(57)【要約】【課題】金属不純物に対して優れたゲッタリング能力を有するＳＯＩウェハ、およびＳＯＩウェハの効率的な製造方法、並びにこのようなＳＯＩウェハを用いた信頼性の高いＭＥＭＳデバイスを得る。【解決手段】それぞれシリコンウェハである支持ウェハ１および活性層ウェハ６が、酸化膜３を介して互いに貼り合わせられて構成されるＳＯＩウェハであって、少なくとも一方のシリコンウェハの貼り合わせ面に形成されたキャビティ１ｂと、貼り合わせ面とは反対側の面に形成されたゲッタリング材２と、を備えている。【選択図】図１
2013229356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚のシリコンウェハが、酸化膜を介して互いに貼り合わせられて構成されるＳＯＩウェハであって、
少なくとも一方のシリコンウェハの貼り合わせ面に形成されたキャビティと、
前記貼り合わせ面とは反対側の面に形成されたゲッタリング材と、
を備えたことを特徴とするＳＯＩウェハ。
【請求項２】
前記ゲッタリング材は、破砕層である
ことを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩウェハ。
【請求項３】
前記ゲッタリング材は、ポリシリコン薄膜である
ことを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩウェハ。
【請求項４】
それぞれシリコンウェハである支持ウェハおよび活性層ウェハが、酸化膜を介して互いに貼り合わせられて構成されるＳＯＩウェハの製造方法であって、
前記支持ウェハの、前記ＳＯＩウェハの貼り合わせ面となる第１面にキャビティを形成する工程と、
前記支持ウェハまたは前記活性層ウェハの、前記第１面とは反対側の面にゲッタリング材を形成する工程と、
前記支持ウェハまたは前記活性層ウェハを熱酸化する工程と、
前記支持ウェハの前記第１面と前記活性層ウェハとを貼り合わせる工程と、
貼り合わせられた前記支持ウェハおよび活性層ウェハに対して、貼り合わせ強化熱処理を行う工程と、
を備えたことを特徴とするＳＯＩウェハの製造方法。
【請求項５】
前記支持ウェハまたは前記活性層ウェハに形成されたゲッタリング材を除去する工程
をさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載のＳＯＩウェハの製造方法。
【請求項６】
前記ゲッタリング材を形成する工程において、前記支持ウェハの前記第１面とは反対側の面にゲッタリング材を形成し、
前記熱酸化する工程において、前記支持ウェハを熱酸化する、
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のＳＯＩウェハの製造方法。
【請求項７】
前記ゲッタリング材を形成する工程において、前記活性層ウェハの前記第１面とは反対側の面にゲッタリング材を形成し、
前記熱酸化する工程において、前記支持ウェハを熱酸化する、
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のＳＯＩウェハの製造方法。
【請求項８】
前記ゲッタリング材を形成する工程において、前記支持ウェハの前記第１面とは反対側の面にゲッタリング材を形成し、
前記熱酸化する工程において、前記活性層ウェハを熱酸化する、
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のＳＯＩウェハの製造方法。
【請求項９】
前記ゲッタリング材は、破砕層である
ことを特徴とする請求項４から請求項８までの何れか１項に記載のＳＯＩウェハの製造方法。
【請求項１０】
前記破砕層は、バックグラインドによって形成されている
ことを特徴とする請求項９に記載のＳＯＩウェハの製造方法。
【請求項１１】
前記破砕層は、サンドブラストによって形成されている
ことを特徴とする請求項９に記載のＳＯＩウェハの製造方法。
【請求項１２】
前記破砕層は、レーザ照射によって形成されている
ことを特徴とする請求項９に記載のＳＯＩウェハの製造方法。
【請求項１３】
前記ゲッタリング材は、ポリシリコン薄膜である
ことを特徴とする請求項４から請求項８までの何れか１項に記載のＳＯＩウェハの製造方法。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３までの何れか１項に記載のＳＯＩウェハにおいて、
前記キャビティと対向する側のシリコンウェハが研削されて構成されるダイヤフラムと、
前記ダイヤフラム上に形成された歪検出部と、
を備えたことを特徴とするＭＥＭＳデバイス。
【請求項１５】
前記歪検出部は、ピエゾ抵抗である
ことを特徴とする請求項１４に記載のＭＥＭＳデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＳＯＩウェハおよびその製造方法、並びにＳＯＩウェハを用いたＭＥＭＳデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェハ上に、中間絶縁膜を介してシリコン層が配設されたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェハは、素子間分離に優れ、素子とウェハとの間の寄生容量を低減することができるとともに、３次元構造の形成が可能であるといった長所を有している。そのため、ＳＯＩウェハは、バイポーラ、ＭＯＳ、パワー素子等の複数の種類の素子を１チップに搭載した複合集積回路や高耐圧集積回路に適している。
【０００３】
さらに、内部にキャビティを有するキャビティＳＯＩウェハは、複合集積回路と微小電気機械システム（ＭＥＭＳ：Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）とを融合した集積化ＭＥＭＳデバイスへの応用にも適している。
【０００４】
ここで、ＳＯＩウェハの製造方法として、以下に示す方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の方法では、まず、片面鏡面研磨された支持ウェハ、および片面鏡面研磨された活性層ウェハをそれぞれ準備する。次に、支持ウェハの表面、特に鏡面側に所定の厚さで酸化膜を形成する。
【０００５】
続いて、支持ウェハの酸化膜が形成された鏡面を貼り合わせ面として、活性層ウェハの鏡面に貼り合わせる。貼り合わせ後、接合力を強化するために、貼り合わせ強化熱処理を行う。その後、活性層ウェハの一部を研削（グラインディング）、研磨（ポリッシング）することにより、所定の厚さのＳＯＩ層を有するＳＯＩウェハを得ることができる。
【０００６】
また、ＭＥＭＳデバイスに適したキャビティＳＯＩウェハの製造方法としては、まず、支持ウェハとして、鏡面側に所望のキャビティを形成した後、酸化膜を形成したウェハを準備する。次に、支持ウェハのキャビティおよび酸化膜が形成された鏡面を貼り合わせ面として、活性層ウェハの鏡面に貼り合わせる。
【０００７】
続いて、特許文献１のものと同様に、貼り合わせ強化熱処理、活性層ウェハの研削、研磨処理を行うことで、所定の厚さのＳＯＩ層および内部に形成されたキャビティを有するキャビティＳＯＩウェハを得ることができる。このとき、圧力制御したチャンバー内で貼り合わせを行うことにより、キャビティの内圧を所望の値に設定することができる。
【０００８】
一方、半導体デバイスの微細化、高集積化が進むに伴って、ウェハに残留する金属不純物がデバイスの特性、信頼性に及ぼす影響がますます大きくなってきている。図９に、従来のＳＯＩウェハの断面図を示す。図９において、支持ウェハ５１と、活性層ウェハが研削、研磨された活性層５２とが、酸化膜５３を介して貼り合わせられたＳＯＩウェハにおいて、貼り合わせ界面に、金属不純物５４が残留している。
【０００９】
これに対して、従来から、貼り合わせＳＯＩウェハにおいて、金属不純物をゲッタリングする方法として、例えば貼り合わせ界面にゲッタリング層を設ける方法が知られている（例えば、特許文献２、３参照）。
【００１０】
特許文献２の方法では、支持ウェハと活性層ウェハとを貼り合わせた後の貼り合わせ強化熱処理工程において、少なくとも９５０〜１１００℃の範囲の温度で保持する熱処理を行った後に、１１００℃よりも高い温度の熱処理を行うことで、貼り合わせ界面に高いゲッタリング能力を持たせるようにしている。ただし、このような熱処理を２段階によって行う方法により、貼り合わせ界面にゲッタリング能力が付加される詳細な理由は、明らかにされていない。
【００１１】
また、特許文献３の方法では、貼り合わせ前のウェハ表面に有機物が存在する状態で貼り合わせ、貼り合わせ界面に有機物を閉じこめた状態で貼り合わせ強化熱処理を行うことで、貼り合わせ界面に微小な結晶欠陥を形成させ、この結晶欠陥に金属不純物をゲッタリングするようにしている。
【００１２】
なお、この結晶欠陥は、有機物が分解して生成した炭素に起因する微小な結晶欠陥である。また、貼り合わせ界面における炭素の存在は、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により分析することができ、貼り合わせ表面における炭素の存在は、ガスクロマトグラフ質量分析（ＧＣ−ＭＳ：Ｇａｓ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈ−Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）等により分析することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−４４３９８号公報
【特許文献２】国際公開第２００７／０７２６２４号パンフレット
【特許文献３】特開２００８−２８２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
すなわち、内部にキャビティを有するキャビティＳＯＩウェハや、キャビティＳＯＩウェハを用いたＭＥＭＳデバイスにおいては、上記特許文献２、３に記載されているようなゲッタリング手法を用いることができない。
【００１５】
なぜならば、このようなキャビティＳＯＩウェハや、キャビティＳＯＩウェハを用いたＭＥＭＳデバイスにおいては、キャビティＳＯＩウェハの形成後に、所望の回路素子を形成するために、１０００℃以上の高温熱処理を複数回必要とするからである。
【００１６】
そのため、一旦ゲッタリングされたとしても、内部に金属不純物が残留していれば、その金属不純物が再拡散することにより、キャビティＳＯＩウェハや、キャビティＳＯＩウェハを用いたＭＥＭＳデバイスの信頼性が低下するという問題がある。
【００１７】
また、金属不純物の再拡散により、製造装置を汚染する恐れがあるという問題がある。さらに、キャビティを有していることにより、薄肉化した活性層が破損して金属不純物が製造装置や他製品に付着するという重大な事態を招来する恐れがあるという問題がある。
【００１８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、金属不純物に対して優れたゲッタリング能力を有するＳＯＩウェハ、およびＳＯＩウェハの効率的な製造方法、並びにこのようなＳＯＩウェハを用いた信頼性の高いＭＥＭＳデバイスを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この発明に係るＳＯＩウェハは、２枚のシリコンウェハが、酸化膜を介して互いに貼り合わせられて構成されるＳＯＩウェハであって、少なくとも一方のシリコンウェハの貼り合わせ面に形成されたキャビティと、貼り合わせ面とは反対側の面に形成されたゲッタリング材と、を備えたものである。
【００２０】
この発明に係るＳＯＩウェハの製造方法は、それぞれシリコンウェハである支持ウェハおよび活性層ウェハが、酸化膜を介して互いに貼り合わせられて構成されるＳＯＩウェハの製造方法であって、支持ウェハの、ＳＯＩウェハの貼り合わせ面となる第１面にキャビティを形成する工程と、支持ウェハまたは活性層ウェハの、第１面とは反対側の面にゲッタリング材を形成する工程と、支持ウェハまたは活性層ウェハを熱酸化する工程と、支持ウェハの第１面と活性層ウェハとを貼り合わせる工程と、貼り合わせられた支持ウェハおよび活性層ウェハに対して、貼り合わせ強化熱処理を行う工程と、を備えたものである。
【００２１】
この発明に係るＭＥＭＳデバイスは、上記この発明に係るＳＯＩウェハにおいて、キャビティと対向する側のシリコンウェハが研削されて構成されるダイヤフラムと、ダイヤフラム上に形成された歪検出部と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００２２】
この発明に係るＳＯＩウェハによれば、２枚のシリコンウェハが、酸化膜を介して互いに貼り合わせられて構成されるＳＯＩウェハであって、少なくとも一方のシリコンウェハの貼り合わせ面に形成されたキャビティと、貼り合わせ面とは反対側の面に形成されたゲッタリング材と、を備えている。
また、この発明に係るＳＯＩウェハの製造方法によれば、それぞれシリコンウェハである支持ウェハおよび活性層ウェハが、酸化膜を介して互いに貼り合わせられて構成されるＳＯＩウェハの製造方法であって、支持ウェハの、ＳＯＩウェハの貼り合わせ面となる第１面にキャビティを形成する工程と、支持ウェハまたは活性層ウェハの、第１面とは反対側の面にゲッタリング材を形成する工程と、支持ウェハまたは活性層ウェハを熱酸化する工程と、支持ウェハの第１面と活性層ウェハとを貼り合わせる工程と、貼り合わせられた支持ウェハおよび活性層ウェハに対して、貼り合わせ強化熱処理を行う工程と、を備えている。
また、この発明に係るＭＥＭＳデバイスによれば、上記この発明に係るＳＯＩウェハにおいて、キャビティと対向する側のシリコンウェハが研削されて構成されるダイヤフラムと、ダイヤフラム上に形成された歪検出部と、を備えている。
そのため、金属不純物に対して優れたゲッタリング能力を有するＳＯＩウェハ、およびＳＯＩウェハの効率的な製造方法、並びにこのようなＳＯＩウェハを用いた信頼性の高いＭＥＭＳデバイスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態１に係るＳＯＩウェハを示す断面図である。
【図２】従来の貼り合わせ界面にキャビティを有するＳＯＩウェハを示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係るＳＯＩウェハの製造方法を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係るＳＯＩウェハについて、キャビティを形成した支持ウェハの金属不純物をＩＣＰ−ＭＳにより分析した結果を例示する説明図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係るＳＯＩウェハの金属不純物をＩＣＰ−ＭＳにより分析した結果を例示する説明図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係るＳＯＩウェハの製造方法を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係るＳＯＩウェハの製造方法を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態５に係るＭＥＭＳデバイスを示す断面図である。
【図９】従来のＳＯＩウェハを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
上述した問題点に鑑み、この発明の発明者らは、鋭意研究の結果、内部にキャビティを有するキャビティＳＯＩウェハについて、キャビティを支持ウェハに形成する工程、および支持ウェハと活性層ウェハとの貼り合わせ強化熱処理工程おいて、特にＮａ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ等の金属不純物汚染が発生することを見出した。
【００２５】
また、支持ウェハ側にあらかじめゲッタリング材を形成しておくことで、支持ウェハと活性層ウェハとの貼り合わせ強化熱処理工程において、Ｎａ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ等に代表される金属不純物を、接合界面ではなく、ゲッタリング材内に捕捉することができることを見出した。
【００２６】
さらに、その後、これらの金属不純物を、研削、研磨処理によってゲッタリング材ごと除去することにより、無欠陥の貼り合わせキャビティＳＯＩウェハを製造できることを知見し、この発明を完成させるに至った。
【００２７】
以下、この発明に係るＳＯＩウェハおよびその製造方法、並びにＭＥＭＳデバイスの好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
【００２８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るＳＯＩウェハを示す断面図である。図１において、支持ウェハ１は、単結晶シリコンウェハで、例えばＣＺ（チョクラスキー）法により成長されたシリコンウェハである。支持ウェハ１の導電型や、比抵抗率等の電機特性、結晶方位等は、この発明に係るＳＯＩウェハや、それが供されるデバイスの設計値、プロセス等に依存して適宜選択される。
【００２９】
また、支持ウェハ１の少なくとも一方の面１ａは、鏡面研磨されており、キャビティ１ｂが形成されている。このキャビティ１ｂは、写真製版したレジストパターンを基にエッチングして形成されるものであるが、その形状は、この発明に係るＳＯＩウェハが供されるデバイスによって適宜選択される。例えば圧力センサであれば、一辺が３００〜５００μｍの正方形、深さ５〜２０μｍ程度である。
【００３０】
また、キャビティ１ｂが形成された面１ａとは反対側の面１ｃには、ゲッタリング材２が形成されている。ゲッタリング材２としては、ゲッタリング能力や形成方法の簡便さ等から、例えばバックグラインド、サンドブラスト、レーザ照射等によって形成される破砕層やポリシリコン薄膜等が適している。また、支持ウェハ１の表面には、例えば熱酸化等の方法によって酸化膜３が形成されている。
【００３１】
一方、活性層４は、支持ウェハ１と同様に、ＣＺ法により成長されたシリコンウェハであり、支持ウェハ１のキャビティ１ｂを有する鏡面研磨面１ａに貼り合わせられ、研削、研磨されて、薄肉化されている。その厚さは、例えば圧力センサであれば、５〜３０μｍ程度である。また、活性層４の導電型や、比抵抗率、結晶方位等は、支持ウェハ１と同様に、この発明に係るＳＯＩウェハや、それが供されるデバイスの設計値、プロセス等に依存して適宜選択される。
【００３２】
ここで、このような貼り合わせ界面にキャビティ１ｂを有するＳＯＩウェハにおいては、図２に示されるように、貼り合わせ界面に、特にＮａ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ等の金属不純物５が偏析する。
【００３３】
この金属不純物５は、キャビティ１ｂの形成時に、貼り合わせ界面に付着したもの、シリコンウェハにもともと不純物として残留していたもの、ＳＯＩウェハの製造工程で意図せず外部から導入されたもの等であるが、キャビティ１ｂの形成工程において、貼り合わせ界面に生じた微小な結晶欠陥や、貼り合わせ界面にキャビティ１ｂが存在することによって生じる残留歪が、ゲッタリングサイトとなっているために偏析したものであると推測される。
【００３４】
これに対して、支持ウェハ１のキャビティ１ｂが形成された面１ａとは反対側の面１ｃに、研削、サンドブラスト、レーザ照射等によって形成した破砕層、またはポリシリコン薄膜等を、ゲッタリング材２として積極的に形成することにより、貼り合わせ界面に偏析していた金属不純物５が、ゲッタリング材２に捕捉されるようになる。
【００３５】
以上のように、実施の形態１によれば、ＳＯＩウェハは、２枚のシリコンウェハが、酸化膜を介して互いに貼り合わせられて構成されるＳＯＩウェハであって、少なくとも一方のシリコンウェハの貼り合わせ面に形成されたキャビティと、貼り合わせ面とは反対側の面に形成されたゲッタリング材と、を備えている。
これにより、キャビティＳＯＩウェハが供されるデバイスの製造工程において高温処理を行っても、ゲッタリング材が酸化膜で被覆されているので、ゲッタリング材中に捕捉された金属不純物が、拡散速度が極端に遅い酸化膜中を透過して外部に拡散することを防止することができる。
そのため、金属不純物に対して優れたゲッタリング能力を有するＳＯＩウェハを得ることができる。
【００３６】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るＳＯＩウェハの製造方法について、図３の説明図を参照しながら説明する。
【００３７】
まず、ＣＺ（チョクラスキー）法により成長された単結晶シリコンインゴットからスライスしたシリコンウェハを２枚準備する。なお、導電型や比抵抗率は、デバイスに応じて所期の仕様としておく。その後、これらのシリコンウェハの少なくとも片面を、公知のウェハ研磨プロセスを用いて鏡面研磨し、支持ウェハ１、活性層ウェハ６とする。
【００３８】
次に、支持ウェハ１の鏡面研磨面１ａ（第１面）に、公知の写真製版技術およびエッチング技術を用いて、キャビティ１ｂを形成する（図３（ａ）参照）。例えば、エッチングは、エッチング深さやパターン精度に対する要求仕様に応じて、アルカリ性エッチング液によるウェット異方性エッチング技術や、ディープＲＩＥ等のドライエッチング技術を使い分けることができる。
【００３９】
このとき、写真製版装置やエッチング装置等において清浄度管理を行っていても、加工を行った鏡面研磨面１ａに金属不純物汚染が発生することを完全に避けることは原理上困難であり、一定の金属不純物５が付着する。
【００４０】
例えば、キャビティ１ｂが形成された鏡面研磨面１ａを、最表面から１μｍずつＨＦでエッチングし、その都度回収したエッチング液を、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ−ＭＳ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ−Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により分析した結果の一例を図４に示す。
【００４１】
図４において、例示した金属不純物のいずれもが、キャビティ１ｂを形成しない場合に比べて高い濃度を示している。特に、Ｃｕ濃度が高くなっているのは、キャビティ形成に用いたドライエッチング装置の関係であると推定される。
【００４２】
続いて、キャビティ１ｂが形成された面１ａとは反対側の面１ｃに、ゲッタリング材２を形成する（図３（ｂ）参照）。このゲッタリング材２としては、破砕層やポリシリコン薄膜等が適している。なお、破砕層の形成方法はいろいろあるが、より簡易にゲッタリング能力の高い結晶欠陥を生成するという観点から、研削、サンドブラスト、レーザ照射等の方法を用いることができる。
【００４３】
次に、支持ウェハ１の表面に、ＢＯＸ層となる酸化膜３を形成する（図３（ｃ）参照）。ここで、酸化膜３の形成方法は、熱酸化が適しており、厚さは用途にもよるが、０．１〜２μｍ程度である。
【００４４】
続いて、支持ウェハ１および活性層ウェハ６を洗浄、リンス、乾燥した後に、半導体素子形成用の活性層４となる活性層ウェハ６の鏡面研磨面と、支持ウェハ１の鏡面研磨面１ａとを、酸化膜３を介して室温下で密着させて貼り合わせる（図３（ｄ）参照）。
【００４５】
次に、支持ウェハ１と活性層ウェハ６との接合力を高めるために、貼り合わせ強化熱処理を行う（図３（ｅ）参照）。ここで、熱処理条件は、典型的には１１００℃で２時間であり、雰囲気ガスは一般に酸素である。なお、高温、長時間であるほど高い接合力が得られることが分かっているが、コストやスループットとの関係で、上記の条件が最も適している。
【００４６】
一般に、貼り合わせＳＯＩウェハでは、貼り合わせ強化熱処理工程において、支持ウェハおよび活性層ウェハの結晶内にもともと含有されていた金属不純物や、熱処理炉に導入される雰囲気、炉心管内壁等に導入される金属不純物が、貼り合わせ界面に残留している微細な結晶欠陥に偏析することが分かっている（上述した図９参照）。
【００４７】
また、貼り合わせ界面にキャビティ１ｂを有するＳＯＩウェハでは、上述したように、キャビティ１ｂの形成工程において、貼り合わせ界面に金属汚染が発生することを完全に避けることは困難であり、一定の金属不純物５が導入される。すなわち、貼り合わせ界面にキャビティ１ｂを有するＳＯＩウェハは、キャビティをもたない通常のＳＯＩウェハに比べ、より高濃度の金属不純物５が貼り合わせ界面に偏析する（上述した図２参照）。
【００４８】
ここで、実際に図２に示した断面構造を有するＳＯＩウェハの活性層４を、表面側からエッチングしながら、その都度回収したエッチング液について、ＩＣＰ−ＭＳを用いて金属不純物濃度を分析した結果の一例を図５に示す。なお、分析に用いたＳＯＩウェハの活性層４の厚さは、１０μｍである。すなわち、最表面から貼り合わせ界面までの深さは、１０μｍである。
【００４９】
また、エッチング精度を考慮し、貼り合わせ界面を含む部分と含まない部分とを分けて分析できるよう、分析は、最表面から深さ８μｍまでの部分と、深さ８〜１２μｍの部分とに分けて行った。
【００５０】
図５において、何れの金属元素とも、図４に示した支持ウェハ１の濃度に比べて、１桁以上高い濃度になっている。特に、Ｎｉは高濃度化している。この濃度の金属不純物は、いかに貼り合わせ界面に捕捉されているとはいえ、その後のデバイス形成工程における熱処理による再拡散や、薄肉化した活性層４が破損した際に製造装置側に及ぼす金属汚染を考慮すると、到底許容できるレベルではない。
【００５１】
そこで、このような課題を解決するため、支持ウェハ１のキャビティ１ｂが形成された面１ａとは反対側の面１ｃに形成されたゲッタリング材２が、この貼り合わせ強化熱処理工程において、その効力を発揮する。すなわち、支持ウェハ１または活性層ウェハ６にもともと含有されていた金属不純物５や、貼り合わせ強化熱処理工程において外部から導入される金属不純物５を、ともにゲッタリング材２が捕捉する（図３（ｅ）参照）。その後、貼り合わせ界面にボイドがないかどうかを、超音波走査顕微鏡等を用いて検査する。
【００５２】
続いて、貼り合わせＳＯＩウェハの支持ウェハ１側を研削することで、ゲッタリング材２ごと捕捉した金属不純物５を除去する（図３（ｆ）参照）。
次に、活性層ウェハ６の外周側を除去するエッジ処理工程等を経て、最後に活性層ウェハ６を研削して所望の厚さまで薄くした後、研磨して鏡面仕上げを行い、活性層４を形成する（図３（ｇ）参照）。
【００５３】
以上のように、実施の形態２によれば、ＳＯＩウェハの製造方法は、それぞれシリコンウェハである支持ウェハおよび活性層ウェハが、酸化膜を介して互いに貼り合わせられて構成されるＳＯＩウェハの製造方法であって、支持ウェハの、ＳＯＩウェハの貼り合わせ面となる第１面にキャビティを形成する工程と、支持ウェハまたは活性層ウェハの、第１面とは反対側の面にゲッタリング材を形成する工程と、支持ウェハまたは活性層ウェハを熱酸化する工程と、支持ウェハの第１面と活性層ウェハとを貼り合わせる工程と、貼り合わせられた支持ウェハおよび活性層ウェハに対して、貼り合わせ強化熱処理を行う工程と、を備えている。
これにより、キャビティＳＯＩウェハの製造工程において、ゲッタリング材に捕捉した金属不純物をゲッタリング材ごと除去することができるので、金属不純物を含有しない信頼性の高いキャビティＳＯＩウェハを得ることができる。
さらに、キャビティＳＯＩウェハが供されるデバイスの製造工程において、たとえ薄肉化した活性層が破損しても、金属不純物が残留していないので、製造装置を金属不純物で汚染するような事態を未然に防止することができる。
また、ＳＯＩウェハの効率的な製造方法を得ることができる。
【００５４】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るＳＯＩウェハの製造方法について、図６の説明図を参照しながら説明する。
【００５５】
まず、少なくとも片面を鏡面研磨した単結晶シリコンウェハを準備し、これを支持ウェハ１とする。また、両面を鏡面研磨した単結晶シリコンウェハを準備し、これを活性層ウェハ６とする。
【００５６】
次に、上述した実施の形態２と同様にして、支持ウェハ１の鏡面研磨面１ａに、公知の写真製版技術およびエッチング技術を用いて、キャビティ１ｂを形成する（図６（ａ）参照）。
【００５７】
このとき、キャビティ１ｂを形成した支持ウェハ１の鏡面研磨面１ａには、上述した実施の形態２と同様に、金属不純物汚染が発生することを完全に避けることは原理上困難であり、極微量ではあるが、金属不純物５が付着する。
【００５８】
次に、支持ウェハ１の表面に、ＢＯＸ層となる酸化膜３を熱酸化等により形成するとともに、活性層ウェハ６の一方の面６ａに、ゲッタリング材２を形成する（図６（ｂ）参照）。
【００５９】
続いて、支持ウェハ１および活性層ウェハ６を洗浄、リンス、乾燥した後に、支持ウェハ１のキャビティ１ｂが形成された鏡面研磨面１ａと、半導体素子形成用の活性層４となる活性層ウェハ６のゲッタリング材２が形成されていない側の鏡面研磨面６ｂとを、酸化膜３を介して室温下で密着させて貼り合わせる（図６（ｃ）参照）。
【００６０】
次に、支持ウェハ１と活性層ウェハ６との接合力を高めるために、貼り合わせ強化熱処理を行う（図６（ｄ）参照）。ここで、熱処理条件は、典型的には１１００℃で２時間であり、雰囲気ガスは一般に酸素である。
【００６１】
このとき、活性層ウェハ６にゲッタリング材２が形成されているので、支持ウェハ１のキャビティ１ｂが形成された鏡面研磨面１ａに付着している金属不純物５や、活性層ウェハ６内にもともと残留している金属不純物５、貼り合わせ強化熱処理工程において炉等外部から導入される金属不純物５は、貼り合わせ界面に偏析することなく拡散して、ゲッタリング材２に捕捉される。その後、貼り合わせ界面にボイドがないかどうかを、超音波走査顕微鏡等を用いて検査する。
【００６２】
続いて、活性層ウェハ６の外周側を除去するエッジ処理工程等を経て、最後に活性層ウェハ６を研削して所望の厚さまで薄くした後、研磨して鏡面仕上げを行い、活性層４を形成する（図６（ｅ）参照）。この工程により、金属不純物５は、これを捕捉したゲッタリング材２とともに除去される。
【００６３】
以上のように、実施の形態３によれば、上述した実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係るＳＯＩウェハの製造方法について、図７の説明図を参照しながら説明する。
【００６５】
まず、少なくとも片面を鏡面研磨した単結晶シリコンウェハを準備し、これを支持ウェハ１とする。また、両面を鏡面研磨した単結晶シリコンウェハを準備し、これを活性層ウェハ６とする。
【００６６】
次に、上述した実施の形態２と同様にして、支持ウェハ１の鏡面研磨面１ａに、公知の写真製版技術およびエッチング技術を用いて、キャビティ１ｂを形成する（図７（ａ）参照）。
【００６７】
続いて、支持ウェハ１のキャビティ１ｂが形成された鏡面研磨面１ａとは反対側の面１ｃに、ゲッタリング材２を形成する。また、これと並行して、活性層ウェハ６の表面に、ＢＯＸ層となる酸化膜３を熱酸化等により形成する（図７（ｂ）参照）。
【００６８】
次に、支持ウェハ１および活性層ウェハ６を洗浄、リンス、乾燥した後に、支持ウェハ１のキャビティ１ｂが形成された鏡面研磨面１ａと、半導体素子形成用の活性層４となる活性層ウェハ６とを、酸化膜３を介して室温下で密着させて貼り合わせる（図７（ｃ）参照）。
【００６９】
続いて、支持ウェハ１と活性層ウェハ６との接合力を高めるために、貼り合わせ強化熱処理を行う（図７（ｄ）参照）。ここで、熱処理条件は、典型的には１１００℃で２時間であり、雰囲気ガスは一般に酸素である。
【００７０】
このとき、支持ウェハ１にゲッタリング材２が形成されているので、支持ウェハ１のキャビティ１ｂが形成された鏡面研磨面１ａに付着している金属不純物５や、支持ウェハ１内にもともと含有されていた金属不純物５、貼り合わせ強化熱処理工程において炉等外部から導入される金属不純物５は、貼り合わせ界面に偏析することなく拡散して、ゲッタリング材２に捕捉される。その後、貼り合わせ界面にボイドがないかどうかを、超音波走査顕微鏡等を用いて検査する。
【００７１】
次に、支持ウェハ１のキャビティ１ｂが形成されていない側の面を研削することで、ゲッタリング材２ごと捕捉した金属不純物５を除去する（図７（ｅ）参照）。
続いて、活性層ウェハ６の外周側を除去するエッジ処理工程等を経て、最後に活性層ウェハ６を研削して所望の厚さまで薄くした後、研磨して鏡面仕上げを行い、活性層４を形成する（図７（ｆ）参照）。
【００７２】
以上のように、実施の形態４によれば、上述した実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係るＭＥＭＳデバイスについて、図８の断面図を参照しながら説明する。図８では、ＭＥＭＳデバイスの例として、半導体圧力センサを示している。
【００７４】
まず、例えば上述した実施の形態２で説明したキャビティＳＯＩウェハを用意する（図３参照）。特に、キャビティＳＯＩウェハを圧力センサに供するために、図３（ｄ）の工程において、真空環境下で支持ウェハ１と活性層ウェハ６とを貼り合わせるようにする。このようにすることで、キャビティ１ｂ内を真空にして、基準圧力室としての機能を持たせることができる。
【００７５】
また、上述したように、キャビティ１ｂの形状としては、一辺が３００〜５００μｍの正方形、深さ５〜２０μｍ程度としておく。さらに、図３（ｇ）の工程において、活性層４を、測定する圧力レンジに応じて薄くするが、例えば５気圧以下であれば、その厚さは、５〜３０μｍの範囲で適宜選択される。これにより、活性層４を外部から印加された圧力に応じて撓むダイヤフラム７として機能させることができる。
【００７６】
また、このように用意したキャビティＳＯＩウェハに対して、ダイヤフラム７上にイオン注入や熱処理を行うことで、ピエゾ抵抗８を形成する。これにより、印加された圧力を、ダイヤフラム７に生じる応力として検出することができるようになる。
【００７７】
ここで、デバイス製造に供するキャビティＳＯＩウェハに、金属不純物５が残留していれば、最終製品である圧力センサ内に金属不純物５が残留して、信頼性を著しく低下させることとなる。さらに、１０００℃以上の高温熱処理を必要とするピエゾ抵抗８等の歪検出部の形成工程において、残留している金属不純物５が拡散して、製造装置や他の製品を汚染するというような深刻な事態を招来する恐れがある。これに対して、この発明に係るＳＯＩウェハを用いることで、金属不純物５をあらかじめゲッタリング材２によって捕捉、除去しておくことができる。
【００７８】
以上のように、実施の形態５によれば、ＭＥＭＳデバイスは、上述したこの発明に係るＳＯＩウェハにおいて、キャビティと対向する側のシリコンウェハが研削されて構成されるダイヤフラムと、ダイヤフラム上に形成された歪検出部と、を備えている。
そのため、このようなＳＯＩウェハを用いた信頼性の高いＭＥＭＳデバイスを得ることができる。
【符号の説明】
【００７９】
１  支持ウェハ、１ａ  支持ウェハの一方の面、１ｂ  キャビティ、１ｃ  １ａとは反対側の面、２  ゲッタリング材、３  酸化膜、４  活性層、５  金属不純物、６  活性層ウェハ、６ａ  活性層ウェハの一方の面、６ｂ  ６ａとは反対の面、７  ダイヤフラム、８  ピエゾ抵抗。
【図１】
2013229356.tif 000003
【図２】
2013229356.tif 000004
【図３】
2013229356.tif 000005
【図４】
2013229356.tif 000006
【図５】
2013229356.tif 000007
【図６】
2013229356.tif 000008
【図７】
2013229356.tif 000009
【図８】
2013229356.tif 000010
【図９】
2013229356.tif 000011