(57)【要約】【課題】２枚の半導体ウェーハが直接接合した半導体基板の製造方法であって、ウェーハ内部のＢＭＤ形成プロセスと、界面酸化膜除去プロセスを最適化することにより、生産性の高い半導体基板の製造方法を提供する。【解決手段】２枚の半導体ウェーハが直接接合した半導体基板の製造方法であって、窒素濃度が１Ｅ１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の第１の半導体ウェーハを準備する工程と、窒素濃度が１Ｅ１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の第２の半導体ウェーハを準備する工程と、第１の半導体ウェーハと第２の半導体ウェーハを貼り合わせる工程と、この貼り合わせる工程によって形成された半導体基板を、水素ガスを含む雰囲気中、１０００℃以上１３５０℃以下の温度で熱処理する工程を有することを特徴とする半導体基板の製造方法。【選択図】図１
2008171969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の半導体ウェーハが直接接合した半導体基板の製造方法であって、
窒素濃度が１Ｅ１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の第１の半導体ウェーハを準備する工程と、
窒素濃度が１Ｅ１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の第２の半導体ウェーハを準備する工程と、
前記第１の半導体ウェーハと前記第２の半導体ウェーハを貼り合わせる工程と、
前記貼り合わせる工程によって形成された半導体基板を、水素ガスを含む雰囲気中、１０００℃以上１３５０℃以下の温度で熱処理する工程を有することを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項２】
前記熱処理する工程の後に、前記貼り合わせる工程によって形成された半導体基板の前記第２の半導体ウェーハ部分を所定の厚さに加工して、デバイス形成用の半導体層を形成する工程と、
前記半導体基板を、還元性ガス、不活性ガス、または、還元性ガスと不活性ガスとの混合ガス雰囲気中、９００℃以上１３５０℃以下の温度範囲で熱処理する工程を有することを特徴とする請求項１記載の半導体基板の製造方法。
【請求項３】
前記準備する工程において、前記第２の半導体ウェーハを、チョクラルスキー法（ＣＺ法）によって引上げられた半導体単結晶インゴットから切り出すことによって準備することを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体基板の製造方法。
【請求項４】
前記第１の半導体ウェーハ表面の結晶面方位と前記第２の半導体ウェーハ表面の結晶面方位とのいずれか一方が、{１００}面に対して０度以上５度以下の傾斜角（オフ角）を有する範囲にあり、他方の結晶面方位が{１１０}面に対して０度以上５度以下の傾斜角（オフ角）を有する範囲にあることを特徴とする請求項１ないし請求項３記載の半導体基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板の製造方法に関し、特に２枚の半導体ウェーハを直接接合することによって形成される半導体基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の半導体製品の製造においては、一般に、表面が単一の結晶面方位を有するシリコンウェーハなどの半導体ウェーハが使用される。特に、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成されるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）においては、結晶面方位が（１００）のシリコンウェーハを使用することが主流となっている。
【０００３】
シリコンウェーハにおいては、ＭＯＳＦＥＴのキャリアのうち、電子は（１００）結晶面方位の＜１１０＞方向で、正孔は（１１０）結晶面方位の＜１１０＞方向で高い移動度を有することが知られている。すなわち、（１００）結晶面方位での正孔移動度は、電子移動度にくらべて１／２〜１／４になる。このアンバランスを補うため、通常、正孔をキャリアとするｐＭＯＳＦＥＴのチャネル幅は、電子をキャリアとするｎＭＯＳＦＥＴに対し幅広くなるように設計されている。この設計により、ｎＭＯＳＦＥＴとｐＭＯＳＦＥＴの駆動電流のバランスが保たれ、均一な回路動作が保障されている。もっとも、この場合には、幅広のｐＭＯＳＦＥＴによりＬＳＩのチップ面積が増大するという別の問題がある。
【０００４】
他方、（１１０）結晶面方位での＜１１０＞方向の正孔移動度は、（１００）結晶面方位での正孔移動度に比べて約２倍になる。したがって、（１１０）面上に形成されたｐＭＯＳＦＥＴは、（１００）面上に形成されたｐＭＯＳＦＥＴに比べて高い駆動電流を示す。しかし、残念ながら、（１１０）結晶面方位での電子移動度は、（１００）結晶面方位に比べて大幅に劣化するためｎＭＯＳＦＥＴの駆動能力は劣化する。
【０００５】
このように、表面が（１１０）結晶面方位を有するシリコンウェーハは、正孔移動度に優れるためｐＭＯＳＦＥＴにとって最適であるが、電子移動度に劣るためｎＭＯＳＦＥＴには適していない。逆に、表面が（１００）結晶面方位を有するシリコンウェーハは、電子移動度に優れるためｎＭＯＳＦＥＴにとって最適であるが、正孔移動度に劣るためｐＭＯＳＦＥＴには適していない。
【０００６】
そこで、２枚のウェーハの接合（貼り合わせ）によって、シリコンウェーハ表面に相異なる結晶面方位を有する領域を作成し、ｎＭＯＳＦＥＴとｐＭＯＳＦＥＴをそれぞれ最適な結晶面方位の上に作成する様々な技術が提案されている。すなわち、例えば、シリコンウェーハ表面に（１００）面と（１１０）面の領域を作成し、（１００）面上にｎＭＯＳＦＥＴを、（１１０）面上にｐＭＯＳＦＥＴを形成することにより、高性能かつ高集積化されたＬＳＩの実現を可能とする技術が提案されている。  
その技術の一つとして、異なる結晶面方位を表面に有するシリコンウェーハ同士を直接接合したのち、シリコン等のイオン注入によって、上層のシリコン単結晶層を下層との接合界面までアモルファス化し、アニールで下層の結晶方位情報をもとに再結晶化することによって、シリコンウェーハ表面に相異なる結晶面方位を有する領域を作成する方法（ＡＴＲ法：Ａｍｏｒｐｈｉｚａｔｉｏｎ／Ｔｅｍｐｌａｔｅｄ  Ｒｅｃｒｙｓｔａｌｉｚａｔｉｏｎ法）が、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００７】
そして、２枚のウェーハを直接接合した半導体基板は、上記ＬＳＩのみならず、半導体パワーデバイス、半導体圧力変換器、あるいはＭＥＭＳ（メムス、Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）等さまざまな素子への適用が行われている。
【０００８】
このような、２枚のウェーハを直接接合した半導体基板の製造方法（例えば、特許文献２）においては、２枚のウェーハを貼り合わせる際に、水素結合による一定の接合強度を保つために、界面に酸化膜が存在することが必須となる。一方で、最終的に直接結合を実現させるために、この界面の酸化膜を除去するための界面絶縁膜除去熱処理が必要となっていた。
【０００９】
また、２枚のウェーハを直接接合した半導体基板においても、通常の半導体基板同様、結晶欠陥や金属不純物等をゲッタリングするために、基板内部に酸素析出物からなるＢＭＤ（Ｂｕｌｋ  Ｍｉｃｒｏ  Ｄｅｆｅｃｔ）を高密度に形成することが望ましい。
そして、ＢＭＤを高密度に形成する方法としては、半導体基板中にあらかじめ高密度の窒素を含有させることによって、酸素の析出を促進させる方法が報告されている（例えば、特許文献２）。
また、アンモニア（ＮＨ３）ガス雰囲気中で半導体基板を熱処理することにより、酸素の析出を促進させる方法も報告されている（例えば、特許文献３、非特許文献１）。
【００１０】
【特許文献１】ＵＳ  ７，０６０，５８５  Ｂ１
【特許文献２】特開２００４−２６９３３５号公報
【特許文献３】特開２００３−３１５８２号公報
【非特許文献１】日本学術振興会、結晶加工と評価技術第145委員会、第108回研究会資料（Ｈ１８．１２．１４〜１５）ｐ．１２−２２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
２枚のウェーハを直接接合した半導体基板は、通常の半導体基板に比べて製造工程が複雑化し、半導体基板製造コストの増大を招いている。このため、半導体基板に要求される性能を、もっとも効率よく実現する製造プロセスの構築が望まれている。
【００１２】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、２枚の半導体ウェーハが直接接合した半導体基板の製造方法であって、ウェーハ内部のＢＭＤ形成プロセスと、界面酸化膜除去プロセスを最適化することにより、生産性の高い半導体基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の半導体基板の製造方法は、
２枚の半導体ウェーハが直接接合した半導体基板の製造方法であって、
窒素濃度が１Ｅ１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の第１の半導体ウェーハを準備する工程と、
窒素濃度が１Ｅ１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の第２の半導体ウェーハを準備する工程と、
前記第１の半導体ウェーハと前記第２の半導体ウェーハを貼り合わせる工程と、
前記貼り合わせる工程によって形成された半導体基板を、水素ガスを含む雰囲気中、１０００℃以上１３５０℃以下の温度で熱処理する工程を有することを特徴とする。
【００１４】
ここで、前記熱処理する工程の後に、前記貼り合わせる工程によって形成された半導体基板の前記第２の半導体ウェーハ部分を所定の厚さに加工して、デバイス形成用の半導体層を形成する工程と、前記半導体基板を、還元性ガス、不活性ガス、または、還元性ガスと不活性ガスとの混合ガス雰囲気中、９００℃以上１３５０℃以下の温度範囲で熱処理する工程を有することが望ましい。
【００１５】
ここで、前記第２の半導体ウェーハを、チョクラルスキー法（ＣＺ法）によって引上げられた半導体単結晶インゴットから切り出すことによって準備することが望ましい。
【００１６】
さらに、前記第１の半導体ウェーハ表面の結晶面方位と前記第２の半導体ウェーハ表面の結晶面方位とのいずれか一方が、{１００}面に対して０度以上５度以下の傾斜角（オフ角）を有する範囲にあり、他方の結晶面方位が{１１０}面に対して０度以上５度以下の傾斜角（オフ角）を有する範囲にあることが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、２枚の半導体ウェーハが直接接合した半導体基板の製造方法であって、ウェーハ内部のＢＭＤ形成プロセスと、界面酸化膜除去プロセスを最適化することにより、生産性の高い半導体基板の製造方法を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る半導体基板の製造方法についての実施の形態につき、添付図面に基づき説明する。
なお、実施の形態においては、半導体ウェーハとしてシリコンウェーハを用いる場合を例にして説明するが、本発明は必ずしもシリコンウェーハを用いた半導体基板の製造方法に限定されるわけではない。
また、本明細書中においては、（１００）面、（１１０）面と結晶学的に等価な面を代表する表記として、それぞれ、｛１００｝面、｛１１０｝面という表記を用いる。
【００１９】
本実施の形態の半導体基板の製造方法は、２枚のシリコンウェーハが直接接合したシリコン基板の製造方法であって、窒素濃度が１Ｅ１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の第１のシリコンウェーハを準備する工程と、窒素濃度が１Ｅ１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の第２のシリコンウェーハを準備する工程と、この第１のシリコンウェーハと前記第２のシリコンウェーハを貼り合わせる工程と、この貼り合わせる工程によって形成されたシリコン基板を、水素ガスを含む雰囲気中、１０００℃以上１３５０℃以下の温度で熱処理する工程を有することを特徴とする。
【００２０】
以下、本実施の形態の半導体基板の製造方法について、図１の製造工程フロー図を参照しつつ、より具体的に記載する。
【００２１】
まず、図１（ａ）に示す工程で、例えば、チョクラルスキー法（ＣＺ法）により引上げた結晶方位｛１００｝のシリコン単結晶インゴットを、所定の角度、例えば、｛１００｝面に対して０度以上５度以下、例えば、０．２度程度の傾斜角（オフ角）を有するようにスライスしてシリコンウェーハを作成する。続いて、このシリコンウェーハを、例えば、ＲＣＡ洗浄（ＳＣ−１処理＋ＳＣ−２処理）を行った後に、ミラーポリッシングする。そうすることによって、表面が｛１００｝面に対して、所定の傾斜角（オフ角）を有するベースウェーハ（第１の半導体ウェーハ）１０２を準備する。
この時、ベースウェーハ１０２の窒素濃度が１Ｅ１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下と低濃度となるようにする。ベースウェーハ１０２の窒素濃度は、基本的にはベースウェーハ１０２を切り出したシリコン単結晶インゴットの窒素濃度に基づいて決定される。
ベースウェーハ１０２の窒素濃度を１Ｅ１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下と低濃度に限定する理由は、後述するように、ベースウェーハ１０２中に形成されるＢＭＤの分布を均一にするためである。
【００２２】
次に、やはり、図１（ａ）に示す工程で、例えば、チョクラルスキー法（ＣＺ法）により引上げた結晶方位｛１１０｝のシリコン単結晶インゴットを、所定の角度、例えば、｛１１０｝面に対して０度以上５度以下、例えば、０．２度程度の傾斜角（オフ角）を有するようにスライスしてシリコンウェーハを作成する。続いて、このシリコンウェーハを、例えば、ＲＣＡ洗浄を行った後に、ミラーポリッシングする。そうすることによって、表面が｛１１０｝面に対して所定の傾斜角（オフ角）を有するボンドウェーハ（第２の半導体ウェーハ）１０４を準備する。
この時、ボンドウェーハ１０４の窒素濃度が１Ｅ１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上と高濃度となるようにする。ボンドウェーハ１０４の窒素濃度は、基本的にはボンドウェーハ１０４を切り出したシリコン単結晶インゴットの窒素濃度に基づいて決定される。したがって、ＣＺ法による引上げ時に、原材料に窒素をドープして、引上げられるシリコン単結晶インゴットの窒素濃度を１Ｅ１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上とすることにより、ボンドウェーハ１０４の窒素濃度が１Ｅ１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上とすることが可能となる。
【００２３】
なお、ボンドウェーハ１０４の窒素濃度の上限は、シリコン結晶中の窒素の固溶限界値から、１Ｅ１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とすることが望ましい。
そして、図１（ａ）に黒丸で示すように、ＣＺ法により製造された窒素含有シリコンウェーハにおける窒素は、通常、シリコンウェーハ中心から外周に向けて一定の濃度分布を有している。この分布が生じるのは、窒素を含むシリコン融液から、シリコン単結晶インゴットを引上げる際に、融液温度のルツボ径方向の分布により、窒素のシリコン単結晶中への分配係数が変化すること等による。
【００２４】
また、｛１００｝面および｛１１０｝面に対する傾斜角を０度以上５度以下とするのは、この範囲を超えると、ｎＭＯＳＦＥＴ、ｐＭＯＳＦＥＴそれぞれについて、キャリアの移動度の増大効果を十分に享受できなくなる可能性があるためである。また、この範囲を超えると、後の平坦化熱処理での、ウェーハ表面の原子レベルでの平坦化が困難なるためである。
【００２５】
その後、ベースウェーハ１０２表面と、ボンドウェーハ１０４表面にシリコン酸化膜を形成する。
具体的には、例えば、上記ミラーポリッシング後にウェット洗浄処理、例えば、ＲＣＡ洗浄を施すことによって両方のウェーハ表面に、それぞれ２ｎｍ程度のシリコン酸化膜（ケミカルオキサイド）を形成する。
このように、重ね合わせるウェーハの表面に酸化膜を形成するのは、２枚のウェーハを物理的に貼り合わせた際の水素結合による接合強度をあげ、接合後に２枚のウェーハが分離したり、一部接合が不十分な箇所が生じたりすることを回避するためである。
【００２６】
なお、ここではベースウェーハ１０２およびボンドウェーハ１０４の両方の表面にシリコン酸化膜が形成される方法を示したが、いずれか一方のウェーハ表面のみにシリコン酸化膜が存在するものであってもかまわない。
【００２７】
次に、図１（ｂ）に示す工程で、ベースウェーハ１０２とボンドウェーハ１０４とを、例えば、常温、大気圧中で重ねて密着させる。重ね合わせたウェーハの界面には界面シリコン酸化膜１０８が存在する。
この工程においては、常温の清浄な雰囲気下で２枚のウェーハの表面同士を接触させることにより、ＯＨ基を介在したＳｉ原子の結合、すなわち、水素結合により、接着剤等を用いることなくシリコンウェーハを接合させることが可能となる。
【００２８】
次に、図１（ｃ）に示す工程で、ベースウェーハ１０２とボンドウェーハ１０４の接合強度を上げるために、水素ガスを含む雰囲気中、例えば、１００％水素ガス雰囲気中で、１０００℃以上１３５０℃以下の温度で、例えば、１分〜１２０分程度の接合熱処理を行う。この接合熱処理により、水素結合により接合されていた２枚のウェーハ同士が、Ｓｉ原子とＳｉ原子の共有結合、あるいは、Ｓｉ原子と酸素原子が直接ボンディングすることによって接合強度が上昇する。
【００２９】
そして、この接合熱処理中に雰囲気中の水素が、ボンドウェーハ１０４中の格子間窒素と反応してアンモニア（ＮＨ３）ガスが発生し、このアンモニアガスがベースウェーハ１０４中へと拡散し、ＢＭＤ核を形成する。そして、図１（ｄ）に白丸で示すようにベースウェーハ１０４にＢＭＤが成長する。この際、ＢＭＤ核形成を促進するアンモニアガスのシリコン中の拡散係数は極めて大きいため、接合熱処理中のアンモニアガスのベースウェーハ１０２中の濃度はほぼ一定となる。したがって、図１（ｄ）に示すようにベースウェーハ中に形成されるＢＭＤの分布は極めて均質化する。
一方、接合熱処理中、格子間に窒素が含まれていたボンドウェーハ１０４には、この格子間窒素がＢＭＤ核形成を促進する。そして、上述のように、接合熱処理前のボンドウェーハ１０４中の格子間窒素には濃度分布にばらつきが大きい。したがって、ボンドウェーハ１０４中のＢＭＤの分布も図１（ｄ）に白丸で示すようにばらつきが大きくなる。
【００３０】
以上の接合熱処理中に生ずるＢＭＤ形成現象を時系列で見ると、接合熱処理の昇温中に約９００℃程度の温度に達すると、ボンドウェーハ１０４中で格子間窒素を核として不均一な分布のＢＭＤが成長する。その後、約１０００℃程度の温度になると、熱処理雰囲気中の水素とボンドウェーハ１０４の格子間窒素が反応しアンモニアガスが発生する。このアンモニアガスがベースウェーハ１０２中に拡散して核となり、均一な分布のＢＭＤがベースウェーハ１０２中に形成される。
【００３１】
また、接合熱処理雰囲気中の水素は、アンモニア形成に寄与すると共に、界面シリコン酸化膜１０８の除去にも寄与する。すなわち、雰囲気中の水素は、界面シリコン酸化膜１０８中の酸素と反応してＯＨ基やＨ２Ｏを形成する。このため、界面シリコン酸化膜１０８中の酸素の拡散を促進させる。したがって、図１（ｄ）に示すように、接合熱処理によって界面シリコン酸化膜１０８を薄膜化ないしは消滅させることが可能となる。
【００３２】
このように、接合熱処理雰囲気中の水素を、ＢＭＤ核の形成および界面シリコン酸化膜１０８の除去の双方に利用するところに本実施の形態のひとつの特徴がある。
確かに、上述の従来技術のアンモ二アガスによる熱処理を行うことによっても、アンモニアガスの分解によって生じる水素によって、同様の界面シリコン酸化膜消失効果は生じうる。しかし、アンモニアガスの場合には、水素ガスに比較して、アンモニアが窒素と水素に分解する化学反応が起こる余分なエネルギーが必要となるため、界面シリコン酸化膜の除去効率が水素ガスの場合よりも劣るという問題がある。
さらに、本実施の形態によれば、水素雰囲気の接合熱処理において、接合界面に存在するミクロンレベルのマイクロボイド（空洞）のサイズが大きくならないことも特徴の一つである。
【００３３】
なお、接合熱処理を１０００℃以上１３５０℃以下の温度とするのは、これより低温の範囲では、アンモニアガスのシリコン単結晶中の拡散が遅くなり、ボンドウェーハ側でのＢＭＤ形成が均一に進行しないためである。図２に熱処理時間を６０分としたときの、接合熱処理温度とＢＭＤ密度との関係を示します。図２から熱処理温度は１０００℃以上にすることで、ＢＭＤ密度が１Ｅ８／cm3以上となり、有効な金属不純物のゲッタリングサイトを形成することができる。また、これより高温の範囲では、炉内からシリコンウェーハへの金属汚染が増大するからである。さらに、これより高温の範囲では、シリコンウェーハへのスリップ発生の可能性が高くなり、かつ、熱処理装置の部材寿命が短くなり現実的でないからである。
【００３４】
次に、図１（ｅ）に示す工程で、ボンドウェーハ１０４側のシリコン基板表面を研削または研磨することによって所定の厚さに加工、すなわち薄膜化する。この加工によって、結晶面方位が概ね｛１１０｝のデバイス形成用の半導体層であるシリコン基板上側層１１２と、結晶面方位が概ね｛１００｝のベースウェーハ１０２が、界面シリコン酸化膜１０８を介して接合されたシリコン基板が形成される。
【００３５】
次に、図１（ｆ）に示す界面酸化膜除去熱処理を行う。この熱処理は、最終的に異なる結晶面方位を有するウェーハがＤＳＢ接合されたシリコン基板を製造するために、界面シリコン酸化膜１０８を完全に消失させるための熱処理である。また、この熱処理により、上記の接合熱処理中にボンドウェーハ１０４中に不均一に生じたＢＭＤを、シリコン基板表面からの酸素外方拡散により消滅させる。また、同時にシリコン単結晶インゴット引上げ時から存在するＣＯＰ（Ｃｈｒｙｓｔａｌ  Ｏｒｉｇｎａｔｅｄ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ）もシリコン基板上側層１１２から除去する。さらに、この熱処理は、シリコンウェーハ表面のシリコン原子を再構成し、シリコン基板表面を原子レベルで平坦化するための平坦化熱処理をも兼ねている。
本実施の形態では、この界面酸化膜除去熱処理を、還元性ガス、不活性ガス、または、還元性ガスと不活性ガスとの混合ガス雰囲気中、９００℃以上１３５０℃以下の温度範囲で行う。
【００３６】
ここで、界面酸化膜除去熱処理の雰囲気を、還元性ガス、不活性ガス、または、還元性ガスと不活性ガスとの混合ガス雰囲気中とするのは、酸化性ガスが混入すると、界面シリコン酸化膜からウェーハ表面への酸素拡散が生じないため、界面シリコン酸化膜が除去されないためである。また、ウェーハ表面が酸化するとシリコン原子の再構成も生じないため、ウェーハ表面が平坦化されないためである。
また、熱処理を９００℃以上１３５０℃以下の温度とするのは、これより低温の範囲では、熱処理による界面酸化膜の除去の実現が困難となるからである。また、これより高温の範囲では、炉内からシリコンウェーハへの金属汚染が増大するからである。さらに、これより高温の範囲では、シリコンウェーハへのスリップ発生の可能性が高くなり、かつ、熱処理装置の部材寿命が短くなり現実的でないからである。
【００３７】
なお、この界面酸化膜除去熱処理は、上述の接合熱処理の際に、界面シリコン酸化膜が完全に除去されるのであれば、必ずしも、２枚のシリコンウェーハが直接接合したシリコン基板を製造する上で必須の工程ではない。
また、界面シリコン酸化膜が完全に除去されていなくとも、界面シリコン酸化膜が接合熱処理により薄膜化されているため、上記界面酸化膜除去熱処理の時間の短縮、あるいは、熱処理温度の低温化が可能となる。
【００３８】
図１（ｆ）の界面酸化膜除去熱処理により、図１（ｇ）に示すように、結晶面方位が概ね｛１１０｝のデバイス形成用の半導体層であるシリコン基板上側層１１２と、結晶面方位が概ね｛１００｝のベースウェーハ１０２が、シリコン酸化膜のない界面１１６で接合されたシリコン基板１１４が形成される。
そして、シリコン基板上側層１１２はＢＭＤ密度およびＣＯＰ密度の極めて低い領域となっている。また、ボンドウェーハ１０４側には、均一で多数のＢＭＤが形成されている。
【００３９】
以上、本実施の形態のシリコン基板の製造方法によれば、ボンドウェーハ側に、均一で多数のＢＭＤを形成することが可能となる。このように、ウェーハ内部のＢＭＤ密度の高いシリコン基板は、イントリシック・ゲッタリング（Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ  Ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ；ＩＧ）能力が高いため、シリコン基板上に形成される半導体デバイスの歩留まりを一層向上させることが可能となる。また、ＢＭＤのシリコンウェーハ面内分布が小さいため、ウェーハ上に形成される半導体デバイスの特性が均質化される点においても半導体デバイスの歩留まり向上に寄与する。
さらに、本実施の形態においては、ＢＭＤ形成の熱処理工程を、ボンドウェーハ中の格子間窒素と雰囲気中の水素を利用する方法としている。これにより、ＢＭＤ形成の熱処理で界面シリコン酸化膜を少なくとも一部は除去することが可能となり、最終的に界面シリコン酸化膜を完全に除去することが要請される、２枚のシリコンウェーハが直接接合したシリコン基板製造の生産性を向上することが可能となる。
【００４０】
なお、本実施の形態においては、｛１００｝面方位を有するシリコンウェーハをベースウェーハ、｛１１０｝面方位を有するシリコンウェーハをボンドウェーハとする場合について記載したが、必ずしも、この組み合わせである必要はなく、ベースウェーハとボンドウェーハが逆であっても、他の結晶面方位を有するシリコンウェーハを適用してもかまわない。
また、ＭＥＭＳ（メムス、Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍａｃｈｉｎａｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）で用いられるような、同一面方位のウェーハをＤＳＢ接合したシリコン基板の製造方法に本発明を適用しても同様の作用・効果を得ることが可能である。
【００４１】
また、本実施の形態においては、ボンドウェーハ部分を所定の厚さに加工する方法として、研削または研磨による方法を示した。しかしながら、必ずしもこの方法に限られることはなく、いわゆるスマートカット法（水素イオン剥離法）や、いわゆるナノクリーブ法、いわゆるＥＬＴＲＡＮ法のような公知の加工・薄膜化技術を適用することが可能である。
【００４２】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。実施の形態の説明においては、半導体基板、半導体基板の製造方法等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる半導体基板、半導体基板の製造方法等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
【００４３】
また、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての半導体基板の製造方法は、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施の形態の製造工程フロー図。
【図２】実施の形態の接合熱処理温度とBMD密度との関係を示す図。
【符号の説明】
【００４５】
１０２      ベースウェーハ（第１の半導体ウェーハ、{１００}面方位ウェーハ）
１０４      ボンドウェーハ（第２の半導体ウェーハ、{１１０}面方位ウェーハ）
１０８      界面シリコン酸化膜
１１２      シリコン基板上側層
１１４      シリコン基板
１１６      シリコン酸化膜のない界面
【図１】
2008171969.tif 000003
【図２】
2008171969.tif 000004