(57)【要約】【課題】イオン注入剥離法において剥離熱処理の際に薄膜が転写されないテラス幅の低減と、マーブル模様の膜厚ムラを抑制することができる貼り合わせウェーハの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】貼り合わせウェーハの製造方法において、剥離熱処理においてウェーハを保持するボートの少なくともウェーハ保持部の材質を、石英よりも熱伝導率が高い材質のものを用い、剥離温度より低い温度の熱処理炉内にウェーハを投入した後、少なくともイオン注入層でボンドウェーハが剥離するまで昇温し続ける貼り合わせウェーハの製造方法を提供する。【選択図】図１
2009283582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、ボンドウェーハの表面から水素イオン、希ガスイオンの少なくとも一種類のガスイオンをイオン注入してウェーハ内部に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絶縁膜を介して貼り合わせた後、剥離熱処理を行うことによって前記イオン注入層で前記ボンドウェーハを剥離させて貼り合わせウェーハを作製する貼り合わせウェーハの製造方法において、
前記剥離熱処理においてウェーハを保持するボートの少なくともウェーハ保持部の材質を、石英よりも熱伝導率が高い材質のものを用い、剥離温度より低い温度の熱処理炉内にウェーハを投入した後、少なくとも前記イオン注入層で前記ボンドウェーハが剥離するまで昇温し続け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】
前記剥離熱処理において、５００℃未満の温度の前記熱処理炉内にウェーハを投入し、少なくとも前記イオン注入層で前記ボンドウェーハが剥離するまで５００℃以上の温度へ昇温し続けることを特徴とする請求項１に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記剥離熱処理において、４００℃以下の温度の前記熱処理炉内にウェーハを投入し、少なくとも前記イオン注入層で前記ボンドウェーハが剥離するまで２℃／分以上で昇温し続けることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記ボンドウェーハ及びベースウェーハとしてシリコン単結晶ウェーハを用い、前記ボートの少なくともウェーハ保持部の材質を、Ｓｉ又はＳｉＣとすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
【請求項５】
前記ボンドウェーハ及びベースウェーハの表面に、予め絶縁膜を形成させて、前記貼り合わせの際に、前記絶縁膜同士を介して貼り合わせることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
【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貼り合わせウェーハの製造方法によって製造されたベースウェーハ上に薄膜を有する貼り合わせウェーハであって、該薄膜を選択エッチングして検出される欠陥密度が１０個／ｃｍ２以下であることを特徴とする貼り合わせウェーハ。
【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、貼り合わせウェーハの製造において、ウェーハをイオン注入層で剥離する際の熱処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高性能デバイス用のウエーハとして、半導体ウエーハを他のウエーハ等と接合させた後、素子を作製する側のウエーハを薄膜化した貼り合わせウエーハが使用されている。
具体的には、例えば、鏡面研磨された２枚のシリコンウエーハを用意し、少なくとも一方のウエーハに酸化膜を形成させる。そして、これらのウエーハを接合させた後、２００〜１２００℃の温度で熱処理して結合強度を高める。その後、素子作製側ウエーハ（ボンドウエーハ）を研削及び研磨等して所望の厚さまで薄膜化することにより、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）層が形成された貼り合わせＳＯＩウエーハを製造することができる。
【０００３】
ボンドウエーハを薄膜化する方法としては、上記の研削・研磨による方法のほか、貼り合わせる前のボンドウエーハに予め水素イオンなどのイオン注入層を形成しておき、ベースウエーハと貼り合わせた後に例えば５００℃で１０分間程度の熱処理を施して（特許文献１参照）、そのイオン注入層で剥離することによりボンドウエーハを薄膜化する方法（スマートカット（登録商標）とも呼ばれる。）がある。
【０００４】
このような方法で貼り合わせウエーハを製造する場合、貼り合わせられる２枚の鏡面ウエーハの周辺部には厚さが僅かに薄くなった研磨ダレと呼ばれる部分や面取り部が存在し、その部分は結合されないか、結合力が弱い未結合部分として残ってしまう。このような未結合部分が存在したまま熱処理により薄膜化を行うと、その薄膜化工程中に未結合部分の一部が剥がれることになる。従って、薄膜化されたボンドウエーハは、基台となるウエーハ（ベースウエーハ）よりも小径となり、また、周辺部には微小な凹凸が連続的に形成されることになる。
【０００５】
このような薄膜が転写されない周辺部をテラスといい、テラス幅が大きいと最終的に得られる半導体デバイスのチップ数を低減させてしまうことになる。このようなテラス幅の問題は、ボンドウェーハとベースウェーハ両方に酸化膜が形成され、その酸化膜を介して貼り合わせる場合、酸化膜同士は結合力が弱くなるため、特に顕著な問題であった。
【０００６】
また、このようなテラス幅を小さくする為に、熱処理時の温度を高くして、ウェーハ周辺部の結合力を高めようとしても、マーブル模様の膜厚ムラが一部にできてしまっていた。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−７９３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、イオン注入剥離法において剥離熱処理の際に薄膜が転写されないテラス幅の低減と、マーブル模様の膜厚ムラを抑制することができる貼り合わせ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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも、ボンドウェーハの表面から水素イオン、希ガスイオンの少なくとも一種類のガスイオンをイオン注入してウェーハ内部に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絶縁膜を介して貼り合わせた後、剥離熱処理を行うことによって前記イオン注入層で前記ボンドウェーハを剥離させて貼り合わせウェーハを作製する貼り合わせウェーハの製造方法において、前記剥離熱処理においてウェーハを保持するボートの少なくともウェーハ保持部の材質を、石英よりも熱伝導率が高い材質のものを用い、剥離温度より低い温度の熱処理炉内にウェーハを投入した後、少なくとも前記イオン注入層で前記ボンドウェーハが剥離するまで昇温し続け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（請求項１）。
【００１０】
このような貼り合わせウェーハの製造方法であれば、剥離熱処理の際に剥離温度より低い温度の熱処理炉内にウェーハを投入し、剥離するまで昇温し続けることで、剥離が生じる温度を従来の剥離する際の温度より高くすることができる。これにより、ウェーハ面内、特に結合強度の低いウェーハ周辺部の結合強度が高くなっているときに剥離するため、テラス幅を低減することができる。また、少なくともウェーハ保持部を石英より熱伝導率が高い材質にすることで、熱処理時の昇温の際にウェーハの温度が上がるのと同様にウェーハ保持部の温度も上がるため、ウェーハとウェーハ保持部の接触によるウェーハ面内での部分的な温度ムラを防止できるため、当該接触部分においても良好な剥離が生じてマーブル模様の膜厚ムラの発生を防止し、剥離面の欠陥が低減された良質な薄膜にすることができる。このため、品質の良い薄膜の幅が広がり、最終的に得られる半導体デバイスのチップ数を多くすることができるため、製品歩留まりが向上する。
【００１１】
このとき、前記剥離熱処理において、５００℃未満の温度の前記熱処理炉内にウェーハを投入し、少なくとも前記イオン注入層で前記ボンドウェーハが剥離するまで５００℃以上の温度へ昇温し続けることが好ましい（請求項２）。
このように、ウェーハ投入時の温度を５００℃未満とすることで、熱処理炉内に投入直後に剥離が生じることはなく、また、出来るだけ高い温度で剥離を発生させたほうが結合強度も高くなるため５００℃以上の温度で剥離が生じるように昇温することが好ましい。
【００１２】
このとき、前記剥離熱処理において、４００℃以下の温度の前記熱処理炉内にウェーハを投入し、少なくとも前記イオン注入層で前記ボンドウェーハが剥離するまで２℃／分以上で昇温し続けることが好ましい（請求項３）。
このように、４００℃以下の温度の時に熱処理炉内に投入することによって、剥離がすぐに生じるのを確実に防止でき、ウェーハ投入後に２℃／分以上で昇温することによって、より高い温度で結合強度が高まっている時に剥離が生じるようにすることができる。
【００１３】
このとき、前記ボンドウェーハ及びベースウェーハとしてシリコン単結晶ウェーハを用い、前記ボートの少なくともウェーハ保持部の材質を、Ｓｉ又はＳｉＣとすることが好ましい（請求項４）。
このように、ボンドウェーハ及びベースウェーハがシリコン単結晶ウェーハである場合に、Ｓｉ又はＳｉＣの材質のウェーハ保持部とすれば、シリコンと熱伝導率が近いため、昇温時に接触部とウェーハ面内のその他の部分とで温度差が生じにくく、ウェーハ面内で温度ムラが少ないため均一に剥離してマーブル模様の膜厚ムラを防止することができる。
【００１４】
このとき、前記ボンドウェーハ及びベースウェーハの表面に、予め絶縁膜を形成させて、前記貼り合わせの際に、前記絶縁膜同士を介して貼り合わせることが好ましい（請求項５）。
本発明の貼り合わせウェーハの製造方法であれば、特に結合強度の低くなる絶縁膜同士を介して貼り合わせる場合でも、結合強度が高い状態で良好な剥離を行うことができるため、膜厚均一性の高い薄膜にすることができ、テラス幅も低減される。
【００１５】
また、本発明の貼り合わせウェーハの製造方法によって製造されたベースウェーハ上に薄膜を有する貼り合わせウェーハであって、該薄膜を選択エッチングして検出される欠陥密度が１０個／ｃｍ２以下であることを特徴とする貼り合わせウェーハを提供する（請求項６）。
本発明の製造方法で製造された貼り合わせウェーハであれば、剥離の際の温度が高くなるため、結合強度が高い状態で剥離が生じ、またウェーハ面内で温度が均一であり、良好な剥離が行われて剥離面の面粗さが向上されるため、薄膜を選択エッチングして検出される欠陥密度が１０個／ｃｍ２以下という良質な薄膜を有する貼り合わせウェーハとなる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明の貼り合わせウェーハの製造方法によれば、剥離熱処理の際に剥離温度より低い温度の熱処理炉にウェーハを投入し、その後剥離するまで昇温し続けることで、従来よりも高い温度で剥離が生じる。この高い温度によりウェーハ面内、特に従来では結合強度の低いウェーハ周辺部においても結合強度が高まっているときに剥離が生じるため、テラス幅が小さくボイド等の欠陥が少ない剥離面にすることができる。また、この剥離熱処理時のウェーハを保持するボートのウェーハ保持部が石英より熱伝導率の高い材質であるため、熱処理炉内の昇温を行ってもウェーハとウェーハ保持部の温度が比較的近い温度で昇温するため、接触部分とウェーハ面内のその他の部分で温度差がほとんど生じず、面内均一に剥離が生じるためマーブル模様の膜厚不均一な部分が発生せず、膜厚均一性の高い薄膜にすることができる。このため、品質の良い薄膜の幅が広がり、最終的に得られる半導体デバイスのチップ数を多くすることができるため、製品歩留まりが向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
貼り合わせウェーハの製造において、剥離される薄膜の膜厚均一性を高い状態でテラス幅を小さくすることが困難であった。
このようなテラス幅を狭くする為には、剥離が生ずる温度における貼り合わせ界面の結合強度が少しでも高い状態でウェーハを剥離する必要がある。つまり、剥離が生ずる温度における結合強度が強ければ、研磨ダレがある周辺部分も密着性が高まるため、より周辺部まで転写されることになる。酸化膜同士の貼り合わせの場合は、半導体と酸化膜の貼り合わせや半導体同士の貼り合わせに比べて結合強度が低いので、テラス幅が拡大しやすくなる傾向がある。
【００１８】
発明者らは、鋭意調査を行った結果、貼り合わせ界面の結合強度は熱処理温度に強く依存し、温度が高いほど強くなるが、熱処理を行うウェーハと熱伝導率が大きく異なる材質の熱処理ボートを用いて剥離熱処理を行うと、昇温中、ウェーハが熱処理ボートと接触する部分の温度が他の領域と異なり、ウェーハ面内で温度が不均一となってしまうことを見出した。
【００１９】
例えば、半導体シリコンで貼り合わせウェーハを作製する際、石英製の熱処理ボートを用いて剥離熱処理を行うと、シリコンの熱伝導率１５６Ｗ／ｍＫに対し、石英は２Ｗ／ｍＫと小さく、かつ、石英は透明で熱を吸収し難い為、昇温中、ウェーハのボートと接触する部分の温度は、他の領域と比較して低くなると考えられる。この状態でウェーハの剥離が起きると、ボートと接触している付近の温度は、他の領域と比較して低い為、貼り合わせ界面の結合強度が低く、イオン注入層で剥離の原動力となるキャビティの成長が進まなくなる。この結果、ウェーハのボートとの接触部付近の領域では、無理に剥離が起きた状態となるため、縞模様状の膜厚ムラが形成されてしまう（以下、マーブル模様という）。
【００２０】
これを避ける為、通常のイオン注入剥離法では、半導体シリコンを剥離する場合、例えば５００℃に昇温後、炉内温度を５００℃で３０分程度一定時間保持し、ウェーハ面内の温度が可能な限り均一になった状態で剥離を発生させることで、転写された半導体シリコン層にマーブル模様が発生することを避け、膜厚均一性を高めている。これは、炉内温度が５００℃に到達した直後はウェーハの剥離は発生しないが、その温度で一定時間保持する間にウェーハ面内の温度が均一になるのと同時に、剥離が発生するのに必要な熱量が半導体シリコンに加わることによって、マーブル模様が発生せずに剥離が生じていると考えられる。
しかしながらこの方法は、転写される半導体シリコン層の膜厚均一性を高めること（すなわち、マーブル模様の発生を抑制すること）にのみ着目しているため、この方法で剥離された半導体シリコン層を有する貼り合わせウェーハのテラス幅は比較的大きくなってしまうという欠点があった。
【００２１】
テラス幅を低減するためには、貼り合わせ界面の結合強度を可能な限り高めた状態で剥離を行うことが必要であり、そのためには、少しでも高い温度で剥離を発生させる必要がある。このためには、昇温中、又は、通常よりも高い温度で一定に保持してから、短時間、例えば数分以内にウェーハの剥離が起きるように熱処理をする必要がある。
しかしながら、熱的性質が異なる熱処理ボートを用いると、ウェーハ面内で剥離時のボートとの接触部付近の温度が他の領域と異なり、マーブル模様などの不良を引き起こしてしまう。
【００２２】
本発明者らは、鋭意検討を重ねたところ、イオン注入剥離法における剥離熱処理において、熱伝導率や熱吸収特性が異なる材質を剥離熱処理用ボートとして用いることで発生する問題点を見出し、これを回避しつつテラス幅を低減することのできる剥離熱処理方法を見出すことで、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、イオン注入剥離法を用いた貼り合わせウェーハの製造における、剥離熱処理方法であって、剥離熱処理の際にウェーハと接触する部分であるウェーハ保持部の材質を、ボートとして多用されている石英より熱伝導率が高いものとし、熱伝導率や熱吸収特性が、作製する半導体ウェーハの材質と同等または近いものとするとともに、昇温中にウェーハの剥離を行うことを特徴とするものである。
【００２３】
一般的なシリコンウェーハを用いた貼り合わせウェーハ（室温で貼り合わせ後に高温の結合熱処理を行い、その後、研削・研磨により薄膜化を行う貼り合わせウェーハ）は、結合熱処理を１０００℃以上とすることで、貼り合わせ界面の結合を強力なシロキサン結合としている。しかしながら、イオン注入剥離法では、貼り合わせウェーハを剥離する際の熱処理温度が５００℃程度と低い。この時、貼り合わせ界面の結合状態は、シラノール基を中心とする弱い結合であるため、貼り合わせ界面の結合力が剥離する力に負けて、テラス幅が広がったり、ボイド不良やブリスター不良を引き起こす可能性が高かった。それゆえ、イオン注入剥離法では、剥離が起きる際の貼り合わせ界面の結合強度を少しでも高める必要がある。
【００２４】
少しでも貼り合わせ界面結合強度が高い状態でウェーハを剥離するには、昇温中に剥離を起こさせることが望ましい。そこで、本発明では、ウェーハと熱伝導率が同等の材質（石英より熱伝導率が高い材質）からなる熱処理ボートを用いる事で、たとえ、昇温中であっても、ウェーハ面内の温度均一性を比較的高いレベルで維持することが可能となる。
【００２５】
つまり、昇温中であっても、ボートとの接触部付近のウェーハ温度の低下を抑制出来、剥離熱処理中のウェーハ温度を面内でほぼ均一に保つ事が出来る。これにより、可能な限り高い温度でウェーハの剥離をすることができるので、貼り合わせ界面の結合力が最も高い状態で剥離を行うことが出来、テラス幅の低減、ボイド不良の低減など、ＳＯＩの品質が向上し、生産性が向上するメリットが得られる。
【００２６】
以下、本発明の貼り合わせウェーハの製造方法について、実施態様の一例として、図１を参照しながら、イオン注入剥離法により貼り合わせウエーハを製造する場合について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
尚、図１は本発明の貼り合わせウェーハの製造方法の実施態様の一例を示すフロー図である。
【００２７】
まず、図１の工程（ａ）では、ボンドウェーハ１０とベースウェーハ２０として、例えば、シリコン単結晶のベアウェーハを２枚用意する。ベアウェーハには、ポリッシュドウェーハ（ＰＷ）、エピタキシャルウェーハ、熱処理ウェーハ等、様々なウェーハが存在するが、その種類に関係なく本発明に適用することが出来る。ウェーハ材料としても、シリコンに限られず、化合物半導体、あるいは半導体材料以外に石英、金属等の場合にも本発明は適用できるし、また、デバイス等のパターン付ウェーハにも適用することができる。
このとき、図１では、予めボンドウェーハ１０及びベースウェーハ２０の両ウェーハに絶縁膜１２、２１が形成されているが、絶縁膜はどちらか一方にのみ形成されていてもよいし、また両ウェーハともに形成されていなくてもよい。
【００２８】
なお、本発明の製造方法であれば、図１のように、両ウェーハに絶縁膜が形成されその絶縁膜同士を介して貼り合わせる場合のような、特に結合強度の低くなる貼り合わせウェーハでも、剥離熱処理の際に結合強度を高くして剥離させることができるため、テラス幅の低減された膜厚均一性の高い貼り合わせウェーハを製造することができる。
このとき形成させる絶縁膜としては、例えば熱酸化膜、ＣＶＤ酸化膜等を形成させることができる。なお、それぞれのウェーハに形成される絶縁膜は、裏面も含めたウェーハの全面に形成される他、貼り合わせ面のみに形成されていてもよい。
【００２９】
次に工程（ｂ）では、ボンドウェーハ１０の絶縁膜１２の表面から水素イオン、希ガスイオンの少なくとも一種類のガスイオンをイオン注入してウェーハ内部にイオン注入層１１を形成する。この際、注入エネルギー、注入量、注入温度等その他のイオン注入条件を、所定の厚さの薄膜を得ることができるように適宜選択することができる。また、このイオン注入時の主に注入量によって、後の剥離熱処理での剥離時の温度が変わってくるため、注入量を適宜調整することで、ある程度は剥離時の温度を調整することができる。
【００３０】
次に工程（ｃ）では、ボンドウェーハ１０の絶縁膜１２とベースウェーハ２０の絶縁膜２１とを密着させて貼り合わせる。
この貼り合わせ前に、どちらか一方又は両方のウェーハの貼り合わせ面にプラズマ処理を施して、結合強度を高めることもできる。また、貼り合わせ前に例えばＲＣＡ洗浄を行い、ウェーハ表面に付着しているパーティクルや有機物を除去してより良好な貼り合わせを行うことができる。この場合は、貼り合わせ工程の雰囲気やウェーハを保管したＢＯＸからパーティクル汚染等を受けることもあるため、洗浄後できる限り早く貼り合わせを行うことが好ましい。
【００３１】
次に工程（ｄ）では、剥離熱処理を行うことによって、ボンドウェーハ１０をイオン注入層１１にて剥離してベースウェーハ２０上に絶縁膜１２、２１を介して薄膜３１が形成された貼り合わせウェーハ３０を作製する。
この剥離熱処理によって、ボンドウェーハ１０内のイオン注入層１１にキャビティと呼ばれる欠陥層が形成され、この欠陥層がボンドウェーハ１０内部で水平方向に繋がることで、ボンドウェーハ１０の剥離が行われる。これにより、ボンドウェーハ１０の一部がベースウェーハ２０に転写して薄膜３１になり、貼り合わせウェーハ３０が形成される。
【００３２】
本発明では、この剥離熱処理においてウェーハを保持するボートの少なくともウェーハ保持部の材質を、石英よりも熱伝導率が高い材質のものを用い、剥離温度より低い温度の熱処理炉内にウェーハを投入した後、少なくともイオン注入層でボンドウェーハが剥離するまで昇温し続ける。
このように、ボンドウェーハが剥離するまで昇温し続けることで、できるだけ高い温度で剥離を生じさせることができ、すなわち貼り合わせの結合強度が高まっているときに剥離を生じさせることができるため、結合強度が弱く薄膜が転写されにくいウェーハ周辺部のテラス幅を低減することができる。また、ウェーハ保持部を石英よりも熱伝導率が高い材質にすることで、昇温時においてウェーハとの接触部における温度差が小さくなり、ウェーハ面内で接触部とその他の部分の温度が均一になり、良好な剥離が生じ、膜厚均一性の高い薄膜にすることができる。
【００３３】
ここで、ウェーハを熱処理炉内に投入する際の剥離温度より低い温度とは、少なくともウェーハ投入直後に剥離が生じない程度の温度であり、また、常温のようなあまり低い温度であると昇温に必要以上に時間がかかり、さらには温度が高くなりきらない間に剥離が生じてしまうおそれがあるため、従来は５００℃で１０〜３０分保持することで剥離を生じさせていたのに対し、２００〜５００℃程度の温度の熱処理炉内にウェーハを投入することが望ましい。また、昇温し続けて、剥離が生じる時の温度としては、熱処理条件等によって異なるが、６００℃程度まで昇温した時点で概ね熱処理炉内の全てのウェーハの剥離が生じる。
また、ボンドウェーハの剥離の確認方法としては、特に限定されないが、剥離音によって剥離したことを確認することができる。
【００３４】
このとき、５００℃未満の温度の熱処理炉内にウェーハを投入し、少なくともイオン注入層１１でボンドウェーハ１０が剥離するまで５００℃以上の温度へ昇温し続けることが好ましい。
従来は５００℃程度で所定の時間保持することにより剥離させていたことから、５００℃未満の温度の熱処理炉へ投入してもすぐには剥離せず、また、昇温し続けて５００℃以上の温度で剥離を生じさせることで、従来より高い温度で剥離が生じ、より結合強度が高い状態で剥離を生じさせることができる。
【００３５】
また、４００℃以下の温度の熱処理炉内にウェーハを投入し、少なくともイオン注入層１１でボンドウェーハ１０が剥離するまで２℃／分以上で昇温し続けることが好ましい。
４００℃以下の温度の熱処理炉内にウェーハを投入するのであれば、すぐには剥離が生じず高い温度まで昇温することができ、また、２℃／分以上であれば熱処理炉内の温度均一性を保ちながら、結合強度がより高まる温度まで昇温することができる。
【００３６】
また、ボンドウェーハ１０及びベースウェーハ２０がシリコン単結晶ウェーハである場合に、剥離熱処理用のボートの少なくともウェーハ保持部の材質を、Ｓｉ又はＳｉＣとすることが望ましい。
シリコン単結晶ウェーハとＳｉ又はＳｉＣは熱伝導率が近い値であるため、昇温時の温度差が生じず、ウェーハ保持部との接触部でもその他のウェーハ面内と同じ温度になり、良好な剥離が生じてマーブル模様のない膜厚均一性の高い薄膜にすることができる。また、ウェーハ保持部のみならずボート全体の材質を、石英よりも熱伝導率が高い材質（Ｓｉ又はＳｉＣ等）のものとすれば、熱処理炉内全体の昇温時における温度均一性も高くなるためより好ましい。
【００３７】
このように作製された貼り合わせウェーハ３０に、例えば貼り合わせ界面の結合強度を高めるための結合熱処理を酸化性雰囲気又は非酸化性雰囲気で１０００℃以上で行い、薄膜３１側を熱処理や微量研磨などの平坦化処理を行う等して、最終的な貼り合わせウェーハが完成する。
【００３８】
上記のように製造された貼り合わせウェーハ３０は、薄膜３１を選択エッチングして検出される欠陥密度が１０個／ｃｍ２以下のものとなる。
本発明の貼り合わせウェーハの製造方法により製造された貼り合わせウェーハは、結合強度が高められた状態で良好な剥離が生じているため、剥離面の欠陥が低減された膜厚均一性の高い薄膜を有する貼り合わせウェーハになる。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を実施例、比較例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００４０】
（実施例）：ＳｉＣボート使用、昇温中に６００℃付近で剥離、酸化膜同士の結合
まず、材料ウェーハとして、直径８インチ（２００ｍｍ）の鏡面研磨されたシリコン単結晶ウェーハを２５組用意した。ボンドウェーハに２００ｎｍの酸化膜を形成し、ベースウェーハに５００ｎｍの酸化膜を形成した。ボンドウェーハに、加速電圧８０ｋｅＶ、注入量７×１０１６／ｃｍ２の水素イオンを注入し、ＲＣＡ洗浄等から構成される貼り合わせ前洗浄を行った後、室温にてベースウェーハと貼り合わせを行った。
【００４１】
次に、シリコンと熱伝導率が近いＳｉＣ製熱処理ボートを用意し、一度に多数枚の熱処理が可能な抵抗加熱式の熱処理炉（バッチ炉）である横型炉にて剥離熱処理を行った。剥離熱処理は窒素雰囲気下３００℃でウェーハを投入し、６００℃まで５℃／ｍｉｎで昇温し、昇温中に、イオン注入層にてボンドウェーハの剥離、ベースウェーハへの転写を行い、ＳＯＩウェーハを作製した。この際、剥離音を検出することで、５００〜６００℃の昇温中に剥離が発生していることを確認した。このときの温度と時間の関係を図３に示す。
【００４２】
剥離したＳＯＩウェーハのテラス部の幅を調査したところ、従来の剥離熱処理（下記の比較例１に相当）では、各ウェーハのテラス幅の最も広い部分が２．２ｍｍ〜３．２ｍｍと場所によってバラツキがあったが、本結果では最大でも２．６ｍｍに低減することが出来た。これにより、テラス幅が３ｍｍに規定されたユーザーに対して、テラス幅起因の不良を無くす事が出来た。剥離したウェーハの膜厚均一性を膜厚測定器で評価した結果、膜厚均一性は５００℃で所定時間保持して剥離したデータと比較して、膜厚バラツキに差は見られなかった。また、図２（ａ）に示すように、ボートとの接触部分付近に、薄膜の膜厚が不均一になって縞模様状となるマーブル模様が発生しないことを確認する事が出来た。
【００４３】
剥離後のＳＯＩウェーハに９５０℃の結合熱処理を行った後、ＳＯＩ層表面の平坦化処理（微量研磨及び犠牲酸化）を行って完成したＳＯＩウェーハのＳＯＩ層（薄膜）の最終品質は、ＳＯＩ層を混酸エッチングし、そのピットの個数で評価を行った。ピット密度を評価した結果、ピット密度は最大でも１０個／ｃｍ２と非常に低くなることが分かった。これは、シリコンと熱伝導率が近いＳｉＣ製熱処理ボートを用いて昇温中に剥離を行ったため、面内温度の均一性が高く、かつ、できるだけ高い温度（すなわち、結合強度ができるだけ高い状態）で剥離が行われた結果、剥離面の面粗さが向上し局部的な深いピットや面粗れが抑制されたことに起因すると考えられる。
【００４４】
以上の結果より、作製する材料と同等の熱伝導率の材質の剥離熱処理ボートを用いることで、可能な限り貼り合わせ界面の結合力を高めた状態でウェーハの剥離が起きる為、テラス幅が狭くなると同時に、最終品質が向上し、製品歩留まりが向上することが分かった。
【００４５】
（比較例１）：石英ボート使用、５００℃で３０分保持、酸化膜同士の結合
まず、材料ウェーハとして、８インチのシリコンベアウェーハを２５組用意した。ボンドウェーハに２００ｎｍの酸化膜を形成し、ベースウェーハに５００ｎｍの酸化膜を形成した。ボンドウェーハに、加速電圧８０ｋｅＶ、注入量７×１０１６／ｃｍ２の水素イオンを注入し、ＲＣＡ洗浄等から構成される貼り合わせ前洗浄を行った後、室温にてベースウェーハと貼り合わせを行った。
【００４６】
次に、シリコンよりも熱伝導率が低い石英製熱処理ボートを用意し、横型炉にて剥離熱処理を行った。剥離熱処理は窒素雰囲気下で行い、５００℃まで５℃／ｍｉｎで昇温し、５００℃で３０分間保持した状態で、イオン注入層にてボンドウェーハの剥離、ベースウェーハへの転写を行った。熱伝導率が低い石英ボートを用いても、５００℃でしばらく保持する事で炉内の温度分布を均一化することが出来る。このときの温度と時間の関係を図３に示す。
【００４７】
剥離したウェーハのテラス部の幅を調査したところ、各ウェーハのテラス幅の最も広い部分が２．２ｍｍ〜３．２ｍｍとバラツキが生じていた。これにより、テラス幅が３ｍｍに規定されたユーザーに対して、テラス幅起因の不良が多発し、製造歩留まりが悪化した。また、ＳＯＩ層の最終品質は、ＳＯＩ層を混酸エッチングし、そのピットの個数で評価を行った。ピット密度を評価した結果、ピット密度は１０〜４０個／ｃｍ２の範囲で変動し、ＳＯＩ層の品質は、不良ではないがその数値レベルが増加した。
以上の結果より、５００℃における貼り合わせ界面結合強度で、イオン注入層にて剥離が起きる為、テラス幅が広くなると同時に、最終品質が低下し、製品歩留まりが低下することが分かった。
【００４８】
（比較例２）：石英ボート使用、昇温中に６００℃付近で剥離、酸化膜同士の結合
まず、材料ウェーハとして、８インチのシリコンベアウェーハを２５組用意した。ボンドウェーハに２００ｎｍの酸化膜を形成し、ベースウェーハに５００ｎｍの酸化膜を形成した。ボンドウェーハに、加速電圧８０ｋｅＶ、注入量７×１０１６／ｃｍ２の水素イオンを注入し、ＲＣＡ洗浄等から構成される貼り合わせ前洗浄を行った後、室温にてベースウェーハと貼り合わせを行った。
【００４９】
次に、シリコンよりも熱伝導率が低い石英製熱処理ボートを用意し、横型炉にて剥離熱処理を行った。剥離熱処理は窒素雰囲気下で行い、６００℃まで５℃／ｍｉｎで昇温し、昇温中にイオン注入層にてボンドウェーハの剥離、および、ベースウェーハへの転写が起きるようにした。このときの温度と時間の関係を図３に示す。
これにより、５００℃で剥離を行うよりは、貼り合わせ界面結合強度が高い状態で剥離熱処理が起きるが、ウェーハのボートに接触する領域の温度が、他の領域よりも低下してしまう。
【００５０】
剥離したウェーハの膜厚均一性を膜厚測定器で評価した結果、ボートとの接触部分付近に、ＳＯＩ層厚が縞模様状となる、図２（ｂ）に示すようなマーブル模様が、炉に投入した殆どのウェーハに発生してしまった。
以上の結果より、たとえ、ウェーハ剥離時の熱処理温度を５００℃より高くしても、熱伝導率の低い、石英製の熱処理ボートを使用すると、昇温中のウェーハ面内温度が不均一となるため、マーブル模様が発生してしまうことが分かった。
【００５１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の貼り合わせウェーハの製造方法の工程の一例を示すフロー図である。
【図２】本発明の貼り合わせウェーハの製造方法により製造された貼り合わせウェーハ（ａ）と従来の製造方法により製造された貼り合わせウェーハ（ｂ）の平面図である。
【図３】実施例と比較例の剥離熱処理の温度と時間の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０…ボンドウェーハ、  １１…イオン注入層、  １２…絶縁膜、
２０…ベースウェーハ、  ２１…絶縁膜、
３０…貼り合わせウェーハ、  ３１…薄膜。
【図１】
2009283582.tif 000003
【図２】
2009283582.tif 000004
【図３】
2009283582.tif 000005