JP2007242972A - Manufacturing method for soi wafer - Google Patents

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Norihiro Kobayashi
徳弘 小林
Isao Yokogawa
功 横川
Koji Aga
浩司 阿賀
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method capable of obtaining an SOI wafer with an SOI layer having a uniform film thickness. <P>SOLUTION: The manufacturing method for the SOI wafer has a process in which at least the SOI wafer having the SOI layer on an insulator is oxidized and treated thermally, an oxide film is formed on the surface of the SOI layer and the film thickness of the SOI layer is reduced by removing the oxide film. In the manufacturing method for the SOI wafer, the in-plane film-thickness distribution of the SOI layer is measured before the SOI layer 2 is oxidized and treated thermally, and a thermal oxidation treatment is conducted so that the in-plane temperature of the SOI layer in a region having the thick film thickness of the SOI layer is made higher than that in the region having the thin film thickness of the SOI layer on the basis of a measured value. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、SOIウェーハの製造方法に関し、特に、SOI層の膜厚均一性を向上させるSOI層の薄膜化方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing an SOI wafer, and more particularly to a method for thinning an SOI layer to improve the film thickness uniformity of the SOI layer.

近年、絶縁体上にシリコン層(SOI層)が形成されたSOI構造を有するSOIウェーハが、デバイスの高速性、低消費電力性、高耐圧性、耐環境性等に優れていることから、電子デバイス用の高性能LSI用ウェーハとして特に注目されている。   In recent years, SOI wafers having an SOI structure in which a silicon layer (SOI layer) is formed on an insulator are superior in device high speed, low power consumption, high pressure resistance, environmental resistance, etc. It is particularly attracting attention as a high-performance LSI wafer for devices.

SOIウェーハのSOI層を用いて半導体デバイスを作製する場合、SOI層の膜厚のばらつきの少ない方が特性の揃ったデバイスが作製できる。この事によりSOI層の膜厚の均一性を向上させる必要がある。しかし、多くの工程を経て作製されるSOIウェーハのSOI層の膜厚の面内均一性は、個々の工程での特性を反映したものになる。その結果、局所的に膜厚が薄くなった領域や局所的に厚い領域が出来てしまう。   When a semiconductor device is manufactured using an SOI layer of an SOI wafer, a device with uniform characteristics can be manufactured when the variation in the thickness of the SOI layer is smaller. For this reason, it is necessary to improve the uniformity of the thickness of the SOI layer. However, the in-plane uniformity of the thickness of the SOI layer of an SOI wafer manufactured through many processes reflects the characteristics of each process. As a result, a locally thinned region or a locally thick region is formed.

SOIウェーハの代表的な製造方法としては、シリコンウェーハ同士を絶縁膜を介して貼り合わせ、一方のシリコンウェーハを研削等の機械的な加工で薄膜化する貼り合わせ法、シリコンウェーハの内部に高濃度の酸素イオンを注入して酸素イオン注入層を形成し、その後1300℃程度の高温でアニール処理を行うことにより、シリコンウェーハ中に埋め込みシリコン酸化層を形成し、その表面側の層をSOI層として使用するSIMOX法、貼り合わせ法の一つであり、シリコンウェーハに水素または希ガスのイオンを注入してイオン注入層を形成した後、このシリコンウェーハのイオン注入面を接合面として酸化膜を介して単結晶ウェーハと貼り合わせるかまたは直接絶縁性ウェーハと貼り合わせ、その後500℃程度の温度に加熱してイオン注入層で剥離することによって、ウェーハの表面にSOI層を形成するイオン注入剥離法等が提案されている。   As a typical method for manufacturing SOI wafers, silicon wafers are bonded together via an insulating film, and one silicon wafer is thinned by mechanical processing such as grinding, or a high concentration inside the silicon wafer. An oxygen ion implantation layer is formed by implanting oxygen ions, and then an annealing process is performed at a high temperature of about 1300 ° C. to form a buried silicon oxide layer in the silicon wafer, and the surface side layer is used as an SOI layer. This is one of the SIMOX method and the bonding method used. After an ion implantation layer is formed by implanting hydrogen or rare gas ions into a silicon wafer, the ion implantation surface of this silicon wafer is used as a bonding surface through an oxide film. Pasted to a single crystal wafer or directly to an insulating wafer, and then heated to a temperature of about 500 ° C. By peeling at the ion implanted layer, the ion implantation separation method or the like to form an SOI layer on the surface of the wafer it has been proposed.

上記いずれの方法でSOIウェーハを作製する場合であっても、その最終段ではSOI膜厚を調整したり、表面粗さやダメージ除去を目的として、酸化性雰囲気下の熱処理を行ってSOI層に酸化膜を形成した後、該酸化膜を除去する、いわゆる犠牲酸化を行う工程が行われることが多い(例えば特許文献1、特許文献2参照)。   Regardless of which method is used to fabricate the SOI wafer, the SOI layer is oxidized at the final stage by adjusting the SOI film thickness or performing heat treatment in an oxidizing atmosphere for the purpose of removing surface roughness and damage. After the film is formed, a step of performing so-called sacrificial oxidation in which the oxide film is removed is often performed (for example, refer to Patent Document 1 and Patent Document 2).

このような犠牲酸化は、基本的に多数枚のウェーハを一度に熱処理するバッチ式の熱処理炉で行われる。しかし、既存のバッチ式の熱処理炉を用いた犠牲酸化では、SOI層の膜厚均一性を改善することはできず、SOI層の面内膜厚にばらつきの少ないSOIウェーハを得ることができなかった。   Such sacrificial oxidation is basically performed in a batch-type heat treatment furnace that heat-treats a large number of wafers at once. However, sacrificial oxidation using an existing batch-type heat treatment furnace cannot improve the film thickness uniformity of the SOI layer, and an SOI wafer with little variation in the in-plane film thickness of the SOI layer cannot be obtained. It was.

特開2000−124092号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-124092 特開2004−55750号公報JP 2004-55750 A

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、面内膜厚の均一なSOI層を有するSOIウェーハを得ることができるSOIウェーハの製造方法の提供にある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an SOI wafer manufacturing method capable of obtaining an SOI wafer having an SOI layer with a uniform in-plane film thickness. .

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、少なくとも、絶縁体上にSOI層を有するSOIウェーハを熱酸化処理して、前記SOI層の表面に酸化膜を形成し、該酸化膜を除去することにより前記SOI層の膜厚を減ずる工程を有するSOIウェーハの製造方法であって、前記SOI層を熱酸化処理する前に、前記SOI層の面内膜厚分布を測定し、該測定値に基づいてSOI層膜厚が厚い領域が薄い領域に比べてSOI層の面内温度が高くなるようにして前記熱酸化処理を行うことを特徴とするSOIウェーハの製造方法を提供する(請求項1)。   The present invention has been made to solve the above problems, and at least an SOI wafer having an SOI layer on an insulator is thermally oxidized to form an oxide film on the surface of the SOI layer. A method of manufacturing an SOI wafer having a step of reducing the film thickness of the SOI layer by removing the SOI layer, measuring an in-plane film thickness distribution of the SOI layer before thermally oxidizing the SOI layer, Provided is a method for manufacturing an SOI wafer characterized in that the thermal oxidation treatment is performed so that the in-plane temperature of the SOI layer is higher in a region where the SOI layer film thickness is thicker than in a thin region based on the measured value ( Claim 1).

このように、SOIウェーハの犠牲酸化処理において、前記SOI層を熱酸化処理する前に、前記SOI層の面内膜厚分布を測定し、該測定値に基づいてSOI層膜厚が厚い領域が薄い領域に比べてSOI層の面内温度が高くなるようにして前記熱酸化処理を行えば、SOI層膜厚が厚い領域で厚い酸化膜が形成される。その後酸化膜を除去すれば、SOI層膜厚が厚い領域のみで取り代が大きくなり、膜厚の均一なSOI層を有するSOIウェーハを得ることができる。   As described above, in the sacrificial oxidation process of the SOI wafer, before the SOI layer is thermally oxidized, the in-plane film thickness distribution of the SOI layer is measured, and an area where the SOI layer film thickness is thick is determined based on the measured value. When the thermal oxidation treatment is performed so that the in-plane temperature of the SOI layer is higher than that of the thin region, a thick oxide film is formed in the region where the SOI layer is thick. If the oxide film is removed thereafter, the allowance increases only in the region where the SOI layer is thick, and an SOI wafer having an SOI layer with a uniform thickness can be obtained.

また、少なくとも、絶縁体上にSOI層を有するSOIウェーハを熱酸化処理して、前記SOI層の表面に酸化膜を形成し、該酸化膜を除去することにより前記SOI層の膜厚を減ずる工程を有するSOIウェーハの製造方法であって、前記SOI層を熱酸化処理する前に、前記SOI層の面内膜厚分布を測定し、該測定値に基づいてSOI層の面内温度分布を変化させて前記熱酸化処理を行うことを特徴とするSOIウェーハの製造方法が提供される(請求項2)。   Also, a process of thermally oxidizing at least an SOI wafer having an SOI layer on an insulator, forming an oxide film on the surface of the SOI layer, and reducing the film thickness of the SOI layer by removing the oxide film An in-plane film thickness distribution of the SOI layer is measured before the SOI layer is thermally oxidized, and the in-plane temperature distribution of the SOI layer is changed based on the measured value. Then, the thermal oxidation treatment is performed, and an SOI wafer manufacturing method is provided (claim 2).

このように、SOIウェーハの犠牲酸化処理において、前記SOI層を熱酸化処理する前に、前記SOI層の面内膜厚分布を測定し、該測定値に基づいてSOI層の面内温度分布を変化させて前記熱酸化処理を行えば、SOI層の面内で局所的に酸化膜の厚さを変えることができる。すなわち、SOI層の膜厚が厚い所には、厚い酸化膜を形成し、SOI層の膜厚が薄い所には、薄い酸化膜を形成することができる。このように、SOI層の面内で局所的に厚さの異なる酸化膜を形成した後、この酸化膜を除去すれば、酸化膜の厚い部分の取り代のみを大きくすることができる。このようにSOI層の取り代を局所的に変えることで、結果として膜厚の均一なSOI層を有するSOIウェーハを得ることができる。   As described above, in the sacrificial oxidation treatment of the SOI wafer, before the thermal oxidation treatment of the SOI layer, the in-plane film thickness distribution of the SOI layer is measured, and the in-plane temperature distribution of the SOI layer is calculated based on the measured value. If the thermal oxidation process is performed while changing the thickness, the thickness of the oxide film can be locally changed in the plane of the SOI layer. That is, a thick oxide film can be formed where the SOI layer is thick, and a thin oxide film can be formed where the SOI layer is thin. In this way, if oxide films having different thicknesses are locally formed in the plane of the SOI layer and then removed, only the allowance for the thick portion of the oxide film can be increased. Thus, by locally changing the removal allowance of the SOI layer, an SOI wafer having an SOI layer with a uniform film thickness can be obtained as a result.

また、前記熱酸化処理をランプ加熱装置を用いて行い、前記熱酸化処理時の前記SOI層の面内温度の分布の調整を、前記ランプ加熱装置の面内に配列されたランプの出力分布を調整することで行うことが好ましい(請求項3)。   Further, the thermal oxidation treatment is performed using a lamp heating device, and the distribution of the in-plane temperature of the SOI layer during the thermal oxidation treatment is adjusted, and the output distribution of the lamps arranged in the plane of the lamp heating device is adjusted. It is preferable to carry out by adjusting (Claim 3).

このように前記熱酸化処理をランプ加熱装置を用いて行い、前記熱酸化処理時の前記SOI層の面内温度の分布の調整を、前記ランプ加熱装置の面内に配列されたランプの出力分布を調整することで行えば、前記SOI層の面内膜厚分布に合わせてSOI層の面内温度分布をよりきめ細かく変化させて前記熱酸化処理を行うことができ、より膜厚の均一なSOI層を有するSOIウェーハを得ることができる。   Thus, the thermal oxidation treatment is performed using a lamp heating device, and the distribution of the in-plane temperature distribution of the SOI layer during the thermal oxidation treatment is adjusted to output distribution of lamps arranged in the plane of the lamp heating device. Can be performed by finely changing the in-plane temperature distribution of the SOI layer in accordance with the in-plane film thickness distribution of the SOI layer, so that the SOI with a more uniform film thickness can be performed. An SOI wafer having a layer can be obtained.

また、前記ランプ加熱装置の出力分布を、前記SOIウェーハに対し同心円状に調整することができる(請求項4)。   Further, the output distribution of the lamp heating device can be adjusted concentrically with respect to the SOI wafer.

貼り合わせ法でSOIウェーハを製造するとそのSOI層の面内膜厚分布は、ウェーハ周辺部あるいはウェーハ中央部が厚くなるといった様に、同心円状になる場合が多い。従って、その膜厚分布形状に合わせる様に、ランプ加熱装置の出力分布も同心円状にすることにより、容易にSOI層の面内温度分布を制御することができる。   When an SOI wafer is manufactured by the bonding method, the in-plane film thickness distribution of the SOI layer is often concentric, such that the wafer peripheral part or the wafer central part becomes thick. Therefore, the in-plane temperature distribution of the SOI layer can be easily controlled by making the output distribution of the lamp heating device concentric so as to match the film thickness distribution shape.

また、前記熱酸化処理の温度を1000℃以下とすることが好ましい(請求項5)。   Moreover, it is preferable that the temperature of the thermal oxidation treatment is 1000 ° C. or less.

このように前記熱酸化処理の温度を1000℃以下とすれば、熱処理によるスリップ転位の発生を確実に抑えることができ、より高品質なSOIウェーハを製造することができる。   As described above, when the temperature of the thermal oxidation treatment is set to 1000 ° C. or lower, the occurrence of slip dislocation due to the heat treatment can be reliably suppressed, and a higher quality SOI wafer can be manufactured.

以上説明したように、本発明によれば、SOI層の面内膜厚分布に応じて局所的に酸化膜の厚さを変えることができる。このように、SOI層の面内で局所的に厚さの異なる酸化膜を形成した後、該酸化膜を除去すれば、酸化膜の厚い部分の取り代のみを大きくすることができる。このようにSOI層の取り代を局所的に変えることで、膜厚の均一なSOI層を有するSOIウェーハを得ることができる。   As described above, according to the present invention, the thickness of the oxide film can be locally changed according to the in-plane film thickness distribution of the SOI layer. In this way, if oxide films having different thicknesses are locally formed within the surface of the SOI layer and then removed, only the allowance for the thick portion of the oxide film can be increased. Thus, by locally changing the removal allowance of the SOI layer, an SOI wafer having an SOI layer with a uniform film thickness can be obtained.

以下、本発明についてより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these.

本発明者らは、SOI層の膜厚のばらつきの問題点について鋭意検討した結果、ランプ加熱装置を用いてSOIウェーハのSOI層膜厚が相対的に厚い領域を他の領域と比較して高温で酸化することにより酸化膜を厚くし、その後、該酸化膜を除去するためHF洗浄することにより、酸化膜厚が厚い領域のみの取り代を大きくすることができ、結果としてSOI層の膜厚均一性を向上させることができることに想到し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies on the problem of variations in the thickness of the SOI layer, the present inventors have found that a region where the SOI layer thickness of the SOI wafer is relatively thick compared to other regions using a lamp heating device. The thickness of the SOI layer can be increased by thickening the oxide film by oxidizing with HF, and then performing HF cleaning to remove the oxide film. The inventors have conceived that the uniformity can be improved and completed the present invention.

すなわち、本発明は、少なくとも、絶縁体上にSOI層を有するSOIウェーハを熱酸化処理して、前記SOI層の表面に酸化膜を形成し、該酸化膜を除去することにより前記SOI層の膜厚を減ずる工程を有するSOIウェーハの製造方法であって、前記SOI層を熱酸化処理する前に、前記SOI層の面内膜厚分布を測定し、該測定値に基づいてSOI層膜厚が厚い領域が薄い領域に比べてSOI層の面内温度が高くなるようにして前記熱酸化処理を行うことを特徴とするSOIウェーハの製造方法を提供する。   That is, according to the present invention, at least an SOI wafer having an SOI layer on an insulator is thermally oxidized to form an oxide film on the surface of the SOI layer, and the oxide film is removed to remove the film of the SOI layer. A method for manufacturing an SOI wafer including a step of reducing a thickness, wherein an in-plane film thickness distribution of the SOI layer is measured before the SOI layer is thermally oxidized, and the SOI layer film thickness is determined based on the measured value. A method for manufacturing an SOI wafer is provided in which the thermal oxidation treatment is performed such that the in-plane temperature of the SOI layer is higher in a thick region than in a thin region.

また、本発明は、少なくとも、絶縁体上にSOI層を有するSOIウェーハを熱酸化処理して、前記SOI層の表面に酸化膜を形成し、該酸化膜を除去することにより前記SOI層の膜厚を減ずる工程を有するSOIウェーハの製造方法であって、前記SOI層を熱酸化処理する前に、前記SOI層の面内膜厚分布を測定し、該測定値に基づいてSOI層の面内温度分布を変化させて前記熱酸化処理を行うことを特徴とするSOIウェーハの製造方法を提供する。   The present invention also provides a film of the SOI layer by thermally oxidizing at least an SOI wafer having an SOI layer on an insulator, forming an oxide film on the surface of the SOI layer, and removing the oxide film. A method for manufacturing an SOI wafer having a step of reducing a thickness, wherein an in-plane film thickness distribution of the SOI layer is measured before the SOI layer is thermally oxidized, and an in-plane of the SOI layer is measured based on the measured value. There is provided a method for manufacturing an SOI wafer, wherein the thermal oxidation process is performed while changing a temperature distribution.

このように、SOIウェーハの犠牲酸化処理において、前記SOI層を熱酸化処理する前に、前記SOI層の面内膜厚分布を測定し、該測定値に基づいてSOI層の面内温度分布を変化させて前記熱酸化処理を行えば、SOI層の面内で局所的に酸化膜の厚さを変えることができる。具体的には、SOI層の厚い所では、温度が高くなるようにして厚い酸化膜を形成し、SOI層の薄い所では、厚い所より温度が低くなるようにして薄い酸化膜が形成されるようにする。このように、SOI層の面内で局所的に厚さの異なる酸化膜を形成した後、酸化膜を除去すれば、酸化膜の厚い部分の取り代のみを大きくすることができる。このようにSOI層の取り代を局所的に変えることで、酸化膜除去後に膜厚の均一なSOI層を有するSOIウェーハを製造することができる。   As described above, in the sacrificial oxidation treatment of the SOI wafer, before the thermal oxidation treatment of the SOI layer, the in-plane film thickness distribution of the SOI layer is measured, and the in-plane temperature distribution of the SOI layer is calculated based on the measured value. If the thermal oxidation process is performed while changing the thickness, the thickness of the oxide film can be locally changed in the plane of the SOI layer. Specifically, a thick oxide film is formed at a thicker SOI layer so that the temperature is higher, and a thin oxide film is formed at a thinner SOI layer so that the temperature is lower than the thicker part. Like that. In this way, if oxide films having different thicknesses are locally formed in the plane of the SOI layer and then the oxide films are removed, only the allowance for the thick portions of the oxide films can be increased. Thus, by locally changing the removal allowance of the SOI layer, an SOI wafer having an SOI layer with a uniform film thickness after the oxide film is removed can be manufactured.

上記本発明に係るSOIウェーハの製造方法の一例について、図1を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   An example of a method for manufacturing an SOI wafer according to the present invention will be described with reference to FIG. 1, but the present invention is not limited to this.

まず絶縁体3上にSOI層2を有するSOIウェーハ1を用意する(図1(A))。
図1(A)に示すように、SOI層2は、その面内に局所的に膜厚が薄くなった領域や局所的に厚い領域を有している(但し、図面は判り易くするため誇張して記載してある)。
なお、SOIウェーハ1の製造方法は特に限定されず、たとえば貼り合わせ法、SIMOX法、貼り合わせ法の一種であるイオン注入剥離法等を用いて製造することができる。
First, an SOI wafer 1 having an SOI layer 2 on an insulator 3 is prepared (FIG. 1A).
As shown in FIG. 1A, the SOI layer 2 has a locally thinned region or a locally thick region in the plane (however, the drawing is exaggerated for easy understanding). Is described).
In addition, the manufacturing method of SOI wafer 1 is not specifically limited, For example, it can manufacture using the ion implantation peeling method etc. which are a bonding method, a SIMOX method, and a kind of bonding method.

次に、上記SOI層2の面内膜厚分布を測定する(図1(B))。面内膜厚分布の測定方法は特に限定されず、通常行われている方法のいずれをも用いることができる。たとえば、反射分光法や偏光分析法などの光学的方法を用いて行うことができる。   Next, the in-plane film thickness distribution of the SOI layer 2 is measured (FIG. 1B). The method for measuring the in-plane film thickness distribution is not particularly limited, and any of the usual methods can be used. For example, it can be performed using an optical method such as reflection spectroscopy or polarization analysis.

次に、こうして得たSOI層2の面内膜厚分布の測定値に基づいて、SOI層の面内温度分布を変化させて前記熱酸化処理を行う。たとえば、SOI層膜厚が厚い領域が薄い領域に比べてSOI層の面内温度が高くなるようにして熱酸化処理を行えば、SOI層膜厚が厚い領域で薄い領域に比べて厚い酸化膜4が形成される(図1(C))。   Next, the thermal oxidation process is performed by changing the in-plane temperature distribution of the SOI layer based on the measured value of the in-plane film thickness distribution of the SOI layer 2 thus obtained. For example, if the thermal oxidation treatment is performed so that the in-plane temperature of the SOI layer is higher in the region where the SOI layer thickness is thicker than that in the thin region, the oxide layer is thicker in the region where the SOI layer is thicker than the thin region. 4 is formed (FIG. 1C).

この熱酸化処理の方法は特に限定されないが、たとえば酸化性雰囲気下、ランプ加熱装置を用いて行うことができる。
ランプ加熱装置は、光照射によって基板を急速に加熱することができる。ランプ加熱装置は、一般にハロゲンランプを加熱源として、酸素ガス等の所定の酸化性ガス雰囲気中で当該ランプから光照射を行うことによって数秒で基板を所望の温度(例えば1,200℃以下)にまで昇温し、1秒〜数10分程度保持した後、数秒で急速に冷却することができる装置である。従って、一枚一枚膜厚を測定して処理する本発明に適しているし、生産性も向上できる。尚、熱処理時間は、犠牲酸化後に所望のSOI層の厚さとなるように決定すればよい。
Although the method of this thermal oxidation treatment is not particularly limited, for example, it can be performed using a lamp heating device in an oxidizing atmosphere.
The lamp heating device can rapidly heat the substrate by light irradiation. A lamp heating apparatus generally uses a halogen lamp as a heating source, and irradiates light from the lamp in a predetermined oxidizing gas atmosphere such as oxygen gas, thereby bringing the substrate to a desired temperature (eg, 1,200 ° C. or lower) in a few seconds. It is an apparatus that can be rapidly cooled in a few seconds after being heated up to 1 second to several tens of minutes. Therefore, it is suitable for the present invention in which the film thickness is measured and processed one by one, and the productivity can be improved. The heat treatment time may be determined so that the desired SOI layer thickness is obtained after sacrificial oxidation.

また、前記熱酸化処理時の前記SOI層の面内温度の分布の調整を、前記ランプ加熱装置の面内に配列されたランプの出力分布を調整することで行うことができる。
たとえば、ランプ加熱装置の面内に配列されたランプの1本1本を独立して出力調整可能に構成することで、SOI層の面内温度の分布をよりきめ細かく調整し、局所的に酸化膜の膜厚を変化させることができる。配列ランプの個数は多ければ多い程、より面内温度分布を精度良く制御できるが、コストも勘案して、数千個以下、より好ましくは数百個とされる。
The in-plane temperature distribution of the SOI layer during the thermal oxidation treatment can be adjusted by adjusting the output distribution of the lamps arranged in the plane of the lamp heating device.
For example, it is possible to adjust the in-plane temperature distribution of the SOI layer more finely by locally configuring each of the lamps arranged in the plane of the lamp heating device so that the output can be adjusted independently. The film thickness can be changed. The larger the number of array lamps, the more accurately the in-plane temperature distribution can be controlled. However, in consideration of cost, the number is set to several thousand or less, more preferably several hundred.

また、貼り合わせ法でSOIウェーハを製造するとSOI層の面内膜厚分布は、ウェーハ周辺部あるいはウェーハ中央部が厚くなるといった様に、同心円状になる場合が多い。従って、その膜厚分布形状に合わせる様に、ランプ加熱装置の配列や出力分布もSOIウェーハに対し同心円状に調整することにより、容易にSOI層の面内温度分布を制御することができる。   Further, when an SOI wafer is manufactured by the bonding method, the in-plane film thickness distribution of the SOI layer is often concentric, such that the wafer peripheral part or the wafer central part becomes thick. Therefore, the in-plane temperature distribution of the SOI layer can be easily controlled by adjusting the arrangement and output distribution of the lamp heating device to be concentric with the SOI wafer so as to match the film thickness distribution shape.

たとえば、図2に示すように、ランプ加熱装置の面内に配列されたランプ12を、a、b、c、dのほぼ同心円状の4ブロックに分け、各ブロック内の出力は同一になるように設定することができる。そして、たとえば面内膜厚が中心部で厚いSOI層を有するSOIウェーハを熱酸化処理する際には、出力が大きい順にa、b、c、dと設定し、ウェーハ11の中心部に向かって温度が高くなるように調整することができる。また、面内膜厚が中心部で薄いSOI層を有するSOIウェーハを熱酸化処理する際には、出力が小さい順にa、b、c、dと設定し、ウェーハ11の外周部に向かって温度が高くなるように調整することができる。   For example, as shown in FIG. 2, the lamps 12 arranged in the plane of the lamp heating apparatus are divided into four substantially concentric blocks a, b, c, and d so that the outputs in each block are the same. Can be set to For example, when an SOI wafer having an in-plane film thickness at the center and having a thick SOI layer is subjected to thermal oxidation, a, b, c, and d are set in descending order of output, toward the center of the wafer 11. The temperature can be adjusted to be high. When an SOI wafer having an in-plane film thickness at the center and a thin SOI layer is thermally oxidized, a, b, c, d are set in ascending order of output, and the temperature is increased toward the outer periphery of the wafer 11. Can be adjusted to be higher.

この場合、前記熱酸化処理の温度を1000℃以下とすれば、熱処理によるスリップ転位の発生を確実に抑えることができるので、より高品質のSOIウェーハを製造することができる。   In this case, if the temperature of the thermal oxidation treatment is set to 1000 ° C. or lower, the occurrence of slip dislocation due to the heat treatment can be surely suppressed, so that a higher quality SOI wafer can be manufactured.

次に、上記熱酸化処理で形成した酸化膜4を除去することにより前記SOI層の膜厚を均一にする(図1(D))。
酸化膜4の除去方法は特に限定されず、たとえば、HF濃度1〜50%のフッ酸にウェーハを浸漬することで行うことができる。
Next, the thickness of the SOI layer is made uniform by removing the oxide film 4 formed by the thermal oxidation treatment (FIG. 1D).
The method for removing the oxide film 4 is not particularly limited. For example, the oxide film 4 can be removed by immersing the wafer in hydrofluoric acid having an HF concentration of 1 to 50%.

以上の製造方法によりSOI層の膜厚分布が改善されたSOIウェーハを得ることができる。
上記製造方法により得られたSOIウェーハは、局所的に膜厚が薄くなった領域や局所的に厚い領域が修正されて、SOI層の膜厚均一性が非常に高い高品質なSOIウェーハである。
With the above manufacturing method, an SOI wafer having an improved SOI layer thickness distribution can be obtained.
The SOI wafer obtained by the above manufacturing method is a high-quality SOI wafer in which the locally thinned region and the locally thick region are corrected and the thickness uniformity of the SOI layer is very high. .

以下、本発明を実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
(実施例)
SOIウェーハ1として、直径300mmでSOI層面内中心部が他の領域より厚い分布となるように研磨されたSOIウェーハXと、直径300mmでSOI層面内周辺部が他の領域より厚い分布となるように研磨されたSOIウェーハYの2種類を用意した(図1(A))。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
(Example)
As the SOI wafer 1, an SOI wafer X having a diameter of 300 mm and polished so that the central portion in the SOI layer surface is thicker than other regions, and a peripheral portion in the SOI layer surface having a diameter of 300 mm and thicker than other regions. Two kinds of SOI wafers Y polished were prepared (FIG. 1A).

次に、SOIウェーハ1のSOI層2の面内膜厚分布を測定した(図1(B))。
SOIウェーハX、Yともに面内の膜厚レンジ(面内の最大膜厚から最小膜厚を引いた値)は約5nmであった。また、これら2種類のウェーハのSOI層膜厚分布はほぼ同心円状であった。図3(A)にSOIウェーハXの断面膜厚分布(ノッチに垂直方向)を、図3(B)にSOIウェーハYの断面膜厚分布(ノッチに垂直方向)を示す。
Next, the in-plane film thickness distribution of the SOI layer 2 of the SOI wafer 1 was measured (FIG. 1B).
The in-plane film thickness range (the value obtained by subtracting the minimum film thickness from the in-plane maximum film thickness) for both SOI wafers X and Y was about 5 nm. Further, the SOI layer film thickness distributions of these two types of wafers were substantially concentric. FIG. 3A shows the cross-sectional thickness distribution of the SOI wafer X (perpendicular to the notch), and FIG. 3B shows the cross-sectional thickness distribution of the SOI wafer Y (perpendicular to the notch).

次に、上記面内膜厚分布の測定値に基づいて、下記のようにSOI層の面内温度分布を変化させて熱酸化処理を行った(図1(C))。
ランプ加熱装置に酸素ガスを流してRTO処理とし、SOIウェーハX、Yについて、それぞれ熱酸化温度を900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃の5条件に設定した。熱酸化時間は、この熱酸化処理により形成される酸化膜4が、すべての条件で最高膜厚が10nmになるように調整した。
Next, based on the measured value of the in-plane film thickness distribution, thermal oxidation treatment was performed by changing the in-plane temperature distribution of the SOI layer as described below (FIG. 1C).
Oxygen gas was allowed to flow through the lamp heating apparatus for RTO treatment, and the thermal oxidation temperatures of SOI wafers X and Y were set to five conditions of 900 ° C., 950 ° C., 1000 ° C., 1050 ° C., and 1100 ° C., respectively. The thermal oxidation time was adjusted so that the maximum film thickness of the oxide film 4 formed by this thermal oxidation treatment was 10 nm under all conditions.

この際、使用したランプ加熱装置のウェーハ上から見たランプ配置は図2の通りであり、ランプ12を図2中のa、b、c、dのほぼ同心円状の4ブロックに分け、各ブロック内の出力は同一になるように設定した。   At this time, the lamp arrangement of the lamp heating apparatus used as seen from above is as shown in FIG. 2, and the lamp 12 is divided into four substantially concentric blocks a, b, c and d in FIG. The output was set to be the same.

そして、SOI層面内中心部が厚いSOIウェーハXを熱酸化処理する際には、出力が大きい順にa、b、c、dとして、図3(C)に示すように、SOI層の中心部から外周部に向かって温度が低下するように調整し、SOI層の外周部の温度が上記設定した熱酸化温度になるようにした。また、SOI層面内中心部が薄いSOIウェーハYを熱酸化処理する際には、出力が小さい順にa、b、c、dとして、SOI層の外周部から中心部に向かって温度が低下するように調整し、SOI層の中心部の温度が上記設定した熱酸化温度になるようにした。それぞれSOI層面内の最高温度と最低温度(上記熱酸化温度)との差は約10℃であった。尚、熱酸化処理は、SOIウェーハの中心を軸に水平方向に回転させた状態で行なった。   When the SOI wafer X having a thick center portion in the SOI layer is thermally oxidized, a, b, c, and d in descending order of output, as shown in FIG. 3C, from the center portion of the SOI layer. The temperature was adjusted so as to decrease toward the outer periphery, and the temperature of the outer periphery of the SOI layer was set to the thermal oxidation temperature set above. Further, when the SOI wafer Y having a thin center portion in the SOI layer is thermally oxidized, the temperature decreases from the outer peripheral portion of the SOI layer toward the central portion as a, b, c, and d in the order of decreasing output. The temperature at the center of the SOI layer was adjusted to the thermal oxidation temperature set above. The difference between the highest temperature and the lowest temperature (the thermal oxidation temperature) in the SOI layer surface was about 10 ° C., respectively. The thermal oxidation treatment was performed in a state where the SOI wafer was rotated in the horizontal direction around the center of the SOI wafer.

次に、SOIウェーハX、YをHF濃度5%のフッ酸に浸漬して、上記熱酸化処理で形成した酸化膜4を除去して、SOI層の面内膜厚を均一にした(図1(D))。
次に、SOI層の面内膜厚分布を再度測定し、熱酸化処理前の膜厚レンジ(面内の最大膜厚から最小膜厚を引いた値)と比較した。得られた結果を下記表1に示す。
Next, the SOI wafers X and Y are immersed in hydrofluoric acid having an HF concentration of 5%, and the oxide film 4 formed by the thermal oxidation treatment is removed to make the in-plane film thickness of the SOI layer uniform (FIG. 1). (D)).
Next, the in-plane film thickness distribution of the SOI layer was measured again, and compared with the film thickness range before thermal oxidation (a value obtained by subtracting the minimum film thickness from the maximum film thickness in the plane). The obtained results are shown in Table 1 below.

Figure 2007242972
Figure 2007242972

上記表1から明らかなように、本発明の熱酸化処理を行うことで、SOI層面内の膜厚レンジは、SOIウェーハXとSOIウェーハY両方ともに2nm程度小さくなった。これによって、本発明のSOIウェーハの製造方法により、SOI層の局所的な凹凸を修正して、膜厚の均一なSOI層を有するSOIウェーハを製造することができることが確認できた。   As apparent from Table 1 above, the film thickness range in the SOI layer surface of both the SOI wafer X and the SOI wafer Y was reduced by about 2 nm by performing the thermal oxidation treatment of the present invention. Thus, it was confirmed that an SOI wafer having an SOI layer with a uniform film thickness can be manufactured by correcting the local unevenness of the SOI layer by the SOI wafer manufacturing method of the present invention.

また、これらのSOIウェーハについて、集光灯下でスリップ転位の発生状況を観察した結果、熱酸化温度が1050℃、1100℃のウェーハにスリップ転位が許容範囲ではあるが、わずかに発生していたが、熱酸化温度が1000℃以下のウェーハについては、スリップ転位の発生は全く見られなかった。   In addition, as a result of observing the occurrence of slip dislocations under these condensing lamps for these SOI wafers, slip dislocations were generated slightly on wafers having thermal oxidation temperatures of 1050 ° C. and 1100 ° C., although they were in an allowable range. However, no slip dislocation was observed on the wafer having a thermal oxidation temperature of 1000 ° C. or lower.

尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

すなわち、上記実施例においては、SOI層膜厚分布がほぼ同心円状であるものを例に挙げたので、SOIウェーハを回転しながら熱酸化処理を行った。しかし、SOI層膜厚分布が同心円状ではないものを処理する場合には、SOI層膜厚分布に対応するようにランプの出力分布を調整し、ウェーハを回転させずに熱酸化処理を行えばよい。   That is, in the above example, the SOI layer film thickness distribution is substantially concentric, and thus the thermal oxidation process was performed while rotating the SOI wafer. However, when processing an SOI layer film thickness distribution that is not concentric, the lamp output distribution is adjusted to correspond to the SOI layer film thickness distribution, and thermal oxidation is performed without rotating the wafer. Good.

また、上記実施例においては、SOI層の膜厚分布測定と熱酸化処理は別々の装置で行っているが、膜厚分布測定装置と熱酸化処理装置を一体化したマルチチャンバー装置を構成し、膜厚分布測定結果を直ちにランプ加熱装置にフィードバックし、そのランプの出力分布を自動的に調整するようなプログラムを用いれば、SOIウェーハの連続処理が可能となるため、量産化に適応可能である。   In the above embodiment, the SOI layer thickness distribution measurement and the thermal oxidation treatment are performed by separate devices, but a multi-chamber device in which the film thickness distribution measurement device and the thermal oxidation treatment device are integrated is configured. By using a program that immediately feeds back the film thickness distribution measurement results to the lamp heating device and automatically adjusts the lamp output distribution, the SOI wafer can be continuously processed, which is suitable for mass production. .

本発明に係るSOIウェーハの製造方法の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the manufacturing method of the SOI wafer which concerns on this invention. 本発明に係るSOIウェーハの製造方法で用いられるランプ加熱装置のランプ配列の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the lamp arrangement | sequence of the lamp heating apparatus used with the manufacturing method of the SOI wafer which concerns on this invention. 本発明の実施例における、(A)はSOIウェーハXの断面膜厚分布、(B)はSOIウェーハYの断面膜厚分布、(C)はSOIウェーハXの熱酸化処理の面内温度分布を示す概略図、(D)はSOIウェーハYの熱酸化処理の面内温度分布を示す概略図である。In the embodiment of the present invention, (A) is the cross-sectional film thickness distribution of the SOI wafer X, (B) is the cross-sectional film thickness distribution of the SOI wafer Y, and (C) is the in-plane temperature distribution of the thermal oxidation treatment of the SOI wafer X. FIG. 4D is a schematic diagram illustrating an in-plane temperature distribution of the thermal oxidation process of the SOI wafer Y. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…SOIウェーハ、 2…SOI層、 3…絶縁体、 4…酸化膜、
11…ウェーハ、12…ランプ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... SOI wafer, 2 ... SOI layer, 3 ... Insulator, 4 ... Oxide film,
11 ... wafer, 12 ... lamp.

Claims (5)

少なくとも、絶縁体上にSOI層を有するSOIウェーハを熱酸化処理して、前記SOI層の表面に酸化膜を形成し、該酸化膜を除去することにより前記SOI層の膜厚を減ずる工程を有するSOIウェーハの製造方法であって、前記SOI層を熱酸化処理する前に、前記SOI層の面内膜厚分布を測定し、該測定値に基づいてSOI層膜厚が厚い領域が薄い領域に比べてSOI層の面内温度が高くなるようにして前記熱酸化処理を行うことを特徴とするSOIウェーハの製造方法。   At least a process of thermally oxidizing an SOI wafer having an SOI layer on an insulator to form an oxide film on the surface of the SOI layer and removing the oxide film to reduce the film thickness of the SOI layer. A method for manufacturing an SOI wafer, wherein an in-plane film thickness distribution of the SOI layer is measured before the SOI layer is thermally oxidized, and a region where the SOI layer is thick is changed to a thin region based on the measured value. A method for manufacturing an SOI wafer, wherein the thermal oxidation treatment is performed such that the in-plane temperature of the SOI layer is higher than that of the SOI layer. 少なくとも、絶縁体上にSOI層を有するSOIウェーハを熱酸化処理して、前記SOI層の表面に酸化膜を形成し、該酸化膜を除去することにより前記SOI層の膜厚を減ずる工程を有するSOIウェーハの製造方法であって、前記SOI層を熱酸化処理する前に、前記SOI層の面内膜厚分布を測定し、該測定値に基づいてSOI層の面内温度分布を変化させて前記熱酸化処理を行うことを特徴とするSOIウェーハの製造方法。   At least a process of thermally oxidizing an SOI wafer having an SOI layer on an insulator to form an oxide film on the surface of the SOI layer and removing the oxide film to reduce the film thickness of the SOI layer. A method of manufacturing an SOI wafer, wherein an in-plane film thickness distribution of the SOI layer is measured before the SOI layer is thermally oxidized, and an in-plane temperature distribution of the SOI layer is changed based on the measured value. A method for manufacturing an SOI wafer, wherein the thermal oxidation treatment is performed. 前記熱酸化処理をランプ加熱装置を用いて行い、前記熱酸化処理時の前記SOI層の面内温度の分布の調整を、前記ランプ加熱装置の面内に配列されたランプの出力分布を調整することで行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のSOIウェーハの製造方法。   The thermal oxidation treatment is performed using a lamp heating device, and the distribution of the in-plane temperature of the SOI layer during the thermal oxidation treatment is adjusted, and the output distribution of the lamps arranged in the plane of the lamp heating device is adjusted. The method for manufacturing an SOI wafer according to claim 1, wherein the method is performed. 前記ランプ加熱装置の出力分布を、前記SOIウェーハに対し同心円状に調整することを特徴とする請求項3に記載のSOIウェーハの製造方法。   4. The method for manufacturing an SOI wafer according to claim 3, wherein an output distribution of the lamp heating device is adjusted concentrically with respect to the SOI wafer. 前記熱酸化処理の温度を1000℃以下とすることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のSOIウェーハの製造方法。   5. The method for manufacturing an SOI wafer according to claim 1, wherein a temperature of the thermal oxidation treatment is set to 1000 ° C. or less.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012164822A1 (en) * 2011-05-30 2012-12-06 信越半導体株式会社 Method for manufacturing bonded wafer, and bonded soi wafer
WO2013088636A1 (en) * 2011-12-15 2013-06-20 信越半導体株式会社 Soi wafer fabrication method
JP2016526796A (en) * 2013-06-28 2016-09-05 ソイテック Method for manufacturing a composite structure
WO2018235548A1 (en) 2017-06-23 2018-12-27 信越半導体株式会社 Soi wafer manufacturing method

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012164822A1 (en) * 2011-05-30 2012-12-06 信越半導体株式会社 Method for manufacturing bonded wafer, and bonded soi wafer
JP2012248739A (en) * 2011-05-30 2012-12-13 Shin Etsu Handotai Co Ltd Manufacturing method of bonded wafer and bonded soi wafer
US8987109B2 (en) 2011-05-30 2015-03-24 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method for manufacturing bonded wafer and bonded SOI wafer
WO2013088636A1 (en) * 2011-12-15 2013-06-20 信越半導体株式会社 Soi wafer fabrication method
JP2013125909A (en) * 2011-12-15 2013-06-24 Shin Etsu Handotai Co Ltd Soi wafer manufacturing method
US9240344B2 (en) 2011-12-15 2016-01-19 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method for manufacturing SOI wafer
JP2016526796A (en) * 2013-06-28 2016-09-05 ソイテック Method for manufacturing a composite structure
WO2018235548A1 (en) 2017-06-23 2018-12-27 信越半導体株式会社 Soi wafer manufacturing method
JP2019009257A (en) * 2017-06-23 2019-01-17 信越半導体株式会社 Manufacturing method for soi wafer
CN110785830A (en) * 2017-06-23 2020-02-11 信越半导体株式会社 Method for manufacturing SOI wafer
KR20200019142A (en) 2017-06-23 2020-02-21 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 SOI wafer manufacturing method
US11244851B2 (en) 2017-06-23 2022-02-08 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method for manufacturing SOI wafer
TWI774781B (en) * 2017-06-23 2022-08-21 日商信越半導體股份有限公司 Manufacturing method of SOI wafer
KR102554190B1 (en) 2017-06-23 2023-07-12 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 Manufacturing method of SOI wafer
CN110785830B (en) * 2017-06-23 2023-09-22 信越半导体株式会社 Method for manufacturing SOI wafer

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