JP2011124280A - Method of manufacturing soi wafer, and the soi wafer - Google Patents

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Toru Ishizuka
徹 石塚
Norihiro Kobayashi
徳弘 小林
Tetsushi Oka
哲史 岡
Nobuhiko Noto
宣彦 能登
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Shin Etsu Handotai Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing an SOI (Silicon On Insulator) wafer, wherein an SOI wafer can be manufactured which can be adjusted to a desired resistivity by controlling the dopant concentration of an SOI layer even if a buried oxide film is thin when a silicon single-crystal wafer having a high-concentration layer containing a dopant to a high concentration is used as a base wafer and whose defect is suppressed. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the SOI wafer includes: a sticking step of sticking a bond wafer and the base wafer together, with a silicon oxide film interposed; a film thinning step of performing film thinning of the bond wafer and forming the SOI layer on the buried oxide film; and a step of performing a heat treatment for reducing the thickness of the buried oxide film. The method of manufacturing the SOI wafer is characterized by having a step of performing a heat treatment for adjusting the resistivity of the SOI layer by reducing the dopant included in the SOI layer after the step of performing the heat treatment for reducing the thickness of the buried oxide film. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、シリコン単結晶ウェーハを貼り合わせて製造するSOI(Silicon On Insulator)ウェーハに関し、特には、ドーパントを高濃度に含有する低抵抗率のシリコン単結晶ウェーハをベースウェーハとした、薄い埋め込み酸化膜を持つSOIウェーハの製造方法に関する。   The present invention relates to an SOI (Silicon On Insulator) wafer manufactured by bonding silicon single crystal wafers, and in particular, a thin buried oxide using a low resistivity silicon single crystal wafer containing a high concentration of dopant as a base wafer. The present invention relates to a method for manufacturing an SOI wafer having a film.

デバイス世代が進むにつれ、高性能化トレンド目標を満たす為には、従来のバルクシリコンウェーハを用いたスケーリング効果だけでは対応できず、新たなデバイス構造が必要とされ、その出発原料としてSOIウェーハが着目されている。また、SOIウェーハを使用したデバイスの種類の広がりから、SOI層の厚さと共に、埋め込み酸化膜の厚さについても、幅広い範囲での要求がある。   As device generation progresses, in order to meet the trend target for higher performance, it is not possible to cope with scaling effects using conventional bulk silicon wafers, but a new device structure is required. Has been. In addition, due to the wide range of types of devices using SOI wafers, there is a demand in a wide range for the thickness of the buried oxide film as well as the thickness of the SOI layer.

一般的に、SOIウェーハの製造方法には、貼り合わせ法、SIMOX法などがあるが、薄いSOI層を有するSOIウェーハの製造においては、幅広い膜厚範囲でのSOI層作製の柔軟性の観点から、貼り合わせ法の一つであるイオン注入剥離法(スマートカット(登録商標)法とも呼ばれる。)を用いた製造方法が主流となっている。   In general, there are a bonding method, a SIMOX method, and the like as a method for manufacturing an SOI wafer. In manufacturing an SOI wafer having a thin SOI layer, from the viewpoint of flexibility in manufacturing an SOI layer in a wide film thickness range. A manufacturing method using an ion implantation separation method (also referred to as a smart cut (registered trademark) method), which is one of the bonding methods, has become the mainstream.

このイオン注入剥離法において、埋め込み酸化膜は貼り合わせを行う前の段階でウェーハ上に酸化膜を成長させることで形成され、この貼り合わせ前の酸化膜成長厚さを制御することにより、SOIウェーハの埋め込み酸化膜の厚さを制御する。
しかし、埋め込み酸化膜が薄い場合(特に100nm程度以下)については、SOIウェーハにボイドやブリスターと呼ばれる欠陥が発生しやすくなり、良品が得られ難く、歩留りを悪化させるといった問題が生じ得る。
In this ion implantation separation method, the buried oxide film is formed by growing an oxide film on the wafer at the stage before bonding, and by controlling the oxide film growth thickness before bonding, the SOI wafer is formed. The thickness of the buried oxide film is controlled.
However, when the buried oxide film is thin (especially about 100 nm or less), defects called voids and blisters are likely to occur in the SOI wafer, and it is difficult to obtain a good product, and the yield may be deteriorated.

また、イオン注入層で剥離を行ってSOI層を形成した後でも、SOI層の厚さや表面状態を調整することを目的として、各種の熱処理が施される場合があるが、この際に表面のSOI層の厚さのみならず、埋め込み酸化膜の厚さが変化することが知られており、埋め込み酸化膜の厚さの制御においてはSOIウェーハ製造時の熱処理工程も制御することが必要となる。   In addition, even after forming the SOI layer by peeling off the ion-implanted layer, various heat treatments may be performed for the purpose of adjusting the thickness and surface condition of the SOI layer. It is known that not only the thickness of the SOI layer but also the thickness of the buried oxide film changes, and in controlling the thickness of the buried oxide film, it is necessary to control the heat treatment process during the manufacture of the SOI wafer. .

そこで、SOIウェーハ製造時に熱処理工程を制御することで、埋め込み酸化膜の厚さを積極的に調整する方法が開発された。すなわち、酸化膜を埋め込み酸化膜の最終目標厚さよりも厚い状態にして貼り合わせを行い、後のSOIウェーハ製造時の熱処理工程で埋め込み酸化膜の厚さを調整することにより、欠陥の少ないSOIウェーハを製造する方法である(特許文献1、2参照)。   Therefore, a method has been developed in which the thickness of the buried oxide film is positively adjusted by controlling the heat treatment process when manufacturing the SOI wafer. That is, an SOI wafer with fewer defects is obtained by bonding the oxide film in a state thicker than the final target thickness of the buried oxide film, and adjusting the thickness of the buried oxide film in a heat treatment process when manufacturing the SOI wafer later. (See Patent Documents 1 and 2).

一方、デバイス工程での金属不純物の影響を抑制する十分な重金属ゲッタリング能力をもつSOIウェーハを提案する為に、ウェーハ全体、或いは少なくともウェーハ表面層に、ボロン、リン、アンチモン、砒素などのドーパントを高濃度に含有するベースウェーハを使用してSOIウェーハを製造する方法がある。
この場合、上記のようなSOIウェーハ製造中の熱処理によって、ドーパントがベースウェーハからSOI層に拡散する。
On the other hand, in order to propose an SOI wafer having sufficient heavy metal gettering ability to suppress the influence of metal impurities in the device process, dopants such as boron, phosphorus, antimony, and arsenic are added to the entire wafer or at least the wafer surface layer. There is a method of manufacturing an SOI wafer using a base wafer containing a high concentration.
In this case, the dopant diffuses from the base wafer to the SOI layer by the heat treatment during the manufacturing of the SOI wafer as described above.

特許文献3には、酸化膜の形成及び厚さを制御することで、このようなドーパントの拡散を抑制する方法が開示されている。   Patent Document 3 discloses a method for suppressing diffusion of such a dopant by controlling the formation and thickness of an oxide film.

特開2004−221198号公報JP 2004-221198 A 特開2006−156770号公報JP 2006-156770 A 特開2008−244019号公報JP 2008-244019 A

SOIウェーハにおけるデバイス活性層となるSOI層は、デバイスの設計に応じた所望の抵抗値を維持している必要がある。しかし、上記したようなドーパントを高濃度に含有するベースウェーハを使用してSOIウェーハを製造する方法では、埋め込み酸化膜の薄膜化を目的とする比較的高温(例えば1200℃以上)の熱処理温度と熱処理時間に応じてベースウェーハ中のドーパントが埋め込み酸化膜を通してSOI層に拡散してしまい、SOI層の抵抗率が低下してしまう。特に、埋め込み酸化膜が薄い場合には、ベースウェーハ中のドーパントが拡散してSOI層に到達し易いので、SOI層の抵抗率が変化する影響度が高いという問題があった。   The SOI layer serving as the device active layer in the SOI wafer needs to maintain a desired resistance value according to the device design. However, in the method of manufacturing an SOI wafer using a base wafer containing a high concentration of the dopant as described above, a relatively high heat treatment temperature (for example, 1200 ° C. or more) for thinning the buried oxide film is used. Depending on the heat treatment time, the dopant in the base wafer diffuses into the SOI layer through the buried oxide film, and the resistivity of the SOI layer decreases. In particular, when the buried oxide film is thin, the dopant in the base wafer diffuses and easily reaches the SOI layer, so that there is a problem that the influence of the change in the resistivity of the SOI layer is high.

また、上記した特許文献3では、ドーパントの拡散を抑制するために十分な酸化膜の膜厚を選ぶ必要があるが、通常、SOIウェーハの埋め込み酸化膜の厚さはデバイス設計からの要求を元に決定されるため、必ずしもドーパントの拡散を抑制できる埋め込み酸化膜厚さを選ぶことはできない。   Further, in Patent Document 3 described above, it is necessary to select a sufficient oxide film thickness in order to suppress the diffusion of the dopant. Usually, the thickness of the buried oxide film of the SOI wafer is based on a requirement from the device design. Therefore, it is not always possible to select a buried oxide film thickness that can suppress dopant diffusion.

本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、ドーパントを高濃度に含有する高濃度層を有するシリコン単結晶ウェーハをベースウェーハとして使用する場合において、たとえ埋め込み酸化膜が薄くても、SOI層のドーパント濃度を制御して所望の抵抗率に調整することができ、欠陥が抑制されたSOIウェーハを製造できるSOIウェーハの製造方法及びそのようなSOIウェーハを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the problems as described above, and when a silicon single crystal wafer having a high concentration layer containing a high concentration of dopant is used as a base wafer, even if the buried oxide film is thin, An object of the present invention is to provide an SOI wafer manufacturing method capable of manufacturing an SOI wafer in which the dopant concentration of the SOI layer can be controlled and adjusted to a desired resistivity and defects are suppressed, and to provide such an SOI wafer.

上記目的を達成するために、本発明によれば、少なくともウェーハ表層部にドーパントを高濃度に含有する高濃度層を有するシリコン単結晶ウェーハからなるベースウェーハと、該ベースウェーハの高濃度層よりも低濃度のドーパントを含有するシリコン単結晶ウェーハからなるボンドウェーハとを準備する工程と、前記ボンドウェーハと前記ベースウェーハとをシリコン酸化膜を介して貼り合わせを行う貼り合わせ工程と、前記ボンドウェーハを薄膜化して埋め込み酸化膜上にSOI層を形成する薄膜化工程と、前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う工程と、を含むSOIウェーハの製造方法において、前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う工程の後に、前記SOI層中に含まれるドーパントを低減して前記SOI層の抵抗率を調整する熱処理を行う工程を有することを特徴とするSOIウェーハの製造方法が提供される。   In order to achieve the above object, according to the present invention, a base wafer composed of a silicon single crystal wafer having a high concentration layer containing a dopant at a high concentration in at least the wafer surface layer portion, and a higher concentration layer of the base wafer. A step of preparing a bond wafer made of a silicon single crystal wafer containing a low-concentration dopant, a bonding step of bonding the bond wafer and the base wafer via a silicon oxide film, and the bond wafer In a method for manufacturing an SOI wafer, including a thinning step of forming a SOI layer on the buried oxide film by thinning and a heat treatment for reducing the thickness of the buried oxide film, the thickness of the buried oxide film is reduced. After the step of reducing the heat treatment, the dopant contained in the SOI layer is reduced to reduce the SOI layer. The method for manufacturing an SOI wafer, comprising a step of performing heat treatment to adjust the resistivity is provided.

このように、前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う工程の後に、前記SOI層中に含まれるドーパントを低減して前記SOI層の抵抗率を調整する熱処理を行う工程を有するSOIウェーハの製造方法であれば、ドーパントを高濃度に含有する高濃度層を有するシリコン単結晶ウェーハをベースウェーハとして使用する場合において、たとえ埋め込み酸化膜が薄くても、埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う工程で埋め込み酸化膜の膜厚を所望の厚さにする際にSOI層中に過剰に取り込まれたドーパントの濃度を熱処理によって制御して低下させることができ、SOI層が所望の抵抗率に調整され、ボイドやブリスターなどの欠陥が抑制されたSOIウェーハを製造することができる。   Thus, after the step of performing the heat treatment for reducing the thickness of the buried oxide film, an SOI wafer having a step of performing a heat treatment for adjusting the resistivity of the SOI layer by reducing the dopant contained in the SOI layer. In the case of a manufacturing method, when a silicon single crystal wafer having a high concentration layer containing a dopant at a high concentration is used as a base wafer, a heat treatment is performed to reduce the thickness of the buried oxide film even if the buried oxide film is thin. When the buried oxide film is made to have a desired thickness in the process, the concentration of the dopant excessively incorporated in the SOI layer can be controlled and reduced by heat treatment, so that the SOI layer has a desired resistivity. An SOI wafer in which defects such as voids and blisters are controlled can be manufactured.

このとき、前記準備するボンドウェーハを、該ボンドウェーハの内部に水素イオンまた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を形成したものとし、前記薄膜化工程の前記ボンドウェーハの薄膜化を、前記イオン注入層において前記ボンドウェーハを剥離することにより行うことが好ましい。   At this time, the bond wafer to be prepared is formed by implanting at least one of hydrogen ions or rare gas ions into the bond wafer to form an ion implantation layer, and thinning the bond wafer in the thinning step Is preferably performed by peeling off the bond wafer in the ion-implanted layer.

イオン注入は打ち込み深さの制御精度が高く、ボンドウェーハ中の所定の深さにイオンを注入してイオン注入層を形成し、貼り合わせ後ボンドウェーハをそのイオン注入層において剥離することが可能である。このようにして、残存するボンドウェーハの厚さを高度に調整して薄膜化することができる。   Ion implantation has high control accuracy of the implantation depth, and it is possible to implant ions to a predetermined depth in the bond wafer to form an ion implantation layer, and after bonding, the bond wafer can be peeled off at the ion implantation layer. is there. In this way, the thickness of the remaining bond wafer can be adjusted to a high degree to reduce the thickness.

またこのとき、前記準備するベースウェーハは、ウェーハ全体にボロンを高濃度に含有することで高濃度層を有するpシリコン単結晶ウェーハであり、該ベースウェーハのドーパント濃度を5×1018atoms/cm以上とすることができる。 At this time, the base wafer to be prepared is a p + silicon single crystal wafer having a high concentration layer by containing boron at a high concentration in the entire wafer, and the dopant concentration of the base wafer is set to 5 × 10 18 atoms / cm 3 or more.

このように、前記準備するベースウェーハが、ウェーハ全体にボロンを高濃度に含有することで高濃度層を有するpシリコン単結晶ウェーハであり、該ベースウェーハのドーパント濃度を5×1018atoms/cm以上とした場合であっても、本発明のSOIウェーハの製造方法によれば、SOI層のドーパント濃度を制御してSOI層の抵抗率を調整することができる。また、このようなベースウェーハを用いれば、ゲッタリング能力が高く、より反りの小さいSOIウェーハを製造することができる。 As described above, the base wafer to be prepared is a p + silicon single crystal wafer having a high concentration layer by containing boron at a high concentration in the entire wafer, and the dopant concentration of the base wafer is set to 5 × 10 18 atoms / Even in the case of cm 3 or more, according to the method for manufacturing an SOI wafer of the present invention, the resistivity of the SOI layer can be adjusted by controlling the dopant concentration of the SOI layer. Further, if such a base wafer is used, an SOI wafer having a high gettering capability and a smaller warpage can be manufactured.

またこのとき、前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を、水素ガス、アルゴンガス、又はこれらの混合ガス雰囲気下で1000℃以上の温度で行い、前記SOI層の抵抗率を調整する熱処理を、水素ガス又は水素を含む還元性混合ガスの雰囲気下で、前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理の温度より低い温度で行うことが好ましい。   Further, at this time, a heat treatment for reducing the thickness of the buried oxide film is performed at a temperature of 1000 ° C. or higher in an atmosphere of hydrogen gas, argon gas, or a mixed gas thereof, and a heat treatment for adjusting the resistivity of the SOI layer is performed. It is preferable that the temperature be lower than the temperature of the heat treatment for reducing the thickness of the buried oxide film in an atmosphere of hydrogen gas or a reducing mixed gas containing hydrogen.

このように、前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を、水素ガス、アルゴンガス、又はこれらの混合ガス雰囲気下で1000℃以上の温度で行えば、埋め込み酸化膜の厚さを減ずる効果を十分に発揮でき、所望の厚さを得るために長時間の熱処理が必要になることもない。
また、前記SOI層の抵抗率を調整する熱処理を、水素ガス又は水素を含む還元性混合ガスの雰囲気下で行えば、SOI層中に過剰に取り込まれたドーパントを効率よく外方拡散しSOI層中のドーパント濃度の調整を比較的短時間で実施することができる。また、前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理の温度より低い温度で行えば、ベースウェーハからSOI層中に新たにドーパントが取り込まれることを抑制できるので、SOI層の抵抗率の調整をより確実に実施でき、また、埋め込み酸化膜が新たに減厚されることを抑制できる。
As described above, if the heat treatment for reducing the thickness of the buried oxide film is performed at a temperature of 1000 ° C. or higher in an atmosphere of hydrogen gas, argon gas, or a mixed gas thereof, the effect of reducing the thickness of the buried oxide film is sufficiently obtained. Therefore, a long-time heat treatment is not required to obtain a desired thickness.
In addition, if the heat treatment for adjusting the resistivity of the SOI layer is performed in an atmosphere of hydrogen gas or a reducing mixed gas containing hydrogen, the dopant excessively taken into the SOI layer is efficiently diffused out of the SOI layer. It is possible to adjust the dopant concentration inside in a relatively short time. Further, if the temperature is lower than the temperature of the heat treatment for reducing the thickness of the buried oxide film, it is possible to suppress the incorporation of a new dopant from the base wafer into the SOI layer, so that the resistivity of the SOI layer can be adjusted more reliably. In addition, it is possible to prevent the buried oxide film from being newly reduced in thickness.

またこのとき、前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を、1200℃以上1350℃以下の温度で行い、前記SOI層の抵抗率を調整する熱処理を、1000℃以上1200℃以下の温度で行うことが好ましい。
このように、前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を、1200℃以上1350℃以下の温度で行えば、熱処理炉からの重金属汚染やスリップ転位が発生するのを抑制しつつ、より短時間で埋め込み酸化膜の厚さを減ずることができる。
この場合、前記SOI層の抵抗率を調整する熱処理を、1000℃以上1200℃以下の温度で行えば、SOI層中に過剰に取り込まれたドーパントを極めて効率よく外方拡散できるので、SOI層中のドーパント濃度の調整を短時間で実施することができる。
At this time, a heat treatment for reducing the thickness of the buried oxide film is performed at a temperature of 1200 ° C. to 1350 ° C., and a heat treatment for adjusting the resistivity of the SOI layer is performed at a temperature of 1000 ° C. to 1200 ° C. Is preferred.
As described above, if the heat treatment for reducing the thickness of the buried oxide film is performed at a temperature of 1200 ° C. or higher and 1350 ° C. or lower, the occurrence of heavy metal contamination and slip dislocation from the heat treatment furnace can be suppressed in a shorter time. The thickness of the buried oxide film can be reduced.
In this case, if the heat treatment for adjusting the resistivity of the SOI layer is performed at a temperature of 1000 ° C. or more and 1200 ° C. or less, the dopant excessively incorporated in the SOI layer can be diffused out very efficiently. The dopant concentration can be adjusted in a short time.

また、本発明によれば、上記本発明のSOIウェーハの製造方法により製造された、埋め込み酸化膜の厚さが50nm以下であり、ベースウェーハのドーパント濃度が5×1018atoms/cm以上であり、且つ、SOI層のドーパント濃度が5×1017atoms/cm以下であるSOIウェーハが提供される。 According to the present invention, the buried oxide film manufactured by the method for manufacturing an SOI wafer of the present invention has a thickness of 50 nm or less, and the dopant concentration of the base wafer is 5 × 10 18 atoms / cm 3 or more. There is provided an SOI wafer in which the dopant concentration of the SOI layer is 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less.

このように、上記本発明のSOIウェーハの製造方法により製造された、埋め込み酸化膜の厚さが50nm以下であり、ベースウェーハのドーパント濃度が5×1018atoms/cm以上であり、且つ、SOI層のドーパント濃度が5×1017atoms/cm以下であるSOIウェーハであれば、ベースウェーハのドーパント濃度が5×1018atoms/cm以上と高濃度でゲッタリング能力が高く、埋め込み酸化膜の厚さが50nm以下と薄いにも関わらず、SOI層のドーパント濃度が5×1017atoms/cm以下に制御され、且つ、ボイドやブリスターなどの欠陥が抑制されたSOI層の結晶性が極めて有効なSOIウェーハである。 Thus, the thickness of the buried oxide film manufactured by the SOI wafer manufacturing method of the present invention is 50 nm or less, the dopant concentration of the base wafer is 5 × 10 18 atoms / cm 3 or more, and If the SOI wafer has an SOI layer with a dopant concentration of 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less, the base wafer has a high dopant concentration of 5 × 10 18 atoms / cm 3 or more, high gettering capability, and buried oxidation. Although the film thickness is as thin as 50 nm or less, the dopant concentration of the SOI layer is controlled to 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less, and defects such as voids and blisters are suppressed. Is an extremely effective SOI wafer.

本発明では、ボンドウェーハを薄膜化して埋め込み酸化膜上にSOI層を形成する薄膜化工程と、埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う工程とを含むSOIウェーハの製造方法において、埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う工程の後に、SOI層中に含まれるドーパントを低減してSOI層の抵抗率を調整する熱処理を行う工程を有するので、ドーパントを高濃度に含有する高濃度層を有するシリコン単結晶ウェーハをベースウェーハとして使用し、埋め込み酸化膜が薄い場合であっても、埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う工程で埋め込み酸化膜の膜厚を所望の厚さにする際にSOI層中に過剰に取り込まれたドーパントの濃度を熱処理によって制御して低下させることができ、SOI層が所望の抵抗率に調整され、ボイドやブリスターなどの欠陥が抑制されたSOIウェーハを製造することができる。   According to the present invention, in a method for manufacturing an SOI wafer, including a thinning process for forming a SOI layer on the buried oxide film by thinning the bond wafer and a heat treatment for reducing the thickness of the buried oxide film, the buried oxide film After the step of performing the heat treatment to reduce the thickness, the step of performing the heat treatment to adjust the resistivity of the SOI layer by reducing the dopant contained in the SOI layer, so that the high concentration layer containing the dopant in a high concentration Even if the silicon single crystal wafer is used as a base wafer and the buried oxide film is thin, the thickness of the buried oxide film is reduced to a desired thickness in the heat treatment process to reduce the thickness of the buried oxide film. In addition, the concentration of dopant excessively incorporated in the SOI layer can be controlled and reduced by heat treatment, and the SOI layer is adjusted to a desired resistivity. It is possible to manufacture an SOI wafer defects such as voids or blisters is suppressed.

本発明のSOIウェーハの製造方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing method of the SOI wafer of this invention.

以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
一般に、貼り合わせ法を用いたSOIウェーハの製造方法では、埋め込み酸化膜の厚さの制御は、主に貼り合わせ前の酸化膜厚さを制御することにより行われ、その制御範囲(酸化膜膜厚範囲)としては広く実施することが可能である。しかしながら、埋め込み酸化膜が薄い場合(特に100nm程度以下)については、SOIウェーハにボイドやブリスターと呼ばれる欠陥が発生しやすくなり、良品が得られ難く、歩留りを悪化させるといった問題が生じ得る。
Hereinafter, although an embodiment is described about the present invention, the present invention is not limited to this.
Generally, in an SOI wafer manufacturing method using a bonding method, the thickness of a buried oxide film is controlled mainly by controlling the oxide film thickness before bonding, and the control range (oxide film film) The thickness range can be widely implemented. However, when the buried oxide film is thin (especially about 100 nm or less), defects called voids and blisters are likely to occur in the SOI wafer, and it is difficult to obtain a good product and the yield may be deteriorated.

そこで、酸化膜を埋め込み酸化膜の最終目標厚さよりも厚い状態にして貼り合わせを行い、欠陥を発生させることなく貼り合わせを確実に実施し、後のSOIウェーハ製造時の熱処理工程で埋め込み酸化膜の厚さを調整することにより、欠陥の少ないSOIウェーハを製造する方法が開発された。
しかしながら、このような従来の製造方法では、埋め込み酸化膜の薄膜化を目的とする比較的高温(例えば1200℃以上)の熱処理の温度と熱処理時間に応じてベースウェーハ中の、例えばボロンなどのドーパントが埋め込み酸化膜を通してSOI層に拡散してしまい、SOI層の抵抗率が低下してしまう。特に、ベースウェーハが1×1018atoms/cm以上、さらには5×1018atoms/cm以上のドーパントの高濃度層を有し、且つ埋め込み酸化膜が薄い場合には、ベースウェーハ中のドーパントが拡散してSOI層に到達し易いので、SOI層の抵抗率が変化する影響度が高いという問題があった。
Therefore, the oxide film is bonded in a state where it is thicker than the final target thickness of the buried oxide film, and the bonding is performed without causing defects, and the buried oxide film is subjected to a heat treatment process in the subsequent manufacturing of the SOI wafer. A method of manufacturing an SOI wafer with few defects by adjusting the thickness of the substrate has been developed.
However, in such a conventional manufacturing method, a dopant such as boron in the base wafer according to the temperature and heat treatment time of a relatively high temperature (for example, 1200 ° C. or more) for the purpose of thinning the buried oxide film. Diffuses into the SOI layer through the buried oxide film, and the resistivity of the SOI layer decreases. In particular, when the base wafer has a high-concentration layer of a dopant of 1 × 10 18 atoms / cm 3 or more, and further 5 × 10 18 atoms / cm 3 or more, and the buried oxide film is thin, Since the dopant diffuses easily and reaches the SOI layer, there is a problem that the influence of changing the resistivity of the SOI layer is high.

そこで、本発明者等はこのような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、埋め込み酸化膜の薄膜化を目的とする熱処理の後、SOIウェーハのSOI層中のドーパントを外方拡散させる熱処理を追加することによって、所望の厚さの埋め込み酸化膜が得られた後に、SOI層中に含まれるドーパントを低減してSOI層の抵抗率を調整することができることに想到し、本発明を完成させた。   Therefore, the present inventors have made extensive studies to solve such problems. As a result, after the heat treatment for thinning the buried oxide film, a heat treatment for outward diffusion of the dopant in the SOI layer of the SOI wafer is added to obtain a buried oxide film having a desired thickness. The inventors have conceived that the resistivity of the SOI layer can be adjusted by reducing the dopant contained in the SOI layer, and the present invention has been completed.

図1に、本発明のSOIウェーハの製造方法の一例を示す。ここでは、ボンドウェーハの薄膜化をイオン注入剥離法によって行う場合について説明するが、本発明のSOIウェーハの製造方法ではこれに限定されず、ボンドウェーハの薄膜化を研削、研磨、エッチング等により行うこともできる。
まず、ベースウェーハ1とボンドウェーハ2を準備する(工程a)。
このとき、ベースウェーハ1は、少なくともウェーハ表層部にドーパントを高濃度に含有する高濃度層を有するシリコン単結晶ウェーハとし、ボンドウェーハ2は、ベースウェーハ1の高濃度層よりも低濃度のドーパントを含有するシリコン単結晶ウェーハとする。
FIG. 1 shows an example of a method for manufacturing an SOI wafer according to the present invention. Here, the case where the bond wafer is thinned by an ion implantation separation method will be described. However, the SOI wafer manufacturing method of the present invention is not limited to this, and the bond wafer is thinned by grinding, polishing, etching, or the like. You can also
First, a base wafer 1 and a bond wafer 2 are prepared (step a).
At this time, the base wafer 1 is a silicon single crystal wafer having a high concentration layer containing a dopant at a high concentration in at least the wafer surface layer portion, and the bond wafer 2 has a lower concentration dopant than the high concentration layer of the base wafer 1. The silicon single crystal wafer is contained.

ここで、ベースウェーハ1のドーパントの「高濃度」とは、ボンドウェーハ2のドーパント濃度より高濃度であることを示し、具体的には、1×1018atoms/cm以上である。このような濃度以上の高濃度で、熱処理におけるドーパントの拡散によるSOI層への抵抗率の影響が問題となるからである。また、ベースウェーハ1は、高濃度層をウェーハ表層部のみに有するものであっても、ウェーハ全体に有するものであっても良い。また、ベースウェーハ1の導電型はn型、p型のいずれでも良く、ドーパント種も特に限定されない。例えば、ドーパントをボロンとして導電型をp型とすることもできるし、ドーパントを燐、アンチモン、或いはヒ素として、導電型をn型とすることもできる。
また、ボンドウェーハ2の導電型はn型、p型のいずれでもよく、また、ドーパント種も特に限定されず、目的に合わせて適宜選択することができる。
Here, the “high concentration” of the dopant of the base wafer 1 indicates that it is higher than the dopant concentration of the bond wafer 2, specifically, 1 × 10 18 atoms / cm 3 or more. This is because the influence of the resistivity on the SOI layer due to the diffusion of the dopant in the heat treatment becomes a problem at a high concentration higher than such a concentration. Further, the base wafer 1 may have a high concentration layer only in the wafer surface layer portion or may be in the entire wafer. The conductivity type of the base wafer 1 may be either n-type or p-type, and the dopant species is not particularly limited. For example, the dopant may be boron and the conductivity type may be p-type, or the dopant may be phosphorus, antimony, or arsenic and the conductivity type may be n-type.
The conductivity type of the bond wafer 2 may be either n-type or p-type, and the dopant species is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose.

ここでは、ベースウェーハ1として、ウェーハ全体にボロンを高濃度に含有することで高濃度層を有するpシリコン単結晶ウェーハであり、そのベースウェーハ1のドーパント濃度を5×1018atoms/cm以上(0.014Ωcm以下)としたものを例にとって説明する。
このような、5×1018atoms/cm以上とドーパントを高濃度に含有することで高濃度層を有する低抵抗率のpシリコン単結晶ウェーハであれば、ベースウェーハ1のゲッタリング能力を高めることができ、強度も高めて反りの少ないものとすることができる。
Here, the base wafer 1 is a p + silicon single crystal wafer having a high concentration layer by containing boron at a high concentration in the entire wafer, and the dopant concentration of the base wafer 1 is 5 × 10 18 atoms / cm 3. Description will be made by taking the above (0.014Ωcm or less) as an example.
If such a low resistivity p + silicon single crystal wafer having a high concentration layer by containing a dopant at a high concentration of 5 × 10 18 atoms / cm 3 or more, the gettering ability of the base wafer 1 is improved. The strength can be increased and the strength can be increased to reduce warping.

またこの場合、ボンドウェーハ2をp型の通常抵抗率(例えば1〜10Ωcm程度)のシリコン単結晶ウェーハとすることができる。
次に、ボンドウェーハ2の表面に、例えば20〜100nmの酸化膜3を形成する(工程b)。
この酸化膜3が埋め込み酸化膜となるが、酸化膜3の厚さをデバイス設計から要請される埋め込み酸化膜層の厚さより厚く形成し、後の埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う工程で所望の厚さにすることができる。
In this case, the bond wafer 2 can be a p-type silicon single crystal wafer having a normal resistivity (for example, about 1 to 10 Ωcm).
Next, an oxide film 3 of, for example, 20 to 100 nm is formed on the surface of the bond wafer 2 (step b).
The oxide film 3 becomes a buried oxide film. The thickness of the oxide film 3 is made thicker than the thickness of the buried oxide film layer required from the device design, and a heat treatment is performed to reduce the thickness of the buried oxide film later. To achieve the desired thickness.

次に、表面に酸化膜3が形成されたボンドウェーハ2にその酸化膜3を通して水素をイオン注入することによってイオン注入層4を形成する(工程c)。
この時のイオン注入層4の深さは、最終的に形成されるSOI層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層の厚さを制御できる。
Next, ion implantation layer 4 is formed by ion-implanting hydrogen through bond film 2 having oxide film 3 formed on the surface through oxide film 3 (step c).
The depth of the ion implantation layer 4 at this time is reflected in the thickness of the SOI layer finally formed. Therefore, the thickness of the SOI layer can be controlled by performing ion implantation while controlling the implantation energy and the like.

次に、イオン注入したボンドウェーハ2を表面の酸化膜3を介してベースウェーハ1と貼り合わせる(工程d)。このとき、ボンドウェーハ2の貼り合わせ面は、工程cにおいてイオン注入を行った面とする。
ここで、貼り合わせ面にプラズマ処理を行えば、室温での貼り合わせ強度が高まるため、酸化膜厚が例えば100nm以下であってもボイドやブリスターフリーの貼り合わせが可能となるが、それでも20〜30nm程度が限度である。そのため、それ以下の埋め込み酸化膜厚を有するSOIウェーハを高歩留で製造する場合には、酸化膜を埋め込み酸化膜の最終目標厚さよりも厚い状態で貼り合わせを行い、後工程で埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う本発明のSOIウェーハの製造方法を好適に適用することができる。
Next, the ion-implanted bond wafer 2 is bonded to the base wafer 1 through the surface oxide film 3 (step d). At this time, the bonding surface of the bond wafer 2 is a surface on which ion implantation is performed in step c.
Here, if the bonding surface is subjected to plasma treatment, the bonding strength at room temperature is increased. Therefore, even if the oxide film thickness is, for example, 100 nm or less, void or blister free bonding is possible, but still 20 to The limit is about 30 nm. Therefore, when manufacturing an SOI wafer having a buried oxide film thickness lower than that, the oxide film is bonded in a state thicker than the final target thickness of the buried oxide film, and the buried oxide film is formed in a later process. The SOI wafer manufacturing method of the present invention in which heat treatment is performed to reduce the thickness of the present invention can be suitably applied.

次に、ボンドウェーハ2を薄膜化して埋め込み酸化膜上にSOI層を形成する。ここでは、図1に示すように、貼り合わせた2枚のウェーハに剥離用の熱処理を行って水素のイオン注入層4で分離し、埋め込み酸化膜6上にSOI層5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で約500℃以上の温度、30分以上の熱処理を加えれば、結晶の再配列と気泡の凝集とによって、ボンドウェーハ2をイオン注入層4で剥離することができる。
Next, the bond wafer 2 is thinned to form an SOI layer on the buried oxide film. Here, as shown in FIG. 1, the bonded two wafers are subjected to a heat treatment for separation, separated by a hydrogen ion implantation layer 4, and an SOI layer 5 is formed on the buried oxide film 6 (step e). ).
For example, if a bonded wafer 2 is subjected to a heat treatment at a temperature of about 500 ° C. or higher for 30 minutes or more in an inert gas atmosphere such as Ar, the bond wafer 2 is formed by crystal rearrangement and agglomeration of bubbles. It can be peeled off by the ion implantation layer 4.

次に、得られた貼り合わせウェーハ7に埋め込み酸化膜6の厚さを減ずる熱処理を行う(工程f)。この熱処理によって埋め込み酸化膜6の厚さを所望の厚さに減少させることができる。この埋め込み酸化膜6の厚さは、5〜50nm程度までに減少させることができる。
このとき、埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を、水素ガス、アルゴンガス、又はこれらの混合ガス雰囲気下で1000℃以上の温度で行うことが好ましい。このような熱処理条件とすることによって、埋め込み酸化膜6の厚さを効果的に減ずることができるので、所望の厚さを得るために熱処理を長時間行う必要もない。
Next, heat treatment is performed on the obtained bonded wafer 7 to reduce the thickness of the buried oxide film 6 (step f). By this heat treatment, the thickness of the buried oxide film 6 can be reduced to a desired thickness. The thickness of the buried oxide film 6 can be reduced to about 5 to 50 nm.
At this time, the heat treatment for reducing the thickness of the buried oxide film is preferably performed at a temperature of 1000 ° C. or higher in an atmosphere of hydrogen gas, argon gas, or a mixed gas thereof. By setting such a heat treatment condition, the thickness of the buried oxide film 6 can be effectively reduced, so that it is not necessary to perform the heat treatment for a long time in order to obtain a desired thickness.

またこのとき、埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を、1200℃以上1350℃以下の温度で行うことがより好ましく、熱処理炉からの重金属汚染やスリップ転位が発生するのを抑制しつつ、より短時間で埋め込み酸化膜6の厚さを減ずることができる。
しかし、この埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理の際、SOI層5にはベースウェーハより埋め込み酸化膜6を通してボロンが拡散し、SOI層5のボロン濃度が上昇してしまう。
At this time, it is more preferable to perform the heat treatment for reducing the thickness of the buried oxide film at a temperature of 1200 ° C. or higher and 1350 ° C. or lower. The thickness of the buried oxide film 6 can be reduced with time.
However, during the heat treatment for reducing the thickness of the buried oxide film, boron diffuses from the base wafer through the buried oxide film 6 into the SOI layer 5 and the boron concentration in the SOI layer 5 increases.

そこで、埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う工程の後に、SOI層中に含まれるドーパントを低減してSOI層の抵抗率を調整する熱処理を行う(工程g)。この熱処理を、例えば温度や時間などの条件を制御して行うことによって、所望の抵抗率に調整されたSOI層5’を有するSOIウェーハを得ることができる。
この熱処理は、水素ガスまたは水素を含む還元性混合ガスの雰囲気下で、埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理の温度より低い温度で行うことが好ましい。
Therefore, after the step of performing the heat treatment for reducing the thickness of the buried oxide film, the heat treatment for adjusting the resistivity of the SOI layer by reducing the dopant contained in the SOI layer is performed (step g). By performing this heat treatment while controlling conditions such as temperature and time, an SOI wafer having an SOI layer 5 ′ adjusted to a desired resistivity can be obtained.
This heat treatment is preferably performed at a temperature lower than the temperature of the heat treatment for reducing the thickness of the buried oxide film in an atmosphere of hydrogen gas or a reducing mixed gas containing hydrogen.

このように水素ガス含有雰囲気であれば、SOI層中に過剰に取り込まれたドーパントを効率よく外方拡散しSOI層中のドーパント濃度の調整を比較的短時間で実施することができる。この際の熱処理温度を埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理の熱処理温度より低い温度で行えば、ベースウェーハからSOI層中に新たにドーパントが取り込まれることを抑制できるので、SOI層の抵抗率の調整をより確実に実施でき、また、埋め込み酸化膜が新たに減厚されることを抑制できる。   In such a hydrogen gas-containing atmosphere, dopants excessively incorporated into the SOI layer can be efficiently outwardly diffused, and the dopant concentration in the SOI layer can be adjusted in a relatively short time. If the heat treatment temperature at this time is lower than the heat treatment temperature of the heat treatment for reducing the thickness of the buried oxide film, it is possible to suppress the incorporation of a new dopant from the base wafer into the SOI layer. Adjustment can be performed more reliably, and the buried oxide film can be prevented from being newly reduced in thickness.

このとき、SOI層の抵抗率を調整するための熱処理を、1000℃以上1200℃以下の温度で行うことが好ましい。このような温度範囲で熱処理することにより、SOI層中に過剰に取り込まれたドーパントを極めて効率よく外方拡散できるので、SOI層中のドーパント濃度の調整を、例えば1時間以下といった短時間で実施することが可能である。これによって、SOI層の抵抗率を調整するための熱処理中の埋め込み酸化膜の減厚を最小限に抑制することができる。   At this time, it is preferable to perform heat treatment for adjusting the resistivity of the SOI layer at a temperature of 1000 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower. By heat-treating in such a temperature range, dopants excessively incorporated in the SOI layer can be diffused out very efficiently, so the dopant concentration in the SOI layer can be adjusted in a short time, for example, 1 hour or less. Is possible. Thereby, the thickness reduction of the buried oxide film during the heat treatment for adjusting the resistivity of the SOI layer can be minimized.

以上のような本発明のSOIウェーハの製造方法によって、ベースウェーハのドーパント濃度が、特には5×1018atoms/cm以上と高濃度でゲッタリング能力が高く、埋め込み酸化膜の厚さが50nm以下と薄いにも関わらず、SOI層のドーパント濃度が5×1017atoms/cm以下に制御され、且つ、ボイドやブリスターなどの欠陥が抑制されたSOI層の結晶性が極めて有効なSOIウェーハを得ることができる。 By the SOI wafer manufacturing method of the present invention as described above, the dopant concentration of the base wafer is high, particularly 5 × 10 18 atoms / cm 3 or more, and the gettering capability is high, and the thickness of the buried oxide film is 50 nm. An SOI wafer in which the dopant concentration of the SOI layer is controlled to 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less and the crystallinity of the SOI layer in which defects such as voids and blisters are suppressed is extremely effective despite being thin. Can be obtained.

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。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples of the present invention, but the present invention is not limited to these.

(実施例1)
以下のように、図1に示すような本発明のSOIウェーハの製造方法に従ってSOIウェーハを製造した。
直径300mm、p型、結晶方位<100>、抵抗率10Ωcm(ボロン濃度=1.3×1015atoms/cm)の通常抵抗率のシリコン単結晶ウェーハに、30nmの酸化膜を形成した。そこに、5.5×1016atoms/cmのドーズ量で水素イオンを注入した。
Example 1
As described below, an SOI wafer was manufactured according to the SOI wafer manufacturing method of the present invention as shown in FIG.
An oxide film of 30 nm was formed on a silicon single crystal wafer having a diameter of 300 mm, a p-type, a crystal orientation <100>, and a resistivity of 10 Ωcm (boron concentration = 1.3 × 10 15 atoms / cm 3 ). Thereto, hydrogen ions were implanted at a dose of 5.5 × 10 16 atoms / cm 2 .

この注入済みウェーハを、抵抗率が0.007Ωcm(ボロン濃度=1.3×1019atoms/cm)のpシリコン単結晶ウェーハからなるベースウェーハに対し、貼り合わせを行った。貼り合わせたウェーハに剥離熱処理を施してSOIウェーハを作製した。
尚、貼り合わせ前のベースウェーハの貼り合わせ面に対して窒素プラズマ処理(処理条件:室温、ガス流量115sccm、圧力0.4Torr(53.3Pa)、出力100W、15秒)を行った。
The implanted wafer was bonded to a base wafer made of a p + silicon single crystal wafer having a resistivity of 0.007 Ωcm (boron concentration = 1.3 × 10 19 atoms / cm 3 ). An exfoliated heat treatment was applied to the bonded wafer to produce an SOI wafer.
Note that a nitrogen plasma treatment (treatment conditions: room temperature, gas flow rate 115 sccm, pressure 0.4 Torr (53.3 Pa), output 100 W, 15 seconds) was performed on the bonding surface of the base wafer before bonding.

このSOIウェーハに対して、Ar100%の雰囲気、1200℃、約3時間の熱処理を、埋め込み酸化膜を10nmとなるように時間を微調整して実施し、実際に10nmの埋め込み酸化膜が得られていることを分光エリプソメータにより確認した。その後、SOI層の厚さが目標の70nmになるように酸化及び洗浄にて調整を行った。
その後、このSOIウェーハのSOI層に含まれているドーパントを低減して抵抗率を調整する熱処理を行った。熱処理は、アプライドマテリアルズ社製のエピタキシャル成長用炉にて、水素100%の雰囲気下、1050℃にて、5分間及び、10分間の条件で行った。
This SOI wafer was subjected to heat treatment in an Ar 100% atmosphere, 1200 ° C. for about 3 hours with fine adjustment of the time so that the buried oxide film became 10 nm, and a 10 nm buried oxide film was actually obtained. It was confirmed by a spectroscopic ellipsometer. Thereafter, adjustment was performed by oxidation and cleaning so that the thickness of the SOI layer became a target of 70 nm.
Thereafter, heat treatment for adjusting the resistivity by reducing the dopant contained in the SOI layer of the SOI wafer was performed. The heat treatment was performed in an epitaxial growth furnace manufactured by Applied Materials in an atmosphere of 100% hydrogen at 1050 ° C. for 5 minutes and 10 minutes.

このようにして得られたSOIウェーハのSOI層のボロン濃度をSIMSにより測定すると、5分間の水素熱処理を施したSOIウェーハでは2.21×1017atoms/cm(約0.11Ωcm)、10分間では1.57×1017atoms/cm(約0.15Ωcm)と後述する比較例の7.49×1017atoms/cm(約0.052Ωcm)と比べ、ボロン濃度が低減されていた。
このSOI層のボロン濃度は、ベースウェーハからの拡散による上昇分と、SOI層表面での酸化膜成長によりボロンが酸化膜に取り込まれることでの減少分、及び、水素100%の雰囲気下での1050℃熱処理による、ボンドウェーハ表面からのボロン濃度の外方拡散による減少分、とのバランスにより決定されており、水素100%の雰囲気下での1050℃の熱処理の時間を変更することで、ボロン濃度を任意の濃度に調整することが可能であることが示されている。
When the boron concentration of the SOI layer of the SOI wafer thus obtained is measured by SIMS, it is 2.21 × 10 17 atoms / cm 3 (about 0.11 Ωcm) for an SOI wafer subjected to hydrogen heat treatment for 5 minutes, 10 The boron concentration was reduced in 1.5 minutes compared to 1.57 × 10 17 atoms / cm 3 (about 0.15 Ωcm) and 7.49 × 10 17 atoms / cm 3 (about 0.052 Ωcm) in the comparative example described later. .
The boron concentration of the SOI layer is increased by diffusion from the base wafer, decreased by incorporation of boron into the oxide film due to oxide film growth on the SOI layer surface, and in an atmosphere of 100% hydrogen. It is determined by the balance between the decrease in boron concentration from the bond wafer surface due to out-diffusion due to the heat treatment at 1050 ° C., and boron can be changed by changing the heat treatment time at 1050 ° C. in an atmosphere of 100% hydrogen. It has been shown that the density can be adjusted to any density.

(実施例2)
抵抗率を調整する熱処理の条件を、水素100%の雰囲気下、1100℃にて、5分間及び、10分間、15分間の条件とした以外、実施例1と同様にしてSOIウェーハを製造し、SOIウェーハを実施例1と同様に評価した。
得られたSOIウェーハのSOI層のボロン濃度をSIMSにより測定すると、5分間の水素熱処理を施したSOIウェーハは1.56×1017atoms/cm(約0.15Ωcm)、10分間では8.93×1016atoms/cm(約0.22Ωcm)、15分間では6.26×1016atoms/cm(約0.29Ωcm)、20分間では3.32×1016atoms/cm(約0.49Ωcm)となっていた。
(Example 2)
A SOI wafer was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment conditions for adjusting the resistivity were set to conditions of 5 minutes, 10 minutes, and 15 minutes at 1100 ° C. in an atmosphere of 100% hydrogen. The SOI wafer was evaluated in the same manner as in Example 1.
When the boron concentration of the SOI layer of the obtained SOI wafer is measured by SIMS, the SOI wafer subjected to the hydrogen heat treatment for 5 minutes is 1.56 × 10 17 atoms / cm 3 (about 0.15 Ωcm) and 8. 93 × 10 16 atoms / cm 3 (about 0.22 Ωcm), 6.26 × 10 16 atoms / cm 3 (about 0.29 Ωcm) for 15 minutes, and 3.32 × 10 16 atoms / cm 3 (about 20 minutes) 0.49Ωcm).

このように、熱処理の時間を変更することで、ボロン濃度を任意の濃度に調整することが可能であり、実施例1と比較して、水素100%の雰囲気下での1100℃と温度を高くすることにより、より短時間の熱処理でSOI層のボロン濃度を低く変化させることができることが示されている。   In this way, it is possible to adjust the boron concentration to an arbitrary concentration by changing the heat treatment time. Compared with Example 1, the temperature is increased to 1100 ° C. in an atmosphere of 100% hydrogen. Thus, it is shown that the boron concentration of the SOI layer can be changed to a low level by a shorter heat treatment.

(比較例)
抵抗率を調整する熱処理を行う工程を有さない従来のSOIウェーハの製造方法によりSOIウェーハを製造し、SOIウェーハを実施例1と同様に評価した。
得られたSOIウェーハのSOI層の厚さ調整後のボロン濃度をSIMSにより測定すると、SOI層では、7.49×1017atoms/cm(約0.052Ωcm)となっていた。
このSOI層のボロン濃度は、ベースウェーハからの拡散による上昇分と、SOI層の厚さ調整時のSOI層表面での酸化膜成長によりボロンが酸化膜に取り込まれることでの減少分とのバランスにより決定されていることを示している。
(Comparative example)
An SOI wafer was manufactured by a conventional SOI wafer manufacturing method that does not include a heat treatment step for adjusting the resistivity, and the SOI wafer was evaluated in the same manner as in Example 1.
When the boron concentration after adjusting the thickness of the SOI layer of the obtained SOI wafer was measured by SIMS, it was 7.49 × 10 17 atoms / cm 3 (about 0.052 Ωcm) in the SOI layer.
The boron concentration in the SOI layer is a balance between the increase due to diffusion from the base wafer and the decrease due to the incorporation of boron into the oxide film due to the oxide film growth on the SOI layer surface when adjusting the thickness of the SOI layer. It is shown that it is determined by.

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。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.

1…ベースウェーハ、 2…ボンドウェーハ、 3…酸化膜、 4…イオン注入層、
5…抵抗率調整前のSOI層、 5’…抵抗率調整後のSOI層、
6…埋め込み酸化膜、 7…SOIウェーハ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base wafer, 2 ... Bond wafer, 3 ... Oxide film, 4 ... Ion implantation layer,
5 ... SOI layer before resistivity adjustment, 5 '... SOI layer after resistivity adjustment,
6 ... buried oxide film, 7 ... SOI wafer.

Claims (6)

少なくともウェーハ表層部にドーパントを高濃度に含有する高濃度層を有するシリコン単結晶ウェーハからなるベースウェーハと、該ベースウェーハの高濃度層よりも低濃度のドーパントを含有するシリコン単結晶ウェーハからなるボンドウェーハとを準備する工程と、前記ボンドウェーハと前記ベースウェーハとをシリコン酸化膜を介して貼り合わせを行う貼り合わせ工程と、前記ボンドウェーハを薄膜化して埋め込み酸化膜上にSOI層を形成する薄膜化工程と、前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う工程と、を含むSOIウェーハの製造方法において、
前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を行う工程の後に、前記SOI層中に含まれるドーパントを低減して前記SOI層の抵抗率を調整する熱処理を行う工程を有することを特徴とするSOIウェーハの製造方法。
A base wafer made of a silicon single crystal wafer having a high concentration layer containing a dopant at a high concentration at least in the wafer surface layer portion, and a bond made of a silicon single crystal wafer containing a dopant at a lower concentration than the high concentration layer of the base wafer A step of preparing a wafer, a bonding step of bonding the bond wafer and the base wafer via a silicon oxide film, and a thin film for forming an SOI layer on the buried oxide film by thinning the bond wafer And a method of manufacturing an SOI wafer, including a step of performing a heat treatment to reduce the thickness of the buried oxide film,
An SOI wafer comprising a step of performing a heat treatment for adjusting a resistivity of the SOI layer by reducing a dopant contained in the SOI layer after the step of performing a heat treatment for reducing the thickness of the buried oxide film. Manufacturing method.
前記準備するボンドウェーハを、該ボンドウェーハの内部に水素イオンまた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を形成したものとし、前記薄膜化工程の前記ボンドウェーハの薄膜化を、前記イオン注入層において前記ボンドウェーハを剥離することにより行う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。   The bond wafer to be prepared is formed by implanting at least one of hydrogen ions or rare gas ions into the bond wafer to form an ion implantation layer, and thinning the bond wafer in the thinning step, The method for manufacturing an SOI wafer according to claim 1, wherein the bonding wafer is peeled off from the ion-implanted layer. 前記準備するベースウェーハは、ウェーハ全体にボロンを高濃度に含有することで高濃度層を有するpシリコン単結晶ウェーハであり、該ベースウェーハのドーパント濃度を5×1018atoms/cm以上と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。 The base wafer to be prepared is a p + silicon single crystal wafer having a high concentration layer by containing boron at a high concentration in the entire wafer, and the dopant concentration of the base wafer is 5 × 10 18 atoms / cm 3 or more. The method for manufacturing an SOI wafer according to claim 1, wherein: 前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を、水素ガス、アルゴンガス、又はこれらの混合ガス雰囲気下で1000℃以上の温度で行い、前記SOI層の抵抗率を調整する熱処理を、水素ガス又は水素を含む還元性混合ガスの雰囲気下で、前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理の温度より低い温度で行うことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のSOIウェーハの製造方法。   The heat treatment for reducing the thickness of the buried oxide film is performed at a temperature of 1000 ° C. or higher in an atmosphere of hydrogen gas, argon gas, or a mixed gas thereof, and the heat treatment for adjusting the resistivity of the SOI layer is performed using hydrogen gas or hydrogen 4. The SOI wafer according to claim 1, wherein the SOI wafer is performed at a temperature lower than a temperature of a heat treatment for reducing a thickness of the buried oxide film in an atmosphere of a reducing mixed gas containing oxygen. 5. Manufacturing method. 前記埋め込み酸化膜の厚さを減ずる熱処理を、1200℃以上1350℃以下の温度で行い、前記SOI層の抵抗率を調整する熱処理を、1000℃以上1200℃以下の温度で行うことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のSOIウェーハの製造方法。   The heat treatment for reducing the thickness of the buried oxide film is performed at a temperature of 1200 ° C. or higher and 1350 ° C. or lower, and the heat treatment for adjusting the resistivity of the SOI layer is performed at a temperature of 1000 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower. The manufacturing method of the SOI wafer as described in any one of Claims 1 thru | or 4. 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のSOIウェーハの製造方法によって製造されたSOIウェーハであって、埋め込み酸化膜の厚さが50nm以下であり、ベースウェーハのドーパント濃度が5×1018atoms/cm以上であり、且つ、SOI層のドーパント濃度が5×1017atoms/cm以下であることを特徴とするSOIウェーハ。
6. An SOI wafer manufactured by the method for manufacturing an SOI wafer according to claim 1, wherein the buried oxide film has a thickness of 50 nm or less, and the dopant concentration of the base wafer is 5 ×. 10. An SOI wafer characterized by being 10 18 atoms / cm 3 or more and the SOI layer having a dopant concentration of 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7487659B2 (en) 2020-12-25 2024-05-21 株式会社Sumco Method for manufacturing SOI wafer

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