JP2010021299A - Ｓｉｍｏｘウェーハの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】得られるＳＩＭＯＸウェーハのＬＰＤを低減する。
【解決手段】ＳＩＭＯＸウェーハの製造方法は、シリコンウェーハ１１を２００〜６００℃に加熱した状態で、そのウェーハ１１表面から酸素イオンを注入してウェーハ１１表面から第１深さの位置に第１イオン注入層１２を形成する工程と、第１イオン注入層１２を形成したウェーハ１１を加熱温度より低い温度でウェーハ１１の表面から酸素イオンを注入して第１深さよりも浅い、ウェーハ１１表面から第２深さの位置にアモルファスの第２イオン注入層１３を形成する工程と、ウェーハ１１を酸素含有雰囲気中、１３００℃以上シリコン融点未満の温度で６〜３６時間保持することにより、第１及び第２イオン注入層１２，１３をＢＯＸ層１５とする高温熱処理工程とをこの順に含む。第１イオン注入層１２を形成する工程での酸素イオン注入が、４段〜１０段の複数段に分けて行われる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＳＩＭＯＸ(Separation by Implanted Oxygen)ウェーハの製造方法に関する。更に詳しくは、酸素イオンを２回に分けて注入するＭＬＤ(Modified Low Dose)法によるＳＩＭＯＸウェーハの製造方法に関するものである。

従来、ＳＯＩウェーハの製造方法として、ＳＩＭＯＸ法が知られている。この方法によれば、例えば、加速エネルギを約２００ｋｅＶとし、ドーズ量が約２×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ²の酸素原子をイオン注入して高温で熱処理することにより、埋め込み酸化膜（以下、ＢＯＸ(Buried Oxide)層という。）を形成することができる。このＳＩＭＯＸ法は、ドーズ量と注入エネルギを精度よく制御できるため、ＢＯＸ層の厚みやＳＯＩ層の膜厚を所定の厚みで均一に形成することができるようになっている。

そして、このＳＩＭＯＸウェーハの製造方法において、酸素イオンを２回に分けて注入する方法が知られている（特許文献１参照。）。この２回に分けられた酸素イオン注入では、シリコンウェーハを加熱した状態で高濃度の酸素イオン注入を行い、続いて、シリコンウェーハを室温程度に冷却して酸素イオン注入を行なう。即ち、１回目の酸素イオン注入は、シリコンウェーハを加熱することで、シリコンウェーハ表面をシリコンの単結晶のまま維持し、２回目の酸素イオン注入では、シリコンウェーハを低温に維持することでアモルファス層を形成する。そして、このシリコンウェーハを高温で酸化処理することにより、ＳＯＩ構造が形成される。

この方法によれば、イオン注入後の熱処理によって、アモルファス層から多結晶、双晶、積層欠陥からなる高密度欠陥層が形成され、この欠陥層が形成された領域は酸素が析出しやすいことから、酸素イオンのドーズ量から予想される理論厚さの２倍程度の厚さまでＢＯＸ層を厚くすることができる。この結果、酸素イオンのドーズ量を低減できることになり、生産性が向上し、製造コストを低減できるとしている。そして、この方法で製造されたＳＩＭＯＸウェーハは、一般的にＭＬＤ−ＳＩＭＯＸと呼ばれる。
米国特許第５９３０６４３号明細書

しかし、得られたＭＬＤ−ＳＩＭＯＸウェーハを、その表面にレーザ光を照射した際に得られる散乱欠陥（Light Point Defect、以下「ＬＰＤ」という。）の見地から観察すると、未だ十分にそのＬＰＤを低減できない不具合が残存していた。

即ち、シリコンウェーハはいくつかの製造工程を経て得ることができるけれども、このいくつかの製造工程を経る過程でシリコンウェーハの表面にパーティクル（塵埃など）が付着することがある。また、第一回目の酸素イオンの注入は通常２段に分けて行われることが多いけれども、図５に示すように、１段目の酸素イオンの注入中にその表面にパーティクル２が付着すると、そのパーティクル２が付着した部分に酸素注入は行われず、その酸素注入が行われた第１イオン注入層３にドーズ量が少ない部分３ａが生じる。このようなドーズ量が少ない部分３ａが生じた場合には、２段に分けた酸素イオンの注入の間に洗浄工程を設けて１段目の注入時に付着していたパーティクル２を取り除いたとしても、２段目の酸素イオンの注入においてドーズ量が少ない部分に十分に注入が行われることはない。また、この２段目の酸素イオンの注入中にその表面にパーティクル４が新たに付着すると、その新たに付着したパーティクル４により酸素注入は行われず、第１イオン注入層３に別のドーズ量が少ない部分３ｂが生じる。このため、その後の高温処理を経て最終的に得られたＢＯＸ層において、ドーズ量が減少した部分３ａ，３ｂは薄くなり、表面に凹部６が生じてＬＰＤを生じさせる不具合があった。

本発明の目的は、得られるＳＩＭＯＸウェーハのＬＰＤを低減し得るＳＩＭＯＸウェーハの製造方法を提供することにある。

請求項１に係る発明は、図２に示すように、シリコンウェーハ１１を２００〜６００℃に加熱した状態で、そのウェーハ１１表面から酸素イオンを注入してウェーハ１１表面から第１深さの位置に第１イオン注入層１２を形成する工程と、第１イオン注入層１２を形成したウェーハ１１を加熱温度より低い温度でウェーハ１１の表面から酸素イオンを注入して第１深さよりも浅い、ウェーハ１１表面から第２深さの位置にアモルファスの第２イオン注入層１３を形成する工程と、ウェーハ１１を酸素含有雰囲気中、１３００℃以上シリコン融点未満の温度で６〜３６時間保持することにより、第１及び第２イオン注入層１２，１３をＢＯＸ層１５とする高温熱処理工程とをこの順に含むＳＩＭＯＸウェーハの製造方法の改良である。
その特徴ある点は、図１に示すように、第１イオン注入層１２を形成する工程での酸素イオン注入が、４段〜１０段の複数段に分けて行われるところにある。

この請求項１に記載されたＳＩＭＯＸウェーハの製造方法では、第１イオン注入層１２を形成する工程での酸素イオン注入を、４段〜１０段の複数段に分けて行うようにしたので、例えば、図１に示すように、各段において酸素イオンを注入する際にシリコンウェーハ１１の表面にパーティクル１４が付着すると、そのパーティクル１４が付着した部分に酸素注入は行われず、その第１イオン注入層１２にドーズ量が少ない部分１２ａが生じるけれども、次の段の酸素イオンの注入においてドーズ量が少ない部分１２ａに十分に酸素イオンが注入される。このような酸素イオンの注入を４〜１０段行うので、最終的に得られた第１イオン注入層１２にＢＯＸ膜厚が変化するほどドーズ量が減少した部分が生じるようなことはない。このため、得られたＢＯＸ層１５に薄い部分が生じることはなく、得られるＳＩＭＯＸウェーハのＬＰＤを低減することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、４段〜１０段の複数段に分けて行われるイオン注入のそれぞれの段階でのＳＯＩ膜厚が均等になるように注入エネルギを制御することを特徴とする。
この請求項２に記載されたＳＩＭＯＸウェーハの製造方法では、各段の酸素注入にて注入エネルギを変化させると、３段以外で得られていたＳＯＩ層１６の膜厚が変化してしまう。そのため、各段階でのエネルギを等しくするか、ＳＯＩ層の膜厚に影響を与えない程度の注入エネルギに各段設定する必要がある。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、複数段のイオン注入は、酸素イオン注入した後、イオン注入機からウェーハを取り出して洗浄し、再びイオン注入機に固定して繰り返し行われることを特徴とする。
この請求項３に記載されたＳＩＭＯＸウェーハの製造方法では、ドーズ量が少ない部分１２ａが生じた場合であっても、４〜１０段に分けた酸素イオンの注入のそれぞれの間に洗浄工程を設けて前段の注入時に付着していたパーティクル１４を取り除くので、次の段の酸素イオンの注入においてドーズ量が少ない部分１２ａに十分に酸素イオンが注入される。このため、その表面に生じる凹部に起因するＬＰＤが生じるようなことを有効に回避することができる。

本発明のＳＩＭＯＸウェーハの製造方法では、第１イオン注入層を形成する工程での酸素イオン注入が、４段〜１０段の複数段に分けて行うようにしたので、各段において酸素イオンを注入する際にシリコンウェーハの表面にパーティクルが付着すると、そのパーティクルが付着した部分に酸素注入は行われず、その第１イオン注入層にドーズ量が少ない部分が生じるけれども、次の段の酸素イオンの注入においてドーズ量が少ない部分に十分に酸素イオンが注入される。このような酸素イオンの注入を４〜１０段行うので、最終的に得られた第１イオン注入層にＢＯＸ膜厚が変化するようなドーズ量が減少した部分が生じるようなことはない。このため得られたＢＯＸ層に薄い部分が生じることはなく、得られるＳＩＭＯＸウェーハのＬＰＤを低減することができる。

この場合、４段〜１０段の複数段に分けて行われるイオン注入のそれぞれの注入エネルギが等しくするか、ＳＯＩ層の膜厚に影響を与えない程度の注入エネルギに各段設定するれば、３段以下で得られていたＳＯＩ層の膜厚を変化させない効果がある。そして、複数段のイオン注入は、酸素イオン注入した後、イオン注入機からウェーハを取り出して洗浄し、再びイオン注入機に固定して繰り返し行われるようにすれば、次の段の酸素イオンの注入においてドーズ量が少ない部分に十分に酸素イオンが注入され、その表面に生じる凹部に起因するＬＰＤが生じるようなことを有効に回避することができる。

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。
本発明のＳＩＭＯＸウェーハの製造方法は、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示すように、シリコンウェーハ１１表面から１回目の酸素イオンを注入してウェーハ１１内部に高濃度の酸素を含んだ第１イオン注入層１２を形成する工程と、このウェーハ１１表面から２回目の酸素イオンを注入してウェーハ１１表面側の第１イオン注入層１２に連続してアモルファスの第２イオン注入層１３を形成する工程と、そのウェーハ１１を酸素含有雰囲気中で熱処理を施して第１及び第２イオン注入層１２、１３をＢＯＸ層１５とする高温熱処理工程とを含む。

以下本発明のＳＩＭＯＸウェーハの製造方法を各工程別に説明する。
＜第１イオン注入層形成工程＞
第１イオン注入層形成工程では、先ず図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、シリコンウェーハ１１表面から酸素イオンを注入してウェーハ１１内部に高濃度の酸素を含んだ第１イオン注入層１２を形成する。図２（ａ）に示すシリコンウェーハ１１はチョクラルスキー法で製造されることが好適である。

第１イオン注入層１２の形成は、シリコンウェーハ１１をイオン注入装置（図示せず）に収容し、装置内を２００〜６００℃、好ましくは３００〜５００℃の温度に加熱した状態でウェーハ１１表面から第１深さの位置にピークを有するように、ウェーハ１１表面から第１ドーズ量の酸素イオンをビームの照射により注入することで行われる。上記装置内雰囲気は真空状態である。２００〜６００℃に加熱することで、ウェーハ１１表面が単結晶シリコンの状態を維持したままイオンを注入でき、イオン注入によるダメージが回復されながら高濃度の酸素を含んだ第１イオン注入層１２ができる。２００℃未満ではイオン注入によるダメージが回復されないためウェーハ１１表面にダメージが残り、６００℃を越えると脱ガス量が多いため、装置内の真空度が低下するという不具合が発生する。

上記酸素イオンの第１ドーズ量は２×１０¹⁷〜３×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ²、好ましくは２．３×１０¹⁷〜２．７×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ²である。第１ドーズ量を２×１０¹⁷〜３×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ²に限定したのは、２×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ²未満ではラフネスが大きくなるという不具合が生じ、３×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ²を越えると、ＢＯＸ層１５の絶縁破壊特性が劣化するという不具合が生じるからである。また、ウェーハ１１表面から４００〜６００ｎｍ、好ましくは４５０〜５５０ｎｍを目標として第１深さにイオン注入のピークを有する第１イオン注入層１２をウェーハ１１表面に平行に形成する。これを達成するために、第１注入エネルギを１６５〜２４０ｋｅＶ、好ましくは１７５〜２２０ｋｅＶに設定する。第１注入エネルギを１６５〜２４０ｋｅＶに設定したのは、１６５ｋｅＶ未満では、ＳＯＩ層１６とＢＯＸ層１５との界面及びＳＯＩ層１６表面における測定領域１０μｍ角のラフネスＲｍｓが増加してしまうからである。また２４０ｋｅＶを越えると以下の２つの不具合が生じるからである。第一には特殊なイオン注入装置が必要になるからであり、第二には酸素イオンがウェーハ１１表面から深く入り過ぎ、 所望の膜厚のＳＯＩ層１６を形成するためには、非常に長時間の高温酸化処理が必要になるからである。

本発明の特徴ある点は、図１に詳しく示すように、この第１イオン注入層１２を形成する工程での酸素イオン注入が、４段〜１０段の複数段に分けて行われるところにある。図１には４段に分けて酸素イオン注入を行う場合を示す。ここで、各段のイオン注入量はその目標とするドーズ量を等しく分配された値とすることが好ましい。例えば、目標とする第１ドーズ量が２×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ²である場合であって、４段注入により第１イオン注入層１２の形成を行う場合には、各段における注入量は目標とするドーズ量の４分の１の値である０．５×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ²となる。そして、１０段注入により場合には、各段における注入量は目標とするドーズ量の１０分の１の値である０．２×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ²となる。ここで、第１イオン注入層１２を形成する酸素イオン注入が４段未満であるとＬＰＤを効果的に低減することができず、１０段を越えると製造法定が複雑になって単価を押し上げる不具合がある。そして、この第１イオン注入層１２を形成する酸素イオン注入は、４段〜６段の複数段に分けて行われることが更に好ましい。

また、４段〜１０段の複数段に分けて行われるイオン注入のそれぞれの注入エネルギが等しいことが好ましい。その理由は、３段以下で得られたＳＯＩ膜厚を変化させないためである。また、複数段のイオン注入は、酸素イオン注入した後、イオン注入機からウェーハを取り出して洗浄し、再びイオン注入機に固定して繰り返し行われる。このように各段の間に洗浄工程を設けることにより、第１イオン注入層１２にドーズ量が少ない部分１２ａが生じたとしても、前段の注入時に付着していたパーティクル１４を取り除くので、次の段の酸素イオンの注入においてドーズ量が少ない部分１２ａに十分に酸素イオンを注入することができる。そして、４段〜１０段の複数段に分けて行われるイオン注入を合算した第１ドーズ量は、イオン注入の第１ドーズ量に等しくする。この４段〜１０段の複数段のイオン注入が融合し、等しい注入エネルギでイオン注入した場合と同じ第１深さに、ピークを有する第１イオン注入層１２が形成される。

４段〜１０段の複数段によりイオン注入を行って第１イオン注入層の形成工程を終えた後は、第１イオン注入層１２が形成されたウェーハ１１を加熱温度よりも低い温度である室温から２００℃まで冷却する。続いて冷却した装置内からウェーハを取出し、洗浄、乾燥した後、再び装置内へ収容して、後に続く第２イオン注入層形成工程に供される。

＜第２イオン注入層形成工程＞
第２イオン注入層形成工程では、図２（ｃ）に示すようにウェーハ１１表面から２回目の酸素イオンを注入してウェーハ１１表面側の高濃度の酸素を含んだ第１イオン注入層１２に連続してアモルファスの第２イオン注入層１３を形成する。第２イオン注入層１３は第１イオン注入層１２の上部と重複することで、内部に高濃度の酸素を含むアモルファスの層である。第２イオン注入層１３の形成は、第１深さよりも浅い、ウェーハ１１表面から第２深さの位置にピークを有するように、ウェーハ１１表面から酸素イオンをビームの照射により注入することで行われる。上記装置内雰囲気は真空状態である。

上記酸素イオンの第２ドーズ量は１×１０¹⁴〜１×１０¹⁶ａｔｏｍｓ／ｃｍ²、好ましくは１×１０¹⁵〜１×１０¹⁶ａｔｏｍｓ／ｃｍ²である。第２ドーズ量を１×１０¹⁴〜１×１０¹⁶ａｔｏｍｓ／ｃｍ²に限定したのは、１×１０¹⁴ａｔｏｍｓ／ｃｍ²未満ではアモルファス状態の第２イオン注入層１３が形成されないという不具合が生じ、１×１０¹⁶ａｔｏｍｓ／ｃｍ²を越えるとビームの照射時間が長くなるためウェーハ１１の温度が上昇し過ぎるという不具合が生じるからである。

またウェーハ１１表面から２５０〜５００ｎｍ、好ましくは３００〜４００ｎｍを目標として、第２深さにイオン注入のピークを有し、第１深さにイオン注入のピークを有する第１イオン注入層１２のウェーハ表面側の面に連続するようにアモルファスの第２イオン注入層１３をウェーハ１１表面と平行に形成する。これを達成するために、第２注入エネルギを第１注入エネルギよりも低い１３５〜２３０ｋｅＶ、好ましくは１４５〜２２０ｋｅＶに設定する。

なお、この第２イオン注入層形成工程では、酸素イオン注入を１段注入ではなく、２段〜３段の複数段、好ましくは２段に分けて行ってもよい。この場合、第２注入エネルギの平均値を１３５〜２３０ｋｅＶとする。注入順は低いエネルギから高いエネルギの順が好ましい。その理由は、低いエネルギから高いエネルギの順で注入したほうが、ＢＯＸ層１５を厚膜化でき、ＢＯＸ層１５の絶縁破壊特性を向上できるからである。
なお、第２イオン注入層形成工程を終えた後は、第１及び第２イオン注入層１２、１３が形成されたウェーハ１１を装置内から取出し、洗浄、乾燥した後、熱処理炉内に収容して、後に続く高温熱処理工程に供される。

＜高温熱処理工程＞
高温熱処理工程は、図２（ｄ）に示すように、酸素含有雰囲気中でウェーハ１１に高温熱処理を施して、第１及び第２イオン注入層１２、１３をＢＯＸ層１５とするものである。形成されるＢＯＸ層１５は、高濃度の酸素を含んだ第１イオン注入層１２が変成して形成された図示しない第１ＢＯＸ層と、この第１ＢＯＸ層の上部に形成され、熱処理の酸素含有雰囲気中の酸素がアモルファスの第２イオン注入層１３に寄与することで、第２イオン注入層１３が変成して形成された図示しない第２ＢＯＸ層から構成される。

高温熱処理によるＢＯＸ層１５の形成は、第１及び第２イオン注入層１２、１３を形成したウェーハ１１を熱処理炉内（図示せず）に収容し、この炉内を１３００℃〜シリコン融点未満、好ましくは１３２０〜１３５０℃まで昇温し、この温度を維持した状態でウェーハ１１を６〜３６時間、好ましくは１２〜２４時間保持し、その後室温まで冷却することで行われる。

上記炉内温度を１３００℃〜シリコン融点未満の範囲に限定したのは、１３００℃未満では酸素析出物の溶融及び結合が不十分で、高品質のＢＯＸ層１５を形成することができないからである。上記保持時間を６〜３６時間に限定したのは、６時間未満では、酸素析出物の溶融及び結合が不十分で高品質のＢＯＸ層１５を形成することができず、３６時間を越えると製造効率が悪くなり生産性が低下するからである。上記昇温中の炉内雰囲気は、０．５〜５．０容積％、好ましくは０．５〜１．０容積％の酸素を含むアルゴン、窒素（Ｎ2）等の不活性ガスの混合雰囲気である。上記昇温後の炉内雰囲気は、アルゴン又は窒素等の不活性ガスを含む、５〜１００容積％、好ましくは１０〜５０容積％酸素ガスの酸素含有雰囲気である。この高温熱処理工程により、図２（ｄ）に示すように、第１及び第２イオン注入層１２、１３がＢＯＸ層１５となったＳＩＭＯＸウェーハが得られる。

このような本発明のＳＩＭＯＸウェーハの製造方法では、第１イオン注入層１２を形成する工程での酸素イオン注入を、４段〜１０段の複数段に分けて行うようにした。このため、例えば、図１に示すように、各段において酸素イオンを注入する際にシリコンウェーハ１１の表面にパーティクル１４が付着すると、そのパーティクル１４が付着した部分に酸素注入は行われず、その第１イオン注入層１２にＢＯＸ膜厚が変化する程のドーズ量が少ない部分１２ａが生じる。しかし、このようなドーズ量が少ない部分１２ａが生じた場合であっても、４〜１０段に分けた酸素イオンの注入のそれぞれの間に洗浄工程を設けて前段の注入時に付着していたパーティクル１４を取り除くので、次の段の酸素イオンの注入においてドーズ量が少ない部分１２ａに十分に酸素イオンが注入される。このような酸素イオンの注入を４〜１０段行うので、最終的に得られた第１イオン注入層１２にドーズ量が減少した部分が生じるようなことはない。

これは、例え各段の間の洗浄工程において新たにシリコンウェーハ１１の表面にパーティクル１４が付着したとしても、その新たに付着したパーティクル１４により生じた別のドーズ量が少ない部分１２ａには、その次の段の酸素イオンの注入において十分に酸素イオンが注入される。このため、その後の高温熱処理工程において得られたＢＯＸ層１５に薄い部分が生じることはなく、その表面に生じる凹部に起因するＬＰＤが生じるようなことを回避することができる。この結果、得られるＳＩＭＯＸウェーハのＬＰＤを低減することができる。

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＞
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シリコンウェーハ１１を１２枚準備した。それぞれのウェーハ１１をイオン注入装置に収容後、装置内を真空状態にして装置内温度を４００℃に加熱した。次いでウェーハ１１表面から第１注入エネルギにより酸素イオンを２．４×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ²の第１ドーズ量でイオン注入し、ウェーハ１１表面から第１深さ０．４〜０．５μｍの位置にピークを有する第１イオン注入層１２を形成した。

ここで、この第１イオン注入層１２を形成する工程での酸素イオン注入を４段の複数段に分けて行った。ここで、各段のイオン注入量は目標とする第１ドーズ量が２．４×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ²であるので、各段における注入量は目標とするドーズ量の４分の１の値である０．６×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ²とした。この４段の複数段に分けて行われるイオン注入のそれぞれの注入エネルギは等しく２１０ｋｅＶとし、この４段のイオン注入は、酸素イオン注入した後、イオン注入機からウェーハを取り出して洗浄し、再びイオン注入機に固定して繰り返し行った。このようにして第１イオン注入層１２を形成した後、装置内温度を室温の状態にまで冷却した。

次にウェーハ１１を装置内から取出して洗浄した。洗浄したウェーハ１１を乾燥した後、再び装置内へ収容した。続いて、ウェーハ１１表面から第１注入エネルギの値よりも低い第２注入エネルギにより酸素イオンを６×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ²の第２ドーズ量でイオン注入し、ウェーハ１１表面側の第１イオン注入層１２に一部重複する形でウェーハ１１表面から第２深さ０．３〜０．４μｍの位置にピークを有する第２イオン注入層１３を形成した。その後、装置内温度を室温の状態にまで冷却した。

その後、ウェーハ１１を装置内から取出して洗浄した。洗浄した各ウェーハ１１を乾燥した後、縦型炉へ収容した。続いて、炉内温度を１３００℃に加熱した。またマスフローにより、炉内雰囲気を酸素５０容積％及びアルゴン５０容積％となるように制御して酸素含有雰囲気とした。この酸素含有雰囲気下で炉内温度を１３００℃に維持したままウェーハ１１を８時間保持した。これによりＢＯＸ層１５を有する１２枚のＳＩＭＯＸウェーハ１０を得た。このようにして得られた１２枚のＳＩＭＯＸウェーハ１０をそれぞれ実施例１とした。

＜実施例２＞
実施例１における第１イオン注入層形成工程においてイオン注入を４段注入から６段注入に変更し、その６段のそれぞれの酸素イオンを０．４×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ²とし、各段の第１注入エネルギをそれぞれ２１０ｋｅＶとしたことを除き、実施例１と同様にして、１２枚のＳＩＭＯＸウェーハ１０を得た。上記方法で得られたＳＩＭＯＸウェーハ１０をそれぞれ実施例２とした。

＜比較例１＞
実施例１と同一のシリコンウェーハ１１を１１６１枚準備した。そして、実施例１における第１イオン注入層形成工程においてイオン注入を４段注入から２段注入に変更し、その２段のそれぞれの酸素イオンを１．２×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ²とし、各段の第１注入エネルギをそれぞれ２１０ｋｅＶとしたことを除き、実施例１と同様にして、１１６１枚のＳＩＭＯＸウェーハ１０を得た。上記方法で得られたＳＩＭＯＸウェーハ１０をそれぞれ比較例１とした。
＜比較試験及び評価＞
実施例１、実施例２及び比較例１のＳＩＭＯＸウェーハの表面の直径２９４ｍｍの円内における０．５μｍ以上のＬＰＤの数を検出下限値が０．０９μｍのレーザパーティクルカウンタ（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製、ＳＰ１）を用いてそれぞれ調べた。これらの結果を図３及び図４に示す。図３は、実施例１及び実施例２を示し、図４は、比較例１を示す。

図３から明らかなように、４段の複数段によりイオン注入を行って第１イオン注入層を形成した実施例１では、０．５μｍ以上のＬＰＤの平均個数は２．４個であった。また、６段の複数段によりイオン注入を行って第１イオン注入層を形成した実施例２では、０．５μｍ以上のＬＰＤの平均個数は１．０個であった。

これに対して、図４から明らかなように、２段の複数段によりイオン注入を行って第１イオン注入層を形成した比較例１では、０．５μｍ以上のＬＰＤの平均個数は４．９個と著しく大きな値を示した。従って、第１イオン注入層１２を形成する工程での酸素イオン注入を、４段〜１０段の複数段に分けて行うことにより、ＬＰＤの数を減少させることができることが判る。

また、４段のイオン注入を行った実施例１よりも、６段のイオン注入を行った実施例２の方がＬＰＤの平均個数が減少しているので、第１イオン注入層１２を形成する工程での酸素イオン注入を複数段に分け、その段数を増加させることによりＬＰＤの平均個数を更に減少させることができることが判る。

本発明実施形態の複数段のイオン注入により第１イオン注入層を形成する状態を工程順に示す図２のＡ部拡大図である そのＳＩＭＯＸウェーハの製造方法を工程順に示す図である 本発明の実施例１及び２のＬＰＤの数を示す図である。 その比較例１のＬＰＤの数を示す図である。 従来の２段のイオン注入により第１イオン注入層を形成する状態を工程順に示す図１に対応する図である

符号の説明

１０ ＳＩＭＯＸウェーハ
１１ シリコンウェーハ
１２ 第１イオン注入層
１３ 第２イオン注入層
１５ ＢＯＸ層
１６ ＳＯＩ層

Claims (3)

1. シリコンウェーハを２００〜６００℃に加熱した状態で、前記ウェーハ表面から酸素イオンを注入して前記ウェーハ表面から第１深さの位置に第１イオン注入層を形成する工程と、
   前記第１イオン注入層を形成したウェーハを前記加熱温度より低い温度で前記ウェーハの表面から酸素イオンを注入して前記第１深さよりも浅い、前記ウェーハ表面から第２深さの位置にアモルファスの第２イオン注入層を形成する工程と、
   前記ウェーハを酸素含有雰囲気中、１３００℃以上シリコン融点未満の温度で６〜３６時間保持することにより、第１及び第２イオン注入層をＢＯＸ層とする高温熱処理工程と
   をこの順に含むＳＩＭＯＸウェーハの製造方法において、
   前記第１イオン注入層を形成する工程での酸素イオン注入が、４段〜１０段の複数段に分けて行われることを特徴とするＳＩＭＯＸウェーハの製造方法。
2. ４段〜１０段の複数段に分けて行われるイオン注入のそれぞれの段階でのＳＯＩ膜厚が均等になるように注入エネルギを制御する請求項１記載のＳＩＭＯＸウェーハの製造方法。
3. 複数段のイオン注入は、酸素イオン注入した後、イオン注入機からウェーハを取り出して洗浄し、再び前記イオン注入機に固定して繰り返し行われる請求項１又は２記載のＳＩＭＯＸウェーハの製造方法。

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