專利名稱：：Soi晶片的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種根據(jù)貼合法來制造絕緣層上覆硅(SilicononInsulator;SOI)晶片的方法，特別是涉及一種具有吸雜(gettering)能力的SOI晶片的制造方法。
背景技術(shù)：
：近年來，高集積CMOS、IC、高耐壓器件等，已經(jīng)開始利用SOI晶片來進行制作。SOI晶片的具體結(jié)構(gòu)，在晶片的深度方向，成為三層結(jié)構(gòu)，是在作為有源層(成為表層的器件制作區(qū)域)使用的單晶硅層(以下稱為SOI層)之下，夾著氧化膜等的埋入絕緣層(以下也稱為Box層)，而在其下部，進一步具有單晶硅層(以下稱為支持基板)。此種結(jié)構(gòu)的SOI晶片，具有寄生電容小、耐放射性能力高等的特性。因此，可期待高速、低消耗電力動作、防止閉鎖(latchup)等的效果，用以作為高性能半導(dǎo)體器件用的基板而受到重視。作為此SOI晶片的制造方法，例如已知有以下的方法。也即，準備二片鏡面研磨后的單晶硅基板(成為SOI層的單晶硅晶片(接合晶片)、以及成為支持基板的單晶硅晶片(基體晶片))，于至少任一方的硅基板的表面上形成氧化膜。然后，將這些單晶硅晶片包夾氧化膜地貼合后，施行貼合熱處理來提高結(jié)合強度。之后，將接合晶片薄膜化而得到形成有絕緣層上覆硅(SilicononInsulator;SOI)層的SOI晶片。作為此薄膜化的方法，有將接合晶片施以磨削、研磨等至預(yù)定厚度為止的方法；或是以被稱為離子注入剝離法的方法(例如日本特許第3048201號公報)等，在貼合前，預(yù)先離子注入氫或氦而形成剝離層，然后以比貼合熱處理溫度低的溫度，實行剝離熱處理，利用此剝離層來將接合晶片剝離，之后進行上述的貼合熱處理。如上所述，SOI晶片從電氣特性的觀點來看，具有多數(shù)結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點，但從對于金屬雜質(zhì)污染的耐性的觀點來看，則有結(jié)構(gòu)上的缺點。也就是說，多數(shù)的情況，金屬雜質(zhì)的擴散速度，于硅氧化膜中較于硅中慢。因此，從SOI層表面受到污染時，由于金屬雜質(zhì)難以通過埋入氧化層(Box層)，而會積蓄于4薄的SOI層中。因此，與未具有SOI結(jié)構(gòu)的硅基板的情況相較，金屬污染的不良影響變得更大。因此，在SOI晶片中，具有捕獲金屬雜質(zhì)，將其從成為半導(dǎo)體器件的有源層的區(qū)域除去的能力(吸雜能力)，成為更重要的質(zhì)量之未具有SOI結(jié)構(gòu)的硅基板的情況時，一般使用的吸雜手段(氧析出物、添加高濃度硼、背面多晶硅膜等)，其任一種皆是在與有源層相反的支持基板偵'j，導(dǎo)入吸雜層。但是，即使在SOI晶片中，利用相同手法，于支持基板側(cè)導(dǎo)入吸雜層，因為金屬雜質(zhì)難以通過Box層，上述的吸雜層未充分發(fā)揮機能，而有僅以這些手段無法適用于SOI晶片的問題。為了解決這些問題，針對根據(jù)貼合法來制造SOI晶片的方法，先前曾提出幾種將吸雜區(qū)域?qū)隨OI層附近的方法。例如，在貼合前，對接合晶片的貼合面，離子注入磷或硅，導(dǎo)入應(yīng)變或缺陷，而在貼合后，作成位于SOI層與Box層之間的吸雜層(例如參照日本特開平6-163862號公報)。又，也提出一種方法，是將磷或硅以外的離子，例如硼、碳、氬、氪、氙，在貼合前，往接合晶片的貼合面離子注入的方法(參照日本特開平10-32209號公報)。但是，若使用根據(jù)這種方法制造出來的SOI晶片來進行器件制作，則會有漏泄電流異常發(fā)生、氧化膜耐壓惡化等的問題點。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明是有鑒于如此的問題而開發(fā)出來，其目的是提供一種SOI晶片的制造方法，可抑制漏泄電流的發(fā)生、氧化膜耐壓惡化等，并具有充分的吸雜能力。本發(fā)明是為了解決上述問題而開發(fā)出來，提供一種SOI晶片的制造方法，其特征為至少具備準備由單晶硅所構(gòu)成的基體晶片和接合晶片的工序；在上述基體晶片和上述接合晶片的至少其中一方的表面，形成絕緣膜的工序；從上述基體晶片或上述接合晶片的至少其中一方的表面，離子注入在硅中為非電活性的中性元素，形成離子注入損傷層的工序；以上述離子注入后的表面作為貼合面，隔著上述絕緣膜，貼合上述基體晶片和上述接合晶片的工序；以及使貼合后的上述接合晶片薄膜化的工序；其中，上述離子注入損傷層形成工序中的中性元素的離子注入，是將摻雜量設(shè)為1X1012atoms/cm2以上且未、滿1X1015atoms/cm2來進行。如此，對于具備從基體晶片或接合晶片的至少其中一方的表面，離子注入在硅中為非電活性的中性元素，形成離子注入損傷層的工序的形態(tài)的SOI晶片的制造方法，其中，中性元素的離子注入，若是將摻雜量設(shè)為IX1012atoms/cm2以上且未滿1X1015atoms/cm2來進行，則可制造出一種SOI晶片，在貼合熱處理時，可抑制由離子注入損傷層所發(fā)生的二次缺陷，并具有充分的吸雜能力。其結(jié)果，能夠作出一種可抑制漏泄電流的發(fā)生、氧化膜耐壓劣化等的SOI晶片。此情況，上述要進行離子注入的中性元素，優(yōu)選是設(shè)為氬、碳、氧、硅的至少一種。如此，要進行離子注入的中性元素，若是設(shè)為氬、碳、氧、硅的至少一種，便能夠以更低的摻雜量，有效地附加充分的吸雜能力。又，若是這種低摻雜量，能夠更加地抑制貼合熱處理時的二次缺陷的發(fā)生。進而，若是這些元素，由于不易對器件特性造成不良影響，所以是優(yōu)選的。此情況，作為上述中性元素，碳離子注入的情況，將摻雜量設(shè)為IX1013atoms/cm2以下；氧離子注入的情況，將摻雜量設(shè)為未滿lX1015atoms/cm2;氬離子注入或硅離子注入的情況，將摻雜量設(shè)為lX10"atoms/cm2以下，是優(yōu)選的。對應(yīng)要離子注入的各種元素的種類，若設(shè)為如此的摻雜量，則在貼合熱處理時，能夠更確實地抑制二次缺陷的發(fā)生。又，即使是這種摻雜量，也能夠附加充分的吸雜能力。又，優(yōu)選是將上述中性元素離子注入時的加速電壓，設(shè)為200keV以下。又，優(yōu)選是將上述離子注入損傷層的厚度，設(shè)為0.5pm以下。如此，若是將中性元素離子注入時的加速電壓設(shè)為200keV以下、或是將離子注入損傷層的厚度設(shè)為0.5pm以下，則由于離子注入損傷層的厚度非常薄，所以在貼合熱處理時，能夠更加地抑制由離子注入損傷層所發(fā)生的二次缺陷。又，即使是這種離子注入損傷層的厚度，也能夠附加充分的吸雜能力。又，優(yōu)選是將上述絕緣膜設(shè)為硅氧化膜、硅氮化膜、或是組合這些膜而成的膜。如此，若將絕緣膜設(shè)為硅氧化膜、硅氮化膜、或是組合這些膜而成的膜，便能夠容易地形成致密且高質(zhì)量的絕緣膜，而能夠作出絕緣特性、吸雜能力皆優(yōu)異的SOI晶片。又，上述接合晶片的薄膜化，能夠通過磨削上述接合晶片來進行。又，上述接合晶片的薄膜化，能夠預(yù)先在上述貼合工序之前，通過從上述接合晶片的表面，離子注入氫或氦來設(shè)置剝離用離子注入層，然后在上述接合晶片的薄膜化工序中，通過剝離熱處理，利用上述剝離用離子注入層將上述接合晶片剝離來進行。如此，接合晶片的薄膜化，不論是通過適合用于形成厚膜SOI層的磨削接合晶片的方法來進行的情況、或是通過適合用于形成薄膜SOI層的離子注入剝離法來進行的情況，皆能夠?qū)﹄x子注入損傷層附加充分的吸雜能力，在貼合熱處理時，能夠抑制由離子注入損^層所發(fā)生的二次缺陷。又，也可以至少具備在上述貼合工序之前，從上述要離子注入中性元素的表面，離子注入在硅中將成為施體的元素來形成n+層的工序。此情況，上述將成為施體的元素，能夠設(shè)為磷、砷、銻的至少一種。如此，若至少具備，在貼合工序之前，從要離子注入中性元素的表面，離子注入在硅中將成為施體的元素來形成n+層的工序，并例如將成為施體的元素，設(shè)為磷、砷、銻的至少一種，則能夠組合由n+層所產(chǎn)生的吸雜能力和由離子注入損傷層所產(chǎn)生的吸雜能力，而能夠作出更強力的吸雜部位。又，即使是這種情況，在貼合熱處理時，能夠抑制由離子注入損傷層所發(fā)生的二次缺陷。進而，這些情況，優(yōu)選是將中性元素的離子注入的摻雜量，設(shè)為5X1012atoms/cm2以上。如此，若是將中性元素的離子注入的摻雜量，設(shè)為5X1012atomS/Cm2以上，則能夠更確實地制造出具有充分的吸雜能力的SOI晶片。若根據(jù)本發(fā)明，能夠制造出一種SOI晶片，在貼合熱處理時，能夠抑制由離子注入損傷層所發(fā)生的二次缺陷，且離子注入損傷層具有充分的吸雜能力。而且，若使用如此地制造出來的SOI晶片來制作器件，由于此種器件對于重金屬污染的抗性強且缺陷少，所以能夠防止漏泄電流的異常發(fā)生、氧化膜耐壓的劣化等。圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的貼合法來制造SOI晶片的方法的概要流程圖。圖2是表示本發(fā)明的SOI晶片的剖面圖，(a)是已在接合晶片中形成離子注入損傷層的情況、(b)是已在基體晶片中形成離子注入損傷層的情況。圖3是在實施例14及比較例14中所得到的SOI晶片的離子注入損傷層附近的剖面透射電子顯微鏡圖像。圖4是表示在實施例14及比較例14中所得到的SOI晶片的吸雜能力的圖。圖5是表示在比較例5中所得到的SOI晶片的吸雜能力的圖。圖6是表示在實施例711、16及比較例17中所得到的SOI晶片的吸雜能力的圖。圖7是表示在實施例1215中所得到的SOI晶片的吸雜能力的圖。圖8是表示在實施例1720中所得到的SOI晶片的吸雜能力的圖。附圖標記的說明11:接合晶片12、52:離子注入損傷層13:絕緣膜14:基體晶片15:貼合面20:貼合晶片50:SOI晶片51:SOI層53:埋入氧化層(Box層)54:支持基板具體實施例方式以下，參照附圖更具體地說明本發(fā)明，但是本發(fā)明不限定于這些方式。圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的貼合法來制造SOI晶片的方法的一例的概要流程圖。適用本發(fā)明的貼合法來制造SOI晶片的方法的概要，是如以下所示。首先，在工序(a)中，準備成為半導(dǎo)體器件形成用的SOI層的單晶硅基板(接合晶片)11、以及成為支持基板的單晶硅基板(基體晶片)14。接著，在工序(b)中，在基體晶片14和接合晶片11的至少其中一方，形成絕緣膜13來作為埋入絕緣層(在此，于基體晶片14上形成絕緣膜13)。接著，在工序(c)中，從基體晶片14或接合晶片11的至少其中一方的表面，進行中性元素的離子注入，形成離子注入損傷層12(在此，于接合晶片11上形成離子注入損傷層12)。在離子注入之前，也可以在接合晶片ll的表面上形成屏蔽氧化膜(screenoxidefilm)。又，該屏蔽氧化膜可以在工序(d)之前加以除去，也可以不除去。本發(fā)明有規(guī)定此中性元素的離子注入的摻雜量，關(guān)于此點，在后面說明。接著，在工序(d)中，離子注入后，將已形成離子注入損傷層12側(cè)的表面作為貼合面，使基體晶片14和接合晶片11隔著絕緣膜13密著貼合。這樣，得到具有貼合面15的貼合晶片20。接著，在工序(e)中，進行用以提高貼合面15的結(jié)合強度的結(jié)合熱處理。例如，在氧化性或非活性(惰性)氣體氣氛中，以1000。C1200。C進行10分鐘6小時的熱處理，能夠使二片晶片牢固地結(jié)合。接著，在工序(f)中，使接合晶片11薄膜化至所希望的厚度為止，而在支持基板54上，形成包夾埋入氧化層(Box層53)的SOI層51，而得到具有離子注入損傷層52的SOI晶片50。并且，接合晶片的薄膜化，例如在形成較厚的SIO層時，可以采用一種比較適合用于此種情況的根據(jù)平面磨削及鏡面研磨的方法；而在形成較薄的SIO層時，可以采用一種比較適合用于此種情況的被稱為離子注入剝離法的方法，此方法是在貼合接合晶片和基體晶片的工序(d)之前，通過預(yù)先對接合晶片的貼合面注入氫離子或氦離子來形成剝離用離子注入層，在貼合后，利9用剝離用離子注入層將接合晶片剝離，由此來進行薄膜化。并且，利用離子注入剝離法來進行薄膜化的情況，是成為在室溫下貼合后，按照需要進行50(TC左右的低溫?zé)崽幚?，進行剝離后，進行用來提高結(jié)合強度的結(jié)合熱處理(e)這樣的工序順序。又，此時，通過對要進行貼合的晶片表面實行等離子體處理，使其活性化后再進行貼合，則不用進行上述50(TC左右的熱處理，也能夠采用根據(jù)機械應(yīng)力而利用上述離子注入層來進行剝離的方法。并且，此剝離用離子注入層的形成，可以在用來形成吸雜層(getteringlayer)的離子注入工序之前進行，也可以在之后進行。這樣，便可以得到具有離子注入損傷層52的SOI晶片50，但是在上述圖1的工序(c)中進行離子注入時，對接合晶片11注入離子的情況，如圖2(a)所示，在SOI層51與Box層53的界面區(qū)域，形成離子注入損傷層52。相反的，對基體晶片14注入離子的情況，如圖2(b)所示，在支持基板54與Box層53的界面區(qū)域，形成離子注入損傷層52。若通過此種工序，將離子注入單晶硅晶片中而導(dǎo)入離子注入損傷層，作成吸雜層來制造SOI晶片，則如前所述，會有漏泄電流異常發(fā)生、氧化膜耐壓惡化等的向題點。這種SOI晶片發(fā)生特性劣化的理由的具體原因，本發(fā)明人注意到在貼合熱處理后由離子注入損傷層所發(fā)生的二次缺陷。也就是說，以往，以吸雜(gettering)為目的，為了將離子注入損傷層導(dǎo)入SOI晶片中的離子注入的摻雜量，認為需要1X1015atoms/cm2以上。若是此種摻雜量，確實可以附加SOI晶片強力的吸雜能力，但是，另一方面，在貼合熱處理時，會伴隨著大量發(fā)生二次缺陷，而會使SOI晶片的特性惡化。又，若摻雜量提高一位數(shù)，則離子注入所花費的時間大約成為10倍。若摻雜量是如以往般的lX10"atoms/cn^以上，則需要長時間地進行離子注入，生產(chǎn)性變低且成本變高?；谶@些情況，本發(fā)明人更進一步地研究，針對根據(jù)貼合法來制造SOI晶片的方法，發(fā)現(xiàn)以吸雜為目的，為了形成離子注入損傷層而注入離子時，對于離子注入在硅中為非電活性的中性元素(以下簡稱為中性元素)的情況，即使其摻雜量比以往低，也能夠充分地將金屬雜質(zhì)吸雜(吸除)。而且，使各種條件優(yōu)化而完成本發(fā)明。具體而言，對于圖1所示的SOI晶片的制造方法，在圖l(C)的離子注入工序中，要進行離子注入的中性元素的摻雜量比以往少，且只要是在ix1012atoms/cm2以上且未滿1X1015atoms/cm2的范圍內(nèi)，便可得到充分的吸雜能力，且在貼合熱處理時，能夠抑制由離子注入損傷層所發(fā)生的二次缺陷。又，由于以本發(fā)明這種低摻雜量便能夠得到充分的吸雜能力，所以不需要以往般的長時間的離子注入，生產(chǎn)性變高且能夠降低成本。又，在貼合熱處理時，為了抑制由離子注入損傷層所發(fā)生的二次缺陷，中性元素的摻雜量，更優(yōu)選是設(shè)為lX10"atoms/ci^以下，特優(yōu)選是設(shè)為1Xl(^atoms/cm2以下。并且，具有本發(fā)明效果的摻雜量的下限也就是lX10^atoms/cm2，是通過一般的離子注入裝置可以穩(wěn)定地控制離子注入的摻雜量的下限值。此情況，為了更確實地對SOI晶片附加吸雜能力，中性元素的摻雜量優(yōu)選是設(shè)為5X1012atoms/cm2以上。又，發(fā)現(xiàn)為了抑制二次缺陷的發(fā)生，慘雜量的上限是根據(jù)要注入的元素的種類而不同。作為要進行離子注入的中性元素，氬、碳、氧、硅的各種離子是適合的。特別是，將氬離子注入硅中而導(dǎo)入離子注入損傷層的情況，由于能夠作成具有強力的吸雜能力的吸雜部位(getteringsite)，所以是優(yōu)選的。此情況，為了更確實地抑制貼合熱處理時的二次缺陷的發(fā)生，碳離子注入的情況，將慘雜量設(shè)為lX10"atoms/cr^以下；氧離子注入的情況，將摻雜量設(shè)為未滿lX10"atoms/cm氬離子注入或硅離子注入的情況，優(yōu)選是將摻雜量設(shè)為1X1014atoms/cm2以下。又，在這種中性元素的離子注入工序中，若將離子注入裝置的加速電壓設(shè)為200keV以下，在貼合熱處理時，由于能夠更確實地抑制由離子注入損傷層所發(fā)生的二次缺陷，所以是優(yōu)選的。又，即使是這種加速電壓也可以對SOI晶片附加充分的吸雜效果。并且，此中性元素的離子注入時的加速電壓的下限，雖然沒有明確地規(guī)定，但是由于需要將離子注入單晶硅晶片中，所以根據(jù)要注入的元素，例如能夠設(shè)為10keV。又，優(yōu)選是調(diào)整本發(fā)明的離子注入裝置的加速電壓，使離子注入損傷層的厚度為0.5um以下。若設(shè)成這種離子注入損傷層的厚度，雖然也會根據(jù)要注入的中性元素而不同，但是通過將離子注入裝置的加速電壓設(shè)為200keV以下，便能夠大致達成此厚度目標。若是這種離子注入損傷層的厚度，利用通常的剖面透射電子顯微鏡(TEM)觀察，雖然幾乎無法觀察到離子注入損傷層，但是在制造SOI晶片的情況，能夠附加充分的吸雜能力。而且，若是這種離子注入損傷層的厚度，在貼合熱處理時，能夠更確實地抑制由離子注入損傷層所發(fā)生的二次缺陷。并且，此種離子注入損傷層的厚度的下限沒有特別限定，是根據(jù)離子注入裝置的加速電壓的下限來決定。另外，在本發(fā)明中，離子注入損傷層是被形成在接合晶片和基體晶片的貼合面附近。也就是說，如前所述，如圖2所示，在對接合晶片的表面注入離子的情況，是在SOI層與Box層的界面區(qū)域，形成離子注入損傷層；而在對基體晶片的表面注入離子的情況，是在支持基板與Box層的界面區(qū)域，形成離子注入損傷層。此時，由于兩種情況的貼合面的結(jié)合狀態(tài)沒有差異，所以兩種情況的離子注入損傷層的吸雜能力當然是相同的。但是，由于金屬雜質(zhì)的硅中的擴散速度與硅氧化物中的擴散速度不同，金屬雜質(zhì)不易通過Box層。因此，為了要吸雜(除去)附著在將成為器件制作區(qū)域的SOI層表面的金屬污染，可以說，吸雜層優(yōu)選是形成在SOI層與Box層的界面區(qū)域。也就是說，更優(yōu)選是先對接合晶片的表面離子注入中性元素而形成離子注入損傷層，然后進行貼合。然而，即使是在基體晶片的表面形成離子注入損傷層，而在支持基板與Box層的界面區(qū)域形成吸雜層的情況，相較于將吸雜層導(dǎo)入SOI晶片的背面的以往的方法的情況，可以得到更有效果的吸雜部位。又，可以得到其Box層的厚度逐年變薄的SOI晶片。Box層的厚度若變薄至100nm以下，則即使是形成在支持基板與Box層的界面區(qū)域的離子注入損傷層，對于SOI層中的金屬污染的吸雜，也是更有效的。又，本發(fā)明的SOI晶片的制造方法，成為Box層的絕緣層即使是硅氧化膜或硅氮化膜等，也能夠沒有問題地加以應(yīng)用。若是硅氧化膜的情況，由于只要將接合晶片或基體晶片熱氧化，便能夠簡單地作成致密且高質(zhì)量的硅氧化膜，所以是優(yōu)選的，但是并不限定于此種方法，例如可通過CVD法來沉積12硅氧化膜。又，即使是形成硅氮化膜、硅氧氮化膜或其他種絕緣膜的情況，也能夠分別采用通常的方法來加以形成。又，也可以組合硅氮化膜與硅氧化膜。又，本發(fā)明的SOI晶片的制造方法，進而也可以將n+層導(dǎo)入要形成本發(fā)明的離子注入損傷層的層的附近。此n+層，從器件結(jié)構(gòu)方面來看，有被認為是必要的情況，同時由于也兼具吸雜能力，所以與中性元素的離子注入損傷層所產(chǎn)生的吸雜能力合并，將成為更強力的吸雜部位。具體而言，至少導(dǎo)入在貼合工序之前，通過從與要離子注入中性元素的表面相同的面，離子注入在硅中將成為施體(donor)的元素也就是磷、砷、銻等來形成n+層的工序，便能夠?qū)氪朔Nn+層。又，如此地，即使是除了離子注入損傷層以外，也導(dǎo)入n+層的情況，若是依照本發(fā)明的摻雜量，并通過中性元素的離子注入所形成的離子注入損傷層，在貼合熱處理時，由于能夠抑制從離子注入損傷層所發(fā)生的二次缺陷，所以能夠防止發(fā)生漏泄電流或是氧化膜耐壓的惡化。實施例以下，顯示本發(fā)明的實施例來更具體地說明本發(fā)明，但是本發(fā)明不限定于這些實施例。實施例1依照圖1所示的工序，如下述般，制造出導(dǎo)入離子注入損傷層的SOI晶片。首先，準備二片直徑200mm、面方位{100}的鏡面研磨后的N型單晶硅晶片(工序(a))。在基體晶片14的表面，通過熱氧化形成將成為Box層的膜厚約1Um的硅氧化膜13(工序(b))。接著，以加速電壓100keV、摻雜量lX10"atoms/cn^的條件，對接合晶片11的表面，進行氬離子注入(工序(c))。接著，以對接合晶片11進行氬離子注入的面作為貼合面，使接合晶片11和基體晶片14以包夾硅絕緣膜13的方式密著貼合(工序(d))。接著，利用以下的條件進行用來提高結(jié)合強度的結(jié)合熱處理(工序(e))。也就是說，將已經(jīng)貼合的晶片投入設(shè)定為80(TC的熱處理爐內(nèi)，以1(TC/分鐘的升溫速度升溫至最高溫度115(TC為止，保持2小時后，降溫至80(TC為止，然后將晶片移至熱處理爐外。之后，將貼合晶片20的接合晶片11側(cè)，通過平面磨削及鏡面研磨，薄膜化至成為約12um的厚度為止，得到SOI晶片50(工序(f))。將如此地制作出來的SOI晶片，往厚度方向切斷，研磨該切斷面后，進行剖面透射電子顯微鏡(TEM)觀察。又，如此地制作出來的SOI晶片的吸雜能力，是如下地進行評價。首先，于SOI層表面，以約1X10"atoms/cm2的濃度涂布鎳(Ni)，通過以1000。C進行一小時的熱處理，使其擴散至內(nèi)部。接著，階段地蝕刻表面氧化膜、SOI層、Box層、支持基板表層(從Box層側(cè)的表面算起，約蝕刻2um)，以感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)譜法(InductivelyCoupledPlasmaMassSpectrometry;ICP-MS)測定該溶液中的鎳濃度，由此，來測定鎳濃度的深度方向的分布。表面氧化膜與Box層是根據(jù)氫氟酸(HF)溶液，分別以一階段來測定；SOI層是根據(jù)混酸溶液，從SOI層表面開始，以約2iim的步階，分割為六階段來測定；支持基板表層，則是根據(jù)混酸溶液，以一階段來測定。實施例2、3、4除了將要進行離子注入的中性元素，設(shè)為碳(實施例2)、氧(實施例3)、硅(實施例4)，并將SOI層薄膜化至約14um的厚度為止以外，通過與實施例1同樣的方法，制造出SOI晶片。之后，通過與實施例1同樣的手段，進行SOI晶片的剖面透射電子顯微鏡觀察，并進行吸雜能力的評價。但是，關(guān)于SOI層，是將其分割為7階段來進行鎳濃度的測定。比較例1、2、3、4除了將摻雜量設(shè)為1X10"atoms/cm2，進行氬(比較例1)、碳(比較例2)、氧(比較例3)、硅(比較例4)離子注入，并將SOI層薄膜化至約14ym的厚度為止以外，通過與實施例1同樣的方法，制造出SOI晶片。之后，通過與實施例l同樣的方法，進行SOI晶片的剖面透射電子顯微鏡觀察，并進行吸雜能力的評價。但是，關(guān)于SOI層，是將其分割為7階段來進行鎳濃度的測定。將實施例14、比較例14的SOI晶片的剖面透射電子顯微鏡圖像，表示于圖3。而且，虛線是指BOX層與包含離子注入損傷層的SOI層的界面，斷續(xù)線是指距離Box層與SOI層的界面0.2um。又，將實施例14、比較例l4的SOI晶片的吸雜能力評價結(jié)果，表示于圖4。而且，橫軸的"Si02"、"SOI-l6(7)"、"BOX"、"BSF"、"SUM"，分別表示"表面氧化膜"、"從表面依序分割測定的SOI層"、"Box層"、"支持基板"、"合計"。又，通過實施例14、比較例14的剖面透射電子顯微鏡觀察所測得的存在于lumXlpm中的缺陷數(shù)量，整理于表1中。表l(atoms/cm2)ArcoSi1X101200001X101300001X10140>10001X1015>100>畫0>101X1016XXXX任一種中性元素，當摻雜量為lX10toms/cn^的情況，幾乎沒有形成可以利用透射電子顯微鏡(TEM)圖像觀察到的缺陷。又，若將SOI層的從Box層算起的距離為02um的層(氬的情況是SOI-6、其他元素的情況則是SOI-7)作為吸雜層，鎳會被捕捉在此吸雜層中，具有充分的吸雜能力。另一方面，當摻雜量為lX1015atoms/Cm2的情況，與摻雜量為IX10"atoms/cm2的情況比較，其吸雜能力雖然稍微更強，但是在界面開始形成缺陷，被認為會對SOI層的特性造成不良影響。另外，表1中，">10"是表示數(shù)十個程度、">100"是表示數(shù)百個程度。又，如前述，若摻雜量為1X1015atoms/cm2以上，則需要長時間的離子注入，生產(chǎn)性變低且成本變高。比較例5除了對接合晶片11進行離子注入來形成離子注入損傷層以外，通過與實施例1同樣的方法，制造出SOI晶片，并進行吸雜能力的評價。其結(jié)果，如圖5所示，鎳以高濃度分布于SOI層表面?zhèn)龋s能力顯著地降低。15實施例5、6、比較例6進而，除了將摻雜量設(shè)為1X10"atoms/cm2(實施例5)、lX1013atoms/cm、實施例6)、1X10toms/cm、比較例6)，進行氬、碳、氧、硅的各元素的離子注入以外，通過與實施例1同樣的方法，制造出SOI晶片。之后，通過與實施例l同樣的手段，進行SOI晶片的剖面透射電子顯微鏡觀察，將結(jié)果合并表示于表l中。任一種中性元素的情況，當摻雜量為lX1012atoms/cm2、lX1013atoms/cn^的情況，完全沒有觀察到缺陷。另一方面，當摻雜量為lX10toms/cr^的情況，任一種中性元素的情況，由于其缺陷數(shù)量過多而無法進行測定(在表l中，以"X"表示)。實施例716、比較例7準備二片直徑200mm、面方位{100}的鏡面研磨后的N型單晶硅晶片。在基體晶片的表面，通過熱氧化形成將成為Box層的膜厚約1.3um的硅氧化膜。接著，以表2所示的條件，對接合晶片的表面，進行氬離子注入。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>接著，通過與實施例1同樣的手段，進行貼合、結(jié)合熱處理后，通過平面磨削及鏡面研磨，將接合晶片側(cè)，薄膜化至成為約14um的厚度為止，得到SOI晶片。通過與實施例1同樣的方法，評價如此地制作出來的SOI晶片的吸雜能力。首先，于SOI層表面，以約5X10"atoms/cn^的濃度涂布鎳(NO，通過以100(TC進行一小時的熱處理，使其擴散至內(nèi)部。接著，階段地蝕刻表面氧化膜、SOI層、Box層、支持基板表層，以感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)測定該溶液中的鎳濃度，由此，來測定鎳濃度的深度方向分布。表面氧化膜與Box層是根據(jù)氫氟酸(HF)溶液，分別以一階段來測定；SOI層是根據(jù)混酸溶液，從SOI層表面開始，以約2um的步階，分割為七階段來測定；支持基板表層，則是根據(jù)混酸溶液，以一階段來測定。又，通過剖面透射電子顯微鏡觀察，觀察到SOI層與Box層的界面附近的缺陷。將實施例711、16、比較例7的吸雜能力表示于圖6中。縱軸是表示SOI層的從Box層算起的距離為02pm的層(吸雜層)的鎳濃度。當摻雜量為5X10"atoms/cn^以上的情況(實施例711、比較例7)，涂布在表面上的幾乎全部的鎳會被吸雜(吸除)。但是，在比較例7中，通過剖面透射電子顯微鏡觀察，與圖3同樣地在吸雜層觀察到許多缺陷。而且，在實施例11中，雖然也有觀察到缺陷，但是其密度沒有像比較例7那樣高，可顯著地抑制二次缺陷的發(fā)生。當摻雜量為1X1012atomS/cm2的情況(實施例16)，幾乎沒有形成缺陷，其吸雜層的鎳濃度也成為10"atoms/cn^程度的穩(wěn)定值。但是，其吸雜能力比實施例711低，為了作成具有更確實充分的吸雜能力的SOI晶片，得知將摻雜量設(shè)為5X1012atomS/cm2以上是優(yōu)選的。將實施例1215的吸雜能力表示于圖7中。任一種加速電壓的情況，都具有充分的吸雜能力。實施例1720準備二片直徑200mm、面方位{100)的鏡面研磨后的P型單晶硅晶片。在接合晶片的表面，通過熱氧化形成膜厚約75nm的硅氧化膜，并在基體晶片的表面，通過熱氧化，形成膜厚約225nm的硅氧化膜。接著，使離子注入剝離用的氫，對接合晶片的表面進行離子注入。繼續(xù)，以加速電壓40keV(實施例17)、60keV(實施例18)、80keV(實施例19)、100keV(實施例20)的條件，進行氬離子注入。此時，摻雜量設(shè)為1X10"atoms/cm。接著，通過與一般的離子注入剝離法同樣的順序，經(jīng)過貼合、剝離熱處理、結(jié)合熱處理、SOI層調(diào)整氧化、除去氧化膜等的工序，得到膜厚約0.3pm的SOI晶片。進而，通過磊晶成長，在SOI晶片的表面，沉積膜厚約2.7(im的硅層，使SOI層的膜厚約為3pm。通過與實施例1同樣的方法，評價如此地制作出來的SOI晶片的吸雜能力。首先，于SOI層表面，以約5X10"atoms/cn^的濃度涂布鎳(Ni)，通過以100(TC進行一小時的熱處理，使其擴散至內(nèi)部。接著，階段地蝕刻表面氧化膜、SOI層、Box層、支持基板表層，以感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)測定該溶液中的鎳濃度，由此，得到鎳濃度的深度方向分布。表面氧化膜與Box層是根據(jù)氫氟酸(HF)溶液，分別以一階段來測定；SOI層是根據(jù)混酸溶液，從SOI層表面開始，以約0.6,的步階，分割為五階段來測定；支持基板表層，則是根據(jù)混酸溶液，以一階段來測定。將實施例1720的吸雜能力表示于圖8中?？v軸是表示SOI層的從Box層算起的距離為00.6pm的層(吸雜層)的鎳濃度。與實施例1215的情況相同，任一種加速電壓的情況，都具有充分的吸雜能力。而且，本發(fā)明不限定于上述實施方式。上述實施方式僅為例示。凡是與本發(fā)明的權(quán)利要求書中記載的技術(shù)思想，實質(zhì)上具有相同的構(gòu)成，產(chǎn)生相同的效果者，不論為如何的方式，皆應(yīng)包含于本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種SOI晶片的制造方法，其特征為至少具備準備由單晶硅所構(gòu)成的基體晶片和接合晶片的工序；在上述基體晶片和上述接合晶片的至少其中一方的表面，形成絕緣膜的工序；從上述基體晶片或上述接合晶片的至少其中一方的表面，離子注入在硅中為非電活性的中性元素，形成離子注入損傷層的工序；以上述離子注入后的表面作為貼合面，隔著上述絕緣膜，貼合上述基體晶片和上述接合晶片的工序；以及使貼合后的上述接合晶片薄膜化的工序；其中，上述離子注入損傷層形成工序中的中性元素的離子注入，是將摻雜量設(shè)為1×1012atoms/cm2以上且未滿1×1015atoms/cm2來進行。2.如權(quán)利要求1所述的SOI晶片的制造方法，其中，上述要進行離子注入的中性元素，為氬、碳、氧、硅中的至少一種。3.如權(quán)利要求2所述的SOI晶片的制造方法，其中，作為上述中性元素，將碳進行離子注入時，其摻雜量設(shè)為lX10toms/cn^以下；將氧進行離子注入時，其摻雜量設(shè)為不足lX10"atoms/cm、將氬或硅進行離子注入時，其摻雜量設(shè)為1X1014atoms/cm2以下。4.如權(quán)利要求13中任一項所述的SOI晶片的制造方法，其中，將上述中性元素離子注入時的加速電壓，設(shè)為200keV以下。5.如權(quán)利要求14中任一項所述的SOI晶片的制造方法，其中，將上述離子注入損傷層的厚度，設(shè)為0.5um以下。6.如權(quán)利要求15中任一項所述的SOI晶片的制造方法，其中，將上述絕緣膜設(shè)為硅氧化膜、硅氮化膜、或是組合這些膜而成的膜。7.如權(quán)利要求16中任一項所述的SOI晶片的制造方法，其中，上述接合晶片的薄膜化，是通過磨削上述接合晶片來進行。8.如權(quán)利要求16中任一項所述的SOI晶片的制造方法，其中，上述接合晶片的薄膜化，是預(yù)先在上述貼合工序之前，通過從上述接合晶片的表面，離子注入氫或氦來設(shè)置剝離用離子注入層，然后在上述接合晶片的薄膜化工序中，通過剝離熱處理，利用上述剝離用離子注入層，將上述接合晶片剝離來進行。9.如權(quán)利要求18中任一項所述的SOI晶片的制造方法，其中，至少具備在上述貼合工序之前，從上述離子注入中性元素的表面，離子注入在硅中將成為施體的元素來形成n+層的工序。10.如權(quán)利要求9所述的SOI晶片的制造方法，其中，上述將成為施體的元素，為磷、砷、銻中的至少一種。11.如權(quán)利要求110中任一項所述的SOI晶片的制造方法，其中，將上述中性元素的離子注入的摻雜量，設(shè)為5X10"atoms/cii^以上。全文摘要本發(fā)明是一種SOI晶片的制造方法，其至少具備從基體晶片或接合晶片的任一方的表面，離子注入在硅中為非電活性的中性元素而形成離子注入損傷層的工序，上述離子注入損傷層形成工序中的中性元素的離子注入，是將摻雜量設(shè)為1×10¹²atoms/cm²以上而未滿1×10¹⁵atoms/cm²來進行。由此，提供一種SOI晶片的制造方法，可抑制漏泄電流的發(fā)生、氧化膜耐壓惡化等，并具有充分的吸雜能力。文檔編號H01L27/12GK101427347SQ20078001447公開日2009年5月6日申請日期2007年4月23日優(yōu)先權(quán)日2006年4月24日發(fā)明者吉田和彥,松峰昌男,竹野博申請人:信越半導(dǎo)體股份有限公司