(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のシリコンウェーハと第２のシリコンウェーハとをシリコン酸化膜を介して接合することにより、該シリコン酸化膜上にシリコン単結晶薄膜を有するＳＯＩウェーハの製造方法であって、
シリコン基板上にシリコンゲルマニウム層とされる半導体エピタキシャル層を介してシリコン単結晶薄膜をエピタキシャル成長する工程と、
前記第１又は第２のシリコンウェーハのうち少なくとも一方の表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記シリコン基板のシリコン単結晶薄膜上から水素イオンとされるイオンを前記半導体エピタキシャル層中に注入して前記第１のシリコンウェーハとする工程と、
該工程後に前記第１のシリコンウェーハの表面と前記第２のシリコンウェーハの表面とを前記シリコン酸化膜を介して密着させ接合する工程と、
該工程後に前記半導体エピタキシャル層で劈開して接合された前記第１のシリコンウェーハの周縁に流体を当てることにより前記第１のシリコンウェーハを剥離する工程と、
前記第１のシリコンウェーハを剥離した前記第２のシリコンウェーハを水素雰囲気中で熱処理し、前記第２のシリコンウェーハ表面に残るシリコンゲルマニウム層のゲルマニウムを水素と結合させて蒸発させるとともに前記シリコン単結晶薄膜表面を再構成する工程とを備え、
前記シリコン基板は、シリコン単結晶インゴット内での格子間シリコン型点欠陥が支配的に存在する領域を〔Ｉ〕とし、空孔型点欠陥が支配的に存在する領域を〔Ｖ〕とし、格子間シリコン型点欠陥の凝集体及び空孔型点欠陥の凝集体が存在しないパーフェクト領域を〔Ｐ〕とするときに、前記パーフェクト領域〔Ｐ〕からなるインゴットから切り出された点欠陥の凝集体が存在しないシリコンウェーハであることを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項２】
第１のシリコンウェーハと第２のシリコンウェーハとをシリコン酸化膜を介して接合することにより、該シリコン酸化膜上にシリコン単結晶薄膜を有するＳＯＩウェーハの製造方法であって、
シリコン基板上にシリコンゲルマニウム層とされる半導体エピタキシャル層を介してシリコン単結晶薄膜をエピタキシャル成長する工程と、
前記第１又は第２のシリコンウェーハのうち少なくとも一方の表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記シリコン基板のシリコン単結晶薄膜上から水素イオンとされるイオンを前記半導体エピタキシャル層中に注入して前記第１のシリコンウェーハとする工程と、
該工程後に前記第１のシリコンウェーハの表面と前記第２のシリコンウェーハの表面とを前記シリコン酸化膜を介して密着させ接合する工程と、
該工程後に前記半導体エピタキシャル層で劈開して接合された前記第１のシリコンウェーハの周縁に流体を当てることにより前記第１のシリコンウェーハを剥離する工程と、
前記第１のシリコンウェーハを剥離した前記第２のシリコンウェーハを水素雰囲気中で熱処理し、前記第２のシリコンウェーハ表面に残るシリコンゲルマニウム層のゲルマニウムを水素と結合させて蒸発させるとともに前記シリコン単結晶薄膜表面を再構成する工程とを備え、
前記シリコン基板は、熱処理により表面に無欠陥層が形成されたシリコンウェーハであることを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、埋め込み酸化膜上にシリコン単結晶薄膜を有する貼り合わせＳＯＩウェーハの製造方法及びＳＯＩウェーハに関する。
【０００２】
【従来の技術】
絶縁膜である埋め込み酸化膜（ＢＯＸ層と呼ばれる）の上にシリコン（Ｓｉ）単結晶薄膜（ＳＯＩ層と呼ばれる）を形成したＳＯＩ(Silicon On Insulator)ウェーハは、基板とデバイス作製層であるＳＯＩ層が電気的に分離しているため、高い絶縁耐圧が得られるもので、寄生容量が低く、耐放射性能力が大きいと共に基板バイアス効果が無い等の特徴がある。このため、高速性、低消費電力、ソフトエラーフリー等の効果が期待され、次世代素子用の基板として種々の開発が行われている。
【０００３】
このＳＯＩウェーハの作製技術として代表的なものに、いわゆるウェーハ貼り合わせ技術とＳＩＭＯＸ(Separation by IMplanted OXygen)技術とがある。ウェーハ貼り合わせ技術は、２枚のウェーハの片方又は両方に酸化膜を形成しておき、酸化膜を間に２枚のウェーハを貼り合わせるもので、貼り合わせは、２枚のウェーハを機械的に密着させて熱処理することにより行い、ＳＯＩ層は、貼り合わせたウェーハを研削及び研磨により鏡面加工して作製される。ウェーハ貼り合わせによるＳＯＩ膜の結晶性はバルクシリコンウェーハと同等であるため、欠陥等の問題が少なく、ＳＯＩ層に形成するデバイスの特性に優れている。
【０００４】
また、ＳＩＭＯＸ技術は、シリコンウェーハに酸素をイオン注入し、高温で熱処理することにより、酸素が過飽和に含まれている領域を酸化膜に変換するもので、ＢＯＸ層上にシリコン薄膜が残りＳＯＩが形成される技術である。
さらに、ウェーハ貼り合わせ技術の新たな技術として、水素イオン剥離法（スマートカット法とも呼ばれる）という手法が開発されており、この技術は、二枚のシリコンウェーハのうち酸化膜を形成した一方の上面から水素イオンを注入した後、イオン注入面を酸化膜を介して他方のウェーハと密着させ、その後熱処理を加えることによりウェーハ内部に微小気泡層を形成させ、微小気泡層を劈開面として一方のウェーハを薄膜状に剥離し、さらに熱処理を加えて強固に結合したＳＯＩウェーハとするものである。この技術は、ウェーハを研削及び研磨により薄膜化する必要が無く、膜厚の均一な薄膜が容易に得ることができると共に剥離したウェーハの再利用が可能となるものである。
【０００５】
近年、ウェーハ貼り合わせ技術として、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層を介してシリコン単結晶薄膜をエピタキシャル成長させたシリコン基板に水素をイオン注入し、このエピタキシャル膜を酸化膜付きシリコン基板に接合後、剥離することで薄膜ＳＯＩウェーハを製造する技術が、U.S.Patent 6,033,974において提案されている。すなわち、この技術では、シリコン基板上にＳｉＧｅ層をエピタキシャル成長させた後にＳＯＩ層となるシリコン膜をエピタキシャル成長し、ＳｉＧｅ層に水素イオン注入することで、この膜を高応力膜とする。
【０００６】
さらに、この水素注入後のＳｉＧｅ層を有するシリコン基板を、酸化膜を形成したシリコン基板に貼り合わせた後に、ウェーハ周縁からＳｉＧｅ膜に窒素ガスを吹き付けることにより、ＳｉＧｅ層から剥離させ、そして水素雰囲気中のアニールで表面のＧｅ（ゲルマニウム）を蒸発させることにより、表面荒さが非常に良好なＳＯＩウェーハが得られる。
【０００７】
この技術は、多くのイオン注入が必要となるＳＩＭＯＸに比べて、イオン注入が１／１０程度ですみ、物理的ダメージが少ないという特徴がある。
また、スマートカット法では、水素イオン注入による微小気泡層で剥離させるために剥離後の表面荒さがあまりよくないのに対し、ＳｉＧｅ層を剥離層とする上記技術では、ＳｉＧｅ層を薄くできるために、剥離後の表面荒さが非常によいという利点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術では、以下のような課題が残されている。
上記従来の技術では、通常のシリコン基板及び厚膜エピタキシャル基板を、活性層となる薄膜エピタキシャル成膜用の基板として用いるため、通常の基板に存在するＣＯＰ(Crystal Originated Particle)により、得られる薄膜エピタキシャル層（ＳＯＩ層）はＣＯＰの履歴をおうことになる。すなわち、ＳＯＩ層は、素子形成領域として５００ｎｍ以下の厚さが要求されるため、ＣＯＰの影響が残った薄膜となっていまう。一方、厚膜エピタキシャル基板では、１μｍ以上のエピタキシャル層が成膜されていれば、そのエピタキシャル層は、ＣＯＰの履歴をおわず、得られる薄膜エピタキシャル層もＣＯＰの履歴をおわないが、薄膜エピタキシャル層転写後の基板を再び薄膜エピタキシャル基板として用いるには、再研磨の後に再び１μｍ以上の厚膜エピタキシャル層を成膜しなければならなかった。
【０００９】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、ＣＯＰの影響が非常に少ないと共に剥離したウェーハを容易に再利用可能なＳＯＩウェーハの製造方法及びＳＯＩウェーハを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。
すなわち、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法は、第１のシリコンウェーハと第２のシリコンウェーハとをシリコン酸化膜を介して接合することにより、該シリコン酸化膜上にシリコン単結晶薄膜を有するＳＯＩウェーハの製造方法であって、
シリコン基板上にシリコンゲルマニウム層とされる半導体エピタキシャル層を介してシリコン単結晶薄膜をエピタキシャル成長する工程と、
前記第１又は第２のシリコンウェーハのうち少なくとも一方の表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記シリコン基板のシリコン単結晶薄膜上から水素イオンとされるイオンを前記半導体エピタキシャル層中に注入して前記第１のシリコンウェーハとする工程と、
該工程後に前記第１のシリコンウェーハの表面と前記第２のシリコンウェーハの表面とを前記シリコン酸化膜を介して密着させ接合する工程と、
該工程後に前記半導体エピタキシャル層で劈開して接合された前記第１のシリコンウェーハの周縁に流体を当てることにより前記第１のシリコンウェーハを剥離する工程と、
前記第１のシリコンウェーハを剥離した前記第２のシリコンウェーハを水素雰囲気中で熱処理し、前記第２のシリコンウェーハ表面に残るシリコンゲルマニウム層のゲルマニウムを水素と結合させて蒸発させるとともに前記シリコン単結晶薄膜表面を再構成する工程とを備えるとともに、
前記シリコン基板は、シリコン単結晶インゴット内での格子間シリコン型点欠陥が支配的に存在する領域を〔Ｉ〕とし、空孔型点欠陥が支配的に存在する領域を〔Ｖ〕とし、格子間シリコン型点欠陥の凝集体及び空孔型点欠陥の凝集体が存在しないパーフェクト領域を〔Ｐ〕とするときに、前記パーフェクト領域〔Ｐ〕からなるインゴットから切り出された点欠陥の凝集体が存在しないシリコンウェーハであることか、または、前記シリコン基板は、熱処理により表面に無欠陥層が形成されたシリコンウェーハであることができる。
また、本発明は、第１のシリコンウェーハと第２のシリコンウェーハとをシリコン酸化膜を介して接合することにより、該シリコン酸化膜上にシリコン単結晶薄膜を有するＳＯＩウェーハの製造方法であって、シリコン基板上に半導体エピタキシャル層を介してシリコン単結晶薄膜をエピタキシャル成長する工程と、前記第１又は第２のシリコンウェーハのうち少なくとも一方の表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン基板のシリコン単結晶薄膜上からイオンを前記半導体エピタキシャル層中に注入して前記第１のシリコンウェーハとする工程と、該工程後に前記第１のシリコンウェーハの表面と前記第２のシリコンウェーハの表面とを前記シリコン酸化膜を介して密着させ接合する工程と、該工程後に前記半導体エピタキシャル層で劈開して前記第１のシリコンウェーハを剥離する工程とを備え、前記シリコン基板は、シリコン単結晶インゴット内での格子間シリコン型点欠陥が支配的に存在する領域を〔Ｉ〕とし、空孔型点欠陥が支配的に存在する領域を〔Ｖ〕とし、格子間シリコン型点欠陥の凝集体及び空孔型点欠陥の凝集体が存在しないパーフェクト領域を〔Ｐ〕とするときに、前記パーフェクト領域〔Ｐ〕からなるインゴットから切り出された点欠陥の凝集体が存在しないシリコンウェーハである。
【００１１】
このＳＯＩウェーハの製造方法では、シリコン基板として、シリコン単結晶インゴット内での格子間シリコン型点欠陥が支配的に存在する領域を〔Ｉ〕とし、空孔型点欠陥が支配的に存在する領域を〔Ｖ〕とし、格子間シリコン型点欠陥の凝集体及び空孔型点欠陥の凝集体が存在しないパーフェクト領域を〔Ｐ〕とするときに、パーフェクト領域〔Ｐ〕からなるインゴットから切り出された点欠陥の凝集体が存在しないシリコンウェーハを用いるので、ＣＯＰが結晶中になく、この上にエピタキシャル成長した半導体エピタキシャル層及びシリコン単結晶薄膜がＣＯＰの履歴をおうことがないため、低欠陥密度の活性層を有する薄膜ＳＯＩウェーハを得ることができる。また、シリコン単結晶薄膜を転写して剥離した後の第１のシリコンウェーハを再研磨することにより、容易に貼り合わせに必要な平坦度を有するシリコン基板を得ることができ、再研磨のみで再びＣＯＰの影響のないエピタキシャル膜を得ることができる。
【００１２】
本発明のＳＯＩウェーハの製造方法は、第１のシリコンウェーハと第２のシリコンウェーハとをシリコン酸化膜を介して接合することにより、該シリコン酸化膜上にシリコン単結晶薄膜を有するＳＯＩウェーハの製造方法であって、シリコン基板上に半導体エピタキシャル層を介してシリコン単結晶薄膜をエピタキシャル成長する工程と、前記第１又は第２のシリコンウェーハのうち少なくとも一方の表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン基板のシリコン単結晶薄膜上からイオンを前記半導体エピタキシャル層中に注入して前記第１のシリコンウェーハとする工程と、該工程後に前記第１のシリコンウェーハの表面と前記第２のシリコンウェーハの表面とを前記シリコン酸化膜を介して密着させ接合する工程と、該工程後に前記半導体エピタキシャル層で劈開して前記第１のシリコンウェーハを剥離する工程とを備え、前記シリコン基板は、熱処理により表面に無欠陥層が形成されたシリコンウェーハであることを特徴とする。
【００１３】
このＳＯＩウェーハの製造方法では、シリコン基板として、熱処理により表面に無欠陥層が形成されたシリコンウェーハを用いるので、ＣＯＰが表面になく、この上にエピタキシャル成長する半導体エピタキシャル層及びシリコン単結晶薄膜がＣＯＰの履歴をおうことがないため、低欠陥密度の活性層を有する薄膜ＳＯＩウェーハを得ることができる。
【００１４】
また、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法は、前記半導体エピタキシャル層を、シリコンゲルマニウム層とし、前記イオンを、水素イオンとする技術が採用される。すなわち、このＳＯＩウェーハの製造方法では、シリコンゲルマニウム層中に水素イオン注入が行われることにより、シリコンゲルマニウム層の応力が高くなり、接合後に容易にシリコンゲルマニウム層から劈開、剥離させることができる。
【００１５】
さらに、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法は、前記第１のシリコンウェーハを剥離する工程において、接合された第１のシリコンウェーハの周縁に流体を当てることにより行われる技術が採用される。すなわち、このＳＯＩウェーハの製造方法では、接合された第１のシリコンウェーハの周縁に窒素圧縮ガス等の流体を吹き付ける等して当てることにより、水素イオン注入で高応力化されているシリコンゲルマニウム層から容易に剥離を行うことができる。
【００１６】
また、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法は、第１のシリコンウェーハを剥離した前記第２のシリコンウェーハを、水素雰囲気中で熱処理する工程を備えていることが好ましい。すなわち、このＳＯＩウェーハの製造方法では、第１のシリコンウェーハを剥離した第２のシリコンウェーハを、水素雰囲気中で熱処理することにより、第２のシリコンウェーハ表面に残るシリコンゲルマニウム層のゲルマニウムを水素と結合させて蒸発させることができると共に、表面が再構成されて表面荒さがさらに良くなる。
【００１７】
本発明のＳＯＩウェーハは、シリコン酸化膜上にシリコン単結晶薄膜を有するＳＯＩウェーハであって、上記本発明のＳＯＩウェーハの製造方法により作製されたことを特徴とする。すなわち、このＳＯＩウェーハでは、上記本発明のＳＯＩウェーハの製造方法により作製されているので、ＣＯＰの影響がなく低欠陥密度の活性層を有することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るＳＯＩウェーハの製造方法及びＳＯＩウェーハの一実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１９】
本発明に係るＳＯＩウェーハの製造方法は、図１及び図２に示すように、シリコンウェーハのＡ板（第１のシリコンウェーハ）１とＢ板（第２のシリコンウェーハ）２とをシリコン酸化膜３を介して接合することにより、該シリコン酸化膜３上にＳＯＩ層となるシリコン単結晶薄膜４を有するＳＯＩウェーハＳＩの製造方法である。
【００２０】
〔Ａ板作製工程〕
まず、Ａ板１の作製について、図１を参照して以下に説明する。
鏡面研磨された後述するシリコン基板ＳＵＢを洗浄した後、このシリコン基板ＳＵＢをエピタキシャル成長装置内に設置して水素ベークを行う。この後、図１の（ａ）に示すように、このシリコン基板ＳＵＢ上にＳｉＧｅ層（シリコンゲルマニウム層、半導体エピタキシャル層）ＳＧを５ｎｍ程度の厚さでエピタキシャル成長し、さらにＳｉＧｅ層ＳＧ上にシリコン単結晶薄膜４をエピタキシャル成長する。また、シリコン酸化膜３を形成する。
【００２１】
なお、上記エピタキシャル成長は、例えば減圧ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)、ＭＢＥ(Molecular Beam Epitaxy)、ＧＳＭＢＥ(Gas Source MBE)又はＵＨＶ−ＣＶＤ(Ultra High Vacuum Chemical Vapor Deposition)等により行われる。
さらに、上記装置から取り出した成膜済みのシリコン基板ＳＵＢを洗浄した後、シリコン単結晶薄膜４上にＢＯＸ層となるシリコン酸化膜３を熱酸化により形成する。
【００２２】
上記シリコン基板ＳＵＢとしては、シリコン単結晶インゴット内での格子間シリコン型点欠陥が支配的に存在する領域を〔Ｉ〕とし、空孔型点欠陥が支配的に存在する領域を〔Ｖ〕とし、格子間シリコン型点欠陥の凝集体及び空孔型点欠陥の凝集体が存在しないパーフェクト領域を〔Ｐ〕とするときに、パーフェクト領域〔Ｐ〕からなるインゴットから切り出された点欠陥の凝集体が存在しないシリコンウェーハが用いられる。なお、空孔型点欠陥は、一つのシリコン原子がシリコン結晶格子で正常な一つから離脱した空孔による欠陥であり、また、格子間シリコン点欠陥は、原子がシリコン結晶の格子点以外の位置（インタースチシャルサイト）にある場合の欠陥をいう。
【００２３】
すなわち、このパーフェクト領域〔Ｐ〕からなるシリコンウェーハは、例えば特開平１−１３９３号公報に提案されているように、ＣＺ法によりホットゾーン内のシリコン融液からインゴットをボロンコフ(Voronkov)理論に基づいた引上速度プロファイルで引き上げられ、このインゴットをスライスして作製される。  このインゴットは、引上速度をＶ（ｍｍ／分）とし、ルツボ中のシリコン融液とインゴットとの界面近傍におけるインゴット鉛直方向の温度勾配をＧ（℃／ｍｍ）とするとき、熱酸化処理をした際にリング状に発生するＯＳＦ（Oxidation Induced Stacking Fault;酸素誘起積層欠陥）がウェーハ中心部で消滅するように、Ｖ／Ｇ（ｍｍ2／分・℃）の値を決めて作られる。
【００２４】
上記ボロンコフ理論では、図３に示すように、Ｖ／Ｇを横軸にとり、空孔型点欠陥濃度と格子間シリコン型欠陥濃度を同一の縦軸にとって、Ｖ／Ｇと点欠陥濃度との関係を図式的に表現し、空孔領域と格子間シリコン領域の境界がＶ／Ｇによって決定されることを説明している。より詳しくは、Ｖ／Ｇ比が臨界点以上では空孔型点欠陥濃度が優勢なインゴットが形成される反面、Ｖ／Ｇ比が臨界点以上では格子間シリコン型点欠陥濃度が優勢なインゴットが形成される。図３において、〔Ｉ〕は格子間シリコン型点欠陥が支配的であって、格子間シリコン点欠陥が存在する領域（（Ｖ／Ｇ）1以下）を示し、〔Ｖ〕はインゴット内での空孔型点欠陥が支配的であって、空孔型点欠陥の凝集体が存在する領域（（Ｖ／Ｇ）2以下）を示し、〔Ｐ〕は空孔型点欠陥の凝集体及び格子間シリコン型点欠陥の凝集体が存在しないパーフェクト領域（（Ｖ／Ｇ）1〜（Ｖ／Ｇ）2）を示す。領域〔Ｐ〕に隣接する領域〔Ｖ〕にはＯＳＦ核を形成する領域〔ＯＳＦ〕（（Ｖ／Ｇ）2〜（Ｖ／Ｇ）3）が存在する。
【００２５】
したがって、シリコン基板ＳＵＢに供されるインゴットの引上速度プロファイルは、インゴットがホットゾーン内のシリコン融液から引き上げられるとき、温度勾配に対する引上速度の比（Ｖ／Ｇ）が格子間シリコン型点欠陥の凝集体の発生を防止する第１臨界比（（Ｖ／Ｇ）1）以上であって、空孔型点欠陥の凝集体をインゴットの中央にある空孔型点欠陥が支配的に存在する領域内に制限する第２臨界比（（Ｖ／Ｇ）3）以下に維持されるように決められる。
【００２６】
この引上速度のプロファイルは、実験的に基準インゴットを軸方向にスライスすることやシミュレーションによって上記ボロンコフ理論に基づいて決定される。
【００２７】
このようにパーフェクト領域〔Ｐ〕で作製されたシリコンウェーハは、ＯＳＦ、ＣＯＰ等を有しない無欠陥のウェーハとなるものである。したがって、このシリコン基板ＳＵＢ上にエピタキシャル成長したＳｉＧｅ層ＳＧ及びシリコン単結晶薄膜４は、ＣＯＰの履歴をおわない低欠陥密度層となる。
【００２８】
なお、ＣＯＰ等の点欠陥の凝集体が検出方法によって検出感度、検出下限値が異なる値を示すことがある。そのため、本明細書において、「点欠陥の凝集体が存在しない」の意味は、鏡面加工されたシリコン単結晶を無攪拌セコエッチングを施した後に光学顕微鏡により、観察面積とエッチング取り代との積を検査体積として観察した際に、フローパターン（空孔型欠陥）及び転位クラスタ（格子間シリコン型点欠陥）の各凝集体が１×１０-3ｃｍ3の検査体積に対して１個欠陥が検出された場合を検出下限値（１×１０3個／ｃｍ3）とするとき、点欠陥の凝集体の数が上記検出下限値以下であることをいう。
【００２９】
次に、図１の（ｂ）に示すように、上記シリコン基板ＳＵＢのシリコン単結晶薄膜４上からＳｉＧｅ層ＳＧ中に水素イオンを注入する。このとき、ＳｉＧｅ層ＳＧは、水素イオンの介在により応力が増加し、高応力層となる。
【００３０】
〔Ｂ板作製工程〕
一方、図２に示すように、Ｂ板２は、ＳＯＩウェーハＳＩの基板部となるものであり、鏡面研磨された通常のシリコンウェーハが用いられ、特にＡ板１に使用されるシリコン基板ＳＵＢのような無欠陥のシリコンウェーハである必要はない。なお、Ａ板１表面と同様に、Ｂ板２表面にシリコン酸化膜３を形成しておいても構わない。
【００３１】
〔貼り合わせ工程〕
次に、図２の（ａ）に示すように、Ａ板１及びＢ板２を洗浄した後、Ａ板１の表面とＢ板２の表面とをシリコン酸化膜３を介して密着させ、接合する。
【００３２】
〔剥離工程〕
そして、上記貼り合わされたＡ板１及びＢ板２の周縁に、図２の（ｂ）に示すように、窒素の圧縮ガス（流体）を吹き付けて、ＳｉＧｅ層ＳＧで劈開してＡ板１をＢ板２から剥離する。このとき、Ｂ板２には、シリコン酸化膜３を介してシリコン単結晶薄膜４が転写されて、ＳＯＩ構造が形成される。すなわち、水素イオン注入でＳｉＧｅ層ＳＧが高応力化されているため、窒素の圧縮ガスが当たることにより容易にこの部分から劈開されて剥離を行うことができる。
【００３３】
さらに、図２の（ｃ）に示すように、剥離後のＢ板２を水素雰囲気中でアニールし、表面に残るＧｅ（ゲルマニウム）を水素と結合させて蒸発させる。このとき、表面のＧｅを除去できると共に、表面が再構成されて表面荒さがさらに改善される。
そして、上記アニール後に洗浄を行って、ＳＯＩウェーハＳＩが作製される。なお、上記剥離工程で剥離させたＡ板１は、表面に残ったＳｉＧｅ層ＳＧを除去するため、表面が研削・研磨され、Ａ板用のシリコン基板ＳＵＢに再生される。
【００３４】
このように本実施形態では、シリコン基板ＳＵＢとして、パーフェクト領域〔Ｐ〕からなるインゴットから切り出された点欠陥の凝集体が存在しないシリコンウェーハを用いるので、ＣＯＰが結晶中になく、この上にエピタキシャル成長したＳｉＧｅ層ＳＧ及びシリコン単結晶薄膜４がＣＯＰの履歴をおうことがないため、低欠陥密度の活性層を有する薄膜ＳＯＩウェーハを得ることができる。また、シリコン単結晶薄膜４を転写して剥離した後のＡ板１を再研磨することにより、容易に貼り合わせに必要な平坦度を有するシリコン基板ＳＵＢを得ることができ、再研磨のみで再びＣＯＰの影響のないエピタキシャル膜を得ることができる。
【００３５】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態ではシリコン基板ＳＵＢにパーフェクト領域〔Ｐ〕からなるインゴットから切り出された点欠陥の凝集体が存在しないシリコンウェーハを用いたが、水素雰囲気中等の熱処理により表面にＤＺ(Denuded Zone)層（無欠陥層）が形成されたシリコンウェーハを用いてもよい。
【００３６】
この場合も、ＣＯＰが表面になく、この上にエピタキシャル成長するＳｉＧｅ層及びシリコン単結晶薄膜がＣＯＰの履歴をおうことがないため、低欠陥密度の活性層を有する薄膜ＳＯＩウェーハを得ることができる。なお、表面にＤＺ層が形成されたシリコンウェーハをシリコン基板として使用する場合、剥離後のＡ板を再利用するには、表面のＳｉＧｅ層を除去した後に再び水素アニールをする必要がある。この点で、上記パーフェクト領域〔Ｐ〕のシリコンウェーハをシリコン基板に用いる場合の方が、表面研磨だけですみ、再利用が容易である。
また、上記実施形態では、ＳｉＧｅ層ＳＧを剥離層としたが、イオン注入により応力が増加して容易に劈開可能になる半導体エピタキシャル層であれば、他の半導体層でも構わない。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明のＳＯＩウェーハの製造方法及びＳＯＩウェーハによれば、シリコン基板ＳＵＢとして、パーフェクト領域〔Ｐ〕からなるインゴットから切り出された点欠陥の凝集体が存在しないシリコンウェーハを用いるので、ＣＯＰが結晶中になく、ＳＯＩ層となるシリコン単結晶薄膜がＣＯＰの履歴をおうことがないため、低欠陥密度の活性層を有する薄膜ＳＯＩウェーハを得ることができる。また、剥離した後の第１のシリコンウェーハを再研磨だけで、容易に高平坦度なシリコン基板が得られ、再びＣＯＰの影響のないエピタキシャル膜を繰り返し得ることができ、生産コストを大幅に低減することができる。
【００３８】
また、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法及びＳＯＩウェーハによれば、シリコン基板として、熱処理により表面に無欠陥層が形成されたシリコンウェーハを用いるので、ＣＯＰが表面になく、ＳＯＩ層となるシリコン単結晶薄膜がＣＯＰの履歴をおうことがないため、低欠陥密度の活性層を有する薄膜ＳＯＩウェーハを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るＳＯＩウェーハの製造方法及びＳＯＩウェーハの一実施形態における貼り合わせ工程前までの製造プロセスを模式的に示す断面図である。
【図２】  本発明に係るＳＯＩウェーハの製造方法及びＳＯＩウェーハの一実施形態における貼り合わせ工程以降の製造プロセスを模式的に示す断面図である。
【図３】  ボロンコフ理論に基づいた、Ｖ／Ｇ比が臨界点以上では空孔豊富インゴットが形成され、Ｖ／Ｇ比が臨界点以下では格子間シリコン豊富インゴットが形成され、パーフェクト領域が第１臨界比（（Ｖ／Ｇ）1）以上第２臨界比（（Ｖ／Ｇ）3）以下であることを示す図である。
【符号の説明】
１  Ａ板（第１のシリコンウェーハ）
２  Ｂ板（第２のシリコンウェーハ）
３  シリコン酸化膜
４  シリコン単結晶薄膜
ＳＧ  ＳｉＧｅ層（シリコンゲルマニウム層、半導体エピタキシャル層）
ＳＩ  ＳＯＩウェーハ
ＳＵＢ  シリコン基板
【図１】
0004092874.tif 000002
【図２】
0004092874.tif 000003
【図３】
0004092874.tif 000004