JP2002176155A - 貼り合わせｓｏｉウエハの製造方法 - Google Patents
貼り合わせｓｏｉウエハの製造方法Info
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- JP2002176155A JP2002176155A JP2000373792A JP2000373792A JP2002176155A JP 2002176155 A JP2002176155 A JP 2002176155A JP 2000373792 A JP2000373792 A JP 2000373792A JP 2000373792 A JP2000373792 A JP 2000373792A JP 2002176155 A JP2002176155 A JP 2002176155A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 トップシリコン層の形成用ウエハとベースシ
リコン層用のウエハとの接着精度が高く、しかも鏡面研
磨後のトップシリコン層の厚さが０．１乃至０．２μｍ
程度と薄い貼り合わせＳＯＩウエハ基板を提供する。ま
た、ベースシリコン層用ウエハに、強力なゲッター能力
が付与され、トップシリコン層（ＳＯＩ層）が無欠陥の
貼り合わせＳＯＩウエハ基板を提供する。 【解決手段】 トップシリコン層用ウエハを加熱酸化し
て表面に酸化膜層を形成させた後、ベースシリコン層用
ウエハを前記酸化膜層を介して接着し作製する貼り合わ
せＳＯＩウエハの製造方法において、前記トップシリコ
ン層用ウエハと前記ベースシリコン層用ウエハとを、予
め、水素ガス雰囲気または不活性ガス混合水素ガス雰囲
気中で、別々にアニーリング処理し、前記アニーリング
処理後、その表面に酸化膜層を形成させたトップシリコ
ン層用ウエハを、アニーリング処理された前記ベースシ
リコン層用ウエハに接着する。
リコン層用のウエハとの接着精度が高く、しかも鏡面研
磨後のトップシリコン層の厚さが０．１乃至０．２μｍ
程度と薄い貼り合わせＳＯＩウエハ基板を提供する。ま
た、ベースシリコン層用ウエハに、強力なゲッター能力
が付与され、トップシリコン層（ＳＯＩ層）が無欠陥の
貼り合わせＳＯＩウエハ基板を提供する。 【解決手段】 トップシリコン層用ウエハを加熱酸化し
て表面に酸化膜層を形成させた後、ベースシリコン層用
ウエハを前記酸化膜層を介して接着し作製する貼り合わ
せＳＯＩウエハの製造方法において、前記トップシリコ
ン層用ウエハと前記ベースシリコン層用ウエハとを、予
め、水素ガス雰囲気または不活性ガス混合水素ガス雰囲
気中で、別々にアニーリング処理し、前記アニーリング
処理後、その表面に酸化膜層を形成させたトップシリコ
ン層用ウエハを、アニーリング処理された前記ベースシ
リコン層用ウエハに接着する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウエハの製造
方法に関し、より詳細には、トップシリコン層用ウエハ
を酸化膜層を介してベースシリコン層用ウエハに貼り合
わせて作製される貼り合わせＳＯＩウエハの製造方法に
関する。
方法に関し、より詳細には、トップシリコン層用ウエハ
を酸化膜層を介してベースシリコン層用ウエハに貼り合
わせて作製される貼り合わせＳＯＩウエハの製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体用のシリコンウエハ基板には、シ
リコンインゴットのスライシング、ベベリング、ラッピ
ング各工程を経て作製されるプライム・ウエハ基板があ
るが、それ以外にも、エピタキシャル基板、ＳＩＭＯＸ
（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｉｍｐａｎｔｅｄ Ｏｘｉｄｅ）基
板、貼り合わせ基板等、所謂ＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎＯ
ｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエハ基板と呼ばれる基板を
含めて種々の製造方法で作製される各種ウエハ基板があ
る。これら各種のウエハ基板の内、貼り合わせＳＯＩウ
エハ基板は、ＩＣ（集積回路）の高集積・高性能化や放
射線曝露耐性等に優れているため最近その使用が広がり
つつある。
リコンインゴットのスライシング、ベベリング、ラッピ
ング各工程を経て作製されるプライム・ウエハ基板があ
るが、それ以外にも、エピタキシャル基板、ＳＩＭＯＸ
（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｉｍｐａｎｔｅｄ Ｏｘｉｄｅ）基
板、貼り合わせ基板等、所謂ＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎＯ
ｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエハ基板と呼ばれる基板を
含めて種々の製造方法で作製される各種ウエハ基板があ
る。これら各種のウエハ基板の内、貼り合わせＳＯＩウ
エハ基板は、ＩＣ（集積回路）の高集積・高性能化や放
射線曝露耐性等に優れているため最近その使用が広がり
つつある。
【０００３】この貼り合わせＳＯＩウエハは、一般に、
２枚のウエハの片方または両方に酸化膜を形成してお
き、酸化膜を間にして２枚のウエハを貼り合わせる方法
で製作される。多くの場合、鏡面加工されてＳＯＩ層と
なる側のシリコンウエハ、即ち、トップシリコン層用ウ
エハの片面側が加熱酸化され、この酸化膜を介してベー
スシリコン層用ウエハが接着される。前記接着（貼り合
わせ）は、通常、機械的に２枚のウエハを密着して８０
０℃以上で熱処理することにより行われる。ＳＯＩ層の
形成は、貼り合わせウエハを化学・機械的研磨により鏡
面加工して行う。即ち、図１（ａ）に示すように、貼り
合わせＳＯＩシリコンウエハは、トップシリコン層用ウ
エハ２とベースシリコン層用ウエハ１を貼り合わせて作
製され、前記したようにトップシリコン層用ウエハ２の
表面を酸化して酸化層３を形成させ、この層３とベース
シリコン層用ウエハ１の表面を重ね、熱処理することに
より貼り合わせ、次いで貼り付けたトップシリコン層用
ウエハの表面を研磨加工して仕上げられる。
２枚のウエハの片方または両方に酸化膜を形成してお
き、酸化膜を間にして２枚のウエハを貼り合わせる方法
で製作される。多くの場合、鏡面加工されてＳＯＩ層と
なる側のシリコンウエハ、即ち、トップシリコン層用ウ
エハの片面側が加熱酸化され、この酸化膜を介してベー
スシリコン層用ウエハが接着される。前記接着（貼り合
わせ）は、通常、機械的に２枚のウエハを密着して８０
０℃以上で熱処理することにより行われる。ＳＯＩ層の
形成は、貼り合わせウエハを化学・機械的研磨により鏡
面加工して行う。即ち、図１（ａ）に示すように、貼り
合わせＳＯＩシリコンウエハは、トップシリコン層用ウ
エハ２とベースシリコン層用ウエハ１を貼り合わせて作
製され、前記したようにトップシリコン層用ウエハ２の
表面を酸化して酸化層３を形成させ、この層３とベース
シリコン層用ウエハ１の表面を重ね、熱処理することに
より貼り合わせ、次いで貼り付けたトップシリコン層用
ウエハの表面を研磨加工して仕上げられる。
【０００４】従来、研磨では、１μｍより薄い厚さの均
質なＳＯＩ層を作製することが困難であったが、最近で
は、より薄い厚さ（０．２μｍ程度）のものも得られる
ようになってきている。この貼り合わせＳＯＩ膜の結晶
性はプライム・ウエハ等のバルクシリコンウエハと同等
であるため、欠陥等の問題が少なく、今後益々その使用
が拡がるものと期待されている。
質なＳＯＩ層を作製することが困難であったが、最近で
は、より薄い厚さ（０．２μｍ程度）のものも得られる
ようになってきている。この貼り合わせＳＯＩ膜の結晶
性はプライム・ウエハ等のバルクシリコンウエハと同等
であるため、欠陥等の問題が少なく、今後益々その使用
が拡がるものと期待されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来法
により作製された貼り合わせＳＯＩウエハは、鏡面研磨
加工等により形成されるトップシリコン層（ＳＯＩ層）
の接着精度が必ずしも充分でないという課題を有し、こ
の改善が求められている。即ち、貼り合わせＳＯＩウエ
ハは、接着精度が高い場合には、図１（ｂ）に示すよう
に、ベースシリコン層用ウエハの形状と該貼り合わせ後
の研削形状が一致し、厚さムラが無視できるほど小さく
なる。しかしながら、前記した従来の製造法では、接着
精度が悪く、図１（ｃ）に示すように、蛍光灯下で容易
に観察できる程度の厚さムラ（シリコン層厚さ１．９μ
ｍで±０．１２μｍ程度）を生じる。そのため、厚さの
均質なＳＯＩ層を作製することが困難であった。また、
最近では、ベースシリコン層用ウエハに、より強力なゲ
ッター能力を付与することも要求されている。
により作製された貼り合わせＳＯＩウエハは、鏡面研磨
加工等により形成されるトップシリコン層（ＳＯＩ層）
の接着精度が必ずしも充分でないという課題を有し、こ
の改善が求められている。即ち、貼り合わせＳＯＩウエ
ハは、接着精度が高い場合には、図１（ｂ）に示すよう
に、ベースシリコン層用ウエハの形状と該貼り合わせ後
の研削形状が一致し、厚さムラが無視できるほど小さく
なる。しかしながら、前記した従来の製造法では、接着
精度が悪く、図１（ｃ）に示すように、蛍光灯下で容易
に観察できる程度の厚さムラ（シリコン層厚さ１．９μ
ｍで±０．１２μｍ程度）を生じる。そのため、厚さの
均質なＳＯＩ層を作製することが困難であった。また、
最近では、ベースシリコン層用ウエハに、より強力なゲ
ッター能力を付与することも要求されている。
【０００６】本発明は上記技術的課題を解決するために
なされたものであり、トップシリコン層の形成用ウエハ
とベースシリコン層用のウエハとの接着精度が良く、し
かも鏡面研磨後のトップシリコン層の厚さが０．１〜
０．２μｍ程度に薄い貼り合わせＳＯＩウエハ基板を提
供することを目的とするものである。また、本発明は、
ベースシリコン層用ウエハに、強力なゲッター能力が付
与され、トップシリコン層（ＳＯＩ層）が無欠陥の貼り
合わせＳＯＩウエハ基板を提供することを目的とするも
のである。
なされたものであり、トップシリコン層の形成用ウエハ
とベースシリコン層用のウエハとの接着精度が良く、し
かも鏡面研磨後のトップシリコン層の厚さが０．１〜
０．２μｍ程度に薄い貼り合わせＳＯＩウエハ基板を提
供することを目的とするものである。また、本発明は、
ベースシリコン層用ウエハに、強力なゲッター能力が付
与され、トップシリコン層（ＳＯＩ層）が無欠陥の貼り
合わせＳＯＩウエハ基板を提供することを目的とするも
のである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、トップ
シリコン層用ウエハを加熱酸化して表面に酸化膜層を形
成させた後、ベースシリコン層用ウエハを前記酸化膜層
を介して接着し作製する貼り合わせＳＯＩウエハの製造
方法において、前記トップシリコン層用ウエハと前記ベ
ースシリコン層用ウエハとを、予め、水素ガス雰囲気ま
たは不活性ガス混合水素ガス雰囲気中で、別々にアニー
リング処理し、前記アニーリング処理後、その表面に酸
化膜層を形成させたトップシリコン層用ウエハを、アニ
ーリング処理された前記ベースシリコン層用ウエハに接
着することを特徴とする貼り合わせＳＯＩウエハの製造
方法が提供される。
シリコン層用ウエハを加熱酸化して表面に酸化膜層を形
成させた後、ベースシリコン層用ウエハを前記酸化膜層
を介して接着し作製する貼り合わせＳＯＩウエハの製造
方法において、前記トップシリコン層用ウエハと前記ベ
ースシリコン層用ウエハとを、予め、水素ガス雰囲気ま
たは不活性ガス混合水素ガス雰囲気中で、別々にアニー
リング処理し、前記アニーリング処理後、その表面に酸
化膜層を形成させたトップシリコン層用ウエハを、アニ
ーリング処理された前記ベースシリコン層用ウエハに接
着することを特徴とする貼り合わせＳＯＩウエハの製造
方法が提供される。
【０００８】ここで、前記トップシリコン層用ウエハの
アニーリング処理条件は、１０５０℃〜１１００℃の温
度範囲で３０分間以上、あるいは、１１００℃〜１２０
０℃の温度範囲で１分間以上アニーリングする、但し、
アニーリング時間は２４０分間を越えないものとし、か
つ、９００℃〜１１００℃の温度範囲における昇温速度
を１５℃／分以上に維持することが望ましい。特に、前
記トップシリコン層用ウエハのアニーリング処理での９
００℃〜１１００℃の温度範囲における昇温速度が２０
℃／分以上に維持されることが望ましい。
アニーリング処理条件は、１０５０℃〜１１００℃の温
度範囲で３０分間以上、あるいは、１１００℃〜１２０
０℃の温度範囲で１分間以上アニーリングする、但し、
アニーリング時間は２４０分間を越えないものとし、か
つ、９００℃〜１１００℃の温度範囲における昇温速度
を１５℃／分以上に維持することが望ましい。特に、前
記トップシリコン層用ウエハのアニーリング処理での９
００℃〜１１００℃の温度範囲における昇温速度が２０
℃／分以上に維持されることが望ましい。
【０００９】また、前記ベースシリコン層用ウエハのア
ニーリング処理条件は、１０５０〜１２００℃の温度範
囲で３０分間以上アニーリングする、但し、アニーリン
グ時間は２４０分間を越えないものとし、かつ、９００
℃〜１１００℃の温度範囲における昇温速度を３０℃／
分以下に維持することが望ましい。特に、前記ベースシ
リコン層用ウエハのアニーリング処理での９００℃〜１
１００℃の温度範囲における昇温速度が２０℃／分以下
に維持されることが望ましい。
ニーリング処理条件は、１０５０〜１２００℃の温度範
囲で３０分間以上アニーリングする、但し、アニーリン
グ時間は２４０分間を越えないものとし、かつ、９００
℃〜１１００℃の温度範囲における昇温速度を３０℃／
分以下に維持することが望ましい。特に、前記ベースシ
リコン層用ウエハのアニーリング処理での９００℃〜１
１００℃の温度範囲における昇温速度が２０℃／分以下
に維持されることが望ましい。
【００１０】本発明の貼り合わせＳＯＩウエハの製造方
法は、貼り合わせに用いる前記トップシリコン層用ウエ
ハと前記ベースシリコン層用ウエハとを、貼り合わせ前
に、予め夫々アニーリング処理することを構成上の特徴
としている。即ち、本発明にかかる方法は、トップシリ
コン層用ウエハとベースシリコン層用ウエハを、予め夫
々水素アニーリング処理し、トップシリコン層用ウエハ
の場合は、水素アニーリング後、加熱酸化処理して酸化
膜が形成される。一方、ベースシリコン層用ウエハは、
水素アニーリング後そのままの状態で、該酸化膜が形成
されたトップシリコン層用ウエハと従来と同様な方法に
より、接着される。
法は、貼り合わせに用いる前記トップシリコン層用ウエ
ハと前記ベースシリコン層用ウエハとを、貼り合わせ前
に、予め夫々アニーリング処理することを構成上の特徴
としている。即ち、本発明にかかる方法は、トップシリ
コン層用ウエハとベースシリコン層用ウエハを、予め夫
々水素アニーリング処理し、トップシリコン層用ウエハ
の場合は、水素アニーリング後、加熱酸化処理して酸化
膜が形成される。一方、ベースシリコン層用ウエハは、
水素アニーリング後そのままの状態で、該酸化膜が形成
されたトップシリコン層用ウエハと従来と同様な方法に
より、接着される。
【００１１】本発明にかかる上記水素アニーリング処理
は、 １）両ウエハ接着面の有機汚染やパーティクルを除去す
る、 ２）マイクロラフネスを向上させる、 ３）表面近くに存在するＢＭＤ（Ｂｕｌｋ ｍｉｃｒｏ
ｄｅｆｅｃｔ）やＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｒｉｇ
ｉｎａｔｅｄ ｐａｒｔｉｃｌｅ）等の欠陥を消滅ある
いは低減させて、表面近くの結晶の完全性を向上させる
等の諸特性向上の効果を奏し、これにより貼り付けＳＯ
Ｉウエハの接着精度が向上する。
は、 １）両ウエハ接着面の有機汚染やパーティクルを除去す
る、 ２）マイクロラフネスを向上させる、 ３）表面近くに存在するＢＭＤ（Ｂｕｌｋ ｍｉｃｒｏ
ｄｅｆｅｃｔ）やＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｒｉｇ
ｉｎａｔｅｄ ｐａｒｔｉｃｌｅ）等の欠陥を消滅ある
いは低減させて、表面近くの結晶の完全性を向上させる
等の諸特性向上の効果を奏し、これにより貼り付けＳＯ
Ｉウエハの接着精度が向上する。
【００１２】また、例えば、シリコンプライム・ウエハ
（ＣＺ法シリコンウエハ等）では、水素アニーリング処
理に際して、ゲッター能力を上げるためには上記温度域
での昇温速度を３０℃／分以下することが望ましいが、
前記昇温速度を３０℃／分以下に低下させると、それに
対応してＢＭＤ、ＣＯＰ等の微細欠陥の低減効果が低減
するため、水素アニーリング処理でのＢＭＤ析出量を充
分に低くコントロールすることができない。
（ＣＺ法シリコンウエハ等）では、水素アニーリング処
理に際して、ゲッター能力を上げるためには上記温度域
での昇温速度を３０℃／分以下することが望ましいが、
前記昇温速度を３０℃／分以下に低下させると、それに
対応してＢＭＤ、ＣＯＰ等の微細欠陥の低減効果が低減
するため、水素アニーリング処理でのＢＭＤ析出量を充
分に低くコントロールすることができない。
【００１３】これに対し、本発明にかかる貼り合わせＳ
ＯＩウエハでは、トップシリコン層用ウエハとベースシ
リコン層用ウエハで異なるアニーリング処理が可能であ
り、ベースシリコン層用ウエハのゲッター能力を単独で
独自に調整できる。即ち、ベースシリコン層用ウエハの
場合、９００〜１１００℃の温度領域におけるウエハの
昇温速度を、２０℃／分以下、好ましくは３０℃／分以
下に低速調整することにより、該ウエハに、より高いゲ
ッター能力を付与することができる。
ＯＩウエハでは、トップシリコン層用ウエハとベースシ
リコン層用ウエハで異なるアニーリング処理が可能であ
り、ベースシリコン層用ウエハのゲッター能力を単独で
独自に調整できる。即ち、ベースシリコン層用ウエハの
場合、９００〜１１００℃の温度領域におけるウエハの
昇温速度を、２０℃／分以下、好ましくは３０℃／分以
下に低速調整することにより、該ウエハに、より高いゲ
ッター能力を付与することができる。
【００１４】また、トップシリコン層用ウエハの場合
は、貼り付けＳＯＩウエハにおいてトップシリコン部
は、表面から０．１乃至０．２μｍ程度の厚さの極薄い
領域であり、表面、表層欠陥の低減、即ち、低格子間酸
素濃度〔Ｏｉ〕化、表面のミクロラフネスの低減等が要
求される。このトップシリコン層用ウエハを９００〜１
１００℃の温度領域における該ウエハの昇温速度を１５
℃／分以上、好ましくは２０℃／分以上の高速に昇温し
て水素アニーリングすることにより、微細欠陥を縮小ま
たは消滅させ、格子間酸素濃度〔Ｏｉ〕の外方拡散によ
る消滅、あるいは再溶解を促進させることができる。
は、貼り付けＳＯＩウエハにおいてトップシリコン部
は、表面から０．１乃至０．２μｍ程度の厚さの極薄い
領域であり、表面、表層欠陥の低減、即ち、低格子間酸
素濃度〔Ｏｉ〕化、表面のミクロラフネスの低減等が要
求される。このトップシリコン層用ウエハを９００〜１
１００℃の温度領域における該ウエハの昇温速度を１５
℃／分以上、好ましくは２０℃／分以上の高速に昇温し
て水素アニーリングすることにより、微細欠陥を縮小ま
たは消滅させ、格子間酸素濃度〔Ｏｉ〕の外方拡散によ
る消滅、あるいは再溶解を促進させることができる。
【００１５】以上述べたように、本発明では、トップシ
リコン層用ウエハとベースシリコン層用ウエハを個別に
アニール処理するので、上記した夫々の特性向上を図る
ことができるという効果も奏する。
リコン層用ウエハとベースシリコン層用ウエハを個別に
アニール処理するので、上記した夫々の特性向上を図る
ことができるという効果も奏する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の貼り合わせＳＯ
Ｉシリコンウエハの製造方法について、具体的に説明す
る。本発明は、貼り合わせるべきトップシリコン層用ウ
エハとベースシリコン層用ウエハの夫々について、予め
水素アニーリング処理し、しかる後、トップシリコン層
用ウエハは加熱酸化し、ベースシリコン層用ウエハはそ
のまま貼り付け処理工程に付するものである。
Ｉシリコンウエハの製造方法について、具体的に説明す
る。本発明は、貼り合わせるべきトップシリコン層用ウ
エハとベースシリコン層用ウエハの夫々について、予め
水素アニーリング処理し、しかる後、トップシリコン層
用ウエハは加熱酸化し、ベースシリコン層用ウエハはそ
のまま貼り付け処理工程に付するものである。
【００１７】本発明の方法において、貼り合わせに用い
るベースシリコン層用ウエハとトップシリコン層用ウエ
ハは、夫々従来法で用いられるウエハを用いて良く、特
に限定されるものではない。例えば、ＣＺ法（チョクラ
ルスキー法）やＦＺ法（フローティング・ゾーン法）で
得られたインゴットをスライス、研磨して製造されたプ
ライム・ウエハ等を用いることができる。
るベースシリコン層用ウエハとトップシリコン層用ウエ
ハは、夫々従来法で用いられるウエハを用いて良く、特
に限定されるものではない。例えば、ＣＺ法（チョクラ
ルスキー法）やＦＺ法（フローティング・ゾーン法）で
得られたインゴットをスライス、研磨して製造されたプ
ライム・ウエハ等を用いることができる。
【００１８】ベースシリコン層用ウエハとトップシリコ
ン層用ウエハは、同種のものを用いても良く、また、例
えば、トップシリコン層用ウエハにＦＺ法ウエハ、ベー
スシリコン層用ウエハにＣＺウエハを用いる等夫々異な
る種類のウエハを用いても良い。これら貼り合わせ用の
両ウエハのアニーリング処理において雰囲気ガスとして
用いられる水素ガスとしては、実質的に水素のみよりな
る高純度水素ガスや該高純度水素ガスに不活性ガスを混
合した不活性ガス混合水素ガスを用いる。不活性ガスと
しては、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等を用いること
ができるが、半導体工業においてこの種の用途に常用さ
れているＡｒの使用が好ましい。混合比は、通常、水
素：不活性ガス＝９０％：１０％〜０％：１００％程度
の範囲で用いられる。
ン層用ウエハは、同種のものを用いても良く、また、例
えば、トップシリコン層用ウエハにＦＺ法ウエハ、ベー
スシリコン層用ウエハにＣＺウエハを用いる等夫々異な
る種類のウエハを用いても良い。これら貼り合わせ用の
両ウエハのアニーリング処理において雰囲気ガスとして
用いられる水素ガスとしては、実質的に水素のみよりな
る高純度水素ガスや該高純度水素ガスに不活性ガスを混
合した不活性ガス混合水素ガスを用いる。不活性ガスと
しては、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等を用いること
ができるが、半導体工業においてこの種の用途に常用さ
れているＡｒの使用が好ましい。混合比は、通常、水
素：不活性ガス＝９０％：１０％〜０％：１００％程度
の範囲で用いられる。
【００１９】上記両ウエハの水素アニーリング処理に用
いる処理装置も特に限定されるものではなく、本発明の
温度条件、昇温条件等の制御が可能で、水素ガス雰囲気
下に処理が可能な限り、シリコンウエハ等の水素アニー
リング処理に用いられる従来の熱処理炉、例えば、縦
型、横型拡散炉等を用いて差し支えない。
いる処理装置も特に限定されるものではなく、本発明の
温度条件、昇温条件等の制御が可能で、水素ガス雰囲気
下に処理が可能な限り、シリコンウエハ等の水素アニー
リング処理に用いられる従来の熱処理炉、例えば、縦
型、横型拡散炉等を用いて差し支えない。
【００２０】本発明の方法においては、水素アニーリン
グ処理における昇温速度、温度条件は、トップシリコン
層用ウエハとベースシリコン層用ウエハの特性が向上す
る条件とされる。即ち、トップシリコン層用ウエハの水
素アニーリング処理では、処理温度は、１０５０〜１２
００℃で実施され、処理時間は、処理温度が１０５０℃
〜１１００℃では３０分〜４時間、処理温度が１１００
℃〜１２００℃は１分〜４時間で実施される。また、上
記温度に昇温する昇温速度も、９００℃〜１１００℃の
温度領域においては、１５℃／分より大きく、好ましく
は２０℃／分より大きく設定される。
グ処理における昇温速度、温度条件は、トップシリコン
層用ウエハとベースシリコン層用ウエハの特性が向上す
る条件とされる。即ち、トップシリコン層用ウエハの水
素アニーリング処理では、処理温度は、１０５０〜１２
００℃で実施され、処理時間は、処理温度が１０５０℃
〜１１００℃では３０分〜４時間、処理温度が１１００
℃〜１２００℃は１分〜４時間で実施される。また、上
記温度に昇温する昇温速度も、９００℃〜１１００℃の
温度領域においては、１５℃／分より大きく、好ましく
は２０℃／分より大きく設定される。
【００２１】これに対し、ベースシリコン層用ウエハの
水素アニーリング処理では、処理温度は、１０５０〜１
２００℃で実施され、処理時間は３０分〜４時間である
が、上記温度に昇温する昇温速度は、９００℃〜１１０
０℃の温度領域においては、３０℃／分より小さく、好
ましくは２０℃／分より小さく設定される。
水素アニーリング処理では、処理温度は、１０５０〜１
２００℃で実施され、処理時間は３０分〜４時間である
が、上記温度に昇温する昇温速度は、９００℃〜１１０
０℃の温度領域においては、３０℃／分より小さく、好
ましくは２０℃／分より小さく設定される。
【００２２】上記トップシリコン層用ウエハとベースシ
リコン層用ウエハの水素アニーリング処理における処理
温度（１０５０〜１２００℃）と処理時間は、通常、処
理温度が高いほど処理時間は短く、処理温度が低いほど
処理時間は長く設定される。本発明の方法において上記
水素アニーリング処理は、 １）処理されるウエハ表面に存在する極薄い自然酸化膜
層を水素還元により除去する、 ２）該表面に付着している有機汚染物やパーティクルを
除去する、 ３）表面層のＢＭＤやＣＯＰ等の微少欠陥を再融解等に
より縮小消滅させ、かつ、マイクロラフネスを向上させ
る、等の作用効果を奏する。また、表層面のシリコン
（Ｓｉ）が、ーＳｉーＨｘ化されることにより、該被処
理ウエハの表面をテラス・ステップモデル微傾斜面構造
に表面再構成する。従って、これらにより、上記両ウエ
ハを接着した際の接着精度が向上する。
リコン層用ウエハの水素アニーリング処理における処理
温度（１０５０〜１２００℃）と処理時間は、通常、処
理温度が高いほど処理時間は短く、処理温度が低いほど
処理時間は長く設定される。本発明の方法において上記
水素アニーリング処理は、 １）処理されるウエハ表面に存在する極薄い自然酸化膜
層を水素還元により除去する、 ２）該表面に付着している有機汚染物やパーティクルを
除去する、 ３）表面層のＢＭＤやＣＯＰ等の微少欠陥を再融解等に
より縮小消滅させ、かつ、マイクロラフネスを向上させ
る、等の作用効果を奏する。また、表層面のシリコン
（Ｓｉ）が、ーＳｉーＨｘ化されることにより、該被処
理ウエハの表面をテラス・ステップモデル微傾斜面構造
に表面再構成する。従って、これらにより、上記両ウエ
ハを接着した際の接着精度が向上する。
【００２３】また、上記効果以外に、ベースシリコン層
用ウエハの場合には、前記９００℃〜１１００℃の温度
領域における昇温速度を３０℃／分より遅く、ゆっくり
と昇温させるためＢＭＤの析出量をコントロールするこ
とができ、結果としてゲッターリング能力を向上させる
ことができる。更に、トップシリコン層用ウエハの場合
には、前記９００℃〜１１００℃の温度領域における昇
温速度を１５℃／分より速く昇温させることにより、Ｂ
ＭＤやＣＯＰ等の縮小消滅、格子間酸素［Ｏｉ］の外方
拡散による表面層微少欠陥の消滅または再融解がほぼ完
全に達成される。
用ウエハの場合には、前記９００℃〜１１００℃の温度
領域における昇温速度を３０℃／分より遅く、ゆっくり
と昇温させるためＢＭＤの析出量をコントロールするこ
とができ、結果としてゲッターリング能力を向上させる
ことができる。更に、トップシリコン層用ウエハの場合
には、前記９００℃〜１１００℃の温度領域における昇
温速度を１５℃／分より速く昇温させることにより、Ｂ
ＭＤやＣＯＰ等の縮小消滅、格子間酸素［Ｏｉ］の外方
拡散による表面層微少欠陥の消滅または再融解がほぼ完
全に達成される。
【００２４】既に述べたように、本発明では上記水素ア
ニーリング処理における処理温度（１０５０〜１２００
℃）と処理時間の関係は、温度が高いほど時間は短く、
温度が低いほど時間は長く設定される、これは、ウエハ
表面が水素雰囲気下で再構成されるのに要する温度×時
間、即ち、エネルギー量に関連がある。下記に示す実施
例、比較例を参照することにより容易に理解できるよう
に、１０５０℃では、３０分かかってはじめてウエハ全
面で再構成が起きるが、１１００℃では僅か５分で全面
の再構成が完了する。これは、ウエハ表面の自然酸化膜
が直ちに還元により除去されず、一方、より高温の１１
００℃では５分で除去されることによるものと考えられ
る。なお、本発明の方法においては、両ウエハの水素ア
ニーリング処理は、その全表面が、丁度再構成された時
点で終了させるのが処理効率の上からも、また加熱によ
る表面状態の損傷を回避する上からも最も好ましい。
ニーリング処理における処理温度（１０５０〜１２００
℃）と処理時間の関係は、温度が高いほど時間は短く、
温度が低いほど時間は長く設定される、これは、ウエハ
表面が水素雰囲気下で再構成されるのに要する温度×時
間、即ち、エネルギー量に関連がある。下記に示す実施
例、比較例を参照することにより容易に理解できるよう
に、１０５０℃では、３０分かかってはじめてウエハ全
面で再構成が起きるが、１１００℃では僅か５分で全面
の再構成が完了する。これは、ウエハ表面の自然酸化膜
が直ちに還元により除去されず、一方、より高温の１１
００℃では５分で除去されることによるものと考えられ
る。なお、本発明の方法においては、両ウエハの水素ア
ニーリング処理は、その全表面が、丁度再構成された時
点で終了させるのが処理効率の上からも、また加熱によ
る表面状態の損傷を回避する上からも最も好ましい。
【００２５】
【実施例】まず、接着精度が向上する、即ちウエハが水
素雰囲気下で再構成されるアニール条件（処理時間と処
理温度の関係）を検討した。 「実施例１」６インチ径のライトドープＣＺーシリコン
ウエハ（面方位（１００））を用意し、このウエハを縦
型拡散炉中で高純度水素により下記条件下に水素アニー
リング処理した。水素アニーリング条件は、処理温度：
１１００℃、処理時間：５分、昇温速度：９００〜１１
００℃での昇温速度３０℃／分、降温速度：５℃／分、
ウエハの炉出入温度：７００℃である。そして、上記水
素アニーリング処理後のウエハの表面状態（テラス・ス
テップ構造の有無）をＡＦＭ（ａｔｏｍｉｃ ｆｏｒｃ
ｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により観測した。その結果
を表１に示した。
素雰囲気下で再構成されるアニール条件（処理時間と処
理温度の関係）を検討した。 「実施例１」６インチ径のライトドープＣＺーシリコン
ウエハ（面方位（１００））を用意し、このウエハを縦
型拡散炉中で高純度水素により下記条件下に水素アニー
リング処理した。水素アニーリング条件は、処理温度：
１１００℃、処理時間：５分、昇温速度：９００〜１１
００℃での昇温速度３０℃／分、降温速度：５℃／分、
ウエハの炉出入温度：７００℃である。そして、上記水
素アニーリング処理後のウエハの表面状態（テラス・ス
テップ構造の有無）をＡＦＭ（ａｔｏｍｉｃ ｆｏｒｃ
ｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により観測した。その結果
を表１に示した。
【００２６】「実施例２」実施例１において、処理温度
を１０５０℃、処理時間を３０分とした以外は実施例１
と同様に処理し、処理後のウエハの表面状態を同様に観
測した。結果を表１に示した。
を１０５０℃、処理時間を３０分とした以外は実施例１
と同様に処理し、処理後のウエハの表面状態を同様に観
測した。結果を表１に示した。
【００２７】「実施例３」実施例１において、処理温度
を１２００℃、処理時間を１分とした以外は実施例１と
同様に処理し、処理後のウエハの表面状態を同様に観測
した。結果を表１に示した。
を１２００℃、処理時間を１分とした以外は実施例１と
同様に処理し、処理後のウエハの表面状態を同様に観測
した。結果を表１に示した。
【００２８】「比較例１」実施例１において、処理温度
を１０００℃、処理時間を３０分とした以外は実施例１
と同様に処理し、処理後のウエハの表面状態を同様に観
測した。結果を表１に示した。
を１０００℃、処理時間を３０分とした以外は実施例１
と同様に処理し、処理後のウエハの表面状態を同様に観
測した。結果を表１に示した。
【００２９】「比較例２」実施例１において処理温度を
１０５０℃、処理時間を１５分とした以外は実施例１と
同様に処理し、処理後のウエハの表面状態を同様に観測
した。結果を表１に示した。
１０５０℃、処理時間を１５分とした以外は実施例１と
同様に処理し、処理後のウエハの表面状態を同様に観測
した。結果を表１に示した。
【００３０】
【表１】
【００３１】上記表１中の×は、テラス・ステップ構造
観測されないことを、△はウエハの一部にテラス・ステ
ップ構造が観測されたことを、〇；ウエハの全面にテラ
ス・ステップ構造が観測されたことを意味する。
観測されないことを、△はウエハの一部にテラス・ステ
ップ構造が観測されたことを、〇；ウエハの全面にテラ
ス・ステップ構造が観測されたことを意味する。
【００３２】上記実施例１〜３、比較例１、２から１０
５０℃〜１２００℃の範囲において、３０分以上アニー
リングすることにより、再構成がなされることが判明し
た。したがって、１０５０℃〜１２００℃の範囲におい
て、３０分以上アニーリングすることにより、接着精度
は向上する。
５０℃〜１２００℃の範囲において、３０分以上アニー
リングすることにより、再構成がなされることが判明し
た。したがって、１０５０℃〜１２００℃の範囲におい
て、３０分以上アニーリングすることにより、接着精度
は向上する。
【００３３】次に、ＳＯＩシリコンウエハを実際に作製
し、厚さムラ精度を測定した。 「実施例５」実施例１の水素アニーリング処理ウエハの
表面を拡散炉中で加熱酸化処理して該表面に酸化膜層を
形成させ、これをトップシリコン層用ウエハとした。次
いで、処理温度：１２００℃、処理時間：３０分、昇温
速度：９００〜１２００℃での昇温速度２０℃／分、降
温速度：５℃／分、ウエハの炉出入温度：７００℃とし
て、水素アニーリング処理して、ベースシリコン層用ウ
エハとした。前記トップシリコン層用ウエハに接着し、
接着された前記トップシリコン層用ウエハの非接着表面
側を研削、鏡面研磨加工して薄膜化（厚さ０．１μｍ）
し、本発明の貼り合わせＳＯＩシリコンウエハを作製し
た。この貼り合わせＳＯＩシリコンウエハは、該研磨シ
リコン層厚さ０．１μｍに対し±０．０１μｍの厚さム
ラ精度を有し、トップ表層には殆ど欠陥がなかった。
し、厚さムラ精度を測定した。 「実施例５」実施例１の水素アニーリング処理ウエハの
表面を拡散炉中で加熱酸化処理して該表面に酸化膜層を
形成させ、これをトップシリコン層用ウエハとした。次
いで、処理温度：１２００℃、処理時間：３０分、昇温
速度：９００〜１２００℃での昇温速度２０℃／分、降
温速度：５℃／分、ウエハの炉出入温度：７００℃とし
て、水素アニーリング処理して、ベースシリコン層用ウ
エハとした。前記トップシリコン層用ウエハに接着し、
接着された前記トップシリコン層用ウエハの非接着表面
側を研削、鏡面研磨加工して薄膜化（厚さ０．１μｍ）
し、本発明の貼り合わせＳＯＩシリコンウエハを作製し
た。この貼り合わせＳＯＩシリコンウエハは、該研磨シ
リコン層厚さ０．１μｍに対し±０．０１μｍの厚さム
ラ精度を有し、トップ表層には殆ど欠陥がなかった。
【００３４】
【発明の効果】本発明の製造法によれば、貼り合わせＳ
ＯＩシリコンウエハの接着精度が、従来法による貼り合
わせウエハに比べてに向上させることができる。また、
下層のベースシリコン層用ウエハのＩＧ（イントリンシ
ック・ゲッター）能力の向上、トップシリコン層の表
面、表層欠陥が低減を図ることができる。特に、本発明
の方法では、ベースシリコン層用ウエハとトップシリコ
ン層用ウエハとを個別条件で独立に水素アニーリングす
ることができるため、従来困難とされていた、トップシ
リコン層の表面・表層欠陥の低減化とベースシリコン層
用ウエハのＩＧ能力の増強を同時に達成することができ
る。
ＯＩシリコンウエハの接着精度が、従来法による貼り合
わせウエハに比べてに向上させることができる。また、
下層のベースシリコン層用ウエハのＩＧ（イントリンシ
ック・ゲッター）能力の向上、トップシリコン層の表
面、表層欠陥が低減を図ることができる。特に、本発明
の方法では、ベースシリコン層用ウエハとトップシリコ
ン層用ウエハとを個別条件で独立に水素アニーリングす
ることができるため、従来困難とされていた、トップシ
リコン層の表面・表層欠陥の低減化とベースシリコン層
用ウエハのＩＧ能力の増強を同時に達成することができ
る。
【図１】図１は、従来の貼り合わせＳＯＩシリコンウエ
ハの製造工程を示す説明図である。
ハの製造工程を示す説明図である。
１ ベースシリコン層用ウエハ ２ トップシリコン層用ウエハ ３ 酸化膜層 ４ 貼り合わせＳＯＩシリコンウエハ（理想形状） ５ 貼り合わせＳＯＩシリコンウエハ（実際の形状）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 雅美 神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミッ クス株式会社開発研究所内 Ｆターム(参考） 5F052 KB01 KB05
Claims (5)
- 【請求項１】 トップシリコン層用ウエハを加熱酸化し
て表面に酸化膜層を形成させた後、ベースシリコン層用
ウエハを前記酸化膜層を介して接着し作製する貼り合わ
せＳＯＩウエハの製造方法において、 前記トップシリコン層用ウエハと前記ベースシリコン層
用ウエハとを、予め、水素ガス雰囲気または不活性ガス
混合水素ガス雰囲気中で、別々にアニーリング処理し、
前記アニーリング処理後、その表面に酸化膜層を形成さ
せたトップシリコン層用ウエハを、アニーリング処理さ
れた前記ベースシリコン層用ウエハに接着することを特
徴とする貼り合わせＳＯＩウエハの製造方法。 - 【請求項２】 前記トップシリコン層用ウエハのアニー
リング処理条件は、１０５０℃〜１１００℃の温度範囲
で３０分間以上、あるいは、１１００℃〜１２００℃の
温度範囲で１分間以上アニーリングする、但し、アニー
リング時間は２４０分間を越えないものとし、かつ、９
００℃〜１１００℃の温度範囲における昇温速度を１５
℃／分以上に維持することを特徴とする請求項１に記載
された貼り合わせＳＯＩウエハの製造方法。 - 【請求項３】 前記トップシリコン層用ウエハのアニー
リング処理での９００℃〜１１００℃の温度範囲におけ
る昇温速度が２０℃／分以上に維持されることを特徴と
する請求項２に記載された貼り合わせＳＯＩウエハの製
造方法。 - 【請求項４】前記ベースシリコン層用ウエハのアニーリ
ング処理条件は、１０５０〜１２００℃の温度範囲で３
０分間以上アニーリングする、但し、アニーリング時間
は２４０分間を越えないものとし、かつ、９００℃〜１
１００℃の温度範囲における昇温速度を３０℃／分以下
に維持することを特徴とする請求項１乃至請求項３のい
ずれかに記載された貼り合わせＳＯＩウエハの製造方
法。 - 【請求項５】 前記ベースシリコン層用ウエハのアニー
リング処理での９００℃〜１１００℃の温度範囲におけ
る昇温速度が２０℃／分以下に維持されることを特徴と
する請求項４に記載された貼り合わせＳＯＩウエハの製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000373792A JP2002176155A (ja) | 2000-12-08 | 2000-12-08 | 貼り合わせｓｏｉウエハの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000373792A JP2002176155A (ja) | 2000-12-08 | 2000-12-08 | 貼り合わせｓｏｉウエハの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002176155A true JP2002176155A (ja) | 2002-06-21 |
Family
ID=18843101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000373792A Withdrawn JP2002176155A (ja) | 2000-12-08 | 2000-12-08 | 貼り合わせｓｏｉウエハの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002176155A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003061012A1 (fr) * | 2002-01-09 | 2003-07-24 | Shin-Etsu Handotai Co.,Ltd. | Procede de production de plaquette soi et plaquette soi |
| WO2004021433A1 (ja) * | 2002-08-27 | 2004-03-11 | Shin-Etsu Handotai Co.,Ltd. | Ｓｏｉウエーハの製造方法 |
-
2000
- 2000-12-08 JP JP2000373792A patent/JP2002176155A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003061012A1 (fr) * | 2002-01-09 | 2003-07-24 | Shin-Etsu Handotai Co.,Ltd. | Procede de production de plaquette soi et plaquette soi |
| US7186628B2 (en) | 2002-01-09 | 2007-03-06 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of manufacturing an SOI wafer where COP's are eliminated within the base wafer |
| WO2004021433A1 (ja) * | 2002-08-27 | 2004-03-11 | Shin-Etsu Handotai Co.,Ltd. | Ｓｏｉウエーハの製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Effective date: 20070711 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070907 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Effective date: 20091118 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 |