技術領域

本發明是關于一種于成為基板的絕緣層上覆硅(Silicon?on?Insulator；SOI) 晶片上使半導體單晶膜磊晶生長，增厚SOI層而成的制造SOI晶片的方法。

背景技術

將結合晶片與基底晶片貼合后，將結合晶片薄膜化后的貼合基板是使用 作為高性能組件用的半導體基板。如此的貼合基板之一，已知有硅的SOI基 板。

作為SOI基板的制造方法，例如，已知有以下的貼合法。也即，先準備 已鏡面研磨的二片硅晶片(結合晶片與基底晶片)，至少于其中一方的晶片 形成氧化膜。然后，將這些晶片隔著氧化膜貼合之后，經熱處理提高結合強 度。之后，將結合晶片薄膜化而得到形成有絕緣層上覆硅(Silicon?on?Insulator； SOI)層的SOI基板。作為此薄膜化的方法，是通過磨削、蝕刻結合晶片至某 程度薄膜化后，再通過化學機械研磨(chemical?mechanical?polishing)表面， 進行精加工而成為預定的SOI層厚度。

利用此方法制造出來的SOI晶片，其SOI層的結晶性、氧化膜的可靠性， 具有與通常的半導體晶片同樣高的優點，但是此制造方法，其SOI層的膜厚 均勻性有極限，會有即使采用高精度的加工手法，對于目標膜厚至多也僅可 得到約±0.3μm的面內均勻性這樣的缺點。又，從二片半導體晶片僅可得到 一片SOI晶片，有成本高的問題。

最近，作為新的SOI晶片的制造方法，是如日本特開平5-211128號中提 案的，將已注入離子的晶片與其他的晶片結合之后，通過熱處理，利用離子 注入層(以離子注入層為界)來進行剝離的方法，也即被稱為所謂的離子注入 剝離法的技術。此方法是在二片硅晶片之中，至少于其中一方形成氧化膜， 且從結合晶片的主表面注入氫離子或稀有氣體離子，于該晶片內部形成微小 氣泡(離子注入層)后，使該離子注入側的面，隔著氧化膜與基底晶片密著， 之后，施加熱處理(剝離熱處理)，以微小氣泡層作為劈開面，將結合晶片 薄膜狀地剝離，依不同情況，再施加熱處理(結合熱處理)，強固地結合， 制成SOI晶片的技術。

以此方法比較容易得到膜厚均勻性是±0.01μm以下的SOI晶片。

但是，SOI層的膜厚是具有數μm至數十μm的較厚的膜厚的SOI晶片， 對于作為雙極組件(Bipolar?device)、功率組件(Power?device)用，是極 有用，今后的發展也令人期待。先前，為了制造具有如此的較厚的膜厚的SOI 晶片，通過上述貼合法，首先，隔著氧化膜貼合結合晶片與基底晶片，于約 1100℃進行結合熱處理，接著，進行磨削與研磨處理，制造具有預定的膜厚 的SOI晶片。但是此時，因為在晶片周邊部發生未結合部，研磨前必須進行 除去未結合部的邊緣處理工序，有工序變得復雜，導致成本增加的問題。另 外，如上所述，僅以研磨工序無法使SOI層的膜厚的均勻性良好，通過日本 特開平5-160074號所揭示的被稱為等離子體輔助化學蝕刻法(Plasma?Assisted Chemical?Etching；PACE法)的氣相蝕刻處理，使膜厚均勻化，再通過鏡面 研磨進行霧面等的除去，但是若如此地在氣相蝕刻后進行研磨，反而有SOI 層的膜厚的均勻性惡化，導入潛傷、損傷層，結晶性容易劣化這樣的缺點， 且加工成本依然會變高。

另一方面，離子注入剝離法中，因不需要上述晶片結合法中不可缺的邊 緣處理工序，于生產性、成本面有較大的優點。但是離子注入裝置的加速電 壓是決定離子的注入深度，此注入深度將決定SOI層的膜厚，因此，作為量 產機器而通常使用的大電流的離子注入裝置中，因裝置上的限制，約200keV 的加速電壓為其限度，而僅可制作出至多具有約2μm的膜厚的SOI層。因 此，通過離子注入剝離法，為了形成具有此以上的膜厚的SOI層，必須有可 得到更高加速電壓的大電流的離子注入裝置，但是可得到超過200keV的高 加速電壓的裝置，其難以得到大電流，為了得到預定的注入量需要花費時間， 結果來說，將導致成本變高，因此，在量產方面尚未達到實用化。另外，從 為了改善剝離后的SOI表面的面粗度，而必須有研磨等的工序的觀點來看， 與PACE法有相同的問題點。