JP2000049063A

JP2000049063A - Ｓｏｉウエーハの製造方法およびｓｏｉウエーハ

Info

Publication number: JP2000049063A
Application number: JP10228688A
Authority: JP
Inventors: Koji Aga; 浩司阿賀; Takao Abe; 孝夫阿部; Junichiro Takahata; 順一郎降籏; Kiyoshi Mitani; 清三谷
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 1998-07-29
Filing date: 1998-07-29
Publication date: 2000-02-18
Anticipated expiration: 2018-07-29
Also published as: JP4228419B2

Abstract

(57)【要約】【課題】デバイス工程の歩留まりを向上させるＳＯＩ
ウエーハの製造方法を提供する。【解決手段】ボンドウエーハとして、チョクラルスキ
ー法によるシリコン単結晶の成長速度を０．６ｍｍ／ｍ
ｉｎ以上として引き上げ、含有酸素濃度が１６ｐｐｍａ
以下のＣＯＰが高密度に存在するシリコン単結晶棒を成
長し、該シリコン単結晶棒をシリコンウエーハに加工
し、該シリコンウエーハに還元性雰囲気中の熱処理を加
えたものを用いるＳＯＩウエーハの製造方法。この方法
で製造されたＳＯＩウエーハ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チョクラルスキー
法によるシリコン単結晶からＳＯＩ層を形成するボンド
ウエーハを作製してＳＯＩウエーハを製造する方法とこ
の方法により製造されたＳＯＩウエーハに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、チョクラルスキー法によるシリコ
ン単結晶から得られたウエーハ（以下ＣＺウエーハと呼
ぶ）をＳＯＩ層を形成するボンドウエーハに用いて、Ｓ
ＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎＯｎＩｎｓｕｌａｔｅｒ）ウ
エーハを製造する場合において、ＣＺウエーハに存在す
るＣＯＰ（ＣｒｙｓｔａｌＯｒｉｇｉｎａｔｅｄＰ
ａｒｔｉｃｌｅ）が問題となっている。

【０００３】ＣＯＰとは、結晶成長時に導入される結晶
欠陥のひとつであり、正八面体構造の空洞型の欠陥であ
ることがわかっている。このＣＯＰは、鏡面研磨後のシ
リコンウエーハをアンモニアと過酸化水素の混合液で洗
浄すると、ウエーハ表面にピットが形成され、このウエ
ーハをパーティクルカウンターで測定すると、ピットも
本来のパーティクルとともにパーティクルとして検出さ
れる。このようなピットを本来のパーティクルと区別す
るためにＣＯＰと呼称されている。

【０００４】このＣＯＰが存在するＣＺウエーハをボン
ドウエーハに用いてＳＯＩウエーハを製造すると、例え
ば、デバイスの重要な電気的特性である酸化膜の経時絶
縁破壊特性（ＴｉｍｅＤｅｐｅｎｄｅｎｔＤｉｅｌ
ｅｃｔｒｉｃＢｒｅａｋｄｏｗｎ：ＴＤＤＢ）や通常
の酸化膜耐圧（ＴｉｍｅＺｅｒｏＤｉｅｌｅｃｔｒ
ｉｃＢｒｅａｋｄｏｗｎ：ＴＺＤＢ）に悪影響を及ぼ
す。

【０００５】さらにＣＺウエーハ表面にあったＣＯＰは
薄いＳＯＩ層を貫通する穴となることがある。例えば、
デバイス工程におけるエッチング工程や熱処理工程で
は、この穴から侵入したエッチャントや雰囲気ガスによ
り、埋め込み酸化膜がエッチングされたり、配線工程で
段差が生じ、断線の原因となり、デバイス工程において
歩留まりの低下を招き問題であった。

【０００６】このため、半導体基板の製造方法として、
ＣＺウエーハではなくＦＺウエーハをボンドウエーハに
用いてＳＯＩウエーハを製造する方法が考えられた。こ
のＦＺウエーハにはＣＯＰが無いという利点がある。し
かし、現行では８インチ以上の大直径のウエーハを作製
する技術が確立しておらず、近年の半導体基板の大直径
化には対応できないという欠点がある。

【０００７】また、ＣＺウエーハ上に単結晶薄膜層を成
長させたエピタキシャルウエーハをＳＯＩウエーハのボ
ンドウエーハとして用いる方法がある。このエピタキシ
ャルウエーハもエピタキシャル層にＣＯＰが無いという
利点を有する。しかし、現行ではエピタキシャルウエー
ハを製造するコストは、通常のボンドウエーハを製造す
るコストに比べて高価であるという欠点がある。

【０００８】そこで、ＣＺウエーハを用いてＳＯＩウエ
ーハを製造する方法として、高温アニールを施してＣＯ
Ｐ密度を減少させたＣＺウエーハをボンドウエーハとし
て用いる方法が提案された（特開平１０−８４１０１号
公報参照）。しかし、その典型的な条件である１２００
℃で６０分の水素アニールを行っても、ウエーハ表面の
ＣＯＰは完全には消滅せず若干残留しており、さらに比
較的表面近傍にもＣＯＰが残存してしまう。

【０００９】さらに、水素アニールとは別のＣＯＰを減
少させる方法として考えられたのは、チョクラルスキー
法によるシリコン単結晶の成長速度を遅くして結晶欠陥
を減少させる方法である。この方法によれば、ＣＯＰの
数を減少させることができ、さらに、この方法によって
得られたシリコンウエーハに水素アニールを施せば、よ
り効果的にＳＯＩウエーハ製造に用いられるシリコンウ
エーハ中のＣＯＰを削減できると考えられた。しかし、
この方法では、ＣＯＰの数を減少させることはできる
が、ＣＯＰのサイズが大きくなってしまうため、このシ
リコン単結晶棒から得たウエーハを水素アニール処理し
ても、ＣＯＰを完全に消滅させることはできなかった。

【００１０】このように、ＣＺウエーハに水素アニール
を行ってもＣＯＰを十分に消滅させることが困難であ
り、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の引上げ
速度を遅くしてもＣＯＰのサイズが大きくなるため、水
素アニールしても消滅しにくいという状況に陥っている
のが現状である。そのため、このＣＺウエーハを用いた
ＳＯＩウエーハのデバイス工程の歩留まりを向上させる
ことは現行では困難であった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明はこの
ような問題点に鑑みなされたもので、本発明の目的とす
る所は、ＣＯＰ等のウエーハ表面、表層部に存在する結
晶欠陥を最小限に抑える手法により作製されたＣＺウエ
ーハをボンドウエーハに用いることにより、デバイス工
程の歩留まりを向上させ得るＳＯＩウエーハの製造方法
を提供しようとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１に記載した発明は、チョクラルス
キー法によるシリコン単結晶からＳＯＩ層を形成するボ
ンドウエーハを作製し、該ボンドウエーハと支持基板と
なるベースウエーハとを酸化膜を介して結合して、その
後ボンドウエーハの薄膜化を行うＳＯＩウエーハの製造
方法において、前記ボンドウエーハとして、チョクラル
スキー法によるシリコン単結晶の成長速度を０．６ｍｍ
／ｍｉｎ以上として引き上げ、含有酸素濃度が１６ｐｐ
ｍａ以下のＣＯＰが高密度に存在するシリコン単結晶棒
を成長し、該シリコン単結晶棒をスライスしてシリコン
ウエーハに加工し、該シリコンウエーハに還元性雰囲気
中の熱処理を加えたものを用いることを特徴とするＳＯ
Ｉウエーハの製造方法である。

【００１３】このように、ＣＺウエーハをボンドウエー
ハとして用いるＳＯＩウエーハの製造方法において、ボ
ンドウエーハとして、チョクラルスキー法によるシリコ
ン単結晶の成長速度を０．６ｍｍ／ｍｉｎ以上として引
き上げ、含有酸素濃度が１６ｐｐｍａ以下のＣＯＰが高
密度に存在するシリコン単結晶棒を成長し、該シリコン
単結晶棒をスライスしてシリコンウエーハに加工し、該
シリコンウエーハに還元性雰囲気中の熱処理を加えたも
のを用いれば、ＳＯＩウエーハのＳＯＩ層はＣＯＰが大
幅に減少されたものとなり、ＳＯＩウエーハ製造工程や
デバイス工程におけるエッチングや熱処理で、埋め込み
酸化膜がエッチングされたり、配線工程で断線が起こる
ことがなく、デバイス工程等の歩留まりを著しく向上さ
せることができる。

【００１４】また、本発明の請求項２に記載した発明
は、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶からＳＯ
Ｉ層を形成するボンドウエーハを作製し、該ボンドウエ
ーハと支持基板となるベースウエーハとを酸化膜を介し
て結合して、その後ボンドウエーハの薄膜化を行うＳＯ
Ｉウエーハの製造方法において、前記ボンドウエーハと
して、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の成長
速度を０．６ｍｍ／ｍｉｎ以上として引き上げ、含有酸
素濃度が１６ｐｐｍａ以下のＣＯＰが高密度に存在する
シリコン単結晶棒を成長し、該シリコン単結晶棒をスラ
イスしてシリコンウエーハに加工し、該シリコンウエー
ハに急速加熱・急速冷却装置を用いて、還元性雰囲気中
において１２００℃以上の温度で１秒間以上の熱処理を
加えたものを用いることを特徴とするＳＯＩウエーハの
製造方法である。

【００１５】このように、ＣＺウエーハをボンドウエー
ハとして用いるＳＯＩウエーハの製造方法において、ボ
ンドウエーハとして、請求項１に記載した発明と同様の
品質のシリコン単結晶棒からスライスして得たシリコン
ウエーハに、急速加熱・急速冷却装置を用いて、還元性
雰囲気中において１２００℃以上の温度で１秒間以上の
熱処理を加えたものを用いれば、ＳＯＩウエーハのＳＯ
Ｉ層はＣＯＰが大幅に減少されたものとなり、ＳＯＩウ
エーハ製造工程やデバイス工程におけるエッチングや熱
処理で、埋め込み酸化膜がエッチングされたり、配線工
程で断線が起こることがなく、デバイス工程等の歩留ま
りを著しく向上させることができる。

【００１６】ここで、急速加熱・急速冷却とは、前記温
度範囲に設定された熱処理炉中にウエーハを直ちに投入
し、前記熱処理時間の経過後、直ちに取り出す方法や、
ウエーハを熱処理炉内の設定位置に配置した後、ランプ
加熱器等で直ちに加熱処理する方法である。この直ちに
投入し、取り出すというのは、従来より行われている一
定時間での昇温、降温操作や熱処理炉内にウエーハを、
ゆっくり投入し、取り出すいわゆるローディング、アン
ローディング操作を行わないということである。ただ
し、炉内の所定位置まで運ぶには、ある程度の時間を有
するのは当然であり、ウエーハを投入するための移動装
置の能力に従い、数秒から数分間で行われる。このよう
な機能をもった装置を急速加熱・急速冷却装置（Ｒａｐ
ｉｄＴｅｒｍａｌＡｎｎｅａｌｅｒ、以下、ＲＴＡ
装置と略称することがある）という。

【００１７】そして、本発明の請求項３に記載した発明
は、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶からＳＯ
Ｉ層を形成するボンドウエーハを作製し、該ボンドウエ
ーハと支持基板となるベースウエーハとを酸化膜を介し
て結合して、その後ボンドウエーハの薄膜化を行うＳＯ
Ｉウエーハの製造方法において、前記ボンドウエーハと
して、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の成長
速度を０．６ｍｍ／ｍｉｎ以上として引き上げ、含有酸
素濃度が１６ｐｐｍａ以下のＣＯＰが高密度に存在する
シリコン単結晶棒を成長し、該シリコン単結晶棒をスラ
イスしてシリコンウエーハに加工し、該シリコンウエー
ハにバッチ式熱処理炉を用いて、還元性雰囲気中におい
て１２００℃以上の温度で３０分以上の熱処理を加えた
ものを用いることを特徴とするＳＯＩウエーハの製造方
法である。

【００１８】このように、ＣＺウエーハをボンドウエー
ハとして用いるＳＯＩウエーハの製造方法において、ボ
ンドウエーハとして、請求項１に記載した発明と同様の
品質のシリコン単結晶棒からスライスして得たシリコン
ウエーハに、バッチ式熱処理炉を用いて、還元性雰囲気
中において１２００℃以上の温度で３０分以上の熱処理
を加えたものを用いれば、ＳＯＩウエーハのＳＯＩ層は
ＣＯＰが大幅に減少されたものとなり、ＳＯＩウエーハ
製造工程やデバイス工程におけるエッチングや熱処理
で、埋め込み酸化膜がエッチングされたり、配線工程で
断線が起こることがなく、デバイス工程等の歩留まりを
著しく向上させることができる。

【００１９】ここで、バッチ式熱処理炉とは、通常、縦
型熱処理炉に設けた複数の棚段に複数のウエーハを載置
するものや、横型熱処理炉に設けたボートに複数のウエ
ーハを仕込むものがあり、水素ガスを導入して比較的緩
やかに昇温した後、所定温度で所定時間熱処理を施し、
比較的ゆっくりと降温する、いわゆるバッチ式で熱処理
する炉の事であり、一度に大量の熱処理が可能であり、
温度の制御性に優れており、安定した操業が可能であ
る。

【００２０】この場合、請求項４に記載したように、還
元性熱処理を加えたボンドウエーハを、ベースウエーハ
と結合する前に研磨することが好ましく、請求項５に記
載したように、この研磨は研磨代５〜１５ｎｍで研磨す
ることが好ましい。これは、還元性熱処理を加えたウエ
ーハの表面には、ヘイズと呼ばれる面粗れが生じるの
で、その表面を５〜１５ｎｍほど研磨してから結合する
と、熱処理により生じたヘイズを除去することができ、
ボイド（未結合部）の発生率が低下するとともに結合強
度を向上させることができるからである。

【００２１】この場合、請求項６に記載したように、ボ
ンドウエーハの薄膜化は、研削・研磨法と気相エッチン
グ法により行うことができる。ここで、研削・研磨法と
気相エッチング法とは、ボンドウエーハとベースウエー
ハとを酸化膜を介して結合した後、ボンドウエーハを所
望のＳＯＩ層膜厚となるまで研削し、そのＳＯＩ層表面
に研磨する方法、もしくはさらに気相エッチングを行う
ことにより、ＳＯＩ層表面の表面粗さを改善するととも
に膜厚を均一化する方法であり、ボンドウエーハの薄膜
化を簡単に行うことができる。

【００２２】なお、この気相エッチングには、例えばＰ
ＡＣＥ（ＰｌａｓｍａＡｓｓｉｓｔｅｄＣｈｅｍｉ
ｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ）法のような、予めエッチング
しようとするシリコン層の厚さの分布を測定して、厚さ
分布のマップを作成し、そのマップにしたがって数値制
御により厚い部分を局部的に気相エッチングにより除去
することにより、極薄でかつ膜厚がきわめて均一な薄膜
を作製する方法を挙げる事ができる。

【００２３】この場合、請求項７に記載したように、ボ
ンドウエーハの薄膜化は、イオン注入分離法により行う
ことができる。ここで、イオン注入分離法とは、ボンド
ウエーハとベースウエーハの２枚のウエーハのうち、少
なくとも一方に酸化膜を形成すると共に、ボンドウエー
ハの上面から水素イオンまたは希ガスイオンを注入し、
該ウエーハの内部に微小気泡層（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ベース
ウエーハと密着させ、その後熱処理を加えて微小気泡層
を劈開面としてボンドウエーハを薄膜状に分離すること
により、ボンドウエーハの薄膜化を行う方法である（特
開平５−２１１１２８号公報参照）。このような方法で
あれば、該劈開面は良好な鏡面であり、ＳＯＩ層の膜厚
の均一性も高いＳＯＩウエーハを比較的容易に得ること
ができる。

【００２４】そして、本発明の請求項８に記載したよう
に、前記還元性雰囲気を、１００％水素雰囲気、あるい
は水素とアルゴンの混合雰囲気とすれば、熱処理効果を
十分に挙げ、ＣＯＰを著しく減少させ、空洞をシリコン
で埋めてほぼ無欠陥ウエーハとすることができる。

【００２５】さらに、本発明の請求項９に記載した発明
は、前記請求項１ないし請求項８に記載した製造方法に
より製造されたＳＯＩウエーハである。このように、請
求項１ないし請求項８に記載した製造方法により製造さ
れたＳＯＩウエーハは、ＳＯＩ層のＣＯＰが極めて少な
く、実際に無欠陥ＳＯＩウエーハとすることができる。
そのため、デバイスの信頼性は著しく向上し、歩留まり
も向上する極めて高品質なＳＯＩウエーハとすることが
できる。

【００２６】以下、本発明につきさらに詳細に説明す
る。本発明者は、ＳＯＩウエーハのＳＯＩ層を形成する
ボンドウエーハに用いられるＣＺウエーハについて、こ
のウエーハの表面あるいは内部に存在するＣＯＰを減少
させることができる製造条件につき、種々実験、調査を
重ねた結果、これには、高速で単結晶を引上げて、低酸
素濃度で、微小サイズのＣＯＰが高密度に存在する単結
晶棒を作製し、これから得たウエーハに水素アニール等
の熱処理をすれば、ＣＯＰ密度は著しく減少し、このシ
リコンウエーハから無欠陥ＳＯＩウエーハを得ることが
できることを知見し、諸条件を精査して本発明を完成さ
せたものである。

【００２７】本発明の基本的な考え方は下記の知見に基
づいている。本発明の発明者は先に、チョクラルスキー
法の通常の条件で引上げたシリコン単結晶中のＣＯＰに
は、厚さが２〜４ｎｍの薄い酸化膜で囲まれた正八面体
の空洞が２〜３個連結した構造で全体のサイズが１００
〜３００ｎｍのオーダーであるツイン〜トリプレット型
のＣＯＰの他に、１個の独立した正八面体の空洞で全体
のサイズが６０〜１３０ｎｍのオーダーであり、酸化膜
はツイン〜トリプレット型よりさらに薄いか存在しない
シングル型のＣＯＰが存在することを初めて発見した。

【００２８】このシングル型とツイン〜トリプレット型
のＣＯＰの生成条件の違いは、チョクラルスキー法によ
り高速で引上げ急冷すると、シングル型でサイズが小さ
いＣＯＰが多数発生し、さらに低酸素濃度では、ＣＯＰ
内壁の酸化膜が極めて薄いか付いていないシングル型Ｃ
ＯＰが生成される。逆に低速で引上げ、ゆっくり冷却す
るとツイン〜トリプレット型のＣＯＰに成長して数は減
少するが、ＣＯＰ内壁の酸化膜は厚くなってくる傾向が
ある。

【００２９】そこで、上記現象をさらに詳細に解析した
結果、従来はＣＯＰ等の欠陥を減らすために低速で単結
晶成長を行い、残留している大きなツイン〜トリプレッ
ト型ＣＯＰを、ウエーハになってから水素アニールによ
って消滅させようとしていたことが解った。これでは１
個のＣＯＰが大き過ぎる上に、その表面に厚い酸化膜が
あるので、水素アニールによって消滅させることが困難
である。これに対して、本発明では、逆に高速で、含有
酸素濃度の低い単結晶を成長させ、微小で表面に酸化膜
のないＣＯＰか、あるいは酸化膜があっても薄いシング
ル型ＣＯＰを多数発生させた単結晶棒を作り、その後ウ
エーハに水素アニール等による熱処理を施せば、ＣＯＰ
は容易にかつ完全に消滅できると考えたものである。

【００３０】本発明では、シリコン単結晶成長条件の
内、引上げ速度は、０．６ｍｍ／ｍｉｎ以上、より好ま
しくは０．８ｍｍ／ｍｉｎ以上の高速として、ＣＯＰの
個数は多いが、サイズが例えば６０〜１３０ｎｍと小さ
いシングル型のものが多いものとし、極力ツイン〜トリ
プレット型に成長しないようにした。従って、本発明で
はより好ましくは、例えば１．０ｍｍ／ｍｉｎ以上とい
った、引上げ結晶の直径に応じて可能な限り高速で結晶
を成長させるのが望ましい。０．６ｍｍ／ｍｉｎ未満で
は、緩速冷却となってツイン〜トリプレット型ＣＯＰに
成長し個数は減少するが、ＣＯＰ内壁の酸化膜も厚くな
るので好ましくない。このシングル型ＣＯＰ１個のサイ
ズは、６０〜１３０ｎｍ程度で、内壁の酸化膜は低酸素
濃度では成長していない場合が多い。

【００３１】シリコン単結晶棒の品質として、含有酸素
濃度を１６ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）以下、好ましくは１
０ｐｐｍａ以下とする。１６ｐｐｍａを超えると生成し
たＣＯＰ内壁の酸化膜が厚くなり、その後の熱処理での
ＣＯＰの消滅が不完全になったり、熱処理時間が長くな
る等、ＳＯＩウエーハの品質や生産性に影響するように
なる。

【００３２】シリコン単結晶棒の含有酸素濃度を制御す
るには、単結晶引上げ炉における、不活性ガス流量、ル
ツボの回転数、成長単結晶の回転速度、シリコン融液の
温度等を適切に制御する等、従来公知の方法で簡単に達
成することができる。

【００３３】続いて、上記シリコン単結晶棒をスライス
して得たシリコンウエーハを、還元性雰囲気中の熱処理
を施すことでＣＯＰを著しく減少させることができる。
ＣＯＰ密度を実質的に零にすることも可能である。そし
て、この熱処理したウエーハを、ＳＯＩ層を形成するボ
ンドウエーハに用いることにより、実質的に無欠陥のＳ
ＯＩ層を有するＳＯＩウエーハを製造することができる
のである。

【００３４】また、上記シリコン単結晶棒をスライスし
て得たシリコンウエーハを急速加熱・急速冷却装置（Ｒ
ＴＡ装置）またはバッチ式熱処理炉を用いて、熱処理を
水素濃度１００％あるいは水素とアルゴンとの混合の還
元性雰囲気下で、１２００℃以上の温度で、ＲＴＡ装置
では１秒間以上、バッチ式熱処理炉では３０分間以上、
滞在させることでＣＯＰを著しく減少させることができ
る。特に、この熱処理条件によればＣＯＰ密度を実質的
に零にすることも可能である。そして、この熱処理した
ウエーハを、ＳＯＩ層を形成するボンドウエーハに用い
ることにより、実質的に無欠陥のＳＯＩ層を有するＳＯ
Ｉウエーハを製造することができる。

【００３５】また、発明者は上記のようにして得られた
無欠陥ＣＺシリコンウエーハをＳＯＩウエーハのボンド
ウエーハとして適用した場合について調査を行ったとこ
ろ、この熱処理を加えたボンドウエーハをベースウエー
ハと酸化膜を介して結合する前に、ボンドウエーハの表
面を研磨代５〜１５ｎｍ程度で研磨することが好適であ
ることを見出した。

【００３６】水素アニール等の熱処理を施されたボンド
ウエーハの表面には、一般にヘイズと呼ばれる、高密度
の極めて小さな底の浅いピット（窪み）により面粗れが
生じる。このヘイズは、その後にベースウエーハと結合
する際にボイドが発生する原因となる。このボイドによ
り、ボンドウエーハとベースウエーハとの結合が不良と
なることもある。そこで、熱処理を行った後に、ボンド
ウエーハの表面を５〜１５ｎｍ程度の少ない研磨代で研
磨しておけば、このヘイズは完全に除去することがで
き、結合強度を強化することもできる。尚、熱処理によ
るＣＯＰの低減効果は、ボンドウエーハの表面に近い
程、顕著であるので、この研磨代はヘイズが除去できる
範囲で少ない方がよい。

【００３７】そして、ボンドウエーハの薄膜化を行いＳ
ＯＩ層を形成するが、このボンドウエーハの薄膜化は、
通常の研磨・研削法と気相エッチング法により行うこと
もできるし、イオン注入分離法により行うこともでき
る。

【００３８】ここで、イオン注入分離法によりボンドウ
エーハの薄膜化を行う場合は、前述の熱処理により生じ
たヘイズを除去する研磨を行った後に、研磨された面に
イオンを注入することが好ましい。これは、注入後に研
磨すると研磨の取り代のバラツキが、注入深さの分布を
悪化させ、結果的に、ＳＯＩ層の膜厚均一性が悪化して
しまうことがあるからである。このヘイズ除去のための
研磨後にイオンを注入すれば、ＳＯＩ層の膜厚均一性が
悪化することを防止できる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明の熱処理工程で用いられる、シリコンウエーハを
急速加熱・急速冷却できる装置の加熱方式しては、熱放
射によるランプ加熱方式、レーザ光線によるレーザ加熱
方式、Ｘ線によるＸ線加熱方式および抵抗加熱方式によ
るヒーターのような装置を挙げることができる。市販さ
れているものとして、例えばＡＳＴ社製、ＳＨＳ−２８
００のような装置を挙げることができ、これらは特別複
雑で高価なものではない。

【００４０】ここで、本発明で用いたシリコン単結晶ウ
エーハの急速加熱・急速冷却装置（ＲＴＡ装置）の一例
を示す。図３は、ＲＴＡ装置の概略図である。図３の熱
処理装置２０は、例えば炭化珪素あるいは石英からなる
ベルジャ１１を有し、このベルジャ１１内でウエーハを
熱処理するようになっている。加熱は、ベルジャ１１を
囲繞するように配置される加熱ヒータ１２，１２’によ
って行う。この加熱ヒータは上下方向で分割されてお
り、それぞれ独立に供給される電力を制御できるように
なっている。もちろん加熱方式は、これに限定されるも
のではなく、いわゆる輻射加熱、高周波加熱方式等とし
てもよい。加熱ヒータ１２，１２’の外側には、熱を遮
蔽するためのハウジング１３が配置されている。

【００４１】炉の下方には、水冷チャンバ１４とベース
プレート１５が配置され、ベルジャ１１内と、外気とを
封鎖している。そしてウエーハ１８はステージ１７上に
保持されるようになっており、ステージ１７はモータ１
９によって上下動自在な支持軸１６の上端に取りつけら
れている。水冷チャンバ１４には横方向からウエーハを
炉内に出し入れできるように、ゲートバルブによって開
閉可能に構成される不図示のウエーハ挿入口が設けられ
ている。また、ベースプレート１５には、ガス流入口と
排気口が設けられており、炉内ガス雰囲気を調整できる
ようになっている。

【００４２】以上のような熱処理装置２０によって、ウ
エーハの急速加熱・急速冷却する熱処理は次のように行
われる。まず、加熱ヒータ１２，１２’によってベルジ
ャ１１内を、例えば１２００℃以上の所望温度に加熱
し、その温度に保持する。分割された加熱ヒータそれぞ
れを独立して供給電力を制御すれば、ベルジャ１１内を
高さ方向に沿って温度分布をつけることができる。した
がって、ウエーハの処理温度は、ステージ１７の位置、
すなわち支持軸１６の炉内への挿入量によって決定する
ことができる。

【００４３】ベルジャ１１内が所望温度で維持されたな
ら、熱処理装置２０に隣接して配置される、不図示のウ
エーハハンドリング装置によってウエーハを水冷チャン
バ１４の挿入口から入れ、最下端位置で待機させたステ
ージ１７上に例えばＳｉＣボートを介してウエーハを乗
せる。この時、水冷チャンバ１４およびベースプレート
１５は水冷されているので、ウエーハはこの位置では高
温化しない。

【００４４】そして、ウエーハのステージ１７上への載
置が完了したなら、すぐにモータ１９によって支持軸１
６を炉内に挿入することによって、ステージ１７を１２
００℃以上の所望温度位置まで上昇させ、ステージ上の
ウエーハに高温熱処理を加える。この場合、水冷チャン
バ１４内のステージ下端位置から、所望温度位置までの
移動には、例えば２０秒程度しかかからないので、ウエ
ーハは急速に加熱されることになる。

【００４５】そして、ステージ１７を所望温度位置で、
所定時間停止（１秒間以上）させることによって、ウエ
ーハに停止時間分の高温熱処理を加えることができる。
所定時間が経過し高温熱処理が終了したなら、すぐにモ
ータ１９によって支持軸１６を炉内から引き抜くことに
よって、ステージ１７を下降させ水冷チャンバ１４内の
下端位置とする。この下降動作も、例えば２０秒程度で
行うことができる。ステージ１７上のウエーハは、水冷
チャンバ１４およびベースプレート１５が水冷されてい
るので、急速に冷却される。最後に、ウエーハハンドリ
ング装置によって、ウエーハを取り出すことによって、
熱処理を完了する。さらに熱処理するウエーハがある場
合には、熱処理装置２０の温度を降温させてないので、
次々にウエーハを投入し連続的に熱処理をすることがで
きる。

【００４６】熱処理の還元性雰囲気は、水素ガス１００
％とすることができるが、水素の還元力を調整する、あ
るいはスリップ転位の発生を抑制する、その他安全上等
の理由からアルゴンとの混合気としてもよい。熱処理の
温度条件は１２００℃以上とし、処理時間は１秒間以上
とした。１２００℃未満ではＣＯＰをほぼ完全に消滅さ
せることが難しいし、１秒未満の短時間では熱処理効果
が得られない。

【００４７】このように、本発明のサイズの小さいＣＯ
Ｐを有するウエーハにＲＴＡ装置を用いて熱処理して得
られたウエーハは、特に表面のＣＯＰが殆ど消滅してお
り、無欠陥シリコンウエーハとすることができる。従っ
て、この熱処理したウエーハをボンドウエーハとしてＳ
ＯＩウエーハを製造すれば、無欠陥ＳＯＩ層を有するＳ
ＯＩウエーハを製造でき、デバイス作製の歩留まりを向
上させることができる。ＲＴＡ装置の場合は、昇温レー
トが極めて速く、ＣＯＰが消滅する温度になるのに要す
る時間が極めて短いため、多数のシングル型ＣＯＰが存
在しても容易に高温になり、ＣＯＰが消滅するものと考
えられる。

【００４８】別の熱処理装置としてバッチ式熱処理炉を
使用することもできる。ここで、バッチ式熱処理炉と
は、通常、縦型または横型の熱処理炉に複数のウエーハ
を載置し、水素ガスを導入して比較的緩やかに昇温した
後、所定温度で所定時間熱処理を施し、比較的ゆっくり
と降温する、いわゆるバッチ式の熱処理炉である。この
バッチ式熱処理炉は、一度に大量の熱処理が可能であ
り、温度の制御性に優れており、安定した操業が可能で
ある。

【００４９】バッチ式熱処理炉による水素アニール等の
熱処理条件は、基本的には上記ＲＴＡ装置の場合と変わ
らず、水素ガス１００％雰囲気下、あるいはアルゴンと
の混合雰囲気下１２００℃以上で処理するが、熱処理時
間は３０分間以上が望ましい。３０分未満では熱処理効
果が十分挙がらず、ＣＯＰはあまり消滅しない。

【００５０】このように、バッチ式熱処理炉によって
も、本発明のサイズの小さいＣＯＰを有するウエーハに
熱処理して得られたウエーハのＣＯＰは殆ど消滅してお
り、無欠陥シリコン単結晶ウエーハを製造することがで
きる。従って、この熱処理したウエーハをボンドウエー
ハとしてＳＯＩウエーハを製造すれば、無欠陥ＳＯＩ層
を有するＳＯＩウエーハを製造でき、デバイス作製の歩
留まりを向上させることができる。

【００５１】また、別の測定方法によると、ウエーハ表
面から約０．５μｍ深さまでのウエーハ表層部のＣＯＰ
の総数に関しては、バッチ式熱処理炉で処理した方がＲ
ＴＡ装置で処理した場合の約半分と有利な結果が得られ
ており、目的に応じて、ＲＴＡ装置と使い分けることが
できる。

【００５２】このようにして得られたシリコンウエーハ
に、上記還元性の熱処理により生じたヘイズを除去する
研磨を行い、ＳＯＩウエーハのＳＯＩ層を形成するボン
ドウエーハを得るのが望ましい。以下に、このボンドウ
エーハとベースウエーハとを酸化膜を介して結合して、
その後ボンドウエーハの薄膜化を行い、ＳＯＩウエーハ
を製造する方法について、図面を参照して説明するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。

【００５３】まず、ボンドウエーハの薄膜化を、研削・
研磨法と気相エッチング法により行う場合について説明
する。ここで、図１は、ボンドウエーハの薄膜化を、研
削・研磨法と気相エッチング法により行う場合のＳＯＩ
ウエーハの製造工程の一例を示したものである。

【００５４】図１においてまず、貼り合せによりＳＯＩ
基板を製造するための原料ウエーハであるボンドウエー
ハ２及びベースウエーハ３を用意する（図１（ａ））。
ここで、本発明では少なくともＳＯＩ層を形成するボン
ドウエーハ２は、前述のチョクラルスキー法によるシリ
コン単結晶の成長速度を０．６ｍｍ／ｍｉｎ以上として
引き上げ、含有酸素濃度が１６ｐｐｍａ以下のＣＯＰが
高密度に存在するシリコン単結晶棒を成長し、この単結
晶棒から得られたウエーハにＲＴＡ装置あるいはバッチ
式熱処理炉により還元性熱処理を施す方法で作製された
無欠陥シリコンウエーハとする。もちろん、二枚のウエ
ーハをこの無欠陥シリコンウエーハとしても良い。

【００５５】そして、用意されたシリコンウエーハの少
なくとも一方に酸化熱処理を施し、ウエーハ表面に酸化
膜４を形成する（図１（ｂ））。この場合の酸化膜の形
成は、必ずしも両方のウエーハに行わずともよく、ボン
ドウエーハ２のみに形成してもよく、ベースウエーハ３
のみに形成しても良い。

【００５６】次に、この酸化膜を形成したボンドウエー
ハ２とベースウエーハ３を清浄な雰囲気下で密着させる
（図１（ｃ））。これに酸化性雰囲気下で熱処理を加え
て、ボンドウエーハ２とベースウエーハ３を強固に結合
させ、ＳＯＩ基板１とする。この時、ボンドウエーハ２
とベースウエーハ３が強固に結合される（図１
（ｄ））。この二枚のウエーハを強固に結合させるため
の熱処理の熱処理条件としては、例えば、酸素または水
蒸気を含む雰囲気下、２００℃〜１２００℃の温度で行
えばよい。

【００５７】次に、図１（ｅ）に示すように、ボンドウ
エーハ２の表面を通常の方法に従い研削・研磨と気相エ
ッチングにより、所望厚さまで薄膜化すれば、実質的に
無欠陥のＳＯＩ層５を有するＳＯＩ基板１を製造するこ
とができる。この場合、前記したＰＡＣＥ法によりエッ
チングを行うとＳＯＩ層の平坦度は極めて良好なものと
なる。

【００５８】一方、ボンドウエーハの薄膜化を、イオン
注入分離法により行う場合について説明する。ここで、
図２は、ボンドウエーハの薄膜化を、イオン注入分離法
により行う場合のＳＯＩウエーハの製造工程の一例を示
したものである。

【００５９】図２においてまず、貼り合せによりＳＯＩ
基板を製造するための原料ウエーハであるボンドウエー
ハ２及びベースウエーハ３を用意する（図２（ａ））。
ここで、本発明では少なくともＳＯＩ層を形成するボン
ドウエーハ２は、前述のチョクラルスキー法によるシリ
コン単結晶の成長速度を０．６ｍｍ／ｍｉｎ以上として
引き上げ、含有酸素濃度が１６ｐｐｍａ以下のＣＯＰが
高密度に存在するシリコン単結晶棒を成長し、この単結
晶棒から得られたウエーハにＲＴＡ装置あるいはバッチ
式熱処理炉により還元性熱処理を施す方法で作製された
無欠陥シリコンウエーハとする。もちろん、二枚のウエ
ーハをこの無欠陥シリコンウエーハとしても良い。

【００６０】そして、用意されたシリコンウエーハに酸
化熱処理を施し、ウエーハ表面に酸化膜４を形成する
（図２（ｂ））。この場合の酸化膜の形成は、必ずしも
両方のウエーハに行わずともよく、ボンドウエーハ２の
みに形成してもよく、ベースウエーハ３のみに形成して
も良い。

【００６１】次に、ボンドウエーハ２のベースウエーハ
３と結合する面に対して、水素イオンまたは希ガスイオ
ンを注入し、ボンドウエーハの表面に平行な微小気泡層
（封入層）６を形成する（図２（ｃ））。ここで、ボン
ドウエーハ２は、用意された段階で、無欠陥シリコンウ
エーハを得るための熱処理により生じたヘイズを研磨に
より除去されているので、イオン注入後に研磨する場合
とは異なり、ＳＯＩ層の膜厚均一性に悪影響がでること
がない。

【００６２】そして、水素イオンまたは希ガスイオンを
注入したボンドウエーハ２の注入面に、ベースウエーハ
３を酸化膜を介して重ね合わせて密着させる（図２
（ｄ））。常温の清浄な雰囲気下で二枚のウエーハの表
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。

【００６３】次に、封入層６を境界として剥離すること
により、剥離ウエーハ７とＳＯＩウエーハ１に分離する
（図２（ｅ））。これは、例えば不活性ガス雰囲気下約
５００℃以上の温度で熱処理を加えれば、結晶の再配列
と気泡の凝集によって剥離ウエーハ７とＳＯＩウエーハ
１とに分離することができる。

【００６４】そして、密着させたウエーハ同士の結合力
では、そのままデバイス工程で使用するには弱いので、
結合熱処理としてＳＯＩウエーハ１に高温の熱処理を施
し結合強度を十分なものとする（図２（ｆ））。この熱
処理は例えば不活性ガス雰囲気下、１０５０℃〜１２０
０℃で３０分から２時間の熱処理を行えば良い。こうし
て、実質的に無欠陥のＳＯＩ層を有するＳＯＩウエーハ
を得ることができる（図２（ｇ））。

【００６５】以上説明したように、いずれの方法であっ
ても本発明のＳＯＩウエーハの製造方法は、無欠陥のＳ
ＯＩ層を有する高品質のＳＯＩウエーハを製造すること
ができる。そして、本発明は、特にＳＯＩ層を１μｍ以
下まで薄膜化する場合に、ＣＯＰがないためにＳＯＩ層
に貫通孔が発生することがないので、本発明の方法を用
いる価値が高い。そして、この方法により製造されたＳ
ＯＩウエーハは、電気的信頼性の高いＳＯＩ層をもつ高
品質のＳＯＩウエーハであり、デバイス作製の歩留まり
が高く、産業上の利用価値はすこぶる高い。

【００６６】

【実施例】以下、本発明の実施例と比較例を挙げて具体
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。（実施例１、比較例１）チョクラルスキー法によるシリ
コン単結晶からＳＯＩ層を形成するボンドウエーハを作
製し、該ボンドウエーハと支持基板となるベースウエー
ハとを酸化膜を介して結合して、その後ボンドウエーハ
の薄膜化を行いＳＯＩウエーハを製造した。

【００６７】本実施例では、まずチョクラルスキー法に
よるシリコン単結晶の引き上げ速度（ＳＥ）を、１．４
ｍｍ／ｍｉｎとし、含有酸素濃度（Ｏｉ）が１２ｐｐｍ
ａのシリコン単結晶棒を成長し、この単結晶棒をスライ
スしてシリコンウエーハに加工し、結晶軸方位が〈１０
０〉で、導電型がｐ型であり、抵抗率が１０Ω・ｃｍ、
直径が２００ｍｍのシリコンウエーハを作製した。

【００６８】このシリコンウエーハに、ＲＴＡ装置（Ａ
ＳＴ社製ＳＨＳ−２８００）を用いて、１００％水素の
雰囲気下において、１２００℃で１０秒の熱処理を加え
た。そして、このシリコンウエーハをＳＯＩ層を形成す
るボンドウエーハとし、このボンドウエーハのベースウ
エーハと結合する面に研磨代１０ｎｍの研磨を施し、ウ
エーハ表面に熱処理により生じたヘイズを除去した。

【００６９】このボンドウエーハを用いて、図２（ａ）
〜（ｇ）に示す工程により、ＳＯＩ層の厚さが約１００
ｎｍのＳＯＩウエーハを製造した。主な製造条件は以下
の通りである。１）酸化膜形成条件：ボンドウエーハ酸化膜厚７５ｎ
ｍ、ベースウエーハ酸化膜厚３２５ｎｍ、２）水素イオン注入条件：注入エネルギー２０ｋｅＶ、
注入線量８×１０¹⁶ａｔｏｍｓ／ｃｍ² 、３）剥離熱処理条件：Ｎ₂ ガス雰囲気下、５００℃、３
０分、４）結合熱処理条件：Ｎ₂ ガス雰囲気下、１１００℃、
２時間。

【００７０】このようにして製造されたＳＯＩウエーハ
のＳＯＩ層のＣＯＰをＨＦディップ法により観察した。
このＨＦディップ法では、まずＳＯＩウエーハをＨＦ５
０％水溶液に、十数分間浸すと、ＳＯＩ層を貫通する欠
陥があれば、これを通して埋め込み酸化膜にＨＦが到達
して酸化膜がエッチングされ、エッチピットが形成され
る。そして酸化膜に形成されるこのエッチピットを、薄
いＳＯＩ層を透して光学顕微鏡で観察することによりＣ
ＯＰを観察する。本実施例における顕微鏡観察は、ウエ
ーハ表面の直径方向にスキャンして、合計２０ｃｍ² の
領域のピット数を観察した。

【００７１】この測定の結果、観察されたピットの個数
は、０個であり、ＣＯＰ密度に換算すると０個／ｃｍ²
であった。この測定結果より、本発明の製造方法によっ
て実質的に無欠陥のＳＯＩ層を有するＳＯＩウエーハを
製造することができることが判る。

【００７２】一方、比較例１として、上記実施例１と同
一の条件でシリコン単結晶を成長させ、シリコンウエー
ハを作製し、ウエーハにＲＴＡ装置による熱処理を行わ
ないこと以外は同一の工程でＳＯＩウエーハを製造し
た。この比較例１のＳＯＩウエーハに、実施例１と同じ
くＨＦディップ法によるＣＯＰの観察を行った。この測
定の結果、観察されたピットの個数は、５７個であり、
ＣＯＰ密度に換算すると２．９個／ｃｍ² であった。こ
の測定結果から、この比較例１のウエーハには、電気的
信頼性の低下やデバイス作製歩留まりの低下が予想され
る。

【００７３】（実施例２、比較例２）酸素濃度以外は、
実施例１とほぼ同様に、チョクラルスキー法によるシリ
コン単結晶からＳＯＩ層を形成するボンドウエーハを作
製し、該ボンドウエーハと支持基板となるベースウエー
ハとを酸化膜を介して結合して、その後ボンドウエーハ
の薄膜化を行いＳＯＩウエーハを製造した。

【００７４】本実施例においては、まず含有酸素濃度
（Ｏｉ）が１６ｐｐｍａである以外は実施例１と同様の
シリコン単結晶棒を成長し、この単結晶棒をスライスし
てシリコンウエーハに加工し、結晶方位が〈１００〉
で、導電型がｐ型であり、抵抗率が１０Ω・ｃｍ、直径
が２００ｍｍのシリコンウエーハを作製した。

【００７５】このシリコンウエーハに、バッチ式熱処理
炉を用いて、１００％水素の雰囲気下において、１２０
０℃で６０分の熱処理を加えた。そして、このシリコン
ウエーハをＳＯＩ層を形成するボンドウエーハとし、ボ
ンドウエーハのベースウエーハと結合する面に研磨代１
０ｎｍの研磨を施し、ウエーハ表面の熱処理により生じ
たヘイズを除去した。

【００７６】このボンドウエーハを用いて、実施例１と
同一の工程、製造条件により、ＳＯＩウエーハを製造し
た。そして、実施例１と同じくＨＦディップ法によるＳ
ＯＩ層のＣＯＰの観察を行った。この測定の結果、観察
されたピットの個数は、６個であり、ＣＯＰ密度に換算
すると０．３個／ｃｍ² であった。この測定結果より、
本発明の製造方法によってきわめて欠陥の少ないＳＯＩ
層を有するＳＯＩウエーハを製造することができること
が判る。

【００７７】一方、比較例２として、実施例２と同一の
条件でシリコン単結晶を成長させ、シリコンウエーハを
作製し、ウエーハにバッチ式熱処理炉による熱処理を行
わないこと以外は同一の工程でＳＯＩウエーハを製造し
た。この比較例２のＳＯＩウエーハに、実施例２と同じ
くＨＦディップ法によるＣＯＰの観察を行った。この測
定の結果、観察されたピットの個数は、６２個であり、
ＣＯＰ密度に換算すると３．１個／ｃｍ² であった。こ
の測定結果から、この比較例２のウエーハには、ＣＯＰ
による電気的信頼性の低下やデバイス作製歩留まりの低
下が予想される。

【００７８】（実施例３、比較例３）チョクラルスキー
法によるシリコン単結晶からＳＯＩ層を形成するボンド
ウエーハを作製し、該ボンドウエーハと支持基板となる
ベースウエーハとを酸化膜を介して結合して、その後ボ
ンドウエーハの薄膜化を行いＳＯＩウエーハを製造し
た。

【００７９】本実施例においては、まずシリコンの引き
上げ速度が０．９５ｍｍ／ｍｉｎであり、含有酸素濃度
（Ｏｉ）が１６ｐｐｍａである以外は実施例１と同様の
シリコン単結晶棒を成長し、この単結晶棒をスライスし
てシリコンウエーハに加工し、結晶方位が〈１００〉
で、導電型がｐ型であり、抵抗率が１０Ω・ｃｍ、直径
が２００ｍｍのシリコンウエーハを作製した。

【００８０】このシリコンウエーハに、実施例１と同一
の熱処理を加えた。そして、このシリコンウエーハをＳ
ＯＩ層を形成するボンドウエーハとし、ボンドウエーハ
のベースウエーハと結合する面に研磨代１０ｎｍの研磨
を行い、ウエーハ表面の熱処理により生じたヘイズを除
去した。

【００８１】このボンドウエーハを用いて、図１（ａ）
〜（ｅ）に示す工程により、ＳＯＩウエーハを製造し
た。主な製造条件は以下の通りである。１）酸化膜形成条件：ボンドウエーハ酸化膜厚１５０ｎ
ｍ、ベースウエーハ酸化膜厚０ｎｍ、２）結合熱処理条件：Ｏ₂ ガス雰囲気下、１１００℃、
２時間、３）研削・研磨条件：ＳＯＩ層膜厚が４μｍになるまで
研削・研磨、４）薄膜化条件：ＳＯＩ層膜厚が１１０ｎｍになるまで
ＰＡＣＥ加工した後、研磨代１０ｎｍの研磨。

【００８２】このようにして製造されたＳＯＩウエーハ
に、実施例１と同じくＨＦディップ法によるＳＯＩ層の
ＣＯＰの観察を行った。この測定の結果、観察されたピ
ットの個数は、１個であり、ＣＯＰ密度に換算すると
０．１個／ｃｍ² であった。この測定結果より、本発明
の製造方法によって実質的に無欠陥のＳＯＩ層を有する
ＳＯＩウエーハを製造することができることが判る。

【００８３】一方、比較例３として、実施例３と同一の
条件でシリコン単結晶を成長させ、シリコンウエーハを
作製し、ウエーハにＲＴＡ装置による熱処理を行わない
こと以外は同一の工程でＳＯＩウエーハを製造した。こ
の比較例３のＳＯＩウエーハに、実施例１と同じくＨＦ
ディップ法によるＣＯＰの観察を行った。この測定の結
果、観察されたピットの個数は、４３個であり、ＣＯＰ
密度に換算すると２．２個／ｃｍ² であった。この測定
結果から、この比較例３のウエーハには、電気的信頼性
の低下やデバイス作製歩留まりの低下が予想される。

【００８４】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。

【００８５】例えば、上記実施形態では二枚のシリコン
ウエーハを貼り合わせて、ＳＯＩ基板を製造する場合を
中心に説明したが、本発明はチョクラルスキー法により
作製されたシリコンウエーハと石英、炭化珪素、窒化珪
素、アルミナ、サファイア、その他のセラミック材のよ
うな絶縁基板とを貼り合わせてＳＯＩ基板を作製する場
合にも、ＳＯＩ層の結晶欠陥を低減するのに有効であ
り、適用可能であることはいうまでもない。

【００８６】また、上記実施形態では、ＳＯＩ層を形成
するボンドウエーハが、直径２００ｍｍのＣＺウエーハ
である場合を中心に説明したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、２００ｍｍ以上の大直径である場合
や、１５０ｍｍ以下の小直径である場合にも、本発明は
適用可能である。

【００８７】更に、上記実施形態ではボンドウエーハに
熱処理を行ってからＳＯＩウエーハを作製しているが、
同じ仕様のボンドウエーハを用いてＳＯＩウエーハを作
製してから同様の熱処理を行っても、本発明と同様の効
果が得られる。

【００８８】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明のＳＯＩ
ウエーハの製造方法によりＳＯＩウエーハを製造するこ
とによって、ＳＯＩ層中のＣＯＰがほとんど無いＳＯＩ
ウエーハを高生産性で得ることができる。そのため、Ｓ
ＯＩウエーハの電気的信頼性やデバイス作製の歩留まり
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｅ）は、ボンドウエーハの薄膜化
を、研削・研磨法と気相エッチングにより行う場合のＳ
ＯＩウエーハの製造工程の一例を示したものである。

【図２】（ａ）〜（ｇ）は、ボンドウエーハの薄膜化
を、イオン注入分離法により行う場合のＳＯＩウエーハ
の製造工程の一例を示したものである。

【図３】ウエーハを急速加熱・急速冷却できる装置の一
例を示した概略図である。

【符号の説明】

１…ＳＯＩウエーハ、２…ボンドウエーハ、３…ベ
ースウエーハ、４…酸化膜、５…ＳＯＩ層、６…微
小気泡層（封入層）、７…剥離ウエーハ、１１…ベルジ
ャ、１２，１２’…加熱ヒータ、１３…ハウジン
グ、１４…水冷チャンバ、１５…ベースプレート、
１６…支持軸、１７…ステージ、１８…シリコンウエ
ーハ、１９…モータ、２０…熱処理装置。

フロントページの続き (72)発明者降籏順一郎群馬県安中市磯部２丁目13番１号信越半導体株式会社半導体磯部研究所内 (72)発明者三谷清群馬県安中市磯部２丁目13番１号信越半導体株式会社半導体磯部研究所内Ｆターム(参考） 4G077 AA02 AA03 BB03 CF00 EB06 EH09 FB05 FE05 FF01 FF07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チョクラルスキー法によるシリコン単結
晶からＳＯＩ層を形成するボンドウエーハを作製し、該
ボンドウエーハと支持基板となるベースウエーハとを酸
化膜を介して結合して、その後ボンドウエーハの薄膜化
を行うＳＯＩウエーハの製造方法において、前記ボンドウエーハとして、チョクラルスキー法による
シリコン単結晶の成長速度を０．６ｍｍ／ｍｉｎ以上と
して引き上げ、含有酸素濃度が１６ｐｐｍａ以下のＣＯ
Ｐが高密度に存在するシリコン単結晶棒を成長し、該シ
リコン単結晶棒をスライスしてシリコンウエーハに加工
し、該シリコンウエーハに還元性雰囲気中の熱処理を加
えたものを用いることを特徴とするＳＯＩウエーハの製
造方法。
【請求項２】チョクラルスキー法によるシリコン単結
晶からＳＯＩ層を形成するボンドウエーハを作製し、該
ボンドウエーハと支持基板となるベースウエーハとを酸
化膜を介して結合して、その後ボンドウエーハの薄膜化
を行うＳＯＩウエーハの製造方法において、前記ボンドウエーハとして、チョクラルスキー法による
シリコン単結晶の成長速度を０．６ｍｍ／ｍｉｎ以上と
して引き上げ、含有酸素濃度が１６ｐｐｍａ以下のＣＯ
Ｐが高密度に存在するシリコン単結晶棒を成長し、該シ
リコン単結晶棒をスライスしてシリコンウエーハに加工
し、該シリコンウエーハに急速加熱・急速冷却装置を用
いて、還元性雰囲気中において１２００℃以上の温度で
１秒間以上の熱処理を加えたものを用いることを特徴と
するＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項３】チョクラルスキー法によるシリコン単結
晶からＳＯＩ層を形成するボンドウエーハを作製し、該
ボンドウエーハと支持基板となるベースウエーハとを酸
化膜を介して結合して、その後ボンドウエーハの薄膜化
を行うＳＯＩウエーハの製造方法において、前記ボンドウエーハとして、チョクラルスキー法による
シリコン単結晶の成長速度を０．６ｍｍ／ｍｉｎ以上と
して引き上げ、含有酸素濃度が１６ｐｐｍａ以下のＣＯ
Ｐが高密度に存在するシリコン単結晶棒を成長し、該シ
リコン単結晶棒をスライスしてシリコンウエーハに加工
し、該シリコンウエーハにバッチ式熱処理炉を用いて、
還元性雰囲気中において１２００℃以上の温度で３０分
以上の熱処理を加えたものを用いることを特徴とするＳ
ＯＩウエーハの製造方法。
【請求項４】前記熱処理を加えたボンドウエーハを、
ベースウエーハと結合する前に研磨することを特徴とす
る請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＳＯ
Ｉウエーハの製造方法。
【請求項５】前記研磨は、研磨代５〜１５ｎｍで研磨
することを特徴とする請求項４に記載のＳＯＩウエーハ
の製造方法。
【請求項６】前記ボンドウエーハの薄膜化は、研削・
研磨法と気相エッチング法により行うことを特徴とする
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のＳＯＩ
ウエーハの製造方法。
【請求項７】前記ボンドウエーハの薄膜化は、イオン
注入分離法により行うことを特徴とする請求項１ないし
請求項５のいずれか１項に記載のＳＯＩウエーハの製造
方法。
【請求項８】前記還元性雰囲気を、１００％水素雰囲
気、あるいは水素とアルゴンの混合雰囲気とすることを
特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記
載したＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項９】請求項１ないし請求項８に記載の製造方
法により製造されたＳＯＩウエーハ。