JP4143962B2 - Method for manufacturing bonded SOI substrate - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は貼り合わせSOI基板の製造方法、詳しくは活性層用ウェーハと、これを裏面側から支持する支持基板用ウェーハとを埋め込み酸化膜を介して貼り合わせ、活性層用ウェーハを所定の厚さまで減厚して、SOI層を形成するようにした貼り合わせSOI基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
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、これを裏側から支持する支持基板用ウェーハとの間に、厚さ数μmの埋め込み酸化膜(シリコン酸化膜)が埋め込まれた貼り合わせSOI基板である。
【0003】
図4〜図5を参照して、n型のSOI層中に高濃度のn+層がイオン注入により形成された従来の貼り合わせSOI基板の製造方法を説明する。図4は、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。図5は、従来手段に係るデバイス熱処理後の貼り合わせSOI基板のボロン濃度のプロファイルを示すグラフである。
まず、CZ法により引き上げられたヒ素(As)またはアンチモン(Sb)を含むn型の単結晶シリコンインゴットをスライスし、面取りし、研磨して、(100)、比抵抗3Ωcmの鏡面仕上げされた2枚のn型のシリコンウェーハ101,102を用意する(図4(a))。このうち、支持基板用ウェーハ102には、熱酸化炉を用いた熱酸化処理により、その露出面の全体に、厚さ1μm程度の絶縁性のシリコン酸化膜102aが形成されている。一方、活性層用ウェーハ101には、その貼り合わせ側の面からn型のドーパントがイオン注入される。具体的には、n型の活性層用ウェーハ101の貼り合わせ側の面の略全域に、ヒ素またはアンチモンが、例えば注入エネルギー80KeVで2×1015atoms/cm2だけ注入され、薄膜のイオン注入層Iが形成される。
【0004】
次いで、活性層用ウェーハ101と支持基板用ウェーハ102とを洗浄し、各貼り合わせ面の清浄化を行い、常温で重ね合わせ、貼り合わせウェーハ103を作製する。これにより、2枚のウェーハ101,102の間に埋め込み酸化膜102bが現出される。その後、この貼り合わせウェーハ103に、加熱温度800℃以上の貼り合わせ熱処理を施す(図4(b))。これにより、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101aが形成される。その結果、活性層用ウェーハ101が、n/n+/SiO2(埋め込み酸化膜102b)構造となる。
【0005】
次に、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ため、活性層用ウェーハ101の外周部が研削される(図4(c))。貼り合わせ不良領域が存在すれば、その後の洗浄工程、研磨工程などにおいて、この不良部分が剥がれて飛散し、それが付着して後述するSOI層101Aの表面を汚染したり、付着した飛散物により、後工程のウェーハ加工時にSOI層101Aの表面を傷つけるおそれがある。この外周研削は、貼り合わせ界面に達しない程度に止められる。その結果、活性層ウェーハ101の外周部に若干量の削り残し部101cが現出される。
【0006】
続いて、この削り残し部101cが、アルカリエッチにより除去される(図4(d))。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と接触し、その削り残し部101cが溶かされる。こうして、支持基板用ウェーハ102の外周部上の、埋め込み酸化膜102bの外周部が露出される。
次に、活性層用ウェーハ101を表面研削し、さらに表面研磨することで、n/n+/SiO2構造を有するSOI層101Aが、支持基板用ウェーハ102によって裏面側から支持された貼り合わせSOI基板が作製される(図4(e))。
【0007】
ところで、この貼り合わせSOI基板を用いてデバイスを高温加熱して作製する際、SOI層101Aの構造が、上記n/n+/SiO2構造からn/p/n+/SiO2構造に変化し、電気特性の不良を誘発するという問題があった。
そこで、発明者は、SOI層101A中のボロン濃度を、一次イオンによって分析物の表面物質をスパッタリングによりイオン化するSIMS法(二次イオン質量分析法)により評価したところ、図5のグラフに示す結果を得た。すなわち、自然界におけるボロンは、質量10のボロン(以下、10ボロン)と、質量11のボロン(以下、11ボロン)とが、1対4の割合で存在している。しかしながら、SOI層101Aの内部では、10ボロンに対して約15倍もの11ボロンが存在していることが判明した。
【0008】
この11ボロンは、p型のドーパントとしてイオン注入される場合に汎用されている。それが、イオン注入装置の内壁などに付着して残存し、この残存物がn型のヒ素またはアンチモンをイオン注入する際に、活性層用ウェーハ101を汚染したものと考えられる。すなわち、活性層用ウェーハ101と支持基板用ウェーハ102との貼り合わせ時、汚染物質である11ボロンは貼り合わせ界面付近に存在するものの、デバイス工程で高温熱処理を施すことにより、n+層の上にこの11ボロンが迫り上がり、それまでのn/n+/SiO2構造から、n/p/n+/SiO2構造に変化したと推測される。これは、ボロンの拡散速度が、ヒ素またはアンチモンよりも速いためである。
そこで、このようなボロン汚染や金属汚染を防止する従来法として、活性層用ウェーハ101の貼り合わせ側の面に薄いシールド酸化膜を形成し、このシールド酸化膜を介してヒ素またはアンチモンをイオン注入し、その後、このシールド酸化膜を剥離するという方法が開発されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来法では、シールド酸化膜の形成工程および除去工程が付加されるため、工程数が増加し、製造コストが高騰していた。また、シールド酸化膜の形成温度が900℃〜1000℃と低いため、活性層用ウェーハの内部に酸素析出物が成長し、最終的にSOI層101Aの表面に酸素析出物が露出し、デバイス特性を悪くしていた。
【0010】
【発明の目的】
そこで、この発明は、イオン注入時にウェーハ面を汚染するボロンを除去することができ、これによりデバイス工程において、ボロンの影響による電気特性の劣化が発生せず、またSOI層の酸素析出物の露出もなく、さらに製造コストも廉価な貼り合わせSOI基板の製造方法を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、ボロンのイオン注入に使用されたイオン注入装置を用いて、活性層用ウェーハに、その貼り合わせ側の面からn型のドーパントをイオン注入するイオン注入工程と、このイオン注入後、SC−1洗浄を3回以上施すことにより、上記活性層用ウェーハの貼り合わせ側の面を、5〜20nmエッチングする表層エッチング工程と、この表層エッチング後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酸化膜を介して貼り合わせる貼り合わせ工程と、この貼り合わせにより得られた貼り合わせウェーハの貼り合わせ強度を増強する熱処理工程と、この貼り合わせ熱処理後、上記貼り合わせウェーハの活性層用ウェーハ側に表面研削および表面研磨を順次施し、この活性層用ウェーハを減厚してSOI層とする減厚工程とを備えた貼り合わせSOI基板の製造方法である。
【0012】
活性層用ウェーハおよび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。活性層用ウェーハおよび支持基板用ウェーハは、あらかじめヒ素、アンチモン、リンなどの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、ボロンなどのp型不純物を含むp型のシリコンウェーハでもよい。
この貼り合わせSOI基板において、シリコン酸化膜により覆われるのは活性層用ウェーハ、またはそのウェーハ裏面に貼着される支持基板用ウェーハのいずれでもよい。または、活性層用ウェーハと支持基板用ウェーハとの両方でもよい。シリコン酸化膜の形成方法は限定されない。例えば、ドライ酸化、ウェット酸化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。例えば厚膜のSOI層では1〜50μm、好ましくは20μm以下である。また、薄膜のSOI層では1μm以下である。
n型のドーパントとしては、ヒ素、アンチモン、リンなどを採用することができる。
【0013】
イオン注入法とは、イオン注入装置を用い、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して、ウェーハの露出面から半導体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方向に走査されてシリコン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の場合では、数KeVから数百KeVのエネルギー領域で、1×1014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。
【0014】
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、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主な構成体とする。これらは、高真空系の中で操作される。この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。
注入エネルギーは、例えば中電流イオン注入装置の場合で、数KeVから数百KeV、ドーズ量は中電流イオン注入装置の場合で、1×10 14 以下である。
【0015】
イオン注入後、表層エッチングを行う場合において、活性層用ウェーハの張り合わせ側の面のエッチング量が5nm未満では、この貼り合わせ側の面に存在する11ボロンを除去しきれない。また、20nmを超えると不要なエッチングとなり、処理時間が長く経済的でない。
【0016】
使用されるエッチング洗浄液としては、例えばNH4OHとH22とH2Oとを1:1:5の割合で調整したSC−1洗浄液、または、H22とH2Oとの比率を5以上としたSC−1溶液などを採用することができる。そのほか、オゾン液または過酸化水素水にフッ酸を混合した洗浄液なども採用することができる。
SC−1洗浄液に浸漬する場合、エッチング洗浄時間は5〜60分間、好ましくは10〜20分間である。SC−1洗浄液の温度は60〜90℃、好ましくは70〜80℃である。活性層用ウェーハの貼り合わせ側の面のエッチング洗浄(洗浄以外の表層エッチングの場合も同様)が十分でなければ、例えばデバイス工程における高温熱処理時において、貼り合わせ側の面に存在するボロンがSOI層の深層部分まで拡散されてしまい、あらかじめ設計された半導体構造をSOI層の内部に形成することができない。
【0017】
このようなSC−1洗浄液による洗浄では、一般的に1回の洗浄につき、シリコンウェーハの露出面の約2nm程度をエッチングする。したがって、5〜20nmの洗浄とは、3〜10回の洗浄を繰り返す、または、時間を延ばす、または、温度を上げることを意味する。イオン注入時の11ボロンの汚染は、シリコンウェーハの表面から所定深さ(浅層)までに止まっている。そのため、5nm程度のエッチングであっても、ウェーハのn型のドーパントの打ち込み面のボロン汚染を十分に除去することができる。これに対して、2回以下の洗浄、すなわち4nm以下のエッチングでは、この11ボロンを除去しきれない。
【0018】
このことを、図3のグラフに示す。図3は、この発明法と従来法による貼り合わせSOI基板のボロン汚染量の評価結果を示すグラフである。図3中、SC−1洗浄なし、SC−1洗浄1回、SC−1洗浄2回、シールド酸化膜法のうちでSC−1洗浄なしの場合は、いずれも10ボロンに対する11ボロンの比率が自然界よりも大きい。これに対して、この発明であるSC−1洗浄を3回施した場合と、シールド酸化膜法でのイオン注入後、HF洗浄とSC−1洗浄との組み合わせ洗浄を1回施した場合では、略10ボロンと11ボロンとの比率が自然界と同じ略1:4であった。
【0019】
活性層用ウェーハの貼り合わせ側の面を表層エッチングする時期は、n型のドーパントのイオン注入後、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る前であればよい。すなわち、注入ウェーハを、80℃のSC−1洗浄または室温でHFとH22やオゾン洗浄のエッチング作用のある洗浄を繰り返し行い、途中エッチング作用がない酸洗浄を付加してもよい。洗浄槽には、メガソニックを付加してもよく、また、キャリアレス洗浄を行っても良い。洗浄上がりでは、クリーンルームでのボロン汚染を防止しながら、決められた時間内に貼り合わせを実施する。このため、貼り合わせ装置内にスクラブ洗浄用の設備を設置することが好ましい。
【0020】
活性層用ウェーハおよび支持基板用ウェーハの貼り合わせは、例えば常温により両ウェーハを重ね合わせた後、貼り合わせ熱処理することで行われる。この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。使用する熱酸化炉内の雰囲気ガスには酸素などが用いられる。
貼り合わせウェーハの外周部には、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不良領域を除去するため、活性層用ウェーハの外周部を表面側から研削する外周研削を施してもよい。この貼り合わせ不良部分が存在すれば、その後の洗浄工程、研磨工程などにおいて、この不良部分が剥がれて飛散し、それが発塵源となり、SOI層の表面(デバイス形成面)の汚染および損傷などの原因となる。
【0021】
この外周研削は、貼り合わせ界面、またはこの貼り合わせ界面付近、もしくはこの貼り合わせ界面を通過して支持基板用ウェーハに達するまででもよい。例えば貼り合わせ界面付近までの外周研削の場合、外周研削後の活性層用ウェーハの外周部の残厚は10〜50μm程度である。
また、この外周研削後に残った削り残し部分は、アルカリ性エッチング液により外周エッチングされる。この外周エッチングとは、外周研削により発生した加工ダメージを含む活性層用ウェーハの外周部の削り残し部をアルカリ性エッチング液により除去する工程である。アルカリ性エッチング液としては、例えばKOH、NaOHなどを採用することができる。この外周エッチングを施すと、ウェーハ外周部の削り残し部分の領域に、貼り合わせ熱処理時に形成されたシリコン酸化膜の一部分(残存部)が断面髭形状に残る。このシリコン酸化膜の残存部は、例えばHF洗浄液によるHF洗浄などにより除去する。
【0022】
また、活性層用ウェーハを表面研削する際には、例えば表面研削砥石による研削が行われる。表面研削の条件は、例えば、#360〜#2000番のレジノイド研削砥石などを使用し、ウェーハ残厚が10〜60μmになるまで表面研削する。
表面研磨としては、例えば研磨装置の研磨ヘッドに表面研削された貼り合わせウェーハを装着し、研磨液中に遊離砥粒を含む研磨剤(スラリー)を供給しながら、活性層用ウェーハの研削面を研磨定盤上に展張された研磨布に押しつける方法が挙げられる。研磨装置は、枚葉式の研磨装置でも、バッチ式の研磨装置でもよい。さらにはワックスタイプの片面研磨装置でも、ワックスレスタイプの装置でもよい。
研磨布としては、例えばポリエステルフェルトにポリウレタンを含浸させた多孔性の不織布タイプ、発泡したウレタンのブロックをスライスした発泡性ウレタンタイプ、そのほかポリエステルフェルトにポリウレタンが含浸された基材の表面に発泡ポリウレタンを積層し、このポリウレタンの表層部分を除去して発泡層に開口部を形成したスエードタイプなどを採用することができる。
【0023】
【作用】
この発明によれば、n型のドーパントを活性層用ウェーハの貼り合わせ側の面にイオン注入し、その後、活性層用ウェーハの貼り合わせ側の面を5〜20nmエッチングすることで、従来のようにイオン注入の前工程で、活性層用ウェーハの貼り合わせ側の面にシールド酸化膜を形成し、イオン注入後、このシールド酸化膜を除去するという特別な処理を施すことなく、この貼り合わせ側の面から所定深さまでを汚染する11ボロンを除去することができる。これにより、例えばデバイス工程における高温熱処理時に、SOI層の貼り合わせ側の面に付着したボロンがSOI層の深層部分まで熱拡散されることがなくなる。その結果、SOI層の内部に、あらかじめ設計された通りの、例えばn/n+/SiO2構造を形成することができる。
【0024】
このように、イオン注入時にウェーハ面を汚染するボロンが除去されるので、ボロンの影響によるデバイスの電気特性の劣化が発生せず、またシールド酸化膜形成のような低温熱処理を行わないので、酸素析出物の成長も少なく、さらには製造コストも廉価となる。
また、貼り合わせ時の活性層用ウェーハの貼り合わせ側の面が、5〜20nmだけエッチングされた貼り合わせSOI基板となる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
図1は、この発明の一実施例に係る貼り合わせSOI基板の製造方法を示すフローシートである。図2は、この発明の一実施例に係るデバイス熱処理後の貼り合わせSOI基板のボロン濃度のプロファイルを示すグラフである。図3は、この発明法と従来法による貼り合わせSOI基板のボロン汚染量の評価結果を示すグラフである。
図1に示すように、まずCZ法(FZ法でもよい)により単結晶シリコンインゴットの引き上げ、その後、この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、スライスを施し、さらに、ウェーハに対して、面取り、ラッピング、鏡面研磨などを施す。厚さ725μm、n型、結晶面(100)、比抵抗3Ωcm、直径8インチの鏡面仕上げされた活性層用ウェーハ10を用意する。一方、この活性層用ウェーハ10と同じ製法により、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(a))。
【0026】
このうち、活性層用ウェーハ10の貼り合わせ側の面から、中電流イオン注入装置により、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/cm2で注入する。これにより、活性層用ウェーハ10の貼り合わせ側の面の所定深さに、イオン注入層Iが形成される。この際、中電流イオン注入装置が、以前にp型のドーパントのイオン注入用として使用されたとき、装置内に残存した11ボロンが、活性層用ウェーハ10の貼り合わせ側の面に付着することで、この活性層用ウェーハ10を汚染する。
そこで、このボロン汚染された活性層用ウェーハ10を、ヒータ内蔵のSC−1洗浄槽の液面下に10分間沈める。すると、80℃のSC−1洗浄液(NH4OHとH22とH2O=1:1:5)により、活性層用ウェーハ10の露出面全域が、2nm程度エッチング洗浄される。このエッチング洗浄を3回繰り返すことで、活性層用ウェーハ10の露出面全域が6nm程度エッチング洗浄される。その結果、活性層用ウェーハ10の貼り合わせ側の面を汚染していた11ボロンがエッチング除去される(図1(b))。
一方、支持基板用ウェーハ20は、熱酸化炉に挿入して熱酸化処理され、その露出面の全体が絶縁性のシリコン酸化膜20aにより覆われている。
【0027】
その後、両ウェーハ10,20の鏡面同士をクリーンルームの室温下で重ね合わせる(図1(c))。これにより、貼り合わせウェーハ30が形成される。この貼り合わせにより、活性層用ウェーハ10と支持基板用ウェーハ20との間に介在されたシリコン酸化膜20aの部分が埋め込み酸化膜20bとなる。
次に、この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、酸素ガス雰囲気で貼り合わせ熱処理する。貼り合わせ温度は1100℃,熱処理時間は2時間である(同じく図1(c))。これにより、貼り合わせウェーハ30の露出面全体がシリコン酸化膜により覆われる。このとき、活性層用ウェーハ10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10aが形成される。その結果、活性層用ウェーハ10が、n/n+/SiO2(埋め込み酸化膜20b)構造となる。
【0028】
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を用いて外周研削される(図1(d))。貼り合わせ不良領域が存在すれば、その後の洗浄工程、研磨工程などにおいて、この不良部分が剥がれて飛散し、それが付着してSOI層の表面が汚染されたり、この付着した飛散物により、後工程のウェーハ加工時にSOI層の表面を傷つけるからである。この外周研削は、貼り合わせ界面に達しない深さに止められる。現出される活性層ウェーハ10の外周部の削り残し部10cの厚さは、30μm程度である。
【0029】
続いて、この削り残し部10cが、アルカリエッチにより除去される(図1(e))。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、その削り残し部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がそのデバイス形成面側から#360〜#2000番のレジノイド研削砥石を用いて表面研削される(図1(f))。このとき、表面研削量は650〜700μm、加工により減厚された活性層用ウェーハ10の厚さは20μm程度とする。
【0030】
それから、この活性層用ウェーハ10の研削面に表面研磨が施される(同じく図1(f))。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表面研削された貼り合わせウェーハ30を活性層用ウェーハ10側を下方に向けて保持する。次いで、活性層用ウェーハ10の研削面を、研磨定盤の上面に展張された研磨布に押し付け、表面研磨する。研磨布には、ロデール社製の軟質不織布パッド、Suba600(Asker硬度80°)が採用されている。その結果、n/n+/SiO2構造を有するSOI層10Aが形成された貼り合わせSOI基板が作製される。
その後、得られた貼り合わせSOI基板は、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。
【0031】
このように、n型のドーパントを活性層用ウェーハの貼り合わせ側の面にイオン注入した後、このイオン注入面を、エッチング洗浄液により洗浄(3回以上)することで、従来のようにイオン注入前のシールド酸化膜の形成、および、イオン注入後のシールド酸化膜の除去という特別な処理を施すことなく、この貼り合わせ側の面を汚染しているボロンを除去することができる。これにより、デバイス工程における高温熱処理時などにおいて、貼り合わせ側の面に付着したボロンがSOI層10Aの深層部分まで熱拡散されない。したがって、SOI層10Aの内部に、あらかじめ設計された通りのn/n+/SiO2構造を形成することができる。
【0032】
実際にSIMS法により評価したところ、図2のグラフに示す結果を得た。すなわち、SOI層10Aの内部では、自然界のボロンと同じ10ボロンと11ボロンとが、略1:4で存在し、活性層用ウェーハ10の貼り合わせ側の面に存在する11ボロンによる汚染がなくなっていることが判明した。これにより、ボロンの影響によるデバイスの電気特性の劣化が発生せず、またシールド酸化膜形成のような低温熱処理を行わないので、酸素析出物の成長も少なく、さらに製造コストも廉価になった。
こうして製造された貼り合わせSOI基板では、貼り合わせ時の活性層用ウェーハ10の貼り合わせ側の面が、エッチング作用を有する洗浄液によって5〜20nmだけエッチングされた貼り合わせSOI基板となる。
【0033】
【発明の効果】
この発明によれば、n型のドーパントを活性層用ウェーハの貼り合わせ側の面にイオン注入後、そのイオン注入面を5〜20nmエッチングすることで、この貼り合わせ側の面を汚染しているボロンを除去することができる。その結果、SOI層内に設計通りの、例えばn/n+/SiO2構造を形成することができる。
このように、イオン注入時にウェーハ面を汚染するボロンが除去されるので、ボロンの影響によるデバイスの電気特性の劣化が起きず、またシールド酸化膜形成のような低温熱処理を行わないので、酸素析出物の成長も少なく、さらに製造コストも廉価となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例に係る貼り合わせSOI基板の製造方法を示すフローシートである。
【図2】 この発明の一実施例に係るデバイス熱処理後の貼り合わせSOI基板のボロン濃度のプロファイルを示すグラフである。
【図3】 この発明法と従来法による貼り合わせSOI基板のボロン汚染量の評価結果を示すグラフである。
【図4】 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。
【図5】 従来手段に係るデバイス熱処理後の貼り合わせSOI基板のボロン濃度のプロファイルを示すグラフである。
【符号の説明】
10 活性層用ウェーハ、
10a n+層、
10A SOI層、
20 支持基板用ウェーハ、
20a シリコン酸化膜、
20b 埋め込み酸化膜、
30 貼り合わせウェーハ、
I イオン注入層。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  This invention is bondedManufacturing method of SOI substrateSpecifically, an active layer wafer and a support substrate wafer that supports the active layer wafer from the back side are bonded together through a buried oxide film, and the active layer wafer is reduced to a predetermined thickness to form an SOI layer. Bonded SOISubstrate manufacturing methodAbout.
[0002]
[Prior art]
  A bonded SOI (Silicon on Insulator) substrate is known as a kind of bonded substrate formed by bonding two silicon wafers. This is because a buried oxide film (silicon oxide film) having a thickness of several μm is buried between an SOI layer (active layer) on which a device is formed on the surface and a support substrate wafer that supports the device from the back side. This is a bonded SOI substrate.
[0003]
  Referring to FIGS. 4 to 5, a high concentration of n in the n-type SOI layer+A conventional method for manufacturing a bonded SOI substrate in which a layer is formed by ion implantation will be described. FIG. 4 is a flow sheet showing a method for manufacturing a bonded SOI substrate according to conventional means. FIG. 5 is a graph showing a boron concentration profile of a bonded SOI substrate after device heat treatment according to the conventional means.
  First, an n-type single crystal silicon ingot containing arsenic (As) or antimony (Sb) pulled up by the CZ method was sliced, chamfered, polished (100), and mirror-finished with a specific resistance of 3 Ωcm 2 N-type silicon wafers 101 and 102 are prepared (FIG. 4A). Among these, an insulating silicon oxide film 102a having a thickness of about 1 μm is formed on the entire exposed surface of the support substrate wafer 102 by a thermal oxidation process using a thermal oxidation furnace. On the other hand, n-type dopant is ion-implanted into the active layer wafer 101 from the surface on the bonding side. Specifically, arsenic or antimony is, for example, 2 × 10 2 at an implantation energy of 80 KeV over substantially the entire surface on the bonding side of the n-type active layer wafer 101.15atoms / cm2As a result, a thin ion-implanted layer I is formed.
[0004]
  Next, the active layer wafer 101 and the support substrate wafer 102 are washed, the bonded surfaces are cleaned, and the bonded wafers 103 are manufactured by superimposing them at room temperature. As a result, a buried oxide film 102b appears between the two wafers 101 and 102. Thereafter, the bonded wafer 103 is subjected to a bonding heat treatment at a heating temperature of 800 ° C. or more (FIG. 4B). As a result, 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, and n+Layer 101a is formed. As a result, the active layer wafer 101 is n / n.+/ SiO2A (buried oxide film 102b) structure is formed.
[0005]
  Next, the outer peripheral portion of the active layer wafer 101 is ground in order to remove the bonding failure region caused by the outer peripheral shape of both the chamfered wafers 101 and 102 (FIG. 4C). If there is a bonding failure region, the defective portion is peeled off and scattered in the subsequent cleaning process, polishing process, etc., and it adheres to contaminate the surface of the SOI layer 101A, which will be described later. There is a risk of damaging the surface of the SOI layer 101A during wafer processing in a subsequent process. This peripheral grinding is stopped to the extent that it does not reach the bonding interface. As a result, a small amount of uncut portion 101 c appears on the outer periphery of the active layer wafer 101.
[0006]
  Subsequently, the uncut portion 101c is removed by alkali etching (FIG. 4D). That is, the bonded wafer 103 comes into contact with an alkaline etching solution such as KOH, and the uncut portion 101c is melted. Thus, the outer peripheral portion of the buried oxide film 102b on the outer peripheral portion of the support substrate wafer 102 is exposed.
  Next, the surface of the active layer wafer 101 is ground and further polished to obtain n / n+/ SiO2A bonded SOI substrate in which the SOI layer 101A having the structure is supported from the back surface side by the support substrate wafer 102 is manufactured (FIG. 4E).
[0007]
  By the way, when the device is manufactured by heating the bonded SOI substrate at a high temperature, the structure of the SOI layer 101A is n / n.+/ SiO2N / p / n from structure+/ SiO2There was a problem that it changed into a structure and induced poor electrical characteristics.
  Therefore, the inventor evaluated the boron concentration in the SOI layer 101A by the SIMS method (secondary ion mass spectrometry) in which the surface material of the analyte is ionized by sputtering using primary ions, and the results shown in the graph of FIG. Got. That is, as for boron in the natural world, boron having a mass of 10 (hereinafter, 10 boron) and boron having a mass of 11 (hereinafter, 11 boron) are present in a ratio of 1: 4. However, it has been found that about 15 times as much 11 boron as 10 boron exists in the SOI layer 101A.
[0008]
  This 11 boron is widely used when ions are implanted as a p-type dopant. It is considered that this remains attached to the inner wall of the ion implantation apparatus and the like, and this residue contaminates the active layer wafer 101 when n-type arsenic or antimony is ion-implanted. That is, at the time of bonding the active layer wafer 101 and the support substrate wafer 102, 11 boron which is a contaminant is present in the vicinity of the bonding interface, but by performing high temperature heat treatment in the device process, n+This 11 boron rushes over the layer, n / n until then+/ SiO2From structure, n / p / n+/ SiO2It is presumed that the structure has changed. This is because the diffusion rate of boron is faster than that of arsenic or antimony.
  Therefore, as a conventional method for preventing such boron contamination and metal contamination, a thin shield oxide film is formed on the bonding side surface of the active layer wafer 101, and arsenic or antimony is ion-implanted through this shield oxide film. Thereafter, a method of peeling off the shield oxide film has been developed.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
  However, in this conventional method, since a shield oxide film forming process and a removing process are added, the number of processes is increased and the manufacturing cost is increased. Further, since the formation temperature of the shield oxide film is as low as 900 ° C. to 1000 ° C., oxygen precipitates grow inside the active layer wafer, and finally the oxygen precipitates are exposed on the surface of the SOI layer 101A. Was bad.
[0010]
OBJECT OF THE INVENTION
  Therefore, the present invention can remove boron that contaminates the wafer surface during ion implantation, thereby preventing deterioration of electrical characteristics due to the influence of boron in the device process and exposing oxygen precipitates in the SOI layer. Bonded SOI with lower manufacturing costsSubstrate manufacturing methodThe purpose is to provide.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  The invention described in claim 1Using the ion implanter used for boron ion implantation,An ion implantation step of ion-implanting an n-type dopant into the active layer wafer from the bonding side surface, and after this ion implantation,By performing the SC-1 cleaning three times or more,A surface layer etching step for etching the surface on the bonding side of the wafer for active layer 5 to 20 nm, an active layer wafer after the surface layer etching, and a support substrate wafer for supporting the surface layer are embedded through an embedded oxide film. Bonding step for bonding, a heat treatment step for increasing the bonding strength of the bonded wafer obtained by the bonding, and surface grinding and surface polishing on the active layer wafer side of the bonded wafer after the bonding heat treatment Are sequentially applied, and a method of manufacturing a bonded SOI substrate comprising a thickness reducing step of reducing the thickness of the active layer wafer to form an SOI layer.
[0012]
  For example, a silicon wafer is used as the active layer wafer and the support substrate wafer. The active layer wafer and the support substrate wafer may be n-type silicon wafers doped with n-type impurities such as arsenic, antimony, and phosphorus in advance, or p-type silicon wafers containing p-type impurities such as boron. .
  In this bonded SOI substrate, the silicon oxide film may cover either the active layer wafer or the support substrate wafer bonded to the back surface of the wafer. Or both the wafer for active layers and the wafer for support substrates may be sufficient. The method for forming the silicon oxide film is not limited. For example, dry oxidation or wet oxidation can be employed.
  The thickness of the SOI layer is not limited. For example, in the case of a thick SOI layer, the thickness is 1 to 50 μm, preferably 20 μm or less. The thickness of the thin SOI layer is 1 μm or less.
  As the n-type dopant, arsenic, antimony, phosphorus, or the like can be employed.
[0013]
  The ion implantation method is a method in which an ion implantation apparatus is used to ionize an n-type or p-type dopant in the form of a gas, which is accelerated by an electric field and implanted into the semiconductor 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. It is driven into a silicon wafer. For example, in the case of a medium current ion implanter, 1 × 10 5 in an energy region of several KeV to several hundred KeV.14The following medium dose and low dose can be injected with high accuracy and high productivity.
[0014]
  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 this ion implantation apparatus, specific ions are extracted and accelerated by a mass analyzer. However, it may be separated after acceleration.
The implantation energy is, for example, in the case of a medium current ion implantation apparatus, from several KeV to several hundred KeV, and the dose is 1 × 10 in the case of a medium current ion implantation apparatus. 14 It is as follows.
[0015]
  When surface layer etching is performed after ion implantation, if the etching amount on the bonding side surface of the active layer wafer is less than 5 nm, 11 boron existing on the bonding side surface cannot be removed. On the other hand, if the thickness exceeds 20 nm, unnecessary etching occurs, and the processing time is long and not economical.
[0016]
  As an etching cleaning liquid to be used, for example, NHFourOH and H2O2And H2SC-1 cleaning solution prepared by adjusting O to 1: 1: 5, or H2O2And H2An SC-1 solution having a ratio of O to 5 or more can be employed. In addition, a cleaning liquid in which hydrofluoric acid is mixed with ozone liquid or hydrogen peroxide water can also be used.
  SC-1Immerse in cleaning solutionWhen toThe etching cleaning time is 5 to 60 minutes, preferably 10 to 20 minutes. The temperature of the SC-1 cleaning solution is 60 to 90 ° C, preferably 70 to 80 ° C. If etching cleaning of the surface on the bonding side of the wafer for the active layer (similar to surface etching other than cleaning) is not sufficient, for example, boron present on the surface on the bonding side is removed during the high-temperature heat treatment in the device process. As a result, the semiconductor structure that has been designed in advance cannot be formed inside the SOI layer.
[0017]
  In such cleaning with the SC-1 cleaning liquid, generally, about 2 nm of the exposed surface of the silicon wafer is etched for each cleaning. Therefore, 5 to 20 nm cleaning means repeating 3 to 10 cleanings, extending the time, or raising the temperature. Contamination of 11 boron at the time of ion implantation stops from the surface of the silicon wafer to a predetermined depth (shallow layer). Therefore, even with etching of about 5 nm, boron contamination on the n-type dopant implantation surface of the wafer can be sufficiently removed. On the other hand, this 11 boron cannot be completely removed by cleaning twice or less, that is, etching by 4 nm or less.
[0018]
  This is shown in the graph of FIG. FIG. 3 is a graph showing the evaluation results of the amount of boron contamination of the bonded SOI substrate according to the present invention method and the conventional method. In FIG. 3, in the case of no SC-1 cleaning, SC-1 cleaning once, SC-1 cleaning twice, and shield oxide film method without SC-1 cleaning, the ratio of 11 boron to 10 boron is all. Bigger than the natural world. On the other hand, in the case where the SC-1 cleaning of the present invention is performed three times and in the case where the combined cleaning of the HF cleaning and the SC-1 cleaning is performed once after the ion implantation by the shield oxide film method, The ratio of approximately 10 boron and 11 boron was approximately 1: 4, the same as in the natural world.
[0019]
  The surface layer etching of the surface on the bonding side of the active layer wafer may be performed after the ion implantation of the n-type dopant and before the bonding of the active layer wafer and the support substrate wafer. That is, the implanted wafer is cleaned with SC-1 at 80 ° C. or at room temperature with HF and H2O2Alternatively, cleaning with an ozone cleaning etching action may be repeated, and acid cleaning without an etching action may be added. Megasonic may be added to the cleaning tank, or carrierless cleaning may be performed. After cleaning, bonding is performed within a set time while preventing boron contamination in the clean room. For this reason, it is preferable to install scrub cleaning equipment in the bonding apparatus.
[0020]
  The bonding of the active layer wafer and the support substrate wafer is performed, for example, by superposing both wafers at room temperature and then performing a bonding heat treatment. The heating temperature of this bonding heat treatment is 800 ° C. or higher, for example, 1100 ° C. The bonding heat treatment time is, for example, 2 hours. Oxygen or the like is used as the atmospheric gas in the thermal oxidation furnace to be used.
  In order to remove the defective bonding region between the active layer wafer and the support substrate wafer, outer peripheral grinding may be performed on the outer peripheral portion of the bonded wafer by grinding the outer peripheral portion of the active layer wafer from the surface side. If this defective bonding portion exists, the defective portion is peeled off and scattered in the subsequent cleaning process, polishing process, etc., which becomes a source of dust generation, contamination and damage on the surface of the SOI layer (device formation surface), etc. Cause.
[0021]
  This outer peripheral grinding may be performed until the wafer reaches the supporting substrate wafer through the bonding interface, in the vicinity of the bonding interface, or through the bonding interface. For example, in the case of peripheral grinding up to the vicinity of the bonding interface, the remaining thickness of the peripheral part of the active layer wafer after peripheral grinding is about 10 to 50 μm.
  Further, the uncut portion remaining after the peripheral grinding is peripherally etched with an alkaline etching solution. This peripheral etching is a step of removing an uncut portion of the outer peripheral portion of the active layer wafer including processing damage caused by peripheral grinding with an alkaline etching solution. As the alkaline etching solution, for example, KOH, NaOH or the like can be employed. When this outer periphery etching is performed, a part (remaining portion) of the silicon oxide film formed at the time of the bonding heat treatment remains in the shape of a cross-section in the region of the uncut portion on the outer periphery of the wafer. The remaining portion of the silicon oxide film is removed by, for example, HF cleaning with an HF cleaning solution.
[0022]
  In addition, when the surface of the active layer wafer is ground, for example, grinding with a surface grinding wheel is performed. As the surface grinding conditions, for example, # 360 to # 2000 resinoid grinding wheels are used, and surface grinding is performed until the remaining wafer thickness becomes 10 to 60 μm.
  As surface polishing, for example, a bonded wafer whose surface has been ground is mounted on a polishing head of a polishing apparatus, and a polishing agent (slurry) containing free abrasive grains is supplied to the polishing liquid while the grinding surface of the wafer for active layer is used. The method of pressing on the polishing cloth spread on the polishing surface plate is mentioned. The polishing apparatus may be a single wafer type polishing apparatus or a batch type polishing apparatus. Furthermore, a wax type single-side polishing apparatus or a waxless type apparatus may be used.
  For example, a porous nonwoven fabric type in which a polyester felt is impregnated with polyurethane, a foaming urethane type in which a foamed urethane block is sliced, or a foamed polyurethane on the surface of a base material in which the polyester felt is impregnated with polyurethane. It is possible to adopt a suede type or the like in which layers are laminated and the polyurethane surface layer portion is removed to form an opening in the foamed layer.
[0023]
[Action]
  According to this invention, the n-type dopant is ion-implanted into the surface on the bonding side of the active layer wafer, and then the surface on the bonding side of the active layer wafer is etched by 5 to 20 nm. In the previous step of ion implantation, a shield oxide film is formed on the surface of the active layer wafer on the bonding side, and after the ion implantation, this shielding oxide film is removed without performing a special treatment. 11 boron that contaminates from the surface to a predetermined depth can be removed. Thereby, for example, during high-temperature heat treatment in the device process, boron adhering to the surface on the bonding side of the SOI layer is not thermally diffused to the deep portion of the SOI layer. As a result, for example, n / n as designed in advance in the SOI layer.+/ SiO2A structure can be formed.
[0024]
  In this way, boron that contaminates the wafer surface during ion implantation is removed, so that the electrical characteristics of the device do not deteriorate due to the influence of boron, and low-temperature heat treatment such as shield oxide film formation is not performed. The growth of precipitates is small, and the manufacturing cost is low.
  AlsoThen, the surface on the bonding side of the wafer for active layer at the time of bonding becomes a bonded SOI substrate etched by 5 to 20 nm.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
  FIG. 1 is a flow sheet showing a method for manufacturing a bonded SOI substrate according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a graph showing a boron concentration profile of a bonded SOI substrate after device heat treatment according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a graph showing the evaluation results of the amount of boron contamination of the bonded SOI substrate according to the present invention method and the conventional method.
  As shown in FIG. 1, the single crystal silicon ingot is first lifted by the CZ method (or FZ method may be used), and then the obtained single crystal silicon ingot is subjected to block cutting, notching and slicing, and further to the wafer. On the other hand, chamfering, lapping, mirror polishing, etc. are performed. A mirror-finished active layer wafer 10 having a thickness of 725 μm, an n-type, a crystal plane (100), a specific resistance of 3 Ωcm, and a diameter of 8 inches is prepared. On the other hand, a similar support substrate wafer 20 having a mirror finish is prepared by the same manufacturing method as the active layer wafer 10 (FIG. 1A).
[0026]
  Among these, arsenic or antimony, which is an n-type dopant, is injected from the surface on the bonding side of the active layer wafer 10 by, for example, an n-type dopant, for example, an implantation energy of 80 KeV and a dose of 2 × 10.15atoms / cm2Inject with. Thereby, the ion implantation layer I is formed in the predetermined depth of the surface by the side of the bonding of the wafer 10 for active layers. At this time, when the medium current ion implantation apparatus was previously used for ion implantation of a p-type dopant, 11 boron remaining in the apparatus adheres to the bonding side surface of the active layer wafer 10. Thus, the active layer wafer 10 is contaminated.
  Therefore, the boron-contaminated active layer wafer 10 is submerged for 10 minutes under the liquid level of the SC-1 cleaning tank with a built-in heater. Then, the SC-1 cleaning solution (NHFourOH and H2O2And H2O = 1: 1: 5), the entire exposed surface of the active layer wafer 10 is etched and cleaned by about 2 nm. By repeating this etching cleaning three times, the entire exposed surface of the active layer wafer 10 is etched and cleaned by about 6 nm. As a result, 11 boron that has contaminated the bonding side surface of the active layer wafer 10 is removed by etching (FIG. 1B).
  On the other hand, the support substrate wafer 20 is inserted into a thermal oxidation furnace and subjected to thermal oxidation treatment, and the entire exposed surface is covered with an insulating silicon oxide film 20a.
[0027]
  Thereafter, the mirror surfaces of both wafers 10 and 20 are overlapped at room temperature in a clean room (FIG. 1C). Thereby, the bonded wafer 30 is formed. By this bonding, the portion of the silicon oxide film 20a interposed between the active layer wafer 10 and the support substrate wafer 20 becomes the buried oxide film 20b.
  Next, the bonded wafer 30 is inserted into a bonding thermal oxidation furnace, and bonded and heat-treated in an oxygen gas atmosphere. The bonding temperature is 1100 ° C. and the heat treatment time is 2 hours (also in FIG. 1C). Thereby, the entire exposed surface of the bonded wafer 30 is covered with the silicon oxide film. 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 wafer 10 for active layer, and n+Layer 10a is formed. As a result, the active layer wafer 10 is n / n.+/ SiO2A (buried oxide film 20b) structure is obtained.
[0028]
  Next, 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 using a 800 to # 1500 metal bond grinding wheel (FIG. 1 (d)). If there is a bonding failure region, the defective portion is peeled off and scattered in the subsequent cleaning process, polishing process, etc., and it adheres to contaminate the surface of the SOI layer. This is because the surface of the SOI layer is damaged during wafer processing in the process. This peripheral grinding is stopped at a depth that does not reach the bonding interface. The thickness of the remaining uncut portion 10c on the outer peripheral portion of the active layer wafer 10 that appears is about 30 μm.
[0029]
  Subsequently, the uncut portion 10c is removed by alkali etching (FIG. 1 (e)). 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 portion of the support substrate wafer 20, specifically, the outer peripheral portion of the buried oxide film 20 b is exposed.
  Next, the active layer wafer 10 is surface ground using a # 360- # 2000 resinoid grinding wheel from the device forming surface side (FIG. 1 (f)). At this time, the surface grinding amount is set to 650 to 700 μm, and the thickness of the active layer wafer 10 reduced by the processing is set to about 20 μm.
[0030]
  Then, surface polishing is performed on the ground surface of the active layer wafer 10 (also in FIG. 1 (f)). Specifically, the bonded wafer 30 whose surface is ground on the lower surface of the polishing head of a single wafer polishing apparatus (not shown) is held with the active layer wafer 10 side facing downward. Next, the ground surface of the active layer wafer 10 is pressed against a polishing cloth stretched on the upper surface of a polishing surface plate to polish the surface. A soft non-woven pad made by Rodel, Suba600 (Asker hardness 80 °) is used as the polishing cloth. As a result, n / n+/ SiO2A bonded SOI substrate on which the SOI layer 10A having a structure is formed is manufactured.
  Thereafter, the obtained bonded SOI substrate is cleaned and packed in a wafer case or the like, and then shipped to a device manufacturer.
[0031]
  Thus, after ion-implanting the n-type dopant into the surface on the bonding side of the wafer for the active layer, this ion-implanted surface is cleaned with an etching cleaning solution (three times or more), so that ion implantation is performed as in the conventional case. Boron that contaminates the surface on the bonding side can be removed without performing a special process of forming the previous shield oxide film and removing the shield oxide film after ion implantation. As a result, boron adhering to the surface on the bonding side is not thermally diffused to the deep layer portion of the SOI layer 10A, for example, during high-temperature heat treatment in the device process. Therefore, n / n as designed in advance in the SOI layer 10A.+/ SiO2A structure can be formed.
[0032]
  When actually evaluated by the SIMS method, the results shown in the graph of FIG. 2 were obtained. That is, inside the SOI layer 10A, 10 boron and 11 boron, which are the same as natural boron, are present at about 1: 4, and contamination by 11 boron existing on the bonding side surface of the active layer wafer 10 is eliminated. Turned out to be. As a result, deterioration of the electrical characteristics of the device due to the influence of boron does not occur, and since low-temperature heat treatment such as formation of a shield oxide film is not performed, the growth of oxygen precipitates is small, and the manufacturing cost is low.
  In the bonded SOI substrate manufactured in this way, the bonded side surface of the active layer wafer 10 at the time of bonding becomes a bonded SOI substrate etched by 5 to 20 nm with a cleaning liquid having an etching action.
[0033]
【The invention's effect】
  According to this invention, after ion-implanting the n-type dopant into the bonding-side surface of the active layer wafer, the ion-implanted surface is etched by 5 to 20 nm to contaminate the bonding-side surface. Boron can be removed. As a result, n / n as designed in the SOI layer, for example,+/ SiO2A structure can be formed.
  In this way, boron that contaminates the wafer surface during ion implantation is removed, so that the electrical characteristics of the device are not deteriorated due to the influence of boron, and low-temperature heat treatment such as shield oxide film formation is not performed, so oxygen precipitation Product growth is also low, and manufacturing costs are low.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flow sheet showing a method for manufacturing a bonded SOI substrate according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a boron concentration profile of a bonded SOI substrate after device heat treatment according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the result of evaluating the amount of boron contamination of a bonded SOI substrate according to the present invention method and the conventional method.
FIG. 4 is a flow sheet showing a method for manufacturing a bonded SOI substrate according to conventional means.
FIG. 5 is a graph showing a boron concentration profile of a bonded SOI substrate after device heat treatment according to a conventional means.
[Explanation of symbols]
  10 Active layer wafer,
  10an+layer,
  10A SOI layer,
  20 Support substrate wafer,
  20a silicon oxide film,
  20b buried oxide film,
  30 bonded wafers,
  I Ion implantation layer.

Claims (1)

ボロンのイオン注入に使用されたイオン注入装置を用いて、活性層用ウェーハに、その貼り合わせ側の面からn型のドーパントをイオン注入するイオン注入工程と、
このイオン注入後、SC−1洗浄を3回以上施すことにより、上記活性層用ウェーハの貼り合わせ側の面を、5〜20nmエッチングする表層エッチング工程と、
この表層エッチング後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酸化膜を介して貼り合わせる貼り合わせ工程と、
この貼り合わせにより得られた貼り合わせウェーハの貼り合わせ強度を増強する熱処理工程と、
この貼り合わせ熱処理後、上記貼り合わせウェーハの活性層用ウェーハ側に表面研削および表面研磨を順次施し、この活性層用ウェーハを減厚してSOI層とする減厚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 ion-implanting an n-type dopant into the active layer wafer from the bonding side surface using the ion implantation apparatus used for boron ion implantation ;
After this ion implantation, by performing SC-1 cleaning three or more times , a surface layer etching step of etching the surface on the bonding side of the active layer wafer by 5 to 20 nm,
A bonding step of bonding the wafer for active layer after this surface layer etching and the wafer for supporting substrate supporting this through a buried oxide film,
A heat treatment step for enhancing the bonding strength of the bonded wafer obtained by the bonding;
After this bonding heat treatment, the bonded SOI provided with a thickness reducing step in which surface grinding and surface polishing are sequentially performed on the active layer wafer side of the bonded wafer, and the active layer wafer is reduced in thickness to form an SOI layer. A method for manufacturing a substrate.
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