(57)【要約】【課題】イオン注入時のボロン汚染の影響によるデバイスの電気特性の劣化が発生せず、ＳＯＩ層のｎ＋層中に転位の発生もなく、さらに製造コストも廉価となる貼り合わせＳＯＩ基板およびその製造方法を提供する。【解決手段】ヒ素、アンチモンを活性層用ウェーハ１０の貼り合わせ側の面にイオン注入後、このイオン注入面を５〜２０ｎｍエッチングする。よって、支持基板用ウェーハ２０との貼り合わせ前にイオン注入面から１１ボロンを除去することができる。この結果、ＳＯＩ層１０Ａ内に設定通りのｎ／ｎ＋／ＳｉＯ２構造を形成することができる。【選択図】        図１
2004153154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貼り合わせ側の面からｎ型のドーパントがイオン注入された活性層用ウェーハと、これを支持する支持基板用ウェーハとを埋め込み酸化膜を介して貼り合わせ、この貼り合わせにより得られた貼り合わせウェーハに熱処理を施し、次いで、この貼り合わせウェーハの活性層用ウェーハ側に表面研削、表面研磨を順次施すことにより、この活性層用ウェーハを減厚してＳＯＩ層とした貼り合わせＳＯＩ基板において、
上記ＳＯＩ層中での質量数１０のボロンと質量数１１のボロンとの比率が、略１：４である貼り合わせＳＯＩ基板。
【請求項２】
貼り合わせ側の面からｎ型のドーパントがイオン注入された活性層用ウェーハと、これを支持する支持基板用ウェーハとを埋め込み酸化膜を介して貼り合わせ、この貼り合わせにより得られた貼り合わせウェーハに熱処理を施し、次いで、この貼り合わせウェーハの活性層用ウェーハ側に表面研削、表面研磨を順次施し、この活性層用ウェーハを減厚してＳＯＩ層とした貼り合わせＳＯＩ基板において、
イオン注入後の上記活性層用ウェーハの貼り合わせ側の面が、５〜２０ｎｍエッチングされた貼り合わせＳＯＩ基板。
【請求項３】
活性層用ウェーハに、その貼り合わせ側の面からｎ型のドーパントをイオン注入するイオン注入工程と、
このイオン注入後、上記活性層用ウェーハの貼り合わせ側の面を、５〜２０ｎｍエッチングする表層エッチング工程と、
この表層エッチング後の活性層用ウェーハと、これを支持する支持基板用ウェーハとを埋め込み酸化膜を介して貼り合わせる貼り合わせ工程と、
この貼り合わせにより得られた貼り合わせウェーハの貼り合わせ強度を増強する熱処理工程と、
この貼り合わせ熱処理後、上記貼り合わせウェーハの活性層用ウェーハ側に表面研削および表面研磨を順次施し、この活性層用ウェーハを減厚してＳＯＩ層とする減厚工程とを備えた貼り合わせＳＯＩ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は貼り合わせＳＯＩ基板およびその製造方法、詳しくは活性層用ウェーハと、これを裏面側から支持する支持基板用ウェーハとを埋め込み酸化膜を介して貼り合わせ、活性層用ウェーハを所定の厚さまで減厚して、ＳＯＩ層を形成するようにした貼り合わせＳＯＩ基板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２枚のシリコンウェーハを貼り合わせた貼り合わせ基板の一種として、貼り合わせＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板が知られている。これは、表面にデバイスが形成されるＳＯＩ層（活性層）と、これを裏側から支持する支持基板用ウェーハとの間に、厚さ数μｍの埋め込み酸化膜（シリコン酸化膜）が埋め込まれた貼り合わせＳＯＩ基板である。
【０００３】
図４〜図５を参照して、ｎ型のＳＯＩ層中に高濃度のｎ＋層がイオン注入により形成された従来の貼り合わせＳＯＩ基板の製造方法を説明する。図４は、従来手段に係る貼り合わせＳＯＩ基板の製造方法を示すフローシートである。図５は、従来手段に係るデバイス熱処理後の貼り合わせＳＯＩ基板のボロン濃度のプロファイルを示すグラフである。
まず、ＣＺ法により引き上げられたヒ素（Ａｓ）またはアンチモン（Ｓｂ）を含むｎ型の単結晶シリコンインゴットをスライスし、面取りし、研磨して、（１００）、比抵抗３Ωｃｍの鏡面仕上げされた２枚のｎ型のシリコンウェーハ１０１，１０２を用意する（図４（ａ））。このうち、支持基板用ウェーハ１０２には、熱酸化炉を用いた熱酸化処理により、その露出面の全体に、厚さ１μｍ程度の絶縁性のシリコン酸化膜１０２ａが形成されている。一方、活性層用ウェーハ１０１には、その貼り合わせ側の面からｎ型のドーパントがイオン注入される。
具体的には、ｎ型の活性層用ウェーハ１０１の貼り合わせ側の面の略全域に、ヒ素またはアンチモンが、例えば注入エネルギー８０ＫｅＶで２×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２だけ注入され、薄膜のイオン注入層Ｉが形成される。
【０００４】
次いで、活性層用ウェーハ１０１と支持基板用ウェーハ１０２とを洗浄し、各貼り合わせ面の清浄化を行い、常温で重ね合わせ、貼り合わせウェーハ１０３を作製する。これにより、２枚のウェーハ１０１，１０２の間に埋め込み酸化膜１０２ｂが現出される。その後、この貼り合わせウェーハ１０３に、加熱温度８００℃以上の貼り合わせ熱処理を施す（図４（ｂ））。これにより、活性層用ウェーハ１０１の貼り合わせ側の面付近で、イオン注入層Ｉのヒ素またはアンチモンが熱拡散され、ｎ＋層１０１ａが形成される。その結果、活性層用ウェーハ１０１が、ｎ／ｎ＋／ＳｉＯ２（埋め込み酸化膜１０２ｂ）構造となる。
【０００５】
次に、面取りされた両ウェーハ１０１，１０２の外周部形状に起因した貼り合わせ不良領域を除去するため、活性層用ウェーハ１０１の外周部が研削される（図４（ｃ））。貼り合わせ不良領域が存在すれば、その後の洗浄工程、研磨工程などにおいて、この不良部分が剥がれて飛散し、それが付着して後述するＳＯＩ層１０１Ａの表面を汚染したり、付着した飛散物により、後工程のウェーハ加工時にＳＯＩ層１０１Ａの表面を傷つけるおそれがある。この外周研削は、貼り合わせ界面に達しない程度に止められる。その結果、活性層ウェーハ１０１の外周部に若干量の削り残し部１０１ｃが現出される。
【０００６】
続いて、この削り残し部１０１ｃが、アルカリエッチにより除去される（図４（ｄ））。すなわち、貼り合わせウェーハ１０３が、ＫＯＨなどのアルカリ性エッチング液と接触し、その削り残し部１０１ｃが溶かされる。こうして、支持基板用ウェーハ１０２の外周部上の、埋め込み酸化膜１０２ｂの外周部が露出される。
次に、活性層用ウェーハ１０１を表面研削し、さらに表面研磨することで、ｎ／ｎ＋／ＳｉＯ２構造を有するＳＯＩ層１０１Ａが、支持基板用ウェーハ１０２によって裏面側から支持された貼り合わせＳＯＩ基板が作製される（図４（ｅ））。
【０００７】
ところで、この貼り合わせＳＯＩ基板を用いてデバイスを高温加熱して作製する際、ＳＯＩ層１０１Ａの構造が、上記ｎ／ｎ＋／ＳｉＯ２構造からｎ／ｐ／ｎ＋／ＳｉＯ２構造に変化し、電気特性の不良を誘発するという問題があった。
そこで、発明者は、ＳＯＩ層１０１Ａ中のボロン濃度を、一次イオンによって分析物の表面物質をスパッタリングによりイオン化するＳＩＭＳ法（二次イオン質量分析法）により評価したところ、図５のグラフに示す結果を得た。すなわち、自然界におけるボロンは、質量１０のボロン（以下、１０ボロン）と、質量１１のボロン（以下、１１ボロン）とが、１対４の割合で存在している。しかしながら、ＳＯＩ層１０１Ａの内部では、１０ボロンに対して約１５倍もの１１ボロンが存在していることが判明した。
【０００８】
この１１ボロンは、ｐ型のドーパントとしてイオン注入される場合に汎用されている。それが、イオン注入装置の内壁などに付着して残存し、この残存物がｎ型のヒ素またはアンチモンをイオン注入する際に、活性層用ウェーハ１０１を汚染したものと考えられる。すなわち、活性層用ウェーハ１０１と支持基板用ウェーハ１０２との貼り合わせ時、汚染物質である１１ボロンは貼り合わせ界面付近に存在するものの、デバイス工程で高温熱処理を施すことにより、ｎ＋層の上にこの１１ボロンが迫り上がり、それまでのｎ／ｎ＋／ＳｉＯ２構造から、ｎ／ｐ／ｎ＋／ＳｉＯ２構造に変化したと推測される。これは、ボロンの拡散速度が、ヒ素またはアンチモンよりも速いためである。
そこで、このようなボロン汚染や金属汚染を防止する従来法として、活性層用ウェーハ１０１の貼り合わせ側の面に薄いシールド酸化膜を形成し、このシールド酸化膜を介してヒ素またはアンチモンをイオン注入し、その後、このシールド酸化膜を剥離するという方法が開発されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来法では、シールド酸化膜の形成工程および除去工程が付加されるため、工程数が増加し、製造コストが高騰していた。また、シールド酸化膜の形成温度が９００℃〜１０００℃と低いため、活性層用ウェーハの内部に酸素析出物が成長し、最終的にＳＯＩ層１０１Ａの表面に酸素析出物が露出し、デバイス特性を悪くしていた。
【００１０】
【発明の目的】
そこで、この発明は、イオン注入時にウェーハ面を汚染するボロンを除去することができ、これによりデバイス工程において、ボロンの影響による電気特性の劣化が発生せず、またＳＯＩ層の酸素析出物の露出もなく、さらに製造コストも廉価な貼り合わせＳＯＩ基板およびその製造方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、貼り合わせ側の面からｎ型のドーパントがイオン注入された活性層用ウェーハと、これを支持する支持基板用ウェーハとを埋め込み酸化膜を介して貼り合わせ、この貼り合わせにより得られた貼り合わせウェーハに熱処理を施し、次いで上記貼り合わせウェーハの活性層用ウェーハ側に表面研削、表面研磨を順次施し、この活性層用ウェーハを減厚してＳＯＩ層とした貼り合わせＳＯＩ基板において、上記ＳＯＩ層中での質量数１０のボロンと質量数１１のボロンとの比率が、略１：４である貼り合わせＳＯＩ基板である。
【００１２】
活性層用ウェーハおよび支持基板用ウェーハには、例えばシリコンウェーハを用いる。活性層用ウェーハおよび支持基板用ウェーハは、あらかじめヒ素、アンチモン、リンなどのｎ型不純物がドープされたｎ型のシリコンウェーハでもよいし、ボロンなどのｐ型不純物を含むｐ型のシリコンウェーハでもよい。
この貼り合わせＳＯＩ基板において、シリコン酸化膜により覆われるのは活性層用ウェーハ、またはそのウェーハ裏面に貼着される支持基板用ウェーハのいずれでもよい。または、活性層用ウェーハと支持基板用ウェーハとの両方でもよい。シリコン酸化膜の形成方法は限定されない。例えば、ドライ酸化、ウェット酸化などを採用することができる。
ＳＯＩ層の厚さは限定されない。例えば厚膜のＳＯＩ層では１〜５０μｍ、好ましくは２０μｍ以下である。また、薄膜のＳＯＩ層では１μｍ以下である。
ｎ型のドーパントとしては、ヒ素、アンチモン、リンなどを採用することができる。
【００１３】
イオン注入法とは、イオン注入装置を用い、ｎ型またはｐ型のドーパントをガス状にしてイオン化し、それを電界により加速して、ウェーハの露出面から半導体ウェーハ内に打ち込む方法である。イオン発生部の高周波放電によりイオン化された不純物原子は、加速系により１０〜２００ＫｅＶ程度のエネルギーが与えられ、次に質量分析系で所望のイオンだけが選択され、偏向系によりＸＹ方向に走査されてシリコンウェーハ内に打ち込まれる。例えば、中電流イオン注入装置の場合では、数ＫｅＶから数百ＫｅＶのエネルギー領域で、１×１０１４以下の中ドーズ量、低ドーズ量を精度よく高い生産性で注入することができる。
ここでいう質量１０のボロンと、質量数１１のボロンとの比率が略１：４であるとは、ＳＯＩ層中のボロン濃度を、自然界に存在する両ボロンの比率と略同じにすることを意味する。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、貼り合わせ側の面からｎ型のドーパントがイオン注入された活性層用ウェーハと、これを支持する支持基板用ウェーハとを埋め込み酸化膜を介して貼り合わせ、この貼り合わせにより得られた貼り合わせウェーハに熱処理を施し、次いで上記貼り合わせウェーハの活性層用ウェーハ側に表面研削、表面研磨を順次施し、この活性層用ウェーハを減厚してＳＯＩ層とした貼り合わせＳＯＩ基板において、イオン注入後の上記活性層用ウェーハの貼り合わせ側の面が、５〜２０ｎｍエッチングされた貼り合わせＳＯＩ基板である。
５ｎｍ未満では、この貼り合わせ側の面に存在する１１ボロンを除去しきれない。また、２０ｎｍを超えると不要なエッチングとなり、処理時間が長く経済的でない。
活性層用ウェーハの貼り合わせ側の面を５〜２０ｎｍエッチングする方法は限定されない。例えば、ＳＣ−１洗浄液などのエッチング作用を有する洗浄液（以下、エッチング洗浄液）を使用したエッチング洗浄でもよい。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、活性層用ウェーハに、その貼り合わせ側の面からｎ型のドーパントをイオン注入するイオン注入工程と、このイオン注入後、上記活性層用ウェーハの貼り合わせ側の面を、５〜２０ｎｍエッチングする表層エッチング工程と、この表層エッチング後の活性層用ウェーハと、これを支持する支持基板用ウェーハとを埋め込み酸化膜を介して貼り合わせる貼り合わせ工程と、この貼り合わせにより得られた貼り合わせウェーハの貼り合わせ強度を増強する熱処理工程と、この貼り合わせ熱処理後、上記貼り合わせウェーハの活性層用ウェーハ側に表面研削および表面研磨を順次施し、この活性層用ウェーハを減厚してＳＯＩ層とする減厚工程とを備えた貼り合わせＳＯＩ基板の製造方法である。
【００１６】
イオン注入装置としては、各イオンについて得られるビーム電流に基づき分類される。例えば、中電流イオン注入装置、大電流イオン注入装置、高エネルギーイオン注入装置などが挙げられる。これらのイオン注入装置は、イオン源、質量分析器、加速管、イオン偏向系、イオン打ち込み室を主な構成体とする。これらは、高真空系の中で操作される。このイオン注入装置によるイオン注入にあっては、質量分析器により特定のイオンを取り出して加速する。ただし、加速してから分離してもよい。
注入エネルギーは、例えば中電流イオン注入装置の場合で、数ＫｅＶから数百ＫｅＶ、ドーズ量は中電流イオン注入装置の場合で、１×１０１４以下である。
【００１７】
この５〜２０ｎｍのエッチングを実現する方法としては、例えばエッチング洗浄を採用してもよい。使用されるエッチング洗浄液としては、例えばＮＨ４ＯＨとＨ２Ｏ２とＨ２Ｏとを１：１：５の割合で調整したＳＣ−１洗浄液、または、Ｈ２Ｏ２とＨ２Ｏとの比率を５以上としたＳＣ−１溶液などを採用することができる。
そのほか、オゾン液または過酸化水素水にフッ酸を混合した洗浄液なども採用することができる。
例えばＳＣ−１洗浄液に浸漬する方法を採用した場合、エッチング洗浄時間は５〜６０分間、好ましくは１０〜２０分間である。ＳＣ−１洗浄液の温度は６０〜９０℃、好ましくは７０〜８０℃である。活性層用ウェーハの貼り合わせ側の面のエッチング洗浄（洗浄以外の表層エッチングの場合も同様）が十分でなければ、例えばデバイス工程における高温熱処理時において、貼り合わせ側の面に存在するボロンがＳＯＩ層の深層部分まで拡散されてしまい、あらかじめ設計された半導体構造をＳＯＩ層の内部に形成することができない。
【００１８】
このようなＳＣ−１洗浄液による洗浄では、一般的に１回の洗浄につき、シリコンウェーハの露出面の約２ｎｍ程度をエッチングする。したがって、５〜２０ｎｍの洗浄とは、３〜１０回の洗浄を繰り返す、または、時間を延ばす、または、温度を上げることを意味する。イオン注入時の１１ボロンの汚染は、シリコンウェーハの表面から所定深さ（浅層）までに止まっている。そのため、５ｎｍ程度のエッチングであっても、ウェーハのｎ型のドーパントの打ち込み面のボロン汚染を十分に除去することができる。これに対して、２回以下の洗浄、すなわち４ｎｍ以下のエッチングでは、この１１ボロンを除去しきれない。
【００１９】
このことを、図３のグラフに示す。図３は、この発明法と従来法による貼り合わせＳＯＩ基板のボロン汚染量の評価結果を示すグラフである。図３中、ＳＣ−１洗浄なし、ＳＣ−１洗浄１回、ＳＣ−１洗浄２回、シールド酸化膜法のうちでＳＣ−１洗浄なしの場合は、いずれも１０ボロンに対する１１ボロンの比率が自然界よりも大きい。これに対して、この発明であるＳＣ−１洗浄を３回施した場合と、シールド酸化膜法でのイオン注入後、ＨＦ洗浄とＳＣ−１洗浄との組み合わせ洗浄を１回施した場合では、略１０ボロンと１１ボロンとの比率が自然界と同じ略１：４であった。
【００２０】
活性層用ウェーハの貼り合わせ側の面を表層エッチングする時期は、ｎ型のドーパントのイオン注入後、活性層用ウェーハと支持基板用ウェーハとを貼り合わせる前であればよい。すなわち、注入ウェーハを、８０℃のＳＣ−１洗浄または室温でＨＦとＨ２Ｏ２やオゾン洗浄のエッチング作用のある洗浄を繰り返し行い、途中エッチング作用がない酸洗浄を付加してもよい。洗浄槽には、メガソニックを付加してもよく、また、キャリアレス洗浄を行っても良い。洗浄上がりでは、クリーンルームでのボロン汚染を防止しながら、決められた時間内に貼り合わせを実施する。このため、貼り合わせ装置内にスクラブ洗浄用の設備を設置することが好ましい。
【００２１】
活性層用ウェーハおよび支持基板用ウェーハの貼り合わせは、例えば常温により両ウェーハを重ね合わせた後、貼り合わせ熱処理することで行われる。この貼り合わせ熱処理の加熱温度は８００℃以上、例えば１１００℃である。貼り合わせ熱処理の時間は、例えば２時間である。使用する熱酸化炉内の雰囲気ガスには酸素などが用いられる。
貼り合わせウェーハの外周部には、活性層用ウェーハと支持基板用ウェーハとの貼り合わせ不良領域を除去するため、活性層用ウェーハの外周部を表面側から研削する外周研削を施してもよい。この貼り合わせ不良部分が存在すれば、その後の洗浄工程、研磨工程などにおいて、この不良部分が剥がれて飛散し、それが発塵源となり、ＳＯＩ層の表面（デバイス形成面）の汚染および損傷などの原因となる。
【００２２】
この外周研削は、貼り合わせ界面、またはこの貼り合わせ界面付近、もしくはこの貼り合わせ界面を通過して支持基板用ウェーハに達するまででもよい。例えば貼り合わせ界面付近までの外周研削の場合、外周研削後の活性層用ウェーハの外周部の残厚は１０〜５０μｍ程度である。
また、この外周研削後に残った削り残し部分は、アルカリ性エッチング液により外周エッチングされる。この外周エッチングとは、外周研削により発生した加工ダメージを含む活性層用ウェーハの外周部の削り残し部をアルカリ性エッチング液により除去する工程である。アルカリ性エッチング液としては、例えばＫＯＨ、ＮａＯＨなどを採用することができる。この外周エッチングを施すと、ウェーハ外周部の削り残し部分の領域に、貼り合わせ熱処理時に形成されたシリコン酸化膜の一部分（残存部）が断面髭形状に残る。このシリコン酸化膜の残存部は、例えばＨＦ洗浄液によるＨＦ洗浄などにより除去する。
【００２３】
また、活性層用ウェーハを表面研削する際には、例えば表面研削砥石による研削が行われる。表面研削の条件は、例えば、＃３６０〜＃２０００番のレジノイド研削砥石などを使用し、ウェーハ残厚が１０〜６０μｍになるまで表面研削する。
表面研磨としては、例えば研磨装置の研磨ヘッドに表面研削された貼り合わせウェーハを装着し、研磨液中に遊離砥粒を含む研磨剤（スラリー）を供給しながら、活性層用ウェーハの研削面を研磨定盤上に展張された研磨布に押しつける方法が挙げられる。研磨装置は、枚葉式の研磨装置でも、バッチ式の研磨装置でもよい。さらにはワックスタイプの片面研磨装置でも、ワックスレスタイプの装置でもよい。
研磨布としては、例えばポリエステルフェルトにポリウレタンを含浸させた多孔性の不織布タイプ、発泡したウレタンのブロックをスライスした発泡性ウレタンタイプ、そのほかポリエステルフェルトにポリウレタンが含浸された基材の表面に発泡ポリウレタンを積層し、このポリウレタンの表層部分を除去して発泡層に開口部を形成したスエードタイプなどを採用することができる。
【００２４】
【作用】
この発明によれば、ｎ型のドーパントを活性層用ウェーハの貼り合わせ側の面にイオン注入し、その後、活性層用ウェーハの貼り合わせ側の面を５〜２０ｎｍエッチングすることで、従来のようにイオン注入の前工程で、活性層用ウェーハの貼り合わせ側の面にシールド酸化膜を形成し、イオン注入後、このシールド酸化膜を除去するという特別な処理を施すことなく、この貼り合わせ側の面から所定深さまでを汚染する１１ボロンを除去することができる。これにより、例えばデバイス工程における高温熱処理時に、ＳＯＩ層の貼り合わせ側の面に付着したボロンがＳＯＩ層の深層部分まで熱拡散されることがなくなる。その結果、ＳＯＩ層の内部に、あらかじめ設計された通りの、例えばｎ／ｎ＋／ＳｉＯ２構造を形成することができる。
【００２５】
このように、イオン注入時にウェーハ面を汚染するボロンが除去されるので、ボロンの影響によるデバイスの電気特性の劣化が発生せず、またシールド酸化膜形成のような低温熱処理を行わないので、酸素析出物の成長も少なく、さらには製造コストも廉価となる。
こうして製造された貼り合わせＳＯＩ基板においては、ＳＯＩ層中での１０ボロンと１１ボロンとの比率が、自然界と同じ略１：４となる。また、貼り合わせ時の活性層用ウェーハの貼り合わせ側の面が、５〜２０ｎｍだけエッチングされた貼り合わせＳＯＩ基板となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施例に係る貼り合わせＳＯＩ基板の製造方法を示すフローシートである。図２は、この発明の一実施例に係るデバイス熱処理後の貼り合わせＳＯＩ基板のボロン濃度のプロファイルを示すグラフである。図３は、この発明法と従来法による貼り合わせＳＯＩ基板のボロン汚染量の評価結果を示すグラフである。
図１に示すように、まずＣＺ法（ＦＺ法でもよい）により単結晶シリコンインゴットの引き上げ、その後、この得られた単結晶シリコンインゴットに、ブロック切断、ノッチ加工、スライスを施し、さらに、ウェーハに対して、面取り、ラッピング、鏡面研磨などを施す。厚さ７２５μｍ、ｎ型、結晶面（１００）、比抵抗３Ωｃｍ、直径８インチの鏡面仕上げされた活性層用ウェーハ１０を用意する。一方、この活性層用ウェーハ１０と同じ製法により、鏡面仕上げされた同様の支持基板用ウェーハ２０を用意する（図１（ａ））。
【００２７】
このうち、活性層用ウェーハ１０の貼り合わせ側の面から、中電流イオン注入装置により、ｎ型ドーパントであるヒ素またはアンチモンを、例えば注入エネルギー８０ＫｅＶ、ドーズ量２×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２で注入する。これにより、活性層用ウェーハ１０の貼り合わせ側の面の所定深さに、イオン注入層Ｉが形成される。この際、中電流イオン注入装置が、以前にｐ型のドーパントのイオン注入用として使用されたとき、装置内に残存した１１ボロンが、活性層用ウェーハ１０の貼り合わせ側の面に付着することで、この活性層用ウェーハ１０を汚染する。
そこで、このボロン汚染された活性層用ウェーハ１０を、ヒータ内蔵のＳＣ−１洗浄槽の液面下に１０分間沈める。すると、８０℃のＳＣ−１洗浄液（ＮＨ４ＯＨとＨ２Ｏ２とＨ２Ｏ＝１：１：５）により、活性層用ウェーハ１０の露出面全域が、２ｎｍ程度エッチング洗浄される。このエッチング洗浄を３回繰り返すことで、活性層用ウェーハ１０の露出面全域が６ｎｍ程度エッチング洗浄される。
その結果、活性層用ウェーハ１０の貼り合わせ側の面を汚染していた１１ボロンがエッチング除去される（図１（ｂ））。
一方、支持基板用ウェーハ２０は、熱酸化炉に挿入して熱酸化処理され、その露出面の全体が絶縁性のシリコン酸化膜２０ａにより覆われている。
【００２８】
その後、両ウェーハ１０，２０の鏡面同士をクリーンルームの室温下で重ね合わせる（図１（ｃ））。これにより、貼り合わせウェーハ３０が形成される。この貼り合わせにより、活性層用ウェーハ１０と支持基板用ウェーハ２０との間に介在されたシリコン酸化膜２０ａの部分が埋め込み酸化膜２０ｂとなる。
次に、この貼り合わせウェーハ３０を、貼り合わせ用の熱酸化炉に挿入し、酸素ガス雰囲気で貼り合わせ熱処理する。貼り合わせ温度は１１００℃，熱処理時間は２時間である（同じく図１（ｃ））。これにより、貼り合わせウェーハ３０の露出面全体がシリコン酸化膜により覆われる。このとき、活性層用ウェーハ１０の貼り合わせ側の面付近で、イオン注入層Ｉのヒ素またはアンチモンが熱拡散され、ｎ＋層１０ａが形成される。その結果、活性層用ウェーハ１０が、ｎ／ｎ＋／ＳｉＯ２（埋め込み酸化膜２０ｂ）構造となる。
【００２９】
次いで、超音波照射によるボイド検査を行う。良品の貼り合わせウェーハ３０については、面取りされた両ウェーハ１０，２０の外周部形状に起因した貼り合わせ不良領域を除去するため、活性層用ウェーハ１０の外周部が、そのデバイス形成面側から＃８００〜＃１５００のメタルボンド研削砥石を用いて外周研削される（図１（ｄ））。貼り合わせ不良領域が存在すれば、その後の洗浄工程、研磨工程などにおいて、この不良部分が剥がれて飛散し、それが付着してＳＯＩ層の表面が汚染されたり、この付着した飛散物により、後工程のウェーハ加工時にＳＯＩ層の表面を傷つけるからである。この外周研削は、貼り合わせ界面に達しない深さに止められる。現出される活性層ウェーハ１０の外周部の削り残し部１０ｃの厚さは、３０μｍ程度である。
【００３０】
続いて、この削り残し部１０ｃが、アルカリエッチにより除去される（図１（ｅ））。すなわち、貼り合わせウェーハ３０が、ＫＯＨなどのアルカリ性エッチング液に浸漬され、その削り残し部１０ｃが溶かされる。こうして、支持基板用ウェーハ２０の外周部の領域、具体的には埋め込み酸化膜２０ｂの外周部が露出される。
次に、活性層用ウェーハ１０がそのデバイス形成面側から＃３６０〜＃２０００番のレジノイド研削砥石を用いて表面研削される（図１（ｆ））。このとき、表面研削量は６５０〜７００μｍ、加工により減厚された活性層用ウェーハ１０の厚さは２０μｍ程度とする。
【００３１】
それから、この活性層用ウェーハ１０の研削面に表面研磨が施される（同じく図１（ｆ））。具体的には、図示しない枚葉式の研磨装置の研磨ヘッドの下面に表面研削された貼り合わせウェーハ３０を活性層用ウェーハ１０側を下方に向けて保持する。次いで、活性層用ウェーハ１０の研削面を、研磨定盤の上面に展張された研磨布に押し付け、表面研磨する。研磨布には、ロデール社製の軟質不織布パッド、Ｓｕｂａ６００（Ａｓｋｅｒ硬度８０°）が採用されている。その結果、ｎ／ｎ＋／ＳｉＯ２構造を有するＳＯＩ層１０Ａが形成された貼り合わせＳＯＩ基板が作製される。
その後、得られた貼り合わせＳＯＩ基板は、洗浄され、ウェーハケースなどに梱包されてから、デバイスメーカに出荷される。
【００３２】
このように、ｎ型のドーパントを活性層用ウェーハの貼り合わせ側の面にイオン注入した後、このイオン注入面を、エッチング洗浄液により洗浄（３回以上）することで、従来のようにイオン注入前のシールド酸化膜の形成、および、イオン注入後のシールド酸化膜の除去という特別な処理を施すことなく、この貼り合わせ側の面を汚染しているボロンを除去することができる。これにより、デバイス工程における高温熱処理時などにおいて、貼り合わせ側の面に付着したボロンがＳＯＩ層１０Ａの深層部分まで熱拡散されない。したがって、ＳＯＩ層１０Ａの内部に、あらかじめ設計された通りのｎ／ｎ＋／ＳｉＯ２構造を形成することができる。
【００３３】
実際にＳＩＭＳ法により評価したところ、図２のグラフに示す結果を得た。すなわち、ＳＯＩ層１０Ａの内部では、自然界のボロンと同じ１０ボロンと１１ボロンとが、略１：４で存在し、活性層用ウェーハ１０の貼り合わせ側の面に存在する１１ボロンによる汚染がなくなっていることが判明した。これにより、ボロンの影響によるデバイスの電気特性の劣化が発生せず、またシールド酸化膜形成のような低温熱処理を行わないので、酸素析出物の成長も少なく、さらに製造コストも廉価になった。
こうして製造された貼り合わせＳＯＩ基板では、貼り合わせ時の活性層用ウェーハ１０の貼り合わせ側の面が、エッチング作用を有する洗浄液によって５〜２０ｎｍだけエッチングされた貼り合わせＳＯＩ基板となる。
【００３４】
【発明の効果】
この発明によれば、ｎ型のドーパントを活性層用ウェーハの貼り合わせ側の面にイオン注入後、そのイオン注入面を５〜２０ｎｍエッチングすることで、この貼り合わせ側の面を汚染しているボロンを除去することができる。その結果、ＳＯＩ層内に設計通りの、例えばｎ／ｎ＋／ＳｉＯ２構造を形成することができる。
このように、イオン注入時にウェーハ面を汚染するボロンが除去されるので、ボロンの影響によるデバイスの電気特性の劣化が起きず、またシールド酸化膜形成のような低温熱処理を行わないので、酸素析出物の成長も少なく、さらに製造コストも廉価となる。
【００３５】
特に、請求項１または請求項２の貼り合わせＳＯＩ基板にあっては、ＳＯＩ層中での質量数１０のボロンと質量数１１のボロンとの比率が、自然界と同じ略１：４となる。または、貼り合わせ時の活性層用ウェーハの貼り合わせ側の面が、５〜２０ｎｍだけエッチングされた貼り合わせＳＯＩ基板となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係る貼り合わせＳＯＩ基板の製造方法を示すフローシートである。
【図２】この発明の一実施例に係るデバイス熱処理後の貼り合わせＳＯＩ基板のボロン濃度のプロファイルを示すグラフである。
【図３】この発明法と従来法による貼り合わせＳＯＩ基板のボロン汚染量の評価結果を示すグラフである。
【図４】従来手段に係る貼り合わせＳＯＩ基板の製造方法を示すフローシートである。
【図５】従来手段に係るデバイス熱処理後の貼り合わせＳＯＩ基板のボロン濃度のプロファイルを示すグラフである。
【符号の説明】
１０  活性層用ウェーハ、
１０ａ  ｎ＋層、
１０Ａ  ＳＯＩ層、
２０  支持基板用ウェーハ、
２０ａ  シリコン酸化膜、
２０ｂ  埋め込み酸化膜、
３０  貼り合わせウェーハ、
Ｉ  イオン注入層。
【図１】
2004153154.tif 000003
【図２】
2004153154.tif 000004
【図３】
2004153154.tif 000005
【図４】
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【図５】
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