diffused outwardly, and the oxygen concentration is reduced. Enzyme induction lamination defects in the silicon island 10A disappears completely to eliminate defects, and the electrical characteristics become satisfactory.

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】この発明は張り合わせ誘電体
分離ウェーハおよびその製造方法、詳しくは誘電体分離
シリコン島に微小欠陥が少ない張り合わせ誘電体分離ウ
ェーハおよびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bonded dielectric separated wafer and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a bonded dielectric separated wafer having few small defects in a dielectric isolated silicon island and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】張り合わせシリコンウェーハの一種とし
て、張り合わせ誘電体分離ウェーハが知られている。従
来の張り合わせ誘電体分離ウェーハは、図5に示す各工
程を経て製造されていた。図5は従来の誘電体分離ウェ
ーハの製造工程を示す説明図である。まず、CZ法によ
り引き上げられた単結晶シリコンインゴットをブロック
切断、スライス、面取り、研磨などを施して、活性層用
ウェーハとなる表面を鏡面加工したシリコンウェーハ1
0を用意する(図5(a))。次いで、このシリコンウ
ェーハ10の表面にマスク酸化膜11を形成する(図5
(b))。このマスク酸化膜11をレジスト12で覆
い、レジスト12にフォトリソグラフ法によって窓付を
形成する。この窓を介して酸化膜11に所定パターンの
窓を形成し、シリコンウェーハ10表面の一部を露出さ
せる。次に、レジスト12を除去し、この後、このシリ
コンウェーハ10をエッチング液(IPA/KOH/H
O)に浸漬して、ウェーハ表面の窓内部を異方性エッ
チングする(図5(c))。このようにして、ウェーハ
表面に断面V字形状の誘電体分離用溝13が形成され
る。なお、ここでいう異方性エッチングとは、シリコン
ウェーハ10の結晶面方位に起因し、深さ方向のエッチ
ング速度が水平方向のそれよりも大きい、エッチング速
度が方向依存性を持ったエッチングのことである。
2. Description of the Related Art As a kind of bonded silicon wafer, a bonded dielectric separation wafer is known. A conventional bonded dielectric separation wafer has been manufactured through the steps shown in FIG. FIG. 5 is an explanatory view showing a manufacturing process of a conventional dielectric separation wafer. First, a single-crystal silicon ingot pulled up by the CZ method is subjected to block cutting, slicing, chamfering, polishing, and the like to obtain a silicon wafer 1 having a mirror-finished surface serving as an active layer wafer.
0 is prepared (FIG. 5A). Next, a mask oxide film 11 is formed on the surface of the silicon wafer 10 (FIG. 5).
(B)). The mask oxide film 11 is covered with a resist 12, and a window is formed on the resist 12 by a photolithographic method. A window of a predetermined pattern is formed in oxide film 11 through this window, and a part of the surface of silicon wafer 10 is exposed. Next, the resist 12 is removed, and the silicon wafer 10 is thereafter etched with an etching solution (IPA / KOH / H
Was immersed in 2 O), a window inside of the wafer surface is anisotropically etched (FIG. 5 (c)). In this manner, a dielectric isolation groove 13 having a V-shaped cross section is formed on the wafer surface. The term “anisotropic etching” used herein refers to etching in which the etching rate in the depth direction is higher than that in the horizontal direction, and the etching rate has direction dependency, due to the crystal plane orientation of the silicon wafer 10. It is.

【0003】次に、マスク酸化膜11を除去する(図5
(d))。それから、ウェーハ表面に、酸化熱処理によ
って誘電体分離酸化膜14を形成する(図5(e))。
この結果、誘電体分離用溝13表面にも酸化膜14が形
成される。そして、このウェーハ表面を洗浄する。続い
て、誘電体分離酸化膜14の表面に、約1200〜13
00℃の高温CVD法で、高温ポリシリコン層16を厚
めに成長させる(図5(f))。それから、ウェーハ外
周部を面取りし、必要に応じて、ウェーハ裏面を平坦化
する。次いで、ウェーハ表面の高温ポリシリコン層16
を厚さ約10〜80μmまで研削・研磨する(図5
(g))。この後、必要に応じて、ウェーハ表面に55
0〜700℃の低温CVD法で厚さ1〜5μmの低温ポ
リシリコン層17を形成し、それから張り合わせ面の鏡
面化を図る目的で、低温ポリシリコン層17の表面をポ
リッシングする。
Next, the mask oxide film 11 is removed (FIG. 5).
(D)). Then, a dielectric isolation oxide film 14 is formed on the wafer surface by oxidizing heat treatment (FIG. 5E).
As a result, an oxide film 14 is also formed on the surface of the dielectric isolation trench 13. Then, the wafer surface is cleaned. Subsequently, on the surface of the dielectric isolation oxide film 14, about 1200 to 13
The high-temperature polysilicon layer 16 is grown thicker by the high-temperature CVD method at 00 ° C. (FIG. 5F). Then, the outer peripheral portion of the wafer is chamfered and, if necessary, the back surface of the wafer is flattened. Next, the high-temperature polysilicon layer 16 on the wafer surface
Is ground and polished to a thickness of about 10 to 80 μm (FIG. 5).
(G)). Thereafter, if necessary, 55
A low-temperature polysilicon layer 17 having a thickness of 1 to 5 [mu] m is formed by a low-temperature CVD method at 0 to 700 [deg.] C. Then, the surface of the low-temperature polysilicon layer 17 is polished in order to achieve a mirror-finished bonding surface.

【0004】一方、活性層用ウェーハと同様の作製方法
で、支持基板用ウェーハとなるシリコンウェーハ20を
準備する(図5(h))。これは、ウェーハ表面を鏡面
加工したものである。次に、このシリコンウェーハ20
に、上記活性層用ウェーハ用のシリコンウェーハ10
を、その鏡面同士を接触させて張り合わせる(図5
(i))。それから、この張り合わせウェーハの張り合
わせ強度を高めるための熱処理を施す。次に、図5
(j)に示すように、張り合わせウェーハにあってその
活性層用ウェーハの外周部を面取りし、さらにこの活性
層用ウェーハ表面を研削・研磨する。この活性層用ウェ
ーハの研削量は、誘電体分離酸化膜14が外部に露出
し、高温ポリシリコン層16の表面に、誘電体分離酸化
膜14で区画された誘電体分離シリコン島10Aが現出
するまでとする。
On the other hand, a silicon wafer 20 serving as a wafer for a supporting substrate is prepared by the same manufacturing method as the wafer for an active layer (FIG. 5 (h)). This is a mirror-finished wafer surface. Next, this silicon wafer 20
The silicon wafer 10 for the active layer wafer
Are bonded by bringing their mirror surfaces into contact with each other (FIG. 5).
(I)). Then, heat treatment is performed to increase the bonding strength of the bonded wafer. Next, FIG.
As shown in (j), the outer peripheral portion of the active layer wafer is chamfered in the bonded wafer, and the surface of the active layer wafer is further ground and polished. The grinding amount of the wafer for the active layer is such that the dielectric isolation oxide film 14 is exposed to the outside, and the dielectric isolation silicon island 10A partitioned by the dielectric isolation oxide film 14 appears on the surface of the high-temperature polysilicon layer 16. Until it does.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、活性層用ウ
ェーハおよび支持基板用ウェーハが切り出される単結晶
シリコンインゴット中には、不純物である酸素が過飽和
状態で含まれている。これは、単結晶シリコンインゴッ
トの引き上げをCZ法によったためである。この過飽和
状態でインゴット中に含まれる酸素は、このインゴット
の機械的な強度を高めたり、不純物を捕獲するゲッタリ
ングサイトとなるなどの有用な役目を果たす。その反
面、シリコンウェーハに微小な酸化誘起積層欠陥(OS
F;Oxidation Induced Stacking Fault)、COP(Cr
ystal Originated Particles)やBMD(Bulk Micro D
efect)が生じる要因にもなっている。シリコンウェー
ハにおけるデバイスは、表層部から10μm以下の深さ
までに作製される。誘電体分離ウェーハの場合、厚さが
数10μm〜数μmの誘電体分離シリコン島(活性領
域)にデバイスが作製されることとなる。この結果、誘
電体分離シリコン島の結晶特性が重要となる。すなわ
ち、この誘電体分離シリコン島の表面および表層部は無
欠陥であることが要求される。しかしながら、前述した
ようにこの誘電体分離シリコン島もCZウェーハである
活性層用ウェーハから作製される。このため、この誘電
体分離シリコン島内にも過飽和酸素が存在する。これが
この島内に微小な欠陥(酸化誘起積層欠陥)を現出さ
せ、デバイス作製工程などにおいて、さまざまな不都合
を生じさせていた。例えば、この島の表面に形成された
酸化膜(例えばMOSデバイスのゲート酸化膜)の酸化
膜耐圧が低下していた。
The single crystal silicon ingot from which the wafer for the active layer and the wafer for the support substrate are cut out contains oxygen as an impurity in a supersaturated state. This is because the single crystal silicon ingot was pulled by the CZ method. Oxygen contained in the ingot in this supersaturated state plays a useful role such as increasing the mechanical strength of the ingot and serving as a gettering site for capturing impurities. On the other hand, microscopic oxidation-induced stacking faults (OS
F; Oxidation Induced Stacking Fault), COP (Cr
ystal Originated Particles) or BMD (Bulk Micro D
efect). Devices on a silicon wafer are manufactured from the surface layer to a depth of 10 μm or less. In the case of a dielectric isolation wafer, a device is manufactured on a dielectric isolation silicon island (active region) having a thickness of several tens μm to several μm. As a result, the crystal characteristics of the dielectrically isolated silicon island become important. That is, the surface and the surface layer portion of the dielectric isolation silicon island are required to be defect-free. However, as described above, this dielectric-isolated silicon island is also manufactured from an active layer wafer which is a CZ wafer. For this reason, supersaturated oxygen also exists in the dielectric isolation silicon island. This causes minute defects (oxidation-induced stacking faults) to appear in the islands, causing various inconveniences in the device manufacturing process and the like. For example, the oxide film withstand voltage of an oxide film (eg, a gate oxide film of a MOS device) formed on the surface of this island has been reduced.

【0006】そこで、発明者は、作製された張り合わせ
誘電体分離ウェーハを水素アニール処理すれば、誘電体
分離シリコン島の過飽和酸素を外方拡散させることがで
き、これによりこの領域内の酸素濃度が大きく低減され
て、無欠陥化されることに着目し、この発明を完成させ
た。
[0006] Therefore, the inventor of the present invention is able to diffuse supersaturated oxygen in the dielectrically isolated silicon islands outward by performing a hydrogen annealing treatment on the bonded bonded dielectric isolation wafer, thereby reducing the oxygen concentration in this region. The present invention has been completed by paying attention to the fact that the defect is largely reduced and the defect is eliminated.

【0007】[0007]

【発明の目的】この発明は、誘電体分離シリコン島を無
欠陥化させ、これによりシリコン島表面の電気的特性を
良好ならしめることができる張り合わせ誘電体分離ウェ
ーハおよびその製造方法を提供することを、その目的と
している。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a bonded dielectric isolated wafer capable of making the dielectric isolated silicon island defect-free and thereby improving the electrical characteristics of the silicon island surface, and a method of manufacturing the same. , Its purpose.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、支持基板用ウェーハと、この支持基板用ウェーハの
表面に張り合わされる活性層用ウェーハとを有し、この
活性層用ウェーハの表面に積層されたポリシリコン層の
表面に、誘電体分離酸化膜により互いに絶縁された複数
の誘電体分離シリコン島が形成された張り合わせ誘電体
分離ウェーハであって、上記誘電体分離シリコン島が形
成された後、水素アニール処理が施された張り合わせ誘
電体分離ウェーハである。水素アニール処理の条件とし
ては、好ましいアニール温度が1050〜1250℃で
あり、好ましいアニール時間は1〜4時間である。例え
ば、1200℃で1時間水素ガス雰囲気で加熱する。こ
れらの事柄は請求項2に記載の発明にも当てはまる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a wafer for a support substrate, and a wafer for an active layer bonded to a surface of the wafer for the support substrate. A bonded dielectric separation wafer in which a plurality of dielectric isolation silicon islands insulated from each other by a dielectric isolation oxide film are formed on a surface of a polysilicon layer laminated on the surface, wherein the dielectric isolation silicon island is formed. This is a bonded dielectric separation wafer that has been subjected to a hydrogen annealing treatment. As the conditions of the hydrogen annealing treatment, a preferable annealing temperature is 1050 to 1250 ° C., and a preferable annealing time is 1 to 4 hours. For example, heating is performed at 1200 ° C. for one hour in a hydrogen gas atmosphere. These matters also apply to the invention described in claim 2.

【0009】請求項2に記載の発明は、活性層用ウェー
ハの表面に誘電体分離溝を形成し、誘電体分離溝の表面
を含む活性層用ウェーハの表面に誘電体分離酸化膜を形
成し、誘電体分離酸化膜の表面にCVD法によりポリシ
リコン層を成長させ、この活性層用ウェーハの表面を支
持基板用ウェーハの表面に重ね合わせることによりこれ
らを張り合わせ、この後、上記活性層用ウェーハをその
裏面側から研削、研磨して、この研磨面に誘電体分離酸
化膜で分離された複数の誘電体分離シリコン島を現出さ
せ、この後、この張り合わせ誘電体分離ウェーハに水素
アニール処理を施す張り合わせ誘電体分離ウェーハの製
造方法である。
According to a second aspect of the present invention, a dielectric isolation groove is formed on the surface of the active layer wafer, and a dielectric isolation oxide film is formed on the surface of the active layer wafer including the surface of the dielectric isolation groove. A polysilicon layer is grown on the surface of the dielectric isolation oxide film by the CVD method, and the surface of the active layer wafer is superimposed on the surface of the support substrate wafer so that they are bonded to each other. Is ground and polished from the back side to reveal a plurality of dielectric isolation silicon islands separated by a dielectric isolation oxide film on the polished surface, and thereafter, the bonded dielectric isolation wafer is subjected to a hydrogen annealing treatment. This is a method for manufacturing a bonded dielectric separation wafer to be applied.

【0010】ポリシリコン層の成長方法としては、高温
CVD法を採用することができる。これは、シリコンを
含んだ原料ガスをキャリアガス(Hガスなど)ととも
に反応炉内へ導入し、高温に熱せられたシリコンウェー
ハ上に原料ガスの熱分解または還元によって生成された
シリコンを析出させる方法である。シリコンを含んだ化
合物としては、通常、SiCl,SiCl,S
iHClなどが挙げられる。この際使用する反応炉と
しては、高周波誘導加熱型炉、ランプ加熱型炉などがあ
る。
As a method for growing the polysilicon layer, a high-temperature CVD method can be employed. In this method, a source gas containing silicon is introduced into a reaction furnace together with a carrier gas (such as H 2 gas), and silicon generated by thermal decomposition or reduction of the source gas is deposited on a silicon wafer heated to a high temperature. Is the way. The compound containing silicon is usually SiCl 2 H 2 , SiCl 4 , S
iHCl 3 and the like. The reaction furnace used at this time includes a high-frequency induction heating furnace, a lamp heating furnace, and the like.

【0011】高温CVD法によるポリシリコンの成長温
度は炉の発熱方式により異なる。この用途に用いられる
一般的な高周波誘導加熱炉では、1200〜1290
℃、特に1230〜1280℃が好ましい。1200℃
未満ではシリコンウェーハが割れ易い。1290℃を超
えるとスリップが発生し、ウェーハが割れやすい。ポリ
シリコン層の厚さは、異方性エッチングを行った深さを
2〜3倍し、これに残したいポリシリコン層の厚さを付
加した厚さとする。ポリシリコン層厚が異方性エッチン
グの深さの2倍未満では、異方性エッチングの溝が十分
に埋まらないことがある。3倍を越えると、不要に厚く
なり、不経済である。異方性エッチング液としては、K
OH(IPA/KOH/HO),KOH(KOH/H
O),KOH(ヒドラジン/KOH/HO)を使用
することができる。異方性エッチングは、通常の条件を
適用することができる。また、ウェーハ表面側のレジス
トに異方性エッチング用の窓部を形成する際は、一般的
な条件で行える。
The growth temperature of polysilicon by the high-temperature CVD method differs depending on the heating method of the furnace. In a general high-frequency induction heating furnace used for this purpose, 1200 to 1290
° C, especially 1300-1280 ° C is preferred. 1200 ° C
If it is less than 1, the silicon wafer is easily broken. If it exceeds 1290 ° C., slip occurs and the wafer is easily broken. The thickness of the polysilicon layer is obtained by multiplying the depth of the anisotropic etching by two to three times and adding the thickness of the polysilicon layer to be left. If the thickness of the polysilicon layer is less than twice the depth of the anisotropic etching, the grooves of the anisotropic etching may not be sufficiently filled. If it exceeds three times, it becomes unnecessarily thick and uneconomical. As the anisotropic etching solution, K
OH (IPA / KOH / H 2 O), KOH (KOH / H
2 O), can be used KOH (hydrazine / KOH / H 2 O). Normal conditions can be applied to the anisotropic etching. Also, when forming a window for anisotropic etching in the resist on the wafer surface side, it can be performed under general conditions.

【0012】[0012]

【作用】この発明によれば、張り合わせ誘電体分離ウェ
ーハを作製し、その後、この張り合わせ誘電体分離ウェ
ーハに水素アニール処理を施す。これにより、デバイス
が作製される誘電体分離シリコン島の過飽和酸素が外方
拡散される。したがって、この領域が無欠陥化され、こ
のシリコン島の電気的特性を高めることができる。例え
ば酸化膜耐圧を高めることができる。
According to the present invention, a bonded dielectric separation wafer is manufactured, and thereafter, the bonded dielectric separation wafer is subjected to a hydrogen annealing treatment. As a result, supersaturated oxygen in the dielectric isolation silicon island where the device is manufactured is diffused outward. Therefore, this region is made defect-free, and the electrical characteristics of the silicon island can be improved. For example, the withstand voltage of the oxide film can be increased.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例に係る張
り合わせ誘電体分離ウェーハおよびその製造方法を説明
する。なお、ここでは従来技術の欄で説明した張り合わ
せ誘電体分離ウェーハを例に説明する。したがって、同
一部分には同一符号を付す。図1は、この発明の一実施
例に係る張り合わせ誘電体分離ウェーハの要部拡大断面
図である。図2は、この発明の一実施例に係る張り合わ
せ誘電体分離ウェーハの製造方法を示すフローチャート
である。まず、活性層用ウェーハとなる表面を鏡面加工
したシリコンウェーハ10を作製、準備する(図2
(a))。具体的には、CZ法による引き上げられた単
結晶シリコンインゴットを、ブロック切断、スライス、
面取り、研磨などを施して作製する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A bonded dielectric separation wafer and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described below. Here, the bonded dielectric separation wafer described in the section of the prior art will be described as an example. Therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals. FIG. 1 is an enlarged sectional view of a main part of a bonded dielectric isolation wafer according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart showing a method for manufacturing a bonded dielectric isolation wafer according to one embodiment of the present invention. First, a silicon wafer 10 having a mirror-finished surface to be an active layer wafer is prepared and prepared (FIG. 2).
(A)). Specifically, the single crystal silicon ingot pulled up by the CZ method is cut into blocks, sliced,
It is manufactured by chamfering, polishing and the like.

【0014】次いで、このシリコンウェーハ10を洗浄
後、ウェーハ表面をマスク酸化膜11で覆う(図2
(b))。なお、マスク酸化膜11に代えて、CVD法
によりチッ化膜を成長させてもよい。
Next, after cleaning this silicon wafer 10, the wafer surface is covered with a mask oxide film 11 (FIG. 2).
(B)). Instead of the mask oxide film 11, a nitride film may be grown by a CVD method.

【0015】次に、このマスク酸化膜11上にレジスト
膜12を被着する。そして、このレジスト膜12にフォ
トリソプロセスで所定パターンの窓を形成する。続い
て、この窓を介してマスク酸化膜11に同じパターンの
窓を形成し、シリコンウェーハ10の表面の一部を露出
させる。次に、レジスト膜12を除去する。そして、ウ
ェーハ表面を洗浄する。さらに、このシリコンウェーハ
10を異方性エッチング液(IPA/KOH/HO)
に所定時間だけ浸漬させる。その結果、シリコンウェー
ハ表面には所定パターンでの凹部(窪み)が形成され
る。すなわち、ウェーハ表面に異方性エッチングが施さ
れ、断面V字形状の誘電体分離用溝(凹部)13が形成
される(図2(c))。
Next, a resist film 12 is deposited on the mask oxide film 11. Then, windows of a predetermined pattern are formed in the resist film 12 by a photolithography process. Subsequently, a window having the same pattern is formed in the mask oxide film 11 through this window, and a part of the surface of the silicon wafer 10 is exposed. Next, the resist film 12 is removed. Then, the wafer surface is cleaned. Further, this silicon wafer 10 is treated with an anisotropic etching solution (IPA / KOH / H 2 O).
For a predetermined time. As a result, recesses (depressions) in a predetermined pattern are formed on the surface of the silicon wafer. That is, anisotropic etching is performed on the wafer surface to form a dielectric isolation groove (recess) 13 having a V-shaped cross section (FIG. 2C).

【0016】次に、マスク酸化膜11を除去する(図2
(d))。その後、必要に応じて、シリコン内部にドー
パントを注入し、次いでウェーハ表面に、酸化熱処理に
より誘電体分離酸化膜14を形成する(図2(e))。
その結果、誘電体分離用溝13上にも、誘電体分離酸化
膜14が形成される。次に、このウェーハ表面を洗浄す
る。
Next, the mask oxide film 11 is removed (FIG. 2).
(D)). Thereafter, if necessary, a dopant is implanted into silicon, and then a dielectric isolation oxide film 14 is formed on the wafer surface by oxidizing heat treatment (FIG. 2E).
As a result, a dielectric isolation oxide film 14 is also formed on the dielectric isolation trench 13. Next, the wafer surface is cleaned.

【0017】続いて、誘電体分離酸化膜14の上に、約
1200℃の高温CVD法で、高温ポリシリコン層16
を150μmの厚さだけ成長させる(図2(f))。そ
れから、ウェーハ外周部を面取りし、必要に応じ、ウェ
ーハ裏面を平坦化させる。次いで、高温ポリシリコン層
16が厚さ30μm程度となるまでその表面から研削・
研磨する(図2(g))。その後、600℃の低温CV
D法で厚さ3.0μm程度の低温ポリシリコン層17を
このウェーハ表面に形成し。さらに、張り合わせ面の鏡
面化のために、低温ポリシリコン層17の表面をポリッ
シングする。
Subsequently, a high-temperature polysilicon layer 16 is formed on the dielectric isolation oxide film 14 by a high-temperature CVD method at about 1200 ° C.
Is grown to a thickness of 150 μm (FIG. 2F). Then, the outer peripheral portion of the wafer is chamfered and, if necessary, the back surface of the wafer is flattened. Then, the high-temperature polysilicon layer 16 is ground and ground until its thickness becomes about 30 μm.
Polishing (FIG. 2 (g)). After that, low temperature CV of 600 ° C
A low-temperature polysilicon layer 17 having a thickness of about 3.0 μm is formed on the wafer surface by the method D. Further, the surface of the low-temperature polysilicon layer 17 is polished in order to mirror the bonding surface.

【0018】一方、シリコンウェーハ10と同じ製造方
法により、シリコンウェーハ10と同じ厚さ、同一口径
の支持基板用ウェーハとなるシリコンウェーハ20を準
備する(図2(h))。なお、この支持基板用ウェーハ
20の表面には、ウェットO酸化によって絶縁膜であ
るシリコン酸化膜21を、厚さ1μmだけ形成してお
く。次に、シリコンウェーハ20に活性層用のシリコン
ウェーハ10を、その鏡面同士を接触させて室温で張り
合わせる(図2(i))。この後、この張り合わせウェ
ーハの張り合わせ強度を高める所定の熱処理を行う。そ
れから、図2(j)に示すように、活性層用のシリコン
ウェーハ10の外周部を面取りし、必要に応じて支持基
板用のシリコンウェーハ20の酸化膜21をHF洗浄で
除去した後、シリコンウェーハ10を研削・研磨する。
なお、この際の研削・研磨量は、誘電体分離酸化膜14
が外部に露出し、高温ポリシリコン層16の表面に、誘
電体分離酸化膜14により区画された誘電体分離シリコ
ン島10Aが現出し、隣り合うシリコン島10A同士が
完全に分離する程度とする。こうして、張り合わせ誘電
体分離ウェーハWが得られる。
On the other hand, a silicon wafer 20 to be a support substrate wafer having the same thickness and the same diameter as the silicon wafer 10 is prepared by the same manufacturing method as the silicon wafer 10 (FIG. 2 (h)). A silicon oxide film 21 as an insulating film is formed on the surface of the supporting substrate wafer 20 by wet O 2 oxidation to a thickness of 1 μm. Next, the silicon wafer 10 for the active layer is bonded to the silicon wafer 20 at room temperature with its mirror surfaces in contact with each other (FIG. 2 (i)). Thereafter, a predetermined heat treatment for increasing the bonding strength of the bonded wafer is performed. Then, as shown in FIG. 2 (j), the outer peripheral portion of the silicon wafer 10 for the active layer is chamfered, and if necessary, the oxide film 21 of the silicon wafer 20 for the support substrate is removed by HF cleaning. The wafer 10 is ground and polished.
The amount of grinding / polishing at this time depends on the dielectric isolation oxide film 14.
Are exposed to the outside, the dielectric isolation silicon islands 10A defined by the dielectric isolation oxide film 14 appear on the surface of the high-temperature polysilicon layer 16, and the adjacent silicon islands 10A are completely separated from each other. Thus, the bonded dielectric separation wafer W is obtained.

【0019】その後、この張り合わせ誘電体分離ウェー
ハWに、水素アニール処理を施す(図2(k))。具体
的には、この張り合わせ誘電体分離ウェーハWをアニー
ル炉の石英反応管に挿入する。そして、水素ガスの雰囲
気中で1200℃、1時間の条件で張り合わせ誘電体分
離ウェーハWに熱処理を施す。このように、張り合わせ
誘電体分離ウェーハWを水素ガス雰囲気で高温に加熱す
ると、例えば窒素ガス,酸素ガスの雰囲気で熱処理を行
ったときより、誘電体分離シリコン島10A中に存在し
ている酸素が多量に外方拡散される。これは、誘電体分
離シリコン島10Aの表面での酸素の気相中への拡散が
増加するためだと考えられる。水素アニール処理によ
り、誘電体分離シリコン島10Aの酸素濃度が大きく低
減される。その結果、この誘電体分離シリコン島10A
(活性領域)中の酸素誘起積層欠陥がほぼ完全に消失す
る。これにより、この領域内は無欠陥化され、その結
果、例えばこのシリコン島10Aの表面に形成した酸化
膜の酸化膜耐圧を高めることができる。
After that, the bonded dielectric separation wafer W is subjected to a hydrogen annealing treatment (FIG. 2 (k)). Specifically, the bonded dielectric separation wafer W is inserted into a quartz reaction tube of an annealing furnace. Then, a heat treatment is performed on the bonded dielectric separation wafer W at 1200 ° C. for one hour in a hydrogen gas atmosphere. As described above, when the bonded dielectric separation wafer W is heated to a high temperature in a hydrogen gas atmosphere, the oxygen existing in the dielectric separation silicon island 10A is reduced more than when heat treatment is performed in, for example, a nitrogen gas or oxygen gas atmosphere. Large amounts are diffused out. It is considered that this is because diffusion of oxygen into the gas phase on the surface of the dielectric isolation silicon island 10A increases. By the hydrogen annealing treatment, the oxygen concentration of the dielectric isolation silicon island 10A is greatly reduced. As a result, this dielectric isolation silicon island 10A
Oxygen-induced stacking faults in the (active region) disappear almost completely. Thereby, the inside of this region is made defect-free, and as a result, for example, the oxide film breakdown voltage of the oxide film formed on the surface of the silicon island 10A can be increased.

【0020】ここで、実際に、従来法(水素アニール処
理を行わない)と、この発明(水素アニール処理を行
う)とを対比した際の、誘電体分離シリコン島の表面に
形成されたゲート酸化膜の酸化膜耐圧の評価結果を記載
する。図3は、張り合わせ誘電体分離ウェーハの酸化膜
耐圧の評価試験方法を示す説明図である。図4(a)
は、この発明の一実施例に係る張り合わせ誘電体分離ウ
ェーハにおける酸化膜耐圧の測定点分布を示す説明図で
ある。図4(b)は、従来手段に係る張り合わせ誘電体
分離ウェーハにおける酸化膜耐圧の測定点分布を示す説
明図である。まず、図3を参照して、具体的な張り合わ
せ誘電体分離ウェーハの酸化膜耐圧の評価試験方法を説
明する。
Here, when the conventional method (without hydrogen annealing) is compared with the present invention (with hydrogen annealing), the gate oxidation formed on the surface of the dielectric isolation silicon island is actually performed. The evaluation results of the oxide withstand voltage of the film are described. FIG. 3 is an explanatory view showing an evaluation test method of an oxide film breakdown voltage of a bonded dielectric isolation wafer. FIG. 4 (a)
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a distribution of measurement points of oxide film breakdown voltage in a bonded dielectric isolation wafer according to one embodiment of the present invention. FIG. 4B is an explanatory diagram showing a distribution of measurement points of oxide film breakdown voltage in a bonded dielectric isolation wafer according to the conventional means. First, referring to FIG. 3, a specific test method for evaluating the withstand voltage of an oxide film of a bonded dielectric isolation wafer will be described.

【0021】図3に示すように、張り合わせ誘電体分離
ウェーハW1の各誘電体分離シリコン島10Aには、誘
電体分離酸化膜14に沿ってリンPが高濃度にドーピン
グされたN領域30が設けられている。なお、この誘
電体分離シリコン島10Aの酸素濃度は、Oi=1.3
0×1018/cmである。このN領域30の表層
部30a上には、アルミニウム製の電極31が形成され
ている。また、この電極31から所定距離だけ離れた位
置に、厚さ25nm,膜面積20mmのゲート酸化膜
32が形成されている。このゲート酸化膜32上には、
ポリシリコン製の電極33が形成されている。この電極
33は、厚さが500nmで、リンが所定濃度にドープ
されている。これらの電極31,33には、直流電源3
4,電流計35および電圧計36を有する酸化膜耐圧測
定器の各測定端子がそれぞれ接続されている。
As shown in FIG. 3, in each dielectric isolation silicon island 10A of the bonded dielectric isolation wafer W1, an N + region 30 doped with phosphorus P at a high concentration is formed along the dielectric isolation oxide film 14. Is provided. The oxygen concentration of the dielectric isolation silicon island 10A is Oi = 1.3.
It is 0 × 10 18 / cm 3 . An electrode 31 made of aluminum is formed on the surface portion 30a of the N + region 30. Further, a gate oxide film 32 having a thickness of 25 nm and a film area of 20 mm 2 is formed at a position separated from the electrode 31 by a predetermined distance. On this gate oxide film 32,
An electrode 33 made of polysilicon is formed. The electrode 33 has a thickness of 500 nm and is doped with phosphorus at a predetermined concentration. These electrodes 31 and 33 have a DC power supply 3
4, measuring terminals of an oxide film breakdown voltage measuring device having an ammeter 35 and a voltmeter 36 are connected to each other.

【0022】このゲート酸化膜32の酸化膜耐圧の測定
に際しては、直流の印加電圧10MV/cmを10秒間
印加し、その後、もう一度だけ同様に電圧を印加する。
この際、電極31,33間に流れる電流量を測定して、
これが電流密度100μA/cmを超えた場合、ゲー
ト酸化膜32の絶縁破壊が生じているとみなした。な
お、このシリコンウェーハ10上に合計181点の測定
点を配した。そして、各点におけるゲート酸化膜32の
絶縁破壊の状況を調べた。その結果を図4に示す。図4
(a)から明らかなように、この発明による張り合わせ
誘電体分離ウェーハWの場合、181の測定点のすべて
において絶縁破壊は生じていなかった。これに対して、
図4(b)に示す従来法の張り合わせ誘電体分離ウェー
ハの場合では、181点のうち、25点で絶縁破壊が生
じていた。なお、図4(a)および図4(b)におい
て、白抜きエリアは絶縁破壊なしを示し、黒塗りエリア
は絶縁破壊ありを示す。このように、張り合わせ誘電体
分離ウェーハWを製造した後、水素アニール処理を行え
ば、ゲート酸化膜32の酸化膜耐圧が高まることが判明
した。すなわち、シリコン島10Aにおける電気的特性
が高まっているのである。
In measuring the oxide film breakdown voltage of the gate oxide film 32, a DC applied voltage of 10 MV / cm is applied for 10 seconds, and then the voltage is applied again only once.
At this time, the amount of current flowing between the electrodes 31 and 33 is measured, and
When the current density exceeded 100 μA / cm 2 , it was considered that dielectric breakdown of the gate oxide film 32 had occurred. Note that a total of 181 measurement points were arranged on the silicon wafer 10. Then, the state of dielectric breakdown of the gate oxide film 32 at each point was examined. FIG. 4 shows the results. FIG.
As apparent from (a), in the case of the bonded dielectric separation wafer W according to the present invention, dielectric breakdown did not occur at all of the 181 measurement points. On the contrary,
In the case of the bonded dielectric separation wafer of the conventional method shown in FIG. 4B, dielectric breakdown occurred at 25 points out of 181 points. In FIG. 4A and FIG. 4B, the white area indicates no dielectric breakdown, and the black area indicates the dielectric breakdown. As described above, it has been found that if a hydrogen annealing treatment is performed after the bonded dielectric separation wafer W is manufactured, the oxide film breakdown voltage of the gate oxide film 32 increases. That is, the electrical characteristics of the silicon island 10A are increasing.

【0023】[0023]

【発明の効果】この発明によれば、張り合わせ誘電体分
離ウェーハに水素アニール処理を施したので、デバイス
が作製される誘電体分離シリコン島を無欠陥化させるこ
とができる。この結果、シリコン島の電気的特性、例え
ばその酸化膜耐圧特性を良好なものとすることができ
る。
According to the present invention, since the bonded dielectric isolation wafer is subjected to the hydrogen annealing treatment, the dielectric isolation silicon island on which the device is manufactured can be made defect-free. As a result, the electrical characteristics of the silicon island, for example, its oxide film breakdown voltage characteristics can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の一実施例に係る張り合わせ誘電体分
離ウェーハの要部拡大断面図である。
FIG. 1 is an enlarged sectional view of a main part of a bonded dielectric separation wafer according to one embodiment of the present invention.

【図2】この発明の一実施例に係る張り合わせ誘電体分
離ウェーハの製造方法を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a method for manufacturing a bonded dielectric isolation wafer according to one embodiment of the present invention.

【図3】この発明の一実施例に係る張り合わせ誘電体分
離ウェーハの酸化膜耐圧の評価試験方法を示す説明図で
ある。
FIG. 3 is an explanatory view showing an evaluation test method of an oxide film breakdown voltage of a bonded dielectric isolation wafer according to one embodiment of the present invention.

【図4】(a)は、この発明の一実施例に係る張り合わ
せ誘電体分離ウェーハにおける酸化膜耐圧の測定点分布
状態を示す説明図である。(b)は、従来手段に係る張
り合わせ誘電体分離ウェーハにおける酸化膜耐圧の測定
点分布状態を示す説明図である。
FIG. 4A is an explanatory view showing a distribution state of measurement points of an oxide film breakdown voltage in a bonded dielectric isolation wafer according to one embodiment of the present invention. (B) is an explanatory view showing a distribution state of measurement points of the oxide film breakdown voltage in the bonded dielectric isolation wafer according to the conventional means.

【図5】従来の誘電体分離ウェーハの製造工程を示す説
明図である。
FIG. 5 is an explanatory view showing a manufacturing process of a conventional dielectric separation wafer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 シリコンウェーハ(活性層用ウェーハ)、 10A 誘電体分離シリコン島、 12 シリコンウェーハ(支持基板用ウェーハ)、 13 誘電体分離溝、 14 誘電体分離酸化膜、 16 ポリシリコン層、 W 張り合わせ誘電体分離ウェーハ。 Reference Signs List 10 silicon wafer (active layer wafer), 10A dielectric isolation silicon island, 12 silicon wafer (support substrate wafer), 13 dielectric isolation groove, 14 dielectric isolation oxide film, 16 polysilicon layer, W bonded dielectric isolation Wafer.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 支持基板用ウェーハと、この支持基板用
ウェーハの表面に張り合わされる活性層用ウェーハとを
有し、この活性層用ウェーハの表面に積層されたポリシ
リコン層の表面に、誘電体分離酸化膜により互いに絶縁
された複数の誘電体分離シリコン島が形成された張り合
わせ誘電体分離ウェーハであって、 上記誘電体分離シリコン島が形成された後、水素アニー
ル処理が施された張り合わせ誘電体分離ウェーハ。
1. A wafer for a support substrate, and a wafer for an active layer bonded to a surface of the wafer for the support substrate, wherein a surface of a polysilicon layer laminated on the surface of the wafer for the active layer has a dielectric A bonded dielectric separation wafer formed with a plurality of dielectrically separated silicon islands insulated from each other by a body separation oxide film, the bonded dielectric being subjected to a hydrogen annealing treatment after the formation of the dielectrically separated silicon islands. Body separation wafer.
【請求項2】 活性層用ウェーハの表面に誘電体分離溝
を形成し、 誘電体分離溝の表面を含む活性層用ウェーハの表面に誘
電体分離酸化膜を形成し、 誘電体分離酸化膜の表面にCVD法によりポリシリコン
層を成長させ、 この活性層用ウェーハの表面を支持基板用ウェーハの表
面に重ね合わせることによりこれらを張り合わせ、 この後、上記活性層用ウェーハをその裏面側から研削、
研磨して、この研磨面に誘電体分離酸化膜で分離された
複数の誘電体分離シリコン島を現出させ、 この後、この張り合わせ誘電体分離ウェーハに水素アニ
ール処理を施す張り合わせ誘電体分離ウェーハの製造方
法。
2. A dielectric isolation groove is formed on the surface of the active layer wafer, and a dielectric isolation oxide film is formed on the surface of the active layer wafer including the surface of the dielectric isolation groove. A polysilicon layer is grown on the surface by the CVD method, and the surface of the active layer wafer is superimposed on the surface of the support substrate wafer so that they are bonded to each other.
Polishing to reveal a plurality of dielectric isolation silicon islands separated by a dielectric isolation oxide film on the polished surface, and thereafter performing hydrogen annealing on the bonded dielectric isolation wafer. Production method.
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