知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】P2024022708
(43)【公開日】2024-02-21
(54)【発明の名称】接合シリコンウェーハ及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/02 20060101AFI20240214BHJP
【ＦＩ】
H01L27/12 B
H01L21/02 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022124377
(22)【出願日】2022-08-03
(71)【出願人】
【識別番号】302006854
【氏名又は名称】株式会社ＳＵＭＣＯ
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100165696
【弁理士】
【氏名又は名称】川原 敬祐
(74)【代理人】
【識別番号】100179903
【弁理士】
【氏名又は名称】福井 敏夫
(72)【発明者】
【氏名】古賀 祥泰
(57)【要約】 （修正有）
【課題】厚みが薄く、かつ、赤外線反射率が高い接合シリコンウェーハ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】支持基板用シリコンウェーハと前記支持基板用シリコンウェーハ上の単結晶シリコン層と、前記支持基板用シリコンウェーハ及び前記単結晶シリコン層との間に設けられた、赤外反射シリコン膜とシリコン酸化膜と、を有する接合シリコンウェーハであって、前記赤外反射シリコン膜は、アモルファスシリコン又は多結晶シリコンを含み、前記赤外反射シリコン膜の厚みが１５ｎｍ以上であり、前記シリコン酸化膜の厚みが１００ｎｍ以下である、接合シリコンウェーハ。
【選択図】図１Ａ
【解決手段】支持基板用シリコンウェーハと前記支持基板用シリコンウェーハ上の単結晶シリコン層と、前記支持基板用シリコンウェーハ及び前記単結晶シリコン層との間に設けられた、赤外反射シリコン膜とシリコン酸化膜と、を有する接合シリコンウェーハであって、前記赤外反射シリコン膜は、アモルファスシリコン又は多結晶シリコンを含み、前記赤外反射シリコン膜の厚みが１５ｎｍ以上であり、前記シリコン酸化膜の厚みが１００ｎｍ以下である、接合シリコンウェーハ。
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
支持基板用シリコンウェーハと、
前記支持基板用シリコンウェーハ上の単結晶シリコン層と、
前記支持基板用シリコンウェーハ及び前記単結晶シリコン層との間に設けられた、赤外反射シリコン膜とシリコン酸化膜と、を有する接合シリコンウェーハであって、
前記赤外反射シリコン膜は、アモルファスシリコン又は多結晶シリコンを含み、
前記赤外反射シリコン膜の厚みが１５ｎｍ以上であり、
前記シリコン酸化膜の厚みが１００ｎｍ以下である、接合シリコンウェーハ。
前記支持基板用シリコンウェーハ上の単結晶シリコン層と、
前記支持基板用シリコンウェーハ及び前記単結晶シリコン層との間に設けられた、赤外反射シリコン膜とシリコン酸化膜と、を有する接合シリコンウェーハであって、
前記赤外反射シリコン膜は、アモルファスシリコン又は多結晶シリコンを含み、
前記赤外反射シリコン膜の厚みが１５ｎｍ以上であり、
前記シリコン酸化膜の厚みが１００ｎｍ以下である、接合シリコンウェーハ。
【請求項2】
前記赤外反射シリコン膜の厚みが２５ｎｍ以上である、請求項１に記載の接合シリコンウェーハ。
【請求項3】
前記単結晶シリコン層の厚みが３μｍ以上３０μｍ以下である、請求項１に記載の接合シリコンウェーハ。
【請求項4】
請求項１に記載の接合シリコンウェーハの製造方法であって、支持基板用シリコンウェーハの表面上に厚さが１５ｎｍ以上の前記赤外反射シリコン膜を形成する赤外反射シリコン膜形成工程と、
単結晶シリコン層用シリコンウェーハの表面に厚さが１００ｎｍ以下のシリコン酸化膜を形成するシリコン酸化膜形成工程と、
前記赤外反射シリコン膜及び前記シリコン酸化膜を介して、７００℃以下の温度で熱処理することにより、前記支持基板用シリコンウェーハ及び前記単結晶シリコン層用シリコンウェーハを貼り合わせて両ウェーハを接合する接合工程と、
前記接合工程の後、前記単結晶シリコン層用シリコンウェーハを減厚して前記単結晶シリコン層を得る減厚工程と、を含むことを特徴とする接合シリコンウェーハの製造方法。
単結晶シリコン層用シリコンウェーハの表面に厚さが１００ｎｍ以下のシリコン酸化膜を形成するシリコン酸化膜形成工程と、
前記赤外反射シリコン膜及び前記シリコン酸化膜を介して、７００℃以下の温度で熱処理することにより、前記支持基板用シリコンウェーハ及び前記単結晶シリコン層用シリコンウェーハを貼り合わせて両ウェーハを接合する接合工程と、
前記接合工程の後、前記単結晶シリコン層用シリコンウェーハを減厚して前記単結晶シリコン層を得る減厚工程と、を含むことを特徴とする接合シリコンウェーハの製造方法。
【請求項5】
請求項１に記載の接合シリコンウェーハの製造方法であって、単結晶シリコン層用シリコンウェーハの表面上に厚さが１５ｎｍ以上の前記赤外反射シリコン膜を形成する赤外反射シリコン膜形成工程と、
支持基板用シリコンウェーハの表面に厚さが１００ｎｍ以下のシリコン酸化膜を形成するシリコン酸化膜形成工程と、
前記赤外反射シリコン膜及び前記酸化膜を介して、７００℃以下の温度で熱処理することにより、前記単結晶シリコン層用シリコンウェーハ及び前記支持基板用シリコンウェーハを貼り合わせて両ウェーハを接合する接合工程と、
前記接合工程の後、前記単結晶シリコン層用シリコンウェーハを減厚して前記単結晶シリコン層を得る減厚工程と、を含むことを特徴とする接合シリコンウェーハの製造方法。
支持基板用シリコンウェーハの表面に厚さが１００ｎｍ以下のシリコン酸化膜を形成するシリコン酸化膜形成工程と、
前記赤外反射シリコン膜及び前記酸化膜を介して、７００℃以下の温度で熱処理することにより、前記単結晶シリコン層用シリコンウェーハ及び前記支持基板用シリコンウェーハを貼り合わせて両ウェーハを接合する接合工程と、
前記接合工程の後、前記単結晶シリコン層用シリコンウェーハを減厚して前記単結晶シリコン層を得る減厚工程と、を含むことを特徴とする接合シリコンウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、接合シリコンウェーハ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
接合シリコンウェーハとして、重ね合わせ基板に接合熱処理を施して製造されるＳＯＩウェーハが知られている（例えば特許文献１を参照）。一方、近年、監視用カメラや自動車の衝突防止センサ等の分野において高感度の赤外光受光センサが必要とされており、従来可視光の領域のセンサとして用いられているシリコンウェーハを利用する取り組みが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１７－２１６３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
単結晶シリコン及び酸化シリコンはいずれも赤外光に対して反射率が低く比較的透明である。そのため、赤外光受光センサの赤外反射層として単結晶シリコン又は酸化シリコンを用いようとすると、その赤外反射層は１００μｍ程の厚みを要してしまう。赤外反射層の厚みを薄くすることができれば、赤外光受光センサを小型化することができる。そこで本発明は、厚みが薄く、かつ、赤外線反射率が高い接合シリコンウェーハ及びその製造方法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】
【0005】
本発明者は、上記課題を解決すべく検討し、シリコンウェーハ系デバイスにおける赤外反射シリコン膜として一般的に用いられてきた酸化シリコンに替えて、アモルファスシリコン又は多結晶シリコンを用いることを検討した。アモルファスシリコン及び多結晶シリコンはいずれも酸化シリコンよりも赤外線反射率が高いため、赤外線反射効率に優れた接合シリコンウェーハが得られることを期待して鋭意検討した。そして本発明者は、赤外線反射層におけるアモルファスシリコン層又は多結晶シリコン層の厚みを制御し、また製造方法の観点からは、接合時における熱処理条件を制御することで、上記赤外線反射率を著しく改善した接合シリコンウェーハを得られることを本発明者は知見した。本発明は、上記知見に基づいて完成されたものであり、その要旨構成は以下のとおりである。
【0006】
＜１＞支持基板用シリコンウェーハと、前記支持基板用シリコンウェーハ上の単結晶シリコン層と、前記支持基板用シリコンウェーハ及び前記単結晶シリコン層との間に設けられた、赤外反射シリコン膜とシリコン酸化膜と、を有する接合シリコンウェーハであって、前記赤外反射シリコン膜は、アモルファスシリコン又は多結晶シリコンを含み、前記赤外反射シリコン膜の厚みが１５ｎｍ以上であり、前記シリコン酸化膜の厚みが１００ｎｍ以下である、接合シリコンウェーハ。
【0007】
＜２＞前記赤外反射シリコン膜の厚みが２５ｎｍ以上である、＜１＞に記載の接合シリコンウェーハ。
【0008】
＜３＞前記単結晶シリコン層の厚みが３μｍ以上３０μｍ以下である、＜１＞又は＜２＞に記載の接合シリコンウェーハ。
【0009】
＜４＞上記＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載の接合シリコンウェーハの製造方法であって、支持基板用シリコンウェーハの表面上に厚さが１５ｎｍ以上の前記赤外反射シリコン膜を形成する赤外反射シリコン膜形成工程と、単結晶シリコン層用シリコンウェーハの表面に厚さが１００ｎｍ以下のシリコン酸化膜を形成するシリコン酸化膜形成工程と、前記赤外反射シリコン膜及び前記シリコン酸化膜を介して、７００℃以下の温度で熱処理することにより、前記支持基板用シリコンウェーハ及び前記単結晶シリコン層用シリコンウェーハを貼り合わせて両ウェーハを接合する接合工程と、前記接合工程の後、前記単結晶シリコン層用シリコンウェーハを減厚して前記単結晶シリコン層を得る減厚工程と、を含むことを特徴とする接合シリコンウェーハの製造方法。
【0010】
＜５＞上記＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載の接合シリコンウェーハの製造方法であって、単結晶シリコン層用シリコンウェーハの表面上に厚さが１５ｎｍ以上の前記赤外反射シリコン膜を形成する赤外反射シリコン膜形成工程と、支持基板用シリコンウェーハの表面に厚さが１００ｎｍ以下のシリコン酸化膜を形成するシリコン酸化膜形成工程と、前記赤外反射シリコン膜及び前記酸化膜を介して、７００℃以下の温度で熱処理することにより、前記単結晶シリコン層用シリコンウェーハ及び前記支持基板用シリコンウェーハを貼り合わせて両ウェーハを接合する接合工程と、前記接合工程の後、前記単結晶シリコン層用シリコンウェーハを減厚して前記単結晶シリコン層を得る減厚工程と、を含むことを特徴とする接合シリコンウェーハの製造方法。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、厚みが薄く、かつ赤外線反射率が高い接合シリコンウェーハ及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1A】本発明による、接合シリコンウェーハの第１の態様を説明する模式断面図である。
【図1B】本発明による、接合シリコンウェーハの第２の態様を説明する模式断面図である。
【図2】本発明による接合シリコンウェーハの製造方法の第１実施形態を説明する模式断面図である。
【図3】本発明による接合シリコンウェーハの製造方法の第２実施形態を説明する模式断面図である。
【図4】本発明の一実施形態による接合シリコンウェーハの赤外光の反射率の測定方法を説明するための接合シリコンウェーハ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
（１．概要）
本発明に従う実施形態の説明に先立ち、各図面の対応関係について説明する。図１Ａ及び図１Ｂはそれぞれ、本発明に従う接合シリコンウェーハ１及び２の模式断面図である。このとき、接合シリコンウェーハ１及び２は、支持基板用シリコンウェーハと、支持基板用シリコンウェーハ上の単結晶シリコン層と、支持基板用シリコンウェーハ及び単結晶シリコン層との間に設けられた、赤外反射シリコン膜とシリコン酸化膜と、を含む接合シリコンウェーハであって、接合シリコンウェーハ１はシリコン酸化膜が赤外反射シリコン膜の上に設けられる態様を示し、接合シリコンウェーハ２は赤外反射シリコン膜がシリコン酸化膜の上に設けられる態様を示す。赤外反射シリコン膜３０はアモルファスシリコンであってもよく、多結晶シリコンあってもよく、アモルファスシリコン及び多結晶シリコンからなる混合層であってもよい。
本発明に従う実施形態の説明に先立ち、各図面の対応関係について説明する。図１Ａ及び図１Ｂはそれぞれ、本発明に従う接合シリコンウェーハ１及び２の模式断面図である。このとき、接合シリコンウェーハ１及び２は、支持基板用シリコンウェーハと、支持基板用シリコンウェーハ上の単結晶シリコン層と、支持基板用シリコンウェーハ及び単結晶シリコン層との間に設けられた、赤外反射シリコン膜とシリコン酸化膜と、を含む接合シリコンウェーハであって、接合シリコンウェーハ１はシリコン酸化膜が赤外反射シリコン膜の上に設けられる態様を示し、接合シリコンウェーハ２は赤外反射シリコン膜がシリコン酸化膜の上に設けられる態様を示す。赤外反射シリコン膜３０はアモルファスシリコンであってもよく、多結晶シリコンあってもよく、アモルファスシリコン及び多結晶シリコンからなる混合層であってもよい。
【0014】
図２は、アモルファスシリコン層の上にシリコン酸化膜が形成される場合の接合シリコンウェーハ１の製造方法の実施形態（以下、第１実施形態）を説明する模式断面図である。なお、図２に示す第１実施形態では、支持基板用シリコンウェーハ１１０にアモルファスシリコン層１３１を形成しているが、これに替えて、単結晶シリコン層用シリコンウェーハ１２０にアモルファスシリコン層を形成して接合シリコンウェーハ２のような態様とすることもできる。
【0015】
図３は、多結晶シリコン層の上にシリコン酸化膜が形成される場合の接合シリコンウェーハ１の製造方法の実施形態（以下、第２実施形態）を説明する模式断面図である。また、第１実施形態と同様に、図３に示す第２実施形態では、支持基板用シリコンウェーハ１１０に多結晶シリコン層１３５を形成しているが、これに替えて、単結晶シリコン層用シリコンウェーハ１２０に多結晶シリコン層を形成して接合シリコンウェーハ２のような態様とすることもできる。
【0016】
以下、図面を参照しつつ本発明の一実施形態を詳細に説明する。まず、図１Ａ及び図１Ｂを参照して本発明による接合シリコンウェーハ１、２の概要を説明する。ここで、図１Ａの接合シリコンウェーハ１における赤外反射シリコン膜３０は、アモルファスシリコンであってもよく、多結晶シリコンであってもよく、アモルファスシリコン及び多結晶シリコンであってもよい。次に、接合シリコンウェーハ１を得るための第１及び第２の実施形態による接合シリコンウェーハの製造方法を説明しつつ、併せて各構成の詳細を説明する。その後、本発明に適用可能な具体的態様を説明する。なお、各図面では説明の便宜上、各構成の厚さを誇張して示す。そのため、各構成の厚さは、実際の厚さの割合とは異なる。
【0017】
（２．接合シリコンウェーハ）
図１Ａ及びＢを参照する。本発明による接合シリコンウェーハ１及び２は、支持基板用シリコンウェーハ１０と、支持基板用シリコンウェーハ１０上の単結晶シリコン層２１と、支持基板用シリコンウェーハ１０及び単結晶シリコン層２１との間に設けられた赤外反射シリコン膜３０とシリコン酸化膜と、を有し、赤外反射シリコン膜３０はアモルファスシリコン又は多結晶シリコンを含む。赤外反射シリコン膜３０及びシリコン酸化膜４０の積層順序はいずれでもよく、図１Ａの接合シリコンウェーハ１ではシリコン酸化膜４０が赤外反射シリコン膜３０の上に設けられ、図１Ｂの接合シリコンウェーハ２では赤外反射シリコン膜３０がシリコン酸化膜４０の上に設けられる。
図１Ａ及びＢを参照する。本発明による接合シリコンウェーハ１及び２は、支持基板用シリコンウェーハ１０と、支持基板用シリコンウェーハ１０上の単結晶シリコン層２１と、支持基板用シリコンウェーハ１０及び単結晶シリコン層２１との間に設けられた赤外反射シリコン膜３０とシリコン酸化膜と、を有し、赤外反射シリコン膜３０はアモルファスシリコン又は多結晶シリコンを含む。赤外反射シリコン膜３０及びシリコン酸化膜４０の積層順序はいずれでもよく、図１Ａの接合シリコンウェーハ１ではシリコン酸化膜４０が赤外反射シリコン膜３０の上に設けられ、図１Ｂの接合シリコンウェーハ２では赤外反射シリコン膜３０がシリコン酸化膜４０の上に設けられる。
【0018】
ここで、支持基板用シリコンウェーハ１０及び単結晶シリコン層２１の材質としての単結晶シリコン並びにシリコン酸化膜４０の材質としての酸化シリコンは赤外線に対して透明であり、一方、赤外反射シリコン膜３０の材質としてのアモルファスシリコン及び多結晶シリコンは赤外線に対して不透明である。アモルファスシリコン又は多結晶シリコンからなる赤外反射シリコン膜３０を１５ｎｍ以上の厚みとすることで、厚みが薄く、かつ赤外線反射率が高い接合シリコンウェーハを得ることができる。赤外反射シリコン膜３０は、アモルファスシリコンであってもよく、多結晶シリコンであってもよく、アモルファスシリコン及び多結晶シリコンであってもよいが、厚みは１５ｎｍよりも薄いと赤外線を十分に反射することができない。赤外反射シリコン膜３０の厚みは２０ｎｍ以上とすることが好ましく、２５ｎｍ以上とすることがより好ましく、３０ｎｍ以上とすることがさらに好ましい。赤外反射シリコン膜３０の厚みは厚いほど反射率が１００％に近づくものの、概ね２５ｎｍで飽和し、その上限は特に制限されないが、接合シリコンウェーハを小型化する観点では、上限を４０ｎｍと設定することが可能である。また、シリコン酸化膜は絶縁層としての機能は必要ないため、接合するための接着層として機能する程度に十分な厚みがあればよい。熱酸化法によるシリコン酸化膜の形成を考慮すると、生産性の観点から１００ｎｍ以下の厚みであることが要求され、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることが好ましく、１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることがより好ましい。そして、赤外線が入射する単結晶シリコン層２１の厚みは、特に制限されないものの、３μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。接合シリコンウェーハの用途に応じて、単結晶シリコン層２１の厚みを５μｍ以上としてもよいし、１０μｍ以上としてもよいし、２０μｍ以下としてもよいし、１５μｍ以下としてもよい。
【0019】
シリコン酸化膜４０が赤外反射シリコン膜３０の上に設けられる場合と、赤外反射シリコン膜３０がシリコン酸化膜４０の上に設けられる場合とは、製造方法の実施形態に由来して定まる。以下、赤外反射シリコン膜が、アモルファスシリコンからなる場合及び赤外反射シリコン膜が多結晶シリコンからなる場合の接合シリコンウェーハ１及び２を製造するための実施形態を順次説明する。
【0020】
（３．接合シリコンウェーハの製造方法の第１実施形態）
図２を参照して、第１実施形態による接合シリコンウェーハ１００の製造方法を説明する。本実施形態は、図１Ａの接合シリコンウェーハ１を製造する方法であり、図１Ａの接合シリコンウェーハ１において、赤外反射シリコン膜３０がアモルファスシリコンからなる場合の実施形態である。
図２を参照して、第１実施形態による接合シリコンウェーハ１００の製造方法を説明する。本実施形態は、図１Ａの接合シリコンウェーハ１を製造する方法であり、図１Ａの接合シリコンウェーハ１において、赤外反射シリコン膜３０がアモルファスシリコンからなる場合の実施形態である。
【0021】
接合シリコンウェーハ１００の製造方法は、支持基板用シリコンウェーハ１１０の表面上に、厚さが１５ｎｍ以上のアモルファスシリコン層１３１を形成する赤外反射シリコン膜形成工程（図２のＳ１１０、Ｓ１２０参照）と、単結晶シリコン層用シリコンウェーハ１２０の表面に、シリコン酸化膜を形成するシリコン酸化膜形成工程（図２のＳ１１０、Ｓ１２０参照）と、この赤外反射シリコン膜形成工程及びシリコン酸化膜形成工程に引き続き、７００℃以下の温度で熱処理することにより、支持基板用シリコンウェーハ及び単結晶シリコン層用シリコンウェーハを貼り合わせて両ウェーハを接合する接合工程（図２のＳ１３０参照）と、接合工程の後、単結晶シリコン層用シリコンウェーハ１２０を減厚して単結晶シリコン層１２１を得る減厚工程（図２のＳ１４０参照）と、を含む。以下、各工程の詳細を順次説明する。
【0022】
＜赤外反射シリコン膜形成工程＞
赤外反射シリコン膜形成工程（図３のＳ１１０、Ｓ１２０参照）では支持基板用シリコンウェーハ１１０の表面上に、アモルファスシリコンからなるアモルファスシリコン層１３１を形成する。アモルファスシリコン層１３１は一般的な手法により形成することができる。ここで形成するアモルファスシリコン層１３１の厚みは、接合シリコンウェーハとしたときにアモルファスシリコンの領域が赤外反射シリコン膜として機能するために１５ｎｍ以上の厚みとする。本工程において形成するアモルファスシリコン層１３１の厚みは、２０ｎｍ以上とすることが好ましく、２５ｎｍ以上とすることがより好ましく、３０ｎｍ以上とすることがさらに好ましい。アモルファスシリコン層１３１の厚みの上限は特に制限されないが、工業的な生産性を考慮すれば上限は４０ｎｍ程度である。
赤外反射シリコン膜形成工程（図３のＳ１１０、Ｓ１２０参照）では支持基板用シリコンウェーハ１１０の表面上に、アモルファスシリコンからなるアモルファスシリコン層１３１を形成する。アモルファスシリコン層１３１は一般的な手法により形成することができる。ここで形成するアモルファスシリコン層１３１の厚みは、接合シリコンウェーハとしたときにアモルファスシリコンの領域が赤外反射シリコン膜として機能するために１５ｎｍ以上の厚みとする。本工程において形成するアモルファスシリコン層１３１の厚みは、２０ｎｍ以上とすることが好ましく、２５ｎｍ以上とすることがより好ましく、３０ｎｍ以上とすることがさらに好ましい。アモルファスシリコン層１３１の厚みの上限は特に制限されないが、工業的な生産性を考慮すれば上限は４０ｎｍ程度である。
【0023】
＜＜ＣＶＤ法によるアモルファスシリコン層の形成＞＞
また、アモルファスシリコンからなるアモルファスシリコン層１３１は、プラズマＣＶＤ法などのＣＶＤ法を用いて、支持基板用シリコンウェーハ１１０の表面上に成膜することができる。支持基板用シリコンウェーハ１１０の温度を５００℃以上６００℃以下にした状態で成膜すれば、アモルファスシリコンからなるアモルファスシリコン層を成長させることができる。
また、アモルファスシリコンからなるアモルファスシリコン層１３１は、プラズマＣＶＤ法などのＣＶＤ法を用いて、支持基板用シリコンウェーハ１１０の表面上に成膜することができる。支持基板用シリコンウェーハ１１０の温度を５００℃以上６００℃以下にした状態で成膜すれば、アモルファスシリコンからなるアモルファスシリコン層を成長させることができる。
【0024】
＜シリコン酸化膜形成工程＞
次に、シリコン酸化膜形成工程（図２のＳ１１０、Ｓ１２０参照）では、熱酸化法等の酸化法用いて、単結晶シリコン層用シリコンウェーハ１２０の表面上に酸化シリコンからなるシリコン酸化膜１４０を形成する。赤外光受光センサとしての用途を想定する場合、シリコン酸化膜１４０は必ずしも絶縁層としての機能を有しなくてもよく、生産性の観点から厚みは１００ｎｍ以下であればよい。シリコン酸化膜の厚みは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることが好ましく、１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることがより好ましい。１００ｎｍ以上であると熱酸化処理をした際に時間を要するため、生産性が著しく低下し、５ｎｍ以下であると、続く接合工程においてシリコン酸化膜が接着層として十分に機能しない。
次に、シリコン酸化膜形成工程（図２のＳ１１０、Ｓ１２０参照）では、熱酸化法等の酸化法用いて、単結晶シリコン層用シリコンウェーハ１２０の表面上に酸化シリコンからなるシリコン酸化膜１４０を形成する。赤外光受光センサとしての用途を想定する場合、シリコン酸化膜１４０は必ずしも絶縁層としての機能を有しなくてもよく、生産性の観点から厚みは１００ｎｍ以下であればよい。シリコン酸化膜の厚みは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることが好ましく、１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることがより好ましい。１００ｎｍ以上であると熱酸化処理をした際に時間を要するため、生産性が著しく低下し、５ｎｍ以下であると、続く接合工程においてシリコン酸化膜が接着層として十分に機能しない。
【0025】
シリコン酸化膜形成のために用いられる方法は特に限定されず、上記熱酸化法のほかにも、プラズマＣＶＤ法などの成膜（堆積）法を用いてシリコン酸化膜１４０を形成してもよく、さらに熱処理を加えるシリコン酸化膜緻密化熱処理工程を設けてもよい。
【0026】
＜接合工程＞
そして、接合工程（図２のＳ１３０参照）では、上述の赤外反射シリコン膜形成工程及びシリコン酸化膜形成工程に引き続き、７００℃以下の温度で熱処理をすることで、支持基板用シリコンウェーハ１１０と単結晶シリコン層用シリコンウェーハ１２０とを接合する。このとき、支持基板用シリコンウェーハ１１０と単結晶シリコン層用シリコンウェーハ１２０とをそれぞれアモルファスシリコン層１３１及びシリコン酸化膜１４０を介して貼り合わせるよう重ね合わせて接合する。接合熱処理は、酸化性ガスまたは不活性ガス雰囲気中において行うことができる。基板温度が７００℃を超えると予め支持基板用シリコンウェーハ上に形成していたアモルファスシリコン層のアモルファスシリコンが再結晶化し、再結晶化したシリコンは赤外線を透過するため好ましくない。熱処理は基板温度を４００℃以上６００℃以下として、１０分以上６時間以下の条件下で行うことが好ましい。基板温度を４００℃以上とすることで、十分な接合強度が得られ、基板温度を６００℃以下とすることで、形成したアモルファスシリコン層への熱による影響をより小さく抑えることができる。
そして、接合工程（図２のＳ１３０参照）では、上述の赤外反射シリコン膜形成工程及びシリコン酸化膜形成工程に引き続き、７００℃以下の温度で熱処理をすることで、支持基板用シリコンウェーハ１１０と単結晶シリコン層用シリコンウェーハ１２０とを接合する。このとき、支持基板用シリコンウェーハ１１０と単結晶シリコン層用シリコンウェーハ１２０とをそれぞれアモルファスシリコン層１３１及びシリコン酸化膜１４０を介して貼り合わせるよう重ね合わせて接合する。接合熱処理は、酸化性ガスまたは不活性ガス雰囲気中において行うことができる。基板温度が７００℃を超えると予め支持基板用シリコンウェーハ上に形成していたアモルファスシリコン層のアモルファスシリコンが再結晶化し、再結晶化したシリコンは赤外線を透過するため好ましくない。熱処理は基板温度を４００℃以上６００℃以下として、１０分以上６時間以下の条件下で行うことが好ましい。基板温度を４００℃以上とすることで、十分な接合強度が得られ、基板温度を６００℃以下とすることで、形成したアモルファスシリコン層への熱による影響をより小さく抑えることができる。
【0027】
＜単結晶シリコン層用シリコンウェーハの減厚工程＞
上述した熱処理による接合工程を経た後、単結晶シリコン層用シリコンウェーハ１２０の減厚工程（図２のＳ１４０参照）を行う。本工程では、単結晶シリコン層用シリコンウェーハ１２０を貼り合わせた面とは反対側から減厚することで単結晶シリコンからなる単結晶シリコン層１２１を得る。減厚するためには、例えば単結晶シリコン層用シリコンウェーハ１２０を研削及び研磨すればよい。これにより、所望厚さの単結晶シリコン層１２１を有する接合シリコンウェーハ１００を得ることができる。単結晶シリコン層１２１の厚さは、そこに形成するデバイスに応じて適宜決定することができ、３μｍ以上３０μｍ以下とすることが好ましく、５μｍ以上としてもよいし、１０μｍ以上としてもよいし、２０μｍ以下としてもよいし、１５μｍ以下としてもよい。なお、この研削及び研磨には、公知の研削法及び研磨法を好適に用いることができ、具体的には平面研削法及び鏡面研磨法を用いることができる。
上述した熱処理による接合工程を経た後、単結晶シリコン層用シリコンウェーハ１２０の減厚工程（図２のＳ１４０参照）を行う。本工程では、単結晶シリコン層用シリコンウェーハ１２０を貼り合わせた面とは反対側から減厚することで単結晶シリコンからなる単結晶シリコン層１２１を得る。減厚するためには、例えば単結晶シリコン層用シリコンウェーハ１２０を研削及び研磨すればよい。これにより、所望厚さの単結晶シリコン層１２１を有する接合シリコンウェーハ１００を得ることができる。単結晶シリコン層１２１の厚さは、そこに形成するデバイスに応じて適宜決定することができ、３μｍ以上３０μｍ以下とすることが好ましく、５μｍ以上としてもよいし、１０μｍ以上としてもよいし、２０μｍ以下としてもよいし、１５μｍ以下としてもよい。なお、この研削及び研磨には、公知の研削法及び研磨法を好適に用いることができ、具体的には平面研削法及び鏡面研磨法を用いることができる。
【0028】
こうして得られる接合シリコンウェーハ１００は、支持基板用シリコンウェーハ１１０と、支持基板用シリコンウェーハ１１０上の単結晶シリコン層１２１と、支持基板用シリコンウェーハ１１０及び単結晶シリコン層１２１との間に設けられた厚みが１５ｎｍ以上のアモルファスシリコン層１３１からなる赤外反射シリコン膜１３０とアモルファスシリコン上の厚みが１００ｎｍ以下のシリコン酸化膜１４０と、を有する。
【0029】
以上、図２を参照して接合シリコンウェーハの製造方法の第１実施形態を説明した。この第１実施形態では支持基板用シリコンウェーハ１１０にアモルファスシリコン層１３１を形成し、単結晶シリコン層用シリコンウェーハ１２０にシリコン酸化膜１４０を形成したものの、これに替わる第１実施形態の変形態様として、単結晶シリコン層用シリコンウェーハ１２０にアモルファスシリコン層１３１を形成し、支持基板用シリコンウェーハにシリコン酸化膜１４０を形成する以外は、上記第１実施形態と同様の工程を経ることにより、図２に示す接合シリコンウェーハ１００を製造することもできる。すなわち、単結晶シリコン層用シリコンウェーハ１２０の表面上に、アモルファスシリコンからなるアモルファスシリコン層１３１を形成する赤外反射シリコン膜形成工程と、支持基板用シリコンウェーハ１１０の表面上に酸化シリコンからなるシリコン酸化膜１４０を形成するシリコン酸化膜形成工程と、このアモルファスシリコン形成工程及びシリコン酸化膜形成工程に引き続き、７００℃以下の温度で熱処理することにより、支持基板用シリコンウェーハ１１０及び単結晶シリコン層用シリコンウェーハ１２０を貼り合わせて両ウェーハを接合する接合工程と、接合工程の後、単結晶シリコン層用シリコンウェーハを減厚して単結晶シリコン層１２１を得る減厚工程と、により接合シリコンウェーハ１００を製造することができる。アモルファスシリコン層１３１及びシリコン酸化膜１４０の形成、接合、減厚のための研削及び研磨手法等については第１実施形態において上述したのと同様の手法を用いることができるため、重複する説明を省略する。
【0030】
（２．接合シリコンウェーハの製造方法の第２実施形態）
図３を参照して、第２実施形態による接合シリコンウェーハ２００の製造方法を説明する。本実施形態は、図１Ａの接合シリコンウェーハ１を製造する方法であり、図１Ａの接合シリコンウェーハ１において、赤外反射シリコン膜３０は第１実施形態と異なり、多結晶シリコンからなる。
図３を参照して、第２実施形態による接合シリコンウェーハ２００の製造方法を説明する。本実施形態は、図１Ａの接合シリコンウェーハ１を製造する方法であり、図１Ａの接合シリコンウェーハ１において、赤外反射シリコン膜３０は第１実施形態と異なり、多結晶シリコンからなる。
【0031】
接合シリコンウェーハ２００の製造方法は、支持基板用シリコンウェーハ２１０の表面上に、厚さが１５ｎｍ以上の多結晶シリコン層２３５を形成する赤外反射シリコン膜形成工程（図３のＳ２１０、Ｓ２２０参照）と、単結晶シリコン層用シリコンウェーハ２２０の表面に、シリコン酸化膜を形成するシリコン酸化膜形成工程（図３のＳ２１０、Ｓ２２０参照）と、この赤外反射シリコン膜形成工程及びシリコン酸化膜形成工程に引き続き、７００℃以下の温度で熱処理することにより、支持基板用シリコンウェーハ及び単結晶シリコン層用シリコンウェーハを貼り合わせて両ウェーハを接合する接合工程（図２のＳ２３０参照）と、接合工程の後、単結晶シリコン層用シリコンウェーハ２２０を減厚して単結晶シリコン層２２１を得る減厚工程（図３のＳ２４０参照）と、を含む。
【0032】
＜赤外反射シリコン膜形成工程＞
赤外反射シリコン膜形成工程（図３のＳ２１０、Ｓ２２０参照）では支持基板用シリコンウェーハ２１０の表面上に、多結晶シリコンからなる多結晶シリコン層２３５を形成する。多結晶シリコン層２３５は一般的な手法により形成することができる。ここで形成する多結晶シリコン層２３５の厚みは、接合シリコンウェーハ２００としたときに多結晶シリコンの領域が赤外反射シリコン膜として機能するために１５ｎｍ以上の厚みとする。本工程において形成する多結晶シリコン層２３５の厚みは、２０ｎｍ以上とすることが好ましく、２５ｎｍ以上とすることがより好ましく、３０ｎｍ以上とすることがさらに好ましい。多結晶シリコン層２３５の厚みの上限は特に制限されないが、工業的な生産性を考慮すれば上限は４０ｎｍ程度である。
赤外反射シリコン膜形成工程（図３のＳ２１０、Ｓ２２０参照）では支持基板用シリコンウェーハ２１０の表面上に、多結晶シリコンからなる多結晶シリコン層２３５を形成する。多結晶シリコン層２３５は一般的な手法により形成することができる。ここで形成する多結晶シリコン層２３５の厚みは、接合シリコンウェーハ２００としたときに多結晶シリコンの領域が赤外反射シリコン膜として機能するために１５ｎｍ以上の厚みとする。本工程において形成する多結晶シリコン層２３５の厚みは、２０ｎｍ以上とすることが好ましく、２５ｎｍ以上とすることがより好ましく、３０ｎｍ以上とすることがさらに好ましい。多結晶シリコン層２３５の厚みの上限は特に制限されないが、工業的な生産性を考慮すれば上限は４０ｎｍ程度である。
【0033】
＜＜ＣＶＤ法による多結晶シリコン層の形成＞＞
また、多結晶シリコンからなる多結晶シリコン層２３５は、プラズマＣＶＤ法などのＣＶＤ法を用いて、支持基板用シリコンウェーハ２１０の表面上に成膜することができる。支持基板用シリコンウェーハ２１０の温度を７００℃以上９００℃以下にした状態で成膜すれば、多結晶シリコンからなる多結晶シリコン層を成長させることができる。
また、多結晶シリコンからなる多結晶シリコン層２３５は、プラズマＣＶＤ法などのＣＶＤ法を用いて、支持基板用シリコンウェーハ２１０の表面上に成膜することができる。支持基板用シリコンウェーハ２１０の温度を７００℃以上９００℃以下にした状態で成膜すれば、多結晶シリコンからなる多結晶シリコン層を成長させることができる。
【0034】
＜シリコン酸化膜形成工程＞
次に、シリコン酸化膜形成工程（図３のＳ２１０、Ｓ２２０参照）では、熱酸化法等の酸化法用いて、単結晶シリコン層用シリコンウェーハ２２０の表面上に酸化シリコンからなるシリコン酸化膜２４０を形成する。赤外光受光センサとしての用途を想定する場合、シリコン酸化膜２４０は必ずしも絶縁層としての機能を有しなくてもよく、生産性の観点から厚みは１００ｎｍ以下であればよい。シリコン酸化膜の厚みは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることが好ましく、１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることがより好ましい。１００ｎｍ以上であると熱酸化処理をした際に時間を要するため、生産性が著しく低下し、５ｎｍ以下であると、続く接合工程においてシリコン酸化膜が接着層として十分に機能しない。
次に、シリコン酸化膜形成工程（図３のＳ２１０、Ｓ２２０参照）では、熱酸化法等の酸化法用いて、単結晶シリコン層用シリコンウェーハ２２０の表面上に酸化シリコンからなるシリコン酸化膜２４０を形成する。赤外光受光センサとしての用途を想定する場合、シリコン酸化膜２４０は必ずしも絶縁層としての機能を有しなくてもよく、生産性の観点から厚みは１００ｎｍ以下であればよい。シリコン酸化膜の厚みは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることが好ましく、１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることがより好ましい。１００ｎｍ以上であると熱酸化処理をした際に時間を要するため、生産性が著しく低下し、５ｎｍ以下であると、続く接合工程においてシリコン酸化膜が接着層として十分に機能しない。
【0035】
シリコン酸化膜形成のために用いられる方法は特に限定されず、上記熱酸化法のほかにも、プラズマＣＶＤ法などの成膜（堆積）法を用いてシリコン酸化膜２４０を形成してもよく、さらに熱処理を加えるシリコン酸化膜緻密化熱処理工程を設けてもよい。
【0036】
＜接合工程＞
そして、接合工程（図３のＳ２３０参照）では、上述の赤外反射シリコン膜形成工程及びシリコン酸化膜形成工程に引き続き、７００℃以下の温度で熱処理をすることで、支持基板用シリコンウェーハ２１０と単結晶シリコン層用シリコンウェーハ２２０とを接合する。このとき、支持基板用シリコンウェーハ１１０と単結晶シリコン層用シリコンウェーハ２２０とをそれぞれアモルファスシリコン層２３１及びシリコン酸化膜２４０を介して貼り合わせるよう重ね合わせて接合する。接合熱処理は、酸化性ガスまたは不活性ガス雰囲気中において行うことができる。基板温度が７００℃を超えると予め支持基板用シリコンウェーハ上に形成していた多結晶シリコン層の多結晶シリコンが再結晶化するに転位が生じるため好ましくない。熱処理は基板温度を４００℃以上６００℃以下として、１０分以上６時間以下の条件下で行うことが好ましい。基板温度を４００℃以上とすることで、十分な接合強度が得られ、基板温度を６００℃以下とすることで、形成した多結晶シリコン層への熱による影響をより小さく抑えることができる。
そして、接合工程（図３のＳ２３０参照）では、上述の赤外反射シリコン膜形成工程及びシリコン酸化膜形成工程に引き続き、７００℃以下の温度で熱処理をすることで、支持基板用シリコンウェーハ２１０と単結晶シリコン層用シリコンウェーハ２２０とを接合する。このとき、支持基板用シリコンウェーハ１１０と単結晶シリコン層用シリコンウェーハ２２０とをそれぞれアモルファスシリコン層２３１及びシリコン酸化膜２４０を介して貼り合わせるよう重ね合わせて接合する。接合熱処理は、酸化性ガスまたは不活性ガス雰囲気中において行うことができる。基板温度が７００℃を超えると予め支持基板用シリコンウェーハ上に形成していた多結晶シリコン層の多結晶シリコンが再結晶化するに転位が生じるため好ましくない。熱処理は基板温度を４００℃以上６００℃以下として、１０分以上６時間以下の条件下で行うことが好ましい。基板温度を４００℃以上とすることで、十分な接合強度が得られ、基板温度を６００℃以下とすることで、形成した多結晶シリコン層への熱による影響をより小さく抑えることができる。
【0037】
＜減厚工程＞
続く減厚工程は、第１実施形態と同様にして行うことができる。
続く減厚工程は、第１実施形態と同様にして行うことができる。
【0038】
こうして得られる接合シリコンウェーハ２００は、支持基板用シリコンウェーハ２１０と、支持基板用シリコンウェーハ２１０上の単結晶シリコン層２２５と、支持基板用シリコンウェーハ２１０及び単結晶シリコン層２２１との間に設けられた厚みが１５ｎｍ以上の多結晶シリコン層２３５からなる赤外反射シリコン膜２３０とアモルファスシリコン上の厚みが１００ｎｍ以下のシリコン酸化膜２４０と、を有する。
【0039】
以上、図３を参照して接合シリコンウェーハの製造方法の第２実施形態を説明した。この第２実施形態では支持基板用シリコンウェーハ２１０に多結晶シリコン層２３５を形成し、単結晶シリコン層用シリコンウェーハ２２０にシリコン酸化膜２４０を形成したものの、これに替わる第２実施形態の変形態様として、単結晶シリコン層用シリコンウェーハ２２０に多結晶シリコン層２３５を形成し、支持基板用シリコンウェーハにシリコン酸化膜２４０を形成する以外は、上記第２実施形態と同様の工程を経ることにより、図３に示す第２態様による接合シリコンウェーハ２００を製造することもできる。すなわち、単結晶シリコン層用シリコンウェーハ２２０の表面上に、多結晶シリコンからなる多結晶シリコン層２３５を形成する赤外反射シリコン膜形成工程と、支持基板用シリコンウェーハ２１０の表面上に酸化シリコンからなるシリコン酸化膜２４０を形成するシリコン酸化膜形成工程と、この多結晶シリコン形成工程及びシリコン酸化膜形成工程に引き続き、７００℃以下の温度で熱処理することにより、支持基板用シリコンウェーハ２１０及び単結晶シリコン層用シリコンウェーハ２２０を貼り合わせて両ウェーハを接合する接合工程と、接合工程の後、単結晶シリコン層用シリコンウェーハを減厚して単結晶シリコン層２２１を得る減厚工程と、により接合シリコンウェーハ２００を製造することができる。多結晶シリコン層２３５及びシリコン酸化膜２４０の形成、接合、減厚のための研削及び研磨手法等については第１実施形態において上述したのと同様の手法を用いることができるため、重複する説明を省略する。
【0040】
なお、第１実施形態及び第２実施形態において、活性化処理に先立ち、アモルファスシリコン層及び多結晶シリコン層の表面の平坦化処理を行うことも好ましい。すなわち、第１実施形態及び第２実施形態ではそれぞれアモルファスシリコン層１３１，２３１及びシリコン酸化膜１４０，２４０の平坦化を行うことが好ましい。
【0041】
平坦化の条件は特に制限されないが、アモルファスシリコン層又は多結晶シリコン層の表面粗さＲａが３ｎｍ以下となるように平坦化することが好ましく、研磨代を３０ｎｍ以内とすることがより好ましい。平坦化を行うことにより、活性化後の接合をより確実に行うことができるためである。なお、平坦化には、公知の化学機械研磨（ＣＭＰ：chemical mechanical polishing）法等を好適に用いることができる。また、本明細書における表面粗さＲａとは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（２００１）に規定の算術平均粗さＲａの定義に従う。
【0042】
以上の第１実施形態及び第２実施形態の製造方法により、本発明による接合シリコンウェーハを製造することができる。
【0043】
（７．具体的態様）
以下では、本発明において用いることができる支持基板用シリコンウェーハ１０、単結晶シリコン層用シリコンウェーハ２０（単結晶シリコン層２１）に適用可能なシリコンウェーハの具体的態様を説明する。
以下では、本発明において用いることができる支持基板用シリコンウェーハ１０、単結晶シリコン層用シリコンウェーハ２０（単結晶シリコン層２１）に適用可能なシリコンウェーハの具体的態様を説明する。
【0044】
シリコンウェーハの面方位は任意であり、（１００）面のウェーハを用いてもよいし、（１１０）面のウェーハなどを用いてもよい。
【0045】
シリコンウェーハの厚さは、用いる用途に応じて適宜決定することができ、３００μｍ～１．５ｍｍとすることができる。単結晶シリコン層用シリコンウェーハから得られる単結晶シリコンからなる単結晶シリコン層の膜厚を１００ｎｍ～１ｍｍの範囲で適宜定めることは既に述べたとおりである。
【0046】
また、シリコンウェーハにボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）などのドーパントがドープされていてもよいし、所望の特性を得るため炭素（Ｃ）又は窒素（Ｎ）などがドープされていてもよい。
【0047】
シリコンウェーハの直径は何ら制限されない。一般的な直径３００ｍｍ又は２００ｍｍなどのシリコンウェーハに本発明を適用することができる。もちろん、直径３００ｍｍよりも直径の大きいシリコンウェーハに対しても、直径の小さいシリコンウェーハに対しても本発明を適用することができる。
【0048】
なお、本明細書における「シリコンウェーハ」とは、表面にエピタキシャル層又は酸化シリコンなどからなる赤外反射シリコン膜などの別の層が形成されていない、いわゆる「バルク」のシリコンウェーハを用いてもよいし、エピタキシャル層などの別の層を別途形成したエピタキシャルシリコンウェーハを用いても構わない。なお、シリコンウェーハの表面には数Å程度の膜厚の自然酸化膜が形成されうるが、こうした自然酸化膜があってもよいし、必要に応じて公知の洗浄方法等を用いて除去してもよい。
【実施例0049】
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【0050】
［実験例１］
（発明例１－１）
支持基板用シリコンウェーハ及び単結晶シリコン層用シリコンウェーハとして、直径：８インチ（２０３．２ｍｍ）、厚み：５００μｍのｎ型ＣＺシリコンウェーハ（ドーパント：リン）を用意した。次いで、支持基板用シリコンウェーハをプラズマＣＶＤ装置に導入し、装置内の真空度を１×１０－５Ｐａ以下に保持した。そして、ステージ温度を５００℃に維持した状態で、ソースガスとしてシランガス（ＣＨ３ＳｉＨ３）を５５ｓｃｃｍ、キャリアガスとしてＨ２ガスを１１０ｓｃｃｍ流して、プラズマＣＶＤ法により支持基板用シリコンウェーハの表面に膜厚１５ｎｍのアモルファスシリコン層を形成した。
（発明例１－１）
支持基板用シリコンウェーハ及び単結晶シリコン層用シリコンウェーハとして、直径：８インチ（２０３．２ｍｍ）、厚み：５００μｍのｎ型ＣＺシリコンウェーハ（ドーパント：リン）を用意した。次いで、支持基板用シリコンウェーハをプラズマＣＶＤ装置に導入し、装置内の真空度を１×１０－５Ｐａ以下に保持した。そして、ステージ温度を５００℃に維持した状態で、ソースガスとしてシランガス（ＣＨ３ＳｉＨ３）を５５ｓｃｃｍ、キャリアガスとしてＨ２ガスを１１０ｓｃｃｍ流して、プラズマＣＶＤ法により支持基板用シリコンウェーハの表面に膜厚１５ｎｍのアモルファスシリコン層を形成した。
【0051】
そして、単結晶シリコン層用シリコンウェーハをファーネス炉で酸素雰囲気下１０００℃に維持した状態で１時間保持し、単結晶シリコン層用シリコンウェーハの表面に５０ｎｍのシリコン酸化膜を形成した。
【0052】
次いで、支持基板用シリコンウェーハ及び単結晶シリコン層用シリコンウェーハの両方をファーネス炉に導入し、このとき、支持基板用シリコンウェーハ１１０と単結晶シリコン層用シリコンウェーハ１２０とをそれぞれアモルファスシリコン層１３１及びシリコン酸化膜１４０を介して貼り合わせるよう重ね合わせた。そして、酸素雰囲気下で接合熱温度を６００℃として１時間保持することで両ウェーハを貼り合わせて接合した。
【0053】
最後に単結晶シリコン層用シリコンウェーハの厚みを１０μｍ残すよう、貼り合せ面とは反対側から、研削及び研磨を行い、発明例１－１に係る接合シリコンウェーハを得た。
【0054】
こうして得られた接合シリコンウェーハの接合界面をＴＥＭ観察したところ、１５ｎｍの厚みのアモルファスシリコンが形成されていることが確認できた。
【0055】
（発明例１－２）
発明例１－１では支持基板用シリコンウェーハの表面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚１５ｎｍのアモルファスシリコン層を形成していたところ、発明例１－２においては、膜厚２０ｎｍのアモルファスシリコン層を形成した以外は、発明例１－１と同じ条件で発明例１－２に係る接合シリコンウェーハを作製した。
発明例１－１では支持基板用シリコンウェーハの表面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚１５ｎｍのアモルファスシリコン層を形成していたところ、発明例１－２においては、膜厚２０ｎｍのアモルファスシリコン層を形成した以外は、発明例１－１と同じ条件で発明例１－２に係る接合シリコンウェーハを作製した。
【0056】
（発明例１－３）
発明例１－１では支持基板用シリコンウェーハの表面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚１５ｎｍのアモルファスシリコン層を形成していたところ、発明例１－３においては、膜厚２５ｎｍのアモルファスシリコン層を形成した以外は、発明例１－１と同じ条件で発明例１－３に係る接合シリコンウェーハを作製した。
発明例１－１では支持基板用シリコンウェーハの表面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚１５ｎｍのアモルファスシリコン層を形成していたところ、発明例１－３においては、膜厚２５ｎｍのアモルファスシリコン層を形成した以外は、発明例１－１と同じ条件で発明例１－３に係る接合シリコンウェーハを作製した。
【0057】
（発明例１－４）
発明例１－１では支持基板用シリコンウェーハの表面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚１５ｎｍのアモルファスシリコン層を形成していたところ、発明例１－４においては、膜厚３０ｎｍのアモルファスシリコン層を形成した以外は、発明例１－１と同じ条件で発明例１－４に係る接合シリコンウェーハを作製した。
発明例１－１では支持基板用シリコンウェーハの表面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚１５ｎｍのアモルファスシリコン層を形成していたところ、発明例１－４においては、膜厚３０ｎｍのアモルファスシリコン層を形成した以外は、発明例１－１と同じ条件で発明例１－４に係る接合シリコンウェーハを作製した。
【0058】
（比較例１－１）
発明例１－１と同様の支持基板用シリコンウェーハ及び単結晶シリコン層用シリコンウェーハを用意した。そして、発明例１－１では支持基板用シリコンウェーハの表面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚１５ｎｍのアモルファスシリコン層を形成していたところ、比較例１においては、膜厚５ｎｍのアモルファスシリコン層を形成した以外は、発明例１－１と同じ条件で比較例１－１に係る接合シリコンウェーハを作製した。
発明例１－１と同様の支持基板用シリコンウェーハ及び単結晶シリコン層用シリコンウェーハを用意した。そして、発明例１－１では支持基板用シリコンウェーハの表面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚１５ｎｍのアモルファスシリコン層を形成していたところ、比較例１においては、膜厚５ｎｍのアモルファスシリコン層を形成した以外は、発明例１－１と同じ条件で比較例１－１に係る接合シリコンウェーハを作製した。
【0059】
（比較例１－２）
発明例１－１では支持基板用シリコンウェーハの表面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚１５ｎｍのアモルファスシリコン層を形成していたところ、比較例１においては、膜厚１０ｎｍのアモルファスシリコン層を形成した以外は、発明例１－１と同じ条件で比較例１－２に係る接合シリコンウェーハを作製した。
発明例１－１では支持基板用シリコンウェーハの表面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚１５ｎｍのアモルファスシリコン層を形成していたところ、比較例１においては、膜厚１０ｎｍのアモルファスシリコン層を形成した以外は、発明例１－１と同じ条件で比較例１－２に係る接合シリコンウェーハを作製した。
【0060】
（評価：赤外線反射率の評価）
赤外反射シリコン膜の赤外線反射率を評価するため、膜厚測定装置（ＣＨＲｏｃｏｄｉｌｅ ＩＴ５００、プレシテック社製）を用いて、接合シリコンウェーハ表面に赤外光を入射し、反射光の信号強度を検出した。図４を参照して、本測定器によるＦＴＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｉｎｆｒａｒｅｄ）法を用いた赤外線反射率の測定原理を簡単に説明する。なお、本測定器の入射光となるレーザ光源は、スーパールミネッセンスダイオードである。本測定器を用いて、近赤外光Ｌ１を接合シリコンウェーハに照射したときに得られる反射光Ｌ２及び反射光Ｌ３を検出し、赤外線の反射率Ｌ２／Ｌ３を求めた。ここで、反射光Ｌ２は接合シリコンウェーハ３００の表面３２８Ａで反射される反射光であり、反射光Ｌ３は単結晶シリコン層３２１及びアモルファスシリコンから形成される領域３３０の界面からの反射光である。なお、反射されなかった赤外光はさらに支持基板側単結晶シリコンの領域３１０へと進むこととなる。
赤外反射シリコン膜の赤外線反射率を評価するため、膜厚測定装置（ＣＨＲｏｃｏｄｉｌｅ ＩＴ５００、プレシテック社製）を用いて、接合シリコンウェーハ表面に赤外光を入射し、反射光の信号強度を検出した。図４を参照して、本測定器によるＦＴＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｉｎｆｒａｒｅｄ）法を用いた赤外線反射率の測定原理を簡単に説明する。なお、本測定器の入射光となるレーザ光源は、スーパールミネッセンスダイオードである。本測定器を用いて、近赤外光Ｌ１を接合シリコンウェーハに照射したときに得られる反射光Ｌ２及び反射光Ｌ３を検出し、赤外線の反射率Ｌ２／Ｌ３を求めた。ここで、反射光Ｌ２は接合シリコンウェーハ３００の表面３２８Ａで反射される反射光であり、反射光Ｌ３は単結晶シリコン層３２１及びアモルファスシリコンから形成される領域３３０の界面からの反射光である。なお、反射されなかった赤外光はさらに支持基板側単結晶シリコンの領域３１０へと進むこととなる。
【0061】
結果を下記表１に記載する。本評価結果から、発明例１－１から発明例１－４ではアモルファスシリコンの領域が赤外反射膜として十分に機能することが確認された一方、従来例や比較例１で形成されたアモルファスシリコンの領域では赤外反射膜として機能するには不十分であることが確認された。
【0062】
【表1】
【0063】
［実験例２］
（発明例２－１）
支持基板用シリコンウェーハ及び単結晶シリコン層用シリコンウェーハとして、直径：８インチ（２０３．２ｍｍ）、厚み：５００μｍのｎ型ＣＺシリコンウェーハ（ドーパント：リン）を用意した。次いで、支持基板用シリコンウェーハをプラズマＣＶＤ装置に導入し、装置内の真空度を１×１０－５Ｐａ以下に保持した。そして、ステージ温度を８００℃に維持した状態で、ソースガスとしてシランガス（ＣＨ３ＳｉＨ３）を５５ｓｃｃｍ、キャリアガスとしてＨ２ガスを１１０ｓｃｃｍ流して、プラズマＣＶＤ法により支持基板用シリコンウェーハの表面に膜厚１５ｎｍの多結晶シリコン層を形成した。
（発明例２－１）
支持基板用シリコンウェーハ及び単結晶シリコン層用シリコンウェーハとして、直径：８インチ（２０３．２ｍｍ）、厚み：５００μｍのｎ型ＣＺシリコンウェーハ（ドーパント：リン）を用意した。次いで、支持基板用シリコンウェーハをプラズマＣＶＤ装置に導入し、装置内の真空度を１×１０－５Ｐａ以下に保持した。そして、ステージ温度を８００℃に維持した状態で、ソースガスとしてシランガス（ＣＨ３ＳｉＨ３）を５５ｓｃｃｍ、キャリアガスとしてＨ２ガスを１１０ｓｃｃｍ流して、プラズマＣＶＤ法により支持基板用シリコンウェーハの表面に膜厚１５ｎｍの多結晶シリコン層を形成した。
【0064】
そして、単結晶シリコン層用シリコンウェーハをファーネス炉で酸素雰囲気下１０００℃に維持した状態で１時間保持し、単結晶シリコン層用シリコンウェーハの表面に５０ｎｍのシリコン酸化膜を形成した。
【0065】
次いで、支持基板用シリコンウェーハ及び単結晶シリコン層用シリコンウェーハの両方をファーネス炉に導入し、このとき、支持基板用シリコンウェーハ１１０と単結晶シリコン層用シリコンウェーハ１２０とをそれぞれアモルファスシリコン層１３１及びシリコン酸化膜１４０を介して貼り合わせるよう重ね合わせた。そして、酸素雰囲気下で接合熱温度を６００℃として１時間保持することで両ウェーハを貼り合わせて接合した。
【0066】
最後に、単結晶シリコン層用シリコンウェーハの厚みを１０μｍ残すよう、貼り合せ面とは反対側から、研削及び研磨を行い、接合シリコンウェーハを得た。
【0067】
こうして得られた接合シリコンウェーハの接合界面をＴＥＭ観察したところ、１５ｎｍの厚みの多結晶シリコンが形成されていることが確認できた。
【0068】
（発明例２－２）
発明例２－１では支持基板用シリコンウェーハの表面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚１５ｎｍの多結晶シリコン層を形成していたところ、発明例２－２においては、膜厚２０ｎｍの多結晶シリコン層を形成した以外は、発明例２－１と同じ条件で発明例２－２に係る接合シリコンウェーハを作製した。
発明例２－１では支持基板用シリコンウェーハの表面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚１５ｎｍの多結晶シリコン層を形成していたところ、発明例２－２においては、膜厚２０ｎｍの多結晶シリコン層を形成した以外は、発明例２－１と同じ条件で発明例２－２に係る接合シリコンウェーハを作製した。
【0069】
（発明例２－３）
発明例２－１では支持基板用シリコンウェーハの表面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚１５ｎｍの多結晶シリコン層を形成していたところ、発明例２－３においては、膜厚２５ｎｍの多結晶シリコン層を形成した以外は、発明例２－１と同じ条件で発明例２－３に係る接合シリコンウェーハを作製した。
発明例２－１では支持基板用シリコンウェーハの表面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚１５ｎｍの多結晶シリコン層を形成していたところ、発明例２－３においては、膜厚２５ｎｍの多結晶シリコン層を形成した以外は、発明例２－１と同じ条件で発明例２－３に係る接合シリコンウェーハを作製した。
【0070】
（発明例２－４）
発明例２－１では支持基板用シリコンウェーハの表面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚１５ｎｍの多結晶シリコン層を形成していたところ、発明例２－４においては、膜厚３０ｎｍの多結晶シリコン層を形成した以外は、発明例２－１と同じ条件で発明例２－４に係る接合シリコンウェーハを作製した。
発明例２－１では支持基板用シリコンウェーハの表面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚１５ｎｍの多結晶シリコン層を形成していたところ、発明例２－４においては、膜厚３０ｎｍの多結晶シリコン層を形成した以外は、発明例２－１と同じ条件で発明例２－４に係る接合シリコンウェーハを作製した。
【0071】
（比較例２）
発明例２－１では支持基板用シリコンウェーハの表面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚１５ｎｍの多結晶シリコン層を形成していたところ、比較例１においては、膜厚１０ｎｍの多結晶シリコン層を形成した以外は、発明例２－１と同じ条件で比較例２に係る接合シリコンウェーハを作製した。
発明例２－１では支持基板用シリコンウェーハの表面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚１５ｎｍの多結晶シリコン層を形成していたところ、比較例１においては、膜厚１０ｎｍの多結晶シリコン層を形成した以外は、発明例２－１と同じ条件で比較例２に係る接合シリコンウェーハを作製した。
【0072】
（評価：赤外線反射率の評価）
実験例２における赤外線反射率の評価は、実験例１と同様に、前述の膜厚測定装置を用いて赤外線反射率を求めた。なお、実験例２において反射光Ｌ２は接合シリコンウェーハ３００の表面３２８Ａで反射される反射光であり、反射光Ｌ３は単結晶シリコン層３２１とアモルファスシリコン及び多結晶シリコンから形成される領域３３０の界面からの反射光である。
実験例２における赤外線反射率の評価は、実験例１と同様に、前述の膜厚測定装置を用いて赤外線反射率を求めた。なお、実験例２において反射光Ｌ２は接合シリコンウェーハ３００の表面３２８Ａで反射される反射光であり、反射光Ｌ３は単結晶シリコン層３２１とアモルファスシリコン及び多結晶シリコンから形成される領域３３０の界面からの反射光である。
【0073】
結果を下記表２に記載する。本評価結果から、発明例２－１から発明例２－４ではアモルファスシリコン及び多結晶シリコンから形成される領域が赤外反射膜として機能することが確認された一方、比較例２で形成されたアモルファスシリコン及び多結晶シリコンの領域では赤外反射膜として機能するには不十分であることが確認された。
【0074】
【表2】
【産業上の利用可能性】
【0075】
本発明によれば、
厚みが薄く、かつ、赤外線反射率が高い接合シリコンウェーハを得ることができる。
厚みが薄く、かつ、赤外線反射率が高い接合シリコンウェーハを得ることができる。
【符号の説明】
【0076】
１，２，１００，２００ 接合シリコンウェーハ
１０，１１０，２１０ 支持基板用シリコンウェーハ
１２０，２２０ 単結晶シリコン層用シリコンウェーハ
３０，１３０，２３０ 赤外反射シリコン膜
１３１，２３１ アモルファスシリコン層
３５，２３５ 多結晶シリコン層
１０，１１０，２１０ 支持基板用シリコンウェーハ
１２０，２２０ 単結晶シリコン層用シリコンウェーハ
３０，１３０，２３０ 赤外反射シリコン膜
１３１，２３１ アモルファスシリコン層
３５，２３５ 多結晶シリコン層
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】