JP2009027124A - Ｓｏｉウェーハの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハのＳＯＩ層上にシリコンエピタキシャル層を簡単に成長させることができ、製造されるＳＯＩウェーハの反りを抑制することができ、また、デバイス製造等といった後の工程においてもパーティクルの発生を低減することができ、さらにそのようなＳＯＩウェーハ製造のコスト削減を図ることができるＳＯＩウェーハの製造方法を提供する。
【解決手段】テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハのＳＯＩ層の全面にシリコンエピタキシャル層を形成する工程（ｆ）において、反応ガスにＨＣｌガスを混合することを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。
【選択図】図１
【解決手段】テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハのＳＯＩ層の全面にシリコンエピタキシャル層を形成する工程（ｆ）において、反応ガスにＨＣｌガスを混合することを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。
【選択図】図１
Description
本発明は、ＳＯＩウェーハの製造方法に関し、特に、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハのＳＯＩ層の全面にシリコンエピタキシャル層を形成する工程を有するＳＯＩウェーハの製造方法に関する。
半導体素子用のウェーハの一つとして、絶縁膜であるシリコン酸化膜の上にシリコン層（以下、ＳＯＩ層と呼ぶことがある）を形成したＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハがある。このＳＯＩウェーハは、デバイス作製領域となる基板表層部のＳＯＩ層が埋め込み絶縁層（埋め込み酸化膜層（ＢＯＸ層））により基板内部と電気的に分離されているため、寄生容量が小さく、耐放射性能力が高いなどの特徴を有する。そのため、高速・低消費電力動作、ソフトエラー防止などの効果が期待され、高性能半導体素子用の基板として有望視されている。
このＳＯＩウェーハを製造する代表的な方法として、ウェーハの貼り合わせ法があげられる。この貼り合わせ法は、例えばシリコン単結晶からなるボンドウェーハとベースウェーハのうちの少なくとも一方の表面に熱酸化膜を形成した後、この形成した熱酸化膜を介して２枚のウェーハを密着させ、結合熱処理を施すことによって結合力を高め、その後に片方のウェーハ（ＳＯＩ層を形成するウェーハ（以下、ボンドウェーハ））を研削や鏡面研磨により薄膜化することによってＳＯＩウェーハを製造する方法である。
このように製造されたＳＯＩウェーハの場合、貼り合わせられる２枚のウェーハの周辺部には厚さが僅かに薄くなった研磨ダレと呼ばれる部分や面取り部が存在し、その部分は結合されないか、結合力が弱い未結合部分として残ってしまう。このような未結合部分が存在したまま研削等により薄膜化を行うと、その薄膜化工程中に未結合部分の一部が剥がれることになる。従って、薄膜化されたボンドウェーハは、基台となるベースウェーハよりも小径となり、また、周辺部には微小な凹凸が連続的に形成されることになる。
このようなＳＯＩウェーハをデバイス工程に投入すると、残留する未結合部分がデバイス工程で剥離し、パーティクルを発生させ、デバイス歩留りを低下させてしまう。
このようなＳＯＩウェーハをデバイス工程に投入すると、残留する未結合部分がデバイス工程で剥離し、パーティクルを発生させ、デバイス歩留りを低下させてしまう。
そのため、薄膜化後のボンドウェーハの上面に周辺部が露出するようにマスキングテープを貼り付けてエッチングを行うことにより、残留する未結合部分を予め除去する。このように未結合部分が除去されベースウェーハが露出した外周部領域はテラス部と呼ばれる。
一方、ボンドウェーハを薄膜化する方法として、上記の研削・研磨による方法のほか、貼り合わせる前のボンドウェーハに予め水素イオンなどのイオン注入層を形成しておき、ベースウェーハと貼り合わせた後にそのイオン注入層で剥離することによりボンドウェーハを薄膜化する方法がある。このいわゆるイオン注入剥離法は、作製されるＳＯＩ層の膜厚を薄く、かつ膜厚均一性を極めて優れたものとすることができるため、盛んに使用されるようになってきている。
このイオン注入剥離法においても、研磨ダレ部分は未結合部分となり、剥離後、研磨ダレ部分にはＳＯＩ層が転写されず、ベースウェーハが露出したテラス部となる。
近年では、バイポーラデバイスやパワーデバイスに極めて有用なウェーハとして、ＳＯＩ層の膜厚が数μｍから数１０μｍの比較的厚い厚膜ＳＯＩウェーハが大いに期待されている。
しかし、ＳＯＩ層の膜厚が数μｍで、厚さ公差が±０．１μｍ程度を要求される高品質のＳＯＩウェーハを製造する場合、ボンドウェーハの薄膜化を研削・研磨で行う方法では、高精度の研磨手法を用いても目標膜厚に対して高々±０．３μｍ程度の面内均一性しか得られず、ＳＯＩ層の膜厚のバラツキが大きく、膜厚均一性に限界がある。
しかし、ＳＯＩ層の膜厚が数μｍで、厚さ公差が±０．１μｍ程度を要求される高品質のＳＯＩウェーハを製造する場合、ボンドウェーハの薄膜化を研削・研磨で行う方法では、高精度の研磨手法を用いても目標膜厚に対して高々±０．３μｍ程度の面内均一性しか得られず、ＳＯＩ層の膜厚のバラツキが大きく、膜厚均一性に限界がある。
そこで、これを実現するための方法として特許文献１があげられる。この特許文献１では、ＳＯＩ層の膜厚均一性が±０．０１μｍ以下を比較的容易に得ることができるイオン注入剥離法で薄いＳＯＩ層を形成し、その後、このＳＯＩ層上の面にエピタキシャル成長を行い、ＳＯＩ層を増膜するという方法である。
しかし、この場合、ＳＯＩウェーハの反りを考慮し、ベースウェーハに予め酸化膜を形成して貼り合わせてＳＯＩウェーハを作製すると、ＳＯＩウェーハの周辺テラス部（未結合部分）の酸化膜が露出した状態となるため、この状態でＳＯＩ層の全面上にエピタキシャル成長を行うと、テラス部の酸化膜上にポリシリコンが成長し、後の工程でパーティクル汚染などの原因となる。
一般的にはこのポリシリコンを成長させないために、ＳＯＩウェーハをＨＦ水溶液中に浸漬してテラス部の酸化膜を除去してからエピタキシャル成長を行っているが、反り防止用の裏面酸化膜がベースウェーハに残されている場合、裏面酸化膜の膜厚も減少してしまうため、製造されるＳＯＩウェーハの反りが大きくなってしまうという問題があった。
このような問題を解決するには、ＳＯＩウェーハの反りを防止するための裏面酸化膜を必要以上に減少させないために、特許文献２のようにＨＦスピン洗浄を行う等といった方法によって、テラス部の酸化膜のみを完全に除去してからエピタキシャル成長を行ったり、エピタキシャル成長後にテラス部の酸化膜のみを除去することによって同時にテラス部の酸化膜上に形成されているポリシリコンを除去することが考えられるが、このようにしてテラス部の酸化膜を完全に除去すると、ＳＯＩ層周辺下部のＢＯＸ層が大きく侵食されオーバーハング構造の不安定な状態となって、パーティクルの発生源となるという問題点があった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハのＳＯＩ層上にシリコンエピタキシャル層を簡単に成長させることができ、製造されるＳＯＩウェーハの反りを抑制することができ、また、デバイス製造等といった後の工程においてもパーティクルの発生を低減することができ、さらにそのようなＳＯＩウェーハ製造のコスト削減を図ることができるＳＯＩウェーハの製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、少なくとも、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハのＳＯＩ層の全面にシリコンエピタキシャル層を形成する工程を有するＳＯＩウェーハの製造方法であって、前記シリコンエピタキシャル層を形成する際の反応ガスにＨＣｌガスを混合することを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法を提供する（請求項１）。
このように本発明のＳＯＩウェーハの製造方法は、少なくとも、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハのＳＯＩ層の全面にシリコンエピタキシャル層を形成する際、反応ガスにＨＣｌガスを混合することによって、ＳＯＩウェーハのテラス部に酸化膜が載った状態であっても、シリコンエピタキシャル層形成工程時に酸化膜上にポリシリコンの成長が起きず、ＳＯＩ層上のみに選択的にシリコンエピタキシャル層の成長を行うことができる。そのため、ＳＯＩウェーハのテラス部上にポリシリコンができないので、その後の工程においてポリシリコンによるパーティクルの発生を低減することができる。
また、従来のエピタキシャル成長ではテラス部にポリシリコンができるため、その後にポリシリコンだけを除去する工程が必要であるが、本発明の場合は、エピ層形成工程時に反応ガスにＨＣｌガスを混合することによって、テラス部にポリシリコンが成長しないので、その後にポリシリコン除去のための工程が不要であり、ＳＯＩウェーハ製造の工程が簡素化して新たな設備を必要とせず、ＳＯＩウェーハ製造のコスト削減を図ることができる。
さらに、ＳＯＩウェーハに反り低減を目的とした裏面酸化膜が形成されている場合であっても、本発明のように、エピ層形成工程時に反応ガスにＨＣｌガスを混合することによって、ポリシリコンが成長しないので、従来のようにエピ層形成工程前にＳＯＩウェーハのテラス部の酸化膜を完全に除去する工程を必要とせず、裏面酸化膜が必要以上に減少することがない。従って、製造されるＳＯＩウェーハの裏面酸化膜の厚さを保持することができるので、エピタキシャル成長後においても反りの抑制されたＳＯＩウェーハを製造することができる。
この場合、前記ＨＣｌガスの流量を前記反応ガスの流量に対して１％以上とすることが好ましい（請求項２）。
このように、ＨＣｌガスの流量を前記反応ガスの流量に対して１％以上とすることによって、効率的にポリシリコンの成長を抑えることができる。
このように、ＨＣｌガスの流量を前記反応ガスの流量に対して１％以上とすることによって、効率的にポリシリコンの成長を抑えることができる。
また本発明は、前記シリコンエピタキシャル層を形成するテラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハとして、イオン注入剥離法により薄膜化されたＳＯＩ層を具備するＳＯＩウェーハを使用することが好ましい（請求項３）。
このように、シリコンエピタキシャル層を形成する前のテラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハとして、イオン注入剥離法により薄膜化されたＳＯＩ層を具備するＳＯＩウェーハを使用することで、シリコンエピタキシャル層を形成する前のＳＯＩウェーハは、極めて膜厚均一性の優れたＳＯＩ層を具備する。そのため、イオン注入剥離法により薄膜化された薄いＳＯＩ層上にシリコンエピタキシャル層を形成すると、ＳＯＩ層の膜厚が数μｍで、且つ厚さ公差が±０．１μｍ程度といった高品質のＳＯＩウェーハを、研削・研磨による薄膜化されたものより比較的簡単に製造することができる。
さらに本発明は、前記シリコンエピタキシャル層を形成する工程において、前記反応ガスとしての原料ガスをリアクタ内に流す前に、ＨＣｌガスを所定時間流すことが好ましい（請求項４）。
このように、シリコンエピタキシャル層を形成する工程において、反応ガス（原料ガス＋キャリアガス）としての原料ガスをリアクタ内に流す前、すなわち、リアクタ内にキャリアガスのみが流れている状態で、予めＨＣｌガスを所定時間流すことにより、リアクタ内もしくはウェーハ上に付着している金属不純物を除去できるため、より高品質なシリコンエピタキシャル層を積層することができる。
特に、イオン注入剥離法により薄膜化されたＳＯＩ層を具備し、且つ、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハに対して、シリコンエピタキシャル層を形成する工程において、反応ガスとしての原料ガスをリアクタ内に流す前に、予めＨＣｌガスを所定時間流すことにより、イオン注入剥離時にテラス部の酸化膜上に付着したシリコン薄片を除去することができる。そのため、シリコンエピタキシャル層形成後、テラス部にＳｉ島ができることを抑制できる。
また、前記シリコンエピタキシャル層を形成する工程の前に、前記テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハのテラス部に存在するシリコン薄片を除去する洗浄工程を行うことが好ましい（請求項５）。
このように、シリコンエピタキシャル層を形成する工程の前に、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハのテラス部に存在するシリコン薄片を除去する洗浄工程を行うことにより、イオン注入剥離時にテラス部の酸化膜上に付着したシリコン薄片を除去するため、シリコンエピタキシャル層形成後、テラス部にＳｉ島ができることを抑制できる。
さらに、前記洗浄工程において、前記シリコン薄片を除去する洗浄液としてＨＦを含有する水溶液を用い、前記ＳＯＩウェーハの具備する裏面酸化膜が残るように洗浄することが好ましい（請求項６）。
このように、洗浄工程において、シリコン薄片を除去する洗浄液としてＨＦを含有する水溶液を用い、ＳＯＩウェーハの具備する裏面酸化膜が残るように洗浄することにより、反り防止用の裏面酸化膜が形成されたＳＯＩウェーハをＨＦ水溶液中に浸漬すると、テラス部の酸化膜が少しエッチングされてテラス部の酸化膜上に付着したシリコン薄片を十分に除去できる上に、反り防止用の裏面酸化膜はある程度残留する。従って、テラス部の酸化膜上にポリシリコンが成長せず、且つシリコン薄片によってできるＳｉ島も抑制されたものとなり、さらに、ＳＯＩウェーハの反りが低減されたＳＯＩウェーハを簡単に得ることができる。
また、前記洗浄工程において、前記テラス部の酸化膜の厚さの減少量を４０ｎｍ以上に調整することが好ましい（請求項７）。
このように、洗浄工程において、減少させるテラス部の酸化膜の厚さを４０ｎｍ以上に調整することで、より確実にシリコン薄片を除去することができる。
本発明に従うＳＯＩウェーハの製造方法であれば、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハのＳＯＩ層上にシリコンエピタキシャル層を簡単に成長させることができ、デバイス製造等の後の工程においてもパーティクルの発生を低減することができ、製造されるＳＯＩウェーハの反りを抑制することができ、さらにそのようなＳＯＩウェーハ製造のコスト削減を図ることができる。
前述したように、ＳＯＩウェーハの有するＳＯＩ層の膜厚が数μｍで、厚さ公差が±０．１μｍ程度を要求されるＳＯＩウェーハを製造する場合、貼り合わせ法においてボンドウェーハの薄膜化をイオン注入剥離法で行い、ＳＯＩ層上にエピタキシャル成長で対応可能である。しかし、ＳＯＩウェーハの反り防止のためベースウェーハに酸化膜を形成してＳＯＩウェーハを作製すると、ＳＯＩウェーハの周辺テラス部（未結合部分）には酸化膜が露出した状態となる。この状態でＳＯＩ層上にエピタキシャル層成長を行うと、テラス部の酸化膜上にポリシリコンが成長し、後の工程でパーティクルの発生などの原因となる。
一方、このポリシリコンを成長させないためには、ＳＯＩウェーハをＨＦ水溶液中に浸漬してテラス部の酸化膜を完全に除去してからエピタキシャル成長を行うことが一般的である。しかし、反り防止用の裏面酸化膜が形成されたＳＯＩウェーハをＨＦ水溶液中に浸漬すると、テラス部の酸化膜厚の減少量と同じだけ裏面酸化膜の厚さが減少してしまうため、テラス部の酸化膜を完全に除去すると、反り防止用の裏面酸化膜がほとんど残らず、ＳＯＩウェーハの反りが大きくなってしまう。
さらに、テラス部の酸化膜を完全に除去すると、ＳＯＩ層周辺下部のＢＯＸ層が大きく侵食され、オーバーハング構造の不安定な状態となってパーティクルの発生源となるという問題があった。
さらに、テラス部の酸化膜を完全に除去すると、ＳＯＩ層周辺下部のＢＯＸ層が大きく侵食され、オーバーハング構造の不安定な状態となってパーティクルの発生源となるという問題があった。
本発明者等はこのような問題を解決すべく、鋭意研究を重ねた。
その結果、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハのＳＯＩ層上にシリコンエピタキシャル層を簡単に成長させることができ、製造されるＳＯＩウェーハの反りを抑制することができ、また、デバイス製造等といった後の工程においてもパーティクルの発生を低減することができ、さらにそのようなＳＯＩウェーハ製造のコスト削減を図るには、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハのＳＯＩ層上にシリコンエピタキシャル成長を行う際、反応ガスにＨＣｌガスを混合することによって、テラス部の酸化膜上にポリシリコン等の不要な堆積物を形成せず、ＳＯＩ層のみにシリコンエピタキシャル層を形成すれば良いことに想到し、本発明を完成させた。
その結果、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハのＳＯＩ層上にシリコンエピタキシャル層を簡単に成長させることができ、製造されるＳＯＩウェーハの反りを抑制することができ、また、デバイス製造等といった後の工程においてもパーティクルの発生を低減することができ、さらにそのようなＳＯＩウェーハ製造のコスト削減を図るには、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハのＳＯＩ層上にシリコンエピタキシャル成長を行う際、反応ガスにＨＣｌガスを混合することによって、テラス部の酸化膜上にポリシリコン等の不要な堆積物を形成せず、ＳＯＩ層のみにシリコンエピタキシャル層を形成すれば良いことに想到し、本発明を完成させた。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明の第１実施形態として、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハのうち、イオン注入剥離法により薄膜化されたＳＯＩ層を具備するものを作製し、該ＳＯＩ層にシリコンエピタキシャル層を形成して、ＳＯＩウェーハを製造する方法を説明する。図１は、本発明に係るＳＯＩウェーハの製造方法の第１実施形態を説明する概略図である。
本発明の第１実施形態として、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハのうち、イオン注入剥離法により薄膜化されたＳＯＩ層を具備するものを作製し、該ＳＯＩ層にシリコンエピタキシャル層を形成して、ＳＯＩウェーハを製造する方法を説明する。図１は、本発明に係るＳＯＩウェーハの製造方法の第１実施形態を説明する概略図である。
まず、ボンドウェーハ１１及びベースウェーハ１２を用意する（工程ａ）。
ボンドウェーハ及びベースウェーハは特に限定しないが、例えばシリコン単結晶からなるものを用いることができる。また、ゲッタリング能力を高める等といった目的のため、シリコン単結晶ウェーハに高濃度にドーパントを含ませたものを使用しても良く、その導電型はｎ型、ｐ型のいずれであってもよい。
ボンドウェーハ及びベースウェーハは特に限定しないが、例えばシリコン単結晶からなるものを用いることができる。また、ゲッタリング能力を高める等といった目的のため、シリコン単結晶ウェーハに高濃度にドーパントを含ませたものを使用しても良く、その導電型はｎ型、ｐ型のいずれであってもよい。
次に、ベースウェーハ１２に熱酸化処理を施し、ベースウェーハの全面に酸化膜１３を形成する（工程ｂ）。
近年では、特に厚い埋め込み酸化膜層を有するＳＯＩウェーハを製造する際、貼り合わせ面側のみに酸化膜を形成すると該酸化膜が形成された面の方に凸に反るので、ウェーハの反りを低減するためにベースウェーハの全面に酸化膜１３を形成することが多い。そして、後の工程においてもベースウェーハの貼り合わせ面とは反対側の裏面に形成された酸化膜１３ｂを除去せずにＳＯＩウェーハ製品として出荷され、デバイス製造工程においても裏面酸化膜１３ｂは除去されないことが多い。
近年では、特に厚い埋め込み酸化膜層を有するＳＯＩウェーハを製造する際、貼り合わせ面側のみに酸化膜を形成すると該酸化膜が形成された面の方に凸に反るので、ウェーハの反りを低減するためにベースウェーハの全面に酸化膜１３を形成することが多い。そして、後の工程においてもベースウェーハの貼り合わせ面とは反対側の裏面に形成された酸化膜１３ｂを除去せずにＳＯＩウェーハ製品として出荷され、デバイス製造工程においても裏面酸化膜１３ｂは除去されないことが多い。
なお、本発明においては、工程ｂにおいて形成する酸化膜の厚さは特に限定しない。また、ベースウェーハ１２の熱酸化方法は特に限定されず、例えばｗｅｔ酸化等があげられる。このとき形成された酸化膜１３は、貼り合わせ後に一方は埋め込み酸化膜層１３ａとなり、他方は裏面酸化膜１３ｂとなる。
一方、ボンドウェーハ１１の内部に水素イオン又は希ガスイオンの少なくとも１種類を注入してイオン注入層１４を形成する（工程ｃ）。
このときのイオン注入層１４の深さは、剥離後に形成されるＳＯＩ層１５の厚さに反映される。従って、注入エネルギー等を制御してイオン注入することにより、ＳＯＩ層１５の厚さを制御できる。
このイオン注入層１４を形成する前に、チャネリング防止のため、ボンドウェーハ１１の全面にシリコン酸化膜層（不図示）を熱酸化により形成しておいてもよい。
このときのイオン注入層１４の深さは、剥離後に形成されるＳＯＩ層１５の厚さに反映される。従って、注入エネルギー等を制御してイオン注入することにより、ＳＯＩ層１５の厚さを制御できる。
このイオン注入層１４を形成する前に、チャネリング防止のため、ボンドウェーハ１１の全面にシリコン酸化膜層（不図示）を熱酸化により形成しておいてもよい。
次に、ボンドウェーハ１１とベースウェーハ１２とを、ベースウェーハ１２上の酸化膜１３を介して貼り合わせる（工程ｄ）。
このとき、ボンドウェーハ１１の貼り合わせ面は、工程ｃにおいてイオン注入を行った側の面とする。
この貼り合わせ工程は例えば、常温の清浄な雰囲気下で、ボンドウェーハ１１とベースウェーハ１２のそれぞれ一方の主面を接触させることにより、接着剤等を用いることなくウェーハ同士が接着する。
このとき、ボンドウェーハ１１の貼り合わせ面は、工程ｃにおいてイオン注入を行った側の面とする。
この貼り合わせ工程は例えば、常温の清浄な雰囲気下で、ボンドウェーハ１１とベースウェーハ１２のそれぞれ一方の主面を接触させることにより、接着剤等を用いることなくウェーハ同士が接着する。
次に、ボンドウェーハ１１をイオン注入層１４で剥離することにより、ボンドウェーハ１１を薄膜化して、ＳＯＩ層１５を形成する（工程ｅ）。
例えば、貼り合わせたウェーハに対して、Ａｒ等の不活性ガス雰囲気下約５００℃以上の温度、３０分以上熱処理を加えれば、結晶の再配列と気泡の凝集とによって、ボンドウェーハ１１をイオン注入層１４で剥離することができる。
ここで、ＳＯＩ層１５とベースウェーハ１２の結合力を高める結合熱処理を行ってもよい。例えば、この結合熱処理は不活性ガス雰囲気下あるいはわずかに酸化性のガス雰囲気下、１０００℃〜１２５０℃で３０分から４時間の範囲で行うことができる。
例えば、貼り合わせたウェーハに対して、Ａｒ等の不活性ガス雰囲気下約５００℃以上の温度、３０分以上熱処理を加えれば、結晶の再配列と気泡の凝集とによって、ボンドウェーハ１１をイオン注入層１４で剥離することができる。
ここで、ＳＯＩ層１５とベースウェーハ１２の結合力を高める結合熱処理を行ってもよい。例えば、この結合熱処理は不活性ガス雰囲気下あるいはわずかに酸化性のガス雰囲気下、１０００℃〜１２５０℃で３０分から４時間の範囲で行うことができる。
尚、剥離直後のＳＯＩ層表面は、通常の鏡面研磨ウェーハの鏡面研磨面と比べて面粗さが劣っていたり、イオン注入のダメージが残留していたりするので、その表面上に直接エピタキシャル成長を行うと、エピタキシャル層に結晶欠陥が発生する場合がある。
そのため、剥離直後のＳＯＩ層表面に対し、表面をわずかに研磨する処理（タッチポリッシュと呼ぶこともある）、不活性ガスや水素雰囲気等による高温熱処理、酸化性雰囲気により熱酸化膜を形成した後にその熱酸化膜を除去する処理（犠牲酸化処理）、あるいは、これらを適宜組み合わせた平坦化処理を行うことにより、ＳＯＩ層表面を平坦化した後にエピタキシャル成長を行うこともできる。
そのため、剥離直後のＳＯＩ層表面に対し、表面をわずかに研磨する処理（タッチポリッシュと呼ぶこともある）、不活性ガスや水素雰囲気等による高温熱処理、酸化性雰囲気により熱酸化膜を形成した後にその熱酸化膜を除去する処理（犠牲酸化処理）、あるいは、これらを適宜組み合わせた平坦化処理を行うことにより、ＳＯＩ層表面を平坦化した後にエピタキシャル成長を行うこともできる。
以上のような工程により、テラス部２０に酸化膜１３が露出した状態のＳＯＩウェーハ１０が作製される。このようにイオン注入剥離法でボンドウェーハ１１を薄膜化することにより、ＳＯＩ層１５の膜厚均一性が極めて優れたＳＯＩウェーハ１０を得る。
そして、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハ１０のＳＯＩ層１５の全面にシリコンエピタキシャル層１６を形成する（工程ｆ）。本発明ではこの工程において、反応ガスにＨＣｌガスを混合する。
まず、原料ガスをリアクタ内（不図示）に供給する前に、キャリアガスのみの雰囲気で反応温度まで昇温してから原料ガスを流す。
ＳＯＩ層の全面にシリコンエピタキシャル層１６を形成する反応ガスとしては、例えば、原料ガスとしてのトリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）と、キャリアガスとしての水素ガス（Ｈ２）を１：５の流量で供給しつつ、本発明では、特にこの反応ガスにさらにＨＣｌガスを混合させたものを供給する。
まず、原料ガスをリアクタ内（不図示）に供給する前に、キャリアガスのみの雰囲気で反応温度まで昇温してから原料ガスを流す。
ＳＯＩ層の全面にシリコンエピタキシャル層１６を形成する反応ガスとしては、例えば、原料ガスとしてのトリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）と、キャリアガスとしての水素ガス（Ｈ２）を１：５の流量で供給しつつ、本発明では、特にこの反応ガスにさらにＨＣｌガスを混合させたものを供給する。
このように、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハのＳＯＩ層の全面にシリコンエピタキシャル層を形成する際の反応ガスにＨＣｌガスを混合することにより、テラス部２０の酸化膜上にポリシリコンが形成されても、ＨＣｌガスによって形成されたポリシリコンがエッチングされるので、ＳＯＩ層１５上のみにシリコンエピタキシャル層１６を選択的に成長させることができる。従って、ＳＯＩウェーハ１０のテラス部２０上にポリシリコンができないので、その後の工程においてポリシリコンによるパーティクルの発生を低減することができる。
ポリシリコンに対してエッチング作用のあるＨＣｌガスを混合させない反応ガスのみの場合は、テラス部にポリシリコンができてしまうため、シリコンエピタキシャル層形成工程後に、テラス部に形成されたポリシリコンだけを除去する工程が必要である。
しかし、本発明の場合は、シリコンエピタキシャル層形成時に、反応ガスにＨＣｌガスを混合するので、テラス部にポリシリコンが成長せず、ポリシリコン除去のための工程が不要である。そのため、ＳＯＩ層上にエピタキシャル層が形成されたＳＯＩウェーハを製造するための工程が簡素化して、さらにポリシリコン除去のための新たな設備を必要とせず、ＳＯＩウェーハ製造のコスト削減を図ることができる。
しかし、本発明の場合は、シリコンエピタキシャル層形成時に、反応ガスにＨＣｌガスを混合するので、テラス部にポリシリコンが成長せず、ポリシリコン除去のための工程が不要である。そのため、ＳＯＩ層上にエピタキシャル層が形成されたＳＯＩウェーハを製造するための工程が簡素化して、さらにポリシリコン除去のための新たな設備を必要とせず、ＳＯＩウェーハ製造のコスト削減を図ることができる。
そして、図１のようにＳＯＩウェーハ１０に反り低減を目的とした裏面酸化膜１３ｂが形成されている場合であっても、本発明であれば、エピ層形成時に反応ガスにＨＣｌガスを混合することによって、ポリシリコンの成長が抑制されるので、従来のようにエピ層形成工程前にテラス部の酸化膜を完全に除去する工程を必要とせず、反り防止用の裏面酸化膜の膜厚が必要以上に減少しない。従って、製造されるＳＯＩウェーハの裏面酸化膜の厚さを保持することができ、反りの抑制されたＳＯＩウェーハを製造することができる。
また、本発明においては、シリコンエピタキシャル層を形成する際の反応ガスの流量に対して混合させるＨＣｌガスの流量を１％以上とすることが好ましい。
このように、反応ガスの流量に対して混合させるＨＣｌガスの流量を１％以上とすることにより、テラス部のポリシリコンをエッチングする効果が確実に得られるため、効率的にポリシリコンの成長を抑えつつ、ＳＯＩ層上のみにシリコンエピタキシャル層を成長させることができる。
このように、反応ガスの流量に対して混合させるＨＣｌガスの流量を１％以上とすることにより、テラス部のポリシリコンをエッチングする効果が確実に得られるため、効率的にポリシリコンの成長を抑えつつ、ＳＯＩ層上のみにシリコンエピタキシャル層を成長させることができる。
尚、ＨＣｌガスの流量の上限は、テラス部のポリシリコンの成長を抑える効果が得られれば特に限定されないが、ＨＣｌガス流量が５％を超えるとエピタキシャル層の膜厚分布が±１０％よりも大きくなるおそれが高くなる。
従って、ＨＣｌガス流量は５％以下とすることが好ましい。
従って、ＨＣｌガス流量は５％以下とすることが好ましい。
一方、本発明者の更なる研究によると、エピタキシャル層形成工程後のデバイス製造工程におけるパーティクルの発生原因は、テラス部の酸化膜上に成長してしまうポリシリコン以外にもあることが明らかになった。それは、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハを特にイオン注入剥離法により作製した場合、ボンドウェーハの剥離時に付着するシリコン薄片である。このシリコン薄片は、図５のようにテラス部の酸化膜上に付着する。図５は、イオン注入剥離法によりＳＯＩ層を形成した、エピ層形成前のＳＯＩウェーハのテラス部の一部を光学顕微鏡で観察した結果を示す図であり、図５（Ａ）はＳＯＩ層とテラス部の境界付近の図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のテラス部の拡大図である。
テラス部上に図５（Ｂ）に示すようなシリコン薄片が残ったままエピタキシャル成長を行うと、前述のテラス部の酸化膜上にポリシリコンが成長してしまうという問題に加えて、シリコン薄片上にもエピタキシャル層が形成されＳｉ島となり、これもポリシリコンと同様に後の工程でパーティクル汚染などの原因となることがわかった。
そこで、本発明者らが更に鋭意研究を重ねた結果、シリコンエピタキシャル層形成時に、ポリシリコンの成長を抑制すると共に、Ｓｉ島の発生を防止するには、シリコンエピタキシャル層がＳＯＩ層上に形成される前に、シリコン薄片を除去すれば良いことに想到した。
このようなシリコン薄片を除去するには、上記第１実施形態のテラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハ１０のＳＯＩ層１５の全面にシリコンエピタキシャル層１６を形成する工程ｆの前に、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハのテラス部に存在するシリコン薄片を除去する洗浄工程を行うことが好ましい。具体的には、図２のようなフローで行うことができる。図２は、本発明に係るＳＯＩウェーハの製造方法の第２実施形態のフロー図である。
この第２実施形態では、上記第１実施形態の工程ａ〜工程ｅと同様の手順でイオン注入剥離法により、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハを作製する。
そしてこのＳＯＩウェーハに対し、エピタキシャル層を形成する前にテラス部の酸化膜上に付着したシリコン薄片を除去するために、ＳＣ−１洗浄（ＮＨ４ＯＨとＨ２Ｏ２の混合水溶液による洗浄）を行う。ＳＣ−１洗浄によれば、ＳＯＩウェーハのテラス部及び裏面にある酸化膜はほとんどエッチングされない。
そしてこのＳＯＩウェーハに対し、エピタキシャル層を形成する前にテラス部の酸化膜上に付着したシリコン薄片を除去するために、ＳＣ−１洗浄（ＮＨ４ＯＨとＨ２Ｏ２の混合水溶液による洗浄）を行う。ＳＣ−１洗浄によれば、ＳＯＩウェーハのテラス部及び裏面にある酸化膜はほとんどエッチングされない。
このように、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハのテラス部に存在するシリコン薄片を除去する洗浄工程を行うことによって、イオン注入剥離時にテラス部の酸化膜上に付着したシリコン薄片を除去できるため、シリコンエピタキシャル層形成後、テラス部にＳｉ島ができることを抑制できる。
尚、この洗浄工程は、ＳＣ−１洗浄に限られず、付着したパーティクルの除去効果があり、シリコン薄片を除去できる洗浄であればよい。例えば、コリンや水酸化テトラメチルアンモニウムなどの有機アルカリを使用した洗浄液による洗浄であってもよい。
尚、この洗浄工程は、ＳＣ−１洗浄に限られず、付着したパーティクルの除去効果があり、シリコン薄片を除去できる洗浄であればよい。例えば、コリンや水酸化テトラメチルアンモニウムなどの有機アルカリを使用した洗浄液による洗浄であってもよい。
特には、洗浄工程において、シリコン薄片を除去する洗浄液としてＨＦを含有する水溶液を用い、ＳＯＩウェーハの具備する裏面酸化膜が残るように洗浄することが好ましい。
これにより、テラス部の酸化膜上に付着したシリコン薄片を、テラス部の上層の酸化膜ごと除去することができ、ＳＣ−１洗浄よりさらに確実にシリコン薄片を除去できるとともに、裏面酸化膜を残留させることができるので、ＳＯＩウェーハの反り発生を防止することができる。
これにより、テラス部の酸化膜上に付着したシリコン薄片を、テラス部の上層の酸化膜ごと除去することができ、ＳＣ−１洗浄よりさらに確実にシリコン薄片を除去できるとともに、裏面酸化膜を残留させることができるので、ＳＯＩウェーハの反り発生を防止することができる。
しかし、上述したように、ＨＦを含有する水溶液でＳＯＩウェーハを洗浄すると、形成されているシリコン酸化膜の全面が均等にエッチングされる。そのため、ＳＯＩウェーハの具備する裏面酸化膜が残るように少しだけ洗浄することにより、反り防止用の裏面酸化膜はある程度残留させる。こうすれば、テラス部の酸化膜上にポリシリコンが成長せず、且つシリコン薄片によってできるＳｉ島も抑制されたものとなり、さらに、ＳＯＩウェーハの反りが低減されたＳＯＩウェーハを簡単に得ることができる。
この場合、貼り合わせ前のベースウェーハに酸化膜を形成する際に、予め厚めに酸化膜を形成しておいてもよい。また、ＨＦスピン洗浄を用いてテラス部に存在するシリコン薄片を除去する洗浄工程を行えば、反り防止用の裏面酸化膜はエッチングされないので、反りの要求仕様が厳しい場合に有効である。
そして、上記洗浄工程において、エッチングされるテラス部の酸化膜は、その厚さの減少量が４０ｎｍ以上に調整することが好ましい。
このように、除去されるテラス部の酸化膜厚を４０ｎｍ以上とすれば、ＳＣ−１洗浄のみの場合よりも大幅にシリコン薄片が除去され、特には表面からテラス部の酸化膜を７０ｎｍ以上除去することにより、ほぼ確実にシリコン薄片をテラス部の酸化膜から洗浄することができる。
ただし、ＨＦを含有する水溶液にＳＯＩウェーハを浸漬して洗浄を行うと、テラス部酸化膜と同一厚さ分だけ裏面酸化膜も除去される。裏面酸化膜厚が大幅に減少するとＳＯＩウェーハの反りに影響を及ぼすので、除去する酸化膜厚は、除去前の裏面酸化膜厚の１０％程度以下に調整することが好ましい。
また、ＨＦを含有する水溶液による洗浄にＳＣ−１洗浄等のパーティクル除去効果を有する洗浄を組み合わせて洗浄すると一層効果的にシリコン薄片を除去することができる。
このように、除去されるテラス部の酸化膜厚を４０ｎｍ以上とすれば、ＳＣ−１洗浄のみの場合よりも大幅にシリコン薄片が除去され、特には表面からテラス部の酸化膜を７０ｎｍ以上除去することにより、ほぼ確実にシリコン薄片をテラス部の酸化膜から洗浄することができる。
ただし、ＨＦを含有する水溶液にＳＯＩウェーハを浸漬して洗浄を行うと、テラス部酸化膜と同一厚さ分だけ裏面酸化膜も除去される。裏面酸化膜厚が大幅に減少するとＳＯＩウェーハの反りに影響を及ぼすので、除去する酸化膜厚は、除去前の裏面酸化膜厚の１０％程度以下に調整することが好ましい。
また、ＨＦを含有する水溶液による洗浄にＳＣ−１洗浄等のパーティクル除去効果を有する洗浄を組み合わせて洗浄すると一層効果的にシリコン薄片を除去することができる。
一方、シリコン薄片を除去する更なる方法として、図３のように、シリコンエピタキシャル層を形成する工程において、反応ガスとしての原料ガスをリアクタ内に流す前に、ＨＣｌガスを所定時間流すことが好ましい。この態様を本発明の第３実施形態として、以下に説明する。図３は、本発明に係るＳＯＩウェーハの製造方法の第３実施形態のフローを示す図である。
まず、上記第１実施形態の図１で説明した工程ａ〜工程ｅの手順に沿って、イオン注入剥離法によりテラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハを作製する。
次に、イオン注入剥離法によって生じたシリコン薄片を予め除去するため、作製したＳＯＩウェーハに対してＳＣ−１洗浄を施す。
次に、イオン注入剥離法によって生じたシリコン薄片を予め除去するため、作製したＳＯＩウェーハに対してＳＣ−１洗浄を施す。
続いて、シリコン薄片が除去された、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハに対して、ＳＯＩ層の全面にシリコンエピタキシャル層を形成する工程を行う。
このシリコンエピタキシャル層の形成工程では、まず、ＳＯＩウェーハをリアクタ内に入れ、キャリアガス（例えばＨ２）のみの雰囲気で反応温度まで昇温する。
このシリコンエピタキシャル層の形成工程では、まず、ＳＯＩウェーハをリアクタ内に入れ、キャリアガス（例えばＨ２）のみの雰囲気で反応温度まで昇温する。
次に、キャリアガスに追加してＨＣｌガスをリアクタ内に例えば約４０秒間流す。
これにより、リアクタ内に付着している重金属や、シリコンエピタキシャル層をこれから形成するＳＯＩ層の表面上に形成されてしまった自然酸化膜等を除去でき、より高品質で膜厚の均一なシリコンエピタキシャル層を積層することができる。
また、シリコンエピタキシャル層を成長させる前に、ＳＣ−１洗浄洗浄、およびキャリアガスへのＨＣｌガスのみの供給を組み合わせることにより、確実にイオン注入剥離時にテラス部の酸化膜上に付着したシリコン薄片をテラス部の酸化膜上から除去することができる。そのため、その後のシリコンエピタキシャル層の成長時に、テラス部の酸化膜上にＳｉ島ができることを抑制できる。
これにより、リアクタ内に付着している重金属や、シリコンエピタキシャル層をこれから形成するＳＯＩ層の表面上に形成されてしまった自然酸化膜等を除去でき、より高品質で膜厚の均一なシリコンエピタキシャル層を積層することができる。
また、シリコンエピタキシャル層を成長させる前に、ＳＣ−１洗浄洗浄、およびキャリアガスへのＨＣｌガスのみの供給を組み合わせることにより、確実にイオン注入剥離時にテラス部の酸化膜上に付着したシリコン薄片をテラス部の酸化膜上から除去することができる。そのため、その後のシリコンエピタキシャル層の成長時に、テラス部の酸化膜上にＳｉ島ができることを抑制できる。
次に、ＨＣｌガスを混合した反応ガス（例えば、トリクロロシラン、水素、ＨＣｌ）を一定の流量で流して、原料ガス（トリクロロシラン）を反応させることにより、ＳＯＩ層上のみにシリコンエピタキシャル層を成長させ、ＳＯＩ層の増膜されたＳＯＩウェーハを得る。
上記第３実施形態によれば、シリコン薄片の除去をＳＣ−１洗浄等で行ったうえで、続いてエピ層形成工程時に、予めＨＣｌガスでさらにシリコン薄片の除去を行い、反応ガスにＨＣｌガスを混合させることで、ＳＯＩウェーハのテラス部上に酸化膜が残っていても、ポリシリコン及びＳｉ島の形成を抑制できる。そのため、後の工程において裏面酸化膜を残しつつポリシリコンやＳｉ島の除去のためのＨＦスピンエッチングといった新たな設備が必要となる洗浄工程が不要である。従って、このように製造されたＳＯＩウェーハは、反りが少なく、ＳＯＩ層の膜厚が極めて均一に増膜され、さらにテラス部に酸化膜がある状態でもパーティクルの発生が抑制されたＳＯＩウェーハとなる。
以上、第１〜第３実施形態は、イオン注入剥離法により薄膜化されたＳＯＩ層を有する場合の本発明の実施例を挙げた。次に、研削・研磨により薄膜化されたＳＯＩ層を有する場合の本発明の第４実施形態について図４を参照しながら説明する。
図４は、本発明に係るＳＯＩウェーハの製造方法の第４実施形態のフローを示す図である。図４においてまず、貼り合わせ法によりＳＯＩウェーハを作製するための原料ウェーハであるボンドウェーハ及びベースウェーハを用意する。ボンドウェーハ及びベースウェーハは特に限定しないが、たとえばシリコン単結晶ウェーハを用いることができる。
次に、用意されたシリコン単結晶ウェーハのうち、ベースウェーハに熱処理を施し、ベースウェーハの全面にシリコン熱酸化膜を形成する。
次に、用意されたシリコン単結晶ウェーハのうち、ベースウェーハに熱処理を施し、ベースウェーハの全面にシリコン熱酸化膜を形成する。
次に、ボンドウェーハと酸化膜を形成したベースウェーハとを清浄な雰囲気下で密着させる。これに酸化性雰囲気下で熱処理を加えて、ボンドウェーハとベースウェーハを強固に結合させる。熱処理条件としては、例えば、酸素または水蒸気を含む雰囲気下、２００℃〜１２００℃の温度で行えば良い。この時、ボンドウェーハとベースウェーハが強固に結合される（結合熱処理）。
こうして結合された貼り合わせウェーハの外周部約２ｍｍには、ボンドウェーハとベースウェーハの未結合部分が存在している。このような未結合部分は、デバイスを作製するＳＯＩ層として用いることができない上に、後工程で剥れ落ちて、種々の問題を引き起こすため除去する必要がある。
未結合部分を除去するには、まず未結合部分が存在するボンドウェーハの外周部を所定厚さまで研削して除去する。研削によれば、高速で除去することができるし、加工精度もよいからである。この場合、所定厚さとしては例えば２０〜１５０μｍとすることができる。
次に、エッチングを行い、ボンドウェーハの外周部の未結合部分を除去したウェーハを得る。これは、酸化膜にくらべてシリコン単結晶のエッチング速度が格段に大きいエッチング液に、貼り合わせウェーハを浸漬することによって、簡単に行うことができる。このようなエッチングとしては、ＫＯＨ、ＮａＯＨ等のいわゆるアルカリエッチングを挙げることができる。このようなエッチングにより、酸化膜が露出したテラス部を形成する。
次に、ボンドウェーハの表面を研削・研磨により所望厚さまで薄膜化してＳＯＩ層を形成する。これにより、研削・研磨により薄膜化されたＳＯＩ層を有し、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハを得る。
そして、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハのＳＯＩ層の全面にシリコンエピタキシャル層を形成する。
まず、原料ガスをリアクタ内（不図示）に供給する前に、キャリアガスのみの雰囲気で反応温度まで昇温してから原料ガスを流す。
ＳＯＩ層の全面にシリコンエピタキシャル層を形成する反応ガスとしては、上記第１〜第３実施形態と同様に、例えば、トリクロロシランと、水素ガスを１：５の流量で供給しつつ、この反応ガスにさらにＨＣｌガスを混合させる。
まず、原料ガスをリアクタ内（不図示）に供給する前に、キャリアガスのみの雰囲気で反応温度まで昇温してから原料ガスを流す。
ＳＯＩ層の全面にシリコンエピタキシャル層を形成する反応ガスとしては、上記第１〜第３実施形態と同様に、例えば、トリクロロシランと、水素ガスを１：５の流量で供給しつつ、この反応ガスにさらにＨＣｌガスを混合させる。
このように、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハのＳＯＩ層の全面にシリコンエピタキシャル層を形成する際、反応ガスにＨＣｌガスを混合することにより、ＳＯＩ層上のみにシリコンエピタキシャル層を選択的に成長させることができる。従って、ＳＯＩウェーハのテラス部上にポリシリコンができないので、その後の工程においてポリシリコンによるパーティクルの発生を低減することができる。この方法によれば、上記イオン注入剥離法とは異なり、テラス部にシリコン薄片が生じ難いという利点がある。
以下、本発明の実施例及び比較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１）
まず、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハ１０の作製をイオン注入剥離法により行った。
これによって得られたＳＯＩウェーハ１０は、直径約３００ｍｍで、ボンドウェーハから薄膜化されたＳＯＩ層１５の膜厚は１５０ｎｍであった。また、埋め込み酸化膜層の厚さは３２００ｎｍであり、テラス部上の酸化膜と裏面酸化膜の膜厚は、ともに２８００ｎｍであった。
（実施例１）
まず、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハ１０の作製をイオン注入剥離法により行った。
これによって得られたＳＯＩウェーハ１０は、直径約３００ｍｍで、ボンドウェーハから薄膜化されたＳＯＩ層１５の膜厚は１５０ｎｍであった。また、埋め込み酸化膜層の厚さは３２００ｎｍであり、テラス部上の酸化膜と裏面酸化膜の膜厚は、ともに２８００ｎｍであった。
次に、エピタキシャル層を形成する前に、テラス部に存在するシリコン薄片を除去する洗浄として、ＳＣ−１洗浄（ＮＨ４ＯＨとＨ２Ｏ２の混合水溶液による洗浄）を７５℃で６分間行った。洗浄後のテラス部のシリコン薄片の付着状況を光学顕微鏡で観察した結果を図６（Ａ）に示す。図６は、テラス部とＳＯＩ層の境界付近の一部の図である。図６（Ａ）では、多少、シリコン薄片が観察された。
続いて、ＳＯＩウェーハをリアクタ内に入れ、キャリアガス（水素）のみの雰囲気で原料ガスの反応温度である１１３０℃にまでリアクタ内を昇温させた。次に、エピタキシャル層の成長温度を１１３０℃とし、反応ガスとしては、トリクロロシランと水素、そしてＨＣｌガスを使用した。
供給する反応ガスはそれぞれ、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）１０ＳＬＭ、水素（Ｈ２）５０ＳＬＭ、塩化水素（ＨＣｌ）ガス１．８ＳＬＭとした（反応ガス流量に対するＨＣｌガス流量は３％）ものをリアクタ内に供給し、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハ１０のＳＯＩ層の全面にシリコンエピタキシャル層１６を３μｍ形成した。
供給する反応ガスはそれぞれ、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）１０ＳＬＭ、水素（Ｈ２）５０ＳＬＭ、塩化水素（ＨＣｌ）ガス１．８ＳＬＭとした（反応ガス流量に対するＨＣｌガス流量は３％）ものをリアクタ内に供給し、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハ１０のＳＯＩ層の全面にシリコンエピタキシャル層１６を３μｍ形成した。
このようにして製造されたＳＯＩ層上にシリコンエピタキシャル層が形成されたＳＯＩウェーハの表面を目視及び光学顕微鏡で観察した結果、テラス部上の酸化膜にはポリシリコンの堆積物は見られなかった。また、テラス部を全周にわたって詳細に観察した結果、酸化膜上の一部の領域にＳｉ島が多少形成されているのが観察された。
（実施例２）
実施例１と同一条件で作製されたＳＯＩウェーハを用い、図３のようなフローで、まず、エピタキシャル層を形成する前に、テラス部に存在するシリコン薄片を除去する洗浄として、ＳＣ−１洗浄（ＮＨ４ＯＨとＨ２Ｏ２の混合水溶液による洗浄）を７５℃で６分間行った。
次に、ＳＯＩ層の全面にシリコンエピタキシャル層を３μｍ形成した。
その際、エピタキシャル層の成長温度は１１３０℃とし、キャリアガスのみの雰囲気で１１３０℃に到達後、原料ガス（トリクロロシラン）のリアクター内への供給に先立ち、４０秒間ＨＣｌガスを流した。そして、反応ガスとしては、トリクロロシランと水素、そしてＨＣｌガスを使用した。
供給する反応ガスの流量はそれぞれ、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）１０ＳＬＭ、水素（Ｈ２）５０ＳＬＭ、塩化水素（ＨＣｌ）ガス１．８ＳＬＭとした（反応ガス流量に対するＨＣｌガス流量は３％）。
実施例１と同一条件で作製されたＳＯＩウェーハを用い、図３のようなフローで、まず、エピタキシャル層を形成する前に、テラス部に存在するシリコン薄片を除去する洗浄として、ＳＣ−１洗浄（ＮＨ４ＯＨとＨ２Ｏ２の混合水溶液による洗浄）を７５℃で６分間行った。
次に、ＳＯＩ層の全面にシリコンエピタキシャル層を３μｍ形成した。
その際、エピタキシャル層の成長温度は１１３０℃とし、キャリアガスのみの雰囲気で１１３０℃に到達後、原料ガス（トリクロロシラン）のリアクター内への供給に先立ち、４０秒間ＨＣｌガスを流した。そして、反応ガスとしては、トリクロロシランと水素、そしてＨＣｌガスを使用した。
供給する反応ガスの流量はそれぞれ、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）１０ＳＬＭ、水素（Ｈ２）５０ＳＬＭ、塩化水素（ＨＣｌ）ガス１．８ＳＬＭとした（反応ガス流量に対するＨＣｌガス流量は３％）。
このようにして製造されたＳＯＩ層上にシリコンエピタキシャル層が形成されたＳＯＩウェーハの表面を目視及び光学顕微鏡で観察した結果、テラス部上の酸化膜にはポリシリコンの堆積物は見られなかった。また、テラス部を全周にわたって詳細に観察したが、Ｓｉ島の形成は全く観察されなかった。
（実施例３）
実施例１と同一条件で作製されたＳＯＩウェーハを用い、そのＳＯＩ層の全面に、実施例１と同一条件でシリコンエピタキシャル層を３μｍ形成した。
ただし、エピタキシャル層を形成する前に、テラス部に存在するシリコン薄片を除去する洗浄としては、１２．５％ＨＦ水溶液を用い、テラス部の酸化膜が４０ｎｍ除去されるように洗浄時間を調整した。同時に、裏面酸化膜も４０ｎｍ除去された。洗浄後のテラス部のシリコン薄片の付着状況を光学顕微鏡で観察した結果を（図６（Ｂ））に示した。
実施例１と同一条件で作製されたＳＯＩウェーハを用い、そのＳＯＩ層の全面に、実施例１と同一条件でシリコンエピタキシャル層を３μｍ形成した。
ただし、エピタキシャル層を形成する前に、テラス部に存在するシリコン薄片を除去する洗浄としては、１２．５％ＨＦ水溶液を用い、テラス部の酸化膜が４０ｎｍ除去されるように洗浄時間を調整した。同時に、裏面酸化膜も４０ｎｍ除去された。洗浄後のテラス部のシリコン薄片の付着状況を光学顕微鏡で観察した結果を（図６（Ｂ））に示した。
このようにして製造されたＳＯＩ層上にシリコンエピタキシャル層が形成されたＳＯＩウェーハの表面を目視及び光学顕微鏡で観察した結果、テラス部上の酸化膜にはポリシリコンの堆積物は見られなかった。また、テラス部を全周にわたって詳細に観察すると、酸化膜上にごくわずかＳｉ島が形成されているのが観察された。尚、Ｓｉ島の形成密度は実施例１よりも低かった。
（実施例４）
実施例１と同一条件で作製されたＳＯＩウェーハを用い、そのＳＯＩ層の全面に、実施例１と同一条件でシリコンエピタキシャル層を３μｍ形成した。
ただし、エピタキシャル層を形成する前に、テラス部に存在するシリコン薄片を除去する洗浄としては、１２．５％ＨＦ水溶液を用い、テラス部の酸化膜が７０ｎｍ除去されるように洗浄時間を調整した。同時に、裏面酸化膜も７０ｎｍ除去された。洗浄後のテラス部のシリコン薄片の付着状況を光学顕微鏡で観察した結果を（図６（Ｃ））に示した。
実施例１と同一条件で作製されたＳＯＩウェーハを用い、そのＳＯＩ層の全面に、実施例１と同一条件でシリコンエピタキシャル層を３μｍ形成した。
ただし、エピタキシャル層を形成する前に、テラス部に存在するシリコン薄片を除去する洗浄としては、１２．５％ＨＦ水溶液を用い、テラス部の酸化膜が７０ｎｍ除去されるように洗浄時間を調整した。同時に、裏面酸化膜も７０ｎｍ除去された。洗浄後のテラス部のシリコン薄片の付着状況を光学顕微鏡で観察した結果を（図６（Ｃ））に示した。
このようにして製造されたＳＯＩ層上にシリコンエピタキシャル層が形成されたＳＯＩウェーハの表面を目視及び光学顕微鏡で観察した結果、テラス部上の酸化膜にはポリシリコンの堆積物は見られなかった。また、テラス部を全周にわたって詳細に観察したが、Ｓｉ島の形成は全く観察されなかった。
（実施例５）
ボンドウェーハを研削・研磨により薄膜化することによりＳＯＩ層を形成するウェーハの貼り合わせ法を用いてテラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハを作製した。
これによって得られたＳＯＩウェーハは、直径約２００ｍｍで、ＳＯＩ層の膜厚は１０μｍであった。また、埋め込み酸化膜層とテラス部上の酸化膜の膜厚は１０００ｎｍであり、裏面酸化膜の膜厚は１５００ｎｍであった。
ボンドウェーハを研削・研磨により薄膜化することによりＳＯＩ層を形成するウェーハの貼り合わせ法を用いてテラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハを作製した。
これによって得られたＳＯＩウェーハは、直径約２００ｍｍで、ＳＯＩ層の膜厚は１０μｍであった。また、埋め込み酸化膜層とテラス部上の酸化膜の膜厚は１０００ｎｍであり、裏面酸化膜の膜厚は１５００ｎｍであった。
次に、上記のように、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハのＳＯＩ層の全面にシリコンエピタキシャル層を３μｍ形成した。
その際、エピタキシャル層の成長温度は１１３０℃とし、反応ガスとしては、トリクロロシランと水素、そしてＨＣｌガスを使用した。
供給する反応ガスの流量はそれぞれ、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）１０ＳＬＭ、水素（Ｈ２）５０ＳＬＭ、塩化水素（ＨＣｌ）ガス１．２ＳＬＭとし（反応ガス流量に対するＨＣｌガス流量は２％）、反応ガスとＨＣｌガスのリアクター内への供給は同時に行った。
その際、エピタキシャル層の成長温度は１１３０℃とし、反応ガスとしては、トリクロロシランと水素、そしてＨＣｌガスを使用した。
供給する反応ガスの流量はそれぞれ、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）１０ＳＬＭ、水素（Ｈ２）５０ＳＬＭ、塩化水素（ＨＣｌ）ガス１．２ＳＬＭとし（反応ガス流量に対するＨＣｌガス流量は２％）、反応ガスとＨＣｌガスのリアクター内への供給は同時に行った。
このようにして製造されたＳＯＩ層上にシリコンエピタキシャル層が形成されたＳＯＩウェーハの表面を目視及び光学顕微鏡で観察した結果、テラス部上の酸化膜にはポリシリコンの堆積物及びＳｉ島は全く見られなかった。
（比較例１）
比較のため、反応ガスにＨＣｌガスを混合させなかったこと以外は全て実施例１と同じ条件、方法で、ＳＯＩ層上にエピタキシャル層が形成されたＳＯＩウェーハを製造した。
該ＳＯＩウェーハの表面を実施例と同様に目視及び光学顕微鏡で観察した結果、テラス部上の酸化膜の上にほぼ全周にわたってポリシリコンの堆積物およびＳｉ島が見られた。
比較のため、反応ガスにＨＣｌガスを混合させなかったこと以外は全て実施例１と同じ条件、方法で、ＳＯＩ層上にエピタキシャル層が形成されたＳＯＩウェーハを製造した。
該ＳＯＩウェーハの表面を実施例と同様に目視及び光学顕微鏡で観察した結果、テラス部上の酸化膜の上にほぼ全周にわたってポリシリコンの堆積物およびＳｉ島が見られた。
（比較例２）
比較のため、反応ガスにＨＣｌガスを混合させなかったこと以外は全て実施例５と同じ条件、方法で、ＳＯＩ層上にエピタキシャル層が形成されたＳＯＩウェーハを製造した。
該ＳＯＩウェーハの表面を実施例と同様に目視及び光学顕微鏡で観察した結果、テラス部上の酸化膜の上にほぼ全周にわたってポリシリコンの堆積物が見られた。
比較のため、反応ガスにＨＣｌガスを混合させなかったこと以外は全て実施例５と同じ条件、方法で、ＳＯＩ層上にエピタキシャル層が形成されたＳＯＩウェーハを製造した。
該ＳＯＩウェーハの表面を実施例と同様に目視及び光学顕微鏡で観察した結果、テラス部上の酸化膜の上にほぼ全周にわたってポリシリコンの堆積物が見られた。
上記実施例及び比較例の結果を、製造方法と共に下の表１にまとめた。
表１の結果より、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法によれば、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハであっても、テラス部にポリシリコンやＳｉ島といった不要な堆積物を成長させずにＳＯＩ層上のみにシリコンエピタキシャル層を簡単に成長させることができ、後の工程において堆積物によるパーティクルの発生を低減することができる。また、テラス部の酸化膜除去を行う必要がないので、ＳＯＩウェーハが厚い裏面酸化膜を有する場合、膜厚を必要以上に減少させることなくＳＯＩウェーハの反りを抑制することができる。そして、ポリシリコンの除去工程を新たに必要としないため、ＳＯＩウェーハ製造のコスト削減を図ることができる。
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。
なお、本発明においては上記のようなイオン注入剥離法によって作製されるＳＯＩウェーハにエピタキシャル層を形成する場合につき説明したが、本発明はテラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハにエピタキシャル層を形成する場合であれば、どのような方法によって作製されたＳＯＩウェーハであっても、同様の効果を得ることができる。
１０…ＳＯＩウェーハ、 １１…ボンドウェーハ、 １２…ベースウェーハ、
１３…酸化膜（ベースウェーハ）、 １３ａ…埋め込み酸化膜層（ＢＯＸ層）、
１３ｂ…裏面酸化膜、 １４…イオン注入層、 １５…ＳＯＩ層、
１６…シリコンエピタキシャル層、 ２０…テラス部。
１３…酸化膜（ベースウェーハ）、 １３ａ…埋め込み酸化膜層（ＢＯＸ層）、
１３ｂ…裏面酸化膜、 １４…イオン注入層、 １５…ＳＯＩ層、
１６…シリコンエピタキシャル層、 ２０…テラス部。
Claims (7)
- 少なくとも、テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハのＳＯＩ層の全面にシリコンエピタキシャル層を形成する工程を有するＳＯＩウェーハの製造方法であって、
前記シリコンエピタキシャル層を形成する際の反応ガスにＨＣｌガスを混合することを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。 - 前記ＨＣｌガスの流量を前記反応ガスの流量に対して１％以上とすることを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
- 前記シリコンエピタキシャル層を形成するテラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハとして、イオン注入剥離法により薄膜化されたＳＯＩ層を具備するＳＯＩウェーハを使用することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
- 前記シリコンエピタキシャル層を形成する工程において、前記反応ガスとしての原料ガスをリアクタ内に流す前に、ＨＣｌガスを所定時間流すことを特徴とする請求項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。
- 前記シリコンエピタキシャル層を形成する工程の前に、前記テラス部に酸化膜を有するＳＯＩウェーハのテラス部に存在するシリコン薄片を除去する洗浄工程を行うことを特徴とする請求項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。
- 前記洗浄工程において、前記シリコン薄片を除去する洗浄液としてＨＦを含有する水溶液を用い、前記ＳＯＩウェーハの具備する裏面酸化膜が残るように洗浄することを特徴とする請求項５に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
- 前記洗浄工程において、前記テラス部の酸化膜の厚さの減少量を４０ｎｍ以上に調整することを特徴とする請求項６に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
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