(57)【要約】【課題】活性層が極めて薄い場合にも、平坦性の高い活性層を有する貼り合わせウェーハを製造できる方法を提案する。【解決手段】活性層用ウェーハ１１の表面１１Ａにクラスターイオン１５を照射し、活性層用ウェーハ１１内の所定の深さ位置にストップ層１６を形成するストップ層形成工程と、支持基板用ウェーハ１２の少なくとも一方の表面１２Ａに絶縁膜１８を形成する絶縁膜形成工程と、活性層用ウェーハ１１のストップ層１６側表面を、絶縁膜１８を介して支持基板用ウェーハ１２と貼り合わせる貼り合わせ工程と、貼り合わせたウェーハにおける、活性層用ウェーハ１１に対応する部分を薄厚化してストップ層１６までを除去する薄厚化工程とを有することを特徴とする。【選択図】図１
2015216313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層用ウェーハの表面にクラスターイオンを照射し、前記活性層用ウェーハ内の所定の深さ位置にストップ層を形成するストップ層形成工程と、
支持基板用ウェーハの少なくとも一方の表面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記活性層用ウェーハの前記ストップ層側表面を、前記絶縁膜を介して前記支持基板用ウェーハと貼り合わせる貼り合わせ工程と、
貼り合わせたウェーハにおける、前記活性層用ウェーハに対応する部分を薄厚化して前記ストップ層までを除去する薄厚化工程と、
を有することを特徴とする貼り合わせウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記クラスターイオンが構成元素として炭素、ホウ素、またはリンを含む、請求項１に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記クラスターイオンの照射は、１原子あたりの加速電圧が１ｋｅＶ／ａｔｏｍ以上５０ｋｅＶ／ａｔｏｍ以下、クラスターサイズが２個以上の条件の下で行う、請求項１または２に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記薄厚化工程は、前記活性層用ウェーハの表面にモノマーイオンを注入し、前記活性層用ウェーハ内の、前記所定の深さ位置よりも深い深さ位置にイオン注入層を形成する工程と、前記貼り合わせたウェーハに対して熱処理を施し、該貼り合わせたウェーハから前記剥離用イオン注入層を境にして前記ストップ層を含まない部分を剥離する工程と、を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
【請求項５】
前記モノマーイオンは水素イオンまたはヘリウムイオンである、請求項４に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
【請求項６】
前記薄厚化工程は、前記貼り合わせたウェーハをエッチングまたは／および研磨する工程を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
【請求項７】
前記貼り合わせたウェーハに対して、貼り合わせ界面の結合を強化するための熱処理を行う工程をさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の貼り合わせ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、貼り合わせウェーハの製造方法に関し、特に、活性層が極めて薄い場合にも、平坦性の高い活性層を有する貼り合わせウェーハを製造できる方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高集積ＣＭＯＳ素子や高耐圧素子、さらにはイメージセンサ分野において、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造を有するＳＯＩウェーハが注目されている。このＳＯＩウェーハは、支持基板上に、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）等の絶縁膜、およびデバイスを作製する活性層として使用される単結晶シリコン層が順次形成された構造を有しており、通常のシリコン基板を用いた場合に、素子と基板との間に発生していた寄生容量が低減されるため、デバイスの高速化、高耐圧化、低消費電力化等を実現することができる。
【０００３】
こうしたＳＯＩウェーハを製造する方法の１つに貼り合わせ法がある。この貼り合わせ法は、活性層用ウェーハおよび支持基板用ウェーハの少なくとも一方に絶縁膜を形成し、次いで、これらのウェーハを絶縁膜を介して貼り合わせた後、１２００℃程度の高温にて熱処理を施すことによりＳＯＩウェーハを製造する方法である（以下、貼り合わせ法により製造されたＳＯＩウェーハを「貼り合わせウェーハ」と称する）。
【０００４】
さて、デバイスの微細化および高集積化が益々進行し、活性層の厚さおよび平坦性に対する要求も厳しさを増している。こうした要求に応えるために、活性層が１００ｎｍ以下と薄い場合であっても、平坦性の高い活性層を有するＳＯＩウェーハを製造できる技術が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、ウェーハを薄厚化するために、酸化膜を形成した活性層用ウェーハに対してイオン注入を２回行い、ウェーハの一部を剥離するための剥離用のイオン注入層と、エッチング処理におけるストップ層としてのイオン注入層を形成し、ストップ層を形成するためのイオン注入を、剥離用のイオン注入層を形成する場合よりも低いエネルギーで行うことにより、イオン注入深さのばらつきを低減して、活性層が薄い場合であっても、ウェーハ内の膜厚を均一にできる技術ついて記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−５５７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
次世代のＳＯＩデバイスに対応するために活性層の薄厚化が求められ、最近では、厚さ２０ｎｍ以下の活性層が要求されている。しかし、イオン注入深さを制御して極浅い深さ位置に局所的にイオン注入層を形成することは困難であり、特許文献１に記載された技術では、こうした極めて薄い活性層に対して高い平坦性を実現することは困難である。
そこで本発明の目的は、活性層が極めて薄い場合にも、平坦性の高い活性層を有する貼り合わせウェーハを製造できる方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記課題を解決するための方途について鋭意検討した。上述のように、特許文献１に記載された技術においては、２回のイオン注入を行うことにより、剥離用のイオン注入層と、エッチストップ層としてのイオン注入層を形成し、後者のイオン注入を前者よりも低いエネルギーで行うことにより、イオン注入深さのばらつきを低減して、活性層の膜厚の均一性を図っている。
【０００９】
しかし、活性層の厚さが２０ｎｍ以下と極めて薄い場合には、より高い平坦性が求められ、本発明者らが詳細に調査した結果、特許文献１に記載された方法では、イオン注入深さのばらつきを十分に低減できないことが判明した。そこで、本発明者は、活性層が極めて薄い場合においてもイオン注入深さのばらつきを十分に低減できる方途について鋭意検討した結果、特許文献１に記載された方法において、ストップ層を形成する際に使用されたイオン注入法に代えて、クラスターイオン照射法を採用することを想到した。
【００１０】
すなわち、構成元素として、例えば炭素を含むクラスターイオンをウェーハの表面に照射すると、表面から極めて浅い位置にクラスターイオンの構成元素が固溶した高濃度層が形成される。この高濃度層の深さ方向の濃度プロファイルは、特許文献１において使用された、イオン（モノマーイオン）を注入して形成されるイオン注入層に比べて、ピーク濃度が高く、かつ急峻で幅が狭いものとなり、クラスターイオンを構成する元素のウェーハ深さ方向のばらつきをより低減することができる。
【００１１】
本発明者はさらに、上記高濃度層の研磨およびエッチング特性について詳細に調査した結果、ストップ層において研磨あるいはエッチングレートが低下して、ウェーハを薄厚化する際のストップ層として極めて有効に機能することを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）活性層用ウェーハの表面にクラスターイオンを照射し、前記活性層用ウェーハ内の所定の深さ位置にストップ層を形成するストップ層形成工程と、支持基板用ウェーハの少なくとも一方の表面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記活性層用ウェーハの前記ストップ層側表面を、前記絶縁膜を介して前記支持基板用ウェーハと貼り合わせる貼り合わせ工程と、貼り合わせたウェーハにおける、前記活性層用ウェーハに対応する部分を薄厚化して前記ストップ層までを除去する薄厚化工程とを有することを特徴とする貼り合わせウェーハの製造方法。
【００１３】
（２）前記クラスターイオンが構成元素として炭素、ホウ素、またはリンを含む、前記（１）に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
【００１４】
（３）前記クラスターイオンの照射は、１原子あたりの加速電圧が１ｋｅＶ／ａｔｏｍ以上５０ｋｅＶ／ａｔｏｍ以下、クラスターサイズが２個以上の条件の下で行う、前記（１）または（２）に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
【００１５】
（４）前記薄厚化工程は、前記活性層用ウェーハの表面にモノマーイオンを注入し、前記活性層用ウェーハ内の、前記所定の深さ位置よりも深い深さ位置にイオン注入層を形成する工程と、前記貼り合わせたウェーハに対して熱処理を施し、該貼り合わせたウェーハから前記剥離用イオン注入層を境にして前記ストップ層を含まない部分を剥離する工程と、を含む、前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
【００１６】
（５）前記モノマーイオンは水素イオンまたはヘリウムイオンである、前記（４）に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
【００１７】
（６）前記薄厚化工程は、前記貼り合わせたウェーハをエッチングまたは／および研磨する工程を含む、前記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
【００１８】
（７）前記貼り合わせたウェーハに対して、貼り合わせ界面の結合を強化するための熱処理を行う工程をさらに含む、前記（１）〜（６）のいずれか一項に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、クラスターイオンの照射によりウェーハを薄厚化する際のストップ層を形成するため、ストップ層におけるクラスターイオンの構成元素の濃度プロファイルが急峻になり、活性層が極めて薄い場合においても、平坦性の高い活性層を有する貼り合わせウェーハを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の好適な実施形態に係る貼り合わせウェーハの製造方法のフローチャートを示す図である。
【図２】本発明例に対する、ウェーハ表面からの深さと炭素濃度との関係を示す図である。
【図３】比較例に対する、ウェーハ表面からの深さと炭素濃度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。本発明に係る貼り合わせウェーハの製造方法は、活性層用ウェーハの表面にクラスターイオンを照射し、活性層用ウェーハ内の所定の深さ位置にストップ層を形成するストップ層形成工程と、支持基板用ウェーハの少なくとも一方の表面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、活性層用ウェーハのストップ層側表面を、絶縁膜を介して支持基板用ウェーハと貼り合わせる貼り合わせ工程と、貼り合わせたウェーハにおける、活性層用ウェーハに対応する部分を薄厚化してストップ層までを除去する薄厚化工程とを有する。以下、好適な実施形態として、特許文献１に記載された方法と同様に、ウェーハを薄厚化するために、活性層用ウェーハにイオン注入を行って剥離用のイオン注入層を形成する場合について説明するが、この実施形態に限定されない。
【００２２】
図１は、本発明の好適な実施形態に係る貼り合わせウェーハの製造方法のフローチャートを示す図である。まず、活性層用ウェーハ１１および支持基板用ウェーハ１２を用意する（図１（Ａ））。活性層用ウェーハ１１は、デバイスを作製する活性層として利用されるウェーハである。この活性層用ウェーハ１１として、シリコン単結晶からなる単結晶シリコンウェーハを用いる。単結晶シリコンウェーハは、チョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ、ＣＺ）法や浮遊帯域溶融（Ｆｌｏａｔｉｎｇ  ｚｏｎｅ、ＦＺ）法により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たものを使用することができる。また、ウェーハに混入する重金属に対して高いゲッタリング能力を得るために、炭素および／または窒素を添加してもよい。さらに、任意の不純物を添加して、ｎ型またはｐ型としてもよい。
【００２３】
支持基板用ウェーハ１２としては、活性層用ウェーハ１１と同様に、シリコン単結晶からなる単結晶シリコンウェーハを用いることが望ましい。
【００２４】
また、活性層用ウェーハ１１としては、バルクシリコンウェーハの表面に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を用いることができる。シリコンエピタキシャル層は、化学気相成長（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ）法により一般的な条件で形成することができる。このシリコンエピタキシャル層の厚さは、０．１〜１０μｍの範囲内とすることが好ましく、０．２〜５μｍの範囲内とすることがより好ましい。
【００２５】
次に、活性層用ウェーハ１１の表面１１Ａにモノマーイオン１３を照射し、活性層用ウェーハ１１内の第１の深さ位置にイオン注入層１４を形成する（図１（Ｂ）および（Ｃ））。このイオン注入層１４は、後の薄厚化工程において、活性層用ウェーハ１１に対応する部分の一部を剥離させるための境界として用いる。
【００２６】
本発明において、「モノマーイオン」とは、後述する「クラスターイオン」との対比のために使用される用語であって、単一の構成元素のイオンを意味している。つまり、一般的なイオン注入法においてウェーハに注入されるイオンは、本発明におけるモノマーイオンに相当する。
【００２７】
また、「第１の深さ位置にイオン注入層が形成される」とは、ウェーハ深さ方向の濃度プロファイルにおける濃度ピークが、第１の深さ位置に位置するイオン注入層が形成されることを意味している。
【００２８】
本発明では、上記第１の深さ位置は０．１μｍ以上１．０μｍ以下とする。これは、０．１μｍ未満の場合には、後述するクラスターイオンの照射により形成されるストップ層との境界が不明確になるおそれがあるためである。また、１．０μｍを超えると、大きな加速電圧でイオンを注入必要があり、コストがかかるとともに、イオン注入の際のダメージが大きく、結晶性が悪化するためである。
【００２９】
このようなイオン注入層１４が形成される第１の深さ位置は、イオン注入の際のモノマーイオン１３の加速電圧により調整できる。上で規定した範囲の第１の深さ位置にイオン注入層１４を形成するためには、モノマーイオン１３の加速電圧を１０ｋｅＶ以上２００ｋｅＶ以下とすればよい。好ましくは、４０ｋｅＶ以上１５０ｋｅＶ以下である。
【００３０】
また、モノマーイオン１３のドーズ量は、３．０×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以上１．０×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下とする。これは、３．０×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２未満にすると、部分的な剥離現象となってしまい、完全な剥離が行えない可能性があるためである。また、１．０×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ２を超えると、注入時間が長くなり生産性が低下するためである。好ましくは、４．０×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以上８．０×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下である。
【００３１】
注入するモノマーイオン１３としては、水素イオンや、ヘリウムイオン、ネオンイオン、アルゴンイオン、クリプトンイオン、キセノンイオン等の希ガスイオンを用いることができ、これらの１種あるいは複数種を組み合わせて用いることができる。中でも、剥離性および剥離後のウェーハの平坦性の点から、水素イオンまたはヘリウムイオンを用いることが好ましい。
【００３２】
続いて、活性層用ウェーハ１１のモノマーイオン１３が注入された表面１１Ａに、クラスターイオン１５を照射して、活性層用ウェーハ１１内の、第１の深さ位置よりも浅い第２の深さ位置にストップ層１６を形成する（図１（Ｄ）および（Ｅ））。
【００３３】
本発明においては、後述するウェーハの薄膜化工程において使用するストップ層１６として、クラスターイオン１５を活性層用ウェーハ１１の表面１１Ａに照射して形成される、クラスターイオン１５の構成元素が固溶した高濃度層を用いる。クラスターイオン１５は、モノマーイオン１３よりも低いエネルギーで活性層用ウェーハ１１の表層部に導入できるため、モノマーイオン１３を注入する場合に比べて、クラスターイオン１５の構成元素の最大濃度の位置を、より表面１１Ａ近くに位置させることができる。また、クラスターイオン１５の構成元素が分布するウェーハ深さ方向の範囲を狭めることができるため、クラスターイオン１４の構成元素のピーク濃度が高くなる。つまり、クラスターイオン１５の照射により形成される高濃度層の深さ方向の濃度プロファイルは、モノマーイオンを注入して形成されるイオン注入層に比べて、ピーク濃度が高く、かつ急峻で幅が狭いものとなり、クラスターイオン１５を構成する元素のウェーハ深さ方向のばらつきを低減することができるのである
【００３４】
なお、本発明において、「クラスターイオン」とは、原子または分子が複数集合して塊となったクラスターに正電荷または負電荷を与え、イオン化したものを意味する。クラスターは、複数（通常２〜２０００個程度）の原子または分子が互いに結合した塊状の集団である。
【００３５】
クラスターイオン１５のドーズ量は、１．０×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以上１．０×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下とする。これは、１．０×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ２未満の場合には、ストップ層１６におけるクラスターイオン１５の構成元素の濃度が低く、後述する薄厚化工程におけるストップ層としての機能を十分に発揮させることができないためである。また、１．０×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ２を超えると、照射時間が長くなり生産性が低下するためである。好ましくは、１．０×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以上１．０×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下である。
【００３６】
また、クラスターイオン１５を構成する元素は特に限定されず、炭素やホウ素、リン等を挙げることができる。中でも、薄厚化工程における研磨レートあるいはエッチングレートが大きく低下することから、クラスターイオン１５が、構成元素として炭素を含むことが好ましい。ここで、クラスターイオン１５は、複数の元素で構成することもできるが、クラスターイオン１５の照射後に得られる構成元素の濃度プロファイルの急峻性の点では、クラスターイオン１５を単一の元素で構成することが好ましい。
【００３７】
ここで、クラスターイオン１５が炭素を含む場合、炭素源としては、エタン、メタン、プロパン、ジベンジル（Ｃ１４Ｈ１４）、二酸化炭素（ＣＯ２）等を使用することができる。また、小サイズのクラスターイオンビームの形成し易さの点から、ピレン（Ｃ１６Ｈ１０）、ジベンジル（Ｃ１４Ｈ１４）等より生成したクラスターＣｎＨｍ（２≦ｎ≦１６，３≦ｍ≦１０）を用いることが好ましい。
【００３８】
また、イオン化させる化合物も特に限定されないが、イオン化に適した化合物を列挙すると、炭素源としては、エタン、メタン、プロパン、ジベンジル（Ｃ１４Ｈ１４）、二酸化炭素（ＣＯ２）等が挙げられ、ホウ素源としては、ジボラン、デカボラン（Ｂ１０Ｈ１４）等を挙げることができる。例えば、ジベンジルとデカボランを混合したガスを材料ガスとした場合、炭素、ホウ素および水素が集合した水素化合物クラスターを生成することができる。また、シクロヘキサン（Ｃ６Ｈ１２）を材料ガスとすれば、炭素および水素からなるクラスターイオンを生成することができる。また、炭素源化合物としては、特に、ピレン（Ｃ１６Ｈ１０）、ジベンジル（Ｃ１４Ｈ１４）等より生成したクラスターＣｎＨｍ（２≦ｎ≦１６，３≦ｍ≦１０）を用いることが好ましい。これは、小サイズのクラスターイオンビームを形成しやすいためである。
【００３９】
クラスターイオン１５は、結合様式によって多種のクラスターが存在し、例えば以下の文献に記載されるような公知の方法で生成することができる。ガスクラスタービームの生成法として、（１）特開平９−４１１３８号公報、（２）特開平４−３５４８６５号公報、イオンビームの生成法として、（１）荷電粒子ビーム工学：石川  順三：ISBN978-4-339-00734-3 :コロナ社、（２）電子・イオンビーム工学：電気学会：ISBN4-88686-217-9 :オーム社、（３）クラスターイオンビーム基礎と応用：ISBN4-526-05765-7:日刊工業新聞社。また、一般的に、正電荷のクラスターイオンの発生にはニールセン型イオン源あるいはカウフマン型イオン源が用いられ、負電荷のクラスターイオンの発生には体積生成法を用いた大電流負イオン源が用いられる。
【００４０】
このようなストップ層１６が形成される第２の深さ位置は、イオン注入層１４が形成される第１の深さ位置よりも浅い、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とする。クラスターイオン１５の照射により形成されるストップ層１５の第２の深さ位置は、クラスターイオン１５の加速電圧とクラスターサイズに依存する。上記した第２の範囲にストップ層１６を形成するためには、クラスターイオン１５の加速電圧を、１．０ｋｅＶ／ａｔｏｍ以上１００ｋｅＶ／ａｔｏｍ以下とすればよい。好ましくは、１０ｋｅＶ／ａｔｏｍ以上５０ｋｅＶ／ａｔｏｍ以下である。
【００４１】
また、クラスターサイズは２個以上１００個以下とすればよい。好ましくは、５個以上３０個以下である。ここで、「クラスターサイズ」とは、１つのクラスターを構成する原子または分子の個数を意味している。
【００４２】
続いて、支持基板用ウェーハ１２の少なくとも一方の表面に絶縁膜１８を形成する（図１（Ｆ））。この絶縁膜１８としては、酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜や窒化膜等を用いることができ、例えばＳｉＯ２膜を用いる場合には、周知の熱酸化により形成することができる。
【００４３】
また、絶縁膜１８の厚さは、０．０１μｍ以上３０μｍ以下の範囲内で適切に設定すればよい。この絶縁膜１８の厚さは、熱処理の温度および処理時間、雰囲気ガス流量等により調整することができる。
【００４４】
その後、活性層用ウェーハ１１のストップ層１６側表面を、絶縁膜１８を介して支持基板用ウェーハ１２と貼り合わせる（図１（Ｇ））。この貼り合わせ工程は、周知の任意のウェーハ貼り合わせ装置を用いて行うことができる。
【００４５】
続いて、貼り合わせたウェーハに対して熱処理を施し、該貼り合わせたウェーハから、イオン注入層１４を境にしてエッチストップ層１６を含まない部分を剥離させる。これにより、後の工程における研磨量あるいはエッチング量を低減して、ウェーハの薄厚化に要する時間を短縮することができる（図１（Ｈ））。
【００４６】
モノマーイオン１３として水素イオンを注入して形成されたイオン注入層１４は、比較的低温の熱処理を短時間行うことによって、貼り合わせたウェーハから、イオン注入層１４を境にしてエッチストップ層１６を含まない部分を剥離させることができる。具体的には、貼り合わせたウェーハに対して、加熱温度：４００℃以上６００℃以下、加熱時間：１０分以上６０分以下の条件の下で熱処理を行えばよい。このような熱処理は、抵抗加熱型の横型または縦型の熱処理炉を用いて行うことができる。
【００４７】
なお、上記剥離後に、貼り合わせたウェーハに対して、貼り合わせ界面の結合を強化するための熱処理を行うことができる。この結合強化熱処理は、例えば、酸化性ガスまたは不活性ガス雰囲気中において、８００℃以上１２００℃以下、１０分以上６時間以下の条件下を行うことができ、これによって、ウェーハ間の結合を強化することができる。
【００４８】
最後に、剥離後の貼り合わせたウェーハにおける、活性層用ウェーハ１１に対応する部分に対して薄厚化処理を施し、エッチストップ層１６までを除去する（図１（Ｉ））。こうして、表面に活性層１７を有する貼り合わせウェーハ１が得られる。上記薄厚化処理の具体的方法は特に限定されない。例えば、周知の平面研削および鏡面研磨法やエッチング法を用いることができる。エッチング法としては、ウェットエッチング法およびドライエッチング法のいずれも使用できる。また、研削あるいは研磨法とエッチング法を併用することもでき、例えば、剥離後に表面に存在するシリコン層はエッチング法により除去し、エッチストップ層としてのストップ層１６は研磨処理により除去することもできる。
【００４９】
こうして、活性層の厚さが極めて薄い場合にも、平坦性の高い活性層を有する貼り合わせウェーハを製造することができる。
【００５０】
なお、上述の本発明の好適な実施形態に係る貼り合わせのウェーハの製造方法においては、活性層用ウェーハ１１の表面１１Ａにモノマーイオン１３を注入して、クラスターイオン１５の照射により形成されたストップ層１６よりも浅い位置にイオン注入層１４を形成することにより、薄厚化工程における研磨量あるいはエッチング量の低減を図っているが、イオン注入層１４を形成せずに、研削研磨法または／およびエッチング法により、ウェーハ表面のシリコン層およびストップ層１６を除去してもよいことは言うまでもない。
【実施例】
【００５１】
（本発明例）
以下、本発明の実施例について説明する。
図１に示した、本発明の好適な実施形態に係る貼り合わせの製造方法に従って、貼り合わせウェーハを作製した。すなわち、まず、活性層用ウェーハ１１および支持基板用ウェーハ１２として、ＣＺ法により得られた単結晶シリコンインゴットから採取されたｐ型のシリコンウェーハ（直径：３００ｍｍ、厚さ：７２５μｍ、面方位：（００１）、ドーパント種類：Ｂ、ドーパント濃度：５．０×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）を用意した。
【００５２】
次いで、活性層用ウェーハ１１の表面１１Ａにモノマーイオン１３として水素イオンを注入し、表面から約１３０ｎｍの深さ位置にイオン注入層１４を形成した。このイオン注入は、イオン注入装置（日新イオン機器社製、型番：ＥＸＣＥＥＤ）を用いて、ドーズ量：８．０×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２、加速電圧：１０ｋｅＶの条件の下で行った。
【００５３】
続いて、活性層用ウェーハ１１のモノマーイオン１３が注入された表面１１Ａに、クラスターイオン１５を照射して、活性層用ウェーハ１１内の、イオン注入層１４の深さ位置よりも浅い、表面から８０ｎｍの深さ位置にクラスターイオン１５の構成元素が固溶したストップ層１６を形成した。このクラスターイオン１５の照射は、クラスターイオン発生装置（日新イオン機器社製、型番：ＣＬＡＲＩＳ）を用いて、クラスターイオン１５としてＣ３Ｈ５クラスターを生成し、ドーズ量：５．０×１０１５Ｃｌｕｓｔｅｒｓ／ｃｍ２（炭素のドーズ量：１．５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２）、クラスター１つ当たりの加速電圧：８０ｋｅＶ／ａｔｏｍ（炭素原子１つ当たりの加速電圧：２３．８ｋｅＶ）の条件の下で行った。
【００５４】
その後、支持基板用ウェーハ１２の表面１２Ａに、厚さ：１５０ｎｍの絶縁膜１８（ＳｉＯ２膜）を形成した後、貼り合わせ装置（ＥＶＧ社製、型番：８５０ＬＴ）を用いて、活性層用ウェーハ１１のストップ層１６側表面を、絶縁膜１８を介して支持基板用ウェーハ１２と貼り合わせた。
【００５５】
続いて、貼り合わせてウェーハを抵抗加熱型の横型炉に投入し、加熱温度：５００℃、加熱時間：３０分間の条件の下で、貼り合わせたウェーハに対して熱処理を施し、貼り合わせたウェーハから、イオン注入層１４を境にしてストップ層１６を含まない部分を剥離させた。
【００５６】
最後に、剥離後の貼り合わせたウェーハにおける、活性層用ウェーハ１１に対応する部分に対して薄厚化処理を施し、ストップ層１６までを除去して、活性層の厚さが２０ｎｍの本発明に係る貼り合わせウェーハを作製した。
【００５７】
（比較例）
本発明例と同様に、貼り合わせウェーハを作製した。ただし、本発明例におけるクラスターイオン１５の照射に代えて、ＣＯ２を材料ガスとして、炭素のモノマーイオンを生成し、ドーズ量１．５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２、加速電圧２３．８ｋｅＶ／ａｔｏｍの条件でモノマーイオンの注入を行った。それ以外の条件は全て本発明例と同じである。
【００５８】
＜ＳＩＭＳプロファイルの測定＞
上述のように作製された、本発明例および比較例に係る貼り合わせウェーハに対して、２次イオン質量分析法（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、ＳＩＭＳ）により、ウェーハ深さ方向の炭素濃度プロファイルを測定した。得られた炭素濃度プロファイルを、図２（本発明例）および図３（比較例）にそれぞれ示す。なお、図２および３において、横軸の深さは活性層用ウェーハ側の表面、すなわち、薄厚化処理を施した表面をゼロとしている。
【００５９】
図２および３から明らかなように、クラスターイオン１５の照射によりストップ層１６を形成した本発明例の場合の方が、モノマーイオンを注入してストップ層を形成した比較例よりも、急峻で幅の狭い炭素濃度プロファイルが得られていることが分かる。これは、クラスターイオン１５の照射により、モノマーイオンを注入した場合よりも、局所的かつ高濃度の炭素を含むストップ層が形成されていることを意味している。
【００６０】
＜活性層の厚さおよび膜厚分布＞
活性層の膜厚分布を測定したところ、本発明例については、膜厚の標準偏差値にて０．３ｎｍ以下であったのに対して、比較例については、膜厚の標準偏差値にて１．０ｎｍ以下であり、本発明例の方が平坦性の高い活性層が得られたことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明によれば、クラスターイオンの照射によりウェーハを薄厚化する際のストップ層を形成することにより、ストップ層におけるクラスターイオンの構成元素の濃度プロファイルが急峻になり、活性層が極めて薄い場合においても、平坦性の高い活性層を有する貼り合わせウェーハを製造することができるため、半導体デバイス製造業において有用である。
【符号の説明】
【００６２】
１  貼り合わせウェーハ
１１  活性層用ウェーハ
１１Ａ  活性層用ウェーハの表面
１２  支持基板用ウェーハ
１２Ａ  支持基板用ウェーハの表面
１３  モノマーイオン
１４  イオン注入層
１５  クラスターイオン
１６  ストップ層
１７  活性層
１８  絶縁膜
【図１】
2015216313.tif 000003
【図２】
2015216313.tif 000004
【図３】
2015216313.tif 000005