(57)【要約】【課題】スリップが発生せず、低酸素濃度の活性層を有し、しかも、デバイス形成プロセス時に支持基板からの酸素の拡散を抑制して活性層を低酸素濃度に維持できるシリコン接合ウェーハを効率的に製造することが可能な、シリコン接合ウェーハの製造方法を提供する。【解決手段】本発明のシリコン接合ウェーハの製造方法は、少なくとも表層部が酸素濃度３×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の低酸素領域である支持基板用ウェーハと、少なくとも表層部が酸素濃度３×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の低酸素領域である活性層用ウェーハとを用意し、前記支持基板用ウェーハの前記表層部側の主表面と前記活性層用ウェーハの前記表層部側の主表面とを真空常温接合法にて貼り合わせて、シリコン接合ウェーハを得て、前記活性層用ウェーハを薄膜化して、当該活性層用ウェーハの前記表層部を前記シリコン接合ウェーハの活性層とする。【選択図】図１
2018032668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも表層部が酸素濃度３×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以下の第１低酸素領域である、単結晶シリコンからなる支持基板用ウェーハと、少なくとも表層部が酸素濃度３×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以下の第２低酸素領域である、単結晶シリコンからなる活性層用ウェーハとを用意する工程と、
前記支持基板用ウェーハの前記表層部側の主表面および前記活性層用ウェーハの前記表層部側の主表面に、真空常温下で、イオン化させた中性元素を照射する活性化処理をして、前記両方の主表面を活性化面とした後に、引き続き真空常温下で前記両方の活性化面を接触させることで、前記支持基板用ウェーハと前記活性層用ウェーハとを貼り合わせて、シリコン接合ウェーハを得る工程と、
前記活性層用ウェーハを薄膜化して、当該活性層用ウェーハの前記表層部を前記シリコン接合ウェーハの活性層とする工程と、
を有することを特徴とするシリコン接合ウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記支持基板用ウェーハが、
（Ａ）前記第１低酸素領域として厚み方向全域にわたる酸素濃度が３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以下であるＦＺシリコンウェーハ、
（Ｂ）シリコンウェーハ上に、前記第１低酸素領域の前記表層部として酸素濃度が３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以下であるシリコンエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルシリコンウェーハ、および
（Ｃ）前記第１低酸素領域の前記表層部の酸素濃度が３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以下であるアニールウェーハ
のいずれかである、請求項１に記載のシリコン接合ウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記（Ｂ）のシリコンウェーハの酸素濃度、または前記（Ｃ）のアニールウェーハの表層部以外の酸素濃度が、１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以上である、請求項２に記載のシリコン接合ウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記活性層用ウェーハが、
（Ａ）前記第１低酸素領域として厚み方向全域にわたる酸素濃度が３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以下であるＦＺシリコンウェーハ、
（Ｂ）シリコンウェーハ上に、前記第１低酸素領域の前記表層部として酸素濃度が３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以下であるシリコンエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルシリコンウェーハ、および
（Ｃ）前記第１低酸素領域の前記表層部の酸素濃度が３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以下であるアニールウェーハ
のいずれかである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシリコン接合ウェーハの製造方法。
【請求項５】
前記活性層用ウェーハが、転位クラスターおよびＣＯＰを含まないシリコンウェーハである、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシリコン接合ウェーハの製造方法。
【請求項６】
前記貼り合わせ工程に先立ち、前記支持基板用ウェーハの前記表層部内の厚み方向の少なくとも一部に、重金属のゲッタリングに寄与する元素が固溶してなるゲッタリング層を形成する工程をさらに有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシリコン接合ウェーハの製造方法。
【請求項７】
前記ゲッタリング層は、前記支持基板用ウェーハの前記表層部に、重金属のゲッタリングに寄与する前記元素を含む分子イオンを照射することにより形成する、請求項６に記載のシリコン接合ウェーハの製造方法。
【請求項８】
前記ゲッタリング層は、前記支持基板用ウェーハの前記表層部に、重金属のゲッタリングに寄与する前記元素のモノマーイオンを注入することにより形成する、請求項６に記載のシリコン接合ウェーハの製造方法。
【請求項９】
前記中性元素が、アルゴン、ネオン、キセノン、水素、ヘリウムおよびシリコンからなる群から選ばれる少なくとも一種である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシリコン接合ウェーハの製造方法。
【請求項１０】
前記活性化処理は、前記両方の主表面に厚み２ｎｍ以上のアモルファス層が形成されるように行う、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシリコン接合ウェーハの製造方法。
【請求項１１】
前記活性化処理は、前記両方の主表面に厚み１０ｎｍ以上のアモルファス層が形成されるように行う、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシリコン接合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、シリコン接合ウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコンウェーハの表層部のデバイス形成領域（活性層）には、酸素濃度を限りなく低くすることが求められている。活性層の酸素濃度が高い場合には、リーク電流が発生するなど、デバイス特性が悪化する。特に撮像素子（ＣＣＤ、ＣＩＳ）を形成する場合には、フォトダイオード形成領域（空間電荷領域）内に酸素起因欠陥が形成され、暗電流が発生してしまう。さらに、活性層中でサーマルドナー（酸素ドナー）が発生してしまい、これに起因してＶｔｈ（しきい値電圧：Threshold Voltage）が変化するため好ましくない。また、特殊用途センサー向けに赤外光を受光するために、活性層が厚いシリコンウェーハも求められている。
【０００３】
このような要求を満たすことを志向した製品として、バルクのシリコンウェーハ上に単結晶シリコン層をエピタキシャル成長させたエピタキシャルシリコンウェーハがある。シリコンエピタキシャル層は、一般に、その基板となるバルクのシリコンウェーハよりも十分に低い酸素濃度を有するため、これを活性層とするものである。特許文献１には、シリコンウェーハの表面にクラスターイオンを照射して、該シリコンウェーハの表層部に、前記クラスターイオンの構成元素が固溶したゲッタリング層を形成する第１工程と、前記シリコンウェーハのゲッタリング層上にシリコンエピタキシャル層を形成する第２工程と、を有するエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法が記載されている。
【０００４】
また、低酸素濃度の活性層を有する製品としては、シリコンウェーハに対して非酸化性雰囲気または還元性雰囲気で熱処理を施して、該シリコンウェーハの表層部の酸素を外方拡散させて当該表層部の酸素濃度を低減させたアニールウェーハも挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１５７１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のエピタキシャルシリコンウェーハやアニールウェーハには、以下の課題がある。すなわち、エピタキシャルシリコンウェーハに関しては、基板となるシリコンウェーハの酸素濃度が高い場合、エピタキシャル層の形成プロセスのみならず、その後のデバイス形成プロセス中にも、シリコンウェーハ中の酸素がエピタキシャル層内へ拡散するため、活性層となるエピタキシャル層を低酸素濃度に維持することができない。一方で、活性層への酸素の拡散を抑制しようと、基板となるシリコンウェーハの酸素濃度を低くすると、エピタキシャル層の成長時の高温熱処理によりシリコンウェーハにスリップが発生してしまう。また、エピタキシャル層を厚く形成する場合には、エピタキシャル層形成プロセスに非常に時間がかかるという問題もある。
【０００７】
また、アニールウェーハに関しても同様に、シリコンウェーハの酸素濃度が高い場合、デバイス形成プロセス中に、シリコンウェーハの厚み方向中心領域の酸素が、活性層となる低酸素濃度の表層部へ拡散するため、活性層となる表層部を低酸素に維持することができない。一方で、活性層となる表層部への酸素の拡散を抑制しようと、シリコンウェーハの酸素濃度を低くすると、やはりアニール処理時にシリコンウェーハにスリップが発生してしまう。
【０００８】
そこで本発明は、上記課題に鑑み、スリップが発生せず、低酸素濃度の活性層を有し、しかも、デバイス形成プロセス時に支持基板からの酸素の拡散を抑制して活性層を低酸素濃度に維持できるシリコン接合ウェーハを効率的に製造することが可能な、シリコン接合ウェーハの製造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】
【０００９】
上記課題を解決すべく本発明者が鋭意検討したところ、以下の知見を得た。まず、本発明者は、スリップが発生せず、しかもデバイス形成プロセス後も低酸素濃度を維持できる活性層を有するシリコンウェーハを、支持基板用ウェーハと活性層用ウェーハの貼り合わせによって製造することを着想した。そして、活性層用ウェーハの表層部（活性層となる部分）と支持基板用ウェーハの表層部の両方を低酸素領域としても、これを真空常温接合法で貼り合わせることができることを見出した。
【００１０】
活性層用ウェーハの表層部を低酸素領域とすることで、低酸素濃度の活性層を得ることができる。しかも、支持基板用ウェーハの表層部を低酸素領域にしておくことで、デバイス形成プロセス時に支持基板からの酸素の拡散を抑制して活性層を低酸素濃度に維持できる。この効果は、貼り合わせが常温で行えるため、貼り合わせ時に、活性層となる部分や、支持基板用ウェーハの表層部に酸素が拡散してくることを十分に抑制できるからこそ得られるものである。そして、活性層用ウェーハを研削および研磨等によって薄膜化することで所望厚みの活性層を得るため、エピタキシャル層を厚く形成するのに比べて、時間がかからない。
【００１１】
上記知見に基づき完成した本発明の要旨構成は以下のとおりである。
（１）少なくとも表層部が酸素濃度３×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以下の第１低酸素領域である、単結晶シリコンからなる支持基板用ウェーハと、少なくとも表層部が酸素濃度３×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以下の第２低酸素領域である、単結晶シリコンからなる活性層用ウェーハとを用意する工程と、
前記支持基板用ウェーハの前記表層部側の主表面および前記活性層用ウェーハの前記表層部側の主表面に、真空常温下で、イオン化させた中性元素を照射する活性化処理をして、前記両方の主表面を活性化面とした後に、引き続き真空常温下で前記両方の活性化面を接触させることで、前記支持基板用ウェーハと前記活性層用ウェーハとを貼り合わせて、シリコン接合ウェーハを得る工程と、
前記活性層用ウェーハを薄膜化して、当該活性層用ウェーハの前記表層部を前記シリコン接合ウェーハの活性層とする工程と、
を有することを特徴とするシリコン接合ウェーハの製造方法。
【００１２】
なお、以下、本発明における支持基板用ウェーハと活性層用ウェーハの貼合せ方法を「真空常温接合法」と称する。
【００１３】
（２）前記支持基板用ウェーハが、
（Ａ）前記第１低酸素領域として厚み方向全域にわたる酸素濃度が３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以下であるＦＺシリコンウェーハ、
（Ｂ）シリコンウェーハ上に、前記第１低酸素領域の前記表層部として酸素濃度が３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以下であるシリコンエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルシリコンウェーハ、および
（Ｃ）前記第１低酸素領域の前記表層部の酸素濃度が３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以下であるアニールウェーハ
のいずれかである、上記（１）に記載のシリコン接合ウェーハの製造方法。
【００１４】
（３）前記（Ｂ）のシリコンウェーハの酸素濃度、または前記（Ｃ）のアニールウェーハの表層部以外の酸素濃度が、１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以上である、上記（２）に記載のシリコン接合ウェーハの製造方法。
【００１５】
（４）前記活性層用ウェーハが、
（Ａ）前記第１低酸素領域として厚み方向全域にわたる酸素濃度が３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以下であるＦＺシリコンウェーハ、
（Ｂ）シリコンウェーハ上に、前記第１低酸素領域の前記表層部として酸素濃度が３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以下であるシリコンエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルシリコンウェーハ、および
（Ｃ）前記第１低酸素領域の前記表層部の酸素濃度が３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以下であるアニールウェーハ
のいずれかである、上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載のシリコン接合ウェーハの製造方法。
【００１６】
（５）前記活性層用ウェーハが、転位クラスターおよびＣＯＰを含まないシリコンウェーハである、上記（１）〜（４）のいずれか一項に記載のシリコン接合ウェーハの製造方法。
【００１７】
（６）前記貼り合わせ工程に先立ち、前記支持基板用ウェーハの前記表層部内の厚み方向の少なくとも一部に、重金属のゲッタリングに寄与する元素が固溶してなるゲッタリング層を形成する工程をさらに有する、上記（１）〜（５）のいずれか一項に記載のシリコン接合ウェーハの製造方法。
【００１８】
（７）前記ゲッタリング層は、前記支持基板用ウェーハの前記表層部に、重金属のゲッタリングに寄与する前記元素を含む分子イオンを照射することにより形成する、上記（６）に記載のシリコン接合ウェーハの製造方法。
【００１９】
（８）前記ゲッタリング層は、前記支持基板用ウェーハの前記表層部に、重金属のゲッタリングに寄与する前記元素のモノマーイオンを注入することにより形成する、上記（８）に記載のシリコン接合ウェーハの製造方法。
【００２０】
（９）前記中性元素が、アルゴン、ネオン、キセノン、水素、ヘリウムおよびシリコンからなる群から選ばれる少なくとも一種である、上記（１）〜（８）のいずれか一項に記載のシリコン接合ウェーハの製造方法。
【００２１】
（１０）前記活性化処理は、前記両方の主表面に厚み２ｎｍ以上のアモルファス層が形成されるように行う、上記（１）〜（９）のいずれか一項に記載のシリコン接合ウェーハの製造方法。
【００２２】
（１１）前記活性化処理は、前記両方の主表面に厚み１０ｎｍ以上のアモルファス層が形成されるように行う、上記（１）〜（９）のいずれか一項に記載のシリコン接合ウェーハの製造方法。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のシリコン接合ウェーハの製造方法によれば、スリップが発生せず、低酸素濃度の活性層を有し、しかも、デバイス形成プロセス時に支持基板からの酸素の拡散を抑制して活性層を低酸素濃度に維持できるシリコン接合ウェーハを効率的に製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態によるシリコン接合ウェーハの製造方法を説明する模式断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態によるシリコン接合ウェーハの製造方法を説明する模式断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態によるシリコン接合ウェーハの製造方法を説明する模式断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態によるシリコン接合ウェーハの製造方法を説明する模式断面図である。
【図５】本発明の実施形態で支持基板用ウェーハおよび／または活性層用ウェーハとして用いることができるアニールウェーハの模式断面図である。
【図６】本発明の各実施形態において用いる真空常温接合装置の一例を示す模式図である。
【図７】固液界面における温度勾配に対する引き上げ速度の比と単結晶シリコンインゴットを構成する結晶領域との関係を示す図である。
【図８】発明例１，２および比較例におけるＮｉ故意汚染後の試料表面の光学顕微鏡画像である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第１の実施形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施形態を説明する。本実施形態では、まず、図１（Ａ）に示すように、支持基板用ウェーハ１０として、厚み方向全域にわたる酸素濃度が３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９、以下本明細書において同様。）以下であるＦＺシリコンウェーハ１２を用意し、活性層用ウェーハ２０として、同様に、厚み方向全域にわたる酸素濃度が３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であるＦＺシリコンウェーハ２２を用意する。
【００２６】
次に、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、ＦＺシリコンウェーハ１２の主表面１２ＡおよびＦＺシリコンウェーハ２２の主表面２２Ａに、真空常温下で、イオン化させた中性元素を照射する活性化処理をして、両方の主表面１２Ａ，２２Ａを活性化面とする。このとき、主表面１２Ａ，２２Ａにはそれぞれ数ｎｍ程度のアモルファス層４０，４２が形成される。その後、図１（Ｂ），（Ｃ）に示すように、引き続き真空常温下で両方の活性化面を接触させることで、支持基板用ウェーハであるＦＺシリコンウェーハ１２と活性層用ウェーハであるＦＺシリコンウェーハ２２とを貼り合わせて、シリコン接合ウェーハを得る。
【００２７】
次に、図１（Ｃ），（Ｄ）に示すように、活性層用ウェーハであるＦＺシリコンウェーハ２２を薄膜化して、当該ＦＺシリコンウェーハ２２の表層部をシリコン接合ウェーハの活性層４６とする。こうして得られた接合ウェーハ１００は、支持基板用ウェーハであるＦＺシリコンウェーハ１２と、この上に形成されたアモルファス層４４と、この上に形成された、ＦＺシリコンウェーハ２２由来の活性層４６とを有する。
【００２８】
（第２の実施形態）
図２を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態では、まず、図２（Ａ）に示すように、支持基板用ウェーハ１０として、厚み方向全域にわたる酸素濃度が３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であるＦＺシリコンウェーハ１２を用意し、活性層用ウェーハ２０として、シリコンウェーハ２４Ａ上に、酸素濃度が３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であるシリコンエピタキシャル層２４Ｂが形成されたエピタキシャルシリコンウェーハ２４を用意する。
【００２９】
次に、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、ＦＺシリコンウェーハ１２の主表面１２Ａおよびエピタキシャルシリコンウェーハ２４の主表面２４Ｃに、真空常温下で、イオン化させた中性元素を照射する活性化処理をして、両方の主表面１２Ａ，２４Ｃを活性化面とする。このとき、主表面１２Ａ，２４Ｃにはそれぞれ数ｎｍ程度のアモルファス層４０，４２が形成される。その後、図２（Ｂ），（Ｃ）に示すように、引き続き真空常温下で両方の活性化面を接触させることで、支持基板用ウェーハであるＦＺシリコンウェーハ１２と活性層用ウェーハであるエピタキシャルシリコンウェーハ２４とを貼り合わせて、シリコン接合ウェーハを得る。
【００３０】
次に、図２（Ｃ），（Ｄ）に示すように、活性層用ウェーハであるエピタキシャルシリコンウェーハ２４を薄膜化して、当該エピタキシャルシリコンウェーハ２４の表層部である、エピタキシャル層２４Ｂをシリコン接合ウェーハの活性層４６とする。こうして得られた接合ウェーハ２００は、支持基板用ウェーハであるＦＺシリコンウェーハ１２と、この上に形成されたアモルファス層４４と、この上に形成された、エピタキシャル層２４Ｂ由来の活性層４６とを有する。
【００３１】
（第３の実施形態）
図３を参照して、本発明の第３の実施形態を説明する。本実施形態では、まず、図２（Ａ）に示すように、支持基板用ウェーハ１０として、シリコンウェーハ１４Ａ上に、酸素濃度が３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であるシリコンエピタキシャル層１４Ｂが形成されたエピタキシャルシリコンウェーハ１４を用意し、活性層用ウェーハ２０として、同様に、シリコンウェーハ２４Ａ上に、酸素濃度が３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であるシリコンエピタキシャル層２４Ｂが形成されたエピタキシャルシリコンウェーハ２４を用意する。
【００３２】
次に、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、エピタキシャルシリコンウェーハ１４の主表面１４Ｃおよびエピタキシャルシリコンウェーハ２４の主表面２４Ｃに、真空常温下で、イオン化させた中性元素を照射する活性化処理をして、両方の主表面１４Ｃ，２４Ｃを活性化面とする。このとき、主表面１４Ｃ，２４Ｃにはそれぞれ数ｎｍ程度のアモルファス層４０，４２が形成される。その後、図３（Ｂ），（Ｃ）に示すように、引き続き真空常温下で両方の活性化面を接触させることで、支持基板用ウェーハであるエピタキシャルシリコンウェーハ１４と活性層用ウェーハであるエピタキシャルシリコンウェーハ２４とを貼り合わせて、シリコン接合ウェーハを得る。
【００３３】
次に、図３（Ｃ），（Ｄ）に示すように、活性層用ウェーハであるエピタキシャルシリコンウェーハ２４を薄膜化して、当該エピタキシャルシリコンウェーハ２４の表層部である、エピタキシャル層２４Ｂをシリコン接合ウェーハの活性層４６とする。こうして得られた接合ウェーハ３００は、支持基板用ウェーハであるエピタキシャルシリコンウェーハ１４と、この上に形成されたアモルファス層４４と、この上に形成された、エピタキシャル層２４Ｂ由来の活性層４６とを有する。
【００３４】
（第４の実施形態）
図４を参照して、本発明の第４の実施形態を説明する。本実施形態は、支持基板用ウェーハ１０にゲッタリング層３０を形成する工程（図１（Ａ），（Ｂ））を加えた以外は、第３の実施形態と同様である。
【００３５】
すなわち、図１（Ａ）に示すように、支持基板用ウェーハ１０として、シリコンウェーハ１４Ａ上に、酸素濃度が３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であるシリコンエピタキシャル層１４Ｂが形成されたエピタキシャルシリコンウェーハ１４を用意する。次に、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、支持基板用ウェーハの表層部であるエピタキシャル層１４Ｂに、重金属のゲッタリングに寄与する元素を含む分子イオンを照射することにより、エピタキシャル層１４Ｂの厚み方向の一部に、当該元素が固溶してなるゲッタリング層３０を形成する。
【００３６】
次に、図４（Ｃ）に示すように、活性層用ウェーハ２０として、同様に、シリコンウェーハ２４Ａ上に、酸素濃度が３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であるシリコンエピタキシャル層２４Ｂが形成されたエピタキシャルシリコンウェーハ２４を用意する。
【００３７】
次に、図４（Ｃ），（Ｄ）に示すように、エピタキシャルシリコンウェーハ１４の主表面１４Ｃおよびエピタキシャルシリコンウェーハ２４の主表面２４Ｃに、真空常温下で、イオン化させた中性元素を照射する活性化処理をして、両方の主表面１４Ｃ，２４Ｃを活性化面とする。このとき、主表面１４Ｃ，２４Ｃにはそれぞれ数ｎｍ程度のアモルファス層４０，４２が形成される。その後、図４（Ｄ），（Ｅ）に示すように、引き続き真空常温下で両方の活性化面を接触させることで、支持基板用ウェーハであるエピタキシャルシリコンウェーハ１４と活性層用ウェーハであるエピタキシャルシリコンウェーハ２４とを貼り合わせて、シリコン接合ウェーハを得る。
【００３８】
次に、図３（Ｅ），（Ｆ）に示すように、活性層用ウェーハであるエピタキシャルシリコンウェーハ２４を薄膜化して、当該エピタキシャルシリコンウェーハ２４の表層部である、エピタキシャル層２４Ｂをシリコン接合ウェーハの活性層４６とする。こうして得られた接合ウェーハ４００は、支持基板用ウェーハであるエピタキシャルシリコンウェーハ１４と、この上に形成されたアモルファス層４４と、この上に形成された、エピタキシャル層２４Ｂ由来の活性層４６とを有し、エピタキシャル層１４Ｂの厚み方向の一部には、重金属のゲッタリングに寄与する元素が固溶してなるゲッタリング層３０が形成されている。
【００３９】
（支持基板用ウェーハおよび活性層用ウェーハ）
本発明の特徴は、上記第１〜第４実施形態に例示されるように、特定の支持基板用ウェーハ１０および活性層用ウェーハ２０を真空常温接合法で貼り合わせて、活性層用ウェーハを薄膜化して、活性層を得ることである。すなわち、支持基板用ウェーハ１０は、少なくとも表層部が酸素濃度３×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の第１低酸素領域である単結晶シリコンウェーハとし、活性層用ウェーハ２０は、少なくとも表層部が酸素濃度３×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の第２低酸素領域であるものとする。
【００４０】
活性層用ウェーハ２０の表層部は、接合シリコンウェーハの活性層となる部分であるため、酸素濃度３×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の第２低酸素領域とすることによって、低酸素濃度の活性層を得ることができる。しかも、真空常温接合法で貼り合わせることから、貼り合わせ時に、当該表層部に、活性層用ウェーハ２０の表層部以外の部分や、支持基板用ウェーハ１０から酸素が拡散してくることを十分に抑制できる。
【００４１】
支持基板用ウェーハ１０の表層部を、酸素濃度３×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の第１低酸素領域とすることによって、デバイス形成プロセス時に支持基板からの酸素の拡散を抑制して活性層を低酸素濃度に維持できる。しかも、真空常温接合法で貼り合わせることから、この第１低酸素領域は、貼り合わせ後も低酸素濃度を維持することができる。それゆえ、支持基板用ウェーハ１０の表層部が、デバイス形成プロセス時の酸素拡散抑制層として機能できる。
【００４２】
本発明で用いることができる支持基板用ウェーハ１０および活性層用ウェーハ２０としては、ＦＺシリコンウェーハ、表層部が低酸素濃度になるＣＺシリコンウェーハ、エピタキシャルシリコンウェーハ、およびアニールウェーハ等を挙げることができる。
【００４３】
（ＦＺシリコンウェーハ）
ＦＺシリコンウェーハは、浮遊帯域溶融（Floating Zone：ＦＺ）法で育成された単結晶シリコンインゴットをワイヤーソー等でスライスして得られるウェーハであり、その製造プロセスに酸素供給源がないことから、厚み方向全域にわたる酸素濃度が３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下という検出限界以下のウェーハとなる。そのため、本発明において支持基板用ウェーハ１０および活性層用ウェーハ２０として用いることができる。
【００４４】
（ＣＺシリコンウェーハ）
また、ＣＺシリコンウェーハは、チョクラルスキー（Czochralski：ＣＺ）法で育成された単結晶シリコンインゴットをワイヤーソー等でスライスして得られるウェーハであり、１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〜１８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３のシリコンウェーハとなる。本発明では、例えば、ＭＣＺ（Magnetic field applied Czochralski）法を用いるなどして製造した、厚み方向全域にわたる酸素濃度が３×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下のＣＺシリコンウェーハを、支持基板用ウェーハ１０および活性層用ウェーハ２０として用いることができる。
【００４５】
（エピタキシャルシリコンウェーハ）
エピタキシャルシリコンウェーハは、一般的に、その表層部であるエピタキシャル層が基板となるシリコンウェーハよりも２桁ほど低く、３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下という検出限界以下の酸素濃度を有するエピタキシャル層を形成することができる。そのため、本発明において支持基板用ウェーハ１０および活性層用ウェーハ２０として用いることができる。
【００４６】
ここで、エピタキシャルシリコンウェーハの基板となるシリコンウェーハの酸素濃度は、１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とすることが好ましい。１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の場合、エピタキシャル層を形成する過程でスリップが発生する可能性がなく、５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の場合、エピタキシャル層の形成プロセスにおいて、エピタキシャル層にシリコンウェーハからの酸素の拡散の影響が無視できるからである。
【００４７】
エピタキシャルシリコンウェーハを支持基板用ウェーハ１０として用いる場合、エピタキシャル層の厚さは、特に限定されないが５〜３０μｍとすることが好ましい。５μｍ以上の場合、デバイス形成プロセス時に活性層への酸素の拡散を抑制する効果を十分に得ることができ、３０μｍ以下の場合、エピタキシャル成長時にスリップが発生しにくく、また成膜時間が長くなって生産性を損なうこともないからである。
【００４８】
エピタキシャルシリコンウェーハを活性層用ウェーハ２０として用いる場合、エピタキシャル層の厚さは、活性層４６の目標厚みを考慮して適宜決定することができるが、活性層の目標厚みよりも厚くすることが好ましい。つまり、エピタキシャル層のシリコンウェーハ界面から所定厚み部分は、エピタキシャル層の形成プロセスにおいてシリコンウェーハからの酸素の拡散の影響が及んでいるが、当該部分を薄膜化工程で除去することで、活性層となるエピタキシャル層を低酸素濃度とすることができる。
【００４９】
エピタキシャル層は、一般的な条件により形成することができる。例えば、水素（Ｈ）をキャリアガスとして、ジクロロシラン（Ｈ２Ｃｌ２Ｓｉ）、トリクロロシラン（ＨＣｌ３Ｓｉ）等のソースガスをチャンバ内に導入し、使用するソースガスによっても成長温度は異なるが、概ね１０００〜１２００℃の温度範囲の温度でＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、シリコンエピタキシャル層をエピタキシャル成長させることができる。
【００５０】
（アニールウェーハ）
シリコンウェーハに対して非酸化性雰囲気または還元性雰囲気で熱処理を施して、該シリコンウェーハの表層部の酸素を外方拡散させて当該表層部の酸素濃度を低減させたアニールウェーハも、本発明において支持基板用ウェーハ１０および活性層用ウェーハ２０として用いることができる。図５に、アニールウェーハ４８の模式断面図を示す。本発明に用いる場合、表層部であるＤＺ層４８Ｂは、酸素濃度を３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。これにより、アニールウェーハ４８を支持基板用ウェーハ１０として用いる場合には、デバイス形成プロセス時に活性層への酸素の拡散を抑制する効果を十分に得ることができ、活性層用ウェーハ２０として用いる場合には、低酸素濃度の活性層を得ることができる。
【００５１】
一方で、アニール前のシリコンウェーハの酸素濃度、すなわち、アニールウェーハの表層部以外（中心部分４８Ａ）の酸素濃度は、１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１６×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とすることが好ましい。１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の場合、アニール時にスリップが発生する可能性がなく、１６×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３超えの場合、アニール時に形成された酸素析出物の影響が活性層領域にまで達し、フォトリソグラフィ工程でパターン加工異常を発生することがないからである。
【００５２】
アニールウェーハ４８を支持基板用ウェーハ１０として用いる場合、酸素濃度を３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下となるＤＺ層４８Ｂの厚さは、特に限定されないが５〜３０μｍとすることが好ましい。５μｍ以上の場合、デバイス形成プロセス時に活性層への酸素の拡散を抑制する効果を十分に得ることができ、３０μｍ超えの場合、アニール時にスリップが発生しにくく、またアニール時間が長くなって生産性を損なうこともないからである。
【００５３】
アニールウェーハ４８を活性層用ウェーハ２０として用いる場合、酸素濃度が３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下となるＤＺ層の厚さは、活性層４６の目標厚みを考慮して適宜決定すればよい。
【００５４】
上記のような厚みのＤＺ層を得るための熱処理条件は、アニール前のシリコンウェーハの酸素濃度にも依存するが、例えば、バッチ式熱処理炉を用いて、１２００℃〜１３５０℃の温度範囲で、２時間以上とすることができる。熱処理中のガス雰囲気としては、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気とすることができる。
【００５５】
（支持基板用ウェーハおよび活性層用ウェーハの好適な態様）
支持基板用ウェーハ１０および活性層用ウェーハ２０としては、上記した各種ウェーハの任意の組み合わせで用いることができる。
【００５６】
各ウェーハは、任意の不純物を添加して、ｎ型またはｐ型とすることができ、不純物の濃度を調整して、抵抗率を調整することができる。
【００５７】
また、活性層用ウェーハは、転位クラスターおよび空孔凝集欠陥（ＣＯＰ：Crystal Originated Particle）を含まないシリコンウェーハであることが好ましい。これにより、転位クラスターおよびＣＯＰを含まない活性層を得ることができ、フォトダイオード形成領域（空間電荷領域）内における暗電流の発生を抑制できる。
【００５８】
以下、図７を参照して、転位クラスターおよびＣＯＰを含まないシリコンウェーハの製造方法を説明する。
【００５９】
シリコンウェーハの素材である単結晶シリコンインゴットの製造方法として代表的なものの１つとして、ＣＺ法を挙げることができる。このＣＺ法による単結晶シリコンインゴットの製造では、石英ルツボ内に供給されたシリコン融液に種結晶を浸漬し、石英ルツボおよび種結晶を回転させながら種結晶を引き上げることにより、種結晶の下方に単結晶シリコンインゴットが育成される。
【００６０】
こうして育成された単結晶シリコンインゴットには、デバイス作製工程で問題となる様々の種類のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が生じることが知られている。その代表的なものは、低速な引き上げ条件での育成により格子間シリコンが優勢な領域（以下、「Ｉ領域」ともいう）に発生する転位クラスター、および高速な引き上げ条件での育成により空孔が優勢な領域（以下、「Ｖ領域」ともいう）に発生するＣＯＰである。また、Ｉ領域とＶ領域との境界付近には酸化誘起積層欠陥（ＯＳＦ：Oxidation induced Stacking Fault）と呼ばれるリング状に分布する欠陥が存在する。
【００６１】
育成された単結晶シリコンインゴットにおけるこれらの欠陥の分布は、２つの要因、すなわち、結晶の引き上げ速度Ｖと固液界面の温度勾配Ｇに依存することが知られている。図７は、固液界面における温度勾配Ｇに対する引き上げ速度Ｖの比Ｖ／Ｇと単結晶シリコンインゴットを構成する結晶領域との関係を示す図である。この図に示すように、単結晶シリコンインゴットは、Ｖ／Ｇが大きい場合には、ＣＯＰが検出される結晶領域であるＣＯＰ発生領域６１に支配され、Ｖ／Ｇが小さくなると、特定の酸化熱処理を施すとリング状のＯＳＦ領域として顕在化するＯＳＦ潜在核領域６２が形成され、このＯＳＦ領域６２ではＣＯＰは検出されない。また、高速引き上げ条件で育成した単結晶シリコンインゴットから採取されたシリコンウェーハは、ウェーハの多くをＣＯＰ発生領域６１が占めるため、結晶径方向のほぼ全域に亘ってＣＯＰが発生することになる。
【００６２】
また、ＯＳＦ潜在核領域６２の内側には、酸素の析出が起きやすくＣＯＰが検出されない結晶領域である酸素析出促進領域（以下、「Ｐｖ（１）領域」ともいう）６３が形成される。
【００６３】
Ｖ／Ｇを小さくしていくと、ＯＳＦ潜在核領域６２の外側には、酸素析出物が存在しＣＯＰが検出されない結晶領域である酸素析出促進領域（以下、「Ｐｖ（２）領域」ともいう）６４が形成される。
【００６４】
引き続き、Ｖ／Ｇを小さくしていくと、酸素の析出が起きにくくＣＯＰが検出されない結晶領域である酸素析出抑制領域（以下、「Ｐｉ領域」ともいう）６５が形成され、転位クラスターが検出される結晶領域である転位クラスター領域６６が形成される。
【００６５】
引き上げ速度に応じてこのような欠陥分布を示す単結晶シリコンインゴットから採取されるシリコンウェーハにおいて、ＣＯＰ発生領域６１および転位クラスター領域６６以外の結晶領域は、一般的には欠陥のない無欠陥領域と見なされる結晶領域であり、これらの結晶領域からなる単結晶シリコンインゴットから採取されるシリコンウェーハは、転位クラスターおよびＣＯＰを含まないシリコンウェーハとなる。そこで、本発明においては、ＣＯＰ発生領域６１および転位クラスター領域６６以外の結晶領域、すなわち、ＯＳＦ潜在核領域６２、Ｐｖ（１）領域６３、Ｐｖ（２）領域６４、および酸素析出抑制領域（Ｐｉ領域）６５の結晶領域のいずれか、あるいはそれらの組み合わせからなる単結晶シリコンインゴットから採取されるシリコンウェーハを、活性層用ウェーハ２０として用いることが好ましい。
【００６６】
ここで、本発明における「ＣＯＰを含まないシリコンウェーハ」とは、以下に説明する観察評価により、ＣＯＰが検出されないシリコンウェーハを意味するものとする。すなわち、まず、ＣＺ法により育成された単結晶シリコンインゴットから切り出し加工されたシリコンウェーハに対して、ＳＣ−１洗浄（すなわち、アンモニア水と過酸化水素水と超純水とを１：１：１５で混合した混合液による洗浄）を行い、洗浄後のシリコンウェーハ表面を、表面欠陥検査装置としてＫＬＡ−Ｔｅｎｃｈｏｒ社製：Ｓｕｒｆｓｃａｎ  ＳＰ−２を用いて観察評価し、表面ピットと推定される輝点欠陥（ＬＰＤ：Light Point Defect）を特定する。その際、観察モードはＯｂｌｉｑｕｅモード（斜め入射モード）とし、表面ピットの推定は、Ｗｉｄｅ  Ｎａｒｒｏｗチャンネルの検出サイズ比に基づいて行うものとする。こうして特定されたＬＰＤに対して、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscope）を用いて、ＣＯＰか否かを評価する。この観察評価により、ＣＯＰが観察されないシリコンウェーハを「ＣＯＰを含まないシリコンウェーハ」とする。
【００６７】
一方、転位クラスターは、過剰な格子間シリコンの凝集体として形成されるサイズの大きな（１０μｍ程度）の欠陥（転位ループ）であり、セコエッチングなどのエッチング処理を施したり、Ｃｕデコレーションして顕在化させることにより、目視レベルで転位クラスターの有無を簡単に確認することができる。
【００６８】
（真空常温接合法による貼り合わせ）
真空常温接合法による支持基板用ウェーハ１０と活性層用ウェーハ２０の貼り合わせは、両ウェーハを加熱することなく常温で貼り合わせる方法である。具体的には、真空下で支持基板用ウェーハ１０および活性層用ウェーハ２０の各表層部側の主表面にイオン化させた中性元素を照射して、両方の主表面を活性化する。これにより各主表面にはアモルファス層４０，４２が形成され、その表面にはシリコンが本来持っているダングリングボンド（結合の手）が現れる。このダングリングボンドはエネルギー的に不安定であるため、引き続き真空常温下で両方の活性化面を接触させると、両活性化面のダングリングボンドを消滅させるようにウェーハ間で瞬時に接合力が働き、熱処理等を施すことなく、非結合領域（ボイド）なしに２つのウェーハが強固に接合される。また、本発明者は、貼り合わせ後のアモルファス層４４が、重金属を捕獲するゲッタリングサイトとしても機能することを見出した。このアモルファス層４４は、活性層４６の直下にあることにより、高いゲッタリング能力を発揮し、活性層４６の重金属汚染を十分に抑制することができる。その結果、活性層４６に作製するデバイスの特性を劣化させることがない。
【００６９】
活性化処理の方法としては、イオンビーム装置により加速したイオン化した中性元素を両主表面に衝突させて両主表面をスパッタリングしたり、プラズマ雰囲気でイオン化した中性元素を両主表面へ加速させてエッチングするプラズマエッチング処理を施したりすることにより行うことができる。
【００７０】
図６は、プラズマエッチング法により両主表面を活性化した後、２枚のウェーハを貼り合わせる真空常温接合装置の一例を示している。この真空常温接合装置５０は、プラズマチャンバ５１と、ガス導入口５２と、真空ポンプ５３と、パルス電圧印加装置５４と、ウェーハ固定台５５Ａ，５５Ｂと、を有する。
【００７１】
まず、プラズマチャンバ５１内のウェーハ固定台５５Ａ，５５Ｂにそれぞれ支持基板用ウェーハ１０および活性層用ウェーハ２０を載置、固定する。次に、真空ポンプ５３によりプラズマチャンバ５１内を減圧し、ついで、ガス導入口５２からプラズマチャンバ５１内に原料ガスを導入する。続いて、パルス電圧印加装置５４によりウェーハ固定台５５Ａ，５５Ｂ（及びウェーハ１０，２０）に負電圧をパルス状に印加する。これにより、原料ガスのプラズマを生成するとともに、生成したプラズマに含まれる原料ガスのイオンをウェーハ１０，２０に向けて加速、照射することができる。
【００７２】
照射する中性元素は、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）、キセノン（Ｘｅ）、水素（Ｈ）、ヘリウム（Ｈｅ）およびシリコン（Ｓｉ）から選択される少なくとも一種とすることが好ましい。
【００７３】
プラズマチャンバ５１内のチャンバ圧力（真空度）は１×１０−５Ｐａ以下とすることが好ましい。これにより、ウェーハ表面へスパッタされた元素が再付着するのを抑制して、ダングリングボンドの形成率が低下させることなく、活性化処理を行うことができる。
【００７４】
支持基板用ウェーハ１０および活性層用ウェーハ２０に印加するパルス電圧は、ウェーハ表面に対する照射元素の加速エネルギーが１００ｅＶ以上１０ｋｅＶ以下となるように設定する。当該加速エネルギーが１００ｅＶ未満の場合には、照射した中性元素がウェーハ表面へ堆積し、ウェーハ表面にダングリングボンドを形成することができない。一方、当該加速エネルギーが１０ｋｅＶを超えると、照射した元素がウェーハ内部へ注入していき、この場合にもウェーハ表面にダングリングボンドを形成することができない。
【００７５】
パルス電圧の周波数は、ウェーハ１０，２０にイオンが照射される回数を決定する。パルス電圧の周波数は、１０Ｈｚ以上１０ｋＨｚ以下とすることが好ましい。ここで、１０Ｈｚ以上とすることにより、イオン照射のばらつきを吸収でき、イオン照射量が安定する。また、１０ｋＨｚ以下とすることにより、グロー放電によるプラズマ形成が安定する。
【００７６】
パルス電圧のパルス幅は、ウェーハ１０，２０にイオンが照射される時間を決定する。パルス幅は、１μ秒以上１０ｍ秒以下とすることが好ましい。１μ秒以上とすることにより、安定してイオンをウェーハ１０，２０に照射できる。また、１０ｍ秒以下とすることにより、グロー放電によるプラズマ形成が安定する。
【００７７】
上記処理において、ウェーハ１０，２０は加熱しないため、その温度は常温（通常、３０℃〜９０℃）となる。
【００７８】
また、活性化処理は、アモルファス層４０，４２の厚みがともに２ｎｍ以上となるように行うことが好ましい。これにより、貼り合わせ後のアモルファス層４４が、支持基板用ウェーハ１０中の不純物が活性層４６に熱拡散するのをブロックするブロック層としての機能とゲッタリング能力をより高めることができる。アモルファス層４０，４２の厚みの調整は、イオンの加速電圧を調整することにより行うことができる。
【００７９】
また、活性化処理は、アモルファス層４０，４２の厚みがともに１０ｎｍ以上となるように行うことが好ましい。これにより、貼り合わせ後のアモルファス層４４が、支持基板用ウェーハ１０中の格子間酸素が活性層４６に熱拡散するのを抑制するブロック層としての機能とゲッタリング能力をさらに高めることができる。
【００８０】
（貼り合わせ界面のミスフィット転位によるゲッタリングサイトの形成）
支持基板用ウェーハ１０および活性層用ウェーハ２０を真空常温接合法により貼り合せる場合、面方位が同一の同種のシリコンウェーハ同士を、結晶軸方向を示す切り欠き部が揃うように貼り合せてもよく、より望ましくは、支持基板用ウェーハ１０と活性層用ウェーハ２０との界面にミスフィット転位が形成されるように貼合せることが望ましい。
【００８１】
具体的には、支持基板用ウェーハ１０および活性層用ウェーハ２０が、結晶軸方向を示す切り欠き部をそれぞれ有し、貼合せ工程において、活性層用ウェーハ２０の切り欠き部が、支持基板用ウェーハ１０の切り欠き部から周方向に回転させた位置にある状態で貼合せを行うことが好ましい。回転角度については、特に制限されないが、２°以上回転していれば十分にミスフィット転位を形成することができ、５°以上回転させておくことが好ましい。回転角度の上限は特に制限されないが、３５８°とすることができる。このような回転角度のずれは、活性化処理前に調整しておいてもよいが、活性プロセスの安定性を考慮すると、活性化処理後の接合直前に回転角を調整する方が好ましい。
【００８２】
（ゲッタリング層の形成）
本発明では、図４に例示するように、貼り合わせ工程に先立ち、支持基板用ウェーハ１０の表層部内の厚み方向の少なくとも一部に、重金属のゲッタリングに寄与する元素が固溶してなるゲッタリング層３０を形成することが好ましい。ゲッタリング層は、活性層４６内の重金属を捕獲して、活性層４６の重金属汚染を抑制することができる。
【００８３】
このゲッタリング層形成工程は、重金属のゲッタリングに寄与する元素のイオン（モノマーイオン）をウェーハ表面に注入するか、あるいは図４（Ａ）に示すように、分子イオンを支持基板用ウェーハ１０の表面に照射することにより行うことができる。
【００８４】
ここで、「分子イオン」は、単一の分子に正電荷または負電荷を与えてイオン化したもののみならず、複数の分子が結合して塊となったもののイオン、および１つ以上の分子と１つ以上の原子とが結合して塊になったものをイオン化したものも含む。こうした分子および原子の個数は、例えば２〜２００とすることができる。
【００８５】
モノマーイオンあるいは分子イオンを構成する元素は、ゲッタリングに寄与する元素であれば特に限定されない。例えば、水素（Ｈ）、ヘリウム（Ｈｅ）、炭素（Ｃ）、アルゴン（Ａｒ）およびシリコン（Ｓｉ）からなる群から選択される少なくとも一種とすることが好ましい。これは、上記元素は、エピタキシャルウェーハの抵抗率に影響を与えないためである。こうした元素をイオン化して、支持基板用ウェーハ１０の表層部内に導入することにより、デバイス形成領域の直下にゲッタリング層３０を形成できる。
【００８６】
より高いゲッタリング能力を得る観点からは、ゲッタリング層３０の形成は、図４（Ａ）に示すように、支持基板用ウェーハ１０の表層部に分子イオンを照射することにより行うことが好ましい。すなわち、分子イオンを照射してゲッタリング層３０を形成すると、モノマーイオンを注入して形成する場合に比べて、１原子当たりの加速電圧を小さくした状態で、分子イオンの構成元素をウェーハ内に導入することができる。
【００８７】
そのため、分子イオンの構成元素をウェーハ厚み方向の狭い領域に閉じ込めることができ、構成元素のピーク濃度を高めてゲッタリング能力を高めることができる。しかも、上述のように、１原子当たりの加速エネルギーを小さくすることができるため、分子イオンの構成元素をウェーハに導入する際のダメージを小さくすることができる。
【００８８】
モノマーイオンや分子イオンをウェーハに注入（照射）する際の条件、例えば加速電圧、ドーズ量等は、ゲッタリング能力を考慮しつつ公知または一般的な条件を採用すればよい。また、モノマーイオンの発生装置または分子イオンの発生装置も、従来の装置を用いることができる。
【００８９】
（薄膜化工程）
活性層用ウェーハ２０の薄膜化は、周知の平面研削および鏡面研磨法を好適に用いることができる。また、この基板除去工程は、周知のスマートカット法等の他の技術を用いて行ってもよい。
【実施例】
【００９０】
（発明例１）
図３に示した手順に従って、発明例１に係る接合シリコンウェーハを製造した。まず、支持基板用ウェーハとして、直径：２００ｍｍ、厚み：７２５μｍのｎ型ＣＺシリコンウェーハ（酸素濃度：８．４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、ドーパント：リン、ドーパント濃度：１．４×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、目標抵抗率：３０Ω・ｃｍ）上に、厚み１１μｍのシリコンエピタキシャル層（ドーパント：リン、ドーパント濃度：１．４×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、目標抵抗率：３０Ω・ｃｍ）を形成したエピタキシャルシリコンウェーハを用意した。また、活性層用ウェーハとして、直径：２００ｍｍ、厚み：７２５μｍのｎ型ＣＺシリコンウェーハ（酸素濃度：７．３×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、ドーパント：リン、ドーパント濃度：４．４×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、目標抵抗率：１０Ω・ｃｍ）上に、厚み２５μｍのシリコンエピタキシャル層（ドーパント：リン、ドーパント濃度：４．４×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、目標抵抗率：１０Ω・ｃｍ）を形成したエピタキシャルシリコンウェーハを用意した。活性層用ウェーハとしては、図７中のＣＯＰ発生領域６１および転位クラスター領域６６を含まないようにＶ／Ｇの値を公知の方法で制御して、転位クラスターおよびＣＯＰを含まないシリコンウェーハを切りだした。
【００９１】
続いて、支持基板用ウェーハと活性層用ウェーハとを真空常温接合法で貼り合わせた。具体的には、支持基板用ウェーハおよび活性層用ウェーハを、図６に示した真空常温接合装置に導入し、チャンバ内の温度を２５℃、チャンバ内の圧力を１．０×１０−５Ｐａ未満とした後、Ａｒイオンを加速電圧：６００ｅＶ、周波数：１５０Ｈｚ、パルス幅：５０×１０−６秒の条件で、各ウェーハの表層部であるエピタキシャル層表面に照射する活性化処理を施して、両表面に各々厚み５ｎｍのアモルファス層を形成した。その後、支持基板用ウェーハと活性層用ウェーハとを、両表面のアモルファス層を介して貼り合わせた。
【００９２】
最後に、活性層用ウェーハの表面に対して研削処理および研磨処理を施して、活性層用ウェーハのうちシリコンウェーハとエピタキシャル層の厚み方向の一部を除去し、活性層としてエピタキシャル層を厚み２０μｍ残すように薄膜化し、本発明例１に係るシリコン接合ウェーハを得た。
【００９３】
（発明例２）
図１に示した手順に従って、発明例２に係る接合シリコンウェーハを製造した。まず、支持基板用ウェーハとして、直径：２００ｍｍ、厚み：７２５μｍのｎ型ＦＺシリコンウェーハ（酸素濃度：２．５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、ドーパント：リン、ドーパント濃度：１．４×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、目標抵抗率：３０Ω・ｃｍ）を用意した。また、活性層用ウェーハとして、直径：２００ｍｍ、厚み：７２５μｍのｎ型ＦＺシリコンウェーハ（酸素濃度：７．３×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、ドーパント：リン、ドーパント濃度：４．４×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、目標抵抗率：１０Ω・ｃｍ）を用意した。
【００９４】
続いて、発明例１と同じ条件で支持基板用ウェーハと活性層用ウェーハとを真空常温接合法で貼り合わせた。なお、各ウェーハの表面には、各々厚み５ｎｍのアモルファス層が形成された。
【００９５】
最後に、活性層用ウェーハの表面に対して研削処理および研磨処理を施して、厚み２０μｍの活性層を残すように薄膜化し、本発明例２に係るシリコン接合ウェーハを得た。
【００９６】
（比較例）
直径：２００ｍｍ、厚み：７２５μｍのｎ型ＣＺシリコンウェーハ（酸素濃度：８．４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、ドーパント：リン、ドーパント濃度：１．４×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、目標抵抗率：３０Ω・ｃｍ）上に、活性層として、厚み２０μｍのシリコンエピタキシャル層（ドーパント：リン、ドーパント濃度：４．４×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、目標抵抗率：１０Ω・ｃｍ）を形成したエピタキシャルシリコンウェーハを作製した。
【００９７】
発明例１，２および比較例で作製した各サンプルに対して、デバイス形成プロセス模擬熱処理、酸素濃度分析、およびゲッタリング能力評価の順番で評価を実施した。
【００９８】
＜デバイス形成プロセス模擬熱処理＞
各サンプルに対して、窒素雰囲気にて１１００℃で２時間の熱処理を施した。
【００９９】
＜酸素濃度分析＞
各サンプルに対して、活性層の深さ方向の酸素濃度分布を二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Secondary Ion Mass Spectrometry）により測定した。活性層の表面から深さ１μｍの位置と、深さ２０μｍの位置（貼り合わせ界面近傍）での酸素濃度を表１に示す。
【０１００】
【表１】
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【０１０１】
比較例では、活性層の表面から深さ１μｍの位置での酸素濃度が１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上存在し、支持基板であるシリコンウェーハからエピキシャル層領域へ酸素が拡散していることがわかる。一方、本発明例１，２では、活性層の表面から深さ１μｍの位置での酸素濃度がともに５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満であり、デバイス形成プロセス時に支持基板からの酸素の拡散を抑制して活性層を低酸素濃度に維持できることがわかる。さらに、発明例１，２では、活性層表面から深さ２０μｍの位置での酸素濃度が、深さ１μｍの位置での酸素濃度と同等であることから、活性層への酸素の拡散を完全に抑制できていることがわかる。
【０１０２】
＜ゲッタリング能力評価＞
各サンプルの活性層の表面を、Ｎｉ汚染液（１×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ２）を用いてスピンコート法により故意に汚染し、次いで、窒素雰囲気中において９００℃で３０分の熱処理を施した。次いで、ライト液へ３分間浸した後、活性層の表面を光学顕微鏡にて観察し、活性層表面で観察されるピット（ニッケルシリサイド起因の表面ピット：Ｎｉピット）の発生の有無を調査した。図８に発明例１，２および比較例の顕微鏡写真を示す。
【０１０３】
図８より、発明例１，２では、Ｎｉシリサイドが観察されなかった。よって、Ｎｉに対するゲッタリング能力を付与できたことが確認された。一方、比較例では、Ｎｉシリサイドが観察されたため、Ｎｉに対するゲッタリング能力がないことが確認された。これは、真空常温接合の結果発生したアモルファス層がゲッタリングシンクとして機能したことを示唆している。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明のシリコン接合ウェーハの製造方法によれば、スリップが発生せず、低酸素濃度の活性層を有し、しかも、デバイス形成プロセス時に支持基板からの酸素の拡散を抑制して活性層を低酸素濃度に維持できるシリコン接合ウェーハを効率的に製造することが可能である。そのため、製造されたシリコン接合ウェーハを、撮像デバイスや横型パワーデバイスなど、種々のデバイスを活性層に形成するための基板として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１０５】
１０  支持基板用ウェーハ
１２  ＦＺシリコンウェーハ
１４  エピタキシャルシリコンウェーハ
１４Ａ  シリコンウェーハ
１４Ｂ  シリコンエピタキシャル層（第１低酸素領域）
２０  活性層用ウェーハ
２２  ＦＺシリコンウェーハ
２４  エピタキシャルシリコンウェーハ
２４Ａ  シリコンウェーハ
２４Ｂ  シリコンエピタキシャル層（第２低酸素領域）
３０  ゲッタリング層
４０，４２，４４  アモルファス層
４６  活性層
４８  アニールウェーハ
４８Ａ  シリコンウェーハ
４８Ｂ  ＤＺ層（第１低酸素領域または第２低酸素領域）
１００，２００，３００，４００  シリコン接合ウェーハ
５０  真空常温接合装置
５１  プラズマチャンバ
５２  ガス導入口
５３  真空ポンプ
５４  パルス電圧印加装置
５５Ａ，５５Ｂ  ウェーハ固定台
６１  ＣＯＰ発生領域
６２  ＯＳＦ潜在核領域
６３  酸素析出促進領域（Ｐｖ（１）領域）
６４  酸素析出促進領域（Ｐｖ（２）領域）
６５  酸素析出抑制領域（Ｐｉ領域）
６６  転位クラスター領域
【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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【図７】
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【図８】
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