(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、ボンドウェーハの表面から水素イオン、希ガスイオンの少なくとも一種類のガスイオンをイオン注入してウェーハ内部にイオン注入層を形成し、前記ボンドウェーハのイオン注入した表面とベースウェーハの表面とを直接あるいは絶縁膜を介して貼り合わせた後、剥離熱処理を行うことによって前記イオン注入層で前記ボンドウェーハを剥離させて貼り合わせウェーハを作製する貼り合わせウェーハの製造方法において、
前記貼り合わせた後、１２時間以上経過後に、前記剥離熱処理を行うことによって前記イオン注入層で前記ボンドウェーハを剥離させ、
前記貼り合わせた後、前記剥離熱処理を行うまで、貼り合わせ界面が水分子の寄与によって結合している状態でウェーハを室温で保持し、
前記ボンドウェーハ及びベースウェーハとして、シリコン単結晶ウェーハを用いることを特徴とする貼り合わせウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記ボンドウェーハ及びベースウェーハの表面に、予め絶縁膜を形成させて、前記貼り合わせの際に、前記絶縁膜同士を介して貼り合わせることを特徴とする請求項１に記載の貼り合わせ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、イオン注入剥離法を用いた貼り合わせウェーハの製造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高性能デバイス用のウエーハとして、半導体ウエーハを他のウエーハ等と接合させた後、素子を作製する側のウエーハを薄膜化した貼り合わせウエーハが使用されている。
このような貼り合わせウェーハの製造方法としては、例えば、鏡面研磨された２枚のシリコンウエーハを用意し、少なくとも一方のウエーハに酸化膜を形成させる。そして、これらのウエーハを接合させた後、２００〜１２００℃の温度で熱処理して結合強度を高める。その後、素子作製側ウエーハ（ボンドウエーハ）を研削及び研磨等して所望の厚さまで薄膜化することにより、半導体層（薄膜）が形成された貼り合わせウエーハを製造することができる。
【０００３】
このように、ボンドウェーハの薄膜化を研削・研磨で行う貼り合わせウェーハの製造方法の場合、ボンドウェーハとベースウェーハとを室温で貼り合わせた後、直ちに１０００℃以上の高温での結合熱処理が行われるが、その際、特許文献１によれば、室温での貼り合わせ工程から結合熱処理工程までの時間を１時間以内にすることによって、ウェーハ周辺部に発生するボイドを低減することが記載されている。
【０００４】
また、ボンドウェーハを薄膜化する方法としては、上記の研削・研磨による方法の他、イオン注入剥離法（スマートカット（登録商標）法とも呼ばれる）を用いた貼り合わせウェーハの製造方法がある。この製造方法では、イオン注入により半導体からなるウェーハ中に水素イオン等を注入する事で、ウェーハ中に高濃度イオン注入層を形成する。そして、高濃度イオン注入層を有するウェーハ（ボンドウェーハ）と、支持基板となるウェーハ（ベースウェーハ）を室温で貼り合わせ、これを５００℃程度の低温で熱処理して、イオン注入層でウェーハを剥離し、支持基板となるウェーハの表面に薄膜の半導体層を有する貼り合わせウェーハを作製する事が出来る。
このようにして作製された貼り合わせウェーハは、このままでは貼り合わせ界面の結合強度が十分ではないため、１０００℃以上の高温での結合熱処理が行われる。
【０００５】
このようなイオン注入剥離法で貼り合わせウェーハを作製する際に、貼り合わせ面の周辺部の研磨ダレが比較的大きいウェーハを貼り合わせて剥離した場合、半導体層（薄膜）が転写されない周辺部の幅（以下、この薄膜が転写されない周辺部の幅をテラス幅という）が広がり、最終的に得られる半導体デバイスのチップ数を低減させてしまう問題があった。
【０００６】
テラス幅を狭くする為には、周辺部の研磨ダレが小さいウェーハを用いればよいが、研磨ダレを通常より小さくするためには研磨方法に工夫が必要なためコストアップの要因となる。そのため、別の技術的観点から、同一の研磨ダレを有するウェーハを用いてもテラス幅を狭くすることができる手法が求められている。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−３３５５３８号公報
【非特許文献１】半導体シリコン結晶学、志村、丸善、１９９３年、ｐ．２３２
【非特許文献２】ＳＯＩの科学、リアライズ社、ｐ．３００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、イオン注入剥離法において剥離の際に薄膜が転写されないテラス幅を低減することができ、良好な剥離を生じさせることができる貼り合わせウェーハの製造方法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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも、ボンドウェーハの表面から水素イオン、希ガスイオンの少なくとも一種類のガスイオンをイオン注入してウェーハ内部にイオン注入層を形成し、前記ボンドウェーハのイオン注入した表面とベースウェーハの表面とを直接あるいは絶縁膜を介して貼り合わせた後、剥離熱処理を行うことによって前記イオン注入層で前記ボンドウェーハを剥離させて貼り合わせウェーハを作製する貼り合わせウェーハの製造方法において、前記貼り合わせた後、６時間以上経過後に、前記剥離熱処理を行うことによって前記イオン注入層で前記ボンドウェーハを剥離させることを特徴とする貼り合わせウェーハの製造方法を提供する。
【００１０】
このような貼り合わせウェーハの製造方法であれば、貼り合わせ後６時間以上経過する間に、貼り合わせ界面のウェーハ同士の結合に寄与している水分子の向きがそろい、電気的に効率良く結合するため、ウェーハ同士の貼り合わせ界面の結合強度が高まる。その後剥離熱処理を行うことにより、さらに結合強度が高まり、貼り合わせ後すぐに剥離熱処理を行う場合に比べて、結合強度が大幅に高い状態で剥離が生じる。これにより、良好な剥離が生じて良質な剥離面となり、特に従来では結合強度が低く薄膜が転写されにくかったウェーハ周辺部においても結合強度が高いため、良好な剥離が生じて薄膜が転写され、テラス幅が効果的に低減される。このため、品質の良い半導体層の幅が広がり、最終的に得られる半導体デバイスのチップ数を多くすることができるため、製品歩留まりが向上する。
【００１１】
このとき、前記貼り合わせた後、１２時間以上経過後に、前記剥離熱処理を行うことが好ましい。
このように、貼り合わせた後、剥離熱処理を行うまでの時間を１２時間以上とすることで、貼り合わせ界面の結合においてより多くの水分子の向きがそろい、結合強度がより高まるため、剥離の際のテラス幅がさらに低減される。
【００１２】
このとき、前記貼り合わせた後、前記剥離熱処理を行うまでウェーハを室温で保持することが好ましい。
このように、貼り合わせた後、剥離熱処理を行うまでウェーハを室温で保持することで、保持している間にはウェーハを放置するのみで特別な処理をする必要がないため、従来に比べても余分なコストが掛からない。
【００１３】
このとき、前記ボンドウェーハ及びベースウェーハとして、シリコン単結晶ウェーハを用いることができる。
このように、ボンドウェーハ及びベースウェーハとしてシリコン単結晶ウェーハを用いる場合に、本発明の製造方法は好適であり、剥離後のテラス幅を低減することができる。
【００１４】
このとき、前記ボンドウェーハ及びベースウェーハの表面に、予め絶縁膜を形成させて、前記貼り合わせの際に、前記絶縁膜同士を介して貼り合わせることが好ましい。
本発明の貼り合わせウェーハの製造方法であれば、特に結合強度の低くなる絶縁膜同士を介して貼り合わせる場合でも、結合強度が高い状態で良好な剥離を行うことができるため、良質な薄膜とすることができ、テラス幅も低減される。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明の貼り合わせウェーハの製造方法によれば、貼り合わせ後に６時間以上経過してから剥離熱処理を行うことで、貼り合わせ界面の結合に寄与している水分子が整列して結合強度が高まってから、剥離熱処理を行うことになる。この剥離熱処理により、さらに貼り合わせ界面の結合強度が高まり、従来では結合強度が低く薄膜が転写されにくかったウェーハ周辺部についても良好な剥離が生じるため、薄膜が転写されないテラス幅を効果的に低減することができる。また、貼り合わせ後から剥離熱処理までの間に６時間以上経過させるだけなので、特別な処理は不要であり、容易に良質な薄膜を得ることができる。このため、簡便な方法により、品質の良い半導体層の幅が広がり、最終的に得られる半導体デバイスのチップ数を多くすることができるため、製品歩留まりが向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
イオン注入剥離法を用いた貼り合わせウェーハの製造において、研磨ダレが比較的大きいウェーハを用いて貼り合わせウェーハを作製する際に、テラス幅が大きくなり、最終的に得られる半導体デバイスのチップ数を低減させてしまうという問題があった。
【００１７】
発明者らは、鋭意検討した結果、貼り合わせ界面の結合強度が少しでも高い状態でウェーハを剥離することに着目した。すなわち、剥離直前のウェーハ周辺部の研磨ダレ部分には、ウェーハ同士が完全に密着している部分としていない部分との境界線が存在しているが、その境界線の内側（ウェーハの中心側）には、密着してはいるがわずかな研磨ダレの影響で結合強度が十分に高くない領域が存在し、その領域は剥離工程で薄膜が転写されずに剥がれてしまう。そこで、密着している領域の結合強度を高めることができれば、剥離工程で剥がれてしまう領域を低減することができると考えた。
【００１８】
イオン注入剥離法ではなく、ボンドウェーハの薄膜化を研削・研磨で行う製造方法では、貼り合わせ後に行う結合熱処理を１０００℃以上とすることで、貼り合わせ界面の結合を強力なシロキサン結合としている。しかしながら、イオン注入剥離法では、貼り合わせウェーハを剥離する際の熱処理温度が５００℃程度と低い。結合熱処理を兼ねて１０００℃以上の温度で剥離熱処理を行うことも可能であるが、その場合でも実際の剥離はウェーハが昇温して行く過程の７００℃以下の温度で生じる。従って、剥離が生じる時の貼り合わせ界面の結合状態は、シラノール基と水分子による水素結合を中心とする弱い結合であるため、貼り合わせ界面の結合力が、剥離する力に負けて、テラス幅が広がったり、ボイド不良やブリスター不良を引き起こす可能性が高い。それゆえ、イオン注入剥離法では、剥離が起きる際の貼り合わせ界面の結合強度を少しでも高める必要がある。
【００１９】
非特許文献１によると、貼り合わせ界面の結合強度は、結合熱処理温度に依存し、その結合状態は、
Ｉ相：＜２００℃  ＳｉＯＨ：（Ｈ２Ｏ）２：（Ｈ２Ｏ）２：ＨＯＳｉ
ＩＩ相：＞２００℃  ＳｉＯＨ：ＨＯＳｉ＋（Ｈ２Ｏ）４
ＩＩＩ相：＞７００℃  Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ＋Ｈ２Ｏ
ＩＶ相：＞１０００℃  ＳｉＯｘ
であり、１０００℃以下の温度では、水分子による結合が貼り合わせ界面の結合に影響することが示され、結合熱処理温度が低いほど、水分子による結合の影響が大きいことが示されている。イオン注入剥離法では、上記のＩＩ相からＩＩＩ相の温度範囲内（２００〜７００℃）でウェーハの剥離を行う為、水分子による結合を効果的に引き出す必要がある。
【００２０】
水分子は電気的に正負の極性を持ち、水素側が正、酸素側が負の電気を持つ。この正負の電気が引き付け合うことで、おのおのの水分子同士が電気的に結合し、貼り合わせ界面におけるウェーハ同士の結合に寄与している。
低温時において、貼り合わせ界面の結合力を高める為には、水分子の方向、つまり、正負の極性が綺麗に整列され、電気的に効率良く結合する必要がある。
【００２１】
しかしながら、室温下で貼り合わせを行った直後では、貼り合わせ界面の水分子の方向は、それほど、効果的に整列しているとは考えられず、多くの水分子は好き勝手な方向に向いているため、貼り合わせ界面の結合力が低くなると考えられる。
貼り合わせ界面の水分子が整列していない状態で熱処理を行うと、結合熱処理温度を上げても、整列した水分子の存在密度が低い為、多くの水分子が整列した場合と比較して、貼り合わせ界面の結合強度が低い状態で剥離が生じると考えられる。
【００２２】
ゆえに、ウェーハを貼り合わせて、直ちに剥離熱処理を行うと、整列した水分子の存在密度が低い為、ウェーハ剥離時の結合強度が低くなって、テラス幅が広がり、更には、ボイド不良等が多くなると考えられる。
そこで、本発明者らは、ブレード法による結合強度測定を用いて鋭意調査を重ねたところ、貼り合わせ界面の結合強度が向上する程度まで水分子が整列するためには、貼り合わせ後、剥離熱処理までに所定時間経過させる必要があることを見出した。さらに、貼り合わせ後の保持時間が６時間未満では結合強度の向上があまり確認されず、６時間以上であれば結合強度の向上が期待できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
尚、ブレード法とは、貼り合わせウェーハの貼り合わせ界面に、規定長、ブレードを差込み、これによって剥がれた、貼り合わせ界面の長さから、貼り合わせ界面の結合強度を評価する方法である（非特許文献２参照）。
【００２３】
すなわち、本発明は、イオン注入剥離法を用いた貼り合わせウェーハの製造における、ウェーハを貼り合わせてから剥離熱処理を行うまでの時間を管理するものであって、従来では生産性の観点から貼り合わせた後直ちに剥離熱処理を行っていたが、本発明では貼り合わせ後、６時間以上経過後に剥離熱処理を行うことを特徴とするものである。
【００２４】
イオン注入剥離法でウェーハを剥離する際、貼り合わせ界面の結合力を高める為、貼り合わせ界面結合力に寄与する水分子の方向、つまり、水分子の正負の極性を綺麗に整列させ、電気的に効率良く結合させることが重要である。
貼り合わせ直後において、貼り合わせ界面の水分子の方向は不規則である割合が多いが、水分子にとっては整列した方がエネルギー的に小さく、かつ、安定である。
【００２５】
つまり、ウェーハを貼り合わせた後、直ちに剥離熱処理を行わず、貼り合わせた状態でしばらく放置することで、貼り合わせ界面の水分子の方向を整列させ、貼り合わせ界面の結合力を高めることが出来る。ここで、図２（Ａ）は、貼り合わせ直後の貼り合わせ界面において水分子がランダムに結合している状態を示し、図２（Ｂ）は、貼り合わせ後に長時間保持した後の貼り合わせ界面において水分子が整列して結合している状態を示す。
【００２６】
これにより、剥離時における貼り合わせ界面の結合力を高めることが出来、テラス幅の低減、ボイド不良の低減など、ＳＯＩの品質が向上し、生産性が向上するメリットが得られる。特に、ボンドウェーハ及びベースウェーハの双方に酸化膜等の絶縁膜を形成して貼り合わせる場合（酸化膜同士の貼り合わせ）は、一方のみに絶縁膜を形成した場合や直接貼り合わせた場合に比べて結合強度が低いため、本発明は一層高い効果が得られる。
【００２７】
以下、本発明の貼り合わせウェーハの製造方法について、実施態様の一例として、図１を参照しながら、イオン注入剥離法により貼り合わせウエーハを製造する場合について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
尚、図１は本発明の貼り合わせウェーハの製造方法の実施態様の一例を示すフロー図である。
【００２８】
まず、図１の工程（ａ）では、ボンドウェーハ１０及びベースウェーハ２０として、例えば、シリコン単結晶のベアウェーハを２枚用意する。ベアウェーハには、ポリッシュドウェーハ（ＰＷ）、エピタキシャルウェーハ、熱処理ウェーハ等、様々なウェーハが存在するが、その種類に関係なく本発明に適用することが出来る。ウェーハ材料としても、シリコンに限られず、化合物半導体、あるいは半導体材料以外に石英、金属等の場合にも本発明は適用できるし、また、デバイス等のパターン付ウェーハにも適用することができる。
このとき、図１では、予めボンドウェーハ１０及びベースウェーハ２０の両ウェーハに絶縁膜１２、２１が形成されているが、絶縁膜はどちらか一方にのみ形成されていてもよいし、また両ウェーハともに形成されていなくてもよい。
【００２９】
なお、本発明の製造方法であれば、図１のように、両ウェーハに絶縁膜が形成され、その絶縁膜同士を介して貼り合わせる場合のような、従来では特に結合強度の低くなる貼り合わせウェーハでも、本発明の製造方法により結合強度を高くして剥離させることができるため、テラス幅の低減された良好な薄膜を有する貼り合わせウェーハを製造することができる。
このとき形成させる絶縁膜としては、例えば熱酸化膜、ＣＶＤ酸化膜等を形成させることができる。なお、それぞれのウェーハに形成される絶縁膜は、裏面も含めたウェーハの全面に形成される他、貼り合わせ面のみに形成されていてもよい。
【００３０】
次に工程（ｂ）では、ボンドウェーハ１０の絶縁膜１２の表面から水素イオン、希ガスイオンの少なくとも一種類のガスイオンをイオン注入してウェーハ内部にイオン注入層１１を形成する。この際、注入エネルギー、注入量、注入温度等その他のイオン注入条件を、所定の厚さの薄膜を得ることができるように適宜選択することができる。
【００３１】
次に工程（ｃ）では、ボンドウェーハ１０の絶縁膜１２とベースウェーハ２０の絶縁膜２１とを密着させて貼り合わせる。
この貼り合わせ前に、どちらか一方又は両方のウェーハの貼り合わせ面にプラズマ処理を施して、結合強度を高めることもできる。また、貼り合わせ前に例えばＲＣＡ洗浄を行い、ウェーハ表面に付着しているパーティクルや有機物を除去して、より良好な貼り合わせを行うことができる。この場合は、貼り合わせ工程の雰囲気やウェーハを保管したＢＯＸからパーティクル汚染等を受けることもあるため、洗浄後できる限り早く貼り合わせを行うことが好ましい。
【００３２】
次に工程（ｄ）では、この貼り合わせられたウェーハを剥離熱処理を行うまで６時間以上保持する。
このように、貼り合わせ後、剥離熱処理まで６時間以上経過する間に、貼り合わせ界面の結合に寄与する水分子の整列が進み（図２参照）、電気的に効率良く結合して結合強度が高まるため、後の剥離熱処理において比較的低い温度の熱処理であっても、貼り合わせ界面の結合強度が高い状態で剥離が生じる。
【００３３】
このとき、貼り合わせられたウェーハを剥離熱処理を行うまで１２時間以上保持することが好ましく、４８時間以上保持することがより好ましい。
このように、１２時間以上、更には４８時間以上保持することで、より多くの水分子の向きが揃い、結合強度がさらに高まる。このときの貼り合わせ後、剥離熱処理までの時間の上限としては、１００時間程度までは結合強度が上がるが、１００時間を超えると結合強度のこれ以上の上昇が見られなくなるため、生産性の観点から上限を１００時間とすることが好ましい。このような保持する時間は、製品仕様に合わせて、歩留まりが確保できる範囲で時間を調整することができる。
【００３４】
このとき、貼り合わせた後、剥離熱処理を行うまでウェーハを保持する温度としては、イオン注入層での剥離が生じない温度（４００℃程度以下）であれば良く、特に限定されないが、室温であることが好ましい。
このように、剥離熱処理を行うまでウェーハを室温で保持することで、貼り合わせ後、剥離熱処理までに特別なコストがかからないため、簡便に低コストで本発明の製造方法を実施することができる。
【００３５】
次に工程（ｅ）では、剥離熱処理を行うことによって、ボンドウェーハ１０をイオン注入層１１にて剥離してベースウェーハ２０上に絶縁膜１２、２１を介して薄膜３１が形成された貼り合わせウェーハ３０を作製する。
この剥離熱処理としては、特に限定されないが、例えばシリコンと熱伝導率が近いＳｉＣ製の熱処理ボートを用い、貼り合わせられたウェーハを窒素雰囲気で５００〜６００℃まで昇温しながら熱処理を行うと、ボンドウェーハ１０内のイオン注入層１１にキャビティと呼ばれる欠陥層が形成され、この欠陥層がボンドウェーハ１０内部で水平方向に繋がることで、ボンドウェーハ１０の剥離が行われる。これにより、ボンドウェーハ１０の一部がベースウェーハ２０に転写して薄膜３１になり、貼り合わせウェーハ３０が形成される。
【００３６】
このように本発明の製造方法により作製された貼り合わせウェーハは、貼り合わせ後６時間以上経過後に剥離熱処理を行うことにより、剥離熱処理までに貼り合わせ界面の結合に寄与する水分子の向きがそろい、電気的に効率良く結合し結合強度が高まった状態で剥離熱処理を行うため、剥離熱処理の温度でさらに結合強度が高まり、従来の貼り合わせ後直ちに剥離熱処理を行う場合に比べて結合強度が高い状態で剥離が生じ、良質な剥離面となる。さらには、特に従来では結合強度が低く薄膜が転写されにくかったウェーハ周辺部においても、本発明によれば結合強度が高められているため、良好な剥離が生じて薄膜が転写され、テラス幅が低減される。
【００３７】
このように作製された貼り合わせウェーハ３０に、例えば貼り合わせ界面の結合強度を高めるための結合熱処理を酸化性雰囲気又は非酸化性雰囲気で１０００℃以上で行い、その後薄膜３１側を所望の厚さまで薄膜化するように研磨や犠牲酸化処理を行う等して、最終的な貼り合わせウェーハが完成する。
【００３８】
このように本発明の製造方法により作製された貼り合わせウェーハは、テラス幅が低減された良質な薄膜を有し、品質の良い半導体層の幅が広がり、最終的に得られる半導体デバイスのチップ数を多くすることができるため、製品歩留まりが向上する。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を実施例、比較例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００４０】
（実験）：貼り合わせ界面結合強度の保持時間依存性評価
まず、材料ウェーハとして、直径５インチ（１２５ｍｍ）のシリコンベアウェーハ（シリコン単結晶ウェーハ）を８組（１６枚）用意した。ボンドウェーハとベースウェーハの双方に厚さ２００ｎｍの酸化膜を形成した。ボンドウェーハに、加速電圧８０ｋｅＶ、注入量７×１０１６／ｃｍ２の水素イオンを注入し、ＲＣＡ洗浄等から構成される貼り合わせ前洗浄を行った後、室温にてベースウェーハと貼り合わせを行った。ここで、貼り合わせてから熱処理を行うまでの時間を上記のように作製した８枚の貼り合わせられたウェーハでそれぞれ変えて、かつ、熱処理を同時に行うために、ウェーハの貼り合わせを行う時間をずらして貼り合わせを行った。
【００４１】
貼り合わせ界面の結合強度を評価するため、熱処理は、水素イオン注入層で剥離が起きない３５０℃で行い、その後、貼り合わせ界面の結合強度を、ブレード法を用いて評価した。
【００４２】
貼り合わせ後、貼り合わせ直後（０）、６、１２、２４、４８、９６、１４４、３５４時間保持した後に上記熱処理を行った後の貼り合わせ界面の結合強度を調査した結果、図３（貼り合わせ界面結合強度の保持時間依存性）に示すように、貼り合わせ直後において、１．０Ｊ／ｍ２であった結合強度が、時間が長くなるとともに向上し、９６時間後に１．５Ｊ／ｍ２前後と高くなることが分かった。しかしながら、９６時間以上では界面結合強度が飽和し、ほぼ１．６Ｊ／ｍ２で飽和した。
【００４３】
以上の結果より、貼り合わせ後、剥離熱処理までの保持時間を長くする事で、貼り合わせ界面の結合強度が向上し、最大で、貼り合わせ直後の１．５倍程度の結合強度となる事が分かった。
【００４４】
（実施例）：貼り合わせ後、１２時間経過後に剥離熱処理を実施
まず、材料ウェーハとして、直径５インチ（１２５ｍｍ）のシリコンベアウェーハを２５組（５０枚）用意した。ボンドウェーハに厚さ２００ｎｍの酸化膜を形成し、ベースウェーハに厚さ５００ｎｍの酸化膜を形成した。ボンドウェーハに、加速電圧８０ｋｅＶ、注入量７×１０１６／ｃｍ２の水素イオンを注入し、ＲＣＡ洗浄等から構成される貼り合わせ前洗浄を行った後、室温にてベースウェーハと貼り合わせを行った。
【００４５】
今回は、貼り合わせ後、１２時間経過後にウェーハを剥離熱処理炉に投入した。
剥離熱処理は窒素雰囲気下で行い、５００℃まで５℃／ｍｉｎで昇温し、５００℃で温度を保持した状態で、水素イオン注入層にてボンドウェーハの剥離、ベースウェーハへの転写を行った。
【００４６】
剥離したウェーハのテラス部の幅を調査したところ、各ウェーハのテラス幅の最も広い部分が２．２ｍｍ〜２．８ｍｍと、テラス幅が３ｍｍに規定されたユーザーに対して、全て合格となった。さらに、剥離後に発生するボイド不良率が５％と低かった。
以上の結果より、本発明の製造方法によれば、界面結合強度が高い状態で、水素イオン注入層にて剥離が起きる為、テラス幅が狭くなると同時に、製品歩留まりが向上することが分かった。
【００４７】
（比較例）：貼り合わせ後、直ちに剥離熱処理を実施
まず、材料ウェーハとして、直径５インチ（１２５ｍｍ）のシリコンベアウェーハを２５組（５０枚）用意した。ボンドウェーハに厚さ２００ｎｍの酸化膜を形成し、ベースウェーハに厚さ５００ｎｍの酸化膜を形成した。ボンドウェーハに、加速電圧８０ｋｅＶ、注入量７×１０１６／ｃｍ２の水素イオンを注入し、ＲＣＡ洗浄等から構成される貼り合わせ前洗浄を行った後、室温にてベースウェーハと貼り合わせを行った。
【００４８】
今回は、貼り合わせ後、ウェーハを直ちに（１時間以内）剥離熱処理炉に投入した。
剥離熱処理は窒素雰囲気下で行い、５００℃まで５℃／ｍｉｎで昇温し、５００℃で温度を保持した状態で、水素イオン注入層にてボンドウェーハの剥離、ベースウェーハへの転写を行った。
【００４９】
剥離したウェーハのテラス部の幅を調査したところ、各ウェーハのテラス幅の最も広い部分が２．６ｍｍ〜３．５ｍｍとバラツキが生じてしまった。これにより、テラス幅が３ｍｍに規定されたユーザーに対して、テラス幅起因の不良が多発し、製造歩留まりが悪化した。さらに、剥離後に発生するボイド不良率が２０％と高くなった。
以上の結果より、比較例では界面結合強度が低い状態で、水素イオン注入層にて剥離が起きる為、テラス幅が広くなると同時に、製品歩留まりが低下することが分かった。
【００５０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の貼り合わせウェーハの製造方法の工程の一例を示すフロー図である。
【図２】貼り合わせ直後の貼り合わせ界面における水分子の結合状態（Ａ）と貼り合わせ後長時間経過後の貼り合わせ界面における水分子の結合状態（Ｂ）を示す図である。
【図３】貼り合わせ後の貼り合わせ界面の結合強度と保持時間の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０…ボンドウェーハ、  １１…イオン注入層、  １２、２１…絶縁膜、
２０…ベースウェーハ、  ３０…貼り合わせウェーハ、  ３１…薄膜。
【図１】
0005339785.tif 000002
【図２】
0005339785.tif 000003
【図３】
0005339785.tif 000004