JP2001085649A

JP2001085649A - Ｓｏｉウェーハおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2001085649A
Application number: JP26179899A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Oi; 浩之大井
Original assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2001-03-30
Anticipated expiration: 2019-09-16
Also published as: JP4553423B2

Abstract

(57)【要約】【課題】厚さムラを抑えた厚膜の活性層を有するＳＯ
Ｉウェーハおよびその製造方法を提供する。【解決手段】活性層１２の表面に、活性層１２の総厚
が１．４〜３０μｍとなるような厚さで、エピタキシャ
ル増厚層１２ａをエピタキシャル成長させる。活性層１
２が増厚されるので、例えばバイポーラデバイス用のＳ
ＯＩウェーハとして充分に利用することができる。しか
も、エピタキシャル増厚層１２ａの表面は平坦度が高
い。これにより、エピタキシャル増厚層１２ａの堆積に
より増厚された活性層１２の厚み公差が減少する。その
結果、活性層１２の厚さのバラツキを抑えることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はＳＯＩウェーハお
よびその製造方法、詳しくはシリコンウェーハにイオン
注入して作製されるＳＯＩウェーハおよびその製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】デバイスの高集積化や多機能化を図るた
めに、ウェーハの深さ方向に対する素子の絶縁分離を考
慮したＳＯＩウェーハが知られている。今日の主なＳＯ
Ｉウェーハには、次の３つの種類がある。すなわち、
(1)デバイスが作製される活性層用ウェーハおよびこれ
を裏側から支持する支持基板用ウェーハとの間に、厚さ
数μｍのシリコン酸化膜が埋め込まれた張り合わせＳＯ
Ｉウェーハと、(2)単結晶シリコンウェーハのバルク中
に酸素を高濃度でイオン注入し、その後、高温で熱処理
を行ってシリコン酸化膜を埋め込むことで、この単結晶
シリコンウェーハのイオン注入側の面近傍に活性層が形
成されたＳＩＭＯＸ（Separation by Implanted Oxyge
n）ウェーハと、(3)単結晶シリコンである活性層用ウェ
ーハに水素（軽元素）イオンを注入して微小気泡層を埋
め込んだ後、このイオン注入側の面を張り合わせ面とし
て、活性層用ウェーハを支持基板用ウェーハにシリコン
酸化膜を介して張り合わせ、この得られた張り合わせウ
ェーハを剥離熱処理することで、微小気泡層を分離面と
して、この分離面近傍に活性層を配して分離形成された
スマートカット（ＵＮＩ−ＢＯＮＤ）ウェーハとの３種
である。このうち、(2)のＳＩＭＯＸウェーハと、(3)の
スマートカットウェーハとは、いずれもイオン注入をと
もなう。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、汎用デバイ
スの一種に、素子を何層にも積み重ねて高密度、高集積
化を図ったバイポーラデバイスが知られている。このデ
バイスをＳＯＩウェーハに作製する際には、素子の積層
領域を拡大するために、活性層を厚くしなければならな
い。 (1)張り合わせＳＯＩウェーハの場合には、活性層用ウ
ェーハの研削量、研磨量を少なくすることで、厚い活性
層が比較的容易に得られる。しかしながら、活性層用ウ
ェーハに研削や研磨という機械的な表面加工を施すの
で、活性層の表面があらくなり、その厚み公差は、通
常、±５００ｎｍと大きかった。このため、デバイス特
性が活性層の面内で不均一化するという問題点があっ
た。これに対して、(2)ＳＩＭＯＸウェーハおよび(3)ス
マートカットウェーハの場合は、均一な運動エネルギを
有するイオンが得やすく、単結晶シリコン中でのイオン
の飛程が一律になるので、その厚み公差は±５０ｎｍ程
度に抑えられる。しかしながら、現在のイオン注入法で
は、（２）ＳＩＭＯＸウェーハで０．２μｍ以下、
（３）スマートカットウェーハでも１．４μｍ以下の厚
さの活性層しか得ることができない。その結果、(2)Ｓ
ＩＭＯＸ法、(3)スマートカット法では、厚い活性層を
有するバイポーラデバイス用のＳＯＩウェーハを得るこ
とができなかった。

【０００４】そこで、この発明者らは、ＳＩＭＯＸウェ
ーハおよびスマートカットウェーハで作製された薄い活
性層の表面に、エピタキシャル層を成長させて増厚させ
ることを考えた。しかも、この増厚層の厚さを、活性層
の総厚が１．４〜３０μｍになる厚さに限定すれば、例
えばバイポーラデバイス用としての充分な活性層の厚さ
を確保することができ、しかもエピタキシャル層の過剰
な堆積増加にともなう活性層の厚み公差の劣化が発生し
ないことを知見し、この発明を完成させた。

【０００５】

【発明の目的】この発明は、厚さムラを抑えた厚肉な活
性層を有する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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、単結晶シリコンウェーハに酸素を高濃度でイオン注
入し、その後、高温で熱処理を行ってシリコン酸化膜の
埋め込み層を形成し、この単結晶シリコンウェーハのイ
オン注入側の表面に所定厚さの活性層を形成したＳＯＩ
ウェーハにおいて、上記活性層の表面に単結晶シリコン
をエピタキシャル成長させ、この活性層の総厚を１．４
〜３０μｍまで増やすエピタキシャル増厚層を形成した
ＳＯＩウェーハである。

【０００７】すなわち、ここでいうＳＯＩウェーハと
は、ＳＩＭＯＸウェーハを意味する。このＳＩＭＯＸウ
ェーハの種類は限定されない。酸素ドーズ量が低い低ド
ーズＳＩＭＯＸウェーハでもよいし、このドーズ量が高
い高ドーズＳＩＭＯＸウェーハでもよい。イオン注入に
よりウェーハに埋め込まれたシリコン酸化膜の厚さは限
定されない。例えば０．１２〜０．４μｍである。ただ
し、^１６Ｏ^＋により単結晶シリコン中に酸化シリコンを
埋め込み形成するには、化学量論的にいえば、酸素原子
濃度で４．４８×１０^２２個／ｃｍ^３の酸素イオンが必
要となる。なお、エピタキシャル増厚層が堆積される前
の活性層の厚さは、５０〜２００ｎｍ、厚み公差±５０
ｎｍである。また、支持基板層の厚さは、特に問題とは
ならない。ここでは通常用いられるポリッシュドウェー
ハの厚みと同程度とすることができる。

【０００８】活性層の好ましい総厚は１．５〜２０μｍ
である。１．４μｍ未満では、例えばバイポーラデバイ
ス用としての充分な活性層の厚さを確保することができ
ない。また、３０μｍを超えれば、エピタキシャル層が
厚くなりすぎて堆積増加にともなう活性層の厚み公差が
劣化する。これにより、活性層の厚さムラが発生してし
まう。なお、これらのエピタキシャル増厚層と、活性層
の総厚とに関する事項は、請求項３に記載の発明だけで
なく、請求項２に記載の発明および請求項４のそれにも
適用される。

【０００９】請求項２に記載の発明は、単結晶シリコン
である活性層用ウェーハに軽元素をイオン注入して微小
気泡層を埋め込み、このイオン注入側の面を張り合わせ
面として、上記活性層用ウェーハを支持基板用ウェーハ
にシリコン酸化膜を介して張り合わせ、得られた張り合
わせウェーハを剥離熱処理することで、上記微小気泡層
を分離面とし、この分離面近傍に活性層を配して分離さ
れたＳＯＩウェーハにおいて、上記活性層の表面に単結
晶シリコンをエピタキシャル成長させ、この活性層の総
厚を１．４〜３０μｍまで増やすエピタキシャル増厚層
を形成したＳＯＩウェーハである。すなわち、ここでい
うＳＯＩウェーハとは、スマートカットウェーハを意味
する。シリコン酸化膜の厚さは限定されない。ただし、
通常は、１〜５μｍである。エピタキシャル増厚層が堆
積される前の活性層の厚さは、５０〜１４００ｎｍ、厚
み公差±５０ｎｍである。支持基板用ウェーハの厚さは
任意である。軽元素の種類は限定されない。例えば水素
などが挙げられる。これらの事項は、請求項４にも適用
される。

【００１０】請求項３に記載の発明は、単結晶シリコン
ウェーハ中に酸素を高濃度でイオン注入する工程と、イ
オン注入された単結晶シリコンウェーハに高温の熱処理
を施して、このウェーハ内部にシリコン酸化膜を埋め込
むことで、上記単結晶シリコンウェーハのイオン注入側
の面近傍に活性層を形成させる工程と、を備えたＳＯＩ
ウェーハの製造方法において、上記活性層の表面に、こ
の活性層の総厚が１．４〜３０μｍになるまで、単結晶
シリコンからなるエピタキシャル増厚層をエピタキシャ
ル成長させるＳＯＩウェーハの製造方法である。

【００１１】単結晶シリコンウェーハへの酸素イオン（
^１６Ｏ^＋）注入条件は、注入エネルギＥが１００〜２５
０ｋｅＶ、好ましくは１５０〜２００ｋｅＶである。１
００ｋｅＶ未満では単結晶シリコンウェーハ中で、十分
な飛程が得られない。また、２５０ｋｅＶを超えると、
それ以上飛程が深くならず一定となる。イオン注入時の
ドーズ量は、１Ｅ^１７〜５Ｅ^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２、
好ましくは４Ｅ^１７〜２Ｅ^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２であ
る。１Ｅ^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ ^２未満では形成される埋
込み酸化膜にピンホールが生じる。また、５Ｅ^１８ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ^２を超えると注入時間が長くなり量産性を
損う。

【００１２】イオン注入後の高温アニール条件は、その
アニール温度が、１２８０〜１３５０℃、好ましくは１
３００℃前後である。１２８０℃未満では注入された酸
素が十分にシリコンと結合せずピンホールが残る。ま
た、１３５０℃を超えるとシリコンウェーハにスリップ
が発生するリスクが高くなる。高温アニールの処理時間
は４〜８時間である。この高温アニールを施すことで、
イオン注入直後のシリコン酸化膜中に含まれ、シリコン
酸化膜と比べて結合状態が弱い低級酸化物のＳｉＯ，Ｓ
ｉ_２Ｏ_３を強化し、ＳｉＯ_２とすることができる。

【００１３】また、エピタキシャル増厚層の成長方法は
限定されない。例えば、常圧ＣＶＤ法でもよいし、６０
００〜１３０００Ｐａの減圧ＣＶＤ法でもよい。エピタ
キシャル成長炉は限定されない。例えば、パンケーキ型
の高周波誘導加熱炉またはバレル型のランプ加熱炉を採
用することができる。炉内に流されるソースガスとして
は、ＳｉＣｌ_４，ＳｉＨＣｌ_３などが挙げられる。な
お、前者のパンケーキ型加熱炉中にＳｉＣｌ_４を流す際
の炉内温度は、１１６０〜１３００℃、好ましくは１２
００〜１２６０℃である。１１６０℃未満ではサセプタ
と癒着し、冷却時に割れやすい。また、１３００℃を超
えるとウェーハに反りが発生し易く、また、熱衝撃によ
るスリップが入りやすい。一方、同じくパンケーキ型加
熱炉中にＳｉＨＣｌ_３を流す際の炉内温度は、１０６
０〜１２２０℃、好ましくは１１００〜１１８０℃であ
る。１０６０℃未満ではサセプタと癒着し、ブリッジか
ら割れに至りやすい。また、１２２０℃を超えると、ウ
ェーハに反りが発生しやすく、熱衝撃によるスリップが
入りやすいという不都合が生じる。

【００１４】これに対して、後者のバレル型加熱炉中に
ＳｉＣｌ_４を流す際の炉内温度は、１１４０〜１２８０
℃、好ましくは１１８０〜１２３０℃である。１１４０
℃未満ではサセプタと癒着し、ブリッジから割れに至り
やすい。また、１２８０℃を超えるとウェーハに反りが
発生しやすく、熱衝撃によるスリップが入りやすい。一
方、バレル型加熱炉にＳｉＨＣｌ_３を流すときの炉内温
度は、１０６０〜１２６０℃、好ましくは１１００〜１
２２０℃である。１０６０℃未満ではサセプタと癒着
し、ブリッジから割れに至りやすい。また、１２６０℃
を超えるとウェーハに反りが発生しやすく、かつ、熱衝
撃によるスリップが入りやすい。なお、これらの記載事
項のうち、エピタキシャル増厚層の成長方法、エピタキ
シャル成長炉およびソースガスに関するそれぞれの事項
は、請求項４にも適用される。

【００１５】請求項４に記載の発明は、単結晶シリコン
である活性層用ウェーハに軽元素をイオン注入して微小
気泡層を埋め込む工程と、このイオン注入側の面を張り
合わせ面として、上記活性層用ウェーハを支持基板用ウ
ェーハにシリコン酸化膜を介して張り合わせる工程と、
得られた張り合わせウェーハを熱処理して、上記微小気
泡層を分離面とし、この分離面近傍に活性層を配してＳ
ＯＩウェーハを分離するＳＯＩウェーハの製造方法にお
いて、上記活性層の表面に、この活性層の総厚が１．４
〜３０μｍになるまで、単結晶シリコンからなるエピタ
キシャル増厚層をエピタキシャル成長させるＳＯＩウェ
ーハの製造方法である。

【００１６】このスマートカットウェーハの製造方法は
限定されない。例えば、シリコン酸化膜で被覆された活
性層用ウェーハに軽元素をイオン注入して微小気泡層を
形成し、その後、この活性層用ウェーハを、ベアウェー
ハまたはシリコン酸化膜で覆われたウェーハである支持
基板用ウェーハに張り合わせ、次いでこの張り合わせウ
ェーハを剥離熱処理して、微小気泡層を分離面として張
り合わせウェーハからスマートカットウェーハ（ＳＯＩ
ウェーハ）を分離する方法でもよい。または、ベアウェ
ーハにイオン注入が施された活性層用ウェーハを、シリ
コン酸化膜で覆われた支持基板用ウェーハと張り合わ
せ、その後、同様にしてスマートカットウェーハを得る
方法でもよい。さらには、ベアウェーハからなる活性層
用ウェーハを、絶縁性ウェーハである支持基板用ウェー
ハに張り合わせ、その後、同様にしてこの張り合わせウ
ェーハからスマートカットウェーハを分離する方法でも
よい。なお、ここでいう絶縁性ウェーハには、例えば二
酸化シリコンウェーハ，炭化シリコンウェーハ，アルミ
ナウェーハなどが挙げられる。

【００１７】イオン注入条件は、注入エネルギＥが５０
〜２５０ｋｅＶ、好ましくは６０〜２００ｋｅＶであ
る。５０ｋｅＶ未満では注入面に安定した深さで入れる
ことが難しい。また、２５０ｋｅＶを超えると注入深さ
が一定となり、それ以上深くはならない。イオン注入時
のドーズ量は、３Ｅ^１６〜２Ｅ^１７ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ^２、好ましくは５Ｅ^１６〜１Ｅ^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ
^２である。３Ｅ^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ ^２未満ではうまく
剥離しない。また、２Ｅ^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２を超え
るとイオン注入により形成された微小気泡層が厚くなり
すぎる。

【００１８】剥離熱処理条件は、例えば窒素ガスなどの
不活性ガス雰囲気で、通常、３６０〜６００℃、好まし
くは３８０〜５００℃である。３６０℃未満では注入し
た軽元素がうまく膨脹せず、うまく剥離できないと。ま
た、６００℃を超えると、剥離されたＳＯＩウェーハ
が、剥離元のウェーハに溶着するおそれがある。張り合
わせウェーハに剥離熱処理を施すことにより、シリコン
単結晶の再配列と、微小気泡層中の気泡の凝集とによっ
て、この張り合わせウェーハが、活性層用ウェーハのシ
リコンと、支持基板用ウェーハを含むＳＯＩウェーハと
に分離される。また、剥離後のＳＯＩウェーハの張り合
わせ熱処理条件は、通常、１１００℃で２時間である。
張り合わせ炉内の雰囲気ガスには例えば酸素ガスを用い
る。

【００１９】

【作用】この発明によれば、ＳＩＭＯＸ法またはスマー
トカット法によって作製されたＳＯＩウェーハにおい
て、その活性層の表面に、活性層の総厚が１．４〜３０
μｍとなるような厚さで、エピタキシャル増厚層をエピ
タキシャル成長させる。これにより、活性層が増厚され
るので、バイポーラデバイス用のウェーハとして充分に
適用することができる。しかも、エピタキシャル層の表
面は、平坦度が高いことが知られている。エピタキシャ
ル増厚層の堆積により増厚された活性層の厚みが、一定
の範囲以下であれば公差精度を著しく損うことはない。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面を
参照して説明する。まず、ＳＩＭＯＸウェーハについて
説明する。図１は、この発明の第１の実施例に係るＳＯ
Ｉウェーハの製造方法を示すフローチャートである。図
１に示すように、まずＣＺ法により単結晶シリコンイン
ゴットの引き上げ、その後、この得られた単結晶シリコ
ンインゴットに、ブロック切断、スライス、面取り、鏡
面研磨などを施すことにより、厚さ６２５μｍ、直径１
５０ｍｍの鏡面仕上げの単結晶シリコンウェーハ１０を
用意する（図１（ａ））。

【００２１】その後、この単結晶シリコンウェーハ１０
に、酸素イオンを所定の注入エネルギ、所定のドーズ量
で注入する（図１（ｂ））。よって、このシリコンウェ
ーハ１０に、所定厚さのシリコン酸化膜１１が埋め込ま
れる。しかも、このシリコン酸化膜１１が形成されるこ
とで、酸素イオンの注入側の面近傍に、厚さ５０〜２０
０ｎｍのデバイス形成層である活性層１２が形成される
とともに、このシリコン酸化膜１１を挟んで、単結晶シ
リコンウェーハ１０の活性層１２とは反対側の部分に残
りの厚さからなる支持基板層１３が形成される。次い
で、このイオン注入後の単結晶シリコンウェーハ１０を
加熱炉に装入し、所定温度で所定時間だけ、高温アニー
ルを行う。これにより、イオン注入直後のシリコン酸化
膜１１中に含まれる低級酸化物のＳｉＯ，Ｓｉ_２Ｏ_３が
強化され、ＳｉＯ_２となる。（図１（ｃ））。

【００２２】それから、この高温アニール処理された単
結晶シリコンウェーハ１０を加熱炉から取り出し、洗浄
後、これを所定のエピタキシャル成長炉に装入する。そ
して、所定のエピタキシャル成長条件で活性層１２の表
面に、所定厚さのエピタキシャル増厚層１２ａを堆積さ
せる。これにより、活性層１２の総厚ｔを、１．４〜３
０μｍまで増厚させたＳＩＭＯＸウェーハＡが得られ
る。このように、活性層１２の総厚ｔをエピタキシャル
増厚層１２ａにより増厚させるようにしたので、ＳＩＭ
ＯＸウェーハＡでありながら、厚い活性層を必要とする
バイポーラデバイス用としての充分な活性層１２の厚さ
を確保することができる。しかも、エピタキシャル増厚
層１２ａの表面は平坦度が高く、３０μｍまでのエピ成
膜による活性層であればその活性層の公差精度は、従来
の貼合わせＳＯＩに比べて有意的に小さくすることがで
きて、デバイス特性を均一化することができる。

【００２３】次に、図２に基づいて、この発明の第２の
実施例に係るＳＯＩウェーハおよびその製造方法を説明
する。なお、ここでは、スマートカットウェーハを例に
とる。図２は、この発明の第２の実施例に係るＳＯＩウ
ェーハの製造方法を示すフローチャートである。図２に
示すように、まずＣＺ法により単結晶シリコンインゴッ
トの引き上げ、その後、この得られた単結晶シリコンイ
ンゴットに、ブロック切断、スライス、面取り、鏡面研
磨などを施すことにより、厚さ６２５μｍ、直径１５０
ｍｍ（６インチ）のそれぞれ鏡面仕上げの単結晶シリコ
ンウェーハである、活性層用ウェーハ２０と、支持基板
用ウェーハ３０とを用意する（図２（ａ），図２
（ｃ））。このうち、シリコンウェーハ２０は、酸化熱
処理炉で酸化熱処理が施されて、厚さ３００〜８００ｎ
ｍのシリコン酸化膜２０ａにより被覆される。

【００２４】その後、このシリコンウェーハ２０に、水
素イオンを所定の注入エネルギ、所定のドーズ量で注入
する（図２（ｂ））。これにより、シリコンウェーハ２
０に、所定厚さの微小気泡層２１が埋め込まれる。な
お、この微小気泡層２１の形成により、水素イオンの注
入側の面近傍に、厚さ５０〜１１００ｎｍの活性層２２
が形成される。次いで、このイオン注入後のシリコンウ
ェーハ２０を、そのイオン注入側の面を張り合わせ面と
して、あらかじめ準備された支持基板用ウェーハ３０に
室温で張り合わせる（図２（ｃ），図２（ｄ））。これ
により、張り合わせウェーハ４０が得られる。

【００２５】それから、この張り合わせウェーハ４０を
剥離熱処理炉に装入する。ここで、所定の熱処理条件で
剥離熱処理を施す。これにより、結晶の再配列と気泡の
凝集とによって、活性層２２を除くシリコンウェーハ２
０と、ＳＯＩウェーハ５０とに分離される（図２
（ｅ））。続いて、ＳＯＩウェーハ５０を張り合わせ熱
処理炉に装入し、所定の張り合わせ熱処理条件で、これ
らの活性層２２および支持基板用ウェーハ３０を張り合
わせ熱処理する（図２（ｆ））。そして、この張り合わ
せ熱処理されたＳＯＩウェーハ５０を炉外へ取り出し、
洗浄後、所定のエピタキシャル成長炉に装入し、第１の
実施例の場合と同様にして、活性層２２の表面に、所定
厚さのエピタキシャル増厚層２２ａを堆積させる。これ
により、活性層２２の総厚ｔを１．４〜３０μｍまで増
厚されたスマートカットウェーハＢが作製される。な
お、洗浄およびエピタキシャル成長を施す前に、必要に
応じて表面粗度を向上させるために、タッチポリッシュ
（軽度の研磨）を施しても構わない。

【００２６】ここで、実際に、従来法（張り合わせウェ
ーハ）と、この発明（エピタキシャル増厚層により活性
層が増厚されたＳＩＭＯＸウェーハとの対比実験を行っ
た際の、それぞれのウェーハの活性層の部分的な厚さを
記載する。なお、この実験では、従来法およびこの発明
とも、それぞれの直径が６インチで、活性層の目標厚さ
が２μｍ，５μｍ，１５μｍ，３０μｍ，４０μｍとい
う５種類のＳＯＩウェーハを採用した。しかも、それぞ
れの目標厚さのグループの中で、任意の１枚を抜き取る
というサンプル試験とした。それぞれのＳＩＭＯＸウェ
ーハの酸素イオン注入条件は、以下の通りである。注入
エネルギＥは１８０ｋｅＶ、ドーズ量は１．５Ｅ^１８ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ^２である。イオン注入後の高温での熱処
理を行う際の処理温度は１３００℃、処理時間は６時間
である。酸素イオン注入により、単結晶シリコンウェー
ハの内部に、厚さ１６３ｎｍのシリコン酸化膜が埋め込
まれた。これと同時に、単結晶シリコンウェーハの内部
に厚さ１１０ｎｍの活性層と、厚さ３８０ｎｍの支持基
板層とが現出された。なお、各層厚の測定は、断面ＴＥ
Ｍ観察による。その後、これらのＳＯＩウェーハをパン
ケーキ型エピタキシャル炉に装入し、この活性層の表面
に、活性層の総厚が２〜４０μｍになるエピタキシャル
増厚層を成膜させた。この際、成膜条件は、ソースガス
にＳｉＨＣｌ_３を用い、成膜温度１１６０℃、炉内圧力
７５００Ｐａであった。

【００２７】一方、従来法の張り合わせウェーハにおけ
る活性層の厚さの調整は、活性層用ウェーハと支持基板
用ウェーハとの張り合わせ熱処理後に、活性層用ウェー
ハを表面研削および表面研磨する際に実施した。図３
に、従来法およびこの発明の活性層上での厚さ測定点を
示す。測定点は合計９点である。すなわち、活性層の中
心部に１点と、この点を中心とした活性層の外周から１
０ｍｍだけ内側に配置された同心円上に、９０度ごとに
配置された４点と、これらの４点から活性層の中心点へ
延びた線分の各中間点の４点である。それぞれの測定点
における層厚の測定は、赤外線膜厚測定器により行い、
各ウェーハとも９点の平均値と標準偏差を求めた。その
結果を、表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１から明らかなように、従来法の張り合
わせウェーハでは、各活性層の目標厚さのウェーハにお
ける、それぞれ９点の標準偏差は０．６１〜０．８３μ
ｍと大きかった。これに対して、活性層にエピタキシャ
ル増厚層を、活性層の総厚が２〜３０μｍの範囲で成膜
させたこの発明の場合は、その９点の標準偏差が０．１
〜０．１９μｍと小さく、厚さムラを抑えた厚肉な活性
層となっていた。しかしながら、このようにエピタキシ
ャル増厚層を成膜されたウェーハであっても、活性層の
目標厚さが３０μｍを超えた４０μｍのものでは、その
標準偏差は１．７２μｍと劣っていた。

【００３０】

【発明の効果】この発明によれば、厚さムラを抑えた厚
い活性層を有するＳＯＩウェーハおよびその製造方法を
提供することができる。そして、このＳＯＩウェーハは
高耐圧デバイス用、車載デバイス用に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例に係るＳＯＩウェーハ
の製造方法を示すフローチャートである。

【図２】この発明の第２の実施例に係るＳＯＩウェーハ
の製造方法を示すフローチャートである。

【図３】従来法およびこの発明の活性層上での厚さ測定
点を示す説明図である。

【符号の説明】

１０単結晶シリコンウェーハ、１２，２２活性層、１２ａ，２２ａエピタキシャル増厚層、２０活性層用ウェーハ（単結晶シリコンウェーハ）、２０ａシリコン酸化膜、２１微小気泡層、３０支持基板用ウェーハ（単結晶シリコンウェー
ハ）、４０張り合わせウェーハ、ＡＳＩＭＯＸウェーハ（ＳＯＩウェーハ）、Ｂスマートカットウェーハ（ＳＯＩウェーハ）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単結晶シリコンウェーハに酸素を高濃度
でイオン注入し、その後、高温で熱処理を行ってシリコ
ン酸化膜の埋め込み層を形成することにより、この単結
晶シリコンウェーハのイオン注入側の表面に所定厚さの
活性層を形成したＳＯＩウェーハにおいて、上記活性層の表面に単結晶シリコンをエピタキシャル成
長させ、この活性層の総厚を１．４〜３０μｍまで増や
すエピタキシャル増厚層を形成したＳＯＩウェーハ。
【請求項２】単結晶シリコンである活性層用ウェーハ
に軽元素をイオン注入して微小気泡層を埋め込み、この
イオン注入側の表面を張り合わせ面として、上記活性層
用ウェーハを支持基板用ウェーハにシリコン酸化膜を介
して張り合わせ、得られた張り合わせウェーハを剥離熱
処理し、上記微小気泡層を分離面として分離することに
より、この分離面に所定厚さの活性層を配したＳＯＩウ
ェーハにおいて、上記活性層の表面に単結晶シリコンをエピタキシャル成
長させ、この活性層の総厚を１．４〜３０μｍまで増や
すエピタキシャル増厚層を形成したＳＯＩウェーハ。
【請求項３】単結晶シリコンウェーハに酸素を高濃度
でイオン注入する工程と、イオン注入された単結晶シリコンウェーハに高温の熱処
理を施し、このウェーハ内部にシリコン酸化膜の埋め込
む層を形成することにより、上記単結晶シリコンウェー
ハのイオン注入側の表面に所定厚さの活性層を形成する
工程とを備えたＳＯＩウェーハの製造方法において、上記活性層の表面に、この活性層の総厚が１．４〜３０
μｍになるまで、単結晶シリコンからなるエピタキシャ
ル増厚層をエピタキシャル成長させるＳＯＩウェーハの
製造方法。
【請求項４】単結晶シリコンである活性層用ウェーハ
に軽元素をイオン注入して微小気泡層を埋め込む工程
と、このイオン注入側の表面を張り合わせ面として、上記活
性層用ウェーハを支持基板用ウェーハにシリコン酸化膜
を介して張り合わせる工程と、得られた張り合わせウェーハを剥離熱処理して、上記微
小気泡層を分離面とし、この分離面に所定厚さの活性層
を配してＳＯＩウェーハを分離するＳＯＩウェーハの製
造方法において、上記活性層の表面に、この活性層の総厚が１．４〜３０
μｍになるまで、単結晶シリコンからなるエピタキシャ
ル増厚層をエピタキシャル成長させるＳＯＩウェーハの
製造方法。