JP2003224247A

JP2003224247A - Ｓｏｉウエーハ及びｓｏｉウエーハの製造方法

Info

Publication number: JP2003224247A
Application number: JP2002019828A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Mitani; 清三谷
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2003-08-08

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】ＳＯＩウエーハの製造プロセスやデバイス製造
プロセスにおいて、パーティクルの発生を防ぐことので
きるＳＯＩウエーハ、および、ＳＯＩウエーハの製造方
法を提供する。【解決手段】ベースウエーハ１１と、該ベースウエーハ
の表面に形成された絶縁膜１２と、該絶縁膜の表面に形
成されたＳＯＩ層１３とを有するＳＯＩウエーハ１６に
おいて、前記ＳＯＩ層の外周端と前記ベースウエーハの
表面とが連結していることを特徴とするＳＯＩウエー
ハ、および、ＳＯＩ層の外周端が、隣接する絶縁膜の外
周端よりも外周方向に延出したオーバーハング部２１を
有するＳＯＩウエーハを作製した後、該オーバーハング
部を有するＳＯＩウエーハに対して、水素ガスまたは不
活性ガス、あるいは、これらの混合ガス雰囲気中で熱処
理を施すことにより、前記ＳＯＩ層の外周端を前記ベー
スウエーハの表面と連結させることを特徴とするＳＯＩ
ウエーハの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＳＯＩウエーハ及
びその製造方法に関し、特に、デバイスプロセス等にお
けるパーティクルの発生を抑制したＳＯＩウエーハ及び
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】素子が構成される単結晶シリコン層（Ｓ
ＯＩ層）を、例えばシリコン酸化膜のような絶縁膜上に
形成したＳＯＩ（Silicon on insulator）ウエーハは、
素子間の完全分離ができるため、絶縁耐圧、耐ラッチア
ップ等の特性向上が容易であり、素子と基板間の寄生容
量を低減できるため、デバイス作動の高速化が可能であ
るといった優れた特性を有する。そのため、今日の高集
積化半導体デバイスに対するさらなる高集積化、高速化
への要求をはじめ、低消費電力性、高耐圧性、耐環境性
などの利点により、ＳＯＩウエーハの重要性は今後も増
大するものと予想される。

【０００３】この様なＳＯＩ構造を有するＳＯＩウエー
ハの代表的な作製方法として、貼り合わせ法がある。貼
り合わせ法とは、２枚のシリコンウエーハをシリコン酸
化膜を介して貼り合わせる技術であり、例えば特公平５
−４６０８６号公報に示されている様に、少なくとも一
方のウエーハに酸化膜を形成し、接合面に異物を介在さ
せることなく相互に密着させた後、２００〜１２００℃
の温度で熱処理して結合強度を高める方法である。熱処
理を行なうことにより結合強度が高められた貼り合わせ
ウエーハは、その後の研削研磨工程が可能となるため、
素子作製側ウエーハ（ボンドウエーハ）を研削及び研磨
により所望の厚さに減厚加工することにより、素子形成
を行なうＳＯＩ層を形成することができる。

【０００４】このようにして作製された貼り合わせＳＯ
Ｉウエーハは、ＳＯＩ層の結晶性に優れ、ＳＯＩ層直下
に存在する埋め込み酸化膜の信頼性も高いという利点は
あるが、研削及び研磨により薄膜化しているため、薄膜
化に時間がかかる上、材料が無駄になり、しかも膜厚均
一性は目標膜厚±０．５μｍ程度が一般的であり、これ
が最大の技術課題であった。

【０００５】このような膜厚均一性に関する貼り合わせ
法の問題点を解決する薄膜化手法として、特許第２５６
５６１７号公報に開示されている、いわゆるＰＡＣＥ
（ＰｌａｓｍａＡｓｓｉｓｔｅｄＣｈｅｍｉｃａｌ
Ｅｔｃｈｉｎｇ）法や特開平５−２１１１２８号公報に
開示されているイオン注入剥離法（スマートカット法と
も呼ばれる方法）が開発された。

【０００６】ＰＡＣＥ法は気相エッチングによるＳＯＩ
層の厚さを均一化する方法であり、貼り合わせ法により
作製されたＳＯＩウエーハ（ＳＯＩ膜厚が数μｍ±０．
５μｍ程度のもの）を用い、均一化しようとするＳＯＩ
層の厚さの分布を測定して厚さ分布のマップを作成し、
そのマップに従って数値制御により厚い部分を局所的に
気相エッチング（プラズマエッチング）により除去する
ことによって、極薄でかつ膜厚が極めて均一なＳＯＩ層
を作製することができるものである。

【０００７】また、イオン注入剥離法は、二枚のシリコ
ンウエーハのうち少なくとも一方に酸化膜を形成すると
共に、一方のシリコンウエーハの上面から水素イオンま
たは希ガスイオンの少なくとも一方を注入し、該シリコ
ンウエーハ内部に微小気泡層（封入層）を形成させた
後、該イオン注入面を酸化膜を介して他方のウエーハと
密着させ、その後熱処理（剥離熱処理）を加えて微小気
泡層を劈開面（剥離面）として一方のウエーハを薄膜状
に剥離し、さらに熱処理（結合熱処理）を加えて強固に
結合してＳＯＩウエーハとする技術である。このように
して作製されたＳＯＩウエーハ表面（剥離面）は比較的
良好な鏡面となるが、通常の鏡面研磨ウエーハと同等の
表面粗さを有するＳＯＩウエーハとするために、さらに
タッチポリッシュと呼ばれる研磨しろの極めて少ない研
磨が行なわれる。

【０００８】この方法では、ＳＯＩ層の均一性が極めて
高いＳＯＩウエーハが比較的容易に得られる上、剥離し
た一方のウエーハを再利用できるので、材料を有効に使
用できるという利点も有する。また、この方法は、酸化
膜を介さずに直接シリコンウエーハ同士を結合すること
もできるし、シリコンウエーハ同士を結合する場合だけ
でなく、シリコンウエーハにイオン注入して、石英、炭
化珪素、アルミナ等の熱膨張係数の異なる絶縁性基板と
結合する場合にも用いられる。

【０００９】さらに、特開平５−２１３３８号公報にお
いては、一方のウエーハの表面に多孔質層を形成し、該
多孔質層の表面にエピタキシャル層を形成し、該エピタ
キシャル層の表面と他のウエーハ表面とを貼り合せて、
前記多孔質層で剥離する方法により、ＳＯＩウエーハを
作製する方法が開示されている。

【００１０】これらの薄膜化技術の出現により、ＳＯＩ
層が０．１±０．０１μｍという極めて薄膜でありかつ
膜厚分布に優れた貼り合わせＳＯＩウエーハが作製可能
となった。その結果、貼り合わせＳＯＩウエーハの用途
が格段に広がり、極めて微細なパターンや特殊構造を有
する最先端デバイスへの適応が期待されている。また、
酸化膜を介さずにシリコンウエーハ同士を直接結合して
作製するウエーハにも同様の貼り合わせ法を用いること
ができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記した貼り合わせ法
を用いて製造されたＳＯＩウエーハは、図１（ａ）に模
式的に示す通り、ベースウエーハ１の一主表面に絶縁膜
２とＳＯＩ層３が順次積層された構造の断面形状を有す
る。また、貼り合わせられる２枚の鏡面研磨ウエーハ表
面の外周部には研磨ダレと呼ばれる領域が存在し、その
部分は結合が不十分であるため除去される。その結果、
絶縁膜２とＳＯＩ層３は、ベースウエーハ１に対して数
ｍｍ程度小径となるのが一般的であるが、最近では例え
ば、特開２００１−３４５４３５号公報に開示されてい
るように、外周除去領域をなくす試みもなされており、
その場合のＳＯＩウエーハの断面は、図１（ｂ）の様に
なる。

【００１２】図１（ａ）、（ｂ）のいずれの場合であっ
ても、絶縁膜２（埋め込み酸化膜とも呼ばれ、シリコン
酸化膜からなる場合が多い。）の外周端が露出している
ため、ＳＯＩウエーハの製造プロセスやデバイス製造プ
ロセスにおいて、ＨＦを含む水溶液中に浸漬するよう
な、シリコン酸化膜等の絶縁膜を選択的に除去するプロ
セスを経ることにより、図２（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、ＳＯＩ層３が隣接する絶縁膜２の外周端よりも外周
方向に延出したオーバーハング部が形成されてしまうこ
とが明らかとなった。

【００１３】このようなＳＯＩ層のオーバーハング部が
形成された状態でデバイスプロセスに投入されると、そ
のオーバーハング部分が欠けやすく、パーティクルの発
生源となり、デバイスの製造歩留を低下させるという問
題が顕在化してきた。本発明は、このような問題点に対
してなされたものであり、ＳＯＩウエーハの製造プロセ
スやデバイス製造プロセスにおいて、パーティクルの発
生を防ぐことのできるＳＯＩウエーハ、および、ＳＯＩ
ウエーハの製造方法を提供することを主たる目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、ベースウエーハと、該ベースウエーハの表面
に形成された絶縁膜と、該絶縁膜の表面に形成されたＳ
ＯＩ層とを有するＳＯＩウエーハにおいて、前記ＳＯＩ
層の外周端と前記ベースウエーハの表面とが連結してい
ることを特徴とするＳＯＩウエーハである。このよう
に、ＳＯＩ層の外周端がベースウエーハと連結していれ
ば、パーティクルの発生源となることはない。

【００１５】また、前記ベースウエーハとしては、シリ
コン単結晶ウエーハや、石英基板、サファイア基板など
絶縁性基板とすることができる。

【００１６】ベースウエーハをシリコン単結晶ウエーハ
とする場合、そのバルク中に酸素析出物を有するものと
することができる。酸素析出物を有することにより、デ
バイスプロセスなどで発生した重金属不純物をゲッタリ
ングすることができる。特に、本発明においては、Ｓ
ＯＩ層とベースウエーハが連結しているので、酸化膜等
の絶縁膜中をほとんど拡散しないＮｉ等の重金属不純物
であっても、連結部を通じてベースウエーハにゲッタリ
ングすることが可能となるという副次的効果が得られ
る。

【００１７】この場合、上記バルク中の酸素析出物のほ
か、表面にゲッタリング層を有するウエーハをベースウ
エーハとすることもできる。このようなゲッタリング層
としては、ポリシリコン層、アモルファスシリコン層、
ダメージ層の中から選択された一または複数の層とする
ことができる。

【００１８】また、本発明は、ベースウエーハと、該ベ
ースウエーハの表面に形成された絶縁膜と、該絶縁膜の
表面に形成されたＳＯＩ層とを有するＳＯＩウエーハの
製造方法において、ＳＯＩ層の外周端が、隣接する絶縁
膜の外周端よりも外周方向に延出したオーバーハング部
を有するＳＯＩウエーハを作製した後、該オーバーハン
グ部を有するＳＯＩウエーハに対して、水素ガスまたは
不活性ガス、あるいは、これらの混合ガス雰囲気中で熱
処理を施すことにより、前記ＳＯＩ層の外周端を前記ベ
ースウエーハの表面と連結させることを特徴とするＳＯ
Ｉウエーハの製造方法である。

【００１９】このように、一旦オーバーハング部を有す
るＳＯＩウエーハを作製した後、そのＳＯＩウエーハを
上記雰囲気中で熱処理を行なえば、ＳＯＩ層のシリコン
がリフローを生じ、ベースウエーハと容易に連結するこ
とができる。

【００２０】この場合、前記オーバーハング部を有する
ＳＯＩウエーハは、支持基板となるベースウエーハとＳ
ＯＩ層となるボンドウエーハとを絶縁膜を介して結合
し、該ボンドウエーハを薄膜化してＳＯＩ層を形成した
後、ＨＦを含む水溶液に浸漬することにより形成するこ
とができる。すなわち、従来の貼り合わせ法を用いて一
旦ＳＯＩウエーハを作製したあとで、そのＳＯＩウエー
ハをＨＦを含む水溶液に浸漬すれば、ＳＯＩ層はエッチ
ングされずに、シリコン酸化膜等の絶縁膜のみがエッチ
ングされるため、ＳＯＩ層をオーバーハング形状にする
ことができる。

【００２１】また、ベースウエーハにゲッタリング機能
を付与する場合には、前記ベースウエーハをボンドウエ
ーハと結合する前に、予め熱処理を施すことにより、バ
ルク中に酸素析出核または酸素析出物を形成しておいた
り、ベースウエーハの少なくとも一方の面に、予めポリ
シリコン層、アモルファスシリコン層、ダメージ層の中
から選択された一または複数の層を形成しておけばよ
い。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。図３は、本発明のＳＯＩウエ
ーハの第１実施形態を示す断面図である。ベースウエー
ハ１の一主表面上に絶縁膜２が積層され、絶縁層２の表
面上にＳＯＩ層３が積層されている。そして、ＳＯＩ層
３の外周端は、好ましくは全周にわたり、ベースウエー
ハ３の一主表面の外周部４と連結されている。このよう
に、ＳＯＩ層３の外周がベースウエーハ３の表面と連結
しているので、デバイスプロセスに投入しても、この部
分からのパーティクルの発生は生じない。

【００２３】ベースウエーハ１の材質は特に限定されな
いが、ＳＯＩ層と同一の材質であるシリコン単結晶ウエ
ーハや、シリコン単結晶ウエーハの表面にシリコン酸化
膜等の絶縁膜を形成したウエーハ、あるいは、石英基
板、サファイア基板、ガラス基板などの絶縁性基板や、
ＳｉＣやＧａＡｓなどの化合物半導体ウエーハとするこ
ともできる。また、絶縁膜２としては、シリコン酸化膜
やシリコン窒化膜、あるいは、シリコン酸化窒化膜とす
ることができる。

【００２４】ベースウエーハ１をシリコン単結晶ウエー
ハとし、絶縁膜２をシリコン酸化膜とする組合せが、汎
用性や大口径対応等の面で最も好適である。

【００２５】図４は、本発明のＳＯＩウエーハの第２実
施形態を示す断面図である。第１実施形態との相違点
は、ベースウエーハ１のバルク中に酸素析出物４が形成
されているところにある。

【００２６】このようなＳＯＩウエーハがデバイスプロ
セスに投入された場合、ＳＯＩ層の外周部からのパーテ
ィクル発生を防げることに加えて、デバイスプロセスな
どで発生した重金属不純物をゲッタリングすることがで
きるという効果を奏する。この際、ＳＯＩ層に混入した
重金属不純物がベースウエーハのバルク中の酸素析出物
にゲッタリングされるためには、シリコン酸化膜等の絶
縁膜２を通り抜ける必要がある。しかしながら、Ｎｉな
どの重金属はシリコン酸化膜中をほとんど拡散しないこ
とから、図１のような従来構造のＳＯＩウエーハの場
合、ゲッタリングすることができなかった。

【００２７】これに対し、本発明のＳＯＩウエーハの場
合には、ＳＯＩ層とベースウエーハが連結しているの
で、酸化膜等の絶縁膜中をほとんど拡散しないＮｉ等の
重金属不純物であっても、連結部を通じてベースウエー
ハにゲッタリングすることが可能となるという副次的効
果が得られる。

【００２８】ベースウエーハ１にゲッタリング機能を付
加した本発明のＳＯＩウエーハの他の実施形態（第３実
施形態）としては、図５のように、表面にゲッタリング
層５を形成したウエーハをベースウエーハ１とした構造
を挙げることができる。ゲッタリング層５の形成位置と
しては、表面全体に形成したもの（図５（ａ））、絶縁
層２の直下のみに形成したもの（図５（ｂ））、裏面側
（ＳＯＩ層がない方の面）のみに形成したもの（図５
（ｃ））がある。

【００２９】ゲッタリング層５としては、常圧ＣＶＤ
（Chemical Vapor Deposition）法、減圧ＣＶＤ法、プ
ラズマＣＶＤ法などにより形成されるポリシリコン層や
アモルファスシリコン層や、微粒子を噴射すること（サ
ンドブラスト）により形成される機械的なダメージ層、
あるいは、これらを組み合わせた層とすることができ
る。

【００３０】図６は、本発明のＳＯＩウエーハの第４実
施形態を示す断面図である。このように、第２実施形態
の酸素析出物４と第３実施形態のゲッタリング層５の双
方を付加することにより、さらにゲッタリング能力を高
めることができる。

【００３１】次に、本発明に係るＳＯＩウエーハの製造
方法について、図７および図８を用いて説明する。図７
は本発明の製造方法の一例として、シリコン単結晶ウエ
ーハ同士を貼り合わせ法（イオン注入剥離法）によるＳ
ＯＩウエーハの製造方法を示した流れ図であり、ＳＯＩ
層にオーバーハング部を形成した後に熱処理を施すこと
により、ＳＯＩ層の外周端とベースウエーハ表面に連結
領域を形成する方法について示したものである。

【００３２】まず、ＳＯＩ層の支持基板となるベースウ
エーハ１1とＳＯＩ層となるボンドウエーハ１０（いず
れも鏡面研磨されたシリコン単結晶ウエーハ）を用意す
る（図７（ａ））。ボンドウエーハ１０の表面には後に
埋め込み酸化膜となるシリコン酸化膜１２を、例えば熱
酸化により形成し（図７（ｂ））、次に該酸化膜の上か
らボンドウエーハに水素イオンを注入し、微小気泡層
（封入層）１４を形成する（図７（ｃ））。そして、ボ
ンドウエーハ１０のイオン注入した面を酸化膜１２を介
してベースウエーハ１１と室温で密着させる（図７
（ｄ））。

【００３３】次に５００℃以上の熱処理（剥離熱処理）
を加えることによりボンドウエーハ１０を封入層１４に
より剥離することによって薄膜化し（図７（ｅ））、次
いで８００〜１２００℃程度の結合熱処理（図７
（ｆ））を施して強固に結合することによってＳＯＩウ
エーハ１６が作製される（図７（ｇ））。

【００３４】ここで、図７（ｄ）において両ウエーハを
密着させるに際し、その貼り合わせ面に対し予め窒素、
酸素、水素等のプラズマ処理を行なったりして、貼り合
わせ表面を活性化して密着することにより、剥離熱処理
を省略することもできる。

【００３５】図７（ｇ）のＳＯＩウエーハ１６のＳＯＩ
層表面（剥離面）には水素イオン注入によるダメージ１
７が残留しているので、通常はタッチポリッシュと呼ば
れる研磨しろの少ない研磨を行なってダメージ層を除去
する（図7（ｈ））。タッチポリッシュの代替として、
水素ガスやアルゴンガス雰囲気下での熱処理を行なった
り、熱酸化と酸化膜除去をおこなう犠牲酸化処理を行な
ったり、あるいは、これらを適宜組み合わせることによ
って、表面にダメージのないＳＯＩ層を有するＳＯＩウ
エーハを作製する場合もある。

【００３６】次に、図７（ｈ）で得られたＳＯＩウエー
ハを、ＨＦを含有する水溶液中に浸漬することにより埋
め込み酸化膜１２が外周方向から内側にエッチングされ
る。その結果、ＳＯＩ層の外周端が、隣接する埋め込み
酸化膜１２の外周端よりも外周方向に幅２０だけ延出し
たオーバーハング部２１が形成される（図７（ｉ））。

【００３７】尚、前記タッチポリッシュなどのようなＳ
ＯＩ層の薄膜化プロセスの一つとして犠牲酸化を用いる
場合には、酸化膜除去の際にＨＦを含有する水溶液中に
浸漬する工程があるため、図7（ｈ）において改めてＨ
Ｆ水溶液によるエッチング工程を付加する必要がない場
合もある。

【００３８】このようにしてオーバーハング部を有する
ＳＯＩウエーハを作製した後、このＳＯＩウエーハを、
水素ガスまたはアルゴンなどの不活性ガス、あるいは、
これらの混合ガス雰囲気中で熱処理を施すことにより、
オーバーハング部の自重による撓みとＳＯＩ層を構成す
るシリコン原子のリフローとにより、連結部２２におい
てＳＯＩ層の外周端をべースウエーハの表面と連結させ
ることができる（図７（ｊ））。

【００３９】この際、リフローを十分に発生させるため
には１１００℃以上の温度とすることが好ましく、１２
００℃以上がより好ましい。また、使用する熱処理炉と
しては、多数枚を一度に熱処理可能な縦型または横型の
ヒーター加熱式熱処理装置（バッチ炉）や、ランプ加熱
式のＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）装置を用い
ることができる。熱処理時間は、バッチ炉を用いた場合
は３０分以上、ＲＴＡ装置の場合は３０秒以上とするこ
とが好ましい。

【００４０】また、熱処理により連結部２２を形成する
ため、オーバーハング部の幅２０は、埋め込み酸化膜１
２の膜厚以上の幅とすることが好ましい。また、上記イ
オン注入剥離法によりボンドウエーハ１１の薄膜化を行
なった場合のＳＯＩ層の膜厚は通常１μｍ以下であるの
で、オーバーハング部の撓みを効果的に発生させること
ができるが、例えば、研削・研磨による薄膜化方法を用
いた場合には、ＳＯＩ層の膜厚は２０μｍ以下とするこ
とが好ましく、１０μｍ以下がより好ましい。

【００４１】以上のように、図７（ａ）から（ｊ）のフ
ローにより図３に記載された本発明のＳＯＩウエーハ１
００を得ることができる。また、図７（ａ）におけるベ
ースウエーハ１１として、例えば格子間酸素濃度を１５
〜２５ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡスケール）程度含有するＣ
Ｚシリコン単結晶ウエーハを用いて、図７（ａ）から
（ｊ）のフローによりＳＯＩウエーハ１００を作製すれ
ば、プロセス中の熱処理によりベースウエーハのバルク
中に酸素析出物が形成されるので、図４に示すようなゲ
ッタリング能力を有するＳＯＩウエーハが作製される。

【００４２】また、より高いゲッタリング能力を得る目
的で、ベースウエーハのバルク中に形成される酸素析出
物のサイズや密度を大きくするためには、図７（ｄ）で
ボンドウエーハ１０と密着させる前に予め酸素析出熱処
理を加えておけばよい。代表的な酸素析出処理として
は、８００℃、４時間 + １０００℃、１６時間を例
示することができるが、これに限定されるものではな
い。また、酸素析出を促進するため、ベースウエーハ１
１として窒素がドープされたＣＺシリコン単結晶ウエー
ハを使用することも有効である。

【００４３】尚、ＪＥＩＤＡは社団法人・日本電子工業
振興協会の略称であり、現在は、ＪＥＩＴＡ（社団法人
・電子情報技術産業協会）に改称された。

【００４４】図８は、本発明のＳＯＩウエーハの製造方
法の他の実施形態を示すフローである。図７との相違点
は、ベースウエーハ１１をボンドウエーハ１０と密着さ
せる工程（図８（ｄ））の前に、予め表面にゲッタリン
グ層を形成しておくところにある。

【００４５】すなわち、図８（ａ）において、ベースウ
エーハ１１となる原料ウエーハ１１’とＳＯＩ層となる
ボンドウエーハ１０（いずれも鏡面研磨されたシリコン
単結晶ウエーハ）を用意する。次に、図８（ｂ）におい
てボンドウエーハ１０の表面に、後に埋め込み酸化膜と
なるシリコン酸化膜１２を、例えば熱酸化により形成す
る一方、原料ウエーハ１１’の表面にはゲッタリング層
となるポリシリコン層５０を減圧ＣＶＤ法等により堆積
し、ベースウエーハ１１とする。

【００４６】以下、図８（ｃ）から（ｊ）は図７と同様
の工程を行なうことにより、表面にゲッタリング層を有
するベースウエーハ１１を支持基板とするＳＯＩウエー
ハ１０１を得ることができる。

【００４７】尚、図８のフローにおいても、図８（ａ）
における原料ウエーハ１１’として、格子間酸素濃度を
含有するＣＺシリコン単結晶ウエーハを用いれば、図６
に示すような酸素析出物４とゲッタリング層５を合わせ
もつゲッタリング能力に優れたＳＯＩウエーハを作製す
ることができる。

【００４８】以上、本発明に係るＳＯＩウエーハの製造
方法について、イオン注入剥離法を中心に説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、薄膜化を研削
・研磨による製造方法やＰＡＣＥ法、多孔質シリコンを
用いる方法などにも適用することができる。

【００４９】

【実施例】次に、本発明の実施例および比較例を挙げて
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。

【００５０】（実施例）図７に示す方法でＳＯＩウエー
ハを製造した。まず、ＣＺ法で作製された直径２００ｍ
ｍ、ｐ型、結晶方位〈１００〉、抵抗率１０Ω・cm、格
子間酸素濃度１８ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）のボンドウエ
ーハ１０及びベースウエーハ１１をそれぞれ１０枚ずつ
用意した（図７（ａ））。

【００５１】ボンドウエーハ１０の表面に熱酸化により
膜厚１００ｎｍの酸化膜１２を形成し（図７（ｂ））、
水素イオンを３５ｋｅＶの注入エネルギーで５．５×１
０¹⁶atoms/cm²の密度となるように注入し、封入層１４
を形成した（図７（ｃ））。次に、ボンドウエーハ１０
のイオン注入をした面とベースウエーハ１１とを室温で
密着させ（図７（ｄ））、窒素雰囲気下で５００℃、３
０分間の剥離熱処理を加えて、ボンドウエーハ１２を剥
離・薄膜化し、厚さ約２００ｎｍのＳＯＩ層１７を得た
（図７（ｅ））。

【００５２】その後、窒素雰囲気下で１１００℃、２時
間の結合熱処理を加えてＳＯＩ層１７を強固に結合し
（図７（ｆ））、ＳＯＩウエーハ１６を作製した（図７
（ｇ））。さらに、このＳＯＩ層表面のダメージを除去
するため、タッチポリッシュを行い、ＳＯＩ層１３を約
１００ｎｍの厚さにした（図７（ｈ））。

【００５３】そして、このＳＯＩウエーハを５％（重量
濃度）のＨＦを含有する水溶液に浸漬することにより、
オーバーハング部２１を形成した（図７（ｉ））。この
段階で作製されたＳＯＩウエーハを１枚抜き取り、オー
バーハング部２１の幅２０を走査型電子顕微鏡により断
面観察したところ、約１μｍであることがわかった。

【００５４】次に、オーバーハング部２１を有するＳＯ
Ｉウエーハをヒーター加熱式の横型熱処理炉に投入し、
アルゴン１００％雰囲気下、１２００℃、６０分の熱処
理を加えた。熱処理終了後のＳＯＩウエーハ１００を１
枚抜き取り、走査型電子顕微鏡により断面観察したとこ
ろ、オーバーハング部２１は、図7（ｊ）に模式的に示
されているように、連結部２２によりベースウエーハ１
１と連結していることが確認された。

【００５５】また、熱処理終了後のＳＯＩウエーハ１０
０のベースウエーハ１１を、ＯＰＰ（Optical Precipi
tate Profiler）により観察した結果、1×１０^９／ｃｍ
^３の酸素析出物密度が得られ、高いゲッタリング能力を
有することがわかった。

【００５６】本発明のＳＯＩウエーハのパーティクル発
生防止効果を確認するため、上記したフロー（図７
（ａ）から（ｊ））で作製されたＳＯＩウエーハ（実施
例）と、図７（ｉ）の工程で抜き取ったオーバーハング
部を有するＳＯＩウエーハ（比較例）とをそれぞれ別々
のウエーハ収納容器に入れてＳＯＩウエーハを作製した
工場とは別の工場に運送し、運送前後においてウエーハ
表面に付着しているパーティクルの増加状況をパーティ
クルカウンターにより観察した。その結果、実施例のＳ
ＯＩウエーハの場合、パーティクルの増加はほとんど見
られなかったが、比較例のＳＯＩウエーハの場合、1桁
以上の増加が観察され、特にウエーハ外周部近辺での増
加量が顕著であった。

【００５７】尚、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。例
えば、上記実施形態で示した製造工程は例示列挙したに
とどまり、この他にも洗浄、熱処理等種々の工程があり
得るし、工程順の一部変更、一部省略等目的に応じ適宜
工程は変更使用することができる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＳＯＩ層の外周端がベースウェーハ表面と連結した構造
のＳＯＩウエーハが得られるので、その後にＨＦを含有
する水溶液中に浸漬するようなプロセスがあっても、埋
め込み酸化膜を浸食することがなく、さらなるＳＯＩ層
のオーバーハング部の形成を回避することができる。そ
の結果、ＳＯＩウエーハの製造プロセスやデバイス製造
プロセスにおいてパーティクルの発生を確実に防ぐこと
ができる。また、重金属不純物のゲッタリング機能を高
める効果も得られるため、デバイスの製造歩留を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のＳＯＩウエーハの構造を示す断面図であ
る。

【図２】従来のＳＯＩウエーハの問題点を説明する断面
図である。

【図３】本発明のＳＯＩウエーハの第１実施形態を示す
断面図である。

【図４】本発明のＳＯＩウエーハの第２実施形態を示す
断面図である。

【図５】本発明のＳＯＩウエーハの第３実施形態におけ
る３態様を示す断面図である。

【図６】本発明のＳＯＩウエーハの第４実施形態を示す
断面図である。

【図７】本発明のＳＯＩウエーハの製造方法を示す断面
フロー図である。

【図８】本発明のＳＯＩウエーハの製造方法の他の例を
示す断面フロー図である。

【符号の説明】

1，１１・・・ベースウエーハ、２，１２・・・絶縁
膜、３，１３・・・ＳＯＩ層、４・・・酸素析出物、
５，５０・・・ゲッタリング層、１０・・・ボンドウエ
ーハ、１６，１００，１０１・・・ＳＯＩウエーハ、１
７・・・ダメージ、２０・・・オーバーハング部の幅、
２１・・・オーバーハング部、２２・・・連結部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベースウエーハと、該ベースウエーハの
表面に形成された絶縁膜と、該絶縁膜の表面に形成され
たＳＯＩ層とを有するＳＯＩウエーハにおいて、前記Ｓ
ＯＩ層の外周端と前記ベースウエーハの表面とが連結し
ていることを特徴とするＳＯＩウエーハ。
【請求項２】前記ベースウエーハは、シリコン単結晶
ウエーハであることを特徴とする請求項１に記載された
ＳＯＩウエーハ。
【請求項３】前記シリコン単結晶ウエーハは、バルク
中に酸素析出物を有することを特徴とする請求項２に記
載されたＳＯＩウエーハ。
【請求項４】前記ベースウエーハは、絶縁性基板であ
ることを特徴とする請求項１に記載されたＳＯＩウエー
ハ。
【請求項５】前記ベースウェーハは、表面にゲッタリ
ング層を有するウエーハであることを特徴とする請求項
１から請求項４のいずれか一項に記載されたＳＯＩウエ
ーハ。
【請求項６】前記ゲッタリング層は、ポリシリコン
層、アモルファスシリコン層、ダメージ層の中から選択
された一または複数の層であることを特徴とする請求項
５に記載されたＳＯＩウエーハ。
【請求項７】ベースウエーハと、該ベースウエーハの
表面に形成された絶縁膜と、該絶縁膜の表面に形成され
たＳＯＩ層とを有するＳＯＩウエーハの製造方法におい
て、ＳＯＩ層の外周端が、隣接する絶縁膜の外周端よりも外
周方向に延出したオーバーハング部を有するＳＯＩウエ
ーハを作製した後、該オーバーハング部を有するＳＯＩ
ウエーハに対して、水素ガスまたは不活性ガス、あるい
は、これらの混合ガス雰囲気中で熱処理を施すことによ
り、前記ＳＯＩ層の外周端を前記ベースウエーハの表面
と連結させることを特徴とするＳＯＩウエーハの製造方
法。
【請求項８】前記オーバーハング部を有するＳＯＩウ
エーハは、支持基板となるベースウエーハとＳＯＩ層と
なるボンドウエーハとを絶縁膜を介して結合し、該ボン
ドウエーハを薄膜化してＳＯＩ層を形成した後、ＨＦを
含む水溶液に浸漬することにより形成することを特徴と
する請求項７に記載されたＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項９】前記ベースウエーハをボンドウエーハと
結合する前に、予め熱処理を施すことにより、バルク中
に酸素析出核または酸素析出物を形成しておくことを特
徴とする請求項８に記載されたＳＯＩウエーハの製造方
法。
【請求項１０】前記ベースウエーハをボンドウエーハ
と結合する前に、ベースウエーハの少なくとも一方の面
に、予めポリシリコン層、アモルファスシリコン層、ダ
メージ層の中から選択された一または複数の層を形成し
ておくことを特徴とする請求項８または請求項９に記載
されたＳＯＩウエーハの製造方法。