(57)【要約】【課題】  本発明は、ボンドウェーハとして、通常のドーパント濃度のウェーハを用いてイオン注入剥離法で作製された貼り合わせＳＯＩウェーハに対して、シード層のドーパント濃度を高めた後にエピ成長させることによって、ＳＯＩ層の底部に高濃度層を有する構造のＳＯＩウェーハを低コストで製造する方法を提供することを目的とする。【解決手段】  イオン注入剥離法により、ベースウェーハ上にシリコン薄膜を有する貼り合わせウェーハを作製し、貼り合せウェーハに水素もしくは塩化水素を含む雰囲気で平坦化熱処理を行う貼り合わせウェーハの製造方法において、シリコン薄膜のドーパント濃度を制御するために、平坦化熱処理後に、平坦化熱処理を行った熱処理装置内にドーパントガスを流して熱処理することを特徴とする貼り合わせウェーハの製造方法。【選択図】図１
2012064802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンドウェーハの表面から水素イオン、希ガスイオンのうち少なくとも一種類のガスイオンを注入して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酸化膜を介して貼り合わせた後、前記イオン注入層でボンドウェーハを剥離させることにより、前記ベースウェーハ上にシリコン薄膜を有する貼り合わせウェーハを作製し、該貼り合せウェーハに水素もしくは塩化水素を含む雰囲気で平坦化熱処理を行う貼り合わせウェーハの製造方法において、
前記シリコン薄膜のドーパント濃度を制御するために、前記平坦化熱処理後に、前記平坦化熱処理を行った熱処理装置内にドーパントガスを流して熱処理す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として、ドーパント濃度が１×１０１８/ｃｍ３未満のものを用いることを特徴とする請求項１に記載された貼り合わせウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記ドーパントガスを流して熱処理した後の前記シリコン薄膜に含まれるドーパント濃度を、１×１０１８/ｃｍ３以上に制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載された貼り合わせウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記ドーパントガス熱処理後の前記貼り合わせウェーハの前記シリコン薄膜上に、シリコンエピタキシャル成長を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載された貼り合わせウェーハの製造方法。
【請求項５】
前記平坦化熱処理、前記ドーパントガス熱処理及び前記シリコンエピタキシャル成長を同一装置内で連続的に処理することを特徴とする請求項４に記載された貼り合わせウェーハの製造方法。
【請求項６】
前記ドーパントガス熱処理終了後から前記シリコンエピタキシャル成長を行うまでの間に、前記ドーパントガス熱処理温度よりも温度を下げた状態で前記ドーパントガスをパージする処理を行うことを特徴とする請求項５に記載された貼り合わせウェーハの製造方法。
【請求項７】
前記ドーパントガスパージ処理を行う温度を１０５０℃以下とすることを特徴とする請求項６に記載された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シリコン薄膜を有する貼り合わせウェーハに関し、特に、シリコン薄膜であるＳＯＩ層と埋め込み酸化膜層の界面近傍（すなわち、ＳＯＩ層の底部）に高濃度層を有する貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
貼り合わせウェーハの作製方法として、２枚のウェーハを貼り合せた後、一方のウェーハの薄膜化を研削・研磨で行う方法とイオン注入剥離法（スマートカット（登録商標）法ともいう）が知られているが、シリコン薄膜が５００ｎｍ以下の貼り合わせウェーハの製造に限定すればイオン注入剥離法が主流となっている。
【０００３】
これは、２枚のシリコンウェーハの少なくとも一方のウェーハ（ボンドウェーハ）の一主面に水素イオン、希ガスイオンの少なくとも一種類を注入し、ウェーハ内部にイオン注入層（剥離層）を形成させた後、該イオン注入した面と他方のシリコンウェーハ（ベースウェーハ）の一主面を直接あるいは酸化膜を介して貼り合わせ、その後熱処理を加えて剥離層で分離する方法であり、この方法で薄膜ＳＯＩウェーハを製造すると、±１０ｎｍ以下のＳＯＩ層膜厚均一性を有する薄膜ＳＯＩウェーハを容易に作製できる優位性と、剥離したボンドウェーハを複数回再利用しコスト低減を図れる優位性を有しているからである。
【０００４】
ところで、ＳＯＩ層厚が数μｍ〜数１０μｍで、かつ優れた膜厚均一性を有するＳＯＩウェーハは、パワーデバイスあるいはＣＭＯＳイメージセンサー用途などで要求が強く、これに対しては、特許文献１，２のように、イオン注入剥離法で作製した薄膜ＳＯＩウェーハの上にエピタキシャル成長を行う方法により所望のＳＯＩ層厚と優れた膜厚均一性を有するＳＯＩウェーハが作製されている。
【０００５】
上述のパワーデバイスあるいはＣＭＯＳイメージセンサー向けなどのＳＯＩウェーハにおいては、デバイス特性改善のために、ＳＯＩ層と埋め込み酸化膜層の界面近傍（すなわち、ＳＯＩ層の底部）にドーパントを高濃度に含有する領域（高濃度層）を有する構造のＳＯＩウェーハが望まれている。
【０００６】
これを実現するためには、特許文献２に記載されている様に、ＳＯＩ層を形成するボンドウェーハとして、ドーパントを高濃度に含有するシリコン単結晶から作製されたウェーハを用いることで対応可能であるが、ドーパントを高濃度（１×１０１８／ｃｍ３以上）に含有するシリコン単結晶は、通常のドーパント濃度（１×１０１５／ｃｍ３オーダー程度の比較的低濃度）に比べて鏡面研磨を行う際の研磨速度が遅いため、ウェーハ加工が困難でコストアップとなり、かつ、研磨後の表面粗さや研磨キズなどに起因して、貼り合わせＳＯＩウェーハの製造工程におけるボイドやブリスタなどの貼り合わせ不良が多く発生しがちである。そのため、貼り合わせ強度を高めるための特別な表面処理（プラズマ処理等）が別途必要となり、製造コストアップとなっている。
【０００７】
更に、ドーパントを高濃度に含有したボンドウェーハから作製された薄膜ＳＯＩウェーハのＳＯＩ層をシード層としてその表面にエピタキシャル成長を行うことによってＳＯＩ層を厚膜化するので、シード層のドーパント濃度は、エピ成長プロセスにおいて拡散により濃度が低下してしまうために、エピ成長が完了した時点では、初期濃度より大幅に低下したものとなってしまい、要求された規格を満足できない場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３０９９５
【特許文献２】特開２０１０−１５３６３７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであって、シード層に高濃度ドーパントを含有する貼り合わせＳＯＩウェーハ作製工程において、平坦化熱処理時にドーパントが外方拡散することにより、シード層が高抵抗化することを抑制し、またボイドやブリスタなどの貼り合わせ不良を抑制し、さらに、ボンドウェーハ加工時におけるコストダウンを図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記課題を解決するために、ボンドウェーハの表面から水素イオン、希ガスイオンのうち少なくとも一種類のガスイオンを注入して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酸化膜を介して貼り合わせた後、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により、前記ベースウェーハ上にシリコン薄膜を有する貼り合わせウェーハを作製し、該貼り合せウェーハに水素もしくは塩化水素を含む雰囲気で平坦化熱処理を行う貼り合わせウェーハの製造方法において、前記シリコン薄膜のドーパント濃度を制御するために、前記平坦化熱処理後に、前記平坦化熱処理を行った熱処理装置内にドーパントガスを流して熱処理す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。
【００１１】
このように、シード層のドーパント濃度を、ドーパントガス熱処理におけるドーパントガス濃度を制御することにより容易に変更することができるので、ボンドウェーハとして、通常のドーパント濃度のウェーハを使用することができる。このために、剥離後のＳＯＩ層上のボイドやブリスタの発生率を抑制でき、プラズマ処理などの特殊な表面処理プロセスも省くことができるため、コストを削減することができる。また高いドーパント濃度のウェーハと比べ研磨速度を速めることができ、ボンドウェーハの作製に伴う基板コストの削減をすることができる。さらに、平坦化処理までは、他の仕様の貼り合わせＳＯＩウェーハとプロセスの共通化が可能となり、さらなるコスト削減が可能となる。
また、前記平坦化熱処理後に、前記平坦化熱処理を行った熱処理装置内にドーパントガスを流して熱処理することにより、前記シリコン薄膜中のドーパント濃度を確実に所望の濃度、特に１×１０１８／ｃｍ３以上の高濃度に調整することができる。また、当初より低抵抗結晶をボンドウェーハとした場合のように、熱処理時にドーパントが外方拡散することにより高抵抗化することを抑制することができる。
【００１２】
またこのとき、前記ボンドウェーハとして、ドーパント濃度が１×１０１８／ｃｍ３未満のものを用いることが好ましい。さらには、ドーパント濃度が１×１０１７／ｃｍ３以下のものを用いることが好ましい。またさらには、ドーパント濃度が１×１０１５／ｃｍ３以下のものを用いることがより好ましい。
【００１３】
このように、前記ボンドウェーハとして、ドーパント濃度が１×１０１８／ｃｍ３未満の通常のドーパント濃度のものを用いることができる。用いるボンドウェーハのドーパント濃度を１×１０１８／ｃｍ３未満とすれば、高濃度にはならないため、研磨速度の低下が抑制され、その結果、貼り合わせ不良、高コスト、外方拡散による抵抗率不良等を抑制し、本発明による効果を十分に得ることができる。
【００１４】
またこのとき、前記ドーパントガスを流して熱処理した後の前記シリコン薄膜に含まれるドーパント濃度を、１×１０１８／ｃｍ３以上に制御することが好ましい。
【００１５】
このように、前記ドーパントガスを流して熱処理した後の前記シリコン薄膜に含まれるドーパント濃度を、１×１０１８／ｃｍ３以上に制御することができる。本発明では、たとえ通常抵抗のボンドウェーハを用いたとしても、１×１０１８／ｃｍ３以上の、所望の高いドーパント濃度のＳＯＩウェーハを得ることができる。
【００１６】
また、本発明では、前記ドーパントガス熱処理後の前記貼り合わせウェーハの前記シリコン薄膜上に、シリコンエピタキシャル成長を行う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。
【００１７】
このように、前記ドーパントガス熱処理後の貼り合わせウェーハの前記シリコン薄膜上に、シリコンエピタキシャル成長を行うことにより、所望のＳＯＩ層厚と優れた膜厚均一性を有するＳＯＩウェーハを作製することができ、さらに低抵抗率のＳＯＩ層（シード層）上に、それよりも高い抵抗率のＳＯＩ層（エピタキシャル層）を有する構造のＳＯＩウェーハを得ることができる。
【００１８】
またこのとき、前記平坦化熱処理、前記ドーパントガス熱処理及び前記シリコンエピタキシャル成長を同一装置内で連続的に処理することが好ましい。
【００１９】
このように、前記平坦化熱処理、前記ドーパントガス熱処理及び前記シリコンエピタキシャル成長を同一装置内で連続的に処理することにより、より効率的に厚膜の貼り合わせウェーハを製造することができる。
【００２０】
またこのとき、前記ドーパントガス熱処理終了後から前記シリコンエピタキシャル成長を行うまでの間に、前記ドーパントガス熱処理温度よりも低温に保持した状態で前記ドーパントガスをパージする処理を行うことが好ましい。
【００２１】
このように、前記ドーパントガス熱処理終了後から前記シリコンエピタキシャル成長を行うまでの間に、前記ドーパントガス熱処理温度よりも低温に保持した状態で前記ドーパントガスをパージする処理を行うことにより、前記ドーパントガスパージ処理によって引き起こされる、シード層に取り込まれているボロンの外方拡散を抑制することができるとともに、エピタキシャル層に意図しないドーピングが生じることを防止することができる。
【００２２】
またこのとき、前記ドーパントガスパージ処理を行う温度を１０５０℃以下とすることが好ましい。
【００２３】
このように、前記ドーパントガスパージ処理を行う温度を１０５０℃以下とすることにより、シード層に取り込まれているボロンの外方拡散を確実に抑制することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明によれば、貼り合わせ及び剥離工程後のＳＯＩウェーハに対して、水素もしくは塩化水素を含む雰囲気で熱処理を行い、ウェーハ表面を平坦化した後に熱処理装置内にドーパントガスを流して熱処理することにより、ＳＯＩ層の全面を高濃度化し、その後にエピタキシャル成長を行うことによって、シード層のドーパント濃度を、ドーパントガス熱処理におけるドーパントガス濃度を制御することにより容易に変更することができる。従って、ボンドウェーハとして、通常のドーパント濃度のウェーハを使用することができるために、剥離後のＳＯＩ層上のボイドやブリスタの発生率を抑制でき、プラズマ処理などの特殊な表面処理プロセスも省くことができるため、コストを削減することができる。また高いドーパント濃度のウェーハと比べ研磨速度を速めることができ、ボンドウェーハの作製に伴う基板コストの削減をすることができる。さらに、平坦化処理までは、他の仕様の貼り合わせＳＯＩウェーハとプロセスの共通化が可能となり、さらなるコスト削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による高濃度シード層を有するＳＯＩウェーハの作製フローを示している。
【図２】高濃度シード層を有するＳＯＩウェーハの従来法による作製フローを示している。
【図３】ガス流量と熱処理温度を一定にして熱処理を行い、熱処理後のシード層抵抗率とＢ２Ｈ６濃度、熱処理時間との関係を示している。
【図４】比較例と実施例によって作製した高濃度シード層を有するＳＯＩウェーハの、エピ温度１０８０℃におけるボロン濃度プロファイルを示している。
【図５】比較例と実施例によって作製した高濃度シード層を有するＳＯＩウェーハの、エピ温度１０００℃におけるボロン濃度プロファイルを示している。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明についてより具体的に説明する。
前述のように、従来、シード層に高濃度ドーパントを含有する貼り合わせＳＯＩウェーハ作製工程において、平坦化熱処理時にドーパントが外方拡散することにより、シード層が高抵抗化することを抑制し、またボイドやブリスタなどの貼り合わせ不良を抑制し、さらに、ボンドウェーハ加工時におけるコストダウンを図る方法が求められていた。
【００２７】
本発明者らが種々検討した結果、貼り合わせ及び剥離工程後のＳＯＩウェーハに対して、水素もしくは塩化水素を含む雰囲気で熱処理を行いウェーハ表面を平坦化した後に、熱処理装置内にドーパントガスを流して熱処理をすることによって、ＳＯＩ層の全面が高濃度化し、シード層のドーパント濃度を、ドーパントガス熱処理におけるドーパントガス濃度を制御することにより容易に変更することができる。このために、ボンドウェーハとして、通常のドーパント濃度のウェーハを使用することができるために、剥離後のＳＯＩ層上のボイドやブリスタの発生率を抑制でき、さらにプラズマ処理などの特殊な表面処理プロセスも省くことができるため、コストを削減することができる。また高いドーパント濃度のウェーハと比べ研磨速度を速めることができ、ボンドウェーハの作製に伴う基板コストの削減をすることができる。さらに、平坦化処理までは、他の仕様の貼り合わせＳＯＩウェーハとプロセスの共通化が可能となり、さらなるコスト削減が可能となる。以上これらのことを見出し、本発明を完成させた。
【００２８】
即ち、本発明は、ボンドウェーハの表面から水素イオン、希ガスイオンのうち少なくとも一種類のガスイオンを注入して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酸化膜を介して貼り合わせた後、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により、前記ベースウェーハ上にシリコン薄膜を有する貼り合わせウェーハを作製し、該貼り合せウェーハに水素もしくは塩化水素を含む雰囲気で平坦化熱処理を行う貼り合わせウェーハの製造方法において、前記シリコン薄膜のドーパント濃度を制御するために、前記平坦化熱処理後に、前記平坦化熱処理を行った熱処理装置内にドーパントガスを流して熱処理することを特徴とする貼り合わせウェーハの製造方法である。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を、図１を参照しながら説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。比較のため、図２に従来法によるフローを示した。
まず、図１（ａ）に示すように、Ｐ−ウェーハをボンドウェーハ１として熱処理を行い、酸化膜３を形成する。その後、水素イオン注入を行い、イオン注入層４を形成する。
【００３０】
ここで、ボンドウェーハ１として、通常ドーパント濃度（例えば、２×１０１５／ｃｍ３）のウェーハを用いることができる。このとき、結合強度を高める特別な処理（プラズマ処理）は不要であり、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、そのままベースウェーハ２（酸化膜なし）と貼り合わせることができる。酸化膜３の厚さ等は仕様により決定されるべきもので特に限定されるものではないが、例えば１５０ｎｍ程度の厚さの酸化膜を形成させることができる。熱酸化条件としては、例えばパイロジェニック酸化、温度は８００〜１２００℃、酸化時間は３０〜１２０分とすることができる。
準備するボンドウェーハ１のドーパント濃度としては、貼り合わせ不良、高コスト、外方拡散による抵抗率不良等を抑制し、本発明による効果を十分に得るため、１×１０１８／ｃｍ３未満のものを用いることができる。好ましくは、ドーパント濃度が１×１０１７／ｃｍ３以下のものを用いることができる。より好ましくは、ドーパント濃度が１×１０１５／ｃｍ３以下のものを用いることができる。一方従来法では、図２（ａ）のように、ボンドウェーハ１´として、ドーパント濃度が１×１０１８／ｃｍ３以上のＰ＋ウェーハが準備される。
【００３１】
次に、図１（ｃ）に示すように、ボンドウェーハ１の剥離熱処理を行い、通常濃度のＳＯＩ層５（シード層）を有するＳＯＩウェーハを作製する。
【００３２】
ここで、剥離条件としては、例えば不活性ガス雰囲気で５００℃程度の熱処理を行うことでボンドウェーハ１の剥離を行うことができる。
尚、剥離後のボイドやブリスタの発生率については、ボンドウェーハ１として通常のドーパント濃度のウェーハを用いた場合、貼り合わせ前に結合強度を高める特別な処理（プラズマ処理）は行わないが、図２に示す従来のＳＯＩウェーハ製造法において、結合強度を上げるため（剥離後のボイド発生を抑制するため）に高濃度ドーパントのボンドウェーハ表面を貼り合わせ前にプラズマ処理している（図２（ｂ））。これら本発明と従来の製造法とで比較すると、ボイドやブリスタの発生率において同等の結果を得ることができる。
【００３３】
次に、図１（ｄ）では、ＨＣｌガス含有雰囲気で平坦化熱処理を行い、その後、平坦化熱処理をしたときの温度を維持したまま、あるいは、所望の温度に調整した後、導入ガスをＨＣｌ含有雰囲気からＢ２Ｈ６ガス、あるいはＰＨ３ガスなどのドーパントガス含有雰囲気に切り替え、ドーパントガス熱処理を行う。その後、ドーパントガスをパージするために、一旦ドーパントガス熱処理を行ったときの温度よりも低い温度に降温し、水素ガスのみでパージをする。その後、図１（ｅ）に示すように、シランガス等の原料ガスを導入し、ＳＯＩ層５上にシリコンエピタキシャル成長を行い、エピタキシャル層６を形成する。
本発明では、ドーパント濃度が低いボンドウェーハを用いて作製した、低ドーパント濃度ＳＯＩ層の平坦化熱処理をした後に、ドーパントガス熱処理をするため、平坦化熱処理におけるドーパントの外方拡散は問題とはならず、ドーパントガス熱処理時の条件でシード層のドーパント濃度を所望のものとすることができる。一方図２に示すように、従来法では、ドーパント濃度が高いボンドウェーハを用いて作製した、高ドーパント濃度ＳＯＩ層に対して平坦化熱処理をするため、外方拡散による高抵抗化の問題が生じる。
【００３４】
ここで、平坦化熱処理条件としては、特に限定されないが、例えばＨＣｌガス含有雰囲気（水素ガス：８０ｓｌｍ、ＨＣｌガス：４００ｓｃｃｍ）、１１００℃、常圧（１０１３ｈＰａ）とすることができる。
また、ＳＯＩ層と埋め込み酸化膜層の界面近傍を高濃度にするために、ドーパントガス熱処理後のＳＯＩ層５に含まれるドーパント濃度を、例えば１×１０１８／ｃｍ３以上とすることができる。ドーパントガス熱処理条件としては、特に限定されないが、例えばＢ２Ｈ６ガス含有雰囲気（水素ガス：８０ｓｌｍ、Ｂ２Ｈ６ガス：１８０ｓｃｃｍ）、時間は１．５分間とすることができる。
さらに、ドーパントガス熱処理後の貼り合わせウェーハのＳＯＩ層５上に、シリコンエピタキシャル成長を行うことができる。これにより、所望のＳＯＩ層厚と優れた膜厚均一性を有するＳＯＩウェーハを作製することができ、さらに低抵抗率のＳＯＩ層（シード層）上に、それよりも高い抵抗率のＳＯＩ層（エピタキシャル層）を有する構造のＳＯＩウェーハを得ることができる。
【００３５】
また、平坦化熱処理、ドーパントガス熱処理及びエピタキシャル成長を同一装置内で連続的に処理することにより、より効率的に厚膜のＳＯＩウェーハを作製することができる。
さらに、ドーパントガス熱処理終了後からエピタキシャル成長を行うまでの間に、一旦ドーパントガス熱処理を行ったときの温度よりも低い温度に降温したのは、ドーパントガス熱処理とエピタキシャル成長を同一装置で行っているので、エピタキシャル層へドーパントがオートドープしてしまうが、これを低減するためにはドーパントガス熱処理後に所定時間のドーパントガスのパージが必要であり、この時間を高温下で保持することにより引き起こされる、シード層に取り込まれているドーパントの外方拡散による濃度低下を抑制するためである。
また、ドーパントガスパージ処理よる、シード層に取り込まれているボロンの外方拡散を確実に抑制するために、ドーパントガスパージ処理温度を、例えば１０５０℃以下とすることができる。
【００３６】
このように本発明の貼り合わせウェーハの製造方法を用いれば、シード層のドーパント濃度を、ドーパントガス熱処理におけるドーパントガス濃度を制御することにより容易に変更することができるので、ボンドウェーハとして、通常のドーパント濃度のウェーハを使用することができる。このために、剥離後のＳＯＩ層上のボイドやブリスタの発生率を抑制でき、プラズマ処理などの特殊な表面処理プロセスも省くことができるため、コストを削減することができる。また高いドーパント濃度のウェーハと比べ研磨速度を速めることができ、ボンドウェーハの作製に伴う基板コストの削減をすることができる。さらに、平坦化処理までは、他の仕様の貼り合わせＳＯＩウェーハとプロセスの共通化が可能となり、さらなるコスト削減が可能となる。
【実施例】
【００３７】
以下、実験例、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３８】
（実験例）
図３は、枚葉式エピタキシャル成長装置に下記のＳＯＩウェーハをセットし、ガス流量（水素ガス：５３ｓｌｍ、Ｂ２Ｈ６ガス：１８０ｓｃｃｍ）と熱処理温度（１１００℃）を一定として熱処理を行い、熱処理後のシード層（ＳＯＩ層）抵抗率とＢ２Ｈ６濃度、熱処理時間（１．５分、３分、５分間）との関係を示したものである。尚、抵抗率は四探針法で測定した。
図３によれば、抵抗率はＢ２Ｈ６濃度が高くなるに従って、また処理時間が長くなるほど低くなっており、ボロンのドーピング量は、Ｂ２Ｈ６濃度と時間で制御することが可能であることを示している。さらに本実験の範囲では１×１０１９／ｃｍ３以上の高濃度ドープが可能であることも示している。
（エピ成長用ＳＯＩウェーハ）
ＳＯＩ層（シード層）：ｐ型、＜１００＞、ドーパント濃度１×１０１５／ｃｍ３
ＢＯＸ層：１４５ｎｍ
ベースウェーハ：ｐ型、＜１００＞、ドーパント濃度１×１０１５／ｃｍ３
直径：３００ｍｍ
【００３９】
（比較例）
図２は、高濃度シード層を有するＳＯＩウェーハの従来法による作製フローを示している。ボンドウェーハとしてＰ＋ウェーハ（Ｂ濃度：１×１０１９／ｃｍ３）を用意し、１５０ｎｍの酸化膜を形成したのちに水素イオン注入を行った。
次に、結合強度を上げるため（剥離後のボイドやブリスタの発生を抑制するため）にウェーハ表面をプラズマ処理し、ベースウェーハ（酸化膜なし）と貼り合わせ、５００℃で剥離熱処理を行い、高濃度のＳＯＩ層（シード層）を有するＳＯＩウェーハを作製した。
次に、枚葉式エピ装置により、ＨＣｌガス含有雰囲気（水素ガス：８０ｓｌｍ、ＨＣｌガス：４００ｓｃｃｍ）で平坦化熱処理（１１００℃、常圧（１０１３ｈＰａ））を行い、その後、連続して下記の条件で３．５μｍのエピタキシャル成長を行った。
（エピ成長条件）
圧力：常圧（１０１３ｈＰａ（７６０ｔｏｒｒ））
温度：１０８０℃、１０００℃
ガス：Ｈ２  ６０ｓｌｍ、ＳｉＨＣｌ３  ７ｓｌｍ
【００４０】
（実施例）
図１は、本発明による高濃度シード層を有するＳＯＩウェーハの作製フローを示している。ボンドウェーハにはＰ−ウェーハ（Ｂ濃度：２×１０１５／ｃｍ３）を用い、１５０ｎｍの熱酸化膜を形成したのちに水素イオン注入を行った。
ボンドウェーハは通常のドーパント濃度（比較的低濃度）であるので結合強度を高める特別な処理（プラズマ処理）は不要で、そのままベースウェーハ（酸化膜なし）と貼り合わせ、５００℃で剥離熱処理を行い、通常濃度のＳＯＩ層（シード層）を有するＳＯＩウェーハを作製した。
次に枚葉式エピ装置により、ＨＣｌガス含有雰囲気（水素ガス：８０ｓｌｍ、ＨＣｌガス：４００ｓｃｃｍ）で平坦化熱処理（１１００℃、常圧（１０１３ｈＰａ））を行い、その後、１１００℃を維持したまま、枚葉式エピ装置の導入ガスをＨＣｌガス含有雰囲気からＢ２Ｈ６ガス含有雰囲気（水素ガス：５３ｓｌｍ、Ｂ２Ｈ６ガス（１００ｐｐｍ）：１８０ｓｃｃｍ）に切替え、１．５分間のドーパントガス熱処理を行った。その後、ドーパントガスをパージするために一旦１０００℃まで降温し、１分間水素ガスのみでパージした後に、比較例と同一条件で３．５μｍのエピタキシャル成長を行った。（この際、平坦化熱処理、ドーパントガス熱処理、及び、エピ成長は、同一装置内で連続処理にて行った。）
【００４１】
図４及び図５は、比較例（従来プロセス）と実施例（本発明プロセス）によって作製した高濃度シード層を有するＳＯＩウェーハのボロン濃度プロファイルを示している。
また、表１にはシード層のボロン濃度について、比較例（従来プロセス）と実施例（本発明プロセス）の比較を示している。
比較例（従来プロセス）では、初期ボロン濃度１×１０１９／ｃｍ３のウェーハを使用したとしてもＳＯＩ製造後はシード層のボロン濃度（ピーク濃度）が初期の半分以下の濃度になってしまっている。これに対して、実施例（本発明プロセス）では、ボロン濃度２×１０１５／ｃｍ３のウェーハを用いてもドーパントガス熱処理によってエピタキシャル成長後のシード層のボロン濃度（ピーク濃度）を１×１０１９／ｃｍ３程度まで高めることができることを示している。
また、シード層のボロン濃度はエピタキシャルの成長温度にも影響され、低温エピ成長程シード層のボロン濃度の低下は抑制できる。
尚、図４及び図５のＢＯＸ、ＢＡＳＥはそれぞれ、埋め込み酸化膜、ベースウェーハを示している。
【００４２】
【表１】
2012064802.tif 000003
【００４３】
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。
また、本発明は、ボンドウェーハとして高抵抗ウェーハを用いる場合を中心に説明したが、ボンドウェーハとしてドーパント濃度が１×１０１８／ｃｍ３以上の低抵抗ウェーハを用いることを排除するものではない。この場合であっても、本発明では、平坦化熱処理後にドーパントガス熱処理をするため、平坦化熱処理での外方拡散によるシード層の高抵抗化の問題を改善することはできる。
【符号の説明】
【００４４】
１，１´…ボンドウェーハ、  ２…ベースウェーハ、  ３…酸化膜、  ４…イオン注入層、  ５…ＳＯＩ層、  ６…エピタキシャル層。
【図１】
2012064802.tif 000004
【図２】
2012064802.tif 000005
【図３】
2012064802.tif 000006
【図４】
2012064802.tif 000007
【図５】
2012064802.tif 000008