(57)【要約】【課題】デバイス作製工程における電気的信頼性が高く、さらにデバイス動作中に発生する熱を効率よく拡散させることができるＳＯＩウェーハを簡単かつ安価で提供する。【解決手段】少なくとも支持基板上に絶縁膜を介して又は直接シリコン活性層が形成されたＳＯＩウェーハであって、前記シリコン活性層及び／又は前記支持基板がシリコン単結晶からなり、且つ同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のものであることを特徴とするＳＯＩウェーハおよびその製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも支持基板上に絶縁膜を介して又は直接シリコン活性層が形成されたＳＯＩウェーハであって、前記シリコン活性層及び／又は前記支持基板がシリコン単結晶からなり、且つ同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のものであることを特徴とするＳＯＩウェーハ。
【請求項２】
前記ＳＯＩウェーハは、支持基板となるベースウェーハとシリコン単結晶基板であるボンドウェーハとを貼り合わせた後、前記ボンドウェーハを薄膜化することによりシリコン活性層が形成された貼り合わせＳＯＩウェーハであることを特徴とする請求項１に記載されたＳＯＩウェーハ。
【請求項３】
前記シリコン単結晶は、チョクラルスキー法により育成されたＮ領域、Ｖ領域、Ｉ領域のいずれかのものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたＳＯＩウェーハ。
【請求項４】
前記シリコン単結晶は、窒素が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上５×１０1５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の濃度で含まれているものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載されたＳＯＩウェーハ。
【請求項５】
直径が２００ｍｍ以上のものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載されたＳＯＩウェーハ。
【請求項６】
前記シリコン活性層は、厚さが５ｎｍ以上２００ｎｍ以下のものであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載されたＳＯＩウェーハ。
【請求項７】
前記絶縁膜は、厚さが１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載されたＳＯＩウェーハ。
【請求項８】
少なくとも、シリコンウェーハに酸素を注入後、熱処理することで絶縁膜層（酸化膜層）を形成し、前記シリコンウェーハ内に前記絶縁膜層で仕切られたシリコン活性層を形成するＳＯＩウェーハの製造方法であって、前記シリコンウェーハとして、同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のものからなるシリコンウェーハを用いることを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項９】
少なくとも、ベースウェーハとボンドウェーハとを直接貼り合わせる工程と、前記ボンドウェーハを薄膜化することによりシリコン活性層を形成する薄膜化工程とを含むＳＯＩウェーハの製造方法であって、前記ベースウェーハとして絶縁性の基板を用い、前記ボンドウェーハとして、同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のシリコン単結晶からなるシリコンウェーハを用いることを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項１０】
少なくとも、ベースウェーハとボンドウェーハとを絶縁膜を介して貼り合わせる工程と、前記ボンドウェーハを薄膜化することによりシリコン活性層を形成する薄膜化工程とを含むＳＯＩウェーハの製造方法であって、前記ボンドウェーハ及び／又は前記ベースウェーハとして、同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のシリコン単結晶からなるシリコンウェーハを用いることを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項１１】
前記貼り合わせ工程の前に、前記ボンドウェーハの表面から水素イオン又は希ガスイオンの少なくとも１種のイオンを注入して前記ボンドウェーハ内部にイオン注入層を形成するイオン注入工程を行い、前記貼り合わせ工程においては、前記ボンドウェーハのイオン注入された側の表面と前記ベースウェーハの表面とを直接又は絶縁膜を介して貼り合わせ、前記薄膜化工程においては、熱処理により前記ボンドウェーハの一部を前記イオン注入層で剥離することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載されたＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項１２】
前記シリコンウェーハとして、チョクラルスキー法により育成されたＮ領域、Ｖ領域、Ｉ領域のいずれかのものを用いることを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれか一項に記載されたＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項１３】
前記シリコンウェーハとして、チョクラルスキー法により育成された、窒素が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上５×１０1５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の濃度で含まれているものを用いることを特徴とする請求項８乃至請求項１２のいずれか一項に記載されたＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項１４】
前記ＳＯＩウェーハの直径を２００ｍｍ以上にすることを特徴とする請求項８乃至請求項１３のいずれか一項に記載されたＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項１５】
前記シリコン活性層の厚さを５ｎｍ以上２００ｎｍ以下にすることを特徴とする請求項８乃至請求項１４のいずれか一項に記載されたＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項１６】
前記絶縁膜を、厚さが１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のシリコン酸化膜とすることを特徴とする請求項８若しくは請求項１０乃至請求項１５のいずれか一項に記載されたＳＯＩウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハに関し、特に、電気的信頼性が極めて高いＳＯＩウェーハ、及びそのようなＳＯＩウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デバイス用基板として、支持基板上にシリコン活性層（ＳＯＩ層）が形成されたＳＯＩウェーハが広く利用されている。このようなＳＯＩウェーハの製造方法としては、例えば、１枚のシリコンウェーハ内に酸素を注入して酸化膜で仕切られたシリコン活性層を形成するＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｂｙ  Ｉｏｎ−Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ  Ｏｘｙｇｅｎ）法や２枚のウェーハ同士を酸化膜を介して又は直接貼り合わせる貼り合わせ法などが知られている。
【０００３】
ＳＩＭＯＸ法では、鏡面研磨等が施されたシリコンウェーハの一方の主表面からウェーハ内部に酸素イオンを注入し、酸素イオン注入層を形成する。その後、例えば不活性ガス雰囲気中で１３００℃以上の温度で熱処理し、ウェーハ内部に形成された酸素イオン注入層を埋め込み酸化膜層（絶縁膜層）に変える。これにより、一枚のウェーハ内で、絶縁膜層で仕切られたＳＯＩウェーハを得ることができる。
【０００４】
また、貼り合わせ法の一つであるイオン注入剥離法では、シリコン活性層となるシリコンウェーハ（ボンドウェーハ）あるいは支持基板となるシリコンウェーハ（ベースウェーハ）の表面に例えば酸化膜といった絶縁膜（埋め込み絶縁膜、層間絶縁膜などとも呼ばれる）を形成し、ボンドウェーハの片側の表面から水素等のイオンをイオン注入してウェーハ内部にイオン注入層（微小気泡層）を形成する。さらに、ボンドウェーハのイオン注入した側の面を、酸化膜を介してベースウェーハと貼り合わせた後、熱処理によりイオン注入層を境界としてボンドウェーハを剥離する。これによりベースウェーハ上に酸化膜を介して薄いシリコン活性層が形成されたＳＯＩウェーハを得ることができる。
なお、絶縁性の支持基板を用い、これにボンドウェーハを直接、すなわち酸化膜を介さずに貼り合わせる場合もある。
また、イオン注入層を境界として剥離した後、シリコン活性層とベースウェーハとの結合力を高めるための熱処理（結合熱処理）や、表面の酸化膜を除去するための弗酸洗浄などを行う場合もある。
【０００５】
上記のようにＳＯＩウェーハを製造する場合、通常用いられるシリコンウェーハには表面にサイズが５０ｎｍ以上の微小ピット欠陥が存在する場合が一般的であった。しかし、近年、シリコン活性層や埋め込み酸化膜の薄膜化への要求が増しており、これに適用できるシリコンウェーハの品質要求も厳しくなっている。
【０００６】
特に、上記イオン注入剥離法のようなＳＯＩウェーハの製造方法においては、表面の酸化膜を除去する弗酸洗浄を行う場合があるが、その際、シリコン活性層の表面に存在する微小ピットの欠陥サイズがエッチングにより更に拡大したり、このピットを通して侵入した弗酸により埋め込み酸化膜がエッチングされ、シリコン活性層あるいは、埋め込み酸化膜をほぼ全面あるいは局部的に破壊するという不良が多く発生していた。
【０００７】
そこで、シリコン活性層の欠陥を低減させるものとして、エピタキシャル層やＩＧウェーハのＤＺ（Ｄｅｎｕｄｅｄ  Ｚｏｎｅ）層を利用したものや、ＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰ等のグローンイン（Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ）欠陥と呼ばれる単結晶成長起因の欠陥の無い、いわゆるニュートラルな領域（Ｎ領域）のシリコン単結晶を利用したものが提案されている。
【０００８】
例えば、ボンドウェーハとして、ＦＰＤやＣＯＰ等の微小欠陥が存在しないＮ領域で育成したシリコンウェーハを用いる場合には、シリコン単結晶の育成条件を精密に制御する必要はあるが、エピタキシャル層を形成させるような工程が不要であり、製造コストがそれ程増大しなくて済むという利点がある。
【０００９】
ここで、シリコン単結晶の製造方法について説明し、次いでグローンイン欠陥及びＮ領域について説明する。
シリコン単結晶の製造方法としては、主にチョクラルスキー法（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ  Ｍｅｔｈｏｄ、以下ＣＺ法と略称する）が用いられている。
【００１０】
ＣＺ法により単結晶を製造する際には、例えば図１に示すような単結晶製造装置１０を用いて製造される。この単結晶製造装置１０は、例えばシリコンのような原料多結晶を収容して溶融するための部材や、熱を遮断するための断熱部材などを有しており、これらは、メインチャンバー１１内に収容されている。メインチャンバー１１の天井部からは上に伸びる引上げチャンバー１２が連接されており、この上部に単結晶１３をワイヤー１４で引上げる機構（不図示）が設けられている。
【００１１】
メインチャンバー１１内には、溶融された原料融液１５を収容する石英ルツボ１６とその石英ルツボ１６を支持する黒鉛ルツボ１７が設けられ、これらのルツボ１６、１７は駆動機構（不図示）によって回転昇降自在にシャフト１８で支持されている。このルツボ１６、１７の駆動機構は、単結晶１３の引上げに伴う原料融液１５の液面低下を補償すべく、ルツボ１６、１７を液面低下分だけ上昇させるようにしている。
【００１２】
そして、ルツボ１６、１７を囲繞するように、原料を溶融させるための黒鉛ヒーター１９が配置されている。この黒鉛ヒーター１９の外側には、黒鉛ヒーター１９からの熱がメインチャンバー１１に直接輻射されるのを防止するために、断熱部材２０がその周囲を取り囲むように設けられている。
【００１３】
また、ルツボの上部には黒鉛筒２３を設け、その外側下端に原料融液１５と対向するように断熱材２４を設けて融液面からの輻射をカットするとともに原料融液表面を保温するようにしている。
【００１４】
以上のような単結晶製造装置内に配置された石英ルツボ１６に原料塊を収容し、このルツボ１６を、上記のような黒鉛ヒーター１９により加熱し、石英ルツボ１６内の原料塊を溶融させる。このように原料塊を溶融させたものである原料融液１５に、ワイヤー１４の下端に接続している種ホルダー２１で固定された種結晶２２を着液させ、その後、種結晶２２を回転させながら引上げることにより、種結晶２２の下方に所望の直径と品質を有する単結晶１３を育成する。この際、種結晶２２を原料融液１５に着液させた後に、直径を３ｍｍ程度に一旦細くして絞り部を形成するいわゆる種絞り（ネッキング）を行い、次いで、所望の口径になるまで太らせて、無転位の結晶を引上げている。
【００１５】
次に、グローンイン欠陥及びＮ領域について説明する。
シリコンの融点から１４００℃の間の引上げ軸方向の結晶内温度勾配の平均値Ｇが大きい通常の炉内構造（ホットゾーン：ＨＺ）を使用したＣＺ引上げ機で結晶軸方向に成長速度Ｆを高速から低速に変化させた場合、図３に示したような欠陥分布図が得られることが知られている。
図３においてＶ領域とは、Ｖａｃａｎｃｙ、つまりシリコン原子の不足から発生する凹部、穴のようなものが多い領域であり、Ｉ領域とは、シリコン原子が余分に存在することにより発生する転位や余分なシリコン原子の塊が多い領域のことである。そして、Ｖ領域とＩ領域の間には、原子の不足や余分が無い（少ない）ニュートラル（Ｎｅｕｔｒａｌ、以下Ｎと略記することがある）領域が存在し、また、Ｖ領域の境界近辺にはＯＳＦ（酸化誘起積層欠陥、Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｓｔａｃｋｉｎｇ  Ｆａｕｌｔ）と呼ばれる欠陥が、結晶成長軸に対する垂直方向の断面で見た時に、リング状に分布（以下、ＯＳＦリングということがある）していることも確認されている。
【００１６】
そして、成長速度が比較的高速の場合には、空孔型の点欠陥が集合したボイド起因とされているＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰ等のグローンイン欠陥が結晶径方向全域に高密度に存在し、これらの欠陥が存在する領域はＶ領域となる。また、成長速度の低下に伴い、ＯＳＦリングが結晶の周辺から発生し、このリングの外側に格子間シリコンが集合した転位ループ起因と考えられているＬ／Ｄ（Ｌａｒｇｅ  Ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ：格子間転位ループの略号、ＬＳＥＰＤ、ＬＦＰＤ等）の欠陥（巨大転位クラスタ）が低密度に存在し、これらの欠陥が存在する領域はＩ領域となる。さらに、成長速度を低速にすると、ＯＳＦリングがウェーハの中心に収縮して消滅し、全面がＩ領域となる。
【００１７】
そして、Ｖ領域とＩ領域の中間でＯＳＦリングの外側のＮ領域は、空孔起因のＦＰＤ、ＬＳＴＤ、ＣＯＰも、格子間シリコン起因のＬＳＥＰＤ、ＬＦＰＤも存在しない領域となる。なお、最近では、Ｎ領域をさらに分類すると、図３に示されているように、ＯＳＦリングの外側に隣接するＮｖ領域（空孔の多い領域）とＩ領域に隣接するＮｉ領域（格子間シリコンが多い領域）とがあり、Ｎｖ領域では、熱酸化処理した際に酸素析出量が多く、Ｎｉ領域では酸素析出が殆ど無いことがわかっている。
【００１８】
このようなＮ領域は、従来、ウェーハ面内では一部分にしか存在しなかったが、引上げ速度（Ｆ）とシリコンの融点から１４００℃の間の引上げ軸方向の結晶内温度勾配の平均値（Ｇ）との比であるＦ／Ｇを制御することでＮ領域が横全面（ウェーハ全面）に広がった結晶が製造できるようになっている。
【００１９】
そこで、ＣＺ法によりシリコン単結晶を引上げる際、Ｆ／Ｇを所定の範囲内に制御してシリコン単結晶を引上げ、そこから作製した全面Ｎ領域のシリコンウェーハをボンドウェーハとして使用したＳＯＩウェーハが提案されている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。
【００２０】
また、結晶成長中に窒素をドープすることにより、Ｖ領域やＩ領域においてもこのようなグローイン欠陥（特にＶ領域）を小さくできること、そしてＮ領域となるＦ／Ｇの範囲を広げることができることが知られて、ＳＯＩウェーハへの適用が提案されている（例えば特許文献３参照）。
【００２１】
一方、ベースウェーハについては、本来、絶縁膜を介したシリコン活性層を支持するために必要なものであり、その表面に直接素子形成が行われるわけではない。そのため、従来、高速の引上げ速度で成長させたＶ領域、あるいはＯＳＦ領域やＮｖ領域を一部に含む程度のシリコン単結晶を鏡面加工したシリコンウェーハ等がベースウェーハとして広く使用されていた。また、例えば、抵抗値などが製品規格から外れたダミーグレードのシリコンウェーハをベースウェーハとして使用することが提案されている（例えば特許文献４参照）。さらに、高価になりがちなＳＯＩウェーハをより安価で提供するための方法として、イオン注入剥離法によりシリコン活性層から剥離した剥離ウェーハを、ベースウェーハとして再利用する方法が提案されている（例えば特許文献５参照）。
【００２２】
また近年では、シリコン集積回路素子における急速な高集積化、高速動作化及び高電力化による素子自体の発熱が問題となっている。集積回路の発熱はキャリア移動度の低下による素子の低速化を招き、或いは誤動作や破壊の原因となるため、発熱に対する対策は重要課題となっており、その解決策が求められている。
【００２３】
このような発熱の問題を解決するため、同位体２８Ｓｉの含有率を天然のシリコンの含有率である９２．２３％より高い９８％にすることによってシリコンの熱伝導率を向上させ、放熱性を高めるという技術が開示されている（例えば特許文献６参照）。このように同位体の一種の含有率を高めたＳｉは、ガス拡散法、遠心分離法、レーザー分離法等により生産することが知られている。また、このように同位体の含有率を天然のシリコンから変化させたシリコン単結晶ウェーハでは、結晶中の酸素析出物の発生が抑制されると報告されている（例えば特許文献７参照）。
【００２４】
【特許文献１】特開２００１−１４６４９８号公報
【特許文献２】特開２００１−４４３９８号公報
【特許文献３】特開２０００−５８８０１号公報
【特許文献４】特開平１１−４０７８６号公報
【特許文献５】特開平１１−２９７５８３号公報
【特許文献６】米国特許５１４４４０９号明細書
【特許文献７】特許第２７０１８０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明は、例えば厚さが２００ｎｍ以下といった極めて薄いシリコン活性層を形成した場合であっても、弗酸洗浄等により微小ピットが発生せずに優れた電気特性を持ち、あるいは、例えば厚さが１００ｎｍ以下といった極めて薄い層間絶縁膜を形成した場合であっても、高絶縁性が維持され、デバイス作製工程における電気的信頼性が高く、さらにデバイス動作中に発生する熱を効率よく拡散させることができ、デバイスの動作速度を高速化できるＳＯＩウェーハを簡単かつ安価で提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記目的達成のため、本発明は、少なくとも支持基板上に絶縁膜を介して又は直接シリコン活性層が形成されたＳＯＩウェーハであって、前記シリコン活性層及び／又は前記支持基板がシリコン単結晶からなり、且つ同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のものであることを特徴とするＳＯＩウェーハを提供する（請求項１）。
【００２７】
このように、シリコン活性層が同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のシリコン単結晶からなるものであれば、熱伝導率やキャリア移動度が高く、酸素析出物に起因する微小欠陥がわずかにしか存在しない、優れた電気特性を持つＳＯＩウェーハとすることができる。また、支持基板が同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のシリコン単結晶からなるものであれば、支持基板の表面に酸素析出物に起因する微小欠陥がわずかにしか存在しないため、この支持基板上に例えば厚さが１００ｎｍ以下といった極めて薄い層間絶縁膜を形成した場合であっても、支持基板の影響を受けて絶縁破壊特性の劣化が生じることがなく、加えて熱伝導率が高いためデバイスが動作中に発生する熱の拡散が改善されるため、デバイス作製工程および動作中における電気的信頼性が高いものとなる。また、このようなＳＯＩウェーハであれば、エピウェーハ等を用いる場合のように工程数を増やすことなく製造することができるし、シリコン活性層を簡単かつ安価で製造することができるため、製造コストが低く抑えられたものとなる。
さらに、熱伝導率やキャリア移動度をより高くするためには、２８Ｓｉの含有率を９４％以上とすることがより好ましく、さらに９８％以上とすることが一層好ましい。
なお、この場合の支持基板として、シリコンの他、石英、ＳｉＣ、サファイア等からなるものを適宜選択することができる。
【００２８】
この場合、前記ＳＯＩウェーハは、支持基板となるベースウェーハとシリコン単結晶基板であるボンドウェーハとを貼り合わせた後、前記ボンドウェーハを薄膜化することによりシリコン活性層が形成された貼り合わせＳＯＩウェーハであることが好ましい（請求項２）。
このように、ベースウェーハとシリコン単結晶基板であるボンドウェーハとを貼り合わせた後、ボンドウェーハを薄膜化することによりシリコン活性層が形成された貼り合わせＳＯＩウェーハであれば、良好な結晶性を有するとともに所望の厚さに薄膜化されたシリコン活性層を有し、熱伝導率やキャリア移動度が高く、優れた電気特性を持つＳＯＩウェーハとすることができる。
【００２９】
また、前記シリコン単結晶は、チョクラルスキー法により育成されたＮ領域、Ｖ領域、Ｉ領域のいずれかのものであることが好ましい（請求項３）。
このように、目的に応じてＣＺ法により育成されたＮ領域、Ｖ領域、Ｉ領域のいずれかの所望の欠陥領域または無欠陥領域のシリコン単結晶を使用したＳＯＩウェーハとすることができる。
【００３０】
また、前記シリコン単結晶は、窒素が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上５×１０1５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の濃度で含まれているものであることが好ましい（請求項４）。
このように、窒素が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上５×１０1５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の濃度で含まれているものであれば、シリコン単結晶がＮ領域となるＦ／Ｇの範囲が広がるので制御が容易なものとなり、また、Ｖ領域やＩ領域であってもグローンイン欠陥などの微小欠陥の成長が抑えられているので、高品質のＳＯＩウェーハとすることができる。しかも、支持基板に窒素がドープされていれば、酸素析出を促進して、ゲッタリング効果の高いものとなる。
【００３１】
また、前記ＳＯＩウェーハは、直径が２００ｍｍ以上のものであることが好ましい（請求項５）。
このように、ＳＯＩウェーハの直径が２００ｍｍ以上であれば、放熱性が高く、動作速度が速く且つ電気的信頼性が高い半導体デバイスを収率よく製造するのに適したＳＯＩウェーハとすることができ、特に近年需要が高まっている２００ｍｍや３００ｍｍ、あるいはそれ以上の大口径ＳＯＩウェーハとすることができる。
【００３２】
また、前記シリコン活性層は、厚さが５ｎｍ以上２００ｎｍ以下のものであることが好ましい（請求項６）。
近年、シリコン活性層の薄膜化が要求されているが、本発明に係るＳＯＩウェーハのシリコン活性層には酸素析出物に起因する微小欠陥がわずかにしか存在しないため、シリコン活性層の厚さを２００ｎｍ以下としても、弗酸洗浄等により微小欠陥ピットが拡大してシリコン活性層やその下層の絶縁膜が破壊されることがなく、薄いシリコン活性層を有する高品質のＳＯＩウェーハとすることができる。
【００３３】
また、前記絶縁膜は、厚さが１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のシリコン酸化膜であることが好ましい（請求項７）。
近年、シリコン酸化膜で構成される層間絶縁膜の厚さを１００ｎｍ以下とすることが要求されているが、本発明のＳＯＩウェーハは、このようなきわめて薄い絶縁膜を形成したものとしても、絶縁破壊特性が劣化されず、高絶縁性が保たれたものとできる。
【００３４】
そして、本発明は、少なくとも、シリコンウェーハに酸素を注入後、熱処理することで絶縁膜層（酸化膜層）を形成し、前記シリコンウェーハ内に前記絶縁膜層で仕切られたシリコン活性層を形成するＳＯＩウェーハの製造方法であって、前記シリコンウェーハとして、同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のものからなるシリコンウェーハを用いることを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法を提供する（請求項８）。
【００３５】
このように、高品質な埋め込み酸化膜を形成できるＳＩＭＯＸ法によりＳＯＩウェーハを製造する際に、同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のものからなるシリコンウェーハを用いることにより、放熱性が高く、動作速度が速く且つ電気的信頼性も高いＳＯＩウェーハを製造することができる。また、工程数が増えることもないし、用いるシリコン単結晶が簡単かつ安価で製造することができるため、製造コストを低く抑えることができる。
この場合も、２８Ｓｉの含有率を９４％以上とすることがより好ましく、さらに９８％以上とすることが一層好ましい。
【００３６】
また、本発明は、少なくとも、ベースウェーハとボンドウェーハとを直接貼り合わせる工程と、前記ボンドウェーハを薄膜化することによりシリコン活性層を形成する薄膜化工程とを含むＳＯＩウェーハの製造方法であって、前記ベースウェーハとして絶縁性の基板を用い、前記ボンドウェーハとして、同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のシリコン単結晶からなるシリコンウェーハを用いることを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法を提供する（請求項９）。
【００３７】
このように、貼り合わせＳＯＩウェーハを薄膜化して形成するシリコン活性層を同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のシリコン単結晶からなるものとすれば、熱伝導率やキャリア移動度が高く、酸素析出物に起因する微小欠陥がわずかにしか存在しない、優れた電気特性を持つＳＯＩウェーハを製造することができる。また、支持基板は石英、ＳｉＣ、サファイア等からなる絶縁性のものを適宜選択することができる。また、このようなＳＯＩウェーハであれば、エピウェーハ等を用いる場合のように工程数を増やすことなく製造することができるし、シリコン活性層を簡単かつ安価で製造することができるため、製造コストが低く抑えられたものとなる。
【００３８】
さらに、本発明は、少なくとも、ベースウェーハとボンドウェーハとを絶縁膜を介して貼り合わせる工程と、前記ボンドウェーハを薄膜化することによりシリコン活性層を形成する薄膜化工程とを含むＳＯＩウェーハの製造方法であって、前記ボンドウェーハ及び／又は前記ベースウェーハとして、同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のシリコン単結晶からなるシリコンウェーハを用いることを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法を提供する（請求項１０）。
【００３９】
このように、シリコン活性層が同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のシリコン単結晶からなるものであれば、熱伝導率やキャリア移動度が高く、酸素析出物に起因する微小欠陥がわずかにしか存在しない、優れた電気特性を持つＳＯＩウェーハを製造することができる。また、支持基板が同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のシリコン単結晶からなるものであれば、支持基板の表面に酸素析出物に起因する微小欠陥がわずかにしか存在しないため、この支持基板上に例えば厚さが１００ｎｍ以下といった極めて薄い層間絶縁膜を形成した場合であっても、支持基板の影響を受けて絶縁破壊特性の劣化が生じることがなく、加えて熱伝導率が高いためデバイスが動作中に発生する熱の拡散が改善されるため、デバイス作製工程および動作中における電気的信頼性が高いものとなる。また、このようなＳＯＩウェーハであれば、エピウェーハ等を用いる場合のように工程数を増やすことなく製造することができるし、シリコン活性層を簡単かつ安価で製造することができるため、製造コストが低く抑えられたものとなる。
さらに、熱伝導率やキャリア移動度をより高くするためには、２８Ｓｉの含有率を９４％以上とすることがより好ましく、さらに９８％以上とすることが一層好ましい。
【００４０】
この場合、前記貼り合わせ工程の前に、前記ボンドウェーハの表面から水素イオン又は希ガスイオンの少なくとも１種のイオンを注入して前記ボンドウェーハ内部にイオン注入層を形成するイオン注入工程を行い、前記貼り合わせ工程においては、前記ボンドウェーハのイオン注入された側の表面と前記ベースウェーハの表面とを直接又は絶縁膜を介して貼り合わせ、前記薄膜化工程においては、熱処理により前記ボンドウェーハの一部を前記イオン注入層で剥離することが好ましい（請求項１１）。
このように、ボンドウェーハの薄膜化をイオン注入剥離法によって行えば、シリコン活性層を極めて薄く厚さの均一なものとすることができる上、欠陥のない極めて高品質のＳＯＩウェーハを製造することができる。
【００４１】
また、前記シリコンウェーハとして、チョクラルスキー法により育成されたＮ領域、Ｖ領域、Ｉ領域のいずれかのものを用いることが好ましい（請求項１２）。
このように、目的に応じてＣＺ法により育成されたＮ領域、Ｖ領域、Ｉ領域のいずれかの所望の欠陥領域または無欠陥領域のシリコン単結晶からなるＳＯＩウェーハを製造することができる。
【００４２】
また、前記シリコンウェーハとして、チョクラルスキー法により育成された、窒素が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上５×１０1５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の濃度で含まれているものを用いることが好ましい（請求項１３）。
このように、窒素が１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上５×１０1５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の濃度で含まれているものであれば、シリコン単結晶がＮ領域となるＦ／Ｇの範囲が広がるので制御が容易なものとなり、また、Ｖ領域やＩ領域であってもグローンイン欠陥などの微小欠陥の成長が抑えられているので、高品質のＳＯＩウェーハを製造することができる。しかも、支持基板に窒素がドープされていれば、酸素析出を促進して、ゲッタリング効果の高いものとなる。
【００４３】
また、前記ＳＯＩウェーハの直径を２００ｍｍ以上にすることが好ましい（請求項１４）。
このように、ＳＯＩウェーハの直径が２００ｍｍ以上であれば、放熱性が高く、動作速度が速く且つ電気的信頼性が高い半導体デバイスを収率よく製造するのに適したＳＯＩウェーハを製造することができ、特に近年需要が高まっている２００ｍｍや３００ｍｍ、あるいはそれ以上の大口径ＳＯＩウェーハを製造することができる。
【００４４】
また、前記シリコン活性層の厚さを５ｎｍ以上２００ｎｍ以下にすることが好ましい（請求項１５）。
近年、シリコン活性層の薄膜化が要求されているが、本発明に係るＳＯＩウェーハのシリコン活性層には酸素析出物に起因する微小欠陥がわずかにしか存在しないため、シリコン活性層の厚さを２００ｎｍ以下としても、弗酸洗浄等により微小欠陥ピットが拡大してシリコン活性層やその下層の絶縁層が破壊されることがなく、薄いシリコン活性層を有する高品質のＳＯＩウェーハを製造することができる。
【００４５】
また、前記絶縁膜を、厚さが１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のシリコン酸化膜とすることが好ましい（請求項１６）。
近年、シリコン酸化膜で構成される層間絶縁膜の厚さを１００ｎｍ以下とすることが要求されているが、本発明により、このようなきわめて薄い絶縁膜を形成したものとしても、絶縁破壊特性が劣化されず、高絶縁性が保たれたＳＯＩウェーハを製造することができる。
【発明の効果】
【００４６】
本発明に従い、シリコン活性層及び／又は支持基板を同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のシリコン単結晶からなるものにすれば、電気的信頼性が高く、デバイス動作中に発生する熱を効率よく拡散させることができるＳＯＩウェーハとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下では、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
前述のように、近年、シリコン活性層や埋め込み酸化膜の薄膜化への要求が増しており、これに適用されるシリコンウェーハの品質要求も厳しくなっている。
【００４８】
最近では、層間絶縁膜の薄膜化の要求やデバイスが動作中に発生する熱の拡散の問題が浮上してきており、そのためベースウェーハとなるシリコンウェーハの品質向上が求められている。すなわち、層間絶縁膜の膜厚が充分厚い場合は、ベースウェーハ表面に例えばボイド成長したＣＯＰのような空孔欠陥等が高密度に形成されていても絶縁破壊への影響を心配する必要はなかったが、例えば層間絶縁膜が膜厚１００ｎｍ以下のような薄膜である場合は熱の拡散という意味では好ましい方向であるが、層間絶縁膜の膜質を損ない、その絶縁機能に支障をきたすことが懸念されている。
また、近年求められているように、ＳＯＩウェーハの層間絶縁膜が、例えば膜厚１００ｎｍ以下のような薄膜である場合は、ベースウェーハとして再利用する剥離ウェーハが、Ｖ領域、ＯＳＦ領域、巨大転位クラスタ（ＬＳＥＰ、ＬＦＰＤ等）領域等のような欠陥が含まれる場合、ベースウェーハへの再利用が不適当である。
さらに、グローンイン欠陥等の結晶欠陥を制御しても、結晶中に含まれる酸素がデバイス作製中の熱処理によって電気的に活性化して電気的特性に影響を与えたり、さらに析出して微小な結晶欠陥へと成長して結晶性や電気的特性に影響を与えることがある。
【００４９】
本発明者らは、シリコン活性層及び／又は支持基板を同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のシリコン単結晶からなるものにすれば、熱伝導率が高くなり放熱性が良好なものとなり、キャリア移動度が高くなり動作速度が速くなり、また酸素析出物に起因する微小欠陥等を減少させることができるので、電気的信頼性が高く、デバイス動作中に発生する熱を効率よく拡散させることができるＳＯＩウェーハとすることができることを見出し、本発明を完成させた。
【００５０】
以下では、本発明の実施形態について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。
図４は、イオン注入剥離法により本発明に係るＳＯＩウェーハを製造する工程の一例を示すフロー図である。
まず、工程（ａ）では、シリコン活性層となるボンドウェーハ３１と、支持基板となるベースウェーハ３２とを準備する。ここで、本発明では、ボンドウェーハ３１及び／又はベースウェーハ３２として、シリコン同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のシリコンウェーハを使用する。
【００５１】
このシリコンウェーハは、図１に示すような単結晶製造装置を用いてＣＺ法により育成したシリコン単結晶棒を加工することにより得られる。具体的には、石英ルツボ１６にシリコン同位体２８Ｓｉの含有率が９２．３％以上のシリコン原料塊を収容し、これを溶融して生成した原料融液１５に種結晶２２を着液させ、その後種結晶２２を回転させながら引き上げて、所望の直径と品質を有する単結晶１３を育成する。
【００５２】
このとき、引き上げ速度Ｆと平均温度勾配Ｇとの比Ｆ／Ｇを制御して、Ｎ領域、Ｖ領域、Ｉ領域のいずれかの欠陥領域または無欠陥領域の単結晶を育成することができる。Ｎ領域が形成されるのは、例えばＦ／Ｇ（ｍｍ２／℃・ｍｉｎ）の値が０．１１２〜０．１４２の範囲のときである。また、石英ルツボにシリコン原料塊と同時に窒化物等を投入することにより窒素をドープすることが好ましい。窒素をドープすることにより、欠陥領域がＶ領域やＩ領域の場合には、グローンイン欠陥を減少させることができるし、Ｎ領域の場合には、Ｎ領域となるＦ／Ｇの範囲を広げることができるので、制御が容易になる。窒素濃度としては、１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上５×１０1５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の濃度であれば、窒素ドープの効果が高いものであり、かつ、単結晶育成の際に単結晶化の妨げにならず、無転位化した単結晶を育成できる。また、育成する単結晶の直径を２００ｍｍ以上とすれば、収率よく半導体デバイスを作製できるＳＯＩウェーハを作製できる。
【００５３】
次に図４の工程（ｂ）では、ボンドウェーハ３１とベースウェーハ３２のうちの少なくとも一方のウェーハの表面を酸化する。ここではボンドウェーハ３１を熱酸化し、その表面に酸化膜３３を形成している。このとき、酸化膜３３は、要求される絶縁性が保たれる厚さとするが、本発明では、厚さが１０〜１００ｎｍとなる極めて薄い酸化膜を形成させることもできる。
【００５４】
ベースウェーハとして、従来使用されている例えば表面に５０ｎｍ以上の微小欠陥が多数存在するシリコンウェーハを使用し、埋め込み酸化膜の厚さを１００ｎｍ以下にしてＳＯＩウェーハを製造すると、酸化膜はベースウェーハの表面に存在する微小欠陥の影響を受け、後の結合熱処理やデバイス工程における熱処理によって劣化ないし破壊されるおそれがある。しかし、本発明で用いるベースウェーハ３２は、同位体２８Ｓｉの含有率が高いため、欠陥が極めて少ないので、酸化膜３３の厚さを１００ｎｍ以下としても絶縁破壊特性の劣化のような問題が生じることがない。
なお、酸化膜３３の厚さを１０ｎｍ未満とすると、酸化膜の形成時間が短縮されるものの、絶縁性が保てなくなるおそれがあるので、１０ｎｍ以上とするのが好ましい。
【００５５】
工程（ｃ）では、表面に酸化膜３３を形成したボンドウェーハ３１の片側の表面から水素イオンをイオン注入する。なお、希ガスイオンあるいは水素イオンと希ガスイオンとを混合したものをイオン注入してもよい。これにより、ウェーハ内部にイオンの平均注入深さにおいて表面に平行なイオン注入層３４を形成することができる。なお、このときのイオン注入層３４の深さは、最終的に形成されるシリコン活性層の厚さに反映される。従って、注入エネルギー等を制御してイオン注入することにより、シリコン活性層の厚さを例えば５ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲に制御でき、特に２００ｎｍ以下の厚さのシリコン活性層とすることが可能である。
本発明で用いるボンドウェーハ３１は、表面における酸素析出物の発生が抑制され、またグローンイン欠陥がほとんど検出されないものとできるので、シリコン活性層の厚さを２００ｎｍ以下としても、これを弗酸洗浄した場合でも微小ピットが発生せず、優れた電気特性を持つＳＯＩウェーハとすることができる。
【００５６】
工程（ｄ）は、ボンドウェーハ３１のイオン注入された側の表面とベースウェーハ３２の表面とを酸化膜（絶縁膜）３３を介して貼り合わせる。例えば、常温の清浄な雰囲気下で２枚のウェーハ３１、３２の表面同士を接触させることにより、接着剤等を用いることなくウェーハ同士が接着する。
尚、ベースウェーハとしてＳｉＯ２、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３等の絶縁性のウェーハを用いてもよい。この場合、ボンドウェーハとベースウェーハは酸化膜を介さず直接貼り合わせることができる。
【００５７】
次に、工程（ｅ）では、熱処理によりボンドウェーハ３１の一部をイオン注入層３４で剥離する。例えば、ボンドウェーハ３１とベースウェーハ３２とを貼り合わせて接着したものに対し、不活性ガス雰囲気下約５００℃以上の温度で熱処理を加えれば、結晶の再配列と気泡の凝集とによって剥離ウェーハ３５とＳＯＩウェーハ３６（シリコン活性層３７＋酸化膜３３＋ベースウェーハ３２）に分離される。
【００５８】
ここで、副生された剥離ウェーハ３５については、剥離面に研磨等の再生処理を施し、ベースウェーハ、あるいはボンドウェーハとして再利用することが可能であり、これにより製造コストを一層低く抑えることができる。
【００５９】
工程（ｆ）では、ＳＯＩウェーハ３６に対して結合熱処理を加える。この工程（ｆ）は、前記工程（ｄ）、（ｅ）の貼り合わせ工程および剥離熱処理工程で密着させたウェーハ同士の結合力では、そのままデバイス作製工程で使用するには弱いので、結合熱処理としてＳＯＩウェーハ３６に高温の熱処理を施して結合強度を充分なものとする。例えば、この熱処理は不活性ガス雰囲気下、１０５０〜１２００℃で３０分から２時間の範囲で行うことができる。このような高温での熱処理を施しても、ベースウェーハ３２は欠陥が極めて少ないので、埋め込み酸化膜３３の絶縁破壊特性は劣化されず、高絶縁性を維持することができる。
【００６０】
工程（ｇ）では、ＳＯＩウェーハ３６表面に形成された酸化膜を弗酸洗浄により除去する。このとき、シリコン活性層３７に微小ピットが存在すると欠陥を通して弗酸が埋め込み酸化膜に達することによりエッチングされて酸化膜が破壊してしまうおそれがあるが、本発明では、シリコン活性層３７は、欠陥の極めて少ないシリコン単結晶から構成されているので、弗酸洗浄を行ってもピットが拡大してシリコン活性層３７及び酸化膜３３が破壊されることもない。
【００６１】
さらに工程（ｈ）では、必要に応じ、シリコン活性層３７の厚さを調整するための酸化を行い、次いで（Ｉ）工程では、弗酸洗浄により酸化膜３８を除去するいわゆる犠牲酸化を行う。
【００６２】
以上のような工程（ａ）〜（Ｉ）を経て製造されたＳＯＩウェーハは、ベースウェーハ３２またはシリコン活性層３７もしくはその両方が、シリコン同位体元素２８Ｓｉを９２．３％以上含有するＣＺシリコン単結晶からなり、埋め込み酸化膜３３が極めて薄いにもかかわらず、高絶縁性が維持され、電気的信頼性が極めて高いものとなる。
【００６３】
図５は、ＳＩＭＯＸ法により本発明に係るＳＯＩウェーハを製造する工程の一例を示すフロー図である。
まず、最初の工程（α）では、鏡面研磨されたシリコンウェーハ４１を準備する。本発明では、このシリコンウェーハ４１として、シリコン同位体元素２８Ｓｉが９２．３％を超える含有率のシリコンウェーハを使用する。このウェーハは、前述のようにＣＺ法により２８Ｓｉが９２．３％以上の多結晶原料を用いて育成した単結晶棒を、スライス加工等することで得ることができる。
【００６４】
次に工程（β）では、５００℃程度に加熱したシリコンウェーハ４１の一方の表面から酸素イオン（Ｏ＋）を所定の深さにイオン注入して酸素イオン注入層４２を形成する。このとき、イオン注入条件は特に限定されるものではないが、例えば、注入エネルギーは一般的に広く用いられている１５０〜２００ｋｅＶ程度とし、またドーズ量はその後行う酸化膜形成熱処理において貫通転位の発生を防止するために約４．０×１０１７／ｃｍ２の低ドーズ量にしてイオン注入を行う。このとき、必要に応じて、酸素イオンの注入を分割して行うこともできる。またシリコン活性層４４の厚さは、注入エネルギー等を制御することにより制御できる。
【００６５】
次に、工程（γ）において酸素イオン注入層４２を埋め込み酸化膜４３に変える酸化膜形成熱処理を行う。酸化膜形成熱処理の熱処理条件は、酸素イオン注入層を埋め込み酸化膜に変えることができれば特に限定されるものではないが、例えば、酸素濃度が１％以下のアルゴンガス雰囲気中、１３００℃以上シリコン融点以下の温度で３〜６時間の熱処理を行うことによって、埋め込み酸化膜（絶縁膜）４３を形成することができる。このようにして、支持基板４５の上に絶縁膜４３を介してシリコン活性層４４が形成されたＳＯＩウェーハ４６を製造することができる。
【００６６】
このようにＳＩＭＯＸ法により製造されたＳＯＩウェーハは、シリコン活性層や埋め込み酸化膜の膜厚が酸素イオン注入を行う際のイオン注入エネルギーやドーズ量により決まるため、優れた膜厚均一性を容易に得ることができるという利点も有し、また上記の貼り合わせ法のように２枚のウェーハを必要とせずに１枚のシリコンウェーハからＳＯＩウェーハを製造することができるため、比較的低コストでの製造が可能である。
このように製造されたＳＯＩウェーハは、シリコン活性層３７をはじめすべてがシリコン同位体元素２８Ｓｉを９２．３％以上のものからなり、さらに埋め込み酸化膜は優れた膜均一性を有し、極めて薄いにもかかわらず、高絶縁性が維持され、電気的信頼性が極めて高いものとなる。
【実施例】
【００６７】
以下に本発明の実施例をあげてさらに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。
［引き上げ条件の確認］
（引き上げ条件）
図１に示した単結晶製造装置を用いてシリコン単結晶を製造した。直径２４インチ（６００ｍｍ）の石英ルツボに、シリコン同位体元素２８Ｓｉの含有率が９８％の原料多結晶シリコン１５０ｋｇをチャージし、直径２１０ｍｍ、方位＜１００＞のシリコン単結晶を引上げた。シリコン単結晶を引上げる際、成長速度を０．６０ｍｍ／ｍｉｎから０．２０ｍｍ／ｍｉｎの範囲で結晶頭部から尾部にかけて漸減させるよう制御した。また、ボロン（Ｂ）濃度が１〜１．５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、酸素濃度が２４〜２７ｐｐｍａ（ＡＳＴＭ’７９）、窒素をドープする場合は濃度が５〜８×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ３となるようにシリコン単結晶を製造した。
【００６８】
上記のように育成した各シリコン単結晶棒の直胴部を、図２（ａ）に示したように結晶成長軸方向に１０ｃｍ毎の長さでブロックに切断した後、各ブロックをさらに結晶軸方向に縦割り切断し、評価用のサンプルを数枚作製した。
【００６９】
上記サンプルについてＷＬＴ測定器（ＳＥＭＩＬＡＢ  ＷＴ−８５）及びセコエッチングにより、Ｖ領域、ＯＳＦ領域、Ｎ領域、Ｉ領域の各領域の分布状況（図２（ｂ）参照）、すなわちＦＰＤ、ＬＦＰＤ、ＬＳＥＰＤ等の分布状況、そしてＯＳＦの発生状況を調査し、各領域の境界のＦ／Ｇ(ｍｍ２／℃・ｍｉｎ)の値を確認した。
【００７０】
具体的には、先ず、ＦＰＤ、ＬＦＰＤ、ＬＳＥＰＤの評価に関しては、サンプルのうち１枚を平面研削した後、ミラーエッチング、セコエッチング（３０分間）を施し、無攪拌のまま放置し、所定の処理後、各欠陥の密度測定を行った。また、ＯＳＦの評価に関しては、サンプルのうち１枚を１１５０℃、１００分間（ウェット酸素雰囲気）の熱処理後冷却し（８００℃で出し入れ）、薬液で酸化膜を除去した後、ＯＳＦリングパターンの確認および密度測定を行った。
【００７１】
［ＳＯＩウェーハの製造］
（実施例１）
上記で確認した引き上げ条件で、全面がＮ領域のシリコン単結晶を製造した。このシリコン単結晶から鏡面ウェーハを作製し、ボンドウェーハ（活性層用）及びベースウェーハ（基板用）とした。そして、このボンドウェーハとベースウェーハとを使用し、図４に示した工程に基づくイオン注入剥離法により、ボンドウェーハへのイオン注入、ベースウェーハとの貼り合わせ、剥離熱処理、結合熱処理（貼り合わせ酸化）、酸化膜除去、シリコン活性層調整酸化、酸化膜除去等の工程を経て、厚さが５０ｎｍの絶縁層と、５０ｎｍのシリコン活性層を有するＳＯＩウェーハを製造した。
【００７２】
このＳＯＩウェーハのシリコン活性層表面をパーティクルカウンタ（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製、Ｓｕｒｆｓｃａｎ  ＳＰ−１）により測定した。その結果、シリコン活性層調整酸化の後に弗酸洗浄を施して熱酸化膜を除去したにもかかわらず、シリコン活性層にはエッチピットが形成されず、シリコン活性層が破壊されなかったことを確認した。
【００７３】
（実施例２）
次に、上記で確認した引き上げ条件で、結晶育成中に窒素をドープし全面がＶ領域のシリコン単結晶を製造した。このシリコン単結晶から鏡面ウェーハを作製し、ボンドウェーハ及びベースウェーハとした。そして、このボンドウェーハとベースウェーハとを使用し、実施例１と同様のイオン注入剥離法により、シリコン活性層の膜厚を５０ｎｍ、絶縁膜の膜厚を７０ｎｍとしてＳＯＩウェーハを作製した。そして、シリコン活性層表面をパーティクルカウンタにより測定したところ、０．１２μｍ以上のサイズのパーティクルが０．０３個／ｃｍ２程度であった。Ｖ領域であるにもかかわらず、窒素がドープされてグローンイン欠陥サイズが縮小したため、及び２８Ｓｉの比率を高めたため酸素析出物が極めて少なくなったため、シリコン活性層にはエッチピットがほとんど形成されず、シリコン活性層が破壊されなかったことを確認した。
【００７４】
さらに、このＳＯＩウェーハのシリコン活性層を水酸化カリウム溶液で選択エッチングして除去した。次いで、表面に露出した絶縁膜を有するベースウェーハに対し、６ＭＶ／ｃｍの電解強度でＣｕデポジション法による評価を行った。その結果、絶縁膜は無欠陥であり、絶縁膜破壊は発生しなかったことを確認した。
【００７５】
（比較例１）
上記で確認した引上げ条件で、全面がＮ領域のシリコン単結晶を製造した。但し、シリコン同位体含有率は天然に存在する比率のままであることだけが実施例１と違うものである。このシリコン単結晶から鏡面ウェーハを作製し、ボンドウェーハ及びベースウェーハとした。
【００７６】
このようにして準備したボンドウェーハとベースウェーハを使用し、実施例１と同様の方法で、厚さが５０ｎｍの絶縁膜と、５０ｎｍのシリコン活性層を有するＳＯＩウェーハを作製し、このＳＯＩウェーハのシリコン活性層表面をパーティクルカウンターにより測定したところ、実施例１と同様、シリコン活性層調整酸化の後に弗酸洗浄を施して熱酸化膜を除去したにもかかわらず、シリコン活性層にはエッチピットが形成されず、シリコン活性層が破壊されなかったことを確認した。
【００７７】
（比較例２）
上記で確認した引上げ条件で、結晶育成中に窒素をドープし全面がＶ領域のシリコン単結晶を製造した。この場合も比較例１と同様にシリコン同位体含有率は自然界に存在する比率のままである。このシリコン単結晶から鏡面ウェーハを作製し、ボンドウェーハ及びベースウェーハとした。
【００７８】
このようにして準備したボンドウェーハとベースウェーハを使用し、実施例２と同様の方法で、シリコン活性層の膜厚を５０ｎｍ、絶縁膜の膜厚を７０ｎｍとしてＳＯＩウェーハを作製し、このＳＯＩウェーハのシリコン活性層表面をパーティクルカウンターにより測定したところ、０．１２μｍ以上のサイズのパーティクルが０．０５個／ｃｍ２程度であり、シリコン活性層の破壊を示す輝点が確認された。さらに、実施例２と同様に、シリコン活性層を除去し、絶縁膜をＣｕデポジション法により評価したところ、低密度の絶縁膜の破壊を示す酸化膜欠陥が確認された。
以上、Ｖ領域に窒素をドープした場合、窒素ドープによりグローンイン欠陥が縮小するが、２８Ｓｉの比率を高めることで酸素析出物密度を低減できた。又、Ｎ領域の場合も含めて、２８Ｓｉの比率を高めることで放熱効果とキャリア移動度が向上することが期待できる。
【００７９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、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。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】単結晶製造装置の一例を示す概略図である。
【図２】（a）は、シリコン単結晶の成長速度と結晶切断位置の関係を示す関係図であり、（ｂ）は、成長速度と各欠陥領域を示す説明図である。
【図３】従来の技術による成長速度と結晶欠陥分布の関係を表す説明図である。
【図４】イオン注入剥離法により本発明に係るＳＯＩウェーハを製造する工程の一例を示すフロー図である。
【図５】ＳＩＭＯＸ法により本発明に係るＳＯＩウェーハを製造する工程の一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０…単結晶製造装置、  １１…メインチャンバー、
１２…引上げチャンバー、  １３…単結晶、
１４…ワイヤー、  １５…原料融液、  １６…石英ルツボ、
１７…黒鉛ルツボ、  １８…シャフト、  １９…黒鉛ヒーター、
２０…断熱部材、  ２１…種ホルダー、  ２２…種結晶、
２３…黒鉛筒、  ２４…断熱材、
３１…ボンドウェーハ、  ３２…ベースウェーハ、
３３…酸化膜（絶縁膜）、  ３４…イオン注入層、  ３５…剥離ウェーハ、
３６…ＳＯＩウェーハ、  ３７…シリコン活性層、  ３８…酸化膜、
４１…シリコンウェーハ、  ４２…酸素イオン注入層、
４３…埋め込み酸化膜（絶縁膜）、  ４４…シリコン活性層、
４５…支持基板、  ４６…ＳＯＩウェーハ。
【図１】
2005072108.tif 000002
【図２】
2005072108.tif 000003
【図３】
2005072108.tif 000004
【図４】
2005072108.tif 000005
【図５】
2005072108.tif 000006