(57)【要約】【課題】ＳＩＭＯＸウェーハのＢＯＸ層下のシリコン層に存在する結晶欠陥を低減すること。【解決手段】ウェーハの表面からシリコン層１３に注入したイオンを結晶欠陥（１４，１５）に衝突させて結晶欠陥を壊す第１の工程と、第１の工程で得られたウェーハを加熱してシリコン層１３を再結晶させる第２の工程とを含む。第１の工程は、シリコン層１３に注入するイオンを酸素イオンとするとき、ＳＩＭＯＸウェーハの温度が５０℃以下の状態からイオンの注入を開始し、イオンドーズ量を５×１０１５〜１．５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ2、注入エネルギを１５０ｋｅＶ以上２２０ｋｅＶ以下とする。【選択図】図１
2010062503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＩＭＯＸウェーハの埋め込み酸化膜下のシリコン層に存在する結晶欠陥を低減する方法であって、
前記ウェーハの表面から前記埋め込み酸化膜よりも設定深さの前記シリコン層までイオンを注入する第１の工程と、該第１の工程で得られた前記ウェーハを加熱して前記イオンが注入された部位の結晶性を回復させる第２の工程とを含むことを特徴とするＳＩＭＯＸウェーハの結晶欠陥の低減方法。
【請求項２】
ＳＩＭＯＸウェーハの埋め込み酸化膜下のシリコン層に存在する結晶欠陥を低減する方法であって、
前記ウェーハの表面から前記シリコン層に注入したイオンを前記結晶欠陥に衝突させて該結晶欠陥を壊す第１の工程と、該第１の工程で得られた前記ウェーハを加熱して前記シリコン層を再結晶させる第２の工程とを含むことを特徴とするＳＩＭＯＸウェーハの結晶欠陥の低減方法。
【請求項３】
前記第１の工程で前記シリコン層に注入するイオンは、元素周期表の水素からアルゴンまでの元素のうちいずれかのイオンであることを特徴とする請求項１又は２に記載のＳＩＭＯＸウェーハの結晶欠陥の低減方法。
【請求項４】
前記第２の工程は、前記ウェーハを１１５０℃以上１３５０℃以下の温度に加熱することを特徴とする請求項１又は２に記載のＳＩＭＯＸウェーハの結晶欠陥の低減方法。
【請求項５】
前記第１の工程は、前記シリコン層に注入するイオンを酸素イオンとするとき、前記ＳＩＭＯＸウェーハの温度が５０℃以下の状態から前記イオンの注入を開始し、イオンドーズ量を５×１０１５〜１．５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ2、注入エネルギを１５０ｋｅＶ以上２２０ｋｅＶ以下とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のＳＩＭＯＸウェーハの結晶欠陥の低減方法。
【請求項６】
ＳＩＭＯＸウェーハの内部に形成される埋め込み酸化膜と該埋め込み酸化膜下のシリコン層との境界から２００ｎｍ深さの前記シリコン層の範囲における空孔型の積層欠陥の密度が１×１０７／ｃｍ２以下であるＳＩＭＯＸウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｂｙ  ＩＭｐｌａｎｔｅｄ  ＯＸｙｇｅｎ）ウェーハの結晶欠陥の低減方法及びＳＩＭＯＸウェーハに係り、特に、ＳＩＭＯＸウェーハの埋め込み酸化膜下のシリコン層に存在する結晶欠陥を改善する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハの製造方法の一つとして、シリコンウェーハの少なくとも一方の表面から酸素イオンを注入し、引き続き高温熱処理を行うことにより、注入された酸素イオンから埋め込み酸化膜（以下、ＢＯＸ（Ｂｕｒｉｅｄ  Ｏｘｉｄｅ）層という。）を形成するＳＩＭＯＸ法が知られている。このようにして製造されたＳＩＭＯＸウェーハは、通常、表面の酸化膜が除去された状態でデバイスメーカに出荷され、ＳＯＩ層とその下のＢＯＸ層がデバイス製造のプロセスにおいて活用されている。
【０００３】
ところで、近年、ＳＩＭＯＸウェーハの製造工程の高温熱処理プロセスにおいて、ウェーハ内の酸素析出物が消滅する際に多数の結晶欠陥、つまり空孔型の積層欠陥（ＳＦ：Ｓｔａｃｋｉｎｇ  Ｆａｕｌｔ）がシリコン層内に残留していることが報告されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
これに対し、ＢＯＸ層下に形成されるシリコン層（シリコン基板）は、従来、デバイス製造のプロセスにおいて殆ど活用されることがなかったため、このようなシリコン層に残留する積層欠陥について、対策が講じられることはなかった。
【非特許文献１】Ｊ．Ｊａｂｌｏｎｓｋｉ、他２名，「ＧＥＴＴＥＲＩＮＧ  ＬＡＹＥＲ  ＦＯＲＭＡＴＩＯＮ  ＩＮ  ＬＯＷ−ＤＯＳＥ  ＳＩＭＯＸ  ＷＡＦＥＲＳ」，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  １９９５  ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ＳＯＩ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，１９９５年１０月，第３４−３５頁
【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、上述したシリコン層に残留する結晶欠陥は、デバイスの微細化に伴い、従来のように無視できない問題となってきている。その第１の理由としては、デバイスの製造プロセスにおいて、ウェーハの活用領域がそれまでのＳＯＩ層とＢＯＸ層に限られず、シリコン層にまで広がってきていることが挙げられる。これは、例えばＢＯＸ層の層厚の極薄化に伴って見られる傾向である。
【０００６】
また、第２の理由としては、デバイスの微細化が進み、その設計基準の寸法が例えば４５ｎｍ以降になってくると、高温熱処理時のウェーハ全体の温度を制御して拡散距離を短くするため、熱処理時間の短いレーザスパイクアニール（以下、ＬＳＡという。）等の極短時間（数ｓｅｃ）の熱処理が導入されるようになってきたことが挙げられる。すなわち、ＬＳＡにより熱処理が施されたウェーハは、ウェーハ表面にレーザ光が照射されて熱が与えられ急速に昇降温がなされるために、ウェーハの厚さ方向に温度差が生じ、熱応力が発生する。このため、ウェーハには、結晶欠陥、特にスリップ転位が生じ易くなる。ここで、シリコン層に結晶欠陥が多く残存していると、ＬＳＡの熱処理時においてシリコン層にスリップ転位が多く発生し、結果として内部歪によるウェーハの反り変形が発生するおそれがある。このようなウェーハの反り変形は、デバイスプロセスに悪影響を与え、歩留まりを低下させる要因となる。
【０００７】
そこで、本発明は、ＳＩＭＯＸウェーハのＢＯＸ層下のシリコン層に存在する結晶欠陥を低減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ＳＩＭＯＸウェーハの埋め込み酸化膜下のシリコン層に存在する結晶欠陥を低減する方法であって、ウェーハの表面から埋め込み酸化膜よりも設定深さのシリコン層までイオンを注入する第１の工程と、この第１の工程で得られたウェーハを加熱してイオンが注入された部位の結晶性を回復させる第２の工程とを含むことを特徴としている。
【０００９】
シリコン層に存在する結晶欠陥は、通常、埋め込み酸化膜とシリコン層との境界から設定深さの範囲のシリコン層に集まって存在している。また、結晶欠陥は、例えば四角錐や四面体などの空孔型の積層欠陥の形態をなしており、正常なシリコン層の単結晶構造とは異なっている。このため、本発明では、まず、所定の深さ位置に所定量のイオンを注入し、注入したイオンの一部を結晶欠陥と衝突させ、その後の熱処理において結晶欠陥の結晶性を回復し易くすることにより、シリコン層に残存する空孔型の積層欠陥を消滅させるようにしている。ここで、第１の工程では、少なくともイオンがウェーハの設定深さに届く程度のエネルギを注入エネルギとしてイオンに与える必要がある。これにより、設定深さに届いたイオンが結晶欠陥と衝突することによりイオンの運動エネルギが結晶欠陥の形態を崩す方向に作用する。したがって、その後に高温の熱処理を行い、結晶欠陥に熱エネルギを付与することにより、結晶欠陥の結晶性を容易に回復することができる。ここで、イオン注入の温度条件とドーズ量は、結晶欠陥の低減量に相関するため、目的とする結晶欠陥の密度に見合った注入温度コントロールとドーズ量を設定すればよい。
【００１０】
より具体的には、ウェーハの表面からシリコン層に注入したイオンを結晶欠陥に衝突させて結晶欠陥を壊す第１の工程と、この第１の工程で得られたウェーハを加熱してシリコン層を再結晶させる第２の工程とを含むものとする。このように、結晶欠陥を壊してから、ウェーハをシリコン層の再結晶温度まで加熱することにより、結晶欠陥の結晶性をより効果的に回復させることができる。
【００１１】
この場合において、第１の工程で注入するイオンは、イオンの大きさ（重さ）や注入エネルギの大きさ等によって結晶欠陥に与える大きさが異なるが、イオン注入設備のコストやデバイス品質に与える影響などを考慮して、注入するイオンは、元素周期表の水素からアルゴンまでの元素のうちいずれかのイオンとすることが望ましい。
【００１２】
また、第２の工程は、ウェーハを１１５０℃以上１３５０℃以下の温度に加熱するものとする。このような高温状態にウェーハを加熱することにより、熱力学的にも結晶欠陥の再結晶化が容易に進行し、短時間で結晶性の回復を行うことが可能となる。
【００１３】
また、第１の工程でシリコン層に注入するイオンを酸素イオンとするとき、ＳＩＭＯＸウェーハの温度が５０℃以下の状態からイオンの注入を開始し、イオンドーズ量を５×１０１５〜１．５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ2、注入エネルギを１５０ｋｅＶ以上２２０ｋｅＶ以下とする。
【００１４】
すなわち、イオンドーズ量は、シリコン層に残存する結晶欠陥の欠陥密度等に応じて求められ、注入エネルギはイオンの元素の種類や注入深さ等によって設定される。このような条件で第１の工程を処理することにより、シリコン層に存在する結晶欠陥の大部分を壊すことができる。ここで、第１の工程においては、結晶欠陥にイオンを衝突させて壊れた形態を保持するため、イオン注入前のウェーハの温度は低い方が好ましく、例えば５０℃以下に設定することが望ましい。
【００１５】
また本発明のＳＩＭＯＸウェーハは、ＳＩＭＯＸウェーハの内部に形成される埋め込み酸化膜とこの埋め込み酸化膜下のシリコン層との境界から２００ｎｍ深さのシリコン層の範囲における空孔型の結晶欠陥の密度が１×１０７／ｃｍ２以下であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ＳＩＭＯＸウェーハのＢＯＸ層下のシリコン層に存在する結晶欠陥を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明を適用したＳＩＭＯＸウェーハの結晶欠陥の低減方法を説明する図である。本発明の結晶欠陥の低減方法は、ＳＩＭＯＸ法により製造されたＳＩＭＯＸウェーハを対象としている。ＳＩＭＯＸウェーハの製造方法は、シリコンウェーハに酸素イオンを注入する工程と、このウェーハに所定の熱処理を行う工程とを含んで構成され、これらの工程を含んで製造されたＳＩＭＯＸウェーハであれば、各工程の条件が異なるものであっても、本発明の対象とすることができる。したがって、ＭＬＤ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｌｏｗ  Ｄｏｓｅ）法やＩＴＯＸ（Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｔｈｅｒｍａｌ  ＯＸｉｄａｔｉｏｎ）法等によって製造されたＳＩＭＯＸウェーハにおいても、本発明の対象とすることができる。
【００１９】
本実施の形態では、ＭＬＤ−ＳＩＭＯＸ法により製造されたＳＩＭＯＸウェーハを例として説明する。ＭＬＤ法−ＳＩＭＯＸ法については周知の技術であるため、ここでは、その製造方法について簡単に述べ、具体的な製造条件については適宜省略する。
【００２０】
ＭＬＤ−ＳＩＭＯＸ法では、酸素イオン注入を２回に分けて、各回異なる温度のウェーハに酸素原子を注入することで、ウェーハ内に高濃度の酸素層とアモルファス層という状態の異なる２つのイオン注入層を形成し、このウェーハを混合ガス雰囲気中で高温酸化処理するものである。
【００２１】
まず、１回目のイオン注入工程では、シリコンウェーハを加熱した状態で、酸素イオンを所定量注入し、ウェーハ内部に高濃度の第１イオン注入層を形成する。次に、このウェーハを冷却した状態で、酸素イオンを所定量注入し、第１イオン注入層のウェーハの表面側に連続するようにアモルファス状態の第２イオン注入層を形成する。そしてこのウェーハを所定量の酸素を含むアルゴン等の不活性ガス雰囲気中で昇温した後、酸素の濃度を高くした不活性ガス雰囲気中で高温に保持することにより、第１イオン注入層はＢＯＸ層となる。また、昇温時に第２イオン注入層は、アモルファス層内部に高濃度の酸素を含むため再結晶化が順調に進まず高密度の欠陥層となる。この欠陥層が形成された領域には、酸素が析出し易いため、酸素雰囲気中で高温保持することにより、雰囲気中の酸素がウェーハ内部に拡散し、欠陥層に酸素析出物となって集まることで、ＢＯＸ層となる。この方法によれば、注入酸素量から予想されるよりも厚みのあるＢＯＸ層を形成することができる。
【００２２】
このような工程を経て製造されたウェーハの内部には、ＢＯＸ層が形成され、ＢＯＸ層の上（表面側）にはＳＯＩ層、ＢＯＸ層の下（裏面側）にはシリコン基板となるシリコン層がそれぞれ形成される。なお、ＳＯＩ層の上、つまりウェーハの表面部分には表面酸化膜が形成される。
【００２３】
ところで、このようなＳＩＭＯＸ法の製造時において、ウェーハに注入された酸素は、ウェーハの内部で酸化物となって析出し、ウェーハの高温熱処理時に酸素が拡散して析出物が消滅することで、ＢＯＸ層下のシリコン層には、結晶格子が抜けた状態の空孔型の積層欠陥（ＳＦ：Ｓｔａｃｋｉｎｇ  Ｆａｕｌｔ）が発生することが報告されている。このような結晶欠陥、つまり、空孔型の積層欠陥（以下、ＳＦと略す。）は、デバイスプロセスに悪影響を与え、歩留まりを低下させる要因となることについては、既に述べたとおりである。
【００２４】
そこで、本発明者らは、先ず、上述した方法により得られたＳＩＭＯＸウェーハについて、シリコン層の断面をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）により観察したところ、ＢＯＸ層とシリコン層との境界から約２００ｎｍまでのシリコン層の深さ範囲に、ＳＦが集中して形成されることが確認された。これらの構造を詳しく調べてみると、ＳＦは、約５０ｎｍの四角錐型と約１０ｎｍの四面体型の２種類からなり、ＳＦ密度は、四角錐型が２〜４×１０６／ｃｍ２、四面体型が５〜１０×１０８／ｃｍ２となっていた。ここで、ＳＦ密度とは、上記の深さ領域のうち、任意の深さにおいて、ウェーハの平面方向と平行な面における単位面積当りの結晶欠陥の個数を示す。
【００２５】
本発明では、このようなＳＦを低減してシリコン層の品質を改善させるため、以下の方法を提供するものである。すなわち、本発明の空孔型ＳＦの低減方法は、ウェーハの表面からＢＯＸ層よりも設定深さのシリコン層までイオンを注入する工程と、この工程で得られたウェーハを加熱してイオンが注入された部位の結晶性を回復させる熱処理工程とを含んで構成される。
【００２６】
以下、本発明が適用される実施形態について各工程別に詳細に説明する。
【００２７】
図１（ａ）に示すように、ＳＩＭＯＸウェーハは、上面側から表面酸化膜１０、ＳＯＩ層１１、ＢＯＸ層１２、シリコン層１３（シリコン基板）より構成される。シリコン層１３には、ＢＯＸ層１２とシリコン層１３との境界より設定深さ範囲に、四角錐型のＳＦ１４と、四面体型のＳＦ１５が層状に点在している。この場合、例えば、表面酸化膜厚０〜２００ｎｍ、ＳＯＩ層厚１０〜１００ｎｍ、ＢＯＸ層厚１０〜２００ｎｍとする。
【００２８】
（表面酸化膜）
表面の酸化膜はなくてもよいが、パーティクルのマスクとしてあった方が好ましい。また、酸化膜厚は注入する深さに合わせて調整することも可能である。表面酸化膜は、ＳＩＭＯＸを形成するアニール時に形成された酸化膜をエッチングして用いることもできるが、新たに形成することも可能である。
【００２９】
（イオン注入工程）
イオン注入工程は、得られたＳＩＭＯＸウェーハを洗浄、乾燥した後にイオン注入装置に収容し、真空状態で、図１（ｂ）に示すように、ウェーハ表面からウェーハ内部に酸素イオン１６を注入することにより、酸素イオンをＳＦ１４，１５と衝突させて、その結晶構造を壊すものである。
【００３０】
ここで、酸素イオン１６は、ウェーハ内に注入された後に、シリコン層１３に存在するＳＦ１４，１５と衝突させるため、少なくともシリコン層１３の深さ領域１３ａに到達するために必要なエネルギが付与される。深さ領域１３ａは、ＢＯＸ層１２とシリコン層１３との境界から例えば２００ｎｍの深さ領域である。このため、酸素イオン１６の注入エネルギは、例えば１５０〜２２０ｋｅＶとすることが好ましい。このように、ウェーハに注入した酸素イオンを深さ領域１３ａに到達させることにより、酸素イオン１６の一部は、ＳＦ１４，１５と衝突し、空孔型の積層欠陥を有するＳＦの結晶構造が少なからず崩され、望ましくは、ＳＦの欠陥構造が完全に破壊される。
【００３１】
酸素イオンのドーズ量は、深さ領域１３ａに存在するＳＦ１４,１５の欠陥密度によって定められるが、例えば、５×１０１５〜１．５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ2とすることが好ましい。これは、ドーズ量が５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ2未満では、注入量が少ないため、結晶の壊れ方が不十分であり、後工程の熱処理を行っても、結晶欠陥が改善されないＳＦが多く残るという不具合が生じ、ドーズ量が１．５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ2を超えると、シリコン層１３に注入される酸素イオンが多くなり、例えば、熱処理後においてもシリコン層１３に酸素析出物が残存するという不具合が生じるおそれがあるためである。
【００３２】
また、酸素イオン注入時（注入前）において、ウェーハの温度は、例えば５０℃以下の低温状態とすることが好ましい。これはイオン注入が開始されると、ウェーハの温度が上昇し、注入中に再結晶化が進むために、十分に欠陥を消滅させることができなくなるためである。
【００３３】
また、本実施形態では、酸素イオンを注入する例について述べたが、イオン注入の目的はウェーハに注入したイオンをＳＦと衝突させてその結晶構造を壊すことにあるため、酸素以外の元素のイオンを注入しても同様の効果を得ることが可能である。この場合、Ｓｉ元素そのものを注入することが最も好ましいが、デバイスに影響を与えない不活性ガスのアルゴンやネオンの元素をイオン注入することが好適である。ここで、選択した元素には、少なくともシリコン層１３の深さ領域１３ａに到達するだけの注入エネルギを与える必要があり、例えば、酸素よりも重い元素の場合は、酸素イオンの場合よりも注入エネルギを多く与える必要があり、反対に軽い元素の場合は、酸素イオンの場合よりも注入エネルギを少なくすることができる。そして、結晶を壊すためにはドーズ量で調整する必要がある。なお、注入エネルギを１５０ｋｅＶ〜２２０ｋｅＶとしたが、ＳＯＩ層とＢＯＸ層の薄膜化が進むことにより必要な深さが浅くなるため、注入エネルギもその深さに応じて下げることが必要となる。
【００３４】
（熱処理工程）
熱処理工程は、イオン注入装置から取り出されたＳＩＭＯＸウェーハを洗浄、乾燥した後、熱処理炉内に収容し、酸素含有雰囲気中でウェーハに高温熱処理を施して、欠陥構造が壊れたＳＦ１４，１５の結晶性を回復、つまりシリコン層１３の正常な結晶構造に変化させるものである。
【００３５】
ここで、熱処理工程は、少なくとも欠陥構造が壊れたＳＦ１４，１５の結晶性を回復させるのに必要な温度に加熱する必要があり、例えば、シリコン層１３の再結晶温度に加熱する。具体的には、炉内を１１５０℃〜シリコン融点未満、好ましくは、１１５０℃〜１３５０℃まで昇温し、この温度を保持した状態でウェーハを１〜５時間保持し、その後室温まで冷却することにより行われる。これは、熱処理温度が１１５０℃未満では、シリコン層１３の加熱温度が低いため、酸素析出物が残ったり、結晶性の回復が不十分になるという不具合が生じるからである。また昇温中の炉内雰囲気は、０〜５.０容積％の酸素を含むアルゴン又は窒素等の不活性ガスの混合雰囲気である。このようにイオン注入後のウェーハに高温熱処理を施すことにより、イオン注入工程により少なくとも元の結晶構造が崩れた状態となっているＳＦは、高温熱処理を施すことで、図１（ｃ）に示すように、欠陥構造がシリコン層の正常な結晶構造に回復される。
【００３６】
このように本実施形態によれば、ＳＩＭＯＸウェーハのシリコン層に存在する空孔型のＳＦはシリコン層の正常な結晶構造に回復されるため、デバイスの製造プロセスにおいて、シリコン層がデバイスに活用されても、不具合が生じることがなく、また、ウェーハにＬＳＡのような極短時間の熱処理を施してもスリップの発生を抑制してウェーハの反り変形を抑制することができるため、デバイスの歩留まり低下を抑制することができる。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明の実施例について具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３８】
（実施例１）
図２は、ＳＩＭＯＸウェーハに注入する酸素イオンのドーズ量とＳＦ密度の関係を説明する図である。図の横軸は、酸素イオンドーズ量（ａｔｏｍｓ／ｃｍ2）を表し、縦軸はシリコン層の深さ領域のＳＦ密度（／ｃｍ2）を表したものである。ここで、深さ領域とは、ＢＯＸ層とシリコン層との境界から２００ｎｍの深さ領域を示す。
【００３９】
本実施例では、先ず、用意したＳＩＭＯＸウェーハを洗浄、乾燥した後にイオン注入装置に収容し、ウェーハの温度を５０℃に保温した。そして、注入エネルギを２１６ｋｅＶに固定し、イオンドーズ量を４×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ2、６×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ2、８×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ2、１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ2、２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ2とする５種類の実験条件により、それぞれ酸素イオンを注入した。ここで、イオン注入時にイオン注入装置の電流検出部より検出された電流値は３０ｍＡであった。
【００４０】
続いてイオン注入装置から取り出したイオン注入後のＳＩＭＯＸウェーハを洗浄、乾燥した後に熱処理炉に収容し、１２００℃まで昇温し、この温度を保持した状態でウェーハを１時間保持し、その後室温まで冷却した。次に、熱処理炉から取り出したＳＩＭＯＸウェーハについて、シリコン層の深さ領域におけるシリコン層の横断面及び縦断面をＴＥＭにより観察（約６万倍）した。
【００４１】
このＴＥＭ像により確認されたＳＦの個数からＳＦ密度を求めた結果を○の記号で表し図２に示す。図２の結果から、ＳＦ密度は酸素イオンドーズ量の増加とともに減少することが確認された。さらに、酸素イオンドーズ量を１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以上としたとき、ＴＥＭ像からＳＦが消失し、ＳＦ密度は１×１０７／ｃｍ２未満となることが確認された。
【００４２】
（実施例２）
次に、イオン注入前のＳＩＭＯＸウェーハの温度を３５０℃に高めた状態で、注入エネルギを２１６ｋｅＶ、酸素イオンドーズ量を１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２として、酸素イオンを注入（電流値は３０ｍＡ）し、実施例１と同様の熱処理条件で処理したＳＩＭＯＸウェーハのＳＦ密度を求めた。この結果を△の記号で表し図２に示す。図２の結果から、イオン注入前のウェーハの温度を高くすると、ＳＦ密度の減少量が少なくなることが確認された。これは、高温にてイオン注入を行うことにより、注入中に再結晶化が進むため、十分にＳＦが消えないためである。したがって、イオン注入前のウェーハの温度は、５０℃以下の温度に保持することが好適である。
【００４３】
（実施例３）
次に、実施例１と同様の実験条件において、イオン注入時の電流値が５０ｍＡであるときのＳＩＭＯＸウェーハのＳＦ密度を求めた。この結果を□の記号で表し図２に示す。図２の結果から、イオン注入時の電流値が高くなると、ＳＦ密度の減少量が少なくなることが確認された。これは、電流値が高くなると、イオン注入時におけるウェーハ温度が高くなるため、実施例２と同様、高温にてイオン注入を行うことにより、注入中に再結晶化が進むため、十分にＳＦが消えないためである。したがって、イオン注入時には、注入エネルギ、ドーズ量に応じて、注入時の電流値や注入時間等で注入時の温度をコントロールする必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明を適用したＳＩＭＯＸウェーハの結晶欠陥の低減方法を説明する図である。
【図２】ＳＩＭＯＸウェーハに注入する酸素イオンのドーズ量とＳＦ密度の関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  表面酸化膜
１１  ＳＯＩ層
１２  ＢＯＸ層
１３  シリコン層
１３ａ  深さ領域
１４  ＳＦ（四角錐型）
１５  ＳＦ（四面体型）
１６  酸素イオン
【図１】
2010062503.tif 000003
【図２】
2010062503.tif 000004