(57)【要約】支持用ウェーハは９×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上のボロンを含むので、貼り合わせ熱処理時に活性層用ウェーハ中の一部の金属不純物とウェーハの金属不純物とがボロンに捕獲される。その結果、活性層の金属汚染を低減できる。しかも、ウェーハの強度が高まりウェーハのスリップの発生を防げる。ウェーハにはＣＯＰがないので、活性層のＬＰＤ評価時、マイクロボイドを検出せず、評価の信頼性が高まる。さらに、このような貼り合わせウェーハを低コストで製造できる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層用ウェーハを絶縁膜を介して支持用ウェーハに貼り合わせて貼り合わせウェーハを形成し、この後、この貼り合わせウェーハの活性層用ウェーハの一部を薄膜化してＳＯＩ層を形成することによりＳＯＩウェーハを製造するＳＯＩウェーハの製造方法であって、
上記支持用ウェーハには、９×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上のボロンが含有されたＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項２】
上記活性層用ウェーハに水素ガスまたは希ガス元素をイオン注入して、この活性層用ウェーハにイオン注入層を形成し、次いで、上記活性層用ウェーハおよび上記支持用ウェーハを貼り合わせて貼り合わせウェーハを形成し、この後、この貼り合わせウェーハを熱処理することにより、イオン注入層を境界として剥離する請求項１に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項３】
上記ＳＯＩ層の厚みは、０．１０μｍ未満である請求項１に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項４】
上記ＳＯＩ層の厚みは、０．１０μｍ未満である請求項２に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項５】
上記貼り合わせの前に、上記支持用ウェーハの少なくとも貼り合わせ側の面とは反対側の面に、絶縁膜を形成する請求項１に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項６】
上記貼り合わせの前に、上記支持用ウェーハの少なくとも貼り合わせ側の面とは反対側の面に、絶縁膜を形成する請求項２に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項７】
上記貼り合わせの前に、上記支持用ウェーハの少なくとも貼り合わせ側の面とは反対側の面に、絶縁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８】
上記貼り合わせの前に、上記支持用ウェーハの少なくとも貼り合わせ側の面とは反対側の面に、絶縁膜を形成する請求項４に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項９】
上記貼り合わせの前に、水素ガスを含む還元ガス雰囲気で、上記支持用ウェーハに対して１１００℃以上のアニール処理を施す請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項１０】
活性層用ウェーハを絶縁膜を介して支持用ウェーハに貼り合わせて貼り合わせウェーハを形成し、この後、この貼り合わせウェーハの活性層用ウェーハの一部を薄膜化してＳＯＩ層を形成することにより製造するＳＯＩウェーハであって、
貼り合わされた上記支持用ウェーハには、９×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上のボロンが含有され、
上記ＳＯＩ層は、厚みが０．１０μｍ未満であるＳＯＩウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、ＳＯＩウェーハおよびその製造方法、詳しくは活性層の金属不純物による汚染度の低減が図れ、支持用ウェーハのスリップの発生を抑制する十分な強度を有し、薄膜の活性層のＬＰＤ評価の精度向上が図れる貼り合わせ法を利用したＳＯＩウェーハを安価に製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、デバイスの高集積化などに伴い、活性層の薄膜化（０．１０μｍ未満）が進んでいる。これを実現するＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造を有した半導体基板を製造する方法として、スマートカット法が開発されている。
これは、酸化膜が形成され、水素を所定深さ位置にイオン注入した活性層用ウェーハと、支持用ウェーハとを室温で貼り合わせ、その後、得られた貼り合わせウェーハを熱処理炉に挿入して５００℃、３０分間熱処理し、そのイオン注入領域から活性層用ウェーハの一部を剥離し、続いて貼り合わせウェーハに貼り合わせ強度を増強する貼り合わせ熱処理を施す方法である。これにより、支持用ウェーハと活性層との間に埋め込みシリコン酸化膜を介在した貼り合わせＳＯＩウェーハが得られる。貼り合わせ熱処理では、酸素または窒素を雰囲気ガスとする１１００℃、２時間の熱処理が施される。【０００３】  ところで、活性層用ウェーハおよび活性層には、水素イオン注入工程および貼り合わせ熱処理工程などの高温プロセスにおいて若干量の金属不純物が混入する。この金属不純物のうちＦｅ、Ｃｕなどは、貼り合わせ後の熱処理時に埋め込みシリコン酸化膜を透過し、支持用ウェーハ内にまで拡散する。そして、この現象を応用し、支持用ウェーハにおいて金属不純物の一部を捕獲する、例えば特許文献１に記載されたＩＧ（Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ  Ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ）法が知られている。【０００４】  さらに、近年では、活性層が０．１０μｍ未満（例えば０．０２〜０．０５μｍ）、埋め込みシリコン酸化膜が０．１５μｍ程度まで薄膜化している。そのため、パーティクルカウンタにより活性層の表面欠陥（ＣＯＰなど）を測定するＬＰＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｐｏｉｎｔ  Ｄｅｆｅｃｔ）評価時において、マイクロボイドを疑似欠陥として検出するおそれがあった。上記マイクロボイドとは、シリコン酸化膜と支持用ウェーハとの間に存在する微細な空隙（支持用ウェーハの張り合わせ界面に露出したＣＯＰなど）を意味する。このように、マイクロボイドを疑似欠陥として検出するのは、測定用のレーザ光が薄膜の活性層と埋め込みシリコン酸化膜とを透過するためである。その結果、ＬＰＤ評価の信頼性が低下していた。
このような疑似欠陥の問題を解消するため、例えば特許文献２に記載されたＣＯＰが存在しないシリコンウェーハを利用することが考えられる。【０００５】
【特許文献１】日本国特開平９−３２６３９６号公報
【特許文献２】日本国特開平２−２６７１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  上記特許文献１に記載の発明にあっては、支持用ウェーハに比抵抗１０Ωｃｍ、酸素濃度１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度のｎ型のシリコンウェーハを用いる。このウェーハをアニールすることにより、酸素析出物を形成し、この析出物より埋め込みシリコン酸化膜を透過したＦｅ、Ｃｕなどの金属不純物を支持用ウェーハ内で捕獲する。その結果、活性層の金属不純物の汚染度を低減させることができる。また、支持用ウェーハの裏面に多結晶シリコンを形成したり、酸化膜直下に高濃度のリン（Ｐ）を熱拡散によりドーピングし、析出物と同様のゲッタリング効果を得ることもできる。
しかしながら、貼り合わせ熱処理時には、１１００℃という高温で熱処理される。そのため、支持用ウェーハの支持側の面にスリップが発生し易かった。これを改善するために貼り合わせウェーハがセラミックス製の環状のサセプタ、または、環状のウェーハ保持部を有するウェーハボートなどのウェーハ支持治具により支持される方法が用いられていた。しかし、このウェーハ支持治具が高価でありコスト的問題が存在していた。【０００７】  上記特許文献２に記載の発明にあっては、ＣＺ法における引き上げ速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎ以下としてシリコン単結晶インゴットを育成する。この場合、シリコン引き上げ速度および引き上げの熱的環境を最適化して育成することで、引き上げ界面で取り込まれる格子間シリコンと空孔が対消滅する。これにより、空孔が凝縮して形成されるＣＯＰが存在できなくなり、ＣＯＰフリーのシリコン単結晶インゴットを得ることができる。このようにＣＯＰが存在しないシリコンウェーハを支持用ウェーハに用いれば、マイクロボイドは発生しなくなる。
しかしながら、低速引き上げウェーハは引き上げ速度１．０ｍｍ／ｍｉｎ以上の高速引き上げウェーハに比べて引き上げに長時間を要し、歩留りも小さくなる。その結果、貼り合わせＳＯＩ基板の製造コストが高騰するおそれがあった。【０００８】  この発明は、活性層の金属不純物による汚染度が低減され、支持用ウェーハのスリップの発生を抑制することができ、薄膜の活性層のＬＰＤ評価の信頼性も高まる貼り合わせウェーハを、スマートカット法を採用して安価に製造することができるＳＯＩウェーハおよびその製造方法を提供することを、その目的としている。
また、この発明は、基板製造工程中、支持用ウェーハの裏面からのボロンのオートドープを抑制することができるＳＯＩウェーハおよびその製造方法を提供することを、その目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  第１の発明は、活性層用ウェーハを絶縁膜を介して支持用ウェーハに貼り合わせて貼り合わせウェーハを形成し、この後、この貼り合わせウェーハの活性層用ウェーハの一部を薄膜化してＳＯＩ層を形成することによりＳＯＩウェーハを製造するＳＯＩウェーハの製造方法であって、上記支持用ウェーハには、９×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上のボロンが含有されたＳＯＩウェーハの製造方法である。【００１０】  第１の発明によれば、活性層用ウェーハまたは活性層に含まれる金属不純物のうち、拡散により埋め込み絶縁膜を透過可能なＦｅ，Ｃｕなどが、埋め込み絶縁膜を介して支持用ウェーハ中のボロンに捕獲される。また、支持用ウェーハに存在し、埋め込み絶縁膜を透過して活性層用ウェーハまたは活性層に移動可能なＦｅ，Ｃｕなども、同様にボロンに捕獲される。もちろん、支持用ウェーハ中の他の金属不純物もボロンに捕獲される。その結果、活性層の金属不純物による汚染度の低減を図ることができる。【００１１】  また、インゴットの結晶中には、不純物であるボロンが高濃度に存在する。そのため、支持用ウェーハの強度が高まり、熱処理時の支持用ウェーハのスリップの発生を防止することができる。支持用ウェーハのスリップの発生の防止効果は、直径が３００ｍｍ以上の貼り合わせウェーハにおいて重要視される。
しかも、支持用ウェーハ用のインゴット（例えばシリコン単結晶インゴット）の引き上げ時、結晶中にはボロンが９×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上含まれている。このレベルまでボロンが添加されると、インゴットの引き上げ時、例えば、引き上げ速度を０．５ｍｍ／ｍｉｎ以下のような低速としなくても、結晶中のＯＳＦ（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｓｔａｃｋｉｎｇ  Ｆａｕｌｔ）リングが収縮する。ボロンの原子半径はシリコンの原子半径よりも小さい。シリコンの原子半径よりも小さい原子半径を有する原子が不純物として導入された際、この不純物の周囲に引張応力が生じるが、格子間シリコンが存在することによりその引張応力が緩和され、系全体のエネルギーを低下させることができる。すなわち、原子半径の小さいボロン原子が導入されると格子間シリコンの平衡濃度が増大し、結果的に、格子間シリコンが過剰な領域の増大、すなわちＯＳＦリングの収縮が発生する。一般に、ＯＳＦの内側は空孔過剰領域となり、前述したマイクロボイド、すなわちＣＯＰが存在する。一方、外側は格子間シリコン過剰領域であり、ＣＯＰが存在しない。よって、ＯＳＦリングが完全に収縮したシリコン単結晶インゴットにはＣＯＰが存在しないことになり、この単結晶インゴットをＳＯＩ基板として適用することで、ＣＯＰに起因する疑似欠陥を回避することができる。【００１２】  また、９×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上のボロンを含むインゴットをスライスした支持用ウェーハには、上述の通りＯＳＦリングの収縮によりＣＯＰ結晶欠陥が存在しない。したがって、例えば活性層と埋め込みシリコン酸化膜とが、ＬＰＤ評価用のレーザ光をそれぞれ透過する程度まで薄膜化されても、ＬＰＤ評価時に埋め込み絶縁膜と支持用ウェーハとの間に存在するマイクロボイドを疑似欠陥として検出することがない。その結果、活性層のＬＰＤ評価の信頼性を高めることができる。
しかも、上述したように、この発明に係る貼り合わせウェーハは、支持用ウェーハ用のインゴットの引き上げ時、結晶中に９×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上のボロンを添加するだけで得られる。この引き上げ速度の高いインゴットからスライスされた支持用ウェーハを用いることにより、ＳＯＩウェーハを低コストで製造することができる。【００１３】  本発明に係るＳＯＩウェーハを製造する方法は、活性層用ウェーハを絶縁膜を介して支持用ウェーハに貼り合わせて貼り合わせウェーハを形成し、この後、この貼り合わせウェーハの活性層用ウェーハの一部を薄膜化してＳＯＩ層を形成する貼り合わせ法である。貼り合わせ法の１つとして、上記貼り合わせウェーハのうちの活性層用ウェーハの一部を研削・研磨して薄膜化することによりＳＯＩウェーハを製造する方法がある。
また、貼り合わせ法には、活性層用ウェーハに水素ガスまたは希ガス元素をイオン注入して、この活性層用ウェーハにイオン注入層を形成し、次いで、上記活性層用ウェーハおよび上記支持用ウェーハを貼り合わせて貼り合わせウェーハを形成し、この後、この貼り合わせウェーハを所定温度に保持して熱処理することにより、イオン注入層を境界として剥離するスマートカット法が含まれている。
活性層用ウェーハの種類としては、例えば単結晶シリコンウェーハ、ゲルマニウムウェーハ、炭化ケイ素ウェーハなどを採用することができる。
絶縁膜としては、例えば酸化膜、窒化膜などを採用することができる。
絶縁膜の厚さは、例えば０．２μｍ以下、好ましくは０．１〜０．２μｍである。
活性層の厚さは限定されない。例えば、厚膜の活性層では１〜５０μｍである。薄膜の活性層では０．０１〜１μｍである。【００１４】  支持用ウェーハのボロン濃度が９×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満（比抵抗ρ＞１０ｍΩｃｍ）では、スリップの発生の抑制効果が低減する。特に直径３００ｍｍのＳＯＩウェーハでは、高価なリング支持ボートを使用しなければ、１１００℃以上の貼り合わせでスリップが発生する。支持用ウェーハの好ましいボロン濃度は１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上（ρ≦５ｍΩｃｍ）である。【００１５】  第２の発明は、第１の発明にあって、上記活性層用ウェーハに水素ガスまたは希ガス元素をイオン注入して、この活性層用ウェーハにイオン注入層を形成し、次いで、上記活性層用ウェーハおよび上記支持用ウェーハを貼り合わせて貼り合わせウェーハを形成し、この後、この貼り合わせウェーハを熱処理することにより、イオン注入層を境界として剥離するＳＯＩウェーハの製造方法である。【００１６】  イオン注入する元素としては、例えば水素（Ｈ）の他、希ガスの元素であるヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、ラドン（Ｒｎ）などでもよい。これらは単体または化合物でもよい。
イオン注入時の水素または希ガス元素のドーズ量は限定されない。例えば２×１０１６〜８×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２である。
水素または希ガス元素のイオン注入時の加速電圧は、５０ｋｅＶ以下、好ましくは３０ｋｅＶ以下、さらに好ましくは２０ｋｅＶ以下である。これら軽元素のイオン注入は、低加速電圧ほど目標深さに軽元素を集中させることができる。
剥離時の貼り合わせウェーハの加熱温度は４００℃以上、好ましくは４００〜７００℃、さらに好ましくは４５０〜５５０℃である。４００℃未満では、活性層用ウェーハにイオン注入された軽元素から軽元素バブルを形成することが難しい。また、７００℃を超えると、活性層内に酸素析出物が形成されてしまいデバイス特性の低下を招くおそれがある。【００１７】  剥離時の炉内雰囲気は、非酸化性ガス（窒素、アルゴンなどの不活性ガス）の雰囲気でもよい。また、真空中でもよい。
剥離時の貼り合わせウェーハの加熱時間は１分間以上、好ましくは１０〜６０分間である。１分間未満では、貼り合わせウェーハにイオン注入された軽元素をバブル化することが困難になる。
剥離工程後、活性層用ウェーハと支持用ウェーハとの貼り合わせ熱処理の強度を高める貼り合わせ熱処理を施してもよい。この際の加熱温度は、例えば１１００℃、２時間である。熱酸化炉内の雰囲気ガスとしては、酸素などを採用することができる。【００１８】  支持用ウェーハには多量のボロンが存在する。そのため、貼り合わせ後の熱処理時において、活性層用ウェーハまたは活性層へのボロンの拡散によるボロン汚染が考えられる。しかし、例えばシリコン酸化物である絶縁膜（埋め込み絶縁膜）には、シリコンと比較して固溶度が大きい。これにより、支持用ウェーハ中のボロンは、この支持用ウェーハに設けられた絶縁膜に捕獲される。この結果、支持用ウェーハから活性層などへのボロン汚染は抑制される。【００１９】  第３の発明は、第１の発明にあって、上記ＳＯＩ層の厚みは、０．１０μｍ未満であるＳＯＩウェーハの製造方法である。
第４の発明は、第２の発明にあって、上記ＳＯＩ層の厚みは、０．１０μｍ未満であるＳＯＩウェーハの製造方法である。【００２０】  第３の発明、第４の発明によれば、活性層と埋め込みシリコン酸化膜とが、ＬＰＤ評価用のレーザ光をそれぞれ透過する０．１０μｍ未満のＳＯＩ層の厚みにまで薄膜化されても、ＬＰＤ評価時に埋め込み絶縁膜と支持用ウェーハとの間に存在するマイクロボイドを疑似欠陥として検出することはない。その結果、活性層のＬＰＤ評価の信頼性を高めることができる。【００２１】  第５の発明は、第１の発明にあって、上記貼り合わせの前に、上記支持用ウェーハの少なくとも貼り合わせ側の面とは反対側の面に、絶縁膜を形成するＳＯＩウェーハの製造方法である。
第６の発明は、第２の発明にあって、上記貼り合わせの前に、上記支持用ウェーハの少なくとも貼り合わせ側の面とは反対側の面に、絶縁膜を形成するＳＯＩウェーハの製造方法である。
第７の発明は、第３の発明にあって、上記貼り合わせの前に、上記支持用ウェーハの少なくとも貼り合わせ側の面とは反対側の面に、絶縁膜を形成するＳＯＩウェーハの製造方法である。
第８の発明は、第４の発明にあって、上記貼り合わせの前に、上記支持用ウェーハの少なくとも貼り合わせ側の面とは反対側の面に、絶縁膜を形成するＳＯＩウェーハの製造方法である。【００２２】  第５〜第８の発明のいずれか１つによれば、貼り合わせ後の熱処理時、その熱により支持用ウェーハの裏面付近に存在するボロンが、そのウェーハ裏面から外方拡散しようとする。しかしながら、支持用ウェーハの裏面には、あらかじめ貼り合わせの前にボロンのゲッタリングサイトとなる絶縁膜が形成されている。そのため、支持用ウェーハからのボロンの外方拡散は抑制される。これにより、活性層用ウェーハの表面または活性層の表面へのボロンの回り込みを原因としたオートドーピングを防止することができる。【００２３】  支持用ウェーハの少なくとも貼り合わせ側の面とは反対側の面に設けられる絶縁膜は、酸化膜でもよいし、窒化膜でもよい。
絶縁膜としては、例えば支持用ウェーハがシリコンウェーハの場合、シリコン酸化膜を採用することができる。
絶縁膜が形成されるのは、支持用ウェーハの裏面だけでもよい。または、支持用ウェーハの表裏両面でもよい。
絶縁膜を形成する時期は、活性層用ウェーハと支持用ウェーハとを貼り合わせる前であれば限定されない。
絶縁膜の厚さは、例えば０．１〜０．５μｍである。０．１μｍ未満ではオートドーピング抑制効果が得られない。また、０．５μｍを超えると成膜時間が長くなりコストが高くなる。絶縁膜の好ましい厚さは０．２〜０．４μｍである。
例えば、活性層用ウェーハの裏面に設けられた酸化膜は、貼り合わせウェーハの製造後、ＨＦ溶液によりエッチングしてもよい。また、酸化膜を残存させたまま出荷してもよい。【００２４】  第９の発明は、第１〜第８の発明のいずれか１つであって、上記貼り合わせの前に、水素ガスを含む還元ガス雰囲気で、上記支持用ウェーハに対して１１００℃以上のアニール処理を施すＳＯＩウェーハの製造方法である。
第１０の発明は、活性層用ウェーハを絶縁膜を介して支持用ウェーハに貼り合わせて貼り合わせウェーハを形成し、この後、この貼り合わせウェーハの活性層用ウェーハの一部を薄膜化してＳＯＩ層を形成することにより製造するＳＯＩウェーハであって、貼り合わされた上記支持用ウェーハには、９×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上のボロンが含有され、上記ＳＯＩ層は、厚みが０．１０μｍ未満であるＳＯＩウェーハである。【００２５】  第９の発明によれば、貼り合わせの前に、支持用ウェーハに１１００℃以上の水素ガスを含む還元ガス雰囲気でのアニール処理を施す。これにより、支持用ウェーハの表裏両面付近に存在するボロンの外方拡散が促進され、そのウェーハ表裏両面から外方拡散して消失する。その結果、貼り合わせ後の熱処理時、活性層用ウェーハの表面または活性層の表面に対する支持用ウェーハ中のボロンのオートドーピングが防止される。【００２６】  アニール処理の時期は、活性層用ウェーハと支持用ウェーハとの貼り合わせ前であれば限定されない。
水素を除く還元ガスとしては、例えば一酸化炭素ガス、二酸化硫黄ガスなどを採用することができる。
アニール温度が１１００℃未満では、ボロンの拡散係数が小さくなりウェーハ表裏両面付近のボロンが外方拡散されない。貼り合わせウェーハの好ましいアニール温度は１１００〜１２００℃である。
アニール時間は、例えば０．１〜５時間である。支持用ウェーハの好ましいアニール時間は０．１〜１時間である。
【発明の効果】
【００２７】  この発明によれば、支持用ウェーハに９×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上のボロンが含まれている。そのため、貼り合わせ後の熱処理時、活性層用ウェーハまたは活性層に含まれる金属不純物のうち、外方拡散により埋め込み絶縁膜を透過したＦｅ，Ｃｕと、支持用ウェーハ中の金属不純物とが、ゲッタリングサイトとなるボロンに捕獲される。その結果、活性層の金属不純物による汚染度を低減することができる。【００２８】  また、インゴットの結晶中にボロンが高濃度に存在するので、支持用ウェーハの強度が高まり、熱処理時の支持用ウェーハのスリップの発生を防止することができる。
さらに、支持用ウェーハに結晶欠陥が存在しないので、活性層と埋め込みシリコン酸化膜とが薄膜化されても、ＬＰＤ評価時に埋め込み絶縁膜と支持用ウェーハとの間に存在するマイクロボイドを疑似欠陥として検出せず、活性層のＬＰＤ評価の信頼性が高まる。
しかも、このような貼り合わせウェーハは、支持用ウェーハ用のインゴットの引き上げ時、結晶中に９×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上のボロンを添加すれば得られるので、上記効果を有する貼り合わせウェーハを低コストで製造することができる。【００２９】  さらに、貼り合わせ工程の前に、支持用ウェーハの少なくとも貼り合わせ側の面とは反対側の面に酸化膜を形成したので、貼り合わせ後の熱処理時に支持用ウェーハの裏面からのボロンの外方拡散を抑制することができる。その結果、活性層用ウェーハの表面または活性層の表面へのボロンの回り込みを原因としたオートドーピングを防止することができる。【００３０】  さらに、貼り合わせの前に、支持用ウェーハに１１００℃以上の水素ガスを含む還元ガス雰囲気でのアニール処理を施すので、支持用ウェーハの表裏両面付近に存在するボロンが外方拡散により消失する。その結果、貼り合わせ後の熱処理時、活性層用ウェーハの表面または活性層の表面へのボロンのオートドーピングを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の実施例１に係るＳＯＩウェーハの製造方法を示すフローシートである。
【図２】この発明の実施例１に係る他のＳＯＩウェーハの製造方法を示すフローシートである。
【図３】この発明の実施例１に係るＳＯＩウェーハの製造方法により得られた貼り合わせウェーハのＬＰＤ評価試験の状態を示す要部拡大断面図である。
【図４】従来手段に係るＳＯＩウェーハの製造方法により得られた貼り合わせウェーハのＬＰＤ評価試験の状態を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３２】  １０  活性層用ウェーハ、
１２ａ  シリコン酸化膜（絶縁膜）、
１３  活性層、
１４  水素イオン注入領域（イオン注入領域）、
２０  支持用ウェーハ、
３０  貼り合わせウェーハ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】  以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００３４】  まず、図１のＳ１０１工程に示すように、ボロンが２×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３と低濃度に添加されたｐ型のシリコン単結晶インゴットをＣＺ法により引き上げる。引き上げ速度は、１．０ｍｍ／ｍｉｎである。その後、シリコン単結晶インゴットに、ブロック切断、スライス、面取り、鏡面研磨などを施す。これにより、厚さ７２５μｍ、直径２００ｍｍ、面方位（１００）面、比抵抗約１０Ωｃｍ、ｐ型の鏡面仕上げされた活性層用ウェーハ１０が得られる。
一方、ボロンが１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３と高濃度に添加されたｐ型のシリコン単結晶インゴットをＣＺ法により引き上げる。その後、シリコン単結晶インゴットに、ブロック切断、スライス、面取り、鏡面研磨などを施す。これにより、厚さ７２５μｍ、直径２００ｍｍ、面方位（１００）面、比抵抗約８ｍΩｃｍ、ｐ型の鏡面仕上げされた支持用ウェーハ２０が得られる。【００３５】  その後、図１のＳ１０２工程に示すように、活性層用ウェーハ１０を熱酸化装置に挿入し、酸素ガス雰囲気で熱酸化処理を施す。これにより、活性層用ウェーハ１０の露出面の全域に、厚さ０．１５μｍのシリコン酸化膜１２ａが形成される。熱処理条件は１０００℃、７時間である。
次に、図１のＳ１０３工程に示すように、活性層用ウェーハ１０の鏡面仕上げされた表面から所定深さ位置に、中電流イオン注入装置を使用し、５０ｋｅＶの加速電圧で水素をイオン注入する。これにより、活性層用ウェーハ１０に、水素イオン注入領域１４が形成される。このときのドーズ量は、５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２である。【００３６】  続いて、図１のＳ１０４工程に示すように、活性層用ウェーハ１０の表面と支持用ウェーハ２０の鏡面とを貼り合わせ面（重ね合わせ面）とし、シリコン酸化膜１２ａを介して、例えば真空装置内で公知の治具により、両ウェーハ１０，２０を貼り合わせて貼り合わせウェーハ３０を作製する。このとき、活性層用ウェーハ１０と支持用ウェーハ２０とが、シリコン酸化膜１２ａを介して接合し、この接合部分のシリコン酸化膜１２ａが埋め込みシリコン酸化膜（絶縁膜）１２ｃとなる。また、貼り合わせ工程において、貼り合わせの強度を向上させ、ボイドのような貼り合わせ欠陥を低減するために、酸素プラズマ処理（酸素プラズマによる表面活性化処理）後に貼り合わせをしてもよい。【００３７】  それから、図１のＳ１０５工程に示すように、貼り合わせウェーハ３０を図示しない剥離熱処理装置に挿入し、５００℃の炉内温度、窒素ガスの雰囲気で熱処理を施す。熱処理時間は３０分間である。この熱処理により、支持用ウェーハ２０の貼り合わせ界面に活性層１３を残し、活性層用ウェーハ１０が水素イオン注入領域１４から剥離する。剥離された活性層用ウェーハ１０の残部は、支持用ウェーハ２０として再使用することができる。【００３８】  図１のＳ１０６工程に示すように、剥離後、貼り合わせウェーハ３０に対して、窒素ガスの雰囲気で１１５０℃、２時間の貼り合わせ熱処理を施す。これにより、活性層用ウェーハ１０と支持用ウェーハ２０との貼り合わせ強度が増強される。
次いで、活性層１３の表面に研磨装置による研磨を施すとともに、俗に犠牲酸化と称される処理を活性層１３の表面に施す。犠牲酸化とは、まず貼り合わせウェーハ３０を熱酸化処理炉に挿入し、酸化性ガスの雰囲気中で貼り合わせウェーハ３０を１０００℃、７時間熱処理する。これにより、水素イオン注入時のダメージ部分を含めて活性層１３の表面に厚さ０．１５μｍの図示しないシリコン酸化膜が形成される。その後、浸漬法により、活性層１３の表面にＨＦ洗浄液を接触させ、このシリコン酸化膜を溶失させる。その際、剥離時に面あれした活性層１３の表層部分がシリコン酸化膜とともに除去される。
こうして、図１のＳ１０７工程に示すように、スマートカット法による貼り合わせＳＯＩウェーハ１１が作製される。【００３９】  このように、支持用ウェーハ２０用のシリコン単結晶インゴットの引き上げ時、結晶中にはボロンが１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３と高濃度に含まれている。そのため、引き上げ速度を０．５ｍｍ／ｍｉｎ以下に低速化することなく、１．０ｍｍ／ｍｉｎの高速度で引き上げても引き上げ結晶中のＯＳＦリングは収縮する。その結果、結晶欠陥が存在しないインゴット、ひいては結晶欠陥が存在しない支持用ウェーハ２０を得ることができる。
これにより、高スループットで、歩留りも大きな支持用ウェーハ２０を作製することができる。しかも、実施例１では支持用ウェーハ２０用のシリコン単結晶インゴット中のボロン濃度を増大させる他は、公知のスマートカット法に則して作製すればよい。その結果、上記効果を有する貼り合わせＳＯＩウェーハ１１を低コストで製造することができる。【００４０】  貼り合わせ後の熱処理時には、活性層用ウェーハ１０または活性層１３に含まれる金属不純物のうち、拡散により埋め込みシリコン酸化膜１２ｃを透過可能なＦｅ，Ｃｕなどの他、支持用ウェーハ２０中の金属不純物も、ボロンに捕獲される。このように、支持用ウェーハ２０にはゲッタリングサイトとなるボロンが多量に存在することから、活性層用ウェーハ１０または活性層１３に含まれる一部の金属不純物に加えて支持用ウェーハ２０に含まれる金属不純物も十分に捕獲することができる。その結果、活性層１３の金属不純物による汚染度の低減を図ることができる。【００４１】  また、支持用ウェーハ２０には、このように不純物であるボロンが高濃度に存在している。そのため、支持用ウェーハ２０の強度が高まり、熱処理時の支持用ウェーハ２０のスリップの発生を防止することができる。
しかも、ボロンを９×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３まで高濃度に含む支持用ウェーハ２０には、結晶欠陥が存在しない。したがって、図３に示すように、例えば活性層１３と埋め込みシリコン酸化膜１２ｃとが、ＬＰＤ評価用のレーザ光をそれぞれ透過する程度に薄膜化されても、従来のように埋め込みシリコン酸化膜１２ｃと支持用ウェーハ２０との間に、マイクロボイド４０を形成することはない。そのため、図４に示すように、ＬＰＤ評価時において、マイクロボイド４０を疑似欠陥として検出することはない。その結果、活性層１３のＬＰＤ評価の信頼性を高めることができる。【００４２】  また、図２のＳ２０４工程に示すように、貼り合わせ工程の前に、支持用ウェーハ２０に例えばＣＶＤ装置によりシリコン酸化膜１２ｂを形成し、支持用ウェーハ２０のボロンが、貼り合わせ熱処理工程以降の熱処理時に、活性層用ウェーハ２０の表面または活性層１３の表面にオートドーピングされるのを抑制するようにしてもよい。
すなわち、貼り合わせ後の熱処理時には、その熱により支持用ウェーハ２０の裏面からボロンが外方拡散しようとする。しかしながら、支持用ウェーハ２０の裏面には、予めボロンのゲッタリングサイトとなるシリコン酸化膜１２ｂが形成されている。そのため、支持用ウェーハ２０の裏面からのボロンの外方拡散が抑制される。その結果、活性層用ウェーハ１０の表面または活性層１３の表面へのボロンの回り込みを原因としたオートドーピングが防止される。
なお、図２に示すＳＯＩウェーハの製造工程は、図１に示すＳＯＩウェーハの製造工程にＳ２０４工程を追加している。【００４３】  さらに、オートドーピングを防止する他の手段として、例えば、図１のＳ１０４工程に示す貼り合わせの前に、水素ガス雰囲気で、支持用ウェーハ２０に対して１１００℃以上のアニール処理を施してもよい。なお、水素ガスに代えて、他の還元ガス雰囲気でもよい。これにより、支持用ウェーハ２０の表裏両面付近のボロンの外方拡散が促進され、支持用ウェーハ２０に含まれたボロンがそのウェーハ表裏両面から外方拡散し、消失する。その結果、貼り合わせ後の熱処理時のオートドーピングを防止することができる。【００４４】  ここで、実際に本発明法および従来法について、貼り合わせＳＯＩウェーハにおける支持用ウェーハの裏面のスリップの有無と、活性層面内のＬＰＤの分布とについて、比較調査した結果を報告する。
スリップの評価方法としては、Ｘ線トポグラフ（ＸＲＴ）法を採用した。また、ＬＰＤの分布の評価としては、レーザー装置による欠陥評価を採用した。その結果を表１に示す。なお、表中のスリップ発生の有無は、観察されるスリップ長が２０ｍｍ未満を○とし，スリップ長２０ｍｍ以上を×とした。【００４５】
【表１】
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【００４６】  表１から明らかなように、本発明に係る試験例１（ボロン濃度：９×１０１８／ｃｍ３）および試験例２（ボロン濃度：１×１０１９／ｃｍ３）は、いずれも支持用ウェーハの裏面に２０ｍｍ以上のスリップが発生せず、しかも活性層面内のＬＰＤも特異な分布はない。従来に係る比較例１（ボロン濃度：２×１０１５／ｃｍ３）および比較例２（ボロン濃度：４×１０１８／ｃｍ３）に比べて改善されたことが明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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