(57)【要約】      （修正有）【課題】シリコンウェーハの貼り合わせを行う際に、表面からの距離にマージンを持たせて酸素濃度のプロファイルを制御でき、高いシリコンウェーハの強度を維持し、かつ、デバイス製造工程中の酸素ドナーの発生を抑制できるシリコンウェーハを提供する。【解決手段】シリコンウェーハの表層から、最も低い第１の酸素濃度ａである第１の層の最深部までの距離を第１の距離ｘ１とし、最も高い第２の酸素濃度ｂである第２の層の最浅部までの距離を第２の距離ｘ３とした場合の前記酸素濃度のプロファイルを示す酸素濃度曲線ｆ（ｘ）が以下の数式（１）及び数式（２）を満たすことを特徴とするシリコンウェーハ。2010073876.tif 0000092010073876.tif 000010【選択図】図２
2010073876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウェーハの表層から、最も低い第１の酸素濃度ａである第１の層の最深部までの距離を第１の距離ｘ１とし、最も高い第２の酸素濃度ｂである第２の層の最浅部までの距離を第２の距離ｘ３とした場合の前記酸素濃度のプロファイルを示す酸素濃度曲線ｆ（ｘ）が以下の数式（１）及び数式（２）を満たすことを特徴とするシリコンウェーハ。
【数１】
2010073876.tif 000007
【数２】
2010073876.tif 000008
【請求項２】
シリコンウェーハの表層から、最も低い第１の酸素濃度である第１の層の最深部までの距離を第１の距離とし、最も高い第２の酸素濃度である第２の層の最浅部までの距離を第２の距離とした場合に、
シリコンウェーハの表層からの距離が前記第１の距離と前記第２の距離との中間の位置における酸素濃度が、前記第１の酸素濃度と前記第２の酸素濃度との中央値であり、且つ酸素濃度のプロファイルを表す酸素濃度曲線の前記中間の位置における水平方向に対する傾きが、前記第１の層の最深部の前記第１の酸素濃度から前記第２の層の最浅部の前記第２の酸素濃度まで均一に増加する場合の前記酸素濃度のプロファイルを表す直線の水平方向に対する傾きよりも大きいことを特徴とするシリコンウェーハ。
【請求項３】
第１の層、第２の層、第３の層及び第４の層からなり、
第１の層の酸素濃度ａが０．６Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１．０Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であり、
第４の層の酸素濃度ｂが１．３Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であり、
酸素濃度がａより大きく（ａ＋ｂ）／２未満であり、かつ、前記酸素濃度が１μｍあたり２．５Ｅ＋１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の割合で増加する第２の層と、
酸素濃度が（ａ＋ｂ）／２以上ｂ未満であり、かつ、前記酸素濃度が１μｍあたり２．５Ｅ＋１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の割合で増加する第３の層からなることを特徴とするシリコンウェーハ。
【請求項４】
前記第１の層は前記シリコンウェーハの表層から深さ方向に５０μｍ以上２００μｍ未満の領域に形成され、
前記第４の層は前記シリコンウェーハの表層から深さ方向に２００μｍ以上の領域に形成され、
前記第２の層及び前記第３の層は、前記第１の層と前記第４の層との間に形成されることを特徴とする請求項３に記載にシリコンウェーハ。
【請求項５】
酸素濃度が０．６Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１．０Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である第１のシリコンウェーハ及び酸素濃度が１．３Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である第２のシリコンウェーハを貼り合わせ、
前記貼り合わせた前記第１のシリコンウェーハ及び前記第２のシリコンウェーハの界面に、前記酸素濃度が１μｍあたり２．５Ｅ＋１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の割合で増加する領域が形成されるように、熱処理を行って製造されることを特徴とするシリコンウェーハ。
【請求項６】
前記熱処理は、温度が１０００℃〜１２００℃及び処理時間が０．５時間〜２時間であることを特徴とする請求項５に記載のシリコンウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリコンウェーハに関し、特に、高周波領域で動作させる半導体デバイスの製造に使用されるシリコンウェーハに関する。
【背景技術】
【０００２】
０．８ＧＨｚ以上の高周波領域にて動作させるデバイスは、基板に流れる高周波電流を低減させるため、高抵抗化することが望ましいとされる。一般的には、高周波領域で動作させるデバイスは、シリコンウェーハの抵抗率を１００Ωｃｍ以上に高くすることが望ましいとされている。また、高抵抗化することにより、素子間の干渉を低減することも可能となる。
【０００３】
ここで、シリコンウェーハはＣＺ法もしくはＭＣＺ法にて作製されるため、引上げ時に使用する石英ルツボから多量の酸素が溶液中に溶け込み、それが結晶中に多量にドープされる。結晶中に取り込まれる酸素は、デバイス製造プロセスなど後のプロセスにおいてシリコンウェーハの強度を高める作用があり、有用視されてきた。しかし一方で、結晶中に取り込まれた酸素は、４５０℃の熱処理を行うと酸素ドナーへと変化し、シリコンウェーハの抵抗率を変化させるため問題となる。
【０００４】
結晶育成時において、結晶は、冷却される過程で４５０℃前後の熱領域を体験するので、この段階でも酸素ドナーは発生するが、このような酸素ドナーは、シリコンウェーハ製造段階で６００℃以上の熱処理をして急冷することで除去することができる。しかし、半導体デバイス製造工程において、メタル配線などのパターンを形成した後の４５０℃前後の熱領域の体験で酸素ドナーが発生した場合には、上述した６００℃以上の高温処理を行うと形成したパターンが破壊されてしまう。従って、このような場合に酸素ドナーを消去することができず、シリコンウェーハの抵抗率を変化させてしまうため問題となるのである。
【０００５】
ここで、酸素ドナーを発生させないためにはシリコンウェーハの酸素濃度を下げることが有効であるが、一方でシリコンウェーハの酸素濃度が低いと、シリコンウェーハの強度が低下し、半導体デバイスの形成プロセスでスリップ転位が発生してシリコンウェーハが塑性変形したり、欠陥が発生しトランジスタが破壊されたりしてしまう。
【０００６】
シリコンウェーハの高抵抗基板を得るためには、酸素濃度を高くすることが必要となる。しかし上述したように、シリコンウェーハの酸素濃度が高いと酸素ドナーが発生してしまい、シリコンウェーハの酸素濃度が低いと強度が低下してしまう。即ち、シリコンウェーハの酸素濃度の制御だけでは、強度が高く、且つ高抵抗のシリコンウェーハを、得ることはできない。そこで、強度が高く、且つ高抵抗のシリコンウェーハを得るために、特許文献１乃至特許文献３に開示されたように、異なる酸素濃度を有する２つのシリコンウェーハを貼り合わせる技術が提案されている。
【特許文献１】ＷＯ００／５５３９７
【特許文献２】特開２００８−１６６５１６号公報
【特許文献３】特開２００２−１００６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１乃至特許文献３によっては、シリコンウェーハの表層からの距離が浅い所ではデバイス製造工程の際に行う熱処理により、酸素ドナーが発生しやすく、抵抗率が安定しなくなってしまう。デバイス製造工程においては、酸素濃度が低く、かつ、抵抗率が安定した層が、シリコンウェーハの表層から一定の深さであることが求められる（言い換えれば、シリコンウェーハの表層からの距離にマージンが求められる。）ため特許文献１乃至特許文献３の方法によっては、この要求に応じることが難しい。
【０００８】
そこで、上記課題を解決するために、本発明は、酸素濃度の低いシリコンウェーハと酸素濃度の高いシリコンウェーハとを熱処理を用いて貼り合わせを行う際に、シリコンウェーハの表面からの距離にマージンを持たせて酸素濃度のプロファイルを制御でき、高いシリコンウェーハの強度を維持し、かつ、デバイス製造工程中の酸素ドナーの発生を抑制できるシリコンウェーハ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】
本発明の一実施形態によると、シリコンウェーハの表層から、最も低い第１の酸素濃度ａである第１の層の最深部までの距離を第１の距離ｘ１とし、最も高い第２の酸素濃度ｂである第２の層の最浅部までの距離を第２の距離ｘ３とした場合の前記酸素濃度のプロファイルを示す酸素濃度曲線ｆ（ｘ）が以下の数式（１）及び数式（２）を満たすことを特徴とするシリコンウェーハが提供される。
【００１０】
【数１】
2010073876.tif 000003
【００１１】
【数２】
2010073876.tif 000004
【００１２】
シリコンウェーハの表層から、最も低い第１の酸素濃度である第１の層の最深部までの距離を第１の距離とし、最も高い第２の酸素濃度である第２の層の最浅部までの距離を第２の距離とした場合に、シリコンウェーハの表層からの距離が前記第１の距離と前記第２の距離との中間の位置における酸素濃度が、前記第１の酸素濃度と前記第２の酸素濃度との中央値であり、且つ酸素濃度のプロファイルを表す酸素濃度曲線の前記中間の位置における水平方向に対する傾きが、前記第１の層の最深部の前記第１の酸素濃度から前記第２の層の最浅部の前記第２の酸素濃度まで均一に増加する場合の前記酸素濃度のプロファイルを表す直線の水平方向に対する傾きよりも大きいことが好ましい。
【００１３】
本発明の一実施形態によると、第１の層、第２の層、第３の層及び第４の層からなり、第１の層の酸素濃度ａが０．６Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１．０Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であり、第４の層の酸素濃度ｂが１．３Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であり、酸素濃度がａより大きく（ａ＋ｂ）／２未満であり、かつ、前記酸素濃度が１μｍあたり２．５Ｅ＋１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の割合で増加する第２の層と、酸素濃度が（ａ＋ｂ）／２以上ｂ未満であり、かつ、前記酸素濃度が１μｍあたり２．５Ｅ＋１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の割合で増加する第３の層からなることを特徴とするシリコンウェーハが提供される。
【００１４】
前記第１の層は前記シリコンウェーハの表層から深さ方向に５０μｍ以上２００μｍ未満の領域に形成され、前記第４の層は前記シリコンウェーハの表層から深さ方向に２００μｍ以上の領域に形成され、前記第２の層及び前記第３の層は、前記第１の層と前記第４の層との間に形成されることが好ましい。
【００１５】
本発明の一実施形態によると、酸素濃度が０．６Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１．０Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である第１のシリコンウェーハ及び酸素濃度が１．３Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である第２のシリコンウェーハを貼り合わせ、前記貼り合わせた前記第１のシリコンウェーハ及び前記第２のシリコンウェーハの界面に、前記酸素濃度が１μｍあたり２．５Ｅ＋１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の割合で増加する領域が形成されるように、熱処理を行って製造されることを特徴とするシリコンウェーハが提供される。
【００１６】
前記熱処理は、温度が１０００℃〜１２００℃及び処理時間が０．５時間〜２時間であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、酸素濃度の低いシリコンウェーハと酸素濃度の高いシリコンウェーハとを熱処理を用いて貼り合わせを行う際に、シリコンウェーハの表面からの距離にマージンを持たせて酸素濃度のプロファイルを制御でき、高いシリコンウェーハの強度を維持し、かつ、デバイス製造工程中の酸素ドナーの発生を抑制できるシリコンウェーハを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態に係るシリコンウェーハについて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるわけではない。また、各実施の形態において、同様の構成については同じ符号を付し、改めて説明しない場合がある。
【００１９】
本発明の実施の形態に係るシリコンウェーハは、酸素濃度の異なる２つのシリコンウェーハを熱処理にて貼り合わせ形成する。そこで、前提として、２つのシリコンウェーハの酸素濃度を、どの程度の酸素濃度とすることが望ましいか、図を基に検討した。以下に示す図においては、酸素濃度が低いシリコンウェーハをシリコンウェーハ１０と表示し、酸素濃度が高いシリコンウェーハをシリコンウェーハ２０と表示する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態に係るシリコンウェーハを検討する、前提条件を示す図である。図１の横軸はシリコンウェーハ１０の酸素濃度（Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）を示し、縦軸はシリコンウェーハ２０の酸素濃度（Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）を示している。また、シリコンウェーハ１０、２０それぞれの酸素濃度の組合せの領域を、図１においては、第１乃至第４の領域として表示している。
【００２１】
図１に示すように、シリコンウェーハ２０の酸素濃度が、１．３Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満の第１の領域βにおいては、貼り合わせて得られるシリコンウェーハの強度が不足し、所望の強度を有するシリコンウェーハを得ることができない。従って、貼り合わせる２つのシリコンウェーハの一方は、酸素濃度が１．３Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であることが必要である。
【００２２】
次に、シリコンウェーハ２０の酸素濃度が、１．３Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の第２乃至第４の領域について検討する。まずシリコンウェーハ１０の酸素濃度が０．６Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満である第２の領域αは、理想的な領域であるが、現在の技術では、チョクラルスキー法で酸素濃度が０．６Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満のシリコンウェーハを製造することは困難である。従って、シリコンウェーハ１０の酸素濃度は、０．６Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であることが必要である。
【００２３】
更に、シリコンウェーハ１０の酸素濃度が、１．０Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の第４の領域δにおいては、シリコンウェーハ２０の酸素濃度が、１．３Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であるため、双方の酸素濃度から酸素ドナーが発生し易い。従って、強度は確保できるものの、抵抗率が安定したシリコンウェーハを得ることができない。
【００２４】
以上の検討結果より、本発明の実施の形態に係るシリコンウェーハを製造するためには、貼り合わせる２つのシリコンウェーハの酸素濃度が、図１に示す第３の領域εとなる組み合わせが必要である。即ち、シリコンウェーハ１０が、酸素濃度０．６Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１．０Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であり、且つシリコンウェーハ２０が、酸素濃度１．３Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上としなければならない。
【００２５】
そこで、本発明においては、酸素濃度が０．６Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１．０Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下と低いシリコンウェーハ１０及び酸素濃度が１．３Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上と高いシリコンウェーハ２０を用いて、シリコンウェーハ１０及びシリコンウェーハ２０を熱処理により温度及び時間を制御して貼り合わせを行い、酸素濃度のプロファイルを効果的に制御できる方法を求めた。
【００２６】
上述した酸素濃度を有するシリコンウェーハ１０及びシリコンウェーハ２０を熱処理を用いて貼り合せて、所望の酸素濃度のプロファイルに制御することができる本発明の実施の形態に係るシリコンウェーハについて説明する。図２は、本発明の実施の形態に係るシリコンウェーハの酸素濃度のプロファイルを示す図である。図２は、横軸にシリコンウェーハの表層からの距離（μｍ）を示し、縦軸に酸素濃度（Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）を示している。また、縦軸の酸素濃度は、０．６Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３をａとして、１．３Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３をｂとして、ａとｂとの中間をＣ１＝（ａ＋ｂ）／２としている。
【００２７】
図２に示すように、本発明の実施の形態に係るシリコンウェーハは、酸素濃度のプロファイルで見ると４つの層を有する。便宜上、図２においては、第１の層Ａ〜第４の層Ｄと表示する。図２に示すように、本発明の実施の形態に係るシリコンウェーハの第１の層Ａは、シリコンウェーハの表層からの距離（μｍ）が５０μｍ以上２００μｍ未満であり、酸素濃度が０．６Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１．０Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である。シリコンウェーハの第４の層Ｄは、シリコンウェーハの表層からの距離（μｍ）が２００μｍ以上であり、酸素濃度が１．３Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である。シリコンウェーハの表層からの距離（μｍ）は、デバイス製造工程において任意に決定することができ、かつ、酸素濃度が０．６Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１．０Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であるために、酸素ドナーの発生を抑制することができる。なお、図２においては、便宜上、第１の層Ａは、シリコンウェーハの表層からの距離（μｍ）が５０μｍ未満として、酸素濃度が０．６Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３として示している。
【００２８】
図２に示すように、本発明の実施の形態に係るシリコンウェーハは、さらに第２の層Ｂ及び第３の層Ｃを有する。第２の層Ｂは、第１の層Ａの酸素濃度ａより大きく（ａ＋ｂ）／２未満であり、かつ、酸素濃度が１μｍあたり２．５Ｅ＋１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の割合で増加している層である。また、第３の層Ｃは、酸素濃度が（ａ＋ｂ）／２以上１．３Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満であり、かつ、酸素濃度が１μｍあたり２．５Ｅ＋１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満の割合で増加している層である。ここで、酸素濃度が（ａ＋ｂ）／２であるＣ１は、第２の層Ｂ及び第３の層Ｃの酸素濃度が変化する分岐点を示している。第２の層Ｂ及び第３の層Ｃは、第１の層Ａ及び第４の層Ｄの間に位置している。本発明の実施の形態に係るシリコンウェーハは、上述したように、第２の層Ｂ及び第３の層Ｃを有し、かつ第２の層Ｂ及び第３の層Ｃのシリコンウェーハの表層からの距離が所定の距離となるように制御できる。これによって、酸素濃度のプロファイルにおいて、第２の層Ｂ及び第３の層Ｃの酸素濃度のプロファイルは曲線を示すので、この曲線を拡散曲線という。
【００２９】
本発明の実施の形態に係るシリコンウェーハは以下の要因により形成される。図２に示すように、第２の層Ｂ及び第３の層Ｃは、後述するシリコンウェーハ１０及びシリコンウェーハ２０を熱処理にて貼り合わせを行うことにより、酸素濃度の高いシリコンウェーハ２０の酸素が酸素濃度の低いシリコンウェーハ１０に拡散する。ただし、シリコンウェーハ１０及びシリコンウェーハ２０を熱処理にて貼り合わせを行うだけでは、急勾配の酸素濃度は得られない。そこで、熱処理の温度制御を工夫することで、酸素濃度が急勾配であるシリコンウェーハを製造した。本発明の実施の形態に係るシリコンウェーハは第２の層Ｂ及び第３の層Ｃにおける酸素濃度のプロファイルを急勾配としているため、デバイス製造工程の際のシリコンウェーハの表層からの距離のマージンを確保できる。したがって、酸素ドナーが発生せずに、素子領域に影響がないようにできる。
【００３０】
以上説明した本発明の実施の形態に係るシリコンウェーハのプロファイルを一般化して説明すると、シリコンウェーハの表層から、最も低い第１の酸素濃度である第１の層の最深部までの距離を第１の距離とし、最も高い第２の酸素濃度である第２の層の最浅部までの距離を第２の距離とした場合に、シリコンウェーハの表層からの距離が第１の距離と第２の距離との中間の位置における酸素濃度が、第１の酸素濃度と第２の酸素濃度との中央値であり、且つ酸素濃度のプロファイルを表す酸素濃度曲線の中間の位置における水平方向に対する傾きが、第１の層の最深部の第１の酸素濃度から第２の層の最浅部の第２の酸素濃度まで均一に増加する場合の酸素濃度のプロファイルを表す直線の水平方向に対する傾きよりも大きくなる。
【００３１】
さらに、上記を数式として表せば以下の通りとなる。この数式を満たす制御を行うことで上述したプロファイルのシリコンウェーハが形成される。すなわち、シリコンウェーハの表層から、最も低い第１の酸素濃度ａである第１の層の最深部までの距離を第１の距離ｘ１とし、最も高い第２の酸素濃度ｂである第２の層の最浅部までの距離を第２の距離ｘ３とした場合に、酸素濃度のプロファイルを示す酸素濃度曲線が以下の数式（１）及び数式（２）を満たす。
【００３２】
【数１】
2010073876.tif 000005
【００３３】
【数２】
2010073876.tif 000006
【００３４】
本発明の実施の形態に係るシリコンウェーハの製造方法における温度及び時間の制御について説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態に係るシリコンウェーハの製造方法を示す概略断面図である。
【００３５】
まず、図３（ａ）に示すように、本発明の実施の形態に係る酸素濃度が０．６Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１．０Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であるシリコンウェーハ１０及び酸素濃度が１．３Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であるシリコンウェーハ２０を用意する。
【００３６】
次に、図３（ｂ）に示すように、本発明の実施の形態に係るシリコンウェーハ１０及びシリコンウェーハ２０の貼り合わせを行った。
【００３７】
次に、図３（ｃ）に示すように、貼り合わせを行ったシリコンウェーハ１０、２０を熱処理した。熱処理とは、真空状態の熱拡散炉を所望の温度に加熱し、加熱した熱拡散炉にボートに並べて載せたシリコンウェーハを挿入して行うことをいう。本実施の形態において、貼り合わせの熱処理は、温度を１０００℃〜１２００℃とし、処理時間を０．５時間〜２時間とする条件とした。熱処理を行うことにより、図３（ｃ）に示すように、勾配領域３０を形成することができる。この勾配領域Ｃは図２の第２の層Ｂ及び第３の層Ｃに示すようにシリコンウェーハの酸素濃度のプロファイルを制御している。
【００３８】
本発明の実施の形態に係るシリコンウェーハは、低い酸素濃度を有するシリコンウェーハ１０及び高い酸素濃度を有するシリコンウェーハ２０の酸素濃度をプロファイルを行うことにより、シリコンウェーハが高い強度を維持しつつ、デバイス製造工程における酸素ドナーの発生を抑制することができる。
【００３９】
本発明の実施の形態に係るシリコンウェーハは、ＲＦデバイス及びミックスドシグナルなどの高抵抗基板が必要とされるデバイスに用いることができる。
【実施例１】
【００４０】
次に、本発明を実施例、比較例及び参考例を用いて詳細に説明する。
【００４１】
実施例１においては、図３（ａ）に示すシリコンウェーハ１０として、酸素濃度が０．６Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ｏｌｄ  ＡＳＴＭ）のシリコンウェーハを用い、図３（ａ）に示すシリコンウェーハ２０として、酸素濃度が１．３Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ｏｌｄ  ＡＳＴＭ）のシリコンウェーハを用いた。そして、シリコンウェーハ１０とシリコンウェーハ２０とを貼り合わせ、熱処理により接着した。ここで、熱処理の条件は、温度を１１００℃、処理時間を１時間の条件とした。この処理を行うことで勾配領域３０が形成された。その後、作製したシリコンウェーハ１０側を厚さ６０μｍまで研削し、さらにシリコンウェーハ１０側をミラー研磨し、シリコンウェーハ１０の厚さを５０μｍにした。
【００４２】
以上によって作製したシリコンウェーハについて、デバイス製造工程相当の熱処理条件として第１の熱処理温度を１１００℃、処理時間を１時間、第２の熱処理温度を４５０℃、処理時間を４時間とする処理を行い、Ｗａｒｐと抵抗率を測定した。熱処理後の測定値をそれぞれ図４（ａ）及び図５の（ａ）に大きな丸印で示した。また、熱処理前のシリコンウェーハのＷａｒｐと抵抗率についてはシミュレーションを行い、図４の（ａ）及び図５の（ａ）にそれぞれ小さな丸印で示した。熱処理後について、図４の（ａ）のＷａｒｐは約１１μｍ弱、図５の（ａ）の抵抗率は約１２１Ωｃｍである。この結果、本実施例１に係るシリコンウェーハは熱処理の前後において、Ｗａｒｐ及び抵抗率ともほとんど変化しないことがわかる。
【実施例２】
【００４３】
実施例２においては、図３（ａ）に示すシリコンウェーハ１０として、酸素濃度が１．０Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ｏｌｄ  ＡＳＴＭ）のシリコンウェーハを用い、図３（ａ）に示すシリコンウェーハ２０として、酸素濃度が１．４Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ｏｌｄ  ＡＳＴＭ）のシリコンウェーハを用いた。そして、シリコンウェーハ１０とシリコンウェーハ２０とを貼り合わせ、熱処理により接着した。ここで、熱処理の条件は、第１の熱処理は温度を１１００℃、処理時間を１時間の条件とした。この熱処理を行うことで、勾配領域３０が形成された。その後、作製したシリコンウェーハ１０側を厚さ２１０μｍまで研削し、さらにシリコンウェーハ１０側をミラー研磨し、シリコンウェーハ１０の厚さを２００μｍにした。
【００４４】
以上によって作製したシリコンウェーハについて、デバイス製造工程相当の熱処理条件として第１の熱処理温度を１１００℃、処理時間を１時間、第２の熱処理温度を４５０℃、処理時間を４時間とする処理を行い、Ｗａｒｐと抵抗率を測定した。熱処理後の測定値をそれぞれ図４の（ｂ）及び図５の（ｂ）に大きな丸印で示した。また、熱処理前のシリコンウェーハのＷａｒｐと抵抗率についてはシミュレーションを行い、図４の（ｂ）及び図５の（ｂ）にそれぞれ小さな丸印で示した。熱処理後について、図４の（ｂ）のＷａｒｐは約１２μｍ弱、図５の（ｂ）の抵抗率は約１２２Ωｃｍである。この結果、本実施例２に係るシリコンウェーハは熱処理の前後において、Ｗａｒｐ及び抵抗率ともほとんど変化しないことがわかる。
【００４５】
［比較例１］
比較例１においては、図３（ａ）に示すシリコンウェーハ１０として、酸素濃度が１．０Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ｏｌｄ  ＡＳＴＭ）のシリコンウェーハを用い、図３（ａ）に示すシリコンウェーハ２０として、酸素濃度が１．４Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ｏｌｄ  ＡＳＴＭ）のシリコンウェーハを用いた。そして、シリコンウェーハ１０とシリコンウェーハ２０とを貼り合わせ、熱処理により接着した。ここで、熱処理の条件は、温度を１２００℃、処理時間を４時間の条件とした。熱処理を行うことで、勾配領域３０が形成された。図６には比較例１のシリコンウェーハの酸素濃度のプロファイルを示す。勾配領域３０は、図６に示すようなシリコンウェーハの酸素濃度のプロファイルになる。図２に示す酸素濃度のプロファイルが表層からの距離の５０μｍ〜２００μｍの間で急勾配になるのに対して、本比較例１のシリコンウェーハの酸素濃度のプロファイルは、図６に示したように、急勾配にならずに、なだらかな曲線になる。
【００４６】
以上によって作製したシリコンウェーハについて、デバイス製造工程相当の熱処理条件として第１の熱処理温度を１１００℃、処理時間を１時間、第２の熱処理温度を４５０℃、処理時間を４時間とする処理を行い、Ｗａｒｐと抵抗率を測定した。処理後の測定値をそれぞれ図４の（ｃ）及び図５の（ｃ）に大きな丸印で示した。また、熱処理前のシリコンウェーハのＷａｒｐと抵抗率についてはシミュレーションを行い、図４の（ｃ）及び図５の（ｃ）に小さな丸印で示した。熱処理後において、図４の（ｃ）のＷａｒｐは約１０μｍ強、図５の（ｃ）の抵抗率は約３０Ωｃｍである。熱処理前において、図４の（ｃ）のＷａｒｐは約１０μｍ強、図５の（ｃ）の抵抗率は約１１９Ωｃｍである。この結果、比較例１に係るシリコンウェーハは熱処理の前後において、Ｗａｒｐは変化がないが、抵抗率が約８９Ωｃｍ低下したことがわかる。
【００４７】
［参考例１］
次に、本発明の効果を検証するために、貼り合わせしないシリコンウェーハを熱処理した。参考例１においては、シリコンウェーハとして、酸素濃度が０．６Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ｏｌｄ  ＡＳＴＭ）のシリコンウェーハを用いて、熱処理を行った。ここで、熱処理の条件は、第１の熱処理は温度を１１００℃、処理時間を１時間の条件とした。また、第２の熱処理は温度を４５０℃、処理時間を４時間の条件とした。
【００４８】
以上によって作製したシリコンウェーハについて、Ｗａｒｐと抵抗率を測定した。処理後の測定値をそれぞれ図４の（ｄ）及び図５の（ｄ）に大きな丸印で示した。また、熱処理前のシリコンウェーハのＷａｒｐと抵抗率については図４の（ｄ）及び図５の（ｄ）にそれぞれ小さな丸印で示した。熱処理後において、図４の（ｄ）のＷａｒｐは約３２μｍ、図５の（ｄ）の抵抗率は約１２０Ωｃｍである。熱処理前において、図４の（ｄ）のＷａｒｐは約１１μｍ強、図５の（ｄ）の抵抗率は約１２０Ωｃｍである。この結果、参考例１に係るシリコンウェーハは熱処理の前後において、Ｗａｒｐは２１μｍ変化していたが、抵抗率は変化がないことがわかる。
【００４９】
［参考例２］
参考例２においては、シリコンウェーハとして、酸素濃度が１．３Ｅ＋１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ｏｌｄ  ＡＳＴＭ）のシリコンウェーハを用いて、熱処理を行った。ここで、熱処理の条件は、第１の熱処理は温度を１１００℃、処理時間を１時間の条件とした。また、第２の熱処理は温度を４５０℃、処理時間を４時間の条件とした。
【００５０】
以上によって作製したシリコンウェーハについて、Ｗａｒｐと抵抗率を測定した。処理後の測定値をそれぞれ図４の（ｅ）及び図５の（ｅ）に大きな丸印で示した。また、熱処理前のシリコンウェーハのＷａｒｐと抵抗率については図４の（ｅ）及び図５の（ｅ）にそれぞれ小さな丸印で示した。熱処理後において、図４の（ｅ）のＷａｒｐは約１１μｍ、図５の（ｅ）の抵抗率は約１３Ωｃｍである。熱処理前において、図４の（ｅ）のＷａｒｐは約１１μｍ、図５の（ｅ）の抵抗率は約１２０Ωｃｍである。この結果、参考例２に係るシリコンウェーハは熱処理の前後において、Ｗａｒｐはほとんど変化がなく、抵抗率が１０７Ωｃｍと大幅な変化が見られた。
【００５１】
比較例１では、図５の（ｃ）に示すように、デバイス製造工程のシミュレーション熱処理により酸素ドナーが発生してしまい、抵抗率が低下した。
【００５２】
参考例１では図４の（ｄ）及び図５の（ｄ）に示すようにデバイス製造工程の熱処理によりスリップ転位が発生し、シリコンウェーハのＷａｒｐが増大した。
【００５３】
参考例２では、図４の（ｅ）及び図５の（ｅ）に示すように、デバイス製造工程のプロセスシミュレーション熱処理により酸素ドナーが発生し、抵抗率が大幅に変化した。
【００５４】
実施例１及び実施例２ではスリップ及び酸素ドナーは発生せず、Ｗａｒｐ及び抵抗率に変化はみられなかった。
【００５５】
実施例１、２と比較例１及び参考例１、２を対比すると、実施例１及び２では低い酸素濃度を有するシリコンウェーハ１０及び高い酸素濃度を有するシリコンウェーハ２０の酸素濃度を熱処理によりプロファイルを行うことにより、シリコンウェーハが高い強度を維持しつつ、デバイス製造工程における酸素ドナーの発生を抑制することができた。一方、比較例１では、デバイス製造工程において酸素ドナーが発生してしまい、抵抗率が安定しなくなってしまった。また、参考例１では、スリップ転位が発生し、シリコンウェーハのＷａｒｐが増大し、参考例２では、酸素ドナーが発生し、抵抗率が安定しなくなった。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態に係るシリコンウェーハを検討する、前提条件を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るシリコンウェーハの酸素濃度のプロファイルを示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態に係るシリコンウェーハの製造方法を示す概略断面図である。
【図４】熱処理前後のＷａｒｐを示す図である。
【図５】熱処理前後の抵抗率を示す図である。
【図６】比較例１に係るシリコンウェーハの酸素濃度のプロファイルを示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０：低い酸素濃度のシリコンウェーハ、２０：高い酸素濃度のシリコンウェーハ、３０：勾配領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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