JP5125194B2 - Manufacturing method of a bonded wafer - Google Patents

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浩司 阿賀
徳弘 小林
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信越半導体株式会社
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本発明は、イオン注入したウエーハを結合後に剥離して貼り合わせウエーハを製造する、いわゆるイオン注入剥離法を用いた貼り合わせウエーハの製造方法に関し、特には、剥離後の貼り合わせウエーハ表面の薄膜に残留するダメージ層等を除去することができる貼り合わせウエーハの製造方法に関する。 The present invention produces bonded wafer by peeling after binding the ion-implanted wafer, relates a method for manufacturing a bonded wafer using a so-called ion implantation delamination method, in particular, a thin film of the bonded wafer surface after peeling residual damaged layer concerning a method for manufacturing a bonded wafer can be removed.

従来より、イオン注入したウエーハを結合後に剥離して貼り合わせウエーハを製造する方法(いわゆるイオン注入剥離法)が知られており、この貼り合わせウエーハの製造方法を用いて、たとえばSOI(Silicon On Insulator)ウエーハ等が製造されている。 Conventionally, ion-implanted wafer a method of producing a release to bonded wafer after binding (the so-called ion implantation delamination method) are known, using the method of manufacturing the bonded wafer, for example, SOI (Silicon On Insulator ) wafer and the like are manufactured.

この方法は、例えば、SOIウエーハの作製の場合、二枚のシリコンウエーハの内、少なくとも一方に酸化膜を形成すると共に、一方のシリコンウエーハの上面から水素イオンまたは希ガスイオンを注入し、該ウエーハ内部に微小気泡層(封入層)を形成させた後、該イオンを注入した方の面を酸化膜を介して他方のシリコンウエーハと密着させ、その後熱処理(剥離熱処理)を加えて微小気泡層を劈開面として一方のウエーハを薄膜状に剥離してSOIウエーハとする技術(特許文献1参照)である。 This method, for example, the case of manufacturing an SOI wafer, among the two sheets of silicon wafer, thereby forming an oxide film on at least one, implanting hydrogen ions or rare gas ions from the upper surface of one silicon wafer, the wafer after forming the fine bubble layer (enclosed layer) within the surface of the person injected with the ions through the oxide film is brought into close contact with the other silicon wafer, then a heat treatment microbubble layer was added (delamination heat treatment) one of the wafer as a cleavage plane by peeling the thin film is a technique to an SOI wafer (see Patent Document 1).

このような従来のイオン注入剥離法による薄膜状のSOI層(SOI膜)においては、イオン注入によるダメージが残留しており、この残留したダメージはデバイス特性等に影響を与えてしまう。 In such a thin film SOI layer by the conventional ion implantation delamination method (SOI layer), and then residual damage caused by ion implantation, the remaining damage affects the device characteristics. そこでこれを取り除くべく、剥離後のSOI膜表面を犠牲酸化処理してイオン注入によるダメージ層を除去するなど、剥離後のSOI膜に処理を施し、その改善を図ってきた。 So to get rid of this, the SOI layer surface after delamination by sacrificial oxidation treatment, such as removing the damaged layer by ion implantation, applies processing to the SOI film after delamination has been attempted to improvement.

しかしながら、剥離後の貼り合わせウエーハ表面の薄膜(SOIウエーハのSOI膜等)に対して、犠牲酸化処理等の従来の処理を施したものについて、本発明者らが調査を行い、この薄膜の表面をAFM(Atomic Force Microscope)測定すると直径0.5〜2μm、深さ1〜4nmの窪み(以下、凹状欠陥と呼ぶ)が有ることが分かった。 However, the thin film of the bonded wafer surface after peeling (SOI film of the SOI wafer), for those subjected to conventional processes such as the sacrificial oxidation process, the present inventors have carried out an investigation, the surface of the thin film the AFM (Atomic Force Microscope) measurement to the diameter 0.5 to 2 [mu] m, a depth of 1~4nm depression (hereinafter referred to as concave defect) it was found that there is. このような凹状欠陥が存在すると、今後の最先端デバイスの特性に悪影響が生じてしまう。 When such concave defects are present, there arises a negative effect on the characteristics of the future advanced devices.

特開平5−211128号公報 JP-5-211128 discloses

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、イオン注入剥離法を用いて作製する貼り合わせウエーハの製造方法であり、イオン注入によるダメージを除去することができるとともに、剥離後の貼り合わせウエーハの薄膜の表面において、面粗さを損なうことなく凹状欠陥の発生が抑制された貼り合わせウエーハの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, a method for producing a bonded wafer manufactured by using an ion implantation delamination method, it is possible to eliminate the damage caused by ion implantation, after peeling in bonding surfaces of the thin film of the wafer, and an object thereof is to provide a manufacturing method of a bonded wafer suppressed occurrence of the concave defects without damaging the surface roughness.

上記課題を解決するため、本発明は、少なくとも、ガスイオンの注入により形成された微小気泡層を有するボンドウエーハと支持基板となるベースウエーハとを接合し、前記微小気泡層を境界としてボンドウエーハを剥離してベースウエーハ上に薄膜を形成するイオン注入剥離法によって貼り合わせウエーハを製造する方法において、前記ボンドウエーハを剥離した後の貼り合わせウエーハの薄膜の表面に、保護膜を形成する第一工程を行ってから、非酸化性ガス雰囲気下で熱処理する第二工程を行い、次に、酸化性ガス雰囲気下で熱処理を行って前記貼り合わせウエーハの表層に熱酸化膜を形成した後、該熱酸化膜および前記保護膜を除去する第三工程を行い、その後、再度非酸化性ガス雰囲気下で熱処理する第四工程を行うことを特徴と To solve the above problems, the present invention is, at least, joining the base wafer to be a bond wafer and the supporting substrate having a microbubble layer formed by implanting gas ions, the bond wafer and the microbubble layer as a boundary a method of producing a bonded wafer by the peeling ion implantation separation method of forming a thin film on a base wafer and the surface of the thin film of the bonded wafer after peeling the bond wafer, a first step of forming a protective film after performing performs a second step of heat treatment in a non-oxidizing gas atmosphere, then, after forming a thermal oxide film on the surface of the bonded wafer by heat treatment under an oxidizing gas atmosphere heat perform a third step of removing the oxide film and the protective film, then, the unit performs a fourth step of heat treatment in a non-oxidizing gas atmosphere again る貼り合わせウエーハの製造方法を提供する(請求項1)。 That bonding to provide a method of manufacturing a wafer (claim 1).

このような本発明の貼り合わせウエーハの製造方法であれば、まず、ボンドウエーハを剥離した後の貼り合わせウエーハの薄膜の表面に対し、第一工程で保護膜を形成するので、次の第二工程の非酸化性ガス雰囲気下での熱処理を行っても、薄膜表面の面粗さが悪化するのを効果的に防ぐことができる。 If bonded wafer manufacturing method of the present invention, first, the surface of the thin film of the bonded wafer after peeling the bond wafer, since a protective film in the first step, the next second even if the heat treatment under a non-oxidizing gas atmosphere of the process, it is possible to prevent the surface roughness of the film surface is deteriorated effectively. また、最初に表面に保護膜を形成することにより、例えば熱処理炉からの重金属等によるウエーハ汚染を防止することも可能である。 Further, by forming a protective film on the first surface, for example, it is possible to prevent the wafer contamination by heavy metals from the heat treatment furnace.
そして、第一工程で保護膜を形成した後、非酸化性ガス雰囲気下で熱処理する第二工程を行い、次に、酸化性ガス雰囲気下で熱処理を行って前記貼り合わせウエーハの表層に熱酸化膜を形成した後、該熱酸化膜および前記保護膜を除去する第三工程を行い、その後、再度非酸化性ガス雰囲気下で熱処理する第四工程を行うことにより、従来の貼り合わせウエーハの製造方法では多発してしまう凹状欠陥の発生を著しく抑制することができる。 Then, after forming a protective film in a first step, performed second step of heat treatment in a non-oxidizing gas atmosphere, then, thermal oxidation in the surface layer of bonding said heat treatment in an oxidizing gas atmosphere wafer after forming the film, carried out a third step of removing the thermal oxide film and the protective film, thereafter, by performing the fourth step of heat treatment in a non-oxidizing gas atmosphere again, the manufacture of conventional bonded wafer the method can significantly suppress the occurrence of concave defects that would frequently. この結果、デバイス特性の向上、安定化を図ることができ、歩留りを向上させることが可能である。 As a result, improvement in device characteristics can be stabilized, it is possible to improve the yield.

このとき、前記第一工程で保護膜として熱酸化膜を形成するのが好ましい(請求項2)。 In this case, it is preferable to form a thermal oxide film as a protective film in the first step (claim 2).
このように、第一工程で保護膜として熱酸化膜を形成するのであれば、容易に緻密な保護膜を形成することが可能である。 Thus, if to form a thermal oxide film as a protective film in the first step, it is possible to easily form a dense protective film.

そして、前記第一工程で保護膜として形成する熱酸化膜を、RTAにより形成することができる(請求項3)。 Then, a thermal oxide film formed as a protective film in the first step can be formed by RTA (claim 3).
このように、第一工程で保護膜として形成する熱酸化膜を、RTA(Rapid Thermal Annealing)により形成すれば、短時間で良質の熱酸化膜を形成することが可能である。 Thus, the thermal oxide film formed as a protective film in the first step, be formed by a RTA (Rapid Thermal Annealing), it is possible to form a thermal oxide film of high quality in a short time.

また、前記第二工程での熱処理において、熱処理温度を1200℃未満とすることが可能である(請求項4)。 Further, in the heat treatment in the second step, it is possible to make the heat treatment temperature lower than 1200 ° C. (Claim 4).
本発明では、第一工程で剥離後の貼り合わせウエーハの薄膜の表面に保護膜を形成してから、非酸化性ガス雰囲気下で熱処理する第二工程を行うので、該第二工程での熱処理温度が1200℃未満であっても、薄膜の表面に面荒れが発生するのを効果的に防止することができる。 In the present invention, after a protective film on the surface of the thin film of the bonded wafer after delamination in the first step, since the second step of heat treatment in a non-oxidizing gas atmosphere, heat treatment at said second step even at a temperature less than 1200 ° C., it is possible to effectively prevent the surface roughening on the surface of the thin film is generated. これにより、より一層の不純物汚染の抑制を図ることができる。 This makes it possible to further suppress impurity contamination.

そして、前記第四工程後に、さらに、酸化性ガス雰囲気下で熱処理を行って前記薄膜の表面に熱酸化膜を形成し、該熱酸化膜を除去する第五工程を行うことができる(請求項5)。 Then, after the fourth step, further, subjected to heat treatment in an oxidizing gas atmosphere to form a thermal oxide film on the surface of the thin film, it is possible to perform a fifth step of removing the thermal oxide film (claim 5).
このように、第四工程後に、さらに、酸化性ガス雰囲気下で熱処理を行って薄膜の表面に熱酸化膜を形成し、該熱酸化膜を除去する第五工程を行えば、薄膜の厚さを所望の厚さに容易に調整することができる。 Thus, after the fourth step, further, subjected to heat treatment in an oxidizing gas atmosphere a thermal oxide film is formed on the surface of the thin film, by performing a fifth step of removing the thermal oxide film, the film thickness the can be easily adjusted to a desired thickness.

また、前記第二工程および/または前記第四工程での熱処理において、前記非酸化性ガス雰囲気をAr100%とするのが好ましい(請求項6)。 Further, in the heat treatment in the second step and / or said fourth step, preferably with Ar 100% of the non-oxidizing gas atmosphere (claim 6).
このように、第二工程および/または第四工程、特には第二工程での熱処理において、非酸化性ガス雰囲気をAr100%とすれば、酸素が混入されていないため、熱処理雰囲気が酸化性になるのをより確実に防ぎ、凹状欠陥が発生するのを一層効果的に防止することができる。 Thus, the second step and / or the fourth step, particularly in the heat treatment in the second step, if the non-oxidizing gas atmosphere and Ar 100%, because the oxygen is not mixed, the heat treatment atmosphere is an oxidizing consisting of more reliably prevented, it can be concave defects are prevented from occurring more effectively.

このような本発明の貼り合わせウエーハの製造方法であれば、薄膜表面の面粗さを悪化させること無く、かつ、薄膜表面に発生する凹状欠陥を著しく減少させることができるので、今後の最先端デバイスにも十分に対応でき、デバイス性能が安定し、歩留りを向上させることができる。 With such a method for manufacturing a bonded wafer of the present invention, without deteriorating the surface roughness of the film surface, and, since the concave defects generated in the thin film surface can be significantly reduced, and future advanced also fully cope with the device, device performance can be stably, improve the yield.

以下では、本発明の実施の形態について図を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Although the following description with reference to the drawings embodiments of the present invention, the present invention is not limited thereto.
上述したように、従来のイオン注入剥離法を用いて作製された貼り合わせウエーハの薄膜(例えば貼り合わせSOIウエーハのSOI膜等)について本発明者らが調査を行ったところ、その表面をAFM測定すると凹状欠陥が発生していることが判った。 As described above, when conventional ion thin film of implantation delamination method bonded manufactured using the wafer (SOI layer or the like, for example bonded SOI wafer) The present inventors have carried out an investigation, the surface AFM measurements then it was found that the concave defect has occurred. この凹状欠陥はデバイスの特性に悪影響を与えてしまう。 The concave defects adversely affects the characteristics of the device.

そこで、この凹状欠陥について、さらに本発明者らが詳細に調べた結果、以下に示す実験のように、薄膜の表面に1×10 /cm 程度の密度で存在する事が分かった。 Therefore, this concave defects, further the present inventors have investigated in detail, as the following experiments, it was found that present in a density of about 1 × 10 5 / cm 2 on the surface of the thin film. この程度の密度で凹状欠陥が薄膜表面に存在した場合、AFM測定の領域として、1〜10μm角の測定ではあまり検出されないが、30μm角程度の比較的広い領域の測定の際には検出されることが多くなる。 If the concave defect density of this degree exists in a thin film surface, as a region of the AFM measurement, but not so much detected at the measurement of 1~10μm angle, it is detected during the measurement of a relatively large area of ​​about 30μm square it is many.

(実験1−4) (Experiment 1-4)
イオン注入剥離法を用いて作製した貼り合わせウエーハに関し、剥離後の処理と凹状欠陥の関係について調査を行った。 Relates bonded wafer manufactured by using an ion implantation delamination method, it was investigated the relationship between the process and the concave defect after peeling.
ここでは、貼り合わせSOIウエーハの場合を例に挙げる。 Here, cited as an example the case of an SOI wafer bonded. まず、以下のように、従来と同様にしてイオン注入剥離法によってSOIウエーハを製造する。 First, as shown below, conventional in the same manner to produce an SOI wafer by an ion implantation delamination method. すなわち、図2に示すような手順でSOIウエーハを製造する。 That is, to produce an SOI wafer in the procedure as shown in FIG.
図2のイオン注入剥離法において、手順(a)では、2枚のシリコン鏡面ウエーハを準備するものであり、デバイスの仕様に合った支持基板となるベースウエーハ1とSOI膜となるボンドウエーハ2を準備する。 In the ion implantation delamination method in FIG. 2, in step (a), it is intended to prepare two silicon mirror surface wafers, the bond wafer 2 as a base wafer 1 and the SOI film to be a supporting substrate that meets the specifications of the device prepare.

ここでは、チョクラルスキー法により作製された結晶方位〈100〉で、導電型がp型で、抵抗率が10Ω・cmのシリコン単結晶インゴットをスライスして、これを加工することによって直径300mmのシリコン鏡面ウエーハを作製した。 Here, in the Czochralski crystal orientation produced by the ski method <100>, conductivity type of p-type, resistivity by slicing a silicon single crystal ingot 10 [Omega · cm, a diameter of 300mm by processing this a mirror-polished silicon wafer was produced. これらをボンドウエーハとベースウエーハに分けた。 These were divided into bond wafer and the base wafer.

次に手順(b)では、そのうちの少なくとも一方のウエーハ、ここではボンドウエーハ2を熱酸化し、その表面に約0.1〜2.0μm厚の酸化膜3(後に、埋め込み酸化膜となる)を形成する。 Next, in Step (b), at least one of the wafers of which, where the bond wafer 2 is thermally oxidized approximately 0.1~2.0μm oxide film having a thickness 3 on the surface (later, the buried oxide film) to form.
ここでは、0.4μmの厚さとした。 Here, the thickness of 0.4μm.

手順(c)では、表面に酸化膜3を形成したボンドウエーハ2の片面に対して水素イオンまたは希ガスイオン等のガスイオン、ここでは水素イオンを注入し、イオンの平均進入深さにおいて表面に平行な微小気泡層(封入層)4を形成させる。 In step (c), gas ions such as hydrogen ions or rare gas ions into the one surface of the bond wafer 2 to form an oxide film 3 on the surface, where the hydrogen ions are implanted to the surface at an average penetration depth of ions parallel microbubble layer (enclosed layer) 4 to form.
ここでのイオン注入条件は、注入したイオンはH イオンであり、注入エネルギーは50keV、注入線量は5.0×10 16 /cm とした。 Ion implantation conditions here, implanted ions are H + ions, implantation energy 50 keV, implantation dose was set to 5.0 × 10 16 / cm 2.

手順(d)では、水素イオンを注入したボンドウエーハ2の水素イオン注入面に、ベースウエーハ1を酸化膜3を介して重ね合せて密着させる。 In step (d), the hydrogen ion implanted surface of the bond wafer 2 into which the hydrogen ions are implanted adhering the base wafer 1 with superimposed via the oxide film 3. 通常は、常温の清浄な雰囲気下で2枚のウエーハの表面同士を接触させることにより、接着剤等を用いることなくウエーハ同士が接着する。 Normally, by contacting the surfaces on each of the two wafers at a normal temperature of clean atmosphere, wafers are bonded to each other without using an adhesive or the like.
この実験においても、通常通り、常温においてウエーハ同士を接着させた。 Also in this experiment, as usual, to adhere the wafer to each other at room temperature.

次に、手順(e)では、封入層4を境界としてボンドウエーハを剥離することによって、剥離ウエーハ5とSOIウエーハ6(SOI膜7+埋め込み酸化膜3+ベースウエーハ1)に分離する。 Next, in step (e), by peeling the bond wafer encapsulation layer 4 as a boundary to separate the delaminated wafer 5 and the SOI wafer 6 (SOI layer 7 + buried oxide film 3 + base wafer 1). 例えば不活性ガス雰囲気下約400℃〜600℃の温度で熱処理を加えれば、封入層における結晶の再配列と気泡の凝集とによって剥離ウエーハ5とSOIウエーハ6に分離される。 For example be added to a heat treatment at a temperature of about 400 ° C. to 600 ° C. under an inert gas atmosphere, it is separated into the delaminated wafer 5 and the SOI wafer 6 by the agglomeration of rearrangement and the bubble of the crystal in the encapsulation layer. そして、この剥離したままのSOIウエーハ表面のSOI膜7には、ダメージ層8が残留する。 Then, the SOI film 7 of the SOI wafer surface that remains this peeling, the damaged layer 8 remains.
なお、この実験においては、剥離熱処理は、N ガス雰囲気下で、500℃、2時間の熱処理とした。 In this experiment, delamination heat treatment, under the N 2 gas atmosphere to a 500 ° C., for 2 hours heat treatment.

このようにして得られた剥離後のSOIウエーハに対し、 Such relative SOI wafer after peeling obtained in,
実験1:非酸化性ガス雰囲気下での熱処理(Ar100%、1200℃、1hr) Experiment 1: heat treatment under a non-oxidizing gas atmosphere (Ar100%, 1200 ℃, 1hr)
実験2:犠牲酸化処理(パイロジェニック雰囲気下、900℃、1hrの熱処理後、15%のHFにより、ウエーハ表面(SOI膜表面)に形成された熱酸化膜を除去)してから、非酸化性ガス雰囲気下での熱処理(Ar100%、1200℃、1hr) Experiment 2: sacrificial oxidation treatment (under pyrogenic atmosphere, 900 ° C., after heat treatment at 1hr, by 15% HF, the thermal oxide film formed on the wafer surface (SOI film surface) is removed) and from a non-oxidizing heat treatment in an atmosphere (Ar100%, 1200 ℃, 1hr)
実験3:犠牲酸化処理(パイロジェニック雰囲気下、900℃、2hrの熱処理後、15%のHFにより、ウエーハ表面(SOI膜表面)に形成された熱酸化膜を除去)してから、非酸化性ガス雰囲気下での熱処理(Ar100%、1200℃、1hr) Experiment 3: sacrificial oxidation treatment (under pyrogenic atmosphere, 900 ° C., after heat treatment of 2 hr, with 15% HF, the thermal oxide film formed on the wafer surface (SOI film surface) is removed) and from a non-oxidizing heat treatment in an atmosphere (Ar100%, 1200 ℃, 1hr)
実験4:ケミカルエッチング(SC−1液(NH OH/H /H Oの混合液)に、76℃、140分浸漬)を行ってから、非酸化性ガス雰囲気下での熱処理(Ar100%、1200℃、1hr) Experiment 4: (a SC-1 solution (NH 4 OH / H 2 O 2 / H 2 O mixture), 76 ° C., 140 min immersion) chemical etching after performing heat treatment under a non-oxidizing gas atmosphere (Ar100%, 1200 ℃, 1hr)
の各処理を行い、犠牲酸化処理(パイロジェニック雰囲気下、950℃、3hrの熱処理後、15%のHFにより、熱酸化膜を除去)を追加した後、SOI膜表面をAFM測定し、凹状欠陥を調査した。 It performs each process, a sacrificial oxidation treatment (under a pyrogenic atmosphere, 950 ° C., after heat treatment at 3 hr, the 15% HF, removing the thermal oxide film) was added and the SOI film surface AFM measurement, concave defects investigated.

その結果、凹状欠陥は実験1では3.7×10 /cm 、実験2では1.3×10 /cm 、実験3では1.0×10 /cm 、実験4では0/cm であった。 As a result, the concave defect in the experiment 1 3.7 × 10 7 / cm 2 , Experiment 2, 1.3 × 10 5 / cm 2, Experiment 3, 1.0 × 10 5 / cm 2, in Experiment 4 0 / It was cm 2.
このように、この凹状欠陥は、最初に非酸化性ガス雰囲気下での熱処理を行った場合に顕著に観察されることから、発生原因は非酸化性ガス雰囲気でのエッチング作用により起こると考えられる(実験1)。 Thus, the concave defects are believed to initially since it is remarkably observed when performing heat treatment under a non-oxidizing gas atmosphere, cause occurs by an etching action of a non-oxidizing gas atmosphere (experiment 1). また、最初に犠牲酸化を行うと、最初に非酸化性ガス雰囲気下での熱処理を行った場合よりも凹状欠陥は低密度に発生することが分かる(実験1と実験2、3)。 Further, when carried out first sacrificial oxidation, first concave defects than when performing heat treatment under a non-oxidizing gas atmosphere is seen to occur in low density (experiments 1 and 2). さらには、凹状欠陥の密度は剥離後の犠牲酸化膜厚に依存していることも分かる(実験2、3)、ただし、一方で、犠牲酸化膜を厚くしていくのみでは凹状欠陥の抑制には限界が有ることが分かった。 Furthermore, the density of concave defects are understood to be dependent on the sacrificial oxide film thickness after peeling (Experiment 2), however, on the one hand, only in the concave defect suppression gradually thicker sacrificial oxide film it was found that the limit is there.

そして、犠牲酸化処理によるイオン注入のダメージ除去の代わりに、ケミカルエッチングによってダメージ層を犠牲酸化の場合と同程度除去した後、非酸化性ガス雰囲気下で熱処理した場合では、凹状欠陥は観察されなくなる事が分かった(実験4)。 Then, instead of removing damage the ion implantation by the sacrificial oxidation process, after the case of the sacrificial oxide comparable removing the damaged layer by chemical etching, in the case of heat treatment in a non-oxidizing gas atmosphere, the concave defect is no longer observed thing has been found (experiment 4). しかしながら、このようにケミカルエッチングでダメージ層を除去する方法では、肝心のSOI膜厚の均一性が劣化してしまう為、実用的な方法ではない。 However, in the method of removing the damaged layer in this manner chemical etching, since the uniformity of the essential of the SOI film thickness is degraded, not a practical way.

これらの結果から、酸化性の雰囲気ではイオン注入のダメージ領域を酸化して取り除く効果と共にダメージ部に生じた欠陥を成長させる効果も有り、成長した欠陥やそれに伴う歪みが、その後の非酸化性雰囲気での熱処理のエッチング作用によって局部的にエッチングされることにより、凹状欠陥を発生させていると本発明者らは推測した。 These results, in an oxidizing atmosphere there is also the effect of growing defects generated in the damaged portion with the effect of removing by oxidizing the damaged area of ​​the ion implantation, the distortion caused by defects and it's grown but then the non-oxidizing atmosphere by being locally etched by the etching action of the heat treatment at a present inventors is generating concave defects guessed.

そして、さらに鋭意研究を重ねた結果、以下のことを発見した。 As a result of further intensive research, and I found the following. まず、非酸化性ガス雰囲気下での熱処理を施すことにより、イオン注入によるダメージを回復させ、それによってその後の犠牲酸化処理における酸化性ガス雰囲気下での熱処理時に、ダメージ部に生じる欠陥の成長を防ぐことができる。 First, by performing heat treatment under a non-oxidizing gas atmosphere, to recover the damage caused by ion implantation, whereby upon heat treatment under an oxidizing gas atmosphere at a subsequent sacrificial oxidation treatment, the growth of defects generated in the damaged portion it is possible to prevent. このようにすれば、その後に非酸化性ガス雰囲気下での熱処理を行っても、そもそもダメージが回復しており、ダメージ部における欠陥が成長しないため、成長した欠陥やそれに伴う歪みに起因する局部的なエッチングが発生するのを効果的に防止することができ、凹状欠陥の発生を著しく抑制できることを見出した。 In this way, even if subsequent heat treatment under a non-oxidizing gas atmosphere, the first place has been recovered damage, since the defects in damaged portion does not grow, due to the distortion caused grown defects and it local etching it is possible to effectively prevent the occurrence and found to be able to significantly suppress the occurrence of concave defects. 但し、剥離後、すぐに非酸化性の熱処理を加えると、面粗れやウエーハの汚染が生じ易く、更に改善が必要となった。 However, after peeling, as soon as heat treatment of non-oxidizing, easily occurs contamination of the surface roughness Re or wafer becomes necessary further improved.

そこで、本発明者は、剥離後のSOIウエーハに対し、最初の非酸化性ガス雰囲気下での熱処理を施す前に、予めウエーハ表面に保護膜を形成しておくことにより、非酸化性ガス雰囲気下での熱処理を行っても、SOI膜表面の汚染や面粗さが悪化するのを防止できることも見出し、本発明を完成させた。 The present inventors, compared SOI wafer after the peeling, the first before the heat treatment under a non-oxidizing gas atmosphere, by forming a protective film in advance wafer surface, non-oxidizing gas atmosphere be subjected to heat treatment under, also found that it is possible to prevent the contamination and surface roughness of the SOI film surface is deteriorated, and completed the present invention.

以下、本発明の貼り合わせウエーハの製造方法について、図を参照して説明する。 Hereinafter, the method for manufacturing the bonded wafer of the present invention will be described with reference to FIG. なお、ここでは、貼り合わせSOIウエーハを製造する場合を例に挙げて説明するが、本発明は当然これに限定されない。 Here, although the description will be given as an example a case of manufacturing a bonded SOI wafer, the present invention is not of course limited thereto. 貼り合わせウエーハであれば良い。 It may be a bonded wafer.
図1に本発明の貼り合わせウエーハの製造方法の工程の流れの一例を示す。 It shows an example of the flow process of the manufacturing method of a bonded wafer of the present invention in FIG. なお、イオン注入剥離法を用いて作製した剥離後のSOIウエーハを準備するにあたっては、実験1−4、図2に示したのと同様の手順により準備することができる。 Incidentally, when an SOI wafer after delamination manufactured by an ion implantation delamination method, experiments 1-4, can be prepared by a procedure similar to that shown in FIG.

(第一工程) (First step)
表面に薄膜状のSOI膜を有するSOIウエーハに対し、本発明では、まず、SOI膜の表面に保護膜を形成する。 To SOI wafer having a thin film SOI layer on a surface, in the present invention, first, a protective film on the surface of the SOI layer.
このように、後の工程で行う熱処理に備えて予め保護膜を形成しておくことで、その熱処理のためにSOI膜の表面の面粗さが悪化するのを効果的に防止することができる。 Thus, by forming in advance protective film provided on the heat treatment performed in a later step, it is possible to prevent the surface roughness of the surface of the SOI layer due to its heat treatment deteriorates effectively .
また、この保護膜により、熱処理時に、熱処理炉等からの重金属がSOI膜に進入し、金属汚染が発生することを防ぐことができる。 Moreover, this protective film, during heat treatment, heavy metals from the heat treatment furnace or the like enters the SOI layer, it is possible to prevent the metal contamination occurs.

この保護膜は特に限定されないが、例えば、SOIウエーハを酸化性ガス雰囲気下で熱処理することにより、保護膜として熱酸化膜を形成することができる。 This protective film is not particularly limited, for example, by heat-treating the SOI wafer in an oxidizing gas atmosphere, it is possible to form a thermal oxide film as a protective film. 熱酸化膜であれば、容易に緻密なものを形成することができ簡便である。 If a thermal oxide film, it is convenient can forming what readily dense.

特に、RTAにより形成するのであれば、極めて短時間で良質の熱酸化膜を形成することができる。 In particular, if formed by RTA, it is possible to very short time form a thermal oxide film of good quality. さらには、この段階でRTA処理を行うことにより、ベースウエーハ中に存在する酸素析出核を消滅させることもでき、その後の高温熱処理でベースウエーハ中に必要以上に酸素析出物が形成されることを抑制することができ、その結果、SOIウエーハに不必要な反りを発生させることを防止する効果が得られる。 Further, by performing the RTA treatment at this stage, can annihilate oxygen precipitation nuclei present in the base wafer, the oxide precipitates than necessary in the base wafer is formed in the subsequent high-temperature heat treatment can be suppressed, as a result, the effect of preventing the cause unwanted warpage SOI wafer is obtained.

なお、このときの酸化条件、形成する熱酸化膜の厚さ等も特に限定されず、その後に行う熱処理の条件等に応じ、その都度決定することができる。 Incidentally, the oxidation conditions in this case, not thickness, etc. particularly limited either thermal oxide film to be formed, depending on the subsequent heat treatment conditions carried out in the like can be determined in each case. 保護膜としての役割を果たすことができるものを形成できる条件であれば良い。 It may be a condition capable of forming what can serve as a protective film.
また、熱酸化に限定されず、CVD法等により形成することもできる。 The invention is not limited to thermal oxidation, it can also be formed by a CVD method or the like.

(第二工程) (Second step)
上記のようにして保護膜をSOI膜の表面に形成した後、非酸化性ガス雰囲気下で熱処理を行う。 After forming on the surface of the SOI film protective film as described above, heat treatment is performed under a non-oxidizing gas atmosphere.
このように、非酸化性ガス雰囲気下での熱処理をSOIウエーハに施すことにより、SOI膜中において、先のイオン注入によって生じ、残留しているダメージを回復させることができる。 Thus, by heat treatment under a non-oxidizing gas atmosphere SOI wafer, an SOI film, caused by the previous ion implantation, it is possible to recover damages remaining. また、一方で非酸化性雰囲気下での熱処理温度が1200℃以上の場合、ダメージ部のエッチングによって凹状欠陥も発生するが、この凹状欠陥は、後述するように第四工程の非酸化性ガス雰囲気下での熱処理で、マイグレーションによって消滅するものと考えられる。 Further, whereas in the case the heat treatment temperature under a non-oxidizing atmosphere is more than 1200 ° C., but also occurs concave defects by etching the damaged portions, the concave defect, non-oxidizing gas atmosphere of the fourth step as described below in the heat treatment under believed to disappear by the migration.

なお、このときの熱処理温度は特には限定されないが、例えば1200℃未満とすることができる。 The heat treatment temperature at this time is especially but not limited to, may be, for example, 1200 under ° C.. 1200℃未満であれば、SOI膜の表面に形成した保護膜が熱処理中に完全に除去されることがなく、ダメージ部のエッチングを十分に抑制することができる。 If it is less than 1200 ° C., without protective film formed on the surface of the SOI layer is completely removed during the heat treatment, it is possible to sufficiently suppress the etching of the damaged portions.
当然、1200℃以上とすることも可能ではあるが、1200℃未満のように、より低温で熱処理することによって、熱処理炉からの重金属汚染も発生しにくく、より簡単かつ低コストで済ますことができる。 Of course, although it is possible to 1200 ° C. or higher, as less than 1200 ° C., by heat treatment at a lower temperature, it is possible to dispense with heavy metal contamination hardly occurs, more easily and cost from the heat treatment furnace .

このとき、通常、保護膜なしでは、この非酸化性雰囲気下での熱処理において、1200℃未満ではSOI膜の表面粗さが悪化し易いため、1200℃以上の熱処理温度で熱処理するのが好ましい。 At this time, usually, without the protective film, the heat treatment under the non-oxidizing atmosphere, liable surface roughness of the SOI layer is degraded is less than 1200 ° C., preferably heat-treated at 1200 ° C. or higher annealing temperature. しかしながら、本発明では、先に述べたように予め保護膜を形成しているため、このような低温であっても、SOI膜の面粗さを悪化させることなくSOI膜におけるダメージを回復させることができる。 However, in the present invention, since the previously formed protective film as mentioned above, even in such a low temperature, that to recover the damage of the SOI layer without deteriorating the surface roughness of the SOI film can.
また、熱処理温度の下限としては、ダメージ回復を効率的に行うため、例えば1000℃以上にするのが良い。 The lower limit of heat treatment temperature, for performing damage recovery efficiently, for example, is good to 1000 ° C. or higher.

(第三工程) (Third step)
次に、犠牲酸化処理を行う。 Next, a sacrifice oxidation process. すなわち、まず、酸化性ガス雰囲気下で熱処理を行い、SOIウエーハの表層に熱酸化膜を形成した後、該熱酸化膜をHF水溶液等により除去する。 That is, first, subjected to a heat treatment under an oxidizing gas atmosphere after forming a thermal oxide film on the surface layer of the SOI wafer, the thermal oxide film is removed by HF solution or the like. このとき、第一工程で保護膜として形成した熱酸化膜も除去される。 At this time, also removed the thermal oxide film formed as a protective film in the first step.
上述したように、この犠牲酸化処理によって、残留するダメージ領域を除去することが可能であるが、そもそも酸化性ガス雰囲気下での熱処理では、イオン注入によるダメージ部に生じた欠陥を成長させる効果もあるため、この第三工程を行った後に、第四工程である非酸化性ガス雰囲気下での熱処理を行うと、第三工程で成長した欠陥やそれに伴う歪みが第四工程でエッチングされ、凹状欠陥が発生してしまう。 As described above, by the sacrificial oxidation process, it is possible to remove the damaged area remaining the first place in the heat treatment under an oxidizing gas atmosphere, the effect of growing defects generated in the damaged portion by the ion implantation some reason, after performing the third step, the heat treatment is performed under a non-oxidizing gas atmosphere which is a fourth step, the strain caused by the defect or it grown in the third step is etched in the fourth step, concave defect occurs.

しかしながら、本発明では、犠牲酸化処理を行う第三工程の前に、第二工程で非酸化性ガス雰囲気下での熱処理を行い、ダメージ部の回復を行っている。 However, in the present invention, prior to the third step of performing sacrificial oxidation process, a heat treatment under a non-oxidizing gas atmosphere in the second step is performed to recover the damaged portions. したがって、第三工程で酸化性ガス雰囲気下の熱処理を行っても、ダメージ自体の数が減少しているため、成長する欠陥数も減少したものとなる。 Therefore, even if the heat treatment in an oxidizing gas atmosphere in the third step, since the number of damage itself is reduced and that the number of defects grown also decreased. そのため、この成長した欠陥や歪みに起因する第四工程での局部的なエッチングの発生も減少するので、このエッチング作用により生じる凹状欠陥の数も著しく減少させることができる。 Therefore, since the local occurrence of etching also decreased in the fourth step due to the growth defect and distortion, it can be several also significantly reduced the concave defects caused by the etching action.

この第三工程における熱処理条件や、形成した熱酸化膜の除去方法は特に限定されず、その都度決定することができる。 This and third heat treatment in the process conditions, a method for removing the formed thermal oxide film is not particularly limited, it can be determined in each case. 従来と同様の方法で犠牲酸化処理を行えば良い。 It may be performed sacrificial oxidation process in conventional manner.
また、第二工程の非酸化性ガス雰囲気下の熱処理と、第三工程の犠牲酸化処理における酸化性ガス雰囲気下の熱処理は連続的に行うことも可能である。 Further, a heat treatment under a non-oxidizing gas atmosphere of the second step, a heat treatment under an oxidizing gas atmosphere in sacrificial oxidation treatment in the third step it is also possible to carry out continuously.
さらに、第一工程から第三工程の熱処理を同一のヒータ加熱方式の熱処理炉(バッチ炉)を用いて連続的に行うことも可能である。 Furthermore, it is also possible to carry out the first step a third heat treatment furnace of the same heater heating type heat treatment process (batch furnace) continuously used.

(第四工程) (Fourth step)
第三工程の後、再度非酸化性ガス雰囲気下で熱処理を行う。 After the third step, a heat treatment is performed under a non-oxidizing gas atmosphere again.
上述したように、第三工程までの工程により、ダメージ部に生じ、成長するはずの欠陥数は極めて減少しており、成長した欠陥、それに伴う歪みの数も当然減少しているため、第四工程で、これらに起因する局部的なエッチングの発生数は極めて抑制される。 As described above, the steps up to the third step, resulting in the damage portion, the number of defects should grow is extremely decreased, grown defects, because it naturally also reduced the number of distortion associated therewith, Fourth in step, the number of occurrences of the local etching caused by these is extremely suppressed.
また、第二工程で発生した凹状欠陥は、この第四工程でマイグレーションが発生するため消滅させることができる。 Further, the concave defect generated in the second step can be migration extinguish for generating in the fourth step.

なお、この第四工程、また、上記第二工程の非酸化性ガス雰囲気下での熱処理においては、熱処理雰囲気は非酸化性ガス雰囲気であれば良く、特に限定されるものではない。 Incidentally, the fourth step also, in the above-described heat treatment in a non-oxidizing gas atmosphere of the second step, the heat treatment atmosphere may be any non-oxidizing gas atmosphere, and is not particularly limited.
1%でも酸素を混ぜると酸化性の雰囲気になってしまい、凹状欠陥の発生の抑制効果を得ることができなくなるため、これらの工程(特に第二工程)では、例えばAr100%とするのが望ましい。 And mix oxygen even one percent will become an oxidizing atmosphere, it becomes impossible to obtain the effect of suppressing the occurrence of concave defects, in these processes (especially the second step), for example, to the Ar 100% desired .

(第五工程) (Fifth step)
上記のような第一工程〜第四工程を行った後、第五工程として、必要に応じて、例えばさらに犠牲酸化処理を行うことによって、SOI膜の厚さが所望の厚さとなるように調整することができる。 After the first step to fourth step as described above, as the fifth step, as needed, for example, by further performing sacrificial oxidation process, adjusted so that the thickness of the SOI film has a desired thickness can do.
この犠牲酸化処理自体は、従来と同様の方法とすることができる。 The sacrificial oxidation process itself may be the conventional manner. この方法については、上記第三工程においても述べた通りである。 This method is as mentioned in the third step.

以上のような本発明の貼り合わせウエーハの製造方法により、SOI膜等の薄膜の汚染や面粗さを悪化させることもなく、剥離後の薄膜に残留するイオン注入によるダメージを除去するとともに、従来方法では多発していた薄膜表面の凹状欠陥の発生を著しく抑制することができる。 The method for manufacturing the bonded wafer of the present invention as described above, without exacerbating the contamination and surface roughness of the thin film of the SOI film and the like, to remove the damage due to ion implantation remaining thin film after peeling, conventional the method can significantly suppress the occurrence of concave defects of a thin film surface which happens frequently. すなわち、デバイス特性がより優れた貼り合わせウエーハを得ることが可能である。 That is, it is possible to device characteristics to achieve better bonded wafer.

以下に本発明の実施例を挙げて、本発明を詳細に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。 The following are examples of the present invention, the present invention will be described in detail, these are not intended to limit the present invention.
(実施例1−5) (Example 1-5)
本発明の貼り合わせSOIウエーハの製造方法を用い、SOIウエーハを製造する。 Using the manufacturing method of a bonded SOI wafer of the present invention, to produce an SOI wafer.
チョクラルスキー法により作製された結晶方位〈100〉で、導電型がp型で、抵抗率が10Ω・cmのシリコン単結晶インゴットをスライスして、これを加工することによって直径300mmのシリコン鏡面ウエーハを作製した。 In Czochralski crystal orientation produced by the ski method <100>, in the p-type conductivity type, resistivity by slicing a silicon single crystal ingot 10 [Omega · cm, mirror-polished silicon wafer having a diameter of 300mm by processing this It was produced. これらをボンドウエーハとベースウエーハに分け、図2の各手順にしたがって、表面に薄膜状のSOI膜を有するSOIウエーハをサンプルとして得た。 These were divided into bond wafer and base wafer, following the procedure of FIG. 2, to obtain an SOI wafer having a thin film SOI layer on a surface as a sample.

なお、SOI膜の厚さを400nm、埋め込み酸化膜の厚さを150nmとした。 Incidentally, 400nm thickness of the SOI film, the thickness of the buried oxide film and 150 nm. また、イオン注入条件として、注入したイオンをH イオンとし、注入エネルギーを50keV、注入線量を5.0×10 16 /cm とした。 Further, as the ion implantation conditions, the implanted ions and H + ions, implantation energy 50 keV, and the implantation dose and 5.0 × 10 16 / cm 2. さらに、剥離熱処理は、N ガス雰囲気下で、500℃、2時間の熱処理とした。 Moreover, delamination heat treatment, under the N 2 gas atmosphere to a 500 ° C., for 2 hours heat treatment.

このようにして得られた剥離後のSOIウエーハに対し、まず、RTAにより、酸素雰囲気下、1000℃、30秒の熱酸化を行い、保護膜として膜厚4nmの熱酸化膜を形成した(図1の第一工程)。 Such relative SOI wafer after peeling obtained by the, first, the RTA, an oxygen atmosphere, 1000 ° C., thermal oxidation is performed for 30 seconds to form a thermal oxide film having a thickness of 4nm as a protective film (Fig. 1 of the first step).

次に、第二工程として、各実施例1〜5として熱処理温度、熱処理時間を変えて、Ar100%雰囲気下で熱処理を行った。 Next, as a second step, a heat treatment temperature of each of Examples 1-5, by changing the heat treatment time, heat treatment was performed under Ar 100% atmosphere.
実施例1:熱処理温度 1000℃、熱処理時間 1hr Example 1: heat treatment temperature 1000 ° C., the heat treatment time 1hr
実施例2:熱処理温度 1050℃、熱処理時間 1hr Example 2: heat treatment temperature 1050 ° C., the heat treatment time 1hr
実施例3:熱処理温度 1100℃、熱処理時間 1hr Example 3: heat treatment temperature 1100 ° C., the heat treatment time 1hr
実施例4:熱処理温度 1200℃、熱処理時間 1hr Example 4: heat treatment temperature 1200 ° C., the heat treatment time 1hr
実施例5:熱処理温度 1200℃、熱処理時間 4hr Example 5: a heat treatment temperature 1200 ° C., the heat treatment time 4hr

この後、第三工程として、犠牲酸化処理を行った。 Thereafter, as the third step was subjected to sacrificial oxidation process. 具体的には、パイロジェニック雰囲気下、900℃、1hrの熱処理を行った後、15%のHF水溶液により、ウエーハ表層に形成された熱酸化膜を除去する(第一工程で形成した熱酸化膜もあわせて除去される)。 Specifically, under a pyrogenic atmosphere, 900 ° C., subjected to heat of 1hr, by 15% HF aqueous solution to remove the thermal oxide film formed on the wafer surface layer (thermal oxide film formed in the first step is also removed together).

次に、第四工程として、再度非酸化性ガス雰囲気下での熱処理を行った。 Next, as the fourth step, a heat treatment was carried out under a non-oxidizing gas atmosphere again. ここでは、Ar100%雰囲気下、1200℃、1hrの熱処理を行った。 Here, under Ar 100% atmosphere, 1200 ° C., a heat treatment was carried out 1hr.
そして、第五工程として、パイロジェニック雰囲気下、950℃、3hrの熱処理を行った後、15%のHF水溶液によってウエーハ表層に形成された熱酸化膜を除去し、SOI膜が所望の厚さになるように調整した。 Then, as the fifth step, under a pyrogenic atmosphere, 950 ° C., after heat treatment at 3 hr, a thermal oxide film formed on the wafer surface layer by 15% HF aqueous solution was removed, the SOI film is desired thickness It was adjusted so as to.

このようにして得られたSOIウエーハのSOI膜の表面について、まず、AFM測定で30μm角で測定したところ、実施例1〜5のいずれにおいても、面粗さはRMS値で0.28nm以下であり、これは、後述する、保護膜を形成せず、本発明を実施しなかった比較例2の値(0.50nm)よりも大幅に優れている。 The surface of the SOI layer of the SOI wafer obtained in this way, first, was measured with a 30μm square by AFM measurement, in any of Examples 1 to 5, surface roughness in the following 0.28nm in RMS value There, it will be described later, without forming the protective film is significantly better than the value of Comparative example 2 in which the present invention was not carried out (0.50 nm).

また、AFM測定で30μm角で測定したところ、凹状欠陥の密度は、実施例1が6.2×10 /cm 、実施例2が3.8×10 /cm 、実施例3が5.8×10 /cm 、実施例4が0/cm 、実施例5が0/cm であった。 The measured at 30μm square by AFM measurement, the density of the concave defects, Example 1 is 6.2 × 10 3 / cm 2, Example 2 is 3.8 × 10 3 / cm 2, the Example 3 5.8 × 10 2 / cm 2, example 4 0 / cm 2, example 5 was 0 / cm 2. これらは、第二工程として非酸化性ガス雰囲気下の熱処理を行わず、本発明を実施しなかった比較例1(9.0×10 /cm )よりも著しく優れている。 These are without heat treatment under a non-oxidizing gas atmosphere as the second step, is significantly better than Comparative Example of the present invention was not carried out 1 (9.0 × 10 4 / cm 2).

なお、実施例1〜5において、第二工程での熱処理温度が高くなるほど凹状欠陥の密度が小さくなっていることが分かる。 In Examples 1-5, it is seen that the density of concave defects as the heat treatment temperature in the second step is higher is smaller. より高温にすることで、第二工程でのイオン注入によるダメージ部の回復が効率良く行われ、その結果、凹状欠陥の発生数がさらに減少したためと考えられるが、この第二工程の熱処理温度は、サンプルのSOI膜厚等の各種条件によって、適切に決定することができる。 More By high temperature, restoration of damaged portions by ion implantation in the second step is carried out efficiently, As a result, presumably because the number of occurrences of the concave defects is further decreased, the heat treatment temperature of the second step , the various conditions of the SOI film thickness of the sample and the like, can be appropriately determined.

(比較例1) (Comparative Example 1)
各実施例と同様にして、図2にしたがい、剥離後のSOIウエーハのサンプルを得た。 In the same manner as in the respective embodiments, it follows the FIG. 2, to obtain a sample of the SOI wafer after delamination.
このサンプルに対し、各実施例と同様にして第一工程を行い、保護膜である熱酸化膜を形成した。 For this sample, it performs the first step in the same manner as the embodiment, to form a thermal oxide film as a protective film.
次に、Ar100%の非酸化性ガス雰囲気下の熱処理を第二工程として行った各実施例とは異なり、Ar/O の割合が99/1の酸化性ガス雰囲気下の熱処理(1100℃、1hr)を行った。 Then, unlike the respective embodiments was conducted a heat treatment under a non-oxidizing gas atmosphere Ar 100% as the second step, Ar / proportion of O 2 is heat treated under an oxidizing gas atmosphere at 99/1 (1100 ° C., 1hr) was carried out.
この後、各実施例と同様にして、第三工程〜第五工程を行い、所望のSOI膜厚を有するSOIウエーハを得た。 Thereafter, in the same manner as the embodiment performs the third step to the fifth step to obtain an SOI wafer having a desired SOI film thickness.

このようにして得られたSOIウエーハのSOI膜の表面について、各実施例と同様の測定方法により、面粗さおよび凹状欠陥の密度を測定した。 The surface of the SOI layer of the SOI wafer obtained in this way, by a measuring method similar to the Example were measured the density of surface roughness and concave defects. その結果、面粗さは0.30nmであり、各実施例と同程度であったが、凹状欠陥の密度は9.0×10 /cm であった。 As a result, surface roughness is 0.30 nm, but were comparable to the embodiment, the density of the concave defects was 9.0 × 10 4 / cm 2.

これは、比較例1では、第二工程に行った熱処理が、酸化性ガス雰囲気下の熱処理であったためと思われる。 This, in Comparative Example 1, heat treatment was carried out in the second step is believed that because it was heat-treated in an oxidizing gas atmosphere.
本発明を実施した各実施例では、第一工程後の第二工程における熱処理は、Ar100%雰囲気であり、非酸化性ガス雰囲気であるため、SOI膜におけるイオン注入によるダメージを回復することができ、ダメージ部で生じる欠陥数が減少し、第三工程で成長する欠陥数が少なくなり、第四工程で局部的にエッチングされることになる成長した欠陥やそれによる歪みも少なくなる。 In the embodiments to which the present invention, the heat treatment in the second step after the first step is Ar 100% atmosphere, because it is non-oxidizing gas atmosphere, it is possible to recover the damage due to ion implantation in the SOI film , the number of defects is reduced resulting in damage portion, the number of defects to grow in the third step is reduced, the distortion is also reduced by the growth defect or it will be locally etched in the fourth step. この結果、最終的に、凹状欠陥の発生数を著しく抑制することができる。 As a result, eventually, it is possible to significantly suppress the incidence of concave defects.

しかしながら、比較例1では、第二工程に行った熱処理は酸化性ガス雰囲気下であるため、ダメージ部で生じた欠陥を成長させる効果が働き、最終的に、凹状欠陥の発生数が大きくなってしまう。 However, in Comparative Example 1, heat treatment was carried out in the second step because it is an oxidizing gas atmosphere, serves the effect of growing defects generated in damaged portions, and finally, if the number of occurrence of the concave defects is increased put away.

(比較例2) (Comparative Example 2)
各実施例と同様にして、図2にしたがい、剥離後のSOIウエーハのサンプルを得た。 In the same manner as in the respective embodiments, it follows the FIG. 2, to obtain a sample of the SOI wafer after delamination.
このサンプルに対し、保護膜として熱酸化膜を形成した各実施例とは異なり、保護膜を形成せずに、次の工程を行った。 The sample hand, unlike the respective embodiments of forming a thermal oxide film as a protective film, without forming a protective film, was carried out the next step.
以降の工程は、各実施例と同様にして、第二工程〜第五工程を行い(第二工程は実施例3と同様の熱処理)、所望のSOI膜厚を有するSOIウエーハを得た。 Subsequent steps, as in the respective Examples, carried out the second step to fifth step (second step the same heat treatment as in Example 3), to obtain a SOI wafer having a desired SOI film thickness.

このようにして得られたSOIウエーハのSOI膜の表面について、各実施例と同様の測定方法により、面粗さおよび凹状欠陥の密度を測定した。 The surface of the SOI layer of the SOI wafer obtained in this way, by a measuring method similar to the Example were measured the density of surface roughness and concave defects. その結果、面粗さは0.50nmで、各実施例よりも大きな値となった。 As a result, surface roughness is 0.50 nm, was a value larger than each embodiment. なお、凹状欠陥の密度は6.0×10 /cm であり、実施例1と同程度であった。 The density of the concave defects is 6.0 × 10 3 / cm 2, were similar to Example 1.

比較例2の面粗さにおいて、各実施例よりも大きな値となったのは、各実施例とは異なり、第二工程の非酸化性ガス雰囲気下での熱処理を行う前に保護膜を形成していなかったためと考えられる。 In the surface roughness of Comparative Example 2, it became a value larger than each embodiment, unlike respective embodiments, the protective film is formed before performing the heat treatment under a non-oxidizing gas atmosphere of the second step probably because you did not. 特に、実施例1や比較例2のように第二工程の熱処理温度が1200℃未満のとき、1200℃以上の場合に比べ、保護膜を形成していないと、一層面粗さが悪化しやすい。 In particular, when the second step below the heat treatment temperature of 1200 ° C. as in Example 1 and Comparative Example 2, compared with the case of the above 1200 ° C., when not forming the protective layer, more surface roughness is likely to deteriorate .
一方、保護膜を予め形成し、本発明を実施した実施例1では、第二工程での熱処理温度が、比較例1と同様に1200℃未満ではあるが、面粗さは0.28nmで優れたものとなっている。 On the other hand, the protective film is formed beforehand, in the first embodiment of the present invention was performed, the heat treatment temperature in the second step, albeit less than likewise 1200 ° C. as in Comparative Example 1, surface roughness is superior in 0.28nm has become a thing was. しかも、保護膜の有無は、熱処理における汚染の危険の有無に直結する。 Moreover, the presence or absence of the protective film is directly related to the presence or absence of the danger of contamination in the heat treatment.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。 The present invention is not limited to the above embodiment. 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 above embodiments are examples, have the technical idea substantially the same configuration described in the claims of the present invention, which achieves the same effects are present be any one It is included in the technical scope of the invention.

例えば、本例ではSOIウエーハを例に挙げて説明したが、これに限定されず、各種の貼り合わせウエーハに適用することも可能である。 For example, in the present embodiment it has been described by taking a SOI wafer as an example, without being limited thereto, it is also possible to apply to various bonded wafer of.

本発明の貼り合わせウエーハの製造方法の工程の一例を示すフロー図である。 Is a flow diagram illustrating an example of a step of the manufacturing method of a bonded wafer of the present invention. イオン注入剥離法を用いてSOIウエーハを製造する手順の一例を示すフロー図である。 Is a flow diagram illustrating an example of a procedure of manufacturing an SOI wafer by an ion implantation delamination method.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1…ベースウエーハ、 2…ボンドウエーハ、 3…酸化膜、 1 ... the base wafer, 2 ... bond wafer, 3 ... oxide film,
4…微小気泡層(封入層)、 5…剥離ウエーハ、 6…SOIウエーハ、 4 ... microbubble layer (encapsulation layer), 5 ... delaminated wafer, 6 ... SOI wafer,
7…SOI膜、 8…ダメージ層。 7 ... SOI film, 8 ... damaged layer.

Claims (6)

  1. 少なくとも、ガスイオンの注入により形成された微小気泡層を有するボンドウエーハと支持基板となるベースウエーハとを接合し、前記微小気泡層を境界としてボンドウエーハを剥離してベースウエーハ上に薄膜を形成するイオン注入剥離法によって貼り合わせウエーハを製造する方法において、 At least, joining the base wafer to be a bond wafer and the supporting substrate having a microbubble layer formed by the implantation of gas ions to form a thin film on the base wafer the microbubble layer is peeled off the bond wafer as a boundary a method of producing a bonded wafer by an ion implantation delamination method,
    前記ボンドウエーハを剥離した後の貼り合わせウエーハの薄膜の表面に、保護膜を形成する第一工程を行ってから、非酸化性ガス雰囲気下で熱処理する第二工程を行い、次に、酸化性ガス雰囲気下で熱処理を行って前記貼り合わせウエーハの表層に熱酸化膜を形成した後、該熱酸化膜および前記保護膜を除去する第三工程を行い、その後、再度非酸化性ガス雰囲気下で熱処理する第四工程を行うことを特徴とする貼り合わせウエーハの製造方法。 On the surface of the thin film of the bonded wafer after peeling the bond wafer, after performing a first step of forming a protective film, subjected to a second step of heat treatment in a non-oxidizing gas atmosphere, then, oxidizing after forming a thermal oxide film on the surface of the bonded wafer by heat treatment in a gas atmosphere, subjected to a third step of removing the thermal oxide film and the protective film, then, under a non-oxidizing gas atmosphere again method for producing a bonded wafer and performing a fourth step of heat treatment.
  2. 前記第一工程で保護膜として熱酸化膜を形成することを特徴とする請求項1に記載の貼り合わせウエーハの製造方法。 A method of producing a bonded wafer according to claim 1, characterized in that to form a thermal oxide film as a protective film in the first step.
  3. 前記第一工程で保護膜として形成する熱酸化膜を、RTAにより形成することを特徴とする請求項2に記載の貼り合わせウエーハの製造方法。 The thermal oxide film formed as a protective film in the first step, method for producing a bonded wafer according to claim 2, characterized in that formed by RTA.
  4. 前記第二工程での熱処理において、熱処理温度を1200℃未満とすることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の貼り合わせウエーハの製造方法。 Wherein in the heat treatment in the second step, method for producing a bonded wafer according to any one of claims 1 to claim 3, characterized in that the heat treatment temperature lower than 1200 ° C..
  5. 前記第四工程後に、さらに、酸化性ガス雰囲気下で熱処理を行って前記薄膜の表面に熱酸化膜を形成し、該熱酸化膜を除去する第五工程を行うことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の貼り合わせウエーハの製造方法。 After said fourth step, further claims, characterized in that performing the fifth step of forming a thermal oxide film is removed the thermal oxide film on the surface of the thin film by heat treatment in an oxidizing gas atmosphere 1 a method of producing a bonded wafer according to any one of claims 4 to.
  6. 前記第二工程および/または前記第四工程での熱処理において、前記非酸化性ガス雰囲気をAr100%とすることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の貼り合わせウエーハの製造方法。 In the heat treatment in the second step and / or said fourth step, the bonded wafer according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the Ar 100% of the non-oxidizing gas atmosphere the method of production.
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