(57)【要約】本発明は、層移動によって作成され、半導体材料から選択された材料から成り、表面領域と基層との間に少なくとも１つの中間層を含む、多層ウェハのリングの処理方法に関し、この方法が、ウェハの後続処理工程中に、ウェハ中間層の周縁部上への侵食を防ぐために、ウェハ表面の表面領域層によって、中間層の周縁端部を覆いかつ封入するようにウェハを急速熱アニーリングすることを含むことを特徴とする。本発明は、関連する多層ウェハにも関する。
2006519504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
層移動によって作成され、半導体材料から選択された材料からなり、表面領域と基層との間に少なくとも１つの中間層を有する多層ウェハのリングの処理方法であって、前記方法が、前記ウェハの後続処理工程中に、前記ウェハの前記中間層の周縁部上への侵食を防ぐために、前記ウェハの前記表面領域の層によって、前記中間層の周縁端部が覆われかつ封入されるように前記ウェハを急速熱アニーリングすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記急速熱アニーリングが前記ウェハの移動直後に行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記急速熱アニーリングが前記ウェハの移動と前記急速熱アニーリングとの間の追加の処理工程後に行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記急速熱アニーリングが約１２００℃の温度で行われることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記急速熱アニーリングが３分未満持続的に行われることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記急速熱アニーリングが水素及び又はアルゴン雰囲気下で行われることを特徴とする、請求項１乃至５いずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記ウェハが、ＳＯＩであることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記移動がＳＭＡＲＴＣＵＴ（登録商標）法を使用して行われたことを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記ウェハの前記後続処理工程が化学的侵食又は延長高温熱処理を含むことを特徴とする請求項１乃至８いずれかに記載の方法。
【請求項１０】
層移動によって作成され、半導体材料から選択された材料から成り、表面領域（１０１）によって覆われた少なくとも１つの中間層を含む多層ウェハであって、前記ウェハの前記表面領域の層が、前記ウェハの少なくとも１つの中間層（１０２）の周縁端部を覆いかつ封入することを特徴とするウェハ。
【請求項１１】
前記表面領域の前記層（１０１）が前記ウェハのいくつかの中間層を覆いかつ封入することを特徴とする前記請求項１０に記載のウェハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、層移動によって作成され、種々の半導体の中から選択された材料からなる多層ウェハのリングの処理方法に関する。
【０００２】
本発明は、関連する多層ウェハにも関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体材料の中から選択された材料から多層構造を作成するための層移動プロセスがいくつか知られている。
【０００４】
この種のプロセスは、次の主な工程を含む。
【０００５】
ドナー基板の厚さ範囲内に、できる限り、その表面のところに別の層を生成する一環として、弱化領域を生成すること。
【０００６】
ドナー基板を受け基板に結合すること。
【０００７】
弱化帯域で切り離すこと。
【０００８】
この切り離しに続いて、ドナー基板のうちの少なくとも１つが受け基板上に移動された。
【０００９】
このプロセスによって、例えばＳＯＩ（シリコン・オン・インシュレータ）型のウェハが作り上げられる。
【００１０】
こうしたウェハは、いかなる種類の多層ウェハの作成にも使用することができる。
【００１１】
得られたウェハは、最終ウェハである表面層と受け基板に相当する基層との間に１つ又は複数の中間層を有することができる。
【００１２】
このように、ＳＯＩは、受け基板とシリコンからなる表面層との間に（例えば、ＳｉＯ２からなる）中間絶縁層を有する。
【００１３】
このような移動法の例として、ＳＭＡＲＴＣＵＴ（登録商標）法がある。この種の方法の説明は、Ｋｌｕｗｅｒ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ発行、Ｊｅａｎ−Ｐｉｅｒｒｅ  Ｃｏｌｉｎｇｅ著の「Ｓｉｌｉｃｏｎ−Ｏｎ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｔｏ  ＶＳＬＩ、第２版」第５０頁及び５１頁に記載されている。
【００１４】
この種の方法は、上記のような多層ウェハを作成するために使用することができる。
【００１５】
この種の方法は、厚さがおよそ数ミクロン未満の極めて薄い表面層を有するウェハを作成するためにも使用することができる。
【００１６】
切り離し工程中の層移動に付随し、形成されたウェハの周りに、ほぼ環状の周縁ショルダが形成される可能性があることが分かるであろう。
【００１７】
現在、この種のショルダは、リングと呼ばれている。
【００１８】
このように、ＳＭＡＲＴＣＵＴ（登録商標）法の一環として行われる切り離しによって、リングの形成が見られることがある。
【００１９】
この種のリングの概略図を、図１に示す。
【００２０】
この図は、ＳＯＩ型ウェハ１０の縁端を示す。
【００２１】
ウェハ１０は、ＳｉＯ２層１０２を覆い単結晶シリコンからなる表面層１０１（通常、ウェハのいわゆる有効層に相当する）を含む。
【００２２】
これらの２つの層１０１及び１０２は、受け基板に相当する層１０３に結合される。例えば、層１０３は、多結晶シリコンから作ることができる。
【００２３】
層１０２は、中間層、つまりウェハの表面層１０１とその基層１０３との間に挿入された層に相当する。
【００２４】
この図ではリング１１０が見られる。
【００２５】
このリングは、ウェハ１０の周縁全体に延びている。これは、層１０１及び１０２を弱化ドナー基板から切り離す工程の結果生じる。
【００２６】
この図は、中間層１０２がその周縁端部１０２０のところで露出されていることも示している。
【００２７】
図から分かるように、中間層１０２の周縁ベルト部の露出によって、マイナスの結果がもたらされることがある。
【００２８】
より正確に言うと、図１の概略図に示す結果を生む切り離し工程の後、この種のウェハには通常、補完処理が施される。
【００２９】
この種の補完処理の１つの目的は、ウェハの表面状態を改善すること（特に、表面粗さを低減すること）、あるいは１つ又は複数の層の結晶構造を変えること、あるいはウェハの層間の結合を補強することである。
【００３０】
この種の処理は、ウェハの化学的侵食及び又は熱処理を含むことができる。
【００３１】
例えば、この処理は「ｓｔａｂｏｘ」工程を含む場合がある。
【００３２】
本明細書では慣習により、ウェハ上で行われる「ｓｔａｂｏｘ」工程は、次の操作手順に相当することを留意されたい。
【００３３】
ウェハ表面の酸化―この操作は、ウェハ表面に酸化物層を堆積させ、それによって次の熱処理操作の間、この表面を保護することを意図している。
【００３４】
結合界面の安定化熱処理―例えば、約１１００℃の温度でアニーリングすることによって行う。
【００３５】
ウェハ表面に堆積させた酸化物の還元―例えば、濃度１０〜２０％のＨＦ溶液を有するＨＦエッチング型溶液内で化学侵食させることによって行う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
図１に示すようなＳＯＩウェハ上で「ｓｔａｂｏｘ」工程を行う場合、ウェハの中間層１０２は、その周縁部が侵食されることが分かる。
【００３７】
この結果を図２に概略図で示す。
【００３８】
この図は、層１０２が、ウェハの中心に向かう（図２に示すケースの場合、右へ向かう）材料の移動によって影響を受けていることを示している。
【００３９】
材料のこうした移動は、上述の還元操作に使用されたエッチング溶液によって露出された層１０２の周縁ベルト部上に侵食があったために起こる。
【００４０】
図２は、中間層のこうした後退が原因で、この中間層上に表面層１０１が張り出していることも示している。これは、その側方縁端部が中間層の縁端部を越えるためである。
【００４１】
この張り出し構成は、有害であり得る。
【００４２】
特に、このように張り出している層１０１の部分１０１０は、崩壊及び又は破壊することがある。
【００４３】
これ自体、欠点である。
【００４４】
この部分１０１０のうちの一片が離脱した場合、この一片によってウェハが汚染される可能性もある。
【００４５】
このような離脱片が、ウェハ面のうちの１つの上に堆積され、その表面状態が（例えば、表面をこする、又は表面に張り付くことによって）悪化することがあり得る。
【００４６】
本発明によるウェハは、電子工学、マイクロエレクトロニクス及びオプトロニクスに使用することを目的としているため、表面状態の極めて厳しい仕様を満たす必要がある。
【００４７】
従って、図２に示す張り出し構成は、欠点であることが分かるであろう。
【００４８】
図２は、「ｓｔａｂｏｘ」工程の付加的影響も示していることが分かる。
【００４９】
この図は実際のところ、層１０１及び１０２の反りを表しており、これらのウェハの縁端は、基層１０３から持ち上がり、分離している。
【００５０】
このように、この反りは、ウェハに対して行われた「ｓｔａｂｏｘ」工程による付加的影響、つまり紛れもなく、中間層後退及び張り形成によって生じたものである。
【００５１】
この付加的影響は、特にウェハ表面の酸化熱処理中に、ウェハの別の層に印加された熱応力の結果生じたものである。
【００５２】
このウェハの別の層は、同じ熱膨張率を持たないので、より高いサーマルバジェットにさらされたときに同じには作用しない。
【００５３】
従って、こうした付加的影響のために、層１０２及び１０３が層１０２の縁端で部分的に分離することになる。
【００５４】
同じ酸化熱処理中に、こうした分離が原因で層１０２と１０３との間にあいた空間は、新しい酸化物１０２１によって部分的に満たされたことも分かるであろう。
【００５５】
しかし、こうした付加的影響は、本発明によって解決されるべき問題にとって重要な欠点ではない。
【００５６】
本発明が解決しようとする欠点は、中間層１０２の収縮に関するものである。
【００５７】
先に見てきたように、この欠点は、ウェハ上の化学的侵食の結果もたらされ得る。
【００５８】
この欠点は、こうした侵食に敏感な中間層の周縁ベルトに対する別の種類の侵食の結果生じることがある。
【００５９】
従って、このウェハが、例えばウェハをバッチ処理する炉内で延長高温熱処理されていた場合、ＳＯＩの酸化物中間層の露出周縁部に対する侵食が確認される場合がある。
【００６０】
このような熱処理をウェハに対して行って、例えば、ウェハ層のいくつかの結晶構造を変え、又はウェハの表面粗さを低減させることも望ましい。
【００６１】
この種の延長高温熱処理は、従来水素及び又はアルゴン雰囲気下で行われていた。
【００６２】
本明細書では、「高温」とは、約９５０℃を超える温度のことである。
【００６３】
また、「延長」とは、数分を超えて持続的に行われる熱処理のことである。
【００６４】
先に述べたような欠点をもたらす処理の別の例は、ウェハ上での第１の「ｓｔａｂｏｘ」工程及び研磨を終えた後に、「ｓｔａｂｏｘ」工程を（例えば、ＳＯＩ型ウェハ上で）行う場合である。
【００６５】
このような処理の非制限的な例が、ＰＣＴ特許出願公開明細書第ＷＯ０１／１５２１８号に開示されている。
【００６６】
この文献は、ｓｔａｂｏｘ工程／研磨／ｓｔａｂｏｘ型工程の順に行われる、ＳＯＩ型ウェハの表面処理について記載している。
【００６７】
図３ａは、第１のｓｔａｂｏｘ工程がＳＯＩの概略図である。
【００６８】
この図では、研磨後、層１０１及び１０２の縁端部に急斜面が形成されることが分かる。
【００６９】
この場合、この斜面形状によって中間層１０２がさらに露出される。この露出は、図１に示す場合よりもより大きくさえある。
【００７０】
図３ｂは、第１のｓｔａｂｏｘ工程後、研磨工程、次いで第２のｓｔａｂｏｘ工程が行われた、同じＳＯＩを示す。
【００７１】
この図は、斜面形状が、これらの新しい工程によって変形したことを示している。
【００７２】
しかし、中間層１０２は依然として露出され、従って依然として、続いてウェハに施される処理による侵食の対象となっている。
【００７３】
従って、中間層がその周縁部に露出している多層ウェハに施される諸処理（特に化学的処理及び又は延長高温熱処理）によって、欠点がもたらされ得ることは明らかである。
【００７４】
本発明の目的は、こうした欠点を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【００７５】
この目的を達成するために、本発明は、層移動によって作成され、半導体材料から選択された材料からなり、表面領域と基層との間に少なくとも１つの中間層を有する多層ウェハのリングの処理方法であって、前記方法が、前記ウェハの後続処理工程中に、前記ウェハの前記中間層の周縁部上への侵食を防ぐために、前記ウェハの前記表面領域の層によって、前記中間層の周縁端部が覆われかつ封入されるように前記ウェハを急速熱アニーリングすることを含むことを特徴とする方法を提供する。
【００７６】
以下は、このような方法の好ましいが非限定的な態様である。
【００７７】
前記急速熱アニーリングが前記ウェハの移動直後に行われる。
【００７８】
前記急速熱アニーリングが前記ウェハの移動と前記急速熱アニーリングとの間の追加の処理工程後に行われる。
【００７９】
前記急速熱アニーリングが約１２００℃の温度で行われる。
【００８０】
前記急速熱アニーリングが３分未満持続的に行われる。
【００８１】
前記急速熱アニーリングが、水素及び又はアルゴン雰囲気下で行われる。
【００８２】
前記ウェハがＳＯＩである。
【００８３】
前記移動がＳＭＡＲＴＣＵＴ（登録商標）法を使用して行われる。
【００８４】
前記ウェハの前記後続処理工程が化学的侵食又は延長高温熱処理を含む。
【００８５】
本発明は、先に述べた方法によって得られた関連ウェハも提供する。
【００８６】
本発明の他の態様、目的及び利点は、従来技術に関して議論された図１、２、３ａ及び３ｂを除いて、添付の図面を参照して以下の説明を読めばより明らかになるであろう。
【００８７】
この説明の前に、本発明が適用可能なウェハは、ＳＯＩウェハであることを留意されたい。
【００８８】
以下の２つの条件を満たす任意の多層ウェハでもよい。
【００８９】
ウェハは、移動法（例えば、ＳＭＡＲＴＣＵＴ（登録商標）法）を使用することによって得られたものであること。
【００９０】
ウェハの少なくとも１つの中間層が、側面に露出し、この中間層の周縁部が露出されている場合は、後続処理（例えば、化学的侵食又は延長高温熱処理）によってその周縁部を侵食することができること。
【００９１】
従って、本発明による方法の出発点は、図１の概略図に示したようなリングを典型的に含むウェハである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９２】
本発明によれば、ウェハの急速熱アニーリングは、露出された中間層の周縁端部を、ウェハの表面領域上の層によって覆い、次いで封入するために、この種のウェハ上で行われる。
【００９３】
急速熱アニーリング（ＲＴＡ）型熱処理を使用する。簡略化するために、以下では、この処理をＲＴＡと呼ぶ。
【００９４】
本明細書の冒頭で説明した問題に関し、本出願人は、ＲＴＡが露出中間層に非常に有益な効果をもたすことに気付いた。
【００９５】
より正確に言うと、ＲＴＡによって、ウェハの表面層を「ドロップオフ」させることができる（実際、ＳＯＩウェハの場合、単結晶シリコン層に相当する、図１の層１０１）。
【００９６】
この表面層は、すでに露出された中間層（図１の層１０２）の周縁部を覆いかつ封入もする。
【００９７】
このように覆われかつ封入された結果を図４に示す。
【００９８】
図４は、ｓｔａｂｏｘ工程を経た後、ＲＴＡを行ったＳＯＩウェハを示す。
【００９９】
ＲＴＡよりもｓｔａｂｏｘ工程を先に行ったことによって、受け基板（層１０３）とドナー基板（層１０１及び１０２）との結合界面が安定化する。
【０１００】
図４から、中間層１０２は表面層１０１によって完全に封入されていることが分かる。従って、層１０２は、続いてウェハに施され得る熱処理から保護される。
【０１０１】
ＲＴＡは、高温で短時間行う。
【０１０２】
ＳＯＩウェハを処理する場合、約１２００℃の温度で３分未満処理を行うことができる。
【０１０３】
こうしたＲＴＡは、水素及び又はアルゴン雰囲気下で行う。
【０１０４】
こうしたＲＴＡは、ウェハを切り離した直後にも行うことができる。
【０１０５】
この場合、層１０３とウェハの残りの部分との結合界面は、熱処理によって安定化しなかった。
【０１０６】
しかし、本出願人が行ったテストによって、この結合界面を劣化させずに覆いかつ封入する効果を達成するために本実施形態を使用することができることも例証された。
【０１０７】
図５は、本発明の本実施形態を示す図である。
【０１０８】
やはり表面層１０１が、中間層１０２を覆いかつ中間層１０２を封入し、従ってそれにより後続処理から保護されることが分かる。
【０１０９】
さらに、ＲＴＡによって、層１０２と１０３との間の結合界面が劣化していないことも分かる。
【０１１０】
従って、ウェハを切り離した直後又は後続工程中にＲＴＡを使用することができる。
【０１１１】
特に、ｓｔａｂｏｘ工程（図４参照）後、ＲＴＡを行うことができることが分かる。
【０１１２】
一般に、前工程においてこのＲＴＡを利用することは、ウェハに施され得る後続熱処理のために中間層を安定させる手段になる。
【０１１３】
本発明に関するウェハは、ＳＯＩウェハに限定されないことを留意されたい。
【０１１４】
本発明によれば、ウェハ内の単一の層ではなく、複数の中間層を覆いかつ封入することが可能である。
【０１１５】
一般に、本発明を使用することによって、１つの層によってウェハの表面領域を覆いかつ封入をすることができる。具体的には、この層は、先に例示し述べたウェハの表面層でよい。
【０１１６】
本発明の実施形態全てにおいて、ＲＴＡによってウェハの中間層が保護され、従ってそれにより本明細書の冒頭で述べたような処理をこのウェハに施すことが可能であることを留意されたい。
【０１１７】
特に、本発明に従って処理されたウェハは、延長高温熱処理に伏すことができるが、本発明が使用されない場合、この種の処理によって中間層は劣化するであろう。
【０１１８】
しかし、この場合、本発明によるＲＴＡと延長高温熱処理との間に研磨工程（おそらくはＣＰＭ）を行うべきではないことを留意されたい。
【０１１９】
こうした研磨工程によって、本発明により中間層に施された保護が、少なくとも部分的に破壊されるので、延長高温熱処理によって中間層が劣化し得る。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】リングの概略図である。
【図２】中間層が受ける影響を示す概略図である。
【図３ａ】第１のｓｔａｂｏｘ工程が行われたＳＯＩの概略図である。
【図３ｂ】第１のｓｔａｂｏｘ工程後、研磨工程、次いで第２のｓｔａｂｏｘ工程がで行われた、同じＳＯＩを示す。
【図４】本発明の第１の実施形態に従って処理されたＳＯＩウェハ縁端部を走査電子顕微鏡から見た図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に従って処理されたＳＯＩウェハ縁端部の同様な図である（この場合、縁端部とは「右側」縁端部を指し、ウェハの「左側」縁端部は、他の図に示す）。
【図１】
2006519504.tif 000003
【図２】
2006519504.tif 000004
2006519504.tif 000005
【図４】
2006519504.tif 000006
【図５】
2006519504.tif 000007
【国際調査報告】
2006519504.tif 000008
2006519504.tif 000009
2006519504.tif 000010