貼合せＳＯＩウェーハの製造方法
【課題】厚ＢＯＸ−ＳＯＩウェーハの製造において、貼合せ熱処理の際に生じていた貼合せ界面の結晶欠陥（スリップ）を低減するとともに、ＳＯＩウェーハに生じる反りを低減する。
【解決手段】本発明の貼合せＳＯＩウェーハ１８の製造方法は、支持用ウェーハ１２表面に形成する酸化膜１２ａの厚さが、活性層用ウェーハ１１表面に形成する酸化膜１１ａの厚さより大きくなるように各酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、貼合せる前に、活性層用ウェーハ或いは支持用ウェーハのうち少なくともいずれか一方の貼合せ面にプラズマ処理を施すプラズマ処理工程と、２枚のウェーハを酸化膜を介して重ね合せて密着させる貼合せ工程と、貼合せたウェーハの活性層用ウェーハに減肉化処理を施して薄膜化することによりＳＯＩ層を形成するＳＯＩ層形成工程と、ＳＯＩ層形成工程後の貼合せウェーハを熱処理して貼合せ強度を増強させる接合強化熱処理工程とをこの順に含む。
【解決手段】本発明の貼合せＳＯＩウェーハ１８の製造方法は、支持用ウェーハ１２表面に形成する酸化膜１２ａの厚さが、活性層用ウェーハ１１表面に形成する酸化膜１１ａの厚さより大きくなるように各酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、貼合せる前に、活性層用ウェーハ或いは支持用ウェーハのうち少なくともいずれか一方の貼合せ面にプラズマ処理を施すプラズマ処理工程と、２枚のウェーハを酸化膜を介して重ね合せて密着させる貼合せ工程と、貼合せたウェーハの活性層用ウェーハに減肉化処理を施して薄膜化することによりＳＯＩ層を形成するＳＯＩ層形成工程と、ＳＯＩ層形成工程後の貼合せウェーハを熱処理して貼合せ強度を増強させる接合強化熱処理工程とをこの順に含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、埋込み酸化膜層厚さが大きい高耐圧デバイスに適した貼合せＳＯＩ（Silicon On Insulater）ウェーハの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＳＯＩウェーハは、シリコン単結晶を支持基板とし、埋込み酸化膜（Buried Oxide；以下、ＢＯＸという。）層を介して活性層となる単結晶シリコン層（以下、ＳＯＩ層という。）が形成された構造を有する。そして、ＢＯＸ層の誘電体分離によって素子間が電気的に分離されることを活かして高耐圧デバイスへの応用がなされている。特に、自動車エレクトロニクスやフラットパネルディスプレイ、モーター制御や電源など多くの分野において、より高耐圧なデバイスに対応したＳＯＩウェーハへの需要がある。
【０００３】
一般的に、より高耐圧なデバイスへ適応するためには素子間の電気抵抗を大きくすればよい。即ち、素子間の電気分離に用いられているＢＯＸ層を厚くすることによって高耐圧に対応したＳＯＩウェーハが作製され、ＢＯＸ層厚みが１μｍ以上のものが高耐圧用ＳＯＩウェーハとして使用されている。
【０００４】
ＳＯＩウェーハの製造方法としては、薄膜化される活性層用ウェーハと、支持用ウェーハを貼合せて形成する貼合せ法や、ウェーハ表面より酸素イオンを注入してウェーハ表面から所定の深さの領域にＢＯＸ層を形成するＳＩＭＯＸ（Separation by Implanted Oxygen）法などがある。
【０００５】
このうち、貼合せ法によるＳＯＩウェーハの製造方法は、図４に示すように、先ず、活性層用ウェーハ１と支持用ウェーハ２を用意し、いずれか一方或いは双方のウェーハに熱酸化による酸化膜１ａ，２ａを形成する。図４では、双方のウェーハに酸化膜を形成している。次に、２枚のウェーハ１，２を重ね合せて加圧することによって２枚のウェーハ１，２を酸化膜１ａ，２ａを介して接着する。重ね合せウェーハ３は水素結合によって接着されているに過ぎず、接着強度が弱いため、酸化雰囲気中、１１００〜１２５０℃の温度で貼合せ熱処理を施して、接着強度を高める。これにより重ね合せたウェーハの間に介在する酸化膜１ａ，２ａをＢＯＸ層５とする。更に、熱処理後の重ね合せウェーハ４の活性層用ウェーハを研削、研磨によって所望する厚さになるように減肉化処理を施してＳＯＩ層６とし、更にテラス研磨を施すことにより貼合せＳＯＩウェーハ７が製造される。
【０００６】
前述した高耐圧デバイス向けＳＯＩウェーハを製造する際には、上記の熱酸化時間を長くしてＢＯＸ層を厚く形成することによって対応してきたが、ＢＯＸ層が厚いＳＯＩウェーハ（以下、厚ＢＯＸ−ＳＯＩウェーハという。）を製造する際に、活性層用ウェーハに形成する酸化膜厚さと支持用ウェーハに形成する酸化膜厚さの厚み差が大きくなると、貼合せ熱処理の際に、重ね合せた２枚のウェーハの断面の周端領域にスリップと呼ばれる結晶欠陥が生じていた。このため、ＢＯＸ厚さが２μｍ以上の厚ＢＯＸ−ＳＯＩウェーハの製造では、活性層用ウェーハに形成する酸化膜の厚さと支持用ウェーハに形成する酸化膜の厚さの厚み差を小さくする、具体的には２μｍ以下にすることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
また、この貼合せ熱処理時に生じるスリップの発生を大幅に抑えるために、２枚のウェーハを重ね合せ、活性層用ウェーハを所望のＳＯＩ層厚さにまで薄膜化した後、貼合せ熱処理することが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
更に、貼り合わせウェーハの貼合せ強度を増強させるために、貼り合わせ前にシリコンウェーハ表面をプラズマ処理し、その後貼り合わせを行うことが提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−９３７８８号公報（請求項１，２、段落［０００６］〜段落［０００８］、図１）
【特許文献２】特開平５−１０９６７８号公報（請求項１、段落［０００７］，段落［００１２］〜段落［００２０］、図１〜図６）
【特許文献３】特開２００８−２２７２０７号公報（請求項５，６、段落［００２１］，［００２８］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法で厚ＢＯＸ−ＳＯＩウェーハを作製した場合、必然的にＢＯＸ層厚さと支持用ウェーハ裏面の酸化膜厚さに厚み差が生じるため、結果として、得られるＳＯＩウェーハには、この厚み差に起因して反りが増大していた。この反りが１００μｍ以上になると、半導体製造工程における露光不良や吸着不良の原因となる。
【００１１】
また、上記特許文献２に記載の方法では、２枚のウェーハを単に重ね合せただけの接着強度が弱い状態で面取り加工や、研削加工及び研磨加工によって所望のＳＯＩ層厚さになるまで薄膜化が行われるため、加工処理中に、重ね合せた２枚のウェーハが接着面で剥がれてしまい、加工そのものができないおそれがある。
【００１２】
本発明の目的は、厚ＢＯＸ−ＳＯＩウェーハの製造において、貼合せ熱処理の際に生じていた貼合せ界面の結晶欠陥（スリップ）を低減するとともに、得られるＳＯＩウェーハに生じる反りを低減し得る、貼合せＳＯＩウェーハの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の観点は、図１に示すように、ＳＯＩ層となる活性層用ウェーハ１１とこれを支持する支持用ウェーハ１２とを酸化膜１１ａ，１２ａを介して貼合せた後、活性層用ウェーハ１１を薄膜化することにより、支持用ウェーハ１２の上にＢＯＸ層１４を介してＳＯＩ層１６を形成した貼合せＳＯＩウェーハ１８を製造する方法において、支持用ウェーハ１２表面に形成する酸化膜１２ａの厚さが、活性層用ウェーハ１１表面に形成する酸化膜１１ａの厚さより大きくなるように、活性層用ウェーハ１１及び支持用ウェーハ１２のそれぞれに酸化膜１１ａ，１２ａを形成する酸化膜形成工程と、活性層用ウェーハ１１と支持用ウェーハ１２とを貼合せる前に、活性層用ウェーハ１１或いは支持用ウェーハ１２のうち少なくともいずれか一方の貼合せ面にプラズマ処理を施すプラズマ処理工程と、活性層用ウェーハ１１と支持用ウェーハ１２とを酸化膜１１ａ，１２ａを介して重ね合せて密着させる貼合せ工程と、貼合せたウェーハの活性層用ウェーハ１１に減肉化処理を施して薄膜化することによりＳＯＩ層１６を形成するＳＯＩ層形成工程と、ＳＯＩ層形成工程後の貼合せウェーハを熱処理して貼合せ強度を増強させる接合強化熱処理工程とをこの順に含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更に酸化膜形成工程において、ＢＯＸ層１４の厚さと支持用ウェーハ裏面側に形成した酸化膜１１ａの厚さとの厚み差が１μｍ以内となるように、活性層用ウェーハ１１及び支持用ウェーハ１２のそれぞれに酸化膜１１ａ，１２ａを形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の貼合せＳＯＩウェーハの製造方法では、酸化膜形成工程で支持用ウェーハ表面に形成する酸化膜の厚さが、活性層用ウェーハ表面に形成する酸化膜の厚さより大きくなるように各酸化膜を形成することで、ＢＯＸ層と支持用ウェーハの裏面酸化膜との体積膨張差が小さくなるため、得られるＳＯＩウェーハに生じる反りを１００μｍ以下にまで低減することができる。また、従来貼合せ直後に行っていた接合強化熱処理工程をＳＯＩ層形成加工後に行うことで、貼合せ直後に行っていた接合強化熱処理に比べて、ウェーハの厚み方向の温度差が少なくなり、熱応力が低下するため、貼合せ直後の接合強化熱処理の際に生じていた貼合せ界面の結晶欠陥（スリップ）を低減することができる。更に、貼合せ直後であってＳＯＩ形成加工前に接合強化熱処理を施さないことによる貼合せウェーハの接合強度不足に対しては、貼合せ前に貼合せ面に対してプラズマ処理を行うことで接合強度を向上させるため、ＳＯＩ形成加工を施しても、剥離等を生じることはない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る貼合せＳＯＩウェーハの製造方法における製造工程図である。
【図２】実施例１及び比較例２，６で得られた貼合せＳＯＩウェーハのスリップ発生状況を示すＳＰ１画像及びＸＲＴ画像である。
【図３】実施例１及び比較例２，６で得られた貼合せＳＯＩウェーハの酸化膜剥離発生状況を示す光学顕微鏡画像である。
【図４】従来の貼合せＳＯＩウェーハの製造工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
本発明の貼合せＳＯＩウェーハの製造方法では、先ず、図１に示すように、ＳＯＩ層となる活性層用ウェーハ１１とこのウェーハを支持するための支持用ウェーハ１２を用意する。活性層用ウェーハ１１及び支持用ウェーハ１２は、研磨処理などによりその表面が鏡面加工されたシリコンウェーハが好ましく、直径１５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍなど、何れのサイズであっても構わない。
【００１９】
続いて、活性層用ウェーハ１１と支持用ウェーハ１２をＳＣ−１洗浄、純水リンス及びフッ酸有機酸洗浄をこの順に行い、各ウェーハ表面を清浄化させる。
＜酸化膜形成工程＞
次に、活性層用ウェーハ１１の全面に酸化膜１１ａを形成し、支持用ウェーハ１２の全面に酸化膜１２ａを形成する。また、この酸化膜形成は、支持用ウェーハ１２表面に形成する酸化膜１２ａの厚さが、活性層用ウェーハ１１表面に形成する酸化膜１１ａの厚さより大きくなるように行われる。支持用ウェーハ１２の全面に形成された酸化膜１２ａの厚さを、活性層用ウェーハ１１の全面に形成された酸化膜１１ａの厚さより大きくすることで、製造するＳＯＩウェーハのＢＯＸ層１４と支持用ウェーハの裏面酸化膜１２ａとの体積膨張差が小さくなるため、得られるＳＯＩウェーハ１８に生じる反りを低減することができる。特に、ＢＯＸ層１４の厚さと支持用ウェーハ裏面酸化膜１２ａの厚さとの厚み差が１μｍ以内となるように、２枚のウェーハ１１，１２に形成する酸化膜１１ａ，１２ａの厚さを調整することによりＳＯＩウェーハ１８に生じる反り量を１００μｍ以下にまで低減することができる。
【００２０】
各ウェーハへの酸化膜形成は、水素及び酸素混合ガス雰囲気下、１０５０〜１２００℃の温度での熱処理により行うことが好適である。
【００２１】
なお、いずれか一方のウェーハのみに酸化膜を形成し、他方のウェーハには酸化膜を形成しない場合、スリップの発生を低減することができず、また、貼合せ界面にある汚染が活性層に拡散していく不具合を生じる。また、厚ＢＯＸ−ＳＯＩウェーハを製造する場合には、いずれか一方のウェーハのみへの酸化膜形成では、酸化膜形成に長時間を要することになり、製造コストが高くなる不具合を生じる。
【００２２】
続いて、全面に酸化膜を形成した２枚のウェーハ１１，１２をＳＣ−１洗浄、純水リンス及びフッ酸有機酸洗浄をこの順に行い、各ウェーハ表面を水素終端させる。
＜プラズマ処理工程＞
次に、活性層用ウェーハ１１と支持用ウェーハ１２とを貼合せる前に、活性層用ウェーハ１１或いは支持用ウェーハ１２のうち少なくともいずれか一方の貼合せ面にプラズマ処理を施す。
【００２３】
従来の貼合せＳＯＩウェーハの製造方法では、貼合せたウェーハを接合強化熱処理を施さずにＳＯＩ層形成加工（薄膜化）すると、貼合せウェーハ界面の貼合せ強度が弱いため、ウェーハの剥れが生じていたが、本発明の製造方法のように、貼合せ前に、貼合せ面に対してプラズマ処理を施すことによって後述するＳＯＩ層形成加工（薄膜化）によっても接合面から剥離することがない程度の貼合せ強度を得ることができる。具体的には、貼合せ面にプラズマ処理を施すことで、貼合せ前洗浄で除去しきれなかったウェーハ表面に付着している有機物等の汚染が除去され、未結合手が増加する。更に、増加した未結合手に大気中のＯＨ基が結合し、このＯＨ基を介して活性層用ウェーハと支持用ウェーハが貼合される。このとき、プラズマ処理によって結合に寄与するＯＨ基が増加しているため、結果として、貼合せ直後の接合強化熱処理を施さなくとも、酸化膜剥がれ等の加工不良を生じることなく、ＳＯＩ層形成加工ができるようになる。
【００２４】
プラズマ処理方法は、例えば、プラズマチャンバー内に処理対象ウェーハを設置し、チャンバー内部を所定のガスで完全に置換した後、例えば０．１ｋＰａ以下にまで減圧し、この減圧状態で、数十秒間から数分間、プラズマを発生させることで、チャンバー内に設置した処理対象ウェーハ表面を活性化させることにより行われる。上記プラズマ処理で使用されるガスとしては、窒素、酸素、アルゴン、希釈水素や、上記ガスの混合ガス等が挙げられる。ここでプラズマ処理方法の一例を示したが、この方法に限定されるものではない。
＜貼合せ工程＞
続いてプラズマ処理後に、２枚のウェーハ１１，１２を重ねて重石を乗せて加圧することによって２枚のウェーハ１１，１２を酸化膜１１ａ，１２ａを介して接着する。重ね合せた２枚のウェーハ１１，１２の間に介在する酸化膜１１ａ，１２ａはＢＯＸ層１４になる。
【００２５】
なお、貼合せた後に、貼合せたウェーハ１３に対してプレベーク処理を実施しても良い。プレベーク処理はクリーンオーブンによって数１００℃熱処理することにより行われ、貼合せ強度を更に向上させることができる。
＜ＳＯＩ層形成工程＞
次に、貼合せ工程後の貼合せたウェーハ１３の活性層用ウェーハ１１に減肉化処理を施して薄膜化することによりＳＯＩ層１６を形成する。
【００２６】
具体的には、貼合せたウェーハ１３の活性層用ウェーハ１１側をその厚さが０．３〜２５０μｍのＳＯＩ層１６となるように減肉化処理を施して薄膜化する。減肉化処理は平面研削により行われる。これにより、支持用ウェーハ１２の上にＢＯＸ層１４を介してＳＯＩ層１６が形成される。そして、ＢＯＸ層１４及びＳＯＩ層１６の周端にテラス部形成加工を施す。テラス部形成加工は外周研削、エッチング処理により行われる。更に、表面研磨処理を施すことにより、裏面に酸化膜１２ａが形成された支持用ウェーハ１２の上にＢＯＸ層１４を介してＳＯＩ層１６が形成された貼合せＳＯＩウェーハ１７が得られる。
【００２７】
なお、テラス部を形成した後に、減肉化処理による薄膜化を行っても良い。
＜接合強化熱処理工程＞
次に、ＳＯＩ層形成工程後の貼合せウェーハを熱処理して水素結合によって接着されていた貼合せ界面の貼合せ強度を増強させることで接合強化熱処理後のＳＯＩウェーハ１８が得られる。
【００２８】
従来、活性層用ウェーハと支持用ウェーハとで形成した、酸化膜の膜厚差が２μｍを越えるような厚ＢＯＸ−ＳＯＩウェーハの製造では、貼合せ直後に接合強化熱処理を施すと、熱応力に起因するスリップを生じていたが、本発明の製造方法では、ＳＯＩ層形成加工（薄膜化加工）後に接合強化熱処理を施すことで、従来厚ＢＯＸ−ＳＯＩウェーハの製造で生じていたスリップの発生を抑制することができる。その理由は、ＳＯＩ層形成工程後に接合強化熱処理を施すことで、ウェーハの厚み方向に対する熱分布が均一になり、熱応力が低下するためである。結果として、この熱応力に起因したスリップが抑制される。
【００２９】
接合強化熱処理は、水素及び酸素混合ガス雰囲気中、１２００℃の温度で６０〜１８０分間保持することにより行われる。
【００３０】
このように上記工程を経ることにより、貼合せ熱処理の際に生じていた貼合せ界面の結晶欠陥（スリップ）を低減するとともに、得られるＳＯＩウェーハに生じる反りを低減した厚ＢＯＸ−ＳＯＩウェーハを製造することができる。
【実施例】
【００３１】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
【００３２】
＜実施例１＞
先ず、活性層用ウェーハ及び支持用ウェーハとして、ともに厚さが７２５μｍ、直径が２００ｍｍの鏡面加工されたウェーハを用意した。そして、活性層用ウェーハと支持用ウェーハをＳＣ−１洗浄、純水リンス及びフッ酸有機酸洗浄をこの順に行い、ウェーハ表面を清浄化させた。次に、２枚のウェーハを水素及び酸素混合ガス雰囲気下、１１５０℃の温度で熱処理を行い、活性層用ウェーハには厚さ０．１μｍの酸化膜を、支持用ウェーハには厚さ４．６μｍの酸化膜をそれぞれ形成した。そして、２枚のウェーハをＳＣ−１洗浄、純水リンス及びフッ酸有機酸洗浄をこの順に行い、表面を水素終端させた。その後、活性層用ウェーハと支持用ウェーハのそれぞれの貼合せ面にプラズマ処理を施した。プラズマ処理条件は、酸素１００％雰囲気、真空度４０Ｐａ、プラズマ照射時間３０秒である。プラズマ処理後、２枚のウェーハを重ね合せて貼合せた。続いて、活性層用ウェーハの外周部に砥石を用いた研削処理及びエッチング処理を施して、テラス部を形成した。その後、貼合せウェーハの活性層用ウェーハ側を砥石を用いた平面研削、研磨布を用いた研磨によって活性層用ウェーハの厚さが１．８μｍのＳＯＩ層となるように減肉化処理を施してＳＯＩ層を形成した。その後、ＳＯＩ層を形成したウェーハを洗浄によって清浄化し、最後に、ＳＯＩ層を形成したウェーハを水素及び酸素混合ガス雰囲気中、１２００℃の温度で１時間接合強化熱処理を施すことで貼合せＳＯＩウェーハを得た。
【００３３】
＜実施例２＞
活性層用ウェーハ表面に厚さ１．０μｍの酸化膜を、支持用ウェーハ表面に厚さ２．０μｍの酸化膜を形成した以外は実施例１と同様にして貼合せＳＯＩウェーハを得た。
【００３４】
＜実施例３＞
活性層用ウェーハ表面に厚さ１．０μｍの酸化膜を、支持用ウェーハ表面に厚さ３．０μｍの酸化膜を形成した以外は実施例１と同様にして貼合せＳＯＩウェーハを得た。
【００３５】
＜実施例４＞
活性層用ウェーハ表面に厚さ１．５μｍの酸化膜を、支持用ウェーハ表面に厚さ４．６μｍの酸化膜を形成した以外は実施例１と同様にして貼合せＳＯＩウェーハを得た。
【００３６】
＜比較例１＞
活性層用ウェーハ表面に厚さ４．６μｍの酸化膜を、支持用ウェーハ表面に厚さ０．１μｍの酸化膜を形成した以外は実施例１と同様にして貼合せＳＯＩウェーハを得た。
【００３７】
＜比較例２＞
活性層用ウェーハ表面に厚さ１．０μｍの酸化膜を、支持用ウェーハ表面に厚さ５．０μｍの酸化膜を形成し、プラズマ処理を施さず、ＳＯＩ層形成加工後の接合強化熱処理を、貼合せ直後であってＳＯＩ層形成前に行った以外は実施例１と同様にして貼合せＳＯＩウェーハを得た。
【００３８】
＜比較例３＞
活性層用ウェーハ表面に厚さ２．０μｍの酸化膜を、支持用ウェーハ表面に厚さ２．０μｍの酸化膜を形成した以外は比較例２と同様にして貼合せＳＯＩウェーハを得た。
【００３９】
＜比較例４＞
活性層用ウェーハ表面に厚さ４．６μｍの酸化膜を、支持用ウェーハ表面に厚さ０．１μｍの酸化膜を形成した以外は比較例２と同様にして貼合せＳＯＩウェーハを得た。
【００４０】
＜比較例５＞
ＳＯＩ層形成加工後の接合強化熱処理を、貼合せ直後であってＳＯＩ層形成前に行った以外は実施例１と同様にして貼合せＳＯＩウェーハを得た。
【００４１】
＜比較例６＞
プラズマ処理を施さない以外は実施例１と同様にして貼合せＳＯＩウェーハを得た。
【００４２】
＜比較例７＞
活性層用ウェーハ表面に厚さ２．０μｍの酸化膜を、支持用ウェーハ表面に厚さ２．０μｍの酸化膜を形成し、プラズマ処理を施さない以外は実施例１と同様にして貼合せＳＯＩウェーハを得た。
【００４３】
＜比較例８＞
活性層用ウェーハ表面に厚さ４．６μｍの酸化膜を、支持用ウェーハ表面に厚さ０．１μｍの酸化膜を形成し、プラズマ処理を施さない以外は実施例１と同様にして貼合せＳＯＩウェーハを得た。
【００４４】
＜比較試験１＞
実施例１〜４及び比較例１〜８で貼合せ熱処理を終えた後の重ね合せウェーハを用意し、表面検査装置（ＳＰ１）或いはＸ線トポグラフ（ＸＲＴ）を用いて活性層用ウェーハの貼合せ界面へのスリップ発生状況を観察した。スリップ発生の有無を次の表１に示した。また、図２（ａ）に実施例１の活性層用ウェーハの貼合せ界面におけるＳＰ１画像を、図２（ｂ）に比較例６の活性層用ウェーハの貼合せ界面におけるＳＰ１画像を、図２（ｃ）に比較例２の活性層用ウェーハの貼合せ界面におけるＸＲＴ画像をそれぞれ示す。
【００４５】
＜比較試験２＞
実施例１〜４及び比較例１〜８でそれぞれ得られた貼合せＳＯＩウェーハについて、平坦度測定装置（ＡＤＥ９５００）にて反りを示すｗａｒｐを測定した。その結果を次の表１にそれぞれ示す。
【００４６】
＜比較試験３＞
実施例１〜４及び比較例１〜８でそれぞれ得られた貼合せＳＯＩウェーハについて、砥石を用いて研削加工を施した後のウェーハのテラス部を光学顕微鏡によって観察し、酸化膜剥離の有無を確認した。その結果を次の表１にそれぞれ示す。また、図３（ａ）に実施例１のＳＯＩウェーハ断面の貼合せ界面における光学顕微鏡画像を、図３（ｂ）に比較例６の活性層用ウェーハの貼合せ界面における光学顕微鏡画像を、図３（ｃ）に比較例２の活性層用ウェーハの貼合せ界面における光学顕微鏡画像をそれぞれ示す。
【００４７】
【表１】
スリップの発生については、表１から明らかなように、ＳＯＩ層形成加工（薄膜化）後に接合強化熱処理を施した実施例１〜４、比較例１，比較例６〜８ではスリップが抑制されているのに対し、貼合せ直後に接合強化熱処理を施した例の殆どにスリップが発生していた。また、図２（ａ）〜図２（ｃ）から明らかなように、ＳＯＩ層形成加工（薄膜化）後に接合強化熱処理を施している実施例１と比較例６の貼合せＳＯＩウェーハでは、スリップが抑制されているのに対し、貼合せ直後に接合強化熱処理を施している比較例２の貼合せＳＯＩウェーハではウェーハ全面にスリップが発生しているのが判る。
【００４８】
次に、ウェーハの反りについては、表１から明らかなように、活性層側酸化膜の厚さが支持側酸化膜の厚さよりも大きい比較例１，４，８や活性層側酸化膜の厚さと支持側酸化膜の厚さが同じ比較例３，７では、得られるＳＯＩウェーハに生じる反りが増大していた。一方、実施例１〜４では、得られるＳＯＩウェーハに生じる反りは１００μｍ以下と低減されていた。
【００４９】
更に、酸化膜の剥離については、表１から明らかなように、プラズマ処理を施すか、或いは貼合せ直後の接合強化熱処理を施した実施例１〜４，比較例１〜５では、テラス部において、活性層用ウェーハ側に形成した酸化膜が残っており、酸化膜の剥離は生じていないのに対し、プラズマ処理及び貼合せ直後の接合強化熱処理を施していない比較例６〜８では、テラス部において、活性層用ウェーハ側に形成した酸化膜が剥離されていた。また、図３（ａ）〜図３（ｃ）から明らかなように、プラズマ処理や貼合せ直後の接合強化熱処理を施さずＳＯＩ層形成加工（薄膜化）した比較例６の貼合せＳＯＩウェーハでは、テラス部において、活性層用ウェーハ側に形成した酸化膜が全て剥離されているのが判る。このテラス部での酸化膜の剥離は研磨時のＳＯＩ層の剥れにつながる事を示唆しており、安定したＳＯＩウェーハの製造方法としては不適切である。
【００５０】
このように、実施例１〜４で得られる貼合せＳＯＩウェーハは、ＢＯＸ層厚さが２μｍ以上の厚ＢＯＸ−ＳＯＩウェーハであるにも関わらず、接合強化熱処理後においてもスリップが生じておらず、かつ研削加工後においてもテラス部での酸化膜の剥離が生じていないことから、本発明の製造方法はＳＯＩ層形成加工に十分に耐えられる加工フローであることが裏付けられた。
【００５１】
なお、各実施例及び各比較例とも、貼合せ熱処理後の活性層用ウェーハ側を減肉化処理（平面研削）して所定厚みのＳＯＩ層を形成した後に、テラス研磨を施した例を例示したが、貼合せ熱処理後の活性層用ウェーハにテラス研磨を施した後に、活性層用ウェーハ側を減肉化処理（平面研削）して所定厚みのＳＯＩ層を形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１１ 活性層用ウェーハ
１１ａ 酸化膜
１２ 支持用ウェーハ
１２ａ 酸化膜
１３ 貼合せウェーハ
１４ ＢＯＸ層
１６ ＳＯＩ層
１７ ＳＯＩ層形成後のＳＯＩウェーハ
１８ 接合強化熱処理後のＳＯＩウェーハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、埋込み酸化膜層厚さが大きい高耐圧デバイスに適した貼合せＳＯＩ（Silicon On Insulater）ウェーハの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＳＯＩウェーハは、シリコン単結晶を支持基板とし、埋込み酸化膜（Buried Oxide；以下、ＢＯＸという。）層を介して活性層となる単結晶シリコン層（以下、ＳＯＩ層という。）が形成された構造を有する。そして、ＢＯＸ層の誘電体分離によって素子間が電気的に分離されることを活かして高耐圧デバイスへの応用がなされている。特に、自動車エレクトロニクスやフラットパネルディスプレイ、モーター制御や電源など多くの分野において、より高耐圧なデバイスに対応したＳＯＩウェーハへの需要がある。
【０００３】
一般的に、より高耐圧なデバイスへ適応するためには素子間の電気抵抗を大きくすればよい。即ち、素子間の電気分離に用いられているＢＯＸ層を厚くすることによって高耐圧に対応したＳＯＩウェーハが作製され、ＢＯＸ層厚みが１μｍ以上のものが高耐圧用ＳＯＩウェーハとして使用されている。
【０００４】
ＳＯＩウェーハの製造方法としては、薄膜化される活性層用ウェーハと、支持用ウェーハを貼合せて形成する貼合せ法や、ウェーハ表面より酸素イオンを注入してウェーハ表面から所定の深さの領域にＢＯＸ層を形成するＳＩＭＯＸ（Separation by Implanted Oxygen）法などがある。
【０００５】
このうち、貼合せ法によるＳＯＩウェーハの製造方法は、図４に示すように、先ず、活性層用ウェーハ１と支持用ウェーハ２を用意し、いずれか一方或いは双方のウェーハに熱酸化による酸化膜１ａ，２ａを形成する。図４では、双方のウェーハに酸化膜を形成している。次に、２枚のウェーハ１，２を重ね合せて加圧することによって２枚のウェーハ１，２を酸化膜１ａ，２ａを介して接着する。重ね合せウェーハ３は水素結合によって接着されているに過ぎず、接着強度が弱いため、酸化雰囲気中、１１００〜１２５０℃の温度で貼合せ熱処理を施して、接着強度を高める。これにより重ね合せたウェーハの間に介在する酸化膜１ａ，２ａをＢＯＸ層５とする。更に、熱処理後の重ね合せウェーハ４の活性層用ウェーハを研削、研磨によって所望する厚さになるように減肉化処理を施してＳＯＩ層６とし、更にテラス研磨を施すことにより貼合せＳＯＩウェーハ７が製造される。
【０００６】
前述した高耐圧デバイス向けＳＯＩウェーハを製造する際には、上記の熱酸化時間を長くしてＢＯＸ層を厚く形成することによって対応してきたが、ＢＯＸ層が厚いＳＯＩウェーハ（以下、厚ＢＯＸ−ＳＯＩウェーハという。）を製造する際に、活性層用ウェーハに形成する酸化膜厚さと支持用ウェーハに形成する酸化膜厚さの厚み差が大きくなると、貼合せ熱処理の際に、重ね合せた２枚のウェーハの断面の周端領域にスリップと呼ばれる結晶欠陥が生じていた。このため、ＢＯＸ厚さが２μｍ以上の厚ＢＯＸ−ＳＯＩウェーハの製造では、活性層用ウェーハに形成する酸化膜の厚さと支持用ウェーハに形成する酸化膜の厚さの厚み差を小さくする、具体的には２μｍ以下にすることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
また、この貼合せ熱処理時に生じるスリップの発生を大幅に抑えるために、２枚のウェーハを重ね合せ、活性層用ウェーハを所望のＳＯＩ層厚さにまで薄膜化した後、貼合せ熱処理することが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
更に、貼り合わせウェーハの貼合せ強度を増強させるために、貼り合わせ前にシリコンウェーハ表面をプラズマ処理し、その後貼り合わせを行うことが提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−９３７８８号公報（請求項１，２、段落［０００６］〜段落［０００８］、図１）
【特許文献２】特開平５−１０９６７８号公報（請求項１、段落［０００７］，段落［００１２］〜段落［００２０］、図１〜図６）
【特許文献３】特開２００８−２２７２０７号公報（請求項５，６、段落［００２１］，［００２８］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法で厚ＢＯＸ−ＳＯＩウェーハを作製した場合、必然的にＢＯＸ層厚さと支持用ウェーハ裏面の酸化膜厚さに厚み差が生じるため、結果として、得られるＳＯＩウェーハには、この厚み差に起因して反りが増大していた。この反りが１００μｍ以上になると、半導体製造工程における露光不良や吸着不良の原因となる。
【００１１】
また、上記特許文献２に記載の方法では、２枚のウェーハを単に重ね合せただけの接着強度が弱い状態で面取り加工や、研削加工及び研磨加工によって所望のＳＯＩ層厚さになるまで薄膜化が行われるため、加工処理中に、重ね合せた２枚のウェーハが接着面で剥がれてしまい、加工そのものができないおそれがある。
【００１２】
本発明の目的は、厚ＢＯＸ−ＳＯＩウェーハの製造において、貼合せ熱処理の際に生じていた貼合せ界面の結晶欠陥（スリップ）を低減するとともに、得られるＳＯＩウェーハに生じる反りを低減し得る、貼合せＳＯＩウェーハの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の観点は、図１に示すように、ＳＯＩ層となる活性層用ウェーハ１１とこれを支持する支持用ウェーハ１２とを酸化膜１１ａ，１２ａを介して貼合せた後、活性層用ウェーハ１１を薄膜化することにより、支持用ウェーハ１２の上にＢＯＸ層１４を介してＳＯＩ層１６を形成した貼合せＳＯＩウェーハ１８を製造する方法において、支持用ウェーハ１２表面に形成する酸化膜１２ａの厚さが、活性層用ウェーハ１１表面に形成する酸化膜１１ａの厚さより大きくなるように、活性層用ウェーハ１１及び支持用ウェーハ１２のそれぞれに酸化膜１１ａ，１２ａを形成する酸化膜形成工程と、活性層用ウェーハ１１と支持用ウェーハ１２とを貼合せる前に、活性層用ウェーハ１１或いは支持用ウェーハ１２のうち少なくともいずれか一方の貼合せ面にプラズマ処理を施すプラズマ処理工程と、活性層用ウェーハ１１と支持用ウェーハ１２とを酸化膜１１ａ，１２ａを介して重ね合せて密着させる貼合せ工程と、貼合せたウェーハの活性層用ウェーハ１１に減肉化処理を施して薄膜化することによりＳＯＩ層１６を形成するＳＯＩ層形成工程と、ＳＯＩ層形成工程後の貼合せウェーハを熱処理して貼合せ強度を増強させる接合強化熱処理工程とをこの順に含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更に酸化膜形成工程において、ＢＯＸ層１４の厚さと支持用ウェーハ裏面側に形成した酸化膜１１ａの厚さとの厚み差が１μｍ以内となるように、活性層用ウェーハ１１及び支持用ウェーハ１２のそれぞれに酸化膜１１ａ，１２ａを形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の貼合せＳＯＩウェーハの製造方法では、酸化膜形成工程で支持用ウェーハ表面に形成する酸化膜の厚さが、活性層用ウェーハ表面に形成する酸化膜の厚さより大きくなるように各酸化膜を形成することで、ＢＯＸ層と支持用ウェーハの裏面酸化膜との体積膨張差が小さくなるため、得られるＳＯＩウェーハに生じる反りを１００μｍ以下にまで低減することができる。また、従来貼合せ直後に行っていた接合強化熱処理工程をＳＯＩ層形成加工後に行うことで、貼合せ直後に行っていた接合強化熱処理に比べて、ウェーハの厚み方向の温度差が少なくなり、熱応力が低下するため、貼合せ直後の接合強化熱処理の際に生じていた貼合せ界面の結晶欠陥（スリップ）を低減することができる。更に、貼合せ直後であってＳＯＩ形成加工前に接合強化熱処理を施さないことによる貼合せウェーハの接合強度不足に対しては、貼合せ前に貼合せ面に対してプラズマ処理を行うことで接合強度を向上させるため、ＳＯＩ形成加工を施しても、剥離等を生じることはない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る貼合せＳＯＩウェーハの製造方法における製造工程図である。
【図２】実施例１及び比較例２，６で得られた貼合せＳＯＩウェーハのスリップ発生状況を示すＳＰ１画像及びＸＲＴ画像である。
【図３】実施例１及び比較例２，６で得られた貼合せＳＯＩウェーハの酸化膜剥離発生状況を示す光学顕微鏡画像である。
【図４】従来の貼合せＳＯＩウェーハの製造工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
本発明の貼合せＳＯＩウェーハの製造方法では、先ず、図１に示すように、ＳＯＩ層となる活性層用ウェーハ１１とこのウェーハを支持するための支持用ウェーハ１２を用意する。活性層用ウェーハ１１及び支持用ウェーハ１２は、研磨処理などによりその表面が鏡面加工されたシリコンウェーハが好ましく、直径１５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍなど、何れのサイズであっても構わない。
【００１９】
続いて、活性層用ウェーハ１１と支持用ウェーハ１２をＳＣ−１洗浄、純水リンス及びフッ酸有機酸洗浄をこの順に行い、各ウェーハ表面を清浄化させる。
＜酸化膜形成工程＞
次に、活性層用ウェーハ１１の全面に酸化膜１１ａを形成し、支持用ウェーハ１２の全面に酸化膜１２ａを形成する。また、この酸化膜形成は、支持用ウェーハ１２表面に形成する酸化膜１２ａの厚さが、活性層用ウェーハ１１表面に形成する酸化膜１１ａの厚さより大きくなるように行われる。支持用ウェーハ１２の全面に形成された酸化膜１２ａの厚さを、活性層用ウェーハ１１の全面に形成された酸化膜１１ａの厚さより大きくすることで、製造するＳＯＩウェーハのＢＯＸ層１４と支持用ウェーハの裏面酸化膜１２ａとの体積膨張差が小さくなるため、得られるＳＯＩウェーハ１８に生じる反りを低減することができる。特に、ＢＯＸ層１４の厚さと支持用ウェーハ裏面酸化膜１２ａの厚さとの厚み差が１μｍ以内となるように、２枚のウェーハ１１，１２に形成する酸化膜１１ａ，１２ａの厚さを調整することによりＳＯＩウェーハ１８に生じる反り量を１００μｍ以下にまで低減することができる。
【００２０】
各ウェーハへの酸化膜形成は、水素及び酸素混合ガス雰囲気下、１０５０〜１２００℃の温度での熱処理により行うことが好適である。
【００２１】
なお、いずれか一方のウェーハのみに酸化膜を形成し、他方のウェーハには酸化膜を形成しない場合、スリップの発生を低減することができず、また、貼合せ界面にある汚染が活性層に拡散していく不具合を生じる。また、厚ＢＯＸ−ＳＯＩウェーハを製造する場合には、いずれか一方のウェーハのみへの酸化膜形成では、酸化膜形成に長時間を要することになり、製造コストが高くなる不具合を生じる。
【００２２】
続いて、全面に酸化膜を形成した２枚のウェーハ１１，１２をＳＣ−１洗浄、純水リンス及びフッ酸有機酸洗浄をこの順に行い、各ウェーハ表面を水素終端させる。
＜プラズマ処理工程＞
次に、活性層用ウェーハ１１と支持用ウェーハ１２とを貼合せる前に、活性層用ウェーハ１１或いは支持用ウェーハ１２のうち少なくともいずれか一方の貼合せ面にプラズマ処理を施す。
【００２３】
従来の貼合せＳＯＩウェーハの製造方法では、貼合せたウェーハを接合強化熱処理を施さずにＳＯＩ層形成加工（薄膜化）すると、貼合せウェーハ界面の貼合せ強度が弱いため、ウェーハの剥れが生じていたが、本発明の製造方法のように、貼合せ前に、貼合せ面に対してプラズマ処理を施すことによって後述するＳＯＩ層形成加工（薄膜化）によっても接合面から剥離することがない程度の貼合せ強度を得ることができる。具体的には、貼合せ面にプラズマ処理を施すことで、貼合せ前洗浄で除去しきれなかったウェーハ表面に付着している有機物等の汚染が除去され、未結合手が増加する。更に、増加した未結合手に大気中のＯＨ基が結合し、このＯＨ基を介して活性層用ウェーハと支持用ウェーハが貼合される。このとき、プラズマ処理によって結合に寄与するＯＨ基が増加しているため、結果として、貼合せ直後の接合強化熱処理を施さなくとも、酸化膜剥がれ等の加工不良を生じることなく、ＳＯＩ層形成加工ができるようになる。
【００２４】
プラズマ処理方法は、例えば、プラズマチャンバー内に処理対象ウェーハを設置し、チャンバー内部を所定のガスで完全に置換した後、例えば０．１ｋＰａ以下にまで減圧し、この減圧状態で、数十秒間から数分間、プラズマを発生させることで、チャンバー内に設置した処理対象ウェーハ表面を活性化させることにより行われる。上記プラズマ処理で使用されるガスとしては、窒素、酸素、アルゴン、希釈水素や、上記ガスの混合ガス等が挙げられる。ここでプラズマ処理方法の一例を示したが、この方法に限定されるものではない。
＜貼合せ工程＞
続いてプラズマ処理後に、２枚のウェーハ１１，１２を重ねて重石を乗せて加圧することによって２枚のウェーハ１１，１２を酸化膜１１ａ，１２ａを介して接着する。重ね合せた２枚のウェーハ１１，１２の間に介在する酸化膜１１ａ，１２ａはＢＯＸ層１４になる。
【００２５】
なお、貼合せた後に、貼合せたウェーハ１３に対してプレベーク処理を実施しても良い。プレベーク処理はクリーンオーブンによって数１００℃熱処理することにより行われ、貼合せ強度を更に向上させることができる。
＜ＳＯＩ層形成工程＞
次に、貼合せ工程後の貼合せたウェーハ１３の活性層用ウェーハ１１に減肉化処理を施して薄膜化することによりＳＯＩ層１６を形成する。
【００２６】
具体的には、貼合せたウェーハ１３の活性層用ウェーハ１１側をその厚さが０．３〜２５０μｍのＳＯＩ層１６となるように減肉化処理を施して薄膜化する。減肉化処理は平面研削により行われる。これにより、支持用ウェーハ１２の上にＢＯＸ層１４を介してＳＯＩ層１６が形成される。そして、ＢＯＸ層１４及びＳＯＩ層１６の周端にテラス部形成加工を施す。テラス部形成加工は外周研削、エッチング処理により行われる。更に、表面研磨処理を施すことにより、裏面に酸化膜１２ａが形成された支持用ウェーハ１２の上にＢＯＸ層１４を介してＳＯＩ層１６が形成された貼合せＳＯＩウェーハ１７が得られる。
【００２７】
なお、テラス部を形成した後に、減肉化処理による薄膜化を行っても良い。
＜接合強化熱処理工程＞
次に、ＳＯＩ層形成工程後の貼合せウェーハを熱処理して水素結合によって接着されていた貼合せ界面の貼合せ強度を増強させることで接合強化熱処理後のＳＯＩウェーハ１８が得られる。
【００２８】
従来、活性層用ウェーハと支持用ウェーハとで形成した、酸化膜の膜厚差が２μｍを越えるような厚ＢＯＸ−ＳＯＩウェーハの製造では、貼合せ直後に接合強化熱処理を施すと、熱応力に起因するスリップを生じていたが、本発明の製造方法では、ＳＯＩ層形成加工（薄膜化加工）後に接合強化熱処理を施すことで、従来厚ＢＯＸ−ＳＯＩウェーハの製造で生じていたスリップの発生を抑制することができる。その理由は、ＳＯＩ層形成工程後に接合強化熱処理を施すことで、ウェーハの厚み方向に対する熱分布が均一になり、熱応力が低下するためである。結果として、この熱応力に起因したスリップが抑制される。
【００２９】
接合強化熱処理は、水素及び酸素混合ガス雰囲気中、１２００℃の温度で６０〜１８０分間保持することにより行われる。
【００３０】
このように上記工程を経ることにより、貼合せ熱処理の際に生じていた貼合せ界面の結晶欠陥（スリップ）を低減するとともに、得られるＳＯＩウェーハに生じる反りを低減した厚ＢＯＸ−ＳＯＩウェーハを製造することができる。
【実施例】
【００３１】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
【００３２】
＜実施例１＞
先ず、活性層用ウェーハ及び支持用ウェーハとして、ともに厚さが７２５μｍ、直径が２００ｍｍの鏡面加工されたウェーハを用意した。そして、活性層用ウェーハと支持用ウェーハをＳＣ−１洗浄、純水リンス及びフッ酸有機酸洗浄をこの順に行い、ウェーハ表面を清浄化させた。次に、２枚のウェーハを水素及び酸素混合ガス雰囲気下、１１５０℃の温度で熱処理を行い、活性層用ウェーハには厚さ０．１μｍの酸化膜を、支持用ウェーハには厚さ４．６μｍの酸化膜をそれぞれ形成した。そして、２枚のウェーハをＳＣ−１洗浄、純水リンス及びフッ酸有機酸洗浄をこの順に行い、表面を水素終端させた。その後、活性層用ウェーハと支持用ウェーハのそれぞれの貼合せ面にプラズマ処理を施した。プラズマ処理条件は、酸素１００％雰囲気、真空度４０Ｐａ、プラズマ照射時間３０秒である。プラズマ処理後、２枚のウェーハを重ね合せて貼合せた。続いて、活性層用ウェーハの外周部に砥石を用いた研削処理及びエッチング処理を施して、テラス部を形成した。その後、貼合せウェーハの活性層用ウェーハ側を砥石を用いた平面研削、研磨布を用いた研磨によって活性層用ウェーハの厚さが１．８μｍのＳＯＩ層となるように減肉化処理を施してＳＯＩ層を形成した。その後、ＳＯＩ層を形成したウェーハを洗浄によって清浄化し、最後に、ＳＯＩ層を形成したウェーハを水素及び酸素混合ガス雰囲気中、１２００℃の温度で１時間接合強化熱処理を施すことで貼合せＳＯＩウェーハを得た。
【００３３】
＜実施例２＞
活性層用ウェーハ表面に厚さ１．０μｍの酸化膜を、支持用ウェーハ表面に厚さ２．０μｍの酸化膜を形成した以外は実施例１と同様にして貼合せＳＯＩウェーハを得た。
【００３４】
＜実施例３＞
活性層用ウェーハ表面に厚さ１．０μｍの酸化膜を、支持用ウェーハ表面に厚さ３．０μｍの酸化膜を形成した以外は実施例１と同様にして貼合せＳＯＩウェーハを得た。
【００３５】
＜実施例４＞
活性層用ウェーハ表面に厚さ１．５μｍの酸化膜を、支持用ウェーハ表面に厚さ４．６μｍの酸化膜を形成した以外は実施例１と同様にして貼合せＳＯＩウェーハを得た。
【００３６】
＜比較例１＞
活性層用ウェーハ表面に厚さ４．６μｍの酸化膜を、支持用ウェーハ表面に厚さ０．１μｍの酸化膜を形成した以外は実施例１と同様にして貼合せＳＯＩウェーハを得た。
【００３７】
＜比較例２＞
活性層用ウェーハ表面に厚さ１．０μｍの酸化膜を、支持用ウェーハ表面に厚さ５．０μｍの酸化膜を形成し、プラズマ処理を施さず、ＳＯＩ層形成加工後の接合強化熱処理を、貼合せ直後であってＳＯＩ層形成前に行った以外は実施例１と同様にして貼合せＳＯＩウェーハを得た。
【００３８】
＜比較例３＞
活性層用ウェーハ表面に厚さ２．０μｍの酸化膜を、支持用ウェーハ表面に厚さ２．０μｍの酸化膜を形成した以外は比較例２と同様にして貼合せＳＯＩウェーハを得た。
【００３９】
＜比較例４＞
活性層用ウェーハ表面に厚さ４．６μｍの酸化膜を、支持用ウェーハ表面に厚さ０．１μｍの酸化膜を形成した以外は比較例２と同様にして貼合せＳＯＩウェーハを得た。
【００４０】
＜比較例５＞
ＳＯＩ層形成加工後の接合強化熱処理を、貼合せ直後であってＳＯＩ層形成前に行った以外は実施例１と同様にして貼合せＳＯＩウェーハを得た。
【００４１】
＜比較例６＞
プラズマ処理を施さない以外は実施例１と同様にして貼合せＳＯＩウェーハを得た。
【００４２】
＜比較例７＞
活性層用ウェーハ表面に厚さ２．０μｍの酸化膜を、支持用ウェーハ表面に厚さ２．０μｍの酸化膜を形成し、プラズマ処理を施さない以外は実施例１と同様にして貼合せＳＯＩウェーハを得た。
【００４３】
＜比較例８＞
活性層用ウェーハ表面に厚さ４．６μｍの酸化膜を、支持用ウェーハ表面に厚さ０．１μｍの酸化膜を形成し、プラズマ処理を施さない以外は実施例１と同様にして貼合せＳＯＩウェーハを得た。
【００４４】
＜比較試験１＞
実施例１〜４及び比較例１〜８で貼合せ熱処理を終えた後の重ね合せウェーハを用意し、表面検査装置（ＳＰ１）或いはＸ線トポグラフ（ＸＲＴ）を用いて活性層用ウェーハの貼合せ界面へのスリップ発生状況を観察した。スリップ発生の有無を次の表１に示した。また、図２（ａ）に実施例１の活性層用ウェーハの貼合せ界面におけるＳＰ１画像を、図２（ｂ）に比較例６の活性層用ウェーハの貼合せ界面におけるＳＰ１画像を、図２（ｃ）に比較例２の活性層用ウェーハの貼合せ界面におけるＸＲＴ画像をそれぞれ示す。
【００４５】
＜比較試験２＞
実施例１〜４及び比較例１〜８でそれぞれ得られた貼合せＳＯＩウェーハについて、平坦度測定装置（ＡＤＥ９５００）にて反りを示すｗａｒｐを測定した。その結果を次の表１にそれぞれ示す。
【００４６】
＜比較試験３＞
実施例１〜４及び比較例１〜８でそれぞれ得られた貼合せＳＯＩウェーハについて、砥石を用いて研削加工を施した後のウェーハのテラス部を光学顕微鏡によって観察し、酸化膜剥離の有無を確認した。その結果を次の表１にそれぞれ示す。また、図３（ａ）に実施例１のＳＯＩウェーハ断面の貼合せ界面における光学顕微鏡画像を、図３（ｂ）に比較例６の活性層用ウェーハの貼合せ界面における光学顕微鏡画像を、図３（ｃ）に比較例２の活性層用ウェーハの貼合せ界面における光学顕微鏡画像をそれぞれ示す。
【００４７】
【表１】
スリップの発生については、表１から明らかなように、ＳＯＩ層形成加工（薄膜化）後に接合強化熱処理を施した実施例１〜４、比較例１，比較例６〜８ではスリップが抑制されているのに対し、貼合せ直後に接合強化熱処理を施した例の殆どにスリップが発生していた。また、図２（ａ）〜図２（ｃ）から明らかなように、ＳＯＩ層形成加工（薄膜化）後に接合強化熱処理を施している実施例１と比較例６の貼合せＳＯＩウェーハでは、スリップが抑制されているのに対し、貼合せ直後に接合強化熱処理を施している比較例２の貼合せＳＯＩウェーハではウェーハ全面にスリップが発生しているのが判る。
【００４８】
次に、ウェーハの反りについては、表１から明らかなように、活性層側酸化膜の厚さが支持側酸化膜の厚さよりも大きい比較例１，４，８や活性層側酸化膜の厚さと支持側酸化膜の厚さが同じ比較例３，７では、得られるＳＯＩウェーハに生じる反りが増大していた。一方、実施例１〜４では、得られるＳＯＩウェーハに生じる反りは１００μｍ以下と低減されていた。
【００４９】
更に、酸化膜の剥離については、表１から明らかなように、プラズマ処理を施すか、或いは貼合せ直後の接合強化熱処理を施した実施例１〜４，比較例１〜５では、テラス部において、活性層用ウェーハ側に形成した酸化膜が残っており、酸化膜の剥離は生じていないのに対し、プラズマ処理及び貼合せ直後の接合強化熱処理を施していない比較例６〜８では、テラス部において、活性層用ウェーハ側に形成した酸化膜が剥離されていた。また、図３（ａ）〜図３（ｃ）から明らかなように、プラズマ処理や貼合せ直後の接合強化熱処理を施さずＳＯＩ層形成加工（薄膜化）した比較例６の貼合せＳＯＩウェーハでは、テラス部において、活性層用ウェーハ側に形成した酸化膜が全て剥離されているのが判る。このテラス部での酸化膜の剥離は研磨時のＳＯＩ層の剥れにつながる事を示唆しており、安定したＳＯＩウェーハの製造方法としては不適切である。
【００５０】
このように、実施例１〜４で得られる貼合せＳＯＩウェーハは、ＢＯＸ層厚さが２μｍ以上の厚ＢＯＸ−ＳＯＩウェーハであるにも関わらず、接合強化熱処理後においてもスリップが生じておらず、かつ研削加工後においてもテラス部での酸化膜の剥離が生じていないことから、本発明の製造方法はＳＯＩ層形成加工に十分に耐えられる加工フローであることが裏付けられた。
【００５１】
なお、各実施例及び各比較例とも、貼合せ熱処理後の活性層用ウェーハ側を減肉化処理（平面研削）して所定厚みのＳＯＩ層を形成した後に、テラス研磨を施した例を例示したが、貼合せ熱処理後の活性層用ウェーハにテラス研磨を施した後に、活性層用ウェーハ側を減肉化処理（平面研削）して所定厚みのＳＯＩ層を形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１１ 活性層用ウェーハ
１１ａ 酸化膜
１２ 支持用ウェーハ
１２ａ 酸化膜
１３ 貼合せウェーハ
１４ ＢＯＸ層
１６ ＳＯＩ層
１７ ＳＯＩ層形成後のＳＯＩウェーハ
１８ 接合強化熱処理後のＳＯＩウェーハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＯＩ層となる活性層用ウェーハとこれを支持する支持用ウェーハとを酸化膜を介して貼合せた後、前記活性層用ウェーハを薄膜化することにより、前記支持用ウェーハの上に前記埋込み酸化膜層を介してＳＯＩ層を形成した貼合せＳＯＩウェーハを製造する方法において、
前記支持用ウェーハ表面に形成する酸化膜の厚さが、前記活性層用ウェーハ表面に形成する酸化膜の厚さより大きくなるように、前記活性層用ウェーハ及び前記支持用ウェーハのそれぞれに酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
前記活性層用ウェーハと前記支持用ウェーハとを貼合せる前に、前記活性層用ウェーハ或いは前記支持用ウェーハのうち少なくともいずれか一方の貼合せ面にプラズマ処理を施すプラズマ処理工程と、
前記活性層用ウェーハと前記支持用ウェーハとを酸化膜を介して重ね合せて密着させる貼合せ工程と、
前記貼合せたウェーハの活性層用ウェーハに減肉化処理を施して薄膜化することによりＳＯＩ層を形成するＳＯＩ層形成工程と、
前記ＳＯＩ層形成工程後の貼合せウェーハを熱処理して貼合せ強度を増強させる接合強化熱処理工程と
をこの順に含むことを特徴とする貼合せＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記酸化膜形成工程において、前記埋込み酸化膜層の厚さと前記支持用ウェーハ裏面側に形成した酸化膜の厚さとの厚み差が１μｍ以内となるように、前記活性層用ウェーハ及び前記支持用ウェーハのそれぞれに酸化膜を形成する請求項１記載の貼合せＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項１】
ＳＯＩ層となる活性層用ウェーハとこれを支持する支持用ウェーハとを酸化膜を介して貼合せた後、前記活性層用ウェーハを薄膜化することにより、前記支持用ウェーハの上に前記埋込み酸化膜層を介してＳＯＩ層を形成した貼合せＳＯＩウェーハを製造する方法において、
前記支持用ウェーハ表面に形成する酸化膜の厚さが、前記活性層用ウェーハ表面に形成する酸化膜の厚さより大きくなるように、前記活性層用ウェーハ及び前記支持用ウェーハのそれぞれに酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
前記活性層用ウェーハと前記支持用ウェーハとを貼合せる前に、前記活性層用ウェーハ或いは前記支持用ウェーハのうち少なくともいずれか一方の貼合せ面にプラズマ処理を施すプラズマ処理工程と、
前記活性層用ウェーハと前記支持用ウェーハとを酸化膜を介して重ね合せて密着させる貼合せ工程と、
前記貼合せたウェーハの活性層用ウェーハに減肉化処理を施して薄膜化することによりＳＯＩ層を形成するＳＯＩ層形成工程と、
前記ＳＯＩ層形成工程後の貼合せウェーハを熱処理して貼合せ強度を増強させる接合強化熱処理工程と
をこの順に含むことを特徴とする貼合せＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記酸化膜形成工程において、前記埋込み酸化膜層の厚さと前記支持用ウェーハ裏面側に形成した酸化膜の厚さとの厚み差が１μｍ以内となるように、前記活性層用ウェーハ及び前記支持用ウェーハのそれぞれに酸化膜を形成する請求項１記載の貼合せＳＯＩウェーハの製造方法。
【図１】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２０４４３９（Ｐ２０１２−２０４４３９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６５３８２（Ｐ２０１１−６５３８２）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（３０２００６８５４）株式会社ＳＵＭＣＯ (1,197)
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（３０２００６８５４）株式会社ＳＵＭＣＯ (1,197)
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