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特開2024-171189多層膜ＳＯＩウェーハの製造方法及び多層膜ＳＯＩウェーハ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024171189
(43)【公開日】2024-12-11
(54)【発明の名称】多層膜ＳＯＩウェーハの製造方法及び多層膜ＳＯＩウェーハ
(51)【国際特許分類】
H01L 21/02 20060101AFI20241204BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20241204BHJP
H01L 21/683 20060101ALI20241204BHJP
【ＦＩ】
H01L27/12 B
H01L21/304 601B
H01L21/304 621A
H01L21/304 621B
H01L21/68 N
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023088136
(22)【出願日】2023-05-29
(71)【出願人】
【識別番号】312007423
【氏名又は名称】グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100101878
【弁理士】
【氏名又は名称】木下 茂
(74)【代理人】
【識別番号】100187506
【弁理士】
【氏名又は名称】澤田 優子
(72)【発明者】
【氏名】坂上 浩一
【テーマコード（参考）】
5F057
5F131
【Ｆターム（参考）】
5F057AA02
5F057AA21
5F057BA12
5F057BA20
5F057BB03
5F057CA09
5F057CA11
5F057CA18
5F057CA36
5F057CA40
5F057DA01
5F057DA11
5F057GA13
5F057GB13
5F131AA02
5F131BA01
5F131BA32
5F131BA43
5F131BA53
5F131CA06
5F131CA12
5F131EC42
5F131EC64
(57)【要約】
【課題】多層膜ＳＯＩウェーハにおいて、周縁部に段差のないテラスフリーの構造とすることにより、活性層の有効面積を広く確保するとともに、面内厚みのばらつきを小さく抑える。
【解決手段】複数のシリコンウェーハをそれぞれ両面研磨し、前記複数の活性層基板４、６を形成するステップと、前記複数の活性層基板のうち、互いに接合する少なくとも一方の前記活性層基板の表面に酸化膜層を形成するステップと、前記複数の活性層基板を、前記酸化膜層を介して積層し、素子側基板１０を形成するステップと、前記素子側基板を両面研磨するステップと、シリコンウェーハを研磨して支持基板２を形成し、該支持基板の表面に酸化膜層を形成するステップと、前記素子側基板の一面を前記支持基板に形成された酸化膜層を介して該支持基板と接合するステップと、を備える。
【選択図】図３
【解決手段】複数のシリコンウェーハをそれぞれ両面研磨し、前記複数の活性層基板４、６を形成するステップと、前記複数の活性層基板のうち、互いに接合する少なくとも一方の前記活性層基板の表面に酸化膜層を形成するステップと、前記複数の活性層基板を、前記酸化膜層を介して積層し、素子側基板１０を形成するステップと、前記素子側基板を両面研磨するステップと、シリコンウェーハを研磨して支持基板２を形成し、該支持基板の表面に酸化膜層を形成するステップと、前記素子側基板の一面を前記支持基板に形成された酸化膜層を介して該支持基板と接合するステップと、を備える。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
支持基板上に酸化膜層を介して素子側基板が積層され、前記素子側基板は複数の活性層基板が互いに酸化膜層を介して積層された多層膜ＳＯＩウェーハの製造方法であって、
複数のシリコンウェーハをそれぞれ両面研磨し、前記複数の活性層基板を形成するステップと、
前記複数の活性層基板のうち、互いに接合する少なくとも一方の前記活性層基板の表面に酸化膜層を形成するステップと、
前記複数の活性層基板を、前記酸化膜層を介して積層し、前記素子側基板を形成するステップと、
前記素子側基板を両面研磨するステップと、
シリコンウェーハを研磨して前記支持基板を形成し、該支持基板の表面に酸化膜層を形成するステップと、
前記素子側基板の一面を前記支持基板に形成された酸化膜層を介して該支持基板と接合するステップと、
を備えることを特徴とする多層膜ＳＯＩウェーハの製造方法。
複数のシリコンウェーハをそれぞれ両面研磨し、前記複数の活性層基板を形成するステップと、
前記複数の活性層基板のうち、互いに接合する少なくとも一方の前記活性層基板の表面に酸化膜層を形成するステップと、
前記複数の活性層基板を、前記酸化膜層を介して積層し、前記素子側基板を形成するステップと、
前記素子側基板を両面研磨するステップと、
シリコンウェーハを研磨して前記支持基板を形成し、該支持基板の表面に酸化膜層を形成するステップと、
前記素子側基板の一面を前記支持基板に形成された酸化膜層を介して該支持基板と接合するステップと、
を備えることを特徴とする多層膜ＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項2】
前記素子側基板の一面を支持基板に形成された酸化膜層を介して該支持基板と接合するステップの後、
前記素子側基板においてトップ側の活性層基板の研磨を片面研磨にて行い、トップ側の活性層基板の厚さ調整をするステップを備えることを特徴とする請求項１に記載された多層膜ＳＯＩウェーハの製造方法。
前記素子側基板においてトップ側の活性層基板の研磨を片面研磨にて行い、トップ側の活性層基板の厚さ調整をするステップを備えることを特徴とする請求項１に記載された多層膜ＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項3】
前記素子側基板においてトップ側の活性層基板の研磨を行い、トップ側の活性層基板の厚さ調整をするステップの前において、
ウェーハ周縁部における未接着領域がなくなるまで外周研削を行った後でウェーハ周縁部の面取りをすることを特徴とする請求項２に記載された多層膜ＳＯＩウェーハの製造方法。
ウェーハ周縁部における未接着領域がなくなるまで外周研削を行った後でウェーハ周縁部の面取りをすることを特徴とする請求項２に記載された多層膜ＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項4】
前記素子側基板においてボトム側の前記活性層基板には酸化膜が形成されることなく、２つの活性層が積層された多層膜ＳＯＩウェーハが製造されることを特徴とする請求項１に記載された多層膜ＳＯＩウェーハの製造方法。
【請求項5】
支持基板上に酸化膜層を介して素子側基板が積層された多層膜ＳＯＩウェーハであって、
前記素子側基板は、
それぞれ両面研磨された複数のシリコンウェーハにより形成された複数の活性層基板と、前記複数の活性層基板の基板間にそれぞれ形成された複数の酸化膜層と、を有し、
前記支持基板上には酸化膜層を介して、両面研磨された前記素子側基板が積層され、周縁部は段差の無いテラスフリーの形状であることを特徴とする多層膜ＳＯＩウェーハ。
前記素子側基板は、
それぞれ両面研磨された複数のシリコンウェーハにより形成された複数の活性層基板と、前記複数の活性層基板の基板間にそれぞれ形成された複数の酸化膜層と、を有し、
前記支持基板上には酸化膜層を介して、両面研磨された前記素子側基板が積層され、周縁部は段差の無いテラスフリーの形状であることを特徴とする多層膜ＳＯＩウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、多層膜ＳＯＩウェーハの製造方法及び多層膜ＳＯＩウェーハに関し、特に外周部に段差を有さないテラスフリーの多層膜ＳＯＩウェーハの製造方法及び多層膜ＳＯＩウェーハに関する。
【背景技術】
【0002】
ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハは、電気絶縁性の高い酸化膜層をウェーハ内部に形成させることで、半導体デバイスの高集積化、低消費電力化、高速化、高信頼性を実現している。ＳＯＩウェーハは、支持基板上に、酸化膜、および活性層（ＳＯＩ層）が積層された構造を有する。
【0003】
特許文献１に開示されるように、従来のＳＯＩウェーハの製造方法は、先ず、図６（ａ）に示すように、支持基板５１と第一の活性層基板５２とを用意する。これら支持基板５１と第一の活性層基板５２の周縁部は面取りされている。
次に図６（ｂ）に示すように支持基板５１の表面に熱処理により酸化膜６１を形成し、図６（ｃ）に示すように酸化膜６１を介して支持基板５１上に第一の活性層基板５２を重ね、熱処理により接合する。このとき図６（ｄ）に示すように第一の活性層基板５２の表面にも酸化膜が形成される。
次に図６（ｂ）に示すように支持基板５１の表面に熱処理により酸化膜６１を形成し、図６（ｃ）に示すように酸化膜６１を介して支持基板５１上に第一の活性層基板５２を重ね、熱処理により接合する。このとき図６（ｄ）に示すように第一の活性層基板５２の表面にも酸化膜が形成される。
【0004】
ここで、支持基板５１と第一の活性層基板５２との、貼り合わせ面の周縁部には、基板面取りに起因する未接着領域Ａｒ１が形成される。このような未接着領域Ａｒ１が存在すると、後の研削／研磨工程でウェーハの欠けや割れが生じる虞がある。そのため、図６（ｅ）に示すように第一の活性層基板５２の周縁部の面取りを行い、さらに図６（ｆ）に示すように、残った残渣部５３をエッチングにより除去する。これにより支持基板５１の周縁部上には段差（テラス５４）が形成される。
最後に図６（ｇ）に示すように第一の活性層基板５２の上面を研削及び研磨して厚さを調整し、ＳＯＩウェーハ５０を製造する。
最後に図６（ｇ）に示すように第一の活性層基板５２の上面を研削及び研磨して厚さを調整し、ＳＯＩウェーハ５０を製造する。
【0005】
また、より高集積デバイスに適したものとして、支持基板上に、少なくとも第一の酸化膜と、第一の活性層と、第二の酸化膜と、第二の活性層とが順に積層された構造の多層膜ＳＯＩウェーハがある。
【0006】
この多層膜ＳＯＩウェーハの製造方法は、図７（ａ）に示すように図６（ｇ）で形成したＳＯＩウェーハ５０と、第二の活性層基板７０とを用意する。
次に図７（ｂ）に示すようにＳＯＩウェーハ５０の表面に熱処理により酸化膜６２を形成し、図７（ｃ）に示すように酸化膜６２を介して第一の活性層基板５２上に第二の活性層基板７０を重ね、熱処理により接合する。このとき図７（ｄ）に示すように第二の活性層基板７０の表面にも酸化膜が形成される。
次に図７（ｂ）に示すようにＳＯＩウェーハ５０の表面に熱処理により酸化膜６２を形成し、図７（ｃ）に示すように酸化膜６２を介して第一の活性層基板５２上に第二の活性層基板７０を重ね、熱処理により接合する。このとき図７（ｄ）に示すように第二の活性層基板７０の表面にも酸化膜が形成される。
【0007】
ここで、第一の活性層基板５２と第二の活性層基板７０との、貼り合わせ面の周縁部には、基板径の差に起因する不支持領域Ａｒ２が形成される。このような不支持領域Ａｒ２が存在すると、後の工程でウェーハの欠けや割れが生じる虞がある。そのため、図７（ｅ）に示すように第二の活性層基板７０の周縁部の面取りを行い、さらに図７（ｆ）に示すように、残った残渣部７１をエッチングにより除去する。これにより第一の活性層基板５２の周縁部上にも段差（テラス５５）が形成される。
最後に図７（ｇ）に示すように第二の活性層基板７０の上面を研削及び研磨して厚さを調整し、多層膜ＳＯＩウェーハ８０を製造する。
最後に図７（ｇ）に示すように第二の活性層基板７０の上面を研削及び研磨して厚さを調整し、多層膜ＳＯＩウェーハ８０を製造する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２０１８－１８２１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
ところで、図７（ｇ）に示す多層膜ＳＯＩウェーハ８０は、基板同士を接合した際の周縁部に発生する未接着領域Ａｒ１や不支持領域Ａｒ２を除去するために、その都度、周縁部を面取りし、テラス部（段差）を形成して製造されている。
しかしながら、その場合、多層膜ＳＯＩウェーハ周縁部が階段状となるため、上層部（トップ側）の活性層ほど有効面積が小さくなるという課題があった。
しかしながら、その場合、多層膜ＳＯＩウェーハ周縁部が階段状となるため、上層部（トップ側）の活性層ほど有効面積が小さくなるという課題があった。
【0010】
また、支持基板５１上に順に活性層基板を積み上げる従来の多層膜ＳＯＩ構造にあっては、活性層基板を積層（接合）する度に、その積層した活性層を片面バッチ方式により片面研磨して厚さ調整をする。
しかしながら、周縁部にテラス部５４、５５があると、活性層周縁部の研磨の際に、その周縁部において研磨パッドの沈み込みが生じ、集中的に大きな荷重がかかる。その場合、基板中心よりも周縁部において研磨が促進され、基板中央部と周縁部とで厚さのばらつきが大きく生じるという課題があった。
しかしながら、周縁部にテラス部５４、５５があると、活性層周縁部の研磨の際に、その周縁部において研磨パッドの沈み込みが生じ、集中的に大きな荷重がかかる。その場合、基板中心よりも周縁部において研磨が促進され、基板中央部と周縁部とで厚さのばらつきが大きく生じるという課題があった。
【0011】
また、先に片面研磨した１層目（下層）の活性層（第一の活性層基板５２）の厚み精度にばらつきがあると、その上の酸化膜層は水平面とならず凹凸が生じる。その場合、その上に接合した２層目の活性層（第二の活性層基板７０）の表面を片面研磨すると、下層の酸化膜層の凹凸によって研磨パッドの荷重が変化し、２層目の活性層の厚み精度ばらつきに影響する。このように下層の厚みばらつきが、上層の厚み精度に大きく影響するため、必要とされる厚み精度を満たすのが困難となるという課題があった。
【0012】
また、テラス部５４、５５があると、そこからの発塵やパーティクルが発生する虞があり、その場合、発生した発塵やパーティクルがウェーハ表面に付着するという課題があった。
【0013】
本発明は、このような事情のもとになされたものであり、多層膜ＳＯＩウェーハにおいて、周縁部に段差のないテラスフリーの構造とすることにより、活性層の有効面積を広く確保するとともに、面内厚みのばらつきを小さく抑えることのできる多層膜ＳＯＩウェーハの製造方法及び多層膜ＳＯＩウェーハを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0014】
前記した課題を解決するためになされた、本発明に係る多層膜ＳＯＩウェーハの製造方法は、支持基板上に酸化膜層を介して素子側基板が積層され、前記素子側基板は複数の活性層基板が互いに酸化膜層を介して積層された多層膜ＳＯＩウェーハの製造方法であって、複数のシリコンウェーハをそれぞれ両面研磨し、前記複数の活性層基板を形成するステップと、前記複数の活性層基板のうち、互いに接合する少なくとも一方の前記活性層基板の表面に酸化膜層を形成するステップと、前記複数の活性層基板を、前記酸化膜層を介して積層し、前記素子側基板を形成するステップと、前記素子側基板を両面研磨するステップと、シリコンウェーハを研磨して前記支持基板を形成し、該支持基板の表面に酸化膜層を形成するステップと、前記素子側基板の一面を前記支持基板に形成された酸化膜層を介して該支持基板と接合するステップと、を備えることに特徴を有する。
【0015】
尚、前記素子側基板の一面を支持基板に形成された酸化膜層を介して該支持基板と接合するステップの後、前記素子側基板においてトップ側の活性層基板の研磨を片面研磨にて行い、トップ側の活性層基板の厚さ調整をするステップを備えることが望ましい。
また、前記素子側基板においてトップ側の活性層基板の研磨を行い、トップ側の活性層基板の厚さ調整をするステップの前において、ウェーハ周縁部における未接着領域がなくなるまで外周研削を行った後でウェーハ周縁部の面取りをすることが望ましい。
また、前記素子側基板においてボトム側の前記活性層基板には酸化膜が形成されることなく、２つの活性層が積層された多層膜ＳＯＩウェーハが製造されることが望ましい。
また、前記素子側基板においてトップ側の活性層基板の研磨を行い、トップ側の活性層基板の厚さ調整をするステップの前において、ウェーハ周縁部における未接着領域がなくなるまで外周研削を行った後でウェーハ周縁部の面取りをすることが望ましい。
また、前記素子側基板においてボトム側の前記活性層基板には酸化膜が形成されることなく、２つの活性層が積層された多層膜ＳＯＩウェーハが製造されることが望ましい。
【0016】
このように構成することにより、トップ層である活性層基板を除く、中間層となる活性層基板は、その接合前に両面研磨（ＤＳＰ）により最終的な厚さ調整がなされるため、接合後のウェーハの厚さばらつきを従来よりも格段に抑制することができる。
また、従来では、例えば支持基板と中間層となる活性層基板とを接合すると、接合面の周縁部に未接着領域が生じ、その後の厚さ調整のための活性層基板の研削／研磨を行うと未接着領域の割れ等が発生する虞があった。そのため、従来は未接着領域を面取りし、テラス部（段差部）を形成した後に活性層基板の研削／研磨を行っていた。
その場合、上層の活性層基板の有効領域が小さくなっていたが、本実施の形態においては、基板接合前に両面研磨により中間層の活性層基板の厚さ調整を行うため、未接着領域の面取りはその都度必要ない。そのため、全ての活性層の有効面積を広く確保することができ、周縁部に段差を形成することなくテラスフリーの多層膜ＳＯＩウェーハを形成することができる。
また、従来では、例えば支持基板と中間層となる活性層基板とを接合すると、接合面の周縁部に未接着領域が生じ、その後の厚さ調整のための活性層基板の研削／研磨を行うと未接着領域の割れ等が発生する虞があった。そのため、従来は未接着領域を面取りし、テラス部（段差部）を形成した後に活性層基板の研削／研磨を行っていた。
その場合、上層の活性層基板の有効領域が小さくなっていたが、本実施の形態においては、基板接合前に両面研磨により中間層の活性層基板の厚さ調整を行うため、未接着領域の面取りはその都度必要ない。そのため、全ての活性層の有効面積を広く確保することができ、周縁部に段差を形成することなくテラスフリーの多層膜ＳＯＩウェーハを形成することができる。
【0017】
また、前記した課題を解決するためになされた、本発明に係る多層膜ＳＯＩウェーハは、支持基板上に酸化膜層を介して素子側基板が積層された多層膜ＳＯＩウェーハであって、前記素子側基板は、それぞれ両面研磨された複数のシリコンウェーハにより形成された複数の活性層基板と、前記複数の活性層基板の基板間にそれぞれ形成された複数の酸化膜層と、を有し、前記支持基板上には酸化膜層を介して、両面研磨された前記素子側基板が積層され、周縁部は段差の無いテラスフリーの形状であることに特徴を有する。
【0018】
このように構成された多層膜ＳＯＩウェーハによれば、素子側基板が両面研磨されているため、接合後のウェーハの厚さばらつきを従来よりも格段に抑制することができ、また、周縁部に段差の無いテラスフリーの形状により、活性層の有効面積を広く確保することができる。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、多層膜ＳＯＩウェーハにおいて、従来よりも活性層の有効面積を広く確保するとともに厚みばらつきを小さく抑え、周縁部に段差のないテラスフリーの多層膜ＳＯＩウェーハの製造方法及び多層膜ＳＯＩウェーハを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。本発明に係る製造方法により製造される多層膜ＳＯＩウェーハは、複数の活性層が酸化膜を介して積層されたものであるが、本実施の形態においては、２つの活性層が積層された多層膜ＳＯＩウェーハを例にして説明する。
図１は、本発明に係る製造方法により製造された多層膜ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハの一部を模式的に示す断面図である。
図１は、本発明に係る製造方法により製造された多層膜ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハの一部を模式的に示す断面図である。
【0022】
図１に示すように多層膜ＳＯＩウェーハ１は、支持基板２と、支持基板２上に形成された第一の酸化膜層３と、第一の酸化膜層３上に形成された第一の活性層４と、第一の活性層４上に形成された第二の酸化膜層５と、第二の酸化膜層５上に形成された第二の活性層６と、を有する。本実施の形態では、図１に示すように第二の活性層６が最上部のトップ層であり、第一の活性層４がその下のセカンド層（中間層）である。
支持基板２と第一の活性層４と第二の活性層６とは、シリコンウェーハにより形成することができる。さらに、このシリコンウェーハに対して、任意の不純物を添加してｎ型またはｐ型としてもよい。
支持基板２と第一の活性層４と第二の活性層６とは、シリコンウェーハにより形成することができる。さらに、このシリコンウェーハに対して、任意の不純物を添加してｎ型またはｐ型としてもよい。
【0023】
また、多層膜ＳＯＩウェーハ１の周縁部は角が面取りされてベベル面１ａが形成され、基板間の未接着領域や段差のないテラスフリーの形状となっている。このようにテラスフリーの構造であることにより活性層の有効領域を広く確保できる上に、周縁部からの発塵やパーティクルの発生、付着が抑制される。
【0024】
ここで、支持基板２の厚さは、例えば２５０μｍ以上６００μｍ以下に形成され、第一の酸化膜層３の厚さは、０．２μｍ以上２．０μｍ以下に形成され、第一の活性層４の厚さは、３．０μｍ以上３００μｍ以下に形成され、第二の酸化膜層５の厚さは、０．２μｍ以上２．０μｍ以下に形成され、第二の活性層６の厚さは、３．０μｍ以上３００μｍ以下に形成されている。
【0025】
続いて、図２、図３に沿って、このような多層膜ＳＯＩウェーハ１を製造する工程について説明する。図２は、多層膜ＳＯＩウェーハ１の製造方法の流れを示すフローであり、図３は、図２のフローに対応した遷移図（断面図）である。
【0026】
（第二の活性層基板（トップ層）の形成）
先ず、図２、図３のステップＳ１に示すように、シリコンウェーハ６０を用意し、ステップＳ２に示すように、グラインダー（ＧＤ）を用いて厚さ方向に研削した後、さらにウェーハ両面を両面研磨（ＤＳＰ：Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｉｄｅ Ｐｏｌｉｓｈ）して所望の厚さ（例えば５５０μｍ）の第二の活性層基板６１（最終的に第二の活性層６となる）を形成する。このように両面研磨することにより、厚さばらつきの小さい第二の活性層基板６１が得られる。
また、ステップＳ３に示すように熱処理により第二の活性層基板６１の上下面に厚さ０．２μｍ以上２．０μｍ以下の第二の酸化膜層５を形成する。
先ず、図２、図３のステップＳ１に示すように、シリコンウェーハ６０を用意し、ステップＳ２に示すように、グラインダー（ＧＤ）を用いて厚さ方向に研削した後、さらにウェーハ両面を両面研磨（ＤＳＰ：Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｉｄｅ Ｐｏｌｉｓｈ）して所望の厚さ（例えば５５０μｍ）の第二の活性層基板６１（最終的に第二の活性層６となる）を形成する。このように両面研磨することにより、厚さばらつきの小さい第二の活性層基板６１が得られる。
また、ステップＳ３に示すように熱処理により第二の活性層基板６１の上下面に厚さ０．２μｍ以上２．０μｍ以下の第二の酸化膜層５を形成する。
【0027】
（第一の活性層基板（セカンド層）の形成）
一方、ステップＳ４に示すように、シリコンウェーハ４０を用意し、ステップＳ５に示すように、グラインダー（ＧＤ）を用いて上面側または下面側を厚さ方向に研削した後、さらにウェーハ両面を両面研磨（ＤＳＰ）し、所望の厚さ（例えば４００μｍ）の第一の活性層基板４１（最終的に第一の活性層４となる）を形成する。このように両面研磨することにより、厚さばらつきの小さい第一の活性層基板４１が得られる。ここで、図１に示した第一の活性層４の厚みのばらつきを高精度に抑制するには、酸化膜剥離処理を実施しないことが好ましいため、第一の活性層基板４１の上下面には酸化膜を形成しない。
なお、ステップＳ１～Ｓ３とステップＳ４、Ｓ５を実施する順番は、どちらを先でもよい。
一方、ステップＳ４に示すように、シリコンウェーハ４０を用意し、ステップＳ５に示すように、グラインダー（ＧＤ）を用いて上面側または下面側を厚さ方向に研削した後、さらにウェーハ両面を両面研磨（ＤＳＰ）し、所望の厚さ（例えば４００μｍ）の第一の活性層基板４１（最終的に第一の活性層４となる）を形成する。このように両面研磨することにより、厚さばらつきの小さい第一の活性層基板４１が得られる。ここで、図１に示した第一の活性層４の厚みのばらつきを高精度に抑制するには、酸化膜剥離処理を実施しないことが好ましいため、第一の活性層基板４１の上下面には酸化膜を形成しない。
なお、ステップＳ１～Ｓ３とステップＳ４、Ｓ５を実施する順番は、どちらを先でもよい。
【0028】
（素子側基板の形成）
次に図２、図３のステップＳ６に示すように、ステップＳ３で形成した第二の活性層基板６１の上に第二の酸化膜５を介して、ステップＳ５で形成した第一の活性層基板４１を接合する。この接合は、アニール処理による数十ｎｍのシリコン酸化膜を介して接着する。
次に図２、図３のステップＳ６に示すように、ステップＳ３で形成した第二の活性層基板６１の上に第二の酸化膜５を介して、ステップＳ５で形成した第一の活性層基板４１を接合する。この接合は、アニール処理による数十ｎｍのシリコン酸化膜を介して接着する。
【0029】
これをステップＳ７に示すようにグラインダー（ＧＤ）を用いて厚さ方向に研削した後、さらにウェーハ両面を厚さ調整しながら両面研磨（ＤＳＰ）する。これにより図３のステップＳ７に示すように第二の活性層基板６１の下面側の第二の酸化膜層５は除去され、厚さばらつきの抑制された素子側基板１０が得られる。この素子側基板１０は、第二の酸化膜５を介して第二の活性層基板６１と第一の活性層基板４１とが互いに接合されたものである。
ここで、本実施の形態においては、図１に示すように第二の活性層６を最上部のトップ層、第一の活性層４をその下のセカンド層とするため、中間層である第一の活性層４（第一の活性層基板４１）の厚さ制御は、このステップＳ７の両面研磨により行う。また、上記のように本実施の形態では、素子側基板１０は、ボトム側の活性層基板（第一の活性層基板４１）には酸化膜が形成されることなく、２層の活性層基板（第一の活性層基板４１、第二の活性層基板６１）を有することになる。
ここで、本実施の形態においては、図１に示すように第二の活性層６を最上部のトップ層、第一の活性層４をその下のセカンド層とするため、中間層である第一の活性層４（第一の活性層基板４１）の厚さ制御は、このステップＳ７の両面研磨により行う。また、上記のように本実施の形態では、素子側基板１０は、ボトム側の活性層基板（第一の活性層基板４１）には酸化膜が形成されることなく、２層の活性層基板（第一の活性層基板４１、第二の活性層基板６１）を有することになる。
【0030】
（支持基板の形成）
一方、図２、図３のステップＳ８に示すように、シリコンウェーハ２０を用意し、ステップＳ９に示すようにグラインダー（ＧＤ）を用いて厚さ方向に研削した後、ウェーハ表面を極微細な砥粒で鏡面研磨（ＭＬ）し、ステップＳ９に示すように所望の厚さの支持基板２１（最終的に支持基板２となる）を形成する。また、ステップＳ１０に示すように支持基板２１の上下面に厚さ０．２μｍ以上２．０μｍ以下の第一の酸化膜層３を形成する。
なお、ステップＳ６、Ｓ７とステップＳ８～Ｓ１０を実施する順番は、どちらを先でもよい。
一方、図２、図３のステップＳ８に示すように、シリコンウェーハ２０を用意し、ステップＳ９に示すようにグラインダー（ＧＤ）を用いて厚さ方向に研削した後、ウェーハ表面を極微細な砥粒で鏡面研磨（ＭＬ）し、ステップＳ９に示すように所望の厚さの支持基板２１（最終的に支持基板２となる）を形成する。また、ステップＳ１０に示すように支持基板２１の上下面に厚さ０．２μｍ以上２．０μｍ以下の第一の酸化膜層３を形成する。
なお、ステップＳ６、Ｓ７とステップＳ８～Ｓ１０を実施する順番は、どちらを先でもよい。
【0031】
（多層膜ＳＯＩウェーハの形成）
次に、図２、図３のステップＳ１１に示すように、ステップＳ１０で形成した支持基板２１上に、素子側基板１０を接合する。ここで、支持基板２１上に第一の酸化膜層３を介して第一の活性層基板４１（第一の活性層４）を接合する。この接合は、アニール処理による数十ｎｍのシリコン酸化膜を介して接着する。
次に、図２、図３のステップＳ１１に示すように、ステップＳ１０で形成した支持基板２１上に、素子側基板１０を接合する。ここで、支持基板２１上に第一の酸化膜層３を介して第一の活性層基板４１（第一の活性層４）を接合する。この接合は、アニール処理による数十ｎｍのシリコン酸化膜を介して接着する。
【0032】
これをステップＳ１２に示すようにグラインダー（ＧＤ）を用いて、支持基板２１と素子側基板１０とが接合された多層膜ＳＯＩウェーハ１の外周側を研削する（以下、「外周研削」とも呼ぶ。）。この外周研削は、少なくとも支持基板２１と素子側基板１０、及び、第一の活性層基板１０と第二の活性層基板６１との接合面の周縁部に生じる未接着領域がなくなるまで研削を行う。これにより、未接着領域のない多層膜ＳＯＩウェーハ１が形成される。次いで、フッ酸処理により、下面側の第一の酸化膜層３を除去し、要求がある場合には、微細な粒状の研削材をウェーハの裏面に吹き付けるサンドブラストを行って、下面が梨地面の支持基板２を形成する。
【0033】
最後に、ステップ１３に示すようにウェーハ周縁部に面取り加工を施すことにより、未接着領域が外周研削により除去された多層膜ＳＯＩウェーハ１にベベル面１ａを形成する。次いで、第二の活性層基板６１の表面を極微細な砥粒で鏡面研磨（ＭＬ）し、トップ層である第二の活性層６を形成することにより、テラスフリー構造の多層膜ＳＯＩウェーハ１が得られる。
【0034】
以上のように本発明に係る実施の形態によれば、トップ層である活性層基板（本実施形態では第二の活性層基板６１）を除く、中間層となる活性層基板（本実施形態では第一の活性層基板４１）は、その接合前に両面研磨（ＤＳＰ）により最終的な厚さ調整がなされるため、接合後のウェーハの厚さばらつきを従来よりも格段に抑制することができる。
また、従来では、例えば支持基板と中間層となる活性層基板とを接合すると、接合面の周縁部に未接着領域が生じ、その後の厚さ調整のための活性層基板の研削／研磨を行うと未接着領域の割れ等が発生する虞があった。そのため、従来は未接着領域を面取りし、テラス部（段差部）を形成した後に活性層基板の研削／研磨を行っていた。
その場合、上層の活性層基板の有効領域が小さくなっていたが、本実施の形態においては、基板接合前に両面研磨により中間層の活性層基板の厚さ調整を行うため、未接着領域の面取りはその都度必要ない。そのため、全ての活性層の有効面積を広く確保することができ、周縁部に段差を形成することなくテラスフリーの多層膜ＳＯＩウェーハを形成することができる。
また、従来では、例えば支持基板と中間層となる活性層基板とを接合すると、接合面の周縁部に未接着領域が生じ、その後の厚さ調整のための活性層基板の研削／研磨を行うと未接着領域の割れ等が発生する虞があった。そのため、従来は未接着領域を面取りし、テラス部（段差部）を形成した後に活性層基板の研削／研磨を行っていた。
その場合、上層の活性層基板の有効領域が小さくなっていたが、本実施の形態においては、基板接合前に両面研磨により中間層の活性層基板の厚さ調整を行うため、未接着領域の面取りはその都度必要ない。そのため、全ての活性層の有効面積を広く確保することができ、周縁部に段差を形成することなくテラスフリーの多層膜ＳＯＩウェーハを形成することができる。
【0035】
尚、前記実施の形態においては、２層の活性層を有する多層膜ＳＯＩウェーハを例に説明したが、本発明にあっては、それに限定されず、３層以上の活性層を有する多層膜ＳＯＩウェーハにも適用することができる。
例えば、３層の活性層を積層する場合、図４に示す状態遷移図に沿って多層膜ＳＯＩウェーハを製造することができる。
例えば、３層の活性層を積層する場合、図４に示す状態遷移図に沿って多層膜ＳＯＩウェーハを製造することができる。
【0036】
この場合、図３のステップＳ７（第一、第二の活性層基板の作成）までは、２層の活性層を有する多層膜ＳＯＩウェーハの製造方法と同様であるため、ステップＳ７までの工程については、説明を省略する。
図３、図４のステップＳ７のように第二の酸化膜５を介して第二の活性層基板６１と第一の活性層基板４１とが互いに接合された基板を製造後、図４のステップＳｔ１のようにシリコンウェーハ９０を用意する。そして、ステップＳｔ２に示すように、グラインダー（ＧＤ）を用いて厚さ方向に研削した後、さらにウェーハ両面を両面研磨（ＤＳＰ：Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｉｄｅ Ｐｏｌｉｓｈ）して所望の厚さ（例えば５５０μｍ）の第三の活性層基板９１（最終的に第三の活性層９となる）を形成する。このように両面研磨することにより、厚さばらつきの小さい第三の活性層基板９１が得られる。
また、ステップＳｔ３に示すように熱処理により第三の活性層基板９１の上下面に厚さ０．２μｍ以上２．０μｍ以下の第三の酸化膜層７を形成する。
図３、図４のステップＳ７のように第二の酸化膜５を介して第二の活性層基板６１と第一の活性層基板４１とが互いに接合された基板を製造後、図４のステップＳｔ１のようにシリコンウェーハ９０を用意する。そして、ステップＳｔ２に示すように、グラインダー（ＧＤ）を用いて厚さ方向に研削した後、さらにウェーハ両面を両面研磨（ＤＳＰ：Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｉｄｅ Ｐｏｌｉｓｈ）して所望の厚さ（例えば５５０μｍ）の第三の活性層基板９１（最終的に第三の活性層９となる）を形成する。このように両面研磨することにより、厚さばらつきの小さい第三の活性層基板９１が得られる。
また、ステップＳｔ３に示すように熱処理により第三の活性層基板９１の上下面に厚さ０．２μｍ以上２．０μｍ以下の第三の酸化膜層７を形成する。
【0037】
（素子側基板の形成）
次に図４のステップＳｔ４に示すように、（図３、図４の）ステップＳ７で形成した基板の第一の活性層基板４１の上に第三の酸化膜７を介して、ステップＳｔ３で形成した第三の活性層基板９１を接合する。この接合は、アニール処理による数十ｎｍのシリコン酸化膜を介して接着する。
次に図４のステップＳｔ４に示すように、（図３、図４の）ステップＳ７で形成した基板の第一の活性層基板４１の上に第三の酸化膜７を介して、ステップＳｔ３で形成した第三の活性層基板９１を接合する。この接合は、アニール処理による数十ｎｍのシリコン酸化膜を介して接着する。
【0038】
これを、グラインダー（ＧＤ）を用いて厚さ方向に研削した後、さらにウェーハ両面を厚さ調整しながら両面研磨（ＤＳＰ）する。これにより図４のステップＳｔ５に示すように第二の活性層基板６１の上面側の第三の酸化膜層７は除去され、厚さばらつきの抑制された素子側基板１１が得られる。この素子側基板１１は、第二の酸化膜５を介して第二の活性層基板６１と第一の活性層基板４１とが互いに接合され、第三の酸化膜７を介して第二の活性層基板６１と第三の活性層基板９１とが接合されたものである。
【0039】
（支持基板の形成）
一方、図４のステップＳｔ６に示すように、シリコンウェーハ２０を用意し、ステップＳｔ７に示すようにグラインダー（ＧＤ）を用いて厚さ方向に研削した後、ウェーハ表面を極微細な砥粒で鏡面研磨（ＭＬ）し、ステップＳｔ７に示すように所望の厚さの支持基板２１（最終的に支持基板２となる）を形成する。また、ステップＳｔ８に示すように支持基板２１の上下面に厚さ０．２μｍ以上２．０μｍ以下の第一の酸化膜層３を形成する。
一方、図４のステップＳｔ６に示すように、シリコンウェーハ２０を用意し、ステップＳｔ７に示すようにグラインダー（ＧＤ）を用いて厚さ方向に研削した後、ウェーハ表面を極微細な砥粒で鏡面研磨（ＭＬ）し、ステップＳｔ７に示すように所望の厚さの支持基板２１（最終的に支持基板２となる）を形成する。また、ステップＳｔ８に示すように支持基板２１の上下面に厚さ０．２μｍ以上２．０μｍ以下の第一の酸化膜層３を形成する。
【0040】
（多層膜ＳＯＩウェーハの形成）
次に、図４のステップＳｔ９に示すように、ステップＳｔ８で形成した支持基板２１上に、素子側基板１１を接合する。ここで、支持基板２１上に第一の酸化膜層３を介して第一の活性層基板４１（第一の活性層４）を接合する。この接合は、アニール処理による数十ｎｍのシリコン酸化膜を介して接着する。
次に、図４のステップＳｔ９に示すように、ステップＳｔ８で形成した支持基板２１上に、素子側基板１１を接合する。ここで、支持基板２１上に第一の酸化膜層３を介して第一の活性層基板４１（第一の活性層４）を接合する。この接合は、アニール処理による数十ｎｍのシリコン酸化膜を介して接着する。
【0041】
これをステップＳｔ１０に示すようにグラインダー（ＧＤ）を用いて、支持基板２１と素子側基板１１とが接合された多層膜ＳＯＩウェーハ１の外周側を研削する。この外周研削は、少なくとも支持基板２１と素子側基板１１、及び、第一、第二、第三の活性層基板の各基板の接合面の周縁部に生じる未接着領域がなくなるまで研削を行う。これにより、未接着領域のない多層膜ＳＯＩウェーハ１が形成される。次いで、フッ酸処理により、下面側の第一の酸化膜層３を除去し、要求がある場合には、微細な粒状の研削材をウェーハの裏面に吹き付けるサンドブラストを行って、下面が梨地面の支持基板２を形成する。
【0042】
最後に、ステップＳｔ１１に示すようにウェーハ周縁部に面取り加工を施すことにより、ベベル面１ａを形成し、次いで、第二の活性層基板６１の表面を極微細な砥粒で鏡面研磨（ＭＬ）し、トップ層である第三の活性層９を形成する。これにより、３つの活性層を有するテラスフリー構造の多層膜ＳＯＩウェーハ１が得られる。
【実施例0043】
本発明に係る多層膜ＳＯＩウェーハの製造方法について、実施例に基づきさらに説明する。本実施例では、前記実施の形態に基づき以下の実験を行った。
【0044】
（実施例１）
実施例１では、第一の活性層基板（セカンド活性層）と第二の活性層基板（トップ活性層基板）とをそれぞれ両面研磨した後に、第二の活性層基板の表面に厚み１．０μｍの酸化膜を形成し、その酸化膜を介して第一の活性層基板と第二の活性層基板とを接合して素子側基板を作成した。さらに素子側基板を両面研磨し、第一の活性層基板を所望の厚み（例えば、７５μｍ）となるまで両面研磨を行うとともに、第一の活性層基板の厚み測定を行った。そして、この素子側基板と酸化膜形成した支持基板とを接合し、上述した外周研削、グラインダー、面取りを行って、テラスフリー構造の多層膜ＳＯＩウェーハを製造した。その後、第二の活性層基板の表面を片面研磨して、所望の厚み（例えば、５０μｍ）となるまで第二の活性層基板の厚さ調整をした。
この多層膜ＳＯＩウェーハのセカンド活性層である第一の活性層基板の厚さばらつきを測定した。測定には、ＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光光度計）を用いた。
図５のグラフに実施例１の厚さばらつきの結果を箱ひげ図で示す。図５において縦軸は、厚さばらつき（μｍ）を示す。
実施例１では、第一の活性層基板（セカンド活性層）と第二の活性層基板（トップ活性層基板）とをそれぞれ両面研磨した後に、第二の活性層基板の表面に厚み１．０μｍの酸化膜を形成し、その酸化膜を介して第一の活性層基板と第二の活性層基板とを接合して素子側基板を作成した。さらに素子側基板を両面研磨し、第一の活性層基板を所望の厚み（例えば、７５μｍ）となるまで両面研磨を行うとともに、第一の活性層基板の厚み測定を行った。そして、この素子側基板と酸化膜形成した支持基板とを接合し、上述した外周研削、グラインダー、面取りを行って、テラスフリー構造の多層膜ＳＯＩウェーハを製造した。その後、第二の活性層基板の表面を片面研磨して、所望の厚み（例えば、５０μｍ）となるまで第二の活性層基板の厚さ調整をした。
この多層膜ＳＯＩウェーハのセカンド活性層である第一の活性層基板の厚さばらつきを測定した。測定には、ＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光光度計）を用いた。
図５のグラフに実施例１の厚さばらつきの結果を箱ひげ図で示す。図５において縦軸は、厚さばらつき（μｍ）を示す。
【0045】
（比較例１）
比較例１では、支持基板上に酸化膜を介して第一の活性層基板（セカンド活性層）を接合し、周縁部を面取りしてテラス部を形成した後に、片面研磨により厚さを調整した。
さらに酸化膜を介して第二の活性層基板（トップ活性層）を接合し、面取りしてテラス部を形成した後に、片面研磨により厚さを調整し多層膜ＳＯＩウェーハを製造した。
この多層膜ＳＯＩウェーハのセカンド活性層である第一の活性層基板の厚さばらつきを測定した。測定には、ＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光光度計）を用いた。
図５のグラフに実施例１とともに比較例１の厚さばらつきの結果を示す。図５において縦軸は、厚さばらつき（μｍ）を示す。
比較例１では、支持基板上に酸化膜を介して第一の活性層基板（セカンド活性層）を接合し、周縁部を面取りしてテラス部を形成した後に、片面研磨により厚さを調整した。
さらに酸化膜を介して第二の活性層基板（トップ活性層）を接合し、面取りしてテラス部を形成した後に、片面研磨により厚さを調整し多層膜ＳＯＩウェーハを製造した。
この多層膜ＳＯＩウェーハのセカンド活性層である第一の活性層基板の厚さばらつきを測定した。測定には、ＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光光度計）を用いた。
図５のグラフに実施例１とともに比較例１の厚さばらつきの結果を示す。図５において縦軸は、厚さばらつき（μｍ）を示す。
【0046】
図５に示すように、実施例１では第一の活性層（セカンド活性層）の厚さばらつきを小さく抑えることができたが、比較例１では第一の活性層（セカンド活性層）の厚さばらつきがより大きくなった。この結果より、本発明の効果を確認することができた。
【符号の説明】
【0047】
１ 多層膜ＳＯＩウェーハ
２ 支持基板
３ 第一の酸化膜層
４ 第一の活性層（第一の活性層基板）
５ 第二の酸化膜層
６ 第二の活性層（第二の活性層基板）
１０ 素子側基板
２ 支持基板
３ 第一の酸化膜層
４ 第一の活性層（第一の活性層基板）
５ 第二の酸化膜層
６ 第二の活性層（第二の活性層基板）
１０ 素子側基板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】