JP2006005341A - Laminating soi substrate and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laminating SOI substrate, capable of treating a metal dopant of SOI layer in gettering at heat treatment time in device process, and its manufacturing method. <P>SOLUTION: A crystal defect R is formed in a resistive layer 10b of a wafer 10 for active layer. This can make the metal dopant existing in a SOI layer 10A be caught by the crystal defect R at the heat treating time in the device process. As a result, nonconformity making the properties of a device deteriorate can be suppressed, in such a way that the crystal defects or electric rank order caused by heavy metal contamination occurs near the front surface of the SOI layer 10A. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は貼り合わせSOI基板およびその製造方法、詳しくはSOI層にゲッタリングサイトが形成された貼り合わせSOI基板およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a bonded SOI substrate and a manufacturing method thereof, and more particularly to a bonded SOI substrate in which a gettering site is formed in an SOI layer and a manufacturing method thereof.

2枚のシリコンウェーハを貼り合わせた貼り合わせ基板の一種として、貼り合わせSOI(Silicon on Insulator)基板が知られている。これは、表面にデバイスが形成されるSOI層(活性層)と、これをその裏面側から支持する支持基板用ウェーハとの間に、絶縁膜(シリコン酸化膜)が埋め込まれたものである。また、従来、n型のSOI層中に高濃度のn層がイオン注入された貼り合わせSOI基板も開発されている。
以下、図5のフローシートを参照し、従来のn層を有する貼り合わせSOI基板の製造方法を説明する。
A bonded SOI (Silicon on Insulator) substrate is known as a kind of bonded substrate formed by bonding two silicon wafers. This is an insulating film (silicon oxide film) embedded between an SOI layer (active layer) on which a device is formed on the front surface and a support substrate wafer that supports the device from the back side. Conventionally, a bonded SOI substrate in which a high-concentration n + layer is ion-implanted in an n-type SOI layer has also been developed.
Hereinafter, a conventional method for manufacturing a bonded SOI substrate having an n + layer will be described with reference to the flow sheet of FIG.

この図に示すように、所定量のヒ素またはアンチモンがドープされた単結晶シリコンインゴットをCZ法により引き上げる。その後、得られた単結晶シリコンインゴットに対して、ブロック切断、ノッチ加工、スライス、面取り、表面への鏡面研磨などを順次施す。こうして、直径8インチの鏡面仕上げされたn型の活性層用ウェーハ(CZウェーハ)101が得られる(図5(a))。一方、この活性層用ウェーハ101と同じ製法により、表面が鏡面仕上げされた同様の支持基板用ウェーハ102を用意する(図5(b))。その後、支持基板用ウェーハ102は熱酸化炉に挿入し、ここで熱酸化処理されてその表面に絶縁性のシリコン酸化膜102aが形成される。   As shown in this figure, a single crystal silicon ingot doped with a predetermined amount of arsenic or antimony is pulled up by the CZ method. Thereafter, block cutting, notching, slicing, chamfering, mirror polishing on the surface, and the like are sequentially performed on the obtained single crystal silicon ingot. Thus, an n-type active layer wafer (CZ wafer) 101 having a mirror finish of 8 inches in diameter is obtained (FIG. 5A). On the other hand, a similar support substrate wafer 102 having a mirror-finished surface is prepared by the same manufacturing method as this active layer wafer 101 (FIG. 5B). Thereafter, the support substrate wafer 102 is inserted into a thermal oxidation furnace, where it is thermally oxidized to form an insulating silicon oxide film 102a on the surface thereof.

次に、活性層用ウェーハ101を中電流イオン注入装置内を用いて、ウェーハ表面からn型ドーパントであるヒ素またはアンチモンを、例えば注入エネルギー80KeV、ドーズ量2×1015atoms/cmで注入する。これにより、活性層用ウェーハ101の表層の所定深さに、イオン注入層Iが形成される。
その後、両ウェーハ101,102の鏡面同士をクリーンルーム内の室温下で重ね合わせる。これにより、貼り合わせウェーハ103が作製される。この貼り合わせにより、活性層用ウェーハ101と支持基板用ウェーハ102との間に介在されたシリコン酸化膜102aの部分が、埋め込みシリコン酸化膜102bとなる。
Next, the active layer wafer 101 is implanted from the wafer surface with arsenic or antimony, which is an n-type dopant, at an implantation energy of 80 KeV and a dose of 2 × 10 15 atoms / cm 2 using the inside of the medium current ion implantation apparatus. . Thereby, the ion implantation layer I is formed at a predetermined depth of the surface layer of the active layer wafer 101.
Thereafter, the mirror surfaces of both wafers 101 and 102 are superposed at room temperature in a clean room. Thereby, the bonded wafer 103 is produced. By this bonding, the portion of the silicon oxide film 102a interposed between the active layer wafer 101 and the support substrate wafer 102 becomes the buried silicon oxide film 102b.

次に、貼り合わせウェーハ103を貼り合わせ用の熱酸化炉に挿入し、酸素ガス雰囲気で貼り合わせ熱処理する。貼り合わせ熱処理の温度は1100℃、熱処理時間は2時間である(図5(c))。これにより、貼り合わせウェーハ103の露出面全体にシリコン酸化膜が形成される。このとき、活性層用ウェーハ101の貼り合わせ側の面付近で、イオン注入層Iのヒ素またはアンチモンが熱拡散され、n層(高濃度不純物層)101aが形成される。その結果、活性層用ウェーハ101が埋め込みシリコン酸化膜(SiO)102bを含む場合、活性層用ウェーハ101は、n/n/SiO構造となる。 Next, the bonded wafer 103 is inserted into a bonding thermal oxidation furnace, and bonded and heat-treated in an oxygen gas atmosphere. The temperature of the bonding heat treatment is 1100 ° C., and the heat treatment time is 2 hours (FIG. 5C). As a result, a silicon oxide film is formed on the entire exposed surface of the bonded wafer 103. At this time, arsenic or antimony of the ion implantation layer I is thermally diffused in the vicinity of the surface on the bonding side of the active layer wafer 101 to form an n + layer (high concentration impurity layer) 101a. As a result, when the active layer wafer 101 includes the buried silicon oxide film (SiO 2 ) 102b, the active layer wafer 101 has an n / n + / SiO 2 structure.

次いで、超音波照射によるボイド検査を行う。良品の貼り合わせウェーハ103については、面取りされた両ウェーハ101,102の外周部形状に起因した貼り合わせ不良領域を除去する。具体的には、活性層用ウェーハ101の外周部が、そのデバイス形成面側から#800〜#1500のメタルボンド研削砥石により外周研削される(図5(d))。外周研削は、貼り合わせ界面に達しない深さに止められる。   Next, a void inspection by ultrasonic irradiation is performed. For the non-defective bonded wafer 103, the bonding failure area due to the outer peripheral shape of both the chamfered wafers 101 and 102 is removed. Specifically, the outer peripheral portion of the active layer wafer 101 is subjected to outer peripheral grinding from the device forming surface side with a # 800 to # 1500 metal bond grinding wheel (FIG. 5D). The peripheral grinding is stopped at a depth that does not reach the bonding interface.

続いて、削り残し部101cが、アルカリエッチングにより除去される(図5(e))。すなわち、貼り合わせウェーハ103が、KOHなどのアルカリ性エッチング液に浸漬され、削り残し部101cが溶かされる(外周エッチング)。こうして、支持基板用ウェーハ102の外周部の領域、具体的には埋め込みシリコン酸化膜102bの外周部が露出される。
次に、活性層用ウェーハ101が、そのデバイス形成面側から研削、研磨される。こうして、n/n/SiO構造を有する、SOI層101Aが形成された貼り合わせSOI基板が作製される。(図5(f))。
Subsequently, the uncut portion 101c is removed by alkali etching (FIG. 5E). That is, the bonded wafer 103 is immersed in an alkaline etching solution such as KOH, and the uncut portion 101c is melted (peripheral etching). In this manner, the outer peripheral region of the support substrate wafer 102, specifically, the outer peripheral portion of the buried silicon oxide film 102b is exposed.
Next, the active layer wafer 101 is ground and polished from the device forming surface side. Thus, a bonded SOI substrate having the n / n + / SiO 2 structure and having the SOI layer 101A formed thereon is manufactured. (FIG. 5 (f)).

ところで、貼り合わせSOI基板のSOI層101Aに半導体デバイスを形成するデバイス工程では、n層101aを有したSOI層101Aに対する金属不純物(鉄、銅、ニッケルなど)の汚染度合いが重要視される。それだけではなく、イオン注入を伴う貼り合わせSOI基板の特有の課題として、イオン注入工程およびその後の高温アニール工程(例えば熱酸化、貼り合わせ熱処理)で金属汚染が発生し、これが問題となっている。 By the way, in the device process for forming a semiconductor device on the SOI layer 101A of the bonded SOI substrate, the degree of contamination of metal impurities (iron, copper, nickel, etc.) on the SOI layer 101A having the n + layer 101a is regarded as important. In addition, as a problem specific to the bonded SOI substrate with ion implantation, metal contamination occurs in the ion implantation process and the subsequent high-temperature annealing process (for example, thermal oxidation and bonding heat treatment), which is a problem.

これらの工程での金属汚染が製品出荷後もSOI層101Aに残留すると、SOI層101Aの表面近傍に欠陥や電気的な準位が形成され、デバイスの特性が劣化する。この問題は、デバイス工程で金属汚染が起きた場合にも発生する。その結果、デバイスの歩留りが低下する。そこで、近年では貼り合わせSOI基板に対して、SOI層101Aの表面近傍に欠陥や電気的な準位を形成しない、イオン注入からデバイス工程まで継続可能なゲッタリング効果の発揮が求められている。   If metal contamination in these steps remains in the SOI layer 101A even after product shipment, defects and electrical levels are formed in the vicinity of the surface of the SOI layer 101A, and device characteristics deteriorate. This problem also occurs when metal contamination occurs in the device process. As a result, the device yield decreases. Therefore, in recent years, there is a demand for a bonded SOI substrate that exhibits a gettering effect that can be continued from ion implantation to a device process without forming defects or electrical levels in the vicinity of the surface of the SOI layer 101A.

従来、このような金属汚染の対策として、例えば特許文献1に記載された方法が知られている。これは、支持基板用ウェーハの略全域に、金属不純物のゲッタリングサイトとなる酸素析出物を形成するとともに、支持基板用ウェーハの埋め込み酸化膜近傍に転位群を形成したものである。これらの酸素析出物および転位群は、何れも支持基板用ウェーハ内に形成されたIG(Intrinsic Gettering)層である。
特開平8−293589号公報
Conventionally, for example, a method described in Patent Document 1 is known as a countermeasure against such metal contamination. In this method, oxygen precipitates serving as gettering sites for metal impurities are formed in substantially the entire area of the support substrate wafer, and dislocation groups are formed in the vicinity of the buried oxide film of the support substrate wafer. These oxygen precipitates and dislocation groups are all IG (Intrinsic Gettering) layers formed in the support substrate wafer.
JP-A-8-293589

しかしながら、従来の貼り合わせSOI基板の製造方法によれば、このようにIG層が支持基板用ウェーハに形成されていたため、埋め込み酸化膜中での拡散速度が遅い(埋め込み酸化膜を透過できない)SOI層中の鉄、ニッケルなどを、支持基板用ウェーハのIG層にゲッタリングすることはできなかった。   However, according to the conventional method for manufacturing a bonded SOI substrate, since the IG layer is formed on the support substrate wafer in this way, the diffusion rate in the buried oxide film is slow (cannot penetrate the buried oxide film). Iron, nickel, etc. in the layer could not be gettered to the IG layer of the support substrate wafer.

また、CZ法では、インゴット引き上げ時において、単結晶シリコンインゴットの一部に、ドーパントが偏る偏析が発生し易い。この偏析により、スライス後のシリコンウェーハ(活性層用ウェーハ)間では、25%程度もの抵抗値のばらつき(ドーパント濃度の不均一)が生じていた。しかも、1枚のシリコンウェーハの面内でも、抵抗値のばらつきが10%程度発生していた。そこで、デバイス工場では、貼り合わせSOI基板のSOI層にデバイスを形成する前処理として、SOI層に所定量のドーパントをイオン注入し、ウェーハ間およびウェーハ面内でのSOI層の抵抗値を調整していた。その結果、貼り合わせSOI基板の製造コストが高騰していた。   Further, in the CZ method, when the ingot is pulled up, segregation in which the dopant is biased easily occurs in a part of the single crystal silicon ingot. Due to this segregation, a variation in resistance value of about 25% (non-uniform dopant concentration) occurred between sliced silicon wafers (active layer wafers). In addition, even within the surface of a single silicon wafer, a variation in resistance value of about 10% occurred. Therefore, in the device factory, as a pretreatment for forming a device on the SOI layer of the bonded SOI substrate, a predetermined amount of dopant is ion-implanted into the SOI layer, and the resistance value of the SOI layer between wafers and in the wafer surface is adjusted. It was. As a result, the manufacturing cost of the bonded SOI substrate has increased.

一方、前記ウェーハ間およびウェーハ面内におけるSOI層の抵抗値のばらつきを解消する別の方法として、例えばシリコン酸化膜が形成された支持基板用ウェーハの表面に、シリコンをエピタキシャル成長させてSOI層を成膜する方法が知られている。
しかしながら、この方法でも、エピタキシャル成長を行なうため、単純に活性層用ウェーハと支持基板用ウェーハとを貼り合わせ、その後、活性層用ウェーハを裏面側から研削、研磨して薄膜化する貼り合わせSOI基板の汎用品に比べて、製造コストが高まっていた。
On the other hand, as another method for eliminating variations in the resistance value of the SOI layer between the wafers and within the wafer surface, for example, the SOI layer is formed by epitaxially growing silicon on the surface of the support substrate wafer on which the silicon oxide film is formed. Methods for filming are known.
However, even in this method, in order to perform epitaxial growth, an active layer wafer and a support substrate wafer are simply bonded together, and then the active layer wafer is ground and polished from the back side to form a thin film. Compared to general-purpose products, the manufacturing cost was increased.

そこで、発明者らは鋭意研究の結果、あらかじめ活性層用ウェーハのn層(高濃度不純物層/イオン注入で形成された抵抗層)にゲッタリングサイトを形成しておけば、デバイス工程の熱処理時において、SOI層中に存在し埋め込み絶縁膜中での拡散速度が遅い(透過できない)鉄、ニッケルなどの金属不純物を、ゲッタリングサイトに補集することができることを知見し、この発明を完成させた。 Therefore, as a result of intensive studies, the inventors have previously formed a gettering site in the n + layer (high-concentration impurity layer / resistance layer formed by ion implantation) of the active layer wafer, so that heat treatment in the device process is performed. At this time, it was discovered that metal impurities such as iron and nickel that exist in the SOI layer and have a low diffusion rate (cannot penetrate) in the buried insulating film can be collected at the gettering site, and the present invention is completed. I let you.

また、発明者らは、鋭意研究の結果、活性層用ウェーハに所定量のドーパントをイオン注入後、活性層用ウェーハに酸化膜を形成し、さらに活性層用ウェーハを支持基板用ウェーハに貼り合わせて熱処理することで、イオン注入されたドーパントを周辺に熱拡散させ、また、貼り合わせ後の活性層用ウェーハを薄膜化処理してドーパントの拡散層からなるSOI層を形成することに想到した。これにより、ウェーハ間およびウェーハ面内でのSOI層の抵抗値のばらつきの低減、および、SOI層へのゲッタリングサイトの形成がそれぞれ可能であることを知見し、この発明を完成させた。
このように、SOI層の埋め込み酸化膜側にゲッタリングサイトを形成すれば、SOI層の表面に付着した金属不純物、および、SOI層内に存在する金属不純物などを、デバイス工程での熱処理時に、埋め込み酸化膜直上で捕集することができる。
In addition, as a result of earnest research, the inventors have formed an oxide film on the active layer wafer after ion implantation of a predetermined amount of dopant into the active layer wafer, and further bonded the active layer wafer to the support substrate wafer. It was conceived that the ion-implanted dopant was thermally diffused to the periphery by heat treatment, and the active layer wafer after bonding was thinned to form an SOI layer composed of a dopant diffusion layer. As a result, the inventors have found that it is possible to reduce variations in the resistance value of the SOI layer between wafers and within the wafer surface and to form a gettering site in the SOI layer, thereby completing the present invention.
In this way, if a gettering site is formed on the buried oxide film side of the SOI layer, metal impurities attached to the surface of the SOI layer, metal impurities existing in the SOI layer, and the like are removed during the heat treatment in the device process. It can be collected directly on the buried oxide film.

この発明は、デバイス工程での熱処理時に、SOI層の金属不純物をゲッタリングすることができる貼り合わせSOI基板およびその製造方法を提供することを目的としている。
また、この発明は、イオン注入時に活性層用ウェーハの表層を汚染した金属汚染物質をゲッタリングすることができる貼り合わせSOI基板の製造方法を提供する。
この発明は、イオン注入で形成された抵抗層(n層)の広がりによるSOI層の厚膜化を防止することができる貼り合わせSOI基板の製造方法を提供することを目的としている。
この発明は、ウェーハ間およびウェーハ面内におけるSOI層の抵抗値のばらつきを低減することができると同時に、デバイス工程での熱処理時に、SOI層の金属不純物をゲッタリングすることもできる貼り合わせSOI基板を提供することを目的としている。
An object of the present invention is to provide a bonded SOI substrate capable of gettering metal impurities in an SOI layer during heat treatment in a device process, and a method for manufacturing the same.
The present invention also provides a method for manufacturing a bonded SOI substrate that can getter metal contaminants that contaminate the surface layer of an active layer wafer during ion implantation.
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a bonded SOI substrate capable of preventing the SOI layer from being thickened due to the spread of a resistance layer (n + layer) formed by ion implantation.
The present invention provides a bonded SOI substrate capable of reducing variations in resistance values of SOI layers between wafers and within a wafer surface, and at the same time, gettering metal impurities in SOI layers during heat treatment in a device process. The purpose is to provide.

請求項1に記載の発明は、ドーパントが低濃度に存在する低濃度不純物層およびドーパントが高濃度に存在する高濃度不純物層を有するSOI層と、このSOI層を支持する支持基板用ウェーハとを、埋め込み絶縁膜を介して貼り合わせた貼り合わせSOI基板において、前記高濃度不純物層に、ゲッタリングサイトが形成された貼り合わせSOI基板である。   According to the first aspect of the present invention, there is provided an SOI layer having a low-concentration impurity layer in which a dopant is present at a low concentration and a high-concentration impurity layer in which a dopant is present at a high concentration, and a support substrate wafer that supports the SOI layer. A bonded SOI substrate in which a gettering site is formed in the high-concentration impurity layer in a bonded SOI substrate bonded through a buried insulating film.

請求項1に記載の発明によれば、SOI層の高濃度不純物層にゲッタリングサイトを形成する。これにより、デバイス工程の熱処理時、SOI層に存在する埋め込み絶縁膜を透過できない鉄、ニッケルなどの金属不純物が、高濃度不純物層のゲッタリングサイトに補集される。その結果、SOI層中の金属不純物による金属汚染を原因とし、SOI層の表面近傍に結晶欠陥および電気的な準位が形成されて発生するデバイス特性の劣化を防止することができる。よって、デバイスの歩留りが大きくなる。   According to the first aspect of the present invention, the gettering site is formed in the high concentration impurity layer of the SOI layer. As a result, during heat treatment in the device process, metal impurities such as iron and nickel that cannot penetrate the buried insulating film present in the SOI layer are collected at the gettering site of the high concentration impurity layer. As a result, it is possible to prevent deterioration of device characteristics caused by the formation of crystal defects and electrical levels near the surface of the SOI layer due to metal contamination due to metal impurities in the SOI layer. Therefore, the device yield increases.

ドーパントとしては、ヒ素、アンチモン、リンなどのn型のドーパントまたはボロンなどのp型のドーパントを採用することができる。
活性層用ウェーハ(SOI層の形成用)、および、活性層用ウェーハに埋め込み絶縁膜を介して貼り合わされる支持基板用ウェーハには、例えばシリコンウェーハを用いることができる。活性層用ウェーハおよび支持基板用ウェーハは、あらかじめn型不純物がドープされたn型のシリコンウェーハでもよいし、p型不純物を含むp型のシリコンウェーハでもよい。
活性層用ウェーハの支持基板用ウェーハとの貼り合わせ面は、高濃度不純物層側の面である。
As the dopant, an n-type dopant such as arsenic, antimony, and phosphorus or a p-type dopant such as boron can be employed.
For example, a silicon wafer can be used as the active layer wafer (for forming the SOI layer) and the support substrate wafer bonded to the active layer wafer via a buried insulating film. The active layer wafer and the support substrate wafer may be n-type silicon wafers doped with n-type impurities in advance, or p-type silicon wafers containing p-type impurities.
The bonding surface of the active layer wafer and the support substrate wafer is the surface on the high concentration impurity layer side.

埋め込み絶縁膜としては、例えば埋め込みシリコン酸化膜、埋め込み窒化シリコン膜などを採用することができる。
SOI層の厚さは限定されない。例えば1〜50μm、好ましくは5μm以上である。 高濃度不純物層のドーパント濃度と、低濃度不純物層のドーパント濃度との濃度差は限定されない。例えば、高濃度不純物層のドーパント濃度は、1×1018atoms/cm以上、好ましくは1×1019〜1×1020atoms/cmである。低濃度不純物層および高濃度不純物層は、同一電極型である。
ゲッタリングサイトとしては、例えば結晶欠陥を採用することができる。結晶欠陥としては、点欠陥、線欠陥、面欠陥、体欠陥が挙げられる。
不純物濃度が低い基板(活性層用ウェーハ)に高濃度層を形成するには、例えばエピタキシャル成長、不純物の熱拡散などの方法がある。
As the buried insulating film, for example, a buried silicon oxide film or a buried silicon nitride film can be employed.
The thickness of the SOI layer is not limited. For example, it is 1-50 micrometers, Preferably it is 5 micrometers or more. The concentration difference between the dopant concentration of the high concentration impurity layer and the dopant concentration of the low concentration impurity layer is not limited. For example, the dopant concentration of the high concentration impurity layer is 1 × 10 18 atoms / cm 3 or more, preferably 1 × 10 19 to 1 × 10 20 atoms / cm 3 . The low concentration impurity layer and the high concentration impurity layer are of the same electrode type.
As the gettering site, for example, a crystal defect can be employed. Crystal defects include point defects, line defects, surface defects, and body defects.
In order to form a high concentration layer on a substrate having a low impurity concentration (active layer wafer), there are methods such as epitaxial growth and thermal diffusion of impurities.

請求項2に記載の発明は、ドーパントが低濃度に存在する低濃度不純物層およびドーパントを高濃度にイオン注入したイオン注入層を熱処理して得られた高濃度不純物層を有するSOI層と、このSOI層を支持する支持基板用ウェーハとを、埋め込み絶縁膜を介して貼り合わせた貼り合わせSOI基板において、前記高濃度不純物層に、ゲッタリングサイトが形成された貼り合わせSOI基板である。
請求項2に記載の発明に係る貼り合わせSOI基板にあっては、イオン注入により形成された高濃度不純物層にゲッタリングサイトが形成される。このゲッタリングサイトに金属不純物が捕集される。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an SOI layer having a low-concentration impurity layer having a low concentration of dopant and a high-concentration impurity layer obtained by heat-treating an ion-implanted layer into which a dopant is ion-implanted at a high concentration, A bonded SOI substrate in which a support substrate wafer that supports an SOI layer is bonded via a buried insulating film, wherein a gettering site is formed in the high-concentration impurity layer.
In the bonded SOI substrate according to the second aspect of the present invention, gettering sites are formed in the high concentration impurity layer formed by ion implantation. Metal impurities are collected at this gettering site.

請求項3に記載の発明は、ドーパントが所定の濃度で存在するSOI層と、このSOI層を支持する支持基板用ウェーハとを、埋め込み絶縁膜を介して貼り合わせた貼り合わせSOI基板において、ウェーハ間における前記SOI層の抵抗値のばらつき、および、ウェーハ面内における前記SOI層の抵抗値のばらつきが、それぞれ5%以下で、前記SOI層の埋め込み絶縁膜側に、ゲッタリングサイトが形成された貼り合わせSOI基板である。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a bonded SOI substrate in which an SOI layer in which a dopant is present at a predetermined concentration and a support substrate wafer that supports the SOI layer are bonded via a buried insulating film. The variation of the resistance value of the SOI layer during the period and the variation of the resistance value of the SOI layer within the wafer surface were 5% or less, respectively, and a gettering site was formed on the buried insulating film side of the SOI layer. This is a bonded SOI substrate.

請求項3に記載の発明によれば、活性層用ウェーハに所定量のドーパントをイオン注入後、活性層用ウェーハを酸化熱処理して酸化膜を形成する。この酸化膜の形成時、イオン注入によりアモルファス化したアモルファス層が再結晶化する。しかしながら、アモルファス層には格子間酸素および格子間シリコンが供給されるため、活性層用ウェーハの単結晶化が阻害され、転位、積層欠陥などの結晶欠陥が発生する。しかも、酸化熱処理時の熱により、イオン注入されたドーパントが、活性層用ウェーハ内で熱拡散される。
次に、活性層用ウェーハを支持基板用ウェーハに貼り合わせ、貼り合わせウェーハを形成する。それから、貼り合わせウェーハに対して、貼り合わせ熱処理を行う。このとき、イオン注入されたドーパントがさらに周辺に熱拡散される。続いて、活性層用ウェーハを薄膜化処理(例えば研削、研磨)し、ドーパントの拡散層からなるSOI層を形成する。なお、薄膜化処理は、貼り合わせ熱処理の前に施してもよい。
According to the invention of claim 3, after ion implantation of a predetermined amount of dopant into the active layer wafer, the active layer wafer is subjected to an oxidation heat treatment to form an oxide film. During the formation of this oxide film, the amorphous layer that has become amorphous by ion implantation is recrystallized. However, since interstitial oxygen and interstitial silicon are supplied to the amorphous layer, single crystallization of the active layer wafer is hindered, and crystal defects such as dislocations and stacking faults are generated. Moreover, the ion-implanted dopant is thermally diffused in the active layer wafer by heat during the oxidation heat treatment.
Next, the active layer wafer is bonded to the support substrate wafer to form a bonded wafer. Then, a bonding heat treatment is performed on the bonded wafer. At this time, the ion-implanted dopant is further thermally diffused to the periphery. Subsequently, the active layer wafer is thinned (for example, ground or polished) to form an SOI layer formed of a dopant diffusion layer. Note that the thinning process may be performed before the bonding heat treatment.

このように構成することで、ウェーハ間およびウェーハ面内でのSOI層の抵抗値(ドーパント濃度)のばらつきを5%以下までそれぞれ低減することができる。しかも、SOI層の埋め込み酸化膜側には、ゲッタリングサイトが形成されている。そのため、SOI層の表面に付着した金属不純物、および、SOI層内に存在する金属不純物(特に、埋め込み酸化膜の浸透が困難な鉄、ニッケルなど)を、デバイス工程での熱処理時に、SOI層中で捕集することができる。   With this configuration, variation in the resistance value (dopant concentration) of the SOI layer between wafers and within the wafer surface can be reduced to 5% or less. In addition, gettering sites are formed on the buried oxide film side of the SOI layer. Therefore, metal impurities adhering to the surface of the SOI layer and metal impurities existing in the SOI layer (especially iron, nickel, etc., in which the embedded oxide film is difficult to penetrate) are removed from the SOI layer during heat treatment in the device process. Can be collected.

ウェーハ間におけるSOI層の抵抗値のばらつきとは、1本の単結晶インゴットから得られた多数枚のウェーハに基づき作製した多数枚の貼り合わせSOI基板において、任意に選択された2枚の貼り合わせSOI基板のSOI層間の抵抗値のばらつきをいう。
ウェーハ面内におけるSOI層の抵抗値のばらつきとは、1本の単結晶インゴットから得られた多数枚のウェーハに基づき作製した多数枚の貼り合わせSOI基板において、各貼り合わせSOI基板のSOI層の面(表面)全域における抵抗値の分布のばらつきをいう。
抵抗値のばらつきが5%を超えるとデバイスプロセスでの適正化処理が必要となる。抵抗値のばらつきが5%以下であれば、貼り合わせSOI基板の品質安定化という効果が得られる。
ゲッタリングサイトとしては、例えば前記結晶欠陥(転位、積層欠陥など)を採用することができる。
The variation in the resistance value of the SOI layer between the wafers means that two arbitrarily selected bonded substrates are bonded on a large number of bonded SOI substrates manufactured based on a large number of wafers obtained from one single crystal ingot. It means variation in resistance value between SOI layers of the SOI substrate.
The variation in the resistance value of the SOI layer in the wafer surface is the number of bonded SOI substrates manufactured based on a large number of wafers obtained from one single crystal ingot, and the SOI layer of each bonded SOI substrate. This is the variation in resistance value distribution across the entire surface.
If the variation in resistance value exceeds 5%, an optimization process in the device process is required. If the variation in resistance value is 5% or less, an effect of stabilizing the quality of the bonded SOI substrate can be obtained.
As the gettering site, for example, the crystal defects (dislocations, stacking faults, etc.) can be employed.

請求項4に記載の発明は、前記ゲッタリングサイトが、転位または積層欠陥である請求項1〜請求項3のうち、何れか1項に記載の貼り合わせSOI基板である。
結晶内部に発生した応力(圧縮、引張り、剪断)がその結晶の弾性変形の降伏点を超えると、結晶の部分領域がすべり面に沿って結晶格子の繰り返し単位の距離で変位し、応力を緩和する。変位した領域と変位しない領域との境界面(すべり面)の端では、原子間結合の不整合が生じる。この不整合が発生している線状領域が転位である。一般的には複合転位となる。転位の大きさは、0.01〜0.10μm程度である。
また、ダイヤモンド結晶構造を有するシリコン結晶の{111}面は、繰り返し単位が平面配列の関係で順番に重なり合って結晶を形成している。この配列に余分な原子面が割り込んだもの、または、この配列から原子面が抜けたものが積層欠陥である。
転位密度、積層欠陥密度は、例えば1×10〜1×10個/cmである。1×1×10個/cm未満では、ゲッタリング不足が生じる。また、1×10個/cmを超えると転位密度が高い場合には、デバイス工程でSOI層にトレンチ溝を形成したとき、転位がスリップ転位に変化する。
The invention described in claim 4 is the bonded SOI substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the gettering site is a dislocation or a stacking fault.
When the stress (compression, tension, shear) generated inside the crystal exceeds the yield point of elastic deformation of the crystal, the partial region of the crystal is displaced by the distance of the repeating unit of the crystal lattice along the slip surface, and the stress is relaxed To do. At the end of the boundary surface (slip surface) between the displaced region and the non-displaced region, mismatching between atoms occurs. A linear region where this mismatch occurs is a dislocation. Generally, it is a complex dislocation. The size of the dislocation is about 0.01 to 0.10 μm.
In addition, the {111} plane of the silicon crystal having a diamond crystal structure forms a crystal in which repeating units are sequentially overlapped in a plane arrangement relationship. A stacking fault is one in which an extra atomic plane is interrupted in this arrangement, or one in which an atomic plane is missing from this arrangement.
The dislocation density and stacking fault density are, for example, 1 × 10 0 to 1 × 10 7 pieces / cm 2 . 1 In × 1 × 10 than 0 / cm 2, insufficient gettering occurs. Further, when the dislocation density is high when it exceeds 1 × 10 7 pieces / cm 2 , the dislocation changes to slip dislocation when the trench groove is formed in the SOI layer in the device process.

請求項5に記載の発明は、イオン注入されたドーパントが全域に熱拡散されたSOI層と、このSOI層を支持する支持基板用ウェーハとを、埋め込み絶縁膜を介して貼り合わせた貼り合わせSOI基板において、ウェーハ間における前記SOI層の抵抗値のばらつき、および、ウェーハ面内における前記SOI層の抵抗値のばらつきが、それぞれ5%以下である貼り合わせSOI基板である。   The invention according to claim 5 is a bonded SOI in which an SOI layer in which an ion-implanted dopant is thermally diffused over the entire area and a support substrate wafer that supports the SOI layer are bonded together via a buried insulating film. The substrate is a bonded SOI substrate in which variations in the resistance value of the SOI layer between wafers and variations in the resistance value of the SOI layer in the wafer surface are each 5% or less.

請求項6に記載の発明は、ドーパントを低濃度に含む活性層用ウェーハの表面側にドーパントを高濃度に含む高濃度不純物層を設ける工程と、この活性層用ウェーハの高濃度不純物層の表面付近に転位または積層欠陥を発生させる工程と、この活性層用ウェーハと、これを支持する支持基板用ウェーハとを埋め込み絶縁膜を介して貼り合わせる貼り合わせ工程とを備えた貼り合わせSOI基板の製造方法である。   The invention according to claim 6 is a step of providing a high concentration impurity layer containing a dopant at a high concentration on the surface side of the active layer wafer containing a dopant at a low concentration, and a surface of the high concentration impurity layer of the active layer wafer. Manufacturing a bonded SOI substrate comprising a step of generating dislocations or stacking faults in the vicinity, and a bonding step of bonding the active layer wafer and a support substrate wafer supporting the active layer wafer through a buried insulating film Is the method.

請求項6に記載の発明によれば、SOI層の高濃度不純物層にゲッタリングサイトとしての転位または積層欠陥を形成するので、デバイス工程の熱処理時、この熱処理時の熱により、SOI層に存在する金属不純物が転位または積層欠陥に補集される。その結果、SOI層の金属汚染を原因とし、SOI層の表面近傍に結晶欠陥、電気的な準位が形成され、デバイス特性の劣化を抑制することができる。よって、デバイスの歩留りが大きくなる。
高濃度不純物層の形成は、例えばエピタキシャル成長法、熱拡散法などにより行われる。
According to the invention described in claim 6, since dislocations or stacking faults as gettering sites are formed in the high-concentration impurity layer of the SOI layer, it exists in the SOI layer due to heat during the heat treatment in the device process. Metal impurities that collect are collected in dislocations or stacking faults. As a result, due to metal contamination of the SOI layer, crystal defects and electrical levels are formed in the vicinity of the surface of the SOI layer, and deterioration of device characteristics can be suppressed. Therefore, the device yield increases.
The high concentration impurity layer is formed by, for example, an epitaxial growth method or a thermal diffusion method.

請求項7に記載の発明は、ドーパントを低濃度に含む活性層用ウェーハの表面側に、ドーパントをイオン注入してイオン注入層を形成するイオン注入工程と、このイオン注入後、前記活性層用ウェーハに熱処理を施し、前記イオン注入層を高濃度不純物層とするとともに、前記活性層用ウェーハのイオン注入面に酸化膜を形成し、前記高濃度不純物層の表面付近に転位または積層欠陥を発生させる熱処理工程と、前記酸化膜を除去する酸化膜除去工程と、前記活性層用ウェーハと、これを支持する支持基板用ウェーハとを埋め込み絶縁膜を介して貼り合わせる貼り合わせ工程とを備えた貼り合わせSOI基板の製造方法である。   The invention according to claim 7 is an ion implantation step of forming an ion implantation layer by ion implantation of a dopant on the surface side of an active layer wafer containing a dopant at a low concentration. Heat treatment is performed on the wafer to make the ion implantation layer a high concentration impurity layer, and an oxide film is formed on the ion implantation surface of the wafer for the active layer to generate dislocations or stacking faults near the surface of the high concentration impurity layer. A heat treatment step, an oxide film removal step for removing the oxide film, and a bonding step for bonding the active layer wafer and a support substrate wafer for supporting the wafer through a buried insulating film. This is a method for manufacturing a laminated SOI substrate.

請求項7に記載の発明によれば、SOI層の高濃度不純物層にゲッタリングサイトとしての転位または積層欠陥を形成するので、デバイス工程の熱処理時、SOI層に存在する埋め込み絶縁膜を透過できない鉄、ニッケルなどの金属不純物が熱により拡散し、その拡散したSOI層に存在する金属不純物が転位または積層欠陥に補集される。その結果、SOI層の金属汚染を原因とし、SOI層の表面近傍に結晶欠陥、電気的な準位が形成され、デバイス特性が劣化するのを抑制することができる。よって、デバイスの歩留りが大きくなる。   According to the seventh aspect of the present invention, since dislocations or stacking faults as gettering sites are formed in the high concentration impurity layer of the SOI layer, the buried insulating film existing in the SOI layer cannot be transmitted during the heat treatment in the device process. Metal impurities such as iron and nickel are diffused by heat, and the metal impurities present in the diffused SOI layer are collected by dislocations or stacking faults. As a result, it is possible to suppress degradation of device characteristics due to formation of crystal defects and electrical levels near the surface of the SOI layer due to metal contamination of the SOI layer. Therefore, the device yield increases.

また、活性層用ウェーハのイオン注入面に酸化膜を形成し、転位または積層欠陥を発生させる工程では、酸化膜の表面およびまたは界面に酸素が存在する状態で熱処理されるため、Si−SiO界面には多量の格子間Siが生じる。これがイオン注入のダメージ部に集まり、転位または積層欠陥が発生する。
さらには、例えばイオン注入時のクロスコンタミネーションで、活性層用ウェーハの表面が、ボロン、アルミニウムなどの汚染物質により汚染された場合には、イオン注入面を酸化することにより、金属汚染物質などは酸化膜に取り込められる。これにより、続く酸化膜除去工程で酸化膜を除去することで、これらの金属不純物質なども活性層用ウェーハの表層から除去される。
Further, an oxide film is formed on the ion implanted surface of the wafer for active layer, since in the step of generating dislocations or stacking faults, which are heat-treated in the presence of oxygen in the surface and or the interface of the oxide film, Si-SiO 2 A large amount of interstitial Si is generated at the interface. This collects in the damaged portion of the ion implantation, and dislocations or stacking faults occur.
Furthermore, for example, when the surface of the active layer wafer is contaminated with contaminants such as boron and aluminum due to cross-contamination during ion implantation, by oxidizing the ion implantation surface, metal contaminants, etc. It can be taken into the oxide film. Thus, by removing the oxide film in the subsequent oxide film removal step, these metal impurities and the like are also removed from the surface layer of the active layer wafer.

イオン注入とは、イオン注入装置を用いて、n型またはp型のドーパントをガス状にしてイオン化し、それを電界により加速させ、ウェーハの露出面からウェーハ内に打ち込む方法である。イオン発生部の高周波放電によりイオン化された不純物原子は、加速系により10〜200KeV程度のエネルギーが与えられ、次に質量分析系で所望のイオンだけが選択され、偏向系によりXY方向に走査されて活性層用ウェーハ内に打ち込まれる。例えば、中電流イオン注入装置によると、数KeVから数百KeVのエネルギー領域で、1×1014atoms/cm以下の中ドーズ量、低ドーズ量を精度よく高い生産性で注入することができる。 The ion implantation is a method in which an n-type or p-type dopant is ionized in a gaseous state using an ion implantation apparatus, accelerated by an electric field, and implanted into the wafer from the exposed surface of the wafer. Impurity atoms ionized by the high frequency discharge of the ion generator are given energy of about 10 to 200 KeV by the acceleration system, and then only desired ions are selected by the mass spectrometry system and scanned in the XY directions by the deflection system. The wafer is driven into the active layer wafer. For example, according to the medium current ion implantation apparatus, a medium dose amount and a low dose amount of 1 × 10 14 atoms / cm 2 or less can be implanted with high productivity with high productivity in an energy region of several KeV to several hundred KeV. .

イオン注入装置としては、各イオンについて得られるビーム電流に基づき分類される。例えば、中電流イオン注入装置、大電流イオン注入装置、高エネルギーイオン注入装置などが挙げられる。これらのイオン注入装置は、主にイオン源、質量分析器、加速管、イオン偏向系、イオン打ち込み室を構成体とする。これらは、高真空系の中で操作される。イオン注入装置によるイオン注入にあっては、質量分析器により特定のイオンを取り出して加速する。ただし、加速してから分離してもよい。   The ion implantation apparatus is classified based on the beam current obtained for each ion. For example, a medium current ion implanter, a large current ion implanter, a high energy ion implanter, and the like can be given. These ion implantation apparatuses mainly include an ion source, a mass analyzer, an acceleration tube, an ion deflection system, and an ion implantation chamber. These are operated in a high vacuum system. In ion implantation by an ion implantation apparatus, specific ions are extracted and accelerated by a mass analyzer. However, it may be separated after acceleration.

イオン注入時、クロスコンタミネーションによる金属汚染のおそれがある場合には、予め活性層用ウェーハにスクリーンオキサイドを形成し、その後、イオン注入を施してもよい。その場合には、イオン注入後、活性層用ウェーハからスクリーンオキサイドを除去し、次にSC−1洗浄およびSC−2洗浄を行う必要がある。なお、クロスコンタミネーションのおそれがない場合には、スクリーンオキサイドを形成する必要はなく、イオン注入後も活性層用ウェーハにSC−1洗浄、SC−2洗浄を施せばよい。   If there is a risk of metal contamination due to cross contamination during ion implantation, screen oxide may be formed in advance on the active layer wafer, and then ion implantation may be performed. In that case, after ion implantation, it is necessary to remove the screen oxide from the active layer wafer, and then perform SC-1 cleaning and SC-2 cleaning. If there is no risk of cross contamination, it is not necessary to form screen oxide, and the active layer wafer may be subjected to SC-1 cleaning and SC-2 cleaning even after ion implantation.

埋め込み絶縁膜の形成は、例えば活性層用ウェーハおよびまたは支持基板用ウェーハに絶縁膜(例えばシリコン酸化膜)を形成し、両ウェーハを貼り合わせる方法を採用してもよい。その場合、絶縁膜が形成されるのは活性層用ウェーハ、支持基板用ウェーハのいずれでもよい。さらには、両方のウェーハでもよい。絶縁膜の形成方法は限定されない。例えば、絶縁膜が酸化膜の場合、ドライ酸化、ウェット酸化などを採用することができる。   For example, the buried insulating film may be formed by forming an insulating film (for example, a silicon oxide film) on the active layer wafer and / or the supporting substrate wafer, and bonding the two wafers together. In that case, the insulating layer may be formed on either the active layer wafer or the support substrate wafer. Furthermore, both wafers may be used. The method for forming the insulating film is not limited. For example, when the insulating film is an oxide film, dry oxidation, wet oxidation, or the like can be employed.

貼り合わせ工程は、例えば酸化膜除去工程後に施される。
両ウェーハの貼り合わせは、例えば常温により行われる。その後、得られた貼り合わせウェーハに貼り合わせ熱処理を施してもよい。貼り合わせ熱処理の加熱温度は800℃以上、例えば1100℃である。貼り合わせ熱処理の時間は、例えば2時間である。雰囲気ガスとしては酸素などが挙げられる。この貼り合わせ熱処理時、活性層用ウェーハのイオン注入層のドーパントを熱拡散して高濃度不純物層を形成してもよい。
貼り合わせウェーハには、その後、活性層用ウェーハの厚さを減じる表面処理が施される。具体的には、研削、研磨を採用することができる。また、エッチングでもよい。
The bonding process is performed, for example, after the oxide film removing process.
The bonding of both wafers is performed at room temperature, for example. Thereafter, a bonding heat treatment may be performed on the obtained bonded wafer. The heating temperature of the bonding heat treatment is 800 ° C. or higher, for example, 1100 ° C. The bonding heat treatment time is, for example, 2 hours. Examples of the atmospheric gas include oxygen. During the bonding heat treatment, the dopant in the ion implantation layer of the active layer wafer may be thermally diffused to form a high concentration impurity layer.
The bonded wafer is then subjected to a surface treatment that reduces the thickness of the active layer wafer. Specifically, grinding and polishing can be employed. Etching may also be used.

転位または積層欠陥を発生させる熱処理の温度は400〜1200℃、好ましくは800〜1000℃である。400℃未満では酸化膜の成長速度が遅い。また、1200℃を超えると、高濃度不純物層が厚くなり過ぎる。
酸化膜の形成雰囲気は、ドライ雰囲気またはパイロジェック雰囲気である。
酸化膜が形成されるイオン注入面とは、活性層用ウェーハのイオン注入面(ウェーハ表面)である。
酸化膜は、活性層用ウェーハのイオン注入面側に、活性層用ウェーハの厚さ方向においてイオン注入層と連続するように形成される。
酸化膜の厚さは10〜500nmが好ましい。この酸化膜の厚さは、ドーパントの種類、注入エネルギー、ドーズ量に応じて、適宜選択することができる。
転位密度が高い場合には、デバイス工程でSOI層にトレンチ溝を形成したとき、転位がスリップ転位に変化する可能性がある。
The temperature of the heat treatment for generating dislocations or stacking faults is 400 to 1200 ° C, preferably 800 to 1000 ° C. Below 400 ° C., the growth rate of the oxide film is slow. On the other hand, if it exceeds 1200 ° C., the high-concentration impurity layer becomes too thick.
The atmosphere for forming the oxide film is a dry atmosphere or a pyrotechnic atmosphere.
The ion implantation surface on which the oxide film is formed is the ion implantation surface (wafer surface) of the active layer wafer.
The oxide film is formed on the ion implantation surface side of the active layer wafer so as to be continuous with the ion implantation layer in the thickness direction of the active layer wafer.
The thickness of the oxide film is preferably 10 to 500 nm. The thickness of the oxide film can be appropriately selected according to the type of dopant, implantation energy, and dose.
When the dislocation density is high, the dislocation may change into slip dislocation when a trench groove is formed in the SOI layer in the device process.

請求項8に記載の発明は、前記埋め込み絶縁膜となる絶縁膜が、前記支持基板用ウェーハだけに形成されている請求項6または請求項7に記載の貼り合わせSOI基板の製造方法である。
活性層用ウェーハのイオン注入面(貼り合わせ面)に絶縁膜を形成すると、熱処理時間が長くなる。そのため、活性層用ウェーハ内でドーパントが拡散し、高濃度不純物層が厚くなる。
The invention according to claim 8 is the method for manufacturing a bonded SOI substrate according to claim 6 or 7, wherein the insulating film to be the buried insulating film is formed only on the support substrate wafer.
When an insulating film is formed on the ion implantation surface (bonding surface) of the active layer wafer, the heat treatment time becomes longer. Therefore, the dopant diffuses in the active layer wafer, and the high concentration impurity layer becomes thick.

また、活性層用ウェーハと支持基板用ウェーハとに絶縁膜を形成した場合には、貼り合わせ熱処理時に高温で熱処理する必要がある。そのため、高濃度不純物層がさらに厚くなる。
これにより、支持基板用ウェーハのみに絶縁膜を形成し、両ウェーハを貼り合わせた方が、その後の熱処理工程での高濃度不純物層の増厚を抑制することができる。その結果、デバイス工程でのトレンチ溝の形成時間を短縮することができる。よって、デバイスの製造コストの低下も可能になる。
Further, when an insulating film is formed on the active layer wafer and the support substrate wafer, it is necessary to perform heat treatment at a high temperature during the bonding heat treatment. Therefore, the high concentration impurity layer becomes thicker.
As a result, when the insulating film is formed only on the support substrate wafer and the two wafers are bonded together, the increase in the thickness of the high-concentration impurity layer in the subsequent heat treatment step can be suppressed. As a result, the trench groove formation time in the device process can be shortened. Therefore, the manufacturing cost of the device can be reduced.

請求項9に記載の発明は、ノンドープまたはドーパントを低濃度に含む活性層用ウェーハに、該活性層用ウェーハの表面からドーパントをイオン注入する工程と、このイオン注入後、前記活性層用ウェーハを酸素雰囲気で熱処理し、前記活性層用ウェーハの表面に酸化膜を形成するとともに、前記イオン注入されたドーパントを熱拡散させる工程と、このイオン注入後、前記活性層用ウェーハを、前記酸化膜が形成された表面を貼り合わせ面として支持基板用ウェーハに貼り合わせ、両ウェーハの間に介在された酸化膜を埋め込み酸化膜とする工程と、この貼り合わせ後、前記活性層用ウェーハと支持基板用ウェーハとの貼り合わせ強度を高める貼り合わせ熱処理を行う工程と、この貼り合わせ後、前記活性層用ウェーハを、該活性層用ウェーハの裏面側から薄膜化処理し、該活性層用ウェーハのうち、前記イオン注入されたドーパントの拡散部分をSOI層とする工程とを備えた貼り合わせSOI基板の製造方法である。   The invention according to claim 9 is a step of ion-implanting a dopant from the surface of the active layer wafer into the active layer wafer containing non-doped or dopant at a low concentration, and after the ion implantation, the active layer wafer is A step of heat-treating in an oxygen atmosphere to form an oxide film on the surface of the active layer wafer and thermally diffusing the ion-implanted dopant, and after the ion implantation, the oxide film is formed on the active layer wafer. The formed surface is bonded to a support substrate wafer as a bonding surface, and an oxide film interposed between both wafers is used as a buried oxide film. After the bonding, the active layer wafer and the support substrate A bonding heat treatment for increasing the bonding strength with the wafer, and after this bonding, the active layer wafer is It treated thinned from the back side of the wafer, of the wafer for active layer, which is the ion-implanted step and method for producing a bonded SOI substrate having a a diffusion portion and the SOI layer of dopant.

請求項9に記載の発明によれば、活性層用ウェーハに所定量のドーパントをイオン注入後、活性層用ウェーハに酸化膜を形成する。この酸化膜の形成時、アモルファス層が再結晶化する。しかしながら、アモルファス層には格子間酸素および格子間シリコンが供給されるため、活性層用ウェーハの単結晶化が阻害され、転位、積層欠陥などの結晶欠陥が発生する。しかも、酸化熱処理時の熱により、イオン注入されたドーパントが、活性層用ウェーハ内で熱拡散される。それから、活性層用ウェーハを支持基板用ウェーハに貼り合わせて熱処理する。このとき、イオン注入されたドーパントが熱拡散される。ただし、貼り合わせ熱処理時の条件では、アモルファス層を完全に単結晶化させることはできない。そのため、アモルファス層の一部は、結晶欠陥としてSOI層の埋め込みシリコン酸化膜側に残る。続いて、活性層用ウェーハを薄膜化処理し、ドーパントの拡散層からなるSOI層を形成する。その結果、ウェーハ間およびウェーハ面内でのSOI層の抵抗値のばらつきを、それぞれ5%以下まで低減することができる。しかも、SOI層の埋め込み酸化膜側には、ゲッタリングサイトが形成される。そのため、SOI層の表面に付着した金属不純物、および、SOI層内に存在する金属不純物を、デバイス工程での熱処理時に、SOI層中で捕集することができる。特に、SOI層の金属不純物が、熱拡散しても埋め込み酸化膜を浸透しない鉄、ニッケルなどの場合にその効果は顕著である。薄膜化処理は、貼り合わせ熱処理の前に施してもよい。   According to the ninth aspect of the present invention, after a predetermined amount of dopant is ion-implanted into the active layer wafer, an oxide film is formed on the active layer wafer. When this oxide film is formed, the amorphous layer is recrystallized. However, since interstitial oxygen and interstitial silicon are supplied to the amorphous layer, single crystallization of the active layer wafer is hindered, and crystal defects such as dislocations and stacking faults are generated. Moreover, the ion-implanted dopant is thermally diffused in the active layer wafer by heat during the oxidation heat treatment. Then, the active layer wafer is bonded to the support substrate wafer and heat-treated. At this time, the ion-implanted dopant is thermally diffused. However, the amorphous layer cannot be completely crystallized under the conditions during the bonding heat treatment. Therefore, a part of the amorphous layer remains as a crystal defect on the buried silicon oxide film side of the SOI layer. Subsequently, the active layer wafer is thinned to form an SOI layer including a dopant diffusion layer. As a result, variations in the resistance value of the SOI layer between wafers and within the wafer surface can be reduced to 5% or less, respectively. In addition, a gettering site is formed on the buried oxide film side of the SOI layer. Therefore, metal impurities attached to the surface of the SOI layer and metal impurities present in the SOI layer can be collected in the SOI layer during the heat treatment in the device process. In particular, the effect is remarkable when the metal impurities in the SOI layer are iron, nickel, or the like that does not penetrate the buried oxide film even when thermally diffused. The thinning process may be performed before the bonding heat treatment.

ノンドープの活性層用ウェーハとは、ドーパントが存在しない活性層用ウェーハをいう。
ドーパントを低濃度に含む活性層用ウェーハとは、所望の濃度に影響を与えない程度のドーパントを含む活性層用ウェーハをいう。この場合、活性層用ウェーハに低濃度に含まれるドーパントと、イオン注入されるドーパントとは、異なっていてもよい。
酸化膜を形成する酸素雰囲気とは、ドライ酸素雰囲気またはパイロジェック雰囲気である。
The non-doped active layer wafer refers to an active layer wafer having no dopant.
The active layer wafer containing a dopant at a low concentration refers to an active layer wafer containing a dopant that does not affect the desired concentration. In this case, the dopant contained in the active layer wafer at a low concentration may be different from the dopant to be ion-implanted.
The oxygen atmosphere for forming the oxide film is a dry oxygen atmosphere or a pyrotechnic atmosphere.

酸化膜の形成温度は800〜1200℃である。800℃未満では酸化膜形成に時間がかかるとともに、ドーパントの拡散速度が遅いため、さらに時間がかかる。また、1200℃を超えるとスリップ、金属汚染が起こりやすくなる。
酸化膜は所望の厚みに形成する。
The formation temperature of the oxide film is 800 to 1200 ° C. If it is less than 800 ° C., it takes time to form an oxide film, and it takes more time because the diffusion rate of the dopant is slow. Further, if it exceeds 1200 ° C., slipping and metal contamination are likely to occur.
The oxide film is formed to a desired thickness.

活性層用ウェーハと支持基板用ウェーハとの貼り合わせ熱処理温度は、1000〜1200℃である。1000℃未満では、接着強度が弱く、ドーパントの拡散速度も遅い。また、1200℃を超えると、スリップ、金属汚染が起こりやすくなる。好ましい貼り合わせ熱処理温度は1150℃〜1200℃である。
活性層用ウェーハを裏面側から薄膜化処理する方法(活性層用ウェーハの厚さを減じる表面処理方法)は限定されない。例えば、活性層用ウェーハの裏面側に研削し、その後、研磨してもよい。または、エッチング(各種のドライエッチングまたは各種のウエットエッチング)でもよい。
The bonding heat treatment temperature between the active layer wafer and the support substrate wafer is 1000 to 1200 ° C. If it is less than 1000 degreeC, adhesive strength is weak and the diffusion rate of a dopant is also slow. Moreover, when it exceeds 1200 degreeC, it will become easy to occur a slip and metal contamination. A preferable bonding heat treatment temperature is 1150 ° C to 1200 ° C.
The method for thinning the active layer wafer from the back side (surface treatment method for reducing the thickness of the active layer wafer) is not limited. For example, the back surface side of the active layer wafer may be ground and then polished. Alternatively, etching (various dry etching or various wet etching) may be used.

請求項10に記載の発明は、前記支持基板用ウェーハには、前記活性層用ウェーハとの貼り合わせ前に酸化膜が形成される請求項9に記載の貼り合わせSOI基板の製造方法である。
請求項11に記載の発明は、ノンドープまたはドーパントを低濃度に含む活性層用ウェーハに、該活性層用ウェーハの表面からドーパントをイオン注入する工程と、このイオン注入後、前記イオン注入された活性層用ウェーハの表面を貼り合わせ面として表面に酸化膜が形成された支持基板用ウェーハに貼り合わせ、両ウェーハの間に介在された酸化膜を埋め込み酸化膜とする工程と、この貼り合わせ後、前記活性層用ウェーハと支持基板用ウェーハとの貼り合わせ強度を高める貼り合わせ熱処理を行うことにより、前記イオン注入されたドーパントを熱拡散させる工程と、この貼り合わせ後、前記活性層用ウェーハを、該活性層用ウェーハの裏面側から薄膜化処理し、該活性層用ウェーハのうち、前記イオン注入されたドーパントの拡散部分をSOI層とする工程とを備えた貼り合わせSOI基板の製造方法である。
The invention according to claim 10 is the method for manufacturing a bonded SOI substrate according to claim 9, wherein an oxide film is formed on the support substrate wafer before bonding to the active layer wafer.
The invention according to claim 11 is a step of ion-implanting a dopant into the active layer wafer containing non-doped or dopant at a low concentration from the surface of the active layer wafer, and the ion-implanted activity after the ion implantation. The surface of the layer wafer is bonded to the support substrate wafer having an oxide film formed on the surface as a bonding surface, and the oxide film interposed between both wafers is used as a buried oxide film, and after this bonding, The step of thermally diffusing the ion-implanted dopant by performing a bonding heat treatment for increasing the bonding strength between the active layer wafer and the support substrate wafer, and after the bonding, the active layer wafer Thinning treatment is performed from the back side of the active layer wafer, and the diffused portion of the ion-implanted dopant in the active layer wafer. Which is a method for manufacturing the bonded SOI substrate and a step of the SOI layer.

請求項1、請求項2および請求項3に記載の貼り合わせSOI基板、ならびに、請求項6、請求項7に記載の貼り合わせSOI基板の製造方法によれば、SOI層の高濃度不純物層にゲッタリングサイトを形成するので、デバイス工程の熱処理時、SOI層に存在する金属不純物がゲッタリングサイトに補集される。その結果、SOI層の金属汚染を原因とし、SOI層の表面近傍に結晶欠陥および電気的な準位が形成され、デバイス特性が劣化するのを抑制することができる。よって、デバイスの歩留りを大きくすることができる。   According to the bonded SOI substrate according to claim 1, claim 2, and claim 3, and the bonded SOI substrate manufacturing method according to claim 6, the high-concentration impurity layer of the SOI layer is formed. Since the gettering site is formed, metal impurities existing in the SOI layer are collected in the gettering site during the heat treatment in the device process. As a result, it is possible to suppress deterioration of device characteristics due to the formation of crystal defects and electrical levels near the surface of the SOI layer due to metal contamination of the SOI layer. Therefore, the device yield can be increased.

特に、請求項7に記載の発明によれば、活性層用ウェーハのイオン注入面に酸化膜を形成し、転位または積層欠陥を発生させる工程では、酸化膜の表面およびまたは界面に酸素が存在する状態で熱処理される。そのため、Si−SiO界面には多量の格子間Siが生じる。これらの格子間Siがイオン注入のダメージ部に集まり、転位または積層欠陥が発生する。
さらには、例えばイオン注入時のクロスコンタミネーションで、活性層用ウェーハの表面が、ボロン、アルミニウムなどの汚染物質により汚染された場合には、イオン注入面を酸化することにより、金属汚染物質などは酸化膜に取り込められる。これにより、続く酸化膜除去工程で酸化膜を除去することで、金属不純物質なども活性層用ウェーハの表層から除去される。
In particular, according to the invention described in claim 7, in the step of forming an oxide film on the ion implantation surface of the wafer for active layer and generating dislocations or stacking faults, oxygen is present on the surface and / or interface of the oxide film. Heat treated in the state. Therefore, a large amount of interstitial Si is generated at the Si—SiO 2 interface. These interstitial Si gather in the damaged portion of the ion implantation, and dislocations or stacking faults occur.
Furthermore, for example, when the surface of the active layer wafer is contaminated with contaminants such as boron and aluminum due to cross-contamination during ion implantation, by oxidizing the ion implantation surface, metal contaminants, etc. It can be taken into the oxide film. Thus, by removing the oxide film in the subsequent oxide film removing step, metal impurities and the like are also removed from the surface layer of the active layer wafer.

また、請求項8に記載の発明によれば、支持基板用ウェーハだけに絶縁膜を形成するので、その後の熱処理時において、高濃度不純物層の増厚を抑制することができる。その結果、デバイス工程でのトレンチ溝の形成時間を短縮することができる。よって、デバイスの製造コストの低下も可能になる。   According to the eighth aspect of the present invention, since the insulating film is formed only on the support substrate wafer, it is possible to suppress an increase in the thickness of the high concentration impurity layer during the subsequent heat treatment. As a result, the trench groove formation time in the device process can be shortened. Therefore, the manufacturing cost of the device can be reduced.

さらに、請求項9に記載の貼り合わせSOI基板の製造方法によれば、ドーパントがイオン注入された活性層用ウェーハに酸化膜を形成後、活性層用ウェーハを支持基板用ウェーハに貼り合わせて熱処理するとともに、活性層用ウェーハを薄膜化処理してドーパントの拡散層からなるSOI層を形成するので、ウェーハ間およびウェーハ面内でのSOI層の抵抗値のばらつきを5%以下に低減することができる。しかも、SOI層に金属不純物などのゲッタリングサイトを形成することができる。   Furthermore, according to the manufacturing method of the bonded SOI substrate according to claim 9, after forming an oxide film on the active layer wafer into which the dopant is ion-implanted, the active layer wafer is bonded to the support substrate wafer and heat treatment is performed. In addition, since the SOI layer composed of the diffusion layer of the dopant is formed by thinning the active layer wafer, variation in the resistance value of the SOI layer between wafers and within the wafer surface can be reduced to 5% or less. it can. In addition, gettering sites such as metal impurities can be formed in the SOI layer.

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1に示すように、所定量のヒ素またはアンチモンがドープされた単結晶シリコンインゴットをCZ法(FZ法でもよい)により引き上げる。その後、得られた単結晶シリコンインゴットに、ブロック切断、ノッチ加工、スライス、面取り、表面への鏡面研磨などを施す。こうして、直径8インチの鏡面仕上げされたn型の活性層用ウェーハ10を用意する(図1(a))。一方、この活性層用ウェーハ10と同じ製法により、表面が鏡面仕上げされた同様の支持基板用ウェーハ20を用意する(図1(b))。その後、支持基板用ウェーハ20を熱酸化炉に挿入し、水蒸気ガスの雰囲気で1050℃、4時間の熱酸化処理を施す。これにより、厚さ1.0μmのシリコン酸化膜(絶縁膜)20aが形成される。   As shown in FIG. 1, a single crystal silicon ingot doped with a predetermined amount of arsenic or antimony is pulled up by CZ method (or FZ method may be used). Thereafter, the obtained single crystal silicon ingot is subjected to block cutting, notching, slicing, chamfering, mirror polishing on the surface, and the like. In this way, an n-type active layer wafer 10 having a mirror finish of 8 inches in diameter is prepared (FIG. 1A). On the other hand, a similar support substrate wafer 20 having a mirror-finished surface is prepared by the same manufacturing method as the active layer wafer 10 (FIG. 1B). Thereafter, the support substrate wafer 20 is inserted into a thermal oxidation furnace and subjected to a thermal oxidation treatment at 1050 ° C. for 4 hours in an atmosphere of water vapor gas. Thereby, a silicon oxide film (insulating film) 20a having a thickness of 1.0 μm is formed.

次に、活性層用ウェーハ10の表面から、n型ドーパントであるヒ素またはアンチモンを、例えば注入エネルギー80KeV、ドーズ量2×1015atoms/cmで注入する。これにより、活性層用ウェーハ10の表層の所定深さに、イオン注入層Iが形成される。
それから、活性層用ウェーハ10を熱酸化炉に挿入し、酸素ガスの雰囲気で1000℃、0.5時間の熱酸化処理を施す。これにより、活性層用ウェーハ10に、厚さ0.05μmのシリコン酸化膜10aが形成される(図1(c))。このとき、活性層用ウェーハ10の表面付近で、イオン注入層Iのヒ素またはアンチモンが熱拡散され、イオン注入で形成された抵抗層(高濃度不純物層/n層)10bが形成される。しかも、シリコン酸化膜10aとこのイオン注入で形成された抵抗層(以下、抵抗層)10bとの間には、ゲッタリングサイトである結晶欠陥(転位、積層欠陥)Rが発生する。すなわち、シリコン酸化膜10aが酸素ガスの雰囲気で形成されるため、Si−SiO界面付近には多量の格子間Siが生じ、これらの格子間Siがイオン注入のダメージ部に集まり、結晶欠陥Rが発生するのである(図2および図3)。
Next, arsenic or antimony, which is an n-type dopant, is implanted from the surface of the active layer wafer 10 at an implantation energy of 80 KeV and a dose amount of 2 × 10 15 atoms / cm 2 , for example. Thereby, the ion implantation layer I is formed in the predetermined depth of the surface layer of the wafer 10 for active layers.
Then, the active layer wafer 10 is inserted into a thermal oxidation furnace and subjected to a thermal oxidation treatment at 1000 ° C. for 0.5 hours in an oxygen gas atmosphere. As a result, a silicon oxide film 10a having a thickness of 0.05 μm is formed on the active layer wafer 10 (FIG. 1C). At this time, arsenic or antimony of the ion implantation layer I is thermally diffused near the surface of the active layer wafer 10 to form a resistance layer (high concentration impurity layer / n + layer) 10b formed by ion implantation. Moreover, crystal defects (dislocations, stacking faults) R, which are gettering sites, occur between the silicon oxide film 10a and the resistance layer (hereinafter referred to as resistance layer) 10b formed by this ion implantation. That is, since the silicon oxide film 10a is formed in an atmosphere of oxygen gas, the Si-SiO 2 near the interface caused a large amount of interstitial Si, these interstitial Si gather the damaged portions of the ion implantation, crystal defects R (FIGS. 2 and 3).

その後、活性層用ウェーハ10を、10重量%のフッ酸溶液(室温)に10分間浸漬する。このとき、シリコン酸化膜10aが、その表面に付着した金属汚染物質などとともに除去される(図1(d))。すなわち、活性層用ウェーハ10の表面は、例えばイオン注入時のクロスコンタミネーションなどにより、ボロン、アルミニウムなどで汚染されている。これらの金属汚染物質などは、シリコン酸化膜10aの形成時にシリコン酸化膜10aに取り込められる。その結果、このシリコン酸化膜10aを除去することで、金属不純物質なども活性層用ウェーハ10から除去されるのである。なお、活性層用ウェーハ10のSi−SiO界面には、結晶欠陥Rの一部が残る。それから、活性層用ウェーハ10をSC−1洗浄およびSC−2洗浄し、活性層用ウェーハ10の表面をクリーン化する。 Thereafter, the active layer wafer 10 is immersed in a 10 wt% hydrofluoric acid solution (room temperature) for 10 minutes. At this time, the silicon oxide film 10a is removed together with metal contaminants attached to the surface (FIG. 1D). That is, the surface of the active layer wafer 10 is contaminated with boron, aluminum, or the like due to, for example, cross contamination during ion implantation. These metal contaminants and the like are taken into the silicon oxide film 10a when the silicon oxide film 10a is formed. As a result, by removing the silicon oxide film 10a, metal impurities and the like are also removed from the active layer wafer 10. A part of the crystal defect R remains at the Si—SiO 2 interface of the active layer wafer 10. Then, the active layer wafer 10 is SC-1 cleaned and SC-2 cleaned to clean the surface of the active layer wafer 10.

その後、活性層用ウェーハ10の表面(結晶欠陥R側の面)と、支持基板用ウェーハ20の鏡面とを、クリーンルームの室温下で重ね合わせる(図1(e))。こうして、貼り合わせウェーハ30が形成される。このとき、両ウェーハ10,20の間に介在されたシリコン酸化膜20aの部分が、埋め込みシリコン酸化膜(埋め込み絶縁膜)20bとなる。
次に、貼り合わせウェーハ30を貼り合わせ用の熱酸化炉に挿入し、酸素ガス雰囲気で1100℃、2時間の貼り合わせ熱処理を施す(図1(e))。
Thereafter, the surface of the active layer wafer 10 (the surface on the crystal defect R side) and the mirror surface of the support substrate wafer 20 are superposed at room temperature in a clean room (FIG. 1E). In this way, the bonded wafer 30 is formed. At this time, the portion of the silicon oxide film 20a interposed between the wafers 10 and 20 becomes the buried silicon oxide film (buried insulating film) 20b.
Next, the bonded wafer 30 is inserted into a thermal oxidation furnace for bonding, and a bonding heat treatment is performed at 1100 ° C. for 2 hours in an oxygen gas atmosphere (FIG. 1E).

それから、超音波照射によるボイド検査を行う。良品の貼り合わせウェーハ30については、面取りされた両ウェーハ10,20の外周部形状に起因した貼り合わせ不良領域を除去するため、活性層用ウェーハ10の外周部が、そのデバイス形成面側から#800〜#1500のメタルボンド研削砥石により外周研削される(図1(f))。貼り合わせ不良領域が存在すると、その後の洗浄時、研磨時などで不良部分が剥がれ、SOI層10Aの表面を汚染したり、傷つける。外周研削は、貼り合わせ界面に達しない深さに止められる。ウェーハ外周部の削り残し部10cの厚さは、30μm程度である。   Then, a void inspection by ultrasonic irradiation is performed. For the non-defective bonded wafer 30, the outer peripheral portion of the active layer wafer 10 is removed from the device forming surface side in order to remove the bonding failure region caused by the outer peripheral shape of both the chamfered wafers 10 and 20. The outer periphery is ground by a metal bond grinding wheel of 800 to # 1500 (FIG. 1 (f)). If there is a bonding failure region, the defective portion is peeled off during subsequent cleaning or polishing, and the surface of the SOI layer 10A is contaminated or damaged. The peripheral grinding is stopped at a depth that does not reach the bonding interface. The thickness of the uncut portion 10c on the outer periphery of the wafer is about 30 μm.

続いて、削り残し部10cが、アルカリエッチングにより除去される(図1(g))。すなわち、貼り合わせウェーハ30が、KOHなどのアルカリ性エッチング液に浸漬され、削り残し部10cが溶かされる。こうして、支持基板用ウェーハ20の外周部の領域、具体的には埋め込みシリコン酸化膜20bの外周部が露出される。
次に、活性層用ウェーハ10が、デバイス形成面側から#360〜#2000のレジノイド研削砥石により研削される(図1(h))。研削量は650〜700μm、研削後のSOI層10Aの厚さは20μm程度である。
Subsequently, the uncut portion 10c is removed by alkali etching (FIG. 1 (g)). That is, the bonded wafer 30 is immersed in an alkaline etching solution such as KOH, and the uncut portion 10c is melted. In this way, the outer peripheral region of the support substrate wafer 20, specifically, the outer peripheral portion of the buried silicon oxide film 20 b is exposed.
Next, the active layer wafer 10 is ground from the device forming surface side by a # 360 to # 2000 resinoid grinding wheel (FIG. 1H). The grinding amount is 650 to 700 μm, and the thickness of the SOI layer 10A after grinding is about 20 μm.

それから、活性層用ウェーハ10の研削面が研磨される(同じく図1(h))。具体的には、図示しない枚葉式の研磨装置の研磨ヘッドの下面に、活性層用ウェーハ10側を下向きにして貼り合わせウェーハ30を保持する。次いで、60rpmで回転中の研磨ヘッドを徐々に下降し、所定の研磨圧で、活性層用ウェーハ10の研削面を60rpmで回転中の研磨定盤上の研磨布に押し付け、研磨する。研磨布は、ロデール社製の軟質不織布パッド、Suba600(Asker硬度80°)である。研磨量は10〜15μm程度である。
こうして、n/n(結晶欠陥を含む)/SiO構造のSOI層10Aが形成された貼り合わせSOI基板40が作製される(図1(h))。
その後、得られた貼り合わせSOI基板40は洗浄され、ウェーハケースなどに梱包されてから、デバイスメーカに出荷される。
Then, the ground surface of the active layer wafer 10 is polished (also FIG. 1 (h)). Specifically, the bonded wafer 30 is held on the lower surface of a polishing head of a single wafer polishing apparatus (not shown) with the active layer wafer 10 side facing downward. Next, the polishing head rotating at 60 rpm is gradually lowered, and the ground surface of the active layer wafer 10 is pressed against the polishing cloth on the polishing platen rotating at 60 rpm with a predetermined polishing pressure to polish. The polishing cloth is a soft non-woven pad, Suba600 (Asker hardness 80 °) manufactured by Rodel. The polishing amount is about 10 to 15 μm.
Thus, a bonded SOI substrate 40 on which the SOI layer 10A having an n / n + (including crystal defects) / SiO 2 structure is formed is manufactured (FIG. 1H).
Thereafter, the obtained bonded SOI substrate 40 is cleaned, packed in a wafer case or the like, and then shipped to a device manufacturer.

このように、SOI層10Aの抵抗層10bに結晶欠陥Rを形成するので、デバイス工程の熱処理時、SOI層10Aに存在する金属不純物が転位または積層欠陥といった結晶欠陥Rに補集される。その結果、SOI層10Aの金属汚染を原因とし、SOI層10Aの表面近傍に結晶欠陥および電気的な準位が形成され、デバイス特性が劣化するのを抑制することができる。よって、デバイスの歩留りを大きくすることができる。
また、支持基板用ウェーハ20だけに埋め込みシリコン酸化膜20b用のシリコン酸化膜20aを形成するので、その後の熱処理時において、抵抗層10bの増厚を抑制することができる。その結果、デバイス工程での図示しないトレンチ溝の形成時間を短縮することができる。よって、デバイスの製造コストの低下も可能になる。
なお、高濃度不純物層の形成方法としては、イオン注入法について記載したが,これに限定されるものでないことは、もちろんである。例えば低濃度シリコン基板の表面に高濃度のエピタキシャル層を成長させる方法などを採用することができる。このように、ゲッタリングサイトは任意の方法で形成することができる。
Thus, since the crystal defect R is formed in the resistance layer 10b of the SOI layer 10A, the metal impurities present in the SOI layer 10A are collected in the crystal defect R such as dislocation or stacking fault during the heat treatment in the device process. As a result, it is possible to suppress the deterioration of device characteristics due to the formation of crystal defects and electrical levels near the surface of the SOI layer 10A due to metal contamination of the SOI layer 10A. Therefore, the device yield can be increased.
In addition, since the silicon oxide film 20a for the buried silicon oxide film 20b is formed only on the support substrate wafer 20, an increase in the thickness of the resistance layer 10b can be suppressed during the subsequent heat treatment. As a result, it is possible to shorten the trench groove formation time (not shown) in the device process. Therefore, the manufacturing cost of the device can be reduced.
Although the ion implantation method has been described as the method for forming the high concentration impurity layer, it is needless to say that the method is not limited to this. For example, a method of growing a high concentration epitaxial layer on the surface of a low concentration silicon substrate can be employed. Thus, the gettering site can be formed by an arbitrary method.

次に、図4を参照して、この発明の実施例2に係る貼り合わせSOI基板およびその製造方法を説明する。
図4に示すように、ドーパントがドープされていない単結晶シリコンインゴットをCZ法により引き上げる。その後、得られた単結晶シリコンインゴットに、ブロック切断、ノッチ加工、スライス、面取り、表面への鏡面研磨などを施す。こうして、直径8インチの鏡面仕上げされたノンドープの活性層用ウェーハ10を用意する(図4(a))。一方、この活性層用ウェーハ10と同じ製法により、表面が鏡面仕上げされた同様の支持基板用ウェーハ20を用意する(図4(b))。
Next, with reference to FIG. 4, a bonded SOI substrate and a manufacturing method thereof according to Embodiment 2 of the present invention will be described.
As shown in FIG. 4, a single crystal silicon ingot not doped with a dopant is pulled up by the CZ method. Thereafter, the obtained single crystal silicon ingot is subjected to block cutting, notching, slicing, chamfering, mirror polishing on the surface, and the like. Thus, a mirror-finished non-doped active layer wafer 10 having a diameter of 8 inches is prepared (FIG. 4A). On the other hand, a similar support substrate wafer 20 having a mirror-finished surface is prepared by the same manufacturing method as the active layer wafer 10 (FIG. 4B).

次に、活性層用ウェーハ10の表面から、ヒ素またはアンチモンを、例えば注入エネルギー60KeV、ドーズ量1×1015atoms/cmで注入する。これにより、活性層用ウェーハ10の表層の所定深さに、イオン注入層Iが形成される。このとき、イオン注入層Iの活性層用ウェーハ10の部分はアモルファス化している。
それから、活性層用ウェーハ10を熱酸化炉に挿入し、酸素ガスの雰囲気で1150℃、2時間の熱酸化処理を施す。これにより、活性層用ウェーハ10に、厚さ1μmのシリコン酸化膜10aが形成される(図4(c))。このとき、活性層用ウェーハ10の表面付近で、イオン注入層Iのヒ素またはアンチモンが熱拡散され、n層10bが形成される。しかも、シリコン酸化膜10aとn層10bとの間には、ゲッタリングサイトである結晶欠陥Rが発生する。すなわち、シリコン酸化膜10aが酸素ガスの雰囲気で形成されるため、Si−SiO界面付近には多量の格子間酸素および格子間Siが生じ、これらの格子間酸素および格子間Siがイオン注入のダメージ部に集まり、結晶欠陥Rが発生するのである(図2および図3)。
それから、活性層用ウェーハ10をSC−1洗浄およびSC−2洗浄し、活性層用ウェーハ10の表面をクリーン化する。
Next, arsenic or antimony is implanted from the surface of the active layer wafer 10 at an implantation energy of 60 KeV and a dose of 1 × 10 15 atoms / cm 2 , for example. Thereby, the ion implantation layer I is formed in the predetermined depth of the surface layer of the wafer 10 for active layers. At this time, the active layer wafer 10 of the ion implantation layer I is amorphized.
Then, the active layer wafer 10 is inserted into a thermal oxidation furnace and subjected to thermal oxidation treatment at 1150 ° C. for 2 hours in an oxygen gas atmosphere. As a result, a silicon oxide film 10a having a thickness of 1 μm is formed on the active layer wafer 10 (FIG. 4C). At this time, arsenic or antimony of the ion implantation layer I is thermally diffused near the surface of the active layer wafer 10 to form the n layer 10b. In addition, a crystal defect R as a gettering site is generated between the silicon oxide film 10a and the n layer 10b. That is, since the silicon oxide film 10a is formed in an atmosphere of oxygen gas, the Si-SiO 2 near the interface caused a large amount of interstitial oxygen and interstitial Si, these interstitial oxygen and interstitial Si is ion-implanted The crystal defects R are collected at the damaged portion (FIGS. 2 and 3).
Then, the active layer wafer 10 is SC-1 cleaned and SC-2 cleaned to clean the surface of the active layer wafer 10.

その後、活性層用ウェーハ10の表面と、支持基板用ウェーハ20の鏡面とを、クリーンルームの室温下で重ね合わせる(図4(d))。こうして、貼り合わせウェーハ30が形成される。このとき、両ウェーハ10,20の間に介在されたシリコン酸化膜10aの部分が、埋め込みシリコン酸化膜10cとなる。
次に、貼り合わせウェーハ30を貼り合わせ用の熱酸化炉に挿入し、酸素ガス雰囲気で1100℃、2時間の貼り合わせ熱処理を施す(図4(d))。
Thereafter, the surface of the active layer wafer 10 and the mirror surface of the support substrate wafer 20 are overlaid at room temperature in a clean room (FIG. 4D). In this way, the bonded wafer 30 is formed. At this time, the portion of the silicon oxide film 10a interposed between the wafers 10 and 20 becomes the buried silicon oxide film 10c.
Next, the bonded wafer 30 is inserted into a thermal oxidation furnace for bonding, and a bonding heat treatment is performed at 1100 ° C. for 2 hours in an oxygen gas atmosphere (FIG. 4D).

それから、超音波照射によるボイド検査を行う。良品の貼り合わせウェーハ30については、貼り合わせ不良領域を除去するため、活性層用ウェーハ10の外周部が、そのデバイス形成面側から#800〜#1500のメタルボンド研削砥石により外周研削される(図4(e))。ウェーハ外周部の削り残し部10dの厚さは、50μm程度である。   Then, a void inspection by ultrasonic irradiation is performed. For the non-defective bonded wafer 30, the outer peripheral portion of the active layer wafer 10 is subjected to outer peripheral grinding from the device forming surface side with a # 800 to # 1500 metal bond grinding wheel in order to remove the defective bonding region ( FIG. 4 (e)). The thickness of the uncut portion 10d on the outer periphery of the wafer is about 50 μm.

続いて、削り残し部10dが、KOHなどのアルカリ性エッチング液によりアルカリエッチングされる(図4(f))。こうして、支持基板用ウェーハ20の外周部の領域が露出される。
次に、活性層用ウェーハ10が、デバイス形成面側から#360〜#2000のレジノイド研削砥石により研削される(図4(g))。研削後のSOI層10Aの厚さは数十μm程度である。
Subsequently, the uncut portion 10d is alkali-etched with an alkaline etchant such as KOH (FIG. 4 (f)). In this way, the outer peripheral region of the support substrate wafer 20 is exposed.
Next, the active layer wafer 10 is ground from the device forming surface side by a # 360 to # 2000 resinoid grinding wheel (FIG. 4G). The thickness of the SOI layer 10A after grinding is about several tens of μm.

それから、活性層用ウェーハ10の研削面が研磨される(同じく図4(g))。具体的には、図示しない枚葉式の研磨装置の研磨ヘッドの下面に、活性層用ウェーハ10側を下向きにして貼り合わせウェーハ30を保持する。次いで、60rpmで回転中の研磨ヘッドを徐々に下降し、所定の研磨圧で、活性層用ウェーハ10の研削面を60rpmで回転中の研磨定盤上の研磨布に押し付け、研磨する。研磨布は、ロデール社製の軟質不織布パッド、Suba600(Asker硬度80°)である。研磨量は10μm程度である。
こうして、n(結晶欠陥Rを含む)/SiO構造のSOI層10Aが形成された貼り合わせSOI基板40が作製される(図4(g))。
その後、得られた貼り合わせSOI基板40は洗浄され、ウェーハケースなどに梱包されてから、デバイスメーカに出荷される。
Then, the ground surface of the active layer wafer 10 is polished (also FIG. 4G). Specifically, the bonded wafer 30 is held on the lower surface of a polishing head of a single wafer polishing apparatus (not shown) with the active layer wafer 10 side facing downward. Next, the polishing head rotating at 60 rpm is gradually lowered, and the ground surface of the active layer wafer 10 is pressed against the polishing cloth on the polishing platen rotating at 60 rpm with a predetermined polishing pressure to polish. The polishing cloth is a soft non-woven pad, Suba600 (Asker hardness 80 °) manufactured by Rodel. The polishing amount is about 10 μm.
Thus, a bonded SOI substrate 40 on which the SOI layer 10A having an n (including crystal defect R) / SiO 2 structure is formed is manufactured (FIG. 4G).
Thereafter, the obtained bonded SOI substrate 40 is cleaned, packed in a wafer case or the like, and then shipped to a device manufacturer.

このように、SOI層10Aであるn層10bに結晶欠陥Rを形成したので、デバイス工程の熱処理時、SOI層10Aに存在する金属不純物が転位または積層欠陥といった結晶欠陥Rに補集される。その結果、SOI層10Aの金属汚染を原因とし、SOI層10Aの表面近傍に結晶欠陥および電気的な準位が形成され、デバイス特性が劣化するのを抑制することができる。よって、デバイスの歩留りを大きくすることができる。   Thus, since the crystal defect R is formed in the n layer 10b which is the SOI layer 10A, the metal impurities existing in the SOI layer 10A are collected in the crystal defect R such as dislocation or stacking fault during the heat treatment in the device process. As a result, it is possible to suppress the deterioration of device characteristics due to the formation of crystal defects and electrical levels near the surface of the SOI layer 10A due to metal contamination of the SOI layer 10A. Therefore, the device yield can be increased.

また、ドーパントがイオン注入された活性層用ウェーハ10の酸化熱処理時、その際の熱により、イオン注入を原因として活性層用ウェーハ10内に発生したアモルファス層が再結晶化する。しかしながら、活性層用ウェーハ10は酸素雰囲気での熱処理となるので、アモルファス層には格子間酸素および格子間シリコンが供給される。これにより、活性層用ウェーハ10の単結晶化が阻害され、転位、積層欠陥などの結晶欠陥Rが発生する。しかも、酸化膜形成時には、イオン注入されたドーパントが活性層用ウェーハ10内で熱拡散される。この熱拡散は、続く貼り合わせ熱処理時に助長される。ただし、貼り合わせ熱処理時の条件では、アモルファス層を完全に単結晶化させることはできない。そのため、アモルファス層の一部は、結晶欠陥RとしてSOI層10Aの埋め込みシリコン酸化膜10c側に残る。   Further, during the oxidation heat treatment of the active layer wafer 10 into which the dopant is ion-implanted, the amorphous layer generated in the active layer wafer 10 due to the ion implantation is recrystallized due to the heat at that time. However, since the active layer wafer 10 is heat-treated in an oxygen atmosphere, interstitial oxygen and interstitial silicon are supplied to the amorphous layer. As a result, single crystallization of the active layer wafer 10 is inhibited, and crystal defects R such as dislocations and stacking faults are generated. In addition, when the oxide film is formed, the ion-implanted dopant is thermally diffused in the active layer wafer 10. This thermal diffusion is promoted during the subsequent bonding heat treatment. However, the amorphous layer cannot be completely crystallized under the conditions during the bonding heat treatment. Therefore, a part of the amorphous layer remains as a crystal defect R on the buried silicon oxide film 10c side of the SOI layer 10A.

その結果、ウェーハ間およびウェーハ面内でのSOI層10Aの抵抗値のばらつきを、従来では、ウェーハ間でのSOI層の抵抗値のばらつきが150%、ウェーハ面内でのSOI層の抵抗値のばらつきが10%であったものを、何れも5%以下(ここでは3%)まで低減させることができる。
さらに、SOI層10Aの埋め込みシリコン酸化膜10c側には、ゲッタリングサイトが形成されている。そのため、SOI層10Aの表面に付着した金属不純物、および、SOI層10A内に存在する金属不純物を、デバイス工程での熱処理時に、SOI層10A内で捕集することができる。その効果は、特に金属不純物が埋め込みシリコン酸化膜10cに対して熱拡散が難しい鉄、ニッケルなどの場合に顕著となる。
As a result, the variation in the resistance value of the SOI layer 10A between wafers and within the wafer surface is conventionally equal to 150% of the variation in the resistance value of the SOI layer between wafers, and the resistance value of the SOI layer within the wafer surface. Any variation of 10% can be reduced to 5% or less (here 3%).
Further, a gettering site is formed on the SOI layer 10A on the buried silicon oxide film 10c side. Therefore, metal impurities adhering to the surface of the SOI layer 10A and metal impurities existing in the SOI layer 10A can be collected in the SOI layer 10A during the heat treatment in the device process. The effect is particularly remarkable when the metal impurity is iron, nickel, or the like that is difficult to thermally diffuse into the buried silicon oxide film 10c.

このように、SOI層10Aの抵抗値は、活性層用ウェーハ10に対するドーパントのイオン注入条件と、貼り合わせウェーハ30に対する熱処理条件とによって決定される。そのため、ウェーハ間およびウェーハ面内におけるSOI層10Aの抵抗値のばらつきが小さい貼り合わせSOI基板40を製造することができる。また、アモルファス化したイオン注入層Iが再結晶化するとき、結晶欠陥Rが発生する。これにより、SOI層10Aの埋め込みシリコン酸化膜10c側に、結晶欠陥Rからなるゲッタリングサイトが形成される。   Thus, the resistance value of the SOI layer 10 </ b> A is determined by the dopant ion implantation conditions for the active layer wafer 10 and the heat treatment conditions for the bonded wafer 30. Therefore, the bonded SOI substrate 40 with small variations in the resistance value of the SOI layer 10A between wafers and within the wafer surface can be manufactured. Moreover, when the amorphous ion implantation layer I is recrystallized, a crystal defect R is generated. As a result, a gettering site including crystal defects R is formed on the buried silicon oxide film 10c side of the SOI layer 10A.

実施例2においては、あらかじめ支持基板用ウェーハ20に酸化膜を形成してもよい。
また、実施例2ではドーパントとしてヒ素およびアンチモンを採用している。これらのドーパントは、活性層用ウェーハ10の熱酸化処理中にシリコン酸化膜に取り込まれ難い。そのため、熱酸化処理後、埋め込みシリコン酸化膜10cの活性層用ウェーハ10側付近のドーパント濃度が高まってしまう。しかしながら、貼り合わせ熱処理時の再加熱により、活性層用ウェーハ10の高濃度化された部分のドーパント濃度は平準化される。これにより、貼り合わせSOI基板40のウェーハ間およびウェーハ面内での抵抗値が均一化する。
さらに、ドーパントとしてボロンを採用した場合には、熱酸化処理時、ボロンが埋め込みシリコン酸化膜10cに取り込まれる。これにより、埋め込みシリコン酸化膜10cのSOI層10A側付近のドーパント濃度が低下する。しかしながら、貼り合わせ熱処理時の再加熱により、活性層用ウェーハ10の高濃度化された部分のドーパント濃度が平準化され、貼り合わせSOI基板40のウェーハ間およびウェーハ面内での抵抗値が均一化する。
そして、何れのドーパントの場合でも、前記貼り合わせ熱処理時にドーパント濃度の平準化されないときには、貼り合わせ熱処理後に活性層用ウェーハ10を薄膜化してから、さらに加熱処理することで、この平準化(各抵抗値の均一化)を施せる。この熱処理は、ウェーハ製造工程で行ってもよいし、デバイス工程で行ってもよい。
In the second embodiment, an oxide film may be formed on the support substrate wafer 20 in advance.
In Example 2, arsenic and antimony are employed as dopants. These dopants are difficult to be taken into the silicon oxide film during the thermal oxidation treatment of the active layer wafer 10. For this reason, the dopant concentration in the vicinity of the active layer wafer 10 side of the buried silicon oxide film 10c increases after the thermal oxidation treatment. However, the dopant concentration in the highly concentrated portion of the active layer wafer 10 is leveled by reheating during the bonding heat treatment. Thereby, the resistance value between the wafers of the bonded SOI substrate 40 and within the wafer surface is made uniform.
Further, when boron is employed as the dopant, boron is taken into the buried silicon oxide film 10c during the thermal oxidation process. Thereby, the dopant concentration in the vicinity of the SOI layer 10A side of the buried silicon oxide film 10c is lowered. However, by reheating during the bonding heat treatment, the dopant concentration in the highly concentrated portion of the active layer wafer 10 is leveled, and the resistance value between the wafers of the bonded SOI substrate 40 and within the wafer surface is made uniform. To do.
In any of the dopants, when the dopant concentration is not leveled during the bonding heat treatment, the active layer wafer 10 is thinned after the bonding heat treatment, and then further heat-treated, thereby performing the leveling (each resistance). Value equalization). This heat treatment may be performed in a wafer manufacturing process or a device process.

また、使用される活性層用ウェーハ10としては、ノンドープウェーハでなくても、実施例1のようにドーパントが低濃度に存在する低ドーズウェーハでもよい。
それから、活性層用ウェーハ10へのイオン注入の前に、活性層用ウェーハ10に図示しないスルー酸化膜を形成してもよい。スルー酸化膜とは、イオン注入時のクロスコンタミネーションなどを原因とし、活性層用ウェーハがボロン、アルミニウムなどで汚染されることを防ぐシリコン酸化膜である。スルー酸化膜は、イオン注入後、フッ酸溶液と接触させることで、汚染物質であるボロン、アルミニウムとともに、活性層用ウェーハから除去される。
また、支持基板用ウェーハには、あらかじめ酸化膜を形成してもよい。
貼り合わせ後、活性層用ウェーハを薄膜化してから貼り合わせ熱処理を行ってもよい。その場合、SOI層10Aが薄いので、さらにウェーハ間およびウェーハ面内での抵抗値の均一化が促進されることとなる。
また、SOI層10Aには、イオン注入のドーパントが熱拡散していない部分を残してもよい。そのときには、例えばデバイス工程の熱処理時に、ウェーハ間およびウェーハ面内での抵抗値が均一化される。
Further, the active layer wafer 10 to be used may not be a non-doped wafer but may be a low dose wafer in which a dopant is present at a low concentration as in the first embodiment.
Then, a through oxide film (not shown) may be formed on the active layer wafer 10 before ion implantation into the active layer wafer 10. The through oxide film is a silicon oxide film that prevents the active layer wafer from being contaminated with boron, aluminum, or the like due to cross contamination during ion implantation. The through oxide film is removed from the active layer wafer together with contaminants such as boron and aluminum by contacting with a hydrofluoric acid solution after ion implantation.
An oxide film may be formed in advance on the support substrate wafer.
After the bonding, the heat treatment may be performed after the active layer wafer is thinned. In that case, since the SOI layer 10A is thin, the uniform resistance value between the wafers and within the wafer surface is further promoted.
Further, a portion where the dopant for ion implantation is not thermally diffused may be left in the SOI layer 10A. At that time, for example, during the heat treatment in the device process, the resistance values between the wafers and in the wafer surface are made uniform.

この発明の実施例1に係る貼り合わせSOI基板の製造方法を示すフローシートである。It is a flow sheet which shows the manufacturing method of the bonding SOI substrate which concerns on Example 1 of this invention. この発明の活性層のSi−SiO界面に発生した結晶欠陥の顕微鏡写真である。It is a photomicrograph of the crystal defects generated in the Si-SiO 2 interface of the active layer of the present invention. この発明の活性層のSi−SiO界面に発生した結晶欠陥のTEM写真の模式図である。It is a schematic diagram of a TEM photograph of the crystal defects generated in the Si-SiO 2 interface of the active layer of the present invention. この発明の実施例2に係る貼り合わせSOI基板の製造方法を示すフローシートである。It is a flow sheet which shows the manufacturing method of the bonding SOI substrate which concerns on Example 2 of this invention. 従来手段に係る貼り合わせSOI基板の製造方法を示すフローシートである。It is a flow sheet which shows the manufacturing method of the bonding SOI substrate which concerns on the conventional means.

符号の説明Explanation of symbols

10 活性層用ウェーハ、
10A SOI層、
10a シリコン酸化膜、
10b イオン注入で形成された抵抗層、
20 支持基板用ウェーハ、
20a シリコン酸化膜(絶縁膜)、
20b 埋め込みシリコン酸化膜(埋め込み絶縁膜)、
30 貼り合わせウェーハ、
40 貼り合わせSOI基板、
I イオン注入層、
R 結晶欠陥(ゲッタリングサイト;転位または積層欠陥)。
10 Active layer wafer,
10A SOI layer,
10a Silicon oxide film,
10b resistance layer formed by ion implantation,
20 Support substrate wafer,
20a Silicon oxide film (insulating film),
20b embedded silicon oxide film (embedded insulating film),
30 bonded wafers,
40 Bonded SOI substrate,
I ion implantation layer,
R Crystal defect (gettering site; dislocation or stacking fault).

Claims (11)

ドーパントが低濃度に存在する低濃度不純物層およびドーパントが高濃度に存在する高濃度不純物層を有するSOI層と、このSOI層を支持する支持基板用ウェーハとを、埋め込み絶縁膜を介して貼り合わせた貼り合わせSOI基板において、
前記高濃度不純物層に、ゲッタリングサイトが形成された貼り合わせSOI基板。
An SOI layer having a low-concentration impurity layer in which dopant is present at a low concentration and a high-concentration impurity layer in which dopant is present at a high concentration, and a support substrate wafer that supports the SOI layer are bonded together via a buried insulating film. In the bonded SOI substrate,
A bonded SOI substrate in which a gettering site is formed in the high concentration impurity layer.
ドーパントが低濃度に存在する低濃度不純物層およびドーパントを高濃度にイオン注入したイオン注入層を熱処理して得られた高濃度不純物層を有するSOI層と、このSOI層を支持する支持基板用ウェーハとを、埋め込み絶縁膜を介して貼り合わせた貼り合わせSOI基板において、
前記高濃度不純物層に、ゲッタリングサイトが形成された貼り合わせSOI基板。
An SOI layer having a high-concentration impurity layer obtained by heat treatment of a low-concentration impurity layer in which a dopant is present at a low concentration and an ion-implanted layer in which the dopant is ion-implanted at a high concentration, and a wafer for a support substrate that supports the SOI layer Are bonded via an embedded insulating film, in a bonded SOI substrate,
A bonded SOI substrate in which a gettering site is formed in the high concentration impurity layer.
ドーパントが所定の濃度で存在するSOI層と、このSOI層を支持する支持基板用ウェーハとを、埋め込み絶縁膜を介して貼り合わせた貼り合わせSOI基板において、
ウェーハ間における前記SOI層の抵抗値のばらつき、および、ウェーハ面内における前記SOI層の抵抗値のばらつきが、それぞれ5%以下で、
前記SOI層の埋め込み絶縁膜側に、ゲッタリングサイトが形成された貼り合わせSOI基板。
In a bonded SOI substrate in which an SOI layer in which a dopant is present at a predetermined concentration and a support substrate wafer that supports the SOI layer are bonded together through a buried insulating film,
The variation in the resistance value of the SOI layer between the wafers and the variation in the resistance value of the SOI layer in the wafer surface are 5% or less, respectively.
A bonded SOI substrate in which a gettering site is formed on the buried insulating film side of the SOI layer.
前記ゲッタリングサイトが、転位または積層欠陥である請求項1〜請求項3のうち、何れか1項に記載の貼り合わせSOI基板。   The bonded SOI substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the gettering site is a dislocation or a stacking fault. イオン注入されたドーパントが全域に熱拡散されたSOI層と、このSOI層を支持する支持基板用ウェーハとを、埋め込み絶縁膜を介して貼り合わせた貼り合わせSOI基板において、
ウェーハ間における前記SOI層の抵抗値のばらつき、および、ウェーハ面内における前記SOI層の抵抗値のばらつきが、それぞれ5%以下である貼り合わせSOI基板。
In a bonded SOI substrate in which an SOI layer in which an ion-implanted dopant is thermally diffused over the entire area and a support substrate wafer that supports the SOI layer are bonded together via a buried insulating film.
A bonded SOI substrate in which variation in resistance value of the SOI layer between wafers and variation in resistance value of the SOI layer in a wafer surface are each 5% or less.
ドーパントを低濃度に含む活性層用ウェーハの表面側にドーパントを高濃度に含む高濃度不純物層を設ける工程と、
この活性層用ウェーハの高濃度不純物層の表面付近に転位または積層欠陥を発生させる工程と、
この活性層用ウェーハと、これを支持する支持基板用ウェーハとを埋め込み絶縁膜を介して貼り合わせる貼り合わせ工程とを備えた貼り合わせSOI基板の製造方法。
Providing a high-concentration impurity layer containing a dopant at a high concentration on the surface side of the active layer wafer containing the dopant at a low concentration;
A step of generating dislocations or stacking faults near the surface of the high-concentration impurity layer of the wafer for active layer;
A method for manufacturing a bonded SOI substrate, comprising: a bonding step of bonding the active layer wafer and a supporting substrate wafer supporting the active layer wafer through a buried insulating film.
ドーパントを低濃度に含む活性層用ウェーハの表面側に、ドーパントをイオン注入してイオン注入層を形成するイオン注入工程と、
このイオン注入後、前記活性層用ウェーハに熱処理を施し、前記イオン注入層を高濃度不純物層とするとともに、前記活性層用ウェーハのイオン注入面に酸化膜を形成し、前記高濃度不純物層の表面付近に転位または積層欠陥を発生させる熱処理工程と、
前記酸化膜を除去する酸化膜除去工程と、
前記活性層用ウェーハと、これを支持する支持基板用ウェーハとを埋め込み絶縁膜を介して貼り合わせる貼り合わせ工程とを備えた貼り合わせSOI基板の製造方法。
An ion implantation step of forming an ion implantation layer by ion implantation of the dopant on the surface side of the wafer for active layer containing the dopant in a low concentration;
After the ion implantation, the active layer wafer is subjected to a heat treatment to make the ion implanted layer a high-concentration impurity layer, and an oxide film is formed on the ion implantation surface of the active layer wafer. A heat treatment step for generating dislocations or stacking faults near the surface;
An oxide film removing step for removing the oxide film;
A method for manufacturing a bonded SOI substrate, comprising: a bonding step of bonding the active layer wafer and a supporting substrate wafer supporting the active layer wafer through a buried insulating film.
前記埋め込み絶縁膜となる絶縁膜が、前記支持基板用ウェーハだけに形成されている請求項6または請求項7に記載の貼り合わせSOI基板の製造方法。   The method for manufacturing a bonded SOI substrate according to claim 6 or 7, wherein an insulating film to be the embedded insulating film is formed only on the support substrate wafer. ノンドープまたはドーパントを低濃度に含む活性層用ウェーハに、該活性層用ウェーハの表面からドーパントをイオン注入する工程と、
このイオン注入後、前記活性層用ウェーハを酸素雰囲気で熱処理し、前記活性層用ウェーハの表面に酸化膜を形成するとともに、前記イオン注入されたドーパントを熱拡散させる工程と、
このイオン注入後、前記活性層用ウェーハを、前記酸化膜が形成された表面を貼り合わせ面として支持基板用ウェーハに貼り合わせ、両ウェーハの間に介在された酸化膜を埋め込み酸化膜とする工程と、
この貼り合わせ後、前記活性層用ウェーハと支持基板用ウェーハとの貼り合わせ強度を高める貼り合わせ熱処理を行う工程と、
この貼り合わせ後、前記活性層用ウェーハを、該活性層用ウェーハの裏面側から薄膜化処理し、該活性層用ウェーハのうち、前記イオン注入されたドーパントの拡散部分をSOI層とする工程とを備えた貼り合わせSOI基板の製造方法。
A step of ion-implanting a dopant into the active layer wafer containing a non-doped or dopant at a low concentration from the surface of the active layer wafer;
After the ion implantation, the active layer wafer is heat-treated in an oxygen atmosphere to form an oxide film on the surface of the active layer wafer and to thermally diffuse the ion implanted dopant;
After the ion implantation, the active layer wafer is bonded to the support substrate wafer with the surface on which the oxide film is formed as a bonding surface, and the oxide film interposed between the two wafers is used as a buried oxide film. When,
After the bonding, a step of performing a bonding heat treatment for increasing the bonding strength between the active layer wafer and the support substrate wafer;
After the bonding, the active layer wafer is thinned from the back surface side of the active layer wafer, and the ion-implanted dopant diffusion portion of the active layer wafer is used as an SOI layer; and A method for manufacturing a bonded SOI substrate comprising:
前記支持基板用ウェーハには、前記活性層用ウェーハとの貼り合わせ前に酸化膜が形成される請求項9に記載の貼り合わせSOI基板の製造方法。   The method for manufacturing a bonded SOI substrate according to claim 9, wherein an oxide film is formed on the supporting substrate wafer before bonding to the active layer wafer. ノンドープまたはドーパントを低濃度に含む活性層用ウェーハに、該活性層用ウェーハの表面からドーパントをイオン注入する工程と、
このイオン注入後、前記イオン注入された活性層用ウェーハの表面を貼り合わせ面として表面に酸化膜が形成された支持基板用ウェーハに貼り合わせ、両ウェーハの間に介在された酸化膜を埋め込み酸化膜とする工程と、
この貼り合わせ後、前記活性層用ウェーハと支持基板用ウェーハとの貼り合わせ強度を高める貼り合わせ熱処理を行うことにより、前記イオン注入されたドーパントを熱拡散させる工程と、
この貼り合わせ後、前記活性層用ウェーハを、該活性層用ウェーハの裏面側から薄膜化処理し、該活性層用ウェーハのうち、前記イオン注入されたドーパントの拡散部分をSOI層とする工程とを備えた貼り合わせSOI基板の製造方法。
A step of ion-implanting a dopant into the active layer wafer containing a non-doped or dopant at a low concentration from the surface of the active layer wafer;
After this ion implantation, the surface of the ion-implanted active layer wafer is bonded to a support substrate wafer having an oxide film formed on the surface, and an oxide film interposed between both wafers is buried and oxidized. A film forming step;
After the bonding, a step of thermally diffusing the ion-implanted dopant by performing a bonding heat treatment for increasing the bonding strength between the active layer wafer and the support substrate wafer;
After the bonding, the active layer wafer is thinned from the back surface side of the active layer wafer, and the ion-implanted dopant diffusion portion of the active layer wafer is used as an SOI layer; and A method for manufacturing a bonded SOI substrate comprising:
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