(57)【要約】      （修正有）【課題】剥離されたＳＯＩ層の周辺部がきれいな縁であるスマートカット法によるＳＯＩウェーハの製造方法およびスマートカット法によるＳＯＩウェーハを提供する。【解決手段】スマートカット法にてＳＯＩウェーハを作製する場合、イオン注入をウェーハ全面に対して行うと、その後の剥離処理の際、剥離されたＳＯＩ層の周辺部がきれいな縁ではなくぎざぎざとなる。剥離されたＳＯＩ層の周辺部がきれいな縁ではなくぎざぎざとなっていると、デバイス工程でのエッチング処理や熱処理において発塵の原因となり、歩留りが低下したり、これを防止するためのＳＯＩ層のエッジ処理という工程が必要になるという問題があった。スマートカット法によってＳＯＩウェーハを製造する際のイオンを注入するウェーハのウェーハ外周部にイオン未注入領域を作製する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スマートカット法によってＳＯＩウェーハを製造する際のイオンを注入するウェーハにおいて、ウェーハ外周部にイオン未注入領域を作製することを特徴とするスマートカット法におけるイオン注入方法。
【請求項２】
前記ウェーハ外周部にイオン未注入領域を作製する方法において、イオン未注入領域が、ウェーハ外周部の面取り開始位置を基準として、ウェーハの内側１〜２ｍｍの領域及びウェーハ外周部の面取り開始位置からウェーハ外周部全域であることを特徴とする請求項１に記載のスマートカット法におけるイオン注入方法。
【請求項３】
前記ウェーハ外周部にイオン未注入領域を作製する方法において、イオン未注入領域が、ウェーハ外周部の面取り開始位置を基準として、ウェーハの内側２ｍｍを中心とした位置から幅１〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のスマートカット法におけるイオン注入方法。
【請求項４】
前記スマートカット法によってＳＯＩウェーハを製造する際のイオンを注入するウェーハにおいて、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の方法で、ウェーハ外周部にイオン未注入領域を作製したことを特徴とするスマートカット法によるＳＯＩウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン注入したウェーハを結合後に剥離してＳＯＩ（ Silicon on insulator ）ウェーハを製造する、いわゆるスマートカット法におけるイオン注入の方法およびスマートカット法によって作製したＳＯＩウェーハに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＳＯＩ構造のウェーハの作製方法としては、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枚のシリコンウェーハを酸化膜を介し接着剤を用いることなく結合し、片方のウェーハを薄膜化する貼り合わせ法がある。
【０００３】
一方、最近、ＳＯＩウェーハの製造方法として、イオン注入したウェーハをベースウェーハに結合した後に剥離してＳＯＩウェーハを製造する方法、いわゆるスマートカット法が新たに注目されている。この方法は、２枚のシリコンウェーハのうち、少なくとも一方に酸化膜を形成すると共に、一方のシリコンウェーハの上面から水素イオンまたは希ガスイオンのうち少なくとも一つを注入し、該ウェ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のシリコンウェーハと密着させ、その後熱処理（剥離熱処理）を施して微小気泡層を劈開面としてイオンを注入したウェーハを薄膜状に剥離し、さらに熱処理（結合熱処理）を加えて強固に結合してＳＯＩウェーハとする技術である。この方法だと劈開面は良好な鏡面であり、ＳＯＩ層膜厚の均一性も高いＳＯＩウェーハが容易に得られる。（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【特許文献１】特開平０５−２１１１２８号公報
【特許文献２】特開２００３−０７７９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなスマートカット法にてＳＯＩウェーハを作製する場合、イオン注入をウェーハ全面に対して行うと、その後の剥離処理の際、剥離されたＳＯＩ層の周辺部がきれいな縁ではなくぎざぎざとなる。これは、個々のウェーハの面取り開始位置が円周上で必ずしも正確に同じ半径位置になく、貼り合わせた最外周位置（貼り合わせ境界）が、ウェーハ形状によって決まり、イオン注入をウェーハ全面に行う限り、この貼り合わせ境界から剥離が起こるためである。剥離されたＳＯＩ層の周辺部がきれいな縁ではなくぎざぎざとなっていると、デバイス工程でのエッチング処理や熱処理において発塵の原因となり、歩留りが低下したり、これを防止するためのＳＯＩ層のエッジ処理という工程が必要になるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みなされたもので、剥離されたＳＯＩ層の周辺部がきれいな縁であるスマートカット法によるＳＯＩウェーハの製造方法およびスマートカット法によるＳＯＩウェーハを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため本発明の請求項１に記載した発明は、スマートカット法によってＳＯＩウェーハを製造する際のイオンを注入するウェーハにおいて、ウェーハ外周部にイオン未注入領域を作製することを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の請求項２に記載した発明は、請求項１に記載のウェーハ外周部にイオン未注入領域を作製する方法において、イオン未注入領域が、ウェーハ外周部の面取り開始位置を基準として、ウェーハの内側１〜２ｍｍの領域及びウェーハ外周部の面取り開始位置からウェーハ外周部全域であることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項３に記載した発明は、請求項１に記載のウェーハ外周部にイオン未注入領域を作製する方法において、イオン未注入領域が、ウェーハ外周部の面取り開始位置を基準として、ウェーハの内側２ｍｍを中心とした位置から幅１〜２ｍｍであることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項４に記載した発明は、スマートカット法によってＳＯＩウェーハを製造する際のイオンを注入するウェーハにおいて、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の方法で、ウェーハ外周部にイオン未注入領域を作製したことを特徴とするスマートカット法によるＳＯＩウェーハである。
【発明の効果】
【００１０】
以下の表１は、ＳＯＩ層外周部の半径バラツキである。
【００１１】
【表１】
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【００１２】
表１より、比較例がＳＯＩ層外周部の半径バラツキ±５０μｍに対し、実施例１では、ＳＯＩ層外周部の半径バラツキ±３μｍ、実施例２では、ＳＯＩ層外周部の半径バラツキ±５μｍであった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
ここで、図５はイオン注入剥離法でＳＯＩウェーハを製造する方法の製造工程の一例を示すフロー図である。
【００１４】
まず、図５のイオン剥離法において、工程（ａ）では、２枚の鏡面シリコンウェーハを準備するものであり、基台となるベースウェーハ５とＳＯＩ層となるボンドウェーハ６を準備する。このとき、２枚の鏡面シリコンウェーハはデバイスの仕様に合ったものを準備する。
【００１５】
次に工程（ｂ）では、そのうちの少なくとも一方のウェーハ、ここではボンドウェーハ６を熱酸化し、その表面に約０．１μｍ〜２．０μｍ厚の熱酸化膜を形成する。
【００１６】
工程（ｃ）では、表面に酸化膜を形成したボンドウェーハ６の片面に対して水素イオンまたは希ガスイオンのうち少なくとも一つを、ここでは水素イオンを注入し、イオン平均進入深さにおいて表面に平行な微小気泡層（封入層）８を形成させる。この温度は、２５〜４５０℃が望ましい。
【００１７】
工程（ｄ）は、水素イオン注入したボンドウェーハ６の水素イオン注入面に、ベースウェーハ５を酸化膜を介して重ね合わせて密着させる工程であり、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、接着剤等を用いることなくウェーハ同士を接着させる。
【００１８】
次に、工程（ｅ）は、封入層８を境界として剥離することにより、剥離ウェーハ９とＳＯＩウェーハ１０（ＳＯＩ層１１＋埋め込み酸化膜７＋ベースウェーハ５）に分離する剥離熱処理工程で、例えば不活性ガス雰囲気下約５００℃以上の温度で熱処理すれば、結晶の再配列と気泡の凝集とによって剥離ウェーハ９とＳＯＩウェーハ１０に分離する。
【００１９】
工程（ｆ）では、前記工程（ｄ）、（ｅ）の密着工程および剥離熱処理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１０に高温の熱処理を施し結合強度を十分なものとする。この熱処理は、例えば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望ましい。
【００２０】
以上の工程を経て結晶品質が高く、膜厚均一性の高いＳＯＩ層１１を有する高品質のＳＯＩウェーハ１０を製造することができる（工程（ｈ））。
【００２１】
以下、発明を実施するための最良の形態について具体的に説明する。一般に、スマートカット法では、真空チャンバ内にシリコンウェーハ１を載置し、イオン注入を行う。  実施例および比較例では、すべてのシリコンウェーハに、ＣＺ法によりシリコン単結晶棒を成長し、この単結晶棒をスライス、エッチング、研磨等を行って加工した、結晶方位＜１００＞、伝導型がＰ型で、抵抗率が１０Ω・ｃｍ、直径２００ｍｍのシリコンウェーハを使用した。また、比較例には、上記シリコンウェーハ１に酸化膜２を形成した後、ウェーハの外周部をカバーしない従来の方法で、注入エネルギー５０ｋｅＶ、ドーズ量５．０Ｅ１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２の水素イオンを注入した。
【実施例１】
【００２２】
前記シリコンウェーハ１に酸化膜２を形成した後、イオン注入装置にセットし、ウェーハ外周部にリング状のカバー３をウェーハの注入側に固定する。このウェーハ外周部のカバー３の断面形状は、逆Ｌ字形で、材質はシリコンを使用した。カバーの材質には、シリコンの他、カーボン、石英、ＳｉＣ等の高純度のものを使用することが可能であり、断面形状も逆Ｌ字形に限定されず、ウェーハ外周部を覆うことが可能であればよい。この状態で、注入エネルギー５０ｋｅＶ、ドーズ量５．０Ｅ１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２の水素イオンを注入した。
【実施例２】
【００２３】
前記シリコンウェーハ１に酸化膜２を形成した後、イオン注入装置にセットし、ウェーハ外周部の面取り開始位置を基準として、ウェーハの内側２ｍｍを中心とした位置から幅２ｍｍに水素イオンの未注入領域を作製するため、断面形状が円形、材質がシリコンのリングを用いてカバー１２した。カバー１２は、断面形状が四角形でもよく、材質は、シリコンの他、カーボン、石英、ＳｉＣ等の高純度のものであればよい。この状態で、実施例１と同じく注入エネルギー５０ｋｅＶ、ドーズ量５．０Ｅ１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２の水素イオンを注入した。ウェーハの最外周部にもイオン注入を行うのは、イオン注入中にイオン注入領域とイオン未注入領域で温度差が生じ、その結果、ウェーハ全体で温度分布を持つことになり、イオン注入によるダメージに分布が生じるので、イオン未注入領域を最小限にするためである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の別の一実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態によって製造したＳＯＩウェーハである。
【図４】本発明の別の一実施形態によって製造したＳＯＩウェーハである。
【図５】スマートカット法によるＳＯＩウェーハの製造工程の一例である。
【符号の説明】
【００２５】
１      シリコンウェーハ
２      酸化膜
３      イオン注入微小気泡層（封入層）
４      カバー
５      ベースウェーハ
６      ボンドウェーハ
７      酸化膜
８      イオン注入微小気泡層（封入層）
９      剥離ウェーハ
１０      ＳＯＩウェーハ
１１      ＳＯＩ層
１２      カバー
【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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