(57)【要約】【課題】製造工程自体が複雑ではなく、貼り合わせ界面での欠陥数が実用上問題にならないレベルであり、ＢＯＸ層とベースウェーハの界面にキャリアをトラップする界面準位（Ｄｉｔ）が高いＳＯＩウェーハとその製造方法を提供する。【解決手段】少なくともＳＯＩ層とシリコン酸化膜とベースウェーハを具備するＳＯＩウェーハであって、該ＳＯＩ層は、面方位が（１００）であり、前記ベースウェーハは、抵抗率が１００Ω・ｃｍ以上で、かつ（１００）とは異なる面方位を有するものであることを特徴とするＳＯＩウェーハ。【選択図】図１
2009231376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともＳＯＩ層とシリコン酸化膜とベースウェーハを具備するＳＯＩウェーハであって、
該ＳＯＩ層は、面方位が（１００）であり、
前記ベースウェーハは、抵抗率が１００Ω・ｃｍ以上で、かつ（１００）とは異なる面方位を有するものであることを特徴とするＳＯＩウェーハ。
【請求項２】
前記ベースウェーハは、面方位が（１１０）、（１１１）、（１００）から１度以上４５度未満にオフアングルされたもののいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩウェーハ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のＳＯＩウェーハの前記ＳＯＩ層に、少なくともＲＦデバイスが形成されたものであることを特徴とする半導体デバイス。
【請求項４】
少なくとも、シリコン単結晶からなるベースウェーハとボンドウェーハとをシリコン酸化膜を介して貼り合わせ、該ボンドウェーハを薄膜化してＳＯＩ層を形成するＳＯＩウェーハの製造方法において、
前記ボンドウェーハとして、面方位が（１００）のものを用い、
前記ベースウェーハとして、抵抗率が１００Ω・ｃｍ、かつ（１００）とは異なる面方位を有するものを用いることを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項５】
前記ベースウェーハとして、面方位が（１１０）、（１１１）、（１００）から１度以上４５度未満にオフアングルされたもののいずれかを用いることを特徴とする請求項４に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載のＳＯＩウェーハの製造方法において、前記ボンドウェーハは、表面から水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも１種類を注入して表面の近傍にイオン注入層が形成されたものであり、該ボンドウェーハと前記ベースウェーハとを前記シリコン酸化膜を介して貼り合わせた後、前記イオン注入層で剥離することによって前記ボンドウェーハの薄膜化を行うことを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項７】
前記シリコン酸化膜を前記ベースウェーハの表面に形成した後に、ボンドウェーハと貼り合わせることを特徴とする請求項６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、シリコン単結晶ウェーハを貼り合わせて作製するＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハに関し、より詳しくは、ベースウェーハに抵抗率が１００Ω・ｃｍ以上の高抵抗率ウェーハを使用したＳＯＩウェーハに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯端末の普及により、通信インターフェースを主目的としたＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；高周波）デバイスが注目されており、今後急速に発展すると考えられている。
【０００３】
例えば、携帯端末の場合、ＳＯＩウェーハを使用すると、リーク電流の低減による消費電力の低下のメリットがある。更に、Ｓｙｓｔｅｍ  ｏｎ  ａ  Ｃｈｉｐ（ＳｏＣ）などにより、ＲＦデバイスを組み込むことも考えられているが、ＲＦトランジスタの特性上でも、ＳＯＩウェーハを用いることで、デバイス間のクロストークを減少させるメリットがある。
ここで、クロストークとは、デバイス間の望まれざる電気信号の伝播のことであり、デバイスの配線間のキャパシタや、あるいはウェーハを通して、信号がやりとりされる。ウェーハの抵抗率が高くなればなるほどクロストークは少なくなるが、実際にはデバイス形成部のウェーハ抵抗率を極端に高くすることは出来ない。
しかし、ＳＯＩウェーハを使用すると、ＳＯＩ層とベースウェーハの間に埋め込み酸化膜層（ＢＯＸ層）が存在するため、クロストークを低減することが出来る。
【０００４】
また、ＢＯＸ層の下地となるベースウェーハにはデバイスを形成しないために、デバイス形成上の制限を受けずに高抵抗率ウェーハを使用することが出来、これによってＲＦ特性を向上させることが出来る。
【０００５】
上記のように、ＲＦデバイス向けにＳＯＩウェーハを使用する際、高抵抗率ウェーハをベースウェーハに使用するとＲＦ特性が向上する。しかし、高抵抗率のベースウェーハを用いた場合、ＢＯＸ層とベースウェーハとの界面に反転層が生じるケースがあり、このような場合、高抵抗率ウェーハを使用した効果が減少することとなる。
【０００６】
その対策として、界面の準位密度（Ｄｉｔ）を高くして、キャリアを準位にトラップさせて反転層による特性劣化を防止する技術が開示されている。
このような技術として、例えば、ＢＯＸ層とベースウェーハの界面にポリシリコン層や窒化酸化物のような中間層を導入して、反転層が形成されないようにして、良好なＲＦ特性のＳＯＩウェーハを得ることができる技術が知られている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００７】
しかし、このような技術は、ＳＯＩウェーハの製造工程が複雑になるだけでなく、ボイドやブリスターなどの貼り合わせ界面の欠陥が発生しやすくなるといったデメリットがあった。
【０００８】
【特許文献１】特表２００７−５０７０９３号公報
【特許文献２】特表２００７−５０７１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、製造工程自体が複雑ではなく、貼り合わせ界面での欠陥数が実用上問題にならないレベルであり、ＢＯＸ層とベースウェーハの界面にキャリアをトラップする界面準位（Ｄｉｔ）が高いＳＯＩウェーハとそ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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明では、少なくともＳＯＩ層とシリコン酸化膜とベースウェーハを具備するＳＯＩウェーハであって、該ＳＯＩ層は、面方位が（１００）であり、前記ベースウェーハは、抵抗率が１００Ω・ｃｍ以上で、かつ（１００）とは異なる面方位を有するものであることを特徴とするＳＯＩウェーハを提供する（請求項１）。
【００１１】
このように、本発明のＳＯＩウェーハは、ベースウェーハとして、抵抗率が１００Ω・ｃｍ以上と高抵抗率で、かつ（１００）とは異なる面方位を有するシリコン単結晶ウェーハが用いられたものであることを特徴とする。
キャリアをトラップさせるためのＢＯＸ層であるシリコン酸化膜とベースウェーハの界面での準位の数は、ベースウェーハ表面の未結合手の数に依存しており、また、この未結合手の数は、（１００）の面方位を有するシリコン単結晶ウェーハの表面よりも、（１００）とは異なる面方位を有するシリコン単結晶ウェーハの表面の方が多いことが明らかとなった。このような（１００）とは異なる面方位を有する高抵抗率のシリコン単結晶ウェーハをベースウェーハとしたＳＯＩウェーハは、ＢＯＸ層とベースウェーハ界面の準位が高いため、キャリアをトラップしやすく、よって反転層が形成されたことによって発生するＲＦ特性の劣化を抑制できる、つまりＲＦ特性の良好なＳＯＩウェーハとすることができる。
またシリコン単結晶ウェーハを用いたものであるために、結晶性が良好であり、また面方位（１００）のシリコン単結晶と（１００）ではないシリコン単結晶が、酸化膜を介して接触した構造であるため、その構造は複雑なものではなく、製造工程自体は複雑なものとはならず、かつ貼り合わせ界面の欠陥数を少ないものとすることができるＳＯＩウェーハとなっている。
【００１２】
また、前記ベースウェーハは、面方位が（１１０）、（１１１）、（１００）から１度以上４５度未満にオフアングルされたもののいずれかとすることが好ましい（請求項２）。
面方位が（１１０）か、（１１１）か、（１００）から１度以上４５度未満にオフアングルされたもののいずれかのシリコン単結晶ウェーハは、その表面の未結合手の数が（１００）のウェーハよりも多い。このような面方位を持つ高抵抗率ウェーハをベースウェーハとして用いたＳＯＩウェーハは、ＢＯＸ層とベースウェーハの界面にキャリアをトラップするような界面準位（Ｄｉｔ）がより高いＳＯＩウェーハとすることができる。
【００１３】
また、本発明では、本発明に記載のＳＯＩウェーハの前記ＳＯＩ層に、少なくともＲＦデバイスが形成されたものであることを特徴とする半導体デバイスを提供する（請求項３）。
このように、本発明のＳＯＩウェーハは、ＲＦ特性が良好であるため、このようなＳＯＩウェーハのＳＯＩ層上にＲＦデバイスが形成された半導体デバイスは、良好なＲＦ特性を有したものとなっている。
【００１４】
また、本発明では、少なくとも、シリコン単結晶からなるベースウェーハとボンドウェーハとをシリコン酸化膜を介して貼り合わせ、該ボンドウェーハを薄膜化してＳＯＩ層を形成するＳＯＩウェーハの製造方法において、前記ボンドウェーハとして、面方位が（１００）のものを用い、前記ベースウェーハとして、抵抗率が１００Ω・ｃｍ、かつ（１００）とは異なる面方位を有するものを用いることを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法を提供する（請求項４）。
【００１５】
このように、ベースウェーハに、抵抗率が１００Ω・ｃｍ以上と高く、かつ表面の未結合手の数が（１００）面方位のウェーハよりも多い、（１００）とは異なる面方位を有するシリコン単結晶ウェーハを用いることによって、ＳＯＩウェーハのＢＯＸ層とベースウェーハの界面の準位を高いものとすることができる。これによって、キャリアをトラップしやすく、よって反転層が形成されることによる特性の劣化を抑制できる、つまりＲＦ特性の良好なＳＯＩウェーハを製造することができる。
またシリコン単結晶ウェーハを用いて作製するため、その結晶性を良好なものとすることができる。
またシリコン単結晶ウェーハをシリコン酸化膜を介して貼り合わせてボンドウェーハを薄膜化することで製造できるため、用いるベースウェーハの面方位が異なるだけで、その他は従来の工程を適用でき、製造工程が簡易なものであり、製造コストを低減させることができるＳＯＩウェーハとなっている。
【００１６】
また、前記ベースウェーハとして、面方位が（１１０）、（１１１）、（１００）から１度以上４５度未満にオフアングルされたもののいずれかを用いることが好ましい（請求項５）。
面方位が（１１０）か、（１１１）か、（１００）から１度以上４５度未満にオフアングルされたシリコン単結晶ウェーハは、その表面の未結合手の数が面方位（１００）のシリコン単結晶ウェーハよりも多いので、このような面方位を持つ高抵抗率シリコン単結晶ウェーハをベースウェーハとして用いることによって、よりＢＯＸ層とベースウェーハの界面準位（Ｄｉｔ）が高いＳＯＩウェーハを製造することができる。
【００１７】
また、前記ボンドウェーハは、表面から水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも１種類を注入して表面の近傍にイオン注入層が形成されたものであり、該ボンドウェーハと前記ベースウェーハとを前記シリコン酸化膜を介して貼り合わせた後、前記イオン注入層で剥離することによって前記ボンドウェーハの薄膜化を行うことができる（請求項６）。
このような、所謂イオン注入剥離法によってボンドウェーハの薄膜化を行うことで、薄膜化するＳＯＩ層の膜厚を均一で薄いものとすることができ、また剥離面の表面粗さを低いものとすることができ、よって高い平坦性を有したＳＯＩウェーハとすることができる。
【００１８】
また、前記シリコン酸化膜を前記ベースウェーハの表面に形成した後に、ボンドウェーハと貼り合わせることができる（請求項７）。
酸化膜をボンドウェーハに形成してＢＯＸ層とベースウェーハの界面を貼り合わせ界面とすれば、その界面の界面準位は貼り合わせ界面でない場合に比べて高くなる。しかし、ＳＯＩウェーハの反りを小さくする必要がある場合や、イオン注入剥離法で厚いＢＯＸ層が必要とされる場合のように、ベースウェーハに酸化膜を形成する必要がある場合であっても、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法は、面方位の違いに基づくため、十分に界面準位（Ｄｉｔ）を高いものとすることができるため、例えば、ＲＦ特性の良好な厚膜ＳＯＩウェーハを製造することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明のＳＯＩウェーハは、面方位が（１００）とは異なる高抵抗率のシリコン単結晶ウェーハをベースウェーハとして使用したものであるため、ＳＯＩウェーハの作製自体は非常に容易なものであり、また、貼り合わせ界面の欠陥を発生させることもなく、所望の、ＢＯＸ層とベースウェーハの界面における界面準位の高いＳＯＩウェーハとなっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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、製造工程自体が複雑ではなく、貼り合わせ界面での欠陥数が実用上問題にならないレベルであり、ＢＯＸ層とベースウェーハの界面にキャリアをトラップする界面準位（Ｄｉｔ）が高いＳＯＩウェーハとその製造方法の開発が待たれていた。
【００２１】
そこで、本発明者らは、ＢＯＸ層とベースウェーハの界面に中間層を形成することなく界面の準位を高くすることのできるＳＯＩウェーハの構造やその製造方法について鋭意検討を重ねた。
【００２２】
その結果、本発明者らは、ベースウェーハに、界面での準位の数を決めるウェーハ表面の未結合手の数が、一般的に用いられる面方位（１００）のシリコン単結晶ウェーハより多い、（１００）とは異なる面方位を有するシリコン単結晶ウェーハを用いることによって、上記問題を解決することができることを発見し、本発明を完成させた。
【００２３】
以下、本発明について図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。図１は本発明のＳＯＩウェーハの構造の一例を示した概略断面図である。
【００２４】
本発明のＳＯＩウェーハ９は、図１（ａ）に示すように、少なくとも、ＳＯＩ層７と、シリコン酸化膜であるＢＯＸ層３と、ベースウェーハ２とを有するものである。
そしてこのＳＯＩ層７は、面方位が（１００）であり、またベースウェーハ２は、抵抗率が１００Ω・ｃｍ以上で、かつ（１００）とは異なる面方位を有するものである。
ここで、本発明のＳＯＩウェーハの他の一例として、図１（ｂ）に示すように、ＳＯＩウェーハ９’のシリコン酸化膜であるＢＯＸ層３’は、ＳＯＩ層７とベースウェーハ２の間にだけ介在するものとすることもできる。もちろんこの場合も、ＳＯＩ層７は、面方位が（１００）であり、またベースウェーハ２は、抵抗率が１００Ω・ｃｍ以上で、かつ（１００）とは異なる面方位を有するものである。
【００２５】
このように、ベースウェーハを抵抗率が１００Ω・ｃｍ以上と高抵抗率で、かつ表面の未結合手が面方位（１００）のシリコン単結晶より多い（１００）とは異なる面方位を有するものとすることによって、ＢＯＸ層とベースウェーハの界面の準位を高いものとすることができる。この準位にキャリアをトラップさせることによって、高抵抗率のベースウェーハを用いた場合に反転層が生じて見かけ上の抵抗率が減少してしまうことを抑制することができ、よってＲＦ特性を良好なＳＯＩウェーハとすることができる。従って、低消費電力・クロストークを低減させることのできるＳＯＩウェーハとすることができる。
また、シリコン単結晶ウェーハと酸化膜によって構成されたものであるため、結晶性が良好であり、また、構造自体も複雑なものではなく、通常のＳＯＩウェーハと同じものとなっているため、低コストで歩留り良く製造することができる。
【００２６】
ここで、ベースウェーハ２は、面方位が（１１０）、（１１１）、（１００）から１度以上４５度未満にオフアングルされたもののいずれかとすることができる。
このように、上述のような面方位を有するシリコン単結晶ウェーハをベースウェーハとして用いたものであれば、よりＢＯＸ層とベースウェーハの界面の準位を高いものとすることができ、よって反転層が生じて見かけ上の抵抗率が減少してしまうことをより抑制することができる。
【００２７】
このような本発明のＳＯＩウェーハは以下のような工程によって製造することができ、以下にその一例を示すが、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法は以下に限定されるものではない。
図２は本発明のＳＯＩウェーハの製造方法の工程の一例を示す工程フローである。
【００２８】
（工程ａ：ウェーハの準備）
まず、図２（ａ）に示すように、ボンドウェーハ１及びベースウェーハ２を準備する。
ここで、ボンドウェーハ１として面方位が（１００）のシリコン単結晶ウェーハを、ベースウェーハ２として抵抗率が１００Ω・ｃｍ以上、かつ面方位が（１００）とは異なるシリコン単結晶ウェーハを準備する。抵抗率は１０００Ω・ｃｍ以上とすることが好ましいが、抵抗率の上限は特に限定されず、１０４Ω・ｃｍや１０５Ω・ｃｍあるいはそれ以上であってもよい。
【００２９】
ここで、ベースウェーハ２として、面方位が（１１０）、（１１１）、（１００）から１度以上４５度未満にオフアングルされたもののいずれかのシリコン単結晶ウェーハを準備することができる。
表面の未結合手の数が面方位（１００）のシリコン単結晶ウェーハよりも多い、上述のようなシリコン単結晶ウェーハをベースウェーハに用いると、ＢＯＸ層とベースウェーハとの界面の準位の高いＳＯＩウェーハとすることができ、よって、より低消費電力のＳＯＩウェーハを製造することができる。また、これらの面方位であれば、チョクラルスキー法により単結晶を育成し、所定の加工を施すことで、容易にウェーハを得ることができる。
【００３０】
（工程ｂ：シリコン酸化膜（ＢＯＸ層）形成）
次に、図２（ｂ）に示すように、ベースウェーハ２とボンドウェーハ１との少なくとも一方にＢＯＸ層となるシリコン酸化膜３を形成する（ここでは、ベースウェーハ２にシリコン酸化膜３を形成する）。
【００３１】
従来、ボンドウェーハにシリコン酸化膜を形成してベースウェーハと貼り合わせて、貼り合わせ界面をＢＯＸ層とベース層との界面としてＳＯＩウェーハの製造が行われることが一般的であったが、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法は、ベースウェーハの面方位に由来して界面の準位が高いＳＯＩウェーハの製造方法であるため、このようにベースウェーハ２にシリコン酸化膜３を形成することができる。よって、ＳＯＩウェーハの反りを小さくする必要がある場合や、イオン注入剥離法で厚いＢＯＸ層が必要とされる場合等ベースウェーハに酸化膜を形成する場合であっても、容易に対応することができ、界面準位を高くすることができる。
【００３２】
（工程ｃ：イオン注入）
次に、図２（ｃ）に示すように、ボンドウェーハ１の一方の主表面に、水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも１種類を注入して、イオン注入層４を形成する。
【００３３】
（工程ｄ：貼り合わせ）
その後、図２（ｄ）に示すように、ボンドウェーハ１とベースウェーハ２とを、ボンドウェーハ１のイオン注入層４が形成された側の表面を貼り合わせる面としてシリコン酸化膜３を介して密着させて貼り合わせる。
【００３４】
（工程ｅ：剥離）
その後、図２（ｅ）に示すように、先に形成したイオン注入層４にてボンドウェーハ１を薄膜化し、ボンドウェーハ２の上にＢＯＸ層３を挟んでＳＯＩ層７が形成されており、イオン注入ダメージ層８を有する貼り合わせ基板６と、剥離後のボンドウェーハ５とを得る。この剥離後のボンドウェーハ５は、剥離面の欠陥を除去した後にボンドウェーハとして再利用することができる。
なお、この薄膜化には、室温で貼り合わせた後に、必要に応じて５００℃程度の低温熱処理を行って剥離を行った後、結合強度を高めるための結合熱処理工程（ｆ）を行うという工程順となる。また、このとき、貼り合わせるウェーハ表面をプラズマ処理することにより活性化したのちに貼り合わせることにより、前記５００℃程度の熱処理を行うことなく、機械的な応力により前記イオン注入層で剥離する方法を用いることもできる。
【００３５】
（工程ｆ：結合熱処理）
その後、図２（ｆ）に示すように、貼り合わせ基板６に対して結合熱処理を行うことができる。例えば、酸化性あるいは不活性ガス雰囲気下、１０００℃〜１２００℃、１０分〜６時間の熱処理を行うことで二枚のウェーハを強固に結合することができる。
【００３６】
（工程ｇ：平坦化処理）
その後、図２（ｇ）に示すように、結合熱処理を行った貼り合わせ基板６のＳＯＩ層７の表面のイオン注入ダメージ層８を除去するために、ＳＯＩ層７に対して平坦化処理を行うことで、ＳＯＩウェーハ９を得る。
この平坦化処理としては、例えば、化学機械的研磨（ＣＭＰ）や高温熱処理を行うことができる。
【００３７】
（工程ｈ：ＲＦデバイス形成）
その後、図２（ｈ）に示すように、作製したＳＯＩウェーハ９のＳＯＩ層７の上に、ＲＦデバイス１０を形成することによって半導体デバイス１１を作製することができる。
上述のように、本発明のＳＯＩウェーハは、ＲＦ特性および結晶性が良好で、また構造が複雑でないため、このようなＳＯＩウェーハのＳＯＩ層上にＲＦデバイスを形成することによって、良好なＲＦ特性を有した半導体デバイスを高歩留り・低コストで製造することができる。
【００３８】
以上のＳＯＩウェーハの製造方法では、ベースウェーハにシリコン酸化膜を形成した場合について説明したが、図３に示すように、ボンドウェーハ１にＢＯＸ層となるシリコン酸化膜３’を形成することが出来る。
【００３９】
この場合、図３（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜３’が形成されたボンドウェーハ１に、水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも１種類を注入して、イオン注入層４を形成し、その後、図３（ｄ）に示すように、シリコン酸化膜３’が形成されたボンドウェーハとベースウェーハ２とを、イオン注入層４が形成された側の表面を貼り合わせる面としてシリコン酸化膜３’を介して密着させて貼り合わせる。この場合、必要に応じてベースウェーハ２にも酸化膜を形成するようにしてもよい。
【００４０】
その後、図３（ｅ）に示すように、シリコン酸化膜３’が形成されたボンドウェーハをイオン注入層４で薄膜化し、ボンドウェーハ２の上にＢＯＸ層３’を挟んでＳＯＩ層７が形成されており、イオン注入ダメージ層８を有する貼り合わせ基板６’と、剥離後のボンドウェーハ５’とを得る。
【００４１】
次に、図３（ｆ）に示すように、貼り合わせ基板６’に対して結合熱処理を行い、その後、図３（ｇ）に示すように、結合熱処理を行った貼り合わせ基板６’のＳＯＩ層７に対して平坦化処理を行うことで、ＳＯＩウェーハ９’を得る。
【００４２】
また、上記例示では、ボンドウェーハの薄膜化をイオン注入剥離法によってボンドウェーハの剥離をすることで行ったが、もちろんこれに限定されるものではなく、比較的厚膜のＳＯＩ層の形成に好適な平面研削および鏡面研磨による方法で薄膜化を行うこともできる。
【００４３】
このように、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法では、構造が容易でありながら、結晶性が良好であり、かつ界面の準位密度（Ｄｉｔ）を高くすることによって、キャリアをトラップさせることができる。従って、高抵抗率のベースウェーハの反転層による電気特性の劣化を抑制することができるＳＯＩウェーハを歩留り良く低コストで製造することができる。
【実施例】
【００４４】
以下、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、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
［ＳＯＩウェーハの作製］
図２に示すようなＳＯＩウェーハの製造方法によってＳＯＩウェーハを製造した。
具体的には、３００ｍｍの直径を持つ面方位（１００）のシリコン単結晶ウェーハ（抵抗率１０Ω・ｃｍ）をボンドウェーハとして、その表面から水素イオンを注入し、内部にイオン注入層を形成した。一方、ベースウェーハとしては、面方位（１１０）のシリコン単結晶ウェーハ（抵抗率１０００Ω・ｃｍ）を用い、その表面にＢＯＸ層として１５０ｎｍの酸化膜を熱処理にて形成した。
【００４５】
その後、ボンドウェーハのイオン注入を行った表面とベースウェーハの酸化膜表面とを貼り合わせ、熱処理を行ってイオン注入層で剥離し、（１００）の面方位で厚さが１５０ｎｍのＳＯＩ層を有するＳＯＩウェーハを作製した。この際、ボイドやブリスター等の貼り合わせ界面の欠陥は発生しなかった。
その後、ＳＯＩ層の剥離面の平坦化処理を行い、ＲＦデバイスを形成するためのＳＯＩウェーハ（ＳＯＩ層７０ｎｍ）を完成させた。
【００４６】
［界面準位（Ｄｉｔ）及び電子移動度の測定］
一方、ＢＯＸ層とベースウェーハとの界面の界面準位を測定する目的で、上記［ＳＯＩウェーハの作製］で用いたボンドウェーハ及びベースウェーハと同一仕様のシリコン単結晶ウェーハを用意した。
ただし、上記ＳＯＩウェーハの構造を模擬すべく、図４に示した評価用ＳＯＩウェーハの製造工程フローのように、ボンドウェーハとして準備したシリコン単結晶ウェーハをベースウェーハ（仮）２１、ベースウェーハとして準備したウェーハをボンドウェーハ（仮）２２とし、また水素イオン注入は１５０ｎｍの酸化膜が形成されたボンドウェーハ（仮）２２に行ってイオン注入層１４を形成し、ベースウェーハ（仮）２１との貼り合わせ、熱処理を行ってイオン注入層１４で剥離し、（１１０）の面方位で厚さが１５０ｎｍのＳＯＩ層１７を形成し、その後、結合熱処理、平坦化処理を行ってＳＯＩ層１７を７０ｎｍまで減厚して評価用ＳＯＩウェーハ１９を作製した。
【００４７】
そして、特開２００６−１３１００号公報に記載されているような、水銀プローブ１２をＳＯＩ層１７に接触させてＢＯＸ層とＳＯＩ層界面の電気特性の評価を行うことのできる擬似ＭＯＳＦＥＴ法により、（１１０）のＳＯＩ層１７とＢＯＸ層３の界面（すなわち、図２の［ＳＯＩウェーハの作製］で作製したＳＯＩウェーハ９のＢＯＸ層３とベースウェーハ２の界面と構造的に等価）における界面準位（Ｄｉｔ）及び電子移動度を測定した。
このような６枚の評価用ＳＯＩウェーハ１９（Ｓａｍｐｌｅ  Ａ〜Ｆ）の界面準位（Ｄｉｔ）及び電子移動度の測定結果を表１に示す。ここで、Ｄｉｔの単位は［×１０１１／ｃｍ２／ｅＶ］、電子移動度の単位は［ｃｍ２／Ｖ／ｓ］である。
【００４８】
【表１】
2009231376.tif 000003
【００４９】
（比較例１）
ボンドウェーハとベースウェーハの両方に、面方位（１００）のシリコン単結晶ウェーハを用いた以外は、実施例１と同一プロセスで、［ＳＯＩウェーハの作製］及び［界面準位（Ｄｉｔ）及び電子移動度の測定］を行った。６枚の評価用ＳＯＩウェーハ（Ｓａｍｐｌｅ  Ｇ〜Ｌ）の界面準位（Ｄｉｔ）及び電子移動度の測定結果を表２に示す。
【００５０】
【表２】
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【００５１】
実施例１と比較例１より、ベースウェーハに（１１０）ウェーハを使用した実施例１のＳＯＩウェーハのＢＯＸ層とベースウェーハの界面は、（１００）ウェーハを使用した比較例１のＳＯＩウェーハの界面と比較して、平均で４．５倍以上Ｄｉｔが高くなっており、また電子移動度は７５％以下に減少していることがわかった。
【００５２】
（実施例２・比較例２）
ベースウェーハに酸化膜を形成せず、ボンドウェーハに酸化膜を形成した以外は実施例１、比較例１と同一のプロセスで、ＳＯＩウェーハ９’及び評価用ＳＯＩウェーハ１９’を製造し、同様の条件で界面準位及び電子移動度の評価を行った（ＳＯＩウェーハ９’の製造工程については図３を、評価用ＳＯＩウェーハ１９’については図５を参照）。
【００５３】
その結果、実施例２、比較例２のＳＯＩウェーハのＢＯＸ層とベースウェーハの界面の準位（Ｄｉｔ）及び電子移動度は、それぞれ実施例１、比較例１の場合とほぼ同等であり、ベースウェーハに（１１０）ウェーハを使用した場合（実施例２）は、（１００）ウェーハを使用した場合（比較例２）と比較して、平均で４．５倍以上Ｄｉｔが高くなっており、電子移動度は７５％以下に減少していたことがわかった。
【００５４】
（実施例３）
ベースウェーハとして、面方位が（１１１）のウェーハを用いたこと以外は、実施例１と同一プロセスで、［ＳＯＩウェーハの作製］及び［界面準位（Ｄｉｔ）及び電子移動度の測定］を行った。
作製したＳＯＩウェーハの界面準位（Ｄｉｔ）及び電子移動度は、比較例１と比較して、５倍以上Ｄｉｔが高くなっており、電子移動度は７０％以下に減少していた。
【００５５】
（実施例４）
ベースウェーハとして、面方位が（１００）から４度のオフアングルを有するウェーハを用いたこと以外は、実施例１と同一プロセスで、［ＳＯＩウェーハの作製］及び［界面準位（Ｄｉｔ）及び電子移動度の測定］を行った。
作製したＳＯＩウェーハの界面準位（Ｄｉｔ）は比較例１よりも平均で約３．５倍高く、また電子移動度は比較例１よりも８０%程度と減少していた。
【００５６】
以上に示したように、本発明によれば、ＳＯＩウェーハの製造工程自体を複雑にすることなく、ＢＯＸ層とベースウェーハの界面にキャリアをトラップする界面準位（Ｄｉｔ）の高いＳＯＩウェーハを提供することができることがわかった。
【００５７】
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】
【００５８】
【図１】本発明のＳＯＩウェーハの構造の一例を示した概略断面図である。
【図２】本発明のＳＯＩウェーハの製造工程の一例を示した工程フローである。
【図３】本発明のＳＯＩウェーハの製造工程の他の一例を示した工程フローである。
【図４】実施例１の評価用ＳＯＩウェーハの製造工程を示した工程フローである。
【図５】実施例２の評価用ＳＯＩウェーハの製造工程を示した工程フローである。
【符号の説明】
【００５９】
１…ボンドウェーハ、  ２…ベースウェーハ、  ３，３’…ＢＯＸ層（シリコン酸化膜）、  ４，１４…イオン注入層、  ５，５’…剥離後のボンドウェーハ、  ６，６’…貼り合わせ基板、  ７，１７…ＳＯＩ層、  ８…イオン注入ダメージ層、  ９，９’…ＳＯＩウェーハ、  １０…ＲＦデバイス、  １１…半導体デバイス、  １２…水銀プローブ、  １９，１９’…評価用ＳＯＩウェーハ、  ２１…ベースウェーハ（仮）、  ２２…ボンドウェーハ（仮）。
【図１】
2009231376.tif 000005
【図２】
2009231376.tif 000006
【図３】
2009231376.tif 000007
【図４】
2009231376.tif 000008
【図５】
2009231376.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月19日(2009.2.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともＳＯＩ層とシリコン酸化膜とベースウェーハを具備するＳＯＩウェーハであって、
該ＳＯＩ層は、面方位が（１００）であり、
前記ベースウェーハは、抵抗率が１００Ω・ｃｍ以上で、かつ（１００）とは異なる面方位を有するものであることを特徴とするＳＯＩウェーハ。
【請求項２】
前記ベースウェーハは、面方位が（１１０）、（１１１）、（１００）から１度以上４５度未満にオフアングルされたもののいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩウェーハ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のＳＯＩウェーハの前記ＳＯＩ層に、少なくともＲＦデバイスが形成されたものであることを特徴とする半導体デバイス。
【請求項４】
少なくとも、シリコン単結晶からなるベースウェーハとボンドウェーハとをシリコン酸化膜を介して貼り合わせ、該ボンドウェーハを薄膜化してＳＯＩ層を形成するＳＯＩウェーハの製造方法において、
前記ボンドウェーハとして、面方位が（１００）のものを用い、
前記ベースウェーハとして、抵抗率が１００Ω・ｃｍ以上、かつ（１００）とは異なる面方位を有するものを用いることを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項５】
前記ベースウェーハとして、面方位が（１１０）、（１１１）、（１００）から１度以上４５度未満にオフアングルされたもののいずれかを用いることを特徴とする請求項４に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載のＳＯＩウェーハの製造方法において、前記ボンドウェーハは、表面から水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも１種類を注入して表面の近傍にイオン注入層が形成されたものであり、該ボンドウェーハと前記ベースウェーハとを前記シリコン酸化膜を介して貼り合わせた後、前記イオン注入層で剥離することによって前記ボンドウェーハの薄膜化を行うことを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項７】
前記シリコン酸化膜を前記ベースウェーハの表面に形成した後に、ボンドウェーハと貼り合わせることを特徴とする請求項６に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、製造工程自体が複雑ではなく、貼り合わせ界面での欠陥数が実用上問題にならないレベルであり、ＢＯＸ層とベースウェーハの界面にキャリアをトラップする界面の準位密度（Ｄｉｔ）が高いＳＯＩウェーハとその製造方法を提供することを目的とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
このように、本発明のＳＯＩウェーハは、ベースウェーハとして、抵抗率が１００Ω・ｃｍ以上と高抵抗率で、かつ（１００）とは異なる面方位を有するシリコン単結晶ウェーハが用いられたものであることを特徴とする。
キャリアをトラップさせるためのＢＯＸ層であるシリコン酸化膜とベースウェーハの界面での準位の数は、ベースウェーハ表面の未結合手の数に依存しており、また、この未結合手の数は、（１００）の面方位を有するシリコン単結晶ウェーハの表面よりも、（１００）とは異なる面方位を有するシリコン単結晶ウェーハの表面の方が多いことが明らかとなった。このような（１００）とは異なる面方位を有する高抵抗率のシリコン単結晶ウェーハをベースウェーハとしたＳＯＩウェーハは、ＢＯＸ層とベースウェーハ界面の準位が高いため、キャリアをトラップしやすく、よって反転層が形成されたことによって発生するＲＦ特性の劣化を抑制できる、つまりＲＦ特性の良好なＳＯＩウェーハとすることができる。
またシリコン単結晶ウェーハを用いたものであるために、結晶性が良好であり、また面方位（１００）のシリコン単結晶ウェーハと（１００）ではないシリコン単結晶ウェーハが、酸化膜を介して接触した構造であるため、その構造は複雑なものではなく、製造工程自体は複雑なものとはならず、かつ貼り合わせ界面の欠陥数を少ないものとすることができるＳＯＩウェーハとなっている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、前記ベースウェーハは、面方位が（１１０）、（１１１）、（１００）から１度以上４５度未満にオフアングルされたもののいずれかとすることが好ましい（請求項２）。
面方位が（１１０）か、（１１１）か、（１００）から１度以上４５度未満にオフアングルされたもののいずれかのシリコン単結晶ウェーハは、その表面の未結合手の数が（１００）のウェーハよりも多い。このような面方位を持つ高抵抗率ウェーハをベースウェーハとして用いたＳＯＩウェーハは、ＢＯＸ層とベースウェーハの界面にキャリアをトラップするような界面の準位密度（Ｄｉｔ）がより高いＳＯＩウェーハとすることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、本発明では、少なくとも、シリコン単結晶からなるベースウェーハとボンドウェーハとをシリコン酸化膜を介して貼り合わせ、該ボンドウェーハを薄膜化してＳＯＩ層を形成するＳＯＩウェーハの製造方法において、前記ボンドウェーハとして、面方位が（１００）のものを用い、前記ベースウェーハとして、抵抗率が１００Ω・ｃｍ以上、かつ（１００）とは異なる面方位を有するものを用いることを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法を提供する（請求項４）。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
このように、ベースウェーハに、抵抗率が１００Ω・ｃｍ以上と高く、かつ表面の未結合手の数が（１００）面方位のウェーハよりも多い、（１００）とは異なる面方位を有するシリコン単結晶ウェーハを用いることによって、ＳＯＩウェーハのＢＯＸ層とベースウェーハの界面の準位を高いものとすることができる。これによって、キャリアをトラップしやすく、よって反転層が形成されることによる特性の劣化を抑制できる、つまりＲＦ特性の良好なＳＯＩウェーハを製造することができる。
またシリコン単結晶ウェーハを用いて作製するため、その結晶性を良好なものとすることができる。
またシリコン単結晶ウェーハをシリコン酸化膜を介して貼り合わせてボンドウェーハを薄膜化することで製造できるため、用いるベースウェーハの面方位が異なるだけで、その他は従来の工程を適用でき、製造工程が簡易なものであり、製造コストを低減させることができるＳＯＩウェーハの製造方法となっている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、前記ベースウェーハとして、面方位が（１１０）、（１１１）、（１００）から１度以上４５度未満にオフアングルされたもののいずれかを用いることが好ましい（請求項５）。
面方位が（１１０）か、（１１１）か、（１００）から１度以上４５度未満にオフアングルされたシリコン単結晶ウェーハは、その表面の未結合手の数が面方位（１００）のシリコン単結晶ウェーハよりも多いので、このような面方位を持つ高抵抗率シリコン単結晶ウェーハをベースウェーハとして用いることによって、よりＢＯＸ層とベースウェーハの界面の準位密度（Ｄｉｔ）が高いＳＯＩウェーハを製造することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、前記シリコン酸化膜を前記ベースウェーハの表面に形成した後に、ボンドウェーハと貼り合わせることができる（請求項７）。
酸化膜をボンドウェーハに形成してＢＯＸ層とベースウェーハの界面を貼り合わせ界面とすれば、その界面の界面準位は貼り合わせ界面でない場合に比べて高くなる。しかし、ＳＯＩウェーハの反りを小さくする必要がある場合や、イオン注入剥離法で厚いＢＯＸ層が必要とされる場合のように、ベースウェーハに酸化膜を形成する必要がある場合であっても、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法は、面方位の違いに基づくため、十分に界面の準位密度（Ｄｉｔ）を高いものとすることができるため、例えば、ＲＦ特性の良好な厚膜ＳＯＩウェーハを製造することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
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、製造工程自体が複雑ではなく、貼り合わせ界面での欠陥数が実用上問題にならないレベルであり、ＢＯＸ層とベースウェーハの界面にキャリアをトラップする界面の準位密度（Ｄｉｔ）が高いＳＯＩウェーハとその製造方法の開発が待たれていた。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
このように、ベースウェーハを抵抗率が１００Ω・ｃｍ以上と高抵抗率で、かつ表面の未結合手が面方位（１００）のシリコン単結晶ウェーハより多い（１００）とは異なる面方位を有するものとすることによって、ＢＯＸ層とベースウェーハの界面の準位を高いものとすることができる。この準位にキャリアをトラップさせることによって、高抵抗率のベースウェーハを用いた場合に反転層が生じて見かけ上の抵抗率が減少してしまうことを抑制することができ、よってＲＦ特性の良好なＳＯＩウェーハとすることができる。従って、低消費電力・クロストークを低減させることのできるＳＯＩウェーハとすることができる。
また、シリコン単結晶ウェーハと酸化膜によって構成されたものであるため、結晶性が良好であり、また、構造自体も複雑なものではなく、通常のＳＯＩウェーハと同じものとなっているため、低コストで歩留り良く製造することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
［界面の準位密度（Ｄｉｔ）及び電子移動度の測定］
一方、ＢＯＸ層とベースウェーハとの界面の界面準位を測定する目的で、上記［ＳＯＩウェーハの作製］で用いたボンドウェーハ及びベースウェーハと同一仕様のシリコン単結晶ウェーハを用意した。
ただし、上記ＳＯＩウェーハの構造を模擬すべく、図４に示した評価用ＳＯＩウェーハの製造工程フローのように、ボンドウェーハとして準備したシリコン単結晶ウェーハをベースウェーハ（仮）２１、ベースウェーハとして準備したウェーハをボンドウェーハ（仮）２２とし、また水素イオン注入は１５０ｎｍの酸化膜が形成されたボンドウェーハ（仮）２２に行ってイオン注入層１４を形成し、ベースウェーハ（仮）２１との貼り合わせ、熱処理を行ってイオン注入層１４で剥離し、（１１０）の面方位で厚さが１５０ｎｍのＳＯＩ層１７を形成し、その後、結合熱処理、平坦化処理を行ってＳＯＩ層１７を７０ｎｍまで減厚して評価用ＳＯＩウェーハ１９を作製した。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
そして、特開２００６−１３１００号公報に記載されているような、水銀プローブ１２をＳＯＩ層１７に接触させてＢＯＸ層とＳＯＩ層界面の電気特性の評価を行うことのできる擬似ＭＯＳＦＥＴ法により、（１１０）のＳＯＩ層１７とＢＯＸ層３の界面（すなわち、図２の［ＳＯＩウェーハの作製］で作製したＳＯＩウェーハ９のＢＯＸ層３とベースウェーハ２の界面と構造的に等価）における界面の準位密度（Ｄｉｔ）及び電子移動度を測定した。
このような６枚の評価用ＳＯＩウェーハ１９（Ｓａｍｐｌｅ  Ａ〜Ｆ）の界面の準位密度（Ｄｉｔ）及び電子移動度の測定結果を表１に示す。ここで、Ｄｉｔの単位は［×１０１１／ｃｍ２／ｅＶ］、電子移動度の単位は［ｃｍ２／Ｖ／ｓ］である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
（比較例１）
ボンドウェーハとベースウェーハの両方に、面方位（１００）のシリコン単結晶ウェーハを用いた以外は、実施例１と同一プロセスで、［ＳＯＩウェーハの作製］及び［界面の準位密度（Ｄｉｔ）及び電子移動度の測定］を行った。６枚の評価用ＳＯＩウェーハ（Ｓａｍｐｌｅ  Ｇ〜Ｌ）の界面の準位密度（Ｄｉｔ）及び電子移動度の測定結果を表２に示す。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
その結果、実施例２、比較例２のＳＯＩウェーハのＢＯＸ層とベースウェーハの界面の準位密度（Ｄｉｔ）及び電子移動度は、それぞれ実施例１、比較例１の場合とほぼ同等であり、ベースウェーハに（１１０）ウェーハを使用した場合（実施例２）は、（１００）ウェーハを使用した場合（比較例２）と比較して、平均で４．５倍以上Ｄｉｔが高くなっており、電子移動度は７５％以下に減少していたことがわかった。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
（実施例３）
ベースウェーハとして、面方位が（１１１）のウェーハを用いたこと以外は、実施例１と同一プロセスで、［ＳＯＩウェーハの作製］及び［界面の準位密度（Ｄｉｔ）及び電子移動度の測定］を行った。
作製したＳＯＩウェーハの界面の準位密度（Ｄｉｔ）及び電子移動度は、比較例１と比較して、５倍以上Ｄｉｔが高くなっており、電子移動度は７０％以下に減少していた。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
（実施例４）
ベースウェーハとして、面方位が（１００）から４度のオフアングルを有するウェーハを用いたこと以外は、実施例１と同一プロセスで、［ＳＯＩウェーハの作製］及び［界面の準位密度（Ｄｉｔ）及び電子移動度の測定］を行った。
作製したＳＯＩウェーハの界面の準位密度（Ｄｉｔ）は比較例１よりも平均で約３．５倍高く、また電子移動度は比較例１よりも８０%程度と減少していた。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
以上に示したように、本発明によれば、ＳＯＩウェーハの製造工程自体を複雑にすることなく、ＢＯＸ層とベースウェーハの界面にキャリアをトラップする界面の準位密度（Ｄｉｔ）の高いＳＯＩウェーハを提供することができることがわかった。