JP2007019303A - 半導体基板の製造方法及びその半導体基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＳＯＩ領域とテラス領域との境界をスムーズにし、これによりデバイス製造工程での発塵を抑制し、デバイス製造プロセスにおける歩留まりを改善する。
【解決手段】 第１半導体基板１１又は第２半導体基板１２のいずれか一方又は双方に酸化膜１１ａを形成する。第１半導体基板１１にイオン注入して第１半導体基板１１内部にイオン注入領域１１ｂを形成し、第１半導体基板１１を第２半導体基板１２に重ね合せて積層体１３を形成する。この積層体１３を熱処理して積層体１３をイオン注入領域１１ｂで分離することにより第２半導体基板１２上に酸化膜１１ａを介して活性層１１ｃを形成する。上記積層体１３の熱処理温度は４５０℃以上であり、積層体１３の直径方向の中央部温度を積層体１３の直径方向の周縁部温度より１０〜１００℃高くする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、イオン注入した第１半導体基板を第２半導体基板と結合させた後に分離して貼合せ基板を製造する方法に関する。更に詳しくは、例えば、半導体基板としてシリコン基板を用いた場合、ＳＯＩ(Silicon On Insulator)基板を製造する方法に関するものである。

従来、ＳＯＩ基板の製造方法として、イオン注入分離（剥離）法を用いた製造方法が知られている。このイオン注入分離法を用いたＳＯＩ基板の製造方法では、水素イオン又は希ガスイオンを注入した第１シリコン基板を第２シリコン基板と接合し、その結合後に第１シリコン基板をイオン注入領域において分離してＳＯＩ基板を製造する方法である。しかしこの方法では、第１シリコン基板を第２シリコン基板から分離した段階で第２シリコン基板の接合面の周囲に第１シリコン基板からＳＯＩ層が転写されず、その接合面周囲のテラス領域に第２シリコン基板の表面が露出する。これは基板の外周部が基板のエッジに向かってだれているため、その接合面周囲の第２シリコン基板は第１シリコン基板との結合力が弱く、ＳＯＩ層が第２シリコン基板側に転写されにくいことが主な原因である。この第２シリコン基板の接合面周囲のテラス領域を光学顕微鏡で観察すると、第２シリコン基板の直径が３００ｍｍである場合、ＳＯＩ層が島状に孤立した２０〜５０μｍのＳＯＩ島やＳＯＩ層の周囲から半島状に突出したＳＯＩ島が１０００個を著しく越えるような比較的多く発生していることが判っている。このような孤立したＳＯＩ島や半島状のＳＯＩ島は、デバイス作製プロセスでのフッ酸（ＨＦ）を含有する水溶液での洗浄中にＳＯＩ島の基部を形成する酸化膜がエッチングで消失することでＳＯＩ基板から剥がれ、シリコンパーティクルとなってデバイス作製領域に再付着してデバイスの不良の原因となってしまうことが予想される。特にＳＯＩ島はその可能性が高い。

この点を解消するために、第２シリコン基板の表面が露出してＳＯＩ島を生じさせる接合面周囲の幅を１ｍｍより狭くしたＳＯＩ基板及びその製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このＳＯＩ基板及びその製造方法では、分離のための水素イオン注入条件であるドーズ量を制限し、ＳＯＩ島を生じさせる接合面周囲の幅を可能な限り狭めてＳＯＩ島を減少させようとするものであり、そのＳＯＩ島が減少すれば、デバイス作製プロセスにおけるＨＦ洗浄中に埋め込み酸化膜がエッチングで消失することで基板から剥がれ、シリコンパーティクルとなってデバイス作製領域に再付着してデバイス不良を起こすようなことが少なくなり、デバイスの歩留りを向上させることができるとしている。
特開２００２−３０５２９２号公報（請求項３、段落[００１３]、[００１５]、[００１７]、表１）

しかし、ＳＯＩ島はＳＯＩ層の周囲近傍に比較的多く発生するために、上記従来の特許文献１に示されたＳＯＩウェーハ及びその製造方法においてＳＯＩ島を生じさせる接合面周囲の幅を狭めることができても、ＳＯＩ島の発生の抑制に著しい効果を生じさせることはなく、ＳＯＩ島を減少させるには限界があった。そして第２シリコン基板の直径が２００ｍｍ以上の場合、その周囲に生じるＳＯＩ島を例えば１００個以下にまで著しく減少させることは困難であった。
本発明の目的は、貼合せ基板の活性領域とテラス領域との境界をスムーズにすることができ、これによりデバイス製造工程での発塵を抑制でき、デバイス製造プロセスにおける歩留まりを改善できる、半導体基板の製造方法及びその半導体基板を提供することにある。なお、本明細書において、スムーズとは、境界線が滑らかな軌跡を描いている状態を示す。

本発明者らは、表面に酸化膜を形成した後にイオン注入領域を形成した第１シリコン基板と第２シリコン基板とを重ね合せて積層体を形成し、この積層体を炉に入れて熱処理すると、積層体の直径方向の面内の温度分布を１０℃未満にした均熱環境下では、図５及び図６に示すように、イオン注入領域の分離がＳＯＩ基板５の周縁部の全周からほぼ同時に開始するため、ＳＯＩ基板５の周縁部のどの位置から分離が開始するか特定できず、酸化膜１ａ上にＳＯＩ層１ｃを有するＳＯＩ基板５の全周にわたってＳＯＩ島５aが存在することを見出した。また本発明者らは、図７に示すように、上記熱処理において、積層体の直径方向の面内の温度分布を１０℃以上とし、かつ積層体の周縁部を最も高くすると、この最も高い部分の近傍が分離を開始する起点Ｐとなり、この起点ＰとＳＯＩ基板５の中心とを結ぶ線分をＳとするとき、線分Ｓを中心線とし、かつＳＯＩ基板５の中心角が約４５度の範囲内の基板５の周縁部にＳＯＩ島の発生領域が限定されることを見出した。上記知見から本発明者らは、分離を開始する起点を基板周縁部ではなく、基板の内部にすることで、ＳＯＩ島の発生を抑制できることを発見し、本発明に到達した。

請求項１に係る発明は、図１及び図２に示すように、第１半導体基板１１又はこの基板１１に貼合わされる第２半導体基板１２のいずれか一方又は双方に酸化膜１１aを形成し、第１半導体基板１１にイオンを注入して第１半導体基板１１内部にイオン注入領域１１ｂを形成し、第１半導体基板１１を第２半導体基板１２に重ね合せて積層体１３を形成し、更に積層体１３を熱処理して積層体をイオン注入領域１１ｂで分離することにより第２半導体基板１２上に酸化膜１１ａを介して活性層１１ｃを形成する半導体基板の製造方法の改良である。
その特徴ある構成は、積層体１３の熱処理温度が４５０℃以上であり、積層体１３の直径方向の中央部温度を積層体１３の直径方向の周縁部温度より１０〜１００℃高くすることにある。
この請求項１に記載された半導体基板の製造方法では、第１半導体基板１１をイオン注入領域１１ｂで分離するときに、積層体１３の熱処理温度が４５０℃以上であり、積層体１３の直径方向の中央部温度を積層体１３の直径方向の周縁部温度より１０〜１００℃高くすることと、積層体１３のうち第１半導体基板１１が酸化膜１１ａの熱膨張係数と酸化膜１１ａ以外の半導体部分の熱膨張係数との差により、第１半導体基板１１の直径方向の中央部が膨張して略伏せ椀状に変形する。このため積層体１３の直径方向の中央部から分離が開始するので、半導体基板１０の周縁部に島状の活性層１１ｃの発生を抑制することができ、活性層１１ｃ領域とテラス領域の境界領域をスムーズにすることができる。
また、積層体１３の直径方向の中央部温度及び周縁部温度の差を１０〜１００℃にすることにより、分離を開始する起点を容易に特定でき、積層体１３の第１半導体１１の直径方向の中央部から確実に分離を開始させることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、図２に示すように、積層体１３の熱処理を積層体１３の上方及び下方に設けられたヒータ１６，１７の加熱により行い、この加熱時に積層体１３の上面又は下面のいずれか一方又は双方における直径方向の周縁部にヒータ１６，１７の輻射熱が直接照射されるのを阻止した状態で、１〜５０００℃／分の昇温速度で４５０℃以上に昇温するように積層体１３を熱処理することを特徴とする。
この請求項２に記載されたシリコン基板の製造方法では、積層体１３の上下のヒータ１６，１７により炉内が均熱になるように加熱し、積層体１３の直径方向の周縁部にヒータ１６，１７の輻射熱が直接照射されるのを阻止した状態で、所定の昇温速度で４５０℃以上に昇温したので、積層体１３の直径方向の中央部温度が周縁部温度より１０〜１００℃高くすることができる。
また、積層体１３の直径をＤとするとき、積層体１３の直径方向の周縁部が積層体１３の直径方向の中央部０．３Ｄ〜０．８Ｄの範囲の外側の部分であることが好ましい。
また、外径が積層体１３の直径より大きく形成されかつ中央に孔１８ａを有するリング状のボート１８に積層体１３を載せた状態で熱処理を行うことができる。
更に、積層体１３の直径をＤとするとき、リング状のボート１８の孔径が０．３Ｄ〜０．８Ｄであることが好ましい。

請求項６に係る発明は、図１及び図２に示すように、上記請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法で製造された半導体基板である。
この請求項６に記載された半導体基板は、そのテラス領域への島状の活性層の発生及びデバイス製造工程での発塵が抑制されたものとなる。

以上述べたように、本発明によれば、積層体をイオン注入領域で分離するための熱処理温度が４５０℃以上であり、積層体の直径方向の中央部温度を積層体の直径方向の周縁部温度より１０〜１００℃高くしたので、積層体の第１半導体基板の直径方向の中央部から確実に分離を開始させることができる。例えば、半導体基板がシリコン基板である場合、ＳＯＩ層の周囲又はその近傍に半島状のＳＯＩ島又は孤立したＳＯＩ島を著しく減少して、ＳＯＩ基板のＳＯＩ領域とテラス領域との境界をスムーズにすることができる。この結果、分離起点のウェーハ周縁部において観察されるＳＯＩ島の発生を抑制することができるので、デバイス製造工程での発塵を抑制でき、デバイス製造プロセスにおける歩留まりを改善できる。
また積層体の上下のヒータにより炉内が均熱になるように加熱し、積層体の直径方向の周縁部にヒータの輻射熱が直接照射されるのを阻止した状態で、１〜５０００℃／分の昇温速度で４５０℃以上に昇温するように積層体を熱処理すれば、積層体の直径方向の中央部温度を周縁部温度より１０〜１００℃高くすることができるので、上記と同様の効果が得られる。また昇温速度が大きい程、半導体基板の直径方向の面内の熱伝導による均熱化が遅れるため、より面内の温度差が大きくなる。
更に上記方法で製造された半導体基板はそのテラス領域への島状の活性層の発生及びデバイス製造工程での発塵が抑制されたものとなるので、デバイス製造工程での不良の発生を低減できる。

次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
＜第１の実施の形態＞
図1に示すように、本発明のシリコン基板の製造方法は、第１シリコン基板１１の表面に酸化膜１１ａを形成する酸化膜形成工程（図１（ｂ））と、この第１シリコン基板１１にイオンを注入して第１シリコン基板１１の内部にイオン注入領域１１ｂを形成するイオン注入工程（図１（ｃ））と、その第１シリコン基板１１を支持基板となる第２シリコン基板１２に重ね合せることにより積層体１３を形成する積層体形成工程（図１（ｅ））と、第１シリコン基板１１をイオン注入領域１１ｂで分離して第２シリコン基板１２上に酸化膜１１ａを介して薄膜の単結晶シリコンからなるＳＯＩ層１１ｃを形成するＳＯＩ層形成工程（図１（ｆ）及び（ｇ））とを含む。

(A) 酸化膜形成工程及びイオン注入工程
第１シリコン基板１１はチョクラルスキー法で製造される。この基板の周端縁１１ｄと第１主面１１ｅとの間、及びこの周端縁１１ｄと第２主面１１ｆとの間には、面取り部１１ｇがそれぞれ形成される。先ずシリコンウェーハからなる第１シリコン基板１１を９００℃以上の高温で熱酸化することにより、この基板１１表面全体に絶縁膜である酸化膜１ａ（ＳｉＯ₂膜）を形成する。上記酸化膜１１ａの厚さは５０〜３００ｎｍ、好ましくは１００〜２００ｎｍに形成される。ここで、酸化膜１１ａの厚さを５０〜３００ｎｍの範囲に限定したのは、５０ｎｍ未満では界面に欠陥が発生し易く貼合せ歩留まりが低下し、３００ｎｍを越えると通常のイオン注入機の加速電圧では酸化膜を介してのイオン注入の深さが不十分なために必要なＳＯＩ層１１ｃの膜厚（２０〜１００ｎｍ）が得られないからである。この全面に酸化膜１１ａが形成された第１シリコン基板１１に第２主面１１ｆ側から、水素分子イオン（H₂ ⁺）を２．５×１０¹⁶／ｃｍ²以上のドーズ量で、又は水素ガスイオンである水素イオン（H⁺）を５．０×１０¹⁶／ｃｍ²以上のドーズ量でイオン注入する（図１（ｃ））。このイオン注入領域１１ｂは水素分子イオン又は水素ガスイオンの注入により第１シリコン基板１１内部に酸化膜１１ａと平行に形成される、即ち第２主面１１ｆと平行に形成される。なお、水素ガスイオン（Ｈ⁺）の場合には、水素分子イオン（Ｈ₂ ⁺）の場合の約２倍の注入量が必要である。また酸化膜１１ａは、第１シリコン基板１１ではなく支持ウェーハとなる第２シリコン基板に形成してもよい。更に上記イオン注入領域１１ｂの厚さは２００〜１２００ｎｍ、好ましくは５００〜７００ｎｍに設定される。ここで、イオン注入領域１１ｂの厚さを２００〜１２００ｎｍに限定したのは、２００ｎｍ未満では分離熱処理後に欠陥が発生し易くなり、１２００ｎｍを越えると通常のイオン注入ではそれ以上の深さで注入できないからである。

(B) 積層体形成工程
上記第１シリコン基板１１と同一表面積を有するシリコンウェーハからなる第２シリコン基板１２を用意し（図１（ｄ））、両基板１１，１２をＲＣＡ法により洗浄した後、第２シリコン基板１２上に第１シリコン基板１１を酸化膜１１ａを介して室温で重ね合せて積層体１３を形成する（図１（ｅ））。このとき第１シリコン基板１１の第２主面１１ｆ側の酸化膜１１ａが第２シリコン基板１２に接するように重ね合せる。
(C) ＳＯＩ層形成工程
上記積層体１３を炉に入れて熱処理する。この熱処理時に積層体１３の直径方向の中央部温度を積層体１３の直径方向の周縁部温度より高くする。即ち、積層体１３の熱処理温度は４５０℃以上、好ましくは５００〜７００℃であり、熱処理時の積層体１３の直径方向の中央部温度を積層体１３の直径方向の周縁部温度より１０〜１００℃、好ましくは１５〜３０℃高くする。ここで、熱処理温度を４５０℃以上に限定したのは、４５０℃未満ではイオン注入領域１１ｂで分離できないからである。また積層体１３の中央部と周縁部との温度差を１０〜１００℃の範囲に限定したのは、１０℃未満では積層体中心から確実に分離できず、１００℃を越えると積層体面内の温度差による過大な熱応力が発生し、スリップ等の結晶欠陥が起こる危険性が高いからである。

上記積層体１３の中央部と周縁部に温度差を付与する具体的な方法を説明する。炉内は積層体１３を水平に収容したときに、この積層体１３の上方にアッパヒータ１６が所定の間隔をあけて設けられ、積層体１３の下方にロアヒータ１７が所定の間隔をあけて設けられる（図２）。これらのヒータ１６，１７の加熱により積層体１３の熱処理を行うときに、積層体１３の上面又は下面のいずれか一方又は双方であって、積層体１３の直径方向の周縁部にアッパヒータ１６又はロアヒータ１７のいずれか一方又は双方の輻射熱が直接照射されるのを阻止した状態で、室温から４５０℃以上、好ましくは５００〜７００℃の範囲の所定温度まで、１〜５０００℃／分、好ましくは２〜１０００℃／分の昇温速度で昇温した後に、１〜６０分間保持する。ここで、昇温速度を１〜５０００℃／分の範囲に限定したのは、１℃／分未満では積層体１３の中央部と周縁部との温度差を１０℃以上にすることができず、５０００℃を越えると熱応力による積層体１３の変形により、積層体１３と支持基板となる第２シリコン基板１２のずれにより傷が発生するからである。また昇温後の温度での保持時間を１〜６０分間と限定したのは、１分間未満では分離が確実に発生せず、６０分間を越えると保持時間が必要以上に長くなり製造コストを押上げるからである。
上記輻射熱の照射が遮蔽される積層体１３の直径方向の周縁部とは、積層体１３の直径をＤとするとき、積層体１３の直径方向の中央部の０．３Ｄ〜０．８Ｄ、好ましくは０．６Ｄ〜０．７Ｄの範囲の外側の部分である、換言すれば、上記輻射熱が直接照射される積層体１３の直径方向の中央部が０．３Ｄ〜０．８Ｄ、好ましくは０．６Ｄ〜０．７Ｄの範囲内となる。ここで、輻射熱が直接照射される積層体１３の直径方向の中央部を０．３Ｄ〜０．８Ｄの範囲内に限定したのは、０．３Ｄ未満では中心部への入熱が少なくなり、温度差がつき難く、０．８Ｄを越えると外周部に温度差がつかなくなるからである
この実施の形態では、積層体１３をリング状のボート１８に乗せた状態で炉に入れて熱処理を行う。これにより積層体１３の下面であって積層体１３の直径方向の周縁部にロアヒータ１７の輻射熱が直接照射されるのを阻止できる。上記リング状のボート１８は石英、ＳｉＣ、カーボン、シリコン等により積層体１３の直径より大きく形成され、中央に孔径０．３Ｄ〜０．８Ｄ、好ましくは０．６Ｄ〜０．８Ｄの孔１８ａを有する。また上記ボート１８の厚さは０．５〜５ｍｍ、好ましくは１〜３ｍｍの範囲に設定される。ここでボート１８の厚さを０．５〜５ｍｍの範囲内に限定したのは、０．５ｍｍ未満では熱遮蔽効果に乏しく、５ｍｍを越えると全体の熱容量が大きくなって、昇温し難くなり、また温度差をつけるために熱処理をより高温、長時間で行う必要があり、製造コストが上がってしまうからである。なお、上記熱処理時の炉内雰囲気は窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気である。

上記熱処理を行うと、イオン注入領域１１ｂにおける分離が積層体１３の直径方向の周縁部ではなく、積層体１３の直径方向の中央部から開始する。具体的には酸化膜１１ａが９００℃以上の高温で形成されており、イオン注入領域１１ｂで分離するための熱処理温度（４５０℃以上、好ましくは５００〜７００℃）と比較して高い。このためイオン注入領域１１ｂで分離が開始する場合、第１シリコン基板１１は酸化膜１１ａの熱膨張係数と第１シリコン基板１１のシリコン部分の熱膨張係数との差で上記シリコン部分が膨張して略伏せ椀状に変形する、即ち第１シリコン基板１１の直径方向の中央部から割れる。この結果、従来、積層体１３の直径方向の周縁部を起点として分離を進行させると、その起点近傍にＳＯＩ島が発生してしまうけれども、本発明では積層体１３の直径方向の中央部から分離を進行させることができるので、ＳＯＩ島の発生を防止できる。従って、このＳＯＩ基板を用いれば、デバイス製造工程での発塵を抑制でき、デバイス製造プロセスにおける歩留まりを改善できる。

＜第２の実施の形態＞
図３及び図４は本発明の第２の実施形態を示す。図３及び図４において図１と図２と同一符号は同一部品を示す。
本実施の形態では、酸化膜形成工程とイオン注入工程との間に、第１シリコン基板１１の少なくとも第２主面１１ｆに酸化膜１１ａを残留させて（第１主面１１ｅに酸化膜１１ａを残留させる場合を含む。）その余の酸化膜１１ａを除去する酸化膜除去工程（図３（ｃ））を更に含む。この酸化膜１１ａの一部を除去した後に、その酸化膜１１ａが残留する第２主面１１ｆにイオンを注入して第１シリコン基板１１の内部にイオン注入領域１１ｂを形成する（図３（ｄ））。

上記酸化膜除去工程では、第１シリコン基板１１を水平回転させながらその周端縁１１ｄ及び面取り部１１ｇにフッ酸水溶液を吹きかけてその部分における酸化膜１１ａを除去し、第１主面１１ｅ及び第２主面１１ｆのみ酸化膜１１ａを残留させる。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。
上記第１シリコン基板１１を第２シリコン基板１２に重ね合わせて積層体１３を形成した後に、第１シリコン基板１１をイオン注入領域１１ｂで分離するとき、イオン注入領域１１ｂにおける分離が積層体１３の直径方向の中央部から開始するとともに、積層体１３の第１シリコン基板１１の周端縁１１ｄ及び面取り部１１ｇの酸化膜１１ａ除去されているため、第１の実施の形態よりＳＯＩ島の発生を効果的に防止できる。上記以外の動作は第１の実施の形態と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。

なお第１及び第２の実施の形態では、半導体としてシリコンを挙げたが、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、Ｇｅ等の半導体にも適用できる。また第１及び第２の実施の形態では酸化膜を第１シリコン基板の表面に形成したが、第２シリコン基板の表面あるいは第１シリコン基板の表面及び第２シリコン基板の表面の双方に形成してもよい。

次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１＞
図１に示すように、先ず直径が３００ｍｍであり、結晶方位が＜１００＞であり、抵抗率が１０〜２０ΩｃｍであるＰ型シリコンウェーハからなる第１シリコン基板１１と第２シリコン基板１２とをそれぞれ準備した。次いで第１シリコン基板１１を酸素雰囲気中１０００℃で５時間放置して熱処理を行い、第１シリコン基板１１の表面全体（全面）に１５０ｎｍ（１５００Å）の酸化膜１１aを形成した。その後、第１シリコン基板１１の第２主面１１ｆに５０ｋeＶの注入エネルギーで、水素分子イオン（Ｈ₂ ⁺）６×１０¹⁶／ｃｍ²のドーズ量でイオン注入し、第１シリコン基板１１の内部にイオン注入領域１１ｂを形成した。次に第１シリコン基板１１と第２シリコン基板１２を重ねる前に洗浄を行った後、第１シリコン基板１１の第２主面１１ｆ側の酸化膜１１ａが第２シリコン基板１２に密着するように、第１シリコン基板１１を第２シリコン基板１２に重ね合せることにより、積層体１３を形成した。

一方、上記積層体１３を熱処理するための炉に積層体１３を収容し、この炉内を窒素（Ｎ₂）ガス雰囲気中で５００℃に昇温したときに、積層体１３の直径方向の面内の温度分布が１０℃未満となるように、予め熱電対付き積層体を用いてアッパヒータ１６及びロアヒータ１７の発熱量を調整した（図２）。また直径×厚さ×孔径が３１０ｍｍ×２ｍｍ×２００ｍｍである石英製のリング状のボート１８を用意した。そしてこのボート１８上に積層体１３を載せた状態で炉に収容し、この炉内雰囲気を窒素ガスに置換した後、５０℃／分の昇温速度で５００℃まで昇温し、５００℃に３０分間保持することにより、積層体１３をイオン注入領域１１ｂで分離した。これにより酸化膜１１ａを介してＳＯＩ層１１ｃが積層された第２シリコン基板１２からなるＳＯＩ基板１０を得た。このＳＯＩ基板１０を実施例１とした。

＜比較例１＞
リング状のボートを用いずに積層体を炉内で分離する熱処理を行ったことを除き、実施例１と同様にしてＳＯＩ基板を得た。このＳＯＩ基板を比較例１とした。
＜比較例２＞
リング状のボートを用いずに積層体を炉内で分離する熱処理を行い、この熱処理時に炉内のヒータを調整することにより、積層体の直径方向の周縁部温度を直径方向の中央部温度よりも１０℃高く設定したことを除き、実施例１と同様にしてＳＯＩ基板を得た。このＳＯＩ基板を比較例２とした。
＜比較例３＞
積層体を炉内で１０℃／分の昇温速度で昇温したことを除き、実施例１と同様にしてＳＯＩ基板を得た。このＳＯＩ基板を比較例３とした。

＜比較試験及び評価＞
実施例１〜３及び比較例１のＳＯＩ基板の周縁部、特に面取り部を光学顕微鏡で観察し、その部分に生じたＳＯＩ島の数を数えた。この結果を表１に示す。なお、表１において、積層体面内の温度差は事前に熱電対付き積層体を炉に収容して、積層体の直径方向の中心位置と周端縁から１０ｍｍ直径方向の中心に向って内側に入った位置で温測して確認した。また上記積層体面内の温度差は昇温中４５０℃での温度差であり、この温度差は周端縁から１０ｍｍ内側の温度から中心位置温度を引いた値であり、「−」（マイナス）は中心温度が高いことを示す。更に表１のＳＯＩ島の発生領域はＳＯＩ発生領域長さを積層体の円周長さで割った値を１００倍（百分率）した値と定義した。

表１から明らかなように、積層体の中心温度が周縁温度より５℃及び１２℃低い比較例１及び２では、ＳＯＩ島の発生領域が１５％及び５０％となり、また積層体の中心温度が周縁温度より高いけれども１０℃未満の８℃である比較例３では、ＳＯＩ島の発生領域が１０％であったのに対し、積層体の中心の温度が周縁温度より１０℃高い実施例１では、ＳＯＩ島発生領域が５％以下に抑制されることが分かった。
なおリングを使用せず、周縁の温度が中心温度よりも高い場合、温度差が小さい比較例１ではＳＯＩ島の発生領域が小さくなり、温度差が大きい比較例２ではＳＯＩ島の発生領域が大きくなることが分かった。

本発明第１の実施形態におけるシリコン基板の製造方法を工程順に示す図である。 （ａ）は積層体をリングボートに載せてヒータで加熱している状態を示す図であり、（ｂ）はその温度分布を示す図である。 本発明第２の実施形態におけるシリコン基板の製造方法を工程順に示す図である。 （ａ）は積層体をリングボートに載せてヒータで加熱している状態を示す図であり、（ｂ）はその温度分布を示す図である。 均熱環境下におけるＳＯＩ島の発生領域を示す図である。 図５のＡ−Ａ線における断面図である。 温度分布のある環境下におけるＳＯＩ島の発生領域を示す図である。

符号の説明

１０ ＳＯＩ基板（半導体基板）
１１ 第１シリコン基板（第１半導体基板）
１１ａ 酸化膜
１１ｂ イオン注入領域
１１ｃ ＳＯＩ層（活性層）
１２ 第２シリコン基板（第２半導体基板）
１３ 積層体
１６，１７ ヒータ
１８ ボート
１８ａ 孔

Claims (6)

1. 第１半導体基板(11)又はこの基板(11)に貼合わされる第２半導体基板(12)のいずれか一方又は双方に酸化膜(11a)を形成し、前記第１半導体基板(11)にイオン注入して前記第１半導体基板(11)内部にイオン注入領域(11b)を形成し、前記第１半導体基板(11)を前記第２半導体基板(12)に重ね合せて積層体(13)を形成し、更に前記積層体(13)を熱処理して前記積層体(13)を前記イオン注入領域(11b)で分離することにより前記第２半導体基板(12)上に酸化膜(11a)を介して活性層(11c)を形成する半導体基板の製造方法において、
   前記積層体(13)の熱処理温度が４５０℃以上であり、前記積層体(13)の直径方向の中央部温度を前記積層体(13)の直径方向の周縁部温度より１０〜１００℃高くすることを特徴とする半導体基板の製造方法。
2. 積層体(13)の熱処理を前記積層体(13)の上方及び下方に設けられたヒータ(16,17)の加熱により行い、前記加熱時に前記積層体(13)の上面又は下面のいずれか一方又は双方における直径方向の周縁部に前記ヒータ(16,17)の輻射熱が直接照射されるのを阻止した状態で、１〜５０００℃／分の昇温速度で４５０℃以上に昇温するように前記積層体(13)を熱処理する請求項１記載の半導体基板の製造方法。
3. 積層体(13)の直径をＤとするとき、前記積層体(13)の直径方向の周縁部が前記積層体(13)の直径方向の中央部の０．３Ｄ〜０．８Ｄの範囲の外側の部分である請求項２記載の半導体基板の製造方法。
4. 外径が積層体(13)の直径より大きく形成されかつ中央に孔(18a)を有するリング状のボート(18)に前記積層体(13)を載せた状態で熱処理を行う請求項２記載のシリコン基板の製造方法。
5. 積層体(13)の直径をＤとするとき、リング状のボート(18)の孔径が０．３Ｄ〜０．８Ｄである請求項４記載の半導体基板の製造方法。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法で製造された半導体基板。

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