JP2010040540A - Ｓｉｍｏｘ基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】支持基板に金属不純物を残留させず、かつ低ニッケル化を可能とする。
【解決手段】先ず裏面にポリシリコン膜１７を形成したシリコンウェーハ１２の内部に酸素イオン１１を注入した後に、このウェーハ１２に熱処理を施してウェーハ１２内部に埋込み酸化膜１３を形成することにより埋込み酸化膜１３上のウェーハ１２表面にＳＯＩ層１４を形成してＳＩＭＯＸ基板１６を作製し更に全面に酸化膜１８を形成する。次にこのＳＩＭＯＸ基板１６の裏面１６ｂにのみエッチングを施してＳＩＭＯＸ基板１６の裏面１６ｂの酸化膜１８を除去した後に、このＳＩＭＯＸ基板１６にエッチングを施してＳＩＭＯＸ基板１６の裏面１６ｂのポリシリコン膜１７を除去するとともにＳＩＭＯＸ基板１６の裏面１６ｂを所定の厚さだけ除去する。更にこのＳＩＭＯＸ基板１６にエッチングを施してＳＩＭＯＸ基板１６の酸化膜１８を全て除去する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリコンウェーハ内に埋込み酸化膜を形成して、埋込み酸化膜上にＳＯＩ（Silicon-On-Insulator）層を形成することにより、ＳＩＭＯＸ(Separation by IMplanted OXygen)基板を製造する方法に関するものである。

ＳＯＩ基板は、（１）素子と基板間の寄生容量を低減できるのでデバイス動作の高速化が可能であり、（２）放射線耐圧に優れており、（３）誘電体分離が容易のため高集積化が可能であり、更に（４）耐ラッチアップの特性を向上できる等の非常に優れた特徴を有する。現在ＳＯＩ基板の製造方法には、大きく２つに分類できる。一つの方法は、薄膜化される活性ウェーハと、支持ウェーハを貼合せて形成する貼合せ法であり、他の方法は、ウェーハ表面より酸素イオンを注入してウェーハ表面から所定の深さの領域に埋込み酸化層を形成するＳＩＭＯＸ法である。特にＳＩＭＯＸ法は製造工程数が少なく、またＳＩＭＯＸ法により製造されるＳＯＩ基板、即ちＳＩＭＯＸ基板は、大面積でかつ結晶性の良好な素子形成領域を容易に得ることができるため、将来的に有効な手法として期待されている。

ＳＩＭＯＸ基板の製造方法は、シリコン単結晶基板の一方の主面を鏡面加工した後に、この鏡面加工面から酸素イオンを基板中の所定の深さに注入する酸素イオン注入工程と、酸素イオンを注入した基板に酸化雰囲気下、高温熱処理を施すことにより基板内部に埋込み酸化膜を形成する高温熱処理工程から構成される。具体的には、シリコン単結晶基板を５００℃〜６５０℃の温度に保持し、基板表面から１０¹⁷〜１０¹⁸個／ｃｍ²程度の酸素原子イオン或いは酸素分子イオンを所定の深さに注入する。引続きこの酸素イオンを注入したシリコン基板を５００℃〜７００℃の温度に保持した熱処理炉内に投入し、スリップを発生させないように徐々に昇温を開始して１３００℃〜１３９０℃程度の温度に１０〜３０時間程度保持する熱処理を施す。この高温熱処理により基板内部に注入された酸素イオンがシリコンと反応して基板内部に埋込み酸化膜が形成される。このような工程を経て、支持基板と、この支持基板上に形成された埋込み酸化膜と、この埋込み酸化膜上に形成されたＳＯＩ層とを備えたＳＩＭＯＸ基板が製造される。

上記熱処理炉の処理室には、処理ガスが導入される反応管、基板を支持する支持具及び炉口部からの放熱を抑制する断熱板等が配設されている。処理室内に配設されたこれらの部材は、基板と直接接触するシリコンリング以外、ほぼ全ての部品にＳｉＣ製の部材が使用されており、このＳｉＣ製部材の表面又は内部には金属不純物が付着している。これらの金属不純物は、１０００℃程度の温度では安定してＳｉＣ製部材に残留するが、ＳＩＭＯＸ基板の製造工程では、上述のように１３００℃を越える高温熱処理が必要とされる。このような１３００℃を越える高温熱処理を施すと、安定して残留していた金属不純物がＳｉＣ製部材から放出され、基板表面に拡散してしまう。ＳＩＭＯＸ基板の製造工程では、この高温熱処理の際、熱処理炉内のＳｉＣ製部材から放出されるこれらの金属不純物に起因する、基板表面のデバイス領域の汚染が大きな問題となっている。

そこで、基板表面のデバイス領域から金属不純物を除く、又はゲッタリングシンクと呼ばれるデバイス領域以外の十分離れた場所に、金属不純物を移動させるゲッタリング技術という手法が発達した。具体的には、基板裏面にサンドブラストで歪みをつける方法、基板裏面にポリシリコン膜を堆積する方法、基板裏面に高濃度のリンを注入する方法などの外部ゲッタリング法（External Gettering：ＥＧ）、或いは基板内部に析出した酸素析出物に起因する結晶欠陥をゲッタリングシンクとして利用する内部ゲッタリング法（Intrinsic Gettering：ＩＧ）等が存在する。

ＥＧによるゲッタリングを施す方法として、裏面にポリシリコン層を有するシリコンウェーハを窒素、水素又はアルゴンガス雰囲気中の炉内に入れて、９５０〜１１００℃の第１温度で０．５〜２時間保持し、引続いてウェーハを２〜４℃／分の速度で７００〜８００℃の第２温度まで降温し、第２温度で１〜５時間保持した後、炉から取出して室温まで放冷するシリコンウェーハの熱処理方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この熱処理方法では、拡散速度の遅いＦｅなどの金属不純物をシリコンウェーハバルク中に十分に拡散させた後、ウェーハバルク中に残存させることなく、確実にポリシリコン層中に捕獲できるようになっている。
特開２００１−４４２０６号公報（請求項１、段落［００３０］）

しかし、上記従来の特許文献１に示されるシリコンウェーハの製造方法では、熱処理温度が低いため、シリコンになじみ易いＮｉはポリシリコン層中に捕獲し難く、シリコンウェーハバルク中に残存し易い傾向にある。このため、ＳＩＭＯＸ基板の製造工程における低ニッケル化を実現するゲッタリング技術が強く要望されている。また、近年、ＳＩＭＯＸウェーハのＳＯＩ層の薄膜化が要望されていることや、デバイスメーカーにおいては、埋込み酸化膜自体をキャパシタとして用いるようになってきたことから、埋込み酸化膜の直下のバルク層、即ち支持基板に、ゲッタリングシンクを形成し、そこに金属不純物が捕獲されているとキャパシタリークなどの不具合が生じることがある。
本発明の目的は、支持基板に金属不純物を残留させず、かつ低ニッケル化が可能なＳＩＭＯＸ基板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、シリコンウェーハの裏面にポリシリコン膜を形成するポリシリコン膜形成工程と、シリコンウェーハの内部に酸素イオンを注入するイオン注入工程と、このウェーハに熱処理を施しウェーハ表面から所定の深さの領域に埋込み酸化膜を形成することにより埋込み酸化膜上のウェーハ表面にＳＯＩ層を形成してＳＩＭＯＸ基板を作製し更に全面に酸化膜を形成する熱処理工程と、この熱処理したＳＩＭＯＸ基板の裏面にのみエッチングを施してＳＩＭＯＸ基板の裏面の酸化膜を除去する第１エッチング工程と、この裏面酸化膜を除去したＳＩＭＯＸ基板にエッチングを施してＳＩＭＯＸ基板の裏面のポリシリコン膜を除去するとともにＳＩＭＯＸ基板の裏面を所定の厚さだけ除去する第２エッチング工程と、ＳＩＭＯＸ基板の裏面を所定の厚さだけ除去したＳＩＭＯＸ基板にエッチングを施してＳＩＭＯＸ基板の酸化膜を全て除去する第３エッチング工程とを含むＳＩＭＯＸ基板の製造方法である。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に熱処理工程での熱処理が酸化雰囲気中で１３００〜１３７０℃の温度に１５〜３０時間保持して行われることを特徴とする。
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、更に第２エッチング工程でＳＩＭＯＸ基板の裏面の酸化膜を除去した後のＳＩＭＯＸ基板の裏面を除去する所定の厚さが０．２〜５μｍであることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、高温熱処理の際、熱処理炉内のＳｉＣ製部材から放出され、ウェーハ表面に付着しデバイス領域等を汚染する金属不純物であって、特にシリコンになじみ易く、従来法では除去するのが困難であったＮｉを捕獲し除去することができる。この結果、低ニッケルのＳＩＭＯＸ基板を製造することができる。また埋込み酸化膜直下のバルク層、即ち支持基板にはゲッタリングシンクは形成されていないため、埋込み酸化膜をデバイス領域として用いる場合であっても、ゲッタリングシンクに捕獲された金属に起因するキャパシタリークなどの不具合を解消することができる。

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。本実施の形態は、図１に示すように、酸素イオン１１を注入した後、熱処理することにより、シリコンウェーハ１２表面から所定の深さの領域に埋込み酸化膜１３が形成され、埋込み酸化膜１３上のウェーハ１２表面にＳＯＩ層１４が形成されたＳＩＭＯＸ基板１６の製造方法に関するものである。そして、図１及び図２に示すように、本実施の形態のＳＩＭＯＸ基板１６の製造方法は、裏面にポリシリコン膜１７が形成されたシリコンウェーハ１２の内部に酸素イオン１１を注入し、このウェーハ１２に熱処理を施してＳＩＭＯＸ基板１６を作製した後に、このＳＩＭＯＸ基板１６の裏面にのみエッチングを施してＳＩＭＯＸ基板１６の裏面の酸化膜１８を除去する第１エッチング工程と、このＳＩＭＯＸ基板１６にエッチングを施してＳＩＭＯＸ基板１６の裏面のポリシリコン膜１７を除去するとともにＳＩＭＯＸ基板１６の裏面を所定の厚さだけ除去する第２エッチング工程と、このＳＩＭＯＸ基板１６にエッチングを施してＳＩＭＯＸ基板１６の酸化膜１８を全て除去する第３エッチング工程とを含む。これらの各工程を以下に示す。

（１）ポリシリコン膜形成工程
チョクラルスキー法やフローティングゾーン法等の方法により製造された単結晶インゴットを、スライスしてウェーハに加工し、このウェーハにラッピング、エッチング、研削、研磨、更には鏡面研磨等を施して形成されたシリコンウェーハ１２を準備する。この酸素イオン１１注入前のシリコンウェーハ１２の酸素濃度は、１５〜３０ｐｐｍａが好ましい。先ず、図１（ａ）に示すように、シリコンウェーハ１２の裏面をポリシリコンでコーティングしてポリシリコン膜１７を形成する。ポリシリコン膜１７の形成方法としては、減圧ＣＶＤ（Chemical Vaper Deposition）法や、常圧ＣＶＤ法などが挙げられる。ＣＶＤ成膜法は、ＳｉＨ₄を用いて６００〜７００℃の温度で厚さ０．５〜１．５μｍのポリシリコン膜１７を形成する方法である。ここで、ポリシリコン膜１７の厚さを０．５〜１．５μｍの範囲に限定したのは、０．５μｍ未満ではウェーハ加工プロセス中におけるエッチングによりゲッタリングの効果が減少してしまうおそれがあり、１．５μｍを超えると生産性が低下するからである。

（２）イオン注入工程
図１（ｂ）に示すように、裏面にポリシリコン膜１７が形成されたシリコンウェーハ１２の内部に酸素イオン１１を注入する。酸素イオン１１の注入は従来から行われている手段と同一の手段で行うが、最終的に得られるＳＩＭＯＸ基板１６におけるＳＯＩ層１４の厚さが５〜１００ｎｍ、好ましくは１５〜９０ｎｍになるように、ウェーハ１２表面から所定の深さの領域に注入する。ここで、ＳＯＩ層１４の厚さを５〜１００ｎｍの範囲に限定したのは、５ｎｍ未満では耐圧不良が生じたり或いは埋込み酸化膜１３とＳＯＩ層１４の粗さの関係から表面ラフネスに起因する欠陥が生じるおそれがあり、１００ｎｍを越えると耐圧が低下するからである。

（３）熱処理工程
図１（ｃ）に示すように、酸素イオン１１が注入されたシリコンウェーハ１２を、酸化雰囲気下、即ち酸素及び不活性ガスの混合雰囲気下で、１３００〜１３７０℃、好ましくは１３３０〜１３６０℃、更に好ましくは１３５０℃の温度に、１５〜３０時間、好ましくは１８〜２５時間保持する熱処理を施す。不活性ガスとしては、アルゴンや窒素ガスが挙げられる。従って、この熱処理のガス雰囲気は、酸素とアルゴンの混合ガス、又は酸素と窒素の混合ガスであることが好ましい。ここで、熱処理温度を１３００〜１３７０℃の範囲に限定したのは、１３００℃未満では耐圧不良が生じるおそれがあり、１３７０℃を超えるとＳｉＣ製の部材の劣化が著しくなってシリコンウェーハ１２の品質異常が発生するからである。また熱処理時間を１５〜３０時間の範囲に限定したのは、１５時間未満では正常な埋込み酸化膜１３を形成できず、３０時間を超えると生産性が低下するからである。この熱処理により、ウェーハ１２表面から所定の深さの領域に埋込み酸化膜１３が形成されるとともに埋込み酸化膜１３上のウェーハ１２表面にＳＯＩ層１４が形成される。即ち、図１（ｃ）に示すように、支持基板１９と、この支持基板１９上に形成された埋込み酸化膜１３と、この埋込み酸化膜１３上に形成されたＳＯＩ層１４とを有するＳＩＭＯＸ基板１６が形成される。

またこの熱処理により支持基板１９中のＦｅやＣｕのみならずシリコンになじみ易いＮｉなどの金属がポリシリコン膜１７に捕獲されるか、或いはポリシリコン膜１７と支持基板１９の界面近傍の支持基板１９中に集まる。具体的には、ポリシリコン膜１７と支持基板１９の界面から支持基板１９内に向って０〜１００ｎｍの範囲内に上記金属が集まる。更に熱処理後のＳＩＭＯＸ基板１６は、表面１６ａと、裏面１６ｂと、表面１６ａ及び裏面１６ｂを接続する端面１６ｃとを有し、これらはこの熱処理により酸化膜１８で覆われる。酸化膜１８は埋込み酸化膜１３の厚さとの関係で形成されるが、第２エッチング工程のアルカリエッチングとの関係で酸化膜１８の厚さは５０ｎｍ以上であることが好ましい。

（４）第１エッチング工程
図１（ｄ）に示すように、熱処理して全面に酸化膜１８を有するＳＩＭＯＸ基板１６の裏面にのみエッチングを施して、ＳＩＭＯＸ基板１６の裏面１６ｂの酸化膜１８を除去する。このエッチング処理は、エッチング時間を短縮するため、エッチング溶液として濃度５〜５０質量％のフッ酸水溶液を用い、温度２５〜６０℃の条件で行うのが好ましい。またこの第１エッチング工程においては、ＳＩＭＯＸ基板１６のエッチング溶液であるフッ酸が、ＳＩＭＯＸ基板１６の端面１６ｃ及び表面１６ａに回り込まないように行う必要がある。それは、ＳＩＭＯＸ基板１６の端面１６ｃ及び表面１６ａの酸化膜１８までが除去されてしまうと、後述するポリシリコン膜１７を除去する第２エッチング工程やＳＩＭＯＸ基板１６の裏面１６ｂを所定の厚さだけ除去する第３エッチング工程の際に、端面１６ｃの滑らかな曲面度が損なわれたり、或いは表面１６ａの平坦度が損なわれるからである。特にＳＩＭＯＸ基板１６の端面１６ｃの酸化膜１８を除去してしまうと、支持基板１９、埋込み酸化膜１３及びＳＯＩ層１４が露出した状態となり、このままアルカリエッチング等を行うと、埋込み酸化膜１３のみが多めにエッチングされ、端部１６ｃの滑らかな曲面度が損なわれる不具合を生じる。そのため、この第１エッチング工程は、例えば図３に示すような、特殊な片面酸化膜エッチャー（エッチング装置）を用いて行われる。

この装置では、先ず、図３（ａ）に示すように、全面に酸化膜１８が形成されたＳＩＭＯＸ基板１６を低速度で回転させながら低速度で下降し、ＳＩＭＯＸ基板１６の下面に相当する一方の主面のみをフッ酸水溶液２１に接触させる。ＳＩＭＯＸ基板１６の一方の主面がフッ酸水溶液２１に接触すると、図３（ａ）の拡大図に示すようにフッ酸水溶液２１がその表面張力により、一方の主面上の酸化膜１８に均一に接触し、この酸化膜１８を溶解除去する。この際、容器２２の上方からアルゴン等のキャリアガス２３をＳＩＭＯＸ基板１６の上面（表面）及びフッ酸水溶液２１に向けて流すと、キャリアガス２３は図３（ａ）の実線矢印の方向に流れるため、フッ酸水溶液２１の蒸気によりＳＩＭＯＸ基板１６の端面１６ｃ部分の酸化膜１８の浸食を防止する。図３（ｂ）に示すように所定時間ＳＩＭＯＸ基板１６をフッ酸水溶液２１に接触させた後、ＳＩＭＯＸ基板１６を低速度で回転させながらフッ酸水溶液２１から低速度で引上げる。これにより、ポリシリコン膜１７のみが露出したＳＩＭＯＸ基板１６が得られる。第１エッチング工程終了後、ＳＩＭＯＸ基板１６を純水により洗浄し乾燥する。

（５）第２エッチング工程
図１（ｅ）及び（ｆ）に示すように、ＳＩＭＯＸ基板のポリシリコン膜をエッチングにより除去するとともに、ポリシリコン膜除去後のＳＩＭＯＸ基板の支持基板を裏面側から所定の厚さ０．２〜５μｍだけ除去する。このエッチングはアルカリエッチングであり、ポリシリコン膜１７がＳＩＭＯＸ基板１６から捕獲した金属不純物（Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ等）や、ポリシリコン膜１７と支持基板１９の界面近傍の支持基板１９中に集まった金属不純物２４（Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ等）を除去するために行う。エッチング溶液として、水酸化カリウム（ＫＯＨ）や水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などを用いる場合、濃度５〜３６質量％、温度５０〜９０℃の条件で行うことが好ましい。エッチング量は、ポリシリコン膜１７の厚さ（０．３〜１μｍ）に、ポリシリコン膜除去後の支持基板１９の裏面側から除去する所定の厚さ（０．２〜５μｍ）を加えた分である。またＳＩＭＯＸ基板１６の表面１６ａ及び端面１６ｃには酸化膜１８が形成されているため、エッチングレートの違いから酸化膜１８はエッチングされ難く、この酸化膜１８が保護膜となり、ＳＩＭＯＸ基板１６の表面１６ａ及び端面１６ｃの平坦度を良好に維持することができるので、浸漬法を用いてもよいが、第１エッチング工程と同様にＳＩＭＯＸ基板１６を回転させながら行うことが好ましい。なお、エッチング溶液として水酸化カリウムや水酸化ナトリウムではなく、アンモニア水と過酸化水素と純水の混合液であるＳＣ−１液を用いてもよい。第２エッチング工程終了後、ＳＩＭＯＸ基板１６を純水により洗浄し乾燥するけれども、純水による洗浄のみ行って乾燥せずに次の第３エッチング工程に移行してもよい。

（６）第３エッチング工程
図１（ｇ）に示すように、ＳＩＭＯＸ基板１６の表面１６ａ及び端面１６ｃの酸化膜１８をエッチングにより全て除去する。このエッチングで用いられるエッチング溶液は、第１エッチング工程で用いたエッチング溶液と同一である。即ち、このエッチング処理は、エッチング時間を短縮するため、エッチング溶液として濃度５〜５０質量％のフッ酸水溶液を用い、温度２５〜６０℃の条件で行うのが好ましい。第３エッチング工程終了後、ＳＩＭＯＸ基板１６を純水により洗浄し乾燥する。

このように構成されたＳＩＭＯＸ基板１６の製造方法では、高温熱処理の際、熱処理炉内のＳｉＣ製部材から放出され、ウェーハ１２表面に付着しデバイス領域等を汚染する金属不純物であって、特にシリコンになじみ易く、従来法では除去するのが困難であったＮｉを捕獲し除去することができる。この結果、低ニッケルのＳＩＭＯＸ基板１６を製造することができる。また埋込み酸化膜１３直下のバルク層、即ち支持基板１９にはゲッタリングシンクは形成されていないため、埋込み酸化膜１３をデバイス領域として用いる場合であっても、ゲッタリングシンクに捕獲された金属に起因するキャパシタリークなどの不具合を解消することができる。

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＞
先ず、チョクラルスキー法により育成した酸素濃度１２ｐｐｍａ、厚さ７２５μｍのシリコンウェーハを用意した。次いで、図１（ａ）に示すように、シリコンウェーハ１２の裏面を減圧ＣＶＤ法により厚さ０．７μｍのポリシリコン膜１７を形成した後に、このウェーハ１２を６００℃に加熱した状態でウェーハ１２表面から約０．５μｍの領域に酸素イオン１１を注入した（図１（ｂ））。このときの酸素イオン１１の加速電圧は１６０ｋｅＶであり、ビーム電流は５０ｍＡであり、酸素イオン１１のドーズ量は２．５×１０¹⁷個／ｃｍ²であった。酸素イオン１１注入後、ウェーハ１２をアルゴン及び酸素の混合ガス雰囲気中で１３５０℃の温度に２０時間保持する熱処理を施し、図１（ｃ）に示すように、支持基板１９と、この支持基板１９上に形成された埋込み酸化膜１３と、この埋込み酸化膜１３上に形成されたＳＯＩ層１４とを有するＳＩＭＯＸ基板１６を得た。なお、熱処理後のＳＩＭＯＸ基板１６の全面はこの熱処理により酸化膜１８で覆われた。

次いで、エッチング溶液として濃度４５質量％のフッ酸水溶液を用い、温度４０℃の条件で、ＳＩＭＯＸ基板１６の裏面のみにエッチングを施し（第１エッチング工程）、図１（ｄ）に示すように、ＳＩＭＯＸ基板１６の裏面１６ｂの酸化膜１８を除去した。この裏面エッチングは、図３に示すような、特殊な片面酸化膜エッチャーにより、ＳＩＭＯＸ基板１６の表面１６ａ及び端面１６ｃにエッチング溶液が回らないよう十分に注意して行った。続いて、酸化膜１８が除去されたＳＩＭＯＸ基板１６の裏面１６ｂを純水により洗浄し乾燥した。次に、エッチング溶液として濃度３６％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用い、温度３６℃の条件で、ＳＩＭＯＸ基板１６の裏面をエッチングし（第２エッチング工程）、図１（ｅ）及び（ｆ）に示すように、ＳＩＭＯＸ基板１６の裏面１６ｂの厚さ０．７μｍのポリシリコン膜１７を除去するとともに、ポリシリコン膜除去後の支持基板１９を裏面側から所定の厚さ０．３μｍだけ除去した。このエッチングは、全面式エッチャーにより行った。このときＳＩＭＯＸ基板１６の表面１６ａ及び端面１６ｃは酸化膜１８により被覆されているので、エッチングされなかった。続いて、ポリシリコン膜１７等が除去されたＳＩＭＯＸ基板１６の裏面１６ｂを純水により洗浄し乾燥した。更にエッチング溶液として濃度１０質量％のフッ酸水溶液を用い、温度２５℃の条件で、ＳＩＭＯＸ基板１６をエッチングして（第３エッチング工程）、図１（ｇ）に示すように、ＳＩＭＯＸ基板１６の表面１６ａ及び端面１６ｃの酸化膜１８を除去した。このＳＩＭＯＸ基板１６を実施例１とした。

＜実施例２＞
第２エッチング工程において、ポリシリコン膜除去後の支持基板を裏面側から所定の厚さ１．３μｍ除去したこと以外は、実施例１と同様に、ＳＩＭＯＸ基板を製造した。
＜実施例３＞
第２エッチング工程において、ポリシリコン膜除去後の支持基板を裏面側から所定の厚さ４．３μｍ除去したこと以外は、実施例１と同様に、ＳＩＭＯＸ基板を製造した。

＜比較例１＞
実施例１と同一のシリコンウェーハを用いたけれども、シリコンウェーハの裏面にポリシリコン膜を形成せず、また実施例１の第１及び第２エッチング工程を行わずに、熱処理後にＳＩＭＯＸ基板全面の酸化膜をエッチングにより除去した。このＳＩＭＯＸ基板を比較例１とした。
＜比較例２＞
第２エッチング工程を行わなかった、即ち厚さ０．７μｍのポリシリコン膜を全くエッチングしなかったこと以外は、実施例１と同様に、ＳＩＭＯＸ基板を製造した。このＳＩＭＯＸ基板を比較例２とした。
＜比較例３＞
第２エッチング工程において、厚さ０．７μｍのポリシリコン膜を０．３μｍだけエッチングして支持基板の裏面に厚さ０．４μｍのポリシリコン膜が残ったこと以外は、実施例１と同様に、ＳＩＭＯＸ基板を製造した。このＳＩＭＯＸ基板を比較例３とした。

＜比較試験１及び評価＞
実施例１〜３と比較例１〜３で得られたＳＩＭＯＸ基板について、これらのＳＩＭＯＸ基板の裏面から深さ１μｍ以内、即ち支持基板の露出面から深さ１μｍ以内の金属不純物の含有量を評価した。その結果を表１に示す。具体的には、先ず、フッ酸及び硝酸の混合液を用いて、実施例１〜３と比較例１〜３で得られたＳＩＭＯＸ基板の裏面をエッチング量１μｍでエッチングし、このエッチング溶液を回収する。次いで、このエッチング溶液を原子吸光分析により、金属不純物の含有量（ａｔｏｍｓ／ｃｍ³）を測定するという方法で行った。

表１から明らかなように、比較例１ではＳＩＭＯＸ基板の裏面に検出された金属不純物が少なかったけれども、比較例２ではＳＩＭＯＸ基板の裏面に高濃度のＦｅ及びＮｉが検出され、比較例３ではＳＩＭＯＸ基板の裏面に比較的多くのＦｅ及びＮｉが検出された。比較例１でＳＩＭＯＸ基板の裏面に検出された金属不純物が少なかったのは、ＳＩＭＯＸ基板の裏面にポリシリコン膜を形成しなかったため、金属不純物が埋め込み酸化膜直下に集まったことによる。また比較例２でＳＩＭＯＸ基板の裏面に高濃度のＦｅ及びＮｉが検出されたのは、第２エッチング工程を行わなかったため、Ｆｅ及びＮｉで汚染されたポリシリコン膜がＳＩＭＯＸ基板の裏面にそのまま残留しているためである。更に比較例３でＳＩＭＯＸ基板の裏面に比較的多くのＦｅ及びＮｉが検出されたのは、第２エッチング工程における取り代が少なかったため、Ｆｅ及びＮｉで汚染されたポリシリコン膜がＳＩＭＯＸ基板の裏面に残留しているためである。これらに対し、実施例１〜３では、Ｆｅ及びＮｉを含む金属不純物がそれぞれ１×１０⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³未満と極めて少ないことが確認された。特に、Ｎｉについては、本発明の製造方法が効果的であることが確認された。

＜比較試験２及び評価＞
実施例１〜３と比較例１〜３で得られたＳＩＭＯＸ基板について、ＳＩＭＯＸ基板全体の金属不純物の含有量を評価した。その結果を表２に示す。具体的には、フッ酸及び硝酸の混合液に、実施例１〜３と比較例１〜３で得られた１枚のＳＩＭＯＸ基板それぞれを全容解させ、この溶液を原子吸光分析することにより、金属不純物（Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ）の含有量を測定するという方法で行った。

表２から明らかなように、比較例１〜３ではＮｉがそれぞれ２×１０¹²ａｔｏｍｓ／ｃｍ³、２．１×１０¹²ａｔｏｍｓ／ｃｍ³及び５×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³と多く検出されたのに対し、実施例１〜３では、Ｎｉがそれぞれ５×１０¹⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³未満と極めて少ないことが確認された。これにより、Ｎｉについては、本発明の製造方法が効果的であることが確認された。なお、比較例１でＮｉが多かったのは、埋込み酸化膜直下に集まったＮｉが全溶解評価（ＳＩＭＯＸ基板全体の金属不純物の含有量の評価）で検出されたためであり、比較例２及び３でＮｉが多かったのは、第２エッチング工程を行わなかったり或いは第２エッチング工程における取り代が少なかったため、残留しているポリシリコン膜で捕獲された金属不純物が全溶解評価（ＳＩＭＯＸ基板全体の金属不純物の含有量の評価）で検出されたためである。

＜比較試験３及び評価＞
実施例１〜３で得られたＳＩＭＯＸ基板について、支持基板裏面の平坦度を評価した。その結果を図４〜図６に示す。具体的には、ＡＤＥ社製測定器を使用して、サイトフラットネス（ＳＦＱＲ）を測定した。ＳＦＱＲ（Site Front Least Squares Range）とは、表面基準のサイト内の各点の表面位置を示す全データから、最小二乗法によりサイト内の基準平面を計算し、この平面からのずれの最大値と最小値の和をとったものであり、ＳＦＱＲｍａｘは基板内全サイトのＳＦＱＲの最大値を示す。なお、１サイトが、２５ｍｍ×２５ｍｍ角の単位面積で評価した。
図４〜図６より明らかなように、実施例１〜３のＳＩＭＯＸ基板では、所定のサイトにおける熱処理直後の支持基板裏面の平坦度と第３エッチング工程終了直後の支持基板裏面の平坦度がそれぞれ図４〜図６の対角線上にほぼ載っているので、支持基板裏面の平坦度を大きく崩すことがないことを確認できた。

本発明実施形態のＳＩＭＯＸ基板の製造方法を示す工程図である。 そのＳＩＭＯＸ基板の製造方法を示すフローチャートである。 その第１エッチング工程で裏面酸化膜を除去する一例を示す模式図である。 実施例１の第３エッチング工程終了後の支持基板裏面の平坦度を示した図である。 実施例２の第３エッチング工程終了後の支持基板裏面の平坦度を示した図である。 実施例３の第３エッチング工程終了後の支持基板裏面の平坦度を示した図である。

符号の説明

１１ 酸素イオン
１２ シリコンウェーハ
１３ 埋込み酸化膜
１４ ＳＯＩ層
１６ ＳＩＭＯＸ基板
１７ ポリシリコン膜
１８ 酸化膜
１９ 支持基板
２４ 金属不純物

Claims (3)

1. シリコンウェーハの裏面にポリシリコン膜を形成するポリシリコン膜形成工程と、
   前記シリコンウェーハの内部に酸素イオンを注入するイオン注入工程と、
   前記ウェーハに熱処理を施し前記ウェーハ表面から所定の深さの領域に埋込み酸化膜を形成することにより前記埋込み酸化膜上のウェーハ表面にＳＯＩ層を形成してＳＩＭＯＸ基板を作製し更に全面に酸化膜を形成する熱処理工程と、
   前記熱処理したＳＩＭＯＸ基板の裏面にのみエッチングを施して前記ＳＩＭＯＸ基板の裏面の酸化膜を除去する第１エッチング工程と、
   前記裏面酸化膜を除去したＳＩＭＯＸ基板にエッチングを施して前記ＳＩＭＯＸ基板の裏面のポリシリコン膜を除去するとともに前記ＳＩＭＯＸ基板の裏面を所定の厚さだけ除去する第２エッチング工程と、
   前記ＳＩＭＯＸ基板の裏面を所定の厚さだけ除去したＳＩＭＯＸ基板にエッチングを施して前記ＳＩＭＯＸ基板の酸化膜を全て除去する第３エッチング工程と
   を含むＳＩＭＯＸ基板の製造方法。
2. 熱処理工程での熱処理が酸化雰囲気中で１３００〜１３７０℃の温度に１５〜３０時間保持して行われる請求項１記載のＳＩＭＯＸ基板の製造方法。
3. 第２エッチング工程でＳＩＭＯＸ基板の裏面の酸化膜を除去した後の前記ＳＩＭＯＸ基板の裏面を除去する所定の厚さが０．２〜５μｍである請求項１又は２記載のＳＩＭＯＸ基板の製造方法。

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