JP4613656B2 - 半導体ウエーハの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば絶縁体上にＳｉＧｅ層が形成された半導体ウエーハの製造方法に関するものである。

近年、高速の半導体デバイスの需要に応えるため、Ｓｉ（シリコン）単結晶ウエーハ上にＳｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ層（以下単にＳｉＧｅ層と記載する場合もある）、Ｓｉ層を順次エピタキシャル成長させ、このＳｉ層をチャネル領域に用いた高速のＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：酸化物金属半導体電解効果トランジスター）などの半導体デバイスが提案されている。

この場合、Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ結晶はＳｉ結晶に比べて格子定数が大きいため、Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ層上にエピタキシャル成長させたＳｉ層には引っ張り歪みが生じている（以下、このように歪みが生じているＳｉ層を歪Ｓｉ層と呼ぶ）。その歪み応力によりＳｉ結晶のエネルギーバンド構造が変化し、その結果エネルギーバンドの縮退が解けキャリア移動度の高いエネルギーバンドが形成される。従って、この歪Ｓｉ層をチャネル領域として用いたＭＯＳＦＥＴは通常の１．３〜８倍程度という高速の動作特性を示す。

このような歪Ｓｉ層を形成するために、シリコン単結晶ウエーハ表面に、厚い傾斜組成Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ層（Ｇｒａｄｅｄ ＳｉＧｅ）層と緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層（０＜Ｙ＜１）を形成したウエーハ（バルクＳｉＧｅ基板）をボンドウエーハとして、イオン注入剥離法（スマートカット（登録商標）法とも呼ばれる）を用いるＳＧＯＩ（ＳｉＧｅ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエーハの作製法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
なお、ここで傾斜組成Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ層とは、ＳｉＧｅ層のＧｅ濃度を一定の緩い変化率で増加させながらエピタキシャル成長を行って、ＳｉＧｅ層内の格子歪を緩和させるように形成した層である。そして緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層とは、格子歪が緩和した層である。

この方法によれば、シリコン単結晶ウエーハの表面に傾斜組成Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ層、緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層表面から水素イオンを注入することにより緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層の内部にイオン注入層を形成し、通常シリコンウエーハの洗浄に用いられるＳＣ−１洗浄液（ＮＨ_４ＯＨとＨ_２Ｏ_２との混合水溶液）による表面の洗浄後、ボンドウエーハとベースウエーハとを酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等からなる絶縁膜を介して密着させて貼り合わせ、その後イオン注入層で剥離を行う。

しかし、この方法によれば、イオン注入工程や貼り合わせ前の洗浄工程を行うための装置においてＧｅによる汚染が発生していた。また、このように作製したＳＧＯＩウエーハにおいて、ボイドやブリスター等の貼り合わせ不良が発生し、製造歩留りが低下していた。

特表２００４−５１０３５０号公報

本発明は、ＳＧＯＩウエーハを作製する際に、製造装置でのＧｅ汚染の発生を防ぐことができ、さらに貼り合わせ不良による歩留まりの低下を防止することができる半導体ウエーハの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的達成のため、本発明は、半導体ウエーハの製造方法であって、少なくとも、シリコン単結晶ウエーハの表面にＧｅ濃度が徐々に増加する傾斜組成Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ層（０≦Ｘ＜１）、格子歪が緩和された緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層（０＜Ｙ＜１）、厚さ５ｎｍ未満のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、前記シリコン層表面から水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも一種類を注入することにより、前記緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層の内部又は前記緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層と前記傾斜組成Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ層との界面あるいは前記傾斜組成Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ層の内部にイオン注入層を形成し、前記シリコン層をエッチング可能な洗浄液により、前記シリコン層が残存するように前記ボンドウエーハを洗浄し、該洗浄後のボンドウエーハのシリコン層の表面とベースウエーハとを絶縁膜を介してまたは直接密着させ、その後前記イオン注入層で剥離を行うことを特徴とする半導体ウエーハの製造方法を提供する（請求項１）。

このように、シリコン単結晶ウエーハの表面に傾斜組成Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ層、緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層、厚さ５ｎｍ未満のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、シリコン層表面から水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも一種類を注入することにより、緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層の内部又は緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層と傾斜組成Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ層との界面あるいは前記傾斜組成Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ層の内部にイオン注入層を形成し、シリコン層をエッチング可能な洗浄液によりシリコン層が残存するようにボンドウエーハを洗浄すれば、イオン注入時及び洗浄時に最表面はシリコン層であり、イオン注入工程や洗浄工程においてＧｅを含む緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層が露出していないので、これらの工程に用いる装置がＧｅに汚染されるのを防止することができる。また、シリコン層であれば面粗れを防止して洗浄できるので、洗浄後のボンドウエーハのシリコン層の表面とベースウエーハとを絶縁膜を介してまたは直接密着させれば、面粗れによる貼り合わせ不良を防止でき、その後貼り合わせ面にボイドやブリスターが発生するのを防止することができ、製造歩留まりが向上する。また、貼り合わせ面となるシリコン層は５ｎｍ未満と非常に薄いので、Ｇｅ汚染や面粗れの防止の役割を十分に果たすだけでなく、貼り合わせ後は剥離工程及び後の工程における熱処理において緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層に含まれるＧｅが拡散することにより緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層と一体化するため、最終的に残存してデバイスの特性に悪影響を与えることがない。

この場合、前記剥離工程の後に、前記剥離によりベースウエーハ側に移設した最表面の緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層の表面を、研磨及び／又は熱処理により平坦化し、該平坦化された緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層の表面に歪Ｓｉ層を形成することが好ましい（請求項２）。

このように、剥離工程の後に、剥離によりベースウエーハ側に移設した最表面の緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層の表面を研磨及び／又は熱処理により平坦化し、該平坦化された緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層の表面に歪Ｓｉ層を形成すれば、貼り合わせ不良のないＳＧＯＩウエーハの平坦な緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層の表面に、歪みを有する歪Ｓｉ層が形成されたウエーハを高歩留まりで製造できる。

また、前記剥離工程の後に、前記剥離によりベースウエーハ側に移設した最表面の傾斜組成Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ層の表面を研磨して緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層を露出させ、該露出した緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層の表面に歪Ｓｉ層を形成することもできる（請求項３）。
このように、剥離工程の後に、剥離によりベースウエーハ側に移設した最表面の傾斜組成Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ層の表面を研磨して緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層を露出させ、該露出した緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層の表面に歪Ｓｉ層を形成しても、貼り合わせ不良のないＳＧＯＩウエーハの平坦な緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層の表面に、歪みを有する歪Ｓｉ層が形成されたウエーハを高歩留まりで製造できる。

また、前記洗浄液として、ＮＨ_４ＯＨとＨ_２Ｏ_２との混合水溶液を用いることが好ましい（請求項４）。
このように、洗浄液としてＮＨ_４ＯＨとＨ_２Ｏ_２との混合水溶液であるＳＣ−１洗浄液を用いれば、貼り合わせ面となるシリコン層の表面の面粗れを防止しつつ洗浄効果を十分に高いものとでき、貼り合わせ不良の発生を好適に防止できる。

また、前記洗浄液の組成又は温度もしくは洗浄時間の少なくとも１つを調整することにより、前記シリコン層が残存するように洗浄を行なうことが好ましい（請求項５）。
このように、洗浄液の組成又は温度もしくは洗浄時間の少なくとも１つを調整することにより、エッチング速度を調整でき、容易にシリコン層が残存するように洗浄を行なうことができる。

また、前記ベースウエーハとしてシリコン単結晶ウエーハまたは絶縁性ウエーハを用いることが好ましい（請求項６）。
このようにベースウエーハとしてシリコン単結晶ウエーハを用いれば、熱酸化や気相成長法等により容易にシリコン酸化膜の絶縁膜を形成でき、その絶縁膜を介してシリコン層の表面と密着することができる。また、使用用途等に応じて、石英、炭化珪素、アルミナ、ダイヤモンド等の絶縁性のベースウエーハを用いてもよい。

本発明に従えば、イオン注入工程や洗浄工程において緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層が露出しないので、これらの工程に用いる装置がＧｅに汚染されるのを防止することができる。また、洗浄後のボンドウエーハのシリコン層の表面とベースウエーハとを絶縁膜を介してまたは直接密着させれば面粗れによる貼り合わせ不良が防止でき、その後イオン注入層で剥離を行なう際に、ボイドやブリスターが発生するのを防止することができ、ＳＧＯＩウエーハの製造歩留まりが向上する。また、シリコン層があることによってＧｅ汚染や面粗れの防止の役割を十分に果たすだけでなく、貼り合わせ面となるシリコン層は５ｎｍ未満と非常に薄いので、貼り合わせ後は剥離工程及び後の工程における熱処理でＧｅが拡散することにより緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層と一体化するため、最終的に残存してデバイスの特性に悪影響を与えることがない。

以下、本発明について詳述する。
前述のように、イオン注入剥離法を用いたＳＧＯＩウエーハの作製方法が開示されている。しかし、この方法によれば、イオン注入工程や貼り合わせ前の洗浄工程を行うための装置においてＧｅによる汚染が発生しており、Ｇｅを含まないウエーハの製造に悪影響を及ぼしていた。また、このように作製したＳＧＯＩウエーハにおいて、ボイドやブリスター等の貼り合わせ不良が発生し、製造歩留りが低下していた。

本発明者らは、このようなＧｅ汚染は、ボンドウエーハをベースウエーハと貼り合せる前の工程、特に、イオン注入工程や貼り合わせ前の洗浄工程において緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層が最表面に露出しているために発生することを見出した。緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層が露出していれば、イオン注入の際にＧｅが飛散し、また洗浄の際に洗浄液にＧｅが混入するからである。
また、ボイドやブリスター等の貼り合わせ不良は、ＳｉＧｅ層はＳＣ−１洗浄液によるエッチング速度がシリコンに比べて速いので、貼り合せ前洗浄により表面の面粗さが悪化するために発生することを見出した。

そこで本発明者らは、上記問題の解決方法を検討し、緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層の上に厚さ５ｎｍ未満のシリコン層を形成し、このシリコン層表面から水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも一種類を注入すれば、イオン注入工程においてシリコン層が最表面となり、ＳｉＧｅ層が露出していないため、イオン注入によりＧｅが飛散せず、イオン注入装置がＧｅ汚染されないことに想到した。また、その後シリコン層をエッチング可能な洗浄液によりシリコン層が残存するようにボンドウエーハを洗浄すれば、洗浄工程においてもシリコン層が最表面のままであり、ＳｉＧｅ層が露出しないため、洗浄液にＧｅが混入せず、洗浄装置がＧｅ汚染されず、かつ貼り合わせ面となるシリコン層は洗浄により面粗れしないので貼り合わせ不良も防止できることに想到した。

さらに、上記シリコン層はＧｅ汚染や面粗れの防止の役割を十分に果たすだけでなく、シリコン層の厚さが５ｎｍ未満と非常に薄いので、その後は剥離工程及び後の工程における熱処理で緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層のＧｅが拡散することにより緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層と一体化するため、最終的に残存してデバイスの特性に悪影響を与えることがなく、好適であることに想到した。
本発明者らは以上の想到に基づき本発明を完成させた。

以下では、本発明の実施の形態について図を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１（ａ）〜（ｇ）は、本発明に従った半導体ウエーハの製造工程の一例を示す図である。

まず、図１（ａ）のように、気相成長法等により、シリコン単結晶ウエーハ１の表面に傾斜組成Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ層２、緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層３、厚さ５ｎｍ未満のシリコン層４を順次エピタキシャル成長させ、ボンドウエーハ５を形成する。

シリコン単結晶ウエーハ１は、従来用いられているものであれば特に限定されない。傾斜組成Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ層２は、Ｇｅ濃度が例えば０％から２０％（Ｘが０から０．２）に徐々に増加するようにエピタキシャル成長させ、これにより層中の歪を緩和するように形成されている。厚さは例えば１〜１０μｍとできる。

このように形成された傾斜組成Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ層２の表面を必要に応じてＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学機械研磨）により研磨して平坦化した後、その上にＧｅ濃度が一定の高濃度（例えば２０％（Ｙが０．２）以上）であり、格子歪が緩和された緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層３をエピタキシャル成長させる。厚さは例えば１０〜５００ｎｍとできる。

さらに、このように形成された緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層３の表面を必要に応じてＣＭＰにより研磨して平坦化した後、その上に厚さ５ｎｍ未満のシリコン層４をエピタキシャル成長させる。シリコン層４の厚さは５ｎｍ未満であればよいが、均一なシリコン層を形成するために０．５ｎｍ以上が好ましい。

なお、上記気相成長は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学蒸着）法やＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ：分子線エピタキシー）法などにより行うことができる。ＣＶＤ法の場合は、例えば、原料ガスとしてＳｉＨ_４又はＳｉＨ_２Ｃｌ_２とＧｅＨ_４との混合ガスを用いることができる。キャリアガスとしてはＨ_２が用いられる。成長条件としては、例えば温度４００〜１，０００℃、圧力１００Ｔｏｒｒ（１．３３×１０^４Ｐａ）以下とすればよい。

次に、図１（ｂ）に示すように、シリコン層４の表面から水素イオン、アルゴンやヘリウム等の希ガスのイオンの少なくとも一種類を注入することにより、緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層３の内部又は緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層３と傾斜組成Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ層２との界面にイオン注入層６を形成する。このような位置にイオン注入層を形成するのは、剥離工程後に緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層を最表面とするためである。また、イオン注入層６を傾斜組成Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ層中に形成することもできる。この場合は、剥離後にＣＭＰを行って平坦化と同時に傾斜組成Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ層を除去して、緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層を露出させる。イオン注入深さは注入エネルギーの大きさに依存するので、所望の注入深さになるように注入エネルギーを設定すればよい。イオン注入量は剥離に必要な注入量（５×１０^１６／ｃｍ^２程度）以上とできる。
このイオン注入工程においてはシリコン層４がボンドウエーハ５の最表面となっておりＳｉＧｅ層が露出していないため、イオン注入をしてもＧｅが飛散せず、イオン注入装置がＧｅ汚染されない。

次に、図１（ｃ）に示すように、シリコン層をエッチング可能な洗浄液により、シリコン層４が残存するようにボンドウエーハ５を洗浄する。
洗浄液は、シリコン層をエッチング可能なものであれば特に限定されないが、ＮＨ_４ＯＨとＨ_２Ｏ_２との混合水溶液であるＳＣ−１洗浄液を用いれば、貼り合わせ面となるシリコン層４の表面の面粗れを防止しつつ洗浄効果を十分に高いものとでき、貼り合わせ不良の発生を好適に防止できる。

また、予め洗浄液のエッチング速度を調査しておき、洗浄液の組成又は温度もしくは洗浄時間の少なくとも１つを調整することにより、エッチング速度を調整でき、容易にシリコン層が残存するように洗浄を行なうことができる。なお、ＳＣ−１洗浄液の場合は、洗浄液の組成は例えばＮＨ_４ＯＨ（２９ｗｔ％）：Ｈ_２Ｏ_２（３０ｗｔ％）：Ｈ_２Ｏ＝１：１：５とでき、洗浄時間は１０〜３０分、洗浄液の温度は２０〜８０℃とできる。

このようにシリコン層４が残存するようにボンドウエーハ５を洗浄するので、洗浄工程においてもシリコン層がボンドウエーハの最表面のままであり、ＳｉＧｅ層が露出しないため、洗浄液にＧｅが混入せず、洗浄装置がＧｅ汚染されない。
また、シリコン層がボンドウエーハの最表面であるから、このような洗浄を行なっても表面の面粗れは起こらず、貼り合わせ不良を防止できる。さらに、表層をエッチングしているので確実に汚染が除されるとともに、シリコン層の厚さも一層薄くなるので、その後の工程で緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層と一体化し易い。

次に、図１（ｄ）に示すように、洗浄後のボンドウエーハ５のシリコン層４の表面とベースウエーハ７とを室温にて絶縁膜を介してまたは直接密着させ貼り合わせる。
ベースウエーハ７として、絶縁膜としてシリコン酸化膜８を表面に形成したシリコン単結晶ウエーハを用いることができるが、使用用途等に応じて石英、炭化珪素、アルミナ、ダイヤモンド等の絶縁性ウエーハも用いることができる。

次に、図１（ｅ）に示すように、イオン注入層６で剥離を行う。この場合、例えば窒素雰囲気下で温度４００〜６００℃程度の熱処理（剥離熱処理）を３０分程度行うことによりイオン注入層６を劈開面として剥離することができる。これにより、緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層３、シリコン層４がベースウエーハ側に移設される。
剥離後には、貼り合わせ面の結合力を高めるために、例えばアルゴン雰囲気下で温度１０００℃以上の結合熱処理を３０分以上行なう。これらの熱処理により、緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層３のＧｅがシリコン層４に拡散し、シリコン層４は緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層３と一体化する。シリコン層４は厚さが５ｎｍ未満と非常に薄く、また洗浄工程によりさらに薄くされているので、このような一体化は迅速かつ容易に行うことができる。

次に、必要に応じて、図１（ｆ）に示すように、剥離によりベースウエーハ側に移設した最表面の緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層３の表面を研磨及び／又は熱処理により平坦化する。
研磨の場合は、通常のＣＭＰにより研磨して、平坦化を行うことができる。また熱処理の場合は、例えば水素又は不活性ガスあるいはこれらの混合ガス雰囲気下で１２００℃程度の熱処理を行なうことにより、平坦化を行うことができる。

次に、歪Ｓｉ層を形成する場合は、図１（ｇ）に示すように、気相成長等により、平坦化された緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層３の表面に歪Ｓｉ層９をエピタキシャル成長させる。
気相成長は、ＣＶＤ法やＭＢＥ法などにより行うことができる。ＣＶＤ法の場合は、例えば、原料ガスとしてＳｉＨ_４を用いることができる。キャリアガスとしてはＨ_２が用いられる。成長条件としては、例えば温度４００〜１，０００℃で好ましくは６５０℃程度、圧力１００Ｔｏｒｒ（１．３３×１０^４Ｐａ）以下で好ましくは８０Ｔｏｒｒ（１．０６×１０^４Ｐａ）とすればよい。歪Ｓｉ層９の厚さは、１〜１００ｎｍ程度とできるが、特に制限はない。
この歪Ｓｉ層９の形成の際の熱処理により、シリコン層４の緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層３との一体化をより確実に行うことができる。
以上のように、貼り合わせ不良のないＳＧＯＩウエーハの緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層の表面に歪みを有する歪Ｓｉ層が形成された半導体ウエーハを高歩留まりで製造できる。

以下、本発明の実施例及び比較例により本発明を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、２、比較例１）
図１（ａ）〜（ｇ）に示す工程に従い、ＳＧＯＩウエーハの表面に歪Ｓｉ層が形成されたウエーハを作製した（実施例１、２）。また、厚さ５ｎｍ未満のシリコン層を形成しない以外は図１（ａ）〜（ｇ）に示す工程に従い、ＳＧＯＩウエーハを作製した（比較例１）。主な作製条件を表１に示す。

その結果、比較例１のＳＧＯＩウエーハは、洗浄により緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層がエッチングされる量が大きく、その表面に面荒れが発生したため、これをベースウエーハと貼り合わせた結合面にボイド、ブリスターが多発した。

一方、実施例１、２のＳＧＯＩウエーハには、このようなボイド、ブリスターの発生はなかった。また、形成した歪Ｓｉ層について、顕微ラマン法を用いた装置である堀場製作所製ＲＳ−３０００を用いて歪量を測定した。その結果、いずれも約０．７％の歪量を有しており、十分な大きさの歪を有する歪Ｓｉ層が形成されていることがわかった。

また、歪Ｓｉ層の表面からベースウエーハ表面の酸化膜の界面までのＧｅの濃度プロファイルをＳＩＭＳにより測定した結果、歪Ｓｉ層下部の緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層は酸化膜界面までＧｅ濃度がほぼ一定であることが確認された。すなわち、貼り合わせ前の表面に残存していたシリコン層（厚さ約２ｎｍ）は、結合熱処理および歪Ｓｉ層の形成熱処理によるＧｅの拡散により緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層と一体化し、消失していることが確認された。

さらに、ウエーハ作製後にイオン注入装置及び洗浄装置を調査したところ、比較例１においてはこれらの装置からＧｅが多量に検出されたが、実施例１、２においてはＧｅはほとんど検出されなかった。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、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。

本発明に従った半導体ウエーハの製造工程の一例を示す図である。

符号の説明

１…シリコン単結晶ウエーハ、 ２…傾斜組成Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ層、
３…緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層、 ４…厚さ５ｎｍ未満のシリコン層、
５…ボンドウエーハ、 ６…イオン注入層、
７…ベースウエーハ、 ８…シリコン酸化膜、 ９…歪Ｓｉ層。

Claims (6)

1. 半導体ウエーハの製造方法であって、少なくとも、シリコン単結晶ウエーハの表面にＧｅ濃度が徐々に増加する傾斜組成Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ層（０≦Ｘ＜１）、格子歪が緩和された緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層（０＜Ｙ＜１）、厚さ５ｎｍ未満のシリコン層が順次形成されたボンドウエーハを形成し、前記シリコン層表面から水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも一種類を注入することにより、前記緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層の内部又は前記緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層と前記傾斜組成Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ層との界面あるいは前記傾斜組成Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ層の内部にイオン注入層を形成し、前記シリコン層をエッチング可能な洗浄液により、前記シリコン層が残存するように前記ボンドウエーハを洗浄し、該洗浄後のボンドウエーハのシリコン層の表面とベースウエーハとを絶縁膜を介してまたは直接密着させ、その後前記イオン注入層で剥離を行うことを特徴とする半導体ウエーハの製造方法。
2. 請求項１に記載の半導体ウエーハの製造方法において、前記剥離工程の後に、前記剥離によりベースウエーハ側に移設した最表面の緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層の表面を、研磨及び／又は熱処理により平坦化し、該平坦化された緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層の表面に歪Ｓｉ層を形成することを特徴とする半導体ウエーハの製造方法。
3. 請求項１に記載の半導体ウエーハの製造方法において、前記剥離工程の後に、前記剥離によりベースウエーハ側に移設した最表面の傾斜組成Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ層の表面を研磨して緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層を露出させ、該露出した緩和Ｓｉ_１−ＹＧｅ_Ｙ層の表面に歪Ｓｉ層を形成することを特徴とする半導体ウエーハの製造方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の半導体ウエーハの製造方法において、前記洗浄液として、ＮＨ_４ＯＨとＨ_２Ｏ_２との混合水溶液を用いることを特徴とする半導体ウエーハの製造方法。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の半導体ウエーハの製造方法において、前記洗浄液の組成又は温度もしくは洗浄時間の少なくとも１つを調整することにより、前記シリコン層が残存するように洗浄を行なうことを特徴とする半導体ウエーハの製造方法。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の半導体ウエーハの製造方法において、前記ベースウエーハとしてシリコン単結晶ウエーハまたは絶縁性ウエーハを用いることを特徴とする半導体ウエーハの製造方法。

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