(57)【要約】【課題】ＳＯＩウエーハを製造する際にボイドの発生を抑え、生産性の高いＳＯＩウエーハの製造方法を提供する。【解決手段】２枚の原料ウエーハのうち、少なくとも一方のウエーハに絶縁層を形成し、他方のウエーハと接着剤を用いずに貼り合わせるＳＯＩウエーハの製造方法において、該原料ウエーハとしてウエーハ表面に線状欠陥が零個であるウエーハを用いるようにした。また、２枚の原料ウエーハのうち、少なくとも一方のウエーハに絶縁層を形成し、他方のウエーハと接着剤を用いずに貼り合わせるＳＯＩウエーハの製造方法において、該原料ウエーハをあらかじめ高温熱処理するようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の原料ウエーハのうち、少なくとも一方のウエーハに絶縁層を形成し、他方のウエーハと接着剤を用いずに貼り合わせるＳＯＩウエーハの製造方法において、該原料ウエーハとしてウエーハ表面に線状欠陥が零個であるウエーハを用いることを特徴とするＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項２】
２枚の原料ウエーハのうち、少なくとも一方のウエーハに絶縁層を形成し、他方のウエーハと接着剤を用いずに貼り合わせるＳＯＩウエーハの製造方法において、該原料ウエーハをあらかじめ高温熱処理することを特徴とするＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項３】
前記高温熱処理を１１００℃以上の高温で実施することを特徴とする請求項２記載のＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項４】
２枚の原料ウエーハのうち、少なくとも一方のウエーハに絶縁層を形成し、他方のウエーハと接着剤を用いずに貼り合わせるＳＯＩウエーハの製造方法が、２枚の原料ウエーハのうち、少なくとも一方のウエーハに絶縁層を形成すると共に、一方のウエーハの上面から水素イオンまたは希ガスイオンを注入し、該ウエーハ内部に微小気泡層を形成させた後、該イオンを注入した方の面を、該絶縁膜を介して他方のウエーハと密着させ、その後熱処理を加えて微小気泡層を劈開面として一方のウエーハを薄膜状に分離し、さらに熱処理を加えて、強固に結合することによってＳＯＩウエーハを製造する方法であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項５】
ＳＯＩウエーハの原料となるウエーハ表面の線状欠陥を検査し、線状欠陥の存在しないウエーハを選別し使用することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項６】
前記線状欠陥の検査をコンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡を用い実施することを特徴とする請求項５記載のＳＯＩウエーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＳＯＩ層、絶縁層、及び支持基板で形成されたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエーハに関し、特に結合法（貼り合わせ法）によるＳＯＩウエーハの製造方法に関する。
【０００２】
【関連技術】
近年、集積回路はその集積度を著しく増し、それに伴い鏡面研磨された半導体単結晶ウエーハ表面の平坦度や平滑度のような加工精度もより厳しい条件が課されるようになった。しかも、性能・信頼性・歩留まりの高い集積回路を得る為には、機械的な精度だけではなく、電気的な特性についても高いことが要請されるようになった。中でもＳＯＩウエーハについて言えば、理想的な誘電体分離基板なので、主に移動通信機器や医療機器関係で高周波、高速系デバイスとして利用され、今後の大幅な需要拡大が予想されている。
【０００３】
ＳＯＩウエーハは、図６に示すように単結晶シリコン層のような素子を形成するためのＳＯＩ層５２（半導体層や活性層ともいう）が、シリコン酸化膜のような絶縁層５４〔埋め込み（ＢＯＸ）酸化膜層や単に酸化膜層ともいう〕の上に形成された構造をもつ。また絶縁膜５４は支持基板５６（基板層ともいう）上に形成され、ＳＯＩ層５２、絶縁層５４、及び支持基板５６が順次形成された構造となっている。
【０００４】
従来、ＳＯＩ層５２及び支持基板５６が、例えばシリコン、及び絶縁層５４が、例えばシリコン酸化膜からなる上記ＳＯＩ構造を持つＳＯＩウエーハ５０の製造方法としては、酸素イオンをシリコン単結晶に高濃度で打ち込んだ後に、高温で熱処理を行い、酸化膜を形成するＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｂｙ  ｉｍｐｌａｎｔｅｄ  ｏｘｙｇｅｎ）法によるものと、２枚の鏡面研磨したウエーハを、接着剤を用いることなく結合し、片方のウエーハを薄膜化する結合法（貼り合わせ法）がある。
【０００５】
ＳＩＭＯＸ法は、デバイス活性領域となる活性層部（ＳＯＩ層）５２の膜厚を、酸素イオン打ち込み時の加速電圧で決定、制御できるために、薄層でかつ膜厚均一性の高い活性層を容易に得る事ができる利点があるが、埋め込み（ＢＯＸ）酸化膜（絶縁層）５４の信頼性や、活性層５２の結晶性等問題が多い。
【０００６】
一方、ウエーハ結合法は、単結晶のシリコン鏡面ウエーハ２枚のうち少なくとも一方に酸化膜（絶縁層）５４を形成し、接着剤を用いずに貼り合わせ、次いで熱処理（通常は１１００℃〜１２００℃）を加えることで結合を強化し、その後片方のウエーハを研削や湿式エッチングにより薄膜化した後、薄膜の表面を鏡面研磨してＳＯＩ層を形成するものであるので、埋め込み（ＢＯＸ）酸化膜（絶縁層）５４の信頼性が高くＳＯＩ層５２の結晶性も良好であるという利点がある。しかし、このようにして貼り合わされたＳＯＩウエーハ５０は研削や研磨により機械的な加工を行い薄膜化しているため、得られるＳＯＩ層５２の膜厚およびその均一性に限界がある。
【０００７】
また最近ＳＯＩウエーハの製造方法として、イオン注入したウエーハを結合及び分離してＳＯＩウエーハを作製する方法が新たに注目され始めている。この方法はイオン注入剥離法などとも言われ、図７に示すように２枚のシリコンウエーハのうち、少なくとも一方のシリコンウエーハに酸化膜（絶縁層）を形成すると共に、一方のシリコンウエーハの上面から水素イオンまたは希ガスイオンを注入し、該ウエーハ内部に微小気泡層（封入層）を形成させた後、該イオンを注入した方の面を、酸化膜を介して他方のシリコンウエーハと密着させ、その後熱処理を加えて微小気泡層を劈開面として一方のウエーハを薄膜状に分離し、さらに熱処理を加えて、強固に結合してＳＯＩウエーハとする技術（特開平５−２１１１２８号参照）である。そして、該劈開面は良好な鏡面であり、ＳＯＩ層５２の膜厚の均一性も高いＳＯＩウエーハ５０が比較的容易に得られている。
【０００８】
このイオン注入剥離法について、図７にその主な工程の１例を示してさらに詳細に説明する。まず、２枚の原料ウエーハとして支持基板５６となるベースウエーハ５６ａとＳＯＩ層５２となるボンドウエーハ５２ａを準備する（図７（ａ）、ステップ１００）。これらのウエーハとしては、例えば鏡面研磨されたシリコン単結晶ウエーハが用いられる。
【０００９】
このボンドウエーハ５２ａの表面には後に埋め込み（ＢＯＸ）酸化膜（絶縁層）となる酸化膜５４ａを形成する〔図７（ｂ）、ステップ１０２〕。これは例えばシリコン単結晶ウエーハであるボンドウエーハ５２ａに対して熱酸化を施すことによりボンドウエーハ５２ａの表面にシリコン酸化膜を形成すればよい。なお、酸化膜の形成はボンドウエーハ５２ａの表面ではなく、ベースウエーハ５６ａの表面に行っても良い。図示例ではボンドウエーハ５２ａ側に酸化膜５４ａを形成した例で説明する。
【００１０】
次に該酸化膜５４ａの上からボンドウエーハ５２ａに水素イオンを注入し、微小気泡層（封入層）５８を形成する〔図７（ｃ）、ステップ１０４〕。
【００１１】
その後、Ｈ2ＳＯ4−Ｈ2Ｏ2混合液等により化学洗浄を実施しても良い（ステップ１０５）。Ｈ2ＳＯ4−Ｈ2Ｏ2混合液は、ウェット洗浄の分野ではＳＰＭ（Ｓｕｒｆｕｒｉｃ  ａｃｉｄ−Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｐｅｒｏｘｉｄｅ  Ｍｉｘｔｕｒｅ）の略称で知られ、有機汚染物質の除去に用いられる洗浄液である。
【００１２】
次に、微小気泡層（封入層）５８を形成したボンドウエーハ５２ａのイオン注入をした方の面の酸化膜を介して、ベースウエーハ５６ａと室温で密着させる〔図７（ｄ）、ステップ１０６〕。
【００１３】
次に５００℃以上の熱処理（剥離熱処理）を加えることによりボンドウエーハ５２ａの一部分を封入層５８より剥離することによってボンドウエーハ５２ａを薄膜化し〔図７（ｅ）、ステップ１０８〕、次いで結合熱処理〔図７（ｆ）、ステップ１１０〕を施して該薄膜化したボンドウエーハ５２ａとベースウエーハ５６ａとを該酸化膜５４ａを介して強固に結合することによってＳＯＩ構造を持つウエーハ５０が作製される。
【００１４】
上記した貼り合わせ法を用いて製造されたＳＯＩウエーハ５０は、この段階では支持基板５６の一主表面に絶縁膜（層）５４とＳＯＩ層５２がそれぞれ分離して順次積層された構造の断面形状を有する。
【００１５】
また、絶縁層５４とＳＯＩ層５２は、図６に示すように支持基板５６に対して数ｍｍ程度、通常３ｍｍ程度小径となるのが一般的である。
【００１６】
また、ＳＯＩウエーハ５０の原材料となるシリコン等のウエーハは、一般的に単結晶製造装置によって製造された単結晶棒（インゴット）をスライスして薄円板状のウエーハを得るスライス工程と、該スライス工程で得られたウエーハの割れや欠けを防ぐためにその外周エッジ部を面取りする面取り工程と、面取りされたウエーハをラッピングしてこれを平坦化するラッピング工程と、面取りおよびラッピングされたウエーハ表面に残留する加工歪を除去するエッチング工程と、エッチングされたウエーハの表面を研磨布に摺接させて粗研磨する一次鏡面研磨工程と、一次鏡面研磨されたウエーハの該表面を仕上げ鏡面研磨する仕上げ鏡面研磨工程と、仕上げ鏡面研磨されたウエーハを洗浄してウエーハに付着した研磨剤や異物を除去する最終洗浄工程から成る。これらの工程を基本とし、更にドナーキラー熱処理等の工程が加わったり、同一工程を複数回実施したり、工程順を工夫したりしてウエーハが製造される。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ＳＯＩウエーハを用いデバイスを製造するにあたり、デバイスの歩留まりが低下するという問題があった。この原因について鋭意調査したところ、ＳＯＩ層及び酸化膜にボイドと呼ばれる欠陥が発生し歩留まりの低下につながると考えられた。
【００１８】
ボイド７０とは、図４に示すようにＳＯＩ層又は絶縁層に孔があいた状態のものである。
【００１９】
本発明は、上記した問題に鑑みてなされたもので、ＳＯＩウエーハを製造する際にボイドの発生を抑え、生産性の高いＳＯＩウエーハの製造方法を提供することを主たる目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、ボイドの発生原因について鋭意調査したところ、ＳＯＩウエーハのボンドウエーハとして用いている原料ウエーハの品質がボイドの発生に影響していることが明らかとなった。特にボンドウエーハ表面に存在する線状の欠陥が問題であることがわかった。従来ボンドウエーハの原材料となるシリコンウエーハには、種々の欠陥が観察されており、その代表的な欠陥としてＣＯＰが有名である。ＣＯＰも一種のピット状の欠陥であるが、ＣＯＰはボイドの発生にそれほど影響が無いことが明らかとなっている。本発明者らが鋭意調査したところ、原料ウエーハにはその他の特徴的な欠陥が数多く存在することが明らかとなり、その中でも線状の欠陥が存在する部分がボイドとなって現れやすいことが明らかとなった。またこの線状の欠陥は研磨工程後に生じる線状欠陥であった。
【００２１】
線状欠陥８０とは、特にコンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡で好適に観察される欠陥で、特徴としてはＣＯＰ等の結晶欠陥と異なり、図３に示すように高さが数ｎｍで長さが概ね０．５μｍ以上の線状をした欠陥である。この線状欠陥８０は、主に加工起因の欠陥と考えられている。コンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡で観察するとこの欠陥から得られる画像データは、左側が明るく右側が暗い画像パターンでかつ微小欠陥が直線状にならんだ形で観察することができ、画像パターン、形状（直線状）、その長さに特徴がある欠陥である。このような形態の欠陥は他の検査方法、例えば通常のパーティクルカウンタ測定でも測定可能である。しかし、この線状欠陥はＣＯＰとの分離が困難で、ＡＦＭ等を併用して観察しないと検出が困難であるが、コンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡では容易に識別できる。なお、この線状欠陥をオージエ分析したところ、Ｎｉ等の重金属が検出されている。
【００２２】
本発明のＳＯＩウエーハの製造方法の第１の態様は、２枚の原料ウエーハのうち、少なくとも一方のウエーハ（ボンドウエーハ）に絶縁層を形成し、他方のウエーハ（ベースウエーハ）と接着剤を用いずに貼り合わせるＳＯＩウエーハの製造方法において、該原料ウエーハとしてウエーハ表面に線状欠陥が零個であるウエーハを用いることを特徴とする。
【００２３】
上述した線状欠陥の原因を鋭意調査した結果、この欠陥は主に研磨工程で発生する欠陥であることが明らかになった。研磨工程後は通常は仕上げ洗浄及び乾燥を行い容器に収納され、その後ＳＯＩウエーハの製造工程に供給されるため、研磨工程後にはほとんど品質は変化しない。そのため研磨工程でこのような線状欠陥が存在すると、そのままＳＯＩウエーハの原料ウエーハとして使用されてしまう。このような欠陥が存在するとボイドの発生につながりやすい。従ってこのような線状欠陥がない、またはできるだけ少ないウエーハを原料ウエーハとして用いる必要がある。線状欠陥は少なければ少ないほど好ましく完全に存在しないことが好ましい。
【００２４】
なお、２枚の原料ウエーハのうち、少なくとも一方のウエーハ（ボンドウエーハ）に絶縁層を形成し、他方のウエーハ（ベースウエーハ）と接着剤を用いずに貼り合わせるＳＯＩウエーハの製造方法としては、２枚の原料ウエーハのうち、少なくとも一方のウエーハに絶縁層を形成すると共に、一方のウエーハ（ボンドウエーハ）の上面から水素イオンまたは希ガスイオンを注入し、該ウエーハ内部に微小気泡層を形成させた後、該イオンを注入した方の面を、該絶縁膜を介して他方のウエーハ（ベースウエーハ）と密着させ、その後熱処理を加えて微小気泡層を劈開面として一方のウエーハを薄膜状に分離し、さらに熱処理を加えて、強固に結合することによってＳＯＩウエーハを製造する貼り合わせＳＯＩウエーハの製造方法を採用するのが好適である。
【００２５】
ボイドの発生原因としては、図５に示すように、ベースウエーハ５６ａ及び／又はボンドウエーハ５２ａに比較的大きな線状欠陥８０が存在した場合〔図５（ａ）〕、このボンドウエーハ５２ａに酸化膜５４ａを形成した際、酸化膜５４ａの特性の劣化、または酸化膜５４ａ自体の平坦度（均一性）が悪化し〔図５（ｂ）（ｃ）〕、その状態でベースウエーハ５６ａを貼り合わせることになり〔図５（ｄ）〕、この線状欠陥８０が存在していた部分の酸化膜５４ａの接着が弱くボイド７０となってしまうと考えられる〔図５（ｅ）（ｆ）〕。従って、この線状欠陥８０は結合法（貼り合わせ）によるＳＯＩウエーハの製造方法で特に影響のある欠陥である。特に上記のような水素イオンを注入し、ウエーハ内部に微小気泡層５８を形成させた後、貼り合わせ剥離する方法では、ボイド７０の発生が顕著であり、このような欠陥のないウエーハを用い製造する効果が大きい。更にこの方法は特に高品質の薄膜ＳＯＩウエーハを製造できる工程であり好ましい。
【００２６】
原料ウエーハとして、ベースウエーハ及びボンドウエーハのどちらにもこのような線状欠陥が無い事が好ましいが、特に酸化膜を形成する側のウエーハに線状欠陥がないほうが良い。
【００２７】
研磨工程で用いる研磨剤等の研磨条件を工夫することによっても線状欠陥を低減することが可能である。従って、このような欠陥のない原材料ウエーハはＳＯＩウエーハの原材料となるウエーハ表面の線状欠陥を検査し、線状欠陥の存在しないウエーハを選別し使用すればよい。研磨条件等により線状欠陥の発生頻度は異なる為、研磨工程毎にコンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡を用いウエーハを検査し、線状欠陥のないウエーハを選別し、ＳＯＩウエーハの製造に用いることが好ましい。
【００２８】
また、線状欠陥の存在しないウエーハを積極的に得るには、例えば高温熱処理を行うことによって無くす事ができる。そこで本発明のＳＯＩウエーハの製造方法の第２の態様は２枚の原料ウエーハのうち、少なくとも一方のウエーハ（ボンドウエーハ）に絶縁層を形成し、他方のウエーハ（ベースウエーハ）と接着剤を用いずに貼り合わせるＳＯＩウエーハの製造方法において、該原料ウエーハをあらかじめ高温熱処理することを特徴とする。
【００２９】
高温熱処理の条件としては、１１００℃以上の高温で熱処理する。特に１１００℃〜１３５０℃の範囲が好ましい。１０００℃では十分に線状欠陥が消滅しない場合があり１１００℃以上とすることで安定して線状欠陥を消去できる。上限は特に限定するものではなく融点以下であれば実施は可能であるが融点に近づくほどスリップが多発する等の他の問題が生じやすいため１３５０℃以下の処理が好ましい。熱処理時間も線状欠陥の発生状況により適宜設定すれば良いが１０分以上とし、生産性の観点から長くとも４０時間実施すれば十分である。通常１２００℃の温度であれば１時間程度の熱処理で良い。雰囲気ガスとしては窒素雰囲気などでも可能であるが、アルゴン雰囲気又は水素雰囲気で処理するのが好ましい。このような高温熱処理により容易に線状欠陥を無くすことができる。
【００３０】
このような方法であれば線状欠陥が０（零）個となりボイドの発生を低減でき歩留まりの良いＳＯＩウエーハを製造することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、図示例は例示的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。
【００３２】
図１は本発明のＳＯＩウエーハの製造方法の第１の態様の工程順を模式図とともに示すフローチャートである。図２は本発明のＳＯＩウエーハの製造方法の第２の態様の工程順を模式図とともに示すフローチャートである。本発明では、前述した図７に示した従来のＳＯＩウエーハの製造工程において、貼り合わせに用いるボンドウエーハやベースウエーハの原料となるウエーハの線状欠陥を管理し貼り合わせを行うものである。
【００３３】
ＳＯＩ構造を形成するには、図７に示した従来工程と同様に、まず、原料ウエーハとして支持基板５６となるベースウエーハ５６ａとボンドウエーハ５２ａを用意する（図１（ａ）、ステップ１００ａ、及び図２（ａ）、ステップ１００ｂ）。これらは上述したようにいずれも鏡面研磨されたシリコン単結晶ウエーハである。特に本発明では、原料ウエーハには線状欠陥が零個であるウエーハを用いＳＯＩウエーハを製造する。
【００３４】
線状欠陥が零個の原料ウエーハは、例えば、図１（ａ）のようにＳＯＩウエーハの原料となるウエーハ表面の線状欠陥をコンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡により検査し、線状欠陥の存在しないウエーハを選別して使用する。
【００３５】
この時、本発明の第２の態様の構成のように、鏡面研磨ウエーハを高温熱処理したウエーハを用いると好ましい。図２によって説明すれば、鏡面研磨処理によって得られたウエーハ４０を準備する〔図２（ａ−１）、ステップ９８〕。この鏡面研磨ウエーハ４０には線状欠陥８０が発生していることがある。この鏡面研磨ウエーハ４０に対して高温熱処理を加える〔図２（ａ−２）、ステップ９９〕。高温熱処理は１１００℃以上の高温で行う。１０００℃程度の熱処理では十分に線状欠陥を消滅させることが難しい。特に１２００℃、１時間以上の熱処理が好ましい。雰囲気ガスは特に限定するものではないが、アルゴン雰囲気又は水素雰囲気で処理するのが好ましい。このような高温熱処理により容易に線状欠陥８０は低減できる。
【００３６】
これにより研磨後、ウエーハ表面に線状欠陥８０が発生していたとしても、これを消滅させ、ウエーハ表面に線状欠陥８０が存在しない原料ウエーハ４２となる〔図２（ａ−２）〕。次にコンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡を用いボンドウエーハ５２ａ及びベースウエーハ５６ａに線状欠陥８０が存在しないことを確認する。
【００３７】
なお、上記工程は好ましい例を例示したものであり、高温熱処理を行った場合、このようなコンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡による識別は必ずしも必要ではない。高温熱処理を行うことによって研磨工程で線状欠陥が発生していたとしても消滅することができ、線状欠陥が略０（零）個の原料ウエーハが準備できる。
【００３８】
同様に研磨工程等を工夫し、線状欠陥のないウエーハを製造すれば、そのまま使えるし、線状欠陥の発生頻度が少ない工程では、コンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡でウエーハを選別し（その後高温熱処理等を行わないで）ＳＯＩウエーハの原料ウエーハとしても良い。
【００３９】
このような原料ウエーハを用い、後は従来のＳＯＩウエーハの製造を行えば良い。つまりＳＯＩウエーハを製造する為には、まずこのボンドウエーハの表面に埋め込み酸化膜（絶縁層）となる酸化膜を形成する〔図１（ｂ）、図２（ｂ）、ステップ１０２〕。これは例えば熱酸化によりシリコン酸化膜５４ａを形成する。なお、酸化膜５４ａの形成はボンドウエーハ５２ａの表面ではなく、ベースウエーハ５６ａ側のウエーハに行っても良い。本例ではボンドウエーハ５２ａ側に酸化膜５４ａを形成した例で説明する。
【００４０】
次に該酸化膜５４ａの上からボンドウエーハ５２ａに水素イオンを注入し、微小気泡層（封入層）５８を形成する〔図１（ｃ）、図２（ｃ）、ステップ１０４〕。
【００４１】
その後、化学洗浄を行う（ステップ１０５）。化学洗浄は従来から知られているＲＣＡやＨ2ＳＯ4−Ｈ2Ｏ2混合液等により洗浄を実施しても良い。Ｈ2ＳＯ4−Ｈ2Ｏ2混合液は、ウェット洗浄の分野ではＳＰＭの略称で知られ、有機汚染物質の除去に用いられる洗浄液である。
【００４２】
次に、微小気泡層（封入層）５８を形成したボンドウエーハ５２ａのイオン注入をした面の酸化膜５４ａを介して、ベースウエーハ５６ａと室温で密着させる〔図１（ｄ）、図２（ｄ）、ステップ１０６〕。
【００４３】
次に５００℃以上の熱処理（剥離熱処理）を加えることによりボンドウエーハ５２ａを封入層５８より剥離することによって薄膜化し〔図１（ｅ）、図２（ｅ）、ステップ１０８〕、次いで結合熱処理〔図１（ｆ）、図２（ｆ）、ステップ１１０〕を施して強固に結合することによってＳＯＩ構造を持つウエーハ５０が作製される。
【００４４】
図１（ｆ）及び図２（ｆ）に示されるように、上記した貼り合わせ法を用いて製造されたＳＯＩウエーハ５０は、この段階では支持基板５６の一主表面に絶縁膜（層）５４とＳＯＩ層５２がそれぞれ分離して順次積層された構造の断面形状を有する。また、貼り合わせられる２枚の鏡面研磨ウエーハ表面の外周部には研磨ダレと呼ばれる領域が存在し、その部分は結合が不十分となるため除去されるため、図６に示したように、絶縁層５４とＳＯＩ層５２は、支持基板５６に対して数ｍｍ程度小径となるのが一般的である。
【００４５】
また、更に上記ＳＯＩ構造を有するウエーハ５０のＳＯＩ層５２の表面を改質及びＳＯＩ層５２の厚さを制御することがある。例えば、得られたＳＯＩ構造を持つウエーハ５０のＳＯＩ層５２表面（剥離面）には水素イオン注入によるダメージが残留しているので、通常はタッチポリッシュと呼ばれる研磨代の少ない研磨を行ってダメージ層を除去する。また、タッチポリッシュの代替として、アルゴンガス雰囲気下での熱処理を行ったり、ＳＯＩ層５２の膜厚を薄くするため熱酸化と酸化膜除去をおこなう犠牲酸化処理を行ったり、あるいはこれらを適宜組み合わせることによって、表面にダメージのない薄膜のＳＯＩ層５２を有するＳＯＩウエーハ５０を作製する場合もある。
【００４６】
【実施例】
以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。
【００４７】
（実験例１）
以下、線状欠陥の影響を模式的に示しながら、従来のＳＯＩウエーハの製造方法について図３〜図５を参照し説明する。まず、ＣＺ法で作製された直径３００ｍｍ、ｐ型、方位〈１００〉、抵抗率１０Ω・ｃｍの鏡面研磨されたシリコンウエーハをベースウエーハ５６ａ及びボンドウエーハ５２ａとして用意した〔図５（ａ）、ステップ１００〕。この原料ウエーハは、面内に１００個程度の線状欠陥が観察されているウエーハである。線状欠陥は直径０．５μｍ以上であった。図３に示すように通常２〜３μｍ程度の欠陥として観察される。
【００４８】
なお、線状欠陥の観察は、コンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡で行った。このコンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡はレーザーテック社製ＭＡＧＩＣＳを用いた。
【００４９】
このようなウエーハを用い、ボンドウエーハ５２ａの表面に熱酸化により膜厚１５０ｎｍの酸化膜５４ａを形成した〔図５（ｂ）、ステップ１０２〕。更に水素イオンを注入し封入層５８を形成した〔図５（ｃ）、ステップ１０４〕。次にＳＰＭ洗浄を行った（ステップ１０５）。
【００５０】
次にボンドウエーハ５２ａのイオン注入をした面とベースウエーハ５６ａとを室温で密着させた〔図５（ｄ）、ステップ１０６〕。更に窒素雰囲気下で５００℃、３０分間の剥離熱処理を加えて、ボンドウエーハ５２ａを剥離・薄膜化し、厚さ約２５０ｎｍのＳＯＩ層を得た〔図５（ｅ）、ステップ１０８〕。
【００５１】
その後、窒素雰囲気下で１１００℃、２時間の結合熱処理を加えてＳＯＩ層を強固に結合し、ＳＯＩ構造を有するウエーハ５０を作製した〔図５（ｆ）、ステップ１１０〕。
【００５２】
次に、ＳＯＩ層５２の面粗さや歪みを除去するため、アルゴンガス雰囲気による熱処理を行った。これは縦型のヒーター加熱式熱処理装置（バッチ炉）を用いアルゴンガス雰囲気下で１２００℃、１時間の熱処理を行っている。これによりイオン注入で生じたダメージやＳＯＩ層表面の粗さがある程度改善される。次に更にＳＯＩ層５２の表面の品質を改善するため、ＣＭＰ研磨装置によりＳＯＩ層５２を研磨、更にＳＯＩ層５２を犠牲酸化、つまりＳＯＩ層５２中のシリコンを酸化し酸化膜を形成し、それをフッ酸により処理することで、最終的にＳＯＩ層５２が約１５０ｎｍ程度のＳＯＩウエーハ５０を製造した。
【００５３】
このようにＳＯＩウエーハ５０を製造した後、前記線状欠陥８０が観察された位置の同点観察を行った結果、この線状欠陥８０が存在した部分に図４に示すような５μｍ以上のボイド７０が観察された。ボイド７０は全体として、約２００個／ウエーハ観察された。図５に模式的に示すように線状欠陥８０が存在していた部分の酸化膜５４ａの接着が弱くボイド７０となってしまうと考えられる
【００５４】
（実施例１）
図２に示す本発明方法の製造工程によってＳＯＩウエーハ５０を製造した。まず、ＣＺ法で作製された直径２００ｍｍ、ｐ型、方位〈１００〉、抵抗率１０Ω・ｃｍの鏡面研磨されたシリコンウエーハを用意した〔図２（ａ−１）、ステップ９８〕。
【００５５】
この原料ウエーハを初めに高温熱処理した〔図２（ａ−２）、ステップ９９〕。高温熱処理は、縦型のヒーター加熱式熱処理装置（バッチ炉）を用い１００％アルゴン雰囲気中、１２００℃、１時間の熱処理を行った。この時、１０００℃までの昇温速度は５℃／分、その後、１２００℃までは２℃／分とし、降温速度は２℃／分で行った。
【００５６】
コンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡でウエーハ表面の線状欠陥を検査し、線状欠陥の存在しないことを確認した。この線状欠陥の存在しないウエーハをベースウエーハ５６ａ及びボンドウエーハ５２ａとして用意した〔図２（ａ）、ステップ１００〕。
【００５７】
ボンドウエーハ５２ａの表面に熱酸化により膜厚１５０ｎｍの酸化膜を形成した〔図２（ｂ）、ステップ１０２〕。更に水素イオンを注入し封入層を形成した〔図２（ｃ）、ステップ１０４〕。次に化学洗浄としてＳＰＭ洗浄を行った（ステップ１０５）。
【００５８】
次にボンドウエーハ５２ａのイオン注入をした面とベースウエーハ５６ａとを室温で密着させた〔図２（ｄ）、ステップ１０６〕。更に、窒素雰囲気下で５００℃、３０分間の剥離熱処理を加えて、ボンドウエーハを剥離・薄膜化し、厚さ約２５０ｎｍのＳＯＩ層を得た〔図２（ｅ）、ステップ１０８〕。その後、窒素雰囲気下で１１００℃、２時間の結合熱処理を加えてＳＯＩ層を強固に結合し、ＳＯＩ構造を有するウエーハを作製した〔図２（ｆ）、ステップ１１０〕。
【００５９】
次に、ＳＯＩ構造を形成後、ＳＯＩ層５２の面粗さや歪みを除去するため、アルゴンガス雰囲気による熱処理を行った。これは縦型のヒーター加熱式熱処理装置（バッチ炉）を用いアルゴンガス雰囲気下で１２００℃、１時間の熱処理を行っている。これによりイオン注入で生じたダメージやＳＯＩ層５２表面の粗さがある程度改善される。次に更にＳＯＩ層５２の表面の品質を改善するため、ＣＭＰ研磨装置によりＳＯＩ層５２を研磨し、更にＳＯＩ層５２を犠牲酸化することで、最終的にＳＯＩ層５２が約１５０ｎｍ程度のＳＯＩウエーハ５０を製造した。
【００６０】
得られたＳＯＩウエーハ５０のボイドを観察した。その結果、ボイドは８０個程度観察された。ボイドの発生には線状欠陥以外の要因も考えられ、完全にはボイドの発生を抑えられなかったものの、線状欠陥が無いウエーハを用いれば、線状欠陥が存在するウエーハに比べ、はるかにボイドの発生率を低下できることが明らかになった。このようなＳＯＩウエーハを用いデバイスの製造をすれば歩留まりが向上する。
【００６１】
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。
【００６２】
例えば、上記実施例で示した製造工程は例示列挙したにとどまり、貼り合わせ工程を有するＳＯＩの製造方法であれば、この他に洗浄、熱処理等種々の工程が付加したものでもよく、また工程順の一部変更、更には研磨などの工程の一部を省略した工程など目的に応じ適宜工程は変更使用することができる。特にＳＯＩ層の厚さを制御する工程などは特に限定されない。
【００６３】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明によれば線状欠陥が零個のウエーハを用いＳＯＩウエーハを製造する為、ボイドの発生が著しく少なくなり歩留まりの良いＳＯＩウエーハを高い生産性で生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＳＯＩウエーハの製造方法の第１の態様の工程順を模式図とともに示すフローチャートである。
【図２】本発明のＳＯＩウエーハの製造方法の第２の態様の工程順を模式図とともに示すフローチャートである。
【図３】実験例１においてコンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡で観察したボンドウエーハ面の線状欠陥の１例を示す顕微鏡写真である。
【図４】実験例１においてコンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡で観察したＳＯＩウエーハ面のボイドの１例を示す顕微鏡写真である。
【図５】実験例１におけるＳＯＩウエーハの製造工程を示すフローチャートである。
【図６】ＳＯＩウエーハの製造の１例を示す説明図であって、（ａ）は上面説明図、（ｂ）は断面説明図である。
【図７】従来の一般的なＳＯＩウエーハの製造方法の工程順の一例を模式図とともに示すフローチャートである。
【符号の説明】
４０：鏡面研磨ウエーハ、４２：原料ウエーハ、５０：ＳＯＩウエーハ、５２：活性層（ＳＯＩ層）、５２ａ：ボンドウエーハ、５４：絶縁膜、５４ａ：酸化膜、５６：支持基板、５６ａ：ベースウエーハ、５８：微小気泡層（封入層）、７０：ボイド、８０：線状欠陥。                
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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