JP2013247204A - Soiウェーハの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】絶縁膜を少なくともベースウェーハの全面に形成し、イオン注入層でボンドウェーハを剥離する前の貼り合わせウェーハを、ベースウェーハの貼り合わせ面とは反対側の背面の絶縁膜を保護しつつ、絶縁膜を溶解可能な液体に接触させるか、絶縁膜を溶解可能な気体に曝すことによって、ボンドウェーハとベースウェーハの間に位置する絶縁膜を、貼り合わせウェーハの外周端から中心方向へエッチングする工程を有するSOIウェーハの製造方法。
【選択図】図1
Description
これは、絶縁膜がベースウェーハの貼り合わせ面側のみに残るためであり、絶縁膜とシリコンとの熱膨張率の違いによって発生する。この絶縁膜に起因する反りは絶縁膜の膜厚に比例して大きくなるため、厚い絶縁膜をベースウェーハに形成する場合では反りの抑制が特に重要な課題の1つとなる。
しかし、剥離後のSOIウェーハにスピンエッチングを適応してもテラス部のSOI島は削減できないし、埋め込み酸化膜端面からのエッチングによってSOI層の外周端がオーバーハング形状になり剥がれ易くなる。
また、特許文献5に開示された技術は、貼り合わせを行った状態で酸化膜のエッチングを行う点では特許文献2と同一であるが、その酸化膜の除去は、トリミングと称するシリコンのエッチングを行うための前処理である点で相違する。また、イオン注入剥離法に特有の問題であるSOI島に関する記載はない。
このように、熱処理を行うことなく絶縁膜のエッチングを行うことによって、絶縁膜のエッチング前にイオン注入層でボンドウェーハが剥離してしまうことを防ぐことができ、また、より正確にテラス幅を制御することができ、SOI島の発生を防止することができる。
このように低温熱処理であれば、ボンドウェーハが剥離してしまうことを防ぎながら結合強度を向上させることができ、より正確にテラス幅を制御することができ、SOI島の発生を防止することができる。
このような範囲で絶縁膜のエッチングを行うことによって、テラス部にレーザーマーク等をデバイス工程で作製する場合に、適当なテラス幅を得ることができ、また、SOI島の発生を確実に防止することができる。
このような範囲を保護することで、剥離後の反りを効果的に抑制することができる。
このようなオーリングを用いれば、簡易な方法で、確実に背面の絶縁膜を保護することができる。
このような絶縁膜を形成してHF含有水溶液を用いることで、より効率的に絶縁膜のエッチングを行うことができる。
このようなSiエッチングにより、デバイス作製工程で異物となりうる部分を予め除去することができる。
この場合には、上記したように絶縁膜とシリコンとの熱膨張率の違いにより反りが発生してしまう。
図1は、本発明のSOIウェーハの製造方法のフロー図である。
形成する絶縁膜としては、特に限定されないが、酸化膜や窒化膜が一般的であり、または、これらの積層膜とすることもできる。
このような貼り合わせ前に、少なくとも一方のウェーハの貼り合わせ面にプラズマ処理を行うことによって、室温での貼り合わせ強度を向上させることもできる。
これにより、従来イオン注入剥離法を用いる際に懸念されていた、エッチング前の段階でのボンドウェーハの剥離を防ぐことができ、また、より正確にテラス幅を制御することができる。
絶縁膜が酸化膜の場合、エッチング液15としてはHF含有水溶液が好適であるが、バッファードフッ酸、HF/H2O2/CH3COOH水溶液、HF/HNO3水溶液なども適用できる。また、窒化膜の場合は、リン酸を用いることが好ましい。
SOI島はSOI層とテラス部の境界部分に発生する。この境界部分は、貼り合わせるウェーハの外周部で平坦度が悪いために、結合強度が弱く、SOI層が部分的にしか転写しない領域である。SOI島の発生を防止するためには、上記の絶縁膜のエッチングによって、SOI島が発生する領域にまで絶縁膜の浸食幅を広げて、上記結合強度の弱くなる領域までエッチングすることで、当該領域ではSOI層の転写が起こらないようにすれば、SOI島は確実に発生しない。
このような浸食幅に調節することで、上記したようにSOI島が発生しやすい領域をエッチング除去することができ、テラス幅を制御して、SOI島の発生を確実に防止することができる。この際、貼り合わせウェーハ14を形成するボンドウェーハ10及びベースウェーハ12の外周端部には、一般的に数100μm程度の幅の面取り部が形成されており、その部分は結合されず、SOI島も発生しないので、浸食幅は0.5mm以上とすることがより好ましく、また、SOI層の有効面積を考慮すると3mm以下とすることがより好ましい。
このような範囲の絶縁膜を保護して残すことで、SOIウェーハ製造後の反りを確実に抑制することができる。
このようにボンドウェーハの外周部をSiエッチングすることによって、デバイス作製工程で異物となりうる箇所を予め除去することができる。これにより、SOI島の発生がより確実に防止されることとなる。また、ボンドウェーハ外周部のイオン注入層が除去されることになるため、後工程で熱処理が加わっても外周部でのブリスタリング(膨れが生じる現象)が発生しなくなる。従って、当該ブリスタリングに起因して発生するSi屑(くず)がSOIウェーハのテラス部に付着することを防ぐことができる。尚、付着したSi屑はSOI島の様にベースウェーハに結合したものではないため、一般的な洗浄によってある程度除去することができるが、完全に除去することは困難であるため、上記のような外周部のSiエッチングによりSi屑の付着もできる限り抑制することが望ましい。
また、このようなSiエッチングを行う前に、当該Siエッチングを施す所望範囲以外のボンドウェーハ及びベースウェーハの外周が余計にエッチングされないように、予めマスクして保護しておくことが好ましい。
以上のような本発明であれば、テラス部の幅を制御して、SOI島の発生を防止できるとともに、剥離後の反りの増大も抑制でき、高品質なSOIウェーハを製造することができる。
(実施例1,2、比較例1,2)
実施例1として、直径300mmのシリコン単結晶ウェーハ(ボンドウェーハ)と、直径300mmのシリコン単結晶ウェーハ全面に厚さ150nmの熱酸化膜を形成したベースウェーハとを室温(25℃)で貼り合わせた。貼り合わせ後に、ベースウェーハの背面の酸化膜をオーリングで保護した状態でHF処理(50%HF水溶液への浸漬)を行い(図1(b)の工程)、その後、剥離熱処理してボンドウェーハを剥離し、SOIウェーハを作製した。
上記実施例1,2、比較例1,2の条件、評価結果を表1に示す。
13、13a、13b…絶縁膜、 14…貼り合わせウェーハ、
15…エッチング液、 16…SOI層、 17…SOIウェーハ、
18…ボンドウェーハ外周部、 19…オーリング。
Claims (8)
- シリコン単結晶からなるボンドウェーハの表面から水素または希ガスのうち少なくとも1種類のガスイオンをイオン注入してイオン注入層を形成し、該ボンドウェーハのイオン注入した表面とベースウェーハの表面とを絶縁膜を介して貼り合わせた後、前記イオン注入層で前記ボンドウェーハを剥離することによりSOIウェーハを作製する方法において、
前記絶縁膜を少なくとも前記ベースウェーハの全面に形成し、前記イオン注入層で前記ボンドウェーハを剥離する前の貼り合わせウェーハを、前記ベースウェーハの貼り合わせ面とは反対側の背面の前記絶縁膜を保護しつつ、前記絶縁膜を溶解可能な液体に接触させるか、前記絶縁膜を溶解可能な気体に曝すことによって、前記ボンドウェーハと前記ベースウェーハの間に位置する前記絶縁膜を、前記貼り合わせウェーハの外周端から中心方向へエッチングする工程を有することを特徴とするSOIウェーハの製造方法。 - 前記ボンドウェーハと前記ベースウェーハの貼り合わせを室温で行い、その後、熱処理を行うことなく、前記絶縁膜のエッチングを行うことを特徴とする請求項1に記載のSOIウェーハの製造方法。
- 前記ボンドウェーハと前記ベースウェーハの貼り合わせを室温で行い、その後、前記イオン注入層において剥離が発生しない低温熱処理を行った後に、前記絶縁膜のエッチングを行うことを特徴とする請求項1に記載のSOIウェーハの製造方法。
- 前記絶縁膜のエッチングを、前記貼り合わせウェーハの外周端から中心方向へ0.3mm以上10mm以下の位置まで行うことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のSOIウェーハの製造方法。
- 前記絶縁膜のエッチングにおける前記ベースウェーハの貼り合わせ面とは反対側の背面の前記絶縁膜を保護する範囲を、前記ベースウェーハの外周端から中心方向へ0mm以上20mm以下の位置より内側とすることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のSOIウェーハの製造方法。
- 前記ベースウェーハの貼り合わせ面とは反対側の背面の前記絶縁膜の保護を、オーリング(O−ring)を用いて行うことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のSOIウェーハの製造方法。
- 前記絶縁膜を、酸化膜、窒化膜、又はこれらの積層膜とし、前記絶縁膜を溶解可能な液体を、HF含有水溶液とすることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載のSOIウェーハの製造方法。
- 前記絶縁膜のエッチングが行われた前記貼り合わせウェーハを、単結晶シリコンを溶解可能な液体に浸漬するか、単結晶シリコンを溶解可能な気体に曝すことによって、前記ボンドウェーハの外周部を、前記ボンドウェーハの貼り合わせ面側から少なくとも前記イオン注入層の深さまでエッチングした後、前記ボンドウェーハの剥離を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載のSOIウェーハの製造方法。
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