42] 圖3是表示試驗(yàn)例6的藍(lán)寶石基板外周部中的娃活性層的剝離、鼓起狀態(tài)的外觀 圖。
[0043] 圖4是表示在藍(lán)寶石基板外周部不具有島狀的娃部的例子的外觀圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044] W下對本發(fā)明設(shè)及的混合基板的制造方法的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0045] 本發(fā)明設(shè)及的混合基板的制造方法,如圖1中所示,WSOI基板的準(zhǔn)備工序(工序 1)、支持基板的準(zhǔn)備工序(工序2)、SOI基板和/或支持基板的表面活性化處理工序(工序 3)、S0I基板與支持基板的貼合工序(工序4)、結(jié)合熱處理工序(工序5)、娃基板的研削薄 化工序(工序6)、薄化娃基板除去工序(工序7)、第1娃氧化膜除去工序(工序8)的順序 進(jìn)行處理。
[0046] (工序1 :SOI基板的準(zhǔn)備工序)
[0047] 準(zhǔn)備在娃基板1上將第1娃氧化膜2和娃活性層3依次層疊的產(chǎn)物作為SOI基板。 此時,優(yōu)選在該娃基板1面外周部(外緣部)形成不具有上述娃活性層3的臺階部。
[0048] 在此,作為娃基板1,并無特別限定,可列舉例如將采用Czoc虹alski(C幻法培育 成的單晶切成片而得到的娃基板、例如直徑為100~300mm、導(dǎo)電型為P型或N型、電阻率 為IOQ-cm左右的娃基板。此外,對于娃基板1的厚度,從處理性和后述的研削薄化處理 所需的時間的兼顧出發(fā),優(yōu)選450~775ym,更優(yōu)選500~600ym。 陽0例在此,表示數(shù)值范圍的"XXX~YYY"的記載包含其上限下限。例如/'100~300mm" 意味著"100mmW上300mmW下"。
[0050] 第1娃氧化膜2是稱為所謂Box層的二氧化娃(Si〇2)絕緣膜,成為最終工序中的 蝕刻阻止層。該第1娃氧化膜2的厚度,能夠由通過蝕刻除去的Si厚度(薄化娃基板的厚 度)和使用的蝕刻液的Si與Si〇2的選擇蝕刻比求出,具體地,由選擇蝕刻比計算,而且包含 對于面內(nèi)的厚度不均、蝕刻不均的余裕而設(shè)定。例如,如果通過蝕刻除去的Si厚度為80ym 左右,第1娃氧化膜2的膜厚優(yōu)選300nmW上,300~500nm是優(yōu)選的范圍。
[0051] 娃活性層3優(yōu)選不存在空穴型缺陷(為不含COP(化ystal化ginatedParticle, 晶體起源的粒子)缺陷),不會因熱氧化而發(fā)生氧化誘導(dǎo)層疊缺陷(〇SF(Oxidation in化cedStackingFault)缺陷)。娃活性層3為包含單晶娃的薄膜,最終在支持基板上成 為SOI層(半導(dǎo)體層)。
[0052] 娃活性層3的膜厚優(yōu)選例如100~500nm,更優(yōu)選100~300nm。
[0053] 運(yùn)樣的SOI基板優(yōu)選采用離子注入剝離法制作,運(yùn)種情況下,在剝離后的娃薄膜 表層中,采用濕式蝕刻或干式蝕刻將由于離子注入受到損傷而產(chǎn)生了結(jié)晶缺陷的層除去。 具體地,將形成了第1娃氧化膜2的娃基板1與進(jìn)行離子注入而在規(guī)定深度的部位形成了 離子注入?yún)^(qū)域的另一娃基板貼合后,在該離子注入?yún)^(qū)域使另一娃基板剝離,制成上述SOI 基板。
[0054] 再有,優(yōu)選使娃基板1的滾邊(edgeroll-off)(娃基板制造時的晶片CMP工序中 的研磨塌邊)的區(qū)域?yàn)榕_階部,上述離子注入剝離法中,將形成了第1娃氧化膜2的娃基板 1與形成了離子注入?yún)^(qū)域的另一娃基板貼合時,由于在該臺階部兩者沒有接觸,在娃基板1 的該區(qū)域沒有將娃薄膜(成為娃活性層3的薄膜)轉(zhuǎn)印(即,不具有娃活性層3)。此外, 對于臺階部,調(diào)整娃基板I的滾邊,從娃基板的端部(外緣)在優(yōu)選地寬I~3mm、更優(yōu)選 地2~3mm的區(qū)域形成為宜。由此,在貼合的階段,在SOI基板的臺階部(即,貼合基板的 外周部寬1~3mm的區(qū)域)SOI基板與支持基板沒有接觸,并且成為娃活性層3不存在的區(qū) 域,因此在后述的將娃基板研削薄化的階段能夠進(jìn)一步防止娃活性層3局部地剝離。再有, 如果臺階部的寬度不到1mm,即使將SOI基板與支持基板貼合、實(shí)施了結(jié)合熱處理,由于在 將娃基板研削薄化的階段對外周部施加局部的應(yīng)力,因此有可能娃活性層一部分剝離。此 夕F,如果臺階部的寬度超過3mm,由于娃活性層的面積變小,因此不優(yōu)選。
[0055] 再有,沒有設(shè)置臺階部的情形下,對于貼合對象的支持基板,如果將與SOI基板貼 合的面的外周部至少只W上述臺階部的寬度變薄W使其比中央部凹陷(成為外周松懈的 狀態(tài)),則能夠防止外周部的接合,能夠避免局部地接合的部分處的問題。所謂該問題,是研 削時在外周的接合的部分和沒有接合的部分產(chǎn)生研削不均,在其邊界施W磨石而使外周部 的Si基板破損,如果其發(fā)生,由于剝離的Si片而損傷表面。
[0056] 在SOI基板設(shè)置了臺階部的情形下,也獲得同樣的效果。
[0057] 接下來,在準(zhǔn)備的SOI基板的娃活性層3表面形成第2娃氧化膜4 (圖1 (a))。對 于第2娃氧化膜4,可W使娃活性層3熱氧化而形成。第2娃氧化膜4用于使SOI基板與支 持基板牢固地接合,其膜厚優(yōu)選50~300nm。膜厚不到50nm的情形下,在接合界面封入的 水分不能擴(kuò)散,在熱處理中凝聚,成為水膨脹的狀況,超過300nm的情形下,需要使氧化前 的娃活性層3變厚,或者氧化處理時間延長,有可能對生產(chǎn)率、成本產(chǎn)生影響。
[0058] (工序2 :支持基板的準(zhǔn)備工序)
[0059] 支持基板是成為混合基板的處置基板的絕緣性的透明基板,優(yōu)選包含例如石英玻 璃、棚娃酸玻璃或藍(lán)寶石。運(yùn)種情況下,支持基板與SOI基板熱膨脹率不同。在此,準(zhǔn)備藍(lán) 寶石基板5(圖Ub))作為例子。
[0060] 支持基板(藍(lán)寶石基板5),從與SOI基板貼合的關(guān)系出發(fā),優(yōu)選該SOI基板的外形 尺寸相同,在SOI基板(娃基板1)帶有取向平面(OF)、缺口的情況下,可W在支持基板也帶 有相同的取向平面、缺口。
[0061] 再有,上述SOI基板與支持基板的貼合前,例如,對于藍(lán)寶石基板5,進(jìn)行還原性氣 氛中的熱處理為宜。如果預(yù)先在還原性氣氛中對藍(lán)寶石基板5熱處理后與SOI基板貼合, 則能夠進(jìn)一步減少娃活性層3中的缺陷數(shù),能夠在不必洗凈的情況下將藍(lán)寶石基板5的金 屬雜質(zhì)除去,成為能夠投入半導(dǎo)體生產(chǎn)線的水平。
[0062] 作為此時的還原性氣氛,可列舉例如包含選自一氧化碳、硫化氨、二氧化硫、氨、甲 醒中的氣體種類或者運(yùn)些的組合的還原性氣體、或者包含該還原性氣體和非活性氣體的混 合氣體的氣氛,運(yùn)些中,優(yōu)選為至少包含氨的氣氛,即只包含氨的氣氛或者由包含氨的非活 性氣體構(gòu)成的氣氛,更優(yōu)選為只包含氨的氣氛。
[0063] 熱處理溫度的下限優(yōu)選為600°CW上,更優(yōu)選為700°CW上。如果熱處理溫度不到 600°C,有時藍(lán)寶石基板5表面的金屬除去的效果變得不充分。
[0064] 熱處理溫度的上限優(yōu)選為1,100°CW下,優(yōu)選為900°CW下。如果熱處理溫度超 過1,100°C,混合基板的娃活性層3表面的缺陷數(shù)反而增加,有可能作為混合基板變得不適 厶 1=1 O 陽0化]熱處理時間優(yōu)選為10秒~12小時,更優(yōu)選為1分鐘~1小時。如果熱處理時間 比10秒短,有可能藍(lán)寶石基板5表面的金屬除去不充分,或者混合基板的娃活性層3表面 的缺陷數(shù)的減少變得不充分,如果比12小時長,則有時熱處理成本增加。
[0066] (工序3 :S0I基板和/或支持基板的表面活性化處理工序)
[0067] 貼合前,對SOI基板的第2娃氧化膜4表面和藍(lán)寶石基板5的表面的兩者或一者 實(shí)施表面活性化處理。
[0068] 表面活性化處理通過使反應(yīng)性高的未鍵合端(懸垂鍵)在基板表面露出,或者對 該未鍵合端賦予OH基,從而實(shí)現(xiàn)活性化,例如通過等離子體處理或采用離子束照射的處理 進(jìn)行。
[0069] 采用等離子體進(jìn)行處理的情況下,例如,在真空室中載置SOI基板和/或藍(lán)寶石基 板5,將等離子體用氣體導(dǎo)入后,暴露于IOOW左右的高頻等離子體5~30秒左右,對表面進(jìn) 行等離子體處理。作為等離子體用氣體,對SOI基板進(jìn)行處理的情形下,將表面氧化的情形 下能夠列舉氧氣的等離子體,不氧化的情形下能夠列舉氨氣、氣氣、或者它們的混合氣體或 氨氣與氮?dú)獾幕旌蠚怏w等。對藍(lán)寶石基板5進(jìn)行處理的情況下,使用氨氣、氣氣、氮?dú)?、或?運(yùn)些的混合氣體等。通過該處理,SOI基板和/或藍(lán)寶石基板5的表面的有機(jī)物氧化而被 除去,進(jìn)而表面的OH基團(tuán)增加而活性化。
[0070] 此外,采用離子束照射的處理是將使用了等離子體處理中使用的氣體的離子束照 射于SOI基板和/或藍(lán)寶石基板5,對表面進(jìn)行瓣射的處理,能夠使表面的未鍵合端露出,增 加結(jié)合力。
[0071] (工序4 :S0I基板與支持基板的貼合工序)
[0072] 接下來,與室溫(25°C)相比在高溫下經(jīng)由第2娃氧化膜4將SOI基板與藍(lán)寶石基 板5貼合(圖1(C))。W下將該接合體稱為貼合基板。此時,使貼合溫度為100°CW上且不 至IJ250°C、優(yōu)選地100°CW上225°CW下、更優(yōu)選地150°CW上225°CW下為宜。如果貼合溫 度不到100°C,則有可能SOI基板與藍(lán)寶石基板5無法很好地接合,如果為250°CW上,由于 SOI基板與藍(lán)寶石基板5的熱膨脹率之差,有時發(fā)生娃活性化層的剝離、貼合基板的破損。 陽〇7引(工序5 :結(jié)合熱處理工序)
[0074] 貼合后,對貼合基板施加熱而進(jìn)行熱處理(結(jié)合熱處理)。通過該熱處理,使SOI 基板與藍(lán)寶石基板5的結(jié)合增強(qiáng)。對于此時的熱處理溫度,優(yōu)選選擇在上述貼合溫度上加 上0~IOCTC所得的溫度,即貼合基板不因SOI基板與藍(lán)寶石基板5的熱膨率之差的影響 (熱應(yīng)力)而破損的溫度(即,不到250°C),例如,為