JP2017152570A - エピタキシャルウェーハの製造方法およびエピタキシャルウェーハ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】活性層用ウェーハ11の表面上にエピタキシャル層17を形成するエピタキシャル層形成工程と、支持基板用ウェーハ12およびエピタキシャル層17の少なくとも一方の内部に重金属のゲッタリングに寄与する元素を含むゲッタリング層16を形成するゲッタリング層形成工程と、真空かつ常温の環境下において、エピタキシャル層17の表面および支持基板用ウェーハ12の表面に対して活性化処理を施して両表面にアモルファス層18を形成した後、活性層用ウェーハ11と支持基板用ウェーハ12とを、両表面のアモルファス層18を介して貼り合わせる貼り合わせ工程と、活性層用ウェーハ11を除去してエピタキシャル層17を露出する基板除去工程とを有することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
(1)活性層用ウェーハの表面上にエピタキシャル層を形成するエピタキシャル層形成工程と、支持基板用ウェーハおよび前記エピタキシャル層の少なくとも一方の内部に重金属のゲッタリングに寄与する元素を含むゲッタリング層を形成するゲッタリング層形成工程と、真空かつ常温の環境下において、前記エピタキシャル層の表面および前記支持基板用ウェーハの表面に対して活性化処理を施して両表面にアモルファス層を形成した後、前記活性層用ウェーハと前記支持基板用ウェーハとを、両表面の前記アモルファス層を介して貼り合わせる貼り合わせ工程と、前記活性層用ウェーハを除去して前記エピタキシャル層を露出する基板除去工程とを有することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
また、本発明によれば、エピタキシャル層と支持基板用ウェーハとの界面にアモルファス層を備えているため、デバイス形成プロセスにおいて、支持基板用ウェーハからエピタキシャル層への酸素等の不純物の拡散を抑制することができる。
次に、本発明に係るエピタキシャルウェーハについて説明する。図1(G)に示す本発明に係るエピタキシャルウェーハ1は、支持基板用ウェーハ11と、該支持基板用ウェーハ11上のアモルファス層18と、該アモルファス層18上のエピタキシャル層17とを備え、エピタキシャル層17および支持基板用ウェーハ12の少なくとも一方の内部にゲッタリング層16を備えることを特徴とする。
図1に示したフローチャートに従って、発明例1に係るエピタキシャルウェーハを製造した。まず、活性層用ウェーハとして、直径:200mm、厚み:725μmのシリコンウェーハ(酸素濃度:2.0×1017atoms/cm3、ドーパント:リン、ドーパント濃度:4.4×1014atoms/cm3、目標抵抗率:10Ω・cm)を用意した。また、支持基板用ウェーハとして、直径:200mm、厚み:725μmのシリコンウェーハ(酸素濃度:8.0×1017atoms/cm3、ドーパント:リン、ドーパント濃度:1.4×1014atoms/cm3、目標抵抗率:30Ω・cm)を用意した。
発明例1と同様に本発明の従来例に係るエピタキシャルウェーハを製造した。ただし、エピタキシャル層形成工程において、エピタキシャル層は活性層用ウェーハ上に形成せず、ゲッタリング層を形成した後の支持基板用ウェーハ上に形成し、貼り合わせ工程および基板除去工程は行わなかった。その他の条件は発明例1と全て同じである。
発明例1と同様に、本発明の実施例に係るエピタキシャルウェーハを製造した。ただし、図3に示したフローチャートに従って、エピタキシャル層形成工程(ゲッタリング層形成工程)と貼り合わせ工程との間に、エピタキシャル層の表面および支持基板用ウェーハのゲッタリング層側の表面の双方を、0.5重量%のフッ酸水溶液に10分間し、フッ素および水素をウェーハ表面に供給して含有させた。その他の条件は発明例1と全て同じである。
発明例2と同様に、本発明の実施例に係るエピタキシャルウェーハを製造した。ただし、元素供給工程は、分子イオン発生装置(日新イオン機器社製、型番:CLARIS)を用いてB5H5イオンを生成し、加速電圧:80keV/分子、ドーズ量:2×1014分子/cm2の条件で支持基板用ウェーハの表面に照射して、ホウ素(B)および水素(H)を供給して含有させた。その他の条件は発明例2と全て同じである。
従来例および発明例1で作製した直後のエピタキシャルウェーハについてSIMS測定を行い、炭素の濃度プロファイルを得た。図4(a)は従来例、図4(b)は発明例1に対する炭素の濃度プロファイルを示している。
従来例および発明例1で作製した直後のエピタキシャルウェーハについてSIMS測定を行い、酸素の濃度プロファイルを得た。図5(a)は従来例、図5(b)は発明例1に対する酸素の濃度プロファイルを示している。
図6は、発明例1において製造されたエピタキシャルウェーハに対する赤外線観察の結果を示している。この図から明らかなように、発明例1のエピタキシャルウェーハにおいて、活性層用ウェーハと支持基板用ウェーハとを貼り合わせる貼り合わせ工程において、両ウェーハ間に非接合領域であるボイドが形成されておらず、良好な貼り合わせ界面が形成されていることが分かる。同様に、発明例2および3のエピタキシャルウェーハにおいても、良好な貼り合わせ界面が形成されていた。
上述のように用意した発明例2および3、並びに従来例のエピタキシャルウェーハに対して、デバイス形成プロセス模擬処理を施した。具体的には、前段処理として、イオン注入装置を用いて、エピタキシャル層表面側からHeイオンをドーズ量:1×1012cm−2、加速電圧:200keVで注入することにより、強制的にエピタキシャル層内に注入欠陥を形成した後、模擬熱処理として、熱処理炉にエピタキシャルウェーハを導入し、5℃/秒の昇温速度で昇温した後、1100℃にて2時間保持し、2.5℃/秒の降温速度で室温まで降温した。
11 活性層用ウェーハ
12 支持基板用ウェーハ
12A 支持基板用ウェーハの表面
16 ゲッタリング層
17 エピタキシャル層
18 アモルファス層
50 真空常温接合装置
51 プラズマチャンバ
52 ガス導入口
53 真空ポンプ
54 パルス電圧印加装置
55A,55B ウェーハ固定台
Claims (18)
- 活性層用ウェーハの表面上にエピタキシャル層を形成するエピタキシャル層形成工程と、
支持基板用ウェーハおよび前記エピタキシャル層の少なくとも一方の内部に重金属のゲッタリングに寄与する元素を含むゲッタリング層を形成するゲッタリング層形成工程と、
真空かつ常温の環境下において、前記エピタキシャル層の表面および前記支持基板用ウェーハの表面に対して活性化処理を施して両表面にアモルファス層を形成した後、前記活性層用ウェーハと前記支持基板用ウェーハとを、両表面の前記アモルファス層を介して貼り合わせる貼り合わせ工程と、
前記活性層用ウェーハを除去して前記エピタキシャル層を露出する基板除去工程と、
を有することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。 - 前記活性化処理は、イオン化させた中性元素を前記エピタキシャル層または前記支持基板用ウェーハの表面に衝突させて前記表面をスパッタリングする処理である、請求項1に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
- 前記中性元素は、アルゴン、ネオン、キセノン、水素、ヘリウムおよびシリコンからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項2に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
- 前記活性化処理は、プラズマエッチング処理である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
- 前記活性化処理は、前記アモルファス層の厚みが2nm以上となるように行う、請求項1〜4のいずれか1項に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
- 前記活性化処理は、前記アモルファス層の厚みが10nm以上となるように行う、請求項1〜4のいずれか1項に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
- 前記エピタキシャル層形成工程または前記ゲッタリング層形成工程と、前記貼り合わせ工程との間に、前記エピタキシャル層の表面および前記支持基板用ウェーハの表面の少なくとも一方に、水素、窒素、フッ素および酸素からなる群から選ばれる少なくとも1種からなる元素を含有させる工程を有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
- 前記水素、窒素、フッ素および酸素からなる群から選ばれる少なくとも1種からなる元素とともに3B族元素を含有させる、請求項7に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
- 前記ゲッタリング層形成工程は、前記支持基板用ウェーハおよび前記エピタキシャル層の少なくとも一方の表面に重金属のゲッタリングに寄与する元素を含む分子イオンを照射することにより行う、請求項1〜8のいずれか1項に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
- 前記ゲッタリング層形成工程は、前記支持基板用ウェーハおよび前記エピタキシャル層の少なくとも一方の表面に重金属のゲッタリングに寄与する元素のモノマーイオンを注入することにより行う、請求項1〜8のいずれか1項に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
- 前記活性層用ウェーハおよび前記支持基板用ウェーハはシリコンウェーハであり、前記エピタキシャル層はシリコンエピタキシャル層である、請求項1〜10のいずれか1項に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
- 支持基板用ウェーハと、該支持基板用ウェーハ上のアモルファス層と、該アモルファス層上のエピタキシャル層とを備え、
前記エピタキシャル層および前記支持基板用ウェーハの少なくとも一方の内部にゲッタリング層を有することを特徴とするエピタキシャルウェーハ。 - 前記エピタキシャル層の厚み方向全域に亘る酸素濃度が1×1017atoms/cm3(ASTM F121−1979)以下である、請求項12に記載のエピタキシャルウェーハ。
- 前記支持基板用ウェーハの酸素濃度が8×1017atoms/cm3(ASTM F121−1979)以上である、請求項12または13に記載のエピタキシャルウェーハ。
- 前記アモルファス層の厚みが2nm以上である、請求項12〜14のいずれか1項に記載のエピタキシャルウェーハ。
- 前記アモルファス層の厚みが10nm以上である、請求項12〜14のいずれか1項に記載のエピタキシャルウェーハ。
- 前記アモルファス層が、水素、窒素、フッ素および酸素からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項12〜16のいずれか1項に記載のエピタキシャルウェーハ。
- 前記アモルファス層がさらに3B族元素を含む、請求項17に記載のエピタキシャルウェーハ。
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