JPH0922993A

JPH0922993A - Ｓｏｉウエハ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0922993A
Application number: JP19595295A
Authority: JP
Inventors: Eisaku Inaba; 英作稲葉; Masafumi Miyagawa; 雅文宮川; Akimichi Hojo; 顯道北條; Shoichi Takahashi; 捷一高橋
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1995-07-06
Filing date: 1995-07-06
Publication date: 1997-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】表面活性層が均一且つ平坦であり、微小欠陥
（ＢＭＤという）も少ない優れた特性を有するＳＯＩウ
エハ及びその製造方法を提供し、その工業的実用化を図
る。【構成】表面活性層、酸化膜層、接着面及び基板ウエ
ハにより構成され酸化膜絶縁体層上に表面活性層を有す
るＳＯＩウエハにおいて、一のシリコンウエハ基板の少
なくとも片面を鏡面状に研磨して鏡面表層部となして、
水素及び／または不活性ガス雰囲気中で１１００℃以上
に加熱してガスアニール処理した後、酸化処理して形成
された該鏡面表層部上の酸化膜に、他のシリコンウエハ
の鏡面研磨表層部とを重ね加熱して貼合わせ処理し、そ
の後、該一のシリコンウエハ基板の非研磨表層部側を研
削することを特徴とするＳＯＩウエハの製造方法。得ら
れるＳＯＩウエハが、表面活性層と酸化膜絶縁体層との
間に接着面を有することなく、且つ、表面活性層に微小
欠陥が実質的に存在しないものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＳＯＩウエハ及びその製
造方法に関し、詳しくは、貼合わせＳＯＩ法で製造する
酸化膜絶縁体層上に表面活性層を有するＳＯＩウエハに
おいて、表面活性層と酸化膜とが接着面を有することな
く、その表面活性層が均一且つ平坦であり、微小欠陥
（ＢＭＤという）も少ない優れた特性を有するＳＯＩウ
エハ及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】絶縁層や絶縁膜等の絶縁体上に薄膜シリ
コン単結晶を形成したシリコンウエハは、ＳＯＩ（Sili
con on Insulator) と称され、素子間の分離、寄生容量
の低減等が容易であり、また、三次元構造のデバイス形
成が達成でき得ることから、高速性、低電圧、低消
費電力、耐放射線性、微細化能力、工程簡略化等
の好ましい可能性を有しているため次世代半導体として
注目され、絶縁体基板上に薄膜状シリコンの活性層を形
成するＳＯＩ製造技術は、世界的に広く研究されてい
る。ＳＯＩの性能を決定づけるものは、基板の酸化シリ
コン膜絶縁体とその上の薄膜シリコン単結晶の性状であ
り、単結晶の表層シリコン活性層は厚さ１〜０．１μｍ
の薄膜で且つ超平坦面とする必要があり、酸化シリコン
膜絶縁体としては均質でピンホールが無く且つ均一で絶
縁耐圧の高い薄層が要求されてい。このようにＳＯＩの
表層シリコン活性層と酸化シリコン膜薄層とは、双方共
に合せても高々１μｍ程度の厚さが要求され、一般に
０．２〜０．３μｍの超薄層状態が理想的であると考え
られており、超ＬＳＩ用としては更に薄いＳＯＩ層が要
求される。

【０００３】上記したようにＳＯＩウエハの表層シリコ
ン活性層と酸化シリコン膜薄層とから構成される機能層
は極めて薄層であり、通常、それら薄層を支持する基板
として従来のシリコンウエハを用い、シリコン基板上に
両層を形成させる構造が採用されている。例えば、図２
はＳＯＩウエハの基本的な構造を示した説明図である。
図２において、ＳＯＩウエハ２０は、高品質の酸化シリ
コン膜薄層２３を表面シリコン活性層２５とシリコン基
板２１により表裏から挟み込む構造となっており、ＳＯ
Ｉウエハの製造においては、表面シリコン活性層２５と
シリコン基板２１との中間に酸化シリコン膜薄層２３を
形成させるための技術が多く研究され開発されている。
現在試作されている多くのＳＯＩウエハは、図中黒点と
して描いた微小欠陥２６が活性層２５内にも存在してい
るのが現状である。これらＳＯＩウエハの製造は、現時
点において実用的見地から（１）ウエハを貼合わせ接着
する接着貼合わせ法と（２）注入法のＳＩＭＯＸ（Sili
con Implanted Oxidation)技術の２方面から世界的に研
究されている。接着貼合わせ技術は、高精度に鏡面状に
研磨した２枚のウエハを貼合わせる方法で、一方の支持
体となるウエハ（以下、支持体用ウエハと表す）の研磨
面に所定の厚さに形成した酸化膜と、他方の表面活性層
となる領域を含むウエハ（以下、活性層用ウエハと表
す）の研磨面とを貼合わせ接着して一体化して、中間に
酸化膜薄層を形成する方法である。この方法において、
シリコン表面活性層を所定の厚みに加工するために、高
精度の機械研磨法やプラズマエッチング法、またはそれ
らを組合わせた方法が実用化されている。一方、ＳＩＭ
ＯＸ技術は、研磨されたウエハに酸素イオンを注入した
後、熱処理して酸素イオン注入部分のシリコンを酸化す
ることにより、研磨された表面活性層から所定の深さの
中間に酸化膜薄層を形成させる方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ＳＩＭＯＸ法は、酸化
膜薄層厚みが均一となる点で優れるが、結晶欠陥が多く
膜質の改良が必要である。これに対し、貼合わせ法は、
比較的簡便な操作で得ることができ、特性の優れたＳＯ
Ｉウエハが製造できれば、工業的には最も実用化の可能
性が高いものである。発明者らは、上記接着貼合わせ法
により得られるＳＯＩウエハについて、従来から提案さ
れ製造されるＳＯＩウエハは、上記したように活性層内
に僅かとはいえＢＭＤが存在し、要求される性状を未だ
充分に満足するものでないことから、均一な厚さでより
薄くより平坦な表面シリコン活性層と欠陥が少なく均質
で極薄の酸化膜層とを有し優れた特性のＳＯＩウエハを
得ることを目的に研究を進めた。そのため従来の接着貼
合わせ法プロセス及びその技術開発方向を詳細に再検討
した。

【０００５】その結果、２枚のウエハに別々の表層部、
即ち、活性層用ウエハのＤＺ層表層部と支持体用ウエハ
に形成された酸化薄膜表層部とを接着貼合わせることを
基本とする接着貼合わせＳＯＩウエハを製造する従来法
に対し、従来の技術開発が専ら各ウエハに形成されるＤ
Ｚ層及び酸化薄膜の個々の性状の改良や、ＤＺ層及び酸
化薄膜間で形成される接着面をどのように均一にするか
等を目標として行われていることに鑑み、従来の発想を
転換させ、異なる方向から開発することにした。即ち、
本発明においては、従来の基本的形態を転換させ、一つ
のウエハ表層部にＤＺ層と酸化薄膜を形成させるという
発想の転換を図り、その観点から鋭意検討した結果、活
性層用ウエハをガスアニール処理して無欠陥層化し、更
に酸化処理してシリコン活性層と絶縁体層を同一シリコ
ンウエハ上に形成することにより、極めて優れた特性の
ＳＯＩウエハを得ることができることを見出し、本発明
を完成した。本発明は、発明者らにより初めて提案され
た技術である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、酸化膜
絶縁体層上に表面活性層を有する貼合わせＳＯＩウエハ
であって、該表面活性層と該酸化膜絶縁体層との間に接
着面を有することなく、且つ、該表面活性層に微小欠陥
が実質的に存在しないことを特徴とするＳＯＩウエハが
提供される。本発明のＳＯＩウエハにおいては微小欠陥
が実質的に存在しないが、表面活性層に微小欠陥が僅か
に存在する場合でも、その微小欠陥密度が該表面活性層
の表面から内部に方向に増加しないものである。本発明
のＳＯＩウエハは上記のように構成され、酸化膜絶縁体
層と表面活性層とが接着面を有することなく形成されて
いることから、活性層と酸化膜絶縁体層との界面に空隙
等が生じることがなく、ばらつきのない均一な状態とな
るため、活性層の厚さが著しく均一化され、ＳＯＩウエ
ハとして優れた特性を有することができる。

【０００７】また、本発明によれば、表面活性層、酸化
膜層、接着面及び基板ウエハにより構成され酸化膜絶縁
体層上に表面活性層を有するＳＯＩウエハにおいて、一
のシリコンウエハ基板の少なくとも片面を鏡面状に研磨
して鏡面表層部となして、水素及び／または不活性ガス
雰囲気中で１１００℃以上に加熱してガスアニール処理
した後、酸化処理して形成された該鏡面表層部上の酸化
膜に、他のシリコンウエハの鏡面研磨表層部とを重ね加
熱して貼合わせ処理し、その後、該一のシリコンウエハ
基板の非研磨表層部側を研削することを特徴とするＳＯ
Ｉウエハの製造方法が提供される。上記ガスアニール処
理の加熱温度に至る間の８００℃から１０００℃までを
昇温速度５℃／分〜３０℃／分で昇温することが好まし
い。

【０００８】上記本発明のＳＯＩウエハの製造方法にお
いては、活性層用ウエハの鏡面状に研磨された表面が、
水素ガス及び／または不活性ガスの存在下、１１００℃
以上に加熱してガスアニール処理されるため、ウエハ表
層部のシリコン単結晶が均質化されると共に、その表面
は原子的平坦性を有することになることから、その後の
酸化処理により、均一な深さで、均質な、更に高耐圧性
の酸化膜を形成することできる。更に、前記ガスアニー
ル処理によりＳＯＩウエハ用として十分な厚さの無欠陥
層を形成することができることから、表面活性層をウエ
ハ裏側から研削することにより表出させた場合でも、均
一な厚さで、無欠陥の活性層を得ることができ、ＳＯＩ
特性の向上が著しい。更にまた、本発明のＳＯＩウエハ
の製造方法は、比較的簡便な操作で上記優れた特性のＳ
ＯＩウエハを製造することができ実用化の可能性が極め
て高くなる。

【０００９】上記本発明のＳＯＩウエハの製造方法にお
いて、前記一のシリコンウエハ基板の両面を鏡面状に研
磨して、前記ガスアニール処理及び酸化処理して、両鏡
面表層部上に酸化膜を形成した後、該一のシリコンウエ
ハ基板を各片面表層部上に酸化膜を有するように二分し
て用いることができる。また、前記酸化膜を形成した両
面に、他のシリコンウエハの鏡面研磨表層部とを重ね加
熱して貼合わせ処理した後に二分することもできる。な
お、本発明において、微小欠陥が実質的に存在しないと
は、微小欠陥密度がほぼゼロであることを意味し、また
は、上記したように表面活性層に微小欠陥が僅かに存在
する場合でも、その微小欠陥密度が表面活性層の表面か
ら内部方向に増加しないことを意味するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。先ず、従来の接着貼合わせ法によるＳＯＩウエハ
の製造について図面を参照して説明する。図３は、従来
の接着貼合わせ法の一般的なＳＯＩウエハ製造プロセス
を示すフロー説明図である。図３において、２枚のウエ
ハ３Ａ及び３Ｂのうち、３Ａは最終的には１μｍ前後の
厚みに加工されＳＯＩウエハの主要機能であるシリコン
活性層となる活性層用ウエハであり、３Ｂはその１μｍ
のシリコン活性薄層を機械的に支える支持体となる支持
用ウエハである。活性層用ウエハ３Ａ及び支持用ウエハ
３Ｂは互いに貼合わせる側の表面３１Ａ、３１Ｂを研磨
して鏡面状にする。活性層用ウエハ３Ａの鏡面状とした
表面３１Ａは、通常、ＳＯＩウエハの表面活性層の欠陥
を減らすため、酸素または窒素雰囲気下での熱処理、即
ち、いわゆるＤＺ層形成熱処理をすることにより、表層
部に欠陥の無い無欠陥層のＤＺ層３２を形成して使用す
ることが多い。一方、支持体用ウエハ３Ｂの鏡面状に研
磨された表面３１Ｂには酸化膜層３３が形成され、この
酸化膜層はＳＯＩウエハの絶縁体領域を構成することに
なる。各ウエハ３Ａ及び３Ｂの各表面３１Ａ及び３１Ｂ
をそれぞれ上記のように処理した後、次の貼合わせ工程
に移る。

【００１１】貼合わせ工程では、活性層用ウエハのＤＺ
層３２が形成された表面３１Ａと支持体用ウエハの酸化
膜層３３表面とが重ね合わせられた後、加熱処理されて
接着面３４で接着貼合わせられ一体化される。支持体用
ウエハ３Ｂと活性層用ウエハ３Ａとが接着され一体化ウ
エハ３Ｃは、その表面である活性層用ウエハ３Ａの裏面
３２に相当する面をプラズマエッチング法等で、所定の
厚さになるまで、平坦度及び平面度を維持しながら研削
され、酸化膜層３３上にシリコン活性層３５が表出され
る。このシリコン活性層３５を表出する研削加工は、高
度の精度を要するが、現在は既にプラズマエッチング技
術の進歩により実用化段階にある。次いで最後に、エッ
ジ部の研削、研磨処理し、洗浄等の仕上げ加工してＳＯ
Ｉウエハ３０とすることができる。なお、図３中の黒点
３６は微小欠陥（ＢＭＤ）を表している。図２と同様に
活性層３５内にＢＭＤ３６の存在が確認される。上記従
来の貼合わせ法において、ＳＯＩウエハの表面活性層領
域にＤＺ層を形成する方法として、上記のようなＤＺ熱
処理したＤＺ層形成ウエハを用いる方法の他に、先ず活
性層用ウエハと酸化膜層形成の支持体用ウエハとを接着
貼合わせて一体化し、研削等処理して製造したＳＯＩウ
エハをＤＺ熱処理する方法も提案されている。しかし、
ＳＯＩウエハをＤＺ熱処理する場合は、活性層のシリコ
ンが無定形化したり、スリップが生じるため好ましくな
い。

【００１２】次に、本発明のＳＯＩウエハの製造工程を
説明する。図１は本発明のＳＯＩウエハの製造フロー説
明図である。前記の図３に示した従来法と比較しながら
本発明を説明する。図１において、活性層用ウエハ１Ａ
及び支持用ウエハ１Ｂの２枚のシリコンウエハを用い、
それぞれ、少なくとも片面、貼合わせる側の表面１１Ａ
及び１１Ｂを鏡面状に研磨することは、図３の従来法と
同様である。しかし、従来法ではＤＺ熱処理して活性層
用ウエハ３Ａ表層部を無欠陥領域ＤＺ層３２としていた
のに対し、本発明のＳＯＩウエハ製造法では、活性層用
ウエハ１Ａをガスアニール処理してＤＺ層１２を形成す
る。本発明のガスアニール処理は、通常、水素ガス及び
／またはアルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガス雰囲気
下、１１００℃以上で、３０分以上加熱して行うことが
できる。ガスアニール処理された活性層用ウエハ１Ａの
表層部１２は、出発材料のウエハ１Ａ及び１Ｂ内に存在
していた図中黒点で示したＢＭＤ１６が無くなる。ウエ
ハ１Ａの両方の表層部には無欠陥領域であるＤＺ層１
２、１２が形成される。一方、ウエハ内部には、酸素濃
度が維持され金属等不純物が酸素析出物として析出され
てＢＭＤ析出層１７が形成される。ガスアニール処理に
おける加熱温度が１１００℃未満であるとＤＺ層１２の
形成が不充分となり好ましくない。本発明の上記ガスア
ニールにより形成されるＤＺ層１２は、均質であり、ウ
エハ全域に渡り表面からの深さが均一であり、且つ、従
来のＤＺ層熱処理によるＤＺ層に比して十分に厚く約１
〜３０μｍの厚さで形成される。このため、下記するよ
うにガスアニール処理表面に酸化膜を形成し、最終的に
ＳＯＩウエハとしてＤＺ層と反対側から研削において
も、高精度に均一な厚さを保持する均質な無欠陥層の活
性層を表出させることができ、前記したＳＯＩウエハと
して要求される優れた特性を有する活性層を得ることが
できる。また、このＤＺ層の表面は原子的レベルで平坦
化され、その表面に形成される酸化膜の性状も優れたも
のとすることができる。

【００１３】本発明において、上記ガスアニール処理さ
れ、表層部に無欠陥領域のＤＺ層１２が形成された活性
層用ウエハ１Ａの表面に、更に、酸化膜１３を形成す
る。酸化膜は、従来公知の方法と同様でよく酸素雰囲気
中に、温度約８００〜１１００℃で約０．１〜３．０時
間保持して熱処理することにより形成することができ
る。上記の通り、ガスアニール処理されたウエハ表層部
は、欠陥がなく均質であり原子的平坦面を有する均一な
表面となっているため、その表層部に形成される酸化膜
も極めて均質であり、且つ、全体的に均一な厚さで形成
され、例えばピンホールなど、従来のＳＯＩウエハに用
いられた酸化膜層に存在した不均一性が無く、電気絶縁
耐圧が１０ＭＶ／ｃｍ以上となる。酸化膜の厚さは、保
持時間に応じて変化し、通常０．０５〜１．０μｍであ
る。上記のように酸化膜１３が形成された活性層用ウエ
ハ１Ａは、次いで、その酸化膜１３形成側と支持体用ウ
エハ１Ｂの研磨鏡面１１Ｂとを重ね合わせ加熱処理して
接着貼合わせ一体化される。それにより活性層用ウエハ
１Ａに形成された酸化膜面１３と、支持体用ウエハ１Ｂ
の鏡面１１Ｂとの間に接着面１４を有し、支持体用ウエ
ハ１Ｂに支持されたＳＯＩウエハの基本構造の一体化ウ
エハ１Ｃが得られる。ＳＯＩウエハにおいて要求される
シリコン活性層の厚みは１μｍ前後であり、所定の活性
層とするため、形成された一体化ウエハ１Ｃは、更に研
削加工される。これら接着貼合わせ処理、及び、それ以
降の処理活性層１５を表出させＳＯＩウエハ１０を構成
させるための研削加工、並びに、最終工程のエッジ部の
研削、研磨処理、洗浄等の仕上げ加工等は、従来のもの
と同様にして行うことができる。

【００１４】上記のように、本発明のＳＯＩウエハは、
接着貼合わせ方式により製造され、活性層用ウエハにガ
スアニール処理により無欠陥領域のＤＺ層を形成し、更
に、そのガスアニール処理した活性層用ウエハの無欠陥
ＤＺ層が形成された表層部を酸化して酸化膜を形成す
る。このため、ＳＯＩウエハの活性層と絶縁体層の酸化
膜との間には接着面が存在することなく、接着により発
生し易い空洞、積層欠陥、ミスフィット転位等の欠陥が
皆無となり、ＳＯＩウエハ特性が著しく向上する。ま
た、酸化膜と支持体用ウエハとの接着面においても、酸
化膜が均質で均一な厚さで形成されるため、接着による
欠陥は生じることがないが、生じたとしてもＳＯＩウエ
ハにおける酸化膜絶縁体層と活性層とを支持するもので
あり、ウエハ特性に与える影響は少ない。従来の接着貼
合わせ法においては、活性層用ウエハにＤＺ層熱処理に
よる無欠陥領域ＤＺ層を形成し、一方、支持用ウエハ鏡
面表層部に酸化膜を形成し、両ウエハを接着貼合わせた
場合には、活性層と酸化膜絶縁体層との間の接着面での
欠陥が避けられないのに対し、上記のように本発明にお
いてはそのような接着面での欠陥も発生しない。また、
従来のＤＺ層熱処理による無欠陥化は、本発明のガスア
ニールに比して度合いが低く、得られる活性層特性も本
発明のものに比して数段劣っているものであることは、
後記する実施例及び比較例において明らかである。更
に、従来のＤＺ層形成の表層部に酸化膜を形成した場合
は、形成されるＤＺ層の性状が良好でないため、そこに
形成される酸化膜の品質も本発明のガスアニール処理に
よる無欠陥領域層に形成されるものよりは劣り、その厚
さも均一なものとならないことも確認されている。

【００１５】本発明において鏡面状活性用ウエハにＤＺ
層を形成させるために採用した上記ガスアニール処理
は、一般に、シリコンウエハ自体の欠陥部を吸収除去す
るためのゲッタリング作用を持たせるために行われてい
る処理であり、水素ガスまたはアルゴンガス雰囲気中
で、１１００℃以上の高温でシリコンウエハを所定の時
間処理すると、ウエハ表層の酸素濃度が下がり、かつ、
ウエハ内部にはゲッタリング作用に欠かせない酸素析出
物を形成するのに必要な酸素濃度が維持されたウエハが
得られ、デバイスプロセスで混入する金属等の不純物を
捕獲、固定するために、ウエハのデバイス特性が著しく
向上することがよく知られており、特に、水素アニール
ウエハは、最先端半導体デバイスの製造に最適なウエハ
として既に大量に使用されている。また、水素アニール
処理を施されたウエハの表面に形成された酸化シリコン
薄膜層は、母体のウエハの表層部の欠陥が除去されてい
るために、ピンホールのような局部欠陥を含まず、表面
形状的、内部構造的に極めて均一性に優れたものである
ことも、それら酸化薄膜の電気絶縁性の耐電圧特性によ
り既に確認されているものである。しかしながら、ＳＯ
Ｉウエハを接着貼合わせ法で製造する場合、活性層用ウ
エハの表層部にＤＺ層を形成すること、そのＤＺ層をＤ
Ｚ層熱処理でなくガスアニール処理により形成すること
は、現在まで試みられたこともなく、本発明において初
めて適用されたものである。

【００１６】本発明による基本的製造工程は上記の通り
であるが、次のような方法を適用することができる。即
ち、上記図１の製造工程に示した活性層用ウエハの表裏
両面を研磨した、いわゆる、両鏡面研磨ウエハを用い
て、ガスアニール処理、その次の酸化膜形成処理は、元
来、表裏同時に進行させ得る処理工程である。従って、
得られた両鏡面研磨ウエハ各面に無欠陥層及び酸化膜層
を形成した活性層用ウエハを、その厚みの中央部で平面
方向に沿って、高精度内周刃切断機等の切断機を用い２
分割することによりそれぞれ片面に無欠陥層及び酸化膜
層を有する２枚のウエハとすることができる。ウエハを
２分割する技術は、既に半導体用シリコンウエハの加工
分野で実用化され確立された技術であり、それらを適用
することができる。また、無欠陥層及び酸化膜層を有す
る両面に、それぞれ別の２枚の支持体用ウエハに接着し
た後に、２分割することもできる。本発明のＳＯＩウエ
ハは、上記のようにデバイスが形成される表層活性層に
ＢＭＤその他の欠陥が無く、かつ、絶縁体である酸化膜
が、電気的にも、化学的にも、機械的にも極めて耐性が
高く、極めて優れた性質を有するものである。また、本
発明によるＳＯＩウエハの活性層中のＢＭＤは、大きい
ものは全く存在しない。粒径の小さいＢＭＤの存在は認
められるが、これはガスアニール処理したウエハに存在
するもので、ウエハ表面から内部に向かってその密度が
高くなっていくことが、実験的にも理論的にも確認され
ている。従って、本発明のＳＯＩウエハの活性層は、ガ
スアニール処理したウエハを内部から表面方向に研削し
て活性層を表出するため粒径の小さいＢＭＤが存在して
も、その密度は表面から内部に向かって次第に低下して
いくことになる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。但し、本発明は下記実施例により制限されるもので
ない。実施例１方位（１００）、抵抗率２０Ωｃｍ、ｐ型の直径８″φ
のウエハ３枚を活性層用ウエハとして用い、また、方位
（１００）、抵抗率２０Ωｃｍ以上、ｐ型の直径８″φ
のウエハ３枚を支持体用ウエハとして用い、図１に示し
た本発明のフローに従ってＳＯＩウエハを３枚制作し
た。３枚の活性層用ウエハを水素アニール炉に入れ、１
１５０℃、１時間、水素ガス雰囲気で熱処理をした。炉
出しした３枚のウエハを、次いで酸化炉に入れウエハの
表面に２００ｎｍの酸化膜を形成した。次に上記により
活性層用ウエハの鏡面研磨面側に形成した酸化膜表面
と、用意した支持体用ウエハの鏡面研磨面とを、結晶方
位を揃えて重ね合わせ、１１００℃に加熱処理して３組
の接着貼合わせウエハを製作した。それぞれの接着貼合
わせウエハの活性層用ウエハ側をプラズマイオンエッチ
ング法によって削り取り、酸化膜上に１μｍのシリコン
層が残るように加工しＳＯＩウエハ構造体を３枚得た。
得られた各ＳＯＩウエハ構造体の周辺エッジ部をエッジ
グラインダで研削して平滑性を整えた。最後に、通常の
最終洗浄機を通して洗浄しＳＯＩウエハを３枚製作し
た。得られた３枚の各ＳＯＩウエハの平坦度ＬＴＶ（２
０ｍｍ角内の偏位）、ＴＴＶ（ウエハの仮想平面に対す
る最大偏位）、活性層厚み分布、活性層ＢＭＤ密度、酸
化膜層厚み分布を、それぞれウエハ平面度測定装置、Ｆ
Ｔ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光法）、ＢＭＤアナライ
ザー、ナノスペック等を用いて測定した。その結果を、
各ＳＯＩウエハを１、２及び３と番号を付し表１に示し
た。

【００１８】

【表１】

【００１９】比較例１実施例１と同様の活性層用ウエハ及び支持体用ウエハを
同様に３枚づつ用いた。図３に示した従来法のフローに
従い、３枚の活性層用ウエハを水素アニール炉で処理す
ることなく酸化炉に入れ、その表面に２００ｎｍの酸化
膜を形成した以外は実施例１と同様にして、ＳＯＩウエ
ハを制作した。得られた３枚の各ＳＯＩウエハの平坦
度、ＴＴＶ、活性層厚み分布、活性層ＢＭＤ密度、酸化
膜層厚み分布を、実施例１と同様に測定した。その結果
を、各ＳＯＩウエハを１１、１２及び１３と番号を付し
表２に示した。

【００２０】

【表２】

【００２１】実施例２方位（１００）、抵抗率１５Ωｃｍ、ｎ型の直径８″φ
のウエハ３枚を活性層用ウエハに用い、方位（１０
０）、抵抗率２０Ωｃｍ以上、ｎ型の直径８″φのウエ
ハを支持体用ウエハに用いて、実施例１と同様に図１の
本発明のフローに従い、水素アニール処理において８０
０℃から１０００℃までの昇温を２０〜１５℃／分で行
い、３００ｎｍの酸化膜を形成し、また、酸化膜上に１
０μｍのシリコン層が残るようにプラズマイオンエッチ
ング加工した以外は、実施例１と全く同様にしてＳＯＩ
ウエハを３枚製作した。得られた３枚の各ＳＯＩウエハ
の平坦度、ＴＴＶ、活性層厚み分布、活性層ＢＭＤ密
度、酸化膜層厚み分布を、実施例１と同様に測定した。
その結果を、各ＳＯＩウエハを４、５及び６と番号を付
し表３に示した。

【００２２】

【表３】

【００２３】比較例２実施例２と同様の活性層用ウエハ及び支持体用ウエハを
同様に３枚づつ用いた。図３に示した従来法のフローに
従い、３枚の活性層用ウエハを水素アニール炉で処理す
ることなく酸化炉に入れ、その表面に３００ｎｍの酸化
膜を形成した以外は実施例２と同様にして、ＳＯＩウエ
ハを制作した。得られた３枚の各ＳＯＩウエハの平坦
度、ＴＴＶ、活性層厚み分布、活性層ＢＭＤ密度、酸化
膜層厚み分布を、実施例２と同様に測定した。その結果
を、各ＳＯＩウエハを１４、１５及び１６と番号を付し
表４に示した。

【００２４】

【表４】

【００２５】上記実施例及び比較例より、本発明のＳＯ
Ｉウエハが、従来法で得たＳＯＩウエハに比し平坦度、
ＴＴＶ、活性層厚み分布、活性層ＢＭＤ密度及び酸化膜
層厚み分布において、優れた特性を有することが分か
る。特に、平坦度及び活性層ＢＭＤ密度において本発明
のＳＯＩウエハが著しい特性を有することが明らかであ
る。

【００２６】

【発明の効果】本発明のＳＯＩウエハは、シリコン活性
層と酸化シリコン薄膜絶縁体層との間に接着面が存在す
ることなく接着面での欠陥が無く、その上、超平坦面の
均一な薄膜酸化層と微小欠陥がほぼゼロであり均質で均
一な超薄層の活性層とから構成され、極めて優れた性状
を有し、実用化の可能性を高くするものである。また、
上記優れたＳＯＩウエハの製造方法は、発想の転換を図
ることにより、接着貼合わせ法の基本的態様を変換でき
たものであり、しかも既存の技術を応用することにより
容易且つ簡便に実施することができることから工業的に
有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＳＯＩウエハの製造フロー説明図であ
る。

【図２】ＳＯＩウエハの基本的な構造を示した説明図で
ある。

【図３】従来法の接着貼合わせＳＯＩウエハの製造フロ
ー説明図である。

【符号の説明】

１０、２０、３０ＳＯＩウエハ２１シリコン基板１Ａ、３Ａ活性層用ウエハ１Ｂ、３Ｂ支持体用ウエハ１１Ａ、３１Ａ活性層用ウエハ研磨鏡面１１Ｂ、３１Ｂ支持体用ウエハ研磨鏡面１Ｃ、３Ｃ一体化ウエハ１２、３２ＤＺ層１３、２３、３３酸化シリコン絶縁体薄膜層１４、３４接着面１５、２５、３５表面シリコン活性層１６、２６、３６ＢＭＤ１７ＢＭＤ析出層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋捷一神奈川県秦野市曽屋30番地東芝セラミックス株式会社開発研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化膜絶縁体層上に表面活性層を有する
貼合わせＳＯＩウエハであって、該表面活性層と該酸化
膜絶縁体層との間に接着面を有することなく、且つ、該
表面活性層に微小欠陥が実質的に存在しないことを特徴
とするＳＯＩウエハ。
【請求項２】前記表面活性層に微小欠陥が僅かに存在
するが、該微小欠陥密度が該表面活性層の表面から内部
に方向に増加しない請求項１記載のＳＯＩウエハ。
【請求項３】表面活性層、酸化膜層、接着面及び基板
ウエハにより構成され酸化膜絶縁体層上に表面活性層を
有するＳＯＩウエハにおいて、一のシリコンウエハ基板
の少なくとも片面を鏡面状に研磨して鏡面表層部となし
て、水素及び／または不活性ガス雰囲気中で１１００℃
以上に加熱してガスアニール処理した後、酸化処理して
形成された該鏡面表層部上の酸化膜に、他のシリコンウ
エハの鏡面研磨表層部とを重ね加熱して貼合わせ処理
し、その後、該一のシリコンウエハ基板の非研磨表層部
側を研削することを特徴とするＳＯＩウエハの製造方
法。
【請求項４】前記一のシリコンウエハ基板の両面を鏡
面状に研磨して、前記ガスアニール処理及び酸化処理し
て、両鏡面表層部上に酸化膜を形成した後、該一のシリ
コンウエハ基板を各片面表層部上に酸化膜を有するよう
に二分して用いる請求項３記載のＳＯＩウエハの製造方
法。
【請求項５】前記酸化膜を形成した両面に、他のシリ
コンウエハの鏡面研磨表層部とを重ね加熱して貼合わせ
処理した後に二分する請求項４記載のＳＯＩウエハの製
造方法。
【請求項６】前記ガスアニール処理の加熱温度に至る
８００℃から１０００℃までを昇温速度５℃／分〜３０
℃／分で昇温する請求項３または４記載のＳＯＩウエハ
の製造方法。