(57)【要約】【課題】ボイドやブリスタのない良質なＳＳＯＩウエーハを低コストで歩留り高く製造することを可能とするボンドウエーハの再生方法及び再生したボンドウエーハ並びにＳＳＯＩウエーハの製造方法を提供する。【解決手段】シリコン単結晶ウエーハ上に傾斜組成ＳｉＧｅ層、第一緩和ＳｉＧｅ層、第一シリコン層、第二緩和ＳｉＧｅ層、第二シリコン層が形成されたボンドウエーハの第二シリコン層表面から水素イオンを注入し第二緩和ＳｉＧｅ層内部にイオン注入層を形成し、第二シリコン層表面とベースウエーハを絶縁層を介し貼合せた後イオン注入層で剥離し、剥離したボンドウエーハに残留した第二緩和ＳｉＧｅ層を第一選択エッチング液で除去し第一シリコン層を露出させ、第一シリコン層を第二選択エッチング液で除去し第一緩和ＳｉＧｅ層を露出させ、第一緩和ＳｉＧｅ層上に第三シリコン層、第三緩和ＳｉＧｅ層、第四シリコン層を形成しボンドウエーハを再生する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンドウエーハの再生方法であって、少なくとも、
シリコン単結晶ウエーハの表面にＧｅ濃度が徐々に増加する傾斜組成ＳｉＧｅ層、格子歪が緩和された第一の緩和ＳｉＧｅ層、第一のシリコン層、第二の緩和ＳｉＧｅ層、第二のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、
前記第二のシリコン層表面から水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも一種類を注入することにより、前記第二の緩和ＳｉＧｅ層の内部にイオン注入層を形成し、
前記ボンドウエーハの第二のシリコン層の表面とベースウエーハとを絶縁層を介して貼り合わせた後前記イオン注入層で剥離を行い、
その後前記剥離したボンドウエーハに残留した第二の緩和ＳｉＧｅ層を第一の選択エッチング液でエッチング除去して前記第一のシリコン層を露出させ、
該露出した第一のシリコン層を第二の選択エッチング液でエッチング除去して前記第一の緩和ＳｉＧｅ層を露出させ、
該露出した第一の緩和ＳｉＧｅ層の表面に、第三のシリコン層、第三の緩和ＳｉＧｅ層、第四のシリコン層を順次形成することにより、前記剥離したボンドウエーハを再生することを特徴とするボンドウエーハの再生方法。
【請求項２】
ボンドウエーハの再生方法であって、少なくとも、
シリコン単結晶ウエーハの表面にＧｅ濃度が徐々に増加する傾斜組成ＳｉＧｅ層、格子歪が緩和された第一の緩和ＳｉＧｅ層、第一のシリコン層、第二の緩和ＳｉＧｅ層、第二のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、
前記第二のシリコン層表面から水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも一種類を注入することにより、前記第二の緩和ＳｉＧｅ層の内部にイオン注入層を形成し、
前記ボンドウエーハの第二のシリコン層の表面とベースウエーハとを絶縁層を介して貼り合わせた後前記イオン注入層で剥離を行い、
その後前記剥離したボンドウエーハに残留した第二の緩和ＳｉＧｅ層を選択エッチング液でエッチング除去して前記第一のシリコン層を露出させ、
該露出した第一のシリコン層の表面に、第三の緩和ＳｉＧｅ層、第三のシリコン層を順次形成することにより、前記剥離したボンドウエーハを再生することを特徴とするボンドウエーハの再生方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のボンドウエーハの再生方法において、前記剥離工程の後に、前記剥離したボンドウエーハの外周部に残留した第二のシリコン層を除去してから、前記第二の緩和ＳｉＧｅ層のエッチング除去を行うことを特徴とするボンドウエーハの再生方法。
【請求項４】
ボンドウエーハの再生方法であって、少なくとも、
シリコン単結晶ウエーハの表面にＧｅ濃度が徐々に増加する傾斜組成ＳｉＧｅ層、格子歪が緩和された第一の緩和ＳｉＧｅ層、第一のシリコン層、第二の緩和ＳｉＧｅ層、第二のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、
前記第二のシリコン層表面から水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも一種類を注入することにより、前記第一のシリコン層の内部又は該第一のシリコン層と第二の緩和ＳｉＧｅ層との界面にイオン注入層を形成し、
前記ボンドウエーハの第二のシリコン層の表面とベースウエーハとを絶縁層を介して貼り合わせた後前記イオン注入層で剥離を行い、
その後前記剥離したボンドウエーハに残留した第一のシリコン層を選択エッチング液でエッチング除去して前記第一の緩和ＳｉＧｅ層を露出させ、
該露出した第一の緩和ＳｉＧｅ層の表面に、第三のシリコン層、第三の緩和ＳｉＧｅ層、第四のシリコン層を順次形成することにより、前記剥離したボンドウエーハを再生することを特徴とするボンドウエーハの再生方法。
【請求項５】
請求項４に記載のボンドウエーハの再生方法において、前記剥離工程の後に、前記剥離したボンドウエーハの外周部に残留した第二のシリコン層及び第二の緩和ＳｉＧｅ層を除去してから、前記第一のシリコン層のエッチング除去を行うことを特徴とするボンドウエーハの再生方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のボンドウエーハの再生方法において、前記第一のシリコン層の厚さを１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることを特徴とするボンドウエーハの再生方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のボンドウエーハの再生方法において、前記ＳｉＧｅ層をエッチングする選択エッチング液として、ＨＦとＨ２Ｏ２とＣＨ３ＣＯＯＨの水溶液、ＨＦとＨ２Ｏ２の水溶液、ＨＦとＨＮＯ３の水溶液、ＮａＯＨとＨ２Ｏ２の水溶液のいずれかを用いることを特徴とするボンドウエーハの再生方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のボンドウエーハの再生方法において、前記シリコン層をエッチングする選択エッチング液として、ＮＨ４ＯＨとＮＨ４ＮＯ３の水溶液、ＮＨ４ＯＨ水溶液、ＴＭＡＨ水溶液のいずれかを用いることを特徴とするボンドウエーハの再生方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の方法により再生されたボンドウエーハ。
【請求項１０】
ＳＳＯＩウエーハの製造方法であって、少なくとも、
シリコン単結晶ウエーハの表面にＧｅ濃度が徐々に増加する傾斜組成ＳｉＧｅ層、格子歪が緩和された第一の緩和ＳｉＧｅ層、第一のシリコン層、第二の緩和ＳｉＧｅ層、第二のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、
前記第二のシリコン層表面から水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも一種類を注入することにより、前記第二の緩和ＳｉＧｅ層の内部にイオン注入層を形成し、
前記ボンドウエーハの第二のシリコン層の表面とベースウエーハとを絶縁層を介して貼り合わせた後前記イオン注入層で剥離を行うことによりＳＳＯＩウエーハを製造し、
その後前記剥離したボンドウエーハに残留した第二の緩和ＳｉＧｅ層を第一の選択エッチング液でエッチング除去して前記第一のシリコン層を露出させ、
該露出した第一のシリコン層を第二の選択エッチング液でエッチング除去して前記第一の緩和ＳｉＧｅ層を露出させ、
該露出した第一の緩和ＳｉＧｅ層の表面に、第三のシリコン層、第三の緩和ＳｉＧｅ層、第四のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、
該ボンドウエーハを用いて、前記イオン注入工程及び前記剥離工程により別のＳＳＯＩウエーハを製造することを特徴とするＳＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項１１】
ＳＳＯＩウエーハの製造方法であって、少なくとも、
シリコン単結晶ウエーハの表面にＧｅ濃度が徐々に増加する傾斜組成ＳｉＧｅ層、格子歪が緩和された第一の緩和ＳｉＧｅ層、第一のシリコン層、第二の緩和ＳｉＧｅ層、第二のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、
前記第二のシリコン層表面から水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも一種類を注入することにより、前記第二の緩和ＳｉＧｅ層の内部にイオン注入層を形成し、
前記ボンドウエーハの第二のシリコン層の表面とベースウエーハとを絶縁層を介して貼り合わせた後前記イオン注入層で剥離を行うことによりＳＳＯＩウエーハを製造し、
その後前記剥離したボンドウエーハに残留した第二の緩和ＳｉＧｅ層を選択エッチング液でエッチング除去して前記第一のシリコン層を露出させ、
該露出した第一のシリコン層の表面に、第三の緩和ＳｉＧｅ層、第三のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、
該ボンドウエーハを用いて、前記イオン注入工程及び前記剥離工程により別のＳＳＯＩウエーハを製造することを特徴とするＳＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項１２】
請求項１０又は請求項１１に記載のＳＳＯＩウエーハの製造方法において、前記剥離工程の後に、前記剥離したボンドウエーハの外周部に残留した第二のシリコン層を除去してから、前記第二の緩和ＳｉＧｅ層のエッチング除去を行うことを特徴とするＳＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項１３】
ＳＳＯＩウエーハの製造方法であって、少なくとも、
シリコン単結晶ウエーハの表面にＧｅ濃度が徐々に増加する傾斜組成ＳｉＧｅ層、格子歪が緩和された第一の緩和ＳｉＧｅ層、第一のシリコン層、第二の緩和ＳｉＧｅ層、第二のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、
前記第二のシリコン層表面から水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも一種類を注入することにより、前記第一のシリコン層の内部又は該第一のシリコン層と第二の緩和ＳｉＧｅ層との界面にイオン注入層を形成し、
前記ボンドウエーハの第二のシリコン層の表面とベースウエーハとを絶縁層を介して貼り合わせた後前記イオン注入層で剥離を行うことによりＳＳＯＩウエーハを製造し、
その後前記剥離したボンドウエーハに残留した第一のシリコン層を選択エッチング液でエッチング除去して前記第一の緩和ＳｉＧｅ層を露出させ、
該露出した第一の緩和ＳｉＧｅ層の表面に、第三のシリコン層、第三の緩和ＳｉＧｅ層、第四のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、
該ボンドウエーハを用いて、前記イオン注入工程及び前記剥離工程により別のＳＳＯＩウエーハを製造することを特徴とするＳＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載のＳＳＯＩウエーハの製造方法において、前記剥離工程の後に、前記剥離したボンドウエーハの外周部に残留した第二のシリコン層及び第二の緩和ＳｉＧｅ層を除去してから、前記第一のシリコン層のエッチング除去を行うことを特徴とするＳＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項１５】
請求項１０乃至請求項１４のいずれか一項に記載のＳＳＯＩウエーハの製造方法において、前記第一のシリコン層の厚さを１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることを特徴とするＳＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項１６】
請求項１０乃至請求項１５のいずれか一項に記載のＳＳＯＩウエーハの製造方法において、前記ＳｉＧｅ層をエッチングする選択エッチング液として、ＨＦとＨ２Ｏ２とＣＨ３ＣＯＯＨの水溶液、ＨＦとＨ２Ｏ２の水溶液、ＨＦとＨＮＯ３の水溶液、ＮａＯＨとＨ２Ｏ２の水溶液のいずれかを用いることを特徴とするＳＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項１７】
請求項１０乃至請求項１６のいずれか一項に記載のＳＳＯＩウエーハの製造方法において、前記シリコン層をエッチングする選択エッチング液として、ＮＨ４ＯＨとＮＨ４ＮＯ３の水溶液、ＮＨ４ＯＨ水溶液、ＴＭＡＨ水溶液のいずれかを用いることを特徴とするＳＳＯＩウエーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば絶縁体上に歪シリコン層が形成されたＳＳＯＩウエーハの製造に用いるボンドウエーハの再生方法及びボンドウエーハ並びにそのボンドウエーハを用いたＳＳＯＩウエーハの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速の半導体デバイスの需要に応えるため、シリコン単結晶ウエーハ上にＳｉＧｅ層、シリコン層を順次エピタキシャル成長させ、このシリコン層をチャネル領域に用いた高速のＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：酸化物金属半導体電解効果トランジスター）などの半導体デバイスが提案されている。
【０００３】
この場合、ＳｉＧｅ結晶はシリコン結晶に比べて格子定数が大きいため、ＳｉＧｅ層上にエピタキシャル成長させたシリコン層には引っ張り歪みが生じている（以下、このように歪みが生じているシリコン層を歪シリコン層と呼ぶ場合がある）。その歪み応力によりシリコン結晶のエネルギーバンド構造が変化し、その結果エネルギーバンドの縮退が解けキャリア移動度の高いエネルギーバンドが形成される。従って、この歪シリコン層をチャネル領域として用いたＭＯＳＦＥＴは通常の１．３〜８倍程度という高速の動作特性を示す。
【０００４】
このような歪シリコン層を形成するために、シリコン単結晶ウエーハ表面に、厚い傾斜組成ＳｉＧｅ層（Ｇｒａｄｅｄ  ＳｉＧｅ）層と緩和ＳｉＧｅ層を形成したウエーハ（バルクＳｉＧｅ基板）にさらに歪シリコン層を形成したものをボンドウエーハとして、ベースウエーハと貼り合わせ、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）によりＳＳＯＩ（Ｓｔｒａｉｎｅｄ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造を有するウェーハを作製する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
なお、ここで傾斜組成ＳｉＧｅ層とは、ＳｉＧｅ層のＧｅ濃度を一定の緩い変化率で増加させながらエピタキシャル成長を行って、ＳｉＧｅ層内の格子歪を緩和させるように形成した層である。そして緩和ＳｉＧｅ層とは、格子歪が緩和した層である。
【０００５】
一方、特許文献２では、上記イオン注入剥離法で剥離した後のボンドウエーハを再生し、格子緩和ＳｉＧｅ層を再利用することで、ＳＳＯＩウエーハの製造コストを低減する方法が提案されている。
しかし、この方法の場合、格子緩和ＳｉＧｅ層を再利用しようとすると、剥離後に剥離面を研磨して平坦化する際に、研磨取り代が格子緩和ＳｉＧｅ層の厚み以下に制限されるため、十分な取り代が得られず、剥離後の剥離面を十分に平坦化できずに面粗れが残る。従って、その後剥離面に歪シリコン層を形成しても良質な歪シリコン層が得られず、また歪シリコン層の表面も面粗れするので貼り合わせの際のボイド不良やブリスターの原因ともなる。これによりＳＳＯＩウエーハの製造歩留まりが低下し、ボンドウエーハを再利用したにもかかわらず製造コストの低減の効果が低いという問題が発生する。
【０００６】
さらに、イオン注入剥離法でボンドウエーハを剥離する場合、特許文献３に記載されているように、ボンドウエーハの外周部にテラス部（凸部）が残留する。このようなテラス部も、剥離後の研磨取り代が制限されることにより研磨で除去できないことがある。このようにテラス部が残存したままの状態で貼り合わせを行うとボイド不良やブリスターの原因となり、ＳＳＯＩウエーハの製造歩留まりが一層低下し、ボンドウエーハを再利用したにもかかわらず製造コストの低減の効果が低いという問題が発生する。
【０００７】
【特許文献１】特表２００４−５１０３５０号公報
【特許文献２】特開２００１−２１７４３０号公報
【特許文献３】特開平１１−３０７４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、ボイドやブリスターのない良質なＳＳＯＩウエーハを低コストで歩留まり高く製造することを可能とするボンドウエーハの再生方法及び再生したボンドウエーハ並びにＳＳＯＩウエ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】
上記目的達成のため、本発明は、ボンドウエーハの再生方法であって、少なくとも、
シリコン単結晶ウエーハの表面にＧｅ濃度が徐々に増加する傾斜組成ＳｉＧｅ層、格子歪が緩和された第一の緩和ＳｉＧｅ層、第一のシリコン層、第二の緩和ＳｉＧｅ層、第二のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、
前記第二のシリコン層表面から水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも一種類を注入することにより、前記第二の緩和ＳｉＧｅ層の内部にイオン注入層を形成し、
前記ボンドウエーハの第二のシリコン層の表面とベースウエーハとを絶縁層を介して貼り合わせた後前記イオン注入層で剥離を行い、
その後前記剥離したボンドウエーハに残留した第二の緩和ＳｉＧｅ層を第一の選択エッチング液でエッチング除去して前記第一のシリコン層を露出させ、
該露出した第一のシリコン層を第二の選択エッチング液でエッチング除去して前記第一の緩和ＳｉＧｅ層を露出させ、
該露出した第一の緩和ＳｉＧｅ層の表面に、第三のシリコン層、第三の緩和ＳｉＧｅ層、第四のシリコン層を順次形成することにより、前記剥離したボンドウエーハを再生することを特徴とするボンドウエーハの再生方法を提供する（請求項１）。
【００１０】
このように、シリコン単結晶ウエーハの表面に傾斜組成ＳｉＧｅ層、第一の緩和ＳｉＧｅ層、第一のシリコン層、第二の緩和ＳｉＧｅ層、第二のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、イオン注入剥離法により第二の緩和ＳｉＧｅ層の内部で剥離を行った後、剥離したボンドウエーハに残留した第二の緩和ＳｉＧｅ層を第一の選択エッチング液でエッチング除去して第一のシリコン層を露出させ、該露出した第一のシリコン層を第二の選択エッチング液でエッチング除去して第一の緩和ＳｉＧｅ層を露出させ、露出した第一の緩和ＳｉＧｅ層の表面に第三のシリコン層、第三の緩和ＳｉＧｅ層、第四のシリコン層を順次形成することにより剥離したボンドウエーハを再生すれば、良質なボンドウエーハを歩留まり高く再生できる。
【００１１】
また、本発明は、ボンドウエーハの再生方法であって、少なくとも、
シリコン単結晶ウエーハの表面にＧｅ濃度が徐々に増加する傾斜組成ＳｉＧｅ層、格子歪が緩和された第一の緩和ＳｉＧｅ層、第一のシリコン層、第二の緩和ＳｉＧｅ層、第二のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、
前記第二のシリコン層表面から水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも一種類を注入することにより、前記第二の緩和ＳｉＧｅ層の内部にイオン注入層を形成し、
前記ボンドウエーハの第二のシリコン層の表面とベースウエーハとを絶縁層を介して貼り合わせた後前記イオン注入層で剥離を行い、
その後前記剥離したボンドウエーハに残留した第二の緩和ＳｉＧｅ層を選択エッチング液でエッチング除去して前記第一のシリコン層を露出させ、
該露出した第一のシリコン層の表面に、第三の緩和ＳｉＧｅ層、第三のシリコン層を順次形成することにより、前記剥離したボンドウエーハを再生することを特徴とするボンドウエーハの再生方法を提供する（請求項２）。
【００１２】
このように、シリコン単結晶ウエーハの表面に傾斜組成ＳｉＧｅ層、第一の緩和ＳｉＧｅ層、第一のシリコン層、第二の緩和ＳｉＧｅ層、第二のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、イオン注入剥離法により第二の緩和ＳｉＧｅ層の内部で剥離を行った後、剥離したボンドウエーハに残留した第二の緩和ＳｉＧｅ層を選択エッチング液でエッチング除去して第一のシリコン層を露出させ、該露出した第一のシリコン層の表面に第三の緩和ＳｉＧｅ層、第三のシリコン層を順次形成することにより剥離したボンドウエーハを再生すれば、第一のシリコン層を再利用できるとともに、良質なボンドウエーハを歩留まり高く再生できる。
【００１３】
この場合、前記剥離工程の後に、前記剥離したボンドウエーハの外周部に残留した第二のシリコン層を除去してから、前記第二の緩和ＳｉＧｅ層のエッチング除去を行うことが好ましい（請求項３）。
このように、剥離工程の後に、剥離したボンドウエーハの外周部に残留した第二のシリコン層を除去してから第二の緩和ＳｉＧｅ層のエッチング除去を行えば、テラス部の残存によるボイド不良を確実に低減して、良質なボンドウエーハを歩留まり高く再生できる。
【００１４】
また、本発明は、ボンドウエーハの再生方法であって、少なくとも、
シリコン単結晶ウエーハの表面にＧｅ濃度が徐々に増加する傾斜組成ＳｉＧｅ層、格子歪が緩和された第一の緩和ＳｉＧｅ層、第一のシリコン層、第二の緩和ＳｉＧｅ層、第二のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、
前記第二のシリコン層表面から水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも一種類を注入することにより、前記第一のシリコン層の内部又は該第一のシリコン層と第二の緩和ＳｉＧｅ層との界面にイオン注入層を形成し、
前記ボンドウエーハの第二のシリコン層の表面とベースウエーハとを絶縁層を介して貼り合わせた後前記イオン注入層で剥離を行い、
その後前記剥離したボンドウエーハに残留した第一のシリコン層を選択エッチング液でエッチング除去して前記第一の緩和ＳｉＧｅ層を露出させ、
該露出した第一の緩和ＳｉＧｅ層の表面に、第三のシリコン層、第三の緩和ＳｉＧｅ層、第四のシリコン層を順次形成することにより、前記剥離したボンドウエーハを再生することを特徴とするボンドウエーハの再生方法を提供する（請求項４）。
【００１５】
このように、シリコン単結晶ウエーハの表面に傾斜組成ＳｉＧｅ層、第一の緩和ＳｉＧｅ層、第一のシリコン層、第二の緩和ＳｉＧｅ層、第二のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、イオン注入剥離法により第一のシリコン層の内部又は該第一のシリコン層と第二の緩和ＳｉＧｅ層との界面で剥離を行った後、剥離したボンドウエーハに残留した第一のシリコン層を選択エッチング液でエッチング除去して前記第一の緩和ＳｉＧｅ層を露出させ、露出した第一の緩和ＳｉＧｅ層の表面に第三のシリコン層、第三の緩和ＳｉＧｅ層、第四のシリコン層を順次形成することにより、剥離したボンドウエーハを再生しても、良質なボンドウエーハを歩留まり高く再生できる。
【００１６】
この場合、前記剥離工程の後に、前記剥離したボンドウエーハの外周部に残留した第二のシリコン層及び第二の緩和ＳｉＧｅ層を除去してから、前記第一のシリコン層のエッチング除去を行うことが好ましい（請求項５）。
このように、剥離工程の後に、剥離したボンドウエーハの外周部に残留した第二のシリコン層及び第二の緩和ＳｉＧｅ層を除去してから第一のシリコン層のエッチング除去を行えば、テラス部の残存によるボイド不良を確実に低減して、良質なボンドウエーハを歩留まり高く再生できる。
【００１７】
また、前記第一のシリコン層の厚さを１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることが好ましい（請求項６）。
このように、第一のシリコン層の厚さを１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすれば、シリコン層内で格子歪が緩和されずに十分に維持され、また選択エッチングの際に十分なエッチング代を確保できる。
【００１８】
また、前記ＳｉＧｅ層をエッチングする選択エッチング液として、ＨＦとＨ２Ｏ２とＣＨ３ＣＯＯＨの水溶液、ＨＦとＨ２Ｏ２の水溶液、ＨＦとＨＮＯ３の水溶液、ＮａＯＨとＨ２Ｏ２の水溶液のいずれかを用いることが好ましい（請求項７）。
このように、ＳｉＧｅ層をエッチングする選択エッチング液として上記のエッチング液のいずれかを用いれば、シリコン層に対して高い選択比でＳｉＧｅ層をエッチングでき、面粗れのないシリコン層を露出できる。
【００１９】
また、前記シリコン層をエッチングする選択エッチング液として、ＮＨ４ＯＨとＮＨ４ＮＯ３の水溶液、ＮＨ４ＯＨ水溶液、ＴＭＡＨ水溶液のいずれかを用いることが好ましい（請求項８）。
このように、シリコン層をエッチングする選択エッチング液として上記のエッチング液のいずれかを用いれば、ＳｉＧｅ層に対して高い選択比でシリコン層をエッチングでき、面粗れのないＳｉＧｅ層を露出できる。
【００２０】
また、本発明は、前記のいずれかの方法により再生されたボンドウエーハを提供する（請求項９）。
【００２１】
このように、前記のいずれかの方法により再生されたボンドウエーハであれば、これを用いて良質なＳＳＯＩウエーハを低コストで製造歩留まり高く製造できるボンドウエーハとなる。
【００２２】
また、本発明は、ＳＳＯＩウエーハの製造方法であって、少なくとも、
シリコン単結晶ウエーハの表面にＧｅ濃度が徐々に増加する傾斜組成ＳｉＧｅ層、格子歪が緩和された第一の緩和ＳｉＧｅ層、第一のシリコン層、第二の緩和ＳｉＧｅ層、第二のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、
前記第二のシリコン層表面から水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも一種類を注入することにより、前記第二の緩和ＳｉＧｅ層の内部にイオン注入層を形成し、
前記ボンドウエーハの第二のシリコン層の表面とベースウエーハとを絶縁層を介して貼り合わせた後前記イオン注入層で剥離を行うことによりＳＳＯＩウエーハを製造し、
その後前記剥離したボンドウエーハに残留した第二の緩和ＳｉＧｅ層を第一の選択エッチング液でエッチング除去して前記第一のシリコン層を露出させ、
該露出した第一のシリコン層を第二の選択エッチング液でエッチング除去して前記第一の緩和ＳｉＧｅ層を露出させ、
該露出した第一の緩和ＳｉＧｅ層の表面に、第三のシリコン層、第三の緩和ＳｉＧｅ層、第四のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、
該ボンドウエーハを用いて、前記イオン注入工程及び前記剥離工程により別のＳＳＯＩウエーハを製造することを特徴とするＳＳＯＩウエーハの製造方法を提供する（請求項１０）。
【００２３】
このように、シリコン単結晶ウエーハの表面に傾斜組成ＳｉＧｅ層、第一の緩和ＳｉＧｅ層、第一のシリコン層、第二の緩和ＳｉＧｅ層、第二のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、イオン注入剥離法により第二の緩和ＳｉＧｅ層の内部で剥離を行ってＳＳＯＩウエーハを製造し、その後剥離したボンドウエーハに残留した第二の緩和ＳｉＧｅ層を第一の選択エッチング液で、第一のシリコン層を第二の選択エッチング液でそれぞれエッチング除去して第一の緩和ＳｉＧｅ層を露出させ、露出した第一の緩和ＳｉＧｅ層の表面に第三のシリコン層、第三の緩和ＳｉＧｅ層、第四のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、該ボンドウエーハを用いてイオン注入工程及び剥離工程により別のＳＳＯＩウエーハを製造すれば、ボイドやブリスターが発生しないので、良質なＳＳＯＩウエーハを低コストで製造歩留まり高く製造できる。
【００２４】
また、本発明は、ＳＳＯＩウエーハの製造方法であって、少なくとも、
シリコン単結晶ウエーハの表面にＧｅ濃度が徐々に増加する傾斜組成ＳｉＧｅ層、格子歪が緩和された第一の緩和ＳｉＧｅ層、第一のシリコン層、第二の緩和ＳｉＧｅ層、第二のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、
前記第二のシリコン層表面から水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも一種類を注入することにより、前記第二の緩和ＳｉＧｅ層の内部にイオン注入層を形成し、
前記ボンドウエーハの第二のシリコン層の表面とベースウエーハとを絶縁層を介して貼り合わせた後前記イオン注入層で剥離を行うことによりＳＳＯＩウエーハを製造し、
その後前記剥離したボンドウエーハに残留した第二の緩和ＳｉＧｅ層を選択エッチング液でエッチング除去して前記第一のシリコン層を露出させ、
該露出した第一のシリコン層の表面に、第三の緩和ＳｉＧｅ層、第三のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、
該ボンドウエーハを用いて、前記イオン注入工程及び前記剥離工程により別のＳＳＯＩウエーハを製造することを特徴とするＳＳＯＩウエーハの製造方法を提供する（請求項１１）。
【００２５】
このように、シリコン単結晶ウエーハの表面に傾斜組成ＳｉＧｅ層、第一の緩和ＳｉＧｅ層、第一のシリコン層、第二の緩和ＳｉＧｅ層、第二のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、イオン注入剥離法により第二の緩和ＳｉＧｅ層の内部で剥離を行ってＳＳＯＩウエーハを製造し、その後剥離したボンドウエーハに残留した第二の緩和ＳｉＧｅ層を選択エッチング液でエッチング除去して第一のシリコン層を露出させ、露出した第一のシリコン層の表面に第三の緩和ＳｉＧｅ層、第三のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、該ボンドウエーハを用いてイオン注入工程及び剥離工程により別のＳＳＯＩウエーハを製造すれば、第一のシリコン層を再利用できるとともに、ボイドやブリスターが発生しないので、良質なＳＳＯＩウエーハを低コストで製造歩留まり高く製造できる。
【００２６】
この場合、前記剥離工程の後に、前記剥離したボンドウエーハの外周部に残留した第二のシリコン層を除去してから、前記第二の緩和ＳｉＧｅ層のエッチング除去を行うことが好ましい（請求項１２）。
このように、剥離工程の後に、剥離したボンドウエーハの外周部に残留した第二のシリコン層を除去してから第二の緩和ＳｉＧｅ層のエッチング除去を行えば、テラス部の残存によるボイド不良を確実に低減して、良質なＳＳＯＩウエーハを低コストで製造歩留まり高く製造できる。
【００２７】
また、本発明は、ＳＳＯＩウエーハの製造方法であって、少なくとも、
シリコン単結晶ウエーハの表面にＧｅ濃度が徐々に増加する傾斜組成ＳｉＧｅ層、格子歪が緩和された第一の緩和ＳｉＧｅ層、第一のシリコン層、第二の緩和ＳｉＧｅ層、第二のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、
前記第二のシリコン層表面から水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも一種類を注入することにより、前記第一のシリコン層の内部又は該第一のシリコン層と第二の緩和ＳｉＧｅ層との界面にイオン注入層を形成し、
前記ボンドウエーハの第二のシリコン層の表面とベースウエーハとを絶縁層を介して貼り合わせた後前記イオン注入層で剥離を行うことによりＳＳＯＩウエーハを製造し、
その後前記剥離したボンドウエーハに残留した第一のシリコン層を選択エッチング液でエッチング除去して前記第一の緩和ＳｉＧｅ層を露出させ、
該露出した第一の緩和ＳｉＧｅ層の表面に、第三のシリコン層、第三の緩和ＳｉＧｅ層、第四のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、
該ボンドウエーハを用いて、前記イオン注入工程及び前記剥離工程により別のＳＳＯＩウエーハを製造することを特徴とするＳＳＯＩウエーハの製造方法を提供する（請求項１３）。
【００２８】
このように、シリコン単結晶ウエーハの表面に傾斜組成ＳｉＧｅ層、第一の緩和ＳｉＧｅ層、第一のシリコン層、第二の緩和ＳｉＧｅ層、第二のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、イオン注入剥離法により第一のシリコン層の内部又は該第一のシリコン層と第二の緩和ＳｉＧｅ層との界面で剥離を行ってＳＳＯＩウエーハを製造し、その後剥離したボンドウエーハに残留した第一のシリコン層を第二の選択エッチング液でエッチング除去して第一の緩和ＳｉＧｅ層を露出させ、露出した第一の緩和ＳｉＧｅ層の表面に第三のシリコン層、第三の緩和ＳｉＧｅ層、第四のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、該ボンドウエーハを用いてイオン注入工程及び剥離工程により別のＳＳＯＩウエーハを製造しても、ボイドやブリスターが発生しないので、良質なＳＳＯＩウエーハを低コストで製造歩留まり高く製造できる。
【００２９】
この場合、前記剥離工程の後に、前記剥離したボンドウエーハの外周部に残留した第二のシリコン層及び第二の緩和ＳｉＧｅ層を除去してから、前記第一のシリコン層のエッチング除去を行うことが好ましい（請求項１４）。
このように、剥離工程の後に、剥離したボンドウエーハの外周部に残留した第二のシリコン層及び第二の緩和ＳｉＧｅ層を除去してから第一のシリコン層のエッチング除去を行えば、テラス部の残存によるボイド不良を確実に低減して、良質なＳＳＯＩウエーハを低コストで製造歩留まり高く製造できる。
【００３０】
また、前記第一のシリコン層の厚さを１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることが好ましい（請求項１５）。
このように、第一のシリコン層の厚さを１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすれば、シリコン層内で格子歪が緩和されずに十分に維持され、また選択エッチングの際に十分なエッチング代を確保できる。
【００３１】
また、前記ＳｉＧｅ層をエッチングする選択エッチング液として、ＨＦとＨ２Ｏ２とＣＨ３ＣＯＯＨの水溶液、ＨＦとＨ２Ｏ２の水溶液、ＨＦとＨＮＯ３の水溶液、ＮａＯＨとＨ２Ｏ２の水溶液のいずれかを用いることが好ましい（請求項１６）。
このように、ＳｉＧｅ層をエッチングする選択エッチング液として上記のエッチング液のいずれかを用いれば、シリコン層に対して高い選択比でＳｉＧｅ層をエッチングでき、面粗れのないシリコン層を露出できる。
【００３２】
また、前記シリコン層をエッチングする選択エッチング液として、ＮＨ４ＯＨとＮＨ４ＮＯ３の水溶液、ＮＨ４ＯＨ水溶液、ＴＭＡＨ水溶液のいずれかを用いることが好ましい（請求項１７）。
このように、シリコン層をエッチングする選択エッチング液として上記のエッチング液のいずれかを用いれば、ＳｉＧｅ層に対して高い選択比でシリコン層をエッチングでき、面粗れのないＳｉＧｅ層を露出できる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明に従うボンドウエーハの再生方法であれば、剥離面の面粗れやテラス部の残存によるボイド不良を防止できる、良質なボンドウエーハを歩留まり高く再生できる。
また、本発明に従う方法により再生されたボンドウエーハであれば、剥離面の面粗れやテラス部の残存が防止されており、これを用いて良質なＳＳＯＩウエーハを低コストで製造歩留まり高く製造できるボンドウエーハとなる。
さらに本発明に従うＳＳＯＩウエーハの製造方法であれば、剥離面の面粗れやテラス部の残存によるボイド不良を防止し、良質なＳＳＯＩウエーハを低コストで製造歩留まり高く製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明について詳述する。
前述のように、イオン注入剥離法で剥離した後のボンドウエーハを再生し、格子緩和ＳｉＧｅ層を再利用する従来の方法は、剥離後の剥離面の面粗れの残留に起因するボイド不良やブリスターが発生し、再生したボンドウエーハを用いたＳＳＯＩウエーハの剥離歩留まりが低下するので、ボンドウエーハを再利用したにもかかわらずＳＳＯＩウエーハの製造コストの低減の効果が低いという問題が発生する。
また、テラス部が残留してしまい、一層剥離歩留まりが低下するという問題もあった。
【００３５】
本発明者らは、第一と第二の緩和ＳｉＧｅ層の間に第一のシリコン層を形成し、剥離後のボンドウエーハの再生処理においてこの第一のシリコン層と緩和ＳｉＧｅ層との間で選択エッチングをすることに想到した。これにより、剥離後の面粗れや残存するテラス部の段差を第一の緩和ＳｉＧｅ層を残したままで改善できるようになり、再生したボンドウエーハの面粗れを防止して、これを用いたＳＳＯＩウエーハの剥離における歩留まりの低下を防げることができることを見出し、本発明を完成させた。
【００３６】
以下では、本発明の実施の形態について図を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１（ａ）〜（ｇ）は、本発明に従ったボンドウエーハの再生工程の一例を示す図である。
【００３７】
まず、図１（ａ）に示すように、気相成長法等により、シリコン単結晶ウエーハ１の表面に傾斜組成ＳｉＧｅ層２、第一の緩和ＳｉＧｅ層３、第一のシリコン層４、第二の緩和ＳｉＧｅ層５、第二のシリコン層６を順次エピタキシャル成長させ、ボンドウエーハ７を形成する。
【００３８】
シリコン単結晶ウエーハ１は、従来用いられているものであれば特に限定されない。傾斜組成ＳｉＧｅ層２は、Ｇｅ濃度が例えば０％から２０％に徐々に増加するようにエピタキシャル成長させ、これにより層中の歪を緩和するように形成されている。厚さは例えば１〜１０μｍとできる。
【００３９】
このように形成された傾斜組成ＳｉＧｅ層２の表面を必要に応じてＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学機械研磨）により研磨して平坦化した後、その上にＧｅ濃度が一定の高濃度（例えば２０％以上）であり、格子歪が緩和された第一の緩和ＳｉＧｅ層３をエピタキシャル成長させる。厚さは例えば１〜５μｍとできる。
【００４０】
さらに、このように形成された第一の緩和ＳｉＧｅ層３の表面を必要に応じてＣＭＰにより研磨して平坦化した後、その上に第一のシリコン層４をエピタキシャル成長させる。第一のシリコン層４は緩和ＳｉＧｅ層の上にエピタキシャル成長させるので、格子定数の違いにより格子歪が生じている。このとき第一のシリコン層４の厚さを１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることが好ましい。そうすれば、シリコン層内で格子歪が緩和されずに十分に維持され、また後のエッチング工程において選択エッチングで十分なエッチング代が得られる。また、第一の格子緩和ＳｉＧｅ層３に基づく第一のシリコン層４の格子歪を確実に維持するためには、第一のシリコン層４の厚さを、第一の格子緩和ＳｉＧｅ層３の表層のＧｅ濃度により定まる臨界膜厚を超えない厚さとするのがより好ましい。表層のＧｅ濃度が２０％の場合は、第一のシリコン層４の厚さが２０ｎｍ以下であれば、臨界膜厚を超えない厚さなのでより好ましい。
【００４１】
そして、第一のシリコン層４の上に第二の格子緩和ＳｉＧｅ層５、第二のシリコン層６をエピタキシャル成長させる。前記の場合と同様に、これらの層の表面を必要に応じてＣＭＰにより研磨して平坦化した後にエピタキシャル成長させる。第二の格子緩和ＳｉＧｅ層５のＧｅ濃度及び厚さは第一の格子緩和ＳｉＧｅ層３のものと同程度とすることができる。また、第二のシリコン層６は格子緩和されたＳｉＧｅ層上の歪シリコン層としてデバイスが作製される層となるので、デバイスの設計に応じた厚さ、例えば１０〜１００ｎｍとする。
【００４２】
なお、上記気相成長は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学蒸着）法やＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ：分子線エピタキシー）法などにより行うことができる。ＣＶＤ法の場合は、例えば、原料ガスとしてＳｉＨ４又はＳｉＨ４とＧｅＨ４との混合ガスを用いることができる。キャリアガスとしてはＨ２が用いられる。成長条件としては、例えば温度４００〜１，０００℃、圧力１００Ｔｏｒｒ（１．３３×１０４Ｐａ）以下とすればよい。
【００４３】
次に、図１（ｂ）に示すように、第二のシリコン層６の表面から水素イオン、アルゴンやヘリウム等の希ガスのイオンの少なくとも一種類を注入することにより、第二の緩和ＳｉＧｅ層５の内部にイオン注入層８を形成する。イオン注入深さは注入エネルギーの大きさに依存するので、所望の注入深さになるように注入エネルギーを設定すればよい。イオン注入量は剥離に必要な注入量（５×１０１６／ｃｍ２程度）以上とできる。
【００４４】
次に、図１（ｃ）に示すように、ボンドウエーハの第二のシリコン層６の表面とベースウエーハ９とを室温にて絶縁膜１０を介して貼り合わせた後、図１（ｄ）に示すように、イオン注入層８で剥離を行う。貼り合わせ前にはＳＣ−１洗浄液等で両ウエーハの表面を洗浄することが好ましい。
ベースウエーハ９としては、シリコン酸化膜を絶縁膜１０として表面に形成したシリコン単結晶ウエーハを用いることができるが、使用用途等に応じて石英、炭化珪素、アルミナ、ダイヤモンド等の絶縁性ウエーハも用いることができる。
【００４５】
剥離工程においては、例えば窒素雰囲気下で温度４００〜６００℃程度の熱処理（剥離熱処理）を３０分程度行うことによりイオン注入層８を劈開面として剥離することができる。また、貼り合わせ前の一方又は両方のウエーハの表面をプラズマ処理することにより、剥離熱処理を行なわずにイオン注入層に機械的な応力を加えて剥離してもよい。これにより、第二の緩和ＳｉＧｅ層の一部５ａ、第二のシリコン層６がベースウエーハ側に移設され、ＳＳＯＩウエーハの製造に用いられる。また、剥離したボンドウエーハ１１には、第二の緩和ＳｉＧｅ層５ｂが残留する。さらに、外周部にテラス部１２が残留する。
【００４６】
次に、剥離したボンドウエーハ１１を再生する。まず、図１（ｅ）に示すように、剥離したボンドウエーハ１１に残留した第二の緩和ＳｉＧｅ層５ｂを第一の選択エッチング液でエッチング除去して第一のシリコン層４を露出させる。これにより、残留した第二の緩和ＳｉＧｅ層５ｂの面粗れやテラス部がエッチングにより除去され、面粗れやテラス部の残存のない平滑な第一のシリコン層４の表面が露出する。
【００４７】
ＳｉＧｅ層をエッチングする選択エッチング液として、ＨＦとＨ２Ｏ２とＣＨ３ＣＯＯＨの水溶液、ＨＦとＨ２Ｏ２の水溶液、ＨＦとＨＮＯ３の水溶液、ＮａＯＨとＨ２Ｏ２の水溶液のいずれかを用いれば、シリコン層に対して高い選択比でＳｉＧｅ層をエッチングでき、面粗れやテラス部のない平滑な第一のシリコン層４を露出できる。
【００４８】
例えば、ＨＦ（５０ｗｔ％）：Ｈ２Ｏ２（３０ｗｔ％）：ＣＨ３ＣＯＯＨ（９９ｗｔ％）＝１：２：３（容量比）の混合液の液温２１℃でのエッチングレートは、ＳｉＧｅ層（Ｇｅ濃度２０％）に対しては３５．７ｎｍ／ｍｉｎであるが、シリコン層に対しては０．６１ｎｍ／ｍｉｎであり、選択比で６０倍程度が得られるので好ましい。
【００４９】
なお、第一の選択エッチング液でエッチングを行う際に、テラス部においては、表層に残留する第二のシリコン層１２ａが第二の格子緩和ＳｉＧｅ層をカバーしているために、テラス部の第二の格子緩和ＳｉＧｅ層の除去が遅延する場合がある。その場合、剥離工程の後に、テラス部に残留する第二のシリコン層１２ａを除去してから第二の緩和ＳｉＧｅ層のエッチング除去を行うことが好ましい。このようにすれば、素早くテラス部を確実に除去して残存を防止できる。
【００５０】
テラス部に残留する第二のシリコン層を除去する方法としては、第二のエッチング液のようなシリコン層を選択的にエッチングできる溶液を用いることができるが、第二のシリコン層は厚さが薄いので、第一の選択エッチング液によるエッチング時間を長くしたり、ＣＭＰなどを採用することもできる。また、ＳＣ−１洗浄液、アルカリエッチング液、混酸エッチング液等も用いることができる。
【００５１】
次に、図１（ｆ）に示すように、露出した第一のシリコン層４を第二の選択エッチング液でエッチング除去して第一の緩和ＳｉＧｅ層３を露出させる。これにより、面粗れのない平滑な第一の緩和ＳｉＧｅ層３の表面が露出する。
【００５２】
シリコン層をエッチングする選択エッチング液として、ＮＨ４ＯＨとＮＨ４ＮＯ３の水溶液、ＮＨ４ＯＨ水溶液、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液のいずれかを用いれば、ＳｉＧｅ層に対して高い選択比でシリコン層をエッチングでき、面粗れのない平滑な第一の緩和ＳｉＧｅ層３を露出できる。
【００５３】
例えば、ＮＨ４ＯＨ（１０ｗｔ％）：ＮＨ４ＮＯ３＝２００ｍｌ：１ｇの水溶液の液温２１℃でのエッチングレートは、シリコン層に対しては１２９．２ｎｍ／ｍｉｎであるが、ＳｉＧｅ層（Ｇｅ濃度２０％）に対しては０．２２ｎｍ／ｍｉｎであり、選択比で５８０倍程度が得られるので好ましい。
【００５４】
次に、図１（ｇ）に示すように、前記の気相成長法等により、露出した第一の緩和ＳｉＧｅ層３の表面に、第三のシリコン層１３、第三の緩和ＳｉＧｅ層１４、第四のシリコン層１５を順次エピタキシャル成長させることによりボンドウエーハを形成し、再生したボンドウエーハ１６とする。
このようにして、剥離面の面粗れやテラス部の残存が防止された、良質のボンドウエーハを歩留まり高く再生できる。
【００５５】
また、本発明に従ったボンドウエーハの再生工程の別の一例としては、図１（ａ）〜（ｅ）に示す工程を行い、選択エッチング液の選択比が十分に高い等の理由により露出した第一のシリコン層の表面が十分に平滑であれば、該露出した第一のシリコン層の表面に、第三の緩和ＳｉＧｅ層、第三のシリコン層を順次エピタキシャル成長させることによりボンドウエーハを形成し、再生したボンドウエーハとする。
このようにすれば、第一のシリコン層をエッチング除去せずに再利用できるとともに、剥離面の面粗れやテラス部の残存が防止された、良質のボンドウエーハを歩留まり高く再生できる。
【００５６】
また、上記のいずれかの方法により再生されたボンドウエーハは、これを用いてボイドやブリスターのない良質なＳＳＯＩウエーハを低コストで製造歩留まり高く製造できるボンドウエーハとなる。
【００５７】
次に、上記のようなボンドウエーハの再生方法を用いた本発明に係るＳＳＯＩウエーハの製造方法について説明する。本発明に係るＳＳＯＩウエーハの製造方法は、少なくとも、シリコン単結晶ウエーハの表面に傾斜組成ＳｉＧｅ層、第一の緩和ＳｉＧｅ層、第一のシリコン層、第二の緩和ＳｉＧｅ層、第二のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、第二のシリコン層表面から水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも一種類を注入することにより、第二の緩和ＳｉＧｅ層の内部にイオン注入層を形成し、ボンドウエーハの第二のシリコン層の表面とベースウエーハとを絶縁層を介して貼り合わせた後イオン注入層で剥離を行うことによりＳＳＯＩウエーハを製造し、その後、剥離したボンドウエーハに残留した第二の緩和ＳｉＧｅ層を第一の選択エッチング液でエッチング除去して前記第一のシリコン層を露出させ、該露出した第一のシリコン層を第二の選択エッチング液でエッチング除去して第一の緩和ＳｉＧｅ層を露出させ、該露出した第一の緩和ＳｉＧｅ層の表面に、第三のシリコン層、第三の緩和ＳｉＧｅ層、第四のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、該ボンドウエーハを用いて、イオン注入工程及び剥離工程により別のＳＳＯＩウエーハを製造することを特徴とするものである。このようにすれば、剥離面の面粗れやテラス部の残存によるボイド不良を防止し、良質なＳＳＯＩウエーハを低コストで製造歩留まり高く製造できる。
【００５８】
また、本発明に係るＳＳＯＩウエーハの製造方法は、少なくとも、シリコン単結晶ウエーハの表面にＧｅ濃度が徐々に増加する傾斜組成ＳｉＧｅ層、格子歪が緩和された第一の緩和ＳｉＧｅ層、第一のシリコン層、第二の緩和ＳｉＧｅ層、第二のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、前記第二のシリコン層表面から水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも一種類を注入することにより、前記第二の緩和ＳｉＧｅ層の内部にイオン注入層を形成し、前記ボンドウエーハの第二のシリコン層の表面とベースウエーハとを絶縁層を介して貼り合わせた後前記イオン注入層で剥離を行うことによりＳＳＯＩウエーハを製造し、その後前記剥離したボンドウエーハに残留した第二の緩和ＳｉＧｅ層を選択エッチング液でエッチング除去して前記第一のシリコン層を露出させ、該露出した第一のシリコン層の表面に、第三の緩和ＳｉＧｅ層、第三のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、該ボンドウエーハを用いて、前記イオン注入工程及び前記剥離工程により別のＳＳＯＩウエーハを製造することを特徴とするものである。このようにすれば、第一のシリコン層をエッチング除去せずに再利用できるとともに、剥離面の面粗れやテラス部の残存によるボイド不良を防止し、良質なＳＳＯＩウエーハを低コストで製造歩留まり高く製造できる。
【００５９】
この製造方法は、例えば図１（ａ）〜（ｄ）に示す工程によりＳＳＯＩウエーハを製造し、次に図１（ｅ）〜（ｇ）に示す工程を行ってボンドウエーハを形成するか、あるいは、図１（ｅ）に示す工程の後に露出した第一のシリコン層の表面に第三の緩和ＳｉＧｅ層と第三のシリコン層とを順次形成してボンドウエーハを形成し、こうして形成したボンドウエーハを用いて、図１（ｂ）〜（ｄ）に示すイオン注入工程及び剥離熱処理工程により別のＳＳＯＩウエーハを製造することで実施することができる。そして、これを繰り返すことにより、ボンドウエーハを何度も使用することができ、ＳＳＯＩウエーハの製造コストを一層低下させることができる。
【００６０】
図２（ａ）〜（ｆ）は、本発明に従ったボンドウエーハの再生工程のさらに別の一例を示す図である。
まず、図２（ａ）に示すように、気相成長法等により、シリコン単結晶ウエーハ１’の表面に傾斜組成ＳｉＧｅ層２’、第一の緩和ＳｉＧｅ層３’、第一のシリコン層４’、第二の緩和ＳｉＧｅ層５’、第二のシリコン層６’を順次エピタキシャル成長させ、ボンドウエーハ７’を形成する。この工程は、図１（ａ）と同様に行うことができる。
【００６１】
次に、図２（ｂ）に示すように、第二のシリコン層６’の表面から水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも一種類を注入することにより、第一のシリコン層４’の内部又は第一のシリコン層４’と第二の緩和ＳｉＧｅ層５’との界面にイオン注入層８’を形成する。イオン注入深さは注入エネルギーの大きさに依存するので、所望の注入深さになるように注入エネルギーを設定すればよい。イオン注入量は剥離に必要な注入量（５×１０１６／ｃｍ２程度）以上とできる。
【００６２】
次に、図２（ｃ）に示すように、ボンドウエーハの第二のシリコン層６’の表面とベースウエーハ９’とを室温にて絶縁膜１０’を介して貼り合わせた後、図２（ｄ）に示すように、イオン注入層８’で剥離を行う。この工程は、図１（ｃ）、（ｄ）と同様に行うことができる。これにより、第一のシリコン層の一部４’ａ、第二の緩和ＳｉＧｅ層５’、第二のシリコン層６’がベースウエーハ側に移設され、ＳＳＯＩウエーハの製造に用いられる。また、剥離したボンドウエーハ１１’には、第一のシリコン層４’ｂが残留する。さらに、外周部にテラス部１２’が残留する。
【００６３】
次に、剥離したボンドウエーハ１１’を再生する。まず、図２（ｅ）に示すように、剥離したボンドウエーハ１１’に残留した第一のシリコン層４’ｂを選択エッチング液でエッチング除去して第一の緩和ＳｉＧｅ層３’を露出させる。これにより、残留した第一のシリコン層３’の面粗れやテラス部がエッチングにより除去され、面粗れやテラス部のない平滑な第一の緩和ＳｉＧｅ層３’の表面が露出する。
【００６４】
なお、選択エッチング液でエッチングを行う際に、テラス部においては、表層に残留する第二のシリコン層１２’ａ及び第二の格子緩和ＳｉＧｅ層１２’ｂが第一のシリコン層をカバーしているために、テラス部の第一のシリコン層の除去が遅延する場合がある。その場合、剥離工程の後に、テラス部に残留する第二のシリコン層１２’ａ及び第二の格子緩和ＳｉＧｅ層１２’ｂを除去してから第一のシリコン層のエッチング除去を行うことが好ましい。このようにすれば、テラス部を確実に除去して残存を防止できる。
【００６５】
テラス部の第二のシリコン層を除去する方法としては、シリコン層を選択的にエッチングできるエッチング液を用いることができるが、第二のシリコン層は厚さが薄いので、ＳｉＧｅ層をエッチングする選択エッチング液によるエッチング時間を長くしたり、ＣＭＰなどを採用することもできる。また、ＳＣ−１洗浄液、アルカリエッチング液、混酸エッチング液等も用いることができる。
一方、テラス部の第一の緩和ＳｉＧｅ層を除去する方法としては、ＳｉＧｅ層を選択的にエッチングできるエッチング液や、ＣＭＰ等を用いて除去できる。
【００６６】
シリコン層をエッチングする選択エッチング液として、ＮＨ４ＯＨとＮＨ４ＮＯ３の水溶液、ＮＨ４ＯＨ水溶液、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液のいずれかを用いれば、ＳｉＧｅ層に対して高い選択比でシリコン層をエッチングでき、面粗れのない平滑な第一の緩和ＳｉＧｅ層３’を露出できる。
【００６７】
次に、図２（ｆ）に示すように、前記図１（ｇ）と同様に気相成長法等により、露出した第一の緩和ＳｉＧｅ層３’の表面に、第三のシリコン層１３’、第三の緩和ＳｉＧｅ層１４’、第四のシリコン層１５’を順次エピタキシャル成長させることによりボンドウエーハを形成し、再生したボンドウエーハ１６’とする。
このようにして、剥離面の面粗れやテラス部の残存が防止された、良質のボンドウエーハを歩留まり高く再生できる。
【００６８】
また、上記の方法により再生されたボンドウエーハは、これを用いてボイドやブリスターのない良質なＳＳＯＩウエーハを低コストで製造歩留まり高く製造できるボンドウエーハとなる。
【００６９】
次に、この再生方法を用いた本発明に係るＳＳＯＩウエーハの製造方法について説明する。本発明に係るＳＳＯＩウエーハの製造方法は、少なくとも、シリコン単結晶ウエーハの表面にＧｅ濃度が徐々に増加する傾斜組成ＳｉＧｅ層、格子歪が緩和された第一の緩和ＳｉＧｅ層、第一のシリコン層、第二の緩和ＳｉＧｅ層、第二のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、第二のシリコン層表面から水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも一種類を注入することにより、第一のシリコン層の内部又は該第一のシリコン層と第二の緩和ＳｉＧｅ層との界面にイオン注入層を形成し、ボンドウエーハの第二のシリコン層の表面とベースウエーハとを絶縁層を介して貼り合わせた後イオン注入層で剥離を行うことによりＳＳＯＩウエーハを製造し、その後剥離したボンドウエーハに残留した第一のシリコン層を選択エッチング液でエッチング除去して第一の緩和ＳｉＧｅ層を露出させ、該露出した第一の緩和ＳｉＧｅ層の表面に、第三のシリコン層、第三の緩和ＳｉＧｅ層、第四のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、該ボンドウエーハを用いて、イオン注入工程及び剥離工程により別のＳＳＯＩウエーハを製造することを特徴とする。このようにすれば、剥離面の面粗れやテラス部の残存によるボイド不良を防止し、良質なＳＳＯＩウエーハを低コストで製造歩留まり高く製造できる。
【００７０】
この製造方法は、例えば図２（ａ）〜（ｄ）に示す工程によりＳＳＯＩウエーハを製造し、次に図２（ｅ）〜（ｆ）に示す工程を行ってボンドウエーハを形成し、こうして形成したボンドウエーハを用いて、図２（ｂ）〜（ｄ）に示すイオン注入工程及び剥離熱処理工程により別のＳＳＯＩウエーハを製造することで実施することができる。そして、これを繰り返すことにより、ボンドウエーハを何度も使用することができ、ＳＳＯＩウエーハの製造コストを一層低下させることができる。
【実施例】
【００７１】
以下、本発明の実施例及び比較例により本発明を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。
（実施例１、比較例１）
図１（ａ）〜（ｇ）に示す工程に従ってボンドウエーハを再生し、再生したボンドウエーハに再びイオン注入工程及び剥離熱処理工程を行ない、ＳＳＯＩウエーハを製造した（実施例１）。一方、第一のシリコン層及び第二の格子緩和ＳｉＧｅ層を形成せず、第一の格子緩和ＳｉＧｅ層の内部にイオン注入層を形成し、剥離後は第一の格子緩和ＳｉＧｅ層を研磨加工して面粗れを除去する以外は、実施例１と同様にしてＳＳＯＩウエーハを製造した。主な作製条件を表１に示す。
【００７２】
【表１】
2007019323.tif 000003
【００７３】
その結果、比較例１ではＳＳＯＩウエーハにボイド、ブリスターが多発し、特に外周部において多発した。一方、実施例１ではＳＳＯＩウエーハにボイド、ブリスターの発生はなかった。
【００７４】
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】
【００７５】
【図１】本発明に従ったボンドウエーハの再生工程の一例を示す図である。
【図２】本発明に従ったボンドウエーハの再生工程の別の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１、１’…シリコン単結晶ウエーハ、  ２、２’…傾斜組成ＳｉＧｅ層、
３、３’…第一の緩和ＳｉＧｅ層、  ４、４’…第一のシリコン層、
４’ａ…第一のシリコン層の一部、  ４’ｂ…残留した第一のシリコン層、
５、５’…第二の緩和ＳｉＧｅ層、  ５ａ…第二の緩和ＳｉＧｅ層の一部、
５ｂ…残留した第二の緩和ＳｉＧｅ層、  ６、６’…第二のシリコン層、
７、７’…ボンドウエーハ、  ８、８’…イオン注入層、
９、９’…ベースウエーハ、  １０、１０’…絶縁膜、
１１、１１’…剥離したボンドウエーハ、  １２、１２’…テラス部、
１２ａ、１２’ａ…テラス部に残留する第二のシリコン層、
１２’ｂ…テラス部に残留する第二の緩和ＳｉＧｅ層、
１３、１３’…第三のシリコン層、  １４、１４’…第三の緩和ＳｉＧｅ層、
１５、１５’…第四のシリコン層、  １６、１６’…再生したボンドウエーハ。
【図１】
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【図２】
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