JP2004119893A - Ｓｏｉウェーハの製造方法及びｓｏｉウェーハ - Google Patents
Ｓｏｉウェーハの製造方法及びｓｏｉウェーハ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004119893A JP2004119893A JP2002284390A JP2002284390A JP2004119893A JP 2004119893 A JP2004119893 A JP 2004119893A JP 2002284390 A JP2002284390 A JP 2002284390A JP 2002284390 A JP2002284390 A JP 2002284390A JP 2004119893 A JP2004119893 A JP 2004119893A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wafer
- soi
- silicon
- manufacturing
- soi wafer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 72
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 72
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 26
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 20
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 49
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 31
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 31
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 31
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 31
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 29
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 15
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 abstract description 158
- 238000005247 gettering Methods 0.000 abstract description 29
- 238000005304 joining Methods 0.000 abstract 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 abstract 2
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 47
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 7
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 description 4
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000018734 Sambucus australis Nutrition 0.000 description 1
- 244000180577 Sambucus australis Species 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/322—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections
- H01L21/3221—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections of silicon bodies, e.g. for gettering
- H01L21/3226—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections of silicon bodies, e.g. for gettering of silicon on insulator
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Element Separation (AREA)
Abstract
【課題】直径８インチ以上の大口径ウェーハを貼り合わせてＳＯＩウェーハを製造する場合であっても、表面が絶縁体で覆われたシリコンボンドウェーハとベースウェーハの貼り合わせ界面にボイドやブリスター等がなく、かつ強力なゲッタリング能力を有するＳＯＩウェーハを簡単かつ安価で製造する方法及びそのようなＳＯＩウェーハを提供する。
【解決手段】少なくとも、表面が絶縁体で覆われたシリコンボンドウェーハを、前記絶縁体を介してベースウェーハと貼り合わせてＳＯＩウェーハを製造する方法であって、貼り合わせる際に、接合界面に、ＳｉＯ２を主成分とし、これに少なくとも、ボロン、リン、窒素のうちいずれか一つ以上を含む接着剤又はフィルムを介して前記ボンドウェーハとベースウェーハを接合し、その後熱処理を施すことにより貼り合わせることを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法、ならびにそのようなＳＯＩウェーハ。
【選択図】 図１
【解決手段】少なくとも、表面が絶縁体で覆われたシリコンボンドウェーハを、前記絶縁体を介してベースウェーハと貼り合わせてＳＯＩウェーハを製造する方法であって、貼り合わせる際に、接合界面に、ＳｉＯ２を主成分とし、これに少なくとも、ボロン、リン、窒素のうちいずれか一つ以上を含む接着剤又はフィルムを介して前記ボンドウェーハとベースウェーハを接合し、その後熱処理を施すことにより貼り合わせることを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法、ならびにそのようなＳＯＩウェーハ。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子デバイス作製用基板であるＳＯＩウェーハ、特に貼り合わせＳＯＩウェーハに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路等のデバイスを作製するための基板としては、主にチョクラルスキー法（ＣＺ法）によって育成されたシリコン単結晶ウェーハが用いられている。このウェーハ上にデバイスを作製する際、ｐ−ｎジャンクションや絶縁体を形成することにより各素子間の分離を行なっていた。
【０００３】
しかし近年、素子分離用絶縁体を予め基板ウェーハ内に形成しておく構造の基板が使われてきた。この代表的なものがＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハである。ＳＯＩウェーハの具体的構造はウェーハの深さ方向に対して、表層のシリコン単結晶層（シリコン活性層）の下に酸化膜等の絶縁体層（埋め込み絶縁膜）をはさみ、その下部にまたシリコン単結晶層（ベースウェーハ）をもつ三層構造になっている。
【０００４】
このＳＯＩウェーハの製法には大きく分けて、以下の二種類の方法がある。
第一の方法は表層から酸素イオンを注入し、その後の熱処理にて二つのシリコン単結晶層間にシリコン酸化膜を形成するＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｂｙ Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ Ｏｘｙｇｅｎ）法である。
【０００５】
第二の方法はシリコン単結晶ウェーハに熱酸化等の方法で表面に酸化膜を形成し、その酸化膜を形成したウェーハと別途用意したシリコン単結晶ウェーハを貼り合わせてＳＯＩ構造とする貼り合わせＳＯＩ法である。
【０００６】
両者ともに特徴があるが、シリコン活性層の結晶性が優れているなどの点から第二の方法である貼り合わせＳＯＩ法が注目されている。
この貼り合わせＳＯＩ法は、古くは、二枚のウェーハを貼り合わせる際、接合界面に様々な接着剤等を用いて貼り合わす方法が用いられていた（例えば、特許文献１。）。
【０００７】
しかし、近年では直径６インチ（１５０ｍｍ）のウェーハ口径までは鏡面研磨された二枚のウェーハを室温にて密着させた後、貼り合わせ強度を高めるための熱処理を施すことによって、十分良好な貼り合わせ強度を持つＳＯＩウェーハを作製できる技術が進んでいる。そのため、接着剤等を用いる方法はあまり使用されなくなってきた。
【０００８】
しかし、最近のさらなる大口径化の流れにおいては、直径が８インチ以上のウェーハを貼り合わせる場合に、接着剤を用いない方法では、貼り合わせ界面にボイドと呼ばれる結合不良（空隙）や、シリコン活性層が薄膜化された後に顕在化するブリスターと呼ばれる欠陥（薄いシリコン活性層が膨れた状態の欠陥）などの不良を含む可能性が懸念され始めた。
【０００９】
特に、貼り合わせＳＯＩ法によるＳＯＩウェーハの製法として近年注目されているスマートカット（登録商標）法（例えば、特許文献２。）は、一方の基板（ボンドウェーハ）の表面から水素イオン等のイオン注入を行なった後、その表面を他方の基板と接合するため、イオン注入中に表面に付着したパーティクルや有機物等の汚染物が、接合前の洗浄で除去されずに残留しやすく、これらが、貼り合わせ界面にボイドやブリスターなどの不良を発生させる原因となっていることがわかってきた。
【００１０】
一方、デバイス動作に悪影響のある重金属不純物は、シリコン単結晶ウェーハを電子デバイス作製用基板として用いる場合に問題とされており、その除去法としてのゲッタリング技術も様々な方法にて開発が進められてきている。
【００１１】
これら重金属不純物のデバイスに与える影響については、ＳＯＩウェーハを電子デバイス作製用基板として用いる場合にもやはり問題であり、ＳＯＩウェーハの場合、通常のシリコン単結晶ウェーハよりさらにゲッタリング技術の付加方法が困難である。
【００１２】
というのは、電子デバイスを形成する表層シリコン層（シリコン活性層）直下に存在する酸化膜等の絶縁膜が重金属不純物の動きを阻害するからである。また通常のシリコン単結晶ウェーハに比して、各段に構造が複雑であるＳＯＩウェーハにおいては、単にＳＯＩ構造を形成するのみでも製造コストが高く、その上ゲッタリング技術を付加すると、さらに高価な電子デバイス作製用基板となってしまうという問題もある。
【００１３】
【特許文献１】
特開昭６２−１２００４４号公報
【特許文献２】
特許第３０４８２０１号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、直径８インチ以上の大口径ウェーハを貼り合わせてＳＯＩウェーハを製造する場合であっても、表面が絶縁体で覆われたシリコンボンドウェーハとベースウェーハの貼り合わせ界面にボイドやブリスター等がなく、かつ強力なゲッタリング能力を有するＳＯＩウェーハを簡単かつ安価で製造する方法及びそのようなＳＯＩウェーハを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、少なくとも、表面が絶縁体で覆われたシリコンボンドウェーハを、前記絶縁体を介してベースウェーハと貼り合わせてＳＯＩウェーハを製造する方法であって、貼り合わせる際に、接合界面に、ＳｉＯ２を主成分とし、これに少なくとも、ボロン、リン、窒素のうちいずれか一つ以上を含む接着剤又はフィルムを介して前記ボンドウェーハとベースウェーハを接合し、その後熱処理を施すことにより貼り合わせることを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法である（請求項１）。
【００１６】
このようにＳＯＩウェーハを製造することで、表面が絶縁体で覆われたシリコンボンドウェーハとベースウェーハの貼り合わせ界面にボイドやブリスター等がなく、かつ強力なゲッタリング能力を有する貼り合わせＳＯＩウェーハを簡単かつ安価で製造できる。
尚、本明細書中で、ＳｉＯ２を主成分とする接着剤等とは、接着剤等に含まれる有機溶剤等以外の成分の中でＳｉＯ２が主たる成分であるものを指す。
【００１７】
この場合、前記ベースウェーハとしてＣＺシリコンウェーハを用いることが好ましく（請求項２）、前記ＣＺシリコンウェーハの酸素濃度が、１０ｐｐｍａ以上２５ｐｐｍａ以下の範囲のものを用いることが好ましい（請求項３）。
【００１８】
このように、ベースウェーハとして酸素を高濃度に含有するＣＺシリコンウェーハを用いることで、熱処理の間に、接着剤又はフィルムに含まれるボロン、リン、窒素等がベースウェーハに拡散し、それらがベースウェーハ中で酸素析出を促進させるために、強力なゲッタリング能力を付加することができる。
【００１９】
この場合、前記熱処理の後に、さらに酸素析出熱処理を施すことができる（請求項４）。
【００２０】
このように、酸素析出熱処理を施し、ベースウェーハ中での酸素析出をさらに促進させることにより、より強力なゲッタリング能力を付加することができる。
【００２１】
この場合、前記貼り合わせるシリコンボンドウェーハとベースウェーハを、それぞれ直径８インチ（２００ｍｍ）以上のものとすることができる（請求項５）。
【００２２】
本発明の方法によると、このようにシリコンボンドウェーハとベースウェーハを、それぞれ直径８インチ（２００ｍｍ）以上、特には１２インチ（３００ｍｍ）以上のものとした場合でも、貼り合わせ界面にボイドやブリスターのない高品質なものとすることができる上に、強力なゲッタリング能力を有するものとすることができる。
【００２３】
さらに本発明によれば、前記製造方法で製造された、シリコンボンドウェーハとベースウェーハの貼り合わせ界面にボイドやブリスターがなく、かつ優れたゲッタリング能力を有するＳＯＩウェーハが提供される（請求項６）。
【００２４】
また、本発明では、表面が絶縁体で覆われたシリコンボンドウェーハを、前記絶縁体を介してベースウェーハと貼り合わせたＳＯＩウェーハであって、接合界面に、ＳｉＯ２を主成分とし、これに少なくとも、ボロン、リン、窒素のうちいずれか一つ以上を含む接着剤又はフィルムの層を介して前記ボンドウェーハとベースウェーハが貼り合わされたものであることを特徴とするＳＯＩウェーハが提供される（請求項７）。
【００２５】
このような貼り合わせＳＯＩウェーハは、シリコンボンドウェーハとベースウェーハの貼り合わせ界面にボイドやブリスター等がない高品質のものであり、かつボロン、リン、窒素等の作用により強力なゲッタリング能力を有する。
【００２６】
この場合、前記ベースウェーハが、ＣＺシリコンウェーハであることが好ましく（請求項８）、前記ＣＺシリコンウェーハの酸素濃度が、１０ｐｐｍａ以上２５ｐｐｍａ以下の範囲であることが好ましい（請求項９）。
【００２７】
このように、ベースウェーハが酸素を高濃度に含有するＣＺシリコンウェーハであることで、それらがベースウェーハ中で酸素析出を生じるために、強力なゲッタリング能力を持つものとすることができる。
【００２８】
この場合、さらに、前記ベースウェーハに、前記接着剤又はフィルムに含まれるボロン、リン、又は窒素が拡散した層を含むものであることが好ましい（請求項１０）。
【００２９】
このような、ベースウェーハに含まれるボロン、リン、又は窒素が拡散した層は、それらが酸素析出を促進するために強力なゲッタリング層となるし、接合界面直下に存在するためにその効果が十分に発揮されるものとなる。
【００３０】
この場合、前記シリコンボンドウェーハとベースウェーハが、それぞれ直径８インチ以上であるものとすることができる（請求項１１）。
【００３１】
このように、シリコンボンドウェーハとベースウェーハが、それぞれ直径８インチ以上、特には１２インチ（３００ｍｍ）以上である場合でも、本発明のＳＯＩウェーハは貼り合わせ界面にボイドやブリスターのない高品質なものであると同時に、強力なゲッタリング能力を有するものである。
【００３２】
さらに本発明は、前記ボンドウェーハを薄膜化したシリコン活性層を有するＳＯＩウェーハを提供する（請求項１２）。
【００３３】
このように、本発明のＳＯＩウェーハは、シリコンボンドウェーハを、例えば１０〜５００ｎｍの厚さへと薄膜化してシリコン活性層を形成したものである場合でも、貼り合わせ界面は剥れにくく、その貼り合わせ強度は十分に高いものである。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
先ず、本発明の貼り合わせＳＯＩウェーハについて図１を参照して説明する。本発明のＳＯＩウェーハ１は、ベースウェーハ２、絶縁体３、およびボンドウェーハを薄膜化したシリコン活性層４を含む。さらに、絶縁体３とベースウェーハ２の間には、ボロン、リン、窒素のうちいずれか一つ以上を含む接着剤又はフィルムの層５がある。絶縁体３の直下には、接着剤又はフィルムの層５からボロン、リン、窒素等が拡散したゲッタリング層６を有し、重金属不純物の強力なゲッタリング層として働く。
【００３５】
以下、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法について説明する。
先ず、シリコン単結晶ウェーハ二枚とＳｉＯ２を主成分とする接着剤、もしくはＳｉＯ２フィルムを用意する。ＳｉＯ２を主成分とする接着剤を作製するのに用いるものとしては、例えば、一般に市販されているスピンオングラス形成用塗布剤のＯＣＤ（東京応化製）や、粉末の酸化珪素を溶媒に混合した溶液等を挙げることができる。また、ＳｉＯ２フィルムを作製するために用いるものとしては、前記ＳｉＯ２を主成分とする接着剤を作製するのに用いられるものの材質を予めフィルム状に加工したもの等を挙げることができる。本発明では、これらのものに、添加物としてボロン、リン、窒素等を加えた接着剤又はフィルムを用いる。ボロン、リン、窒素等を加えることは、例えばＢ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｓｉ３Ｎ４といった化合物を所定量混合させることで行う。混合させる量は特に限定されないが、通常シリコンウェーハの抵抗制御用にドープされる量より多くするのが望ましく、例えば数百ｐｐｍ〜数％で混合させることが出来る。
【００３６】
次に、シリコン単結晶ウェーハ（シリコンボンドウェーハ）一枚を熱酸化膜等の絶縁体で覆った後、そのボンドウェーハを残りのシリコン単結晶ウェーハ（ベースウェーハ）と絶縁体を介して貼り合わせる。その際、絶縁体で覆われたボンドウェーハとベースウェーハを、上記ＳｉＯ２を主成分とする接着剤、もしくは上記ＳｉＯ２フィルムを介して接合し、その後熱処理を施す。
【００３７】
こうすることで、従来の接着剤を用いない貼り合わせ法より低温の熱処理で貼り合わすことができる。このようなＳＯＩウェーハは、貼り合わせ界面にボイドやブリスターのない良好なものである上に、接着剤又はフィルム中に添加したボロン、リン、窒素などの成分が熱処理中にベースウェーハや酸化膜中に拡散して高濃度不純物層を形成し、それがゲッタリング層として働くため、シリコン活性層の重金属不純物に対する強力なゲッタリング能力を発揮する。
【００３８】
さらに、この時ベースウェーハとしてＣＺシリコンウェーハのような高濃度に酸素を含むウェーハを使用すれば、ボロン、リン、あるいは窒素が酸素析出を促進させるため、これらがベースウェーハ中に拡散した高濃度不純物層は、絶縁体の直下に強力なゲッタリング能力を持つゲッタリング層を形成することになる。
【００３９】
この場合、酸素析出を促進させ、より強力なゲッタリング能力を付加するために、ベースウェーハとして用いるＣＺシリコンウェーハの酸素濃度は１０ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ：日本電子工業振興協会による換算係数を用いて算出した値）以上の範囲のものとするのが良く、一方酸素濃度が２５ｐｐｍａを超える範囲のものでは析出過多により基板強度低下などの弊害が発生する可能性があるため、酸素濃度としては１０ｐｐｍａ以上２５ｐｐｍａ以下の範囲が好適である。
【００４０】
また、上記貼り合わせのための熱処理の後に、さらに６００〜９００℃、数時間〜１０時間、９００〜１１００℃、数時間〜２０時間の二段熱処理のような酸素析出を促進する熱処理を施すことができる。このように、酸素析出熱処理を施し、ベースウェーハ中での酸素析出をさらに促進させることにより、ＳＯＩウェーハにより強力なゲッタリング能力を付加することができる。
【００４１】
このような本発明の方法によると、シリコンボンドウェーハとベースウェーハが、それぞれ直径８インチ（２００ｍｍ）以上、さらには１２インチ（３００ｍｍ）以上のものを用いた場合でも、貼り合わせ界面にボイドやブリスターがなく高品質である上に、強力なゲッタリング能力を有する貼り合わせＳＯＩ基板を簡単かつ安価で製造することができる。
【００４２】
さらに、本発明のＳＯＩウェーハは、シリコンボンドウェーハを、例えば１０〜５００ｎｍの厚さへと薄膜化してシリコン活性層を形成したものである場合でも、貼り合わせ界面は剥れにくく、その貼り合わせ強度は十分に高いものである。
【００４３】
【実施例】
以下、本発明の実施例、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。
（実施例１、比較例１）
ＣＺ法により、直径１２インチ（３００ｍｍ）、初期酸素濃度１８ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）、結晶方位＜１００＞のシリコン単結晶を引き上げた。この単結晶のインゴットをスライスして、研磨し、通常デバイス作製用基板として使用される厚さ７２５μｍのウェーハの形状へ加工した。このウェーハ（シリコンボンドウェーハ）に１０００℃、１２０分で酸素雰囲気の熱処理を施し、表面に１００ｎｍの酸化膜を形成した。その後、この酸化膜上から、水素イオンを注入エネルギー３５ｋｅＶ、注入量５×１０１６／ｃｍ２の条件でイオン注入した後、表面の汚染物を除去するための洗浄を行なった。
【００４４】
次に、主成分としてＳｉＯ２を５．９重量％、副成分としてボロン（Ｂ２Ｏ３）を４．０ｇ／１００ｍｌと高濃度に含む接着剤（スピンオングラス形成用の塗布剤のＯＣＤ（東京応化製））を、洗浄済みの他のウェーハ（ベースウェーハ）に塗布した。この接着剤を塗布した面に、前記ボンドウェーハのイオン注入した酸化膜表面を室温で接合させ、その状態で、５００℃、３０分の剥離熱処理を行った。これにより、ボンドウェーハ内部の水素イオン注入層において剥離が発生し、厚さ約２００ｎｍのシリコン活性層を有するＳＯＩウェーハが形成された。そして、このＳＯＩウェーハの接合強度を高めるため、１１００℃、１２０分の熱処理を酸素雰囲気にて施した。
【００４５】
以上の工程により作製した貼り合わせＳＯＩウェーハ１０枚のシリコン活性層表面を蛍光灯下で目視により観察したところ、ボイドやブリスターは全く観察されなかった（実施例１）。
【００４６】
一方、スピンオングラスを塗布しなかったこと以外は、実施例１と同一条件で作製した貼り合わせＳＯＩウェーハ１０枚のシリコン活性層表面を蛍光灯下で目視により観察したところ、１０枚中４枚にボイドやブリスターが観察された（比較例１）。
【００４７】
また、実施例１と同一条件で作製した貼り合わせＳＯＩウェーハを、ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）にて、ウェーハ表面から深さ方向のボロン濃度分布を測定したところ、ベースウェーハ中に３μｍ幅の高濃度ボロン層（ピーク濃度１×１０１９／ｃｍ３）が形成されていることが確認できた。
【００４８】
（実施例２）
次に、実施例１と同一条件で作製した貼り合わせＳＯＩウェーハを、酸素析出物をベースウェーハ中に形成させるべく、８００℃、４時間＋１０００℃、１６時間の二段熱処理（酸素析出熱処理）を施した後、劈開し、その断面をセコ液により選択エッチングした。その選択エッチング後の劈開面を光学顕微鏡にて観察したところ、ＳＩＭＳ測定にて高濃度ボロン層と判断された層に酸素析出物を主とした微小欠陥層が形成できており、その欠陥密度は１０１０ｃｍ−３程度であることがわかった。すなわち、接合面直下に強力なゲッタリング層を形成できた。
【００４９】
（実施例３、実施例４、実施例５、比較例２）
続いて、実施例１と同一条件で作製した貼り合わせＳＯＩウェーハ（実施例３）、および通常のＣＺシリコンウェーハ（比較例２）を用意した。さらに、主成分としてＳｉＯ２を５．９重量％、副成分としてリン（Ｐ２Ｏ５）を４．０ｇ／１００ｍｌと高濃度に含む接着剤（ＯＣＤ）を用いる他は、実施例１と同一条件で作製した貼り合わせＳＯＩウェーハ（実施例４）、および主成分としてＳｉＯ２を５．９重量％、副成分として窒素（Ｓｉ３Ｎ４）を４．０ｇ／１００ｍｌと高濃度に含む接着剤（ＯＣＤ）を用いる他は、実施例１と同一条件で作製した貼り合わせＳＯＩウェーハ（実施例５）を用意した。そして、これらのウェーハに実施例２の二段階熱処理（酸素析出熱処理）を施した。その後、これらの実施例３〜実施例５、比較例２のウェーハの表面にＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕを１０１２ｃｍ−２塗布し、ウェーハへの拡散熱処理として１０００℃、６０分の熱処理を行った。さらにその後、硝酸、フッ酸の混合液で表面から数μｍづつステップエッチングを施し、その溶液中の不純物濃度をＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析装置）にて測定し、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕの深さ方向の濃度分布を測定した。
【００５０】
その結果、実施例３〜実施例５の貼り合わせＳＯＩウェーハでは、Ｃｕは表層のシリコン活性層中で全く検出されず、酸化膜直下のゲッタリング層に汚染したほとんどのＣｕが存在していることがわかった。Ｆｅ、Ｎｉに関しては、酸化膜中の拡散が遅いため、全てをゲッタリング層へ捕獲することはできず、拡散熱処理後の表層のシリコン活性層にもわずかに存在していたが、その濃度は比較例２の通常のＣＺシリコンウェーハにおける値より低下しており、ゲッタリング層の効果があった。一方、比較例２のウェーハでは汚染したすべての重金属が、シリコン活性層中に高濃度に存在した。
【００５１】
（実施例６）
また、接合強度を高めるための熱処理を８００〜１０００℃まで低下させて２時間行う他は、実施例１と同一条件で貼り合わせＳＯＩウェーハを作製した。このＳＯＩウェーハを蛍光灯下で目視により観察したところ、ボイドやブリスターは見られず、接着剤の接合効果により、このような低温でも接合不良を低減する効果があることが確認された。
【００５２】
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。
【００５３】
例えば、本発明では、接合強度を高めると同時に、高濃度不純物層を形成する目的で施す熱処理の条件は上記例に限定されないものであり、接合することができれば熱処理温度や時間、雰囲気等は任意である。
【００５４】
また、ＳｉＯ２を主成分とした接着剤又はフィルムに含まれる副成分であるボロン、リン、窒素の含有濃度も上記例に限定されないものであり、これらの副成分の含有濃度変更も任意である。
【００５５】
また、上記例では、ＳｉＯ２を主成分とする接着剤又はフィルムに含有させるボロン、リン、窒素を単独で入れる場合につき例を挙げて説明したが、本発明はこれらに限定されず、２種あるいは３種とも入れても、拡散によりゲッタリング能力を発揮することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、直径８インチ以上の大口径ウェーハを貼り合わせる際に、ＳｉＯ２を主成分とし、これに少なくとも、ボロン、リン、窒素のうちいずれか一つ以上を含む接着剤又はフィルムを用いることで、絶縁体で覆われたシリコンボンドウェーハとベースウェーハの貼り合わせ界面にボイドやブリスター等がなく、かつ強力なゲッタリング能力を有するＳＯＩウェーハを簡単かつ安価で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＳＯＩウェーハの概略断面図である。
【符号の説明】
１…ＳＯＩウェーハ、 ２…ベースウェーハ、 ３…絶縁体、
４…シリコン活性層、 ５…接着剤又はフィルムの層、
６…ゲッタリング層。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子デバイス作製用基板であるＳＯＩウェーハ、特に貼り合わせＳＯＩウェーハに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路等のデバイスを作製するための基板としては、主にチョクラルスキー法（ＣＺ法）によって育成されたシリコン単結晶ウェーハが用いられている。このウェーハ上にデバイスを作製する際、ｐ−ｎジャンクションや絶縁体を形成することにより各素子間の分離を行なっていた。
【０００３】
しかし近年、素子分離用絶縁体を予め基板ウェーハ内に形成しておく構造の基板が使われてきた。この代表的なものがＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハである。ＳＯＩウェーハの具体的構造はウェーハの深さ方向に対して、表層のシリコン単結晶層（シリコン活性層）の下に酸化膜等の絶縁体層（埋め込み絶縁膜）をはさみ、その下部にまたシリコン単結晶層（ベースウェーハ）をもつ三層構造になっている。
【０００４】
このＳＯＩウェーハの製法には大きく分けて、以下の二種類の方法がある。
第一の方法は表層から酸素イオンを注入し、その後の熱処理にて二つのシリコン単結晶層間にシリコン酸化膜を形成するＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｂｙ Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ Ｏｘｙｇｅｎ）法である。
【０００５】
第二の方法はシリコン単結晶ウェーハに熱酸化等の方法で表面に酸化膜を形成し、その酸化膜を形成したウェーハと別途用意したシリコン単結晶ウェーハを貼り合わせてＳＯＩ構造とする貼り合わせＳＯＩ法である。
【０００６】
両者ともに特徴があるが、シリコン活性層の結晶性が優れているなどの点から第二の方法である貼り合わせＳＯＩ法が注目されている。
この貼り合わせＳＯＩ法は、古くは、二枚のウェーハを貼り合わせる際、接合界面に様々な接着剤等を用いて貼り合わす方法が用いられていた（例えば、特許文献１。）。
【０００７】
しかし、近年では直径６インチ（１５０ｍｍ）のウェーハ口径までは鏡面研磨された二枚のウェーハを室温にて密着させた後、貼り合わせ強度を高めるための熱処理を施すことによって、十分良好な貼り合わせ強度を持つＳＯＩウェーハを作製できる技術が進んでいる。そのため、接着剤等を用いる方法はあまり使用されなくなってきた。
【０００８】
しかし、最近のさらなる大口径化の流れにおいては、直径が８インチ以上のウェーハを貼り合わせる場合に、接着剤を用いない方法では、貼り合わせ界面にボイドと呼ばれる結合不良（空隙）や、シリコン活性層が薄膜化された後に顕在化するブリスターと呼ばれる欠陥（薄いシリコン活性層が膨れた状態の欠陥）などの不良を含む可能性が懸念され始めた。
【０００９】
特に、貼り合わせＳＯＩ法によるＳＯＩウェーハの製法として近年注目されているスマートカット（登録商標）法（例えば、特許文献２。）は、一方の基板（ボンドウェーハ）の表面から水素イオン等のイオン注入を行なった後、その表面を他方の基板と接合するため、イオン注入中に表面に付着したパーティクルや有機物等の汚染物が、接合前の洗浄で除去されずに残留しやすく、これらが、貼り合わせ界面にボイドやブリスターなどの不良を発生させる原因となっていることがわかってきた。
【００１０】
一方、デバイス動作に悪影響のある重金属不純物は、シリコン単結晶ウェーハを電子デバイス作製用基板として用いる場合に問題とされており、その除去法としてのゲッタリング技術も様々な方法にて開発が進められてきている。
【００１１】
これら重金属不純物のデバイスに与える影響については、ＳＯＩウェーハを電子デバイス作製用基板として用いる場合にもやはり問題であり、ＳＯＩウェーハの場合、通常のシリコン単結晶ウェーハよりさらにゲッタリング技術の付加方法が困難である。
【００１２】
というのは、電子デバイスを形成する表層シリコン層（シリコン活性層）直下に存在する酸化膜等の絶縁膜が重金属不純物の動きを阻害するからである。また通常のシリコン単結晶ウェーハに比して、各段に構造が複雑であるＳＯＩウェーハにおいては、単にＳＯＩ構造を形成するのみでも製造コストが高く、その上ゲッタリング技術を付加すると、さらに高価な電子デバイス作製用基板となってしまうという問題もある。
【００１３】
【特許文献１】
特開昭６２−１２００４４号公報
【特許文献２】
特許第３０４８２０１号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、直径８インチ以上の大口径ウェーハを貼り合わせてＳＯＩウェーハを製造する場合であっても、表面が絶縁体で覆われたシリコンボンドウェーハとベースウェーハの貼り合わせ界面にボイドやブリスター等がなく、かつ強力なゲッタリング能力を有するＳＯＩウェーハを簡単かつ安価で製造する方法及びそのようなＳＯＩウェーハを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、少なくとも、表面が絶縁体で覆われたシリコンボンドウェーハを、前記絶縁体を介してベースウェーハと貼り合わせてＳＯＩウェーハを製造する方法であって、貼り合わせる際に、接合界面に、ＳｉＯ２を主成分とし、これに少なくとも、ボロン、リン、窒素のうちいずれか一つ以上を含む接着剤又はフィルムを介して前記ボンドウェーハとベースウェーハを接合し、その後熱処理を施すことにより貼り合わせることを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法である（請求項１）。
【００１６】
このようにＳＯＩウェーハを製造することで、表面が絶縁体で覆われたシリコンボンドウェーハとベースウェーハの貼り合わせ界面にボイドやブリスター等がなく、かつ強力なゲッタリング能力を有する貼り合わせＳＯＩウェーハを簡単かつ安価で製造できる。
尚、本明細書中で、ＳｉＯ２を主成分とする接着剤等とは、接着剤等に含まれる有機溶剤等以外の成分の中でＳｉＯ２が主たる成分であるものを指す。
【００１７】
この場合、前記ベースウェーハとしてＣＺシリコンウェーハを用いることが好ましく（請求項２）、前記ＣＺシリコンウェーハの酸素濃度が、１０ｐｐｍａ以上２５ｐｐｍａ以下の範囲のものを用いることが好ましい（請求項３）。
【００１８】
このように、ベースウェーハとして酸素を高濃度に含有するＣＺシリコンウェーハを用いることで、熱処理の間に、接着剤又はフィルムに含まれるボロン、リン、窒素等がベースウェーハに拡散し、それらがベースウェーハ中で酸素析出を促進させるために、強力なゲッタリング能力を付加することができる。
【００１９】
この場合、前記熱処理の後に、さらに酸素析出熱処理を施すことができる（請求項４）。
【００２０】
このように、酸素析出熱処理を施し、ベースウェーハ中での酸素析出をさらに促進させることにより、より強力なゲッタリング能力を付加することができる。
【００２１】
この場合、前記貼り合わせるシリコンボンドウェーハとベースウェーハを、それぞれ直径８インチ（２００ｍｍ）以上のものとすることができる（請求項５）。
【００２２】
本発明の方法によると、このようにシリコンボンドウェーハとベースウェーハを、それぞれ直径８インチ（２００ｍｍ）以上、特には１２インチ（３００ｍｍ）以上のものとした場合でも、貼り合わせ界面にボイドやブリスターのない高品質なものとすることができる上に、強力なゲッタリング能力を有するものとすることができる。
【００２３】
さらに本発明によれば、前記製造方法で製造された、シリコンボンドウェーハとベースウェーハの貼り合わせ界面にボイドやブリスターがなく、かつ優れたゲッタリング能力を有するＳＯＩウェーハが提供される（請求項６）。
【００２４】
また、本発明では、表面が絶縁体で覆われたシリコンボンドウェーハを、前記絶縁体を介してベースウェーハと貼り合わせたＳＯＩウェーハであって、接合界面に、ＳｉＯ２を主成分とし、これに少なくとも、ボロン、リン、窒素のうちいずれか一つ以上を含む接着剤又はフィルムの層を介して前記ボンドウェーハとベースウェーハが貼り合わされたものであることを特徴とするＳＯＩウェーハが提供される（請求項７）。
【００２５】
このような貼り合わせＳＯＩウェーハは、シリコンボンドウェーハとベースウェーハの貼り合わせ界面にボイドやブリスター等がない高品質のものであり、かつボロン、リン、窒素等の作用により強力なゲッタリング能力を有する。
【００２６】
この場合、前記ベースウェーハが、ＣＺシリコンウェーハであることが好ましく（請求項８）、前記ＣＺシリコンウェーハの酸素濃度が、１０ｐｐｍａ以上２５ｐｐｍａ以下の範囲であることが好ましい（請求項９）。
【００２７】
このように、ベースウェーハが酸素を高濃度に含有するＣＺシリコンウェーハであることで、それらがベースウェーハ中で酸素析出を生じるために、強力なゲッタリング能力を持つものとすることができる。
【００２８】
この場合、さらに、前記ベースウェーハに、前記接着剤又はフィルムに含まれるボロン、リン、又は窒素が拡散した層を含むものであることが好ましい（請求項１０）。
【００２９】
このような、ベースウェーハに含まれるボロン、リン、又は窒素が拡散した層は、それらが酸素析出を促進するために強力なゲッタリング層となるし、接合界面直下に存在するためにその効果が十分に発揮されるものとなる。
【００３０】
この場合、前記シリコンボンドウェーハとベースウェーハが、それぞれ直径８インチ以上であるものとすることができる（請求項１１）。
【００３１】
このように、シリコンボンドウェーハとベースウェーハが、それぞれ直径８インチ以上、特には１２インチ（３００ｍｍ）以上である場合でも、本発明のＳＯＩウェーハは貼り合わせ界面にボイドやブリスターのない高品質なものであると同時に、強力なゲッタリング能力を有するものである。
【００３２】
さらに本発明は、前記ボンドウェーハを薄膜化したシリコン活性層を有するＳＯＩウェーハを提供する（請求項１２）。
【００３３】
このように、本発明のＳＯＩウェーハは、シリコンボンドウェーハを、例えば１０〜５００ｎｍの厚さへと薄膜化してシリコン活性層を形成したものである場合でも、貼り合わせ界面は剥れにくく、その貼り合わせ強度は十分に高いものである。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
先ず、本発明の貼り合わせＳＯＩウェーハについて図１を参照して説明する。本発明のＳＯＩウェーハ１は、ベースウェーハ２、絶縁体３、およびボンドウェーハを薄膜化したシリコン活性層４を含む。さらに、絶縁体３とベースウェーハ２の間には、ボロン、リン、窒素のうちいずれか一つ以上を含む接着剤又はフィルムの層５がある。絶縁体３の直下には、接着剤又はフィルムの層５からボロン、リン、窒素等が拡散したゲッタリング層６を有し、重金属不純物の強力なゲッタリング層として働く。
【００３５】
以下、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法について説明する。
先ず、シリコン単結晶ウェーハ二枚とＳｉＯ２を主成分とする接着剤、もしくはＳｉＯ２フィルムを用意する。ＳｉＯ２を主成分とする接着剤を作製するのに用いるものとしては、例えば、一般に市販されているスピンオングラス形成用塗布剤のＯＣＤ（東京応化製）や、粉末の酸化珪素を溶媒に混合した溶液等を挙げることができる。また、ＳｉＯ２フィルムを作製するために用いるものとしては、前記ＳｉＯ２を主成分とする接着剤を作製するのに用いられるものの材質を予めフィルム状に加工したもの等を挙げることができる。本発明では、これらのものに、添加物としてボロン、リン、窒素等を加えた接着剤又はフィルムを用いる。ボロン、リン、窒素等を加えることは、例えばＢ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｓｉ３Ｎ４といった化合物を所定量混合させることで行う。混合させる量は特に限定されないが、通常シリコンウェーハの抵抗制御用にドープされる量より多くするのが望ましく、例えば数百ｐｐｍ〜数％で混合させることが出来る。
【００３６】
次に、シリコン単結晶ウェーハ（シリコンボンドウェーハ）一枚を熱酸化膜等の絶縁体で覆った後、そのボンドウェーハを残りのシリコン単結晶ウェーハ（ベースウェーハ）と絶縁体を介して貼り合わせる。その際、絶縁体で覆われたボンドウェーハとベースウェーハを、上記ＳｉＯ２を主成分とする接着剤、もしくは上記ＳｉＯ２フィルムを介して接合し、その後熱処理を施す。
【００３７】
こうすることで、従来の接着剤を用いない貼り合わせ法より低温の熱処理で貼り合わすことができる。このようなＳＯＩウェーハは、貼り合わせ界面にボイドやブリスターのない良好なものである上に、接着剤又はフィルム中に添加したボロン、リン、窒素などの成分が熱処理中にベースウェーハや酸化膜中に拡散して高濃度不純物層を形成し、それがゲッタリング層として働くため、シリコン活性層の重金属不純物に対する強力なゲッタリング能力を発揮する。
【００３８】
さらに、この時ベースウェーハとしてＣＺシリコンウェーハのような高濃度に酸素を含むウェーハを使用すれば、ボロン、リン、あるいは窒素が酸素析出を促進させるため、これらがベースウェーハ中に拡散した高濃度不純物層は、絶縁体の直下に強力なゲッタリング能力を持つゲッタリング層を形成することになる。
【００３９】
この場合、酸素析出を促進させ、より強力なゲッタリング能力を付加するために、ベースウェーハとして用いるＣＺシリコンウェーハの酸素濃度は１０ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ：日本電子工業振興協会による換算係数を用いて算出した値）以上の範囲のものとするのが良く、一方酸素濃度が２５ｐｐｍａを超える範囲のものでは析出過多により基板強度低下などの弊害が発生する可能性があるため、酸素濃度としては１０ｐｐｍａ以上２５ｐｐｍａ以下の範囲が好適である。
【００４０】
また、上記貼り合わせのための熱処理の後に、さらに６００〜９００℃、数時間〜１０時間、９００〜１１００℃、数時間〜２０時間の二段熱処理のような酸素析出を促進する熱処理を施すことができる。このように、酸素析出熱処理を施し、ベースウェーハ中での酸素析出をさらに促進させることにより、ＳＯＩウェーハにより強力なゲッタリング能力を付加することができる。
【００４１】
このような本発明の方法によると、シリコンボンドウェーハとベースウェーハが、それぞれ直径８インチ（２００ｍｍ）以上、さらには１２インチ（３００ｍｍ）以上のものを用いた場合でも、貼り合わせ界面にボイドやブリスターがなく高品質である上に、強力なゲッタリング能力を有する貼り合わせＳＯＩ基板を簡単かつ安価で製造することができる。
【００４２】
さらに、本発明のＳＯＩウェーハは、シリコンボンドウェーハを、例えば１０〜５００ｎｍの厚さへと薄膜化してシリコン活性層を形成したものである場合でも、貼り合わせ界面は剥れにくく、その貼り合わせ強度は十分に高いものである。
【００４３】
【実施例】
以下、本発明の実施例、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。
（実施例１、比較例１）
ＣＺ法により、直径１２インチ（３００ｍｍ）、初期酸素濃度１８ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）、結晶方位＜１００＞のシリコン単結晶を引き上げた。この単結晶のインゴットをスライスして、研磨し、通常デバイス作製用基板として使用される厚さ７２５μｍのウェーハの形状へ加工した。このウェーハ（シリコンボンドウェーハ）に１０００℃、１２０分で酸素雰囲気の熱処理を施し、表面に１００ｎｍの酸化膜を形成した。その後、この酸化膜上から、水素イオンを注入エネルギー３５ｋｅＶ、注入量５×１０１６／ｃｍ２の条件でイオン注入した後、表面の汚染物を除去するための洗浄を行なった。
【００４４】
次に、主成分としてＳｉＯ２を５．９重量％、副成分としてボロン（Ｂ２Ｏ３）を４．０ｇ／１００ｍｌと高濃度に含む接着剤（スピンオングラス形成用の塗布剤のＯＣＤ（東京応化製））を、洗浄済みの他のウェーハ（ベースウェーハ）に塗布した。この接着剤を塗布した面に、前記ボンドウェーハのイオン注入した酸化膜表面を室温で接合させ、その状態で、５００℃、３０分の剥離熱処理を行った。これにより、ボンドウェーハ内部の水素イオン注入層において剥離が発生し、厚さ約２００ｎｍのシリコン活性層を有するＳＯＩウェーハが形成された。そして、このＳＯＩウェーハの接合強度を高めるため、１１００℃、１２０分の熱処理を酸素雰囲気にて施した。
【００４５】
以上の工程により作製した貼り合わせＳＯＩウェーハ１０枚のシリコン活性層表面を蛍光灯下で目視により観察したところ、ボイドやブリスターは全く観察されなかった（実施例１）。
【００４６】
一方、スピンオングラスを塗布しなかったこと以外は、実施例１と同一条件で作製した貼り合わせＳＯＩウェーハ１０枚のシリコン活性層表面を蛍光灯下で目視により観察したところ、１０枚中４枚にボイドやブリスターが観察された（比較例１）。
【００４７】
また、実施例１と同一条件で作製した貼り合わせＳＯＩウェーハを、ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）にて、ウェーハ表面から深さ方向のボロン濃度分布を測定したところ、ベースウェーハ中に３μｍ幅の高濃度ボロン層（ピーク濃度１×１０１９／ｃｍ３）が形成されていることが確認できた。
【００４８】
（実施例２）
次に、実施例１と同一条件で作製した貼り合わせＳＯＩウェーハを、酸素析出物をベースウェーハ中に形成させるべく、８００℃、４時間＋１０００℃、１６時間の二段熱処理（酸素析出熱処理）を施した後、劈開し、その断面をセコ液により選択エッチングした。その選択エッチング後の劈開面を光学顕微鏡にて観察したところ、ＳＩＭＳ測定にて高濃度ボロン層と判断された層に酸素析出物を主とした微小欠陥層が形成できており、その欠陥密度は１０１０ｃｍ−３程度であることがわかった。すなわち、接合面直下に強力なゲッタリング層を形成できた。
【００４９】
（実施例３、実施例４、実施例５、比較例２）
続いて、実施例１と同一条件で作製した貼り合わせＳＯＩウェーハ（実施例３）、および通常のＣＺシリコンウェーハ（比較例２）を用意した。さらに、主成分としてＳｉＯ２を５．９重量％、副成分としてリン（Ｐ２Ｏ５）を４．０ｇ／１００ｍｌと高濃度に含む接着剤（ＯＣＤ）を用いる他は、実施例１と同一条件で作製した貼り合わせＳＯＩウェーハ（実施例４）、および主成分としてＳｉＯ２を５．９重量％、副成分として窒素（Ｓｉ３Ｎ４）を４．０ｇ／１００ｍｌと高濃度に含む接着剤（ＯＣＤ）を用いる他は、実施例１と同一条件で作製した貼り合わせＳＯＩウェーハ（実施例５）を用意した。そして、これらのウェーハに実施例２の二段階熱処理（酸素析出熱処理）を施した。その後、これらの実施例３〜実施例５、比較例２のウェーハの表面にＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕを１０１２ｃｍ−２塗布し、ウェーハへの拡散熱処理として１０００℃、６０分の熱処理を行った。さらにその後、硝酸、フッ酸の混合液で表面から数μｍづつステップエッチングを施し、その溶液中の不純物濃度をＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析装置）にて測定し、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕの深さ方向の濃度分布を測定した。
【００５０】
その結果、実施例３〜実施例５の貼り合わせＳＯＩウェーハでは、Ｃｕは表層のシリコン活性層中で全く検出されず、酸化膜直下のゲッタリング層に汚染したほとんどのＣｕが存在していることがわかった。Ｆｅ、Ｎｉに関しては、酸化膜中の拡散が遅いため、全てをゲッタリング層へ捕獲することはできず、拡散熱処理後の表層のシリコン活性層にもわずかに存在していたが、その濃度は比較例２の通常のＣＺシリコンウェーハにおける値より低下しており、ゲッタリング層の効果があった。一方、比較例２のウェーハでは汚染したすべての重金属が、シリコン活性層中に高濃度に存在した。
【００５１】
（実施例６）
また、接合強度を高めるための熱処理を８００〜１０００℃まで低下させて２時間行う他は、実施例１と同一条件で貼り合わせＳＯＩウェーハを作製した。このＳＯＩウェーハを蛍光灯下で目視により観察したところ、ボイドやブリスターは見られず、接着剤の接合効果により、このような低温でも接合不良を低減する効果があることが確認された。
【００５２】
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。
【００５３】
例えば、本発明では、接合強度を高めると同時に、高濃度不純物層を形成する目的で施す熱処理の条件は上記例に限定されないものであり、接合することができれば熱処理温度や時間、雰囲気等は任意である。
【００５４】
また、ＳｉＯ２を主成分とした接着剤又はフィルムに含まれる副成分であるボロン、リン、窒素の含有濃度も上記例に限定されないものであり、これらの副成分の含有濃度変更も任意である。
【００５５】
また、上記例では、ＳｉＯ２を主成分とする接着剤又はフィルムに含有させるボロン、リン、窒素を単独で入れる場合につき例を挙げて説明したが、本発明はこれらに限定されず、２種あるいは３種とも入れても、拡散によりゲッタリング能力を発揮することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、直径８インチ以上の大口径ウェーハを貼り合わせる際に、ＳｉＯ２を主成分とし、これに少なくとも、ボロン、リン、窒素のうちいずれか一つ以上を含む接着剤又はフィルムを用いることで、絶縁体で覆われたシリコンボンドウェーハとベースウェーハの貼り合わせ界面にボイドやブリスター等がなく、かつ強力なゲッタリング能力を有するＳＯＩウェーハを簡単かつ安価で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＳＯＩウェーハの概略断面図である。
【符号の説明】
１…ＳＯＩウェーハ、 ２…ベースウェーハ、 ３…絶縁体、
４…シリコン活性層、 ５…接着剤又はフィルムの層、
６…ゲッタリング層。
Claims (12)
- 少なくとも、表面が絶縁体で覆われたシリコンボンドウェーハを、前記絶縁体を介してベースウェーハと貼り合わせてＳＯＩウェーハを製造する方法であって、貼り合わせる際に、接合界面に、ＳｉＯ２を主成分とし、これに少なくとも、ボロン、リン、窒素のうちいずれか一つ以上を含む接着剤又はフィルムを介して前記ボンドウェーハとベースウェーハを接合し、その後熱処理を施すことにより貼り合わせることを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。
- 請求項１に記載のＳＯＩウェーハの製造方法であって、前記ベースウェーハとしてＣＺシリコンウェーハを用いることを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。
- 請求項２に記載のＳＯＩウェーハの製造方法であって、前記ＣＺシリコンウェーハの酸素濃度が、１０ｐｐｍａ以上２５ｐｐｍａ以下の範囲のものを用いることを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。
- 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のＳＯＩウェーハの製造方法であって、前記熱処理の後に、さらに酸素析出熱処理を施すことを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。
- 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のＳＯＩウェーハの製造方法であって、前記貼り合わせるシリコンボンドウェーハとベースウェーハを、それぞれ直径８インチ（２００ｍｍ）以上のものとすることを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。
- 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の方法で製造されたことを特徴とするＳＯＩウェーハ。
- 表面が絶縁体で覆われたシリコンボンドウェーハを、前記絶縁体を介してベースウェーハと貼り合わせたＳＯＩウェーハであって、接合界面に、ＳｉＯ２を主成分とし、これに少なくとも、ボロン、リン、窒素のうちいずれか一つ以上を含む接着剤又はフィルムの層を介して前記ボンドウェーハとベースウェーハが貼り合わされたものであることを特徴とするＳＯＩウェーハ。
- 請求項７に記載のＳＯＩウェーハであって、前記ベースウェーハが、ＣＺシリコンウェーハであることを特徴とするＳＯＩウェーハ。
- 請求項８に記載のＳＯＩウェーハであって、前記ＣＺシリコンウェーハの酸素濃度が、１０ｐｐｍａ以上２５ｐｐｍａ以下の範囲であることを特徴とするＳＯＩウェーハ。
- 請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載のＳＯＩウェーハであって、さらに、前記ベースウェーハに、前記接着剤又はフィルムに含まれるボロン、リン、又は窒素が拡散した層を含むことを特徴とするＳＯＩウェーハ。
- 請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載のＳＯＩウェーハであって、前記シリコンボンドウェーハとベースウェーハが、それぞれ直径８インチ以上であることを特徴とするＳＯＩウェーハ。
- 請求項７乃至請求項１１のいずれか１項に記載のＳＯＩウェーハであって、前記ボンドウェーハを薄膜化したシリコン活性層を有することを特徴とするＳＯＩウェーハ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002284390A JP2004119893A (ja) | 2002-09-27 | 2002-09-27 | Ｓｏｉウェーハの製造方法及びｓｏｉウェーハ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002284390A JP2004119893A (ja) | 2002-09-27 | 2002-09-27 | Ｓｏｉウェーハの製造方法及びｓｏｉウェーハ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004119893A true JP2004119893A (ja) | 2004-04-15 |
Family
ID=32277970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002284390A Pending JP2004119893A (ja) | 2002-09-27 | 2002-09-27 | Ｓｏｉウェーハの製造方法及びｓｏｉウェーハ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004119893A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007322298A (ja) * | 2006-06-02 | 2007-12-13 | Dainippon Printing Co Ltd | 加速度センサおよびその製造方法 |
-
2002
- 2002-09-27 JP JP2002284390A patent/JP2004119893A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007322298A (ja) * | 2006-06-02 | 2007-12-13 | Dainippon Printing Co Ltd | 加速度センサおよびその製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3395661B2 (ja) | Ｓｏｉウエーハの製造方法 | |
| US7166520B1 (en) | Thin handle substrate method and structure for fabricating devices using one or more films provided by a layer transfer process | |
| JP4407127B2 (ja) | Ｓｏｉウエーハの製造方法 | |
| JP5706391B2 (ja) | Ｓｏｉウエーハの製造方法 | |
| US20080315349A1 (en) | Method for Manufacturing Bonded Wafer and Bonded Wafer | |
| JP3900741B2 (ja) | Ｓｏｉウェーハの製造方法 | |
| JPWO2003009386A1 (ja) | 貼り合わせウエーハの製造方法 | |
| JP5532680B2 (ja) | Ｓｏｉウェーハの製造方法およびｓｏｉウェーハ | |
| US20070032044A1 (en) | Method and structure for fabricating devices using one or more films provided by a layer transfer process and etch back | |
| JP2008021971A (ja) | 電子工学、光学または光電子工学に使用される２つの基板を直接接合する方法 | |
| JP2006210898A (ja) | Ｓｏｉウエーハの製造方法及びｓｏｉウェーハ | |
| JP2009231376A (ja) | Ｓｏｉウェーハ及び半導体デバイスならびにｓｏｉウェーハの製造方法 | |
| JP2007059704A (ja) | 貼合せ基板の製造方法及び貼合せ基板 | |
| JP2006270039A (ja) | 貼り合わせウエーハの製造方法及び貼り合わせウエーハ | |
| JP2007149723A (ja) | 貼り合わせウェーハの製造方法 | |
| JP2002184960A (ja) | Ｓｏｉウェーハの製造方法及びｓｏｉウェーハ | |
| KR101380514B1 (ko) | 반도체 기판의 제조 방법 | |
| JP5220335B2 (ja) | Ｓｏｉ基板の製造方法 | |
| JP2007318102A (ja) | Ｓｏｉウエーハの製造方法 | |
| JP2007027475A (ja) | 直接接合ウエーハの製造方法 | |
| JP5292810B2 (ja) | Ｓｏｉ基板の製造方法 | |
| JP2006012914A (ja) | 集積回路チップの製造方法及び半導体装置 | |
| JP3921823B2 (ja) | Ｓｏｉウェーハの製造方法およびｓｏｉウェーハ | |
| JP5044195B2 (ja) | Ｓｏｑ基板の製造方法 | |
| JP2004119893A (ja) | Ｓｏｉウェーハの製造方法及びｓｏｉウェーハ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20050523 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20081211 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090120 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20090305 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090901 |