贴合晶圆用支撑基板的制造方法及贴合晶圆用支撑基板与流程

1.本发明涉及一种贴合晶圆用支撑基板的制造方法及贴合晶圆用支撑基板。


背景技术：

2.以往，作为高频(radio frequency：射频，rf)器件用基板，使用soi(silicon on insulator：绝缘体上硅)晶圆。soi晶圆具有在支撑基板(例如，单晶硅晶圆)上依次形成有氧化硅(sio2)等绝缘膜及活性层(例如，单晶硅)的结构。
3.作为制造soi晶圆的方法的代表性方法之一，有贴合法。该贴合法是如下方法：在支撑基板及活性层用基板中的至少一方形成绝缘膜，接着，在将这些基板隔着绝缘膜贴合之后，在1200℃左右的高温下实施热处理，由此制造soi晶圆(以下，将通过贴合法制造的soi晶圆称为“贴合晶圆”。)。
4.在上述贴合晶圆中，通过支撑基板的高电阻化(例如，电阻率为3000ω
·
cm以上)来应对rf。然而，为了应对器件的进一步高速化，要求应对更高的频率，仅通过支撑基板的高电阻化是无法应对的。
5.因此，提出了如下方法：在支撑基板的表面上形成用于捕获并消除在高频下的动作中产生的载流子的多晶硅层作为载流子捕获层(例如，参考专利文献1)。在该方法中，为了防止硅在支撑基板的单晶硅上外延生长，在支撑基板上形成极薄氧化膜，在其上形成多晶硅。然后，形成有多晶硅的表面被研磨，进一步与形成在活性层侧的绝缘膜贴合。现有技术文献专利文献
6.专利文献1：日本特开2000-200741号公报


技术实现要素：

发明所要解决的技术问题
7.然而，在贴合晶圆中，若在贴合工序中产生空隙缺陷，则发生膜剥离，存在贴合成品率降低的问题。在专利文献1中记载有如下技术：通过将多晶硅层的表面粗糙度以中心线平均粗糙度ra计设为1nm以下，抑制在贴合加热时产生空隙缺陷，得到必要的强度。
8.然而，在通过上述技术制造了贴合晶圆的情况下，有时也会产生空隙缺陷，期望用于提高贴合晶圆品质的进一步的措施。
9.本发明的目的在于提供一种能够抑制贴合工序中的空隙缺陷的贴合晶圆用支撑基板的制造方法及贴合晶圆用支撑基板。用于解决技术问题的方案
10.本发明的贴合晶圆用支撑基板的制造方法为通过使活性层用基板与支撑基板隔着绝缘膜贴合而成的贴合晶圆用支撑基板的制造方法，其特征在于，具有：支撑基板主体准备工序，准备由单晶硅晶圆组成的支撑基板主体；氧化膜形成工序，在所述支撑基板主体上形成氧化膜；多晶硅层堆积工序，使多晶硅层堆积在所述氧化膜上；保护氧化膜形成工序，
在所述多晶硅层的表面上形成保护氧化膜；及研磨工序，研磨去除所述保护氧化膜，并且研磨所述多晶硅层。
11.在上述贴合晶圆用支撑基板的制造方法中，在所述保护氧化膜形成工序中，可以通过sc-1清洗形成所述保护氧化膜。
12.在上述贴合晶圆用支撑基板的制造方法中，在所述保护氧化膜形成工序中，可以通过臭氧钝化形成所述保护氧化膜。
13.在上述贴合晶圆用支撑基板的制造方法中，在所述保护氧化膜形成工序中形成的所述保护氧化膜的厚度可以为0.5nm以上且10nm以下。
14.本发明的贴合晶圆用支撑基板是通过使活性层用基板与支撑基板隔着绝缘膜贴合而成的贴合晶圆用支撑基板，其特征在于，具备：支撑基板主体；及堆积在所述支撑基板主体上的多晶硅层，在10μm
×
10μm的面积区域中测定研磨后的所述多晶硅层的表面的均方根粗糙度rq为0.5nm以下，所述多晶硅层的厚度为1.5μm以上且2.0μm以下，在所述多晶硅层的表面上，以kla-tenc or公司制造的sp-1的dic模式检测到的2nm以上的凹坑的数量为一个/cm2以下。
15.根据本发明，在使活性层用基板与支撑基板隔着绝缘膜贴合而成的贴合晶圆用支撑基板中，能够抑制贴合工序中的空隙缺陷。
附图说明
16.图1是用于说明制造本发明的实施方式的贴合晶圆的工序的流程图-图2是表示本发明的实施方式的贴合晶圆的制造方法的工序剖视图。
具体实施方式
17.以下，参考附图，对本发明的优选实施方式进行详细说明。本发明的贴合晶圆用支撑基板例如是用于与形成在活性层用基板上的绝缘膜贴合而成的soi晶圆等贴合晶圆的支撑基板。
18.本发明的发明人等对能够抑制产生空隙缺陷的贴合晶圆用支撑基板反复进行了深入研究。其结果，发现了当研磨支撑基板的多晶硅层时，例如，由研磨装置引起的浆料残渣等杂质附着在多晶硅层上，该杂质成为原因而被检测为缺陷。具体而言，发现了通过在微量浆料残渣附着在多晶硅层上的状态下进行研磨，多晶硅层的表面被局部蚀刻而形成凹坑(凹坑状缺陷)，该凹坑成为贴合后缺陷的主要原因。本发明的支撑基板的制造方法的特征在于，为了排除杂质的影响，形成保护多晶硅层的保护氧化膜。
19.图1是用于说明制造本实施方式的贴合晶圆的工序的流程图。图2是表示贴合晶圆的制造方法的工序剖视图。如图1所示，贴合晶圆的制造方法具有：活性层用基板制造工序s1，制造活性层用基板；支撑基板制造工序s2(支撑基板的制造方法)，与活性层用基板制造工序s1分开地制造支撑基板；及贴合晶圆制造工序s3，将活性层用基板与支撑基板进行贴合而制造贴合晶圆。
20.活性层用基板制造工序s1具有活性层用基板主体准备工序s11、绝缘膜生长工序
s12、离子注入层形成工序s13及贴合前清洗工序s14。
21.在活性层用基板主体准备工序s11中，如图2(a)所示，准备作为单晶硅晶圆的活性层用基板主体10。在绝缘膜生长工序s12中，如图2(b)所示，例如，通过热氧化或cvd等，在活性层用基板主体10的周围，使绝缘膜11(氧化膜)生长。
22.在离子注入层形成工序s13中，从绝缘膜11的上方，由离子注入机注入氢离子或稀有气体离子，从而在活性层用基板主体10内形成离子注入层12。
23.在贴合前清洗工序s14中，为了去除活性层用基板主体10的贴合面的粒子，进行贴合前清洗。通过以上工序，制造贴合晶圆用活性层用基板13。
24.支撑基板制造工序s2具有支撑基板主体准备工序s21、氧化膜形成工序s22、多晶硅层堆积工序s23、保护氧化膜形成工序s24、研磨工序s25及贴合前清洗工序s26。
25.在支撑基板主体准备工序s21中，如图2(d)所示，准备由单晶硅晶圆组成的支撑基板主体20。单晶硅晶圆能够使用将通过切克劳斯基法(cz法)或悬浮区熔法(fz法)培育的单晶硅锭由线锯等切片而成的单晶硅晶圆。
26.在氧化膜形成工序s22中，如图2(e)所示，在支撑基板主体20的贴合面侧形成氧化膜21。氧化膜21的厚度例如优选设为0.3nm以上且10nm以下的厚度。通过减薄氧化膜21的厚度，能够减少因氧化膜21介于支撑基板主体20与后述多晶硅层22之间而对rf器件特性的影响。
27.氧化膜21例如能够通过碱清洗(sc-1清洗)、酸清洗(sc-2清洗)等湿式清洗来形成。氧化膜21的形成方法并不限定于此，能够通过氧化性气氛下的热氧化、使用了快速加热/快速冷却装置的氧化热处理等来形成。
28.在多晶硅层堆积工序s23中，如图2(f)所示，在支撑基板主体20的贴合面侧且在氧化膜21上堆积多晶硅层22。多晶硅层22例如能够通过cvd法来堆积。多晶硅层22的厚度优选设为2μm以上且4μm以下。
29.如图2(g)所示，保护氧化膜形成工序s24是在多晶硅层22的表面上形成作为保护膜发挥作用的保护氧化膜23的工序。保护氧化膜23的厚度例如优选设为0.5nm以上且10nm以下的厚度。若保护氧化膜23的厚度小于0.5nm，则无法发挥作为保护膜的效果。并且，若保护氧化膜23的厚度大于10nm，则研磨工序s25中的研磨中所需时间增加，导致制造成本的增加。从作为保护膜的效果和制造成本的平衡考虑，保护氧化膜23的厚度更优选设为0.7nm以上且2nm以下。
30.保护氧化膜23通过碱清洗(sc-1清洗)形成。具体而言，在保护氧化膜形成工序s24中，通过用nh4oh(氢氧化铵)及h2o2(过氧化氢)的水溶液清洗多晶硅层22的表面，在多晶硅层22的表面上形成氧化膜。
31.在研磨工序s25中，如图2(h)所示，研磨去除保护氧化膜23，并且研磨多晶硅层22的表面以使其平坦化。作为研磨方法，能够优选使用公知的化学机械研磨(cmp：chemical mechanical polishing)法等。在研磨工序s25中进行研磨，以使多晶硅层22的厚度为1.5μm以上且2.0μm以下。此
外，在研磨工序s25中进行研磨，以使在研磨后的多晶硅层22的10μm
×
10μm的面积区域中测定的均方根粗糙度rq为0.5nm以下。多晶硅层22的厚度在基板的平面内的九个点上进行测定。九个测定点为基板中心点、与半径为基板半径的1/2的同心圆内切的正方形的各顶点、与距基板的外周端部6mm内侧的同心圆内切的正方形的各顶点。
32.在此，当执行研磨工序s25时，由于多晶硅层22被保护氧化膜23包覆，因此由研磨装置引起的浆料残渣等杂质不会附着在多晶硅层22上。即，多晶硅层22不会被杂质侵蚀。
33.在贴合前清洗工序s26中，去除研磨后的多晶硅层22的表面的粒子。通过以上工序，制造贴合晶圆用支撑基板24。另外，活性层用基板制造工序s1(s11～s14)和支撑基板制造工序s2(s21～s26)能够并行进行。
34.接着，对将活性层用基板13与支撑基板24贴合而制造贴合晶圆的贴合晶圆制造工序s3进行说明。贴合晶圆制造工序s3具有贴合工序s31、剥离热处理工序s32及结合热处理工序s33。
35.在贴合工序s31中，如图2(i)所示，隔着绝缘膜11贴合支撑基板24的多晶硅层22的研磨面与活性层用基板13。此时，活性层用基板13的注入面以朝向多晶硅层22的方式贴合。在剥离热处理工序s32中，对离子注入层12实施产生微小气泡层的热处理(剥离热处理)，利用所产生的微小气泡层使其剥离。由此，如图2(j)所示，制造在支撑基板24上形成有绝缘膜11和活性层31的贴合晶圆30。另外，此时，形成具有剥离面41的剥离晶圆40。在结合热处理工序s33中，对贴合晶圆30实施结合热处理，以使贴合界面的结合强度增加。
36.如上所述，能够制造贴合晶圆30。在上述贴合晶圆的制造方法中使用的支撑基板24中，在10μm
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10μm的面积区域中测定研磨后的多晶硅层22的表面的均方根粗糙度rq为0.5nm以下。并且，支撑基板24的多晶硅层22的表面中的2nm以上的凹坑的数量为一个/cm2以下。凹坑以kla-tencor公司制造的sp-1的dic模式来检测。
37.根据上述实施方式的支撑基板制造工序s2，当执行研磨工序s25时，多晶硅层22不会被杂质侵蚀。由此，抑制由杂质引起的凹坑的形成，能够抑制由凹坑引起的贴合后的空隙缺陷的产生。
38.另外，在上述实施方式中，在保护氧化膜形成工序s24中通过sc-1清洗形成了保护氧化膜23，但并不限定于此。例如，可以使用臭氧钝化来形成保护氧化膜23。在使用了臭氧钝化的保护氧化膜形成工序s24中，通过不进行热处理而在常温下将高浓度臭氧暴露于所堆积的多晶硅层22，在多晶硅层22的表面上形成保护氧化膜23。由此，能够在多晶硅层22上形成致密的保护氧化膜23。
39.并且，在保护氧化膜形成工序s24中形成的保护氧化膜23中，若能够将保护氧化膜23的厚度设为0.5nm以上且10nm以下，则其制造方法是任意的。即，保护氧化膜23可以是自然氧化膜、热氧化膜、堆积氧化膜等。实施例
40.接着，通过实施例对本发明进行更详细的说明，但本发明并不限定于这些例子。为了验证本发明的保护氧化膜的效果，对堆积多晶硅层之后不形成保护氧化膜而
进行了研磨的支撑基板(比较例)和形成保护氧化膜之后进行了研磨的支撑基板(实施例1、实施例2)比较了研磨后的凹坑数。
41.[比较例]在支撑基板主体上堆积多晶硅层之后，不形成保护氧化膜而进行研磨，制造出支撑基板。[实施例1]在支撑基板主体上堆积多晶硅层之后，通过sc-1清洗形成保护氧化膜之后进行研磨，制造出支撑基板。[实施例2]在支撑基板主体上堆积多晶硅层之后，通过臭氧钝化形成保护氧化膜之后进行研磨，制造出支撑基板。除了保护氧化膜的有无及保护氧化膜的形成方法以外的支撑基板的制造方法相同。
[0042]
表1中示出以多晶硅层上的凹坑的平均数量对比较例、实施例1及实施例2进行了比较的表。凹坑的数量是以kla-tencor公司制造的sp-1的dic模式检测到的2nm以上的凹坑的数量。在多个支撑基板上进行测量，表1中记载有其平均值。
[0043]
[表1]
[0044]
从表1可知，在比较例中，凹坑的平均数量为1.14个/cm2。相对于此，在通过sc-1清洗形成了保护氧化膜的实施例1中，凹坑的平均数量为0.39个/cm2，在通过臭氧钝化形成了保护氧化膜的实施例2中，凹坑的数量为0.49个/cm2，均为一个/cm2以下。即，通过形成保护氧化膜，能够将贴合晶圆用支撑基板的凹坑的平均数量设为一个/cm2以下，由此能够抑制经过贴合工序制造的贴合晶圆的空隙缺陷。附图标记说明
[0045]
s1-活性层用基板制造工序，s2-支撑基板制造工序，s3-贴合晶圆制造工序，s21-支撑基板主体准备工序，s22-氧化膜形成工序，s23-多晶硅层堆积工序，s24-保护氧化膜形成工序，s25-研磨工序，s26-贴合前清洗工序，s31-贴合工序，20-支撑基板主体，21-氧化膜，22-多晶硅层，23-保护氧化膜，24-支撑基板，30-贴合晶圆。

技术特征：
1.一种贴合晶圆用支撑基板的制造方法，所述贴合晶圆用支撑基板通过使活性层用基板与支撑基板隔着绝缘膜贴合而成，所述贴合晶圆用支撑基板的制造方法具有：支撑基板主体准备工序，准备由单晶硅晶圆组成的支撑基板主体；氧化膜形成工序，在所述支撑基板主体上形成氧化膜；多晶硅层堆积工序，使多晶硅层堆积在所述氧化膜上；保护氧化膜形成工序，在所述多晶硅层的表面上形成保护氧化膜；及研磨工序，研磨去除所述保护氧化膜，并且研磨所述多晶硅层。2.根据权利要求1所述的贴合晶圆用支撑基板的制造方法，其中，在所述保护氧化膜形成工序中，通过sc-1清洗形成所述保护氧化膜。3.根据权利要求1所述的贴合晶圆用支撑基板的制造方法，其中，在所述保护氧化膜形成工序中，通过臭氧钝化形成所述保护氧化膜。4.根据权利要求1至3中任一项所述的贴合晶圆用支撑基板的制造方法，其中，在所述保护氧化膜形成工序中形成的所述保护氧化膜的厚度为0.5nm以上且10nm以下。5.一种贴合晶圆用支撑基板，其通过使活性层用基板与支撑基板隔着绝缘膜贴合而成，所述贴合晶圆用支撑基板具备：支撑基板主体；及堆积在所述支撑基板主体上的多晶硅层，在10μm
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10μm的面积区域中测定研磨后的所述多晶硅层的表面的均方根粗糙度rq为0.5nm以下，所述多晶硅层的厚度为1.5μm以上且2.0μm以下，在所述多晶硅层的表面上，以kla-tencor公司制造的sp-1的dic模式检测到的2nm以上的凹坑的数量为一个/cm2以下。

技术总结
本发明提供一种贴合晶圆用支撑基板的制造方法，所述贴合晶圆用支撑基板通过使活性层用基板与支撑基板隔着绝缘膜贴合而成，所述贴合晶圆用支撑基板的制造方法具有：支撑基板主体准备工序(S21)，准备由单晶硅晶圆组成的支撑基板主体；氧化膜形成工序(S22)，在支撑基板主体上形成氧化膜；多晶硅层堆积工序(S23)，使多晶硅层堆积在氧化膜上；保护氧化膜形成工序(S24)，在多晶硅层的表面上形成保护氧化膜；及研磨工序(S25)，研磨去除保护氧化膜，并且研磨多晶硅层。多晶硅层。多晶硅层。


技术研发人员：野中直哉 稗田大辅 石崎宽章 谏见俊之 诸岩广大
受保护的技术使用者：胜高股份有限公司
技术研发日：2021.10.18
技术公布日：2023/10/11