(57)【要約】【課題】半導体基板への水素イオンの注入速度を飛躍的に増大させることが可能なイオン注入方法、並びにＳＯＩウエハの製造効率が十分に高いＳＯＩウエハの製造方法を提供する。【解決手段】半導体基板の所定深さに水素イオンを注入する際に、内部が減圧されており且つ所定磁場が形成された容器３７内に水素ガスを導入し、磁場内にマイクロ波ＭＷを導入してプラズマを生成させ、このプラズマ中から水素分子イオンを含む水素イオンビームＩＢを引き出し、水素分子イオンを半導体基板に照射して注入する。これにより、水素イオン注入におけるスループットが向上し、ＳＯＩウエハの製造効率を高めることができる。【選択図】　図３
2004047378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の所定深さに水素イオンを注入する方法であって、内部が減圧されており且つ所定磁場が形成された容器内に水素ガスを導入し、前記磁場内にマイクロ波を導入してプラズマを生成させ、このプラズマ中から水素分子イオンを含む水素イオンビームを引き出し、前記水素分子イオンを前記半導体基板に照射することを特徴とするイオン注入方法。
【請求項２】
前記マイクロ波の周波数及び前記磁場の強さが、下記式（１）又は（２）：
【数１】
2004047378.tif 000009
【数２】
2004047378.tif 000010
［式（１）、（２）中、ωはマイクロ波の周波数を表し、ｍｅは電子の質量を表し、ｅは電子の電荷を表し、Ｂは磁場の強さを表す］
で表される条件を満たすことを特徴とする、請求項１に記載のイオン注入方法。
【請求項３】
前記プラズマの生成領域に前記水素ガスが導入されてから前記水素イオンビームが引き出されるまでの平均滞留時間が５×１０−４〜５×１０−３秒であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のイオン注入方法。
【請求項４】
前記半導体基板としてＳｉ基板上に絶縁層を備えたものを用い、前記絶縁層の側から前記水素分子イオンを照射して前記Ｓｉ基板の所定深さに水素分子イオンを注入することを特徴とする、請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載のイオン注入方法。
【請求項５】
前記半導体基板としてＳｉ基板上にＳｉＯ２層を備えたものを用い、前記ＳｉＯ２層の側から前記水素分子イオンを照射して前記Ｓｉ基板の所定深さに水素分子イオンを注入することを特徴とする、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載のイオン注入方法。
【請求項６】
Ｓｉ基板の一方面上に絶縁層を有する第１のウエハの所定深さに水素イオン注入層を形成するイオン注入工程と、前記イオン注入工程後の前記第１のウエハの前記絶縁層上にＳｉ基板からなる第２のウエハを積層して積層体を得る積層工程と、前記積層体を前記水素イオン注入層で分断する分断工程と、を有するＳＯＩウエハの製造方法であって、前記イオン注入工程において、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載のイオン注入方法により前記水素イオン注入層を形成することを特徴とするＳＯＩウエハの製造方法。
【請求項７】
Ｓｉ基板からなる第３のウエハの所定深さに水素イオン注入層を形成するイオン注入工程と、前記イオン注入工程後の前記第３のウエハの所定面上に絶縁層及びＳｉ基板からなる第２のウエハを積層して積層体を得る積層工程と、前記積層体を前記水素イオン注入層で分断する分断工程と、を有するＳＯＩウエハの製造方法であって、
前記イオン注入工程において、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載のイオン注入方法により前記水素イオン注入層を形成することを特徴とするＳＯＩウエハの製造方法。
【請求項８】
前記絶縁層がＳｉＯ２層であることを特徴とする、請求項６又は７に記載のＳＯＩウエハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン注入方法及びＳＯＩウエハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ　ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエハとは、一般的に、Ｓｉ基板の表面近くに薄い絶縁層とＳｉ単結晶層とを形成してＳｉ層／絶縁層／Ｓｉ基板の積層構造としたウエハを意味する。このＳＯＩウエハは、通常のバルクＳｉウエハに比べて高集積化、高速化等の点で優れていることから近年注目されている。
【０００３】
ＳＯＩウエハを製造する方法の一つとしてスマートカット法が知られている（特開２０００−１２２８５号公報等）。スマートカット法とは、Ｓｉ基板の表面に形成された絶縁層（ＳｉＯ２層等）を介してＳｉ基板に水素イオンを注入し、この基板を別のＳｉ基板と貼り合わせた後で水素イオン注入層の部分で分断することによってＳＯＩウエハを作製するものである。
【０００４】
上記スマートカット法においては、Ｓｉ基板に水素イオンを注入する際に、イオン源としてホットカソードを用いたアーク放電型のプラズマ源を用いるのが一般的である。アーク放電型のイオン源は、陽極−陰極間で電子を高エネルギー状態に加速してガスをイオン化することから、単原子イオンや多価イオンを効率よく発生させるのに適している。従ってこの場合は、アーク放電型のイオン源から発生した水素原子イオン（Ｈ＋）がＳｉ基板に注入される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＳＯＩウエハの製造工程において、水素イオン注入層の部分での分断を容易に且つ確実に行うためにはＳｉ基板への水素イオンの注入量を高めることが非常に重要であり（好ましくは５×１０１６イオン／ｃｍ２以上）、従って高いスループット（単位時間当たりのウエハへの水素注入速度）でイオン注入を行うことが望ましい。
【０００６】
しかしながら、アーク放電型のイオン源中でのプラズマ密度には物理的な限界があることから、単原子イオンとして引き出される水素原子イオンビームの電流密度には上限があり、このことが水素イオンの注入速度を制約する原因となっている。典型的なスループットは１０ｗａｆｅｒ／ｈｏｕｒ以下である。
【０００７】
なお、イオン源を巨大化することで水素原子イオンのビーム電流を増大させることは理論的には可能であるが、装置全体が不必要に大きくなると共に装置の動作に必要なパワーも大きくなるので効率が悪く、さらにはメンテナンスも煩雑且つ困難となるため、上記課題の根本的な解決とはならない。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、半導体基板への水素イオンの注入を効率よく行うことが可能なイオン注入方法、並びにＳＯＩウエハの製造効率が十分に高いＳＯＩウエハの製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のイオン注入方法は、半導体基板の所定の深さに水素イオンを注入する方法であって、内部が減圧されており且つ所定磁場が形成された真空容器内に水素ガスを導入し、磁場内にマイクロ波を導入してプラズマを生成させ、このプラズマ中から水素分子イオンを含む水素イオンビームを引き出し、水素分子イオンを半導体基板に照射することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、内部が減圧されており且つ所定磁場が形成された真空容器内に水素ガスを導入し、この磁場内にマイクロ波を導入してプラズマを生成させることによって、プラズマ生成の際に低エネルギー電子を利用して水素分子イオンの生成効率を高めることができ、また、非常に高いプラズマ密度が達成されるため、プラズマ中から引き出される水素イオンビームにおける水素分子イオンの割合及び電流密度を向上させることができる。そして、この水素イオンビーム中の水素分子イオンを半導体基板に照射することによって、半導体基板の所定深さに水素イオンを効率よく注入することができ、ＳＯＩウエハの製造工程等において高水準のスループットが実現可能となる。
【００１１】
また、本発明のイオン注入方法は、マイクロ波の周波数及び磁場の強さが、下記式（１）又は（２）：
【数３】
2004047378.tif 000003
【数４】
2004047378.tif 000004
［式（１）、（２）中、ωはマイクロ波の周波数を表し、ｍｅは電子の質量を表し、ｅは電子の電荷を表し、Ｂは磁場の強さを表す］
で表される条件を満たすことを特徴としてもよい。これにより、低エネルギー電子による水素分子イオンの生成効率がより高められ、水素イオンビームの電流密度及び水素分子イオンの割合をさらに向上させることができる。
【００１２】
また、本発明のイオン注入方法は、プラズマの生成領域に水素ガスが導入されてから水素イオンビームが引き出されるまでの平均滞留時間（Ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ　Ｔｉｍｅ）が５×１０−４〜５×１０−３秒であることを特徴としてもよい。これにより、低エネルギー電子による水素分子イオンの生成効率をさらに高めることができ、水素イオンビームの電流密度及び水素分子イオンの割合を一層向上させることができる。
【００１３】
なお、本発明でいう平均滞留時間は、下記式（３）に従って求められる。
【００１４】
【数５】
2004047378.tif 000005
［式（３）中、τは平均滞留時間を表し、ｖｇはプラズマ室に導入された水素ガス分子のイオンが引き出される方向の平均速度を表し、Ｌは水素ガス分子がプラズマ室の導入口に導入されてから引き出し口に達するまでの平均移動距離を表す。］
【００１５】
また、本発明のイオン注入方法は、半導体基板としてＳｉ基板上に絶縁層を備えたものを用い、絶縁層の側から水素分子イオンを照射してＳｉ基板の所定深さに水素分子イオンを注入することを特徴としてもよい。
【００１６】
また、本発明のイオン注入方法は、半導体基板としてＳｉ基板上にＳｉＯ２層を備えたものを用い、ＳｉＯ２層の側から水素分子イオンを照射してＳｉ基板の所定深さに水素分子イオンを注入することを特徴としてもよい。
【００１７】
また、本発明のＳＯＩウエハの第１の製造方法は、Ｓｉ基板の一方面上に絶縁層を有する第１のウエハの所定深さに水素イオン注入層を形成するイオン注入工程と、イオン注入工程後の第１のウエハの絶縁層上にＳｉ基板からなる第２のウエハを積層して積層体を得る積層工程と、積層体を水素イオン注入層で分断する分断工程と、を有するＳＯＩウエハの製造方法であって、イオン注入工程において、上記本発明のイオン注入方法により水素イオン注入層を形成することを特徴とするものである。
【００１８】
上記第１の製造方法では、第１のウエハ（絶縁層／Ｓｉ基板）の所定深さに水素イオン注入層を形成し、その絶縁層上に第２のウエハを積層して積層体（Ｓｉ基板／絶縁層／Ｓｉ層／水素イオン注入層／Ｓｉ基板）とし、この積層体を水素イオン注入層で分断することによって、ＳＯＩウエハ（Ｓｉ層／絶縁層／Ｓｉ基板）が得られる。このとき、イオン注入工程において上記本発明のイオン注入方法を適用することにより、Ｓｉ基板の所定深さに水素イオンを効率よく注入してスループットを飛躍的に向上させることができる。また、このようにしてイオン注入を行うことで、Ｓｉ基板中の絶縁層側の表面から比較的浅い位置への水素イオン注入層の形成も容易に達成できる。従って、高集積化等の点で優れたＳＯＩウエハを効率よく且つ確実に製造可能な点で上記製造方法は非常に有用である。
【００１９】
また、本発明のＳＯＩウエハの第２の製造方法は、Ｓｉ基板からなる第３のウエハの所定深さに水素イオン注入層を形成するイオン注入工程と、イオン注入工程後の第３のウエハの所定面上に絶縁層及びＳｉ基板からなる第２のウエハを積層して積層体を得る積層工程と、積層体を水素イオン注入層で分断する分断工程と、を有するＳＯＩウエハの製造方法であって、イオン注入工程において、上記本発明のイオン注入方法により水素イオン注入層を形成することを特徴とするものである。
【００２０】
上記第２の製造方法では、Ｓｉ基板からなる第３のウエハに水素イオン注入層を形成した後、第３のウエハの所定面上にウエハに絶縁層及び第４のウエハを積層し、その積層体を水素イオン注入層で分断することによって、ＳＯＩウエハ（Ｓｉ層／絶縁層／Ｓｉ基板）が得られる。この場合も、イオン注入工程において上記本発明のイオン注入方法を適用することにより、第１の製造方法と同様に、高集積化等の点で優れたＳＯＩウエハを効率よく且つ確実に製造することができる。
【００２１】
上記第１及び第２の製造方法においては、絶縁層がＳｉＯ２層であることを特徴としてもよい。これにより、Ｓｉ層／ＳｉＯ２層／Ｓｉ基板の積層構造を有するＳＯＩウエハが効率よく得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付することとし、重複する説明は省略する。
【００２３】
先ず、イオン注入方法について説明する。
【００２４】
図１は本発明で用いられるイオン注入装置の一例を模式的に示す説明図である。図１に示した装置は、イオン源１０、イオン源１０に水素ガスを供給するボンベ１７及び引き出し電極１１を含むイオン引出アセンブリ１、イオン質量セレクタ１３、並びにターゲット基板フォルダ１４Ａを備えるものである。イオン引出アセンブリ１からの水素イオンビームＩＢは、イオン質量セレクタ１３を通してターゲット基板フォルダ１４Ａに向けて方向づけられる。このとき、イオン質量セレクタ１３を通る水素イオンビームＩＢから水素分子イオンが選別され、この水素分子イオンがターゲット基板フォルダ１４Ａに装着されたターゲット基板１４に照射される。
【００２５】
イオン引出アセンブリ１は、マイクロ波を利用して水素分子イオンを含む水素イオンビームＩＢを供給するものである。なお、図１中にはイオン源１０の構成の詳細及びマイクロ波の導光路等を図示していないが、これらの点については図２及び図３を参照して後述する。
【００２６】
イオン質量セレクタ１３は、質量、質量選択スリット１３１と共に作動する磁気セクタ質量分析器１３２を備える。分析器１３２は、図１の紙面に対して垂直方向の磁場の領域を含む。そのような磁場の中で、所定の質量／荷電比を持つ定エネルギーのイオンを含むイオンビームが、イオン源１０のアークチャンバの出口アパーチャに接近した点を基点とし、分析器１３２の入口アパーチャから出口アパーチャを通って質量選択スリット１３１の面で焦点を結ぶ。
【００２７】
図１には、単一の質量／荷電比のイオンのみを示すビームが描かれているので、ビームはスリット１３１のアパーチャに単一の焦点を結び、この質量／荷電比のイオンのビームはターゲット基板１４に向かってスリット１３１を通過することができる。実際には、イオン源１０によって放出されるビームには、基板１４への注入に望ましいものとは異なる質量／荷電比のイオンも含まれる。これらの望ましくないイオンは、所望のイオンとは異なる曲率半径を持ち、スリットを通過しない。所望のイオンは、分析器１３２によって、スリット１３１の面内の一点に焦点を結ぶ。したがって分析器１３２は、図１の面内に分散面を持つ。
【００２８】
図２はマイクロ波イオン源の一例を示す概略構成図である。図２中、マグネトロン２１、マグネトロンマウント２２、サーキュレータ２３、パワーモニタ２５、スタブチューナ２６、インターフェースチューブ２７、ソースヘッド２８がこの順で連結されており、ソースヘッド２８の前面にはプラズマチャンバ２９が設けられている。また、サーキュレータ２３の側部にはダミーロード２４が設けられている。
【００２９】
マグネトロン２１は所定のマイクロ波（例えば２．４５ＧＨｚのもの）を発生させるもので、このマイクロ波がソースヘッド２８に導入されてプラズマ生成に利用される。サーキュレータ２３はマグネトロン２１側に戻ろうとする反射されたマイクロ波をダミーロード２４に迂回させるものであり、迂回したマイクロ波はダミーロード２４で吸収されて熱に変換される。また、スタブチューナ２６はマイクロ波の反射を無くしてより多くのマイクロ波がプラズマ生成に消費されるように調整するものである。なお、マイクロ波の出力を検出するパワーモニタ２５、インターフェースチューブ２７等は必須の要素ではなく、適宜省略することができる。
【００３０】
図３は、ソースヘッド２８をマイクロ波の導入路を含む平面で切断したときの断面図である。図３中、ソースヘッド外壁３１のマグネトロン側（マイクロ波ＭＷの入口側）にはソースブッシング３２が形成されており、その端部はソースヘッドの内側に向けて折れ曲がった形状となっている。この折れ曲がり部の先端にはマグネットヨーク３３が設けられてソースヘッド２８の内側に窪んだ空間を与えている。マグネットヨーク３３の前面には開口部を有する出口側プレート３４が設けられ、さらにプレート３４のマグネトロン側の開口部には凹状のプラズマチャンバ２９が配置されている。プラズマチャンバ２９の凹部の空間３７はプラズマ生成領域であり、この部分に水素ガスが供給される。
【００３１】
また、凸状のマグネットポール３５は、凸部の先端がプラズマチャンバ２９に近接するとともに底部側面がマグネットヨーク３３側部の内壁面と密着するように配置されている。このマグネットポール３５には底部の中心から凸部先端までを連通するように導波管３６が配置されている。この導波管３６はマイクロ波をプラズマチャンバ２９に導入するものである。
【００３２】
マグネットヨーク３３及びプレート３４の内壁面並びにプラズマチャンバ２９及びマグネットポール３５の外壁面により形成される空間３７には、マグネットポール３５の凸部を巻回するようにソレノイドコイル３８が配置されている。
【００３３】
上記の構成を有するイオン源において、磁場内の電子はローレンツ力を受けて磁束線に沿って旋回する。このとき、プラズマ生成領域３７に水素ガスを導入しながら導波管３６にマイクロ波を導入すると、磁場内の電子がマイクロ波により励起され、この励起電子とプラズマ生成領域３７内の水素ガスとの衝突により水素分子イオン（Ｈ２＋）を含むプラズマが生成する。
【００３４】
このプラズマ生成は、ＥＣＲモード、非ＥＣＲモード（Ｏｆｆ−ＥＣＲモード）のいずれで行ってもよいが、非ＥＣＲモードで行うことが好ましい。非ＥＣＲモードでプラズマ生成を行うことで、低エネルギー電子による水素分子イオンの生成効率及びプラズマ密度をより高めることができ、水素イオンビームＩＢの電流密度及び水素分子イオンの割合をさらに向上させることができる。
【００３５】
なお、ここでいうＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）モードとは、マイクロ波の周波数を下記式（４）：
【数６】
2004047378.tif 000006
［式（４）中、ωｅは電子サイクロトロン周波数を表し、ｍｅは電子の質量を表し、ｅは電子の電荷を表し、Ｂは磁場の強さを表す。］
で表される電子サイクロトロン周波数（磁束線に沿って旋回する電子の周波数）と一致させることによって、電子サイクロトロン共鳴吸収過程で電子を選択的に励起し、その励起電子と水素分子とを衝突させてプラズマを生成させるものである。しかしながら、ＥＣＲモードでプラズマ生成を行うと、水素原子イオン（Ｈ＋）が生成しやすく、水素イオンビームの電流密度が不十分となりやすい。
【００３６】
一方、非ＥＣＲモードとは、ＥＣＲ条件を満たさないように、すなわちマイクロ波の周波数及び磁場の強さが下記式（１）又は（２）：
【数７】
2004047378.tif 000007
【数８】
2004047378.tif 000008
［式（１）、（２）中、ωはマイクロ波の周波数を表し、ｍｅは電子の質量を表し、ｅは電子の電荷を表し、Ｂは磁場の強さを表す］
で表される条件を満たすように設定してプラズマ生成を行うものである。なお、非ＥＣＲモード設定の際には、マイクロ波の周波数を固定して磁場の強さを調節してもよく、また、磁場の強さを固定してマイクロ波の周波数を調節してもよい。
【００３７】
非ＥＣＲモードにおいては、マイクロ波の周波数ωが電子サイクロトロン周波数ωｅよりも１０〜５０％（より好ましくは２０〜４０％）だけ高く（又は低く）なるように、マイクロ波の周波数及び磁場の強さを設定することが好ましい。従って、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いる場合、磁場の強さは９６〜１３１ｍＴ又は４４〜７９ｍＴ（より好ましくは１０５〜１２３ｍＴ又は５３〜７０ｍＴ）であることが好ましい。また、１４．５ＧＨｚのマイクロ波を用いる場合、磁場の強さは５７０〜７７７ｍＴ又は２５９〜４６６ｍＴであることが好ましい。
【００３８】
また、プラズマ生成領域３７に水素ガスが導入されてから水素イオンビームＩＢが引き出されるまでの水素分子の平均滞留時間は、５×１０−４〜５×１０−３秒であることが好ましく、７×１０−４〜３×１０−３秒であることがより好ましい。平均滞留時間が前記上限値を超えると水素分子イオンの割合が低下する傾向にあり、また、前記下限値未満であるとプラズマの生成効率が低下する傾向にある。当該平均滞留時間の設定は、プラズマチャンバ２９の形状及びサイズ、水素ガスの供給量、水素イオンビームＩＢの引き出し量等の調節により行うことができる。
【００３９】
このようにして生成した水素分子イオンを含む水素イオンビームＩＢをプラズマチャンバ２９から引き出し、イオン質量セレクタ１３において水素イオンビームＩＢから水素分子イオンを選別する。この水素分子イオンをターゲット基板１４に照射することで、ターゲット基板の所定深さに十分な量の水素イオン注入層を効率よく形成することができる。
【００４０】
ターゲット基板としては、Ｓｉ基板等の半導体基板、あるいはこの半導体基板の一方面上にＳｉＯ２層等の絶縁層が形成されたもの等が好適に使用される。例えばＳｉＯ２層／Ｓｉ基板の積層構造を有する半導体基板を用いる場合、ＳｉＯ２層の側から水素分子イオンを照射することで、Ｓｉ基板中に水素イオン注入層が形成される。そして、この水素イオン注入層の形成に伴い、ＳｉＯ２層と水素イオン注入層との間に薄いＳｉ層が形成される。
【００４１】
なお、アーク放電型イオン源やＲＦイオン源等を用いた従来法では、水素分子イオンよりも水素原子イオンの方が生成しやすいため、イオン注入の際には専ら水素原子イオンが利用されていた。これに対して本発明のイオン注入方法では、マイクロ波を利用してプラズマ生成を行うことで、アーク放電型イオン源やＲＦイオン源等を用いた場合に比べてプラズマ中の水素分子イオンの割合を飛躍的に増大させることができるので、イオン注入の際に水素分子イオンを有効に利用することができる。
【００４２】
例えば、本発明者は、マイクロ波の周波数が２．４５ＧＨｚ、マイクロ波の出力が７００Ｗ、磁場の強さが７０ｍＴである非ＥＣＲモードにおいて、水素分子の平均滞留時間を８．９×１０−４秒としてプラズマを生成させたとき、Ｈ＋イオンが１３．５％、Ｈ２＋イオンが７８．１％、Ｈ３＋イオンが８．４％というイオン組成が達成されたことを確認している。これに対して、従来型のアーク放電型イオン源により生成したプラズマ中のイオン組成は、Ｈ＋イオンが６０．２％、Ｈ２＋イオンが２２．９％、Ｈ３＋イオンが１６．９％であった。
【００４３】
次に、ＳＯＩウエハの製造方法について、Ｓｉ層／ＳｉＯ２層／Ｓｉ基板の積層構造を有するＳＯＩウエハを製造する場合を例にとって詳述する。
【００４４】
図４（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ各工程におけるウエハの積層構造を模式的に示す断面図である。
【００４５】
イオン注入工程においては、ターゲット基板として、Ｓｉ基板（Ｓｉ−ｄｏｎｏｒ　ｗａｆｅｒ）４１の一方面上にＳｉＯ２層４２が形成されたものを用いる。ＳｉＯ２層４２は、例えばＳｉ基板の表面を酸化させることにより形成可能であり、その厚さは例えば０．０１〜１．０μｍである。
【００４６】
このターゲット基板に対して、ウエハのＳｉＯ２層４２側から水素分子イオンを照射することによって、Ｓｉ基板４２中の所定深さに水素イオン注入層４３が形成され、これに伴いＳｉＯ２層４２と水素イオン注入層４３との間に薄いＳｉ層が形成される（図４（ａ））。
【００４７】
イオン注入工程においては、上述のように、非ＥＣＲモードにより水素イオンビームを発生させることが好ましい。これにより、非常に高いスループットが実現可能となり、その結果、ＳＯＩウエハの製造効率を飛躍的に向上させることができる。本発明者は、非ＥＣＲモードによるイオン注入を行った場合に、アーク放電型イオン源やＲＦイオン源等を用いる従来の製造方法の場合と比較して、ＳＯＩの製造効率が４倍以上にまで高められることを確認している。
【００４８】
イオン注入工程におけるイオン注入量は１×１０１６イオン／ｃｍ２以上であることが好ましい。また、水素イオン注入層４３は、例えばＳｉ層４４とＳｉＯ２層４２との界面からの深さ０．００５〜１．５μｍの位置に形成される。
【００４９】
次に、ターゲット基板のＳｉＯ２層４２上にＳｉ基板（Ｓｉ−ｈａｎｄｌｅ　ｗａｆｅｒ）４５を貼り合わせる（図４（ｂ））。なお、ＳｉＯ２層が形成されていないＳｉ基板を用いて上記と同様のイオン注入工程を行い、その一方で表面にＳｉＯ２層が形成されたＳｉ基板を用意して、積層工程において両者を貼り合わせることによっても目的の積層体を得ることができる。
【００５０】
この積層体を水素イオン注入層４３で分断する（図４（ｃ））。水素イオン注入層４３はシリコン原子同士の共有結合が切断された脆弱な層であるため、水素イオン注入層４３の側面に乾燥空気等のガスを吹き付けたり、機械的に剪断を加えたりすることによって容易に分断することができる。
【００５１】
このようにして、Ｓｉ基板４５上にＳｉＯ２層４２及びＳｉ層４４がこの順で積層されたＳＯＩウエハが得られる（図４（ｃ））。なお、分断工程後のＳｉ層４４の表面に水素イオン注入層４３の一部が残存する場合があるが、研磨処理等を行うことでその残さを容易に除去することができる。また、Ｓｉ層４４を更に研磨することにより、Ｓｉ層４４の厚みを調整することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明のイオン注入方法によれば、水素分子イオンの割合及び電流密度が高い水素イオンビームを引き出して、この水素イオンビームからの水素分子イオンを半導体基板に照射することによって、半導体基板の所定深さに水素イオンを効率よく注入することができる。
【００５３】
また、本発明のＳＯＩウエハの製造方法によれば、イオン注入工程の際に上記本発明のイオン注入方法を適用することで高水準のスループットが実現可能となり、高集積化等の点で優れたＳＯＩウエハを効率よく且つ確実に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】イオン注入装置の一例を模式的に示す説明図である。
【図２】マイクロ波イオン源の一例を示す概略構成図である。
【図３】ソースヘッドをマイクロ波の導入路を含む平面で切断したときの断面図である
【図４】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ各工程におけるウエハの積層構造を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１…イオン引出アセンブリ、１０…イオン源、１１…引き出し電極、１３…イオン質量セレクタ、１３１…質量選択スリット、１３２…磁気セクタ質量分析器、１４…ターゲット基板、１４Ａ…ターゲット基板ホルダ、１７…ボンベ、２１…マグネトロン、２２…マグネトロンマウント、２３…サーキュレータ、２４…ダミーロード、２５…パワーモニタ、２６…スタブチューナ、２７…インターフェースチューブ、２８…ソースヘッド、２９…プラズマチャンバ、３１…ソースヘッド外壁、３２…ソースブッシング、３３…マグネットヨーク、３４…出口側プレート、３５…マグネットポール、３６…導波管、３７…プラズマ生成領域、３８…ソレノイドコイル、４１、４５…Ｓｉ基板、４２…ＳｉＯ２層、４３…水素イオン注入層、４４…Ｓｉ層、ＭＷ…マイクロ波、ＩＢ…イオンビーム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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