(57)【要約】【課題】支持ウェーハの面取り部に形成されるＳＯＩ島を減少させる。【解決手段】ＳＯＩウェーハの製造方法は、半導体ウェーハ１１の表面に酸化膜１２を形成する工程と、周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄに形成された酸化膜又は周端縁及び面取り部及び第１主面１１ａに形成された酸化膜を除去して第１及び第２主面にのみ又は第２主面にのみに酸化膜を残留させる工程と、第２主面からイオンを注入して半導体ウェーハ内部に第２主面に平行なイオン注入領域１１ｅを形成する工程と、第２主面に残留する酸化膜を介して半導体ウェーハを支持ウェーハ１３に重ね合せることにより積層体１４を形成する工程と、積層体１４を所定の温度で熱処理して半導体ウェーハをイオン注入領域で分離して支持ウェーハ上に酸化膜を介して薄膜の単結晶シリコン層１１ｆを形成する工程とを含む。【選択図】  図１
2006216662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周端縁(11c)と第１主面(11a)との間及び前記周端縁(11c)と前記第１主面(11a)に対向する第２主面(11b)との間に面取り部(11d)がそれぞれ形成された半導体ウェーハ(11)の表面に酸化膜(12)を形成する工程と、
前記周端縁(11c)及び前記面取り部(11d)に形成された酸化膜(12)又は前記周端縁(11c)及び面取り部(11d)及び第１主面(11a)に形成された酸化膜(12)を除去して第１及び第２主面(11a,11b)にのみ又は第２主面(11b)にのみに酸化膜(12)を残留させる工程と、
前記第２主面(11b)からイオンを注入して前記半導体ウェーハ(11)内部に前記第２主面(11b)に平行なイオン注入領域(11e)を形成する工程と、
前記第２主面(11b)に残留する前記酸化膜(12)を介して前記半導体ウェーハ(11)を支持ウェーハ(13)に重ね合せることにより積層体(14)を形成する工程と、
前記積層体(14)を所定の温度で熱処理して前記半導体ウェーハ(11)を前記イオン注入領域(11e)で分離して前記支持ウェーハ(13)上に前記酸化膜(12)を介して薄膜の単結晶シリコン層(11f)を形成する工程と
を含む貼合せＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項２】
支持ウェーハ(13)の表面に酸化膜(12)を形成する工程を更に含み、表面に酸化膜(12)が形成された前記支持ウェーハ(13)に半導体ウェーハ(11)を重ね合せて積層体(14)を形成する請求項１記載の貼合せＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項３】
半導体ウェーハ(11)の周端縁(11c)及び面取り部(11d)及び第１主面(11a)に形成された酸化膜(12)を除去する場合であって、
第２主面(11b)に形成された酸化膜(12)を少なくとも覆うようにポジ型レジストからなるレジスト層(16)を前記半導体ウェーハ(11)の表面に形成する工程と、
前記第２主面(11b)に遮蔽部(17)を形成して前記遮蔽部(17)により覆われない前記レジスト層(16)を露光する工程と、
露光により前記レジスト層(16)の可溶化された部分を除去して前記第２主面(11b)にのみレジスト層(16)を残存させる工程と、
前記半導体ウェーハ(11)をエッチング液に浸漬して前記レジスト層(16)により覆われていない前記周端縁(11c)及び面取り部(11d)及び第１主面(11a)に形成された酸化膜(12)を除去する工程と
を含む請求項１又は２記載の貼合せＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項４】
半導体ウェーハ(11)の周端縁(11c)及び面取り部(11d)に形成された酸化膜(12)を除去する場合であって、
前記酸化膜(12)を覆うようにポジ型レジストからなるレジスト層(16)を前記半導体ウェーハ(11)の表面に形成する工程と、
前記半導体ウェーハ(11)の第１及び第２主面(11a,11b)に遮蔽部(17)を形成して前記遮蔽部(17)により覆われない前記周端縁(11c)及び面取り部(11d)に形成された前記レジスト層(16)を露光する工程と、
露光により前記レジスト層(16)の可溶化された部分を除去して前記第１及び第２主面(11a,11b)にのみレジスト層(16)を残存させる工程と、
前記半導体ウェーハ(11)をエッチング液に浸漬して前記レジスト層(16)により覆われていない前記周端縁(11c)及び面取り部(11d)に形成された酸化膜(12)を除去する工程と
を含む請求項１又は２記載の貼合せＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項５】
半導体ウェーハ(11)の周端縁(11c)及び面取り部(11d)及び第１主面(11a)に形成された酸化膜(12)を除去する場合であって、
第２主面(11b)が密着するように前記半導体ウェーハ(11)を台座(21)に設置する工程と、
前記半導体ウェーハ(11)の周囲にエッチングガスを流通させて前記台座(21)により覆われない前記周端縁(11c)及び面取り部(11d)及び第１主面(11a)に形成された酸化膜(12)を除去する工程と
を含む請求項１又は２記載の貼合せＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項６】
半導体ウェーハ(11)の周端縁(11c)及び面取り部(11d)に形成された酸化膜(12)を除去する場合であって、
チャック(31,32)に前記半導体ウェーハ(11)を保持させて前記半導体ウェーハ(11)の周端縁(11c)及び面取り部(11d)に沿った形状を有するエッチングローラ(33)を前記周縁部(11c))及び面取り部(11d)と一定の間隔をあけて設ける工程と、
前記チャック(31,32)により前記半導体ウェーハ(11)を水平回転させながら前記エッチングローラ(33)に形成された連通孔(33a)から前記周端縁(11c)及び面取り部(11d)付近にエッチング液(34)を供給することにより前記周端縁(11c)及び面取り部(11d)に形成された酸化膜(12)を前記エッチング液(34)により除去する工程と
を含む請求項１又は２記載の貼合せＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項７】
半導体ウェーハ(61)にイオンを注入して前記半導体ウェーハ(61)内部にイオン注入領域(61e)を形成する工程と、
周端縁(63c)と第１主面(63a)との間及び前記周端縁(63c)と前記第１主面(63a)に対向する第２主面(63b)との間に面取り部(63d)がそれぞれ形成された支持ウェーハ(63)の表面に酸化膜(62)を形成する工程と、
前記周端縁(63c)及び前記面取り部(63d)に形成された酸化膜(62)又は前記周端縁(63c)及び面取り部(63d)及び第２主面(63b)に形成された酸化膜(62)を除去して第１及び第２主面(63a,63b)にのみ又は第１主面(63a)にのみ酸化膜(62)を残留させる工程と、
前記第１主面(63a)に残留する前記酸化膜(62)を介して前記半導体ウェーハ(61)を支持ウェーハ(63)に重ね合せることにより積層体(64)を形成する工程と、
前記積層体(64)を所定の温度で熱処理して前記半導体ウェーハ(61)を前記イオン注入領域(61e)で分離して前記支持ウェーハ(63)上に前記酸化膜(62)を介して薄膜の単結晶シリコン層(61f)を形成する工程と
を含む貼合せＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項８】
半導体ウェーハ(61)の表面に酸化膜(62)を形成する工程を更に含み、表面に酸化膜(62)が形成された半導体ウェーハ(61)を支持ウェーハ(63)に重ね合せて積層体(64)を形成する請求項７記載の貼合せＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項９】
支持ウェーハ(63)の周端縁(63c)及び面取り部(63d)及び第２主面(63b)に形成された酸化膜(62)を除去する場合であって、
第１主面(63a)に形成された酸化膜(62)を少なくとも覆うようにポジ型レジストからなるレジスト層を前記支持ウェーハ(63)の表面に形成する工程と、
前記第１主面(63a)に遮蔽部を形成して前記遮蔽部により覆われない前記レジスト層を露光する工程と、
露光により前記レジスト層の可溶化された部分を除去して前記第１主面(63a)にのみレジスト層を残存させる工程と、
前記支持ウェーハ(63)をエッチング液に浸漬して前記レジスト層により覆われていない前記周端縁(63c)及び面取り部(63d)及び第２主面(63b)に形成された酸化膜(62)を除去する工程と
を含む請求項７又は８記載の貼合せＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項１０】
支持ウェーハ(63)の周端縁(63c)及び面取り部(63d)に形成された酸化膜(62)を除去する場合であって、
前記酸化膜(62)を覆うようにポジ型レジストからなるレジスト層を前記支持ウェーハ(63)の表面に形成する工程と、
前記支持ウェーハ(63)の第１及び第２主面(63a,63b)に遮蔽部を形成して前記遮蔽部により覆われない前記周端縁(63c)及び面取り部(63d)に形成された前記レジスト層を露光する工程と、
露光により前記レジスト層の可溶化された部分を除去して前記第１及び第２主面(63a,63b)にのみレジスト層を残存させる工程と、
前記支持ウェーハ(63)をエッチング液に浸漬して前記レジスト層により覆われていない前記周端縁(63c)及び面取り部(63d)に形成された酸化膜(62)を除去する工程と
を含む請求項７又は８記載の貼合せＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項１１】
支持ウェーハ(63)の周端縁(63c)及び面取り部(63d)及び第２主面(63b)に形成された酸化膜(62)を除去する場合であって、
第１主面(63a)が密着するように前記支持ウェーハ(63)を台座に設置する工程と、
前記支持ウェーハ(63)の周囲にエッチングガスを流通させて前記台座により覆われない前記周端縁(63c)及び面取り部(63d)及び第２主面(63b)に形成された酸化膜(62)を除去する工程と
を含む請求項７又は８記載の貼合せＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項１２】
支持ウェーハ(63)の周端縁(63c)及び面取り部(63d)に形成された酸化膜(62)を除去する場合であって、
チャックに前記支持ウェーハ(63)を保持させて前記支持ウェーハ(63)の周端縁(63c)及び面取り部(63d)に沿った形状を有するエッチングローラを前記周縁部(63c)及び面取り部(63d)と一定の間隔をあけて設ける工程と、
前記チャックにより前記支持ウェーハ(63)を水平回転させながら前記エッチングローラに形成された連通孔から前記周端縁(63c)及び面取り部(63d)付近にエッチング液を供給することにより前記周端縁(63c)及び面取り部(63d)に形成された酸化膜(62)を前記エッチング液(34)により除去する工程と
を含む請求項７又は８記載の貼合せＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項１３】
請求項１ないし１２いずれか１項に記載された方法により製造されたＳＯＩウェーハであって、
単結晶シリコン層(11f)の外側の露出した支持ウェーハ(13)の表面に形成されたＳＯＩ島の総数が５００個以下であることを特徴とするＳＯＩウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン注入した半導体ウェーハを支持ウェーハと結合させた後に剥離してＳＯＩ(Silicon On Insulator)ウェーハを製造する貼合せＳＯＩウェーハの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＳＯＩウェーハの製造方法として、イオン注入剥離法が知られている。このイオン注入剥離法では、水素イオンまたは希ガスイオンを注入した半導体ウェーハを支持ウェーハと接合し、その結合後に半導体ウェーハをイオン注入領域において剥離してＳＯＩウェーハを製造する方法である。しかしこの方法では、半導体ウェーハを支持ウェーハから剥離した段階で支持ウェーハの接合面の周囲に半導体ウェーハからＳＯＩ層が転写されず、その接合面周囲に支持ウェーハの表面が露出する。この露出部分はテラスと呼ばれる。これはウェーハ外周部がウェーハエッジに向かってだれているため、その接合面周囲の支持ウェーハは半導体ウェーハとの結合力が弱く、ＳＯＩ層が支持ウェーハ側に転写されにくいことが主な原因である。この支持ウェーハの接合面周囲を光学顕微鏡で観察すると、支持ウェーハの直径が３００ｍｍである場合、ＳＯＩ層が島状に孤立した約５０μｍのＳＯＩ島やＳＯＩ層の周囲から半島状に突出したＳＯＩ島が１０００個を著しく越えるような比較的多く発生していることが判った。このような孤立したＳＯＩ島や半島状のＳＯＩ島は、デバイス作製プロセスでのＨＦを含有する水溶液での洗浄中にＳＯＩ島の基部を形成する酸化膜がエッチングで消失することでＳＯＩウェーハから剥がれ、シリコンパーティクルとなってデバイス作製領域に再付着してデバイスの不良の原因となってしまうことが予想される。特にＳＯＩ島はその可能性が高い。
【０００３】
この点を解消するために、支持ウェーハの表面が露出してＳＯＩ島を生じさせる接合面周囲の幅を１ｍｍより狭くしたＳＯＩウェーハ及びその製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このＳＯＩウェーハの製造方法では、剥離のための水素イオン注入条件であるドーズ量を制限し、ＳＯＩ島を生じさせる接合面周囲の幅を可能な限り狭めてＳＯＩ島を減少させようとするものであり、そのＳＯＩ島が減少すれば、デバイス作製プロセスにおけるＨＦ洗浄中に埋め込み酸化膜がエッチングで消失することでウエーハから剥がれ、シリコンパーティクルとなってデバイス作製領域に再付着してデバイス不良を起こすようなことが少なくなり、デバイスの歩留りを向上させることができるとしている。
【特許文献１】特開２００２−３０５２９２号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ＳＯＩ島はＳＯＩ層の周囲近傍に比較的多く発生するために、上記従来のＳＯＩウェーハ及びその製造方法においてＳＯＩ島を生じさせる接合面周囲の幅を狭めることができてもＳＯＩ島の発生を抑制させるに著しい効果を生じさせることはなく、ＳＯＩ島を減少させるには限界があった。そして支持ウェーハの直径が２００ｍｍ以上の場合、その周囲に生じるＳＯＩ島を例えば数百個以下にまで著しく減少させることは困難であった。
本発明の目的は、支持ウェーハの面取り部に形成されるＳＯＩ島を著しく減少させ得るＳＯＩウェーハの製造方法及びＳＯＩウェーハを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、周端縁１１ｃと第１主面１１ａとの間及び周端縁１１ｃと第１主面１１ａに対向する第２主面１１ｂとの間に面取り部１１ｄがそれぞれ形成された半導体ウェーハ１１の表面に酸化膜１２を形成する工程と、周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄに形成された酸化膜１２又は周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄ及び第１主面１１ａに形成された酸化膜１２を除去して第１及び第２主面１１ａ，１１ｂにのみ又は第２主面１１ｂにのみに酸化膜１２を残留させる工程と、第２主面１１ｂからイオンを注入して半導体ウェーハ１１内部に第２主面１１ｂに平行なイオン注入領域１１ｅを形成する工程と、第２主面１１ｂに残留する酸化膜１２を介して半導体ウェーハ１１を支持ウェーハ１３に重ね合せることにより積層体１４を形成する工程と、積層体１４を所定の温度で熱処理して半導体ウェーハ１１をイオン注入領域１１ｅで分離して支持ウェーハ１３上に酸化膜１２を介して薄膜の単結晶シリコン層１１ｆを形成する工程とを含む。
【０００６】
請求項７に係る発明は、図７に示すように、半導体ウェーハ６１にイオンを注入して半導体ウェーハ６１内部にイオン注入領域６１ｅを形成する工程と、周端縁６３ｃと第１主面６３ａとの間及び周端縁６３ｃと第１主面６３ａに対向する第２主面６３ｂとの間に面取り部６３ｄがそれぞれ形成された支持ウェーハ６３の表面に酸化膜６２を形成する工程と、周端縁６３ｃ及び面取り部６３ｄに形成された酸化膜６２又は周端縁６３ｃ及び面取り部６３ｄ及び第２主面６３ｂに形成された酸化膜６２を除去して第１及び第２主面６３ａ，６３ｂにのみ又は第１主面６３ａにのみに酸化膜６２を残留させる工程と、第１主面６３ａに残留する酸化膜６２を介して半導体ウェーハ６１を支持ウェーハ６３に重ね合せることにより積層体６４を形成する工程と、積層体６４を所定の温度で熱処理して半導体ウェーハ６１をイオン注入領域６１ｅで分離して支持ウェーハ６３上に酸化膜６２を介して薄膜の単結晶シリコン層６１ｆを形成する工程とを含む貼合せＳＯＩウェーハの製造方法である。
【０００７】
この請求項１及び請求項７に記載された貼合せＳＯＩウェーハの製造方法では、半導体ウェーハ１１又は支持ウェーハ６３の周端縁１１ｃ，６３ｃ及び面取り部１１ｄ，６３ｄにおける酸化膜１２，６２を除去するので、酸化膜１２，６２とその面取り部１１ｄ，６３ｄとの間に明確な段差を生じさせることができる。そして、その後にその半導体ウェーハ１１，６１を支持ウェーハ１３，６３に接合するので、酸化膜１２，６２を支持ウェーハ１３，６３に確実に接合させることができるとともに、その接合時に結合力が弱まる面取り部１１ｄ，６３ｄから支持ウェーハ１３，６３にＳＯＩ層が転写されることを有効に防止することができる。この結果、支持ウェーハ１３，６３の接合面の周囲にＳＯＩ島が発生することを有効に防止することができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、図６に示すように、支持ウェーハ１３の表面に酸化膜１２を形成する工程を更に含み、表面に酸化膜１２が形成された支持ウェーハ１３に半導体ウェーハ１１を重ね合せて積層体１４を形成する貼合せＳＯＩウェーハの製造方法である。
請求項８に係る発明は、請求項７に係る発明であって、図８に示すように、半導体ウェーハ６１の表面に酸化膜６２を形成する工程を更に含み、表面に酸化膜６２が形成された半導体ウェーハ６１を支持ウェーハ６３に重ね合せて積層体６４を形成する貼合せＳＯＩウェーハの製造方法である。
【０００９】
この請求項２及び請求項８に記載された貼合せＳＯＩウェーハの製造方法では、支持ウェーハ１３又は半導体ウェーハ６１にも酸化膜１２，６２を形成する。イオン注入により分離する方法においては、分離後のＳＯＩ層の面内膜厚均一性はイオン注入深さの均一性で決定される。この注入深さは、イオン注入機の加速電圧のばらつき及びウェーハ上の酸化膜厚さばらつきに依存し、よりばらつきの大きい酸化膜で決定される。一般に酸化膜厚さのばらつきは酸化膜厚さが厚いほど大きくなるので、注入側の酸化膜は薄いほど注入深さのばらつきが小さくなり、結果的に最終ＳＯＩ製品のＳＯＩ面内厚さ均一性が向上することになる。しかしながら、埋込み酸化膜（ＢＯＸ）厚さは、ユーザー要求によって決まるので、不足分は支持ウェーハを酸化することにより補う。よって、優れたＳＯＩ膜厚均一性を有するＳＯＩ製造には、支持ウェーハ及び半導体ウェーハの両方を酸化することは優位性がある。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、図２に示すように、半導体ウェーハ１１の周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄ及び第１主面１１ａに形成された酸化膜１２を除去する場合であって、第２主面１１ｂに形成された酸化膜１２を少なくとも覆うようにポジ型レジストからなるレジスト層１６を半導体ウェーハ１１の表面に形成する工程と、第２主面１１ｂに遮蔽部１７を形成して遮蔽部１７により覆われないレジスト層１６を露光する工程と、露光によりレジスト層１６の可溶化された部分を除去して第２主面１１ｂにのみレジスト層１６を残存させる工程と、半導体ウェーハ１１をエッチング液に浸漬してレジスト層１６により覆われていない周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄ及び第１主面１１ａに形成された酸化膜１２を除去する工程とを含む。
【００１１】
請求項９に係る発明は、請求項７又は８に係る発明であって、支持ウェーハ６３の周端縁６３ｃ及び面取り部６３ｄ及び第２主面６３ｂに形成された酸化膜６２を除去する場合であって、第１主面６３ａに形成された酸化膜６２を少なくとも覆うようにポジ型レジストからなるレジスト層を支持ウェーハ６３の表面に形成する工程と、第１主面６３ａに遮蔽部を形成して遮蔽部により覆われないレジスト層を露光する工程と、露光によりレジスト層の可溶化された部分を除去して第１主面６３ａにのみレジスト層を残存させる工程と、支持ウェーハ６３をエッチング液に浸漬してレジスト層により覆われていない周端縁６３ｃ及び面取り部６３ｄ及び第２主面６３ｂに形成された酸化膜６２を除去する工程とを含む。
【００１２】
この請求項３及び請求項９に記載された貼合せＳＯＩウェーハの製造方法では、遮蔽部１７により第２主面１１ｂ又は第１主面６３ａにレジスト層１６を残存させた後、そのレジスト層１６により覆われていない周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄ等に形成された酸化膜１２を除去するので、第２主面１１ｂ又は第１主面６３ａの外形に略等しい外形を有しかつその輪郭における凹凸が比較的少ない酸化膜１２を精度良くその第２主面１１ｂ又は第１主面６３ａに残留させて、支持ウェーハ１３の接合面の周囲に島状に孤立したＳＯＩ島が発生することを有効に防止することができる。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、図３に示すように、半導体ウェーハ１１の周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄに形成された酸化膜１２を除去する場合であって、酸化膜１２を覆うようにポジ型レジストからなるレジスト層１６を半導体ウェーハ１１の表面に形成する工程と、半導体ウェーハ１１の第１及び第２主面１１ａ，１１ｂに遮蔽部１７を形成して遮蔽部１７により覆われない周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄに形成されたレジスト層１６を露光する工程と、露光によりレジスト層１６の可溶化された部分を除去して第１及び第２主面１１ａ，１１ｂにのみレジスト層１６を残存させる工程と、半導体ウェーハ１１をエッチング液に浸漬してレジスト層１６により覆われていない周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄに形成された酸化膜１２を除去する工程とを含む。
【００１４】
請求項１０に係る発明は、請求項７又は８に係る発明であって、支持ウェーハ６３の周端縁６３ｃ及び面取り部６３ｄに形成された酸化膜６２を除去する場合であって、酸化膜６２を覆うようにポジ型レジストからなるレジスト層を前記支持ウェーハ６３の表面に形成する工程と、支持ウェーハ６３の第１及び第２主面６３ａ，６３ｂに遮蔽部を形成して遮蔽部により覆われない周端縁６３ｃ及び面取り部６３ｄに形成されたレジスト層を露光する工程と、露光によりレジスト層の可溶化された部分を除去して第１及び第２主面６３ａ，６３ｂにのみレジスト層を残存させる工程と、支持ウェーハ６３をエッチング液に浸漬してレジスト層により覆われていない周端縁６３ｃ及び面取り部６３ｄに形成された酸化膜６２を除去する工程とを含む。
【００１５】
この請求項４及び請求項１０に記載された貼合せＳＯＩウェーハの製造方法では、遮蔽部１７により第１及び第２主面１１ａ，１１ｂ，６３ａ，６３ｂにレジスト層１６を残存させた後、そのレジスト層１６により覆われていない周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄに形成された酸化膜１２を除去するので、第１及び第２主面１１ａ，１１ｂ，６３ａ，６３ｂの外形に略等しい外形を有しかつその輪郭の凹凸が比較的少ない酸化膜１２を精度良くその第１及び第２主面１１ａ，１１ｂ，６３ａ，６３ｂに残留させて、支持ウェーハ１３の接合面の周囲に島状に孤立したＳＯＩ島が発生することを有効に防止することができる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、図４に示すように、半導体ウェーハ１１の周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄ及び第１主面１１ａに形成された酸化膜１２を除去する場合であって、第２主面１１ｂが密着するように半導体ウェーハ１１を台座２１に設置する工程と、半導体ウェーハ１１の周囲にエッチングガスを流通させて台座２１により覆われない周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄ及び第１主面１１ａに形成された酸化膜１２を除去する工程とを含む。
請求項１１に係る発明は、請求項７又は８に係る発明であって、支持ウェーハ６３の周端縁６３ｃ及び面取り部６３ｄ及び第２主面６３ｂに形成された酸化膜６２を除去する場合であって、第１主面６３ａが密着するように支持ウェーハ６３を台座に設置する工程と、支持ウェーハ６３の周囲にエッチングガスを流通させて台座により覆われない周端縁６３ｃ及び面取り部６３ｄ及び第２主面６３ｂに形成された酸化膜６２を除去する工程とを含む。
この請求項５及び請求項１１に記載された貼合せＳＯＩウェーハの製造方法では、半導体ウェーハ１１又は支持ウェーハ６３を台座２１に設置してその周囲にエッチングガスを流通させるだけの比較的簡単な作業にもかかわらず、第２主面１１ｂ又は第１主面６３ａの外形に略等しい外形を有する酸化膜１２，６２を精度良くその第２主面１１ｂ又は第１主面６３ａに残留させることができる。
【００１７】
請求項６に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、図５に示すように、半導体ウェーハ１１の周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄに形成された酸化膜１２を除去する場合であって、チャック３１，３２に半導体ウェーハ１１を保持させて半導体ウェーハ１１の周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄに沿った形状を有するエッチングローラ３３を周縁部１１ｃ及び面取り部１１ｄと一定の間隔をあけて設ける工程と、チャック３１，３２により半導体ウェーハ１１を水平回転させながらエッチングローラ３３に形成された連通孔３３ａから周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄ付近にエッチング液３４を供給することにより周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄに形成された酸化膜１２をエッチング液３４により除去する工程とを含む。
【００１８】
請求項１２に係る発明は、請求項７又は８に係る発明であって、支持ウェーハ６３の周端縁６３ｃ及び面取り部６３ｄに形成された酸化膜６２を除去する場合であって、チャックに支持ウェーハ６３を保持させて支持ウェーハ６３の周端縁６３ｃ及び面取り部６３ｄに沿った形状を有するエッチングローラを周縁部６３ｃ及び面取り部６３ｄと一定の間隔をあけて設ける工程と、チャックにより支持ウェーハ６３を水平回転させながらエッチングローラに形成された連通孔から周端縁６３ｃ及び面取り部６３ｄ付近にエッチング液を供給することにより周端縁６３ｃ及び面取り部６３ｄに形成された酸化膜６２をエッチング液３４により除去する工程とを含む。
この請求項６及び請求項１２に記載された貼合せＳＯＩウェーハの製造方法では、半導体ウェーハ１１又は支持ウェーハ６３を水平回転させながら周端縁１１ｃ，６３ｃ及び面取り部１１ｄ，６３ｄにおける酸化膜１２を除去するので、第１及び第２主面１１ａ，１１ｂ，６３ａ，６３ｂに酸化膜１２を精度良く残留させることができる。
【００１９】
請求項１３に係る発明は、図１（ｈ）に示すように、請求項１ないし１２いずれか１項に記載された方法により製造されたＳＯＩウェーハ１９であって、単結晶シリコン層１１ｆの外側の露出した支持ウェーハ１３の表面に形成されたＳＯＩ島の総数が５００個以下であることを特徴とする。
この請求項１３に記載されたＳＯＩウェーハでは、ＳＯＩ島の総数が５００個以下であるので、デバイス作製プロセスにおいて発生するシリコンパーティクルを従来に比較して減少させることができ、そのパーティクルの存在に起因して生じるデバイス不良を減少させてデバイスの歩留りを向上させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の貼合せＳＯＩウェーハの製造方法では、半導体ウェーハ又は支持ウェーハの表面に酸化膜を形成する工程と、その周端縁及び面取り部等に形成された酸化膜を除去して第２主面又は第１主面に酸化膜を残留させる工程とを含むので、酸化膜の存在する第２主面又は第１主面とその面取り部との間に明確な段差を生じさせることができる。そして、その後に半導体ウェーハを支持ウェーハに接合するので、酸化膜を介して半導体ウェーハを支持ウェーハに確実に接合させることができるとともに、その接合時に結合力が弱まる半導体ウェーハの面取り部から支持ウェーハにＳＯＩ層が転写されることを有効に防止することができる。この結果、支持ウェーハの接合面周囲に島状に孤立したＳＯＩ島が発生することを有効に防止することができる。
【００２１】
この場合、第２主面にレジスト層を残存させてレジスト層により覆われていない酸化膜を除去するようにすれば、第２主面の外形に略等しい外形を有しかつその輪郭における凹凸が比較的少ない酸化膜を精度良く第２主面に残留させることができ、半導体ウェーハを台座に設置してその周囲にエッチングガスを流通させることにより第２主面以外の酸化膜を除去するようにすれば、第２主面の外形に略等しい外形を有する酸化膜を比較的簡単な作業でその第２主面に残留させることができる。また、半導体ウェーハを水平回転させながら周端縁及び面取り部における酸化膜をエッチング液により除去するようにすれば、第１及び第２主面に酸化膜を精度良く残留させることができる。
そして、本発明の方法により製造されたＳＯＩウェーハであって、単結晶シリコン層の外側の露出した支持ウェーハの表面に形成されたＳＯＩ島の総数が５００個以下であるようなものは、デバイス作製プロセスにおいて発生するシリコンパーティクルを従来に比較して減少させることができ、そのパーティクルの存在に起因して生じるデバイス不良を減少させてデバイスの歩留りを向上させることができる。なお、本発明は半導体ウェーハとしてシリコンのみならず、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、Ｇｅなどの材料にも適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本発明の貼合せＳＯＩウェーハの製造方法は、半導体ウェーハ１１の表面に酸化膜１２を形成する酸化膜形成工程（図１（ａ）及び（ｂ））と、その半導体ウェーハ１１の少なくとも第２主面１１ｂに酸化膜１２を残留させてその余の酸化膜１２を除去する酸化膜除去工程（図１（ｃ））と、その酸化膜１２が残留する第２主面１１ｂにイオンを注入して半導体ウェーハ１１の内部にイオン注入領域１１ｅを形成するイオン注入工程（図１（ｄ））と、その半導体ウェーハ１１を支持ウェーハ１３に重ね合せることにより積層体１４を形成する積層体形成工程（図１（ｆ））と、半導体ウェーハ１１をイオン注入領域１１ｅで分離して支持ウェーハ１３上に酸化膜１２を介して薄膜の単結晶シリコン層１１ｆを形成するシリコン層形成工程（図１（ｇ）及び（ｈ））とを含む。このＳＯＩウェーハの製造方法を各工程別に以下に説明する。
【００２３】
＜酸化膜形成工程＞
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、この工程では、半導体ウェーハ１１を熱酸化することによりその半導体ウェーハ１１の表面に酸化膜１２を形成する。図１（ａ）に示すように、半導体ウェーハ１１は、チョクラルスキー法で製造され、その半導体ウェーハ１１の周端縁１１ｃと第１主面１１ａとの間及びその周端縁１１ｃと第２主面１１ｂとの間には面取り部１１ｄがそれぞれ形成されたものが用いられる。図１（ｂ）に示すように、酸化膜の形成は、この半導体ウェーハ１１を熱酸化させることにより行われ、この実施の形態では半導体ウェーハ１１の全表面に絶縁膜である酸化膜（ＳｉＯ2膜）１２を形成する。ここで、形成する酸化膜１２の厚さは０．０５μｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。酸化膜１２の厚さが０．０５μｍ未満であると、その後面取り部１１ｄにおける酸化膜を除去しても、酸化膜１２の存在する第２主面１１ｂと酸化膜１２が除去された面取り部１１ｄとの間に明確な段差を生じさせることが困難になるからであり、その厚さが１μｍを越える酸化膜１２を形成することは製造上現実的な時間での製造が困難だからである。
【００２４】
＜酸化膜除去工程＞
この工程では、半導体ウェーハ１１の周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄに形成された酸化膜１２又は半導体ウェーハ１１の周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄ及び第１主面１１ａに形成された酸化膜を除去して第１及び第２主面１１ａ，１１ｂにのみ又は第２主面１１ｂにのみに酸化膜１２を残留させる。図１（ｃ）では、半導体ウェーハ１１の周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄ及び第１主面１１ａに形成された酸化膜を除去して第２主面１１ｂにのみに酸化膜１２を残留させた場合を示す。ここで、酸化膜１２を除去する方法としてはフッ酸水溶液を用いた化学エッチングが好ましく、その場合におけるフッ酸水溶液は水とＨＦとの重量割合（ＨＦ：Ｈ2Ｏ）が１：０〜１０の範囲内にあることが好ましい。水とＨＦとの重量割合（ＨＦ：Ｈ2Ｏ）が１：１０を越えると酸化膜のエッチング速度が遅くなり、均一な酸化膜除去ができなくなるという問題が生じるからである。
【００２５】
図２に、半導体ウェーハ１１の周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄ及び第１主面１１ａに形成された酸化膜を化学エッチングにより除去する場合を説明する。図２（ａ）は全表面に酸化膜１２が形成された半導体ウェーハ１１が準備された状態を示す。そして、図２（ｂ）に示すように、半導体ウェーハ１１の第２主面１１ｂに形成された酸化膜１２を少なくとも覆うようにポジ型レジストからなるレジスト層１６をその半導体ウェーハ１１の表面に形成する。このポジ型レジストは光照射部が可溶化するものであり、この図２ではレジスト層１６の形成はスピン塗布等により半導体ウェーハ１１の表面に形成された酸化膜１２の全てを覆うようにその全表面に行われる場合を示す。
【００２６】
次に図２（ｃ）に示すように、第２主面１１ｂに遮蔽部１７を形成してその遮蔽部１７により覆われないレジスト層１６を露光する。遮蔽部１７は光を遮蔽する役割を有し、クロム等を第２主面１１ｂにおけるレジスト層１６に塗装及び硬化させることによりそのレジスト層１６に積層させる。この遮蔽部１７は第２主面１１ｂと同心の円形に形成される。この遮蔽部１７により第２主面１１ｂにおけるレジスト層１６を覆い、図示しない光源から光をその余のレジスト層１６に照射し、遮蔽部１７で遮蔽された部分以外のレジスト層１６を露光させる。その後図２（ｄ）に示すように、露光によりレジスト層１６の可溶化された部分を除去して第２主面１１ｂにのみレジスト層１６を残存させる。
【００２７】
次に図２（ｅ）に示すように、半導体ウェーハ１１をエッチング液に浸漬してレジスト層１６により覆われていない周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄ及び第１主面１１ａに形成された酸化膜１２を除去する。エッチング液としては上述したフッ酸水溶液が挙げられ、半導体ウェーハ１１をエッチング液としてのフッ酸水溶液に浸漬等することにより、レジスト層１６で被覆されていない酸化膜１２はその後除去され、半導体ウェーハ１１の周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄ及び第１主面１１ａが露出される。次に図２（ｆ）に示すように、そのレジスト層１６を除去することにより半導体ウェーハ１１の第２主面１１ｂにのみに酸化膜１２を残留させる。
【００２８】
＜イオン注入工程＞
図１（ｄ）に示すように、この工程では、酸化膜１２が残留する第２主面１１ｂにイオンを注入して半導体ウェーハ１１内部にその酸化膜１２に平行なイオン注入領域１１ｅを形成する。具体的に説明すると、この半導体ウェーハ１１の第２主面１１ｂに水素ガスイオンである水素イオン（Ｈ+）を３．０×１０16／ｃｍ2以上又は水素分子イオン（Ｈ2+）を１．５×１０16／ｃｍ2以上のドーズ量でイオン注入する。これらのイオン注入のドーズ量は５×１０16／ｃｍ2以上であることが好ましい。このような水素ガスイオン又は水素分子イオンの注入により半導体ウェーハ１１の内部にはイオン注入領域１１ｅが形成され、このイオン注入領域１１ｅは酸化膜１２に平行に、即ち半導体ウェーハ１１の第２主面１１ｂに平行に形成される。また水素ガスイオン（Ｈ+）の場合には、水素分子イオン（Ｈ2+）の場合の約２倍の注入量が必要である。なお、水素ガスイオン及び水素分子イオンの注入に代えて、或いは水素ガスイオン又は水素分子イオンとともに、ヘリウムイオン（Ｈｅ+）を注入してもよい。
なお、図示しないが、このイオン注入工程を前述した酸化膜除去工程と入れ替え、このイオン注入工程の後に酸化膜除去工程を行うようにしても良い。
【００２９】
＜積層体形成工程＞
図１（ｆ）に示すように、この工程では、第２主面１１ｂに残留する酸化膜１２を介して半導体ウェーハ１１を支持ウェーハ１３に重ね合せることにより積層体１４を形成する。図１（ｅ）に示すように、半導体ウェーハ１１と別に準備される支持ウェーハ１３はチョクラルスキー法で製造され、半導体ウェーハ１１と同一の直径と同一の厚さを有するものが用意される。ここで、半導体ウェーハ１１と支持ウェーハ１３とを酸化膜１２を介して重ね合わせる前に、半導体ウェーハ１１又は支持ウェーハ１３のいずれか一方又はその双方における重ね合わせる側の主面を、酸化性雰囲気下、ＳＣ−１溶液により洗浄するか、又は有機酸及びオゾンを含む溶液により洗浄するか、或いは水とＨＦとの重量割合（ＨＦ：Ｈ2Ｏ）が１：５０〜４００の範囲内にあるフッ酸水溶液により洗浄した後、重ね合わせることが好ましい。
【００３０】
酸化性雰囲気下、ＳＣ−１溶液により洗浄することで、洗浄したウェーハの主面に自然酸化膜が成長し、パーティクル除去に効果がある。また酸化性雰囲気下、有機酸及びオゾンを含む溶液により洗浄することで、洗浄したウェーハの主面に自然酸化膜が成長し、有機物、パーティクル除去に効果がある。更に、希ＨＦ洗浄により洗浄することで、ＨＦ分子がウェーハ表面のＳｉ−Ｏ結合と反応し、Ｓｉ−Ｆ結合となる。このＳｉ−Ｆ結合は分極しているのでＨＦの攻撃を受け易く、これにより重ね合わせる側の主面のＳｉはＳｉＦ4となって脱離し、重ね合わせる側の主面はＨ基により終端される。このウェーハを重ね合わせ、更に熱処理を施すと、重ね合わせた界面にはＨ2が生じる。Ｈ2は体積が非常に小さいため、ここで生じたＨ2は、熱処理時間が比較的短くても、その重ね合わせた界面から抜け出やすい。この熱処理の結果、貼合せＳＯＩウェーハにおいて過度の熱ストレス、汚染が起きにくく、ＯＳＦも発生しにくい。
【００３１】
ここで、フッ酸水溶液を水とＨＦとの重量割合（ＨＦ：Ｈ2Ｏ）が１：５０〜４００の範囲内に規定するのは、この濃度範囲であれば、ウェーハの重ね合わせ面のＯＨ基の密度が小さくなり、重ね合わせた後に施す熱処理によって、界面に発生するＨ2Ｏの量が少なくなり、貼合せＳＯＩウェーハの周辺部におけるボイドの発生率をより低減することができるためである。水とＨＦとの重量割合（ＨＦ：Ｈ2Ｏ）が１：５０未満では、ウェーハ表面のＳｉ−Ｆ結合のＦがＯＨ基に置換した場合にＯＨ基の比率が高くなりすぎて、ウェーハ外周部でのボイド発生率が増大するからである。また、１：４００を越えると、自然酸化膜の除去に時間がかかりすぎる問題を生じる。
そして、支持ウェーハ１３の主面に半導体ウェーハ１１を酸化膜１２を介して室温で重ね合わせて積層体１４を形成する（図１（ｆ））。
【００３２】
＜シリコン層形成工程＞
図１（ｇ）に示すように、この工程では、積層体１４を所定の温度で熱処理して半導体ウェーハ１１をイオン注入領域１１ｅで分離して支持ウェーハ１３上に酸化膜１２を介して薄膜の単結晶シリコン層１１ｆを形成する。具体的に説明すると、積層体１４を窒素（Ｎ2）雰囲気中で５００〜８００℃の範囲に昇温し、この温度範囲に５〜３０分間保持して薄膜分離熱処理を行う。これにより半導体ウェーハ１１がイオン注入領域１１ｅのところで割れて上部の厚肉の剥離ウェーハ１８と下部の単結晶シリコン層１１ｆに分離する。次に上記半導体ウェーハ１１がイオン注入領域１１ｅで割れた積層体１４の温度を下げ、酸化膜１２を介して単結晶シリコン層１１ｆが積層された支持ウェーハ１３から剥離ウェーハ１８を取除く（図１（ｈ）及び図２（ｉ））。上記支持ウェーハ１３を酸素（Ｏ2）又は窒素（Ｎ2）雰囲気中で９００〜１２００℃の範囲に昇温しこの温度範囲に３０〜１２０分間保持する熱処理を行う。この熱処理は単結晶シリコン層１１ｆの支持ウェーハ１３への貼合せを強固にする熱処理である。更に支持ウェーハ１３の分離面をアニール処理するか又は研磨（タッチポリッシング）して平滑化する。これによりＳＯＩウェーハ１９が得られる。なお、剥離ウェーハ１８は、分離面を研磨して平滑化することにより、再び半導体ウェーハ１１として再利用することができる。
【００３３】
このような貼合せＳＯＩウェーハの製造方法では、半導体ウェーハ１１の周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄにおける酸化膜１２を除去するので、酸化膜１２の存在する第２主面１１ｂとその面取り部１１ｄとの間に明確な段差を生じさせることができる。そして、その後にその半導体ウェーハ１１を支持ウェーハ１３に接合するので、酸化膜１２の存在する第２主面１１ｂを支持ウェーハ１３に確実に接合させることができるとともに、その接合時に結合力が弱まる半導体ウェーハ１１の面取り部１１ｄから支持ウェーハ１３にＳＯＩ層が転写されることを有効に防止することができる。この結果、支持ウェーハ１３の接合面の周囲に島状に孤立したＳＯＩ島が発生することを防止することができる。
【００３４】
特にこの実施の形態では、遮蔽部１７により第２主面１１ｂにのみレジスト層１６を残存させた後、そのレジスト層１６により覆われていない周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄ及び第１主面１１ａに形成された酸化膜１２を除去するので、第２主面１１ｂの外形に略等しい外形を有しかつその輪郭における凹凸が比較的少ない酸化膜１２を精度良くその第２主面１１ｂに残留させて、支持ウェーハ１３の接合面の周囲に島状に孤立したＳＯＩ島が発生することを有効に防止することができる。
そして、この方法により製造されたＳＯＩウェーハ１９であれば、単結晶シリコン層１１ｆの外側の露出した支持ウェーハ１３の表面に形成されたＳＯＩ島を１０００個以下にすることができ、デバイス作製プロセスにおいて発生するシリコンパーティクルを従来に比較して減少させることができる。この結果、そのパーティクルの存在に起因して生じるデバイス不良を減少させてデバイスの歩留りを向上させることができる。
【００３５】
なお、上述した第１の実施の形態では、ポジ型レジストからなるレジスト層１６を用いて半導体ウェーハ１１の周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄ及び第１主面１１ａに形成された酸化膜を化学エッチングにより除去する場合を説明したが、図３に示すように、酸化膜除去工程では、半導体ウェーハ１１の周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄに形成された酸化膜１２を除去して第１及び第２主面１１ａ，１１ｂにのみ酸化膜１２を残留させてもよい。この、図３（ａ）は全表面に酸化膜１２が形成された半導体ウェーハ１１が準備された状態を示す。図３（ｂ）では、半導体ウェーハ１１の第１及び第２主面１１ａ，１１ｂに形成された酸化膜１２を少なくとも覆うようにポジ型レジストからなるレジスト層１６をその半導体ウェーハ１１の表面に形成する。次に図３（ｃ）に示すように、第１及び第２主面１１ａ，１１ｂに遮蔽部１７を形成してその遮蔽部１７により覆われないレジスト層１６を露光し、図３（ｄ）に示すように、露光によりレジスト層１６の可溶化された部分を除去して第１及び第２主面１１ａ，１１ｂにのみレジスト層１６を残存させる。次に図３（ｅ）に示すように、半導体ウェーハ１１をエッチング液に浸漬してレジスト層１６により覆われていない周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄに形成された酸化膜１２を除去し、図３（ｆ）に示すように、更にそのレジスト層１６を除去することにより半導体ウェーハ１１の第１及び第２主面１１ａ，１１ｂにのみ酸化膜１２を残留させる。
【００３６】
このように第１及び第２主面１１ａ，１１ｂにのみ酸化膜１２を残留させるようにしても、第２主面１１ｂの外形に略等しい外形を有しかつその輪郭における凹凸が比較的少ない酸化膜１２を精度良くその第２主面１１ｂに残留させて、支持ウェーハ１３の接合面の周囲に島状に孤立したＳＯＩ島が発生することを有効に防止することができる。
【００３７】
また、上述した第１の実施の形態では、表面に酸化膜が形成されていない支持ウェーハ１３上に半導体ウェーハ１１を重ね合わせる例を示したが、図６に示すように、支持ウェーハ１３の表面に酸化膜１２を形成する工程を別に設け、表面に酸化膜１２が形成された支持ウェーハ１３に半導体ウェーハ１１を重ね合せて積層体１４を形成するようにしてもよい。イオン注入により分離する方法においては、分離後のＳＯＩ層の面内膜厚均一性はイオン注入深さの均一性で決定される。この注入深さは、イオン注入機の加速電圧のばらつき及びウェーハ上の酸化膜厚さばらつきに依存し、よりばらつきの大きい酸化膜で決定される。一般に酸化膜厚さのばらつきは酸化膜厚さが厚いほど大きくなるので、注入側の酸化膜は薄いほど注入深さのばらつきが小さくなり、結果的に最終ＳＯＩ製品のＳＯＩ面内厚さ均一性が向上することになる。しかしながら、埋込み酸化膜（ＢＯＸ）厚さは、ユーザー要求によって決まるので、不足分は支持ウェーハを酸化することにより補う。よって、優れたＳＯＩ膜厚均一性を有するＳＯＩ製造には、支持ウェーハ及び半導体ウェーハの両方を酸化することは優位性がある。
【００３８】
次に本発明第２の実施形態における貼合せＳＯＩウェーハの製造方法を説明する。
この第２の実施の形態におけるＳＯＩウェーハの製造方法は、上述した第１の実施の形態における製造方法と酸化膜除去工程のみ異なり、その他の酸化膜形成工程と、イオン注入工程と、積層体形成工程と、シリコン層形成工程は上述した第１の実施の形態における製造方法と同一であるので繰り返しての説明を省略する。
図４に示すように、この第２の実施の形態における酸化膜除去工程は、半導体ウェーハ１１の周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄ及び第１主面１１ａに形成された酸化膜１２を除去する場合であって、半導体ウェーハ１１の第２主面１１ｂが密着するように半導体ウェーハ１１を台座２１に設置する工程と、その半導体ウェーハ１１の周囲にエッチングガスを流通させてその台座２１により覆われない周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄ及び第１主面１１ａに形成された酸化膜１２を除去する工程とを含む。
【００３９】
台座２１は多孔性のセラミックからなる円板２１ａと、この円板２１ａを埋没させて支持する支持台２１ｂとを備える。円板２１ａは第２主面１１ｂと同心の円形に形成され、支持台２１ｂにはエア吸引用の孔２１ｃが形成される。そして、半導体ウェーハ１１の第２主面１１ｂを円板２１ａの表面に同心状に載せた状態でこの孔２１ｃからエアを吸引することにより半導体ウェーハ１１の第２主面１１ｂをその円板２１ａの表面に密着させることができるように構成される。一方、円板２１ａはケース２２により覆われ、ケース２２には、エッチングガスを内部に導入する導入口２２ａとケース２２内部のガスを外部に排出する排出口２２ｂが形成される。そして第２主面１１ｂを円板２１ａの表面に密着させた状態でケース２２内部にエッチングガスを流通させることによりその台座２１により覆われない周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄ及び第１主面１１ａに形成された酸化膜１２を除去するものである。
【００４０】
このような酸化膜除去工程を有するＳＯＩウェーハの製造方法では、半導体ウェーハ１１を台座２１に設置してその周囲にエッチングガスを流通させるだけの比較的簡単な作業にもかかわらず、第２主面１１ｂの外形に略等しい外形を有する酸化膜１２を精度良くその第２主面１１ｂに残留させ、酸化膜１２の存在する第２主面１１ｂとその面取り部１１ｄとの間に明確な段差を生じさせることができる。そして、その後にその半導体ウェーハ１１を支持ウェーハ１３に接合するので、酸化膜１２の存在する第２主面１１ｂを支持ウェーハ１３に確実に接合させることができるとともに、その接合時に結合力が弱まる半導体ウェーハ１１の面取り部１１ｄから支持ウェーハ１３にＳＯＩ層が転写されることを有効に防止することができる。この結果、支持ウェーハ１３の接合面の周囲に島状に孤立したＳＯＩ島が発生することを防止することができる。
【００４１】
次に本発明第３の実施形態における貼合せＳＯＩウェーハの製造方法を説明する。
この第３の実施の形態におけるＳＯＩウェーハの製造方法は、上述した第１の実施の形態における製造方法と酸化膜除去工程のみ異なり、その他の酸化膜形成工程と、イオン注入工程と、積層体形成工程と、シリコン層形成工程は上述した第１の実施の形態における製造方法と同一であるので繰り返しての説明を省略する。
図５に示すように、この第３の実施の形態における酸化膜除去工程は、半導体ウェーハ１１の周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄに形成された酸化膜１２を除去する場合であって、チャック３１，３２に半導体ウェーハ１１を保持させてその半導体ウェーハ１１の周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄに沿った形状を有するエッチングローラ３３をその周縁部１１ｃ及び面取り部１１ｄと一定の間隔をあけて設ける工程と、そのエッチングローラ３３に形成された連通孔３３ａからその周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄ付近にエッチング液を供給するとともにチャック３１，３２により半導体ウェーハ１１を水平回転させることにより周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄに形成された酸化膜１２をエッチング液により除去する工程とを含む。
【００４２】
具体的に説明すると、図５に示すように、半導体ウェーハ１１中央部を上チャック３１及び下チャック３２により保持し、そのウェーハ１１の周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄに沿った形状を有するエッチングローラ３３を半導体ウェーハ１１の周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄと一定の間隔をあけて設ける。このエッチングローラ３３の上方には連通孔３３ａが形成され、この連通孔３３ａからウェーハ１１の周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄ付近にエッチング液が供給可能となっている。そして、上チャック３１及び下チャック３２により半導体ウェーハ１１を水平回転させ、更に、連通孔３３ａよりエッチング液を供給する。ウェーハ１１の周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄに接触したエッチング液は、表面張力、遠心力によってウェーハ１１の中央部には行き渡らず、周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄのみに残留する。なお必要であれば、エアノズル３６から第２主面１１ｂと面取り部１１ｄの境に外側に向かうエアを吹きかけて、その面取り部１１ｄに接触したエッチング液３４が第２主面１１ｂ側に流れることを防止するようにしても良い。このようにしてエッチング液をウェーハ１１の周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄのみに接触させることで、そのウェーハ１１の周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄの酸化膜１２のみを除去する。これにより半導体ウェーハ１１は、第１及び第２主面１１ａ，１１ｂにのみ酸化膜１２を残留させることができる。
【００４３】
このような酸化膜除去工程を有するＳＯＩウェーハの製造方法では、半導体ウェーハ１１を水平回転させながら周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄにおける酸化膜１２を除去するので、第１及び第２主面１１ａ，１１ｂに酸化膜１２を精度良く残留させることができ、酸化膜１２の存在する第２主面１１ｂとその面取り部１１ｄとの間に明確な段差を生じさせることができる。そして、その後にその半導体ウェーハ１１を支持ウェーハ１３に接合するので、酸化膜１２の存在する第２主面１１ｂを支持ウェーハ１３に確実に接合させることができるとともに、その接合時に結合力が弱まる半導体ウェーハ１１の面取り部１１ｄから支持ウェーハ１３にＳＯＩ層が転写されることを有効に防止することができる。この結果、支持ウェーハ１３の接合面の周囲に島状に孤立したＳＯＩ島が発生することを防止することができる。
【００４４】
次に本発明第４の実施形態における貼合せＳＯＩウェーハの製造方法を説明する。
この第４の実施の形態におけるＳＯＩウェーハの製造方法は、図７に詳しく示すように、半導体ウェーハ６１にイオンを注入して半導体ウェーハ６１内部にイオン注入領域６１ｅを形成する工程（図７（ａ）及び（ｂ））と、周端縁６３ｃと第１主面６３ａとの間及び周端縁６３ｃと第１主面６３ａに対向する第２主面６３ｂとの間に面取り部６３ｄがそれぞれ形成された支持ウェーハ６３の表面に酸化膜６２を形成する工程（図７（ｃ）及び（ｄ））と、周端縁６３ｃ及び面取り部６３ｄに形成された酸化膜６２又は周端縁６３ｃ及び面取り部６３ｄ及び第２主面６３ｂに形成された酸化膜６２を除去して第１及び第２主面６３ａ，６３ｂにのみ又は第１主面６３ａにのみ酸化膜６２を残留させる工程（図７（ｅ））と、第１主面６３ａに残留する酸化膜６２を介して半導体ウェーハ６１を支持ウェーハ６３に重ね合せることにより積層体６４を形成する工程（図７（ｆ））と、積層体６４を所定の温度で熱処理して半導体ウェーハ６１をイオン注入領域６１ｅで分離して支持ウェーハ６３上に酸化膜６２を介して薄膜の単結晶シリコン層６１ｆを形成する工程（図７（ｇ）及び（ｈ））とを含む貼合せＳＯＩウェーハの製造方法である。
【００４５】
即ち、この第４の実施の形態におけるＳＯＩウェーハの製造方法は、酸化膜形成工程で半導体ウェーハ１１の表面に酸化膜を形成し、酸化膜除去工程で少なくとも第２主面１１ｂに酸化膜１２を残留させてその余の酸化膜１２を除去する上述した第１〜第３の実施の形態における製造方法と異なり、酸化膜形成工程において支持ウェーハ６３の表面に酸化膜を形成し、酸化膜除去工程で少なくとも第１主面６３ａに酸化膜６２を残留させてその余の酸化膜６２を除去することに特徴を有する。酸化膜６３の形成及びその除去手段は上述した第１の実施の形態における製造方法と同一であるので繰り返しての説明を省略する。また、その他のイオン注入工程と、積層体形成工程と、シリコン層形成工程においても上述した第１の実施の形態における製造方法と同一であるので繰り返しての説明を省略する。
【００４６】
このような貼合せＳＯＩウェーハの製造方法であっても、酸化膜６２の存在する第１主面６３ａとその面取り部６３ｄとの間に明確な段差を生じさせることができる。そして、その後に半導体ウェーハ６１を支持ウェーハ６３に接合するので、酸化膜６２の存在する第１主面６３ａを半導体ウェーハ６１に確実に接合させることができるとともに、支持ウェーハ６３にＳＯＩ層が転写されることを有効に防止することができる。この結果、支持ウェーハ６３の接合面の周囲に島状に孤立したＳＯＩ島が発生することを防止することができる。そして、単結晶シリコン層６１ｆの外側の露出した支持ウェーハ６３の表面に形成されたＳＯＩ島を１０００個以下にすることができ、デバイス作製プロセスにおいて発生するシリコンパーティクルを従来に比較して減少させることができる。
【００４７】
なお、上述した第４の実施の形態では、表面に酸化膜が形成されていない半導体ウェーハ６１を支持ウェーハ６３に重ね合わせる例を示したが、図８に示すように、半導体ウェーハ６１の表面に酸化膜６２を形成する工程を別に設け、表面に酸化膜６２が形成された半導体ウェーハ６１を支持ウェーハ６３に重ね合せて積層体６４を形成するようにしてもよい。イオン注入により分離する方法においては、分離後のＳＯＩ層の面内膜厚均一性はイオン注入深さの均一性で決定される。この注入深さは、イオン注入機の加速電圧のばらつき及びウェーハ上の酸化膜厚さばらつきに依存し、よりばらつきの大きい酸化膜で決定される。一般に酸化膜厚さのばらつきは酸化膜厚さが厚いほど大きくなるので、注入側の酸化膜は薄いほど注入深さのばらつきが小さくなり、結果的に最終ＳＯＩ製品のＳＯＩ面内厚さ均一性が向上することになる。しかしながら、埋込み酸化膜（ＢＯＸ）厚さは、ユーザー要求によって決まるので、不足分は支持ウェーハを酸化することにより補う。よって、優れたＳＯＩ膜厚均一性を有するＳＯＩ製造には、支持ウェーハ及び半導体ウェーハの両方を酸化することは優位性がある。
【実施例】
【００４８】
以下の本発明の実施例を説明する。
＜実施例１＞
外径が３００ｍｍ、厚さが約０．８ｍｍ、面取り部が約１ｍｍである半導体ウェーハ１１と支持ウェーハ１３をそれぞれ準備した。その半導体ウェーハ１１を酸素雰囲気中１０００℃で２０分放置して熱処理を行い、その全表面に厚さが約０．０３μｍの酸化膜１２を形成した。その後その半導体ウェーハ１１を水平回転させながらその周端縁１１ｃ及び面取り部１１ｄにフッ酸水溶液を吹きかけてその部分における酸化膜１２を除去し第１及び第２主面１１ａ，１１ｂにのみ酸化膜１２を残留させた。その後半導体ウェーハ１１の第２主面１１ｂに水素イオン（Ｈ+）を６×１０16／ｃｍ2のドーズ量でイオン注入し、半導体ウェーハ１１の内部にイオン注入領域１１ｅを形成した。その後第２主面１１ｂに残留する酸化膜１２を介して半導体ウェーハ１１を支持ウェーハ１３に重ね合せることにより積層体１４を形成した後、その積層体１４を窒素（Ｎ2）雰囲気中で５００℃に昇温して３０分間保持して半導体ウェーハ１１をイオン注入領域１１ｅのところで分離し、酸化膜１２を介して単結晶シリコン層１１ｆが積層された支持ウェーハ１３からなるＳＯＩウェーハ１９を得た。このＳＯＩウェーハを実施例１とした。
【００４９】
＜実施例２＞
半導体ウェーハ１１を酸素雰囲気中１０００℃で１時間放置して半導体ウェーハ１１の全表面に厚さが約０．０５μｍの酸化膜１２を形成したことを除き、実施例１と同一の条件及び手順でＳＯＩウェーハ１９を得た。このＳＯＩウェーハを実施例２とした。
＜実施例３＞
半導体ウェーハ１１を酸素雰囲気中１０００℃で５時間放置して半導体ウェーハ１１の全表面に厚さが約０．１５μｍの酸化膜１２を形成したことを除き、実施例１と同一の条件及び手順でＳＯＩウェーハ１９を得た。このＳＯＩウェーハを実施例３とした。
【００５０】
＜比較例１＞
半導体ウェーハを酸素雰囲気中１０００℃で５時間放置して半導体ウェーハの全表面に厚さが約０．１５μｍの酸化膜を形成し、その半導体ウェーハの周端縁及び面取り部における酸化膜を除去することなく第２主面に実施例１と同一の条件及び手順でイオン注入してその内部にイオン注入領域を形成した。この半導体ウェーハを支持ウェーハに重ね合せて積層体を形成し、実施例１と同一の条件及び手順で半導体ウェーハをイオン注入領域のところで分離してＳＯＩウェーハを得た。このＳＯＩウェーハを比較例１とした。
【００５１】
＜比較試験及び評価＞
実施例１〜３及び比較例１におけるＳＯＩウェーハの周囲を光学顕微鏡で観察し、その周囲に生じたＳＯＩ島の数を数えた。この結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
2006216662.tif 000003
【００５３】
表１の結果から明らかなように、積層体を形成する以前の半導体ウェーハの面取り部における酸化膜を除去することのない比較例１におけるＳＯＩウェーハでは、その周囲に生じるＳＯＩ島の数が１０００個以上であるのにかかわらず、積層体を形成する以前の半導体ウェーハの面取り部における酸化膜を除去する実施例１〜３におけるＳＯＩウェーハでは、その周囲に生じるＳＯＩ島の数が５００個以下であった。これは、面取り部における酸化膜を除去することにより酸化膜の存在する第２主面とその面取り部との間に明確な段差を生じさせることができ、半導体ウェーハの面取り部から支持ウェーハにＳＯＩ層が転写されることが防止された結果と考えられる。
また、実施例１〜３の結果から、主面上の酸化膜を厚くするに伴いそのＳＯＩ島の数も減少することが判る。これにより本発明が有効に成立することが判る。そして、その酸化膜の厚さが０．０５μｍ以上である実施例２及び３ではそのＳＯＩ島の数が１５３個と８５個であるので、ＳＯＩ島の数を著しく減少させるには、酸化膜の厚さを０．０５μｍ以上にすることが好ましいことも判る。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明第１の実施形態における貼合せＳＯＩウェーハの製造方法を工程順に示す図である。
【図２】第２主面における酸化膜をレジスト層により覆って他の酸化膜を除去する方法を工程順に示す図である。
【図３】第１及び第２主面における酸化膜をレジスト層により覆って他の酸化膜を除去する方法を工程順に示す図である。
【図４】半導体ウェーハを基台に乗せて第２主面以外の酸化膜をエッチングガスにより除去する方法を示す図である。
【図５】半導体ウェーハを回転させて周端縁及び面取り部の酸化膜をエッチング液により除去する方法を示す図である。
【図６】支持ウェーハの表面にも酸化膜が形成される場合を工程順に示す図である。
【図７】本発明第４の実施形態における貼合せＳＯＩウェーハの製造方法を工程順に示す図である。
【図８】第４の実施の形態において半導体ウェーハの表面にも酸化膜が形成される場合を工程順に示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１１，６１  半導体ウェーハ
１１ａ  第１主面
１１ｂ  第２主面
１１ｃ  周端縁
１１ｄ  面取り部
１１ｅ，６１ｅ  イオン注入領域
１１ｆ，６１ｆ  単結晶シリコン層
１２，６２  酸化膜
１３，６３  支持ウェーハ
６３ａ  第１主面
６３ｂ  第２主面
６３ｃ  周端縁
６３ｄ  面取り部
１４，６４  積層体
１６  レジスト層
１７  遮蔽部
１９  ＳＯＩウェーハ
２１  台座
３１  上チャック
３２  下チャック
３３  エッチングローラ
３３ａ  連通孔
３４  エッチング液
【図１】
2006216662.tif 000004
【図２】
2006216662.tif 000005
【図３】
2006216662.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006216662.tif 000010
【図８】
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