(57)【要約】【課題】ドーパントを高濃度に含有する高濃度層を有するシリコン単結晶ウェーハをベースウェーハとして使用する場合において、たとえ埋め込み酸化膜が薄くても、ＳＯＩ層のドーパント濃度を制御して所望の抵抗率に調整することができ、欠陥が抑制されたＳＯＩウェーハを製造できるＳＯＩウェーハの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】ボンドウェーハとベースウェーハとをシリコン酸化膜を介して貼り合わせを行う貼り合わせ工程と、前記ボンドウェーハを薄膜化して埋め込み酸化膜上にＳＯＩ層を形成する薄膜化工程と、前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う工程とを含むＳＯＩウェーハの製造方法において、前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う工程の後に、前記ＳＯＩ層中に含まれるドーパントを低減して前記ＳＯＩ層の抵抗率を調整する熱処理を行う工程を有することを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。【選択図】  図１
2011124280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともウェーハ表層部にドーパントを高濃度に含有する高濃度層を有するシリコン単結晶ウェーハからなるベースウェーハと、該ベースウェーハの高濃度層よりも低濃度のドーパントを含有するシリコン単結晶ウェーハからなるボンドウェーハとを準備する工程と、前記ボンドウェーハと前記ベースウェーハとをシリコン酸化膜を介して貼り合わせを行う貼り合わせ工程と、前記ボンドウェーハを薄膜化して埋め込み酸化膜上にＳＯＩ層を形成する薄膜化工程と、前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う工程と、を含むＳＯＩウェーハの製造方法において、
前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う工程の後に、前記ＳＯＩ層中に含まれるドーパントを低減して前記ＳＯＩ層の抵抗率を調整する熱処理を行う工程を有することを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記準備するボンドウェーハを、該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たものとし、前記薄膜化工程の前記ボンドウェーハの薄膜化を、前記イオン注入層において前記ボンドウェーハを剥離することにより行うことを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記準備するベースウェーハは、ウェーハ全体にボロンを高濃度に含有することで高濃度層を有するｐ＋シリコン単結晶ウェーハであり、該ベースウェーハのドーパント濃度を５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を、水素ガス、アルゴンガス、又はこれらの混合ガス雰囲気下で１０００℃以上の温度で行い、前記ＳＯＩ層の抵抗率を調整する熱処理を、水素ガス又は水素を含む還元性混合ガスの雰囲気下で、前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理の温度より低い温度で行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項５】
前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を、１２００℃以上１３５０℃以下の温度で行い、前記ＳＯＩ層の抵抗率を調整する熱処理を、１０００℃以上１２００℃以下の温度で行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のＳＯＩウェーハの製造方法によって製造されたＳＯＩウェーハであって、埋め込み酸化膜の厚さが５０ｎｍ以下であり、ベースウェーハのドーパント濃度が５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であり、且つ、ＳＯＩ層のドーパント濃度が５×１０１7ａｔｏｍｓ／ｃｍ３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、シリコン単結晶ウェーハを貼り合わせて製造するＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハに関し、特には、ドーパントを高濃度に含有する低抵抗率のシリコン単結晶ウェーハをベースウェーハとした、薄い埋め込み酸化膜を持つＳＯＩウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デバイス世代が進むにつれ、高性能化トレンド目標を満たす為には、従来のバルクシリコンウェーハを用いたスケーリング効果だけでは対応できず、新たなデバイス構造が必要とされ、その出発原料としてＳＯＩウェーハが着目されている。また、ＳＯＩウェーハを使用したデバイスの種類の広がりから、ＳＯＩ層の厚さと共に、埋め込み酸化膜の厚さについても、幅広い範囲での要求がある。
【０００３】
一般的に、ＳＯＩウェーハの製造方法には、貼り合わせ法、ＳＩＭＯＸ法などがあるが、薄いＳＯＩ層を有するＳＯＩウェーハの製造においては、幅広い膜厚範囲でのＳＯＩ層作製の柔軟性の観点から、貼り合わせ法の一つであるイオン注入剥離法（スマートカット（登録商標）法とも呼ばれる。）を用いた製造方法が主流となっている。
【０００４】
このイオン注入剥離法において、埋め込み酸化膜は貼り合わせを行う前の段階でウェーハ上に酸化膜を成長させることで形成され、この貼り合わせ前の酸化膜成長厚さを制御することにより、ＳＯＩウェーハの埋め込み酸化膜の厚さを制御する。
しかし、埋め込み酸化膜が薄い場合（特に１００ｎｍ程度以下）については、ＳＯＩウェーハにボイドやブリスターと呼ばれる欠陥が発生しやすくなり、良品が得られ難く、歩留りを悪化させるといった問題が生じ得る。
【０００５】
また、イオン注入層で剥離を行ってＳＯＩ層を形成した後でも、ＳＯＩ層の厚さや表面状態を調整することを目的として、各種の熱処理が施される場合があるが、この際に表面のＳＯＩ層の厚さのみならず、埋め込み酸化膜の厚さが変化することが知られており、埋め込み酸化膜の厚さの制御においてはＳＯＩウェーハ製造時の熱処理工程も制御することが必要となる。
【０００６】
そこで、ＳＯＩウェーハ製造時に熱処理工程を制御することで、埋め込み酸化膜の厚さを積極的に調整する方法が開発された。すなわち、酸化膜を埋め込み酸化膜の最終目標厚さよりも厚い状態にして貼り合わせを行い、後のＳＯＩウェーハ製造時の熱処理工程で埋め込み酸化膜の厚さを調整することにより、欠陥の少ないＳＯＩウェーハを製造する方法である（特許文献１、２参照）。
【０００７】
一方、デバイス工程での金属不純物の影響を抑制する十分な重金属ゲッタリング能力をもつＳＯＩウェーハを提案する為に、ウェーハ全体、或いは少なくともウェーハ表面層に、ボロン、リン、アンチモン、砒素などのドーパントを高濃度に含有するベースウェーハを使用してＳＯＩウェーハを製造する方法がある。
この場合、上記のようなＳＯＩウェーハ製造中の熱処理によって、ドーパントがベースウェーハからＳＯＩ層に拡散する。
【０００８】
特許文献３には、酸化膜の形成及び厚さを制御することで、このようなドーパントの拡散を抑制する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２２１１９８号公報
【特許文献２】特開２００６−１５６７７０号公報
【特許文献３】特開２００８−２４４０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ＳＯＩウェーハにおけるデバイス活性層となるＳＯＩ層は、デバイスの設計に応じた所望の抵抗値を維持している必要がある。しかし、上記したようなドーパントを高濃度に含有するベースウェーハを使用してＳＯＩウェーハを製造する方法では、埋め込み酸化膜の薄膜化を目的とする比較的高温（例えば１２００℃以上）の熱処理温度と熱処理時間に応じてベースウェーハ中のドーパントが埋め込み酸化膜を通してＳＯＩ層に拡散してしまい、ＳＯＩ層の抵抗率が低下してしまう。特に、埋め込み酸化膜が薄い場合には、ベースウェーハ中のドーパントが拡散してＳＯＩ層に到達し易いので、ＳＯＩ層の抵抗率が変化する影響度が高いという問題があった。
【００１１】
また、上記した特許文献３では、ドーパントの拡散を抑制するために十分な酸化膜の膜厚を選ぶ必要があるが、通常、ＳＯＩウェーハの埋め込み酸化膜の厚さはデバイス設計からの要求を元に決定されるため、必ずしもドーパントの拡散を抑制できる埋め込み酸化膜厚さを選ぶことはできない。
【００１２】
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、ドーパントを高濃度に含有する高濃度層を有するシリコン単結晶ウェーハをベースウェーハとして使用する場合において、たとえ埋め込み酸化膜が薄くても、ＳＯＩ層のドーパント濃度を制御して所望の抵抗率に調整することができ、欠陥が抑制されたＳＯＩウェーハを製造できるＳＯＩウェーハの製造方法及びそのようなＳＯＩ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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明によれば、少なくともウェーハ表層部にドーパントを高濃度に含有する高濃度層を有するシリコン単結晶ウェーハからなるベースウェーハと、該ベースウェーハの高濃度層よりも低濃度のドーパントを含有するシリコン単結晶ウェーハからなるボンドウェーハとを準備する工程と、前記ボンドウェーハと前記ベースウェーハとをシリコン酸化膜を介して貼り合わせを行う貼り合わせ工程と、前記ボンドウェーハを薄膜化して埋め込み酸化膜上にＳＯＩ層を形成する薄膜化工程と、前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う工程と、を含むＳＯＩウェーハの製造方法において、前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う工程の後に、前記ＳＯＩ層中に含まれるドーパントを低減して前記ＳＯＩ層の抵抗率を調整する熱処理を行う工程を有することを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法が提供される。
【００１４】
このように、前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う工程の後に、前記ＳＯＩ層中に含まれるドーパントを低減して前記ＳＯＩ層の抵抗率を調整する熱処理を行う工程を有するＳＯＩウェーハの製造方法であれば、ドーパントを高濃度に含有する高濃度層を有するシリコン単結晶ウェーハをベースウェーハとして使用する場合において、たとえ埋め込み酸化膜が薄くても、埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う工程で埋め込み酸化膜の膜厚を所望の厚さにする際にＳＯＩ層中に過剰に取り込まれたドーパントの濃度を熱処理によって制御して低下させることができ、ＳＯＩ層が所望の抵抗率に調整され、ボイドやブリスターなどの欠陥が抑制されたＳＯＩウェーハを製造することができる。
【００１５】
このとき、前記準備するボンドウェーハを、該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たものとし、前記薄膜化工程の前記ボンドウェーハの薄膜化を、前記イオン注入層において前記ボンドウェーハを剥離することにより行うことが好ましい。
【００１６】
イオン注入は打ち込み深さの制御精度が高く、ボンドウェーハ中の所定の深さにイオンを注入してイオン注入層を形成し、貼り合わせ後ボンドウェーハをそのイオン注入層において剥離することが可能である。このようにして、残存するボンドウェーハの厚さを高度に調整して薄膜化することができる。
【００１７】
またこのとき、前記準備するベースウェーハは、ウェーハ全体にボロンを高濃度に含有することで高濃度層を有するｐ＋シリコン単結晶ウェーハであり、該ベースウェーハのドーパント濃度を５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上とすることができる。
【００１８】
このように、前記準備するベースウェーハが、ウェーハ全体にボロンを高濃度に含有することで高濃度層を有するｐ＋シリコン単結晶ウェーハであり、該ベースウェーハのドーパント濃度を５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上とした場合であっても、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法によれば、ＳＯＩ層のドーパント濃度を制御してＳＯＩ層の抵抗率を調整することができる。また、このようなベースウェーハを用いれば、ゲッタリング能力が高く、より反りの小さいＳＯＩウェーハを製造することができる。
【００１９】
またこのとき、前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を、水素ガス、アルゴンガス、又はこれらの混合ガス雰囲気下で１０００℃以上の温度で行い、前記ＳＯＩ層の抵抗率を調整する熱処理を、水素ガス又は水素を含む還元性混合ガスの雰囲気下で、前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理の温度より低い温度で行うことが好ましい。
【００２０】
このように、前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を、水素ガス、アルゴンガス、又はこれらの混合ガス雰囲気下で１０００℃以上の温度で行えば、埋め込み酸化膜の厚さを減ずる効果を十分に発揮でき、所望の厚さを得るために長時間の熱処理が必要になることもない。
また、前記ＳＯＩ層の抵抗率を調整する熱処理を、水素ガス又は水素を含む還元性混合ガスの雰囲気下で行えば、ＳＯＩ層中に過剰に取り込まれたドーパントを効率よく外方拡散しＳＯＩ層中のドーパント濃度の調整を比較的短時間で実施することができる。また、前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理の温度より低い温度で行えば、ベースウェーハからＳＯＩ層中に新たにドーパントが取り込まれることを抑制できるので、ＳＯＩ層の抵抗率の調整をより確実に実施でき、また、埋め込み酸化膜が新たに減厚されることを抑制できる。
【００２１】
またこのとき、前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を、１２００℃以上１３５０℃以下の温度で行い、前記ＳＯＩ層の抵抗率を調整する熱処理を、１０００℃以上１２００℃以下の温度で行うことが好ましい。
このように、前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を、１２００℃以上１３５０℃以下の温度で行えば、熱処理炉からの重金属汚染やスリップ転位が発生するのを抑制しつつ、より短時間で埋め込み酸化膜の厚さを減ずることができる。
この場合、前記ＳＯＩ層の抵抗率を調整する熱処理を、１０００℃以上１２００℃以下の温度で行えば、ＳＯＩ層中に過剰に取り込まれたドーパントを極めて効率よく外方拡散できるので、ＳＯＩ層中のドーパント濃度の調整を短時間で実施することができる。
【００２２】
また、本発明によれば、上記本発明のＳＯＩウェーハの製造方法により製造された、埋め込み酸化膜の厚さが５０ｎｍ以下であり、ベースウェーハのドーパント濃度が５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であり、且つ、ＳＯＩ層のドーパント濃度が５×１０１7ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であるＳＯＩウェーハが提供される。
【００２３】
このように、上記本発明のＳＯＩウェーハの製造方法により製造された、埋め込み酸化膜の厚さが５０ｎｍ以下であり、ベースウェーハのドーパント濃度が５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であり、且つ、ＳＯＩ層のドーパント濃度が５×１０１7ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であるＳＯＩウェーハであれば、ベースウェーハのドーパント濃度が５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上と高濃度でゲッタリング能力が高く、埋め込み酸化膜の厚さが５０ｎｍ以下と薄いにも関わらず、ＳＯＩ層のドーパント濃度が５×１０１7ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下に制御され、且つ、ボイドやブリスターなどの欠陥が抑制されたＳＯＩ層の結晶性が極めて有効なＳＯＩウェーハである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、ボンドウェーハを薄膜化して埋め込み酸化膜上にＳＯＩ層を形成する薄膜化工程と、埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う工程とを含むＳＯＩウェーハの製造方法において、埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う工程の後に、ＳＯＩ層中に含まれるドーパントを低減してＳＯＩ層の抵抗率を調整する熱処理を行う工程を有するので、ドーパントを高濃度に含有する高濃度層を有するシリコン単結晶ウェーハをベースウェーハとして使用し、埋め込み酸化膜が薄い場合であっても、埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う工程で埋め込み酸化膜の膜厚を所望の厚さにする際にＳＯＩ層中に過剰に取り込まれたドーパントの濃度を熱処理によって制御して低下させることができ、ＳＯＩ層が所望の抵抗率に調整され、ボイドやブリスターなどの欠陥が抑制されたＳＯＩウェーハを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のＳＯＩウェーハの製造方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
一般に、貼り合わせ法を用いたＳＯＩウェーハの製造方法では、埋め込み酸化膜の厚さの制御は、主に貼り合わせ前の酸化膜厚さを制御することにより行われ、その制御範囲（酸化膜膜厚範囲）としては広く実施することが可能である。しかしながら、埋め込み酸化膜が薄い場合（特に１００ｎｍ程度以下）については、ＳＯＩウェーハにボイドやブリスターと呼ばれる欠陥が発生しやすくなり、良品が得られ難く、歩留りを悪化させるといった問題が生じ得る。
【００２７】
そこで、酸化膜を埋め込み酸化膜の最終目標厚さよりも厚い状態にして貼り合わせを行い、欠陥を発生させることなく貼り合わせを確実に実施し、後のＳＯＩウェーハ製造時の熱処理工程で埋め込み酸化膜の厚さを調整することにより、欠陥の少ないＳＯＩウェーハを製造する方法が開発された。
しかしながら、このような従来の製造方法では、埋め込み酸化膜の薄膜化を目的とする比較的高温（例えば１２００℃以上）の熱処理の温度と熱処理時間に応じてベースウェーハ中の、例えばボロンなどのドーパントが埋め込み酸化膜を通してＳＯＩ層に拡散してしまい、ＳＯＩ層の抵抗率が低下してしまう。特に、ベースウェーハが１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、さらには５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上のドーパントの高濃度層を有し、且つ埋め込み酸化膜が薄い場合には、ベースウェーハ中のドーパントが拡散してＳＯＩ層に到達し易いので、ＳＯＩ層の抵抗率が変化する影響度が高いという問題があった。
【００２８】
そこで、本発明者等はこのような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、埋め込み酸化膜の薄膜化を目的とする熱処理の後、ＳＯＩウェーハのＳＯＩ層中のドーパントを外方拡散させる熱処理を追加することによって、所望の厚さの埋め込み酸化膜が得られた後に、ＳＯＩ層中に含まれるドーパントを低減してＳＯＩ層の抵抗率を調整することができることに想到し、本発明を完成させた。
【００２９】
図１に、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法の一例を示す。ここでは、ボンドウェーハの薄膜化をイオン注入剥離法によって行う場合について説明するが、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法ではこれに限定されず、ボンドウェーハの薄膜化を研削、研磨、エッチング等により行うこともできる。
まず、ベースウェーハ１とボンドウェーハ２を準備する（工程ａ）。
このとき、ベースウェーハ１は、少なくともウェーハ表層部にドーパントを高濃度に含有する高濃度層を有するシリコン単結晶ウェーハとし、ボンドウェーハ２は、ベースウェーハ１の高濃度層よりも低濃度のドーパントを含有するシリコン単結晶ウェーハとする。
【００３０】
ここで、ベースウェーハ１のドーパントの「高濃度」とは、ボンドウェーハ２のドーパント濃度より高濃度であることを示し、具体的には、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である。このような濃度以上の高濃度で、熱処理におけるドーパントの拡散によるＳＯＩ層への抵抗率の影響が問題となるからである。また、ベースウェーハ１は、高濃度層をウェーハ表層部のみに有するものであっても、ウェーハ全体に有するものであっても良い。また、ベースウェーハ１の導電型はｎ型、ｐ型のいずれでも良く、ドーパント種も特に限定されない。例えば、ドーパントをボロンとして導電型をｐ型とすることもできるし、ドーパントを燐、アンチモン、或いはヒ素として、導電型をｎ型とすることもできる。
また、ボンドウェーハ２の導電型はｎ型、ｐ型のいずれでもよく、また、ドーパント種も特に限定されず、目的に合わせて適宜選択することができる。
【００３１】
ここでは、ベースウェーハ１として、ウェーハ全体にボロンを高濃度に含有することで高濃度層を有するｐ＋シリコン単結晶ウェーハであり、そのベースウェーハ１のドーパント濃度を５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上（０．０１４Ωｃｍ以下）としたものを例にとって説明する。
このような、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上とドーパントを高濃度に含有することで高濃度層を有する低抵抗率のｐ＋シリコン単結晶ウェーハであれば、ベースウェーハ１のゲッタリング能力を高めることができ、強度も高めて反りの少ないものとすることができる。
【００３２】
またこの場合、ボンドウェーハ２をｐ型の通常抵抗率（例えば１〜１０Ωｃｍ程度）のシリコン単結晶ウェーハとすることができる。
次に、ボンドウェーハ２の表面に、例えば２０〜１００ｎｍの酸化膜３を形成する（工程ｂ）。
この酸化膜３が埋め込み酸化膜となるが、酸化膜３の厚さをデバイス設計から要請される埋め込み酸化膜層の厚さより厚く形成し、後の埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う工程で所望の厚さにすることができる。
【００３３】
次に、表面に酸化膜３が形成されたボンドウェーハ２にその酸化膜３を通して水素をイオン注入することによってイオン注入層４を形成する（工程ｃ）。
この時のイオン注入層４の深さは、最終的に形成されるＳＯＩ層の厚さに反映される。従って、注入エネルギー等を制御してイオン注入することにより、ＳＯＩ層の厚さを制御できる。
【００３４】
次に、イオン注入したボンドウェーハ２を表面の酸化膜３を介してベースウェーハ１と貼り合わせる（工程ｄ）。このとき、ボンドウェーハ２の貼り合わせ面は、工程ｃにおいてイオン注入を行った面とする。
ここで、貼り合わせ面にプラズマ処理を行えば、室温での貼り合わせ強度が高まるため、酸化膜厚が例えば１００ｎｍ以下であってもボイドやブリスターフリーの貼り合わせが可能となるが、それでも２０〜３０ｎｍ程度が限度である。そのため、それ以下の埋め込み酸化膜厚を有するＳＯＩウェーハを高歩留で製造する場合には、酸化膜を埋め込み酸化膜の最終目標厚さよりも厚い状態で貼り合わせを行い、後工程で埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う本発明のＳＯＩウェーハの製造方法を好適に適用することができる。
【００３５】
次に、ボンドウェーハ２を薄膜化して埋め込み酸化膜上にＳＯＩ層を形成する。ここでは、図１に示すように、貼り合わせた２枚のウェーハに剥離用の熱処理を行って水素のイオン注入層４で分離し、埋め込み酸化膜６上にＳＯＩ層５を形成する（工程ｅ）。
例えば、貼り合わせたウェーハに対して、Ａｒ等の不活性ガス雰囲気下で約５００℃以上の温度、３０分以上の熱処理を加えれば、結晶の再配列と気泡の凝集とによって、ボンドウェーハ２をイオン注入層４で剥離することができる。
【００３６】
次に、得られた貼り合わせウェーハ７に埋め込み酸化膜６の厚さを減ずる熱処理を行う（工程ｆ）。この熱処理によって埋め込み酸化膜６の厚さを所望の厚さに減少させることができる。この埋め込み酸化膜６の厚さは、５〜５０ｎｍ程度までに減少させることができる。
このとき、埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を、水素ガス、アルゴンガス、又はこれらの混合ガス雰囲気下で１０００℃以上の温度で行うことが好ましい。このような熱処理条件とすることによって、埋め込み酸化膜６の厚さを効果的に減ずることができるので、所望の厚さを得るために熱処理を長時間行う必要もない。
【００３７】
またこのとき、埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を、１２００℃以上１３５０℃以下の温度で行うことがより好ましく、熱処理炉からの重金属汚染やスリップ転位が発生するのを抑制しつつ、より短時間で埋め込み酸化膜６の厚さを減ずることができる。
しかし、この埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理の際、ＳＯＩ層５にはベースウェーハより埋め込み酸化膜６を通してボロンが拡散し、ＳＯＩ層５のボロン濃度が上昇してしまう。
【００３８】
そこで、埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う工程の後に、ＳＯＩ層中に含まれるドーパントを低減してＳＯＩ層の抵抗率を調整する熱処理を行う（工程ｇ）。この熱処理を、例えば温度や時間などの条件を制御して行うことによって、所望の抵抗率に調整されたＳＯＩ層５’を有するＳＯＩウェーハを得ることができる。
この熱処理は、水素ガスまたは水素を含む還元性混合ガスの雰囲気下で、埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理の温度より低い温度で行うことが好ましい。
【００３９】
このように水素ガス含有雰囲気であれば、ＳＯＩ層中に過剰に取り込まれたドーパントを効率よく外方拡散しＳＯＩ層中のドーパント濃度の調整を比較的短時間で実施することができる。この際の熱処理温度を埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理の熱処理温度より低い温度で行えば、ベースウェーハからＳＯＩ層中に新たにドーパントが取り込まれることを抑制できるので、ＳＯＩ層の抵抗率の調整をより確実に実施でき、また、埋め込み酸化膜が新たに減厚されることを抑制できる。
【００４０】
このとき、ＳＯＩ層の抵抗率を調整するための熱処理を、１０００℃以上１２００℃以下の温度で行うことが好ましい。このような温度範囲で熱処理することにより、ＳＯＩ層中に過剰に取り込まれたドーパントを極めて効率よく外方拡散できるので、ＳＯＩ層中のドーパント濃度の調整を、例えば１時間以下といった短時間で実施することが可能である。これによって、ＳＯＩ層の抵抗率を調整するための熱処理中の埋め込み酸化膜の減厚を最小限に抑制することができる。
【００４１】
以上のような本発明のＳＯＩウェーハの製造方法によって、ベースウェーハのドーパント濃度が、特には５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上と高濃度でゲッタリング能力が高く、埋め込み酸化膜の厚さが５０ｎｍ以下と薄いにも関わらず、ＳＯＩ層のドーパント濃度が５×１０１7ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下に制御され、且つ、ボイドやブリスターなどの欠陥が抑制されたＳＯＩ層の結晶性が極めて有効なＳＯＩウェーハを得ることができる。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより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。
【００４３】
（実施例１）
以下のように、図１に示すような本発明のＳＯＩウェーハの製造方法に従ってＳＯＩウェーハを製造した。
直径３００ｍｍ、ｐ型、結晶方位＜１００＞、抵抗率１０Ωｃｍ（ボロン濃度＝１．３×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）の通常抵抗率のシリコン単結晶ウェーハに、３０ｎｍの酸化膜を形成した。そこに、５．５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２のドーズ量で水素イオンを注入した。
【００４４】
この注入済みウェーハを、抵抗率が０．００７Ωｃｍ（ボロン濃度＝１．３×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）のｐ＋シリコン単結晶ウェーハからなるベースウェーハに対し、貼り合わせを行った。貼り合わせたウェーハに剥離熱処理を施してＳＯＩウェーハを作製した。
尚、貼り合わせ前のベースウェーハの貼り合わせ面に対して窒素プラズマ処理（処理条件：室温、ガス流量１１５ｓｃｃｍ、圧力０．４Ｔｏｒｒ（５３．３Ｐａ）、出力１００Ｗ、１５秒）を行った。
【００４５】
このＳＯＩウェーハに対して、Ａｒ１００％の雰囲気、１２００℃、約３時間の熱処理を、埋め込み酸化膜を１０ｎｍとなるように時間を微調整して実施し、実際に１０ｎｍの埋め込み酸化膜が得られていることを分光エリプソメータにより確認した。その後、ＳＯＩ層の厚さが目標の７０ｎｍになるように酸化及び洗浄にて調整を行った。
その後、このＳＯＩウェーハのＳＯＩ層に含まれているドーパントを低減して抵抗率を調整する熱処理を行った。熱処理は、アプライドマテリアルズ社製のエピタキシャル成長用炉にて、水素１００％の雰囲気下、１０５０℃にて、５分間及び、１０分間の条件で行った。
【００４６】
このようにして得られたＳＯＩウェーハのＳＯＩ層のボロン濃度をＳＩＭＳにより測定すると、５分間の水素熱処理を施したＳＯＩウェーハでは２．２１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（約０．１１Ωｃｍ）、１０分間では１．５７×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（約０．１５Ωｃｍ）と後述する比較例の７．４９×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（約０．０５２Ωｃｍ）と比べ、ボロン濃度が低減されていた。
このＳＯＩ層のボロン濃度は、ベースウェーハからの拡散による上昇分と、ＳＯＩ層表面での酸化膜成長によりボロンが酸化膜に取り込まれることでの減少分、及び、水素１００％の雰囲気下での１０５０℃熱処理による、ボンドウェーハ表面からのボロン濃度の外方拡散による減少分、とのバランスにより決定されており、水素１００％の雰囲気下での１０５０℃の熱処理の時間を変更することで、ボロン濃度を任意の濃度に調整することが可能であることが示されている。
【００４７】
（実施例２）
抵抗率を調整する熱処理の条件を、水素１００％の雰囲気下、１１００℃にて、５分間及び、１０分間、１５分間の条件とした以外、実施例１と同様にしてＳＯＩウェーハを製造し、ＳＯＩウェーハを実施例１と同様に評価した。
得られたＳＯＩウェーハのＳＯＩ層のボロン濃度をＳＩＭＳにより測定すると、５分間の水素熱処理を施したＳＯＩウェーハは１．５６×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（約０．１５Ωｃｍ）、１０分間では８．９３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（約０．２２Ωｃｍ）、１５分間では６．２６×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（約０．２９Ωｃｍ）、２０分間では３．３２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（約０．４９Ωｃｍ）となっていた。
【００４８】
このように、熱処理の時間を変更することで、ボロン濃度を任意の濃度に調整することが可能であり、実施例１と比較して、水素１００％の雰囲気下での１１００℃と温度を高くすることにより、より短時間の熱処理でＳＯＩ層のボロン濃度を低く変化させることができることが示されている。
【００４９】
（比較例）
抵抗率を調整する熱処理を行う工程を有さない従来のＳＯＩウェーハの製造方法によりＳＯＩウェーハを製造し、ＳＯＩウェーハを実施例１と同様に評価した。
得られたＳＯＩウェーハのＳＯＩ層の厚さ調整後のボロン濃度をＳＩＭＳにより測定すると、ＳＯＩ層では、７．４９×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（約０．０５２Ωｃｍ）となっていた。
このＳＯＩ層のボロン濃度は、ベースウェーハからの拡散による上昇分と、ＳＯＩ層の厚さ調整時のＳＯＩ層表面での酸化膜成長によりボロンが酸化膜に取り込まれることでの減少分とのバランスにより決定されていることを示している。
【００５０】
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】
【００５１】
１…ベースウェーハ、  ２…ボンドウェーハ、  ３…酸化膜、  ４…イオン注入層、
５…抵抗率調整前のＳＯＩ層、  ５’…抵抗率調整後のＳＯＩ層、
６…埋め込み酸化膜、  ７…ＳＯＩウェーハ。
【図１】
2011124280.tif 000003