(57)【要約】【課題】貼合熱処理の際に生じていた結晶欠陥の発生を抑制し、また、薄膜化処理の際に生じる反りを低減することが可能なＳＯＩウェーハの製造方法を提供する。【解決手段】本発明のＳＯＩウェーハの製造方法は、活性層用ウェーハおよび支持用ウェーハのうち少なくとも一方のウェーハ両面に第１の酸化膜を有し、前記活性層用ウェーハおよび支持用ウェーハを前記第１の酸化膜を介して重ねて重ね合せウェーハを作製する第１工程と、該重ね合せウェーハの表面にシリコン膜を形成する第２工程と、該シリコン膜を形成した前記重ね合せウェーハに対して酸素雰囲気下で熱処理を行い、前記シリコン膜を第２の酸化膜とするとともに、前記活性層用ウェーハおよび前記支持用ウェーハの間に介在する前記第１の酸化膜をＢＯＸ層として、貼合せウェーハを作製する第３工程と、該貼合せウェーハの前記活性層用ウェーハ部分を薄膜化して活性層を形成し、ＳＯＩウェーハを得る第４工程と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
2013168432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層用ウェーハおよび支持用ウェーハのうち少なくとも一方のウェーハ両面に第１の酸化膜を有し、前記活性層用ウェーハおよび支持用ウェーハを前記第１の酸化膜を介して重ねて重ね合せウェーハを作製する第１工程と、
該重ね合せウェーハの表面にシリコン膜を形成する第２工程と、
該シリコン膜を形成した前記重ね合せウェーハに対して酸素雰囲気下で熱処理を行い、前記シリコン膜を第２の酸化膜とするとともに、前記活性層用ウェーハおよび前記支持用ウェーハの間に介在する前記第１の酸化膜をＢＯＸ層として、貼合せウェーハを作製する第３工程と、
該貼合せウェーハの前記活性層用ウェーハ部分を薄膜化して活性層を形成し、ＳＯＩウェーハを得る第４工程と、を有することを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記活性層用ウェーハの前記第１の酸化膜と前記支持用ウェーハの前記第１の酸化膜の厚み差が２μｍ超えである、請求項１に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記第３工程において前記シリコン膜の全てが酸化される、請求項１または２に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記第３工程後かつ第４工程前に、前記ＢＯＸ層の厚みと前記貼合せウェーハの支持用ウェーハ側の表面の酸化膜の厚みの差が２μｍ以下となるように前記酸化膜を薄膜化する、請求項３に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項５】
前記第３工程後に前記ＢＯＸ層の厚みと前記貼合せウェーハの支持用ウェーハ側の表面の酸化膜の厚みの差が２μｍ以下となるように、前記第２工程において前記シリコン膜を形成する、請求項３に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項６】
前記シリコン膜はポリシリコンからなる、請求項１〜５のいずれか１項に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項７】
前記第２工程の前記ポリシリコン膜の厚みが１０ｎｍ以上である、請求項６に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項８】
前記第２工程の前記ポリシリコン膜の厚みが９００ｎｍ以下である、請求項６または７に記載のＳＯＩ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、ＳＯＩ（Silicon On Insulater）ウェーハの製造方法に関し、特に、ＢＯＸ層が厚く高耐圧デバイスに適したＳＯＩウェーハの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＳＯＩウェーハは、シリコン単結晶の支持基板上に、埋込み酸化膜（Buried Oxide；以下、ＢＯＸという。）層を介してデバイス層となる単結晶シリコン層（以下、活性層という。）が形成された構造を有する。ＳＯＩウェーハは、ＢＯＸ層の誘電体分離によって素子間が電気的に分離されることを活かして高耐圧デバイスへの応用がなされている。特に、自動車エレクトロニクスやフラットパネルディスプレイ、モーター制御や電源など多くの分野において、より高耐圧なデバイスに対応したＳＯＩウェーハへの需要がある。
【０００３】
一般的に、より高耐圧なデバイスへ適応するためには素子間の電気抵抗を大きくすればよい。すなわち、素子間の電気分離に用いられているＢＯＸ層を厚くすることによって高耐圧に対応したＳＯＩウェーハがこれまで作製されてきた。
【０００４】
ＳＯＩウェーハの製造方法としては、薄膜化される活性層用ウェーハと、支持用ウェーハを貼合せて形成する貼合せ法や、ウェーハ表面より酸素イオンを注入してウェーハ表面から所定の深さの領域にＢＯＸ層を形成するＳＩＭＯＸ（Separation by Implanted Oxygen）法などがある。
【０００５】
このうち、貼合せ法によるＳＯＩウェーハの製造方法は、図４（Ａ）に示すように、まず、活性層用ウェーハ１０１と支持用ウェーハ１０２を用意する。このうち、一方あるいは双方のウェーハに酸化膜が形成されている。図４（Ａ）では、双方のウェーハに酸化膜１０１ａ，１０２ａが形成されている。次に、図４（Ｂ）に示すように、２枚のウェーハ１０１，１０２を重ね合せて加圧することによって２枚のウェーハ１０１，１０２を酸化膜１０１ａ，１０２ａを介して接着し、重ね合せウェーハ１０４を形成する。重ね合せウェーハ１０４は、両ウェーハ１０１，１０２が水素結合によって接着されているに過ぎず、接着強度が弱いため、次に、酸化雰囲気中、１１００〜１２５０℃の温度で貼合熱処理を施して、接着強度を高める。これにより重ね合せウェーハ１０４の間に介在する酸化膜１０１ａ，１０２ａをＢＯＸ層１０８として、貼合せウェーハ１０７とする（図４（Ｃ））。さらに、図４（Ｄ）に示すように、貼合せウェーハ１０７の活性層用ウェーハ１０１部分を研削、研磨によって所望する厚みになるように薄膜化処理を施して活性層１１０とし、更にテラス研磨を施すことによりＳＯＩウェーハ１１１が製造される（図４（Ｅ））。
【０００６】
前述したように、高耐圧デバイス向けＳＯＩウェーハを製造する際にはＢＯＸ層を厚く形成することによって対応してきた。しかし、ＢＯＸ厚みが２μｍ超えの、ＢＯＸ層が厚いＳＯＩウェーハ（以下、厚ＢＯＸ−ＳＯＩウェーハという。）を製造する際に、活性層用ウェーハに形成する酸化膜と支持用ウェーハに形成する酸化膜の厚み差が大きくなると、貼合熱処理の際に、重ね合せた２枚のウェーハの表面近傍にスリップと呼ばれる結晶欠陥が生じていた。例えば、特許文献１には、活性層用ウェーハの酸化膜の厚みと支持用ウェーハの酸化膜の厚みの差を２μｍ以下とすることにより、スリップの発生を低減する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−９３７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、活性層用ウェーハの酸化膜と支持用ウェーハの酸化膜の厚み差を小さくして厚ＢＯＸ−ＳＯＩウェーハを作製する場合、薄膜化処理で活性層を形成した後に、ＳＯＩウェーハに反りが発生してしまうという問題があった。以下、貼合熱処理によるスリップの発生と、薄膜化処理後の反りの発生の関係を説明する。
【０００９】
例えば、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、酸化膜のない活性層用ウェーハ１０１と、表面に酸化膜１０２ａを形成した支持用ウェーハ１０２とから重ね合せウェーハ１０４を作製する場合、重ね合せウェーハ１０４に貼合熱処理を施すと、図３（Ｃ）に示すように、両ウェーハ１０１，１０２が貼り合わされてＢＯＸ層１０８が形成され、貼合せウェーハ１０７となる。このとき、シリコンが露出している活性層用ウェーハ１０１の表面には、急速に酸化膜１０１ｂが成長する一方、すでに酸化膜１０２ａがある支持用ウェーハ１０２では、酸化膜１０２ａはさらに成長しにくい。このように、熱処理中に新たに生じる酸化膜の厚みが活性層用ウェーハ１０１と支持用ウェーハ１０２とで異なることに起因して、熱処理後に貼合せウェーハ１０７に反りが生じ、その結果、貼合せウェーハ１０７中にスリップ１１２が発生すると考えられる（図３（Ｃ））。薄膜化処理（図３（Ｄ））、テラス研磨処理（図３（Ｅ））を経て得られるＳＯＩウェーハ１１１も、結晶欠陥であるスリップ１１２を有する。スリップはデバイス作製工程の不良を引き起こすため好ましくない。
【００１０】
上記のようにスリップは、活性層用ウェーハ１０１と支持用ウェーハ１０２それぞれに元々形成されている酸化膜の膜厚に差がある場合に、貼合熱処理によって新たに成長する酸化膜の厚みが活性層用ウェーハ１０１と支持用ウェーハ１０２とで異なることに起因すると考えられる。そこで、スリップの発生を回避するためには、既述の図４に示すように、厚ＢＯＸ−ＳＯＩウェーハの製造では、活性層用ウェーハに形成する酸化膜と支持用ウェーハに形成する酸化膜の厚み差を小さくする必要があった。
【００１１】
図４（Ａ）に示すように、活性層用ウェーハ１０１と支持用ウェーハ１０２の双方にほぼ同じ厚みの酸化膜１０１ａ，１０２ａがある場合、図４（Ｃ）に示すように、貼合せウェーハ１０７におけるＢＯＸ層１０８厚みと支持用ウェーハ側表面の酸化膜１０２ａ厚みに差が生じる。この厚み差は、活性層用ウェーハ１０１の酸化膜１０１ａの膜厚に相当する。すると、図４（Ｄ）の薄膜化処理を行う際に、貼合せウェーハの表裏面の応力バランスが崩れ、反りが発生する。この反りが大きいほど、半導体製造工程における露光不良や吸着不良を起こす可能性が高くなる。このため、厚ＢＯＸ−ＳＯＩウェーハの製造では、薄膜化処理時の反りの抑制のためには、上記厚み差を小さくするために活性層用ウェーハの酸化膜は非常に薄くする必要があり、すなわち活性層用ウェーハと支持用ウェーハの酸化膜厚み差を大きくする必要があった。
【００１２】
よって、厚ＢＯＸ−ＳＯＩウェーハを製造するにあたり、活性層用ウェーハと支持用ウェーハの酸化膜の厚み差は、貼合熱処理時のスリップを抑制するには小さくする必要があるが、薄膜化処理時の反りを抑制するには大きくする必要があり、スリップの抑制と反りの減少の両立は難しかった。
【００１３】
そこで本発明は、上記課題に鑑み、貼合熱処理の際に生じていた結晶欠陥の発生を抑制し、また、薄膜化処理の際に生じる反りを低減することが可能なＳＯＩ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】
【００１４】
本発明のＳＯＩウェーハの製造方法は、活性層用ウェーハおよび支持用ウェーハのうち少なくとも一方のウェーハ両面に第１の酸化膜を有し、前記活性層用ウェーハおよび支持用ウェーハを前記第１の酸化膜を介して重ねて重ね合せウェーハを作製する第１工程と、該重ね合せウェーハの表面にシリコン膜を形成する第２工程と、該シリコン膜を形成した前記重ね合せウェーハに対して酸素雰囲気下で熱処理を行い、前記シリコン膜を第２の酸化膜とするとともに、前記活性層用ウェーハおよび前記支持用ウェーハの間に介在する前記第１の酸化膜をＢＯＸ層として、貼合せウェーハを作製する第３工程と、該貼合せウェーハの前記活性層用ウェーハ部分を薄膜化して活性層を形成し、ＳＯＩウェーハを得る第４工程と、を有することを特徴とする。
【００１５】
この発明では、前記活性層用ウェーハの前記第１の酸化膜と前記支持用ウェーハの前記第１の酸化膜の厚み差が２μｍ超えであることが好ましい。
【００１６】
この発明では、前記第３工程において前記シリコン膜の全てが酸化されることが好ましい。
【００１７】
この発明では、前記第３工程後かつ第４工程前に、前記ＢＯＸ層の厚みと前記貼合せウェーハの支持用ウェーハ側の表面の酸化膜の厚みの差が２μｍ以下となるように前記酸化膜を薄膜化することが好ましい。
【００１８】
この発明では、前記第３工程後に前記ＢＯＸ層の厚みと前記貼合せウェーハの支持用ウェーハ側の表面の酸化膜の厚みの差が２μｍ以下となるように、前記第２工程において前記シリコン膜を形成することが好ましい。
【００１９】
この発明では、前記シリコン膜はポリシリコンからなることが好ましい。
【００２０】
この発明では、前記第２工程の前記ポリシリコン膜の厚みが１０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００２１】
この発明では、前記第２工程の前記ポリシリコン膜の厚みが９００ｎｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、貼合熱処理を行う前に重ね合せウェーハの表面にシリコン膜を形成することにより、貼合熱処理によるスリップの発生を抑制し、また、薄膜化処理に伴い生じる反りを低減してＳＯＩウェーハを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態によるＳＯＩウェーハの製造方法の製造工程図である。
【図２】本発明の他の実施形態によるＳＯＩウェーハの製造方法の製造工程図である。
【図３】貼合熱処理においてスリップが発生する従来のＳＯＩウェーハの製造方法の製造工程図である。
【図４】薄膜化処理において反りが発生する従来のＳＯＩウェーハの製造方法の製造工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態をより詳細に説明する。
【００２５】
本発明のＳＯＩウェーハの製造方法の第１の実施形態では、まず、図１（Ａ）に示すように、活性層用ウェーハ１および支持用ウェーハ２を用意する。活性層用ウェーハ１および支持用ウェーハ２は、ともに鏡面加工後のウェーハであり、活性層用ウェーハ１は酸化膜を有さず、支持用ウェーハ２の両面には略均一な厚みの第１の酸化膜２aを有する。
【００２６】
次に、２枚のウェーハ１、２をＳＣ−１洗浄、純水リンスおよびフッ酸有機酸洗浄をこの順に行い、各ウェーハ表面を水素終端させる。その後に、表面を水素終端させた２枚のウェーハ１、２を重ねて、必要に応じて重石を乗せて加圧することによって、活性層用ウェーハ１および支持用ウェーハ２を、第１の酸化膜２ａを介して重ねて重ね合せウェーハ４を作製する（図１（Ｂ））。
【００２７】
次に、本実施形態の特徴的工程として、重ね合せウェーハ４、両面にシリコン膜６を形成する（図１（Ｃ））。シリコン膜６はポリシリコン、単結晶シリコンまたはアモルファスシリコンからなる膜であり、そのうちポリシリコンからなる膜が好ましい。ポリシリコン膜は単結晶シリコン膜に比べて成膜速度が大きいので、製造コストの低減を図ることができるからである。シリコン膜は、例えば化学気相蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、プラズマＣＶＤなどにより形成することができる。
【００２８】
次に、シリコン膜６を形成した重ね合せウェーハに対して熱処理を行う（図１（Ｄ），（Ｅ））。この熱処理では、水素および酸素が混合している酸素雰囲気中にて１１００〜１２５０℃で酸化することにより、活性層用ウェーハ１および支持用ウェーハ２の間に介在する第１の酸化膜２ａをＢＯＸ層８として貼合せウェーハ７を作製することができる。例えば３μｍの厚みのシリコン膜を形成した場合は最長９００分程度酸化する。本明細書においてこの熱処理を「貼合熱処理」という。また、この貼合熱処理中にシリコン膜６は表面から酸化されて第２の酸化膜６ａとなり（図１（Ｄ））、最終的にはシリコン膜６全てが酸化される（図１（Ｅ））。ここで、支持用ウェーハ上の酸化膜２ａと第２の酸化膜６ａが一体となった裏面酸化膜９が得られる。本明細書において「裏面酸化膜」とは、貼合せウェーハにおける支持用ウェーハ側の面の酸化膜を意味する。
【００２９】
次に、貼合せウェーハ７の活性層用ウェーハ部分を、薄膜化処理して、厚みが０．３〜２５０μｍの活性層１０を形成する（図１（Ｆ））。薄膜化処理は平面研削、鏡面研磨により行うことができる。これにより、支持用ウェーハ２の上にＢＯＸ層８を介して活性層１０を形成することができる。
【００３０】
さらに、図１（Ｇ）に示すように、ＢＯＸ層８および活性層１０の周端にテラス研磨を施すことにより、支持用ウェーハ２の上にＢＯＸ層８を介して活性層１０が形成されたＳＯＩウェーハ１１が得られる。
【００３１】
以下、本実施形態の特徴的工程を採用したことの技術的意義を、作用効果とともに具体例で説明する。
【００３２】
既述のとおり、スリップの発生を抑制するために、活性層用ウェーハおよび支持用ウェーハの酸化膜の厚み差を小さくして厚ＢＯＸ−ＳＯＩウェーハを作製する場合、必然的にＢＯＸ層と裏面酸化膜の厚み差に起因して反りが発生していた。そこで本発明者は、活性層用ウェーハおよび支持用ウェーハの酸化膜の厚み差があってもスリップ発生を抑制できるＳＯＩウェーハの製造方法を検討した。そこで、スリップの発生原因として、既述のように、活性層用ウェーハの酸化膜と支持用ウェーハの酸化膜の厚み差に起因する、重ね合せウェーハの片面および他面それぞれにおける貼合熱処理中の酸化進行速度の差に着目した。そして、スリップの発生を抑制するために、貼合熱処理前に重ね合せウェーハ上にシリコン膜を形成して、その酸化進行速度差を減少させることを着想した。
【００３３】
本発明者の検討によれば、重ね合せウェーハ上にシリコン膜を形成することにより、図１（Ｄ）に示すように、貼合熱処理中は、重ね合せウェーハの片面および他面それぞれで均等にシリコン膜６の酸化が表面から進行するため、重ね合せウェーハ４の両面において酸化進行速度の差が減少し、その結果、スリップの発生を抑制することができることが分かった。
【００３４】
このように本実施形態によれば、用いる活性層用ウェーハおよび支持用ウェーハの酸化膜の厚み差があっても、重ね合せウェーハ上にシリコン膜を形成した後に貼合熱処理をすることにより、スリップの発生を減らしてＳＯＩウェーハの製造をすることが可能となった。
【００３５】
本実施形態において、活性層用ウェーハ１の酸化膜と支持用ウェーハ２の酸化膜の厚み差が２μｍ超えとなることが好ましい。この際、図１のように、酸化膜がないウェーハの酸化膜の厚みは０μｍとする。この膜厚差が２μｍを超えると、シリコン膜６を形成しない場合のスリップの発生が顕著になるため、本発明のスリップを抑制する効果を十分に得ることができるからである。
【００３６】
本実施形態において、シリコン膜６は、図１（Ｃ）のように、重ね合せウェーハ４の両面に形成することが好ましいが、酸化膜２ａを有している支持用ウェーハ２側の表面にのみ形成してもよい。この場合も、貼合熱処理中の酸化進行速度の差は減少するからである。
【００３７】
また、図１では支持用ウェーハ２のみに酸化膜を形成している場合を示しているが、活性層用ウェーハ１のみに酸化膜を有してもよい。また、ウェーハ１，２両方に酸化膜を形成した場合でも、それらの酸化膜に厚み差があれば、スリップの原因となりうるため、シリコン膜６を形成する効果がある。
【００３８】
本実施形態において、シリコン膜６は、１０ｎｍ以上の厚みで形成することが好ましい。１０ｎｍ以上であれば、ＣＶＤ法などにより安定して形成することができるからである。なお、シリコン膜６は、９００ｎｍ以下の厚みで形成することが好ましい。９００ｎｍ以下であれば、高温の酸加熱処理時間が増加することによる生産性の悪化のおそれおよびウェーハの金属汚染の可能性を低減できるためである。
【００３９】
本実施形態において、貼合熱処理は、活性層用ウェーハと支持用ウェーハが必要な強度で貼り合されば、シリコン膜が全て酸化される前に（図１（Ｄ）の状態で）終了し、貼合せウェーハ７は裏面側から酸化膜／シリコン膜／第１の酸化膜／支持用ウェーハの構造とすることができる。例えば、１２００℃で６０分間の酸化処理により全てが酸化される厚みのシリコン膜は、１２００℃で３０分間の酸化処理により、酸化膜／シリコン膜／第１の酸化膜／支持用ウェーハの構造とすることができる。そのような構造にする場合、まず、例えば１％〜５％程度のフッ化水素酸に浸漬して、シリコン膜をエッチングストップ層として酸化膜を選択エッチングし、次に、例えば水酸化カリウム水溶液に浸漬して、第１の酸化膜をエッチングストップ層としてシリコン膜の選択エッチングを行うことで、裏面酸化膜９の厚みを支持用ウェーハ側の第１の酸化膜２ａの厚みと等しくすることができる。この方法によれば、図１（Ｆ）の薄膜化処理に伴う反りを抑制することもできるため、好ましい。
【００４０】
次に、本発明にかかる第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、活性層用ウェーハ１および支持用ウェーハ２はともに第１の酸化膜１ａ、２ａを有する（図２（Ａ））。重ね合せウェーハ４の両面にシリコン膜６を形成する（図２（Ｂ），（Ｃ））。そして、実施形態１と同様に貼合熱処理を行い、シリコン膜６を第２の酸化膜６ａとするとともにＢＯＸ層８を形成して、貼合せウェーハ７を作製する。
【００４１】
ポリシリコン６を形成しない場合、図４（Ｃ）のように貼合せウェーハ７の裏面の酸化膜とＢＯＸ層８の膜厚に差があることで、薄膜化処理に伴い反りが発生していた。しかし、本実施形態では、シリコン膜６が酸化されて第２の酸化膜６ａとなるため、図２（Ｅ）に示すように、ＢＯＸ層８と裏面酸化膜９の厚み差を減らすことができる。その結果、図２（Ｆ）の薄膜化処理を行うことに伴う反りを低減することができる。
【００４２】
反りの原因となるＢＯＸ層８と裏面酸化膜９との膜厚差は、活性層用ウェーハ１の酸化膜１ａの膜厚に相当する。そして、膜厚差が２μｍ超えの場合、シリコン膜６を形成しない場合の反りが顕著となる。よって、本発明の効果を顕著に得る観点から、活性層用ウェーハ１の酸化膜１ａの厚みが２μｍ超えとなることが好ましい。
【００４３】
本実施形態において、薄膜化処理の工程の前に、ＢＯＸ層８よりも裏面酸化膜９が厚い場合、この厚み差を減らすように裏面酸化膜９を薄膜化する工程をさらに加えてもよい。この工程を加えることにより、薄膜化工程（図２（Ｆ））により発生する反りをより減少させることができ、半導体製造工程における露光不良や吸着不良を起こす可能性をさらに低減させることができるからである。この工程では、ＢＯＸ層８と裏面酸化膜９の厚み差を２μｍ以下にすることが好ましい。これにより薄膜化処理において発生する反りを６０μｍ以下とすることができるからである。
【００４４】
あるいは、貼合熱処理工程後にＢＯＸ層８の厚みと貼合せウェーハ７の支持用ウェーハ側の表面上の酸化膜（裏面酸化膜９）の厚みの差が２μｍ以下となるように、シリコン膜形成工程においてシリコン膜６を形成することが好ましい。薄膜化処理工程の前に裏面酸化膜９を薄膜化する工程が必要ないからである。例えば、活性層用ウェーハ１の酸化膜１ａの厚みが３μｍで、支持用ウェーハ２の酸化膜２ａの厚みが３μｍの場合、従来のシリコン膜を形成しない方法によれば裏面酸化膜が３μｍでＢＯＸ層の厚みが６μｍとなる。この場合、ＢＯＸ層の厚みと裏面酸化膜の厚みの厚み差を２μｍ以下とするには裏面酸化膜の厚みを４μｍ〜８μｍにする必要があるため、貼合熱処理後に厚みが１μｍ〜５μｍの酸化膜となるような厚みのシリコン膜６を形成する。そのようなポリシリコンからなる膜の厚みは、４４０ｎｍ〜２２００ｎｍであるため、当該厚みのポリシリコン膜を貼合熱処理前に重ね合せウェーハ上に形成する。
【００４５】
このように本実施形態によれば、酸化膜を有する２枚のウェーハから作製した重ね合せウェーハ上にシリコン膜を形成した後に貼合熱処理をすることにより、薄膜化処理で生じる反りの発生を減らしてＳＯＩウェーハの製造をすることが可能となった。
【００４６】
本実施形態の付加的な効果として、コスト安で裏面酸化膜を厚くすることができる点があげられる。シリコン膜を形成せずに支持用ウェーハ自体を貼合熱処理によりさらに酸化させて裏面酸化膜の厚みを大きくすることもできる。しかし、そのように酸化膜下のシリコンを酸化させるよりも、酸化膜上に形成したシリコン膜を酸化させるほうが短時間で酸化させることができる。例えば、３μｍの厚みの酸化膜下のシリコンを酸化させて１μｍの厚みの酸化膜を形成するには、５４０分程度の酸化が必要だが、酸化膜上に形成したシリコン膜を１００分程度酸化することにより１μｍの厚みの酸化膜を形成することができる。そのため、本発明によればコスト安で裏面酸化膜を厚くすることができる。
【００４７】
以上、本発明を説明したが、これらは代表的な実施形態の例を示したものであって、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。
【実施例】
【００４８】
本発明の効果をさらに明確にするため、以下に説明する実施例・比較例の実験を行った比較評価について説明する。
【００４９】
＜試料の作製＞
（実施例１）
まず、厚みが７２５μｍ、直径が２００ｍｍの鏡面加工されたウェーハであって酸化膜を有しない活性層用ウェーハ、および、厚みが７２５μｍ、直径が２００ｍｍの鏡面加工されたウェーハに５μｍの厚みの酸化膜を形成した支持用ウェーハを用意した。次に、これらの活性層用ウェーハと支持用ウェーハに対してＳＣ−１洗浄、純水リンスおよびフッ酸有機酸洗浄をこの順に行い、表面を水素終端させた後に、２枚のウェーハを重ね合わせた。次に、重ね合せウェーハの両面に減圧ＣＶＤ装置（Ｗａｔｋｉｎｓ  Ｊｈｏｎｓｏｎ社製）によりポリシリコン膜を４４０ｎｍの厚みで形成した。次に、水素および酸素を１：１で含む酸素雰囲気で１１５０℃の炉内に重ね合せウェーハを１時間４０分間保持した。この貼合熱処理においてポリシリコン膜は完全に酸化された。これにより、ＢＯＸ層の厚みが５μｍ、裏面酸化膜の厚みが６μｍの貼合せウェーハを作製できた。貼合せウェーハの活性層用ウェーハ側を、平面研削および鏡面研磨によって薄膜化して厚みが１５μｍの活性層を形成し、さらに、テラス研磨を施してＳＯＩウェーハを得た。
【００５０】
（実施例２）
まず、厚みが７２５μｍ、直径が２００ｍｍの鏡面加工されたウェーハに３μｍの厚みの酸化膜を形成した活性層用ウェーハ、および、厚みが７２５μｍ、直径が２００ｍｍの鏡面加工されたウェーハに３μｍの厚みの酸化膜を形成した支持用ウェーハを用意した。次に、これらの活性層用ウェーハと支持用ウェーハに対してＳＣ−１洗浄、純水リンスおよびフッ酸有機酸洗浄をこの順に行い、表面を水素終端させた後に、２枚のウェーハを重ね合わせた。次に、重ね合せウェーハの両面に減圧ＣＶＤ装置（Ｗａｔｋｉｎｓ  Ｊｈｏｎｓｏｎ社製）によりポリシリコン膜を１３２０ｎｍの厚みで形成した。次に、水素および酸素を１：１で含む酸素雰囲気で１１５０℃の炉内に重ね合せウェーハを１４時間保持した。この貼合熱処理においてポリシリコン膜は完全に酸化された。これにより、ＢＯＸ層の厚みが６μｍ、裏面酸化膜の厚みが６μｍの貼合せウェーハを作製した。貼合せウェーハの活性層用ウェーハ側を、平面研削によって活性層用ウェーハの厚みが１５μｍの活性層となるように薄膜化処理を施し、さらに、テラス研磨を施してＳＯＩウェーハを得た。
【００５１】
（比較例１）
ポリシリコン膜を形成しないこと以外は実施例１と同様にしてＳＯＩウェーハを得た。ＢＯＸ層の厚みが５μｍ、裏面酸化膜の厚みが５μｍとなった。
【００５２】
（比較例２）
ポリシリコン膜を形成しないこと以外は実施例２と同様にしてＳＯＩウェーハを得た。ＢＯＸ層の厚みが６μｍ、裏面酸化膜の厚みが３μｍとなった。
【００５３】
＜評価１：スリップ有無の評価＞
実施例１、比較例１のＳＯＩウェーハについて、活性層表面を集光灯下で目視により評価したところ、比較例１にはスリップが確認されたが実施例１にはスリップが確認されなかった。比較例１では、活性層用ウェーハは酸化膜を有さないのに対して、支持用ウェーハは５μｍの厚みの酸化膜を有していたため、貼合熱処理時の酸化膜成長速度の違いに起因して、重ね合せウェーハの片面および他面それぞれにかかる応力バランスが崩れ、スリットが発生したものと考えられた。一方、実施例１では、形成したポリシリコン膜が熱処理中に酸化されることにより、重ね合せウェーハの片面および他面にかかる応力の差が減少したためと考えられる。
【００５４】
＜評価２：反り（ｗａｒｐ）の評価＞
実施例２、比較例２のＳＯＩウェーハについて、平坦度測定装置（ＡＤＥ９７００）にて反りを示すｗａｒｐを測定した。各反り量は、実施例２では２０μｍ、比較例２では１５０μｍであった。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明によれば、貼合熱処理を行う前に重ね合せウェーハの表面にシリコン膜を形成することにより、貼合熱処理によるスリップの発生を抑制し、また、薄膜化処理に伴い生じる反りを低減してＳＯＩウェーハを製造することが可能となった。
【符号の説明】
【００５６】
１  活性層用ウェーハ
１ａ  第１の酸化膜
２  支持用ウェーハ
２ａ  第１の酸化膜
４  重ね合せウェーハ
６  シリコン膜
６ａ  第２の酸化膜
７  貼合せウェーハ
８  ＢＯＸ層
９  裏面酸化膜
１０  活性層
１１  ＳＯＩウェーハ
【図１】
2013168432.tif 000003
【図２】
2013168432.tif 000004
【図３】
2013168432.tif 000005
【図４】
2013168432.tif 000006