JP2009295652A - 貼り合わせウェーハの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、酸素イオン注入層が不連続な場合であっても、活性層の、膜厚均一性の確保及び欠陥発生の抑止が可能となる貼り合わせウェーハの製造方法の提供することにある。
【解決手段】酸素イオン層形成工程（図１(ａ)）と、貼り合わせる工程（図１(ｂ)）と、熱処理工程（図示せず）と、活性層用ウェーハ除去工程（図１(ｃ)）と、酸素イオン注入層露出工程（図１(ｄ)）と、活性層露出工程（図１(ｅ)）とを有し、前記酸素イオン注入層露出工程は、所定条件下でドライエッチングにより行われることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、貼り合わせウェーハの製造方法、特に、活性層用ウェーハにエッチングストップ層としての酸素イオン注入層を有する貼り合わせウェーハの製造方法に関するものである。

貼り合わせウェーハとは、通常、貼り合わせSOIウェーハのことをいい、例えば、非特許文献１に示されているように、支持基板用ウェーハ上に、酸化させた活性層用ウェーハを貼り合わせた後、この活性層用ウェーハ側表面を研削研磨により所定の厚さに薄膜化する方法や、特許文献１に示すように、活性層用ウェーハに、水素またはヘリウム等の軽元素イオンを所定の深さ位置に注入してイオン注入層を形成する工程と、前記活性層用ウェーハを絶縁膜を介して支持基板用ウェーハに貼り合わせる工程と、前記イオン注入層で剥離する工程と、剥離により支持基板用ウェーハに貼り合わされた状態で露出する活性層部分を薄膜化して、所定膜厚の活性層を形成する工程とを有する、イオン注入分離法、いわゆるスマートカット（Smart Cut（登録商標））法が挙げられる。

上記のようなシリコンウェーハでは、活性層の厚さを薄くすると共に、その均一性を高めることが重要であると考えられ、本発明者らも、活性層の薄厚化及び膜厚均一性の要件を満足する貼り合わせウェーハ製造技術を、特許文献１において開示した。

しかしながら、上記した特許文献１に開示の技術は、酸素イオン注入時に導入された酸素イオン（酸素イオン注入層）が完全な酸化膜を形成せず、不連続な状態で存在する場合、その後の工程（酸素イオン注入層を露出させた時点）で、前記酸化膜が形成されていない部分からエッチング液が浸入して活性層を除去する結果、活性層の膜厚均一性が悪化し、欠陥が発生する場合があった。この活性層の膜厚均一性の悪化や欠陥の発生に関しては、次工程での酸化処理や酸化膜除去工程で改善される場合もあるが、特に欠陥に関しては、熱処理行程により、さらに拡大することが懸念される。
ＵＣＳ半導体基盤技術研究会編集、「シリコンの科学」、株式会社リアライズ社、1996年6月28日、p459−462 国際公開第2005／074033号公報

本発明の課題は、酸素イオン注入層が完全な酸化膜を形成せずに不連続な場合であっても、活性層の、膜厚均一性の確保及び欠陥発生の抑止が可能となる貼り合わせウェーハの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）活性層用ウェーハの表面から酸素イオンを注入し、前記活性層用ウェーハ内の所定位置に酸素イオン注入層を形成する工程と、前記活性層用ウェーハを直接又は絶縁層を介して支持基板用ウェーハに貼り合わせる工程と、前記貼り合わせたウェーハに、貼り合わせ強度を向上させるための熱処理を施す工程と、前記貼り合わせたウェーハの活性層用ウェーハ部分を、前記酸素イオン注入層が露出しない所定位置まで、所定の方法によって除去する工程と、前記酸素イオン注入層の全面を露出させる工程と、露出した酸素イオン注入層を除去して所定膜厚の活性層を得る工程とを有し、前記酸素イオン注入層の全面を露出させる工程は、所定条件下でドライエッチングにより行われることを特徴とする貼り合わせウェーハの製造方法。

（２）前記ドライエッチングは、ドライエッチングガスとして、６フッ化硫黄、４フッ化炭素、トリフルオロメタン又は２フッ化キセノンと、酸素又は塩化水素との混合ガスを用いた、反応性イオンエッチングであることを特徴とする上記（１）記載の貼り合わせウェーハの製造方法。

（３）前記酸素イオン注入層は、その酸素濃度ピークが1×10²²／cm³以上であり、ドライエッチング前の、前記酸素イオン注入層上の活性層用ウェーハのシリコン層の厚さ及び面内厚さのバラツキを、それぞれｔ_s及び±Ｄ_t％とし、酸素イオン注入層の膜厚をｔ_oとし、Siとシリコン酸化膜のエッチングレート比（Si／SiO_X）をＲ_eとし、そして、面内エッチングバラツキを±Ｄ_e％とするとき、
Ｒ_ｅ＞2×{（ｔ_s）／（ｔ_o）}×{（Ｄ_e＋Ｄ_t）／（100−Ｄ_e）}
の関係式を満たすことを特徴とする上記（１）又は（２）記載の貼り合わせウェーハの製造方法。

（４）前記活性層用ウェーハと支持基板用ウェーハの貼り合わせ面の結晶方位が、＜１００＞、＜１１０＞または＜１１１＞であることを特徴とする上記（１）、（２）又は（３）記載の貼り合わせウェーハの製造方法。

この発明によれば、酸素イオン注入層が不連続な場合であっても、活性層の、膜厚均一性の確保及び欠陥発生の抑止が可能となる貼り合わせウェーハの製造方法の提供が可能になった。

本発明に従う貼り合わせウェーハの製造方法について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に従う貼り合わせウェーハの製造方法の各工程を説明するためのフローチャートである。

本発明による貼り合わせウェーハの製造方法は、活性層用ウェーハ１の表面から酸素イオンを注入し、前記活性層用ウェーハ内の所定位置に酸素イオン注入層２を形成する工程（図１(ａ)）と、前記活性層用ウェーハ１を直接又は絶縁層を介して支持基板用ウェーハ３に貼り合わせる工程（図１(ｂ)）と、前記貼り合わせたウェーハ４に、貼り合わせ強度を向上させるための熱処理を施す工程（図示せず）と、前記貼り合わせたウェーハ４の活性層用ウェーハ部分１０を、前記酸素イオン注入層が露出しない所定位置、好適には酸素イオン注入層から5〜15μmの位置まで、所定の方法によって除去する工程（図１(ｃ)）と、前記酸素イオン注入層２の全面を露出させる工程（図１(ｄ)）と、露出した酸素イオン注入層２を除去して所定膜厚の活性層１１を得る工程（図１(ｅ)）とを有する。
なお、図１(ａ)等では、説明の便宜上、酸素イオン注入層を明確にするため、活性層用ウェーハ中に誇張して厚くした状態で、活性層用ウェーハの中心部よりに位置するよう示しているが、実際には、酸素イオンを注入した側の活性層用ウェーハ表面近くに薄く存在する。

（酸素イオン注入工程）
本発明による酸素イオン注入工程（図１(ａ)）は、活性層用ウェーハ１の表面から酸素イオンを注入し、前記活性層用ウェーハ内の所定位置に酸素イオン注入層２を形成する工程である。この酸素イオン注入層２は、その後の工程（図１(ｃ)及び(ｄ)）において、研磨ストップ層やエッチングストップ層としての役目を果たすものである。

前記活性層用ウェーハ１内の、酸素イオン注入層を形成する位置と、それに伴う酸素イオンの注入加速電圧及びドーズ量は、特に限定されることなく、活性層１１の目標膜厚に応じて適宜選択すればよい。好ましくは、注入加速電圧：100〜300 keV、酸素ドーズ量：5.0×10¹⁶〜5.0×10¹⁷atoms/cm²の範囲である。

また、前記酸素イオン注入層２は、その酸素濃度ピークが1.0×10²² atoms／cm²以上であることが好ましい。前記酸素イオン注入層の酸素イオンは、その後の熱処理工程（図示せず）において、活性層用ウェーハ１のSiと反応してSiO₂粒子となるが、酸素濃度ピークが1.0×10²²atoms／cm²未満の場合、SiO₂粒子が少ないため、SiO₂粒子同士の間隔が広くなり、隙間が生じる結果、エッチングストップ層として機能しない箇所が発生するからである。

さらに、酸素イオン注入工程は、活性層用ウェーハ１の表面から酸素イオンを注入し、前記活性層用ウェーハ内の所定位置に酸素イオン注入層２を形成した後、水素やアルゴン等の非酸化性雰囲気中にて1100℃以上の温度で熱処理を施すことが好ましい。この熱処理によって、酸素イオン注入層２の形態が比較的連続な状態となり、エッチングストップ層としての機能を高めることができるからである。
また、熱処理温度を1100℃以上とするのは、1100℃に満たないと、十分な連続性をもった酸素イオン注入層が形成されず、熱処理を行わない場合と同様の結果しか得られない傾向がある。なお、熱処理温度の上限は、特に限定はされないが、スリップ転位発生の点から1250℃以下とするのが好ましい。

（貼り合わせ工程、熱処理工程）
本発明による貼り合わせ工程（図１(ｂ)）は、前記活性層用ウェーハ１を直接又は絶縁層を介して支持基板用ウェーハ３に貼り合わせる工程である。本発明による貼り合わせウェーハ４は、絶縁膜を介して貼り合わせたものと、酸化膜を介さず直接貼り合わせた場合の両方を想定しており、貼り合わせ方法については特に限定はしない。

また、前記活性層用ウェーハ１と支持基板用ウェーハ３の貼り合わせ面の結晶方位は、＜１００＞、＜１１０＞または＜１１１＞であることが好ましい。これら３つの方位に垂直な面は、シリコン結晶において低次面であり、単位面積当たりのシリコン原子数が最も多い稠密面である。一般に単結晶をエッチングする場合、エッチング速度の面異方性が現れ、稠密面ほどエッチング速度が遅くなり、エッチングされた結晶表面は稠密面で構成された表面となる（例えば、表面がシリコン稠密面ではない（１１３）面が表面のシリコンウェーハを使用した場合、この表面をエッチングするとエッチングと共に(１１３)面が消えて、エッチング速度の遅い面すなわち稠密面が表面に現れる。すなわち凸凹の表面になるということである）。本発明はシリコンをドライエッチングで処理することを特徴とするが、上記面以外のシリコン面を貼り合せ、ドライエッチングをした場合、次第にエッチング速度の小さい稠密面が現れ、その結果エッチング面が凸凹になり、酸素イオン注入層（エッチングストップ層）全体を均一にエッチングすることが困難になるためである。

前記貼り合わせ工程（図１(ｂ)）後、前記貼り合わせたウェーハ４に、貼り合わせ強度を向上させるための熱処理工程（図示せず）を行う。この熱処理工程については、雰囲気ガスは特に限定することはないが、処理温度および時間に関しては1100℃で60分以上程度行うことが好ましい。1100℃以下では貼り合せ界面の反応が促進しにくく十分な貼り合せ強度が得られない。上限温度、シリコンが溶融しない1350℃程度でも可能であるが、スリップ転移が発生する危険性が高くなるため、1100〜1200℃程度が好ましい。

（活性層除去工程）
本発明による活性層除去工程（図１(ｃ)）は、前記貼り合わせたウェーハ４の活性層用ウェーハ部分１０を、前記酸素イオン注入層２が露出しない所定位置まで、所定の方法によって除去する工程である。前記酸素イオン注入層２の表面近くまで、活性層用ウェーハ部分１０を除去することで、後の酸素イオン注入層の露出工程（図１(ｄ)）を効率よく行うためである。

前記活性層用ウェーハ部分１０を除去する方法は、特に限定はなく、例えば、研削による除去であっても、スマートカット法等の剥離による除去であっても構わない。また、前記酸素イオン注入層２が露出しない位置とは、前記酸素イオン注入層２が露出する手前位置であれば特に限定はないが、前記酸素イオン注入層２から5〜15μm程度の位置であることが好ましい。10μm以上では、活性層用ウェーハ部分１０が厚すぎるため、その後のエッチングによる活性層露出工程に要する時間が長くなるためであり、5μm未満では、研削等の誤差により、酸素イオン注入層２へ達する恐れがあるからである。

（酸素イオン注入層露出工程）
本発明による酸素イオン注入層露出工程は、（図１(ｅ)）は、前記酸素イオン注入層２の全面を露出させる工程であり、所定条件下で、ドライエッチングにより行う必要がある。 図２は、不連続な酸素イオン注入層２を形成した貼り合わせウェーハ４１に対して、従来のウェットエッチング処理を施した状態を模式的に示したものであるが、ウェットエッチングの毛細管現象により酸素イオン注入層中のSiO₂の隙間をエッチング液が通過し、酸素イオン注入層の下地層である活性層１１にまで浸入する結果（図２(ａ)）、その後の酸素イオン注入層除去工程によって形成される活性層１１が部分的にエッチングされ、膜厚均一性の悪化及び欠陥の発生を引き起こす（図２(ｂ)）ことがわかる。
一方、図３は、不連続な酸素イオン注入層２を形成した貼り合わせウェーハ４１に対して、本発明のようにドライエッチング処理を施した状態を模式的に示したものであるが、ドライエッチングを用いた場合には、毛細管現象は発生せず、活性層１１にまでエッチングガスが到達することがなくなるため（図３(ａ)）、その後の酸素イオン注入層除去工程（図３(ｂ)）によって、下地層である活性層１１を露出させることなく酸素イオン注入層２の全面を露出させることができる結果、欠陥の発生が少なく、膜厚均一性に優れた活性層１１を形成することができる。

また、前記ドライエッチングの条件としては、ドライエッチングガスとして、６フッ化硫黄、４フッ化炭素、トリフルオロメタン又は２フッ化キセノンと、酸素又は塩化水素との混合ガスを用いた、反応性イオンエッチングであることが好ましい。反応性イオンエッチングは、異方性エッチングであるため、SiO₂の隙間が多い場合でも、エッチング前の貼り合わせウェーハ４の上面から見て、活性層１１が前記酸素イオン注入層２に覆われていれば、エッチングガスが活性層１１へ到達することはないからである。さらにまた、前記反応性ガスのイオン速度を揃えてビーム状にし、貼り合わせウェーハ４へまっすぐ照射するようにすれば、より高精度・微細な異方性エッチングができる点でより好ましい。

また、前記ドライエッチングに用いるエッチングガスは、エッチング前の、前記酸素イオン注入層２上の活性層用ウェーハ１のシリコン層１２の厚さ及び面内厚さのバラツキを、それぞれｔ_s及び±Ｄ_t％とし、酸素イオン注入層２の膜厚をｔ_oとし、Siとシリコン酸化膜のエッチングレート比（Si／SiO_X）をＲ_eとし、そして、面内エッチングバラツキを±Ｄ_e％とするとき、
Ｒ_e＞2×{（ｔ_s）／（ｔ_o）}×{（Ｄ_e＋Ｄ_t）／（100−Ｄ_e）} ・・・・・・（１）
の関係式（１）を満たすことが好ましい。ドライエッチングする前の酸素イオン注入層２上部のシリコン層１２の厚さは、例えば、研削により薄膜化した場合、面内ばらつきを発生する場合等、必ずしも均一ではなく、一般的に研削及びドライエッチングのばらつきは±5％程度であることから、前記シリコン層１２のある部分が先にエッチングされ、酸素イオン注入層２が露出する場合があり、エッチングガスの条件によっては、酸素イオン注入層２が全面露出する前に部分的に除去されてしまう結果、下の活性層１１が露出し、面内バラツキ及び欠陥の発生を引き起こす恐れがある。そのため、前記エッチングガスが上記関係式を満たすことで、前記酸素イオン注入層２上のシリコン層１２に±5%程度のバラツキがあった場合でも、部分的に前記酸素イオン注入層２が除去されることを防止することができるからである。

ここで、上記（１）式を設けた理由を以下に記載する。
シリコンのエッチングレートをＲ_ｓ、酸素イオン注入層のエッチングレートをＲ_ｏとすると、選択比Ｒ_eは、以下の式で表わされる。
選択比Ｒ_e＝Ｒ_ｓ ／Ｒ_ｏ
研削後の酸素イオン注入層上のシリコンでシリコン膜厚の一番薄い場所（Ａ）が、ドライエッチング速度が最大となるため、場所Ａで、酸素イオン注入層上面が露出するまでの時間Ｔ_ａは、以下の式（２）で表わされる。
Ｔ_ａ＝ｔ_s (100−Ｄ_ｓ)／Ｒ_s (100＋Ｄ_ｒ) ・・・・・（２）
このとき、研削後の酸素イオン注入層上のシリコンでシリコン膜厚の一番厚い場所（B）がドライエッチング速度最小とすると、ｔ_ａ時間エッチングした時の残存シリコン厚さ（ｔ_ｂｒ）は、以下の式（３）のようになる。
ｔ_ｂｓ＝ｔ_s (100＋Ｄ_ｓ)−Ｔ_ａ×Ｒ_s (1−Ｄ_ｒ) ・・・・・（３）
その後、Bの場所で酸素イオン注入層上面が露出するまでの時間Ｔ_ｂは、
Ｔ_ｂ＝ｔ_ｂｓ／Ｒ_s (100−Ｄ_ｒ)
＝{ｔ_ｓ(100＋Ｄ_ｓ)(100＋Ｄ_ｒ)−ｔ_ｓ(100−Ｄ_ｓ)(100−Ｄ_ｒ)}／{Ｒ_s (100−Ｄ_ｒ) (100＋Ｄ_ｒ)}
となり、Ｔ_ｂ時間に場所Ａにおいて、酸素イオン注入層をエッチングする量（ｔ_ｂｏ）は、以下の式（４）で表わされる。
ｔ_ｂｏ＝Ｔ_ｂ×Ｒ_ｏ (100＋Ｄ_ｒ)＝ｔ_ｓ×(Ｒ_ｏ／Ｒ_ｓ)×2(Ｄ_ｒ+Ｄ_ｓ)／(100−Ｄ_ｒ) ・・・（４）
そして、SOI層までドライエッチングが進まないようにするためには、上述の酸素イオン注入層のエッチング量（ｔ_ｂｏ）が、初期の酸素イオン注入層厚さｔ_ｏより小さくある必要があるため、以下の式（５）を満たす必要がある。
ｔ_ｂｏ＜ｔ_ｏ ・・・・・・・（５）
さらに、上記（５）式をＲ_ｅとの関係で示すと、以下の式（１）となる。
Ｒ_e＞2×{（ｔ_s）／（ｔ_o）}×{（Ｄ_e＋Ｄ_t）／（100−Ｄ_e）} ・・・・・（１）
そのため、上記式（１）を満たせば、前記酸素イオン注入層２上のシリコン層１２に±5%程度のバラツキがあった場合でも、部分的に前記酸素イオン注入層２が除去されることを防ぐことが可能となる。

（活性層露出工程）
本発明による活性層露出工程（図１(ｆ)）は、露出した前記酸素イオン注入層２を除去して所定膜厚の活性層１１を得る工程である。この酸素イオン注入層２の除去の方法は、特に限定はなく、HF液による洗浄や、水素ガス、アルゴンガス又はHF含有ガス等を用いたガスエッチングによって行うことができる。また、前記活性層１１の膜厚は、その用とによって種々の厚さとなるように、薄膜化を調整する。

さらに、薄膜化した貼り合わせウェーハ４に対し、水素、アルゴンガス等の非酸化性雰囲気中にて1100℃以下の温度で熱処理を施すことが好ましい。この熱処理により、一層の平坦化が達成され、併せて貼り合わせ界面に残留した酸化物を除去することができるからである。この効果は、絶縁膜の厚みが50nm以下と薄い場合や、絶縁膜を有しないシリコンウェーハ同士を直接貼り合わせる場合に顕著な効果を有する。なお、この熱処理温度が1100℃を超えても平坦化は促進されるが、活性層の膜厚均一性および貼り合わせ界面の残留物除去効果を考慮すると、1100℃以下とすることが重要である。すなわち、1100℃超では、活性層１１のエッチングが促進され、膜厚の均一性が悪化する可能性があり、また温度が高くなると、貼り合わせ界面に残留した酸化物が容易に活性層１１側へ拡散して、活性層１１を局所的にエッチングし、表面にピット状の欠陥を発生させるおそれがあるからである。

なお、上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。

（実施例１）
ＣＺ法により育成され、ボロンがドーパントとされたシリコンインゴットからスライスした直径：300mmのＰ型（１００）シリコンウェーハを２枚準備し、活性層用シリコンウェーハの表面から、加速電圧：200keV、200〜600℃、ドーズ量：3.0×10¹⁷atoms／cm²の条件と、加速電圧：200keV、300℃以下、5.0×10¹⁵atoms／cm²の条件で２回酸素イオンを注入した。その結果、活性層用ウェーハの表面から約400nmの深さ位置に酸素イオン注入層が形成された。ついで、活性層用ウェーハ及び支持基板用ウェーハをＨＦ・オゾン溶液で洗浄して貼り合わせ面上のパーティクルを除去した後、直接貼り合わせた。その後、貼り合わせ界面を強固に結合するため、酸化性ガス雰囲気中で1100℃、２時間の熱処理を行った。これにより貼り合わせウェーハ裏面に300〜500nmの酸化膜を形成した。次に、研削装置を用いて、酸素イオン注入層の表面側に活性層用ウェーハのシリコン層（膜厚：約10μm）を残して研削した。このときのシリコン層の膜厚バラツキＤ_ｓ＝±10％であった。ついで、Siとシリコン酸化膜のエッチングレート比が40のCF₄とO₂の混合ガス（体積比３：１）、エッチング温度20℃を用いてドライエッチングを施し、前記酸素イオン注入層の全面を露出させた。このときのドライエッチングのばらつきＤ_ｒ＝±10％であった。なお、
2×{（ｔ_s）／（ｔ_o）}×{（Ｄ_e＋Ｄ_t）／（100−Ｄ_e）} ・・・・・（１）
により求められた値は、30であった。

（実施例２）
実施例２は、研削装置を用いて、酸素イオン注入層の表面側に活性層用ウェーハのシリコン層（膜厚：約10μm）を残して研削した。ついで、Siとシリコン酸化膜のエッチングレート比が30のCF₄とO₂の混合ガスを用いてドライエッチングを施し、前記酸素イオン注入層の全面を露出させたこと以外は、実施例１と同様の工程によりサンプルとなる貼り合わせウェーハを得た。なお、上記（１）式により求められた値は、30であった。

（実施例３）
実施例３は、研削装置を用いて、酸素イオン注入層の表面側に活性層用ウェーハのシリコン層（膜厚：約5μm）を残して研削した。ついで、Siとシリコン酸化膜のエッチングレート比が30のCF₄とO₂の混合ガスを用いてドライエッチングを施し、前記酸素イオン注入層の全面を露出させたこと以外は、実施例１と同様の工程によりサンプルとなる貼り合わせウェーハを得た。なお、上記（１）式により求められた値は、15であった。

（実施例４）
実施例４は、研削装置を用いて、酸素イオン注入層の表面側に活性層用ウェーハのシリコン層（膜厚：約5μm）を残して研削した。ついで、Siとシリコン酸化膜のエッチングレート比が20のCF₄とO₂の混合ガスを用いてドライエッチングを施し、前記酸素イオン注入層の全面を露出させたこと以外は、実施例１と同様の工程によりサンプルとなる貼り合わせウェーハを得た。なお、上記（１）式により求められた値は、15であった。

（実施例５）
実施例５は、研削装置を用いて、酸素イオン注入層の表面側に活性層用ウェーハのシリコン層（膜厚：約10μm）を残して研削した。ついで、Siとシリコン酸化膜のエッチングレート比が20のCF₄とO₂の混合ガスを用いてドライエッチングを施し、前記酸素イオン注入層の全面を露出させたこと以外は、実施例１と同様の工程によりサンプルとなる貼り合わせウェーハを得た。なお、上記（１）式により求められた値は、30であった。

（比較例１）
比較例１は、Siとシリコン酸化膜のエッチングレート比が200以上のKOH水溶液（10%）からなるエッチング液を用いて、30分間ウェットエッチングを施すことにより、前記酸素イオン注入層の全面を露出させたこと以外は、実施例１と同様の工程によりサンプルとなる貼り合わせウェーハを得た。なお、上記（１）式により求められた値は、30であった。

（評価方法）
各実施例及び比較例で得られたサンプルについて、蛍光灯下の目視観察によって、酸素イオン注入層が露出した時点での、活性層の露出の有無を観察し、その後、サンプルのウェーハの酸素イオン注入層を酸化熱処理（1000℃１時間）とHF洗浄（HF7%溶液、20min）により除去し、アルゴンガス雰囲気中にて1100℃、１時間の熱処理を施した後、分光エリプソメーターによって活性層の膜厚均一性（nm）の測定の検討を行った。結果を表１に示す。

表１の結果から、実施例１〜４については、酸素イオン注入層露出工程において、その下地層である活性層の露出はなく、その後、酸素イオン注入層を除去した後も、活性層の膜厚均一性が図れた。一方、実施例５については、Si／SiO₂エッチングレート比が請求項３式より求められる好ましい選択比Ｒ_ｅよりも小さいため、酸素イオン注入層露出工程において活性層の一部が露出し、その影響により、活性層の膜厚均一性が乱れ、活性層の膜厚均一性が実施例１〜４に比べると劣るものであった。また比較例１のウェットエッチングにおいては、酸素イオン注入層２中のシリコン部分が、ウェットエッチングするによって溶解し、その際にSiO₂粒子も酸素イオン注入層から脱離し、さらに新たなシリコン部分が露出・溶解するというサイクルを繰り返す結果、酸素イオン注入層２の全てが消失し、活性層１１についても消滅した。
以上の結果より、ウェットエッチングよりもドライエッチッグが効果的であり、さらに、ドライエッチングの条件は請求項３の式（上記（１）式）を満足する条件で、さらに効果的であることがわかった。

この発明によれば、酸素イオン注入層が不連続な場合であっても、活性層の、膜厚均一性の確保が可能となる貼り合わせウェーハの製造方法の提供が可能になった。

本発明に従う貼り合わせウェーハの製造工程を説明するためのフローチャートである。 貼り合わせウェーハに、従来のウェットエッチング処理を施した場合の貼り合わせウェーハの状態変化を説明するための模式図である。 貼り合わせウェーハに、本発明のドライエッチングを施した場合の貼り合わせウェーハの状態変化を説明するための模式図である。

符号の説明

１ 活性層用ウェーハ
２ 酸素イオン注入層
３ 支持基板用ウェーハ
４ 貼り合わせウェーハ
１０ 活性層用ウェーハ部分
１１ 活性層
１２ シリコン層

Claims (4)

1. 活性層用ウェーハの表面から酸素イオンを注入し、前記活性層用ウェーハ内の所定位置に酸素イオン注入層を形成する工程と、前記活性層用ウェーハを直接又は絶縁層を介して支持基板用ウェーハに貼り合わせる工程と、前記貼り合わせたウェーハに、貼り合わせ強度を向上させるための熱処理を施す工程と、前記貼り合わせたウェーハの活性層用ウェーハ部分を、前記酸素イオン注入層が露出しない所定位置まで、所定の方法によって除去する工程と、前記酸素イオン注入層の全面を露出させる工程と、露出した酸素イオン注入層を除去して所定膜厚の活性層を得る工程とを有し、前記酸素イオン注入層の全面を露出させる工程は、所定条件下でドライエッチングにより行われることを特徴とする貼り合わせウェーハの製造方法。
2. 前記ドライエッチングは、ドライエッチングガスとして、６フッ化硫黄、４フッ化炭素、トリフルオロメタン又は２フッ化キセノンと、酸素又は塩化水素との混合ガスを用いた、反応性イオンエッチングであることを特徴とする請求項１記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
3. 前記酸素イオン注入層は、その酸素濃度ピークが1×10²²／cm³以上であり、ドライエッチング直前の、前記酸素イオン注入層上の活性層用ウェーハのシリコン層の厚さ及び面内厚さのバラツキを、それぞれｔ_s及び±Ｄ_t％とし、酸素イオン注入層の膜厚をｔ_oとし、Siとシリコン酸化膜のエッチングレート比（Si／SiO_X）をＲ_eとし、そして、面内エッチングバラツキを±Ｄ_e％とするとき、
   Ｒ_ｅ＞2×{（ｔ_s）／（ｔ_o）}×{（Ｄ_e＋Ｄ_t）／（100−Ｄ_e）}
   の関係式を満たすことを特徴とする請求項１又は２記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
4. 前記活性層用ウェーハと支持基板用ウェーハの貼り合わせ面の結晶方位が、＜１００＞、＜１１０＞または＜１１１＞であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の貼り合わせウェーハの製造方法。

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