(57)【要約】【課題】エピタキシャル膜の表面欠陥と、この膜の外周部のスリップとの発生を防止でき、ゲッタリングサイトを有して製造コストも低減可能なエピタキシャルウェーハおよびその製造方法を提供する。【解決手段】シリコンウェーハ１１の表層への酸素のイオン注入量を低減し、イオン注入層１５を低温のエピタキシャル成長時に熱処理し、表層に不完全埋め込み酸化膜１２を形成する。そのため、ウェーハ１１の低コスト化が図れる。また、イオン注入の不具合で酸化膜が途切れても、エピタキシャル膜１４のピットの発生が抑制され、膜１４の表面欠陥が低減される。また、膜１４の外周部の厚肉化を防ぎ、ウェーハ外周部のスリップを抑制できる。しかも、不完全埋め込み酸化膜１２はゲッタリングサイトも兼ねるので、エピタキシャルウェーハ１０の金属汚染を防げる。【選択図】図１
2010003852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウェーハにその表面から酸素をイオン注入し、その後、前記シリコンウェーハを熱処理し、該シリコンウェーハの表層にシリコン粒およびシリコン酸化物が混在する不完全埋め込み酸化膜を形成することで製造されるエピタキシャルウェーハ。
【請求項２】
前記不完全埋め込み酸化膜は、酸素がイオン注入された前記シリコンウェーハの領域全体に連続して形成された請求項１に記載のエピタキシャルウェーハ。
【請求項３】
シリコンウェーハの表面から酸素イオンを注入し、前記シリコンウェーハの表層にイオン注入層を形成するイオン注入工程と、
該イオン注入工程の直後、前記シリコンウェーハの表面にエピタキシャル膜を成長させると同時に、エピタキシャル成長中のウェーハ加熱により前記イオン注入層の熱処理を行うことで、シリコン粒とシリコン酸化物とが混在する不完全埋め込み酸化膜を形成し、かつ該不完全埋め込み酸化膜より前記シリコンウェーハの表面側に活性層を形成するエピタキシャル成長工程とを備えたエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項４】
シリコンウェーハの表面から酸素イオンを注入し、前記シリコンウェーハの表層にイオン注入層を形成するイオン注入工程と、
該イオン注入工程の直後、前記イオン注入層の熱処理を行うことで、シリコン粒とシリコン酸化物とが混在する不完全埋め込み酸化膜を形成し、かつ該不完全埋め込み酸化膜より前記シリコンウェーハの表面側に活性層を形成するアニール工程と、
該アニール工程の直後、前記シリコンウェーハの表面にエピタキシャル膜を成長させるエピタキシャル成長工程とを備えたエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項５】
シリコンウェーハの表面から酸素イオンを注入し、前記シリコンウェーハの表層にイオン注入層を形成するイオン注入工程と、
該イオン注入工程の直後、前記シリコンウェーハの表面にエピタキシャル膜を成長させるエピタキシャル成長工程と、
該エピタキシャル成長工程後、前記イオン注入層の熱処理を行うことで、シリコン粒とシリコン酸化物とが混在する不完全埋め込み酸化膜を形成し、かつ該不完全埋め込み酸化膜より前記シリコンウェーハの表面側に活性層を形成するアニール工程とを備えたエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項６】
前記イオン注入工程では、前記シリコンウェーハの加熱温度が２００℃以上、酸素イオン注入量が１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２〜４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ２である請求項３〜請求項５のうち、いずれか１項に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項７】
前記イオン注入工程は、
前記シリコンウェーハの加熱温度が２００℃以上、酸素イオン注入量が１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２〜４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ２で、前記シリコンウェーハの表層に酸素をイオン注入することで酸素のイオン注入層を形成する第１のイオン注入工程と、
該第１のイオン注入工程後、前記シリコンウェーハの加熱温度が２００℃未満、酸素イオン注入量が１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２〜４×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２で、前記酸素のイオン注入層のウェーハ表面側に酸素をイオン注入することで、アモルファス層を形成する第２のイオン注入工程とを有した請求項３〜請求項５のうち、何れか１項に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項８】
前記アニール工程では、前記シリコンウェーハの加熱温度が９００〜１２００℃、０．５〜４時間の熱処理を行う請求項４または請求項５に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エピタキシャルウェーハおよびその製造方法、詳しくは完全なＳＯＩ構造を有するシリコンウェーハを用いることなく、エピタキシャルウェーハを高精度に薄化することを可能とし、コスト低減を図ったエピタキシャルウェーハおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェーハの表層に埋め込み酸化膜を形成することで、埋め込み酸化膜のウェーハ表面側に単結晶シリコンからなる活性層を形成したＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハが知られている。また、ＳＯＩウェーハの一種として、シリコンウェーハの表層に、ウェーハ表面から酸素をイオン注入してイオン注入層を形成し、その後、シリコンウェーハを熱処理することで、イオン注入層を埋め込み酸化膜（埋め込みシリコン酸化膜）としたＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｂｙ  ＩＭｐｌａｎｔｅｄ  ＯＸｙｇｅｎ）ウェーハが開発されている。
【０００３】
ＳＩＭＯＸウェーハは、ウェーハ表面にエピタキシャル膜を成長させてエピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハとすることにより、撮像素子の一種であるＣＩＳ（ＣＭＯＳ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）用のウェーハとして多用されている（例えば特許文献１）。イメージセンサとは、半導体が光に反応する性質を利用し、映像情報をキャプチャする装置である。ＣＩＳでは、外部の被写体映像を撮像した光を吸収し、光電荷を受光素子であるフォトダイオードにより集積する。
ＣＩＳ用のエピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハは、デバイス形成プロセスにおいて、エピタキシャル膜の表面にデバイスが形成され、その後、エピタキシャル膜の表面にシリコン製のウェーハが貼着される。次に、ＳＩＭＯＸウェーハがその裏面側から研削および研磨またはエッチングにより減厚処理され、その結果、エピタキシャル膜の裏側（貼着されたウェーハとの間）に、デバイスが埋め込まれたウェーハが得られる。
【０００４】
このとき、酸素のイオン注入条件は、温度が２００℃〜６００℃、注入エネルギが２０〜２２０ｋｅＶ、イオン注入量が１．５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ２〜２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ２である。また、埋め込み酸化膜は、ウェーハの薄膜化がシリコンから埋め込み酸化膜へ移行する際、研磨ストップ材またはエッチングストップ材として用いられている。これは、酸化シリコンとシリコンとの硬度の違いでウェーハの研磨抵抗が変化したり、エッチング液に対する酸化シリコンとシリコンとのエッチングレートの違いでエッチング速度が変化する素材特性を利用している。
【特許文献１】特開２００５−３３３０５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、従来のＣＩＳ用ウェーハは、ＳＩＭＯＸウェーハを本体とするもので、酸素のイオン注入量は１．５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ２〜２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ２であった。そのため、仮にパーティクルがウェーハ表面に付着した状態でイオン注入した場合、埋め込み酸化膜のパーティクルとの対峙部分に、酸化膜が途切れる欠陥が発生していた。この欠陥はイオン注入層の高温アニール時、ウェーハ表面のピットを招いていた。すなわち、高温アニールでイオン注入層が埋め込み酸化膜となった際には、欠陥部分を除く部分に、シリコンの酸化に伴う膜厚増加の現象が生じる。これに伴い、欠陥部分と対峙するシリコンウェーハの部分にピットが形成され、これを原因として、ウェーハ表面の形状に倣ってシリコンが成長されるエピタキシャル成長時、エピタキシャル膜の表面にもピットが発生し、エピタキシャル膜の表面欠陥が増加していた。
【０００６】
また、エピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハの製造時、ウェーハの面取り部（外周部）までは酸素イオンの注入が行われておらず、ウェーハ外周部に埋め込み酸化膜は存在しない。そのため、エピタキシャル成長時において、ウェーハ外周部の温度の不均一化により、エピタキシャル膜のうち、埋め込み酸化膜が存在しないウェーハ外周部分が厚肉化し、ウェーハ外周部にスリップが発生していた。
【０００７】
さらに、従来のＣＩＳ用ウェーハでは、埋め込み酸化膜を有するＳＩＭＯＸウェーハの表面に、エピタキシャル膜を成長させていた。これにより、ＣＩＳ用ウェーハはＳＩＭＯＸウェーハの製造方法に則り、イオン注入層を１３００℃以上の高温で熱処理し、シリコン酸化膜からなる埋め込み酸化膜を形成する高温アニール工程を必要としていた。その結果、エピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハの製造コストが高騰していた。
【０００８】
そこで、発明者は、鋭意研究の結果、ウェーハ外周部を除くウェーハ面内の全域に連続する埋め込み酸化膜（完全埋め込み酸化膜）を有した従来のエピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハではなく、埋め込み酸化膜に代えて、酸素のイオン注入量を従来より低減して、シリコン粒およびシリコン酸化物が混在する不完全埋め込み酸化膜を有したエピタキシャルウェーハとすれば、上述した全ての問題点が解消することを知見し、この発明を完成させた。
【０００９】
この発明は、酸素のイオン注入時におけるウェーハ表面へのパーティクルの付着を原因としたエピタキシャル膜の表面欠陥の発生を防止し、エピタキシャル膜の外周部の温度の不均一を原因としたスリップの発生を防止することができ、しかも金属不純物などのゲッタリングサイトを有するとともに、ウェーハの製造コストを低減することができるエピタキシャルウェーハおよびその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、シリコンウェーハにその表面から酸素をイオン注入し、その後、前記シリコンウェーハを熱処理し、該シリコンウェーハの表層にシリコン粒およびシリコン酸化物が混在する不完全埋め込み酸化膜を形成することで製造されるエピタキシャルウェーハである。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、酸素のイオン注入量を、従来のエピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハの埋め込み酸化膜の場合より少なくし、シリコンウェーハのイオン注入部分を従来の高温アニールに比べて低温となる、例えばエピタキシャル成長時などに熱処理する。これにより、シリコンウェーハの表層に不完全埋め込み酸化膜が形成される。そのため、従来のシリコン酸化物が連続する埋め込み酸化膜の場合とは異なり、不完全埋め込み酸化膜ではシリコンの酸化に伴う酸化膜の膜厚の増加はほとんどない。
その結果、仮にパーティクルがウェーハ表面に付着した状態でイオン注入し、ウェーハ表層内に酸化膜が途切れる欠陥が生じても、ウェーハ表面のピット、ひいてはウェーハ表面に成長されるエピタキシャル膜の表面のピットの発生が抑制され、酸素のイオン注入時におけるウェーハ表面へのパーティクルの付着を原因としたエピタキシャル膜の表面欠陥を防止することができる。しかも、従来の埋め込み酸化膜付きのエピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハに比べて酸素のイオン注入量が少なく、かつ高温アニール工程も不要となるので、エピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハより低コスト化が図れる。
【００１２】
また、エピタキシャルウェーハでは、エピタキシャル成長時、ウェーハ面内において、不完全埋め込み酸化膜の形成領域と、そうでないウェーハ外周部領域とに対するエピタキシャル膜の成長に速度差が生じることはない。これは、ウェーハ面内の温度分布の均一化による。そのため、従来の埋め込み酸化膜を有したエピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハの場合のように、エピタキシャル膜の外周部分の膜厚が増大するおそれが少なく、ウェーハ外周部のスリップの発生を抑制することができる。しかも、不完全埋め込み酸化膜は、シリコンウェーハに含まれる金属不純物のゲッタリングサイトも兼ねる。そのため、シリコンウェーハ、ひいてはデバイスの金属汚染を防止することができる。
【００１３】
エピタキシャルウェーハは、埋め込み酸化膜の有無の違いでエピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハとは別種のウェーハである。すなわち、エピタキシャルウェーハは、不完全埋め込み酸化膜が、その表層に埋め込まれている。
シリコンウェーハとしては、単結晶シリコンウェーハを採用することができる。シリコンウェーハの表面は鏡面仕上げされている。
シリコンウェーハの直径は、例えば２００ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍなどである。
【００１４】
「シリコンウェーハの熱処理」とは、シリコンウェーハの表層に不完全埋め込み酸化膜を形成可能な温度（９００〜１２００℃）での熱処理である。例えば、エピタキシャル膜の成長時の熱処理、デバイス工程での熱処理などを採用することができる。
「シリコンウェーハの表層」とは、シリコンウェーハの表面から０．０５〜０．５μｍの深さ範囲をいう。０．０５μｍ未満では、シリコンウェーハの表面欠陥が増加する。また、０．５μｍを超えれば、市販のイオン注入機では対応できず、イオン注入エネルギが大きい特別な注入機が必要となる。
【００１５】
「不完全埋め込み酸化膜」とは、ＳｉＯ２を含むＳｉＯＸからなる析出酸化物や帯状酸化物などのシリコン酸化物と、シリコンウェーハ中のシリコンが酸素のイオン注入により粒状化したシリコン粒とが所定の割合で混在し、かつシリコンウェーハの表層に埋め込まれた、完全でないシリコン酸化膜をいう。完全でないシリコン酸化膜とは、イオン注入層の全域でシリコン酸化膜が非連続的に（断続的に）形成されている状態をいう。
不完全埋め込み酸化膜の厚さは０．０５〜０．５μｍである。０．０５μｍ未満ではシリコンウェーハの薄化処理時の終点検知部としての機能を十分に果たすことができない。また、０．５μｍを超えれば、酸素のイオン注入時間が長くなり、エピタキシャルウェーハの生産性が低下し、コスト高を招く。
「不完全埋め込み酸化膜よりシリコンウェーハの表面側」とは、ウェーハ表層において、不完全埋め込み酸化膜とウェーハ表面との間の部分をいう。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、前記不完全埋め込み酸化膜は、酸素がイオン注入された前記シリコンウェーハの領域全体に連続して形成された請求項１に記載のエピタキシャルウェーハである。
「酸素がイオン注入されたシリコンウェーハの領域全体」とは、ウェーハ面取り部を含まない平坦度適用領域の全体をいう。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、シリコンウェーハの表面から酸素イオンを注入し、前記シリコンウェーハの表層にイオン注入層を形成するイオン注入工程と、該イオン注入工程の直後、前記シリコンウェーハの表面にエピタキシャル膜を成長させると同時に、エピタキシャル成長中のウェーハ加熱により前記イオン注入層の熱処理を行うことで、シリコン粒とシリコン酸化物とが混在する不完全埋め込み酸化膜を形成し、かつ該不完全埋め込み酸化膜より前記シリコンウェーハの表面側に活性層を形成するエピタキシャル成長工程とを備えたエピタキシャルウェーハの製造方法である。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、イオン注入工程では、シリコンウェーハの表層への酸素のイオン注入量を従来のエピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハの場合より少なくし、イオン注入層の熱処理は、エピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハの場合の高温アニールに比べて低温となるエピタキシャル成長と同時に行う。こうして、シリコンウェーハの表層に不完全埋め込み酸化膜が形成される。そのため、従来のシリコン粒を含まずに、シリコン酸化物が連続する埋め込み酸化膜の場合とは異なり、不完全埋め込み酸化膜では、シリコンの酸化に伴う酸化膜の膜厚の増加はほとんどない。
【００１９】
その結果、仮にパーティクルがウェーハ表面に付着した状態でイオン注入し、ウェーハ表層内に酸化膜が途切れる欠陥が生じても、ウェーハ表面のピット、ひいてはウェーハ表面に成長されるエピタキシャル膜の表面のピットの発生が抑制され、酸素のイオン注入時におけるウェーハ表面へのパーティクルの付着を原因としたエピタキシャル膜の表面欠陥を防止することができる。しかも、従来の埋め込み酸化膜付きのエピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハに比べて酸素のイオン注入量が少なく、かつ高温アニール工程も不要となるので、エピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハより低コスト化が図れる。
【００２０】
また、エピタキシャル成長時において、ウェーハ面内で、従来のように埋め込み酸化膜の形成領域と、そうでないウェーハ外周部領域とに対するエピタキシャル膜の成長に速度差が生じることはない。そのため、従来の埋め込み酸化膜を有したエピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハの場合のように、エピタキシャル膜の外周部分の膜厚が増大するおそれは少なく、ウェーハ外周部のスリップの発生を抑制することができる。しかも、不完全埋め込み酸化膜は、シリコンウェーハに含まれる金属不純物のゲッタリングサイトも兼ねる。そのため、シリコンウェーハ、ひいてはデバイスの金属汚染を防止することができる。
【００２１】
イオン注入工程は、低エネルギ法（１００ｋｅＶ以下）、低ドーズ法、モデファイド低ドーズ法の何れのＳＩＭＯＸプロセスのイオン注入に準じてもよい。何れのプロセスを採用した場合でも、酸素のイオン注入量は、該当するＳＩＭＯＸプロセスの場合の５０〜８０％とする方が好ましい。
酸素イオン注入時のウェーハの加熱温度は、例えば２００℃〜６００℃である。２００℃未満では、シリコンウェーハの表層に酸素の大きい注入ダメージが残る。また、６００℃を超えれば、イオン注入機からの脱ガス量が増加する。
【００２２】
酸素の注入エネルギは２０〜２２０ｋｅＶである。２０ｋｅＶ未満では、シリコンウェーハの表面欠陥が大きくなる。また、２２０ｋｅＶを超えれば、市販のイオン注入機では対応できず、イオン注入エネルギが大きい特別な注入機が必要となる。
酸素のイオン注入量は、１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２〜４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ２である。１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２未満では、シリコンウェーハの薄化処理時の終点検知部としての機能を十分に果たすことができない。また、４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ２を超えれば、酸素のイオン注入時間が長くなり、エピタキシャルウェーハの生産性が低下し、コスト高を招く。
酸素のイオン注入深さは、０．０５〜０．５μｍである。酸素のイオン注入回数は１回のみでも、複数回に分けて行ってもよい。また、酸素イオンを複数の注入エネルギで注入してもよい。
【００２３】
「イオン注入工程の直後」とは、イオン注入工程と、続くエピタキシャル成長工程との間に、他の熱処理工程を介在しないことをいう。
エピタキシャル成長により形成されるエピタキシャル膜の素材としては、単結晶シリコンを採用することができる。一般的に、エピタキシャル成長の種類としては、気相法（ＶＰＥ）、液相法（ＬＰＥ）、固相法（ＳＰＥ）がある。特に、シリコンのエピタキシャル成長には、成長層の結晶性、量産性、装置の簡便さ、種々のデバイス構造形成の容易さなどの点から、化学的気相成長法（ＣＶＤ）が主として採用されている。
【００２４】
ＣＶＤ法によるシリコンのエピタキシャル成長は、例えばシリコンを含むソースガスを、キャリアガス（通常Ｈ２ガス）とともに反応炉内へ導入し、１０００℃以上の高温に熱せられたシリコン単結晶の基板（ＣＺ法により作製）上に、原料ガスの熱分解または還元によって生成されたシリコンを析出させることで行なわれる。なお、シリコンを含む化合物は多数存在するが、純度、反応速度、取り扱いの容易さなどを考慮し、通常、ＳｉＨ４，ＳｉＨ２Ｃｌ２，ＳｉＨＣｌ３，ＳｉＣｌ４の４種が用いられている。
使用されるエピタキシャル成長炉としては、例えば高周波誘導加熱型またはランプ加熱型などを採用することができる。
エピタキシャル膜の厚さは、１〜２０μｍである。１μｍ未満では、エピタキシャル膜にデバイスを形成することができない。また、２０μｍを超えれば、エピタキシャルウェーハの生産性が低下し、コスト高を招く。
【００２５】
エピタキシャル成長温度（ウェーハの熱処理温度）は、１０００〜１２００℃である。１０００℃未満では、エピタキシャル膜の結晶性が低下する。また、１２００℃を超えれば、スリップが発生し易い。
エピタキシャル成長時間（ウェーハの熱処理時間）は１〜２０分である。１分未満では、所定のエピタキシャル膜が得られない。また、２０分を超えれば、スリップが発生し易い。
【００２６】
請求項４に記載の発明は、シリコンウェーハの表面から酸素イオンを注入し、前記シリコンウェーハの表層にイオン注入層を形成するイオン注入工程と、該イオン注入工程の直後、前記イオン注入層の熱処理を行うことで、シリコン粒とシリコン酸化物とが混在する不完全埋め込み酸化膜を形成し、かつ該不完全埋め込み酸化膜より前記シリコンウェーハの表面側に活性層を形成するアニール工程と、該アニール工程の直後、前記シリコンウェーハの表面にエピタキシャル膜を成長させるエピタキシャル成長工程とを備えたエピタキシャルウェーハの製造方法である。
【００２７】
請求項４に記載の発明によれば、イオン注入工程では、シリコンウェーハの表層への酸素のイオン注入量を従来のエピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハの場合より少なくし、イオン注入層の熱処理は、エピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハの場合の高温アニールに比べて低温となるアニール工程で行う。こうして、シリコンウェーハの表層に不完全埋め込み酸化膜が形成される。そのため、従来の埋め込み酸化膜の場合とは異なり、不完全埋め込み酸化膜では、シリコンの酸化に伴う酸化膜の膜厚の増加はほとんどない。
【００２８】
その結果、仮にパーティクルがウェーハ表面に付着した状態でイオン注入し、ウェーハ表層内に酸化膜が途切れる欠陥が生じても、ウェーハ表面のピット、ひいてはウェーハ表面に成長されるエピタキシャル膜の表面のピットの発生が抑制され、酸素のイオン注入時におけるウェーハ表面へのパーティクルの付着を原因としたエピタキシャル膜の表面欠陥を防止することができる。しかも、従来の埋め込み酸化膜付きのエピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハに比べて酸素のイオン注入量が少なく、かつ高温アニール工程も不要となるので、エピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハより低コスト化が図れる。
アニール工程をイオン注入工程の直後とし、その後、エピタキシャル成長工程を行うようにしたので、アニール工程で析出した酸素がゲッタリングサイトとなり、高品質のエピタキシャル膜を形成できる。
【００２９】
また、エピタキシャル成長時において、ウェーハ面内で、従来のように埋め込み酸化膜の形成領域と、そうでないウェーハ外周部領域とに対するエピタキシャル膜の成長に速度差が生じることはない。そのため、従来の埋め込み酸化膜を有したエピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハの場合のように、エピタキシャル膜の外周部分の膜厚が増大するおそれは少なく、温度の不均一を原因としたウェーハ外周部のスリップの発生を抑制することができる。しかも、不完全埋め込み酸化膜は、シリコンウェーハに含まれる金属不純物のゲッタリングサイトも兼ねる。そのため、シリコンウェーハ、ひいてはデバイスの金属汚染を防止することができる。
【００３０】
不完全埋め込み酸化膜を形成するアニール工程でのウェーハ加熱温度は、９００℃〜１２００℃である。９００℃未満では酸素析出量が少ない。また、１２００℃を超えれば、超高温アニール用の特別なアニール炉が必要となる。
アニール工程でのウェーハ熱処理時間は０．５〜４時間である。０．５時間未満では、酸素析出量が少ない。また、４時間を超えれば、エピタキシャルウェーハの生産性が低下し、コスト高を招く。
【００３１】
請求項５に記載の発明は、シリコンウェーハの表面から酸素イオンを注入し、前記シリコンウェーハの表層にイオン注入層を形成するイオン注入工程と、該イオン注入工程の直後、前記シリコンウェーハの表面にエピタキシャル膜を成長させるエピタキシャル成長工程と、該エピタキシャル成長工程後、前記イオン注入層の熱処理を行うことで、シリコン粒とシリコン酸化物とが混在する不完全埋め込み酸化膜を形成し、かつ該不完全埋め込み酸化膜より前記シリコンウェーハの表面側に活性層を形成するアニール工程とを備えたエピタキシャルウェーハの製造方法である。
【００３２】
請求項５に記載の発明によれば、アニール工程をエピタキシャル成長工程後（デイバイスプロセスでの熱処理を含む）としたので、エピタキシャル成長工程をアニール工程の後とした場合に比べて、酸素析出量が少なく、表面ラフネスの小さいエピタキシャル膜が得られる。
アニール工程でのウェーハ加熱温度および熱処理時間は、請求項４の場合と同じである。
【００３３】
請求項６に記載の発明は、前記イオン注入工程では、前記シリコンウェーハの加熱温度が２００℃以上、酸素イオン注入量が１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２〜４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ２である請求項３〜請求項５のうち、いずれか１項に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法である。
【００３４】
イオン注入工程でのウェーハ加熱温度が２００℃未満では、ウェーハ表層に酸素イオン注入時のダメージが残存する。イオン注入工程での好ましい加熱温度は、３００℃〜６００℃である。なお、２００〜３００℃の低温でイオン注入を行うことで、請求項７に示すようなイオン注入を２回に分けて行う場合と同様に、酸素析出量を増大させる効果が得られる。
イオン注入工程での酸素イオンの注入量が、１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２未満では、シリコンウェーハの薄化処理時の終点検知部としての機能を十分に果たすことができない。また、４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ２を超えれば、酸素のイオン注入時間が長くなり、エピタキシャルウェーハの生産性が低下し、コスト高を招く。
【００３５】
請求項７の発明は、前記イオン注入工程は、前記シリコンウェーハの加熱温度が２００℃以上、酸素イオン注入量が１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２〜４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ２で、前記シリコンウェーハの表層に酸素をイオン注入することで酸素のイオン注入層を形成する第１のイオン注入工程と、該第１のイオン注入工程後、前記シリコンウェーハの加熱温度が２００℃未満、酸素イオン注入量が１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２〜４×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２で、前記酸素のイオン注入層のウェーハ表面側に酸素をイオン注入することで、アモルファス層を形成する第２のイオン注入工程とを有した請求項３〜請求項５のうち、何れか１項に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法である。
【００３６】
請求項７に記載の発明によれば、第１のイオン注入工程において、加熱温度が２００℃以上、酸素イオン注入量が１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２〜４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ２で、シリコンウェーハの表層に酸素をイオン注入する。これにより、ウェーハ表層に酸素のイオン注入層が形成される。続く第２のイオン注入工程では、加熱温度が２００℃未満、酸素イオン注入量が１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２〜４×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２で、第１のイオン注入よりウェーハ表面側にアモルファス層を形成する。その後、シリコンウェーハにエピタキシャル成長工程が施されることで、ウェーハ表層において、連続して積層された２層式の不完全埋め込み酸化膜が形成される。
このようなイオン注入条件で、不完全埋め込み酸化膜を酸素のイオン注入層だけでなく、アモルファス層をもその構成体の一部としたので、アモルファス層が酸素析出量を増大させる。
【００３７】
酸素のイオン注入層とアモルファス層との上下配置は任意である。酸素のイオン注入層がアモルファス層より上層でも、下層でもよい。ただし、酸素イオンの注入層よりウェーハ表層側にダメージが形成されるため、通常、アモルファス層が上層になる。
第２のイオン注入工程では、ウェーハ表層のうち、酸素のイオン注入層と略同じ深さに酸素イオンを注入する。
【００３８】
酸素のイオン注入層の厚さは０．０２５〜０．２５μｍである。０．０２５μｍ未満では、シリコンウェーハの薄化処理時の終点検出部としての機能を十分に果たすことができない。また、０．２５μｍを超えれば、酸素のイオン注入時間が長くなり、エピタキシャルウェーハの生産性が低下し、コスト高を招く。
アモルファス層の厚さは０．０２５〜０．２５μｍである。０．０２５μｍ未満では、シリコンウェーハの薄化処理時の終点検出部としての機能を十分に果たすことができない。また、０．２５μｍを超えれば、酸素のイオン注入時間が長くなり、エピタキシャルウェーハの生産性が低下し、コスト高を招く。
【００３９】
ここでのシリコンウェーハの表層への酸素のイオン注入は、ＳＩＭＯＸウェーハのモデファイド低ドーズ法（ＭＬＤ；Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｌｏｗ  Ｄｏｓｅ）に準じて行われる。モデファイド低ドーズ法とは、低ドーズＳＩＭＯＸ法において、最後の酸素イオン注入を、室温付近で低ドーズ量で行うことによりアモルファス層を形成し、より低ドーズでのＢＯＸ形成を可能にした方法である。
第１のイオン注入工程におけるシリコンウェーハの加熱温度が２００℃未満であれば、ウェーハ表層に酸素イオン注入時のダメージが残存する。第１のイオン注入工程での好ましい加熱温度は、３００℃〜６００℃である。
第１のイオン注入工程における酸素イオン注入量が１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２未満であれば、シリコンウェーハの薄化処理時の終点検知部としての機能を十分に果たすことができない。また、４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ２を超えれば、酸素のイオン注入時間が長くなり、エピタキシャルウェーハの生産性が低下し、コスト高を招く。
【００４０】
第２のイオン注入工程におけるシリコンウェーハの加熱温度が２００℃を超えれば、
イオン注入時のウェーハ表層のダメージが不十分でアモルファス層が形成されない。第２のイオン注入工程での好ましい加熱温度は、室温〜１００℃である。この範囲であれば、ウェーハ表層に対して、アモルファス層を形成可能なイオン注入ダメージを形成することができる。
第２のイオン注入工程における酸素イオン注入量が１．０×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２未満であれば、イオン注入時のウェーハ表層のダメージが不十分でアモルファス層が形成されない。また、４×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２を超えれば、酸素のイオン注入時間が長くなり、エピタキシャルウェーハの生産性が低下し、コスト高を招く。
エピタキシャル成長温度は、１０００〜１２００℃である。１０００℃未満では、エピタキシャル膜の結晶性が低下する。また、１２００℃を超えれば、スリップが発生し易い。
【００４１】
請求項８に記載の発明は、前記アニール工程では、前記シリコンウェーハの加熱温度が９００〜１２００℃、０．５〜４時間の熱処理を行う請求項４または請求項５に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法である。
【００４２】
アニール温度が９００℃未満では、酸素析出量が少ない。また、１２００℃を超えれば、超高温アニール用の特別なアニール炉が必要となる。
アニール時間が０．５時間未満では、酸素析出量が少ない。また、４時間を超えれば、エピタキシャルウェーハの生産性が低下し、コスト高を招く。
【発明の効果】
【００４３】
請求項１および請求項３〜請求項５に記載の発明によれば、酸素のイオン注入量を従来より少なくし、かつイオン注入層の熱処理を高温アニールより低温のエピタキシャル成長時またはイオン注入後の所定時のアニールにより行う。これにより、シリコンウェーハの表層に不完全埋め込み酸化膜が形成される。そのため、従来の埋め込み酸化膜の場合とは異なり、シリコンを熱酸化しても不完全埋め込み酸化膜の膜厚の増加はほとんどない。しかも、エピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハに比べて低コスト化が図れる。
その結果、仮にパーティクルがウェーハ表面に付着した状態でイオン注入し、ウェーハ表層内に酸化膜が途切れる欠陥が生じても、エピタキシャル膜のピットの発生が抑制され、エピタキシャル膜の表面欠陥が低減される。
【００４４】
また、従来の埋め込み酸化膜を有したエピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハの場合のように、エピタキシャル膜の外周部分の膜厚が増大するおそれは少なく、ウェーハ外周部のスリップの発生を抑制することができる。しかも、不完全埋め込み酸化膜は、シリコンウェーハに含まれる金属不純物のゲッタリングサイトも兼ねる。そのため、シリコンウェーハの金属汚染を防止することができる。
【００４５】
請求項７に記載の発明によれば、第１のイオン注入工程において、加熱温度が２００℃以上、酸素イオン注入量が１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２〜４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ２の条件で、シリコンウェーハの表層に酸素をイオン注入して酸素のイオン注入層を形成する。その後、第２のイオン注入工程では、加熱温度が２００℃未満、酸素イオン注入量が１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２〜４×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２で、第１のイオン注入層のウェーハ表面側にアモルファス層を形成する。次に、シリコンウェーハの表面にエピタキシャル膜を成長させたとき、下層の酸素イオン注入層と上層のアモルファス層とから連続して積層された２層式の不完全埋め込み酸化膜が形成される。これにより、アモルファス層が酸素析出量を増大させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、この発明の実施例１に係るエピタキシャルウェーハおよびその製造方法を説明する。ここでは、ＣＩＳ用のエピタキシャルウェーハを例にとる。
【実施例１】
【００４７】
図１〜図６において、１０はこの発明の実施例１に係るエピタキシャルウェーハで、このエピタキシャルウェーハ１０は、シリコンウェーハ１１にその表面から酸素をイオン注入し、その後、シリコンウェーハ１１を熱処理し、シリコンウェーハ１１の表層にシリコン粒ａおよびシリコン酸化物ｂが混在する不完全埋め込み酸化膜１２を形成することで、不完全埋め込み酸化膜１２よりシリコンウェーハ１１の表面側に活性層１３を形成し、かつシリコンウェーハ１１の表面に、エピタキシャル膜１４を成長させたウェーハである。
【００４８】
以下、エピタキシャルウェーハ１０を詳細に説明する。
シリコンウェーハ１１は、厚さが７７５μｍ、直径が３００ｍｍ、主表面の軸方位が〈１００〉のものである。
シリコンウェーハ１１は、以下の工程を順次行って作製される。すなわち、ルツボ内のシリコンの融液から、ＣＺ法によりシリコン単結晶の引き上げ後、シリコン単結晶をブロック切断、外周研削後、ワイヤソーにより多数枚のウェーハにスライスし、各ウェーハに対して面取り、ラッピング、エッチング、研磨、洗浄が行われる。
【００４９】
こうして得られたシリコンウェーハ１１に対して、シリコンウェーハ１１の表面から酸素イオンを注入し、シリコンウェーハ１１の表層にイオン注入層１５を形成する酸素のイオン注入工程（図２）と、イオン注入工程の直後、シリコンウェーハ１１をエピタキシャル成長装置のチャンバ（エピタキシャル成長炉）３０に挿入し、シリコンウェーハ１１の表面にエピタキシャル膜１４を成長させると同時に、イオン注入層１５の熱処理を行うことで、ウェーハ表層内にシリコン粒ａとシリコン酸化物ｂとが混在する不完全埋め込み酸化膜１２を形成するとともに、不完全埋め込み酸化膜１２よりシリコンウェーハ１１の表面側に活性層１３を形成するエピタキシャル成長工程（図３）とが順次施される。
【００５０】
イオン注入工程では、イオン注入装置へシリコンウェーハ１１を挿入し、ウェーハの加熱温度を４００℃とし、５０ｋｅＶ、１．５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ２で、ウェーハ表面からシリコンウェーハ１１の表層に酸素をイオン注入する。これにより、シリコンウェーハ１１の表面から０．１μｍの深さに、低級酸化物のＳｉＯ，Ｓｉ２Ｏ３などからなるイオン注入層１５が形成される。
【００５１】
エピタキシャル成長工程では、シリコンウェーハ１１を枚葉式の気相エピタキシャル成長装置の反応室内に配置し、シリコンウェーハ１１の表面に、気相エピタキシャル法によりエピタキシャル膜１４を成長させる。
気相エピタキシャル成長装置は、上下にヒータが配設されたチャンバ３０の中央部に、平面視して円形のサセプタ１６が水平配置されたものである。サセプタ１６の表面の中央部には、シリコンウェーハ１１を、その表裏面を水平な横置き状態で収納する凹形状のウェーハ収納部１７が形成されている。また、チャンバ３０の一側部には、チャンバ３０の上部空間に、所定のキャリアガス（Ｈ２ガス）と所定のソースガス（ＳｉＨＣｌ３ガス）とを、ウェーハ表面に対して平行に流す一対のガス供給口が配設されている。また、チャンバ３０の他側部には、両ガスの排気口が形成されている。
【００５２】
エピタキシャル成長時には、まず、シリコンウェーハ１１をサセプタ１６のウェーハ収納部１７に、ウェーハ表裏面を水平にして載置する。次に、キャリアガスとソースガスとを、対応するガス供給口を通して反応室へ導入する。炉内圧力を０．１ＫＰａとし、１１００℃の高温に熱せられたシリコンウェーハ１１上に、ソースガスの熱分解または還元によって生成されたシリコンを、反応速度２μｍ／分で析出させる。これにより、シリコンウェーハ１１の表面上に厚さ５μｍのシリコン単結晶のエピタキシャル膜１４が成長される。
【００５３】
これと同時に、エピタキシャル成長時のウェーハ加熱によって、イオン注入層１５の熱処理が行われる。これにより、ＳｉＯ２を含むＳｉＯＸからなる析出酸化物や帯状酸化物などのシリコン酸化物ｂと、シリコンウェーハ１１中のシリコンが酸素のイオン注入により粒状化したシリコン粒ａとが所定の割合で混在する、厚さ０．１μｍの不完全埋め込み酸化膜１２が形成される。しかも、不完全埋め込み酸化膜１２よりシリコンウェーハ１１の表面側には、厚さ０．０５μｍの活性層１３が形成される。このとき、活性層１３とエピタキシャル膜１４とは同じシリコンからなるため、これらは一体化する。こうして、エピタキシャルウェーハ１０が作製される。
【００５４】
次に、得られたエピタキシャルウェーハ１０は、デバイス形成プロセスに移送される。ここでは、エピタキシャル膜１４の表面に所定のフォトプロセスが施され、デバイス１５１が形成される（図４）。その後、エピタキシャル膜１４の表面に、直径３００ｍｍ、厚さ７７５μｍのシリコンウェーハ１６が貼着される（図５）。それから、エピタキシャルウェーハ１０がその裏面側から研削、研磨され、減厚される。このとき、不完全埋め込み酸化膜１２は、エピタキシャルウェーハ１０を選択的に除去する酸化物層として機能する。すなわち、不完全埋め込み酸化膜１２は、ウェーハの薄膜化が不完全埋め込み酸化膜１２へ移行する際、研磨ストップ材となる。ウェーハの表面研磨がシリコン酸化物に達したとき、研磨布が不完全埋め込み酸化膜１２に当接して滑る。このとき、研磨装置の研磨トルクが低下し、これを検出することで研磨のストップ時を検知することができる(図６のグラフ)。
【００５５】
この不完全埋め込み酸化膜１２が形成される酸素イオン注入条件と、シリコンウェーハ１１のアニール条件とを、図７のグラフに示す。図７のグラフ中、不完全埋め込み酸化膜１２が形成される条件の領域は、Ｂ領域とＣ領域とである。Ａ領域では、図８のように不完全埋め込み酸化膜１２の形成が不十分で、明確な研磨トルクの低下を検出できない。なお、Ｄ領域は、従来のエピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハに形成された完全な埋め込み酸化膜の領域である。
【００５６】
なお、このウェーハの薄膜化処理としては、エピタキシャルウェーハ１０の研削および研磨に代えて、エッチングを採用してもよい。その場合、不完全埋め込み酸化膜１２がエッチストップ材の機能を果たす。エッチングの方法として、ウェットエッチングとドライエッチングがある。ウェットエッチングの場合、ＨＦ／ＨＮＯ３／ＣＨ３ＣＯＯＨ溶液やアルカリ系溶液（例えばＫＯＨ）を使用することで、シリコンウェーハ１１から不完全埋め込み酸化膜１２へ達した時、シリコンとシリコン酸化物の素材的なエッチングレートの違いで、不完全埋め込み酸化膜１２のエッチング速度が低下する。ただし、不完全埋め込み酸化膜１２のウェットエッチングのストップ機能は完全ではないため、膜厚の変化をモニタする必要がある。ドライエッチングの場合、反応ガス中に材料を曝す方法（反応性ガスエッチング）とプラズマによりガスをイオン化・ラジカル化してエッチングする反応性イオンエッチングなどがある。反応性ガスエッチングに使われるものとしてはＸｅＦ２、反応性イオンエッチングでは、ＳＦ６、ＣＦ４、ＣＨＦ３が一般的である。また、プラズマ発生法による分類としては、容量結合型、誘導結合型、ＥＣＲ−ＲＩＥなどが適用できる。露出した不完全埋め込み酸化膜は、完全なシリコン酸化膜ではないために研摩によって除去することができる。また、６００−１０００℃、１分から３０分程度の酸化熱処理で完全なシリコン酸化物にした後、ＨＦ溶液により除去する方法の適用も可能である。
こうして、エピタキシャル膜１４の裏側（シリコンウェーハ１６との間）にデバイス１５１が埋め込まれたＣＩＳ用のエピタキシャルウェーハ１０が得られる（図９）。
【００５７】
このように、実施例１のエピタキシャルウェーハ１０では、酸素のイオン注入量を従来のエピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハの埋め込み酸化膜の場合（２．５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ２）より少なくし、イオン注入層１５を従来の高温アニール（１３５０℃）に比べて低温（１１００℃）となるエピタキシャル成長時に熱処理するようにした。
そのため、シリコンウェーハ１１の表層に不完全埋め込み酸化膜１２が形成される。これにより、従来のシリコン酸化物ｂが連続した埋め込み酸化膜の場合とは異なり、不完全埋め込み酸化膜１２では、シリコンの酸化に伴う酸化膜の膜厚の増加はほとんどみられない。その結果、仮にパーティクルがウェーハ表面に付着した状態でイオン注入し、ウェーハ表層内に酸化膜が途切れる欠陥が生じても、ウェーハ表面のピット、ひいてはウェーハ表面に成長されるエピタキシャル膜１４の表面のピットの発生が抑制される。これにより、酸素のイオン注入時におけるウェーハ表面へのパーティクルの付着を原因としたエピタキシャル膜１４の表面欠陥を防止することができる。しかも、従来のエピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハに比べて酸素のイオン注入量が少なく、かつ高温アニール工程も不要となるので、エピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハより低コスト化が図れる。
【００５８】
また、エピタキシャル成長時には、ウェーハ面内の温度分布の均一化により、ウェーハ表面において、不完全埋め込み酸化膜１２の形成領域と、そうでないウェーハ外周部領域とに対するエピタキシャル膜１４の成長に速度差がほとんどない。そのため、従来のエピタキシャルＳＩＭＯＸウェーハの場合のように、エピタキシャル膜１４の外周部分の膜厚が増大するおそれは少なく、ウェーハ外周部のスリップの発生を抑制することができる。しかも、不完全埋め込み酸化膜１２は、シリコンウェーハ１１に含まれる金属不純物のゲッタリングサイトも兼ねる。これにより、シリコンウェーハ１１、ひいてはデバイスの金属汚染を防止することができる。
【実施例２】
【００５９】
次に、図１０〜図１２を参照して、この発明の実施例２に係るエピタキシャルウェーハおよびその製造方法を説明する。
図１０〜図１２に示すように、この発明の実施例２に係るエピタキシャルウェーハ１０Ａは、イオン注入工程を、下層の酸素のイオン注入層１７を形成する第１のイオン注入工程と、上層のアモルファス層１８を形成する第２のイオン注入工程とから構成した点を特徴としている。ただし、両層１７，１８は、熱処理時に一体化し、実質的に１層の不完全埋め込み酸化膜１２となる。
【００６０】
このような２層構造のイオン注入層１７，１８は、以下のようにして作製される。
すなわち、まず第１のイオン注入工程において、ウェーハの加熱温度を４００℃とし、２１６ｋｅＶ、１．２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ２で、ウェーハ表面からシリコンウェーハ１１の表層に酸素をイオン注入し、シリコンウェーハ１１の表面から０．５μｍの深さに酸素のイオン注入層１７を形成する（図１１）。
【００６１】
次に、シリコンウェーハ１１に第２のイオン注入工程を行う。すなわち、ウェーハの加熱温度を４０℃とし、２１６ｋｅＶ、４×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２で、ウェーハ表面からシリコンウェーハ１１の表層に酸素をイオン注入し、シリコンウェーハ１１の表面から０．４μｍの深さ（酸素のイオン注入層１７の上側）にアモルファス層１８を形成する（図１２）。
その後、シリコンウェーハ１１に対して、実施例１のエピタキシャル成長工程を施すことで、ウェーハ表面から５．３μｍの深さに、厚さ０．２μｍの実質１層の不完全埋め込み酸化膜１２が形成される。このように構成したことで、不完全埋め込み酸化膜１２を厚膜化できる。
その他の構成、作用、効果は実施例１と略同じであるので、説明を省略する。
【実施例３】
【００６２】
次に、この発明の実施例３に係るエピタキシャルウェーハの製造方法を説明する。
この発明の実施例３に係るエピタキシャルウェーハ１０の製造方法は、シリコンウェーハ１１への酸素イオンの注入工程は実施例１と同じ１回のみとし、エピタキシャル成長工程の直後、シリコンウェーハ１１を所定条件で加熱するアニール工程を施すものである。これにより、エピタキシャル成長後は未だ不十分な不完全埋め込み酸化膜１２であったものが、エピタキシャル成長後にアニール工程を行うことで、本来の不完全埋め込み酸化膜１２となる。
【００６３】
エピタキシャル成長時の熱処理条件は、熱処理温度が１１５０℃、熱処理時間が３．５分間である。また、アニール工程での熱処理条件は、１％の酸素ガスの雰囲気での熱処理温度が１２００℃、熱処理時間が３０分である。
このように、イオン注入工程を１回のみとし、その後、２回の熱処理を施して不完全埋め込み酸化膜１２を形成するようにしたので、酸素析出量が少なく、表面ラフネスの小さいエピタキシャル膜を形成できる。
なお、エピタキシャル成長工程後のアニール工程を、同じアニール条件でエピタキシャル成長工程の直前に行ってもよい。この場合には、アニール工程で析出した酸素がゲッタリングサイトとなり、高品質のエピタキシャル膜を形成できる。
その他の構成、作用および効果は、実施例１と略同じであるので説明を省略する。
【実施例４】
【００６４】
次に、この発明の実施例４に係るエピタキシャルウェーハの製造方法を説明する。
この発明の実施例４に係るエピタキシャルウェーハ１０Ａの製造方法は、シリコンウェーハ１１への酸素イオンの注入工程を実施例２と同じ２回（第１のイオン注入工程による酸素のイオン注入層１７の形成と、第２のイオン注入工程によるアモルファス層１８の形成）とし、エピタキシャル成長工程の直後、シリコンウェーハ１１を所定条件で加熱するアニール工程を施すものである。
【００６５】
エピタキシャル成長時の熱処理条件は、熱処理温度が１１５０℃、熱処理時間が３．５分間である。また、アニール工程での熱処理条件は、アルゴンガスの雰囲気での熱処理温度が１２００℃、熱処理時間が４時間である。
このように、イオン注入工程を２回行い、その後、２回の熱処理を施して不完全埋め込み酸化膜１２を形成するようにしたので、酸素析出量が少なく、表面ラフネスの小さいエピタキシャル膜を形成できる。
なお、エピタキシャル成長工程後のアニール工程を、同じアニール条件でエピタキシャル成長工程の直前に行ってもよい。この場合には、アニール工程で析出した酸素がゲッタリングサイトとなり、高品質のエピタキシャル膜を形成できる。
その他の構成、作用および効果は、実施例２と略同じであるので説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】この発明の実施例１に係るエピタキシャルウェーハの部分拡大図を含む断面図である。
【図２】この発明の実施例１に係るエピタキシャルウェーハの製造方法のイオン注入工程を示す断面図である。
【図３】この発明の実施例１に係るエピタキシャルウェーハの製造方法のエピタキシャル成長工程を示す断面図である。
【図４】この発明の実施例１に係るエピタキシャルウェーハの製造方法のデバイス形成工程を示す断面図である。
【図５】この発明の実施例１に係るエピタキシャルウェーハの製造方法のウェーハの貼り合わせ工程を示す断面図である。
【図６】この発明の実施例１に係るエピタキシャルウェーハの表面研磨に際して、研磨布が不完全酸化膜に当接したときの研磨トルクの変動を示すグラフである。
【図７】この発明の実施例１に係るエピタキシャルウェーハの製造方法におけるシリコンウェーハへの酸素イオン注入量と熱処理条件との関係を示すグラフである。
【図８】この発明の実施例１に係るエピタキシャルウェーハの表面研磨に際して、研磨布が不十分な不完全酸化膜に当接したときの研磨トルクの変動を示すグラフである。
【図９】この発明の実施例１に係るエピタキシャルウェーハの製造方法の薄膜化工程を示す断面図である。
【図１０】この発明の実施例２に係るエピタキシャルウェーハの断面図である。
【図１１】この発明の実施例２に係るエピタキシャルウェーハの製造方法の第１のイオン注入工程を示す断面図である。
【図１２】この発明の実施例２に係るエピタキシャルウェーハの製造方法の第２のイオン注入工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０，１０Ａ  エピタキシャルウェーハ、
１１  シリコンウェーハ、
１２  不完全埋め込み酸化膜、
１３  活性層、
１４  エピタキシャル膜、
１７  酸素のイオン注入層、
１８  アモルファス層、
３０  エピタキシャル成長炉、
ａ  シリコン粒、
ｂ  シリコン酸化物。
【図１】
2010003852.tif 000003
【図２】
2010003852.tif 000004
【図３】
2010003852.tif 000005
【図４】
2010003852.tif 000006
【図５】
2010003852.tif 000007
【図６】
2010003852.tif 000008
【図７】
2010003852.tif 000009
【図８】
2010003852.tif 000010
【図９】
2010003852.tif 000011
【図１０】
2010003852.tif 000012
【図１１】
2010003852.tif 000013
【図１２】
2010003852.tif 000014