JP2010525598A - 複合材料ウェハの製造方法および対応する複合材料ウェハ - Google Patents

Abstract

本発明は、ドナー基板を用意するステップと、絶縁層を形成するステップと、ハンドル基板を用意するステップと、ドナー基板に所定の分割エリアを生成するステップと、ドナー基板をハンドル基板に貼り付けるステップと、所定の分割エリアで剥離して複合材料ウェハを達成するステップと、を備える、複合材料ウェハ、特に、シリコン・オン・インシュレータタイプのウェハの製造方法に関する。ドナー基板の残部を後続する製造ランにおいて多数回再利用できるようにするために、本発明は、ドナー基板上に設けられた絶縁層が、５００Åの最大厚さを有するか、または、絶縁層が、堆積により設けられるか、またはハンドル基板上にのみ設けられることを特徴とする。さらに、シリコン・オン・インシュレータタイプのウェハの作製方法も開示される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複合材料ウェハ、特に、シリコン・オン・インシュレータタイプのウェハの製造方法および対応する複合材料ウェハに関する。

複合材料ウェハ、特に、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）タイプのウェハは、最新の半導体デバイスにおいて、寸法の小型化に伴い、さらなる高速化を実現する重要な役割を担う半導体基板である。しかしながら、このような複合材料ウェハを作製するプロセスは、少なくとも２つの基本的な要求を満たす必要がある。第１に、層状構造のウェハ表面のほぼ全体にわたって、良好な結晶品質を確保する必要があり、第２に、過度なコストをかけずに作製する必要がある。

上述した要求を満たすための１つの方法は、ハンドル基板上にドナー基板からの層を転写する、いわゆるＳｍａｒｔ−Ｃｕｔ（商標）タイプの作製プロセスである。この方法は、２つの基板を接着し、初期ドナー基板に予め形成された所定の分割エリアでドナー基板を剥離することによって達成される。所定の分割エリアは、ドナー基板に水素および／または希ガスイオンなどの原子種を注入することによって前もって生成される。このアプローチの利点は、作製ランごとに層を転写するドナー基板が、数回にわたって再利用されることである。しかしながら、ランごとに、被転写層の結晶品質が低下してしまうことが明らかになった。その結果、この問題を解消するために、多くのさらなる対策が提案されてきた。

特開平１１−２９７５８３号では、ウェハの縁部にある表面の段差を除去するために、ドナー基板の研磨などの追加のプロセスステップが提案されている。この段差は、ハンドル基板に層を転写した後に現れる。そこで、ドナー基板の残部を後続する作製ランにおいて新しいドナー基板として再利用する前に、第２の仕上げ研磨ステップが実行される。あるいは、米国特許出願公開第２００３／０２９９５７号では、研磨前に、再生されるドナーウェハへの追加の熱処理ステップが提案されている。しかしながら、追加のプロセスステップによって結晶品質の向上が達成できたとしても、再利用の回数は依然として少なく十分ではなかった。

米国特許第６，２１１，０４１号では、ドナー基板の再利用について論じられてはいないものの、最初から、結晶欠陥の生成を抑制する酸素含有量の少ないシリコン基板を用意するアプローチが開示されている。しかしながら、他の２つの方法の場合と同様に、酸素含有量を低減したシリコン基板を作製するために、前もって特別なステップを追加する必要があり、さらに、ドナー基板の再利用可能な回数も少なく、満足できるものではなかった。

上述した問題と、その問題を解消するのに十分ではない従来の対策を鑑みて、本発明の目的は、使用済みドナー基板の再利用回数を増やすことができ、同時に、さらなる追加の処理ステップを必要とすることなく、良質の複合材料ウェハを作製可能な複合材料ウェハの製造方法を提供することである。

この目的は、請求項１の特徴による複合材料ウェハの製造方法によって達成される。驚くべきことに、ドナー基板、つまり、被転写層が生じる基板全体にわたって形成された絶縁層の厚さを５００Å以下の値に保つことによって、ドナー基板の結晶品質が、従来技術から公知の方法、および、作製ランごとで比較して、良好に保たれることが判明した。加えて、本技術分野において提案されているようなさまざまな追加ステップは不要となる。本発明の方法を用いることで、Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（商標）技術に特有の表面段差および表面粗さを除去するための表面研磨ステップは十分であり得る。

好ましい実施形態によれば、本発明の方法は、ステップｄ）の前に、ハンドル基板上全体にわたって第２の絶縁層を形成するステップをさらに備え得る。より厚い絶縁層が求められる用途では、厚さの欠乏はハンドル基板上の絶縁層によってもたらされ、それによりドナー基板の結晶品質が保たれるが、本発明は薄い絶縁層を有する用途に限定されない。

異なる態様によれば、本発明の方法は、ステップｄ）の前に、第１の絶縁層上に第３の絶縁層を堆積するステップをさらに備え得る。この場合、堆積は低温で行われることが好ましく、特に、４００℃〜６００℃の温度範囲が好ましい。ドナー基板上の絶縁層の厚さを増しても、作製ランごとの結晶品質は、同じ絶縁層の厚さを有するが、完全に熱成長させた複合材料ウェハを用意する従来技術の方法と比較して良好に保たれることが認められた。この利点は、全厚さが熱プロセスによって達成される場合より、適用される全サーマルバジェット（ｔｈｅｒｍａｌ ｂｕｄｇｅｔ）が低いということに起因する。

好ましい実施形態によれば、第１の絶縁層は、酸化によって形成される熱絶縁層であり得る。再利用可能な回数に関して決め手となるステップの１つは、絶縁層を得るための熱処理ステップであり、この熱処理ステップにより、ドナー基板の結晶品質の低下を招いてしまうためであることを見いだした。しかしながら、第１の絶縁層の厚さが薄いままであれば、熱処理を行えることで、実行が容易であることが十分に理解されている方法であって、他の層形成プロセスと比較して高品質な最終構造の上面と埋め込み酸化膜との間の界面をさらに与える方法を利用し得る。同時に、上述した有益な効果も達成し得る。

熱成長した層の厚さに応じて、プロセスの高速化を図るために、最高１０００℃の温度で層形成プロセスステップを実行することも可能である。異なる態様によれば、成長温度を９５０℃未満の値、好ましくは、８５０℃未満の値に成長温度を保つことが好ましく、その場合、同じ厚さの層を成長させるのにかかる時間は長くなってしまうが、ドナー基板の結晶品質は良好に保たれる。

好ましい実施形態によれば、ステップｄ）において、ドナー基板の第１または第３の絶縁層の表面での貼り付けが起こり得る。このように、第１または第３の絶縁層が設けられると、ドナー基板は、結晶品質に影響を及ぼしかねないさらなる層形成プロセスを受けない。このようにして、ドナー基板の再利用回数がさらに高められ得る。複合材料ウェハにさらなる層が必要であれば、これらの追加層は、ハンドル基板上全体にわたって設けられることが好ましい。

本発明の目的は、請求項６に記載の方法によっても達成される。すでに上述したように、ドナー基板の再利用可能回数に関する決め手となるステップは、初期ドナー基板上全体にわたって絶縁層を形成するステップであることが明らかになった。驚くべきことに、絶縁層を形成する堆積プロセスにより、標準的な熱プロセスを用いて絶縁層が形成された場合と比較して、絶縁体の厚さが同じ場合、再利用可能回数が高くなる。

好ましい実施形態によれば、本発明の方法は、特に、中性雰囲気下での熱処理を用いて、ステップｅ）後に絶縁層の密度を高めるステップｆ）をさらに備え得る。典型的に、堆積された層の密度は、熱成長させた層より低く、例えば、多孔性であるが、この不利な点は、特に、数時間にわたって、中性雰囲気下で熱処理を実行することによって解決できる。ドナー基板からの剥離が行われた後に高密度化を行うため、この熱処理によって、ドナー基板の結晶品質が負の効果を受けることはない。

好ましくは、堆積ステップは、低温、特に、７５０℃未満、特に、４００℃〜６００℃の範囲で実行され得る。この温度範囲において、高スループットを維持できる。

好ましい実施形態によれば、ステップｄ）において、ドナー基板の第１の絶縁層の表面で貼り付けが起こり得る。このように、ドナー基板が、結晶品質に影響を及ぼしかねないさらなる熱処理を受けないようにされているため、ドナー基板の再利用回数がさらに高められ得る。複合材料ウェハにさらなる層が必要であれば、これらの追加層は、ハンドル基板上、全体にわたって設けられることが好ましい。

さらに、本発明の目的は、請求項１０に記載の方法により達成される。この別の方法において、絶縁層は、従来技術のようにドナー基板上には形成されず、ハンドル基板上に形成される。被転写層は、ドナー基板によって与えられ、この実施形態によれば、ドナー基板は、絶縁層を得るための通常の熱処理を受けないため、ドナー基板の結晶品質は、絶縁層形成プロセスに関連するサーマルバジェットによって影響されない。その結果、ドナー基板の再利用回数は、従来技術と比較して多くなる。

好ましくは、ステップｅ）において、ドナー基板の表面で貼り付けが起こり得る。この場合、ドナー基板は、ドナー基板に関する層形成プロセスと組み合わせてサーマルバジェットを受けないことが確認されている。

好ましくは、上述した方法のすべてに対して、第１の絶縁層および／または第２の絶縁層および／または第３の絶縁層は、二酸化シリコン層であり得る。二酸化シリコン層の場合、シリコンウェハと組み合わせてドナー基板の結晶品質に負の影響が及ぶと、ドナー基板の再利用回数が満足できるものにならないため、この材料を選択する場合、上述した方法の任意の利益がさらにより顕著なものになる。

さらに、本発明の目的は、請求項１３に記載の方法により達成され得る。この別の方法においては、一方の基板上にも他方の基板上にも、絶縁層は設けられず、したがって、ドナー基板は、従来技術のように熱的絶縁層を成長させるために通常適用されるサーマルバジェットを受けない。それにより、結晶品質の低下を防ぐことができ、その結果として、ドナー基板の再利用回数が多くなる。被転写層の結晶方位がハンドル基板のそれとは異なるこのようなハイブリッド配向基板は、結晶方位に依存するキャリアの移動度を考慮することによって電子や正孔の移動度を最適化できる可能性があるため、関心の高い材料である。

好ましくは、ステップｄ）において、ドナー基板の表面で直接貼り付けが起こり得る。このように、実際、ドナー基板が、層形成ステップに関連する任意のサーマルバジェットを受けない。必要に応じて、材料複合ウェハに必要とされる任意のさらなる層が、ハンドル基板上に形成され得る。

本発明のすべての方法は、４回以上、好ましくは、５回〜１０回繰り返すことが可能であり、ドナー基板の残部は、後続する製造ランにおいてドナー基板として再利用されるという共通点を有する。上述したように、ドナー基板の結晶品質を高いまま維持できるため、多くの再生ステップを追加することなく、ドナー基板を数回再利用することが実際に可能であり、特に、この回数は従来技術で一般的な回数より多い。

本発明の目的は、上述した方法により得られた再利用ドナー基板を用いてさらに達成される。

本発明の特定の実施形態は、添付の図面を参照しながら、本発明の記載からさらに明らかになる。

複合材料を作製するための本発明の方法の第１の実施形態を示す。 複合材料ウェハを作製するための本発明の方法の第２の実施形態を示す。 複合材料ウェハを作製するための本発明の方法の第３の実施形態を示す。 複合材料ウェハを作製するための本発明の方法の第４の実施形態を示す。 複合材料ウェハを作製するための本発明の方法の第５の実施形態を示す。 複合材料ウェハを作製するための、ハイブリッド配向ウェハに適用される本発明の方法の第６の実施形態を示す。

図１は、複合材料ウェハを製造するための本発明の方法の第１の実施形態を示す。以下、この方法を、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）タイプの複合材料ウェハに対して記載する。これは、一例として機能するにすぎず、本発明の方法は、他のタイプの材料複合ウェハにも適用可能である。

本発明の方法のステップＩは、請求項１のステップａ）のとおりに、初期ドナー基板１、本実施形態におけるシリコンウェハ、を設けるものである。ステップＩＩは、請求項１のステップｂ）のとおりに、シリコンウェハ１上に絶縁層３を形成するステップを示している。ここで、絶縁層３は、酸化条件下で熱処理によって形成される二酸化シリコン層（ＳｉＯ_２）である。本発明のこの第１の実施形態によれば、絶縁層３は、最大で５００Åの厚さまで熱成長される。

請求項１のステップｃ）に対応するステップＩＩＩでは、原子種５、特に水素またはヘリウムなどの希ガスイオンが、所定の線量およびエネルギ条件下で絶縁層３を通って注入され、ドナー基板１内に所定の分割エリア７を生成する。図から分かるように、この所定の分割エリア７は、基板１の主面８に原則的に平行である。最終的に、ある種を用いた注入は別の種の第２の注入と同時に起こり、この場合、第１の種はヘリウムであり、第２の種は水素であってもよい。

図１のステップＩＶは、ハンドル基板９、例えば、シリコンウェハを設けるステップを示す。

請求項１のステップｄ）に対応する、続くステップＶにおいて、絶縁層３を有するドナー基板１は、ハンドル基板９に接着される。接着は、絶縁層３がドナー基板１とハンドル基板９との間に挟まれるようにして行われる。特に、絶縁層３の表面８で貼り付けが生じる。

次いで、剥離処理が実行され、その間に、シリコン・オン・インシュレータウェハ１１が作製されるように、所定の分割エリア７で剥離が生じる。剥離処理は、熱処理であることが好ましく、この熱処理により、剥離が生じる。しかしながら、機械的な処理の可能性や組み合わせの可能性もあり得る。

ステップＶＩは、ハンドル基板９と、絶縁層３と、ドナー基板１から得られた被転写層１３と、を備えるシリコン・オン・インシュレータウェハ１１を示している。

次いで、ステップＶＩＩに示すドナー基板１の残部１５は、ステップＩ（上記参照）において新しいドナー基板１として再利用可能である。再利用する前に、ドナー基板１の残部１５は、従来技術において公知のような研磨および／または洗浄ステップを通常有する一定数のリサイクルステップを受け得る。

転写が終わると、被転写層１３は、最終的な所望の厚さまで厚さを低減し、表面粗さを改善するように処理され得る。このような仕上げ動作は、例えば、アニールステップを備える。

従来技術では、十分に良好な結晶品質を確保するために、許容可能なレベルまで結晶品質の低下の原因になり得ると考えられる酸素析出物を排除または低減するさまざまなプロセスステップを追加することなく、ドナー基板の残部１５を再利用することができなかった。再利用が可能なのは、厚さが欠陥サイズより大きい厚みのあるデバイス層の製造を目的としたときのみであり、再利用回数も２〜３回に限られていた。その上、特に、直径が大きなウェハ、特に、３００ｍｍの直径を有するウェハの場合、最終ＳＯＩ製品に非常に多くの欠陥が認められた。これは、４回以上、ドナーウェハをリサイクルできるレベルの結晶品質を獲得するのは、困難であり、コストもかかるためである。

絶縁層３の厚さを最大で５００Åに制限することで、ドナー基板の残部１５の結晶品質を十分に高いレベルに保つことができるため、ドナー基板を４回以上再利用できることが判明した。

ＳｉＯ_２の最大厚さを５００Åに制限することにより、自然成長した二酸化シリコン層をエッチング除去しかつ酸素析出物の位置に穴が生じさせるＨＦ溶液にＳＯＩウェハ１１を浸漬したときに生じるＨＦ欠陥数が減少した。このようにして、本発明に従って使用されたドナー基板１は、４回以上、特に、５回〜１０回、再利用が可能となる。さらに、従来技術のように、酸素析出物低減ステップまたは制限ステップを追加する必要もない。

本発明を達成することにより、すなわち、ＨＦ欠陥を生じうる酸素析出物の負の作用を制限するように、複合材料ウェハの製造プロセスが実行可能になることにより、被転写層１３の厚さを低減できるというさらなる利点が得られる。特に、薄層化後、４回、５回、さらには１０回、再利用されたドナー基板１からでも、１０００Å未満の厚さのデバイス層が得られる被転写層１３を用意することができるようになる。

以下、図２は、複合材料ウェハを製造するための本発明の方法の第２の実施形態を示す。この実施形態において、ステップＩ〜ＩＩＩは、第１の実施形態に対してすでに上述したものに相当し、これらのステップの詳細な説明は省略するが、この実施形態においても参照により上記説明が組み込まれるものとする。

ステップＩＶは、この場合も、第１の実施形態においてすでに上述したように、ハンドル基板９、例えば、シリコンウェハを設けるステップを示している。しかしながら、第２の実施形態では、第２の絶縁層１７、特に、二酸化シリコン層が、ハンドル基板９の主面の一方に設けられる。この追加の層１７は、熱成長されても、堆積プロセスによって設けられてもよい。

次いで、請求項１のステップｄ）に対応する次のステップＶは、絶縁層３を有するドナー基板１を共に、第２の絶縁層１７を有するハンドル基板９に貼り付ける、特に、接着するステップから構成される。この場合、第１の絶縁層３の主面８と、第２の層１７の表面１９（ステップＩＶを参照）とで貼り付けが生じる。

次いで、第１の実施形態と同様に、ステップＶＩに示すように、被転写層１３と、ドナー基板１から得られた第１の絶縁層３と、第２の絶縁層１７と、ハンドル基板９と、を備えるシリコン・オン・インシュレータ層１１ｂである所望の材料複合ウェハを得るために、剥離ステップが実行される。

ステップＶＩＩは、第１の実施形態のステップＶＩＩに対応し、詳細な説明は繰り返さないが、第２の実施形態に参照により組み込まれるものとする。

第１の実施形態により達成される利点の他にも、第２の実施形態では、５００Åより厚い絶縁層、すなわち、第１および第２の絶縁層３および１７の合計厚さに相当する厚さの絶縁層を形成することができる。２つの層は、同じ材料、例えば、二酸化シリコンのものであることが好ましい。複合材料ウェハ１１が使用される用途に応じて、第２の絶縁層１７の厚さを適応させることによって、厚さの自由な選択が可能となる。ハンドル基板９上に第２の絶縁層１７が設けられることから、ドナー基板１自体は、さらなるサーマルバジェットを受けないため、第２の絶縁層１７を設けることによる結晶品質への影響はない。

図３は、複合材料ウェハを作製するための本発明の方法の第３の実施形態を示す。この実施形態において、ステップＩおよびステップＩＩは、第１および第２の実施形態のステップＩおよびＩＩに対応するため、繰り返し説明はしないが、第３の実施形態に参照により組み込まれるものとする。第３の実施形態では、第１および第２の実施形態のステップＩＩとステップＩＩＩの間に、第１の絶縁層３上に第３の絶縁層（２１）を堆積するさらなるステップＩＩａがある。

前述したステップＩＩＩと同様に、ステップＩＩＩにおいて、原子種５、特に水素またはヘリウムなどの希ガスイオンが、第１および第２の絶縁層３、２１を通して所定の線量およびエネルギ条件下で注入され、ドナー基板１内に所定の分割エリア７を生成する。

ステップＩＶは、第１の実施形態と同じである。

前述した実施形態と同様に、ステップＶにおいて、第１および第３の絶縁層３、２１を有するドナー基板１は共に、特に、接着によって、ハンドル基板９に貼り付けられる。この実施形態では、第３の絶縁層２３の表面と、ハンドル基板９の表面２５との間で貼り付けが生じる。

次いで、第１および第２の実施形態と同様に、ステップＶＩＩに図示したシリコン・オン・インシュレータウェハ１１ｃが達成されるように、剥離処理が実行され、所定の分割エリア７で剥離が生じる。シリコン・オン・インシュレータウェハ１１ｃは、ハンドル基板９と、絶縁層３と、第３の絶縁層２１と、ドナー基板１から得られた被転写層１３と、を備える。

次いで、ステップＶＩＩは、この場合も、第１および第２の実施形態のステップＶＩＩに対応する。

第３の絶縁層２１は、堆積層であるが、この場合の堆積は、比較的低い温度、詳しくは、７５０℃未満、より詳しくは、４００℃〜６００℃の範囲で実行されることが好ましい。低温で堆積することにより、ドナー基板１でのサーマルバジェットは低く保たれるため、４回以上、特に、５回〜１０回、ドナー基板を再利用できる。

第２の実施形態と同様に、絶縁層の厚さが、第１の絶縁層３の厚さと、自由に選択可能な厚さを有する第３の絶縁層１７の厚さの合計に相当するため、複合材料ウェハの使用を意図した用途に応じて自由に選択可能な厚さの絶縁層を得ることが可能となる。

それとは別に、第１および第２の実施形態に対して開示されたすべての他の利点および異なる態様もまた、この実施形態において達成される。

有益な異なる態様によれば、第１から第３の実施形態は、自由に組み合わせ可能である。

図４は、複合材料ウェハを製造するための本発明の方法の第４の実施形態を示す。第１の実施形態と第４の実施形態の方法における唯一の相違点は、ドナー基板１上に絶縁層３１が設けられるステップＩＩであり、第４の実施形態の方法では、絶縁層３１、特に、ＳｉＯ_２層は、熱成長ではなく、堆積プロセスによって形成される。絶縁層３１が堆積層であるため、５００Åを超える厚さを有する絶縁層が堆積される場合でも、ドナー基板１が受けるサーマルバジェットが低く保たれる。第３の実施形態と同様に、堆積は、７５０℃未満の温度、より詳細には、４００℃〜６００℃の温度範囲で実行されることが好ましい。

残りのステップＩＩＩ〜ＶＩＩは、第１の実施形態に対して記載したものに相当するため、これらのステップに関する説明は、第４の実施形態に参照により組み込まれるものとする。

ドナー基板１でのサーマルバジェットがより低く保たれるため、絶縁層が同じ厚さまで熱成長されたとき、従来技術よりも結晶品質への影響は少ない。このようにして、厚さを５００Åに制限することなく、第１の実施形態の場合と同じ利点が達成され得る。

剥離後、この実施形態において、ハンドル基板９と、堆積され高密度化された絶縁層３１と、被転写層１３とを備え、絶縁層３１および被転写層１３は共にドナー基板１からの被転写層である複合材料ウェハ１１ｄの絶縁層３１の密度を高めるために、中性雰囲気下で熱処理ステップが実行されることが好ましい。

図５は、複合材料ウェハを作製するための本発明の方法の第５の実施形態を示す。第１から第４の実施形態と比較した場合、この実施形態の相違点は、ドナー基板１上ではなく、ハンドル基板９上にのみ絶縁層が堆積される点である。第５の実施形態の本発明の方法のステップＩは、第１から第４の実施形態のステップＩに相当し、同様に、第５の実施形態のステップＩＩＩは、第１から第４の実施形態のステップＩＶに相当する。したがって、これらのステップは、ここで詳細には説明しないが、対応するステップの説明は、第５の実施形態に参照により組み込まれるものとする。

第１〜第４の実施形態のステップＩＩＩと同様に、ステップＩＩにおいて、原子種５、特に、水素、またはヘリウムなどの希ガスイオンが、所定の線量およびエネルギ条件下でドナー基板１に注入され、所定の分割エリア７を生成しているが、この実施形態では、絶縁層を通過させずに生成されており、絶縁層は、すでに上述したように、この実施形態には存在しないものである。

ステップＩＶは、ハンドル基板９上、全体にわたって第１の絶縁層４１を形成するステップから構成される。この絶縁層４１は、熱成長された層または堆積された層のいずれかであり得る。

次のステップＶは、請求項１０のステップｄ）に対応し、この間、ドナー基板１は、ハンドル基板９上、全体にわたって設けられた絶縁層４１に貼り付けられ、特に、接着される。

次いで、第１〜第４の実施形態と同様に、図６に図示するように、シリコン・オン・インシュレータウェハ１１ｅが得られるように剥離処理が実行され、所定の分割エリア７で剥離が生じる。この複合材料ウェハ１１ｅは、ハンドル基板９と、絶縁層４１と、ドナー基板１から得られた被転写層１３と、を備える。

ステップＶＩＩは、第１〜第４の実施形態のステップＶＩＩに相当するため、再度詳細に説明しないが、対応する説明は、第５の実施形態に参照により組み込まれるものとする。

この実施形態の場合も、第１の絶縁層を得るためにドナー基板が熱処理を受けることがないため、第１〜第４の実施形態と同じ有益な効果が達成され得る。このようにして、ドナー基板の結晶品質を高い状態で保つことができる。その結果、数回、詳しくは、４回以上、さらに詳しくは、５回〜１０回、ドナー基板を再利用することができる。

上述したケースの場合、熱絶縁層が形成される場合は、サーマルバジェットを可能な限り低く保つために酸化温度を８５０度未満にすることが好ましいが、ドナー基板上に堆積される層の厚さが最大５００Åであることから、１０００℃以上の温度で層を形成し、プロセスの高速化を図ることも可能である。例えば、ドナー基板上に１００Åの非常に薄い酸化膜を形成するには、急速加熱アニールおよび酸素周囲雰囲気を採用でき、これにより、５０℃／秒を超えるペースでドナー基板を室温から約１２００℃まで高速加熱し、その温度を約３０秒間保持して、５０℃／秒を超えるペースで室温まで急速冷却する。

第１〜第４の実施形態の任意の異なる態様によれば、所定の分割エリア７を形成するステップは、絶縁層３、２１、または３１の任意の層を形成する前に実行され得る。

さらに、第１〜第５の実施形態の異なる態様によれば、ハンドル基板上またはハンドル基板上の第２の絶縁層上にさらなる層が設けられてもよく、これは、このような層がドナー基板の結晶品質に影響を与えることがないためである。追加層の堆積中、ドナー基板で受けるサーマルバジェットを低い状態のまま維持する限り、ドナー基板上の第１または第３の絶縁層上にさらなる追加の層を設けることも可能であり、したがって４回以上、ウェハを再利用可能なレベルに結晶品質を保つことができる。

図６は、ハイブリッド配向ウェハを作製するための本発明の方法の第６の実施形態を示す。

第１〜第５の実施形態とは対照的に、この実施形態は、絶縁層を用いない。その結果、ドナー基板は、ドナー基板の結晶品質に悪影響を及ぼしかねない加熱層形成処理を受けない。したがって、この実施形態においても、４回以上、ドナー基板を再利用することが可能である。

この実施形態による方法のステップＩは、請求項１３のステップａ）によれば、第１の結晶方位を有する初期ドナー基板５１を設けるステップから構成される。これは、例えば、（１，０，０）または（１，１，０）結晶方位のシリコンウェハであり得る。

次いで、ステップＩＩは、ドナー基板５１に原子種６を注入して、この基板５１に所定の分割エリア７を生成するステップを図示している。注入を行う条件は、第１〜第５の実施形態のものに類似しているため、その説明は、第６の実施形態に参照により組み込まれるものとする。

ステップＩＩＩは、ドナー基板５１のものとは異なる第２の結晶方位を有するハンドル基板５３を設けるステップから構成される。請求項１３のステップｄ）に対応するステップＩＶにおいて、ドナー基板５１は、特に、接着によって、ハンドル基板５３に貼り付けられる。所定の分割エリア７がハンドル基板５３の方へ位置付けられるように貼り付けが生じる。

次いで、第１〜第５の実施形態に対してすでに記載したように、剥離処理が実行され、それに対応する説明は、第６の実施形態に参照により組み込まれるものとする。その結果、ステップＶにおいて、第１の結晶方位を有するドナー基板５１から得られた被転写層５５と、第２の結晶方位を有するハンドル基板５３と、を備えるシリコンハイブリッド配向ウェハ１１ｆ上のシリコンが得られる。次いで、ステップＶＩは、第１〜第５の実施形態のステップＶＩＩに対応するため、詳細な説明は、第６の実施形態に参照により組み込まれるものとする。

このようなハイブリッド配向ウェハ１１ｆにより、キャリアの結晶方位依存の移動度を考慮に入れることで、電子または正孔の移動度を最適化することが可能になる。

第６の実施形態による方法の場合、従来技術のように、ドナー基板は、ドナー基板上に熱成長された絶縁層を設けることに関連したサーマルバジェットを受けないため、４回以上、特に、５回〜１０回、ドナー基板５７の残部を再利用することが可能である。このようにすることで、第６の実施形態において、ドナー基板上で加熱層形成処理による結晶品質の低下は起こり得ない。

ドナー基板５１および／またはハンドル基板５３上に自然酸化膜が存在する場合、この酸化膜は、貼り付け前に除去されてもよく、または、２つの基板間の貼り付けがすでに達成されていれば、酸化膜溶解により除去されてもよい。

Claims (15)

1. ａ）ドナー基板（１）を用意するステップと、
   ｂ）前記ドナー基板（１）上に第１の絶縁層（３）を形成するステップと、
   ｃ）前記ドナー基板（１）に所定の分割エリア（７）を形成するステップと、
   ｄ）前記ドナー基板（１）をハンドル基板（９）に貼り付けるステップと、
   ｅ）前記所定の分割エリア（７）で前記ドナー基板（１）を剥離することで、前記ドナー基板（１）の層（１３）を前記ハンドル基板（９）上に転写して、複合材料ウェハ（１１）を形成するステップと、
   を備える複合材料ウェハ、特に、シリコン・オン・インシュレータタイプのウェハの製造方法において、
   前記第１の絶縁層（３）が、５００Å以下の厚さで形成され、当該製造方法が、４回以上、好ましくは、５回〜１０回繰り返され、前記層（１３）の転写が済んだ前記ドナー基板が、ドナー基板として再利用されることを特徴とする、複合材料ウェハの製造方法。
2. ステップｄ）の前に、前記ハンドル基板上に第２の絶縁層（１７）を形成するステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
3. ステップｄ）の前に、前記第１の絶縁層上に第３の絶縁層（２１）を堆積するステップをさらに備える、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記第１の絶縁層（３）が、酸化によって形成される熱絶縁層である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. ステップｄ）において、前記ドナー基板（１）の前記第１の絶縁層（３）または第３の絶縁層（２１）の表面で貼り付けが生じる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. ａ）ドナー基板（１）を用意するステップと、
   ｂ）前記ドナー基板（１）上に第１の絶縁層（３１）を堆積するステップと、
   ｃ）前記ドナー基板（１）に所定の分割エリア（７）を形成するステップと、
   ｄ）前記ドナー基板（１）をハンドル基板（９）に貼り付けるステップと、
   ｅ）前記所定の分割エリア（７）で前記ドナー基板（１）を剥離することで、前記ドナー基板（１）の層（１３）を前記ハンドル基板（９）上に転写して、複合材料ウェハ（１１ｄ）を形成するステップと、
   を備える複合材料ウェハ、特に、シリコン・オン・インシュレータタイプのウェハの製造方法であって、
   当該製造方法が、４回以上、好ましくは、５回〜１０回繰り返され、前記層（１３）の転写が済んだ前記ドナー基板が、ドナー基板として再利用される、複合材料ウェハの製造方法。
7. ステップｅ）の後、特に、中性雰囲気下の熱処理によって、前記堆積された絶縁層（３１）の密度を高めるステップｆ）をさらに備える、請求項３または６に記載の方法。
8. 前記堆積ステップが、低温、特に、７５０℃未満、特に、４００℃〜６００℃の範囲で実行される、請求項３、６または７に記載の方法。
9. ステップｄ）において、前記ドナー基板（１）の前記第１の絶縁層（３１）の表面で貼り付けが生じる、請求項６〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. ａ）ドナー基板（１）を用意するステップと、
    ｂ）前記ドナー基板（１）に所定の分割エリア（７）を形成するステップと、
    ｃ）ハンドル基板（９）を用意するステップと、
    ｄ）前記ハンドル基板（９）上に第１の絶縁層（４１）を形成するステップと、
    ｅ）前記ドナー基板（１）を前記第１の絶縁層（４１）に貼り付けるステップと、
    ｆ）前記所定の分割エリア（７）で前記ドナー基板（１）を剥離することで、前記ドナー基板（１）の層（１３）を、前記ハンドル基板（９）上の前記第１の絶縁層（４１）上に転写して、複合材料ウェハ（１１ｅ）を形成するステップと、
    を備える複合材料ウェハ、特に、シリコン・オン・インシュレータタイプのウェハの製造方法であって、
    当該製造方法が、４回以上、好ましくは、５回〜１０回繰り返され、前記層（１３）の転写が済んだ前記ドナー基板が、ドナー基板として再利用される、複合材料ウェハの製造方法。
11. ステップｅ）において、ドナー基板（１）の表面で貼り付けが生じる、請求項１０に記載の方法。
12. 前記第１の絶縁層（３，３１，４１）および／または第２の絶縁層（１７）および／または第３の絶縁層（２１）が、二酸化シリコン層である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. ａ）第１の結晶方位のドナー基板（５１）を用意するステップと、
    ｂ）前記ドナー基板（５１）に所定の分割エリア（７）を形成するステップと、
    ｃ）前記ドナー基板（５１）の結晶方位とは異なる結晶方位を有するハンドル基板（５３）を用意するステップと、
    ｄ）前記ドナー基板（５１）をハンドル基板（５３）に貼り付けるステップと、
    ｅ）前記所定の分割エリア（７）で前記ドナー基板（５１）を剥離することで、前記ドナー基板（５１）の層（５５）を前記ハンドル基板（５３）上に転写して、複合材料ウェハ（１１ｆ）を形成するステップと、
    を備えるハイブリッド配向ウェハ、特に、シリコン・オン・インシュレータタイプのウェハの製造方法であって、
    当該製造方法が、４回以上、好ましくは、５回〜１０回繰り返され、前記層（５５）の転写が済んだ前記ドナー基板が、ドナー基板として再利用される、複合材料ウェハの製造方法。
14. ステップｄ）において、前記ドナー基板（５１）の表面で直接貼り付けが生じる、請求項１３に記載の方法。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の製造方法の１つを行っている際に得られる再利用されるドナー基板。

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