JP2007251129A5 - - Google Patents

Description

本発明は、初期ドナー基板および／または残りのドナー基板にある酸素析出物および／または酸素析出核が、特に、溶解によって少なくとも部分的に取り除かれるように構成される少なくとも１つのさらなる処理ステップを備えるということを特徴とする。析出物および／または析出核の存在と、基板での結晶欠陥の生成とに関連があるのは明らかであるため、追加の熱処理中にそれらが溶解することで、ドナー基板の再利用が可能となり、これは、追加の熱処理ステップによって再利用中の結晶欠陥の生成を制限できるため、ドナー基板の再利用の頻度が今より高くなる。

ウェハに酸素核が存在する原因は、ウェハの作製プロセスにある。インゴットの引き上げ中、インゴットに不純物が混入する。これらの不純物の１つが、格子間酸素であり、この格子間酸素は、引き上げと冷却中に凝集して核を形成する。引き続き、典型的に、９００℃〜１１００℃の範囲の熱処理を施している間、核は、格子間酸素の拡散により析出物になる。

複合材料ウェハの製造方法の１つの好ましい実施形態によれば、ドナー基板の残りは、初期ドナー基板として再利用でき、ステップｂ）〜ステップｅ）は、第１のステップまたはさらなる熱処理ステップが実行される前に、少なくとも一回繰り返される。プロセスステップの量を低く保つと同時に、ドナー基板またはドナー基板の残り、ひいては、最終ＳＯＩ製品の結晶品質を十分に高いものとするために、必要な場合には、酸素析出物および／または酸素析出核の生成率に応じて、さらなる熱ステップが実行される。

好ましくは、少なくとも１つの熱処理ステップのうち少なくとも１つが、急速熱酸化ステップであり得る。驚くべきことに、酸素が存在すると、ドナー基板の酸素析出物および／または酸素析出核の除去性が向上する。この場合の「急速」とは、析出物および／または析出核の溶解が生じるような、少なくとも２０℃／ｓ、好ましくは、少なくとも３０℃／ｓの温度上昇を意味する。

有益な実施形態によれば、急速熱酸化ステップは、１１５０℃〜１３００℃、特に、１２００℃〜１２５０℃の温度範囲で実行される。この温度範囲において、ドナー基板の酸素析出物および／または酸素析出核は、特に、溶解によって、少なくとも部分的に低減させることができる。

１つの好ましい実施形態によれば、急速熱酸化ステップは、ステップａ）とステップｂ）との間、および／または、ステップｅ）の後に実行され得る。急速熱酸化ステップの利点の１つは、表面の表面粗さ特性を変更しないため、製造プロセスを開始する前に既に急速熱酸化を初期ドナー基板上で実行できることである。それによって、基板に既に存在する酸素析出物および／または酸素析出核を、少なくとも部分的に除去することができる。ステップｅ）の後、したがって、複合材料ウェハの作製後に急速熱酸化ステップを使用する利点には、製造プロセスの熱処理ステップ中に最終的に生成される酸素析出物および／または酸素析出核を溶解でき、ひいては、低減できるという利点がある。ここで、最終ＳＯＩ層に結晶欠陥が生じないようにするために、ドナーウェハを複数回再利用した後に、最終的に生じた酸素析出物および／または酸素析出核が除去される。

代替の実施形態によれば、熱処理ステップの少なくとも１つが、無酸素雰囲気下で実行される急速熱アニールステップであり得る。このような処理はまた、酸化物層を生じることなく、特に、溶解によって、析出物および／または析出核を少なくとも部分的に低減する。その結果、ドナー基板を再利用可能にするという目的は、無酸素の熱処理ステップでも達成できることが多い。

薄い酸化物層３を成長させることの他に、ドナー基板１に存在することがある酸素析出物および／または酸素析出核を、溶解によって少なくとも部分的に低減させることで、酸素の存在によるドナー基板での結晶欠陥の生成を、少なくとも非常に抑制することができる。急速熱酸化ステップ中、ハンドル基板に後で転写されるドナー基板の一部に存在することがある結晶欠陥もなくなる。急速熱酸化ステップ中、酸素析出物および酸素析出核が溶解して、格子間酸素を本質的に形成する。

第１の実施形態の１つの変形例によれば、ステップIIは、各作製プロセス中に実行されなくてもよいが、２回目、３回目、または４回目ごと、以下、同様、の運転の後にのみ実行されてもよい。これは、酸素析出物および／または酸素析出核が原因で生じる欠陥量に依存し、酸素析出物および／または酸素析出核は、作製プロセス、例えば、熱酸化物成長または分割ステップ中に基板が受ける様々な熱処理中に生じ得る。

ＳＯＩウェハ１１の製造後に酸化ステップを実行することによって、熱処理中に生じた酸素析出物および／または酸素析出核は、ステップII中に少なくとも部分的に溶解することで、新しい初期ドナー基板１としてドナー基板１の残り１３を引き続き再利用する際、次に形成されるＳＯＩ層１５に高い結晶品質を与えることができる。

第１の実施形態の場合のように、急速熱酸化ステップは、各製造プロセス中に必ずしも実行されるわけではなく、酸素析出物および／または酸素析出核の生成に応じて、作製プロセスを最適化するために、２回目、３回目、４回目ごと、以下、同様、に実行されるだけである。

本発明の第３および第４の実施形態によれば、酸素を含有しない雰囲気下における急速熱アニールステップが、急速熱酸化ステップIIの代わりに実行される。典型的に、このようなプロセスは、酸素濃度を別にすれば、急速熱酸化ステップに使用されるものと同じプロセスパラメータで、水素および／またはアルゴン雰囲気下で実行される。また、この熱処理は、溶解によって、酸素析出物および／または酸素析出核を少なくとも部分的に低減するのに適切である。しかしながら、このような処理は、表面の品質に悪影響を与えるため、ドナー基板１の十分な表面粗さを確保するために、好ましくは、アニール熱処理ステップの後に、研磨ステップが続くべきである。無酸素雰囲気では、薄い酸化物層３が形成されない。

酸素析出物および／または酸素析出核を低減させるための追加の熱処理を実行することによって、最終製品、いわゆる、ＳＯＩウェハ１１にある結晶欠陥の量を、少なくとも６倍低減することができる。この結果は、２つのシリコンウェハ上に６０００オングストロームの厚みをもつ酸化シリコン層を成長させることによって立証された。この厚みは、シリコン・オン・インシュレータウェハの分離層５の典型的な厚みである４×１５００オングストロームと同等であり、４つの層転写の熱処理のシミュレーションを目的としたものである。１つのウェハに対して、追加の熱処理、特に、酸化処理が実行されない場合、第２のウェハに対して、本発明による追加の熱処理ステップが実行され、欠陥の分析により、結晶欠陥の低減が見られた。

先行技術と異なり、本発明による方法では、析出物および／または析出核が生成されないようにすることはできないが、作製プロセスの一部である熱処理中に常にそれらが作り出されるということが原因でそれらの生成を防ぐことができないため、プロセス中に除去されることが好ましい。

Claims (13)

1. 複合材料ウェハの製造方法であり、
   ａ）初期ドナー基板（１）を提供するステップと、
   ｂ）前記初期ドナー基板（１）上に絶縁層（５）を形成するステップと、
   ｃ）前記初期ドナー基板（１）に所定の分割エリア（７）を形成するステップと、
   ｄ）前記初期ドナー基板（１）をハンドル基板（９）に付着させるステップと、
   ｅ）前記所定の分割エリア（７）で前記初期ドナー基板（１）を引き離すことで、前記初期ドナー基板（１）の層（１５）を前記ハンドル基板（９）に転写して、複合材料ウェハ（１１）を形成するステップと、
   を備える、前記方法において、
   前記初期ドナー基板（１）および／または前記初期ドナー基板（１）の残り（１３）にある酸素析出物および／または酸素析出核を少なくとも部分的に低減するように構成された少なくとも１つの熱処理ステップをさらに備え、
   前記初期ドナー基板（１）の残り（１３）が、初期ドナー基板（１）として再利用され、第１またはさらなる熱処理ステップが実行される前に、少なくとも１回、ステップｂ）〜ステップｅ）が繰り返され、
   前記少なくとも１つの熱処理ステップの少なくとも１つが、急速熱酸化ステップであり、
   前記急速熱酸化ステップが、製造プロセスを開始する前にステップａ）とステップｂ）との間に実行されると共にステップｅ）の後にも実行される、方法。
2. ａ）初期ドナー基板（１）を提供するステップと、
   ｂ）前記初期ドナー基板（１）上に絶縁層（５）を形成するステップと、
   ｃ）前記初期ドナー基板（１）に所定の分割エリア（７）を形成するステップと、
   ｄ）前記初期ドナー基板（１）をハンドル基板（９）に付着させるステップと、
   ｅ）前記所定の分割エリア（７）で前記初期ドナー基板（１）を引き離すことで、前記初期ドナー基板（１）の層（１５）を前記ハンドル基板（９）に転写して、複合材料ウェハ（１１）を形成するステップと、
   を備える、複合材料ウェハの製造方法において得られた使用済みドナー基板のリサイクル方法において、
   前記初期ドナー基板（１）および／または前記初期ドナー基板（１）の残り（１３）にある酸素析出物および／または酸素析出核を少なくとも部分的に低減するように構成された熱処理ステップを備え、
   前記熱処理ステップが、急速熱酸化ステップであり、
   前記急速熱酸化ステップが、製造プロセスを開始する前にステップａ）とステップｂ）との間に実行されると共にステップｅ）の後にも実行される、方法。
3. 前記少なくとも１つの熱処理ステップが、１１５０℃〜１３００℃の温度範囲で実行される、請求項１に記載の方法。
4. 前記少なくとも１つの熱処理ステップが、１５秒〜５分の持続時間、実行される、請求項３に記載の方法。
5. 急速熱酸化ステップを実行するためにバッチ式アニールタイプの炉が使用され、前記少なくとも１つの熱処理ステップが、１分〜５時間の持続時間、実行される、請求項３に記載の方法。
6. 前記急速熱酸化ステップが、５％〜１００％の酸素濃度および／または５〜２０ｌ／分の酸素速度を有する雰囲気において実行される、請求項１，３〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 急速熱酸化処理中、５０オングストローム〜５００オングストロームの範囲の厚みの酸化物層（３）が、前記初期ドナー基板（１）上または前記初期ドナー基板（１）の残り（１３）に成長される、請求項１，３〜６に記載の方法。
8. ステップｅ）の後に、剥離が生じた前記初期ドナー基板（１）の表面の研磨を含むステップｆ）をさらに備え、ステップｆ）の前および／または後に、前記急速熱酸化ステップが実行される、請求項１，３〜７のいずれか一項に記載の複合材料ウェハの製造方法。
9. 前記少なくとも１つの熱処理ステップの少なくとも１つが、無酸素雰囲気下で実行される急速熱アニールステップである、請求項１，３〜８のいずれか一項に記載の複合材料ウェハの製造方法。
10. 前記急速熱アニールステップが、水素および／またはアルゴン雰囲気下で実行される、請求項９に記載の方法。
11. 前記急速熱アニールステップが、ステップａ）とステップｂ）との間、および／またはステップｅ）の後に実行され、研磨ステップが後続する、請求項９または１０のいずれか一項に記載の複合材料ウェハの製造方法。
12. バッチ式の炉が使用され、前記急速熱酸化またはアニールステップが、少なくとも２０℃／ｓの温度勾配で実行される、請求項１，３〜１１のいずれか一項に記載の複合材料ウェハの製造方法。
13. 単一ウェハ炉が使用され、前記急速熱酸化またはアニールステップが、少なくとも３０℃／ｓの温度勾配で実行される、請求項１，３〜１１のいずれか一項に記載の複合材料ウェハの製造方法。