(57)【要約】  本発明は、多層半導体ウェーハの活性層と、この活性層の下に存在する多層ウェーハ内に埋め込まれた絶縁層との間の界面におけるトラップ密度を減少させるための方法に関する。この方法は、制御された雰囲気中において高温熱処理を多層ウェーハに施すステップを備え、熱処理は、少なくとも１つの酸化種を含む制御された雰囲気中において酸化温度で実行される酸化段階を備え、それによって、キャッピング酸化物層によってウェーハ表面がキャッピングされる。この方法はさらに、酸化段階中に生成されたキャッピング酸化物層を除去するための脱酸工程を熱処理の後に備え、熱処理期間中に、かつ、酸化段階の後に、制御された雰囲気が、ウェーハの深さへと、トラップ密度を減少させたい界面の下方に、イオンが移動することができる少なくとも１つの種を略中性の雰囲気中に含むように制御されることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層半導体ウェーハの活性層と前記活性層の下に存在する前記多層ウェーハ内に埋め込まれた絶縁層との間の界面におけるトラップ密度を減少させるための方法であって、
当該方法が、制御された雰囲気中において高温熱処理を前記多層ウェーハに施す熱処理ステップを備え、
前記熱処理ステップが、少なくとも１つの酸化種を含む制御された雰囲気中において酸化温度で実行される酸化段階を備え、これによって、キャッピング酸化物層によって前記ウェーハ表面がキャッピングされ、
前記酸化段階中に生成された前記キャッピング酸化物層を除去するための脱酸工程を前記熱処理ステップの後にさらに備える方法において、
前記熱処理ステップの期間中に、かつ、前記酸化段階の後に、前記制御された雰囲気が、前記ウェーハの深さへと、前記トラップ密度を減少させたい前記界面の下方に、イオンが移動することができる少なくとも１つの種を略中性の雰囲気中に含むように制御されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ウェーハの深さへと、前記トラップ密度を減少させたい前記界面の下方に、イオンが移動することができる少なくとも１つの種を略中性の雰囲気中に含む雰囲気としての前記制御された雰囲気の制御が、前記酸化段階の直後に実行されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ウェーハの深さへと、前記トラップ密度を減少させたい前記界面の下方に、イオンが移動することができる少なくとも１つの種を略中性の雰囲気中に含む雰囲気としての前記制御された雰囲気の制御が、前記多層ウェーハに施される高温処理として実行され、その後に、その他の高温処理が、前記多層ウェーハに施されることがないことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ウェーハの深さへと、前記トラップ密度を減少させたい前記界面の下方に、イオンが移動することができる少なくとも１つの種を略中性の雰囲気中に含む雰囲気としての前記制御された雰囲気の制御が、前記脱酸工程の前に実行されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記ウェーハの深さにまで移動することができる前記種が、水素および／またはヘリウムであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記ウェーハの深さにまで移動することができる前記種が、水素であることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記最終段階中に、前記制御された雰囲気が、略中性の雰囲気中における少なくとも１％のＨ２から構成されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記最終段階中に、前記制御された雰囲気が、略中性の雰囲気中における４％のＨ２から構成されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記酸化段階の前記酸化種が、酸素からなることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記酸化温度が、８００℃〜１０００℃の間であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記酸化期間中、温度が９５０℃であることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記酸化温度が、１０００〜３０００オングストロームの間の厚さを有するキャッピング酸化物層を生成するように選択されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記酸化期間中、温度が、２０００オングストロームの厚さを有するキャッピング酸化物層を生成するように選択されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記熱処理ステップが、前記酸化段階の後に、略中性の雰囲気中において実行される熱アニールステップを備えた安定化段階をさらに備え、前記安定化段階中に、前記多層ウェーハの貼り合わせられた界面が、安定化されることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記安定化段階の前記熱アニールステップが、前記酸化温度よりも実質的に高い温度において実行されることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記安定化段階の前記熱アニールステップが、９５０℃〜１２００℃の間の温度において実行されることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記安定化段階の前記熱アニールステップが、１１００℃の温度において実行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】
前記安定化段階の前記熱アニールステップが、前記酸化温度に実質的に等しい温度において実行されることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記ウェーハの深さへと、前記トラップ密度を減少させたい前記界面の下方に、イオンが移動することができる少なくとも１つの種を略中性の雰囲気中に含む雰囲気としての前記制御された雰囲気の制御が、前記安定化段階中に実行されることを特徴とする、請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記ウェーハの深さへと、前記トラップ密度を減少させたい前記界面の下方に、イオンが移動することができる少なくとも１つの種を略中性の雰囲気中に含む雰囲気としての前記制御された雰囲気の制御が、前記安定化段階に続くランプダウン期間中に実行されることを特徴とする、請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記ランプダウンが、ボートアウト温度で終了し、前記脱酸工程の前に、その他の高温処理が、前記多層ウェーハに施されることはないことを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記トラップ密度を減少させたい前記界面の深さにまでそれのイオンが前記ウェーハを下方へ移動することができる少なくとも１つの種を略中性の雰囲気中に含む雰囲気としての前記制御された雰囲気の制御が、前記酸化段階に続くランプダウン期間中に実行されることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記ランプダウンが、ボートアウト温度で終了し、前記脱酸工程の前に、その他の高温処理が、前記多層ウェーハに施されることがないことを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記多層ウェーハが、転写法によって得られたものであることを特徴とする、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記転写法が、ドナー基板内に脆化領域を生成するために、前記ドナー基板に少なくとも１つの種を埋め込むステップを備えることを特徴とする、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記転写法が、Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（商標）型の方法であることを特徴とする、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記多層ウェーハが、ＳＯＩであることを特徴とする、請求項１〜２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
前記ボートアウト温度が、４５０℃であることを特徴とする、請求項１〜２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
前記ボートアウト温度が、バッチ間において変化するが、すべてのバッチに含まれるウェーハに対して実質的に一定の値のトラップ密度を得ることができることを特徴とする多層ウェーハからなるバッチに施される、請求項１〜２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
前記ボートアウト温度が、４５０℃、６００℃、または、７５０℃のいずれかの値を有することを特徴とする、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記多層半導体ウェーハの活性層が、Ｓｉ層であることを特徴とする、請求項１〜３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
前記多層半導体ウェーハの活性層が、ひずみのあるＳｉ層であることを特徴とする、請求項３１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、多層半導体ウェーハにおいて界面トラップ密度を制御することに関する。
【０００２】
したがって、本発明は、ＳＯＩウェーハにおいて界面トラップ密度を制御するのに使用されてもよいが、さらに、半導体材料から選択された材料によって製造されるいかなる種類の多層ウェーハ（「半導体ウェーハ」）にも使用されてもよい。
【０００３】
また、本発明は、転写法によって得られる多層半導体ウェーハにおける界面トラップ密度の制御においてとりわけ有益な用途を提供する。
【定義】
【０００４】
本明細書においては、「転写法」という用語は、多層半導体ウェーハを製造するための方法を意味し、転写工程を含むことが明記される。その転写工程においては、
・上部（または、「ドナー」）ウェーハは、ベースウェーハ（「ハンドル」ウェーハまたは「レシーバウェーハ」とも呼ばれる）上に貼り合わせられ、
・上部ウェーハの少なくとも一部分は、貼り合わせの後に、ベースウェーハに残る。
【０００５】
転写法は、例えば、次の方法に基づいて実行されてもよい。
・Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（商標）法（この方法の一般的な説明は、例えば、Ｊｅａｎ−Ｐｉｅｒｒｅ  Ｃｏｌｉｎｇｅの“Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  《Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｔｏ  ＶＬＳＩ》”，Ｋｌｕｗｅｒ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒ，２ｎｄ  ｅｄｉｔｉｏｎから知ることができることが明記される）、
・ＥＬＴＲＡＮ（商標）法、
・その他。
【０００６】
Ｄｉｔは、界面トラップ密度の特性を表現するパラメータであり、その界面トラップ密度は、多層構造の２つの層間の界面に存在する電気的なトラップの密度として定義される（例えば、埋め込み酸化物層ＢＯＸとＳＯＩ構造の表面活性層との間の界面）。本明細書においては、Ｄｉｔおよび「界面トラップ密度」は、同等なものと解釈される。
【０００７】
この密度は、一般的には、（ｅＶ・ｃｍ２）当たりのトラップの数、すなわち、＃／ｅＶ・ｃｍ２によって表現され、ＳＯＩにおけるＢＯＸ／活性層界面の典型的な値は、１０１２＃／ｅＶ・ｃｍ２である。Ｄｉｔは、例えば、擬似ＭＯＳＦＥＴ測定技術を用いて測定されてもよい。
【０００８】
多層半導体ウェーハの「活性層」は、コンポーネントが生成されるべき層であり、この層は、一般的には、ウェーハのその他の部分から電気的に絶縁される。活性層は、一般的には、ウェーハの表面層である。
【発明の背景】
【０００９】
Ｄｉｔは、重要なパラメータである。なぜなら、多層ウェーハのいくつかの層における電気的なキャリアの移動度に影響を及ぼすからである。例として、ＳＯＩのＢＯＸ／活性層界面におけるＤｉｔは、活性層のキャリア移動度に影響を及ぼす。このキャリア移動度は、ウェーハの電気的な性能に影響を及ぼすパラメータである。
【００１０】
したがって、ウェーハの電気的な性能に影響を及ぼすために（また、ウェーハ上に形成されるデバイスの性能に影響を及ぼすために）、多層ウェーハの与えられた界面（例えば、ＳＯＩウェーハのＢＯＸ／活性層界面）におけるＤｉｔの値を制御することが、望まれている。
【００１１】
より正確には、多層半導体ウェーハの活性層における電気的なキャリアの移動度の増加の観点において、ウェーハの活性層と隣接する下層との間の界面におけるＤｉｔの値を最小化することが望ましいといえる（この界面におけるより低いＤｉｔはより大きな移動度に関係していることが明らかになっている）。
【００１２】
絶縁層（例えば、酸化物層）を被覆する活性層（例えば、Ｓｉにおける）を備えた典型的なＳＯＩウェーハの場合、これは、活性層と酸化物層との間の界面におけるＤｉｔを減少させることは望ましいことを意味する。
【００１３】
本明細書においては、「ＳＯＩ型ウェーハ」のことを、
・支持層（例えば、従来的なＳＯＩのためのバルクＳｉ）、
・ウェーハの表面領域に配置された活性層（例えば、Ｓｉの薄膜であるが、場合によっては、ＳｉＧｅ、Ｇｅ、などのその他の種類の膜）、
・および、これらの２つの層間に存在する埋め込み絶縁層（例えば、埋め込み酸化物層）、
を備えた多層ウェーハと呼ぶことが明記される。
【００１４】
また、一群のウェーハ、すなわち、ウェーハ製造装置内において同一条件下で製造された一群のウェーハの中に含まれる多層ウェーハ間のＤｉｔの値のばらつきを減少させることは望ましいといえる。
【００１５】
ウェーハにおけるＤｉｔおよびそれのばらつきを減少させるために、ＳＯＩウェーハに低温熱処理を施すことがすでに知られている。そのような熱処理は、中性の雰囲気またはほんのわずかな水素を含む雰囲気（例えば、Ｎ２雰囲気またはＡｒ雰囲気中における２％のＨ２）中において最大で６００℃の温度で３０分〜１２０分の時間だけ実行されてもよい。
【００１６】
そのような処理は、「フォーミングガスアニール」（ＦＧＡ）と呼ばれる。それは、“Ｏｘｉｄｅ  ｃｈａｒｇｅｓ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ｂｙ  ｐｌａｓｍａ  ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｗａｆｅｒ  ｂｏｎｄｉｎｇ”−Ｓｃｈｏｌｂｅｒｇ−Ｈｅｎｒｉｋｓｅｎ  ａｎｄ  ａｌ．，Ｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ  Ａ  １０２（２００２），９９−１０５，Ｅｌｓｅｖｉｅｒという論文に記載されている。
【００１７】
ＦＧＡ処理が１つよりも多い層を備えたウェーハに施されるとき、そのような処理によりウェーハの表面の下に位置する第１の界面においてＤｉｔを減少させることができることは一般的に観察される（「界面」は、ここでは、隣接する２つの層の境界として理解される）。
【００１８】
この点において、上述した論文は、バルクＳｉウェーハの表面を被覆するキャッピング酸化物層とその下にあるバルクＳｉ層との間の界面におけるＤｉｔの減少を開示している。
【００１９】
ＳＯＩ型ウェーハの活性層とその下にある層との間の界面においてＤｉｔを減少させるためにＦＧＡ処理を実行することを考えることができる（「従来的な」ＳＯＩの場合、この界面は、活性層とその下にある酸化物層との間に定義される）。
【００２０】
この目的のために、ウェーハが、まだ、キャッピング酸化物層によって被覆されているときにウェーハにＦＧＡ処理を施すというオプションを考えることはできない（そのようなキャッピング層は、通常、製造プロセスの終わり頃にウェーハの表面全体に存在し、そして、このキャッピング酸化物層は、プロセスの終了時に除去されることが想起される）。
【００２１】
事実、上述した論文は、キャッピング酸化物によって被覆されたＳｉ層に施されるＦＧＡはキャッピング酸化物層とその下にあるＳｉ層との間の界面におけるＤｉｔを減少させることを教示している。そして、ＳＯＩ型構造のキャッピング酸化物によっていまだに被覆されている、ＳＯＩ型構造に施されるＦＧＡの期待される結果は、キャッピング酸化物層とその下にある活性層との間の界面におけるＤｉｔを減少させることである（活性層とその下にある層との間の界面におけるＤｉｔを減少させることではない。これが望ましいことではあるが）。
【００２２】
さらに、製造の中間段階において、多層ウェーハは、一般的には、１００オングストローム〜３０００オングストロームまで（例えば、２０００オングストローム）の厚さを有するキャッピング酸化物層によって被覆される。本出願人によって実施された試験は、２０００オングストロームのそのような酸化物層によって被覆されたＳＯＩウェーハに施されたＦＧＡ（２％のＨ２を含むＡｒ雰囲気において９０分間４５０℃）が活性層とその下にある埋め込み酸化物層との間の界面におけるＤｉｔに影響を及ぼさないことを示した。したがって、いずれにしても、このオプションは、解決策とは思われない。
【００２３】
その後に考えられたオプションは、ウェーハ上のキャッピング酸化物を除去する工程を含めてすべての製造工程がＳＯＩ型ウェーハに施された後にＦＧＡ処理を実行することである。
【００２４】
しかし、そのような処理は、ウェーハの製造プロセスの終了時点において、時間のかかるさらなる処理を追加することを意味し、これは当然ながら望ましいことではない。
【００２５】
考えられるさらに別のオプションは、ＳＯＩ型ウェーハの製造の早い段階において、ＦＧＡ処理を実行することである。
【００２６】
例えば、そのような早期に行うＦＧＡは、上部基板をベース基板に貼り合わせる前に、Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（商標）法で使用されるべき「上部」基板に施される。Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（商標）法は上部基板をベース基板に貼り合わせることを含むことが想起される。
【００２７】
事実、これにより、ＳＯＩ型ウェーハの活性層を形成するのに使用される上部基板の層と、ＳＯＩ型ウェーハの埋め込み絶縁層を提供する隣接する絶縁（例えば、酸化物）層との間の界面におけるＤｉｔを減少させることができる。
【００２８】
しかし、Ｄｉｔは温度に影響を受けやすいパラメータであり、そして、ウェーハに施されるその後の処理（貼り合わせ、転写、安定化、など）は、早期に行うＦＧＡによって得られたＤｉｔの値を低下させる高温処理を含む。
【００２９】
したがって、ウェーハの付加的な長い処理時間を必要とせずに多層ウェーハにおけるＤｉｔの値およびＤｉｔのばらつきを減少させることができる方法が必要とされる。
【００３０】
本発明の目的は、この要求を満たすことである。
【００３１】
この目的を達成するために、本発明は、多層半導体ウェーハの活性層と上記活性層の下に存在する上記多層ウェーハ内に埋め込まれた絶縁層との間の界面におけるトラップ密度を減少させるための方法を提案する。この方法は、制御された雰囲気中において高温熱処理を上記多層ウェーハに施すステップを備え、
上記熱処理は、少なくとも１つの酸化種を含む制御された雰囲気中において酸化温度で実行される酸化段階を備え、これによって、キャッピング酸化物層によって上記ウェーハ表面がキャッピングされ、
上記酸化段階中に生成された上記キャッピング酸化物層を除去するための脱酸工程を上記熱処理の後にさらに備え、
上記熱処理期間中に、かつ、上記酸化段階の後に、上記制御された雰囲気は、上記ウェーハの深さへと、上記トラップ密度を減少させたい上記界面の下方に、イオンが移動することができる少なくとも１つの種を略中性の雰囲気中に含むように制御されることを特徴とする。
【００３２】
そのような方法の限定的でない好ましい態様には、以下のものがある。
【００３３】
−  上記ウェーハの深さへと、上記トラップ密度を減少させたい上記界面の下方に、イオンが移動することができる少なくとも１つの種を略中性の雰囲気中に含む雰囲気としての上記制御された雰囲気の制御は、上記酸化段階の直後に実行される。
【００３４】
−  上記ウェーハの深さへと、上記トラップ密度を減少させたい上記界面の下方に、イオンが移動することができる少なくとも１つの種を略中性の雰囲気中に含む雰囲気としての上記制御された雰囲気の制御は、上記多層ウェーハに施される高温処理として実行され、その後に、その他の高温処理が、上記多層ウェーハに施されることはない。
【００３５】
−  上記ウェーハの深さへと、上記トラップ密度を減少させたい上記界面の下方に、イオンが移動することができる少なくとも１つの種を略中性の雰囲気中に含む雰囲気としての上記制御された雰囲気の制御は、上記脱酸工程の前に実行される。
【００３６】
−  上記ウェーハの深さにまで移動することができる上記種は、水素および／またはヘリウムである。
【００３７】
−  上記ウェーハの深さにまで移動することができる上記種は、水素である。
【００３８】
−  上記最終段階中に、上記制御された雰囲気は、略中性の雰囲気中における少なくとも１％のＨ２から構成される。
【００３９】
−  上記最終段階中に、上記制御された雰囲気は、略中性の雰囲気中における４％のＨ２から構成される。
【００４０】
−  上記酸化段階の酸化種は、酸素からなる。
【００４１】
−  上記酸化温度は、８００℃〜１０００℃の間である。
【００４２】
−  上記酸化温度は、９５０℃である。
【００４３】
−  上記酸化温度は、１０００オングストローム〜３０００オングストロームの間の厚さを有するキャッピング酸化物層を生成するように選択される。
【００４４】
−  上記酸化温度は、２０００オングストロームの厚さを有するキャッピング酸化物層を生成するように選択される。
【００４５】
−  上記熱処理は、上記酸化段階の後に、略中性の雰囲気中において実行される熱アニールステップを備えた安定化段階をさらに備え、上記安定化段階中に、上記多層ウェーハの貼り合わせられた界面が、安定化される。
【００４６】
−  上記安定化段階の熱アニールステップは、上記酸化温度よりも実質的に高い温度において実行される。
【００４７】
−  上記安定化段階の熱アニールステップは、９５０℃〜１２００℃の間の温度において実行される。
【００４８】
−  上記安定化段階の熱アニールステップは、１１００℃の温度において実行される。
【００４９】
−  上記安定化段階の熱アニールステップは、上記酸化温度に実質的に等しい温度において実行される。
【００５０】
−  上記トラップ密度を減少させたい上記界面の深さにまでイオンが上記ウェーハを下方へ移動することができる少なくとも１つの種を略中性の雰囲気中に含む雰囲気としての上記制御された雰囲気の制御は、上記安定化段階中に実行される。
【００５１】
−  上記ウェーハの深さへと、上記トラップ密度を減少させたい上記界面の下方に、イオンが移動することができる少なくとも１つの種を略中性の雰囲気中に含む雰囲気としての上記制御された雰囲気の上記制御は、上記安定化段階に続くランプダウン期間中に実行される。
【００５２】
−  上記ランプダウンは、ボートアウト温度で終了し、上記脱酸工程の前に、その他の高温処理が、上記多層ウェーハに施されることはない。
【００５３】
−  上記トラップ密度を減少させたい上記界面の深さにまでそれのイオンが上記ウェーハを下方へ移動することができる少なくとも１つの種を略中性の雰囲気中に含む雰囲気としての上記制御された雰囲気の上記制御は、上記酸化段階に続くランプダウン期間中に実行される。
【００５４】
−  上記ランプダウンは、ボートアウト温度で終了し、上記脱酸工程の前に、その他の高温処理が、上記多層ウェーハに施されることはない。
【００５５】
−  上記多層ウェーハは、転写法によって得られたものである。
【００５６】
−  上記転写法は、ドナー基板内に脆化領域を生成するために、上記ドナー基板に少なくとも１つの種を埋め込むステップを備える。
【００５７】
−  上記転写法は、Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（商標）型の方法である。
【００５８】
−  上記多層ウェーハは、ＳＯＩである。
【００５９】
−  ボートアウト温度は、４５０℃である。
【００６０】
−  本方法では、多層ウェーハからなるバッチに施され、ボートアウト温度は、バッチ間において変化するが、すべてのバッチに含まれるウェーハに対して実質的に一定の値のトラップ密度を得ることができる。
【００６１】
−  上記バッチに対して、上記ボートアウト温度は、４５０℃、６００℃、または、７５０℃のいずれかの値を有してもよい。
【００６２】
−  上記多層半導体ウェーハの活性層は、Ｓｉ層である。
【００６３】
−  上記多層半導体ウェーハの活性層は、ひずみのあるＳｉ層である。
【００６４】
本発明のその他の態様、目的、および利点は、図面を参照してなされる以下の説明において明らかとなる。
【好ましい実施形態の説明】
【００６５】
（一般的態様）
本発明は、ＳＯＩのようなＳＯＩ型の半導体材料から構成された多層ウェーハの表面を酸化させるための高温熱処理に基づいて実行される。したがって、この高温処理は、酸化段階を備える。
【００６６】
また、この熱処理は、多層ウェーハの２つの層間における貼り合わせられた界面を安定化させるための安定化段階を（任意に）さらに備えてもよい。この貼り合わせられた界面は、特に、多層ウェーハを組み立てるための早期転写法（例えば、Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（商標）型の方法−そのような方法の一般的な態様の説明は、例えば、“Ｓｉｌｉｃｏｎ−Ｏｎ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ：  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｔｏ  ＶＬＳＩ，２ｎｄ  ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｊｅａｎ−Ｐｉｅｒｒｅ  Ｃｏｌｉｎｇｅ，Ｋｌｕｗｅｒ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ”から知ることができることが明記される）において２つの基板を貼り合わせた結果として得ることができる。
【００６７】
いかなる場合においても、本発明は、多層ウェーハに施される「高温処理」として実行される。ここでの説明においては、ウェーハの「高温処理」は、上記ウェーハを少なくとも９５０℃の温度に暴露することを含む熱処理を意味することが明記される。
【００６８】
酸化段階を含む熱処理は、典型的には１０００〜３０００オングストローム（例えば、２０００オングストローム）の厚さを有するキャッピング酸化物層を多層ウェーハの表面上に生成する。
【００６９】
また、この熱処理の後には、上記キャッピング酸化物層を除去して完成した多層ウェーハを生成するために、脱酸工程が実行されなければならない。この脱酸工程は、化学的処理（例えば、ＨＦエッチングなど）および／またはその他の種類の処理（高温処理は、この脱酸工程のためには除外される）を含んでもよい。
【００７０】
多層ウェーハ（単に「ウェーハ」と呼ぶことにする）は、ウェーハが完成したときにこのウェーハが組み込むべき層をすでに含んでいる。このウェーハは、この分野において知られている何らかの方法によって得られたものである。
【００７１】
特に、ウェーハは、ドナー（または、「上部」）基板からなる少なくとも１つの層をレシーブ（または、「ベース」）基板上に貼り合わせること、したがって貼り合わせられた界面を生成することを含む転写法によって得ることができる。
【００７２】
そのような転写法は、特に、ドナー基板内に脆化領域を生成するために、上記ドナー基板に少なくとも１つの種を埋め込むことを含む方法であってもよい。そのような方法は、例えば、Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（商標）型の方法であってもよい。
【００７３】
本発明による方法により、ウェーハの活性層と上記活性層の下に存在する上記多層ウェーハ内に埋め込まれた絶縁層との間の界面におけるトラップ密度を減少させることができる。
【００７４】
活性層は、ウェーハの表面領域に位置する。この活性層は、Ｓｉまたはその他の材料（ＳｉＧｅ、Ｇｅ、などのような）から形成されてもよい。この層の材料は、ひずみのあるものであってもよい。
【００７５】
この点において、本発明は、シリコンオンインシュレータウェーハのようなウェーハに適用されることに限定されるのではなく、薄い活性層の材料を基板上に備え、かつ、電気特性が最適化されなければならないあらゆる種類のウェーハに関係することが明記される。
【００７６】
また、「埋め込み」絶縁層という用語は、ウェーハの活性層の下に埋め込まれた層を意味するが、その絶縁層は、たとえＳＯＩのようなウェーハの場合であっても、必ずしも支持層を被覆するとは限らないことが明記される。
【００７７】
埋め込み絶縁層は、例えば、埋め込み酸化物層であってもよい。それは、活性層のすぐ下に位置する。
【００７８】
上述したように、界面におけるトラップ密度は、典型的には、パラメータＤｉｔによって表される。
【００７９】
（制御された雰囲気）
一般的態様
高温熱処理を実行するために、ウェーハは、アニールチャンバ内に配置される。このチャンバ内の雰囲気は、制御され、そして、以下の説明からわかるように、熱処理の様々な段階における様々な仕様を考慮するために、選択的に制御される。
【００８０】
より正確には、本発明の場合、熱処理期間中、および、酸化段階の後に、制御された雰囲気は、ウェーハの深さへと、トラップ密度を減少させたい界面（活性層と埋め込み絶縁層との間の界面）の下方に、イオンが移動することができる少なくとも１つの種を略中性の雰囲気中に含むように制御される。
【００８１】
事実上、ウェーハに施される本発明の高温熱処理は、以下の段階を備える。
・開始段階。この開始段階は、
・ある温度（これは、典型的には、４５０〜７５０℃（例えば、６００℃）であり、また、典型的には、最終的なボートアウト温度と同じである）でボートにおいて実行されるエントリ工程と、
・これに続く、ボートの温度から酸化温度まで温度を上昇させる第１のランプアップと、
を備える。
・上記酸化温度において実行される酸化段階。その結果として、酸化物層によって上記ウェーハが、キャッピングされる。
・酸化段階の後の任意による安定化段階。この安定化段階は、以下のいずれかの安定化温度において実行される。
・酸化温度よりもかなり高い安定化温度（オプション１。それぞれのオプションについては、図１の（ａ）〜（ｃ）を参照してさらに説明する）。この場合、安定化段階は、酸化温度から安定化温度までの温度ランプアップによって開始する。
・または、酸化温度に実質的に等しい安定化温度（オプション２）。
・あるいは、熱処理は安定化段階を備えないことも考えられる（オプション３）。
・最終段階。この最終段階は、
・温度をボートアウト温度まで下降させる温度ランプダウンと、
・ボートアウト温度において実行される終了工程と、
を備える。
【００８２】
開始段階中、雰囲気は中性である（すなわち、それは、Ｎ２またはＡｒのような中性ガスからなる）。
【００８３】
酸化段階は、典型的には、酸素のような酸化種を含む制御された雰囲気中において８００〜１０００℃（典型的には９５０℃）の酸化温度で実行される。
【００８４】
そのような酸化段階は、１０００〜３０００オングストローム（例えば、２０００オングストローム）のキャッピング酸化物層をウェーハの表面上に生成する。そして、この段階の温度および時間は、望ましいキャッピング酸化物の厚さに応じて、適合される。
【００８５】
安定化段階は、典型的には、制御された中性の雰囲気中において実行される。しかし、さらに暴露されるように、この雰囲気は、トラップ密度を減少させたい界面までイオンが下方へ移動することができる制御された割合の種を含むように制御されてもよい。
【００８６】
Ｄｉｔを減少させるための制御された雰囲気
トラップ密度を減少させたい界面までイオンが下方へ移動することができる種を含む制御雰囲気に関するいくつかの詳細な説明を以下に行う（たとえいずれのオプションが本発明を実行するために選択されたにしても）。
【００８７】
上記種は、Ｈおよび／またはＨｅであってもよい。好ましい実施形態においては、上記種は、水素である。そして、略中性の雰囲気中における例えば水素の割合は、１％以上でなければならない。
【００８８】
制御された割合でそのような種が注入される略中性の雰囲気は、典型的には、Ａｒおよび／またはＮ２からなる。
【００８９】
試験は、熱処理の制御された雰囲気においてＨ２をＮ２雰囲気に注入することによって実施され、これによって、Ｎ２内における４％のＨ２からなる制御された雰囲気が形成された。そのような試験は、ＳＯＩの活性Ｓｉ層と埋め込み酸化物層との間の界面におけるＤｉｔを相当に減少させた（この態様は、図２を参照してさらに解説される）。
【００９０】
略中性の雰囲気に注入されるＨｅまたはＨ２のような種の制御された割合を備えた雰囲気のこの特有の制御は、脱酸工程の前に実行される。また、これは、酸化段階の直後に実行されてもよい。
【００９１】
さらにまた、この制御は、好ましくは、ウェーハに施されるべき最後の高温熱処理として実行される（さもなければ、すでに減少しているＤｉｔが、さらなる高温処理によって劣化する恐れがあるためである）。
【００９２】
これまでに説明したような制御された雰囲気は、以下においては、簡単に「制御された雰囲気」と呼ぶことにする。
【００９３】
（３つのオプションの説明）
ここで、多層ウェーハを処理するための３つのオプション（それぞれ、図１の（ａ）〜（ｃ）に示す）についてさらに説明する。
【００９４】
これまでになされた解説は、これらのオプションのそれぞれに当てはまる。
【００９５】
オプション１
図１の（ａ）は、本発明による方法を実行するための第１のオプションを示す。
【００９６】
このオプションにおいては、酸化段階に続いて、安定化段階が、酸化温度よりもかなり高い温度で実行される。
【００９７】
より正確には、安定化温度は、９５０℃〜１２００℃の間であり、典型的な値は、１１００℃である。
【００９８】
安定化段階は、上述したように、貼り合わせられた界面を安定化することを目的とする。そのような安定化段階は、純粋に中性の雰囲気中において実行されるものとして、この分野で知られている。
【００９９】
本発明のこのオプションの場合、この安定化段階は、Ｈ２またはＨｅのような種を上述したように注入することによって、アニールチャンバ内におけるアニール雰囲気について特有の制御を行うことに関連する。
【０１００】
したがって、制御された雰囲気は、以下の期間中に達成される。
・安定化段階自体の期間中。この場合には、制御された注入は、好ましくは、安定化温度に到達したときに１回だけ実施される。および／または、
・それに続くランプダウン期間中。制御されたＨ２雰囲気が、ランプダウン期間中（すなわち、酸化期間中にではなく）にだけ達成される場合、制御された量のＨ２またはＨｅのような種を含む雰囲気下においてランプダウンを少なくとも開始するために、Ｈ２またはＨｅのような種の注入は、温度がまだ「高温」の範囲にあるとき、すなわち約９５０℃であるランプダウンの開始時点において実施されなければならない。
【０１０１】
オプション２
このオプションは、図１の（ｂ）に示される。
【０１０２】
このオプションにおいては、安定化段階は、酸化温度に実質的に等しい温度において実行される。雰囲気は、酸化段階と安定化段階との間で酸化剤をパージされる。
【０１０３】
上述したオプション１に関しては、安定化段階は、好ましくは、酸化段階の直後に実行される。
【０１０４】
このオプションにおいては、酸化段階は、少なくとも９５０℃の温度において実行され、そして、それは、安定化段階の場合も同様である。
【０１０５】
このオプションにおいては、Ｈ２またはＨｅのような種の制御された注入の開始は、好ましくは、安定化段階に続くランプダウンを開始する前に、安定化段階中に実施される。
【０１０６】
そして、制御された雰囲気は、ランプダウン期間中、達成されたままの状態に維持されてもよい（Ｈ２またはＨｅのような種を除去するために、また、アニールチャンバを安全に開けることができるように、ランプダウンが実際に終了する前に、制御された雰囲気をパージすることによって）。
【０１０７】
オプション３
このオプションは、図１の（ｃ）に示される。
【０１０８】
このオプションにおいては、酸化段階の後の安定化段階は、存在しない。
【０１０９】
このオプションは、ウェーハの厚さをただ単に減少させたいだけの場合（酸化およびそれに続く脱酸は、犠牲酸化に対応する）に、および、貼り合わせられた界面の安定化が要求されない場合に、選択されてもよい。
【０１１０】
Ｈ２またはＨｅのような種の略中性の雰囲気内への制御された注入は、酸化段階に続くランプダウン期間中に実施される。そして、この場合にも、制御された雰囲気は、温度がまだ高温の範囲にあるときに達成される。これは、特に、酸化段階が少なくとも９５０℃の酸化温度において実行されることを意味する。
【０１１１】
アニールチャンバの雰囲気は、Ｈ２またはＨｅのような種を注入する前に、酸素をパージされなければならない。
【０１１２】
そして、この注入は、制御された雰囲気ができるだけ高い温度において効果をもたらすように、ランプダウン期間中のできるだけ早期に実施される。
【０１１３】
すべてのオプションに関する解説
本発明のすべての実施形態において、「高温」の範囲にある温度（すなわち、少なくとも９５０℃）においてウェーハ（すべての実施形態において、酸化段階の結果できたキャッピング酸化物層によって被覆された活性層を有する）を制御された雰囲気に暴露することは、重要なことである。
【０１１４】
本出願人は、実際に、そのような暴露が、ＳＯＩのようなウェーハの厚みにみられる第１の界面（この第１の界面は、キャッピング酸化物層とこれが一時的に被覆する活性層との間の界面である）においてだけでなく、ウェーハの活性層とその下にある酸化物層との間の界面においても、Ｄｉｔを減少させることができたことを観察した。
【０１１５】
この効果は、以下のように説明することができる。
・「高温」下において、制御された雰囲気に含まれるＨ２またはＨｅのような種は、所望の界面まで、すなわち、活性層とその下にある絶縁層との間の界面まで、ウェーハの厚さを下方へ貫通するのに十分なエネルギーを有する。
・ウェーハのこのような特有の暴露がなくても、種は、公知のプロセスの場合と同様に、存在する第１の界面、すなわち、キャッピング酸化物層とその下にある活性層との間の界面よりも深くウェーハの厚さを貫通することはない。
【０１１６】
また、制御された雰囲気が、安定化段階または酸化段階に続くランプダウン期間中にだけ達成される場合、制御された雰囲気は、温度がまだ高温の範囲（本明細書において定義されるような）にある間に達成されなければならない。
【０１１７】
（処理の効果）
Ｄｉｔおよびそれのばらつきの減少
図２は、Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（商標）技術に基づいた方法によって得られるＳＯＩウェーハに施された、上述した処理によって得られたＤｉｔの減少を示す。
【０１１８】
この図面は、３つのランで以下のように異なるボートアウト温度を除いて、同じ条件下で処理された同じウェーハからなる３つのグループ（３つのグループは、それぞれ、「ラン１」、「ラン２」、および、「ラン３」に対応する）で測定されたＤｉｔの値を示す。
・ラン１のウェーハに対するボートアウト温度は、４５０℃であった。
・ラン２のウェーハに対するボートアウト温度は、６００℃であった。
・ラン３のウェーハに対するボートアウト温度は、７５０℃であった。
図２は、２つの曲線を備え、各曲線は、３つの点（グループまたは「ラン」ごとの点）によって規定される。
・上側の曲線は、図からわかるように、安全化処理の最終段階において純粋に中性の雰囲気によって安定化処理を施されたウェーハで測定されたＤｉｔを示す。この処理は、開始段階、それに続く、９５０℃における酸化段階、および、約１１００℃の温度における安定化段階を備えた。
・下側の曲線は、安定化段階に関連して雰囲気を制御することだけが上側の曲線の安定化処理と異なる処理を施されたウェーハで測定されたＤｉｔを示す（この段階中に、および／または、この段階の直後に、高温においてＡｒのような中性の雰囲気中に４％のＨ２が含まれる）。
【０１１９】
Ｄｉｔ測定は、２つの曲線のウェーハに対して同じように実行された。
【０１２０】
この図面は、Ｄｉｔの相当な減少を示している（約５０％の減少）。
【０１２１】
それは、また、Ｄｉｔのばらつきの劇的な減少を示している。
【０１２２】
本発明は、Ｄｉｔ（例えば、ＳＯＩのＢＯＸ／活性層界面における）を相当に減少させ、かつ、そのＤｉｔのばらつきを相当に減少させることができる。そして、これは、追加の処理時間を何ら必要とすることなく達成される。なぜなら、安定化処理は、ウェーハの層間の貼り合わせられた界面を安定化するのに必要とされるからである。
【０１２３】
したがって、本発明は、追加の時間を必要とせずに、ＦＧＡ処理の利点を提供する。
【０１２４】
また、Ｄｉｔを減少させるために、キャッピング酸化物層によって被覆されたウェーハに水素のような種を含む雰囲気を使用することは、従来技術の教示に反するものではないことに注意されたい。なぜなら、そのようなキャッピング酸化物層（上述した酸化段階を施されたウェーハの場合、２０００オングストロームの厚さを有する）によって被覆されたウェーハに従来的なＦＧＡのような処理を施すことは、Ｄｉｔに影響を及ぼさないことが実証されているからである。
【０１２５】
結果の安定性対ボートアウト温度に関する具体的な解説
図２の結果は、さらにまた、本発明から得られる別の興味深い態様を示している。
【０１２６】
この図面に示す３つのグループに対応する３つのランは、実際に、上述したようなボートアウト温度の異なる３つの値に対応する。
【０１２７】
それにもかかわらず、結果として得られたＤｉｔの値は、３つのグループにおいて実質的に等しいものとなる。
【０１２８】
このことは、本発明による方法がきわめて有益なロバストネスを有することに対応する。なぜなら、本方法によって、減少するだけでなくボートアウト温度のばらつきにもかかわらず安定しているＤｉｔの値の利点を維持しながら、ボートアウト温度に関する大きな自由度で本発明を実行することが可能になるからである。
【０１２９】
したがって、ボートアウト温度が大きく変化する状態で本発明に基づいて上述したようなウェーハのバッチを処理することができ、それにもかかわらず、いかなるバッチであれ処理されるウェーハの界面（活性層／埋め込み絶縁層）におけるＤｉｔのきわめて均一な値を得ることができる。
【０１３０】
また、この点においては、本発明によって、多層ウェーハの活性層とその下にある絶縁層との間の界面におけるＤｉｔを劣化させることなく、低い値のボートアウト温度を有することが可能になることに注意されたい。
【０１３１】
このことは、利点である。なぜなら、低い値のボートアウト温度はこの界面における大きなＤｉｔを生成する可能性がきわめて高いことが、本発明に基づいて処理されなかったウェーハ上で観察されたからである。
【０１３２】
（ウェーハに関する付加的な解説）
上述したように、本発明は、たとえＳＯＩウェーハが本発明の用途に対応するとしても、そのようなＳＯＩウェーハの処理に限定されるものではない。
【０１３３】
１つの例として、本発明の別の具体的な用途は、「ひずみシリコンオンインシュレータ」（ｓＳＯＩ）型ウェーハの処理である。
【０１３４】
ｓＳＯＩウェーハは、ひずみのある薄いＳｉ層（典型的には、１００〜６００オングストロームの厚さを有する）を埋め込み絶縁層のすぐ上に備え、支持層が、上記埋め込み絶縁層の下に存在する。
【０１３５】
ひずみのある層の厚さはきわめて薄いことから、貼り合わせ界面の安定化のような高温処理を実施するために、この層を酸化することは一般的にはできない。
【０１３６】
したがって、そのようなウェーハを組み立てるために、１つの解決策は、表面層（これは、ひずみのあるＳｉ中に存在する）の下に埋め込み絶縁層を備えるｓＳＯＩ多層ウェーハの表面層上にキャッピング酸化物層を最初に成膜することである。
【０１３７】
キャッピング酸化物層のそのような成膜は、例えば、ＴＥＯＳ成膜によって形成されてもよい。キャッピング酸化物層は、例えば、１００〜３０００オングストロームの厚さを有するＳｉＯ２の層である。
【０１３８】
さらにまた、より厚いキャッピング酸化物層を成膜する前に、きわめて薄い熱酸化物層（自然酸化物層またはほんのわずかにより厚い層）をひずみのある層上に、形成することもできる。
【０１３９】
ひずみのある層が、キャッピング酸化物層によって被覆されると、それは、高温から保護され、そして、本発明による方法が行われてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】（ａ）は本発明による方法を実行するための第１のオプションに基づいて多層ウェーハに施される熱処理中の温度対時間経過を示すグラフであり、（ｂ）は本発明による方法を実行するための第２のオプションに基づいて多層ウェーハに施される熱処理中の温度対時間経過を示すグラフであり、（ｃ）は本発明による方法を実行するための第３のオプションに基づいて多層ウェーハに施される熱処理中の温度対時間経過を示すグラフである。
【図２】これまでに知られているような形で実行される熱処理と比較した上述した熱処理によって達成されるＤｉｔの減少、および、様々なボートアウト温度に関連する処理に対するＤｉｔ値の安定性を示すグラフである。
【図１】
2008529312.tif 000003
【図２】
2008529312.tif 000004
【国際調査報告】
2008529312.tif 000005
2008529312.tif 000006
2008529312.tif 000007