JP2004031430A - Soiウエーハおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】活性層の研削加工と研磨加工の間の第一の洗浄工程において、酸洗浄に続いてアルカリ洗浄を行うか、あるいは酸洗浄に続いてオゾン水洗浄を行い、好ましくは前記活性層研削加工後の支持ウエーハの外面に、相当径が活性層の厚さより大きいパーテイクル、より好ましくは2μm以上のパーテイクルが検出されない状態にして活性層の研磨加工を行うことによって、活性層中の銅の含有量を5×1013atoms/cm3以下とし、好ましくは活性層の表面にクボミが見出されないSOIウエーハを製造する。
【選択図】 図4
Description
【発明の属する技術の分野】
本発明はシリコンウエーハを支持ウエーハとして用いたSOI(Silicon on Insulator)ウエーハ、あるいはサファイアや石英等を支持ウエーハとするSOIウエーハの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
SOIウエーハは半導体デバイスの回路の微細化、動作の高速化、信頼性の向上等、高機能のデバイスの実現を可能にする有力な素材として実用化が急速に進展しつつある。
【0003】
現在最も実用化が進んでいるシリコンウエーハを支持ウエーハとするSOIウエーハ(以後、単にシリコンSOIウエーハという)についてその構造の断面を図1に模式的に示した。シリコンの支持ウエーハ3と回路が形成されるシリコン活性層(以下、単に活性層という)1の間にシリコンの酸化物層(以下、単に酸化物層という)2が存在する。貼り合わせシリコンSOIウエーハでは活性層の厚さが1μmから100μm、酸化物層の厚さは0.1μmから4μmである。SOIウエーハには、この他に、サファイアや石英等を支持ウエーハに使用した製品が提案されている。これらは支持ウエーハの材料が絶縁物(Insulator)であるので、活性層は直接支持ウエーハに貼り合わせて構成される。以下、シリコンSOIウエーハについて、本発明の説明を行うが、本発明はシリコンSOIウエーハ以外の他のSOIウエーハにも適用することができる。
【0004】
シリコンSOIウエーハの製造方法として、現在主流をなすものに、酸素イオンをシリコンウエーハに注入して酸化物層を形成するSIMOX(Separation by Implanted Oxygen)法と酸化物層を介して二枚のウエーハを結合する貼り合わせ法がある。前者の方法に比較して後者の方法は、活性層の品質の点で優れるが、他方SOIウエーハの製造工程が複雑で、その分製品が不純物によって汚染される機会が多くなることが欠点といわれる。
【0005】
貼り合わせ法によるシリコンSOIウエーハ(以下、貼り合わせ法によるシリコンSOIウエーハを単に貼り合わせSOIウエーハという)の製造工程の概要を、ウエーハ断面模式図を用いて図2に、また製造工程の流れ図を図3に示した。鏡面研磨された支持ウエーハ23(b)と、同じく鏡面研磨された活性層ウエーハ21(a)の外面に酸化物層22を形成した酸化膜付ウエーハ(c)とを、酸化物層22を介して室温で貼り合わせて密着ウエーハ(d)とする。
次いで、この密着ウエーハ(d)を酸化性あるいは非酸化性のいずれかの雰囲気中で加熱処理して支持ウエーハ23と酸化膜付ウエーハ(c)を強固に結合させ、結合ウエーハ(e)とする。
酸化性雰囲気中で加熱処理を行う時には、支持ウエーハ23の結合部以外の外面に酸化物層24が新たに形成され、また活性層ウエーハの結合個所以外における酸化物層22’の厚さが増す。結合ウエーハ(e)の周縁部分に結合が不十分か、または未結合の部分が存在する場合には、この部分をエッチングあるいは研削加工によって取り除く(f)。その後、活性層ウエーハ21を研削加工によって薄くして研削SOIウエーハ(g)とした後、SC−1洗浄液と呼称されるアルカリ性水溶液による洗浄を行ってから、活性層が所定の厚さになるまで、さらに研磨加工を行い研磨SOIウエーハ(h)とする。最後に洗浄を行って目的とする貼り合わせSOIウエーハを完成させる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
先に述べたように、SOIウエーハは、従来より一段と高い機能を有するデバイスを実現することを可能にする材料であるので、SOIウエーハ中の不純物を極めて低いレベルに厳しく制限する事が必要である。なかでもデバイスの動作領域が形成される活性層の品質はデバイスの機能に対し決定的な影響を及ぼすので、この活性層中の金属不純物の含有量を低減することはSOIウエーハを製造する上において、最も重要な技術課題である。これに対して例えば上述のようなこれまでの方法で製造した貼り合わせSOIウエーハ中の金属、特に活性層中の銅の含有量は、通常のシリコンウエーハ中の値と比べても多く、高機能デバイスの実現の障害となって来ていることがSOIウエーハ製造における大きな課題であった。
【0007】
すなわち、従来の方法で製造された貼り合わせSOIウエーハ中の銅の含有量を調査した結果では、活性層中におよそ6×1013atoms/cm3の銅が含有されており、このようなSOIウエーハは活性層中の酸化膜耐圧特性においてBモード不良を多発するという問題が生じていた。そこで、本発明者らは、図3に示した従来の貼り合わせSOIウエーハの製造各工程後において、各段階のウエーハの外面および内部の各層(支持ウエーハ、活性層、および酸化物層)中に含まれる銅や鉄、ニッケル、その他の金属不純物元素を分析、測定し、これらの不純物によるウエーハの汚染の状況を精査した。その結果、活性層研削工程において活性層の表面に食い込んだ状態で付着した銅、あるいは鉄、ニッケル等の金属は次のアルカリ洗浄工程におけるアンモニア水と過酸化水素水の混合液を用いた洗浄のみでは十分には除去されず、その後の活性層研磨工程において活性層内部に拡散すること、あるいは研磨によってウエーハから脱離したこれらの各種金属不純物が研磨装置や材料等を介して二次的に研磨SOIウエーハに再度付着することが、汚染の主たる原因であることを見出した。
【0008】
以上述べた金属不純物による汚染の他に、従来の方法で製造された貼り合わせSOIウエーハの表面に、クボミと言われる局所的な平坦度の乱れが発生することがあって、これがために製品としては不合格となるものがかなりの頻度で生じる問題がある。このクボミは研削SOIウエーハの裏面に付着したパーテイクルがアルカリ洗浄では完全に除去されずに残留し、その後の活性層研磨工程の際に研削SOIウエーハとウエーハを保持する平板との間に介在してウエーハの平坦度を局所的に悪化させるために生じることが知られている。
【0009】
これらの金属不純物による汚染やクボミの問題は、研削工程と研磨工程を経て製造される他のSOIウエーハやシリコンウエーハ等においても発生する。
【0010】
本発明はかかる従来の方法における、貼り合わせSOIウエーハ、あるいは他のSOIウエーハ(以下、総称して製品ウエーハという)の金属不純物、特に銅による汚染を十分抑制できないこと、あるいは活性層表面におけるクボミによって製品としては不合格となる率が高くなるという課題に鑑みてなされたものであって、製品ウエーハ中の金属不純物、なかでも特に活性層中の銅の含有量を低い水準に制御した製品ウエーハとその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、クボミによる不合格率を大幅に低減することのできるSOIウエーハの製造方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明者らは研削SOIウエーハの洗浄方法について鋭意検討、試行した結果、本発明をなすに至った。
【0012】
すなわち、本発明は支持ウエーハと回路が形成される活性層が存在するSOIウエーハにおいて、活性層中の銅の含有量が5×1013atoms/cm3以下であることを特徴とする。
【0013】
また、本発明は支持ウエーハと回路が形成される活性層との間に酸化物層が存在するSOIウエーハにおいて、活性層中の銅の含有量が5×1013atoms/cm3以下であり、酸化物層中の銅の含有量が10×1013atoms/cm3以下であって、支持ウエーハ中の銅の含有量が5×1013atoms/cm3以下、好ましくは4×1013atoms/cm3以下であることを特徴とする。
【0014】
本発明のSOIウエーハの製造方法は、支持ウエーハと活性層ウエーハを直接貼り合わせるか、あるいは支持ウエーハと活性層ウエーハとを酸化物層を介して貼り合わせ、所定の加熱処理により結合ウエーハとした後、該結合ウエーハの活性層を研削加工によって薄くし、第一の洗浄工程を経て活性層の研磨加工を行い、第二の洗浄工程を経て目的とするSOIウエーハを製造する方法において、前記第一の洗浄工程で研削SOIウエーハ外面における銅の量を5×109atoms/cm2以下とすることを特徴とする。
【0015】
本発明のSOIウエーハの具体的な製造方法は、支持ウエーハと活性層ウエーハを直接貼り合わせるか、あるいは支持ウエーハと活性層ウエーハとを酸化物層を介して貼り合わせ、所定の加熱処理により結合ウエーハとした後、該結合ウエーハの活性層を研削加工によって薄くし、第一の洗浄工程を経て活性層の研磨加工を行い、第二の洗浄工程を経て目的とするSOIウエーハを製造する方法において、前記第一の洗浄工程において、酸洗浄に続いてアルカリ洗浄を行うか、あるいは酸洗浄に続いてオゾン水洗浄を行うことを特徴とする。
【0016】
本発明の方法によって、研削SOIウエーハ外面の銅、あるいはその他いずれの金属元素の量を5×109atoms/cm2以下とすることができ、金属不純物の含有量を大幅に低減したSOIウエーハを実現することが可能となった。
【0017】
好ましくは本発明のSOIウエーハの製造方法は、前記第一の洗浄工程において、酸洗浄に続いてアルカリ洗浄を行うか、あるいは酸洗浄に続いてオゾン水洗浄を行い、前記酸洗浄液としてフッ酸の濃度が4%から8%、硝酸の濃度が20%から35%の混酸を使用し、摂氏15度から30度の温度で洗浄することを特徴とする。
【0018】
本発明の洗浄方法で、酸洗浄はウエーハの金属不純物による汚染を防止し、あるいは研削SOIウエーハの裏面に付着したパーテイクルも有効に除去できるので、活性層表面におけるクボミの発生を防止するのに極めて効果が高いが、洗浄液の温度が摂氏15度以下で、フッ酸の濃度が4%未満、あるいは、硝酸の濃度が35%を超えるとこれらの効果を達成するためには長い時間を必要とするので、実用的ではない。一方、上記の混酸によってシリコンはわずかながらエッチングされるので、逆に洗浄液の温度が摂氏30度以上で、フッ酸の濃度が8%を超えるか、あるいは硝酸の濃度が20%未満であるとこのエッチング作用が過大となるので好ましくない。酸洗浄における適正なエッチング代はおよそ10nmから100nmである。エッチング代をこの範囲に制御して酸洗浄することにより、活性層研削加工の際に活性層の表面に直接、あるいは食い込んで付着した銅、あるいは鉄、ニッケル、その他の金属不純物を有効に除去することができる。
また表面から内部に拡散した金属、なかでも拡散しやすい銅を有効に除去することができる。
【0019】
また、本発明は、前記第一の洗浄工程において、酸洗浄に続いてアルカリ洗浄を行う場合に、好ましくはアルカリ洗浄液としてアンモニアと過酸化水素を含む水溶液を使用し、摂氏50度から80度の温度で洗浄することを特徴とする。
【0020】
本発明によれば、酸洗浄後にアンモニアと過酸化水素を含む水溶液によるアルカリ洗浄を行うと、酸洗浄の効果にアルカリ洗浄の効果が重畳される。すなわち、洗浄液中の過酸化水素の酸化力とアンモニアの錯体形成能力によってウエーハ外面への不純物の付着を防止することが出来る。このアルカリ洗浄液としては一般に用いられている通称SC−1洗浄液{アンモニアと過酸化水素水の混合水溶液:28%NH3:30%H2O2:H2O=1:1:5(容量比)}が有効であり、液の温度は高いほど効果があるが、摂氏50度から80度の範囲が実用的である。
【0021】
さらに本発明は、前記第一の洗浄工程において、酸洗浄に続いてオゾン水洗浄を行う場合に、好ましくは該オゾン水中のオゾン濃度が0.5ppm以上飽和濃度以下であることを特徴とする。
【0022】
オゾン水洗浄を酸洗浄の後に付加すると、オゾンの強い酸化力によって金属不純物の除去がさらに促進されるとともに、金属不純物のウエーハ外面への再付着が防止される。すなわち、オゾン水は過酸化水素より高い酸化還元電位を示すので、より酸化力が強く、不純物、特に金属元素を強くイオン化して、基板表面への付着を防止すると考えられる。この際のオゾン濃度が0.5ppm未満であると十分な効果が得られないので、濃度としては0.5ppm以上飽和濃度までの範囲とするのが好ましい。
【0023】
活性層研削工程では金属不純物は研削SOIウエーハ外面に単に付着するだけでなく、さらに研削SOIウエーハ外面から中に食い込んだ形でも付着する。特に食い込んだ形で付着した金属不純物はSC−1洗浄液による処理のみでは除去できない。中でも銅はシリコン中における拡散係数が大きいので内部に拡散し易く、活性層研磨工程での研磨代よりも深く拡散したものは除去されずに活性層中に残留してデバイス特性に悪影響を及ぼすことが想定される。図4に示した本発明による製造工程では、活性層研削工程の後の第一の洗浄工程において酸洗浄を行うので、酸洗浄液のエッチング作用によって活性層内部に拡散した銅をも有効に除去することができる。
その結果、活性層研磨工程とそれに続く第二の洗浄工程を経て完成されるSOIウエーハの活性層中に含まれる銅の含有量を5×1013atoms/cm3以下とすることができる。この第一の洗浄工程の前に研削SOIウエーハ外面に鉄、ニッケル、あるいはその他の金属不純物が付着していたとしても、これらも同時に除去される。また、酸洗浄後にアルカリ洗浄あるいはオゾン水洗浄を実施するので、それぞれの洗浄の効果が重畳されて、研削SOIウエーハ外面の銅、あるいは鉄、ニッケル等の金属元素のいずれかをもその量を5×109atoms/cm2以下とすることができる。さらに有機物やパーテイクル等の不純物をも有効に除去することができるので、高い清浄度を有する状態でウエーハを次の研磨工程に送ることができる。
【0024】
本発明の別の実施様態は、支持ウエーハと活性層ウエーハを直接貼り合わせるか、あるいは支持ウエーハと活性層ウエーハとを酸化物層を介して貼り合わせ、所定の加熱処理により結合ウエーハとした後、該結合ウエーハの活性層を研削加工によって薄くし、第一の洗浄工程を経て活性層の研磨加工を行い、第二の洗浄工程を経て目的とするSOIウエーハを製造する方法において、前記第一の洗浄工程の後に、相当径が前記研削加工された活性層の厚さより大きいパーテイクル、より具体的には相当径が少なくとも2μm以上のパーテイクルが支持ウエーハ外面に検出されない状態にした後、活性層の研磨加工を行うことを特徴とする。
【0025】
すなわち、相当径が前記研削加工された活性層の厚さより大きいパーテイクル、より具体的には相当径が少なくとも2μm以上のパーテイクルが支持ウエーハ外面に検出されない状態にすれば、その後の活性層研磨の際にウエーハを平板に保持して研削SOIウエーハを研磨しても、研磨加工後の活性層表面にクボミが生じることを効果的に抑制することが出来る。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下に、実施例と比較例によって本発明の内容とその効果をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明の技術思想によってその効果が認められる範囲において広く適用されるものである。すなわち、本技術思想はシリコンウエーハを支持ウエーハとして用いた貼り合わせSOIウエーハに限らず、サファイアや石英等を支持ウエーハとして用いたSOIウエーハなどにも適用できる。また、洗浄液としても同様の効果が得られる種々のものを、種々の条件で使用することが可能である。さらに、SOIウエーハの仕様如何によっては、本明細書に述べるSOIウエーハの製造工程の中のいずれかの工程を省略しうる場合や、別の工程が附加される場合にも、適用されるものである。
【0027】
(金属不純物の低減)
[実施例1]
直径が6インチ、単結晶棒の軸方向の結晶方位が<100>、抵抗率が5ohm−cmのP型CZシリコン単結晶から切り出したウエーハを加工して、厚さがおよそ400μmと625μmの2種類の鏡面ウエーハを作成した。厚さおよそ400μmの鏡面ウエーハは活性層ウエーハに、厚さおよそ625μmの鏡面ウエーハは支持ウエーハとして用いた。縦型炉を用いて、活性層ウエーハを酸素−水素の混合気体雰囲気中に、温度1100℃で8時間保持して、その外面に厚さおよそ2μmの酸化物層を形成した酸化膜付ウエーハとした。この酸化膜付ウエーハと支持ウエーハとを、室温において酸化物層を介してそれぞれの主面で貼り合わせて密着ウエーハとした。次いで、縦型炉を用いて、密着ウエーハを酸素−水素の混合気体雰囲気中に、温度1100℃で2時間保持して両者を強固に結合させて結合ウエーハとした。
この過程で支持ウエーハの結合個所以外の外面には厚さおよそ0.9μmの酸化物層が新たに形成され、また活性層ウエーハの結合個所以外における酸化物層の厚さはおよそ2.3μmとなった。エッジ加工工程に続く活性層研削工程では、先ず粗研削加工で活性層ウエーハの表面からおよそ365μmを、次いで仕上げ研削によってさらにおよそ25μmを除去して研削SOIウエーハを作製した。仕上げ研削にはウエーハにとって有害な金属の含有量が少ない研削砥石を使用した。研削後の活性層の厚さを精度1μm以内に制御した。また、研削SOIウエーハ表層の加工によるダメージ層の深さが1μm以内に抑制されるように加工条件を選択した。次いで研削SOIウエーハを、濃度6%のフッ酸と濃度28%の硝酸を含む温度摂氏23度の混酸を用いて3分間洗浄した。この時活性層の表面からおよそ50nmのシリコンがエッチングされた。酸洗浄に引き続いてアルカリ洗浄を行った。アルカリ洗浄液としては公知のSC−1洗浄液を用い、70℃で3分間処理した。
【0028】
洗浄液の組成と品質、および洗浄方法の詳細は以下の通りであった。
▲1▼酸洗浄液
50%HF(エレクトロニックグレード)と60%HNO3(エレクトロニックグレード)をフッ素樹脂製の槽中で容量比で1対4の割合で混合した原液を所定の濃度(容量割合)に純水(電気伝導度:0.1マイクロモー以下、パーテイクル:0.2μm以上10ヶ/ml以内)で希釈した。
▲2▼アルカリ洗浄液(SC−1洗浄液)
28%NH3(エレクトロニックグレード)、30%H2O2(エレクトロニックグレード)とH2O(純水:電気伝導度:0.1マイクロモー以下、パーテイクル:0.2μm以上10ヶ/ml以内)を石英製の槽中で、容量比で1対1対5の割合で混合した。
▲3▼洗浄方法
各試料をパスケット内に主外面をほぼ垂直の状態にして収納し、各洗浄槽(容量20L)中で所定の温度に保たれたおよそ18Lの洗浄液に浸漬して所定時間周期的に液中で揺動させた。洗浄を終了した後、直ちに2槽のリンス槽(石英製、容量30L)内のおよそ25Lの純水(電気伝導度:0.1マイクロモー以下、パーテイクル:0.2μm以上10ヶ/ml以内)に順次所定時間(60秒)浸漬して洗浄液を洗いおとし、最後に乾燥させた。
【0029】
洗浄を施した研削SOIウエーハの被研削面、すなわち活性層表面の銅、鉄、ニッケル、アルミニウム、クロム、および亜鉛の各金属量を測定した後、活性層研磨工程に送って活性層の厚さがおよそ2μmになるように研磨した。ついで第二の洗浄工程を行った後、乾燥させて貼り合わせSOIウエーハを完成させた。
完成した貼り合わせSOIウエーハの活性層、酸化物層、および支持ウエーハのそれぞれに含まれる銅、鉄、ニッケル、アルミニウム、クロム、および亜鉛の量を個々に測定した。
【0030】
[実施例2]
アルカリ洗浄に代えてオゾン水洗浄を行った以外は全く実施例1と同様にして貼り合わせSOIウエーハを完成させ、完成した貼り合わせSOIウエーハの活性層、酸化物層、および支持ウエーハのそれぞれに含まれる銅、鉄、ニッケル、アルミニウム、クロム、および亜鉛の量を個々に測定した。オゾン水洗浄はオゾン濃度1ppmのオゾン水{純水(電気伝導度:0.1マイクロモー以下、パーテイクル:0.2μm以上10ヶ/ml以内)中で放電させておよそ1ppmのオゾンを含有させた}を用い、23℃で3分間、上記と同様の方法で実施した。
【0031】
[比較例1]
活性層研削工程の後従来の方法に従って酸洗浄を行わずにアルカリ洗浄のみを実施した以外は全く実施例1と同様にして貼り合わせSOIウエーハを完成させ、完成した貼り合わせSOIウエーハの活性層、酸化物層、および支持ウエーハのそれぞれに含まれる銅、鉄、ニッケル、アルミニウム、クロム、および亜鉛の量を個々に測定した。アルカリ洗浄液として実施例1と同じく公知のSC−1洗浄液を用い、70℃で3分間処理した。
【0032】
(不純物の分析)
ウエーハ外面をフッ酸蒸気に曝し、回収した液の一部を試料とした。試料中の銅、鉄、ニッケル、アルミニウム、クロム、亜鉛等の金属量をICP−MS(誘導結合プラズマによる質量分析)法によって計量した。また、貼り合わせSOIウエーハ内部の銅、鉄、ニッケル等の含有量の測定は、活性層、酸化物層、支持ウエーハの各部分毎に順次フッ酸と硝酸の混合液でそれぞれ厚さおよそ2μmを溶解し、これらより試料を採取してICP−MS法で行った。
【0033】
実施例、および比較例における研削SOIウエーハについて、それぞれの洗浄後における活性層表面の各金属不純物(金属元素)の量の測定結果をまとめて表1に示した。
【0034】
【表1】
表1は実施例と比較例における研削SOIウエーハ外面の金属不純物(金属元素)の量を示したものである。
【0035】
表1より明らかなように、本発明の洗浄方法を実施することによって、従来の方法に対し活性層表面の銅、鉄、ニッケルの各金属の量を2桁以下に低減することができる。その他のアルミニウム、クロム、亜鉛の量は本発明のいずれの洗浄によっても5.0×109atoms/cm2以下となった。これらの結果から本発明の洗浄法を用いることによって、研削SOIウエーハ表面に付着したいずれかの金属の量を5.0×109atoms/cm2以下にすることができる。
【0036】
実施例、および比較例における完成貼り合わせSOIウエーハの活性層、酸化物層、および支持ウエーハの各部分別に測定した銅の値を表2に示した。
【0037】
【表2】
表2は実施例と比較例における完成貼り合わせSOIウエーハ中の銅の含有量を示したものである。
【0038】
本発明の洗浄方法を実施した場合には活性層中、酸化物層中、支持ウエーハ中のいずれにおいても銅の含有量は従来のアルカリ洗浄液のみを行った場合の値に比べて、それぞれ数分の一に減少し、活性層中で1×1013atoms/cm3から2×1013atoms/cm3、酸化物層中で5×1013atoms/cm3から10×1013atoms/cm3、支持ウエーハ中では3×1013atoms/cm3以下となっている。
【0039】
実施例と比較例のいずれにおいても完成貼り合わせSOIウエーハの活性層中、酸化物層中、支持ウエーハ中に見出される鉄の量はそれぞれ1×1013atoms/cm3から3×1013atoms/cm3、2×1013atoms/cm3から4×1013atoms/cm3、1×1013atoms/cm3から3×1013atoms/cm3、ニッケルの量は4×1012atoms/cm3から7×1012atoms/cm3、6×1012atoms/cm3から9×1012atoms/cm3、3×1012atoms/cm3から6×1012atoms/cm3で、実施例と比較例との間で有意差は見られなかった。
【0040】
(クボミの発生)
[実施例3]
支持ウエーハとして両面を鏡面にした6インチウエーハを用いて実施例1と同様に研削SOIウエーハ75枚を作製した。この内の25枚を実施例1と同じ洗浄を行った後に乾燥させて支持ウエーハ外面に付着した相当径が2μm以上の大きさのパーテイクルを集光灯による照明下で目視によって計数した。その後、活性層研磨工程と第二の洗浄工程を経て完成貼り合わせSOIウエーハを作製した。別の研削SOIウエーハ25枚を実施例2と同じ洗浄を行った後、同様にパーテイクル数の測定、活性層研磨および最終洗浄を行った。
これらの本発明の方法で洗浄した研削SOIウエーハ各25枚の支持ウエーハ外面には相当径が2μm以上の大きさのパーテイクルは全く検出されなかったが、相当径が1〜2μmのパーテイクルは僅かに検出された。
しかしながら、相当径が1〜2μmのパーテイクルは活性層研磨において活性層表面の平坦度には障害とならず、完成貼り合わせSOIウエーハ各25枚の活性層表面にはクボミは見出されなかった。
【0041】
[比較例2]
実施例3の残り25枚の研削SOIウエーハを従来の方法によるアルカリ洗浄のみを行った後、実施例3と同様にパーテイクル数の測定、研磨および最終洗浄を行った。
これらの研削SOIウエーハ25枚中の3枚のいずれにも、裏面に相当径が2μm以上のパーテイクルが1個ないし3個見出され(相当径が1〜2μmのパーテイクルは計数せず)、これらの相当径が2μm以上のパーテイクルの位置に対応して完成貼り合わせSOIウエーハの活性層表面にクボミの発生が認められた。
【0042】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明により、従来の製造方法による場合に比べて金属不純物各元素の含有量を大幅に低減し、好ましくはクボミが見出されない極めて高い平坦度を実現した製品ウエーハの製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】SOIウエーハの構造を示す断面図である。
【図2】ウエーハの断面図を用いて示した本発明が適用される貼り合わせSOIウエーハの製造工程の流れ図である。
【図3】貼り合わせSOIウエーハの従来技術に係る製造工程の流れ図である。
【図4】貼り合わせSOIウエーハの本発明の実施例に係る製造工程の流れ図である。
【符号の説明】
1 シリコン活性層、または単に活性層
2、22、22’、24 シリコンの酸化物層、または単に酸化物層
3、23、(b) 支持ウエーハ
21、(a) 活性層ウエーハ
(c)酸化膜付ウエーハ
(d)密着ウエーハ
(e)結合ウエーハ
(g)研削SOIウエーハ
(h)研磨SOIウエーハ
Claims (10)
- 支持ウエーハと回路が形成される活性層が存在するSOIウエーハにおいて、活性層中の銅の含有量が5×1013atoms/cm3以下であることを特徴とするSOIウエーハ。
- 支持ウエーハと回路が形成される活性層との間に酸化物層が存在するSOIウエーハにおいて、活性層中と支持ウエーハ中の銅の含有量が5×1013atoms/cm3以下であり、酸化物層中の銅の含有量が10×1013atoms/cm3以下であることを特徴とするSOIウエーハ。
- 前記支持ウエーハ中の銅の含有量が4×1013atoms/cm3以下であることを特徴とする請求項2に記載するSOIウエーハ。
- 支持ウエーハと活性層ウエーハを直接貼り合わせるか、あるいは支持ウエーハと活性層ウエーハとを酸化物層を介して貼り合わせ、所定の加熱処理により結合ウエーハとした後、該結合ウエーハの活性層を研削加工によって薄くし、第一の洗浄工程を経て活性層の研磨加工を行い、第二の洗浄工程を経て目的とするSOIウエーハを製造する方法において、
前記第一の洗浄工程で研削SOIウエーハ外面における銅の量を5×109atoms/cm2以下とすることを特徴とするSOIウエーハの製造方法。 - 支持ウエーハと活性層ウエーハを直接貼り合わせるか、あるいは支持ウエーハと活性層ウエーハとを酸化物層を介して貼り合わせ、所定の加熱処理により結合ウエーハとした後、該結合ウエーハの活性層を研削加工によって薄くし、第一の洗浄工程を経て活性層の研磨加工を行い、第二の洗浄工程を経て目的とするSOIウエーハを製造する方法において、
前記第一の洗浄工程において、酸洗浄に続いてアルカリ洗浄を行うか、あるいは酸洗浄に続いてオゾン水洗浄を行うことを特徴とするSOIウエーハの製造方法。 - 支持ウエーハと活性層ウエーハを直接貼り合わせるか、あるいは支持ウエーハと活性層ウエーハとを酸化物層を介して貼り合わせ、所定の加熱処理により結合ウエーハとした後、該結合ウエーハの活性層を研削加工によって薄くし、第一の洗浄工程を経て活性層の研磨加工を行い、第二の洗浄工程を経て目的とするSOIウエーハを製造する方法において、
前記第一の洗浄工程において、酸洗浄に続いてアルカリ洗浄を行うか、あるいは酸洗浄に続いてオゾン水洗浄を行い、前記酸洗浄液としてフッ酸の濃度が4%から8%、硝酸の濃度が20%から35%の混酸を使用し、摂氏15度から30度の温度で洗浄することを特徴とするSOIウエーハの製造方法。 - 支持ウエーハと活性層ウエーハを直接貼り合わせるか、あるいは支持ウエーハと活性層ウエーハとを酸化物層を介して貼り合わせ、所定の加熱処理により結合ウエーハとした後、該結合ウエーハの活性層を研削加工によって薄くし、第一の洗浄工程を経て活性層の研磨加工を行い、第二の洗浄工程を経て目的とするSOIウエーハを製造する方法において、
前記第一の洗浄工程において、酸洗浄に続いてアルカリ洗浄を行い、アルカリ洗浄液としてアンモニアと過酸化水素を含む水溶液を使用し、摂氏50度から80度の温度で洗浄することを特徴とするSOIウエーハの製造方法。 - 支持ウエーハと活性層ウエーハを直接貼り合わせるか、あるいは支持ウエーハと活性層ウエーハとを酸化物層を介して貼り合わせ、所定の加熱処理により結合ウエーハとした後、該結合ウエーハの活性層を研削加工によって薄くし、第一の洗浄工程を経て活性層の研磨加工を行い、第二の洗浄工程を経て目的とするSOIウエーハを製造する方法において、
前記第一の洗浄工程において、酸洗浄に続いてオゾン水洗浄を行い、該オゾン水中のオゾン濃度が0.5ppm以上飽和濃度以下であることを特徴とするSOIウエーハの製造方法。 - 支持ウエーハと活性層ウエーハを直接貼り合わせるか、あるいは支持ウエーハと活性層ウエーハとを酸化物層を介して貼り合わせ、所定の加熱処理により結合ウエーハとした後、該結合ウエーハの活性層を研削加工によって薄くし、第一の洗浄工程を経て活性層の研磨加工を行い、第二の洗浄工程を経て目的とするSOIウエーハを製造する方法において、
前記第一の洗浄工程の後に、相当径が前記研削加工された活性層の厚さより大きいパーテイクルが支持ウエーハ外面に検出されない状態にした後、活性層の研磨加工を行うことを特徴とする請求項4から8のいずれかに記載するSOIウエーハの製造方法。 - 支持ウエーハと活性層ウエーハを直接貼り合わせるか、あるいは支持ウエーハと活性層ウエーハとを酸化物層を介して貼り合わせ、所定の加熱処理により結合ウエーハとした後、該結合ウエーハの活性層を研削加工によって薄くし、第一の洗浄工程を経て活性層の研磨加工を行い、第二の洗浄工程を経て目的とするSOIウエーハを製造する方法において、
前記第一の洗浄工程の後に、相当径が2μmより大きいパーテイクルが支持ウエーハ外面に検出されない状態にした後、活性層の研磨加工を行うことを特徴とする請求項4から8のいずれかに記載するSOIウエーハの製造方法。
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