(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン単結晶からなるボンドウェーハの表面から水素又は希ガスのうち少なくとも１種類のガスイオンをイオン注入して前記ボンドウェーハ内にイオン注入層を形成し、前記ボンドウェーハのイオン注入した表面とベースウェーハの表面とを絶縁膜を介して貼り合わせ、前記イオン注入層でボンドウェーハを剥離することによって薄膜ＳＯＩ層を形成した後、該薄膜ＳＯＩ層の表面に、エピタキシャル層を堆積する貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法において、
表面から少なくとも前記イオン注入層を形成する深さまでの領域がボロンをドーパントとする抵抗率が０．０１Ωｃｍ以下であるシリコン単結晶ウェーハを前記ボンドウェーハとして用いることによって前記薄膜ＳＯＩ層をｐ＋型薄膜ＳＯＩ層とし、該ｐ＋型薄膜ＳＯＩ層の表面に堆積する前記エピタキシャル層の抵抗率を１Ωｃｍ以上として前記貼り合わせＳＯＩウェーハを製造する方法であり、
このような、前記薄膜ＳＯＩ層を、ボロンをドーパントとする抵抗率０．０１Ωｃｍ以下のｐ＋型ＳＯＩ層とし、かつ、前記エピタキシャル層の抵抗率を１Ωｃｍ以上とした場合に発生する反りを抑制するため、前記エピタキシャル層形成前の前記ｐ＋型薄膜ＳＯＩ層を有するＳＯＩウェーハの形状を調整することを特徴とする貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記エピタキシャル層形成前の前記ｐ＋型薄膜ＳＯＩ層を有するＳＯＩウェーハの形状を、平坦又は凹形状に調整することを特徴とする請求項１に記載の貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記ベースウェーハとして、貼り合わせ面側が凹形状を有するシリコン単結晶ウェーハを用いることによって、前記エピタキシャル層形成前の前記ｐ＋型薄膜ＳＯＩ層を有するＳＯＩウェーハの形状を調整することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記ベースウェーハの裏面にシリコン酸化膜を形成することによって、前記エピタキシャル層形成前の前記ｐ＋型薄膜ＳＯＩ層を有するＳＯＩウェーハの形状を調整することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の貼り合わせＳＯＩ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、イオン注入剥離法を用いた貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法に関し、特には、剥離後の薄膜ＳＯＩ層の表面にエピタキシャル層を形成する工程を有する貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子用のウェーハの一つとして、絶縁膜であるシリコン酸化膜の上にシリコン層を形成したＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハがある。このＳＯＩウェーハは、デバイス作製領域となる基板表層部のシリコン層（以下、ＳＯＩ層と呼ぶことがある）が埋め込み酸化膜層（ＢＯＸ層）により基板内部と電気的に分離されているため、寄生容量が小さく、耐放射性能力が高いなどの特徴を有する。そのため、高速・低消費電力動作、ソフトエラー防止などの効果が期待され、高性能半導体素子用の基板として有望視されている。
【０００３】
このＳＯＩウェーハを製造する代表的な方法として、ウェーハ貼り合わせ法やＳＩＭＯＸ法が挙げられる。
ウェーハ貼り合わせ法は、例えば２枚のシリコン単結晶ウェーハのうちの一方の表面に熱酸化膜を形成した後、この形成した熱酸化膜を介して２枚のウェーハを密着させ、結合熱処理を施すことによって結合力を高め、その後に片方のウェーハ（ＳＯＩ層を形成するウェーハ（以下、ボンドウェーハ））を鏡面研磨等により薄膜化することによってＳＯＩウェーハを製造する方法である。また、この薄膜化の方法としては、ボンドウェーハを所望の厚さまで研削、研磨する方法や、予めボンドウェーハの内部に水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも１種類を注入してイオン注入層を形成しておき、貼り合わせ後にイオン注入層においてボンドウェーハを剥離するイオン注入剥離法と呼ばれる方法等がある。
【０００４】
一方、ＳＩＭＯＸ法は、単結晶シリコン基板の内部に酸素をイオン注入し、その後に高温熱処理（酸化膜形成熱処理）を行って注入した酸素とシリコンとを反応させてＢＯＸ層（埋め込み酸化膜層）を形成することによってＳＯＩ基板を製造する方法である。
【０００５】
上記の代表的な２つの手法のうち、ウェーハ貼り合わせ法は、作製されるＳＯＩ層やＢＯＸ層の厚さが自由に設定できるという優位性があるため、様々なデバイス用途に適用することが可能である。
特に、ウェーハ貼り合わせ法の一つであるイオン注入剥離法は、上記優位性に加え、さらに優れた膜厚均一性を有する特徴があり、ウェーハ全面で安定したデバイス特性を得ることが出来る。しかしながら、ＳＯＩ層の厚さが数μｍと厚くなると、イオン注入機の最大加速電圧の制限から、イオン注入剥離法だけでは対応することが出来なくなる。これを解決する方法として、イオン注入剥離法で作製した貼り合わせウェーハの表面にエピ成長を行う方法がある（特許文献１）。この方法を用いることで、ＳＯＩ層の厚さを数μｍと自由に厚く設定出来ると同時に、研削・研磨法による貼り合わせウェーハで得ることが出来ない、高いＳＯＩ層厚の均一性を得ることが出来る。
【０００６】
一方、イオン注入剥離法により作製された貼り合わせＳＯＩウェーハにおいて、デバイス構造上の要求から、低抵抗率のＳＯＩ層をシード層としてその上に通常抵抗率（１〜２０Ωｃｍ程度）のエピタキシャル層を形成したＳＯＩウェーハが必要とされる場合がある。
【０００７】
ところで、貼り合わせＳＯＩウェーハは、その断面構造に起因してＳＯＩ層側が凸形状に反ることが知られている。この反りは大きくなると、デバイス製造プロセスのフォトリソ工程等において不良の原因となる。そこで、この貼り合わせＳＯＩウェーハの反りを抑制するため、特許文献２、特許文献３では、貼り合わせ前のベースウェーハに、貼り合わせ面側が凹形状となるような反りを予め形成しておくことが記載されている。また、特許文献４には、作製された貼り合わせＳＯＩウェーハのベースウェーハの上下面（貼り合わせ面側と裏面側）の酸化膜厚を調整することによって、反りを低減できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３０９９５号公報
【特許文献２】特開平３−５５８２２号公報
【特許文献３】特開２００９−３０２１６３号公報
【特許文献４】特開平０３−２５０６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
イオン注入剥離法で貼り合わせＳＯＩウェーハを作製する場合においても、その断面構造に起因してＳＯＩ層側が凸形状に反るが、イオン注入剥離法でＳＯＩ層を形成する場合、形成されるＳＯＩ層は１μｍ以下（多くの場合、数１００ｎｍ以下）の薄膜であるので、特許文献４に記載されている様に、ベースウェーハの上下面（貼り合わせ面側と裏面側）に同等の酸化膜を形成することによって反りを十分に低減することができる。
しかしながら、イオン注入剥離法で作製された貼り合わせＳＯＩウェーハのＳＯＩ層の表面にエピタキシャル層を数μｍ程度形成すると、ＳＯＩウェーハが大きく反ってしまうという問題点があることが判明した。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、イオン注入剥離法を用いた貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法において、剥離後の薄膜ＳＯＩ層の表面にエピタキシャル層を形成した場合に発生する反りを抑制する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】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明では、シリコン単結晶からなるボンドウェーハの表面から水素又は希ガスのうち少なくとも１種類のガスイオンをイオン注入して前記ボンドウェーハ内にイオン注入層を形成し、前記ボンドウェーハのイオン注入した表面とベースウェーハの表面とを絶縁膜を介して貼り合わせ、前記イオン注入層でボンドウェーハを剥離することによって薄膜ＳＯＩ層を形成した後、該薄膜ＳＯＩ層の表面に、エピタキシャル層を堆積する貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法において、
表面から少なくとも前記イオン注入層を形成する深さまでの領域がボロンをドーパントとする抵抗率が０．１Ωｃｍ以下であるシリコン単結晶ウェーハを前記ボンドウェーハとして用いることによって前記薄膜ＳＯＩ層をｐ＋型薄膜ＳＯＩ層とし、該ｐ＋型薄膜ＳＯＩ層の表面に堆積する前記エピタキシャル層の抵抗率を０．１Ωｃｍより高い抵抗率とした場合に発生する反りを抑制するため、前記エピタキシャル層形成前の前記ｐ＋型薄膜ＳＯＩ層を有するＳＯＩウェーハの形状を調整することを特徴とする貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法を提供する。
【００１２】
上述したように、デバイス構造上の要求から、イオン注入剥離法により形成された低抵抗率のＳＯＩ層をシード層としてその上に通常抵抗率（１〜２０Ωｃｍ程度）のエピタキシャル層を形成したＳＯＩウェーハが必要とされる場合がある。しかし、イオン注入剥離法により形成された、抵抗率が０．１Ωｃｍ以下である低抵抗率のｐ＋型薄膜ＳＯＩ層の表面に、これより高い抵抗率を有するエピタキシャル層を形成する場合に、反りが発生する場合がある。
本発明の貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法であれば、エピタキシャル層形成前のｐ＋型薄膜ＳＯＩ層を有するＳＯＩウェーハの形状を調整することによって、イオン注入剥離法により形成された薄膜ＳＯＩ層の表面にエピタキシャル層を形成した場合に発生する反りを抑制することができる。
【００１３】
またこのとき、前記エピタキシャル層形成前の前記ｐ＋型薄膜ＳＯＩ層を有するＳＯＩウェーハの形状を、平坦又は凹形状に調整することが好ましい。
【００１４】
抵抗率が０．１Ωｃｍ以下である低抵抗率のｐ＋型薄膜ＳＯＩ層の表面に、これより高い抵抗率を有するエピタキシャル層を形成する場合に発生する反りは、ＳＯＩ層側が凸形状となるため、エピタキシャル層形成前のｐ＋型薄膜ＳＯＩ層を有するＳＯＩウェーハの形状を、平坦又は凹形状にすることで、凸形状の反りを確実に抑制することができるため好ましい。
【００１５】
またこのとき、前記ベースウェーハとして、貼り合わせ面側が凹形状を有するシリコン単結晶ウェーハを用いることによって、前記エピタキシャル層形成前の前記ｐ＋型薄膜ＳＯＩ層を有するＳＯＩウェーハの形状を調整することが好ましい。
また、前記ベースウェーハの裏面にシリコン酸化膜を形成することによって、前記エピタキシャル層形成前の前記ｐ＋型薄膜ＳＯＩ層を有するＳＯＩウェーハの形状を調整することが好ましい。
【００１６】
このように、エピタキシャル層形成前のｐ＋型薄膜ＳＯＩ層を有するＳＯＩウェーハの形状を調整する方法として、ベースウェーハとして貼り合わせ面側が凹形状を有するウェーハを使用する方法、及び、ベースウェーハの裏面にシリコン酸化膜を形成する方法が挙げられる。
【００１７】
またこのとき、前記ｐ＋型薄膜ＳＯＩ層の抵抗率を０．０１Ωｃｍ以下とし、前記エピタキシャル層の抵抗率を１Ωｃｍ以上とすることが好ましい。
【００１８】
このように、ｐ＋型薄膜ＳＯＩ層の抵抗率が０．０１Ωｃｍ以下の場合に、抵抗率が１Ωｃｍ以上のエピタキシャル層を形成すると、反りが著しく大きくなるため、本発明の貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法を好適に利用することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明の貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法によれば、イオン注入剥離法を用いた貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法において、剥離後の薄膜ＳＯＩ層の表面にエピタキシャル層を堆積した場合に発生する反りを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法の一例を示した工程フロー図を示す。
【図２】本発明の貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法の別の一例を示した工程フロー図を示す。
【図３】実験例において、抵抗率が異なるボンドウェーハを用いてイオン注入剥離法により形成した抵抗率が異なるＳＯＩ層（シード層）にエピタキシャル層を堆積した場合の反りの大きさを比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明について、より詳細に説明する。
本発明者らは、イオン注入剥離法により抵抗率の異なるＳＯＩ層を有するＳＯＩウェーハを製造し、抵抗率の異なるＳＯＩ層をシード層としてそれぞれエピタキシャル層を堆積した場合、エピタキシャル層を形成する前のＳＯＩウェーハの反りはほぼ同等であるにも関わらず、エピタキシャル層形成後は抵抗率が低いＳＯＩ層をシード層としたＳＯＩウェーハの方が反りが大きくなることを発見した。
そして、発明者らが更に詳細に調査した結果、エピタキシャル層を形成した場合にＳＯＩウェーハが大きく反るという問題は、ＳＯＩ層がボロンをドーパントとするｐ＋型（抵抗率０．１Ωｃｍ以下、特には０．０１Ωｃｍ以下）ＳＯＩ層であり、かつ、エピタキシャル層の抵抗率がシード層であるＳＯＩ層よりも高い抵抗率（０．１Ωｃｍより高い抵抗率、特には１Ωｃｍ以上）の場合にＳＯＩ層側が凸形状となるように反ることを見出した。
【００２２】
一般的に、ＳＯＩウェーハではない通常のシリコン単結晶ウェーハにエピタキシャル層を形成する場合、エピタキシャル成長用シリコンウェーハにおける抵抗値とエピタキシャル層における抵抗値とが異なると、反りが発生することについては従来から知られていた現象である（特許文献３等）。
しかしながら、イオン注入剥離法で作製された貼り合わせＳＯＩウェーハの場合、ｐ＋型のＳＯＩ層は数１００ｎｍ程度の薄膜であり、その下部には同程度の厚さのシリコン酸化膜等の絶縁膜を介して、ＳＯＩ層の１０００倍以上の厚さを有するベースウェーハ（通常抵抗率）が存在するにもかかわらず、ＳＯＩ層上に数μｍのエピタキシャル層を形成しただけでＳＯＩ層側が凸形状となる方向に大きく反ってしまうことは、当業者と言えど予測していなかった現象であった。
【００２３】
イオン注入剥離法で作製したＳＯＩウェーハのｐ＋型薄膜ＳＯＩ層の表面に、エピタキシャル成長を行うことにより反りが大きくなってしまう現象は、格子定数の小さいｐ＋型薄膜ＳＯＩ層（シード層）の上に、それよりも格子定数の大きいエピタキシャル層を成長させることに起因するものである。イオン注入剥離法で作製されたｐ＋型薄膜ＳＯＩ層は１００ｎｍ程度と薄いものの、ｐ＋型薄膜ＳＯＩ層／絶縁膜層／ベースウェーハの各界面は強く結合しているために、あたかもウェーハ全体がｐ＋型のシリコン単結晶ウェーハ（ｐ＋型ウェーハ）と同等とみなせるようになり、ＳＯＩ構造でない通常のシリコン単結晶ウェーハにエピタキシャル層を形成する場合と同様に、ｐ＋型薄膜ＳＯＩ層とエピタキシャル層の抵抗率とが異なると、反りが発生するものと考えられる。
【００２４】
本発明は、このような、イオン注入剥離法で形成されたｐ＋型薄膜ＳＯＩ層をシード層としてエピタキシャル層を堆積した後のＳＯＩウェーハの反りを抑制するために、エピタキシャル層形成前のｐ＋型薄膜ＳＯＩ層を有するＳＯＩウェーハの形状を調整することを特徴とする。以下、本発明について更に詳述する。
【００２５】
図１、図２に本発明の貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法の一例を示した工程フロー図を示す。
本発明は、シリコン単結晶からなるボンドウェーハ１の表面から水素又は希ガスのうち少なくとも１種類のガスイオンをイオン注入して前記ボンドウェーハ１内にイオン注入層２を形成し（図１（ａ）、（ｂ））、前記ボンドウェーハ１のイオン注入した表面とベースウェーハ３の表面とを絶縁膜４を介して貼り合わせ（図１（ｃ））、前記イオン注入層２でボンドウェーハ１を剥離することによって薄膜ＳＯＩ層５を形成した後（図１（ｄ））、該薄膜ＳＯＩ層５の表面に、エピタキシャル層６を堆積する（図１（ｅ））貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法において、表面から少なくとも前記イオン注入層を形成する深さまでの領域がボロンをドーパントとする抵抗率が０．１Ωｃｍ以下であるシリコン単結晶ウェーハを前記ボンドウェーハ１として用いることによって前記薄膜ＳＯＩ層５をｐ＋型薄膜ＳＯＩ層５とし、該ｐ＋型薄膜ＳＯＩ層５の表面に堆積する前記エピタキシャル層６の抵抗率を０．１Ωｃｍより高い抵抗率とした場合に発生する反りを抑制するため、前記エピタキシャル層形成前の前記ｐ＋型薄膜ＳＯＩ層５を有するＳＯＩウェーハ１０の形状を調整することを特徴とする貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法である。
【００２６】
まず、図１（ａ）では、シリコン単結晶からなるボンドウェーハ１及びベースウェーハ３を準備する。
ここで、本発明の貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法では、後工程（図１（ｂ））でボンドウェーハ１の内部にイオン注入層２を形成するが、この際に、表面から少なくとも前記イオン注入層２を形成する深さまでの領域がボロンをドーパントとする抵抗率が０．１Ωｃｍ以下であるシリコン単結晶ウェーハをボンドウェーハ１として用いる。抵抗率が０．１Ωｃｍ以下であるシリコン単結晶ウェーハをボンドウェーハ１として用い、後工程（図１（ｄ））でボンドウェーハ１をイオン注入層２で剥離することによって、ｐ＋型薄膜ＳＯＩ層５を有するＳＯＩウェーハ１０が製造される。
このようなボンドウェーハ１としては、ウェーハ全体にボロンがドープされ抵抗率が０．１Ωｃｍ以下とされた、ＣＺシリコン単結晶ウェーハを用いることができるが、表面に所望厚さで０．１Ωｃｍ以下でボロンドープされたエピタキシャル層を有するシリコンエピタキシャルウェーハを用いることもできる。抵抗率の下限値は特に限定されないが、結晶性を考慮すると、０．００５Ωｃｍ以上とすることができる。
【００２７】
本発明は、このようなｐ＋型薄膜ＳＯＩ層５の表面に、０．１Ωｃｍより高い抵抗率を有するエピタキシャル層６を堆積する場合に発生する反りを抑制するため、エピタキシャル層形成前のｐ＋型薄膜ＳＯＩ層５を有するＳＯＩウェーハ１０の形状を調整することを特徴とする。エピタキシャル層６の抵抗率の上限値は特に限定されないが、例えば、１００Ωｃｍ以下とすることができる。
【００２８】
このｐ＋型薄膜ＳＯＩ層５を有するＳＯＩウェーハ１０の形状を調整する方法としては、図１（ａ）のように、ベースウェーハ３として、貼り合わせ面側が凹形状を有するシリコン単結晶ウェーハを用いる方法が挙げられる。また、図２（ａ）のように、ベースウェーハ３’の裏面にシリコン酸化膜７を形成することによって、エピタキシャル層形成前のｐ＋型薄膜ＳＯＩ層５を有するＳＯＩウェーハ１０の形状を調整することもできる。
尚、シリコン酸化膜７は、ＣＶＤ法等によってベースウェーハ３’の裏面に形成することができる。
【００２９】
次いで、図１（ｂ）、図２（ｂ）のように、ボンドウェーハ１及びベースウェーハ３（３’）のうちの少なくとも一方のウェーハ、ここではボンドウェーハ１に絶縁膜４を形成する。絶縁膜４の厚さ等は仕様により決定されるべきもので特に限定されるものではないが、例えば、熱酸化により約０．０１〜２．０μｍ程度の厚さの絶縁膜４（酸化膜）を形成させることができる。
【００３０】
次に、ボンドウェーハ１の表面から水素または希ガスのうち少なくとも１種類のガスイオンをイオン注入してボンドウェーハ１内にイオン注入層２を形成する。図１（ｂ）、図２（ｂ）のように、絶縁膜４を通してイオン注入を行えば、注入イオンのチャネリングを抑制する効果が得られる。
【００３１】
次に、図１（ｃ）、図２（ｃ）では、ボンドウェーハ１のイオン注入した表面とベースウェーハ３（３’）の表面とを絶縁膜４を介して貼り合わせる。通常は、常温の清浄な雰囲気下でボンドウェーハ１とベースウェーハ３（３’）の表面同士を接触させることにより、接着剤等を用いることなくウェーハ同士が接着する。
【００３２】
次に、図１（ｄ）、図２（ｄ）では、イオン注入層２でボンドウェーハ１を剥離することによって薄膜ＳＯＩ層５を形成する。本発明においては、表面から少なくともイオン注入層２を形成する深さまでの領域がボロンをドーパントとする抵抗率が０．１Ωｃｍ以下であるシリコン単結晶ウェーハをボンドウェーハ１として用いることで、ｐ＋型薄膜ＳＯＩ層５を有するＳＯＩウェーハ１０となる。
この剥離方法としては特に限定されないが、貼り合わせられたウェーハに対して、例えば不活性ガス雰囲気で５００〜６００℃程度の熱処理を行うことでボンドウェーハ１の剥離を行うことができる。また、剥離面に平坦化処理を施し、ｐ＋型薄膜ＳＯＩ層５を有するＳＯＩウェーハ１０とすることもできる。平坦化処理としては、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）による平坦化、還元性ガスや不活性ガス雰囲気中での高温熱処理による平坦化あるいは塩化水素ガスを含む雰囲気中での平坦化熱処理が一般的に知られている。
【００３３】
本発明では、前述の図１（ａ）や図２（ａ）のようにベースウェーハとして貼り合わせ面側が凹形状を有するシリコン単結晶ウェーハを用いる、あるいはベースウェーハの裏面にシリコン酸化膜７を形成する等の方法によって、このｐ＋型薄膜ＳＯＩ層５を有するＳＯＩウェーハ１０の形状を調整するため、次工程で０．１Ωｃｍより高い抵抗率を有するエピタキシャル層６を堆積しても、反りを抑制することが可能である。尚、ｐ＋型薄膜ＳＯＩ層５を有するＳＯＩウェーハ１０の形状は、平坦又は凹形状に調整することが好ましい。
【００３４】
その後、上記のように得られたｐ＋型薄膜ＳＯＩ層５の表面に、抵抗率を０．１Ωｃｍより高い抵抗率としたエピタキシャル層６を堆積する（図１（ｅ））、図２（ｅ））。本発明においては、エピタキシャル層形成前のｐ＋型薄膜ＳＯＩ層５を有するＳＯＩウェーハ１０の形状を調整しているため、堆積後のＳＯＩウェーハの反りを抑制することができる。
【実施例】
【００３５】
以下に実験例、本発明の実施例及び比較例を挙げて、本発明をより詳細に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。
【００３６】
（実験例）
イオン注入剥離法によりＳＯＩウェーハを作製するためのボンドウェーハとして、直径３００ｍｍ、導電型ｐ型（ボロンドープ）の抵抗率が異なるｐ＋ウェーハを用い、ｐ＋型ＳＯＩ層（シード層）の抵抗率が異なるＳＯＩウェーハ（ＢＯＸ層厚１５０ｎｍ、ＳＯＩ層厚１５０ｎｍ、ベースウェーハ厚７７５μｍ、ベースウェーハの裏面酸化膜なし）を数種類作製し、そのＳＯＩ層の表面に抵抗率１０Ωｃｍのエピタキシャル層を１０８０℃で３．５μｍ形成した後、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製ＡＦＳ３２２０を用いてＳＯＩウェーハの反りを測定した。
シード層が低抵抗率（０．１Ωｃｍ以下）であり、かつ、エピタキシャル層の抵抗率がＳＯＩ層よりも高い抵抗率（０．１Ωｃｍより高い抵抗率）の場合に、ＳＯＩ層側が凸形状に反った。また、図３により、シード層の抵抗率が低い（特に０．０１Ωｃｍ以下）ほどエピタキシャル成長後の反りが大きくなることがわかる。（尚、いずれのＳＯＩウェーハもＳＯＩ層側が凸形状を有していた。）
【００３７】
（実施例１）ベースウェーハに貼り合わせ面側が凹形状を有するシリコン単結晶ウェーハを使用した場合
イオン注入剥離法によりＳＯＩウェーハを作製するためのボンドウェーハとして、直径３００ｍｍ、結晶方位＜１００＞、導電型ｐ型（ボロンドープ）、抵抗率８．５ｍΩｃｍの鏡面研磨されたシリコン単結晶ウェーハを用意し、熱酸化により１５０ｎｍの酸化膜を形成した後、酸化膜表面から水素イオンを５×１０１６／ｃｍ２のドーズ量でボンドウェーハの表層部に注入した。
一方、ベースウェーハとして、直径３００ｍｍ、結晶方位＜１００＞、導電型ｐ型（ボロンドープ）、抵抗率１０Ωｃｍの鏡面研磨されたシリコン単結晶ウェーハを用意した。このベースウェーハは、貼り合わせ面側が凹形状を有するものであり、シリコン単結晶棒からウェーハをスライスする際に意図的に５０μｍの反りを有する様に作製したものである。
【００３８】
ボンドウェーハのイオン注入を行った表面と、ベースウェーハの凹側の表面とを酸化膜を介して貼り合わせた後、非酸化性雰囲気で熱処理することによりイオン注入層で剥離し、剥離面の平坦化処理を行い、１５０ｎｍの薄膜ＳＯＩ層を有するＳＯＩウェーハを作製した。作製されたＳＯＩウェーハは、ＳＯＩ層側が凹で反りの大きさは１０μｍであった。
このＳＯＩ層の表面に、１０８０℃で３.５μｍのエピタキシャル層（抵抗率１０Ωｃｍ）を形成し、反りを測定した結果、ＳＯＩ層側が凸形状で反りの大きさは１０μｍと極めて小さい値となった。
【００３９】
（実施例２）ベースウェーハの裏面にＣＶＤ酸化膜を形成した場合
イオン注入剥離法によりＳＯＩウェーハを作製するためのボンドウェーハとして、直径３００ｍｍ、結晶方位＜１００＞、導電型ｐ型（ボロンドープ）、抵抗率８．５ｍΩｃｍの鏡面研磨されたシリコン単結晶ウェーハを用意し、熱酸化により１５０ｎｍの酸化膜を形成した後、酸化膜表面から水素イオンを５×１０１６／ｃｍ２のドーズ量でボンドウェーハの表層部に注入した。
一方、ベースウェーハとして、直径３００ｍｍ、導電型ｐ型（ボロンドープ）、結晶方位＜１００＞、抵抗率１０Ωｃｍの鏡面研磨されたシリコン単結晶ウェーハを用意し、裏面に１μｍのＣＶＤ酸化膜を形成しておいた。
【００４０】
ボンドウェーハのイオン注入を行った表面と、ベースウェーハの表面（ＣＶＤ酸化膜のない面）とを酸化膜を介して貼り合わせた後、非酸化性雰囲気で熱処理することによりイオン注入層で剥離し、剥離面の平坦化処理を行い、１５０ｎｍのＳＯＩ層を有するＳＯＩウェーハを作製した。作製されたＳＯＩウェーハは、ＳＯＩ層側が凹形状で反りの大きさは１２μｍであった。
このＳＯＩ層の表面に、１０８０℃で３.５μｍのエピタキシャル層（抵抗率１０Ωｃｍ）を形成し、反りを測定した結果、ＳＯＩ層側が凸形状で反りの大きさは１１μｍと極めて小さい値となった。
【００４１】
（比較例１）ベースウェーハとして通常の鏡面ウェーハを使用した場合
イオン注入剥離法によりＳＯＩウェーハを作製するためのボンドウェーハとして、直径３００ｍｍ、結晶方位＜１００＞、導電型ｐ型（ボロンドープ）、抵抗率８．５ｍΩｃｍの鏡面研磨されたシリコン単結晶ウェーハを用意し、熱酸化により１５０ｎｍの酸化膜を形成した後、酸化膜表面から水素イオンを５×１０１６／ｃｍ２のドーズ量でボンドウェーハの表層部に注入した。
【００４２】
一方、ベースウェーハとして、直径３００ｍｍ、導電型ｐ型（ボロンドープ）、結晶方位＜１００＞、抵抗率１０Ωｃｍの鏡面研磨されたシリコン単結晶ウェーハを用意した。
ボンドウェーハのイオン注入を行った表面と、ベースウェーハの表面とを酸化膜を介して貼り合わせた後、非酸化性雰囲気で熱処理することによりイオン注入層で剥離し、剥離面の平坦化処理を行い、１５０ｎｍの薄膜ＳＯＩ層を有するＳＯＩウェーハを作製した。作製されたＳＯＩウェーハは、ＳＯＩ層側が凸形状で反りの大きさは４０μｍであった。
このＳＯＩ層の表面に、１０８０℃で３.５μｍのエピタキシャル層（抵抗率１０Ωｃｍ）を形成し、反りを測定した結果、ＳＯＩ層側が凸形状で反りの大きさは６３μｍと反り量が大幅に悪化した。
【００４３】
このように、実施例１のように、ベースウェーハとして、貼り合わせ面側が凹形状を有するシリコン単結晶ウェーハを用いたり、実施例２のように、ベースウェーハの裏面にシリコン酸化膜を形成する等して、エピタキシャル層形成前のｐ＋型薄膜ＳＯＩ層を有するＳＯＩウェーハの形状を調整することによって、イオン注入剥離法を用いて形成した薄膜ＳＯＩ層の表面にエピタキシャル層を形成した場合に発生する反りを抑制することができる。
【００４４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００４５】
１…ボンドウェーハ、  ２…イオン注入層、  ３、３’…ベースウェーハ、  ４…絶縁膜、  ５…ｐ＋型薄膜ＳＯＩ層（薄膜ＳＯＩ層）、  ６…エピタキシャル層、  ７…シリコン酸化膜、  １０…ｐ＋型薄膜ＳＯＩ層を有するＳＯＩウェーハ。
【図１】
0005644670.tif 000002
【図２】
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【図３】
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