JP2003068996A - 張り合わせシリコン基板の製造方法 - Google Patents
張り合わせシリコン基板の製造方法Info
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Abstract
界面でのボイドの発生が抑えられる張り合わせシリコン
基板の製造方法を提供する。 【解決手段】 シリコンウェーハ11,12をアルカリ
エッチする。アルカリエッチは異方性エッチングの性質
を有し、ウェーハ端部が必要以上に丸まりにくい。その
ため、エッチドウェーハの外周部の断面形状はエッチン
グ前とほとんど変化がない。結果、研磨時に両ウェーハ
11,12をキャリアプレートにワックス貼着して研磨
しても、また真空により両ウェーハ11,12を研磨吸
盤に吸着して研磨を行っても、加工後に剥離した両ウェ
ーハ11,12の外周立ちが抑えられる。よって、その
後、両ウェーハ11,12を張り合わせた場合に張り合
わせ界面でのボイドの発生を抑制できる。
Description
ン基板の製造方法、詳しくはSOIウェーハ、張り合わ
せ誘電体分離ウェーハなどの張り合わせシリコン基板の
製造方法に関する。
作製される活性層用ウェーハと、これを支持する支持基
板用ウェーハとから構成されている。通常、これらの活
性層用ウェーハと支持基板用ウェーハとは、図2の従来
手段に係る張り合わせシリコン基板の製造方法を示すフ
ローシートに沿って作製される。すなわち、ブロック切
断された単結晶シリコンインゴットをスライスして多数
枚のシリコンウェーハを作製する。ここでは、活性層用
をシリコンウェーハ11、支持基板用をシリコンウェー
ハ12とする。次いで、これらのシリコンウェーハ1
1,12の外周部を面取りする。その後、ラップ盤によ
り両シリコンウェーハ11,12の表裏両面をラッピン
グし、それから両ウェーハ11,12を混酸に浸漬し、
ラップ、面取りの歪みを除去する。続くPCR工程で
は、両シリコンウェーハ11,12の外周部の面取り面
を研磨布によって鏡面に仕上げし、さらに、研磨装置に
より各シリコンウェーハ11,12の表面を鏡面研磨す
る。その後、シリコンウェーハ11だけを洗浄し、さら
に熱酸化装置の反応管に収納して熱酸化処理する。これ
により、シリコンウェーハ11の表裏面に熱酸化膜11
aが形成される。それから、両ウェーハ11,12を最
終洗浄する。
用ウェーハ12とは室温で重ね合わせ、これを加熱炉の
石英反応管内に装入する。そして、石英反応管内に、直
接、高純度のO2 ガスまたは不活性ガス(N2 ガスなど
や酸素と水素の燃焼により生成した水蒸気)を導入し、
炉内温度1100℃〜1200℃、加熱時間1〜2時間
の条件で、この張り合わせウェーハ13の張り合わせ強
度を高める張り合わせ熱処理を施す。それから、超音波
を照射して張り合わせ界面のボイド検査を行い、次に活
性層用ウェーハ11の外周部を面取りし、張り合わせウ
ェーハ13の外周部の不完全張り合わせ部を除去し、そ
の後、活性層用ウェーハ11に表面研削・表面研磨を施
して所定厚さとし、そして洗浄する。なお、この表面研
削時に、活性層用ウェーハ11の表面に形成された酸化
膜11aが除去される。
張り合わせシリコン基板の製造方法によれば、これらの
活性層用ウェーハ11および支持基板用ウェーハ12
は、エッチング工程でフッ酸/硝酸/酢酸(体積比で
1:3:2または1:6:3)からなる混酸が使われて
いた。混酸での酸エッチングはエッチングレートが大き
く、エッチング時間が短くなる反面、結晶面方位に依ら
ずにエッチングが進行する等方性エッチングの性質があ
り、シリコンウェーハ11,12の表面もあれやすい。
よって、エッチドウェーハの外周部の断面形状が円形に
近づき、丸みを帯びていた。そのため、後の研磨工程に
おいて、例えばシリコンウェーハ11,12をキャリア
プレートにワックス貼着して研磨布により研磨する際、
この断面略円形状を有するウェーハの外周部が、キャリ
アプレートに圧接された状態で加工される。これによ
り、研磨後、キャリアプレートからシリコンウェーハ1
1,12を剥離すると、ウェーハ外周部が立ち上がった
形状を呈していた(外力を加えていない条件で平面にウ
ェーハを載置したとき、その表面中央部よりも外周縁部
分の数ミリの領域が例えば0.2〜1.0μm程度高い
ことをいう)。よって、それぞれが外周立ちした活性層
用ウェーハ11と支持基板用ウェーハ12とを張り合わ
せることで、活性層用ウェーハ11と支持基板用ウェー
ハ12との外周部付近の張り合わせ界面にボイドが多発
するおそれがあった。
ェーハ張り合わせ界面におけるボイドの発生を低減する
ことができる張り合わせシリコン基板の製造方法を提供
することを、その目的としている。
は、活性層用シリコンウェーハおよびまたは支持基板用
シリコンウェーハをアルカリ性エッチング液によりアル
カリエッチする工程と、このアルカリエッチされた活性
層用シリコンウェーハと支持基板用シリコンウェーハと
を張り合わせて張り合わせウェーハを得る工程と、この
張り合わせウェーハを熱処理する工程とを備えた張り合
わせシリコン基板の製造方法である。
ハおよび支持基板用シリコンウェーハは、その両者がベ
アウェーハまたはシリコン酸化膜により被われたもので
もよい。また、いずれか一方のウェーハがシリコン酸化
膜で被われたものでもよい。アルカリエッチが施される
のは、活性層用ウェーハだけでもよい。または、支持基
板用ウェーハだけでもよい。さらに、活性層用ウェーハ
と支持基板用ウェーハとの両方でもよい。両ウェーハを
アルカリエッチした方が、ボイドの発生率はより低い。
アルカリ性エッチング液としては、例えばKOH、Na
OH、アンモニア系エッチング液などを採用することが
できる。
50〜100℃である。そのエッチング時間は、例えば
30〜60分間である。エッチングされたシリコンウェ
ーハは、その後、面取り面が研磨布によって鏡面仕上げ
され(PCR加工)、さらに研磨装置によりウェーハの
表面が鏡面研磨される。また、張り合わせ熱処理時のウ
ェーハの加熱温度は限定されない。例えば1000〜1
200℃である。そして、この張り合わせ熱処理の加熱
時間は例えば1〜2時間である。
エッチング液がKOHである請求項1に記載の張り合わ
せシリコン基板の製造方法である。
ハおよびまたは支持基板用のシリコンウェーハをエッチ
ングする際、ウェーハにアルカリエッチを施す。アルカ
リエッチは結晶面方位に依ってエッチング速度が異なる
異方性エッチングの特性を有し、これにより、エッチド
ウェーハの外周部の断面形状はその周辺部が丸まりにく
くなる。その結果、後工程の研削または研磨において、
例えばシリコンウェーハをキャリアプレートにワックス
貼着して研削または研磨を施した場合でも、また、真空
吸着でウェーハを研磨定盤に保持して研磨を行った場合
でも、加工後に剥離されたウェーハの上記外周立ちを抑
えることができる。その結果、後工程でこの外周立ちが
減少した活性層用ウェーハおよびまたは支持基板用ウェ
ーハを張り合わせることで、両ウェーハ間の張り合わせ
界面でのボイドの発生を抑えることができる。
張り合わせシリコン基板の製造方法を説明する。図1
は、この発明の一実施例に係る張り合わせシリコン基板
の製造方法のフローシートである。この実施例によれ
ば、図1に示すように、あらかじめ単結晶シリコンから
なる表面が鏡面仕上げされた活性層用ウェーハと支持基
板用ウェーハとを用意する。具体的には、ブロック切断
後の単結晶シリコンインゴットをスライスし、多数枚の
厚さ約900μm、6インチ用のシリコンウェーハを得
る。ここでは便宜上、活性層用をシリコンウェーハ1
1、支持基板用をシリコンウェーハ12とする。次い
で、シリコンウェーハ11,12の外周部に面取りを施
す。ここでは、#600の砥粒を結合材によって結合し
た面取り砥石を使用し、100μm程度の加工取り代と
なるように研削する。続いて、ラップ盤により、シリコ
ンウェーハ11,12の表裏両面をラッピングする。片
面で20〜50μm、両面で40〜100μm程度がラ
ッピングされる。
ルカリ性エッチング液に浸漬し、ラップ時のひずみ、面
取り時のひずみなどを除去する。アルカリ性エッチング
液には、48%のKOH水溶液が用いられる。エッチン
グ液の温度は60℃、エッチング時間は45分である。
ここでは、片面で10μm、両面で20μmをエッチン
グする。それから、シリコンウェーハ11,12の表裏
両面をチャックに吸着した状態で、ウェーハ外周部にP
CR加工を施す。PCR加工では、面取り面が研磨布に
より鏡面仕上げされる。ここでの加工取り代は、片面で
1.0〜3.0μm程度である。
リコンウェーハ11,12の表面を10〜20μm研磨
する。この結果、エッチング後のシリコンウェーハの歪
みが除去され、また、PCR加工で発生したシリコンウ
ェーハ11,12の吸着面のあれなどが除去される。次
に、シリコンウェーハ11だけを洗浄し、さらに熱酸化
装置の反応管に収納し、1100℃、60〜120分だ
け熱酸化処理する。これにより、シリコンウェーハ11
の表裏面に熱酸化膜11aが形成される。その後、こう
して得られた活性層用ウェーハ11と支持基板用ウェー
ハ12とを、(1) アンモニア水、過酸化水素水、水の混
液からなるSC−1液による洗浄、または、(2) このS
C−1液による洗浄後に5%の希HF液を用いて洗浄す
る。それから、純水により水洗し、これらの鏡面同士を
室温で重ね合わせて張り合わせることで、張り合わせウ
ェーハ13を作製する。
130リットルの石英反応管内に装入する。そして、石
英反応管内に、直接、高純度のO2 ガスまたは不活性ガ
ス(N2 ガスなど)、または、酸素と水素の燃焼によっ
て生成した水蒸気を導入し、炉内温度1100℃、加熱
時間2時間または1200℃、加熱時間1時間の条件
で、この張り合わせウェーハ13の張り合わせ強度を高
める張り合わせ熱処理を施す。それから、超音波探傷装
置を用いて、張り合わせウェーハ13に超音波を照射し
て張り合わせ界面のボイド検査を行う。次に、活性層用
ウェーハ11の外周部を面取りし、張り合わせウェーハ
13の外周部の不完全張り合わせ部を除去する。続い
て、活性層用ウェーハ11に表面研削および表面研磨を
施した後、仕上げ洗浄が行われる。なお、この表面研削
時に、活性層用ウェーハ11の表面に堆積された酸化膜
11aが除去される。
11と支持基板用のシリコンウェーハ12とをアルカリ
エッチしたので、エッチレートが小さく、異方性エッチ
ングとなる。これにより、エッチドウェーハ11,12
の外周部の断面形状は、ウェーハ周辺部のコーナーが必
要以上に丸みを帯びることが無くなり、その結果、後工
程の研磨時において、シリコンウェーハ11,12をキ
ャリアプレートにワックス貼着して研磨しても、また、
真空吸着によりウェーハを定盤に保持して研磨を行って
も、研磨後に剥離されたウェーハ11の外周立ちを抑え
ることができる。その結果、後工程でこの外周立ちが減
少した活性層用ウェーハ11およびまたは支持基板用ウ
ェーハ12を張り合わせることで、両ウェーハ間の張り
合わせ界面でのボイドの発生を抑えることができる。
用ウェーハおよび支持基板用ウェーハ)の外周立ちと、
張り合わせ界面に発生するボイドとの関係を表示する。
シリコンウェーハは、一実施例と同じ条件で製造された
ものとする。ウェーハの外周立ちは、土井精密株式会社
製の形状測定装置「ウェハーコム2000」を使用して
測定した。表1中の(1) は、張り合わせ直前の処理がS
C−1洗浄の場合であり、(2) は、張り合わせ直前の処
理がSC−1洗浄+希HF洗浄の場合である。ボイドの
測定範囲は、張り合わせウェーハの外周から半径方向内
側へ向かって6mmまでとした。表1中の各数値は、2
5枚の張り合わせウェーハに発生したボイドの平均個数
である。
ーハの外周立ちが1.0μm以上、0.8μm、0.6
μm…と小さくなるほど、張り合わせ直前の洗浄条件
(1) ,(2) のいずれも、ボイドの発生個数が減少した。
特に、外周立ちが0.4μm以下では、洗浄条件(1) ,
(2) のいずれもボイドの発生はウェーハ1枚当たり1個
未満であった。しかも、外周立ちが0.2μm以下で洗
浄条件(1) の場合には、ボイドは検出されなかった。こ
のことから、ウェーハの外周立ちを低減すれば、張り合
わせ界面におけるボイドの発生が抑えられることがわか
った。
よびまたは支持基板用ウェーハに異方性エッチングの特
性を有するアルカリエッチを施すので、エッチドウェー
ハの外周部に、従来の酸エッチの場合のような断面の丸
みや垂れの部分が現出しない。その結果、研削または研
磨後、ウェーハに外周立ちが生じにくく、外周立ちして
いない活性層用ウェーハおよびまたは支持基板用ウェー
ハを張り合わせることで、両ウェーハの張り合わせ界面
へのボイドの発生を抑制することができる。
基板の製造方法のフローシートである。
方法のフローシートである。
Claims (2)
- 【請求項1】 活性層用シリコンウェーハおよびまたは
支持基板用シリコンウェーハをアルカリ性エッチング液
によりアルカリエッチする工程と、 このアルカリエッチされた活性層用シリコンウェーハと
支持基板用シリコンウェーハとを張り合わせて張り合わ
せウェーハを得る工程と、 この張り合わせウェーハを熱処理する工程とを備えた張
り合わせシリコン基板の製造方法。 - 【請求項2】 上記アルカリ性エッチング液がKOHで
ある請求項1に記載の張り合わせシリコン基板の製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001252042A JP2003068996A (ja) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | 張り合わせシリコン基板の製造方法 |
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ID=19080586
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JP2001252042A Pending JP2003068996A (ja) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | 張り合わせシリコン基板の製造方法 |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP2003068996A (ja) |
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- 2001-08-22 JP JP2001252042A patent/JP2003068996A/ja active Pending
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