(57)【要約】  本発明は、特異な熱特性を有する材料を備えた多層ウェハを処理する方法に関し、この方法は、二次欠陥を生じ得る高温熱処理ステップを含み、この方法は、高温熱処理ステップの前にウェハ表面準備ステップを含むことを特徴とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
特異な熱特性を有する材料を備えた多層ウェハを処理する方法であって、前記方法は、二次欠陥を生じ得る高温熱処理ステップを含み、前記高温熱処理ステップの前にウェハ表面準備ステップを含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記準備ステップが、前記ウェハ表面層を薄層化するステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記準備ステップが、研磨を含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記研磨が、機械化学的研磨であることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記準備ステップが、イオン又は化学エッチングを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項６】
前記特異な熱特性が以下の２つの条件、すなわち、
前記ウェハの少なくともいくつかの層が、異なる熱膨張係数を伴うという条件と、
前記ウェハの前記表面層付近に、かなりの厚さを有し、前記表面層に伴う熱膨張係数とはかなり異なる前記熱膨張係数を伴う層があるという条件と
の組合せに相当することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記ウェハが、シリコン支持基板と、Ｇｅ又はＳｉＧｅで作成された表面層とを含むことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記高温熱処理がＲＴＡアニールであることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記高温熱処理が、平滑化アニールであることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法が、前記高温熱処理中の欠陥ラインの出現を防止するように設計された前記準備ステップに伴う第２の処理を含むことを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の処理が、第２の熱処理を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の熱処理が、前記準備ステップの前に行われることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２の熱処理が、それを超えると前記高温熱処理中に欠陥が出現することになる限界サーマル・バジェットよりも低いサーマル・バジェットで実施されることを特徴とする、請求項１１及び１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記ウェハがＳＯＱウェハであり、前記第２の熱処理が、７００℃の温度での２時間のアニールに相当するサーマル・バジェットよりも低い、又はそれに等しい前記サーマル・バジェットで実施されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ウェハが、ゲルマニウム・オン・シリコン・ウェハであり、前記第２の熱処理が、５００℃の温度での２時間のアニールに相当するサーマル・バジェットよりも低い、又はそれに等しい前記サーマル・バジェットで実施されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の処理が、第２の化学的処理を含むことを特徴とする、請求項１０乃至１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２の化学的処理が、前記準備ステップの後に実施されることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２の化学的処理が、ＲＩＥ型のウェット・エッチング又はドライ・エッチングを使用することを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２の化学的処理が、酸化物の堆積と、その後の、エッチング・パターンを画定するための前記酸化物の選択的エッチングとを伴うことを特徴とする、請求項１７及び１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２の化学的処理が、背面オーバーラップ・エッチングを使用することを特徴とする、請求項１７又は１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記第２の処理が、第２の機械的処理を含むことを特徴とする、請求項１０乃至２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記第２の機械的処理が、前記準備ステップの後に実施されることを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第２の機械的処理が、ダイヤモンド、レーザ、又は中性分子のイオン衝撃による攻撃を使用することを特徴とする、請求項２１及び２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の機械的処理が、傾斜を付けるために、リングの所で局所的研磨を使用することを特徴とする、請求項２１乃至２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記第２の処理が、前記ウェハの前記表面層のどんな特異点からも分離されるべき領域の画定を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項２６】
前記第２の処理が、前記表面層の前記表面に、前記領域の境界を画する溝をエッチングするフォトリソグラフィを使用することを特徴とする、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記分離領域が、チップが前記ウェハ上に形成されることになるのに必要とされる位置に相当することを特徴とする、請求項２５及び２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
前記領域が、それらの領域の輪郭が、その頂部が欠陥ラインを伴い得る特異点を形成し得る突出した角度を成さないように画定されることを特徴とする、請求項２５乃至２７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、半導体材料の中から選択された材料製の層から形成された多層ウェハの表面処理に関する。
【０００２】
より正確に言うと、本発明は、特異な（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）熱特性を有する材料を備えた多層ウェハを処理する方法に関し、この方法は、二次欠陥を生じ得る高温熱処理ステップを含む。
【背景技術】
【０００３】
「ウェハ」とは、１つ又はいくつかの層を含み得る構造体を意味することに留意されたい。
【０００４】
従って、多層ウェハとは、いくつかの層を含むような構造体である。
【０００５】
また、本発明によって対象とされるウェハは、マイクロエレクトロニクスにおける用途のための（シリコンなどの材料で作成された）薄い表面層を含むウェハである。
【０００６】
有効層（ｕｓｅｆｕｌ  ｌａｙｅｒ）とは、一般に、その上に構成部品が作成されることになる、ウェハの表面層であることを銘記されたい。
【０００７】
この層は、極めて良質で、且つ欠陥のないものでなければならない。
【０００８】
用語「特異な熱特性」は、以下で説明される。
【０００９】
多層ウェハの場合、それ自体が既に知られている任意の種類の技術（層転写、接着（ｇｌｕｉｎｇ）、エピタキシなど）によって、異なる層が互いに連結されている（ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  ｗｉｔｈ）ことがある。
【００１０】
マイクロエレクトロニクスにおける用途では、ウェハの熱処理、例えばウェハの表面層の表面状態を改善するように設計された熱処理や、犠牲酸化による薄層化（ｔｈｉｎｎｉｎｇ）を頻繁に実施する必要がある。
【００１１】
また、表面処理は、高温熱処理を伴うものであることが知られている。
【００１２】
用語「高温熱処理」は、本明細書では、少なくともいくつかの段階（ｐｈａｓｅ）が、数百度、例えば、シリコン・オン・クオーツ（ＳＯＱ−シリコン・オン・クオーツ）構造体のシリコン膜では、７５０℃を超える温度で実施される熱処理を意味する。
【００１３】
この高温熱処理の定義は絶対的なものではなく、単に本明細書の例として示されるものにすぎず、本発明の例以外の他の温度範囲を網羅することができることに留意されたい。
【００１４】
この種の熱処理は、ＲＴＡ（急速熱アニール）モードに従って、限られた時間（ほんの数秒から数分程度）実施され得る。
【００１５】
しかし、ＲＴＡモードは、限定的なものではなく、本発明は、他のどんな種類の高温熱処理にも適用可能である。
【００１６】
例えば、この種の熱処理は、本発明によって対象とされるウェハに適用され得る。
【００１７】
例えば、この種の熱処理は、ウェハの構造を改変する、且つ／又は、ウェハの表面状態を改善するためのものでよい。
【００１８】
また、例えば、平滑化アニールを伴う表面処理も知られている。
【００１９】
特に、この種のアニールは、半導体材料（例えばシリコンなど）製の表面層の表面粗さを、半導体産業において実施されている仕様に適合する値まで低下させる。
【００２０】
従って、シリコン製の表面層の場合では、このような趣旨に良く適応されたプロセスの１つは、還元性雰囲気下（特に水素雰囲気下）で、高温（９５０℃超、例えば１１００℃であってよい）で、その層を含むウェハに平滑化アニールを実施することからなる。
【００２１】
従って、「平滑化アニール」とは、還元性雰囲気下で、高温、より正確には９５０℃以上程度の温度で実施されるアニール処理であるものとして定義される。従って、平滑化アニールは、高温熱処理の特定の形態（ｆｏｒｍ）である。
【００２２】
この種のアニールは、比較的長時間（例えば２時間程度）実施されることが可能である。
【００２３】
また、このアニールは、非常に高い（１１００℃以上程度の）温度のＲＴＡモードで、ほんの数秒から数分の継続時間で行われることも可能である。
【００２４】
この種のアニールは、ウェハの表面を平滑化する。また、このアニールは、いくつかの構造欠陥を修復することもできる。
【００２５】
既に知られたプロセスによれば、この種の高温熱処理は、ウェハが作成された後（言い換えれば、多層ウェハの作成に必要な諸操作、例えば層転写、及び接着、及び／又はエピタキシが先に実行された後）に、そのウェハに対して行われる。
【００２６】
しかし、これらの既に知られた高温熱処理は、あらゆるタイプのウェハに使用され得るというわけではなく、その理由は、それらのウェハにいくつかの制限が伴うからである。
【００２７】
この種の高温熱処理を、単層ウェハ、又は、異なる諸層が特異な熱特性を有する多層ウェハの処理に施すのは問題となり得る。
【００２８】
「特異な熱特性」とは、ウェハの、異なる諸層を所与のサーマル・バジェット（ｔｈｅｒｍａｌ  ｂｕｄｇｅｔ）に曝す間の特異な挙動を意味することに留意されたい。
【００２９】
この種の特異差（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）は、典型的には、ウェハのこれらの異なる層の寸法特性と相まった、これらの層を形成する諸材料の熱膨張係数の差に相当する。
【００３０】
そして、より正確に言うと、本明細書の例では、多層構造体の「特異な熱特性」は、本明細書では、以下のように特徴付けられる。
・構造体の少なくともいくつかの層が、異なる熱膨張係数を伴う。
・更に、表面層付近に、前記表面層に伴う熱膨張係数とはかなり異なる熱膨張係数を伴う、かなりの（ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ）厚さを有する少なくとも１つの層がある（この場合、用語「かなりの厚さ」は、表面層の厚さよりも少なくとも１桁大きい（すなわち１０倍大きい）厚さとして定義される）。
【００３１】
従って、かなりの厚さを有するクオーツ支持層と直接連結されたシリコン製の薄い表面層を含むＳＯＱ型のウェハが、諸層が特異な熱特性を有するかかる構造体の典型的な例である。
【００３２】
大きいサーマル・バジェット（上述された処理の場合に生じるサーマル・バジェットなど）に曝された後に弛緩するこの種のウェハの場合、シリコン製の薄い表面層は、ウェハをそのサーマル・バジェットに曝すことによって生じる機械的応力のかなりの部分を回収する（ｒｅｃｏｖｅｒ）。
【００３３】
この場合、熱膨張係数が２．５×１０−６Ｋ−１程度、この熱膨張係数は、その下にあるクオーツ層の対応する値、すなわち０．５×１０−６Ｋ−１程度よりも５倍大きいが、かかるシリコン製の薄い表面層は、当然ながら、膨張して、加熱によって生じた応力を弛緩させる傾向がある。
【００３４】
熱膨張係数とは、１度の温度差ごとの、基準寸法と比較した寸法変動であるとして定義されることに留意されたい。従って、この係数は、Ｋ−１で表される。
【００３５】
しかし、同時に、シリコン製の表面層がそこに固定されるその下のクオーツ層は、同様には膨張する傾向がなく、このことが、表面シリコン層に応力を加える。
【００３６】
シリコン製の前記薄層の表面が欠陥（本明細書の残る部分でより詳細に定義されることになる「初期」欠陥に相当する）を含む場合がよくあるが、その場合、かかる欠陥は、前記応力の影響下で変化して二次的な転位型欠陥を生じることになる。
【００３７】
用語「二次欠陥」については後ほど定義されることに留意されたい。
【００３８】
極く薄い埋込み層（ｂｕｒｉｅｄ  ｌａｙｅｒ）だけが、表面層の材料の熱膨張係数とはかなり異なる熱膨張係数を有するウェハは、「特異な熱特性」を有する層として上記で示されたウェハの定義には相当しないものである。
【００３９】
従って、従来技術によるＳＯＩ（シリコン・オン・インシュレータ）型のウェハが、シリコン製の表面層を含み、その表面層の下には先ずＳｉＯ２製の極く薄い層、次いで通常はシリコンで作成される厚い支持層があるウェハの例である。
【００４０】
この場合、埋込み層ＳｉＯ２は、シリコン表面層に伴う熱膨張係数とはかなり異なる熱膨張係数を伴うが、上述のような二次欠陥の発生は観測されない。
【００４１】
ＳＯＩの場合、ＳｉＯ２層は、ＳＯＩ層に匹敵する、又はそれよりも厚い厚さを有する２つのシリコン層の間に埋め込まれる。
【００４２】
こうした状態にあるＳｉＯ２製の極く薄い層は、高い熱応力に曝された場合に、その機械的な挙動を「課する（ｉｍｐｏｓｅ）」ことができない。
【００４３】
最後に、ＳｉＯ２層自体に転位型の二次欠陥を観測することは確実に可能であろうことに留意されたい。しかし、この層の材料は非晶質であるので、どんな転位型の結晶欠陥も生じることはない。
【００４４】
本発明が解決しようとする課題の提示に戻ると、諸層が特異な熱特性を有するウェハが大きいサーマル・バジェットを受ける場合、これらの層が受ける熱負荷の影響下でこれらの異なる層の膨張に差があるため、ウェハの層の少なくとも１つが高い機械的応力の影響を受ける恐れがある。
【００４５】
ウェハのこれらの異なる層は、互いに固定されたままであることを銘記されたい。
【００４６】
従って、本出願人は、上述されたような高温熱処理（例えば、平滑化アニール、中性ガス下での熱処理、酸化などが考えられ得る）の後に、ＳＯＱウェハに「二次」欠陥が出現するのを観測した。
【００４７】
ここで、用語「クオーツ」とは、本明細書では、溶融シリカを意味することを述べておきたい。
【００４８】
ＳＯＱ構造体の例では、観測された欠陥はシリコン膜に位置し、特に、それらの欠陥は高温熱処理中に生じたものであり、また、ウェハに既に存在していた初期欠陥に関連するので、「二次欠陥」に相当する結晶欠陥である。
【００４９】
特に、二次欠陥は転位型欠陥、又は、初期欠陥に関連する他の結晶欠陥であり得ることに留意されたい。
【００５０】
「初期欠陥」とは、ウェハが構成される材料に既に存在する欠陥、又は、二次欠陥の出現を伴う熱処理を施す前の、ウェハの初期製造におけるステップの１つの間に生じた欠陥（特に、これらの初期欠陥は、ドナー基板からウェハを切り離した後の強い粗度によって生じる鋭利な縁部（ｓｈａｒｐ  ｅｄｇｅ）であり得る）を意味する。
【００５１】
また、概して、本出願人は、ウェハが高温熱処理ステップ（例えば、この熱処理は、平滑化アニール若しくはＲＴＡ処理、又は、酸化アニール、又は、一般に高温熱処理でよい）に曝されたときに、特異な熱特性を有する多層ウェハに二次欠陥が出現するのを観測した。
【００５２】
この望ましくない影響は、図１及び２に示され、これらの図は、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）によって得られた、２つのＳＯＱウェハの断面における観測を示す（図の下部左隅にこの図の尺度を示す一基準（ｃｏｎｔｒｏｌ）を示す）。
【００５３】
これらの２つの図は、高温熱処理が実施されたＳＯＱウェハの上側部分の断面を示す。
【００５４】
この頂部部分は、Ｓｉ製の表面層と、Ｓｉ製の表面層とウェハのクオーツ支持部（支持部は図示されず）との間に挿入されたＳｉＯ２層（少なくともその一部分）とに相当する。
【００５５】
従って、図１は、（ＳｉＯ２層の下に配置された、図には示されていないクオーツ層とは分離された）結晶シリコン製の表面層の厚さ全体にわたって貫通した転位を示している。
【００５６】
この種の転位は、明らかに、このシリコン表面層にとって極めて深刻な欠陥である。
【００５７】
図２は、ループ状転位２０を示し、この転位もやはり、深刻な欠点を生じる。
【００５８】
平滑化アニールによって生じ、時には表面層の厚さ（図１の例では４００ｎｍ）全体にわたって延びるこの種の欠陥は、例えば前記アニール後の研磨による層の薄層化によっても完全には解消され得ないことに留意されたい。
【００５９】
本出願人は、この種の欠陥は、多層ウェハの表面が、アニールに曝される前に初期欠陥を有する場合に、特に出現することを実証してきた。
【００６０】
この場合、初期欠陥は、特異な熱特性を有する多層ウェハをヒート・バジェットに曝すことから生じる機械的応力の影響下での、（図１及び２の転位型の）二次欠陥発生のメカニズムに関与し、従って、二次欠陥は、高温熱処理の前に既にウェハに存在する初期欠陥から始まることになる。
【００６１】
例えば、初期欠陥は、ウェハ表面上の乱れ（ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ）であり得る。
【００６２】
これらの初期欠陥は、ウェハに施された先の処理ステップ中に生じたものであり得る。
【００６３】
従って、図３は、図１及び２のＳＯＱウェハの、高温熱処理が施される前のシリコン層を示し、この図３は、乱れたシリコン表面を示している。
【００６４】
この表面層上の乱れは、例えば、高温熱処理中の二次欠陥の発生に関与することになる初期欠陥に相当し得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００６５】
本発明の一目的は、諸材料が特異な熱特性を有する多層ウェハの場合において、かかる二次欠陥を解消することを可能とすることである。
【００６６】
本発明のもう１つの目的は、高温熱処理中に欠陥ラインが生じないようにすることである（これらの欠陥ラインの意味は、本明細書において後に説明される）。
【課題を解決するための手段】
【００６７】
従って、本明細書で上述された背景及び目的は、極めて特有（ｓｐｅｃｉｆｉｃ）のものである。また、この点に関して、米国特許第６５００７３２号、国際公開ＷＯ０２／２７７８３号、及び米国特許第６１５０２３９号などの既に知られた文献は、本明細書で上に記載された特有の背景には属さないことに留意されたい。
【００６８】
米国特許第６５００７３２号は、概して、多層ウェハを作成するための後段の劈開を得るように、構造体の劈開層を形成することを可能とする操作に焦点が絞られている。
【００６９】
従って、この文献は、劈開層を抑制する（又は低減させる）手段を提案している。
【００７０】
しかし、この文献は、高温熱処理中の二次欠陥の形成を回避するどんな背景又は目的についても何ら言及してはいない。
【００７１】
更に、この文献は、ウェハ自体のどんな高温熱処理についてさえも言及していない。この文献は、ドナー・ウェハの残留物を再利用するための処理のためだけに、（米国特許第６１７１９６５号を参照することによって）高温熱処理による平滑化のオプションについて言及しているのみである。
【００７２】
また、この文献は、特異な熱特性を有する材料を備えた多層ウェハに関連するであろうどんな背景又は問題のいずれについても言及していない。
【００７３】
国際公開ＷＯ０２／２７７８３号は、劈開層の表面粗さを低減させるための、層を劈開した後のＣＭＰによる研磨ステップを開示している。
【００７４】
しかし、この文献は、高温熱処理に伴うどんな問題又は目的についても、米国特許第６５００７３２号程にも言及してはいない。
【００７５】
米国特許第６１５０２３９号は、多層ウェハに施されることになる高温熱処理中の二次欠陥の出現などの望ましくない影響を防止することは全く目的としてはいない。
【００７６】
そうではなく、この文献は、多層を高すぎるであろう温度に曝すことを回避することを明確に目的とする手段を提案している。この点に関して、この文献の目的は、転写プロセスにおける熱処理の温度を低減させることを可能とすることである（また、更に、転写用のかかる熱処理は、いずれにせよ「高温」熱処理ではないことに留意されたい）。
【００７７】
従って、本発明の説明を読めば更によく明らかになるように、米国特許第６１５０２３９号は、本発明に定義される特有の背景には属さないだけでなく、更に、該特許は、当業者にどんな高温処理についても教示してはいない。ここで本発明の背景及びその目的の提示に戻ると、これらの目的を達成するために、本発明は、諸材料が特異な熱特性を有する多層ウェハのための処理方法を提案し、この方法は、二次欠陥を生じ得る高温熱処理ステップを含み、この方法は、高温熱処理ステップの前にウェハ表面準備ステップを含むことを特徴とする。
【００７８】
かかる方法の好ましいが、非限定的な態様は、以下の通りである。
・前記準備ステップは、ウェハの表面層に対する薄層化操作を含む。
・前記準備は、研磨を含む。
・前記研磨は、機械化学的研磨である。
・前記準備は、イオン又は化学エッチングを含む。
・前記特異な熱特性は、以下の２つ条件の組合せ、すなわち、
ウェハの少なくともいくつかの層が、異なる熱膨張係数を伴う
ウェハの表面層付近に、かなりの厚さを有し、前記表面層に伴う熱膨張係数とはかなり異なる熱膨張係数を伴う層がある
という条件の組合せに相当する。
・このウェハは、シリコン支持基板と、Ｇｅ又はＳｉＧｅで作成された表面層とを含む。
・この高温熱処理は、ＲＴＡアニールである。
・この高温熱処理は、平滑化アニールである。
・この方法は、高温熱処理中の欠陥ラインの出現を防止するように設計された準備ステップを伴う第２の処理を含む。
・前記第２の処理は、第２の熱処理を含む。
・前記第２の熱処理は、準備ステップの前に行われる。
・前記第２の熱処理は、それを超えると高温熱処理中に欠陥が出現することになる限界サーマル・バジェットよりも低いサーマル・バジェットで実施される。
・ウェハは、ＳＯＱウェハであり、第２の熱処理は、７００℃の温度での２時間のアニールに相当するサーマル・バジェットよりも低い、又はそれに等しいサーマル・バジェットで実施される。
・ウェハは、ゲルマニウム・オン・シリコン・ウェハであり、第２の熱処理は、５００℃の温度での２時間のアニールに相当するサーマル・バジェットよりも低い、又はそれに等しいサーマル・バジェットで実施される。
・前記第２の処理は、第２の化学的処理を含む。
・前記第２の化学的処理は、準備ステップの後に実施される。
・前記第２の化学的処理は、ＲＩＥ型のウェット・エッチング又はドライ・エッチングを使用する。
・第２の化学的処理は、酸化物の堆積と、その後の、エッチング・パターンを画定するためのその酸化物の選択的エッチングとを伴う。
・前記第２の化学的処理は、突出した背面に対するエッチングを使用する。
・前記第２の処理は、第２の機械的処理を含む。
・前記第２の機械的処理は、準備ステップの後に実施される。
・第２の機械的処理は、ダイヤモンド、レーザ、又は中性分子のイオン衝撃による攻撃（ａｔｔａｃｋ）を使用する。
・第２の機械的処理は、傾斜（ｂｅｖｅｌ）を付けるために、リングの所で局所的研磨を使用する。
・第２の処理は、ウェハの表面層のどんな特異点からも分離されるべき領域の画定を含む。
・第２の処理は、前記表面層の表面に、前記領域の境界を画する（ｄｅｌｉｍｉｔ）溝をエッチングするフォトリソグラフィを使用する。
・前記分離領域は、チップがウェハ上に形成されることになるのに必要とされる位置に相当する。
・領域は、それらの領域の輪郭が、その頂部が欠陥ラインを伴い得る特異点を形成し得る突出した角度を成さないように画定される。
【００７９】
本発明のその他の態様、目的、及び利点は、上で既に解説された図１〜３は別として、添付の図面を参照して行われる以下の本発明の説明を読めば、より明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８０】
上述のように、本発明は、特異な熱特性を有する多層ウェハに適用可能である。
【００８１】
「特異な熱特性」は、上で定義されている。特に、それらの特異な熱特性は、ウェハが高温熱処理に曝されたときの、ウェハの２つの層の熱膨張係数の差が、二次欠陥を生じるのに十分なほど大きい場合の熱膨張係数のその差に相当する。
【００８２】
かかる二次欠陥の発生を回避するため、且つ、本出願人によって実証された上述の「起点」作用（ウェハの初期欠陥、例えばそのウェハの乱れた表面における欠陥が、高温熱処理中に、そこから遙かに大きい二次欠陥が生じることになる起点を形成する）の実証を応用するために、本発明による高温熱処理は、処理されるべきウェハの表面準備ステップの後に行われる。
【００８３】
この準備は、ウェハの表面層の薄層化ステップに相当する。
【００８４】
このステップは、研磨によって実現される（しかし、この準備ステップはまた、イオン若しくはイオン・クラスタ衝撃のイオン・エッチング、又はドライ若しくはウェット式の化学エッチングによるウェハ表面層の薄層化も含み得る）。
【００８５】
研磨による準備の場合、この種の準備研磨は、好ましくは機械化学的（ＣＭＰ）研磨である。この種の研磨は、欠陥がその上に位置する表面層から１０００Å除去する。
【００８６】
また、この研磨は、平滑化アニールなどの高温熱処理中に観測される二次欠陥を生じることになる、ウェハの表面層の初期欠陥をも解消する。
【００８７】
本出願人は、ＳＯＱウェハに対して、例えばその後に水素化雰囲気下での約２時間の継続時間の平滑化アニールが可能とされる、かかる準備研磨ステップの使用を観察した。
【００８８】
そして、この種の平滑化アニールは、（透過型電子顕微鏡にて観測可能な）転位型二次欠陥、この欠陥は、同様のウェハに研磨を事前に行わなかった場合に観測されるものであるが、こうした二次欠陥を生じなかった。
【００８９】
本発明による方法は、ドナー基板から多層ウェハを切り離した後、例えば、脆弱界面（ｗｅａｋｅｎｉｎｇ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）の所で熱及び／又は機械的エネルギーを加えることによって切り離した後に使用されることができることに留意されたい。
【００９０】
従って、本発明は、例えばスマート・カット（Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ）（登録商標）型方法において使用されることができる。
【００９１】
このスマート・カット（登録商標）型プロセスは、多層ウェハを構築するのに使用され得、ウェハが基板から切り離されるステップを必要とすることを銘記されたい。
【００９２】
この例では、スマート・カット（登録商標）型技術を使用して、特異な熱特性を有する多層ウェハを作成し、次いで、これらのウェハを、（例えば転位型の）二次欠陥を観測することなく、平滑化アニールなどの高温熱処理によって処理することが可能である。
【００９３】
本発明のこの例示の実施形態では、ウェハが切り離される時と、高温熱処理が施される時との間に、（特に研磨による）準備ステップを挿入することによって、高温熱処理中のかかる二次欠陥の出現を回避することができる。
【００９４】
そして、より概括的には、本発明は、特異な熱特性を有する多層ウェハに高温熱処理を施すのに使用されることができ、すなわち、本発明は、スマート・カット（登録商標）型プロセスによって得られるウェハに限られるものではない。
【００９５】
高温熱処理は、どんな種類の高温熱処理でもよいことを銘記されたい。
【００９６】
また、この処理は、ＲＴＡアニール・モードでも行われ得る。
【００９７】
また、この実施形態にかかわらず、この熱処理は平滑化アニールでもよい。
【００９８】
第２の処理が、ウェハの高温熱処理中の欠陥ラインの出現を防止するように設計された準備ステップ（この場合「第１の」処理に相当する）に伴うことがあり得ることに留意されたい。
【００９９】
また、用語「第１の」処理と、「第２の」処理とは、これらの２つの処理の間にどんな時系列的又はどんな系統的順序も関与しないことにも留意されたい。
【０１００】
本出願人は、準備ステップ自体がウェハ上（例えばウェハ・リングの所）に特異点を生じ得ることを観測し、これらの特異点は、高温熱処理中に現れ、増幅されるものであった。
【０１０１】
例えば、これらの特異点は、材料の「マイクロ・テアリング（ｍｉｃｒｏ−ｔｅａｒｉｎｇ）」点、例えばウェハ・リングにおけるマイクロ・テアリングに相当し得る。
【０１０２】
従って、本出願人は、高温熱処理中に出現した、ライン状に配置された欠陥（又は「欠陥ライン」）を観測した。
【０１０３】
これらの欠陥ラインは、準備（特に研磨の場合）の間に生じた特異点に起因するものである。
【０１０４】
図４ａ、４ｂ１及び４ｂ２、４ｃ１及び４ｃ２は、これらの欠陥ラインの発生を概略的に示す。
【０１０５】
図４ａは、下層を形成する基板１１０と、表面層１２０とを含む多層ウェハ１００の概略上面図を示す。
【０１０６】
層１２０は、層１１０の直径よりも僅かに小さい直径を有し、従って、層１１０表面の周辺部分が露出されたままになる、突出した周辺肩部（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  ｓｈｏｕｌｄｅｒ）を形成する。
【０１０７】
この環状の周辺部分は、「リング」として知られる。
【０１０８】
図４ａは、準備ステップに相当する研磨の前のウェハ１００を示す。
【０１０９】
図から分かるように、リング周辺の輪郭は規則正しい（ｒｅｇｕｌａｒ）。
【０１１０】
図４ｂ１及び４ｂ２は、研磨ステップ（典型的にはＣＭＰ研磨）がウェハ１００に実施された後のそのウェハ１００を示す、対応する図を示す。
【０１１１】
図４ｂ２は、研磨が、ウェハ・リングの所でマイクロ・テアリング点１３０を生じたことを示す（これらの特異点は、これらの図では誇張された対応で拡大されて表されている）。
【０１１２】
図４ｃ１及び４ｃ２は、その後続いてウェハに高温熱処理が施されたときに、これらの特異点から始まって出現し得る欠陥ライン１４０を示す。
【０１１３】
従って、準備ステップに伴う高温熱処理中にこれらの欠陥ラインが出現するのを防止するために、第２の処理がウェハに実施される。
【０１１４】
後で分かるように、準備ステップ「に伴う」という表現は、その準備と同時に相補的処理が必ずしも行われることを意味するものではない。
【０１１５】
また、この第２の処理は、準備ステップの前又は後に行われることもできる。
【０１１６】
特に、第２の処理は、
・熱処理、及び／又は、
・機械的処理、及び／又は、
・化学的処理
を含み得る。
【０１１７】
この種の第２の処理は、この準備ステップ中に、特異点（これらの特異点は、上述されたように、高温処理中に欠陥ラインを生じ得る点に相当する）が発生するのを制限することができる。
【０１１８】
特に、特異点のこの制限は、ウェハ・リングにおける特異点の制限を可能とする。
【０１１９】
従って、この種の第２の処理は、高温処理中の欠陥ラインの出現を最小限に抑え、又は完全に防止する。
【０１２０】
この第２の処理は、特に、熱及び／又は機械的、及び／又は化学的プロセスによって行われ得ると言われている。
【０１２１】
かかる第２の処理の主な目的は、ウェハ・リングの周辺を切断することである（言い換えれば、ウェハ・リングが規則正しい輪郭を成すようにする）。
【０１２２】
第２の化学的処理は、好ましくは、準備ステップの後に実施される。
【０１２３】
この種の第２の化学的処理には、特にウェット・エッチング、又はドライ・エッチング、例えば、衝撃を受けたウェハと化学的に反応する粒子による衝撃を利用するＲＩＥ型ドライ・エッチングを使用することができる。
【０１２４】
この場合、リングの露出された面は、予め保護されておく必要がある。この種の保護は、ＲＩＥ型ドライ・エッチングの場合、特に必要である。
【０１２５】
また、ウェット・エッチングでは、ウェハの背面も保護する必要がある。
【０１２６】
この種の保護を実施する際、高温熱処理の使用を避けることが重要である。
【０１２７】
従って、保護されるべき表面のこの保護は、高温熱処理を伴う酸化によって行われることはできない。
【０１２８】
保護層を構築するための好ましい解決策の１つは、保護されるべき表面上に酸化物を堆積させることからなる。
【０１２９】
特に、この酸化物は、ＰＥＣＶＤ（プラズマ化学気相成長法）又はＬＰＣＶＤ（低プラズマ化学気相成長法）型の酸化物でよい。
【０１３０】
これらの２種類の堆積の選択は、その後ウェハ・リング周辺を切断するのに選択される操作の種類、及び、ウェハの諸層間の熱膨張係数における差にも依存し、すなわち、
・ＰＥＣＶＤ型堆積は、約４００℃の温度で行われ、従って、かなり異なる膨張係数を有する層を有するウェハにも使用され得る。
・ＬＰＣＶＤ型堆積は、約７００℃の温度で使用され、従って、ウェハの諸層の熱膨張係数がかなり相似している場合にしか使用されることができない。
【０１３１】
ＳＯＱウェハの場合、欠陥ラインは約７５０℃の温度から出現し始めることが観測されているので、これらの２種類の堆積とも想定され得る。
【０１３２】
ゲルマニウム・オン・シリコン・ウェハの場合、欠陥ラインは、ＳＯＱウェハの場合よりも低い温度で出現する恐れがある。従って、ＰＥＣＶＤ型堆積を使用することが好ましい。
【０１３３】
ウェハの全面上に酸化物を堆積させた後の次のステップは、リングの縁部付近の酸化物を選択的にエッチングし、それによりこの酸化物を除去することである。
【０１３４】
例えば、この選択的エッチングは、フォトリソグラフィによって行われることができる。
【０１３５】
フォトリソグラフィでは、堆積された酸化物１０００は、図５ａに示されるように、樹脂１００１の層によって覆われなければならない。
【０１３６】
この図は、ウェハ１００の断面を示し、この図では、周縁部１１０１が、かかる選択的エッチングによって露出されている。
【０１３７】
そのウェハの他の部分は、保護酸化物１０００によって覆われたままである。
【０１３８】
次のステップは、図５ｂに示されるように、樹脂１００１を除去し、リング周縁部周辺のシリコンを選択的エッチングすることである（この図では、矢印はエッチング操作を表す）。
【０１３９】
その結果、特異点のないきれい（ｃｌｅａｎ）で滑らかな周辺部を有するリングが得られる。
【０１４０】
また、ＳＥＺ社によって販売されているスピン・エッチャー（Ｓｐｉｎ  Ｅｔｃｈｅｒ）型装置（登録商標）も、リングのこの種の選択的エッチングを行うのに使用され得る。
【０１４１】
図６に示されるこの変形形態では、ウェハ１００は、その周辺が切断されるべきリングが位置する面とは反対側の、このウェハ１００の背面が化学的にエッチングされる。
【０１４２】
前記背面は、このエッチングの前に保護層１００２によって覆われていた。
【０１４３】
図６は、ウェハ１００の背面へのエッチング生成物の到達２０を示す。
【０１４４】
この化学エッチング生成物は、（この図では下に向いている）ウェハの前面に僅かに重なる（ｏｖｅｒｌａｐ）ように許容され得、この化学エッチング生成物の経路は、図では矢印で表象的に示されている。
【０１４５】
このエッチングは、層１２０の周辺部を攻撃すること、及び、リングを規則正しくすることを可能とする。
【０１４６】
この操作の間、窒素などの中性ガス流が層１２０の主面に対して当てられ（ａｐｐｌｙ）、それにより化学エッチング溶液がこの主面に達する（ｒｕｎ  ｏｎ）のを回避していることに留意されたい。
【０１４７】
この変形形態に従って行われるエッチングは、「背面縁部オーバーラップ・エッチング（ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ  ｂａｃｋ  ｅｄｇｅ  ｅｔｃｈｉｎｇ）」と呼ばれる。
【０１４８】
また、ウェハのリング周辺で機械的切断を用いる、第２の機械的処理も応用され得る。
【０１４９】
上述された第２の化学的処理プロセスと同様に、この種の第２の機械的なプロセスも、好ましくは研磨ステップの後に行われる。
【０１５０】
この機械的処理は、特に、以下を利用することができる。
・リング周辺を切断するための機械的手段。この手段は、このリングをきれいするダイヤモンド、レーザ、又は中性分子のイオン衝撃を使用して行われ得る。
・傾斜を付けるための、リングにおける局所的研磨。
【０１５１】
また、第２の熱処理プロセスが使用される場合、この種の処理は、好ましくは準備ステップの前に行われる。
【０１５２】
また、熱処理の形で実施される、従来技術による第２の処理は、準備ステップの前に、ウェハ層の接合界面（例えばクオーツ層とシリコン層との間）を強化する（ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅ）こともできることに留意されたい。
【０１５３】
また、第２の熱処理の場合では、本出願人は、それを超えると、後段の高温熱処理が追加の欠陥の出現を引き起こし得、且つ／又は、上述された欠陥ラインの出現を促進し得る限界ヒート・バジェットの存在も実証した。
【０１５４】
従って、第２の熱処理は、この限界ヒート・バジェットよりも低い、又はそれに等しいまま維持するヒート・バジェットで実施されなければならず、この限界ヒート・バジェットは、この予備（ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ）熱処理中にウェハに加えられることができる最高入熱に相当する。
【０１５５】
この限界サーマル・バジェットは、処理されるウェハの諸層の性質に依存する。
【０１５６】
また、特に、本出願人は、この限界サーマル・バジェットは、以下に相当するものであると決定した。
・ＳＯＱウェハの場合、７００℃の温度で２時間実施されるアニール
・ゲルマニウム・オン・シリコン・ウェハの場合、５００℃の温度で２時間実施されるアニール
【０１５７】
自明のように、第２の熱処理の間、アニールの継続時間は、同じサーマル・バジェットで延長され得、且つその温度は低下されることができ、又はその逆が可能である。
【０１５８】
様々なタイプの「第２の」処理が、ウェハに施される高温処理中の欠陥ラインの出現を最小限に抑え、又は完全に防止することができることが上記で分かった。
【０１５９】
本発明は、諸材料が特異な熱特性を有する多層ウェハのあらゆるタイプに適用可能であることに留意されたい。
【０１６０】
従って、本発明は、説明されたようなＳＯＱ型構造体に適用され得る。
【０１６１】
また、本発明は、支持基板（おそらくはシリコン）上にゲルマニウム又はＳｉＧｅ（特にゲルマニウムに富んだＳｉＧｅ）で作成された表面層を含むウェハにも適用され得る。
【０１６２】
本発明の一変形実施形態によれば、ウェハの、（特にウェハの有効層の）チップが後に形成されることになる領域だけにおいて、これらの欠陥ラインを処理することが必要とされ得る。
【０１６３】
本発明のこの変形実施形態では、第２の処理は、ウェハの表面層（図４ａ〜４ｃ２、５及び６の層１２０であり、同じ参照符号が図７ａ〜７ｃに使用されている）にある特異点（既に述べられたような、ウェハ・リングの周辺部周辺で特に形成される特異点）から分離されるべき領域１２００の画定を含む。
【０１６４】
１つ又はいくつかのチップが、各領域１２００に配置され得る。
【０１６５】
これらの領域１２００は、フォトリソグラフィによって層１２０の表面に前記領域１２００の境界を画する溝をエッチングすることによって、選択的に分離されることができる。
【０１６６】
これらの領域１２００は、チップがウェハ上に形成されることになるのに必要とされる位置に相当する。
【０１６７】
従って、図７ａは、２つのウェハ１００を極めて概略的に示し、各ウェハは、リング縁部周辺の特異点１３０から分離された３つの領域１２００を含み、前記特異点は欠陥ライン１４０を発生させる可能性があるものである。
【０１６８】
また、本発明のこの変形実施形態に関して、本出願人は、欠陥ラインが、好ましいことに、所与の結晶学的方向に向いていたことも決定した。
【０１６９】
特に、この様子は、高温熱処理が施されたＳＯＱウェハ上で観測された。
【０１７０】
好ましくは、領域１２００周辺の輪郭は、これらの輪郭が、「初期欠陥」にも相当し得る特異点を形成し得る突出した隅部を有しないように形成される。
【０１７１】
従って、突出した角度のない輪郭が、領域１２００として好ましくは形成される。例えば、これらの輪郭は、円又は楕円の形でよい。
【０１７２】
従って、図７ｂ及び７ｃは、領域１２００が、周辺部に好ましくは回避されるべき隅部があるブロックであり、この点において劣った構成を示す。
【図面の簡単な説明】
【０１７３】
【図１】ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）によって得られた、高温熱処理が実施されたＳＯＱウェハの断面における観測を示す。
【図２】ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）によって得られた、高温熱処理が実施されたＳＯＱウェハの断面における観測を示す。
【図３】図１及び２のＳＯＱウェハの、高温熱処理が施される前のシリコン層を示す。
【図４ａ】準備ステップ前のウェハを示す。
【図４ｂ１】準備ステップ後の同じウェハを示す。
【図４ｂ２】準備ステップ後の同じウェハを示し、「特異点」型の欠陥が示された、図４ｂ１から得られた部分拡大図である。
【図４ｃ１】準備ステップの後に高温熱処理も施された、同じウェハの概略図であり、二次欠陥を形成する欠陥ラインを概略的に示す。
【図４ｃ２】準備ステップの後に高温熱処理も施された、同じウェハの概略図の、図４ｃ１から得られた部分拡大図であり、二次欠陥を形成する欠陥ラインを概略的に示す。
【図５ａ】本発明による処理の一実施形態におけるステップの概略図を示す（処理されたウェハは、この図では断面で示されている）。
【図５ｂ】発明による処理の一実施形態におけるステップの概略図を示す（処理されたウェハは、この図では断面で示されている）。
【図６】本発明の別の実施形態を示す、図５ａ及び５ｂの図に対応する図である。
【図７ａ】本発明の変形実施形態を示す、ウェハの概略上面図を示す。
【図７ｂ】本発明の変形実施形態を示す、ウェハの概略上面図を示す。
【図７ｃ】本発明の変形実施形態を示す、ウェハの概略上面図を示す。
【符号の説明】
【０１７４】
２０  ループ状転位
２０  エッチング生成物の到達
１００  多層ウェハ
１１０  基板
１２０  表面層
１３０  特異点（マイクロ・テアリング点）
１４０  欠陥ライン
１０００  保護酸化物
１００１  樹脂
１００２  保護層
１１０１  周縁部
１２００  領域
【図１】
2007515789.tif 000002
【図２】
2007515789.tif 000003
【図３】
2007515789.tif 000004
【図４ａ】
2007515789.tif 000005
【図４ｂ１】
2007515789.tif 000006
【図４ｂ２】
2007515789.tif 000007
【図４ｃ１】
2007515789.tif 000008
【図４ｃ２】
2007515789.tif 000009
【図５ａ】
2007515789.tif 000010
【図５ｂ】
2007515789.tif 000011
【図６】
2007515789.tif 000012
【図７ａ】
2007515789.tif 000013
【図７ｂ】
2007515789.tif 000014
【図７ｃ】
2007515789.tif 000015
【国際調査報告】
2007515789.tif 000016
2007515789.tif 000017
2007515789.tif 000018