(57)【要約】【課題】エッチング／研磨ストップ層を用いる貼り合わせ方法において、エッチング／研磨ストップ層であるSiO２層とシリコンウェーハとの界面ラフネスを抑制して、活性層の表面のラフネスが小さい貼り合わせシリコンウェーハの製造方法を提供し、貼り合わせウェーハがDSBウェーハの場合には、ブルーヘイズのないウェーハの製造方法を提供する。【解決手段】単結晶シリコンインゴットの<100>方向または<110>方向に対して垂直な面との傾斜角度θ（合成角）が、０°＜θ≦0.15°となるウェーハ面を有するようにスライスしてなる10×1017/cm3〜18×1017/cm3の基板酸素濃度を有する活性層用シリコンウェーハの一方のウェーハ面から酸素イオンを注入して、該活性層用シリコンウェーハの前記一方のウェーハ面からの所定深さ位置に、酸素イオン注入層を形成し、前記活性層用シリコンウェーハと、支持用シリコンウェーハとを貼り合わせて熱処理し、内部SiO２層とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶シリコンインゴットの<100>方向または<110>方向に対して垂直な面との傾斜角度θ（合成角）が、０°＜θ≦0.15°となるウェーハ面を有するようにスライスしてなる10×1017/cm3〜18×1017/cm3（old ASTM換算）の基板酸素濃度を有する活性層用シリコンウェーハの一方のウェーハ面から酸素イオンを注入して、該活性層用シリコンウェーハの前記一方のウェーハ面からの所定深さ位置に、酸素イオン注入層を形成する工程と、
前記活性層用シリコンウェーハの前記一方のウェーハ面と、支持用シリコンウェーハの一方のウェーハ面とを貼り合わせて、シリコンウェーハ複合体を形成する工程と、
前記シリコンウェーハ複合体を熱処理して、貼り合わせを強化し、かつ前記酸素イオン注入層を内部SiO２層とする第１熱処理工程と、
前記シリコンウェーハ複合体を、前記活性層用シリコンウェーハの他方のウェーハ面から前記内部SiO２層を露出させる工程と、
前記内部SiO２層を除去する工程と、
前記内部SiO２層を除去したシリコンウェーハ複合体の表面を研磨、または前記シリコンウェーハ複合体に還元性雰囲気下で熱処理を施して（第２熱処理工程）、前記シリコンウェーハ複合体の平坦度を向上させる平坦化工程と
を具えることを特徴とする貼り合わせシリコンウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記活性層用シリコンウェーハが、Ｐ型シリコンウェーハであることを特徴とする請求項１に記載の貼り合わせシリコンウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記Ｐ型シリコンウェーハが、導電性成分としてホウ素を含有することを特徴とする請求項２に記載の貼り合わせシリコンウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記酸素イオン注入の所定深さ位置が、前記活性層用シリコンウェーハの前記一方のウェーハ面から300〜600nmの深さ位置であること特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の貼り合わせシリコンウェーハの製造方法。
【請求項５】
前記シリコンウェーハ複合体は、活性層用シリコンウェーハの一方のウェーハ面を支持用シリコンウェーハの前記一方のウェーハ面に予め設けた絶縁層を介して支持用シリコンウェーハに間接的に貼り合わせて形成してなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の貼り合わせシリコンウェーハの製造方法。
【請求項６】
前記シリコンウェーハ複合体は、活性層用シリコンウェーハの一方のウェーハ面を、絶縁層を介することなく支持用シリコンウェーハに直接貼り合わせて形成してなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の貼り合わせシリコンウェーハの製造方法。
【請求項７】
前記第１熱処理工程は、1000〜1300℃の温度域で行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の貼り合わせシリコンウェーハの製造方法。
【請求項８】
前記第２熱処理工程は、1000〜1200℃の温度域で行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の貼り合わせシリコンウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貼り合わせシリコンウェーハの製造に関するものであり、詳しくは、単結晶シリコンインゴットの<100>方向または<110>方向に対して垂直な面との傾斜角度θ（合成角）が０°＜θ≦0.15°となるウェーハ面を有する活性層用シリコンウェーハを使用することにより、SiO２/Siの界面ラフネスを改善することができる、酸素イオン注入−エッチング／研磨ストップ貼り合わせシリコンウェーハの製造方法に関する。なお、本発明の製造方法は、SOI（Silicon On Insulator）ウェーハおよびDSB（Direct Silicon Bonding）ウェーハのいずれにも適用が可能であり、DSBウェーハの場合には、ブルーヘイズを防止することができる。
【背景技術】
【０００２】
SOIウェーハは、従来のシリコンウェーハに比べて、素子間の分離、素子と基板間の寄生容量の低減、３次元構造が可能といった優位性がある。そのため、高速・低消費電力のLSIに使用されている。SOIウェーハの製造方法には、酸化膜を形成した２枚のシリコンウェーハを結合させ、その後、研削、研磨してSOI層（活性層）を形成する貼り合わせ法が知られている。また、この貼り合わせ法には、スマートカット法（登録商標）が含まれる（特許文献１〜２）。
【特許文献１】特開平9-116125号公報
【特許文献２】特開2000-124092号公報
【０００３】
SOIウェーハにおいては、SOI層（活性層）の薄膜化および膜厚の均一化が求められている。そのための新たな手法が開発されている。この手法は、酸素イオン注入層を有する活性層用シリコンウェーハと支持層用シリコンウェーハと貼り合わせ後、熱処理を行って酸素イオン注入層をSiO２層とし、さらに活性層用シリコンウェーハ側からSiO２層まで研削および研磨し、その後、SiO２層を除去することで、SOI層（活性層）の薄膜化および膜厚の均一化を可能とするものである（特許文献３）。酸素イオン注入層は、エッチング／研磨ストップ層として機能する。
【特許文献３】国際公開第2005/074033(A1)号パンフレット
【０００４】
また、近年、デバイスの微細化や低消費電力化により、BOX層となる酸化膜の膜厚が薄くなり、さらに、BOX層（酸化膜）のない直接貼り合わせるDSBウェーハの開発も行われている。酸化膜を介することなく、直接貼り合わせる場合は、通常の洗浄（SC１）を行った後、活性層用シリコンウェーハと支持用シリコンウェーハとを貼り合わせることとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献３に記載のエッチング／研磨ストップ層を用いる貼り合わせシリコンウェーハの製造方法においては、以下の課題があった。
（１）研磨ストップ層であるSiO２粒子を含んだ層または連続したSiO２層とシリコン基板との界面ラフネスが大きく、その結果、最終製品である貼り合わせウェーハ表面のラフネスも大きくなる。
（２）そのため、SOI構造作成後、表面ラフネス改善のために追加加工として0.1μm以上の研磨または1200℃を超える温度で１時間を超える高温熱処理が必要であった。0.1μm以上の研磨では、最終製品のSOI層の膜厚均一性を劣化させる原因となる。また、この高温熱処理は、スリップ発生などの品質低下およびコスト上昇の要因となる。
【０００６】
なお、（１）については、SOIウェーハだけでなくDSBウェーハにおいてもエッチング／研磨ストップ層を用いる貼り合わせ方法では同様の問題があった。
【０００７】
さらに、DSBウェーハの場合は、ウェーハ表面が青色に見えるブルーヘイズの問題があった。SOIウェーハでは、埋め込み酸化膜との光干渉でSOI膜厚に応じた色が観察されるが、ブルーヘイズが発生した場合は、干渉光とブルーヘイズとの重なりで、異なった色に観察される場合があるため、不良とみなされる問題があり、その改善が望まれていた。
【０００８】
本発明は、上記した問題を解決するもので、エッチング／研磨ストップ層を用いる貼り合わせ方法において、エッチング／研磨ストップ層であるSiO２層とシリコンウェーハとの界面ラフネスを抑制し、活性層の表面ラフネスが小さい貼り合わせシリコンウェーハの製造方法を提供することを目的とする。また、貼り合わせシリコンウェーハは、SOIウェーハおよびDSBウェーハのいずれも含むものであるが、貼り合わせシリコンウェーハがDSBウェーハの場合、ブルーヘイズのないシリコンウェーハの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従来の知見として、イオン注入した酸素イオンが周囲のシリコンと反応して後工程のストップ層として働くSiO２層になるが、そのSiO２反応を促進させれば、SiO２/Siの界面ラフネスが改善されることが知られていた。反応促進のためには、これまで1300℃以上の超高温で長時間保持することが必要であったが、貼り合わせ後に超高温熱処理しても、貼り合わせしない状態での超高温熱処理と比較して、SiO２反応が進まず、ラフネスが改善されないことが判明した。
【００１０】
発明者らは、さらに検討を加えた結果、単結晶シリコンインゴットの結晶方向に対して垂直な面との傾斜角度θ（合成角）が０°＜θ≦0.15°となるウェーハ面を有するようにスライスした基板酸素濃度が10×1017/cm3〜18×1017/cm3（old ASTM換算）のシリコンウェーハを活性層用シリコンウェーハとして使用すると表面ラフネスが改善し、かつ活性層中の結晶欠陥が低減することを見出した。さらに、DSBウェーハの場合、θが０°以外では、ブルーヘイズが発生しないことも併せて見出した。
なお、以下の説明で、基板酸素濃度の値は、特に断りのない限りold ASTM換算とする。
【００１１】
本発明は、上記知見に基づきなされたもので、その要旨構成は次のとおりである。
１．単結晶シリコンインゴットの<100>方向または<110>方向に対して垂直な面との傾斜角度θ（合成角）が、０°＜θ≦0.15°となるウェーハ面を有するようにスライスしてなる10×1017/cm3〜18×1017/cm3（old ASTM換算）の基板酸素濃度を有する活性層用シリコンウェーハの一方のウェーハ面から酸素イオンを注入して、該活性層用シリコンウェーハの前記一方のウェーハ面からの所定深さ位置に、酸素イオン注入層を形成する工程と、
前記活性層用シリコンウェーハの前記一方のウェーハ面と、支持用シリコンウェーハの一方のウェーハ面とを貼り合わせて、シリコンウェーハ複合体を形成する工程と、
前記シリコンウェーハ複合体を熱処理して、貼り合わせを強化し、かつ前記酸素イオン注入層を内部SiO２層とする第１熱処理工程と、
前記シリコンウェーハ複合体を、前記活性層用シリコンウェーハの他方のウェーハ面から前記内部SiO２層を露出させる工程と、
前記内部SiO２層を除去する工程と、
前記内部SiO２層を除去したシリコンウェーハ複合体の表面を研磨、または前記シリコンウェーハ複合体に還元性雰囲気下で熱処理を施して（第２熱処理工程）、前記シリコンウェーハ複合体の平坦度を向上させる平坦化工程と
を具えることを特徴とする貼り合わせシリコンウェーハの製造方法。
【００１２】
２．前記活性層用シリコンウェーハが、Ｐ型シリコンウェーハであることを特徴とする上記１に記載の貼り合わせシリコンウェーハの製造方法。
【００１３】
３．前記Ｐ型シリコンウェーハが、導電性成分としてホウ素を含有することを特徴とする上記２に記載の貼り合わせシリコンウェーハの製造方法。
【００１４】
４．前記酸素イオン注入の所定深さ位置が、前記活性層用シリコンウェーハの前記一方のウェーハ面から300〜600nmの深さ位置であること特徴とする上記１〜３のいずれか１項に記載の貼り合わせシリコンウェーハの製造方法。
【００１５】
５．前記シリコンウェーハ複合体は、活性層用シリコンウェーハの一方のウェーハ面を支持用シリコンウェーハの前記一方のウェーハ面に予め設けた絶縁層を介して支持用シリコンウェーハに間接的に貼り合わせて形成してなることを特徴とする上記１〜４のいずれか１項に記載の貼り合わせシリコンウェーハの製造方法。
【００１６】
６．前記シリコンウェーハ複合体は、活性層用シリコンウェーハの一方のウェーハ面を、絶縁層を介することなく支持用シリコンウェーハに直接貼り合わせて形成してなることを特徴とする上記１〜４のいずれか１項に記載の貼り合わせシリコンウェーハの製造方法。
【００１７】
７．前記第１熱処理工程は、1000〜1300℃の温度域で行うことを特徴とする上記１〜６のいずれか１項に記載の貼り合わせシリコンウェーハの製造方法。
【００１８】
８．前記第２熱処理工程は、1000〜1200℃の温度域で行うことを特徴とする上記１〜７のいずれか１項に記載の貼り合わせシリコンウェーハの製造方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、活性層の表面ラフネスが小さい貼り合わせシリコンウェーハ（例えば、SOIウェーハおよびDSBウェーハ）を製造することができる。また、本発明によれば、ブルーヘイズのないDSBウェーハを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明の製造方法は、次の各工程を具える。
（１）単結晶シリコンインゴットの結晶方向に対してその垂直な面との傾斜角度θ（合成角）が、０°＜θ≦0.15°となるウェーハ面を有するようにスライスしてなる10×1017/cm3〜18×1017/cm3の基板酸素濃度を有する活性層用シリコンウェーハの一方のウェーハ面から酸素イオンを注入して、該活性層用シリコンウェーハの前記一方のウェーハ面からの所定深さ位置に、酸素イオン注入層を形成する工程
（２）前記活性層用シリコンウェーハの前記一方のウェーハ面と、支持用シリコンウェーハの一方のウェーハ面とを貼り合わせて、シリコンウェーハ複合体を形成する工程
（３）前記シリコンウェーハ複合体を熱処理して、貼り合わせを強化し、かつ前記酸素イオン注入層を内部SiO２層とする第１熱処理工程
（４）前記シリコンウェーハ複合体を、前記活性層用シリコンウェーハの他方のウェーハ面から前記内部SiO２層を露出させる工程
（５）前記内部SiO２層を除去する工程
（６）前記内部SiO２層を除去したシリコンウェーハ複合体の表面を研磨、またはシリコンウェーハ複合体に還元性雰囲気下で熱処理を施して（第２熱処理工程）、シリコンウェーハ複合体の平坦度を向上させる平坦化工程
【００２１】
次に、上記した各工程について説明する。
（１）酸素イオン注入層を形成する工程
活性層用シリコンウェーハとしては、基板酸素濃度が10×1017/cm3〜18×1017/cm3のシリコンウェーハを用いる。基板酸素濃度が10×1017/cm3〜18×1017/cm3のシリコンウェーハは、例えば、Ｐ型ウェーハであることができ、より具体的には、導電性成分としてホウ素を含有するウェーハとすることができる。基板酸素濃度が10×1017/cm3未満のウェーハは、結晶引き上げが困難であることから、本発明では、基板酸素濃度が10×1017/cm3以上のウェーハを使用する。一方、基板酸素濃度が18×1017/cm3を超えると、第１熱処理工程において活性層中に酸素析出物（SiO2）が形成され、その後の研磨または還元雰囲気熱処理（第２熱処理工程）、または各工程間に行う洗浄工程において、SiO2がエッチングされ表面に窪み（ピット）が形成されることで、表面ラフネスが悪化する。従って、基板酸素濃度は10×1017/cm3〜18×1017/cm3の範囲とする。好ましくは、12×1017/cm3〜15×1017/cm3の範囲である。
なお、上述したように、活性層用シリコンウェーハの基板酸素濃度が10×1017/cm3〜18×1017/cm3とする必要があることから、シリコン単結晶引き上げ時の石英坩堝回転、結晶回転、融液中の対流を制御できる磁場の強さなどを調整することで所望の酸素濃度の結晶を得る。
【００２２】
本発明では、上記した基板抵抗を有する活性層用シリコンウェーハを、単結晶シリコンインゴットからスライスして得るにあたり、単結晶シリコンインゴットの結晶方向に対して垂直な面との傾斜角度θが、０°＜θ≦0.15°の範囲となるウェーハ面を有するようにスライスする必要がある。θが0.15°を超えると最終製品である貼り合わせシリコンウェーハの活性層の表面ラフネスが劣化するため、θは0.15°以下とする。具体的には、酸素イオン注入層除去後、活性層の膜厚を均一に保つことができる還元雰囲気での熱処理により表面平坦化する場合、θが0.15°を超えると、熱処理による平坦化効果が顕著に低下し、表面ラフネス：RMS＞0.2nm（30×30μm測定範囲）となり、ウェーハ表面の欠陥やごみを評価するレーザー面検機測定において0.10μm以下のサイズの欠陥測定が困難になる。また、表面ラフネス低減に有効な研磨による表面平坦化の場合、RMS＜0.2nmにするためは0.1μm以上の研磨代が必要となり、研磨精度が低いことによって活性層均一性が大きく劣化する。従って、θは0.15°以下とする。ただし、θ＝０°では、DSBウェーハの場合、ブルーヘイズが問題となる。よって、傾斜角度θは、０°＜θ≦0.15°の範囲とする。好ましくは、０°＜θ≦0.10°の範囲である。
なお、スライス方法としては、ダイヤモンドブレードを用いた方法、ワイヤーソーを用いた方法などが挙げられるが、シリコンウェーハの直径が200mm以上の場合、マルチワイヤーソーを用いる方法（一度に100枚以上のウェーハを切り出す方法）が、スライス後の形状においてウェーハの反りが小さいことおよび切り代低減による加工コスト低減のため好ましい。
また、活性層用シリコンウェーハの結晶面は、(100)面または(110)面をウェーハ面とすることが一般的であることから、スライスする単結晶シリコンインゴットの結晶方向は<100>方向または<110>方向とした。しかし、これに限定されるものではなく、例えば、（111）面を活性層用シリコンウェーハの結晶面としてもよい。
【００２３】
かくして得られた活性層用シリコンウェーハへの酸素イオン注入の一方のウェーハ面から、常法により酸素イオンを注入して、活性層用シリコンウェーハの一方のウェーハ面から所定の深さ位置に酸素イオン注入層を形成する。酸素イオンは、前記所定深さ位置が300〜600nmの範囲になるような条件で注入されることが好ましい。
【００２４】
（２）シリコンウェーハ複合体を形成する工程
前記活性層用シリコンウェーハの前記一方のウェーハ面と支持用シリコンウェーハの任意のウェーハ面とを、絶縁層を介して間接的に、または介さないで直接貼り合わせて、シリコンウェーハ複合体を形成する。具体的には、支持用シリコンウェーハが絶縁層（例えばSiO２層）を有し、この絶縁層を介して間接的に活性層用シリコンウェーハと支持用シリコンウェーハとを貼り合わせて、シリコンウェーハ複合体が形成される。このシリコンウェーハ複合体は、後工程を経て、最終的製品としてSOIウェーハとなる。また、活性層用シリコンウェーハと絶縁層を有さない支持用シリコンウェーハとを直接貼り合わせて、シリコンウェーハ複合体とすることもできる。このシリコンウェーハ複合体は、後工程を経て、最終製品としてDSBウェーハとなる。
【００２５】
（３）第１熱処理工程
シリコンウェーハ複合体に熱処理を施して貼り合わせを強化し、かつ酸素イオン注入層を内部SiO２層に変化させエッチング／研磨ストップ層とする。熱処理条件は、温度を1000〜1300℃の範囲に、保持時間を１〜10時間とすることが好ましい。熱処理時の雰囲気は特に制限されないが、次工程である内部SiO２層を露出させる工程において、第１熱処理工程を経たシリコンウェーハ複合体の裏面への傷またはエッチングによる面荒れを防止するために、酸素雰囲気で熱処理を行い、シリコンウェーハ複合体の表面に保護膜として膜厚：200nm以上のSiO２膜を形成させることがより好ましい。
【００２６】
なお、エッチング／研磨ストップ層の形成を促進するために、第１熱処理工程とは別に、貼り合わせ前に1000〜1200℃の温度域で１時間以上の熱処理を、酸素イオンを注入した活性層用シリコンウェーハに施す予備熱処理工程を加えても良い。第１熱処理工程および予備熱処理工程により、活性層用シリコンウェーハの内部には、内部SiO２層が形成される。内部SiO２層の形態は、SiO２粒子を含んだ層または連続したSiO２層であり、内部SiO２層の厚さは、酸素イオン注入量により変化するが、100〜3000nmの範囲とすることが好ましい。
【００２７】
（４）内部SiO２層を露出させる工程
貼り合わせを強化し、かつ内部SiO２層が形成されたシリコンウェーハ複合体を、活性層用ウェーハの表面側から研削、研磨および／またはエッチングして、内部SiO２層をシリコンウェーハ複合体の表面に露出させる。まず、研削が行われるが、次に行う研磨の時間を短縮するために、酸素イオン注入層の直前まで研削することが好ましいが、研削装置の精度、研削によるダメージ深さ（約２μm）を考慮すると、残膜シリコン厚さは３〜10μmとすることが好ましい。
引き続き、研磨および／またはエッチングが行われるが、このとき内部SiO２層はエッチング／研磨ストップ層として機能する。研磨は、SiとSiO２との研磨レート比の大きい、例えば、SiのみエッチングできるKOH溶液を用いて行うことができる。研磨レート比は、大きい方が好ましく、レート比が10以上、さらに好ましくは100以上である。ただし、SiO２粒子を不連続にSi中に存在したストップ層の場合、エッチング液がSiO２粒子間にしみ込んでいくため、エッチングを適用する場合は、ストップ層が連続したSiO２層であることが好ましい。
【００２８】
（５）内部SiO２層を除去する工程
露出した内部SiO２層の除去は、例えば、ＨＦ処理によって行うことができる。ＨＦ処理は、例えば、バッチタイプの洗浄装置を用いて、１％に希釈されたＨＦ溶液中に、内部SiO２層を露出させたシリコンウェーハ複合体を５分間浸漬させることで、露出させた内部SiO２層を完全に除去することができる。内部SiO２層が不連続な形態をしている場合には、酸化雰囲気で熱処理を施して、不連続な形態の内部SiO２層を連続したSiO２層に変化させた後にＨＦ処理することによって、完全に内部SiO２層を除去することができる。
【００２９】
（６）平坦化工程
内部SiO２層を除去したシリコンウェーハ複合体の表面を研磨、またはシリコンウェーハ複合体に還元性雰囲気下で熱処理を施すことで、シリコンウェーハ複合体の表面を平坦化し、最終製品である貼り合わせウェーハとなる。
研磨による表面平坦化の場合、研磨代を大きくすれば平坦性は改善されるが、研磨装置の精度に依存するため、熱処理による平坦化と比較すると、研磨による表面平坦化の効果は、それ程高くないのが一般的である。従って、活性層の面内均一性を確保するためには、研磨代を0.1μm未満とすることが好ましい。
熱処理による表面平坦化の場合（第２熱処理工程）、熱処理温度は、シリコン原子をマイグレーションさせてシリコンウェーハ複合体を平坦化するのに十分な温度、すなわち1000℃以上とすることが好ましい。一方、1200℃を超えると、特殊な熱処理炉が必要になり、また熱応力のためにスリップ転位が発生しやすくなる。従って、熱処理温度は、1000〜1200℃の範囲とすることが好ましい。熱処理時間は、シリコンをマイグレーションさせてシリコンウェーハ複合体を平坦化するのに十分な時間とすれば良く、10分〜10時間の範囲である。
【００３０】
デバイスを形成する部分の活性層厚さは、デバイスの要求特性に応じて決定されるが、酸素イオン注入装置の加速電圧の関係から活性層厚さには制限がある。一般に市販される酸素イオン注入装置の加速電圧は約220keVであることから、活性層厚さの最大は約500nmである。
【００３１】
なお、上述したところは、本発明の実施形態の一例に過ぎず、請求の範囲において種々変更を加えることができる。
【実施例１】
【００３２】
以下の手順により、SOI構造のサンプルを作製した。
（１）基板酸素濃度が、15×1017/cm3、基板抵抗が10Ωcmのシリコンウェーハを、直径が300mmでボロンを含有する(100)Ｐ型の単結晶シリコンインゴットの<100>方向に対して垂直な面との傾斜角度θ（合成角）が０°、0.02°、0.10°、0.15°、0.20°、0.40°および2.00°となるウェーハ面を有するようにスライスし、このスライスしたシリコンウェーハの一方のウェーハ面から酸素イオンを注入して酸素イオン注入層を形成し、活性層用シリコンウェーハとした。なお、酸素イオン注入は２ステップ注入とし、それぞれの注入条件は次のとおりである。
・第１ステップ
加速電圧：200keV、ドーズ量：１×1017atms/cm2、シリコンウェーハ温度：400℃
・第２ステップ
加速電圧：200keV、ドーズ量：５×1015atms/cm2、シリコンウェーハ温度：40℃
（２）基板酸素濃度が、15×1017/cm3、基板抵抗が20Ωcmのシリコンウェーハを、直径が300mmでボロンを含有する(100)Ｐ型の単結晶シリコンインゴットの<100>方向に対して垂直な面との傾斜角度θ（合成角）が０°となるウェーハ面を有するようにスライスし、このスライスしたシリコンウェーハに酸素雰囲気中において1000℃で５時間の熱処理を施し、厚さ：1500ÅのBOX層を形成し、支持用シリコンウェーハとした。
（３）活性層用シリコンウェーハの一方の面（酸素イオン注入側）と支持用ウェーハの任意の面を貼り合わせ、シリコンウェーハ複合体を形成した。
（４）第１熱処理工程として、シリコンウェーハ複合体に、酸素雰囲気中において1200℃で１時間の熱処理を施し、貼り合わせを強化するとともに、研磨ストップ層となる内部SiO２層を形成した。
（５）第１熱処理工程を経たシリコンウェーハ複合体を、活性層用シリコンウェーハの表面から研削し、残膜シリコン厚さを10μm程度とした。さらに、内部SiO２層でストップするまで砥粒を含まないアルカリ性研磨液を用いて研磨を行い、内部SiO２層を露出させた。
（６）ついで、850℃で５時間の酸化雰囲気熱処理後、HF溶液（濃度25％）を用い、露出させた内部SiO２層を除去した。
（７）第２熱処理工程として、露出させた内部SiO２層を除去したシリコンウェーハ複合体に、アルゴン雰囲気中において1200℃で１時間の熱処理を行い、表面を平坦化し、貼り合わせシリコンウェーハとした。
【００３３】
次に、以下の手順により、DSB構造のサンプルを作製した。
（１）基板酸素濃度が15×1017/cm3、基板抵抗が10Ωcmのシリコンウェーハを、直径が300mmでボロンを含有する(110)Ｐ型の単結晶シリコンインゴットの<110>方向に対して垂直な面との傾斜角度θ（合成角）が０°、0.02°、0.10°、0.15°、0.20°、0.40°および2.00°となるウェーハ面を有するようにスライスし、このスライスしたシリコンウェーハの一方のウェーハ面から酸素イオンを注入して酸素イオン注入層を形成し、活性層用シリコンウェーハとした。なお、酸素イオン注入条件は２ステップ注入とし、それぞれの注入条件は次のとおりである。
・第１ステップ
加速電圧：200keV、ドーズ量：1×1017atms/cm2、シリコンウェーハ温度：400℃
・第２ステップ
加速電圧：200keV、ドーズ量：5×1015atms/cm2、シリコンウェーハ温度：40℃
（２）基板酸素濃度が、15×1017/cm3、基板抵抗が20Ωcmのシリコンウェーハを、直径が300mmでボロンを含有する(100)Ｐ型の単結晶シリコンインゴットの<100>方向に対して垂直な面との傾斜角度θ（合成角）が０°となるウェーハ面を有するようにスライスし、このスライスしたシリコンウェーハに酸素雰囲気中において1000℃で５時間の熱処理を施し、厚さ：1500ÅのBOX層を形成し、支持用シリコンウェーハとした。
（３）〜（７）については、SOI構造の貼り合わせシリコンウェーハと同様に作製した。
【００３４】
かくして得られた各サンプルの表面ラフネスと、ブルーへイズの発生状況について評価した。
（表面ラフネス）
露出させた内部SiO２層を除去した後の活性層の表面ラフネスをAFMにより評価した。
【００３５】
（ブルーヘイズの発生状況）
スポットライト下で目視外観検査を行いブルーヘイズ発生の有無の確認を行った。
【００３６】
評価結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
2010067919.tif 000002
【００３８】
表１から明らかなように、発明例１〜６は、比較例２〜４および６に比べて表面ラフネスに優れることが確認できた。また、発明例４〜６は、DSBウェーハであるのもかかわらず、ブルーへイズがないことも併せて確認できた。しかしながら、傾斜角度θが０°である比較例１および５は、表面ラフネスには優れるものの、SOIウェーハの比較例１では表面色異常が、DSBウェーハの比較例５ではブルーヘイズが発生することが確認できた。
【実施例２】
【００３９】
活性層用シリコンウェーハのスライス時における傾斜角度θを0.10°とし、活性層用シリコンウェーハの基板酸素濃度を10×1017〜20×1017/cm3に変化させたこと以外は、実施例１と同様にサンプルを製作し、実施例１と同様の表面ラフネス評価を行った。また、SOI構造のサンプルについては、表面ラフネスに影響を及ぼす活性層中の欠陥を評価するためにHF50%溶液に30分浸漬させて欠陥を拡大させた後、光学顕微鏡で観察、欠陥密度評価（HF欠陥評価）を行った。なお、DSB構造のサンプルについては、埋め込み酸化膜（BOX層）がないため、HFによる染み込みがないためHF欠陥は評価を行わなかった。評価結果を表２に示す。
【００４０】
【表２】
2010067919.tif 000003
【００４１】
表２から明らかなように、発明例７〜14は、比較例７〜10に比べて表面ラフネスに優れることが確認できた。また、発明例７〜10にはHF欠陥が少ないことを確認できた。
【実施例３】
【００４２】
活性層用シリコンウェーハのスライス時における傾斜角度θを0.10°、第１熱処理工程における熱処理温度を950、1200および1320℃に、第２熱処理工程における熱処理温度を950、1150および1250℃に、第２熱処理工程の熱処理時間を１時間または0.5時間としたこと以外は、実施例１と同様にSOI構造のサンプルを作製し、実施例１と同様の表面ラフネス評価およびエリプソメトリー法による活性層の膜厚測定を行い、最大値―最小値からその均一性の評価を行った。また、発明例22および23については、平坦化処理として熱処理法ではなく研磨法を適用し、研磨代をそれぞれ0.05μm、0.10μmとした。評価結果を表３に示す。
【００４３】
【表３】
2010067919.tif 000004
【００４４】
表３から明らかなように、発明例15〜18は、発明例19および20に比べて表面ラフネスにさらに優れることが確認できた。また、研磨による平坦化を行った発明例22および23は、表面ラフネスは熱処理により平坦化した発明例15〜21と比較して表面ラフネスに優れているが、活性層膜厚均一性に劣ることが確認できた。また、研磨代を小さくした発明例22では、活性層均一性を大きく劣化させずに表面ラフネスを改善することができることを確認した。
【実施例４】
【００４５】
活性層用シリコンウェーハのスライス時における傾斜角度θを0.10°、酸素イオン注入時の加速電圧を80〜220keVの範囲で変化させたこと以外は、実施例１と同様にSOI構造のサンプルを作製し、実施例１と同様の表面ラフネス評価と、実施例２と同様の欠陥密度評価（HF欠陥評価）を行った。また、本実施例では、酸素イオン注入後にSIMS分析装置を用いて、活性層用シリコンウェーハの、酸素イオン注入側からの酸素イオン注入層の深さ位置を測定した。評価結果を表４に示す。
【００４６】
【表４】
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【００４７】
表４から明らかなように、発明例25および26は、発明例24に比べて表面ラフネスにさらに優れることが確認できた。これは、酸素イオン注入層を所望の深さ位置に形成することによって、第１熱処理後に形成される内部SiO２層の深さ位置が研磨ストップ層として適正な深さ位置に形成され、研磨をより効果的にストップさせることにより表面ラフネスが向上したものと推定する。発明例24は酸素イオン注入層が浅く、酸素イオン注入ダメージが活性層に残存したため、表面ラフネスおよびHF欠陥が増加したものと推定する。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によれば、活性層の表面ラフネスが小さい貼り合わせシリコンウェーハ（例えば、SOIウェーハおよびDSBウェーハ）を製造することができる。また、本発明によれば、ブルーヘイズのないDSBウェーハを製造することができる。