JP4398934B2 - Ｓｏｉウエーハの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は貼り合わせウエーハの製造方法及びその貼り合わせウエーハに関し、特に貼り合わせウエーハのテラス部に形成された酸化膜をエッチングする方法に関するものである。

高性能デバイス用のウエーハとして、半導体ウエーハを他のウエーハ等と接合させた後、素子を作製する側のウエーハを薄膜化した貼り合わせウエーハが使用されている。
具体的には、例えば、鏡面研磨された２枚のシリコンウエーハを用意し、少なくとも一方のウエーハに酸化膜を形成させる。そして、これらのウエーハを接合させた後、２００〜１２００℃の温度で熱処理して結合強度を高める。その後、素子作製側ウエーハ（ボンドウエーハ）を研削及び研磨等して所望の厚さまで薄膜化することにより、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）層が形成された貼り合わせＳＯＩウエーハを製造することができる。

ボンドウエーハを薄膜化する方法としては、上記の研削・研磨による方法のほか、貼り合わせる前のボンドウエーハに予め水素イオンなどのイオン注入層を形成しておき、ベースウエーハと貼り合わせた後にそのイオン注入層で剥離することによりボンドウエーハを薄膜化する方法（スマートカット（登録商標）とも呼ばれる。）もある。

尚、貼り合わせウエーハを製造する場合、酸化膜を介さずに直接シリコンウエーハ同士を接合することもできるし、ベースウエーハとして、石英、炭化珪素、アルミナ等の絶縁性ウエーハが用いられる場合もある。

上記のように貼り合わせウエーハを製造する場合、貼り合わせられる２枚の鏡面ウエーハの周辺部には厚さが僅かに薄くなった研磨ダレと呼ばれる部分や面取り部が存在し、その部分は結合されないか、結合力が弱い未結合部分として残ってしまう。このような未結合部分が存在したまま研削等により薄膜化を行うと、その薄膜化工程中に未結合部分の一部が剥がれることになる。従って、薄膜化されたボンドウエーハは、基台となるウエーハ（ベースウエーハ）よりも小径となり、また、周辺部には微小な凹凸が連続的に形成されることになる。
このような貼り合わせウエーハをデバイス工程に投入すると、残留する未結合部分がデバイス工程で剥離し、パーティクルを発生させ、デバイス歩留りを低下させてしまう。

そのため、薄膜化後のボンドウエーハの上面に周辺部が露出するようにマスキングテープを貼り付けてエッチングを行うことにより、残留する未結合部分を予め除去する方法が提案されている（特許文献１参照。）。このように未結合部分を除去した外周部領域はテラス部と呼ばれる。

一方、イオン注入層で剥離して薄膜化を行う方法においても、研磨ダレ部分の未結合部は剥離後にテラス部となり、研削・研磨による薄膜化の場合と同様に、薄膜の周辺部からパーティクルが発生したり、クラックが入ったりするという問題があった。そのため、剥離後、ベースウエーハ上に形成された薄膜の周辺部を除去する方法が提案されている（特許文献２参照）。

しかし、研削・研磨による薄膜化の場合、未結合部分を除去して形成されたテラス部には結合強度を高めるための熱処理（結合熱処理）等で形成された酸化膜の残渣があり、この酸化膜がデバイス作製工程中に発塵源となるという問題があった。この問題に対して、テラス部の酸化膜除去処理が行われている。たとえば未結合部分を除去した後、フッ化水素酸に貼り合わせウエーハを浸漬して酸化膜を除去するというものである。この方法を用いた場合、貼り合わせウエーハの表面（テラス部を含む）だけでなく裏面の酸化膜まで除去されることになる。

一方、ベースウエーハ上に酸化膜を介してＳＯＩ層を形成したＳＯＩウエーハの場合、ベースウエーハの片面に埋め込み酸化膜が形成されており、他方の面には酸化膜が無いことから反りが発生することがある。そこで、ＳＯＩウエーハの裏面側にも酸化膜を形成して反りの発生を抑制することがあるが、この場合、表面側の酸化膜を除去し、裏面側は残す必要がある。

このように、ＳＯＩウエーハ裏面の酸化膜を残して表面側の酸化膜のみを除去する場合は、ウエーハ裏面をマスキングテープ、フォトレジスト等によりマスクした状態でフッ化水素酸にＳＯＩウエーハを浸漬するという方法が取られている。しかしこのような方法では、マスキングテープの貼着や剥離、あるいはフォトレジストの露光や除去に時間がかかり、また複雑であるため、作業効率が悪いという問題がある。また、多量のエッチング液を使用するため、コストが高いという問題もある。

イオン注入層で剥離して薄膜化を行う方法の場合、ベースウェーハに酸化膜を形成して貼り合わせると、剥離後のテラス部には酸化膜が残留するが、ボンドウエーハ側のみに酸化膜を形成して貼り合わせると、剥離後のテラス部に酸化膜は残らない。しかし、その後に結合強度を高めるための熱処理を酸化性雰囲気で行う場合にはテラス部にも酸化膜が形成される。

このようにテラス部に酸化膜が形成されているＳＯＩウエーハのＳＯＩ層上にエピタキシャル成長を行う場合、テラス部にポリシリコンが成長してしまうため、ＳＯＩ層の結晶性に悪影響を及ぼしたり、パーティクルの発生要因となる。

ところで、ＳＯＩウエーハの埋め込み酸化膜（ＢＯＸ）となるシリコン酸化膜の厚さは、作製するデバイス用途により異なるが、０．１〜２μｍ程度の範囲が一般的に用いられるが、例えば光集積デバイスなどにおける光導波路などのような特殊な用途に用いる場合には、４μｍ以上、あるいは１０μｍ以上といった極めて厚い酸化膜が要求されることがある。このような極めて厚い埋め込み酸化膜を有するＳＯＩウエーハを、前述のイオン注入層で剥離して薄膜化を行う方法で作製しようとする場合、酸化膜を通してイオン注入を行うためには、極めて大きなイオン注入エネルギーが必要となるため現実的ではない。従って、ベースウエーハ側に厚い酸化膜を形成して貼り合わせる方法が採用される。この場合、剥離後のテラス部には極めて厚い酸化膜が残留することになり、上述したような問題を引き起こす原因となっていた。

特開平３−２５０６１６号公報 再公表特許 ＷＯ０１／０２７９９９

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、ベースウエーハ裏面の酸化膜を除去することなく、ベースウエーハのテラス部に形成された酸化膜を効率的にエッチングする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したものである。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、少なくともベースウエーハとボンドウエーハとを貼り合わせて作製した、貼り合わせウエーハの外周部のテラス部の酸化膜をエッチングする工程を有する貼り合わせウエーハを製造する方法であって、前記テラス部の酸化膜のエッチングは、前記貼り合わせウエーハを保持して回転させながら、スピンエッチングにより行うことを特徴とする貼り合わせウエーハの製造方法を提供する。

このように貼り合わせウエーハを保持して回転させながらスピンエッチングでテラス部の酸化膜のエッチングを行えば、エッチング液は遠心力により外方へ飛散してベースウエーハ裏面に回り込まない。したがって、ウエーハ裏面の酸化膜を除去することなく、テラス部に形成された酸化膜を効率良く均一にエッチングすることができる。しかも従来のようにマスキングテープ等を用いてウエーハ裏面をエッチング液から保護する必要がなく、工程数を減らして作業効率を上げることができる。

この場合、前記テラス部の酸化膜をエッチングするための貼り合わせウエーハの製造を、少なくとも、前記ベースウエーハとボンドウエーハとを密着させ、これに酸化性雰囲気下で熱処理を加えて結合させた後、前記ボンドウエーハの外周部を所定厚さまで研削して除去し、その後エッチングにより該ボンドウエーハ外周部の未結合部を除去し、しかる後に前記ボンドウエーハを所望厚さまで薄膜化することで行い、前記未結合部のエッチング後またはボンドウエーハの薄膜化後に、前記テラス部の酸化膜のエッチングをスピンエッチングにより行うことができる。

このように、本願は前記テラス部の酸化膜をエッチングするための貼り合わせウエーハの製造を、少なくとも、前記ベースウエーハとボンドウエーハとを密着させ、これに酸化性雰囲気下で熱処理を加えて結合させた後、前記ボンドウエーハの外周部を所定厚さまで研削して除去し、その後エッチングにより該ボンドウエーハ外周部の未結合部を除去し、しかる後に前記ボンドウエーハを所望厚さまで薄膜化することで行い、前記未結合部のエッチング後またはボンドウエーハの薄膜化後に、前記テラス部の酸化膜のエッチングをスピンエッチングにより行う場合に用いることができる。

また、前記テラス部の酸化膜をエッチングするための貼り合わせウエーハの製造を、少なくとも、前記ボンドウエーハにイオンを注入して、該ボンドウエーハとベースウエーハとを密着させた後、イオン注入層で前記ボンドウエーハを剥離して薄膜化することで行うことができる。

このように、本願は前記テラス部の酸化膜をエッチングするための貼り合わせウエーハの製造を、少なくとも、前記ボンドウエーハにイオンを注入して、該ボンドウエーハとベースウエーハとを密着させた後、イオン注入層で前記ボンドウエーハを剥離して薄膜化することで行う場合においても用いることができる。

この場合、前記スピンエッチングのエッチング液として、ＨＦ水溶液を用いるのが好ましい。

このようにＨＦ水溶液を用いて、効率的に酸化膜のエッチングを行うことができる。

この場合、前記ＨＦ水溶液として、ＨＦ５０％水溶液を用いるのが好ましい。

このようにスピンエッチングのエッチング液としてＨＦ５０％水溶液を用いれば、高速のエッチングを行って作業効率を上げることができる。

この場合、前記スピンエッチングを、前記テラス部に直接エッチング液を供給して行うことが好ましい。

このように前記スピンエッチングを、前記テラス部に直接エッチング液を供給して行えば、貼り合わせウエーハの中央部（たとえばＳＯＩ層表面）にエッチング液が流れることがないため、たとえＳＯＩ層に微小欠陥があったとしても、ＳＯＩ層中の微小欠陥を通してエッチング液がＢＯＸを浸食してしまう恐れが少ない。

この場合、前記スピンエッチングを、前記貼り合わせウエーハの中央部に該中央部をエッチング液から保護する流体を供給しながら行うことが好ましい。

このように前記スピンエッチングを、前記貼り合わせウエーハの中央部に該中央部をエッチング液から保護する流体を供給しながら行えば、貼り合わせウエーハの中央部（たとえばＳＯＩ層表面）にエッチング液が流れることがないため、たとえＳＯＩ層に微小欠陥があったとしても、ＳＯＩ層中の微小欠陥を通してエッチング液がＢＯＸを浸食してしまう恐れが一層少なくなる。

この場合、前記流体として、水、空気、窒素ガス、不活性ガスのいずれかを用いることができる。

このように、貼り合わせウエーハの中央部をエッチング液から保護する流体として、水、空気、窒素ガス、不活性ガスのいずれかを用いることができる。

この場合、前記スピンエッチングの処理時間および／またはエッチング液の濃度を調節して、前記ベースウエーハのテラス部に形成された酸化膜の残し厚さを制御することができる。

このようにスピンエッチングの処理時間および／またはエッチング液の濃度を調節して、テラス部の酸化膜の厚さを必要に応じて任意のものに制御することもできる。

また、前記貼り合わせる前のベースウエーハとボンドウエーハは、少なくとも一方に酸化膜が形成されたシリコン単結晶ウエーハであるのが好ましい。

このように本発明の方法は、シリコン単結晶ウエーハからなるベースウエーハとボンドウエーハを酸化膜からなる絶縁膜を介して接合させる貼り合わせＳＯＩウエーハの製造に用いることができる。

また、前記スピンエッチングを行う前に、前記ボンドウエーハを薄膜化して、該ボンドウエーハの表面に酸化膜を形成しておくことが好ましい。

このようにすれば、万一、エッチング液がボンドウエーハの表面に回りこんできた場合でも、確実にＢＯＸの浸食を防ぐことができる。

また、前記スピンエッチングを行った後に、前記テラス部にオゾン水を供給することが好ましい。

このようにすれば、酸化膜除去後のテラス部を親水性にすることができるので、パーティクルの付着を抑制することができる。

また、前記貼り合わせウエーハとしてＳＯＩウエーハを製造することができる。

このように本発明はＳＯＩウエーハの製造に好適に用いることができる。

この場合、前記ＳＯＩウエーハのＳＯＩ層の厚さを０．５μｍ以下とすることができる。

このように、前記ＳＯＩウエーハのＳＯＩ層の厚さが０．５μｍ以下と薄い場合に、ＢＯＸを保護するために本発明は有効である。

この場合、前記ＳＯＩウエーハの製造後に、前記ＳＯＩウエーハのＳＯＩ層表面に、ＳｉまたはＳｉＧｅのエピタキシャル層を形成することができる。

このようにテラス部の酸化膜を除去したＳＯＩウエーハであれば、ＳｉまたはＳｉＧｅのエピタキシャル層を形成しても、ポリシリコンの形成を防ぐことができ、ＳＯＩ層の結晶性に悪影響を及ぼさず、パーティクルの発生を抑制することができる。

また、本発明は、上記の貼り合わせウエーハの製造方法により製造された貼り合わせウエーハを提供する。

このような貼り合わせウエーハであれば、ベースウエーハの裏面の酸化膜を残したままベースウエーハのテラス部の酸化膜が均一にエッチングされており、テラス部の酸化膜がデバイス製造工程で発塵源となることもなく、ウエーハの反りが抑制された高品質の貼り合わせウエーハとなる。特に、テラス部の酸化膜の残し厚さを正確に制御した貼り合わせウエーハとすることができる。

以上説明したように、本発明によれば、貼り合わせウエーハを保持してスピンエッチングによりベースウエーハのテラス部に形成された酸化膜をエッチングすることで、特にマスキングテープ等でベースウエーハの裏面を保護せずとも、裏面の酸化膜を除去することなく、テラス部の酸化膜を均一にエッチングすることができる。これにより、ウエーハ片面のテラス部酸化膜エッチングを従来より工程数を減らして効率的に行うことができる。

以下、本発明についてより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
ここで、図１は本発明の貼り合わせウエーハの製造方法の一例を説明する概略図である。

図１においてまず、貼り合わせによりＳＯＩウエーハを作製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））。ボンドウエーハ及びベースウエーハは特に限定しないが、たとえばシリコン単結晶ウエーハを用いることができる。
次に、用意されたシリコン単結晶ウエーハのうち、ボンドウエーハ２に熱処理を施し、ボンドウエーハ表面に酸化膜４を形成する（図１（ｂ））。

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、貼り合わせウエーハ１とする。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℃の温度で行えば良い（図１（ｄ））。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とともに、貼り合わせウエーハ１の外表面全体にも酸化膜（結合酸化膜）５が形成される。

こうして結合された貼り合わせウエーハ１の外周部約２ｍｍには、ボンドウエーハ２とベースウエーハ３の未結合部が存在している。このような未結合部は、デバイスを作製するＳＯＩ層として用いることができない上に、後工程で剥れ落ちて、種々の問題を引き起こすため除去する必要がある。

未結合部を除去するには、図１（ｅ）に示すように、まず未結合部が存在するボンドウエーハ２の外周部を所定厚さｔまで研削して除去する。研削によれば、高速で除去することができるし、加工精度もよいからである。
この場合、所定厚さｔとしては例えば２０〜１５０ミクロンとすることができる。

次に、エッチングを行い、図１（ｆ）に示すようなボンドウエーハ２の外周部の未結合部を除去したウエーハを得る。これは、酸化膜にくらべてシリコン単結晶のエッチング速度が格段に大きいエッチング液に、貼り合わせウエーハ１を浸漬することによって、簡単に行うことができる。すなわち、ボンドウエーハ２の外周部は、研削によってシリコンが露出しているために、エッチング液によってエッチングされるが、貼り合わせウエーハの他の部分は、酸化膜５で覆われているためにエッチングされない。このようなエッチングとしては、ＫＯＨ，ＮａＯＨ等によるいわゆるアルカリエッチングを挙げることができる。
このようなエッチングにより、テラス部７を形成する。

次に、図１（ｇ）に示すように、ボンドウエーハ２の表面を所望厚さまで薄膜化する。薄膜化の手段は特に限定されないが、たとえば通常の方法で研削・研磨により行うことができる。

次に、ベースウエーハ３のテラス部７に形成された酸化膜をエッチングするスピンエッチングを行う。スピンエッチングでのウエーハの保持手段は特に限定されないが、たとえばベースウエーハ３側を吸着保持して行うことができる。スピンエッチングを行う装置も特に限定されないが、例えば図２に示すような装置を用いることができる。貼り合わせウエーハ１をウエーハ保持手段１０で吸着保持し、エッチング液９をノズル８から供給しつつ、貼り合わせウエーハ１を高速で回転させてエッチングを行う。このようにウエーハを回転させてエッチングを行うことで、エッチング液９は遠心力でウエーハの外方へ飛散し、振り飛ばされたエッチング液９は、回収カップ１１を介して回収され、ウエーハの裏面側に回り込むことがない。従って、特にマスキングテープ、フォトレジスト等によりウエーハ裏面をマスクせずとも、ウエーハ裏面側の酸化膜はエッチングされずに残存する。このため、本発明によれば、マスキングテープ等でウエーハ裏面をマスクする工程が不要となり、工程数を削減してより効率的にウエーハ片面のテラス部酸化膜をエッチングすることができる。

なお、上記のようにエッチング液がウエーハ裏面に回り込まないため、スピンエッチング時の吸着保持は、ウエーハ裏面の一部を吸着するだけであっても、ウエーハ裏面の酸化膜がエッチングされることはなく、問題無い。もちろん、ウエーハ裏面全体あるいは、酸化膜を残したい領域を覆うように吸着してもよい。

上記スピンエッチングで用いるエッチング液は、酸化膜をエッチングできるものであれば特に限定しないが、たとえばＨＦ水溶液が好適である。この場合、ＨＦ５０％水溶液を用いることがより好ましい。ＨＦ５０％水溶液であれば、エッチング速度が大きくより作業効率を上げることができる。このようにスピンエッチングによれば、比較的高濃度のエッチング液を用いることができるので、たとえテラス部に厚い酸化膜が形成されていても、迅速かつ均一にエッチング除去することができる。

また、ベースウエーハのテラス部に形成された酸化膜をすべて除去するのではなく、一定の厚さで残した貼り合わせウエーハが要求される場合もある。この場合は、上記スピンエッチングの処理時間および／またはエッチング液の濃度を調節することで、テラス部の酸化膜の残し厚さを高精度で制御することができる。従来のように、全体をエッチング液に浸漬する方法では、酸化膜の全体を除去することはできても、所定厚さに精度よく制御することは困難であるが、本発明では容易に目標厚にすることが可能である。この場合、エッチング液の温度も制御すればより正確にエッチング速度をコントロールすることができる。

以上のようにして、本発明に係るＳＯＩ層６を有し、ベースウエーハ側に酸化膜５が有り、テラス部７の酸化膜が除去された貼り合わせウエーハ（図１（ｈ））を製造することができる。

なお、上記方法では、ボンドウエーハ２の表面を薄膜化した後にスピンエッチングを行ったが、本発明はこれに限定されない。未結合部のエッチングの後にスピンエッチングを行い、その後に薄膜化を行ってもよい。

また、上記方法では、ボンドウエーハ２に酸化膜４を形成してからベースウエーハ３と密着させたが、ベースウエーハ３に酸化膜を形成して密着させてもよいし、両者に酸化膜を形成してから密着させる場合もある。さらに、ボンドウエーハとベースウエーハを酸化膜を介さずに直接密着させてもよい。また、本発明の方法で用いるベースウエーハとボンドウエーハは、シリコン単結晶ウエーハに限定されない。

次に、上記とは異なる本発明の実施態様の一例として、図５を参照しながら、水素イオン剥離法（スマートカット法（登録商標））によりＳＯＩウエーハを製造する場合について説明する。

まず、図５の工程（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基台となるベースウエーハ２１とＳＯＩ層となるボンドウエーハ２２を準備する。

次に工程（ｂ）では、そのうちの少なくとも一方のウエーハ、ここではベースウエーハ２１を熱酸化し、その表面に約０．１μｍ〜２．０μｍ厚の酸化膜２３を形成する。用途によっては４．０μｍ以上の酸化膜を形成することもある。

工程（ｃ）では、ボンドウエーハ２２の片面に対して水素イオンまたは希ガスイオンのうち少なくとも一方、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）２４を形成させるもので、この注入温度は２５〜４５０℃が好ましい。

工程（ｄ）は、水素イオン注入したボンドウエーハ２２の水素イオン注入面に、ベースウエーハ２１を酸化膜を介して重ね合せて接合させる工程であり、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。

次に、工程（ｅ）は、封入層２４を境界として剥離することによって、剥離ウエーハ２５と、ベースウエーハ２１上に酸化膜２３を介してＳＯＩ層２７が形成されたＳＯＩウエーハ２６に分離する剥離工程で、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とによって剥離ウエーハ２５とＳＯＩウエーハ２６（ＳＯＩ層２７＋酸化膜２３＋ベースウエーハ２１）に分離される。
尚、工程（ｄ）において、両ウエーハの密着に供される面をプラズマ処理することにより密着強度を高めれば、密着後の熱処理を行うことなく封入層２４で機械的に剥離することも可能である。

以上の工程（ｄ）、（ｅ）の接合工程および剥離工程で結合させたウエーハ同士の結合力では、そのままデバイス作製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２６に高温の熱処理を施して結合強度を十分なものとする。この熱処理は例えば不活性ガス雰囲気または酸化性ガス雰囲気下（ここでは酸化性ガス雰囲気下）、１０５０℃〜１２００℃で３０分から２時間の範囲で行うことが好ましい。

このような結合熱処理工程（ｆ）を行うことで、ＳＯＩ層２７の表面に酸化膜３１が形成されるのと同時にベースウエーハの裏面およびテラス部３０の酸化膜も厚くなる。

以上のように結合熱処理工程（ｆ）を行った後、次いで、スピンエッチング工程（ｇ）において、テラス部３０の酸化膜を除去する。

スピンエッチングを行う装置は特に限定されず前出のものを用いることができるが、他の例として、例えば図６に示すような装置を用いることができる。ＳＯＩウエーハ２６をウエーハ保持手段１０で吸着保持し、テラス部に直接エッチング液９をノズル８から供給し、かつ、エッチング液９からＳＯＩウエーハ中央部を保護する流体１２をＳＯＩウエーハ中央部に供給しながら、ＳＯＩウエーハ２６を高速で回転させてスピンエッチングを行う。

このようにテラス部に直接エッチング液を供給してスピンエッチングを行えば、ＳＯＩ層表面にエッチング液が流れることがないため、たとえＳＯＩ層が０．５μｍ以下の薄層であっても、ＳＯＩ層中の微小欠陥を通してエッチング液がＢＯＸを浸食してしまう恐れが少ない。また、このようにスピンエッチングを、貼り合わせウエーハの中央部に該中央部をエッチング液から保護する流体１２を供給しながら行えば、ＳＯＩ層表面にエッチング液が流れる恐れが一層少なくなるため、たとえＳＯＩ層が０．５μｍ以下の薄層であっても、ＳＯＩ層中の微小欠陥を通してエッチング液がＢＯＸを浸食してしまう恐れが一層少なくなる。また、このような流体１２は、特に限定されないが、たとえば水、空気、窒素ガス、不活性ガスのいずれかを用いることができる。

また、図６に示すように、スピンエッチング工程（ｇ）を行う前に、ボンドウエーハを薄膜化して、該ボンドウエーハの表面（ＳＯＩ層２７の表面）に酸化膜３１を形成しておけば、スピンエッチング工程（ｇ）において万一、エッチング液９がＳＯＩ層２７の表面に回りこんできた場合でも、確実にＢＯＸの浸食を防ぐことができる。

スピンエッチングにより、ウエーハを回転させてエッチングを行うことで、エッチング液９は遠心力でウエーハの外方へ飛散し、振り飛ばされたエッチング液９は、回収カップ１１を介して回収され、ウエーハの裏面側に回り込むことがない。従って、特にマスキングテープ、フォトレジスト等によりウエーハ裏面をマスクせずとも、ウエーハ裏面側の酸化膜はエッチングされずに残存する。このため、本発明によれば、マスキングテープ等でウエーハ裏面をマスクする工程が不要となり、工程数を削減してより効率的にウエーハ片面のテラス部酸化膜をエッチングすることができる。

なお、このようにスピンエッチングを行った後に、テラス部３０にオゾン水を供給すれば、酸化膜除去後のテラス部を親水性にすることができるので、パーティクルの付着を抑制することができる。

以上の工程（ａ）〜（ｇ）により、テラス部に酸化膜のないＳＯＩウエーハを製造することができる。
なお、上記方法では、ベースウエーハに酸化膜を形成してからボンドウエーハに密着させたが、ボンドウエーハに酸化膜を形成して密着させてもよいし、ベースウエーハとボンドウエーハの両者に酸化膜を形成することもできる。

また、このようにＳＯＩウエーハを製造した後、ＳＯＩウエーハのＳＯＩ層表面に、ＳｉまたはＳｉＧｅのエピタキシャル層を形成することができる。上記のようにテラス部の酸化膜を除去したＳＯＩウエーハであれば、酸化膜が露出していないので、ＳｉまたはＳｉＧｅのエピタキシャル層を形成しても、ポリシリコンの形成を防ぐことができ、ＳＯＩ層の結晶性に悪影響を及ぼさず、パーティクルの発生を抑制することができる。

また、上述したように、本発明の貼り合わせウエーハの製造方法を用いれば、たとえＳＯＩ層が０．５μｍ以下の薄層であっても、スピンエッチングにおいてＳＯＩ層中の微小欠陥を通してエッチング液がＢＯＸを浸食してしまう恐れが少なく、ＳＯＩ層の厚さが０．５μｍ以下である高品質のＳＯＩウエーハを製造することができる。

また、以上のような製造方法で得られた貼り合わせウエーハは、ベースウエーハの裏面の酸化膜を残したままベースウエーハのテラス部に形成された酸化膜がエッチングされたウエーハである。したがって、テラス部の酸化膜がデバイス製造工程で発塵源となることもなく、ウエーハの反りが抑制された高品質の貼り合わせウエーハとすることができる。さらに、テラス部の酸化膜の厚さを高精度に所望厚にした貼り合わせウエーハとすることもできる。

以下に、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（実施例１）
まず、直径２００ｍｍ、導電型ｐ型、抵抗率４〜６Ω・cm の鏡面研磨されたＣＺウエーハを用意し、それぞれベースウエーハとボンドウエーハとした。そして、これらのウエーハを図１の（ａ）〜（ｃ）の工程にしたがい密着させ、１１５０℃、酸素雰囲気下で３時間の結合熱処理を行って、図１（ｄ）のような貼り合わせウエーハ１を作製した。

次に、図１（ｅ）のようにボンドウエーハ２の外周部を、研削装置を用いてウエーハの外周方向から、中心に向けて研削した。厚さｔは５０μｍとした。
次に、エッチングにより、ボンドウエーハ２の外周部の未結合部を除去した。このエッチングのエッチング液としてはＮａＯＨを用い、ウエーハ全体をＮａＯＨに浸漬してエッチングを行った。エッチング代は９０μｍとし、図１（ｆ）に示すようなウエーハを得た。

次に、ボンドウエーハ２の表面を平面研削装置および片面研磨装置を用いて研削・研磨して薄膜化し、ＳＯＩ層６を形成し、図１（ｇ）に示すようなウエーハを得た。
この時の貼り合わせウエーハ表面のテラス部の酸化膜の構成を、図３に示す。領域ａの酸化膜は、ボンドウエーハ２の酸化膜（埋め込み酸化膜）４のみからなる。領域ｂは、この埋め込み酸化膜４に加えて、ボンドウエーハとベースウエーハの結合熱処理時に生じた酸化膜（結合酸化膜）５が存在し、全体として領域ａより厚い酸化膜を形成している。領域ｃの酸化膜は、結合酸化膜５のみからなる。

このような貼り合わせウエーハのベースウエーハ側を吸着保持し、スピンエッチングを行った。エッチング液としては、５０％ＨＦ水溶液を用いた。エッチング時間は０〜８０秒とし、一定時間ごとに領域ａ〜ｃの酸化膜の厚さを調べた。得られた結果を図４に示す。図４はウエーハのテラス部を撮影したもので、写真下端のＳＯＩ層から上端の面取り部の領域別の酸化膜の厚さを示す。

以上の結果から明らかなように、貼り合わせウエーハのベースウエーハ側を吸着保持してスピンエッチングを８０秒行うことで、ベースウエーハのテラス部に形成された酸化膜を完全に除去することができる。また、スピンエッチングの処理時間を変えることで、ウエーハのテラス部の酸化膜の残し厚さを制御することができ、要求される任意のテラス部酸化膜厚を有する貼り合わせウエーハを製造することができる。

（実施例２）
まず、直径２００ｍｍ、導電型ｐ型、抵抗率４〜６Ω・cm の鏡面研磨されたＣＺウエーハを用意し、それぞれベースウエーハとボンドウエーハとした。これらのウエーハを図５に示したように、ベースウエーハには５μｍの酸化膜を形成し、スマートカット法（登録商標）によりボンドウエーハのＳｉ層をベースウェーハに転写してＳＯＩウエーハを得た。その後、安定化熱処理を行った。

この時、ＳＯＩウエーハのテラス部には５μｍの酸化膜が存在するので、この酸化膜を図６に示す装置を用いてスピンエッチングにより除去した。エッチング液として５０％ＨＦ水溶液を用い、テラス部に直接エッチング液を５分間供給してテラス部の酸化膜を除去した。なお、スピンエッチング中、ＳＯＩ層をエッチング液から保護する流体１２として純水をＳＯＩウエーハの中央部に供給した。その後、リンスを２分間かけてＨＦ水溶液を除去した。リンス処理後、スピン乾燥を行った。

その後、ＳＯＩ層の酸化膜３１を除去し、表面を研磨し、ＳＯＩ層を平坦化することで、ＳＯＩウェーハを得た。

このようにして得られたＳＯＩウェーハは、スピンエッチング中にＳＯＩ層中の微小欠陥を通してＨＦがＢＯＸを浸食してしまうことがなく、非常に高品質であることが確認できた。

（実施例３）
まず、直径２００ｍｍ、導電型ｐ型、抵抗率４〜６Ω・cm の鏡面研磨されたＣＺウエーハを用意し、それぞれベースウエーハとボンドウエーハとした。これらのウエーハを図５に示したように、ベースウエーハには４００ｎｍの酸化膜を形成し、スマートカット法（登録商標）によりボンドウエーハのＳｉ層をベースウェーハに転写してＳＯＩウエーハを得た。その後、安定化熱処理を行った。

この時、ＳＯＩウエーハのテラス部には４００ｎｍの酸化膜が存在するので、この酸化膜を図６に示す装置を用いてスピンエッチングにより除去した。エッチング液として５０％ＨＦ水溶液を用い、テラス部に直接エッチング液を１分間供給してテラス部の酸化膜を除去した。なお、スピンエッチング中、ＳＯＩ層をエッチング液から保護する流体１２として純水をＳＯＩウエーハの中央部に供給した。その後、リンスを３０秒間かけてＨＦ水溶液を除去した。リンス処理後、スピン乾燥を行った。

その後、ＳＯＩ層の酸化膜３１を除去し、表面を研磨し、ＳＯＩ層を平坦化することで、ＳＯＩ層が２００ｎｍ、ＢＯＸ層が４００ｎｍのＳＯＩウェーハを得た。
その後、Ｓｉエピ成長を行い、最終ＳＯＩ層厚が１０００ｎｍであるＳＯＩウェーハを得た。

このようにして得られたＳＯＩウェーハは、スピンエッチング中にＳＯＩ層中の微小欠陥を通してＨＦがＢＯＸを浸食してしまうことがなく、また、テラス部の酸化膜を除去してエピ成長を行ったため、テラス部にポリＳｉを形成することもなく、非常に高品質で厚いＳＯＩ層を有するＳＯＩウェーハを得られることが確認できた。

尚、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。

たとえば、上記実施形態では研削・研磨またはイオン注入剥離法により薄膜化を行ったが、エッチングその他の方法で薄膜化を行ってもよい。

本発明の貼り合わせウエーハの製造方法の一例を説明する概略図である。 本発明の貼り合わせウエーハの製造方法で用いることができる枚葉式のスピンエッチング装置である。 貼り合わせウエーハの表面のテラス部の酸化膜の構成を概略的に説明する断面図である。 スピンエッチングの処理時間ごとのテラス部の酸化膜の部位別残り厚さを示す写真である。 本発明の貼り合わせウエーハの製造方法の一例を説明する概略図である。 本発明の貼り合わせウエーハの製造方法で用いることができる枚葉式のスピンエッチング装置である。

符号の説明

１…貼り合わせウエーハ、 ２…ボンドウエーハ、 ３…ベースウエーハ、
４…酸化膜（埋め込み酸化膜）、 ５…酸化膜（結合酸化膜）、 ６…ＳＯＩ層、
７…テラス部、 ８…ノズル、 ９…エッチング液、 １０…ウエーハ保持手段、
１１…エッチング液回収カップ、 １２…流体、 ２１…ベースウエーハ、
２２…ボンドウエーハ、 ２３…酸化膜（埋め込み酸化膜）、
２４…微小気泡層（封入層）、 ２５…剥離ウエーハ、
２６…ＳＯＩウエーハ、 ２７…ＳＯＩ層、 ３０…テラス部、 ３１…酸化膜。

Claims (12)

1. 少なくともベースウエーハとボンドウエーハとを貼り合わせて酸化膜を有する貼り合わせウエーハを作製し、前記貼り合わせウエーハの外周部のテラス部の前記酸化膜をエッチングし、前記貼り合わせウエーハから、前記テラス部に前記酸化膜がなく、裏面に前記酸化膜が残されたＳＯＩウエーハを製造する工程と、前記ＳＯＩウエーハを製造する工程の後に、前記ＳＯＩウエーハのＳＯＩ層表面に、ＳｉまたはＳｉＧｅのエピタキシャル層を形成する工程とを有するＳＯＩウエーハを製造する方法であって、前記テラス部の前記酸化膜のエッチングを、前記貼り合わせウエーハを保持して回転させながら、スピンエッチングにより行うことを特徴とするＳＯＩウエーハの製造方法。
2. 前記貼り合わせウエーハの製造を、少なくとも、前記ベースウエーハとボンドウエーハとを密着させ、これに酸化性雰囲気下で熱処理を加えて結合させた後、前記ボンドウエーハの外周部を所定厚さまで研削して除去し、その後エッチングにより該ボンドウエーハ外周部の未結合部を除去し、しかる後に前記ボンドウエーハを所望厚さまで薄膜化することで行い、前記未結合部のエッチング後またはボンドウエーハの薄膜化後に、前記テラス部の前記酸化膜の前記エッチングを行うことを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩウエーハの製造方法。
3. 前記貼り合わせウエーハの製造を、少なくとも、前記ボンドウエーハにイオンを注入して、該ボンドウエーハとベースウエーハとを密着させた後、イオン注入層で前記ボンドウエーハを剥離して薄膜化することで行うことを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩウエーハの製造方法。
4. 前記スピンエッチングのエッチング液として、ＨＦ水溶液を用い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ＳＯＩウエーハの製造方法。
5. 前記ＨＦ水溶液として、ＨＦ５０％水溶液を用い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。
6. 前記スピンエッチングを、前記テラス部に直接エッチング液を供給して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。
7. 前記スピンエッチングを、前記貼り合わせウエーハの中央部に該中央部をエッチング液から保護する流体を供給しながら行うことを特徴とする請求項６に記載のＳＯＩウエーハの製造方法。
8. 前記流体として、水、空気、窒素ガス、不活性ガスのいずれかを用いることを特徴とする請求項７に記載のＳＯＩウエーハの製造方法。
9. 前記貼り合わせる前のベースウエーハとボンドウエーハは、少なくとも一方に酸化膜が形成されたシリコン単結晶ウエーハであることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のＳＯＩウエーハの製造方法。
10. 前記スピンエッチングを行う前に、前記ボンドウエーハを薄膜化して、該ボンドウエーハの表面に酸化膜を形成しておくことを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のＳＯＩウエーハの製造方法。
11. 前記スピンエッチングを行った後に、前記テラス部にオゾン水を供給することを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のＳＯＩウエーハの製造方法。
12. 前記ＳＯＩウエーハのＳＯＩ層の厚さを０．５μｍ以下とすることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載のＳＯＩウエーハの製造方法。

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