JP2004221435A - 半導体ウエーハの製造方法及び半導体ウエーハ - Google Patents

Abstract

【課題】ウエーハ裏面にキズがなく、所望のＤＺ層を有するとともに優れたゲッタリング能力を有する半導体ウエーハを製造する半導体ウエーハの製造方法、及び製造された半導体ウエーハを提供する。
【解決手段】第１のウエーハと第２のウエーハとを貼り合わせて半導体ウエーハを製造する半導体ウエーハの製造方法において、前記第１のウエーハに研磨を行った後に第１の熱処理を行って表面に無欠陥層を形成し、前記第２のウエーハに第２の熱処理を行ってウエーハ内に酸素析出物を形成した後に少なくとも一方の面の研磨を行い、その後前記第１のウエーハの無欠陥層を形成した面と前記第２のウエーハの研磨をした面とを貼り合わせ、得られた貼り合わせウエーハの第１のウエーハ側の面を保持して結合熱処理を行った後、第１のウエーハを薄膜化することを特徴とする半導体ウエーハの製造方法。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウエーハ等の半導体ウエーハの製造方法に関し、特にウエーハ表面に無欠陥層（ＤＺ層）が形成され、かつウエーハバルク中に酸素析出物が形成されている半導体ウエーハの製造方法、及びその方法で製造された半導体ウエーハに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体単結晶シリコン（以下単にシリコンということがある）等からなる半導体ウエーハは、例えば、図７に示すような製造工程に従って製造が行われる。
【０００３】
具体的には、一般に単結晶育成工程でチョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ；ＣＺ）法や浮遊帯域溶融（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｚｏｎｅ；ＦＺ）法等を使用して単結晶インゴットを成長させ、得られた単結晶インゴットをスライス工程で薄円板状に切断してウエーハを作製した後、ウエーハの割れ・欠けを防止するためにウエーハ外周部を面取りする面取り工程、ウエーハを平坦化するラッピング工程、面取り及びラッピングが施されたウエーハに残留する加工歪みを除去するエッチング工程、ウエーハ表面を鏡面化する研磨（ポリッシング）工程、研磨されたウエーハを洗浄して付着した研磨剤や異物を除去する洗浄工程を経ることにより半導体ウエーハが製造される。また、このような半導体ウエーハの製造工程では、同じ工程を多段で行ったり、工程順を入れ換えたりすることができる。
【０００４】
このようにして製造された鏡面研磨ウエーハは、更にその品質を向上させるために熱処理工程が行われることがある。例えば、この熱処理工程は、ウエーハ表面におけるＤＺ層の形成、バルク中に酸素析出物を形成することによるゲッタリング層（ＢＭＤ層）の形成、酸化膜の形成、不純物拡散等の目的で行われ、非常に重要なプロセスである。
【０００５】
このような熱処理工程で用いられる熱処理炉としては、近年のウエーハの大口径化に伴い、ウエーハを水平に積層した状態で熱処理を行う縦型の熱処理炉が主に用いられている。また、この縦型熱処理炉内には、多数の半導体ウエーハをセットするための熱処理用ボートが設置されている。
【０００６】
図５に、縦型熱処理炉の一例を示す概略説明図を示す。熱処理炉３０の反応室１１の内部には熱処理用ボート１２が設置されており、この熱処理用ボート１２に載置されたウエーハ１３は、反応室１１の周囲に設けられたヒータ１４によって加熱される。また、反応室１１にはガス導入管１５を介して雰囲気ガスを導入し、熱処理炉３０の上方からガスを流してウエーハ１３の周囲を通過させ、ガス排気管１６から外部に排出する。このとき、使用する雰囲気ガスは熱処理の目的によって異なるが、主としてＨ_２、Ｎ_２、Ｏ_２、Ａｒ等が用いられる。また、不純物拡散の場合には、これらのガスを不純物化合物ガスのキャリアガスとしても使用する。
【０００７】
このような縦型熱処理炉に設置される熱処理用ボートに関して、半導体ウエーハを保持するためのウエーハ載置部の形態として種々の形状が用いられている。例えば図４に示したように、支柱１８が連結部１９によって結合されている熱処理用ボート１７では、各支柱の同じ高さにウエーハ載置部となる溝２０が形成されており、これらの複数の溝２０のそれぞれに熱処理を行う半導体ウエーハを保持することができる。
【０００８】
また、その他の熱処理用ボートの例としては、例えば図６に示した熱処理用ボート２１のように、支柱２２にウエーハ２３を保持するための突起状の支持部２４を設けたものや、その他にも支柱に種々の形状のウエーハ載置部を設けた熱処理用ボートが用いられている。これらの熱処理用ボートは通常、石英（ＳｉＯ_２）、炭化珪素（ＳｉＣ）、シリコン（Ｓｉ）等の材料で作られており、またそのウエーハ載置部は熱処理用ボートの支柱に対してほぼ垂直にウエーハを保持できるように形成されていることが多い。
【０００９】
このような熱処理炉を用いて半導体ウエーハにＤＺ層及びＢＭＤ層を形成するような熱処理工程等では、例えば１０００℃以上の温度で熱処理が行われる。このような高温での熱処理では、通常ＳｉＣ製の熱処理用ボートが用いられる。
【００１０】
この半導体ウエーハにＤＺ層及びＢＭＤ層を形成するための熱処理工程において例えば図６に示すような熱処理用ボート２１を用いた場合、半導体ウエーハは熱処理用ボート２１の支持部２４によってウエーハ裏面の数箇所で保持されて水平に保たれる。このとき、熱処理用ボート（特に、ウエーハ載置部）と熱処理するウエーハとの硬さの違いや、ウエーハの自重による応力、及び熱処理用ボートとウエーハとの熱膨張係数の違い等の影響でウエーハ裏面の保持部分にキズが生じる場合があった。
【００１１】
このようなキズが例えばウエーハ裏面に肉眼で確認できるキズとして残存している場合、その後のデバイス工程において露光装置で処理を行う際にフォーカスエラーの原因となり、デバイス歩留まりを低下させるという問題があった。したがって、このようなウエーハ裏面に生じるキズを除去することが望まれており、種々の方法が検討されている。
【００１２】
また、上記のように半導体ウエーハに熱処理を行ってウエーハ表層にＤＺ層を形成するとともに、バルク中に酸素析出物を形成してゲッタリング能力を高めるときには、例えば半導体ウエーハに多段階で熱処理を施すことによって、酸素の外方拡散と酸素の析出とを制御することが行われてきた。
【００１３】
しかしながら、従来では、上記のように半導体ウエーハを熱処理用ボートに保持して熱処理工程を行うことによって１枚の半導体ウエーハにＤＺ層とＢＭＤ層とを形成しているため、酸素の外方拡散と酸素析出の相反する性質を同時にかつ精密に制御しなければならなかった。そのため、半導体ウエーハにＤＺ層及びＢＭＤをバランス良く形成することは非常に難しく、所望のＤＺ層を有するとともに優れたゲッタリング能力を有する半導体ウエーハを製造することは極めて困難であった。
【００１４】
このような問題に対して、特開平４−１８０６２８号公報では、高密度の微小欠陥を有する厚いシリコンウエーハ上に初期酸素濃度が低くかつ結晶欠陥のない薄いシリコンウエーハを貼り合わせた半導体ウエーハを開示している。しかしながら、このような半導体ウエーハを製造する際に、例えば酸素析出熱処理や２枚のシリコンウエーハを貼り合わせる際に行う結合熱処理等を行った場合、上記と同様にウエーハの裏面にキズが発生してしまい、結果的にデバイス歩留まりの低下を招くという問題があった。
【００１５】
【特許文献１】
特開平４−１８０６２８号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ウエーハ裏面にキズがなく、所望のＤＺ層を有するとともに優れたゲッタリング能力を有する半導体ウエーハを製造する半導体ウエーハの製造方法、及び製造された半導体ウエーハを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、第１のウエーハと第２のウエーハとを貼り合わせて半導体ウエーハを製造する半導体ウエーハの製造方法において、前記第１のウエーハに研磨を行った後に第１の熱処理を行って表面に無欠陥層を形成し、前記第２のウエーハに第２の熱処理を行ってウエーハ内に酸素析出物を形成した後に少なくとも一方の面の研磨を行い、その後前記第１のウエーハの無欠陥層を形成した面と前記第２のウエーハの研磨をした面とを貼り合わせ、得られた貼り合わせウエーハの第１のウエーハ側の面を保持して結合熱処理を行った後、第１のウエーハを薄膜化することを特徴とする半導体ウエーハの製造方法が提供される（請求項１）。
【００１８】
このように、それぞれ別途に作製された第１のウエーハと第２のウエーハとを貼り合わせ、その貼り合わせウエーハの第１のウエーハ側の面を保持して結合熱処理を行った後、第１のウエーハを薄膜化することによって、ウエーハ裏面にキズがなく、ウエーハ表面にＤＺ層が形成されていて、かつウエーハバルク中に十分な酸素析出物が形成された優れたゲッタリング能力を有する半導体ウエーハを製造することができる。
【００１９】
このとき、前記第２のウエーハの第２の熱処理後に行う研磨を両面研磨とすることが好ましい（請求項２）。
第２の熱処理ではウエーハにキズがつきにくいものの、このように、第２の熱処理が行われた第２のウエーハに両面研磨を行うことによって、両面に完全にキズがない状態の第２のウエーハを容易にかつ効率的に得ることができる。
【００２０】
また、前記第１のウエーハと第２のウエーハとを貼り合わせる前に、第１のウエーハをフッ酸で洗浄することが好ましい（請求項３）。
このように、第１のウエーハと第２のウエーハとを貼り合わせる前に第１のウエーハをフッ酸で洗浄することによって、第１のウエーハに第１の熱処理を行った際にウエーハ表面に形成された酸化膜を除去することができ、第１のウエーハと第２のウエーハとを直接接合することができる。
【００２１】
この場合、前記結合熱処理を、１０００℃以上の温度で少なくとも１０分以上行うことが好ましい（請求項４）。
このようにして結合熱処理を行うことによって、第１のウエーハと第２のウエーハの結合強度を高め、第１のウエーハと第２のウエーハとが確実に結合して一体化した半導体ウエーハを製造することができる。
【００２２】
また、前記第１の熱処理を、不活性ガス雰囲気中、１１００℃以上の温度で少なくとも１０分以上行うことが好ましい（請求項５）。
このようにして第１の熱処理を行うことによって、第１のウエーハの表面にＤＺ層を確実に形成し、またそのＤＺ層の幅を拡大させたり、所望の大きさに制御することが可能となる。
【００２３】
さらに、前記第２の熱処理を、昇温速度を１０℃／ｍｉｎ以下にして、不活性ガス雰囲気中、１０００℃以下の温度で少なくとも１０分以上行うことが好ましい（請求項６）。
このようにして第２の熱処理を行うことによって、第２のウエーハ内に酸素析出物を十分に形成して、所望のＢＭＤ密度を有する第２のウエーハを作製することができる。
【００２４】
また、本発明の半導体ウエーハの製造方法では、前記第１のウエーハとして、窒素濃度が１×１０^１３〜５×１０^１５／ｃｍ^３で、初期酸素濃度が８×１０^１７／ｃｍ^３以下である半導体ウエーハを用いることが好ましい（請求項７）。
このような窒素濃度及び初期酸素濃度を有する半導体ウエーハを第１のウエーハとして用いることによって、第１のウエーハ表面にＤＺ層を容易に形成することができる。
【００２５】
さらに、前記第２のウエーハとして、初期酸素濃度が１×１０^１８／ｃｍ^３以上である半導体ウエーハを用いることが好ましい（請求項８）。
このような初期酸素濃度を有する半導体ウエーハを第２のウエーハとして用いることによって、第２のウエーハ内に十分に酸素析出物を形成することができ、所望のＢＭＤ密度を有する第２のウエーハを容易に作製することができる。
【００２６】
さらにこのとき、前記第２のウエーハの抵抗率を、前記第１のウエーハの抵抗率よりも小さくすることが好ましい（請求項９）。
このように第２のウエーハの抵抗率を第１のウエーハよりも小さくすることによって、製造した半導体ウエーハのゲッタリング能力を一層向上させることができ、より高品質の半導体ウエーハを得ることができる。
【００２７】
そして、本発明の半導体ウエーハの製造方法で製造された半導体ウエーハは、ウエーハ裏面にキズがなく、ウエーハ表面に所望のＤＺ層を有しかつウエーハバルク中に十分に酸素析出物が形成されて優れたゲッタリング能力を有する高品質の半導体ウエーハとすることができる（請求項１０）。そして、このように裏面にキズがなく、所望のＤＺ層と優れたゲッタリング能力を有する半導体ウエーハであれば、その後この半導体ウエーハにデバイス形成を行っても歩留まりを低下させずに高品質の半導体デバイスを作製することができる。
また一方、本発明の半導体ウエーハにエピタキシャル成長を行った場合、優れたゲッタリング能力を有するエピタキシャルウエーハを容易に製造することができる。したがって、本発明の半導体ウエーハはエピタキシャル成長用基板としても非常に有効な半導体ウエーハとなる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
従来の半導体ウエーハの製造では、ウエーハに研磨工程を行った後に熱処理用ボート等でウエーハ裏面を保持して熱処理を行うことによって、ウエーハ表面にＤＺ層を形成し、またバルク中に酸素析出物を形成して、ウエーハの品質を向上させている。しかしながら、このような熱処理を半導体ウエーハに行った際に、熱処理用ボートに保持されているウエーハ裏面にキズを発生させていた。このような裏面にキズが生じている半導体ウエーハは、その後のデバイス工程において露光の際にフォーカスエラー等を生じさせてしまうため、デバイス歩留まりを低下させる原因の一つになっていた。
【００２９】
そこで、本発明者は、２枚のウエーハを貼り合わせて半導体ウエーハを製造する際に、ＤＺ層の形成や酸素析出物の形成のための熱処理、また貼り合わせたウエーハの結合強度を高めるための結合熱処理を行った際にウエーハに生じるキズを、ウエーハの研磨や貼り合わせたウエーハの薄膜化を利用することによって容易に除去できること見出し、鋭意検討を重ねることによって本発明を完成させた。
【００３０】
すなわち、本発明の半導体ウエーハの製造方法は、第１のウエーハと第２のウエーハとを貼り合わせて半導体ウエーハを製造する半導体ウエーハの製造方法において、前記第１のウエーハに研磨を行った後に第１の熱処理を行って表面に無欠陥層を形成し、前記第２のウエーハに第２の熱処理を行ってウエーハ内に酸素析出物を形成した後に少なくとも一方の面の研磨を行い、その後前記第１のウエーハの無欠陥層を形成した面と前記第２のウエーハの研磨をした面とを貼り合わせ、得られた貼り合わせウエーハの第１のウエーハ側の面を熱処理用ボート等のウエーハ載置部に保持して結合熱処理を行った後、第１のウエーハを薄膜化することに特徴を有するものである。
【００３１】
以下、本発明に係る半導体ウエーハの製造方法について図面を参照しながら具体的に説明する。図１に本発明の半導体ウエーハの製造方法の一例を表す概略説明図を示し、また図２にそのフロー図を示す。
【００３２】
先ず、貼り合わせるための第１のウエーハと第２のウエーハの２枚の半導体ウエーハを作製する。
本発明で用いられる第１のウエーハ１は、少なくとも一方の面に研磨が行われた後、第１の熱処理を行って表面４（研磨された面）にＤＺ層３を形成することによって作製される。このとき、第１のウエーハ１の裏面５には第一の熱処理を行った際にキズ６が発生することになる。
【００３３】
この第１のウエーハについては、ＤＺ層は第１の熱処理でウエーハ表面に形成されるので、第１の熱処理を行った後にウエーハの研磨を行うとＤＺ層の厚さが研磨の際の研磨代により減少し、場合によってはＤＺ層がなくなってしまうことがある。したがって、第１の熱処理はウエーハを研磨した後に行われる必要がある。
【００３４】
上記以外の第１のウエーハの作製工程については特に限定されるものではなく、例えば図７に示したような従来の半導体ウエーハの製造方法に従って半導体ウエーハに研磨工程まで施した後、得られたウエーハにＤＺ層を形成する第１の熱処理を行うことによって、表面にＤＺ層が形成された第１のウエーハを作製することができる。
【００３５】
このとき、第１のウエーハとして、窒素濃度が１×１０^１３〜５×１０^１５／ｃｍ^３で、初期酸素濃度が８×１０^１７／ｃｍ^３（ＪＥＩＤＡ）以下である半導体ウエーハを用いることが好ましい。このように半導体ウエーハに窒素をドープすることによって、シリコン単結晶製造時に導入されるいわゆるグローンイン（Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ）欠陥の発生を抑制する効果が得られるが、窒素濃度が１×１０^１３／ｃｍ^３未満の場合にはこの欠陥抑制効果を十分に得ることができず、また窒素濃度が５×１０^１５／ｃｍ^３を超える場合ではＣＺ単結晶を引き上げる際に単結晶化を妨げてしまい、生産性の低下を招く恐れがある。また、ウエーハの初期酸素濃度が８×１０^１７／ｃｍ^３以下であれば、ウエーハ内での酸素析出が低くなるため、ウエーハ表面にＤＺ層を容易に形成することができる。なお、本明細書中に記載されている酸素濃度の値は、（社）日本電子工業振興協会（ＪＥＩＤＡ）で標準化されている方法に準じ測定した値である（ＪＥＩＤＡは、現在統合されて（社）電子情報技術産業協会となっている）。
【００３６】
また、第１のウエーハとして、窒素をドープしないでグローンイン欠陥の発生を抑制したウエーハを用いても良い。例えば、シリコン単結晶には、ベイカンシイ（Ｖａｃａｎｃｙ、以下Ｖと略記することがある）と呼ばれる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領域（Ｖ領域）と、インタースティシアルシリコン（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ−Ｓｉ、以下Ｉと略記することがある）と呼ばれるシリコン原子が余分に存在し、転位や余分なシリコン原子の塊が多い領域（Ｉ領域）があり、そのＶ領域とＩ領域の間には、原子の不足や余分が無い（少ない）ニュートラル（Ｎｅｕｔｒａｌ、以下Ｎと略記することがある）領域が存在している。グローンイン欠陥はＶやＩが過飽和な状態の時に発生するものであり、多少の原子の偏りがあっても飽和以下であれば、欠陥としては存在しないことがわかっている。このようなＮ領域のシリコン単結晶を用いたウエーハでもＤＺ層を形成しやすく、第１のウエーハとして使用することができる。
【００３７】
また、上記第１の熱処理としては、不活性ガス雰囲気中、例えば９００℃以上シリコン融点以下の温度とすることができるが、１１００℃以上の温度で少なくとも１０分以上、好ましくは６０分程度行われることが望ましい。第１の熱処理の熱処理温度を１１００℃以上とすることで効果的に外方拡散を生じさせ、ＤＺ層を十分に形成することができる。また、熱処理時間が１０分より短い場合、ＤＺ層を十分に形成できない可能性がある。したがって、上記のような条件で第１の熱処理を行うことによって、第１のウエーハの表面にＤＺ層を確実に形成し、さらにそのＤＺ層の幅を拡大させたり、また所望の厚さに制御することが可能となる。
【００３８】
次に、本発明で用いられる第２のウエーハ２は、第２の熱処理を行ってウエーハ内に酸素析出物を形成した後、ウエーハの表面７と裏面８の少なくとも一方の面を研磨することによって作製される。この熱処理では、熱処理用ボートとして石英を用いることもできるので比較的キズは発生しにくいが、このとき、第２のウエーハ２に行われる研磨が両面研磨であれば、ウエーハ両面にキズのない第２のウエーハを容易に得ることができるため好ましい。また、その他に、第２のウエーハの少なくとも一方の面に研磨を行い、他方の面に平面研削やその他従来のウエーハ製造においてウエーハ裏面に行われている処理等を行うことによって、両面にキズのない第２のウエーハを作製することもできる。さらに、第２の熱処理において保持面とした面を片面研磨することによって、キズを除去するとともに、この面を貼り合わせ面とすることもできる。
【００３９】
このような第２のウエーハにおいては、酸素析出物はウエーハ内部に形成されるため、第２の熱処理で酸素析出物を形成した後、第２のウエーハに研磨を行ってもウエーハ内部に形成したＢＭＤ層が除去されることはない。また、このように第２の熱処理後に研磨等を行うことによって、第２の熱処理でキズが生じた場合でも容易に除去でき、ウエーハ両面にキズがない第２のウエーハを得ることができる。
【００４０】
また、上記以外の第２のウエーハの作製工程については特に限定されるものではない。例えば、第２の熱処理は、図７に示す半導体ウエーハの製造工程において研磨工程前に行われるのであれば、スライス工程から研磨工程間の何れの工程間で実施しても良い。
【００４１】
このとき、第２のウエーハとして、初期酸素濃度が１×１０^１８／ｃｍ^３（ＪＥＩＤＡ）以上である半導体ウエーハを用いることが好ましい。このようにウエーハの酸素濃度が１×１０^１８／ｃｍ^３以上であれば、ウエーハ内に酸素析出物を十分に形成することができ、所望のＢＭＤ密度を有する第２のウエーハを容易に作製することができる
【００４２】
また、上記第２の熱処理条件としては、どの程度のＢＭＤ密度を有するウエーハを得るのかによって適宜設定する必要があるが、例えば、昇温速度を１℃／ｍｉｎ〜２０℃／ｍｉｎとして６００℃〜１１００℃で１０分から１０時間程度行えば良い。なるべく多く析出させるには、昇温速度は１０℃／ｍｉｎ以下、特に好ましくは５℃／ｍｉｎ以下とゆっくり昇温し、不活性ガス雰囲気中、１０００℃以下の温度で１０分以上、好ましくは６０分以上、特に好ましくは１２０分以上と長時間で熱処理を行う。この第２の熱処理においては、酸素析出核が消滅しないような状態で酸素析出物を十分に成長させる必要がある。熱処理温度が１０００℃を超えると、ウエーハバルク中に形成した酸素析出核が溶解して消滅してしまい十分なＢＭＤ密度を得ることが困難となり、昇温速度が速い場合、及び熱処理時間が短い場合も、酸素析出物を十分に成長させることができないことがある。したがって、上記のような熱処理条件で第２の熱処理を行うことによって、第２のウエーハ内に酸素析出物を十分に形成して、所望のＢＭＤ密度を有する第２のウエーハを作製することが可能となる。
尚、第１の熱処理及び第２の熱処理は上記の熱処理条件に限定されるものではなく、熱処理温度等を変化させたり、また多段階で熱処理を行うこともでき、所望する半導体ウエーハの品質に応じて適宜熱処理条件を設定することができる。
【００４３】
上記のようにして第１のウエーハと第２のウエーハを作製した後、図１に示したように、第１のウエーハ１のＤＺ層３を形成した面と第２のウエーハ２の研磨した面とを貼り合わせて貼り合わせウエーハ９を作製し、その後この得られた貼り合わせウエーハ９の第１のウエーハ側の面（キズ６が形成されている面）を保持して結合熱処理を行う。
【００４４】
この第一のウエーハと第二のウエーハとを貼り合わせる方法については特に限定されるものではないが、例えば、第１のウエーハと第２のウエーハとを貼り合わせる前に、第１のウエーハをフッ酸で洗浄することができる。このように第１のウエーハと第２のウエーハとを貼り合わせる前に第１のウエーハをフッ酸で洗浄することによって、第１の熱処理を行った際に第１のウエーハの表面に形成された酸化膜を除去することができ、第１のウエーハと第２のウエーハとを直接接合することができる。その際、第１のウエーハと第２のウエーハとの接合界面に気泡等が形成されないようにする。
【００４５】
尚、第２のウエーハについては、第２の熱処理でウエーハに形成された酸化膜はその後の研磨で除去することができるが、もし第２のウエーハに研磨を行った後でもウエーハ裏面に酸化膜が形成されている場合等では、必要に応じて第２のウエーハをフッ酸で洗浄することもできる。
尚、上記のような第１のウエーハにフッ酸による洗浄を行わずに、第１のウエーハと第２のウエーハとを酸化膜を介して貼り合わせることによって、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造を有するＳＯＩウエーハを製造することも可能である。
【００４６】
また、２つのウエーハを貼り合わせて得られた貼り合わせウエーハに結合熱処理を行う際、この貼り合わせウエーハの第１のウエーハ側の面を熱処理用ボートの載置部等で保持して結合熱処理を行うことによって、図１に示したように、既にキズ６が形成されている貼り合わせウエーハ９の表面（第１のウエーハ側の面）に新たにキズが形成されることになるものの、熱処理用ボートと全く接触していないウエーハ裏面（第２のウエーハ側の面）にはキズが生じることはない。この貼り合わせウエーハ９の表面に形成されている傷は、その後の第１のウエーハを薄膜化する際に除去することができる。
【００４７】
このように高温でウエーハを熱処理した場合は、熱処理用ボートと接触している側の面を、その後研磨するなどしてキズを除去すれば良い。特に１０００℃以上で熱処理する第１の熱処理や結合熱処理では、熱処理用ボートとしてＳｉＣ等を用いるためウエーハにキズがつきやすい。従って、熱処理の際にウエーハを保持した側を、熱処理後に研磨等により薄膜化するようにする。
【００４８】
このような結合熱処理において、その熱処理条件については特に限定されるものではなく、１０００℃〜１３５０℃程度で１０分以上行うことができる。このように結合熱処理を１０００℃以上の温度で行うとウエーハを強固に結合することができる。また、熱処理時間が１０分より短い場合、ウエーハ間の結合強度を十分に高めることができないため、その後結合界面で剥離が生じる恐れがある。したがって、結合熱処理は、例えば不活性ガス雰囲気中、１０００℃以上の温度で少なくとも１０分以上、好ましくは６０分程度行うことが望ましく、それによって、第１のウエーハと第２のウエーハとの結合強度を高めて、第１のウエーハと第２のウエーハとが確実に結合して一体化したウエーハを得ることができる。
【００４９】
このようにして貼り合わせウエーハに結合熱処理を行った後、第１のウエーハをＤＺ層が現れる深さまで薄膜化することによって半導体ウエーハ１０を得ることができる。このとき、第１のウエーハを薄膜化する方法については特に限定されるものではなく、例えば、研削・研磨やウエットエッチング、ドライエッチング等を行うことによって薄膜化することができる。
【００５０】
このようにして半導体ウエーハを製造することによって、ウエーハ裏面にキズがなく、ウエーハ表面にＤＺ層を有し、かつウエーハバルク中に十分な酸素析出物が形成されて優れたゲッタリング能力を有する半導体ウエーハを得ることができる。さらに、本発明では上記のように第１のウエーハと第２のウエーハとを別々に作製してそれらを貼り合わせるので、半導体ウエーハに形成されるＤＺ層の幅及びＢＭＤ密度を精密に制御することができ、所望のＤＺ幅とゲッタリング能力を有する半導体ウエーハを容易に製造することができる。
【００５１】
そして、このように裏面にキズがなく、所望のＤＺ層と優れたゲッタリング能力を有する半導体ウエーハであれば、その後この半導体ウエーハにデバイス形成を行っても歩留まりを低下させずに、高品質の半導体デバイスを作製することができる。さらに、このような半導体ウエーハにエピタキシャル成長を行った場合でも、優れたゲッタリング能力を有するエピタキシャルウエーハを容易に製造することができるため、本発明の半導体ウエーハはエピタキシャル成長用基板としても非常に有効な半導体ウエーハとなる。
【００５２】
さらに、本発明の半導体ウエーハの製造方法では、第２のウエーハの抵抗率を第１のウエーハの抵抗率よりも小さくすることが好ましい。このように第２のウエーハの抵抗率を第１のウエーハよりも小さくすることによって、製造した半導体ウエーハのゲッタリング能力を一層向上させることができ、より高品質の半導体ウエーハとすることができる。
【００５３】
【実施例】
以下、実施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。
（実施例）
先ず、第１のウエーハを作製するために、直径２００ｍｍ、窒素濃度が５×１０^１４／ｃｍ^３、初期酸素濃度が８×１０^１７／ｃｍ^３（ＪＥＩＤＡ）、抵抗率が１２Ω・ｃｍのシリコン単結晶インゴットを作製した後、図３に示したようにスライス工程、面取り工程、ラッピング工程、エッチング工程、研磨工程を順次行い、その後得られたシリコンウエーハにＤＺ層を形成するために第１の熱処理を行った。このとき、熱処理装置として、図６に示した熱処理用ボート２１を設置した縦型の熱処理炉を使用し、シリコンウエーハに１６μｍ程度の厚さを有するＤＺ層を形成するために、Ａｒガス雰囲気中、１１００℃で６０分間の熱処理を行って、第１のウエーハを作製した。
【００５４】
このようにして作製した第１のウエーハについて、ウエーハの厚さとウエーハ表面に形成したＤＺ層の幅を測定した結果、ウエーハ厚さが７７５μｍ、ＤＺ層の幅が１６μｍであることが確認された。また、この第１のウエーハの裏面を顕微鏡で観察したところ、ウエーハを保持していた部分にＰＶ値が約１５μｍ程度のキズが複数観察された。
【００５５】
次に、第２のウエーハを作製するために、直径２００ｍｍ、初期酸素濃度が１×１０^１８／ｃｍ^３（ＪＥＩＤＡ）、抵抗率が１０Ω・ｃｍのシリコン単結晶インゴットを作製し、続いて図３に示したようにスライス工程、面取り工程、ラッピング工程、エッチング工程を順次行った後、得られたシリコンウエーハの内部に酸素析出物を形成するために第２の熱処理を行った。
【００５６】
このとき、熱処理装置として、上記第１の熱処理で用いたものと同じ縦型の熱処理炉を使用した。そして、昇温速度を１０℃／ｍｉｎに設定し、Ａｒガス雰囲気中、先ず６５０℃で６０分間保持して酸素析出核の形成を行い、その後９５０℃まで昇温して６０分間保持することによって酸素析出物を成長させた。
【００５７】
第２の熱処理後、シリコンウエーハの両面に鏡面研磨を行うことによって、第２のウエーハを作製した。このようにして作製した第２のウエーハの厚さを測定した結果、ウエーハ厚さが７５０μｍであった。また、この第２のウエーハの両面を顕微鏡で観察したところ、熱処理用ボートの影響で発生するようなキズは観察されなかった。
【００５８】
次に、作製した第１のウエーハを１５％のフッ酸溶液に浸漬して洗浄を行い、ウエーハ表面に存在する酸化膜を除去した。続いて、第１のウエーハの無欠陥層を形成した面と第２のウエーハの一方の面とを貼り合わせることによって貼り合わせウエーハを作製し、その後結合熱処理を行った。結合熱処理は、貼り合わせウエーハの第１のウエーハ側の面を熱処理ボートに保持して、Ａｒガス雰囲気中、１１００℃で６０分間行われた。
【００５９】
結合熱処理後、第１のウエーハを研削・研磨により７６０μｍ除去して薄膜化し、１５μｍのＤＺ層を有する半導体ウエーハを製造した。得られた半導体ウエーハの表裏面を顕微鏡で観察した結果、熱処理の際に生じるようなキズは観察されなかった。また、製造した半導体ウエーハのＢＭＤ密度を測定したところ、２．５×１０^５／ｃｍ^２であり、ゲッタリング能力が非常に優れている半導体ウエーハであることがわかった。
【００６０】
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。
【００６１】
例えば、上記実施の形態では、第１のウエーハと第２のウエーハを直接貼り合わせて製造した半導体ウエーハについて主に説明を行っているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１のウエーハと第２のウエーハを酸化膜を介して貼り合わせて製造したＳＯＩウエーハにも同様に適用することができる。
また、熱処理装置も熱処理用ボートを用いたバッチ式のものに限らず、ウエーハ裏面を保持し１枚ずつ熱処理する枚葉式の熱処理装置を用いても良い。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ウエーハ裏面にキズがなく、ウエーハ表面に所望のＤＺ層が形成され、かつウエーハバルク中に十分に酸素析出物が形成されて優れたゲッタリング能力を有する半導体ウエーハを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体ウエーハの製造方法の一例を示す概略説明図である。
【図２】本発明の半導体ウエーハの製造方法の一例を示すフロー図である。
【図３】実施例で行われた半導体ウエーハの製造方法を示すフロー図である。
【図４】熱処理用ボートの構成の一例を示す概略図である。
【図５】縦型の熱処理炉の構成を示す概略図である。
【図６】熱処理用ボートの構成の別の例を示す概略図である。
【図７】従来の半導体ウエーハの製造方法を示すフロー図である。
【符号の説明】
１…第１のウエーハ、 ２…第２のウエーハ、
３…無欠陥層（ＤＺ層）、 ４…第１のウエーハの表面（研磨された面）、
５…第１のウエーハの裏面、 ６…キズ、
７…第２のウエーハの表面、 ８…第２のウエーハの裏面、
９…貼り合わせウエーハ、 １０…半導体ウエーハ。

Claims (10)

1. 第１のウエーハと第２のウエーハとを貼り合わせて半導体ウエーハを製造する半導体ウエーハの製造方法において、前記第１のウエーハに研磨を行った後に第１の熱処理を行って表面に無欠陥層を形成し、前記第２のウエーハに第２の熱処理を行ってウエーハ内に酸素析出物を形成した後に少なくとも一方の面の研磨を行い、その後前記第１のウエーハの無欠陥層を形成した面と前記第２のウエーハの研磨をした面とを貼り合わせ、得られた貼り合わせウエーハの第１のウエーハ側の面を保持して結合熱処理を行った後、第１のウエーハを薄膜化することを特徴とする半導体ウエーハの製造方法。
2. 前記第２のウエーハの第２の熱処理後に行う研磨を両面研磨とすることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエーハの製造方法。
3. 前記第１のウエーハと第２のウエーハとを貼り合わせる前に、第１のウエーハをフッ酸で洗浄することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体ウエーハの製造方法。
4. 前記結合熱処理を、１０００℃以上の温度で少なくとも１０分以上行う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半導体ウエーハの製造方法。
5. 前記第１の熱処理を、不活性ガス雰囲気中、１１００℃以上の温度で少なくとも１０分以上行う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半導体ウエーハの製造方法。
6. 前記第２の熱処理を、昇温速度を１０℃／ｍｉｎ以下にして、不活性ガス雰囲気中、１０００℃以下の温度で少なくとも１０分以上行うことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の半導体ウエーハの製造方法。
7. 前記第１のウエーハとして、窒素濃度が１×１０^１３〜５×１０^１５／ｃｍ^３で、初期酸素濃度が８×１０^１７／ｃｍ^３以下である半導体ウエーハを用いることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の半導体ウエーハの製造方法。
8. 前記第２のウエーハとして、初期酸素濃度が１×１０^１８／ｃｍ^３以上である半導体ウエーハを用いることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の半導体ウエーハの製造方法。
9. 前記第２のウエーハの抵抗率を、前記第１のウエーハの抵抗率よりも小さくすることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の半導体ウエーハの製造方法。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の半導体ウエーハの製造方法で製造された半導体ウエーハ。

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