(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層用ウェーハを絶縁膜を介して支持用ウェーハに貼り合わせて貼り合わせウェーハを形成し、この後、この貼り合わせウェーハの活性層用ウェーハの一部を薄膜化してＳＯＩ層を形成することによりＳＯＩウェーハを製造するＳＯＩウェーハの製造方法であって、
上記支持用ウェーハは、その表面の全域に酸化誘起積層欠陥（ＯＳＦ）を有するＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項２】
上記支持用ウェーハは、１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〜３×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の窒素濃度を有し、かつ１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ｏｌｄ  ＡＳＴＭ）以上の酸素濃度を有する請求項１に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項３】
上記活性層用ウェーハに水素ガスまたは希ガス元素をイオン注入して、この活性層用ウェーハにイオン注入層を形成し、次いで、上記活性層用ウェーハおよび上記支持ウェーハを貼り合わせて貼り合わせウェーハを形成し、この後、この貼り合わせウェーハを熱処理することにより、イオン注入層を境界として剥離する請求項１に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項４】
上記ＳＯＩ層の厚みは、０．１０μｍ未満である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項５】
上記貼り合わせの前に、還元ガス雰囲気で、上記支持用ウェーハに対して１１００〜１２５０℃、５分間以上のラピッドサーマルプロセス処理、または、１０５０〜１２５０℃、１時間以上の高温熱処理を施す請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項６】
活性層用ウェーハを絶縁膜を介して支持用ウェーハに貼り合わせて貼り合わせウェーハを形成し、この後、この貼り合わせウェーハの活性層用ウェーハの一部を薄膜化してＳＯＩ層を形成することにより製造するＳＯＩウェーハであって、
貼り合わされた上記支持用ウェーハは、その表面の全域に酸化誘起積層欠陥（ＯＳＦ）を有し、
上記ＳＯＩ層の厚みが０．１０μｍ未満であるＳＯＩウェーハ。
【請求項７】
上記支持用ウェーハは、窒素濃度が１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〜３×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３かつ酸素濃度が１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ｏｌｄ  ＡＳＴＭ）以上有する請求項６に記載のＳＯＩウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はＳＯＩウェーハおよびその製造方法、詳しくは活性層の金属不純物による汚染度の低減が図れ、支持用ウェーハのスリップ発生を抑制するに十分な機械的強度を有し、薄膜の活性層のＬＰＤ評価の精度の向上が図れるスマートカット法を利用したＳＯＩウェーハを安価に製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デバイスの高集積化などに伴い、活性層の薄膜化（０．０５μｍ未満）が進んでいる。これを実現するＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造を有した半導体基板を製造する方法として、特許文献１に記載されたスマートカット法が開発されている。
これは、酸化膜が形成され、水素を所定深さ位置にイオン注入した活性層用ウェーハを用い、この活性層用ウェーハと支持用ウェーハとを室温で貼り合わせ、その後、得られた貼り合わせウェーハを熱処理炉に挿入して５００℃、３０分間熱処理し、そのイオン注入領域から活性層用ウェーハの一部を剥離し、続いて貼り合わせウェーハに貼り合わせ強度を増強する貼り合わせ熱処理を施す方法である。これにより、支持用ウェーハと活性層との間に埋め込みシリコン酸化膜を介在した貼り合わせＳＯＩ基板が得られる。貼り合わせ熱処理では、酸素を雰囲気ガスとする１１００℃、２時間の熱処理が施される。
【０００３】
ところで、活性層用ウェーハおよび活性層には、水素イオン注入工程および貼り合わせ熱処理などの高温プロセスにより若干量の金属不純物が混入する。金属不純物のうちＣｕ、Ｆｅなどは、貼り合わせ後の熱処理時に埋め込みシリコン酸化膜を透過し、支持用ウェーハ内まで拡散される。この現象を応用し、支持用ウェーハにおいて金属不純物を捕獲する、例えば特許文献１に記載されたＩＧ（Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ  Ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ）法が知られている。
この特許文献１では、支持用ウェーハとして比抵抗１０Ωｃｍ、酸素濃度１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３のｎ型のシリコンウェーハを採用している。このウェーハをアニールすることにより、酸素析出物を形成し、この酸素析出物をゲッタリングサイトとし、埋め込みシリコン酸化膜を透過したＣｕ、Ｆｅなどの金属不純物を支持用ウェーハ内で捕獲する。その結果、活性層の金属不純物の汚染度を低減することができる。
【０００４】
【特許文献１】日本国特開平９−３２６３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、酸素濃度１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度からの酸素析出物をゲッタリングサイトとした支持用ウェーハでは、活性層用ウェーハまたは活性層の金属不純物を捕獲するには不十分であった。
また、貼り合わせ熱処理時には、１１００℃という高温で熱処理される。そのため、支持用ウェーハの支持側の面（ボートなどとの接触面）にスリップが発生し易かった。これを改善するために、貼り合わせウェーハを、セラミックス製の環状のサセプタ、または、環状のウェーハ保持部を有するウェーハボートなどのウェーハ支持治具により支持する方法が用いられているが、コスト的な問題があった。
【０００６】
さらに、近年では、活性層の厚さが０．１０μｍ未満（例えば０．０２〜０．０５μｍ）、埋め込みシリコン酸化膜が０．１５μｍ程度まで薄膜化している。そのため、表面検査装置によりＬＰＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｐｏｉｎｔ  Ｄｅｆｅｃｔ）を評価する際において、マイクロボイドを疑似欠陥として検出するおそれがあった。ここでいうマイクロボイドとは、シリコン酸化膜と支持用ウェーハとの間に存在する微細な空隙（露出したＣＯＰなど）を意味する。このように、マイクロボイドを疑似欠陥として検出するのは、測定用のレーザ光が薄膜の活性層と埋め込みシリコン酸化膜とを透過するためである。その結果、ＬＰＤ評価の信頼性が低下していた。
【０００７】
このような疑似欠陥の問題を解消するため、例えば日本国特開平２−２６７１９５号公報に記載されたＣＯＰが存在しないシリコンウェーハを支持用ウェーハとして利用することが考えられる。
日本国特開平２−２６７１９５号公報に記載の方法では、ＣＺ法における引き上げ速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎ以下としてシリコン単結晶インゴットを育成する。シリコンを低速度で引き上げ、育成し、さらに引き上げ炉内の温度環境を最適化することにより、シリコン単結晶インゴット中にＣＯＰが析出されない。このＣＯＰが存在しないシリコンウェーハを支持用ウェーハに用いれば、上記マイクロボイドは発生しなくなる。
しかしながら、ＣＯＰをなくすために、結晶中の空孔濃度が低くなり、逆に、空孔を必要とする酸素析出物が得にくいという問題が生じていた。
【０００８】
この発明は、金属不純物による活性層の汚染が低減され、支持用ウェーハのスリップ発生も抑制することができるＳＯＩウェーハおよびその製造方法を提供することを、その目的としている。
この発明は、スマートカット法を用いて安価に上記ＳＯＩウェーハを製造することができる方法を提供することを、その目的としている。
また、この発明は、薄膜の活性層のＬＰＤ評価の信頼性を高めることができるＳＯＩウェーハおよびその製造方法を提供することを、その目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、活性層用ウェーハを絶縁膜を介して支持用ウェーハに貼り合わせて貼り合わせウェーハを形成し、この後、この貼り合わせウェーハの活性層用ウェーハの一部を薄膜化してＳＯＩ層を形成することによりＳＯＩウェーハを製造するＳＯＩウェーハの製造方法であって、上記支持用ウェーハは、その表面の全域に酸化誘起積層欠陥（ＯＳＦ）を有するＳＯＩウェーハの製造方法である。
第２の発明は、第１の発明にあって、上記支持用ウェーハは、１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〜３×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の窒素濃度を有するとともに、１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ｏｌｄ  ＡＳＴＭ）以上の酸素濃度を有するＳＯＩウェーハの製造方法である。
【００１０】
第１の発明および第２の発明によれば、活性層用ウェーハまたは活性層に含まれる金属不純物のうち、外方拡散したＣｕ、Ｆｅなどが、支持用ウェーハ中の酸素析出物（ＢＭＤ；Ｂｕｌｋ  Ｍｉｃｒｏ  Ｄｅｆｅｃｔｓ）またはそれに起因した酸素誘起積層欠陥（ＯＳＦ；Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｓｔａｃｋｉｎｇ  Ｆａｕｌｔ）に捕獲される。
ウェーハの表面の全域にＯＳＦを発生する結晶は、引き上げ時の温度勾配および引き上げ速度を制御することにより得られる。
また、支持用ウェーハに存在し、埋め込み絶縁膜を透過して活性層用ウェーハまたは活性層に移動したＣｕ、Ｆｅなども、同様にＣＯＰまたはＯＳＦ（以下、欠陥）に捕獲される。もちろん、支持用ウェーハ中の他の金属不純物もこの欠陥に捕獲される。その結果、活性層の金属不純物による汚染度の低減を図ることができる。
【００１１】
また、支持用ウェーハ中には酸素と窒素とがそれぞれ高濃度に存在する。具体的には、酸素がｏｌｄ  ＡＳＴＭによる測定で１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、窒素が結晶引き上げ時にシリコン窒化物を所定量添加し、偏析係数より計算された値が１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〜３×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である。酸素と窒素とがこれらの分量含有されると、さらに引き上げ条件を最適化するには、ウェーハ全面にＯＳＦを発生させることで、支持用ウェーハ中の欠陥密度は１×１０９／ｃｍ３以上となる。その結果、支持用ウェーハの機械的強度が高まり、熱処理時の支持用ウェーハのスリップ発生を防止することができる。支持用ウェーハのスリップ発生防止効果は、直径が３００ｍｍを超える貼り合わせウェーハにおいて重要視される。
【００１２】
活性層用ウェーハおよび支持用ウェーハの種類としては、例えば単結晶シリコンウェーハ、ゲルマニウムウェーハ、ＳｉＣウェーハを採用することができる。
絶縁膜としては、例えば酸化膜、窒化膜などを採用することができる。
絶縁膜の厚さは、例えば１．０μｍ未満、好ましくは０．１〜０．２μｍである。
活性層の厚さは限定されない。例えば、厚膜の活性層では１〜１０μｍである。また、薄膜の活性層では０．０１〜１μｍである。
支持用ウェーハの窒素濃度が１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満では、十分な酸素析出物またはそれに付随するＯＳＦが発生しない。また、３×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３を超えると窒素の固溶限界を超え、無転位結晶を引き上げることができない。窒素の好ましい濃度は２×１０１４〜１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である。
支持用ウェーハの酸素濃度が１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満では、十分な酸素析出物またはそれに付随するＯＳＦが発生しない。また、ウェーハ全面にＯＳＦを発生させる引き上げ条件として、ＣＺ法における固液界面近傍の温度勾配（Ｇ）と引き上げ速度（Ｖ）との関係は、Ｖ／Ｇ値が０．２〜０．３ｍｍ２／℃・ｍｉｎ程度となる。酸素の好ましい濃度は１３×１０１７〜１５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である。ｏｌｄ  ＡＳＴＭとは、シリコン中の酸素濃度の定義の一つであり、ＦＴ−ＩＲスペクトルから酸素濃度に返還するための一つの手法である。
【００１７】
第３の発明は、上記活性層用ウェーハに水素ガスまたは希ガス元素をイオン注入して、この活性層用ウェーハにイオン注入層を形成し、次いで、上記活性層用ウェーハおよび上記支持ウェーハを貼り合わせて貼り合わせウェーハを形成し、この後、この貼り合わせウェーハを熱処理することにより、イオン注入層を境界として剥離する請求項１に記載のＳＯＩウェーハの製造方法である。
【００１８】
イオン注入する軽元素としては、例えば水素（Ｈ）の他、希ガスの元素であるヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、ラドン（Ｒｎ）などでもよい。これらは単体または化合物でもよい。
イオン注入時の軽元素のドーズ量は限定されない。例えば２×１０１６〜８×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２である。
軽元素のイオン注入時の加速電圧は、５０ｋｅＶ以下、好ましくは３０ｋｅＶ以下、さらに好ましくは２０ｋｅＶ以下である。軽元素のイオン注入は、低加速電圧ほど目標深さに軽元素を集中させることができ、薄膜ＳＯＩの作製については、剥離後の取り代が少なくなり、面内の厚さバラツキの向上に有利である。
剥離時の貼り合わせウェーハの加熱温度は４００℃以上、好ましくは４００〜７００℃、さらに好ましくは４５０〜５５０℃である。４００℃未満では、活性層用ウェーハにイオン注入された軽元素から軽元素バブルを形成することが難しい。また、７００℃を超えると、活性層内に酸素析出物が形成されてしまい、そのデバイス特性の低下を招くおそれがある。
【００１９】
剥離時の炉内雰囲気は、非酸化性ガス（窒素、アルゴンなどの不活性ガス）の雰囲気でもよい。また、真空中でもよい。
剥離時の貼り合わせウェーハの加熱時間は１分間以上、好ましくは１０〜６０分間である。１分間未満では、貼り合わせウェーハにイオン注入された軽元素をバブル化することが困難になる。
剥離工程後、活性層用ウェーハと支持用ウェーハとの貼り合わせ熱処理の強度を高める貼り合わせ熱処理を施してもよい。この際の加熱温度は、例えば１１００℃、２時間である。熱酸化炉内の雰囲気ガスとしては、酸素などを採用することができる。
【００２０】
第４の発明は、上記ＳＯＩ層の厚みは、０．１０μｍ未満である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のＳＯＩウェーハの製造方法である。
【００２１】
第４の発明によれば、活性層と埋め込みシリコン酸化膜とが、ＬＰＤ評価用のレーザ光をそれぞれ透過する０．１０μｍ未満のＳＯＩ層の厚みにまで薄膜化されていても、ＬＰＤ評価時に埋め込み絶縁膜と支持用ウェーハとの間に存在するマイクロボイドを疑似欠陥として検出することがない。その結果、活性層のＬＰＤ評価の信頼性を高めることができる。
【００２２】
第５の発明は、上記貼り合わせの前に、還元ガス雰囲気で、上記支持用ウェーハに対して１１００〜１２５０℃、５分間以上のラピッドサーマルプロセス処理、または、１０５０〜１２５０℃、１時間以上の高温熱処理を施す請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のＳＯＩウェーハの製造方法である。
【００２３】
第５の発明によれば、貼り合わせの前に、還元ガス雰囲気で、支持用ウェーハに対して１１００〜１２５０℃、５分間以上のラピッドサーマルプロセス処理を施す。または、１０５０〜１２５０℃、１時間以上の高温熱処理を施す。これにより、支持用ウェーハの表裏両面付近に存在する酸素の外方拡散が促進され、そのウェーハ表裏両面から酸素が外方拡散する。よって、ウェーハ表面近傍に存在するＣＯＰ内面の酸化膜（内壁酸化膜）が未飽和になって溶解し、内壁酸化膜が消失したＣＯＰは、周辺に存在する格子間シリコンによって埋められ、ＣＯＰが消滅する。その結果、例えば活性層と埋め込み絶縁膜とが、ＬＰＤ評価用のレーザ光をそれぞれ透過する程度まで薄膜化されても、ＬＰＤ評価時に埋め込み絶縁膜と支持用ウェーハとの間に存在するマイクロボイド（ＣＯＰ）を疑似欠陥として検出することがない。よって、活性層のＬＰＤ評価の信頼性を高めることができる。
【００２４】
ラピッドサーマルプロセス処理の時期は、活性層用ウェーハと支持用ウェーハの貼り合わせ前であれば限定されない。
ラピッドサーマルプロセスとは、スループットなどを高めるため、急速にウェーハの温度を上昇、下降する操作または工程をいう。
還元ガスとしては、例えば水素ガス、アルゴンガス、窒素ガスまたはその混合ガスなどを採用することができる。
【００２５】
ラピッドサーマルプロセスにおいて、支持用ウェーハの温度が１１００℃未満では表面のＣＯＰが消滅しない。また、支持用ウェーハの温度が１２５０℃を超えるとスリップが発生する。ラピッドサーマルプロセスにおける好ましい支持用ウェーハの温度は、１１００〜１１５０℃である。
ラピッドサーマルプロセスでの加熱時間が５分間未満でも、表面層のＣＯＰが消滅しない。支持用ウェーハの好ましい加熱時間は５〜１０分間である。また、ラピッドサーマルプロセスにより高温から急冷する過程において酸素析出に必要な空孔がウェーハ全面から内部に注入されるため析出に有利に働く。
【００２６】
高温熱処理の時期は、活性層用ウェーハと支持用ウェーハとの貼り合わせ前であれば限定されない。
高温熱処理時に使用される還元ガスは、ラピッドサーマルプロセスと同じ還元ガスを使用することができる。
高温熱処理において、支持用ウェーハの温度が１０５０℃未満では表面のＣＯＰが消滅しない。また、支持用ウェーハの温度が１２５０℃を超えるとスリップが発生する。ここでの好ましい支持用ウェーハの温度は、１１００〜１２００℃である。
高温熱処理での加熱時間が１時間未満では表面層のＣＯＰが消滅しにくく、特に１０５０〜１１００℃では困難となる。支持用ウェーハの好ましい加熱時間は１〜２時間である。
【００２７】
第６の発明は、活性層用ウェーハを絶縁膜を介して支持用ウェーハに貼り合わせて貼り合わせウェーハを形成し、この後、この貼り合わせウェーハの活性層用ウェーハの一部を薄膜化してＳＯＩ層を形成することにより製造するＳＯＩウェーハであって、貼り合わされた上記支持用ウェーハは、その表面の全域に酸化誘起積層欠陥（ＯＳＦ）を有し、上記ＳＯＩ層の厚みが０．１０μｍ未満であるＳＯＩウェーハである。
【００２８】
第７の発明は、第６の発明にあって、上記支持用ウェーハは、窒素濃度が１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〜３×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３で、かつ、酸素濃度が１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ｏｌｄ  ＡＳＴＭ）以上であるＳＯＩウェーハである。
【発明の効果】
【００３０】
この発明によれば、支持用ウェーハに酸素がｏｌｄ  ＡＳＴＭで１２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、窒素が１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ 〜３×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３含まれている。または、支持用ウェーハに酸素が１８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上含まれている。酸素等がこれらの分量含有されると、支持用ウェーハ中の欠陥密度は１×１０９／ｃｍ３ 以上となる。そのため、支持用ウェーハの機械的強度が高まり、熱処理時の支持用ウェーハのスリップ発生を防止することができる。
【００３１】
しかも、貼り合わせ後の熱処理時、活性層用ウェーハまたは活性層に含まれる金属不純物のうち、拡散により埋め込み絶縁膜を透過可能なＦｅ，Ｃｕと、支持用ウェーハ中の金属不純物とが、ゲッタリングサイトとなる支持用ウェーハ中のＣＯＰまたはＯＳＦといった欠陥に捕獲される。その結果、最終的に活性層の金属不純物による汚染度を低減させることができる。
さらに、このような効果を有する貼り合わせウェーハは、支持用ウェーハ用のインゴットの引き上げ時、結晶中に所定量の窒素と酸素、または、酸素を含ませれば得られる。そのため、上記効果を有する貼り合わせウェーハを低コストで製造することができる。
【００３２】
さらに、支持用ウェーハに結晶欠陥が存在しないので、活性層と埋め込みシリコン酸化膜とが薄膜化されても、ＬＰＤ評価時に埋め込み絶縁膜と支持用ウェーハとの間に存在するマイクロボイドを疑似欠陥として検出せず、活性層のＬＰＤ評価の信頼性が高まる。
【００３３】
さらに、貼り合わせの前に、還元ガス雰囲気で、支持用ウェーハに対して１１００〜１２５０℃、５分間以上のラピッドサーマルプロセス処理、または、１０５０〜１２５０℃、１時間以上の高温熱処理を施す。これにより、支持用ウェーハの表裏両面付近に存在する酸素が外方拡散する。その結果、例えば活性層と埋め込みシリコン酸化膜とが、ＬＰＤ評価用のレーザ光をそれぞれ透過する程度まで薄膜化されても、ＬＰＤ評価時にマイクロボイドを疑似欠陥として検出することがない。その結果、活性層のＬＰＤ評価の信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００３５】
まず、図１のＳ１０１工程に示すように、ボロンが所定量ドープされたｐ型のシリコン単結晶インゴットをＣＺ法により引き上げる。引き上げ速度は、１．０ｍｍ／ｍｉｎである。その後、シリコン単結晶インゴットに、ブロック切断、スライス、面取り、鏡面研磨などを施す。これにより、厚さ７２５μｍ、直径２００ｍｍ、面方位（１００）面、比抵抗１〜１０Ωｃｍ、ｐ型の鏡面仕上げされた活性層用ウェーハ１０が得られる。
一方、図１のＳ１１１工程に示すように、所定量のボロンと窒素がドープされたｐ型のシリコン単結晶インゴットをＣＺ法により引き上げる。引き上げ速度（Ｖ）および温度勾配（Ｇ）を制御して全面ＯＳＦ領域となるように引き上げる。この場合、Ｖは０．５ｍｍ／ｍｉｎである。窒素濃度は結晶引き上げ時の仕込み量として２×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、格子間酸素原子濃度Ｏｉは１３×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である。その後、シリコン単結晶インゴットに、ブロック切断、スライス、面取り、鏡面研磨などを施す。これにより、厚さ７２５μｍ、直径２００ｍｍ、面方位（１００）面、比抵抗１〜１０Ωｃｍ、ｐ型の鏡面仕上げされた支持用ウェーハ２０が得られる。
【００３６】
その後、図１のＳ１１２工程に示すように、支持用ウェーハ２０のうち、任意の数枚を酸化熱処理装置に挿入し、１０００℃、１６時間の酸化熱処理を施す。続いて、熱処理された支持用ウェーハ２０に対し、ライトエッチング法により２μｍエッチングした後、光学顕微鏡でＢＭＤおよびＯＳＦを測定し、ウェーハ表面の全域で１×１０９／ｃｍ３を超えるＯＳＦが存在することを確認する。
次に、図１のＳ１１３工程に示すように、支持用ウェーハ２０を、熱源にランプ加熱を採用したＲＴＰ装置に挿入し、アルゴンガス雰囲気で１１５０℃、５分間のラピッドサーマルプロセスを施す。これにより、支持用ウェーハ２０の表裏両面付近のＯＳＦが外方拡散して消失し、その消失部分に深さ約０．１〜０．３μｍの結晶欠陥が存在しない層が形成される。
【００３７】
次いで、図１のＳ１０２工程に示すように、活性層用ウェーハ１０を熱酸化装置に挿入し、酸素ガス雰囲気で熱酸化処理を施す。これにより、活性層用ウェーハ１０の露出面の全域に、厚さ０．１５μｍのシリコン酸化膜１２ａが形成される。熱処理条件は１０００℃、７時間である。
次に、図１のＳ１０３工程に示すように、活性層用ウェーハ１０の鏡面仕上げされた表面から所定深さ位置に、中電流イオン注入装置を使用し、５０ｋｅＶの加速電圧で水素をイオン注入する。これにより、活性層用ウェーハ１０に、水素イオン注入領域１４が形成される。このときのドーズ量は、５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２である。
【００３８】
続いて、図１のＳ１０４工程に示すように、活性層用ウェーハ１０の表面と支持用ウェーハ２０の鏡面とを貼り合わせ面（重ね合わせ面）とし、シリコン酸化膜１２ａを介して、例えば真空装置内で公知の治具により、両ウェーハ１０，２０を貼り合わせて貼り合わせウェーハ３０を作製する。このとき、活性層用ウェーハ１０と支持用ウェーハ２０とが、シリコン酸化膜１２ａを介して接合され、この接合部分のシリコン酸化膜１２ａが埋め込みシリコン酸化膜（絶縁膜）１２ｂとなる。
【００３９】
それから、図１のＳ１０５工程に示すように、貼り合わせウェーハ３０を図示しない剥離熱処理装置に挿入し、５００℃の炉内温度、窒素ガスの雰囲気で熱処理する。熱処理時間は３０分間である。この熱処理により、支持用ウェーハ２０の貼り合わせ界面に活性層１３を残し、活性層用ウェーハ１０が水素イオン注入領域１４から剥離される。
剥離後、図１のＳ１０６工程に示すように、貼り合わせウェーハ３０に対して、窒素ガスの雰囲気で１１５０℃、２時間の貼り合わせ熱処理を施す。これにより、活性層用ウェーハ１０と支持用ウェーハ２０との貼り合わせ強度が増強される。
次いで、図１のＳ１０７工程に示すように、活性層１３の表面に研磨装置による研磨、犠牲酸化によりＳＯＩ表面の平坦化、薄膜化を施す。こうして、スマートカット法を利用し、厚さが約０．１μｍの活性層１３を有した貼り合わせＳＯＩ基板（貼り合わせウェーハ）が作製される。
【００４０】
このように、支持用ウェーハ２０用のシリコン単結晶インゴットの引き上げ時、結晶中には窒素が２×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３含まれ、格子間酸素原子濃度Ｏｉは１３×１０１７／ｃｍ３としている。そのため、ウェーハ表面の全域で１×１０９／ｃｍ３を超えるＢＭＤまたはそれに伴うＯＳＦ欠陥が発生する。ウェーハ表面の全域にＯＳＦ欠陥が存在すると、支持用ウェーハ２０中の欠陥密度は１×１０９個／ｃｍ３以上となる。これにより、支持用ウェーハ２０の機械的な強度が高まり、熱処理時の支持用ウェーハ２０のスリップを防止することができる。
【００４１】
貼り合わせ後の熱処理時には、活性層用ウェーハ１０または活性層１３に含まれる金属不純物のうち、拡散により埋め込みシリコン酸化膜１２ｂを透過可能なＣｕ、Ｆｅの他、支持用ウェーハ２０中の金属不純物も、ＢＭＤまたはＯＳＦに捕獲される。このように、支持用ウェーハ２０の全面にはゲッタリングサイトとなるＯＳＦが多量に存在する。そのため、活性層用ウェーハ１０または活性層１３中の金属不純物、加えて支持用ウェーハ２０中の金属不純物も十分に捕獲することができる。その結果、活性層１３の金属不純物による汚染度の低減を図ることができる。
【００４２】
また、図２に示すように、支持用ウェーハ２０の貼り合わせ界面付近には、ラピッドサーマルプロセス処理により結晶欠陥が存在しない。したがって、活性層１３と埋め込みシリコン酸化膜１２ｂとが、ＬＰＤ評価用のレーザ光をそれぞれ透過する程度まで薄膜化されていても、従来のように埋め込みシリコン酸化膜１２ｂと支持用ウェーハ２０との間に、マイクロボイド４０が形成されることはない。そのため、ＬＰＤ評価時において、図３に示すように、マイクロボイド４０を疑似欠陥として検出することがない。その結果、活性層１３のＬＰＤ評価の信頼性を高めることができる。
さらに、このような効果を有する貼り合わせＳＯＩ基板は、支持用ウェーハ２０用のインゴットの引き上げ時、結晶中に１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の窒素と、１３×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の酸素とを含ませれば得られるので、上記効果を有する貼り合わせＳＯＩ基板を低コストで製造することができる。
【実施例２】
【００４３】
次に、この発明の実施例２に係る貼り合わせウェーハの製造方法を説明する。
この実施例２は、ＣＺ法によるシリコン単結晶インゴットの引き上げ時において、窒素が添加されず、結晶中に格子間酸素原子濃度Ｏｉだけを１８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３とした例である。
引き上げ後、支持用ウェーハ２０はアニール装置に挿入され、アルゴンガス雰囲気で１１５０℃、２時間の熱処理が施される。これにより、支持用ウェーハ２０の表裏両面付近のＯＳＦが消失し、その消失部分に結晶欠陥が存在しない層が形成される。
その他の構成、作用、効果は、実施例１と略同じであるので説明を省略する。
【００４４】
ここで、実際に本発明法および従来法について、貼り合わせＳＯＩ基板における支持用ウェーハの裏面のスリップの有無と、活性層面内のＬＰＤの分布とについて、比較調査した結果を報告する。なお、表中のスリップ発生の有無は、観察されるスリップ長が２０ｍｍ未満を○とし，スリップ長２０ｍｍ以上を×とした。また、ＲＴＰはラピッドサーマルプロセスを示し、ＡｒＡＮはアルゴンアニールを示す。
活性層の厚さは約０．１μｍ、埋め込みシリコン酸化膜１２ｂの厚さは０．１５μｍである。スリップの評価方法としては、Ｘ線トポグラフ（ＸＲＴ）法を採用した。また、ＬＰＤの分布の評価としては、２μｍのライトエッチング（クロム酸エッチング）後、表面検査装置（テンコール社製ＳＰ−１）によりＬＰＤ密度を測定した。その結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
0004552857.tif 000002
【００４６】
表１から明らかなように、試験例１〜２はいずれも支持用ウェーハ中のＢＭＤ（Ｂｕｌｋ  Ｍｉｃｒｏ  Ｄｅｆｅｃｔ）、ＯＳＦの密度が１×１０９／ｃｍ３ 以上である。そのため、支持用ウェーハの裏面に２０ｍｍ以上のスリップが発生せず、活性層面内のＬＰＤも特異な分布はないか若干ウェーハ中心部に多い程度で、比較例１および比較例２（Ｏｉ＝１４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）に比べて改善された。
なお、試験例１および参考例１に使用される支持用ウェーハは、シリコン単結晶インゴットの引き上げ時、結晶中に窒素を２×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ドープし、かつ格子間酸素原子濃度Ｏｉを１４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３およびＶ／Ｇを調整したウェーハである。そのため、支持用ウェーハの全面にはＯＳＦが多量に存在している。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の実施例１に係るＳＯＩウェーハの製造方法を示すフローシートである。
【図２】この発明の実施例１に係るＳＯＩウェーハの製造方法により得られた貼り合わせウェーハのＬＰＤ評価試験中を示す要部拡大断面図である。
【図３】従来手段に係るＳＯＩウェーハの製造方法により得られた貼り合わせウェーハのＬＰＤ評価試験中を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  活性層用ウェーハ、
１２ａ  シリコン酸化膜（絶縁膜）、
１２ｂ  埋め込みシリコン酸化膜、
１３  活性層、
１４  水素イオン注入領域（イオン注入領域）、
２０  支持用ウェーハ、
３０  貼り合わせウェーハ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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