JP2003204048A

JP2003204048A - Ｓｏｉウエーハの製造方法及びｓｏｉウエーハ

Info

Publication number: JP2003204048A
Application number: JP2002001942A
Authority: JP
Inventors: Masatake Nakano; 正剛中野
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2002-01-09
Filing date: 2002-01-09
Publication date: 2003-07-18
Also published as: EP1471578A1; EP1471578A4; TWI266370B; US7186628B2; US20050032331A1; TW200301936A; WO2003061012A1

Abstract

(57)【要約】【課題】ＳＯＩウエーハの絶縁膜やＳＯＩ層を薄く形
成した場合でも、完成後のＳＯＩ層の検査でＣＯＰがほ
とんど検出されないとともに、高品質のＳＯＩウエーハ
を提供する。【解決手段】ＳＯＩ層を形成するシリコン単結晶から
なるボンドウエーハと支持基板となるシリコン単結晶か
らなるベースウエーハを用いてＳＯＩウエーハを製造す
る際、前記ベースウエーハとして、エピタキシャルウエ
ーハ、ＦＺウエーハ、窒素ドープウエーハ、水素アニー
ルウエーハ、イントリンシックゲッタリングウエーハ、
窒素ドープアニールウエーハ、及び全面Ｎ領域のウエー
ハから成る群から選択された１種のシリコンウエーハを
用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
作製に好適なＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎＯｎＩｎｓｕ
ｌａｔｅｒ）ウエーハに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＳＯＩウエーハは、例えば、少なくとも
片面が平坦化及び鏡面化された主面を持つ第１のシリコ
ンウエーハ（以下「ボンドウエーハ」と呼ぶ：ＳＯＩ層
が形成されるウエーハ）と第２のシリコンウエーハ（以
下「ベースウエーハ」と呼ぶ：支持基板となるウエー
ハ）のうち少なくとも一方に酸化膜等の絶縁膜（Ｂｏｘ
層：埋め込み酸化膜（絶縁膜）となる）を形成し、該絶
縁膜を介して２枚のウエーハの主面同士を貼り合わせて
接合し、さらに熱処理を加えて接合を強固にした後、ボ
ンドウエーハの貼り合わせた主面とは反対側の主面を研
削及び研磨することにより所定の厚さとなるまで薄膜化
して絶縁膜上にＳＯＩ層（素子形成層）を形成すること
で製造される。このような製造方法は、主に、０．５μ
ｍ程度以上の厚さのＳＯＩ層を有するＳＯＩウエーハを
製造する場合に用いられることが多い。

【０００３】一方、絶縁膜とＳＯＩ層は薄膜化が進んで
おり、０．４μｍ程度以下のＳＯＩ層および絶縁膜を持
つＳＯＩウエーハも製造されている。この場合、上記方
法で製造するのは困難であるので、例えば、特開平５−
２１１１２８号で開示されたイオン注入剥離法（「スマ
ートカット法」（登録商標）とも呼ばれている）による
ＳＯＩウエーハの製造方法を用いることができる。

【０００４】イオン注入剥離法では、例えば、ＳＯＩ層
を形成するシリコン単結晶からなるボンドウエーハと支
持基板となるシリコン単結晶からなるベースウエーハの
うち少なくとも一方に絶縁膜を形成し、ボンドウエーハ
の一主面からガスイオンを注入することによりボンドウ
エーハ中に微小気泡層を形成する。次いで、イオン注入
した側の主面を前記絶縁膜を介してベースウエーハの主
面と貼り合わせた後、熱処理により微小気泡層を境界と
して剥離し、さらにＳＯＩ層となる方の剥離面を微量研
磨することでＳＯＩウエーハが製造される。

【０００５】上述した２つの製造方法で使用されるボン
ドウエーハには、大口径の基板が安価に製造できるチョ
クラルスキー法（以下「ＣＺ法」と呼ぶ）により成長さ
れたシリコン単結晶から得たウエーハ（以下「ＣＺウエ
ーハ」と呼ぶ場合がある）を用いるのが一般的である。
しかし、ＣＺウエーハの表面や内部にはＣＯＰ（Ｃｒｙ
ｓｔａｌＯｒｉｇｉｎａｔｅｄＰａｒｔｉｃｌｅ）
と呼ばれる欠陥が存在し、これがデバイス工程で問題と
なる場合がある。

【０００６】ＣＯＰは結晶成長時に導入される結晶欠陥
の一つであり、典型的には、図２に示されるような正八
面体構造（シングル型）の空洞型欠陥であって、一般的
には６０〜１３０ｎｍの大きさで形成される。このＣＯ
Ｐ１０は、鏡面研磨後のシリコンウエーハの表面を直
接、あるいはアンモニアと過酸化水素の混合液で洗浄し
た後、パーティクルカウンターで測定すると、本来のパ
ーティクルとともに輝点として検出される。なお、図３
に示されるように２個連結した構造（ツイン型）のＣＯ
Ｐ１１あるいは３個連結した構造（トリプレット型）の
ＣＯＰも存在し、これらのＣＯＰは、シングル型のＣＯ
Ｐが成長単結晶の冷却過程において成長して１００〜３
００ｎｍの大きさのオーダーで形成されることが判明し
ている。

【０００７】ＣＯＰが存在するＣＺウエーハをボンドウ
エーハに用いてＳＯＩウエーハを製造すると、例えばデ
バイスの重要な電気特性である酸化膜の経時絶縁破壊特
性（ＴｉｍｅＤｅｐｅｎｄｅｎｔＤｉｅｌｅｃｔｒ
ｉｃＢｒｅａｋｄｏｗｎ：ＴＤＤＢ）や酸化膜耐圧
（ＴｉｍｅＺｅｒｏＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃＢｒｅ
ａｋｄｏｗｎ：ＴＺＤＢ）に悪影響を及ぼす。

【０００８】さらに、ボンドウエーハの貼り合わせる表
面に存在していたＣＯＰは、ＳＯＩ層を貫通する穴とな
ることがある。このような場合、例えば、デバイス工程
のエッチングや熱処理において、この穴から侵入したエ
ッチャントや雰囲気ガスによりベースウエーハとＳＯＩ
層を分離している絶縁膜がエッチングされたり、配線工
程で段差が生じて断線の原因となり、デバイス工程の歩
留まりを低下させるという問題があった。

【０００９】このような問題を解決するため、特開平１
１−１４５４３６号には、ボンドウエーハとして、表面
付近のＣＯＰを低減あるいは消滅させた、水素アニール
ウエーハ、イントリンシックゲッタリングウエーハ、ま
たはエピタキシャルウエーハを用いるという手法が開示
されている。このようなＣＯＰを低減あるいは消滅させ
たボンドウエーハを用いてＳＯＩウエーハを製造すれ
ば、ＳＯＩ層にＣＯＰは存在しないものとすることがで
きる。

【００１０】この場合、上記のような高品質でコストの
高いボンドウエーハが必要となる分、ベースウエーハの
コストを低く抑える場合がある。ＳＯＩウエーハに使用
されるベースウエーハは、本来、絶縁膜を介したＳＯＩ
層を支持するために必要なものであり、その表面に素子
形成が行われるわけではない。そのため、表面にＣＯＰ
が存在するウエーハが使用されたり、さらには特開平１
１−４０７８６号に開示されているように、抵抗値など
が製品規格から外れたダミーグレードのシリコンウエー
ハをベースウエーハとして使用する場合もある。ダミー
グレードのシリコンウエーハは、正規のウエーハの半額
程度で市販されているため、コストダウン効果が大き
い。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ボンドウエ
ーハとして前記したようなＣＯＰを低減したシリコンウ
エーハを使用した場合でも、近年要望される薄いＳＯＩ
層と絶縁膜を形成したＳＯＩウエーハとすると、ＳＯＩ
ウエーハ完成後、そのＳＯＩ層を検査すると、かなりの
数のＣＯＰが検出される場合があり、また期待したほど
高品質のものが得られないという現象が生じた。

【００１２】そこで、本発明では、たとえＳＯＩウエー
ハの絶縁膜やＳＯＩ層を薄く形成した場合でも、完成後
のＳＯＩ層の検査でＣＯＰがほとんど検出されないとと
もに、高品質のＳＯＩウエーハを提供することを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者は、ＳＯＩ層を検査する際に検出されたＣ
ＯＰを含む断面をトンネル型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観
察したところ、図４に見られるように、ＣＯＰはＳＯＩ
層ではなく、支持基板であるベースウエーハの表面に存
在していることがわかった。すなわち、ＳＯＩ層と絶縁
膜が薄膜化されたため、ベースウエーハに存在するＣＯ
ＰをＳＯＩ層に存在するＣＯＰとして検出していたこと
が判明した。

【００１４】さらに図５は、ＴＥＭにて他のＣＯＰを観
察したものである。ここでもＣＯＰはＳＯＩ層ではな
く、ベースウエーハの表面に存在しており、しかもＣＯ
Ｐの存在する領域では絶縁膜とベースウエーハが結合せ
ず、マイクロボイドとなっていることが判明した。この
マイクロボイドは、絶縁膜が１００〜２００ｎｍ（０．
１〜０．２μｍ）程度の厚さになったため、ベースウエ
ーハと絶縁膜の間に存在する間隙が絶縁膜の流動によっ
ても埋まらず、マイクロボイドとして残留したため発生
したと考えられる。

【００１５】そこで本発明では、前記目的を達成するた
め、少なくとも、ＳＯＩ層を形成するシリコン単結晶か
らなるボンドウエーハと支持基板となるシリコン単結晶
からなるベースウエーハのうち少なくとも一方に絶縁膜
を形成する工程と、該絶縁膜を介してボンドウエーハと
ベースウエーハの主面同士を貼り合わせる工程と、ベー
スウエーハと貼り合わされたボンドウエーハを薄膜化す
る工程とを有するＳＯＩウエーハの製造方法において、
前記ベースウエーハとして、エピタキシャルウエーハ、
ＦＺウエーハ、窒素ドープウエーハ、水素アニールウエ
ーハ、イントリンシックゲッタリングウエーハ、窒素ド
ープアニールウエーハ、及び全面Ｎ領域のウエーハから
成る群から選択された１種のシリコンウエーハを用いる
ことを特徴とするＳＯＩウエーハの製造方法が提供され
る（請求項１）。

【００１６】このように、ベースウエーハに絶縁膜を介
して貼り合わせたボンドウエーハを薄膜化してＳＯＩウ
エーハを製造する際、ベースウエーハとして、エピタキ
シャルウエーハ、ＦＺウエーハ、窒素ドープウエーハ、
水素アニールウエーハ、イントリンシックゲッタリング
ウエーハ、窒素ドープアニールウエーハ、あるいは全面
Ｎ領域のウエーハを用いることにより、ベースウエーハ
の表面付近にほとんどＣＯＰが存在しないものとなる。
従って、たとえ絶縁膜とＳＯＩ層が薄くても、完成後の
検査においてベースウエーハに起因するＣＯＰが多数検
出されるということは無く、ＳＯＩ層のＣＯＰを正確に
反映した測定を行うことができる。また、ベースウエー
ハと絶縁膜の界面におけるマイクロボイドの発生が抑制
された高品質のＳＯＩウエーハを製造することができ
る。

【００１７】また、本発明によれば、少なくとも、ＳＯ
Ｉ層を形成するシリコン単結晶からなるボンドウエーハ
と支持基板となるシリコン単結晶からなるベースウエー
ハのうち少なくとも一方に絶縁膜を形成する工程と、ボ
ンドウエーハの一主面からガスイオンを注入することに
よりボンドウエーハ中に微小気泡層を形成する工程と、
該イオン注入した側の主面を前記絶縁膜を介してベース
ウエーハの主面と貼り合わせる工程と、前記微小気泡層
を境界として剥離する工程とを有するＳＯＩウエーハの
製造方法において、前記ベースウエーハとして、エピタ
キシャルウエーハ、ＦＺウエーハ、窒素ドープウエー
ハ、水素アニールウエーハ、イントリンシックゲッタリ
ングウエーハ、窒素ドープアニールウエーハ、及び全面
Ｎ領域のウエーハから成る群から選択された１種のシリ
コンウエーハを用いることを特徴とするＳＯＩウエーハ
の製造方法が提供される（請求項２）。

【００１８】すなわち、イオン注入剥離法によりＳＯＩ
ウエーハを製造する際にも、ベースウエーハとして、上
記のようなＣＯＰの低減されたシリコンウエーハを用い
ることにより、ベースウエーハの表面にＣＯＰが存在し
ないか、著しく減少しているＳＯＩウエーハを製造する
ことができる。特に、イオン注入剥離法によりＳＯＩ層
を非常に薄く形成した場合でも、製造後の検査において
ベースウエーハ起因のＣＯＰが検出されないか、ほとん
ど検出されず、また、ベースウエーハと絶縁膜の界面に
おいてマイクロボイドの発生が抑制された高品質のＳＯ
Ｉウエーハを製造することができる。

【００１９】また、ボンドウエーハとしても、エピタキ
シャルウエーハ、ＦＺウエーハ、窒素ドープウエーハ、
水素アニールウエーハ、イントリンシックゲッタリング
ウエーハ、窒素ドープアニールウエーハ、及び全面Ｎ領
域のウエーハから成る群から選択された１種のシリコン
ウエーハを用いることが好ましい（請求項３）。

【００２０】ボンドウエーハとして、このようなシリコ
ンウエーハを用いてＳＯＩウエーハを製造すれば、ベー
スウエーハの表面だけでなく、形成されたＳＯＩ層中に
もＣＯＰがほとんど無いので、完成後のＳＯＩ層の検査
でＣＯＰが検出されることが一層少なくなり、また、マ
イクロボイドの発生もより効果的に抑制された極めて高
品質のＳＯＩウエーハを製造することができる。

【００２１】本発明では、形成するＳＯＩ層の厚さを
０．３μｍ以下としてもよく（請求項４）、また、形成
する絶縁膜の厚さを０．４μｍ以下としても良い（請求
項５）。上記のように、ＳＯＩ層や絶縁膜の厚さが薄い
とベースウエーハの表面上に存在するＣＯＰもＳＯＩ層
のＣＯＰとして検出してしまうが、本発明では、ベース
ウエーハとして表面や内部にＣＯＰが存在しないか、も
しくは著しく減少しているシリコンウエーハを用いるの
で、例えば、イオン注入剥離法により０．３μｍ以下の
厚さのＳＯＩ層を形成したり、０．４μｍ以下の厚さの
絶縁膜を形成しても、完成後のＳＯＩ層の検査でベース
ウエーハの表面のＣＯＰに影響されることが無い。従っ
て、本発明は、特にこのようなＳＯＩ層や絶縁膜が薄い
ときに有用である。

【００２２】さらに本発明によれば、前記方法により製
造されたことを特徴とするＳＯＩウエーハも提供される
（請求項６）。このように本発明の製造方法により製造
されたＳＯＩウエーハは、ベースウエーハの表面にＣＯ
Ｐが存在しないか、もしくは著しく減少しているので、
ＳＯＩ層や絶縁膜が薄く形成されていても、検査時にお
いてベースウエーハの表面のＣＯＰを検出してしまうこ
とが無く、また、ベースウエーハと絶縁膜の界面におけ
るマイクロボイドの発生も抑制されており、近年の薄膜
化要求を満足する高品質のＳＯＩウエーハとなる。

【００２３】そして、このようなＳＯＩウエーハであれ
ば、デバイス工程で素子が形成されるＳＯＩ層の良否を
正確に検査することができ、従来、ベースウエーハ表面
のＣＯＰをＳＯＩ層のＣＯＰとして検出し、不良品とし
て扱ってしまうようなことが無くなり、結果的にデバイ
ス工程における歩留りの向上やコストの低減につなげる
ことができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て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。本発明は、ＳＯＩウエーハを製造する際、
ベースウエーハとしてＣＯＰが存在しないか、あるいは
低減されたウエーハを用いてＳＯＩウエーハを製造する
ことにより、ＳＯＩウエーハの検査時に、ＳＯＩ層に存
在するものとして検出されてしまうベースウエーハのＣ
ＯＰを排除すると同時に、ベースウエーハと絶縁膜の界
面に存在するマイクロボイドの発生が抑止された高品質
のＳＯＩウエーハを提供するものである。

【００２５】本発明では、上記のベースウエーハ表面上
にＣＯＰが無いか、あるいは低減されたベースウエーハ
を用いることのほかは、基本的には、通常の工程順に従
ってＳＯＩウエーハを製造することができる。従って、
例えば、イオン注入剥離法によるＳＯＩウエーハの製造
方法を適用することができる。

【００２６】図１（ａ）ないし（ｈ）は、イオン注入剥
離法によるＳＯＩウエーハの製造方法の一例を工程順に
示した概略図である。この製造方法においては、まず、
図１（ａ）のように、少なくとも一主面が平坦化及び鏡
面化されたボンドウエーハ１とベースウエーハ２を準備
する。このとき、本発明では、ベースウエーハ２とし
て、エピタキシャルウエーハ、ＦＺウエーハ、窒素ドー
プウエーハ、水素アニールウエーハ、イントリンシック
ゲッタリングウエーハ、窒素ドープアニールウエーハ、
及び全面Ｎ領域のウエーハから成る群から選択された１
種のシリコンウエーハを用いる。これらのシリコンウエ
ーハは、いずれも表面上にＣＯＰが存在しないか、低減
されたウエーハとなっている。

【００２７】ここで、本発明で使用される上記シリコン
ウエーハのいくつかを説明すると、ＦＺウエーハとは、
ＦＺ法（ＦｌｏａｔｉｎｇＺｏｎｅｍｅｌｔｉｎｇ
ｍｅｔｈｏｄ）により製造された単結晶棒から得られ
たウエーハのことであり、ＣＯＰが存在しないウエーハ
である。

【００２８】エピタキシャルウエーハは、シリコン単結
晶基板上にエピタキシャル層を形成させたウエーハであ
り、エピタキシャル層にはＣＯＰは存在しないため、こ
れをベースウエーハとして用いれば、ベースウエーハの
ＣＯＰがＳＯＩ層のＣＯＰとして検出されると言ったよ
うなことは無くなる。

【００２９】窒素ドープウエーハとは、ＣＺ法による結
晶成長時に窒素をドープしたウエーハのことである。窒
素をドープすることによりＣＯＰの成長が抑制され、そ
の大きさは約１００ｎｍ以下となる。このようなウエー
ハをベースウエーハに使用することで、ＳＯＩ層が薄く
ても、ＳＯＩウエーハ検査時にベースウエーハ表面のＣ
ＯＰがＳＯＩ層のＣＯＰとして検出されることがほとん
どなくなり、かつ、マイクロボイドの発生も抑制するこ
とができる。

【００３０】また、窒素ドープアニールウエーハとは、
窒素ドープしたウエーハを、水素、不活性ガス、もしく
はそれらの混合ガス雰囲気等でアニールしたウエーハの
ことである。窒素ドープしたウエーハは前記したように
ＣＯＰサイズが約１００ｎｍ以下となっており、このウ
エーハをさらに水素、不活性ガス、もしくはそれらの混
合ガス雰囲気でアニールすることにより、ウエーハ表面
のＣＯＰを消滅させることができる。このようなウエー
ハをベースウエーハに使用することで、ＳＯＩウエーハ
検査時にベースウエーハ表面のＣＯＰがＳＯＩ層のＣＯ
Ｐとして検出されるようなことはなくなり、従って、マ
イクロボイドも発生しなくなる。

【００３１】水素アニールウエーハは、ＣＺウエーハに
水素、不活性ガスもしくはこれらの混合雰囲気でアニー
ルしたウエーハのことである。窒素ドープウエーハほど
ではないが、水素アニールのみによってもＣＯＰを低減
することができる。

【００３２】イントリンシックゲッタリングウエーハと
は、シリコンウエーハの表層部は、いわゆるＤＺ層とな
り無欠陥層であり、バルク内部に分布した微小欠陥を拠
点としてゲッタリングを行うウエーハのことである。こ
の場合も表面のＣＯＰが低減したウエーハであるため、
これをベースウエーハに使用することで、やはり検査時
におけるベースウエーハ表面のＣＯＰの検出やマイクロ
ボイドの発生を防ぐことができる。

【００３３】さらに、全面Ｎ領域のウエーハとは、ＣＺ
法により結晶引上げ時のＶ／Ｇ（Ｖ：引上げ速度、Ｇ：
結晶固液界面軸方向温度勾配）を制御して結晶全体のＣ
ＯＰなどのグローイン（Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ）欠陥が無い
Ｎ領域で育成した結晶から得られたウエーハのことであ
る。このようなウエーハをベースウエーハに使用するこ
とで、前記と同様、検査時におけるベースウエーハ表面
上のＣＯＰの検出やマイクロボイドの発生を防ぐことが
できる。

【００３４】なお、Ｎ領域について説明すると、シリコ
ン単結晶において、ベイキャンシー（Ｖａｃａｎｃ
ｙ）、つまりシリコン原子の不足から発生する凹部、穴
のようなものが多いＶ領域と呼ばれる領域と、シリコン
原子が余分に存在することにより発生する転位や余分な
シリコン原子の塊が多いＩ領域と呼ばれる領域があり、
そしてＶ領域とＩ領域の間にある、原子の不足や余分が
無い（少ない）ニュートラルな領域がＮ領域となる。

【００３５】そして全面Ｎ領域のウエーハを製造するに
は、例えば、特開２０００−１７８０９９号に開示され
ている方法を適用すれば良い。すなわち、引き上げ炉内
で結晶の固液界面の周りに設けた断熱材等により炉内構
造を調節してＶ／Ｇ値を径方向の全面でＮ領域となるよ
うな値にしてシリコン単結晶を引き上げ、これから全面
Ｎ領域のウエーハを得ることができる。

【００３６】本発明では、ベースウエーハとして上記の
ような表面上にＣＯＰが存在しないか著しく低減された
シリコンウエーハを用いるが、ボンドウエーハに関して
も上記のようなシリコンウエーハから選択されるのが望
ましい。すなわち、ボンドウエーハとして、エピタキシ
ャルウエーハ、ＦＺウエーハ、窒素ドープウエーハ、水
素アニールウエーハ、イントリンシックゲッタリングウ
エーハ、窒素ドープアニールウエーハ、又は全面Ｎ領域
のウエーハを用いれば、ＳＯＩ層及びベースウエーハの
表面付近にＣＯＰが存在しないか、あるいは存在しても
極めて少ないＳＯＩウエーハが得られ、完成後のＳＯＩ
層の検査でＣＯＰが検出されることがより一層少なくな
り、また、ベースウエーハとＳＯＩ層の界面においても
マイクロボイドの発生が、より効果的に抑制された非常
に高品質のＳＯＩウエーハを製造することができる。

【００３７】そして、上記のようなボンドウエーハ１と
ベースウエーハ２を用意した後、これらのウエーハのう
ち少なくとも一方に絶縁膜３を形成する。図１（ｂ）で
は、ボンドウエーハ１の方に酸化膜を形成している。形
成させる絶縁膜３の厚さは特に限定されないが、本発明
では、厚さが０．４μｍ以下の非常に薄い絶縁膜を形成
しても良い。すなわち、製造されたＳＯＩウエーハの絶
縁膜やＳＯＩ層の厚さが薄いと、ベースウエーハの表面
上に存在するＣＯＰもＳＯＩ層のＣＯＰとして検出して
しまうが、本発明では、ベースウエーハとして表面付近
にＣＯＰが存在しないか、著しく減少しているシリコン
ウエーハを用いるので、形成する絶縁膜の厚さを０．４
μｍ以下（さらには０．１μｍ以下）としても、完成後
のＳＯＩ層の検査でベースウエーハのＣＯＰがほとんど
検出されることのないＳＯＩウエーハとすることができ
る。

【００３８】絶縁膜形成後、図１（ｃ）のように、ボン
ドウエーハの研磨された主面側から、例えば水素イオン
を約１０^１６ないし１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２のドー
ズ量で注入する。これによりボンドウエーハ内部に微小
気泡層４を形成する。微小気泡層４の深さは形成するＳ
ＯＩ層の厚さに反映されるので、目標とするＳＯＩ層の
厚さに応じた深さに微小気泡層４を形成すれば良い。な
お、本発明では、ベースウエーハとして表面上にＣＯＰ
が存在しないか著しく低減されたシリコンウエーハを用
いているので、ＳＯＩ層を非常に薄く形成しても、完成
後のＳＯＩ層の検査でＣＯＰがほとんど検出されること
のないＳＯＩウエーハとすることができる。従って、本
発明で形成させるＳＯＩ層の厚さは、近年要求されてい
る０．３μｍ以下、あるいは０．１μｍ以下といった極
薄の厚さとなるように微小気泡層４を形成しても良い。

【００３９】次に、図１（ｄ）のように、ボンドウエー
ハのイオン注入した側の面とベースウエーハの研磨され
た主面同士を、絶縁膜（酸化膜）３を介して貼り合わ
せ、接合する。

【００４０】貼り合わせを行った後、ボンドウエーハに
形成されている微小気泡層４を境界として剥離させる。
この場合、例えば、貼り合わされたウエーハに４００℃
ないし５００℃の熱処理を加えることで、図１（ｅ）の
ようにボンドウエーハを微小気泡層４で劈開することが
できる。なお、劈開後のボンドウエーハ側５は再研磨さ
れ、新たなボンドウエーハもしくはベースウエーハとし
て再利用することができる。

【００４１】一方、ＳＯＩ層７と絶縁膜３によりＳＯＩ
構造となった貼り合わせ基板６（ＳＯＩウエーハ）は、
図１（ｆ）のように、結合強化のための結合熱処理が加
えられる。そして、図１（ｇ）、（ｈ）のように、劈開
面（剥離面）８に対して微小量研磨を行うことにより、
ＳＯＩウエーハは完成する。

【００４２】以上の説明では、イオン注入剥離法により
ＳＯＩウエーハを製造する方法について説明したが、本
発明は、ボンドウエーハとベースウエーハを貼り合わせ
た後、研削及び研磨によりボンドウエーハを所定の厚さ
となるまで薄膜化してＳＯＩウエーハを製造する場合に
も適用できる。すなわち、この場合も、ベースウエーハ
として、エピタキシャルウエーハ、ＦＺウエーハ、窒素
ドープウエーハ、水素アニールウエーハ、イントリンシ
ックゲッタリングウエーハ、窒素ドープアニールウエー
ハ、及び全面Ｎ領域のウエーハから成る群から選択され
た１種のシリコンウエーハを用いる。

【００４３】そして、ボンドウエーハとベースウエーハ
のうち少なくとも一方に酸化膜等の絶縁膜を形成し、該
絶縁膜を介してボンドウエーハとベースウエーハの主面
同士を貼り合わせる。次に熱処理を加えて結合力を高め
た後、ベースウエーハと貼り合わされたボンドウエーハ
を、貼り合わせた主面とは反対側の主面を研削及び研磨
することにより所定の厚さとなるまで薄膜化して絶縁膜
上にＳＯＩ層を形成する。

【００４４】なお、この方法によりＳＯＩウエーハを製
造する場合も、ボンドウエーハとしては、ベースウエー
ハと同様、表面等にＣＯＰが存在しないか、著しく減少
しているシリコンウエーハを使用することが好ましく、
絶縁膜とＳＯＩ層の厚さに関しても、前記イオン注入剥
離法の場合と同様である。

【００４５】

【実施例】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。

【００４６】（実施例１）シリコン融液に磁場を印加し
たいわゆるＭＣＺ法を用い、単結晶引上げ速度を１．８
ｍｍ／ｍｉｎとしてシリコン単結晶棒を成長し、この単
結晶棒をスライス、エッチング、研磨等してシリコンウ
エーハに加工し、結晶方位が＜１００＞、導電型がＰ型
で、抵抗率が１０Ω・ｃｍ、直径が２００ｍｍのウエー
ハを作製した。

【００４７】このシリコンウエーハにＲＴＡ装置（Ｒａ
ｐｉｄＴｈｅｒｍａｌＡｎｎｅａｌｌｅｒ：急速加
熱冷却装置：ＡＳＴ社製ＳＨＳ−２８００）を用いて、
１００％水素雰囲気下において、１２００℃、１０秒の
熱処理を加えた。このウエーハをボンドウエーハ及びベ
ースウエーハの双方に使用するため、結合面を研磨代１
０ｎｍの研磨を施し、ウエーハ表面の熱処理により生じ
たヘイズ等を除去した。

【００４８】このようなボンドウエーハとベースウエー
ハを用いて、図１（ａ）〜（ｈ）に示す工程によりＳＯ
Ｉ層の厚さが１００ｎｍのＳＯＩウエーハを製造した。
主な製造条件は以下の通りである。酸化膜形成条件：ボンドウエーハの表面に１００ｎｍ水素イオン注入条件：注入エネルギー２５ｋｅＶ、注入
線量８×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２剥離熱処理条件：Ｎ_２ガス雰囲気下、５００℃、３０分結合熱処理条件：Ｎ_２ガス雰囲気下、１１５０℃、２時
間このようにして製造されたＳＯＩウエーハ上のＣＯＰを
パーティクルカウンターにて観察した。

【００４９】その結果、ウエーハ上で観察されたＣＯＰ
数は９個／ウエーハであった。また、このＣＯＰ存在個
所の断面をＴＥＭにて観察したところ、４個がベースウ
エーハに発生しており、その部分にマイクロボイドは存
在しなかった。

【００５０】（実施例２）窒素を１×１０^１４ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ^３ドープする以外は実施例１と同様のシリコン
単結晶棒を成長し、この単結晶棒をスライス、エッチン
グ、研磨等してシリコンウエーハに加工し、結晶方位が
＜１００＞、導電型がＰ型で、抵抗率が１０Ω・ｃｍ、
直径が２００ｍｍのウエーハを作製した。

【００５１】このようなウエーハをボンドウエーハとベ
ースウエーハとして用い、実施例１と同一の工程、製造
条件によりＳＯＩウエーハを製造した。そして、実施例
１と同じくＣＯＰをパーティクルカウンターにて観察し
た。その結果、ウエーハ上で観察されたＣＯＰ数は７個
／ウエーハであった。また、このウエーハ上のＣＯＰ存
在個所をＴＥＭにて観察したところ、ベースウエーハ上
に発生したＣＯＰは４個／ウエーハであった。しかし、
マイクロボイドは存在しなかった。

【００５２】（実施例３）実施例２と同じ結晶棒をスラ
イス、エッチング、研磨等してシリコンウエーハに加工
し、結晶方位が＜１００＞、導電型がＰ型で、抵抗率が
１０Ω・ｃｍ、直径が２００ｍｍのウエーハを得た。

【００５３】このようなシリコンウエーハにアルゴン雰
囲気中で１２００℃、１時間の熱処理を加えた。このウ
エーハをボンドウエーハ、ベースウエーハ双方に使用す
るため、結合面を研磨代１０ｎｍの研磨を施し、ウエー
ハ表面の熱処理により生じたヘイズを除去した。

【００５４】このボンドウエーハとベースウエーハを用
いて、実施例１と同一の工程、製造条件によりＳＯＩウ
エーハを製造した。そして、実施例１と同じくＣＯＰを
パーティクルカウンターにて観察した。

【００５５】その結果、ウエーハ上で観察されたＣＯＰ
数は１個／ウエーハであった。また、このウエーハ上の
ＣＯＰ存在個所をＴＥＭにて観察したところ、ベースウ
エーハ上のマイクロボイドは存在しなかった。

【００５６】（実施例４）Ｖ／Ｇを０．１８ｍｍ^２／Ｋ
・ｍｉｎに制御してシリコン単結晶棒を成長し、この単
結晶棒をスライス、エッチング、研磨等して全面Ｎ領域
のシリコンウエーハに加工し、結晶方位が＜１００＞、
導電型がＰ型で、抵抗率が１０Ω・ｃｍ、直径が２００
ｍｍのウエーハを作製した。このようなウエーハをボン
ドウエーハとベースウエーハとして使用し、実施例１と
同一の工程、製造条件によりＳＯＩウエーハを製造し
た。そして、実施例１と同じくＣＯＰをパーティクルカ
ウンターにて観察した。

【００５７】その結果、ウエーハ上で観察されたＣＯＰ
の数は４個／ウエーハであった。また、このウエーハ上
のＣＯＰ存在個所をＴＥＭにて観察したところ、ベース
ウエーハ上に発生したＣＯＰは１個／ウエーハであっ
た。しかし、マイクロボイドは存在しなかった。

【００５８】（比較例）実施例１と同じ条件でシリコン
単結晶を成長させ、シリコンウエーハを作製した。この
ウエーハをボンド及びベースウエーハとし、ベースウエ
ーハにはＲＴＡ装置による熱処理を行わないこと以外は
同一の工程でＳＯＩウエーハを製造した。

【００５９】このＳＯＩウエーハを実施例１と同様にパ
ーティクルカウンターで観察した。その結果、ウエーハ
上のＣＯＰ数は４７個であった。また、ウエーハのＣＯ
Ｐ存在個所をＴＥＭにて観察したところ、ベースウエー
ハに発生したＣＯＰは４０個／ウエーハであり、ツイン
タイプのＣＯＰ存在個所において、マイクロボイドが観
察された。

【００６０】（検査歩留り試験）本発明の方法により５
０枚のＳＯＩウエーハを製造して検査を行ったところ、
検査歩留りが１０％以上向上した。また、超音波探傷計
では検出できないマイクロボイドを消滅させることがで
きることもわかった。

【００６１】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は単なる例示であり、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。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、ＳＯ
Ｉウエーハを製造する際、ベースウエーハとして、ＣＯ
Ｐが無いかあるいは低減したシリコンウエーハを用いて
ＳＯＩウエーハを製造する。これにより例えＳＯＩ層や
絶縁膜層が薄い場合であっても、ＳＯＩウエーハ検査時
にベースウエーハ起因のＣＯＰを検出することがなくな
り、検査歩留りが向上し、また、マイクロボイドの発生
が抑制された高品質のＳＯＩウエーハを得ることができ
る。そして、このようなＳＯＩウエーハであれば、素子
が形成されるＳＯＩ層の良否をデバイス作製前に正確に
検査することができるので、結果的にデバイス歩留りの
向上や製造コストの低減につなげることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｈ）は、イオン注入分離法によるＳ
ＯＩウエーハの製造工程の一例を示したものである。

【図２】ＣＯＰ構造の模式である。

【図３】ツイン型ＣＯＰ（空洞）を示した模式図であ
る。

【図４】ＴＥＭ観察したＣＯＰ付近の断面観察図であ
る。

【図５】ＴＥＭ観察した別のＣＯＰ付近の断面観察図で
ある。

【符号の説明】

１…ボンドウエーハ２…ベースウエーハ３…酸化膜（絶縁膜）４…微小気泡層５…劈開後のボンドウエーハ側６…ＳＯＩウエーハ７…ＳＯＩ層（素子形成層）８…劈開面（剥離面）１０…ＣＯＰ（シングルタイプ）１１…ＣＯＰ（ツインタイプ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、ＳＯＩ層を形成するシリコ
ン単結晶からなるボンドウエーハと支持基板となるシリ
コン単結晶からなるベースウエーハのうち少なくとも一
方に絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜を介してボンド
ウエーハとベースウエーハの主面同士を貼り合わせる工
程と、ベースウエーハと貼り合わされたボンドウエーハ
を薄膜化する工程とを有するＳＯＩウエーハの製造方法
において、前記ベースウエーハとして、エピタキシャル
ウエーハ、ＦＺウエーハ、窒素ドープウエーハ、水素ア
ニールウエーハ、イントリンシックゲッタリングウエー
ハ、窒素ドープアニールウエーハ、及び全面Ｎ領域のウ
エーハから成る群から選択された１種のシリコンウエー
ハを用いることを特徴とするＳＯＩウエーハの製造方
法。
【請求項２】少なくとも、ＳＯＩ層を形成するシリコ
ン単結晶からなるボンドウエーハと支持基板となるシリ
コン単結晶からなるベースウエーハのうち少なくとも一
方に絶縁膜を形成する工程と、ボンドウエーハの一主面
からガスイオンを注入することによりボンドウエーハ中
に微小気泡層を形成する工程と、該イオン注入した側の
主面を前記絶縁膜を介してベースウエーハの主面と貼り
合わせる工程と、前記微小気泡層を境界として剥離する
工程とを有するＳＯＩウエーハの製造方法において、前
記ベースウエーハとして、エピタキシャルウエーハ、Ｆ
Ｚウエーハ、窒素ドープウエーハ、水素アニールウエー
ハ、イントリンシックゲッタリングウエーハ、窒素ドー
プアニールウエーハ、及び全面Ｎ領域のウエーハから成
る群から選択された１種のシリコンウエーハを用いるこ
とを特徴とするＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項３】前記ボンドウエーハとして、エピタキシ
ャルウエーハ、ＦＺウエーハ、窒素ドープウエーハ、水
素アニールウエーハ、イントリンシックゲッタリングウ
エーハ、窒素ドープアニールウエーハ、及び全面Ｎ領域
のウエーハから成る群から選択された１種のシリコンウ
エーハを用いることを特徴とする請求項１または請求項
２に記載のＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項４】前記形成するＳＯＩ層の厚さを、０．３
μｍ以下とすることを特徴とする請求項１ないし請求項
３のいずれか一項に記載のＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項５】前記形成する絶縁膜の厚さを、０．４μ
ｍ以下とすることを特徴とする請求項１ないし請求項４
のいずれか一項に記載のＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項６】請求項１ないし請求項５のいずれか一項
に記載の方法により製造されたことを特徴とするＳＯＩ
ウエーハ。