(57)【要約】【課題】ＳＯＩウェーハ製造工程やデバイス製造工程の熱処理工程を通っても単結晶化が進まないように多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層を堆積することができるＳＯＩウェーハの製造方法を提供する。【解決手段】ベースウェーハの貼り合わせ面側に多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層を形成する工程と、多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層の表面、及びボンドウェーハの貼り合わせ面のいずれか又は両方に絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜を介してベースウェーハとボンドウェーハを貼り合わせる工程と、ボンドウェーハを薄膜化してＳＯＩ層を形成する工程とを有する方法であって、ベースウェーハとして抵抗率が１００Ω・ｃｍ以上のものを用い、ベースウェーハの貼り合わせ面側に多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層を形成する工程の前に、ベースウェーハの貼り合わせ面側に熱窒化膜を形成する工程を有するＳＯＩウェーハの製造方法。【選択図】図１
2015228432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
いずれもシリコン単結晶からなるボンドウェーハとベースウェーハとを絶縁膜を介して貼り合わせて貼り合わせＳＯＩウェーハを製造する方法において、
前記ベースウェーハの貼り合わせ面側に多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層を形成する工程と、
該多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層の表面、及び前記ボンドウェーハの貼り合わせ面のいずれか又は両方に前記絶縁膜を形成する工程と、
該絶縁膜を介して前記ベースウェーハと前記ボンドウェーハを貼り合わせる工程と、
貼り合わせられた前記ボンドウェーハを薄膜化してＳＯＩ層を形成する工程と
を有する方法であって、
前記ベースウェーハとして、抵抗率が１００Ω・ｃｍ以上のものを用い、前記ベースウェーハの貼り合わせ面側に多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層を形成する工程の前に、前記ベースウェーハの貼り合わせ面側に熱窒化膜を形成する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】
前記熱窒化膜の厚さを０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下とする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】
前記熱窒化膜の形成をＲＴＡにより行う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】
前記熱窒化膜を形成する前に前記ベースウェーハの表面に形成されている自然酸化膜を、水素雰囲気のＲＴＡにより除去した後、前記熱窒化膜の形成を行うことを特徴とする請求項１から請求項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】
前記多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層を形成する工程は、９００℃以上１，２００℃以下の温度で多結晶シリコン層を堆積させて形成することを特徴とする請求項１から請求項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】
前記ボンドウェーハを薄膜化してＳＯＩ層を形成する工程は、イオン注入剥離法により行うことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項７】
シリコン単結晶からなるベースウェーハ上に、多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層と、絶縁膜と、ＳＯＩ層とが順次形成された貼り合わせＳＯＩウェーハであって、
前記ベースウェーハは抵抗率が１００Ω・ｃｍ以上であり、
前記ベースウェーハと、前記多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層の間に熱窒化膜を有するものであることを特徴とする貼り合わせＳＯＩウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＯＩウェーハの製造方法及び貼り合わせＳＯＩウェーハに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：高周波）デバイス対応のＳＯＩウェーハとして、ベースウェーハの抵抗率を高抵抗化することで対処してきた。しかしながら、更なる高速化に対応するためにより高い周波数に対応することが必要になってきており、従来の高抵抗ウェーハの使用のみでは対処できなくなってきている。
【０００３】
そこで、対応策としてＳＯＩウェーハの埋め込み酸化膜層（ＢＯＸ層）直下に、発生したキャリアを消滅させる効果を持つ層（キャリアトラップ層）を加えることが提案されており、高抵抗ウェーハ中に発生したキャリアを再結合させるための高抵抗の多結晶シリコン層をベースウェーハ上に形成することが必要となってきている。
【０００４】
特許文献１には、ＢＯＸ層とベースウェーハの界面に、キャリアトラップ層としての多結晶シリコン層や非晶質シリコン層を形成することが記載されている。
一方、特許文献２にも、ＢＯＸ層とベースウェーハの界面に、キャリアトラップ層としての多結晶層を形成することが記載されており、更に、多結晶シリコン層の再結晶化を防止するため、多結晶シリコン層形成後の熱処理温度を制限している。
また、特許文献３には、キャリアトラップ層としての多結晶シリコン層や非晶質シリコン層を形成することは記載されていないが、ボンドウェーハと貼り合わせる側のベースウェーハ表面の表面粗さを大きくすることによって、キャリアトラップ層と同様の効果を得ることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００７−５０７０９３号公報
【特許文献２】特表２０１３−５１３２３４号公報
【特許文献３】特開２０１０−２７８１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、より高い周波数に対応するデバイスを作製するため、ＳＯＩウェーハのＢＯＸ層下にキャリアトラップ層を形成することが必要になってきている。
しかしながら、通常の多結晶シリコン層を堆積させキャリアトラップ層を形成すると、ＳＯＩウェーハ製造工程中又はデバイス製造工程中の熱履歴によっては多結晶シリコン層がアニールされ単結晶化しキャリアトラップ層としての効果が減少してしまうという問題があった。
従って、多結晶シリコン層堆積後に熱処理を行っても単結晶化が進まないようにする必要がある。言い換えれば、ＳＯＩウェーハ製造工程の熱処理工程やデバイス製造工程の熱処理工程を通っても単結晶化が進まないようなコストが安く、効果が持続する多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層を堆積する必要がある。
しかしながら、上記の特許文献１−３のいずれにも、多結晶シリコン層堆積後に熱処理を行っても単結晶化が進まないようにする技術については、開示も示唆もされていない。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、ＳＯＩウェーハ製造工程の熱処理工程やデバイス製造工程の熱処理工程を通っても単結晶化が進まないように多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層を堆積することができるＳＯＩウェーハの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明では、
いずれもシリコン単結晶からなるボンドウェーハとベースウェーハとを絶縁膜を介して貼り合わせて貼り合わせＳＯＩウェーハを製造する方法において、
前記ベースウェーハの貼り合わせ面側に多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層を形成する工程と、
該多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層の表面、及び前記ボンドウェーハの貼り合わせ面のいずれか又は両方に前記絶縁膜を形成する工程と、
該絶縁膜を介して前記ベースウェーハと前記ボンドウェーハを貼り合わせる工程と、
貼り合わせられた前記ボンドウェーハを薄膜化してＳＯＩ層を形成する工程と
を有する方法であって、
前記ベースウェーハとして、抵抗率が１００Ω・ｃｍ以上のものを用い、前記ベースウェーハの貼り合わせ面側に多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層を形成する工程の前に、前記ベースウェーハの貼り合わせ面側に熱窒化膜を形成する工程を有するＳＯＩウェーハの製造方法を提供する。
【０００９】
このようなＳＯＩウェーハの製造方法であれば、ベースウェーハの多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層を形成する表面に、熱処理で消失しにくい熱窒化膜を予め形成しておくことにより、多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層が熱処理により単結晶化してキャリアトラップ層としての効果が減少してしまうことを効果的に抑制することができる。
【００１０】
またこのとき、前記熱窒化膜の厚さを０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下とすることが好ましい。
このような厚さとすることで、熱窒化膜を短時間で形成することができ、また多結晶シリコン層や非晶質シリコン層の熱処理による単結晶化を十分に抑制することができる。
【００１１】
またこのとき、前記熱窒化膜の形成をＲＴＡにより行うことが好ましい。
このように、熱窒化膜の形成をＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ：急速熱処理）によって行えば、短時間で熱窒化膜を形成することができる。また、多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層を形成する際に用いるＣＶＤ装置等のエピタキシャル成長装置を用いてＲＴＡによる熱窒化膜の形成を行えば、熱窒化膜の形成と多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層の形成を同一装置で連続的に実施することができるため、効率的である。
【００１２】
またこのとき、前記熱窒化膜を形成する前に前記ベースウェーハの表面に形成されている自然酸化膜を、水素雰囲気のＲＴＡにより除去した後、前記熱窒化膜の形成を行うことが好ましい。
このように、熱窒化膜の形成前に自然酸化膜を除去することによって、その後に形成される熱窒化膜への酸素の含有を抑制できるので、より消失しにくい熱窒化膜とすることができる。また、自然酸化膜の除去、熱窒化膜の形成、多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層の形成を同一装置で連続的に実施することができるため、更に効率的である。
【００１３】
またこのとき、前記多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層を形成する工程は、９００℃以上１，２００℃以下の温度で多結晶シリコン層を堆積させて形成することが好ましい。
このような温度で多結晶シリコン層を形成することによって、高い成長速度が得られるため、効率的に多結晶シリコン層を形成することができる。また、高温で多結晶シリコン層を形成することで、その後の熱処理による粒界成長が抑制されるため、キャリアトラップ層としての効果の低下を更に抑制することができる。
【００１４】
またこのとき、前記ボンドウェーハを薄膜化してＳＯＩ層を形成する工程は、イオン注入剥離法により行うことが好ましい。
このように、ＳＯＩ層を形成する工程をイオン注入剥離法によって行うことで、ＳＯＩ層の膜厚均一性が極めて高い貼り合わせＳＯＩウェーハを得ることができる。
【００１５】
更に、本発明では、シリコン単結晶からなるベースウェーハ上に、多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層と、絶縁膜と、ＳＯＩ層とが順次形成された貼り合わせＳＯＩウェーハであって、
前記ベースウェーハは抵抗率が１００Ω・ｃｍ以上であり、
前記ベースウェーハと、前記多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層の間に熱窒化膜を有する貼り合わせＳＯＩウェーハを提供する。
【００１６】
このような貼り合わせＳＯＩウェーハであれば、多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層が熱処理により単結晶化してキャリアトラップ層としての効果が減少してしまうことを抑制することができるため、より高い周波数に対応できるＲＦデバイス対応のＳＯＩウェーハとすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法であれば、ベースウェーハの多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層を形成する表面に、熱処理で消失しにくい熱窒化膜を予め形成しておくことにより、多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層が熱処理により単結晶化してキャリアトラップ層としての効果が減少してしまうことを効果的に抑制することができる。また、多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層を形成する際に用いるＣＶＤ装置等のエピタキシャル成長装置を用いてＲＴＡによって自然酸化膜の除去と熱窒化膜の形成を行えば、自然酸化膜の除去、熱窒化膜の形成、多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層の形成を同一装置で連続的に実施することができるため、効率的である。また、イオン注入剥離法と組み合わせることで、ＳＯＩ層の膜厚均一性が極めて高い貼り合わせＳＯＩウェーハを得ることができる。また、このような製造方法によって製造される本発明の貼り合わせＳＯＩウェーハであれば、より高い周波数に対応できるＲＦデバイス対応のＳＯＩウェーハとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のＳＯＩウェーハの製造方法の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の貼り合わせＳＯＩウェーハの一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
前述のように、より高い周波数に対応するデバイスを作製するため、ＳＯＩウェーハのＢＯＸ層下にキャリアトラップ層を形成することが必要になってきているが、通常の多結晶シリコン層を堆積させキャリアトラップ層を形成すると、ＳＯＩウェーハ製造工程中又はデバイス製造工程中の熱履歴によっては多結晶シリコン層がアニールされ単結晶化し、キャリアトラップ層としての効果が減少してしまうという問題があった。
【００２０】
そこで、本発明者らは、ＳＯＩウェーハ製造工程の熱処理工程やデバイス製造工程の熱処理工程を通っても単結晶化が進まないように多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層を堆積することができるＳＯＩウェーハの製造方法について鋭意検討を重ねた。
特に、本発明者らは、多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層の結晶化のメカニズムについて考察した。
【００２１】
一般的な製品レベルの鏡面研磨面を有するシリコン単結晶からなるベースウェーハに多結晶シリコン層（又は非晶質シリコン層）を成長させ熱処理を加えた場合の多結晶シリコンの単結晶化は以下のようにして起こる。
熱処理を行うと１，０００℃近傍で多結晶シリコン層とベースウェーハの界面にある自然酸化膜の一部に穴が開きその部分は多結晶シリコンがベースウェーハ表面と接するのでその部分から双晶が成長する。双晶の面部分には一部結晶欠陥が残るがそれ以外は単結晶に成長する。高温になると多くの箇所で穴が開きその部分でも同様なことが起こる。熱処理が進むと更なる単結晶化が起こる。このように多くの双晶が成長しても下地のベースウェーハは単一な方位であることが、単結晶化が起こりやすくなる理由である。
【００２２】
本発明者らは、このような単結晶化を防ぐ手段として、熱処理しても変化せず、かつＲＦデバイスを作製する際に電気的等価回路上も影響のない膜を、多結晶シリコン層（又は非晶質シリコン層）とベースウェーハとの界面に予め形成しておけば、熱処理を経ても単結晶化がほとんど起こらないことに想到した。
具体的には、ベースウェーハを水素雰囲気で熱処理することにより自然酸化膜をエッチングし、次いで活性な表面に熱窒化膜を成長させ、その後多結晶シリコン層（又は非晶質シリコン層）を成長させることで、高温でも溶融しない熱窒化膜によって多結晶シリコン層（又は非晶質シリコン層）の単結晶化を防ぐことができることを見出し、本発明を完成させた。
【００２３】
即ち、本発明は、いずれもシリコン単結晶からなるボンドウェーハとベースウェーハとを絶縁膜を介して貼り合わせて貼り合わせＳＯＩウェーハを製造する方法において、
前記ベースウェーハの貼り合わせ面側に多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層を形成する工程と、
該多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層の表面、及び前記ボンドウェーハの貼り合わせ面のいずれか又は両方に前記絶縁膜を形成する工程と、
該絶縁膜を介して前記ベースウェーハと前記ボンドウェーハを貼り合わせる工程と、
貼り合わせられた前記ボンドウェーハを薄膜化してＳＯＩ層を形成する工程と
を有する方法であって、
前記ベースウェーハとして、抵抗率が１００Ω・ｃｍ以上のものを用い、前記ベースウェーハの貼り合わせ面側に多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層を形成する工程の前に、前記ベースウェーハの貼り合わせ面側に熱窒化膜を形成する工程を有するＳＯＩウェーハの製造方法である。
【００２４】
以下、本発明について、実施態様の一例として、図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２５】
図１は、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法の一例を示す概略図である。
図１のＳＯＩウェーハの製造方法では、まず、いずれもシリコン単結晶からなるベースウェーハ１及びボンドウェーハ２を準備する（図１（ａ）、（ｄ））。このとき、ベースウェーハ１としては、抵抗率が１００Ω・ｃｍ以上のものを用意する。
【００２６】
ベースウェーハ１の抵抗率は、１００Ω・ｃｍ以上であれば高周波デバイス製造用に好適に用いることができ、特に上限値は限定されないが、１，０００Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、３，０００Ω・ｃｍ以上であることが特に好ましい。
【００２７】
次に、ベースウェーハ１の貼り合わせ面側に熱窒化膜３を形成する（図１（ｂ））。
この熱窒化膜３を、ベースウェーハ１と後述の多結晶シリコン層４（又は非晶質シリコン層）の間に形成することで、ＳＯＩウェーハ製造工程などの熱処理による多結晶シリコン層４（又は非晶質シリコン層）の単結晶化を抑制することができる。
【００２８】
なお、熱窒化膜３の厚さは０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下とすることが好ましい。熱窒化膜の厚さが０．５ｎｍ以上であれば、ＳＯＩウェーハ製造工程などの熱処理による単結晶化を十分に抑制することができる。また、厚さを１０ｎｍ以下とすることで、熱窒化膜の形成に必要な高温での熱処理時間を短縮することができる。
【００２９】
また、熱窒化膜３の形成はＲＴＡによって行うことが好ましい。なお、熱窒化膜形成のためのＲＴＡの条件としては、例えば１００％Ｎ２雰囲気下、１，０００〜１，３００℃で、１〜６０秒間熱処理することが好ましく、熱窒化膜が所望の厚さとなるように適宜調節すればよい。
【００３０】
このように熱窒化膜の形成をＲＴＡによって行えば、短時間で熱窒化膜を形成することができる。また、後述の多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層を形成する際に用いるＣＶＤ装置等のエピタキシャル成長装置を用いてＲＴＡによる熱窒化膜の形成を行えば、熱窒化膜の形成と多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層の形成を同一装置で連続的に実施することができるため、効率的である。
【００３１】
またこのとき、熱窒化膜３を形成する前にベースウェーハ１の表面に形成されている自然酸化膜（不図示）を、水素雰囲気のＲＴＡにより除去した後、熱窒化膜３の形成を行うことが好ましい。なお、自然酸化膜除去のためのＲＴＡの条件としては、例えば１００％Ｈ２雰囲気下、１，０００〜１，３００℃で、１〜６０秒間熱処理することが好ましい。
【００３２】
このように熱窒化膜の形成前に自然酸化膜を除去することによって、その後に形成される熱窒化膜への酸素の含有を抑制できるので、より消失しにくい熱窒化膜とすることができる。また、自然酸化膜の除去、熱窒化膜の形成、多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層の形成を同一装置で連続的に実施することができるため、更に効率的である。
【００３３】
次に、熱窒化膜３が形成されたベースウェーハ１の表面に多結晶シリコン層４を形成する（図１（ｃ））。このとき、多結晶シリコン層４の形成は、９００℃以上１，２００℃以下の温度で行うことが好ましい。
このように、９００℃、あるいは９００℃より高温で多結晶シリコン層を形成することによって、高い成長速度が得られるため、効率的に多結晶シリコン層を形成することができる。また、高温で多結晶シリコン層を形成することで、その後の熱処理による粒界成長が抑制されるため、キャリアトラップ層としての効果の低下を更に抑制することができる。
【００３４】
また、多結晶シリコン層の代わりに非晶質シリコン層を用いることもできる。非晶質シリコン層は、多結晶シリコン層を堆積する際の温度を低温化（例えば４００℃程度）することで容易に形成することができる。
【００３５】
非晶質シリコン層も多結晶シリコン層と同様に、ＳＯＩウェーハ製造工程中又はデバイス製造工程中の熱履歴によって単結晶化してキャリアトラップ層としての効果が減少してしまうが、非晶質シリコン層を形成する表面に予め熱窒化膜を形成しておけば単結晶化を抑制でき、キャリアトラップ層としての効果を持続することができる。
【００３６】
次に、例えば熱酸化やＣＶＤ等によって、ボンドウェーハ２に、埋め込み酸化膜層となる絶縁膜５（例えば、酸化膜）を形成する（図１（ｅ））。なお、この絶縁膜５は、ボンドウェーハ２ではなく、ベースウェーハ１の多結晶シリコン層４（又は非晶質シリコン層）上に形成してもよいし、両方のウェーハに形成してもよい。
【００３７】
この後の工程では、上述のようにして熱窒化膜及び多結晶シリコン層（又は非晶質シリコン層）を形成したベースウェーハと、絶縁膜を形成したボンドウェーハを貼り合わせ、その後ボンドウェーハを薄膜化してＳＯＩ層を形成するが、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法では、このボンドウェーハを薄膜化してＳＯＩ層を形成する工程は、イオン注入剥離法により行うことが好ましい。
このように、ＳＯＩ層を形成する工程をイオン注入剥離法によって行うことで、ＳＯＩ層の膜厚均一性が極めて高い貼り合わせＳＯＩウェーハを得ることができる。
【００３８】
イオン注入剥離法によってＳＯＩ層を形成する場合は、例えば上述の絶縁膜５の形成（図１（ｅ））の後、ボンドウェーハ２に対して絶縁膜５の上からイオン注入機により、水素イオンと希ガスイオンのうちの少なくとも一種類のガスイオンを注入して、ボンドウェーハ２内にイオン注入層６を形成する（図１（ｆ））。
この際、目標とするＳＯＩ層の厚さを得ることができるように、イオン注入加速電圧等のイオン注入条件を選択する。
【００３９】
なお、上述の絶縁膜の形成をベースウェーハに対してのみ行った場合は、絶縁膜を形成していないボンドウェーハの貼り合わせ面側に同様にしてイオン注入を行えばよい。
また、もちろん、イオン注入剥離法以外の方法でＳＯＩ層を形成する場合は、この工程は行わなくてもよい。例えば、研削や研磨、エッチング等によりボンドウェーハを薄膜化することもできる。
【００４０】
次に、熱窒化膜３と多結晶シリコン層４が形成されたベースウェーハ１を、多結晶シリコン層４が形成された面が接するように、絶縁膜５及びイオン注入層６を形成したボンドウェーハ２と密着させて貼り合わせる（図１（ｇ））。この際、多結晶シリコン層４の表面をわずかに研磨し、平坦度を高めた上で貼り合わせることが好ましい。
【００４１】
その後、ボンドウェーハ２を薄膜化してＳＯＩ層を形成する。
イオン注入剥離法によってＳＯＩ層を形成する場合は、貼り合わせたウェーハに対して、イオン注入層６に微小気泡層を発生させる熱処理（剥離熱処理）を施し、イオン注入層６（微小気泡層）でボンドウェーハ２を剥離して、ＳＯＩ層７を形成する（図１（ｈ））。
また貼り合わせ面に予めプラズマ処理を施すことによって、熱処理を加えずに（あるいは剥離しない程度の熱処理を加えた後）、外力を加えて剥離することもできる。
【００４２】
また、本発明のＳＯＩウェーハの製造工程では、ＳＯＩ層の形成後、ＳＯＩ層の平坦化や膜厚調整のための犠牲酸化処理やアニール処理を行ってもよく、これらは公知の方法で行えばよい。
【００４３】
以上のように、ベースウェーハの多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層を形成する表面に予め熱窒化膜を形成しておけば、ＳＯＩウェーハ製造工程などの熱処理による多結晶シリコン層（又は非晶質シリコン層）の単結晶化を十分に抑制することができ、これによりキャリアトラップ層としての効果が持続された貼り合わせＳＯＩウェーハを製造することができる。
また、上述のように、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法には、薄膜ＳＯＩ層の形成に好適なイオン注入剥離法を適用することができる。
【００４４】
また、本発明では、図２に示すような、シリコン単結晶からなるベースウェーハ１上に、多結晶シリコン層４（又は非晶質シリコン層）と、絶縁膜５（埋め込み酸化膜層）と、ＳＯＩ層７とが順次形成された貼り合わせＳＯＩウェーハであって、
前記ベースウェーハ１は抵抗率が１００Ω・ｃｍ以上であり、
前記ベースウェーハ１と、前記多結晶シリコン層４（又は非晶質シリコン層）の間に熱窒化膜３を有する貼り合わせＳＯＩウェーハを提供する。
【００４５】
このような本発明の貼り合わせＳＯＩウェーハは、上述の本発明のＳＯＩウェーハの製造方法によって製造することができる。
また、このような貼り合わせＳＯＩウェーハであれば、高温でも溶融しない熱窒化膜を有することで、多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層が熱処理により単結晶化してキャリアトラップ層としての効果が減少してしまうことを抑制することができるため、より高い周波数に対応できるＲＦデバイス対応のＳＯＩウェーハとすることができる。
【００４６】
以上のように、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法であれば、ベースウェーハの多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層を形成する表面に、熱処理で消失しにくい熱窒化膜を予め形成しておくことにより、多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層が熱処理により単結晶化してキャリアトラップ層としての効果が減少してしまうことを効果的に抑制することができる。また、多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層を形成する際に用いるＣＶＤ装置等のエピタキシャル成長装置を用いてＲＴＡによって自然酸化膜の除去と熱窒化膜の形成を行えば、自然酸化膜の除去、熱窒化膜の形成、多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層の形成を同一装置で連続的に実施することができるため、効率的である。また、イオン注入剥離法と組み合わせることで、ＳＯＩ層の膜厚均一性が極めて高い貼り合わせＳＯＩウェーハを得ることができる。また、このような製造方法によって製造される本発明の貼り合わせＳＯＩウェーハであれば、より高い周波数に対応できるＲＦデバイス対応のＳＯＩウェーハとすることができる。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例及び比較例を用いて本発明を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。
【００４８】
［実施例］
（ベースウェーハ）
ベースウェーハとして、鏡面研磨されたシリコン単結晶ウェーハ（直径３００ｍｍ、結晶方位＜１００＞、抵抗率１，０００Ω・ｃｍ）を用意した。
このウェーハをＲＴＡ炉に投入し、まず、水素雰囲気（１００％Ｈ２）で、１，０５０℃、１０秒間の熱処理を行い、自然酸化膜をエッチングにより除去した。
引き続き、窒素雰囲気（１００％Ｎ２）で、１，１５０℃、１０秒間の熱処理を行い、ベースウェーハ表面に厚さ１ｎｍの熱窒化膜を形成した。
次に、トリクロロシランを原料ガスに用い、エピタキシャル成長炉（常圧、９８０℃）で、ベースウェーハの熱窒化膜上に厚さ３μｍの多結晶シリコン層を形成した後、貼り合わせを行うため、形成した多結晶シリコン層の表面を１μｍ研磨した。
【００４９】
（ボンドウェーハ）
一方、ボンドウェーハとしては、鏡面研磨されたシリコン単結晶ウェーハ（直径３００ｍｍ、結晶方位＜１００＞、抵抗率１０Ω・ｃｍ）を用意し、その表面に熱酸化により厚さ３００ｎｍの酸化膜（絶縁膜）を形成した。
その後、イオン注入剥離法により薄膜化するために、形成した酸化膜の上から水素イオンの注入を行った。なお、水素イオンの注入条件は加速エネルギー５０ｋｅＶ、ドーズ量５×１０１６／ｃｍ２とした。
【００５０】
（ＳＯＩウェーハの作製）
上記のようにして熱窒化膜と多結晶シリコン層を形成したベースウェーハと、上記のようにして絶縁膜とイオン注入層を形成したボンドウェーハを貼り合わせ、５００℃、３０分間の剥離熱処理を行った。
剥離後のＳＯＩ層表面（剥離面）に対し、犠牲酸化（９００℃、酸化膜厚２００ｎｍ）＋平坦化アニール（１００％Ａｒ、１，２００℃、１時間）＋犠牲酸化（９５０℃、酸化膜厚１００ｎｍ）を行い、ＳＯＩ層の膜厚が８０ｎｍのＳＯＩウェーハを作製した。
【００５１】
［比較例］
ベースウェーハの表面に熱窒化膜を形成せず、自然酸化膜を残した状態で多結晶シリコン層を形成する以外は実施例と同一条件でＳＯＩウェーハを作製した。
【００５２】
実施例及び比較例で作製したＳＯＩウェーハの多結晶シリコン層の単結晶化の状況を比較するため、多結晶シリコン層の配向性を評価した。
多結晶シリコン層の配向性は、Ｘ線回折装置を用いて測定を行い、＜２２０＞、＜３１１＞、＜１１１＞の各方位成分の信号のピーク値の和に占める＜１１１＞成分の信号のピーク値の比率を算出し、これを単結晶化の進行度の指標とした。なお、＜１１１＞成分が多いほど単結晶化が進んでいることを示す。
【００５３】
ベースウェーハ上に多結晶シリコン層を堆積した直後の多結晶シリコン層の配向性を調べると、＜１１１＞成分が１３％であった。これに対し、ＳＯＩウェーハ作製後の多結晶シリコン層の配向性は、実施例では＜１１１＞成分が１４％に対し、比較例では＜１１１＞成分が３０％であった。
このことから、ベースウェーハの表面に熱窒化膜を形成しなかった比較例では、ＳＯＩウェーハ作製における熱処理（剥離熱処理、犠牲酸化、平坦化アニール等）によって多結晶シリコン層が単結晶化したのに対し、ベースウェーハの表面に熱窒化膜を形成した実施例では、ウェーハ作製における熱処理による多結晶シリコン層の単結晶化が抑制されていることが分かる。
【００５４】
また、実施例及び比較例で作製したＳＯＩウェーハの高周波特性を測定した。その際、高周波特性としては、代表的特性である２次高調波測定を行った。
実施例の場合、２次高調波出力波は基本周波数出力に対し−４０ｄｂであった。一方比較例の場合、２次高調波出力波は基本周波数出力に対し−３２ｄｂであった。このことから比較例では２次高調波の発生が抑えられていないことが分かる。これは多結晶シリコン層の一部が単結晶化したためである。
【００５５】
以上のことから、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法であれば、多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層を形成する表面に、熱処理で消失しにくい熱窒化膜を予め形成しておくことにより、多結晶シリコン層又は非晶質シリコン層が熱処理により単結晶化してキャリアトラップ層としての効果が減少してしまうことを効果的に抑制することができることが明らかとなった。また、このような製造方法によって製造される本発明の貼り合わせＳＯＩウェーハであれば、より高い周波数に対応できるＲＦデバイス対応のＳＯＩウェーハとして好適であることが明らかとなった。
【００５６】
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】
【００５７】
１…ベースウェーハ、  ２…ボンドウェーハ、  ３…熱窒化膜、
４…多結晶シリコン層、  ５…絶縁膜（埋め込み酸化膜層）、  ６…イオン注入層、
７…ＳＯＩ層。
【図１】
2015228432.tif 000003
【図２】
2015228432.tif 000004