JP2012182201A - 半導体ウェーハの製造方法 - Google Patents
半導体ウェーハの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012182201A JP2012182201A JP2011042498A JP2011042498A JP2012182201A JP 2012182201 A JP2012182201 A JP 2012182201A JP 2011042498 A JP2011042498 A JP 2011042498A JP 2011042498 A JP2011042498 A JP 2011042498A JP 2012182201 A JP2012182201 A JP 2012182201A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wafer
- cleaning
- donor
- semiconductor wafer
- mass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
【解決手段】 半導体ウェーハの製造方法であって、洗浄工程が、ドナーウェーハの表面を洗浄液に接触させて洗浄する洗浄段階を少なくとも含み、洗浄液が、NH4OHとH2O2と水を含んでおり、29質量%NH4OH水溶液と30質量%H2O2水溶液に換算すると、体積比でNH4OH水溶液(29質量%):H2O2水溶液(30質量%):水=0.5〜2:0.01〜0.5:10となる、半導体ウェーハの製造方法。
【選択図】図1
Description
上記問題は、例えば、イオン注入機を使用する際に発生することを本発明者は見出した。具体的には、ドナーウェーハへのイオン注入は、イオン注入機を使用し、イオンが加速されシリコン表面に衝突することで注入される。この際に、異物等がイオン注入機内に存在すると、ドナーウェーハ表面に固着してしまい、RCA洗浄に代表される通常の洗浄方法では、異物等を除去することが困難である。
また、本発明者は、ドナーウェーハとハンドルウェーハを貼り合わせる際には、ドナーウェーハの表面の粗さも問題となることを見出した。即ち、ウェーハの貼り合わせでは、表面粗さが増すに従い平滑性が損なわれるため、貼り合わせ強度が低下し、結果としてHF欠陥に代表される欠陥数の増加につながる。よって、表面の粗さを大きく増さずに、かつ異物を低減することが重要となる。
なお、ドナーウェーハ表面を荒らさずにイオン注入後の酸化膜付きシリコンを洗浄する方法は、提案されている(特開2010−268001号公報)。この方法は、SC1(Standard Clean 1)溶液のアンモニアの量を減らし、過酸化水素水の量を増すことで表面の粗さ増大を防ぐ方法である。しかしながら、アルカリ成分であるアンモニアの量を減らすと、異物等の除去能力が低下してしまい、貼り合わせには不適となる場合もあることを、本発明者は見出した。
本発明は、上記のようなドナーウェーハとハンドルウェーハを貼り合わせる際に生じる問題点を解決しようとするものであり、異物を低減化することで、貼り合わせ強度の低下を抑え、デバイスの特性を一定化させることを目的とする。
通常のシリコン基板の洗浄方法としては、RCA洗浄が一般的に用いられている。その中の1工程として、SC1洗浄と呼ばれるアンモニア過水洗浄が存在する。SC1洗浄は、アンモニア(NH4OH)、過酸化水素水(H2O2)、水(H2O2)の3種類を混合・加熱(80−90℃)した溶液に、基板を浸漬することで、表面の有機物、異物等を取り除く方法である。
本発明者は、SC1洗浄液の成分である、過酸化水素水の濃度を大きく下げて、アンモニアの過酸化水素水に対する比率を大幅に高めた溶液でドナーウェーハを洗浄すれば、異物起因の欠陥数を大幅に低減することが可能であると共に、表面粗さが増大するのを防止することが可能であることを見出した。これにより、ボイド欠陥やHF欠陥の少ない安定した貼り合せが達成可能となり、本発明を想到するに至った。
本発明において、半導体ウェーハは、ドナーウェーハと、ハンドルウェーハとを接合させて製造できる。
ここで、ドナーウェーハは、酸化膜付きシリコンウェーハ、単結晶炭化珪素ウェーハ、酸化膜付き単結晶炭化珪素ウェーハ、単結晶窒化ガリウムウェーハ、および酸化膜付き単結晶窒化ガリウムウェーハからなる群から選択されることが好ましい。これらのウェーハであれば、アルカリ洗浄に対して耐性のある材料であることから、表面粗さが増大せず、貼り合わせに不具合が生じないからである。なお、本発明において、例えば酸化膜が形成されていないシリコンウェーハのようなアルカリ洗浄の耐性に劣るウェーハの表面を洗浄すると、表面粗さが増大してしまい、貼り合わせに不具合が生じてしまう。
ドナーウェーハとしての一例を挙げるとすれば、例えばチョクラルスキー法により育成された単結晶をスライスして得られたもので、例えば直径が100〜300mm、導電型がP型またはN型、抵抗率が10Ω・cm程度の単結晶シリコンウェーハが挙げられる。
かかる単結晶シリコンウェーハの表面には、一般的な熱酸化法によりシリコン酸化膜を形成することができる。シリコン酸化膜としては、好ましくは50〜500nmの厚さを有する酸化膜が好ましい。これはあまり薄いと、酸化膜厚の制御が難しく、またあまり厚いと時間が掛かりすぎるためである。酸化膜は、上記表面粗さの問題の他、酸化膜を通して水素イオン注入を行えば、注入イオンのチャネリングを抑制する効果が得られる点からも、有効なものである。
ハンドルウェーハの好ましい厚さは、特に限定されないが、SEMI等で規定されているシリコンウェーハの厚さに近いものが望ましい。これは、半導体装置はこの厚さのウェーハを扱うように設定されていることが多いためである。この観点から好ましくは300〜900μmである。
単結晶シリコンウェーハ12は、表面12sから水素イオンを注入し、シリコンウェーハ中に水素イオン注入層13を形成しておく。この際、例えば、単結晶シリコンウェーハの表面から所望の深さにイオン注入層を形成できるような注入エネルギーで、所定の線量の水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも一方を注入する。このときの条件として、例えば注入エネルギーは50〜100keV、注入線量は2×1016〜1×1017/cm2とできる。
注入される水素イオンとしては、2×1016〜1×1017(atoms/cm2)のドーズ量の水素イオン(H+)、又は1×1016〜5×1016(molecules/cm2)のドーズ量の水素分子イオン(H2 +)が好ましい。
単結晶シリコンウェーハのイオン注入面12sから水素イオン注入層13までの深さは、ハンドルウェーハ11上に設けるシリコン薄膜の所望の厚さに依存するが、好ましくは200〜400nm、更に好ましくは300nm程度である。また、水素イオン注入層13の厚さは、機械衝撃によって容易に剥離できる厚さが良く、好ましくは200〜400nm、更に好ましくは300nm程度である。単結晶シリコンウェーハの厚さは、このような水素イオン注入層を含有できるものであれば特に限定されないが、あまり厚くなると不経済となるため、通常500〜800μmである。
また、本発明の洗浄工程としては、上記の洗浄段階を終えた後に、金属不純物等の除去を目的とした塩酸‐過酸化水素水等の水溶液からなる洗浄(いわゆるSC−2(Standard Clean 2)洗浄)段階を含んでもよい。
〈各洗浄液によるドナーウェーハの洗浄〉
直径150mmのシリコンウェーハに200nmの酸化被膜を成長し、加速電圧50KeVの条件下で6.5×1016atom/cm2の水素イオンを注入したものを複数枚用意した。そして、このシリコンウェーハを、表1に示す洗浄液に80℃で10分間浸漬し、その後、シリコンウェーハ表面の0.09μmより大きいパーティクルの数を、パーティクルカウンター(欠陥検査装置(KLA−Tencor社製Surfscan SP1))で測定した。この測定したパーティクル数により、シリコンウェーハ表面に付着していた異物の数の評価を行った。
ここで、NH4OH、H2O2は、それぞれ29質量%水溶液、および30質量%水溶液を用いた。例えば、表1の実施例2の場合において、NH4OH水溶液(29質量%):H2O2水溶液(30質量%):水=1:0.1:10の組成のエッチング溶液を作成する際には、NH4OH水溶液(29質量%)2LとH2O2水溶液(30質量%)0.2L、および水20Lを混合すれば、NH4OH:H2O2:水=2L:0.2L:20Lとなり、即ち、NH4OH:H2O2:水=1:0.1:10の体積比となる。
直径150mmのシリコンウェーハに200nmの酸化被膜を成長し、加速電圧50KeVの条件下で6.5×1016atom/cm2の水素イオンを注入したシリコンウェーハを複数枚用意し、表1に示す実施例1の洗浄液に80℃で0〜35分間浸漬した。その後、洗浄したシリコンウェーハについて、表面粗さRMS、酸化膜厚、HF欠陥数、パーティクル数の各測定を行った。
ここで、表面粗さRMS(JIS B0601)は、シリコンウェーハ表面の10μm×10μmの範囲について、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて測定した。また、酸化膜厚については、光学式干渉計により測定し、HF欠陥数については、光学顕微鏡により目視で測定した。
図4より、HF欠陥は、ドナーウェーハの洗浄時間が25分を超えると増加する傾向が認められた。図2、3より、ドナーウェーハの洗浄時間が25分を超えたときの表面粗さRMSが約0.35nmであり、酸化膜の除去膜厚は約10nmである。従って、ドナーウェーハの洗浄時間が25分を超えることにより、表面粗さRMSや、酸化膜の除去膜厚が上記の値を超えると、HF欠陥数が増大することは明らかである。
11S ハンドルウェーハの表面
12 単結晶シリコンウェーハ
12B シリコン薄膜
12S 単結晶シリコンの水素イオン注入面
13 水素イオン注入層
14 接合ウェーハ
15 シリコン薄膜転写ウェーハ
Claims (9)
- ドナーウェーハの表面を洗浄する洗浄工程と、
前記ドナーウェーハの前記表面と、ハンドルウェーハの表面とを接合して接合ウェーハを得る接合工程と、
を少なくとも含む半導体ウェーハの製造方法であって、
前記洗浄工程が、
前記ドナーウェーハの前記表面を洗浄液に接触させて洗浄する洗浄段階を少なくとも含み、
前記洗浄液が、NH4OHとH2O2と水を含んでおり、29質量%NH4OH水溶液と30質量%H2O2水溶液に換算すると、体積比でNH4OH水溶液(29質量%):H2O2水溶液(30質量%):水=0.5〜2:0.01〜0.5:10となる、半導体ウェーハの製造方法。 - 前記洗浄が、前記ドナーウェーハの前記表面の表面粗さを0.35nm以下とし、かつ、前記ドナーウェーハの除去膜厚を10nm以下とする請求項1に記載の半導体ウェーハの製造方法。
- 前記洗浄工程が、前記洗浄段階後に、塩酸‐過酸化水素水等の水溶液からなるSC2洗浄段階を含む請求項1または請求項2に記載の半導体ウェーハの製造方法。
- 前記洗浄工程の前に、予め前記ドナーウェーハの前記表面から水素イオンを注入して当該ドナーウェーハ中に水素イオン注入層を設ける水素イオン注入工程を更に含み、前記接合工程の後に、前記接合ウェーハから前記水素イオン注入層を剥離して、薄膜を転写された半導体ウェーハを得る剥離工程を更に含む、請求項1〜請求項3のいずれかに記載の半導体ウェーハの製造方法。
- 前記接合ウェーハのドナーウェーハを、研削・研磨法により薄膜化する工程をさらに含む請求項1〜請求項3のいずれかに記載の半導体ウェーハの製造方法。
- 前記ドナーウェーハが、酸化膜付きシリコンウェーハ、単結晶炭化珪素ウェーハ、酸化膜付き単結晶炭化珪素ウェーハ、単結晶窒化ガリウムウェーハ、および酸化膜付き単結晶窒化ガリウムウェーハからなる群から選択される請求項1〜請求項5のいずれかに記載の半導体ウェーハの製造方法。
- 前記ハンドルウェーハが、サファイアウェーハ、炭化珪素ウェーハ、ガラスウェーハ、石英ウェーハ、シリコンウェーハ、および酸化膜付きシリコンウェーハからなる群から選択される請求項1〜請求項6のいずれかに記載の半導体ウェーハの製造方法。
- 前記洗浄工程と前記接合工程の間に、前記ドナーウェーハの前記表面と、前記ハンドルウェーハの前記表面の少なくともいずれかの表面に表面活性化処理を行う請求項1〜請求項7のいずれかに記載の半導体ウェーハの製造方法。
- 表面活性化処理が、オゾン水処理、UVオゾン処理、イオンビーム処理、プラズマ処理のいずれか、もしくはこれらの組み合わせである請求項8に記載の半導体ウェーハの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011042498A JP2012182201A (ja) | 2011-02-28 | 2011-02-28 | 半導体ウェーハの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011042498A JP2012182201A (ja) | 2011-02-28 | 2011-02-28 | 半導体ウェーハの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012182201A true JP2012182201A (ja) | 2012-09-20 |
Family
ID=47013182
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011042498A Pending JP2012182201A (ja) | 2011-02-28 | 2011-02-28 | 半導体ウェーハの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012182201A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103854963A (zh) * | 2012-11-30 | 2014-06-11 | 无锡华润上华科技有限公司 | 基于晶圆清洗设备的产品追踪方法及系统 |
JP2017152570A (ja) * | 2016-02-25 | 2017-08-31 | 株式会社Sumco | エピタキシャルウェーハの製造方法およびエピタキシャルウェーハ |
JPWO2016088466A1 (ja) * | 2014-12-05 | 2017-08-31 | 信越化学工業株式会社 | 複合基板の製造方法及び複合基板 |
WO2023032497A1 (ja) * | 2021-09-06 | 2023-03-09 | 信越半導体株式会社 | シリコンウェーハの洗浄方法および製造方法、並びに洗浄液中の過酸化水素濃度評価方法および過酸化水素濃度管理方法 |
JP7571691B2 (ja) | 2021-09-06 | 2024-10-23 | 信越半導体株式会社 | シリコンウェーハの洗浄方法および製造方法、並びに洗浄液中の過酸化水素濃度評価方法および過酸化水素濃度管理方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10183185A (ja) * | 1996-12-24 | 1998-07-14 | Hitachi Ltd | 洗浄液、その配合決定方法ならびに製造方法、洗浄方法、および、半導体基板の製造方法 |
JP2000208468A (ja) * | 1999-01-13 | 2000-07-28 | Nec Corp | 洗浄液およびこれを用いる半導体基板の処理方法 |
WO2010049497A1 (en) * | 2008-10-30 | 2010-05-06 | S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies | Method of detaching semi-conductor layers at low temperature |
-
2011
- 2011-02-28 JP JP2011042498A patent/JP2012182201A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10183185A (ja) * | 1996-12-24 | 1998-07-14 | Hitachi Ltd | 洗浄液、その配合決定方法ならびに製造方法、洗浄方法、および、半導体基板の製造方法 |
JP2000208468A (ja) * | 1999-01-13 | 2000-07-28 | Nec Corp | 洗浄液およびこれを用いる半導体基板の処理方法 |
WO2010049497A1 (en) * | 2008-10-30 | 2010-05-06 | S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies | Method of detaching semi-conductor layers at low temperature |
JP2012507168A (ja) * | 2008-10-30 | 2012-03-22 | ソイテック | 半導体層を低温で取り外す方法 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103854963A (zh) * | 2012-11-30 | 2014-06-11 | 无锡华润上华科技有限公司 | 基于晶圆清洗设备的产品追踪方法及系统 |
JPWO2016088466A1 (ja) * | 2014-12-05 | 2017-08-31 | 信越化学工業株式会社 | 複合基板の製造方法及び複合基板 |
JP2017152570A (ja) * | 2016-02-25 | 2017-08-31 | 株式会社Sumco | エピタキシャルウェーハの製造方法およびエピタキシャルウェーハ |
WO2017145470A1 (ja) * | 2016-02-25 | 2017-08-31 | 株式会社Sumco | エピタキシャルウェーハの製造方法およびエピタキシャルウェーハ |
KR20180084086A (ko) * | 2016-02-25 | 2018-07-24 | 가부시키가이샤 사무코 | 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법 및 에피택셜 웨이퍼 |
TWI643250B (zh) * | 2016-02-25 | 2018-12-01 | 日商Sumco股份有限公司 | Method for manufacturing epitaxial wafer and epitaxial wafer |
KR102129190B1 (ko) * | 2016-02-25 | 2020-07-01 | 가부시키가이샤 사무코 | 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법 및 에피택셜 웨이퍼 |
WO2023032497A1 (ja) * | 2021-09-06 | 2023-03-09 | 信越半導体株式会社 | シリコンウェーハの洗浄方法および製造方法、並びに洗浄液中の過酸化水素濃度評価方法および過酸化水素濃度管理方法 |
JP7571691B2 (ja) | 2021-09-06 | 2024-10-23 | 信越半導体株式会社 | シリコンウェーハの洗浄方法および製造方法、並びに洗浄液中の過酸化水素濃度評価方法および過酸化水素濃度管理方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TW463223B (en) | Method of manufacturing semiconductor wafer method of using and utilizing the same | |
JP5128761B2 (ja) | Soiウエーハの製造方法 | |
US7790565B2 (en) | Semiconductor on glass insulator made using improved thinning process | |
JP2006216826A (ja) | Soiウェーハの製造方法 | |
US20090061593A1 (en) | Semiconductor Wafer Re-Use in an Exfoliation Process Using Heat Treatment | |
US8288251B2 (en) | Method for preparing SOI substrate having backside sandblasted | |
KR20000076966A (ko) | 반도체부재의 제조방법 | |
US9824891B1 (en) | Method of manufacturing the thin film | |
KR20100057023A (ko) | 초박형 단결정 반도체 tft 및 이의 제조 방법 | |
JP2010199353A (ja) | Soiウェーハの製造方法 | |
JP2011103409A (ja) | ウェーハ貼り合わせ方法 | |
JP2008016534A (ja) | 貼り合わせウェーハの製造方法 | |
JP2012182201A (ja) | 半導体ウェーハの製造方法 | |
JP2006303089A (ja) | シリコン基板の洗浄方法 | |
JP2010098167A (ja) | 貼り合わせウェーハの製造方法 | |
JP5541136B2 (ja) | 貼り合わせsoiウエーハの製造方法 | |
WO2016059748A1 (ja) | 貼り合わせウェーハの製造方法 | |
WO2019087517A1 (ja) | 薄膜soi層を有するsoiウェーハの製造方法 | |
JP6200273B2 (ja) | 貼り合わせウェーハの製造方法 | |
JP5443833B2 (ja) | 貼り合わせsoi基板の製造方法 | |
JP2004128389A (ja) | 貼り合わせsoiウエーハの製造方法 | |
JP2018164006A (ja) | 貼り合わせウェーハの製造方法及び貼り合わせウェーハ | |
JP5364345B2 (ja) | Soi基板の作製方法 | |
JP5953340B2 (ja) | 貼り合わせ基板の製造方法 | |
JP2006303088A (ja) | シリコン基板の洗浄方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130226 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140225 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140228 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140424 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20141127 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150218 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20150225 |
|
A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20150417 |