TWI273644B - SOI wafer and method for producing it - Google Patents

Description

1273644 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 SOI晶圓類（"矽絕緣體"）通常係藉將一矽層自一所謂之施 體晶圓轉移至一載體晶圓（Π把柄晶圓"或••基底晶圓"）而製得。舉 例言之，商標名稱為Smart Cut®(歐洲專利EP 533551 A1) 或Genesis Process^曾經公開藉助於轉移矽層以製造矽絕緣 體晶圓之方法。世界專利WO 03/003430 A2中曾述及另一種方 φ 法。該等矽絕緣體晶圓包括一載體晶圓及一與其相連之矽覆蓋層 ("頂層"或"裝置層"），該層代表供以製作電子元件之有效層。其 結構有兩種形式··整個載體係由電絕緣材料（例如··玻璃或藍寶石） 所組成或該矽覆蓋層係藉助於一電絕緣中間層（例如：由氧化矽所 組成，在此種情況，該中間層稱作Η埋氧化物層Η Β〇χ)黏合在載 體晶圓上。在後述情形，該載體晶圓不必為絕緣體；舉例言之， 可以是一半導體晶圓，尤以一發晶圓更佳。 • 【先前技術】 一般對矽覆蓋層之要求極高。舉例言之，該覆蓋層不應具有 所謂之氮氟酸缺陷類。其中包括覆蓋層内之"電洞類"，除了別的 因素以外，該等電洞係由於自施體轉移之覆蓋層含有超過臨界尺 寸之COPS("晶體起因微粒類"空位集塊類）所致。若用氫氟酸水 性溶液(HF)處理該覆蓋層，該氫氟酸會穿透該等電洞而抵達氧化 矽層並局部溶解該氧化矽層。氫氟酸缺陷之出現有損覆蓋層上所 製元件之功能（奥伯頓·赫費、巴爾基、梅特爾、布魯爾、艾斯帕 1273644 爾、莫里修’電化學學會學報，pv98-1(1998)341)。 通常，下列由於點缺陷出現所形成之缺陷類型（亦即空位類 或晶隙梦原子類）發生在發晶圓内： 視製造或偵檢方法而定，空位類之集塊係指••流動圖案缺陷 類"（FPDS)，"閘極氧化物整體性（GOI)缺陷類"或"晶體起因微 粒類"（COPs)(格萊福、蘇倫、蘭伯特、史穆爾克、艾勒特、安孟、 華格納，電化學學會學報 • 275) 〇 在空位富有區内，該等空位不聚集，由於未聚集之諸空位促 進氧化作用，乃另外形成氧化感應積層缺陷（〇SF)(季辛吉'范赫 勒象、蘭伯特、格萊福、杜恩堡、瑞奇特；電化學學會 145U"8)l75)。氧化感應積層缺陷核之形成及氧化感應積層缺 陷之大小隨梦晶圓之氧含量而增加。所以，若使用空位富有之完 美矽晶圓類，另外氧含量要低，以避免對矽絕緣體晶圓類有害之 該等缺陷。為達成此目的，需要採用一種繁複之拉晶方法，例如·· 使用一磁場。應了解的是，完美矽晶圓類之整個表面包括一所謂 之中性區，在該區内僅有點缺陷類（空位類及/或晶隙矽原子類） 並無該等點缺陷之集塊類。 空位集塊類及氧化感應積層缺陷類會導致一發絕緣體麥覆 蓋層内產生電洞類或導致有效層厚度減小，因而導致該等部位對 應元件之報廢。 1273644 在矽晶體類内，晶隙矽原子類之集塊會導致產生大至數微米 之位錯（差排）環類（史穆爾克、安琪爾堡、馮安孟、班德爾，固態 現象82-84卷（2〇〇2)231)，同樣對製作在該處之元件功能造成 不良影響。 為減少於一矽絕緣體晶圓之矽覆蓋層上製作電子元件時造 成所述各種缺陷之問題，通常係使用磊晶塗覆矽晶圓（史穆爾克、 格萊福，電化學學會學報PV99-1 (1999) 386)或所謂之·•完美 矽晶圓類"（請參閱美國專利US 6342725 B2)作為施體晶圓類。 尤其，由磊晶塗覆晶圓類得知，該等晶圓具有具有低缺陷密度之 優越材料特性。所以，磊晶塗覆晶圓類係用於特別需求之元件（金 氏、韋嘉拉納庫拉，電化學學會學報141 (1994) 1872)。 用遙晶塗覆矽晶圓類作為施體晶圓類具有下列諸缺點：矽晶 圓經轉移至載體晶圓之後，為使待製矽絕緣體晶圓類儘可能發揮 有效成本效益’該施體晶圓通常係重複使用許多次。若使用^一蠢 日日塗覆發日日圓作為一施體晶圓，在第一次使用前必須沉積一極厚 之蠢晶層或每次用作一施體晶圓之後必須實施一次新磊晶沉積作 用。該兩種可能均化費不貲，不經濟。再者，磊晶塗覆矽晶圓類 具有結構性缺陷，例如：小丘類、尖峰類及磊晶積層缺陷類（帕赛 克、史穆爾克、蘭伯特、溥佩、華格納，電化學學會學報 PV97-22 (1997)4〇)，該等缺陷在施體晶圓與載體晶圓黏合期間 會發生問題。 1273644 歐洲專利EP 1170405 A1及美國專利us 6342725 B2 曾述及使用源自藉助左科拉斯基坩堝拉晶法（以下簡稱cz法）所 製單晶體之施體晶圓。該cz法之諸參數係經適當選擇，俾所形成 之單晶體具有-所謂之中性區，在該區内容許點缺陷類（空位類或 晶隙矽原子類）存在，但在該區内該等點缺陷不發生聚集作用。然 而，即使完美發晶圓類亦可能具有小型空位集塊類。為製造一不 含聚集點缺陷類之完美矽單晶體，在實施cz法期間，必須符合下 鲁列條件： ° V/G= (V/G) ^ ⑴ 其中V係拉晶速率及G係在結晶鋒面處之軸向溫度梯度。 (V/G)料=1·3χ10-3平方公分以絕對溫度父分鐘）係一商值乃自 模擬計算導來（莫瑞、新納、伯朗，電化學學會學報， PV99-1 (1999) 42S)並經實驗確認，若依照該標準，則具有不會 產生聚焦點缺陷類之效果，而能製得所謂之·•完美••材料。因此， 修在拉晶期間僅有一個非常狹窄之加工窗口。該狹窄加工窗口會導 致CZ方法中之產率極低而且為確保晶體品質符合要求，必須使用 繁複之測試方法。在此情況下，更有一強烈傾向：至少軸向缺陷 性狀呈不均勻現象。此乃意謂在一矽晶圓中空位富有區（具有潛在 氧化感應積層缺陷）及具有晶隙矽原子類區均會發生。 保持施體内缺陷儘可能小及減低缺陷密度之另一方法包括 使用以氮為共摻質之空位富有晶體類（格萊福、蘇倫、蘭伯特、史 9 1273644 穆爾克、艾勒特、馮安孟、華格納，電化學學會論文集，第96-13 卷（1996) II7)。由於以氮為共摻質，可壓制空位富有晶體所含 空位集塊類（電洞類）之大小成長，因而減低對砍絕緣體結構類之 傷害（歐洲專利EP 9695〇5 A2)。但，即使小型空位集塊亦會導 致對矽絕緣體結構類之不良影響，尤以矽覆蓋層之厚度為1〇〇奈 米或更薄時為甚。此種情形主要與用以製造所謂之"部分耗乏"及 尤其”全部耗乏··矽絕緣體結構類之矽絕緣體晶圓類有關。 【發明内容】 本發明之内容係一種矽絕緣體晶圓以及藉將一矽層自一施 體晶圓轉移至一載體晶圓以製造該矽絕緣體晶圓之方法。 本發明之目的係提供一種適當之施體晶圓，該施體晶圓可以 極高之產率製造而且可確保在用所製矽絕緣體晶圓製作元件時缺 陷頻率偏低。 本發明之另一内容係一種用以製造本發明矽絕緣體晶圓之 方法，該方法包括下列諸步驟： 藉左科拉斯基掛禍拉晶法製造一發單晶體，整個晶體橫斷面 之結晶鋒Φ處符合V/G<(v/GWl.3xl()_3付公紹絕對溫 度X分鐘）之條件，結果在所製 象， -自财單晶體分出至少―個施體晶圓， •將該施體晶圓黏合在-載體晶圓上，及 10 1273644 -將該施體晶圓之厚度減薄，結果使厚度低於500奈米之矽層 與載體晶圓仍黏合在一起。 【實施方式】 藉助於一矽絕緣體晶圓可達成該目的，該矽絕緣體晶圓包括 一載體晶圓及一厚度低於500奈米之單晶矽層，該矽層整個體積 内普遍具有過多之晶隙矽原子類。 與既有技術教旨相反的是，本發明所用施體晶圓並非一個完 ❿美矽晶圓（如以上所述），而係一個晶隙矽原子顯然過多之矽晶 圓。最好，該施體晶圓（因此由其所製矽絕緣體晶圓之發覆蓋層） 至少在其部分區内具有過量之聚集晶隙矽原子類。該施體晶圓可 依照元件用途需求所具有之任意晶體取向，例如· <1〇〇>、 <110>、<1114<113> 〇 如眾所週知者，在以晶隙矽原子類為主要缺陷類型之發晶圓 内有大型位錯環形成而使該等晶圓不能用以製作電子元件類（文 •克勒、佐野；電化學學會報141(1外4) I398)。美國專利耶 5342*72S Β2亦曾述及兩種類型之聚集點缺陷類(空位類及晶隙 矽原子類）對元件類之功能具有不良影響。因預期該等缺陷同樣對 魏緣體晶_覆蓋層内具有不良影響，使用該等晶圓作為施體 晶圓以製造矽絕緣體晶圓類並非顯而易行，不具進步性。其實（如 以上所述）既有技術經常使用蠢晶塗覆發晶圓類、具有中性區之梦 晶圓類或完美矽晶圓類作為施體晶圓類。 達成本發明之諸研究工作曾顯示：聚集晶隙矽原子類僅對整 11 1273644 體矽（其中矽晶格内由聚集作用所引起之諸應力由大體積位錯環 之形成而予以補償）具有不良影響。若層之厚度低於5〇〇奈米（如 同本發明之情形），此種情形則不適用。直接位於表面下方之絕緣 體（電絕緣載體晶圓或電絕緣層，BOX)可限制該等位錯環類之生 長至低於500奈米之大小。 為製得一矽單晶體（該單晶體具有晶隙矽原子類作為整個體 積内之主要缺陷類型，且其中過多之聚集晶隙矽原子類最好主要 分饰在一部分區内）’在實施CZ方法期間必須符合下列條件·· V/G < (V/G)臨界 ⑵ 其中該等參數之定義與第（1)方程式者相同（杜恩堡、馮安孟，電 化學學會學報I43 (1996) 1648)。對製造完美單晶體而言，該條 件遠較第（1)方程式容易滿足。 隨後以傳統方式（例如：藉助於一環型或鋼絲鑛將該單晶體 分割成晶圓類。之後，對該等晶圓類施以許多機械及/或化學移除 步驟，舉例言之，該等步驟係選自一個族群，該族群包括：精研、 研磨、圓邊、蝕刻及拋光且係以適當之方式依序實施。 該製得之施體晶圓係以適當方式黏合在一載體晶圓上，俾於 該施體晶圓與該載體晶圓間產生一牢固之連接。在本發明方法之 最後一個步驟内，該施體晶圓之厚度係藉助於一傳統方法以適當 之方式予以減薄，俾該施體晶圓之所有剩餘部分係一厚度低於 500奈米且牢固黏合在該載體晶圓上之矽層。 12 1273644 舉例言之，厚度減薄工作可藉助於一適當習知減薄法（例 如：研磨、#刻、抛光或該等方法之組合）加以實施。但，最好， 在該施艘晶圓黏合在載體晶圓上之前，於該施體晶圓内製成一分 離層。在此情況下，黏合在載體晶圓之後，施體晶圓厚度減薄工 作之實施最好係沿分離層切開。該分離層係藉植入氫離子或氦離 子而製成。再者，亦可藉植入氬或矽離子以製造一吸氣層，之後 將氫擴散至吸氣層内並如此界定一分離層。沿分離層之切開可藉 # 熱處理或機械力作用或兩者之結合而達成。歐洲專利EP 533551 A1中曾述及製造分離層及沿該分離層切開之合適方法。 與既有技術之施體晶圓類（亦即蠢晶塗覆晶圓或完美發晶圓） 相較，具有晶隙矽原子類作為主要缺陷類型之施體晶圓類具有多 種不同優點。 因磊晶塗覆之加工步驟業經除去，與磊晶塗覆矽晶圓類相 較，本發明之施體晶圓類可以成本效益高的方式製得。再者，本 發明之施體晶圓類無蠢晶塗覆梦晶圓之典型結構性缺陷而且在與 載體晶圓黏合期間不會有問題。另一優點是，本發明之施體晶圓 再度使用更容易。該矽層經轉移至該載體晶圓之後，在該施體晶 圓可再度用作施體晶圓之前，必須施以再加工。該加工亦包含一 整平、表面材料移除處理，例如：拋光。若使用一磊晶塗覆矽晶 圓作為該施體晶圓，在此情況下通常會將該磊晶層之殘留物移 除。若再度用作一施體晶圓則需要重新施以繁複之磊晶塗覆。若 13 1273644 使用本發明之施體晶圓類則可省掉該塗覆工作。 與完美發晶®類或具有-巾舰之㈣圓相比，本發明施體 晶圓類（在偵測極限範圍内，約1χ1〇3/立方公分，·請參閱第5圖） 之特點是：全無有害之空位集塊類及氧化感應積層缺陷類。測定 晶體起因微粒之工作係藉助於SCI處理（視處理工作歷時長短而 定，該等處理甚至可摘檢出極小之缺陷）（格萊福、蘇偷、蘭伯特、 史穆爾克、艾勒特、馮安孟、華格納，電化學學會學報， I45 (I"8) 275)。在此情況下，該等SC1處理不僅可用以偵檢 空位集塊類而且可偵檢具有氧化物之缺陷，與晶體起因微粒（凹陷) 不同，依照SCI該等具有氧化物之缺陷呈凸起體狀（何萊、西川、 田中、梅野、淺山、諾瑪琪、凱利；電化學學會學報 PV98-1(1998)453)。氧化感應積層缺陷僅發生於空位_富有 區，不發生於晶隙矽原子多之區域（澤穆克、格爾拉赫、蘇萊納、 雷克布，晶體生長學報；第I39卷，第1至2期（1994) , 37)。 晶隙矽原子多之矽晶圓類亦具有不易產生氧沉澱作用保持 預定氧含量之優點（第1至3圖）。此種情形可遏制該施體晶圓内 氧沉澱物之形成[舉例言之，為加強黏合力，在該施體晶圓與該栽 體晶圓黏合後實施熱處理（"黏合退火"）期間會發生]。再者，使 用本發明之施體晶圓類可導致··表體微細缺陷（BMD)密度及氧沉 澱較具有空位多區及晶隙矽原子多區之完美矽晶圓更為徑向均 勻。氧沉澱物可導致表面附近產生缺陷（尤其在一再重複使用施體 14 1273644 晶圓之情況下，完全與大量移除材料有關）。該等缺陷（在矽絕緣 艘晶圓之發覆蓋層内）會損及製作在上面之元件功能。即使氧含量 相對地高，使用晶隙矽原子多之施體晶圓類可有效地遏制表體微 細缺陷類之形成。此種情形對製造該等晶圓更為有利，蓋因（舉例 言之）在拉晶期間可省去複雜之磁場裝置。因此（舉例言之）可使用 施體晶圓類，該等施體晶圓係由氧含量為3χ1〇ΐ7個/立方公分至 7X1017個/立方公分（但以5χ1〇ΐ7個/立方公分至7χ1〇17個/立方 么分較佳’尤以5x10個/立方公分至17個/立方公分更佳） 之施體晶圓類。該氧含量係依照美國材料試驗學會astm F121_83標準量測者。 在氧化作用期間晶隙矽原子多之發，其氧化物之生長速率低 於空位-富有之矽者。所以具有該兩種徑向區之完美矽晶圓類以非 均勻的方式實施氧化作用，該氧化物層生長得較為快速，因此在 空位-富有區達成之厚度較在晶隙矽原子多之區内為大。因該等本 發明施體晶圓類之整個體積内具有晶隙矽原子，所以該等晶圓之 氧化作用遠較完美珍晶圓類者更為均勻。因此，在氧化作用進行 期間，該發晶圓之整個面上達成一均勻之氧化物層。 尤其當氧化施體晶圓表面及隨後將該施體晶圓黏合在一載 體晶圓（例如：由矽組成者）上時，該特性具有一正面效果。在此 情況下，該矽氧化物層（B0X)代表該絕緣體。一個層厚儘可能均 勻之矽氧化物層乃所期望者。本發明可製造一矽絕緣體晶圓，其 15 1273644 中於該梦層與該載體之間置—々氧化物層，财氧錄層係：層 厚均勻度為1%者厚度為3奈米至3〇奈米或層厚均勻度為低於2% 者厚度為1奈米至低於3奈米。"層厚均勻度詞係指每個晶圓 最大及最小層厚之差相對於平均層厚。氧化作用之實施最好係在 至9〇crc溫度下及純氧環境或包括氧及水氣之混合物内，歷 時5至6〇分鐘。在此情況下，預期厚度係以適當選擇溫度、時間 及氧環境中水氣含量等重要參數而加以控制。 總之，缺陷密度（==引起聚集晶隙矽原子之缺陷密度，在本發 明施體晶圓内所測得者）係低於104個/立方公分，因此數量低於 典型空位缺陷密度或其他由氧氣植入分離（SIM0X)法所製S0I晶 圓之典型位錯岔度。對於晶隙發原子集塊之缺陷密度，文獻中所 列舉之值為1X103個/立方公分至8χ103個/立方公分（溫克勒、 佐野，電化學學會學報，ΐκυ94)；^98)或3·6χ1〇3個/立方 公分（史穆爾克、女琪爾堡、馮安孟、班德爾，Gadest (2001))。 若矽覆蓋層之厚度為100奈米，低於1〇4個/立方公分之缺陷密 度對應於低於0 · 1個/立方公分之面積-相關缺陷密度。本發明施 體晶圓之缺陷密度與一蠢晶層内或一依照"浮區u法（FZ法）所 製矽單晶體所製矽晶圓之缺陷密度不相上下（格萊福、蘇倫、蘭伯 特、史穆爾克、艾勒特、馮安孟、華格納；電化學學會學報 PV99-1(1999) 386)。尤其自磊晶塗覆矽晶圓類得知··其缺陷密 度對大型積體電路元件類之製造及使用均安全無虞。而且，本發 16 1273644 明之施體晶圓類可以大幅更高之產率製造，所以遠較完美發晶圓 類更經濟。製造一完美矽單晶體需精確符合方程式（1)，但對該晶 圓之整個長度及/或整個橫斷面而言，此種情形實不可能。所以， 完美發晶圓類僅可以較低之產率製得。相反地，製造本發明之施 體晶圓僅需滿足不等式（2)。如此可使更大規模之加工窗口及（因 此）穩定之CZ加工得以實現，提高預期產品之產率。 就所有方法而言，本發明之施體晶圓類（其中整個體積内出 現晶隙矽原子）可用以製造矽絕緣體晶圓類（其中係將一矽層自一 施體晶圓轉移至一載體晶圓）。 圖式簡要說明： 第1圖所示係直徑200公厘、具有一空位多區及一晶隙矽原 子多區之矽單晶體類諸縱斷面。 第2圖所示係通過一直徑2〇〇公厘、具有一空位多區及一晶 隙梦原子多&之發晶艘橫斷面（於表體微細缺陷測試之後）。 第3圖所示者係對空位-富有矽晶體類1及矽晶圓類3 (其中 晶隙矽原子多）實施表鱧微細缺陷測試之後初始氧含量〇與沉澱 氧含量DO間之關係。 第4圖所不係一矽晶圓（其整個體積内聚集晶隙矽原子均多） 上大小超過90奈米光散射中心之數目隨SCI溶液處理時段長短 之變化。 第5圖所示係矽晶圓類（其整個體積内聚集晶隙矽原子均多） 17 1273644 之缺陷密度DD與一磊晶塗覆矽晶圓之比較。 第6圖所示係每個矽絕緣體晶圓缺陷數目ND隨梦覆蓋層厚 度d之變化。 第7圖所示者係總是在一蟲晶塗覆砍晶圓及一聚集晶隙秒原 子多之矽晶圓上所實施閘極氧化物測試之結果。 第8圖所示係對空位-富有矽晶圓類及具有聚集晶隙矽原子 矽晶圓類上氧化物層厚度之統計評價。 鲁諸實施例： 實施例1 :

直徑200公厘之碎單晶體類係依照預定之V/G變化製造， 俾以預定方式沿軸向設定：自一完全空位-富有區域i(第1圖） 至一具有徑向分離諸區域（該等區域具有過多空位或晶隙矽原子） 之環晶圓2及至一僅出現晶隙梦原子之區域3之過渡作用。在晶 隙碎原子多之區域内所選擇之拉晶速率低於〇·4公厘/分鐘。以 此拉晶速率，所用拉晶方法及在此情況下結晶鋒面處之溫度梯度 可滿足V/G<(V/GU界=1·3Χ10_3平方公分/(絕對溫度〆分鐘）之 條件（杜恩堡及安孟，電化學學會學報143 (1996) 1648)。 該等晶體之諸縱斷面係施以兩步驟熱處理俾以預定之方气 (3小時在780°c溫度下，之後I6小時在以㈧它溫度下；曰立 表體微細缺陷測試）製造表體微細缺陷。為製造表體微細缺陷，隨 後將該等縱斷面施以光亮蝕刻（若材料移除量為200微米），之後 18 Ϊ273644 施以赛寇處理，歷時8分鐘。空位-富有區域之較高沉澱，環區域 内沉澱之徑向不均勻性及晶隙矽原子多之區域内表體微細缺陷類 之均勻低數目，在第1圖内之對比中可清晰地辨別出來。實施赛 虺蝕刻之後，晶隙矽原子多之區域内缺陷密度約為3χ1〇3個/立方 公分至4χ103個/立方公分。 在來自該等晶體中一個晶體不同位置之晶圓上，該等氧濃度 (〇i to隙氧）加以測定及該等平均表體微細缺陷密度係依照日立表 _ 體微細缺陷測試法（3小時/78〇°C+16小時/1〇〇(Γ(：)測定（表 1) 〇 表1 晶體值置 /公分 Oi/lXlO17/立方公分 表體微細缺陷密度/ Ιχίο8/立方公分 缺陷區域 8 5.67 —-——_一 1.52 -----~~ —2_ 〇 35 5.79 ~~—_ 1.10 62 5.53 ~~_ 1.〇1 —_ 3 ――—一

由晶體8公分位置所製梦晶圓係來自第工圖内標示編號2區 域之所謂環晶圓。來自.35及65公分位置切晶圓類其特徵為 晶隙矽原子多（第1圖，區域3)。雖然所有晶圓之氧含量〇相/ 來自區域3之晶圓類，其平均表體微細缺 19 !273644 為低作平均表體微細缺陷密度比較時，應納入考量的是：在 所研究之環晶圓巾’氧化感應積層缺陷環之位置係位於約二分之 一半徑處，俾晶隙矽原子多之外區（該區發生沉澱（凝結）之程度較 低）與空位-富有之内區（該區發生沉澱（凝結）之程度較高）面積 比約為3 : 1。 實施例2 : 依據表體微細缺陷測試（3小時/78〇。〇+16小時/1〇〇〇〇c) 一來自環區2之妙晶體（請參閱第丄圖）受到損傷並用一赛寇蝕刻 加以處理俾初步蝕刻該等表體微細缺陷。第2圖所示係自空位_ 虽有區域1至晶隙矽原子多之區域3之過渡期間沉澱作用之大幅 變化··區域3内之表體微細缺陷遠較區域1内者為低。 實施例3 依據表體微細缺陷測試（3小時/78〇°C+16小時/1000。〇 將來自區域1及3、具有不同氧含量〇之矽晶圓類（請參閱第工 圖）加以處理並檢查其沉澱。第3圖所示係該檢查之結果。晶隙氧 含量之dO變化係用作沉澱之量測標準。晶隙氧含量之d0減幅愈 大，相關矽晶圓類之沉澱及表體微細缺陷密度愈高。在晶隙氧濃 度極高之情況下’晶隙-富有晶圓類3内所達成之沉殿與氧含量極 低情況下’空位-富有晶圓類1者相若。圖示之S曲線說明來自區 域1矽晶圓之dO變化並於安孟、艾勒特、韓赛爾，電化學學會學 術論文集第93-15卷（1"3)36中予以更詳細之敘述。 20 1273644 實施例4 在 8S°C 溫度下，用 SCI 溶液（NH4〇H ·· H2〇2 ·· H2〇=s1 ··工： 5)將直徑200公厘之晶隙-富有矽晶圓類處理以不同長度之時 間。之後，用一表面檢查裝置（SP1_TBI ; DWO通道；局部化光 散射點（LLS)>9〇奈米）檢查該等晶圓類。結果，第4圖係示每個 矽晶圓缺陷數目N隨矽移除量之變化。點4係配置在一未經SC1 ✓谷液處理之發晶圓上。點5及6所示者係兩種發晶圓之缺陷密度， 在該等矽晶圓内，曾用該sci溶液分別自表面移除之材料為360 奈米及1000奈米。量測結果是·該發晶圓上缺陷之數目低，該 缺陷數目隨移除材料之厚度呈線性增加。由此所測得之缺陷密度 為7·5Χ103個/立方公分。 實施例5 在85°C溫度下，以實施例4内所用之SCI溶液處理直徑為 300公厘之晶隙-富有矽晶圓類，經移除之材料為720奈米。隨 後以類似於實施例4之方法檢查該等晶圓並測定其缺陷密度。該 結果經圖示為第5圖内之點8。所測得缺陷數目甚低，由其測定 之缺陷密度DD為7·8χ103個/立方公分。此值與實施例4内直徑 為200公厘之晶隙-畐有晶圓類（第5圖内點7)及文獻（史穆爾 克、格萊福，電化學學會學報Ρν"-ΐ(ΐ999) 386)所公開之缺 陷密度相若（就直徑為2〇〇公厘之轰晶塗覆矽晶圓而論（第5圖内 表 9)) 〇 21 1273644 實施例6 直徑200公厘及300公厘矽晶圓類經測定約為8χ103個/ 立方公分之缺陷密度（請參閱實施例4及S)可導致：製造矽絕緣 體晶圓類所用施體晶圓類具有〇·〇8個/平方公分之缺陷密度，該 等矽絕緣體晶圓類具有一厚度d為1〇〇奈米之梦覆蓋層（第6 圖）。若矽覆蓋層厚度為2〇奈米，該缺陷密度則低於〇·〇2個/ 平方公分，此值對應於：缺陷數目ND少於每個晶圓1〇個缺陷（若 晶圓直徑為200公厘（曲線10))及缺陷數目师少於每個晶圓15 個缺陷（若晶圓直徑為300公厘（曲線11))。 實施例7 將一晶隙_富有矽晶圓12(第7圖）及一磊晶塗覆矽晶圓 13(直徑約為200公厘）施以閘極氧化物測試。為達成此目的，在 表面上將該等晶圓加以氧化，製得一厚度為25奈米之氧化物層。 用接觸面為8平方公厘處之溫和逐步提升電荷密度Jxt實施量測 工作。該兩種類型晶圓均顯示一相當之崩潰及缺陷性狀。該兩種 類型之晶圓可測得低於0 · 1個/平方公分之極低缺陷密度。在第7 圖内，F代表在已知電荷密度下顯示一崩潰現象之電容器類比例。 實施例8 將直徑為2〇0公厘之晶隙-富有矽晶圓類I4及空位_富有梦 晶圓類I5 (第8圖）氧化至約為5〇太（=5奈米）之預定厚度。氧化 作用係在純氧附有I5%水氣含量之環境内、8〇〇。〇溫度下實施9 22 1273644 分鐘。所得氧化物厚度係藉助於一商購橢圓儀，每個晶圓49個量 測點及邊緣磨耗寬度2公厘之情況下測得。 在此情況下，晶隙-富有材料及空位-富有材料之表現不同。 用框圖及細線所作之統計評價顯示兩組材料所得氧化物厚度具有 顯著差異。因此，點缺陷類呈徑向不均勻之材料會產生徑向不同 之氧化物厚度。

23 1273644 【圖式簡單說明】 第1圖所示係直徑200公厘、具有一空位多區及一晶隙發原 子多區之矽單晶體類諸縱斷面。 第2圖所示係通過一直徑200公厘、具有一空位多區及一晶 隙發原子多區之梦晶體橫斷面（於表體微細缺陷測試之後）。 第3圖所示者係對空位_富有發晶體類1及梦晶圓類3 (其中 晶隙矽原子多）實施表體微細缺陷測試之後初始氧含量〇與沉殿 • 氧含量DO間之關係。 第4圖所示係一梦晶圓（其整個體積内聚集晶隙矽原子均多） 上大小超過9〇奈米光散射中心之數目隨SCI溶液處理時段長短 之變化。 第5圖所示係矽晶圓類（其整個體積内聚集晶隙矽原子均多） 之缺陷密度DD與一磊晶塗覆矽晶圓之比較。 第6圖所示係每個矽絕緣體晶圓缺陷數目ND隨發覆蓋層厚 • 度d之變化。 第7圖所示者係總是在一磊晶塗覆矽晶圓及一聚集晶隙梦原 子多之矽晶圓上所實施閘極氧化物測試之結果。 第8圖所示係對空位-富有矽晶圓類及具有聚集晶隙矽原子 矽晶圓類上氧化物層厚度之統計評價。 24

Claims (1)

1273644 煩3 ϋ节奶年VT月 趣超出原説_書 或W式所揭露之範圈 (\ ti 申請專利範圍 3修(象)正本: 1 · 一種魏緣體晶圓，其中包括：一載艘晶圓及一厚度低於5〇〇 奈米之單晶㈣，財層之整個體内具有過多之晶_原子。 2·如申請專利範圍第λ項之魏緣體晶圓，其中至少在該發層 之部分輯具有過多之聚集㈣子。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之魏緣體晶圓，其之 •為3_17個/立方公分至鳩立方公分。 4·如申明專利範圍第3項之發絕緣體晶目，其發層之氧含量為S Χ1017個/立方公分至7χ1〇17個/立方公分。 5·如申請專利_第4項之魏緣體晶Η，其發層之氧含量為5 Χ10個/立方公分至6χ1〇17個/立方公分。 6·如申睛專利範圍第丄或2項之發絕緣體晶圓，其中於該發層及 載體晶圓之間置—魏化物層，該魏化物層之層厚度均勻度低 鲁於1%者之厚度為3奈米至30奈米或層厚度均勻度低於2%者之厚度 為1奈米至低於3奈米。 7 ·種用以製造如申請專利範圍第1或2項矽絕緣體晶圓之方 法，該方法包括下列諸步驟： 藉左科拉斯基_拉晶法製造-料晶體，整個晶體橫斷面 之、、％日a鋒面處符合平方公分/(絕對溫 度X刀鐘）之條件’結果在所細單晶體内造成晶财原子過多現 象， 25 1273644 -自該料晶體分出至少―個施體晶圓， "將該施體晶圓黏合在一載體晶圓上，及 將該施體晶圓之厚度減薄，、结果厚度低於5〇〇奈米之發層與 載體晶圓仍黏合在一起。 8·如申請專利範圍第7項之方法，其中在施體晶圓黏合在載鱧 晶圓上之前’於施體晶圓㈣造—分離層，及在施體晶圓黏合在

載體晶圓之後，沿該分離層藉切割以減薄施體晶圓之厚度。 9.如申請專利範圍第8項之方法，其中分離層之製处括離子 之植入。 10·如中請專利範圍第8或9項之方法，其中沿分離層之切割作 用係藉熱處理或機械力作用或兩者之組合而完成。 L如中料概@第7或8項之方法，其中該表面經加以光滑 後’未與載體晶圓黏合之施體晶圓切割部分則再度用作一施體晶