JP6229258B2 - 貼り合わせウェーハの製造方法および貼り合わせウェーハ - Google Patents
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1.0×1018atoms/cm3以上1.0×1022atoms/cm3以下となるように照射することがより好ましい。なお、本明細書において、「構成元素の深さ方向の濃度プロファイル」は、構成元素が2種以上の元素を含む場合は、合計ではなく、それぞれ単独の元素についてのプロファイルを意味するものとする。
活性層用ウェーハおよび支持基板用ウェーハとして、CZ法により得られた単結晶シリコンインゴットから採取されたn型のシリコンウェーハ(直径:300mm、厚さ:775μm、ドーパント種類:リン、ドーパント濃度:5.0×1014atoms/cm3)を用意した。次いで、クラスターイオン発生装置(日新イオン機器社製、型番:CLARIS)を用いて、クラスターイオンとしてC5H5クラスターを生成し、ドーズ量1.0×1015Clusters/cm2(炭素のドーズ量5.0×1015atoms/cm2:本発明例1)、6.0×1014Clusters/cm2(炭素のドーズ量3.0×1015atoms/cm2:本発明例2)、4.0×1014Clusters/cm2(炭素のドーズ量2.0×1015atoms/cm2:本発明例3)、炭素1原子当たりの加速電圧14.80keV/atomの条件で、活性層用ウェーハの表面に照射した。続いて、支持基板用ウェーハの表面に10nmの絶縁膜を形成した後、活性層用ウェーハの改質層16側表面を絶縁膜17を介して支持基板用ウェーハと貼り合わせた。その後、貼り合わせたウェーハを、水素および酸素混合ガス雰囲気下とした縦型熱処理装置内に搬送し、装置内を800℃まで昇温して2時間保持した後、1200℃まで昇温して1時間保持する結合強化熱処理施した。その後、活性層用ウェーハの表面側から研削処理を施して活性層用ウェーハ厚みを薄膜化した後、その表面を鏡面研磨して、活性層厚み3μmの貼り合わせウェーハを作製した。
クラスターイオン照射工程に替えて、CO2を材料ガスとして、炭素のモノマーイオンを生成し、ドーズ量1.0×1015atoms/cm2(比較例1)、6.0×1014atoms/cm2(比較例2)、4.0×1014atoms/cm2(比較例3)、加速電圧80keV/atomの条件でモノマーイオン注入工程を行った以外は、本発明例1と同様にして、比較例1〜3の貼り合わせウェーハを製造した。
まず、クラスターイオンの照射直後と、モノマーイオンの注入直後における、炭素の分布の相違を明らかにするため、本発明例1および比較例1について、クラスターイオン注入後の活性層用ウェーハについて、SIMS測定を行った。得られた炭素濃度プロファイルを図4に参考に示す。ここで、図4の横軸の深さは活性層用ウェーハの表面をゼロとしている。
本発明例および比較例で作製した各サンプルの貼り合わせウェーハ表面を、Ni汚染液(1.0×1012/cm2)で、それぞれスピンコート汚染法を用いて故意に汚染し、引き続き900℃、30分の熱処理を施した。その後、SIMS測定を行った。測定結果を代表して、本発明例1および比較例1についてのNi濃度プロファイルを、それぞれ炭素濃度プロファイルとともに示す(図5(A),(B))。他の本発明例および比較例については、ゲッタリング能力評価の結果を表1に示す。なお、評価基準をNi濃度プロファイルのピーク濃度の値によって以下のとおりに分類した。
◎:3.0×1017atoms/cm3以上
○:2.0×1017atoms/cm3以上3.0×1017atoms/cm3未満
△:2.0×1017atoms/cm3未満
11A 活性層用ウェーハの表面
12 支持基板用ウェーハ
12A 支持基板用ウェーハの表面
13 バルクシリコンウェーハ
14 シリコンエピタキシャル層
15 クラスターイオン
16 改質層
17 絶縁膜
100,200 貼り合わせウェーハ
Claims (7)
- シリコン単結晶からなる支持基板用ウェーハと、該支持基板用ウェーハ上に形成された絶縁膜と、該絶縁膜上に形成された、シリコン単結晶からなる活性層用ウェーハとを有する貼り合わせウェーハにおいて、
前記絶縁膜と前記活性層用ウェーハとの間に、クラスターイオンの照射により形成された、前記活性層用ウェーハに前記クラスターイオンの構成元素が固溶してなる改質層を備え、該改質層における前記構成元素の深さ方向の濃度プロファイルの半値幅が100nm以下であることを特徴とする貼り合わせウェーハ。 - 前記改質層における前記構成元素のピーク濃度が、1.0×1017atoms/cm3以上である、請求項1に記載の貼り合わせウェーハ。
- 前記活性層用ウェーハが、シリコンウェーハの表面にシリコンエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルシリコンウェーハであり、前記改質層は前記シリコンエピタキシャル層の表面に位置する、請求項1または2に記載の貼り合わせウェーハ。
- 前記構成元素が炭素を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の貼り合わせウェーハ。
- 前記構成元素が炭素を含む2種以上の元素を含む、請求項4に記載の貼り合わせウェーハ。
- 前記構成元素がさらにドーパント元素を含み、該ドーパント元素がホウ素、リン、ヒ素およびアンチモンからなる群から選ばれた1以上の元素である、請求項4または5に記載の貼り合わせウェーハ。
- 前記支持基板用ウェーハと前記絶縁膜との間に、前記クラスターイオンの照射により形成された、前記支持基板用ウェーハに前記構成元素が固溶してなる改質層をさらに備える、請求項1〜6のいずれか一項に記載の貼り合わせウェーハ。
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