JP3422225B2 - 貼り合わせ半導体基板及びその製造方法 - Google Patents

貼り合わせ半導体基板及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、第1の半導体基板
と第2の半導体基板の間に誘電体層を介在させて貼り合
わせ接着される貼り合わせ半導体基板及びその製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来において、第1の半導体基板と第2
の半導体基板との間に誘電体層となる酸化膜を介在させ
て接着して形成されるSOI(Silicon on Insulato
r)基板が知られている。
【0003】この種の貼り合わせ半導体基板の製造方法
は、第1の半導体基板と第2の半導体基板のうち、少な
くとも一方に誘電体層となる酸化膜(Si02)を形成
しておき、前記2枚の半導体基板を密着させ熱処理を施
して、貼り合わせ半導体基板を形成する。
【0004】その後、基板の鏡面加工時に発生するダレ
により生じる貼り合わせ半導体基板周辺の未接着部分を
研削及びエッチングにより除去し、デバイス形成層とな
る層を所望の厚みになるように研削した後、仕上げとし
て鏡面研磨を実施して、SOI構造を有する貼り合わせ
半導体基板とする。
【0005】このような従来の方法による貼り合わせ半
導体基板は、例えば、図3(1)〜(7)に示すような
順序で形成される。
【0006】すなわち、まず、図3(1)に示した第1
の半導体基板5と第2の半導体基板6は、ラッピング、
エッチング及び表面研磨等の前処理が施されているもの
を用いる。
【0007】次に、前記半導体基板5,6を用いて、図
3(2)に示すように、第1の半導体基板5の表面に誘
導体層となる酸化膜5aを形成する。その後、図3
(3)に示すように、前記半導体基板5,6を室温で密
着し、温度800℃以上で熱処理することにより接着強
度を増す。
【0008】図には示していないが、貼り合わせ半導体
基板7には、研磨時にウエーハ周辺にダレが発生してお
り、そのまま双方を接着すると未接着部が生じる。この
状態で第1の半導体基板5を裏面側より薄膜化すると、
洗浄又は研磨する際、前記未接着部分が剥がれて飛散
し、基板表面がダストで汚染されたり、その一部が表面
に付着して加工時に基板表面が傷つけられたりする。
【0009】そこで、図3(4)及び図3(5)に示す
ように、貼り合わせ半導体基板7の周辺部位に生じてい
る未接着部分を研削し、エッチングによって除去する。
その後、図3(6)及び図3(7)に示すように第1の
半導体基板5を裏面より研削により薄膜化し、SOI層
を所望の厚みになるように研磨を行う。
【0010】このようにして従来の製造方法により半導
体基板5,6の間に酸化膜5aが介在した貼り合わせ半
導体基板8が製造される。尚、SOI構造を有する貼り
合わせ半導体基板の厚みは、作製されるデバイスによっ
て異なるが、一般にはSOI層が厚0.1〜30μm程
度のものである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法において
は、貼り合わせ半導体基板の周辺部位に生じる未接着部
分(図3参照、未接着幅w3は3mm程度である。)を
除去するために、SOI構造を有するエリアが狭くとな
るという問題を生じていた。
【0012】また、未接着部分を除去するために、研
削、エッチング工程が必要であり、貼り合わせ半導体基
板の製造プロセスを複雑にしていた。
【0013】更に、研削、エッチングすることにより、
エッチピット等の欠陥が貼り合わせ半導体基板に発生し
ていた。
【0014】そこで、本発明は前記問題点に鑑みて、第
1及び第2の半導体基板を貼り合わせた後、第1及び第
2の半導体基板間に介在する酸化膜の周辺酸化膜を膨脹
させて未接着部分を減少させ、貼り合わせ半導体基板の
周辺部位の研削、エッチングを行わずに貼り合わせ半導
体基板を製造する貼り合わせ半導体基板の製造方法及び
その貼り合わせ半導体基板を提供することを目的とす
る。
【0015】
【課題を解決するための手段】本願第1請求項に記載し
た発明は、第1の半導体基板と第2の半導体基板の間に
誘電体層を介在させて形成されるSOI基板において、
具体例で用いた符号を付して記すと、前記誘電体層は、
第1の半導体基板と第2の半導体基板のいずれか一方の
表面に形成された酸化膜1aであり、前記誘電体層とな
る酸化膜を備えた前記一方の半導体基板と、他方の半導
体基板との接合端部における未接着部位には、前記双方
の半導体基板を貼り合わせる際に形成される第1の酸化
膜3aと、この第1の酸化膜3aの上に更に第2の酸化
膜3bとが形成されて接着し、接着端部における酸化膜
(3a,3b)厚が、単に誘電体層を介在させて形成さ
れる貼り合わせ半導体基板のもの(酸化膜3a)よりも
増加している構成のSOI基板である。
【0016】このように、貼り合わせ半導体基板間に介
在する酸化膜が貼り合わせ半導体基板の周辺部位におい
て、基板間に介在する酸化膜よりも厚くなっていると、
貼り合わせ半導体基板の周辺部位に生じる未接着部分の
隙間を埋めることができるため、貼り合わせ半導体基板
の周辺部位を研削、エッチングする必要がなくなり、デ
バイス形成エリアを拡大することが可能となり、また、
研削、エッチングに伴って発生する欠陥を低減した貼り
合わせ半導体基板を提供することができる。
【0017】本願第2請求項に記載した発明は、前記第
1請求項の発明において、前記双方の半導体基板の一方
を薄膜化した際の当該半導体基板の端部と薄膜化しない
方の半導体基板の端部との幅(w1)が、単に誘電体層
を介在させて形成される貼り合わせ半導体基板のもの
(w3)よりも減少している構成のSOI基板である。
【0018】このように、第1及び第2の半導体基板間
に介在する酸化膜に更に、酸化膜が形成されると、貼り
合わせ半導体基板周辺部位に生じる未接着部分が減少す
るため、周辺部位を研削、エッチングする必要がなくな
り、周辺部位の研削、エッチングをせずに貼り合わせ半
導体基板を形成することができる。このため、貼り合わ
せ半導体基板のデバイス形成エリアを拡大することがで
き、また、製造工程も簡易化されるため、製造コストを
低減することが可能となる。
【0019】また、周辺部位を研削、エッチングせずに
貼り合わせ半導体基板を製造することができるため、従
来のように周辺部位の研削、エッチングに伴って生じて
いたエッチピット等の欠陥を低減して貼り合わせ半導体
基板を製造することができる。
【0020】本願第3請求項に記載した発明は、第1の
半導体基板と第2の半導体基板の間に誘電体層を介在さ
せて形成されるSOI基板の製造方法において、具体例
で用いた符号を付して記すと、第1の半導体基板と第
2の半導体基板の間に誘電体層となる酸化膜1aを介
在させ且つ半導体基板を酸化性雰囲気中で熱処理する貼
り合わせ工程と、前記貼り合わせ工程の際に行われる熱
処理により第1及び第2半導体基板の外周に酸化膜3a
が形成される当該酸化膜に加えて、更に熱処理して第1
及び第2半導体基板の外周に酸化膜3bを増加させ未接
着部位を接着させる工程と、を備えた構成のSOI基板
の製造方法である。
【0021】このように、第1及び第2の半導体基板を
貼り合わせた後に、更に酸化性雰囲気中で熱処理を施す
と、貼り合わせ半導体基板の間に介在する酸化膜がその
周辺部位において、更に酸化膜が増膜される。貼り合わ
せ半導体基板の周辺部位に酸化膜が増膜されると、第1
及び第2の半導体基板の未接着部分が前記酸化膜の膨張
で埋められて未接着部分が減少するため、従来のように
貼り合わせ半導体基板の周辺部位を研削、エッチングす
る必要がなくなり、デバイス形成エリアを拡大した製品
を製造することが可能となる。また、従来において周辺
部位を研削、エッチングする際に発生していたエッチピ
ット等の欠陥を低減させることができ、良品率を向上さ
せることができるとともに、製造工程も簡易となるた
め、製造コストを低減することが可能となる。また、第
1及び第2の半導体基板間に介在する酸化膜に更に酸化
膜が形成されると、貼り合わせ半導体基板周辺部位に生
じる未接着部分が減少するため、請求項4に記載した発
明のように、周辺部位をエッチングする必要がなくな
る。このため、貼り合わせ半導体基板のデバイス形成エ
リアを拡大することができ、製造工程が簡易化されるた
め、製造コストを低減することが可能となり、従来周辺
部位に生じていたエッチピット等の欠陥を低減して、S
OI基板を製造することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【0023】図1は本発明に係る貼り合わせ半導体基板
の製造方法を示す工程図である。
【0024】本発明に係る貼り合わせ半導体基板の製造
方法について、図1の製造方法を示す工程図に基づいて
説明する。
【0025】図1(1)は活性層側の基板となる第1の
半導体基板1と支持側の基板となる第2の半導体基板2
を示す。図1(2)に示すように、第1の半導体基板1
に熱処理等により誘電体層となる酸化膜1aを形成し、
図1(3)に示すように、前記酸化膜1aを間に介在さ
せて第1の半導体基板1と第2の半導体基板2を貼り合
わせる。そして、半導体基板1,2に酸化性雰囲気下、
800℃以上で熱処理を施し、接着強度を強めて貼り合
わせ半導体基板3を形成する。ここで、貼り合わせ半導
体基板3の全表面には薄い酸化膜3aが形成される。
【0026】そして、前記貼り合わせ半導体基板3を、
更に、酸化性雰囲気下、1,000℃以上で熱処理酸化
する。
【0027】図2に示すように、ここで、熱処理酸化を
行うと、貼り合わせ半導体基板3の周辺部位に更に酸化
膜3bが形成されて、貼り合わせ半導体基板の周辺部位
に生じていた未接着部分を減少することができる。
【0028】そして、図1(5)及び図1(6)に示す
ように、第1の半導体基板1を裏面から研削、研磨で薄
膜化して貼り合わせ半導体基板4を形成する。
【0029】この場合に形成される酸化膜3bは、支持
側の外周部からの未接着幅w1が2mm以下となるよう
に形成する。尚、図中、w2は、酸化膜3bによって接
着している幅である。
【0030】このように、第1及び第2半導体基板間に
介在する酸化膜を増膜させて更に酸化膜3bを形成する
と、貼り合わせ半導体基板3の周辺部位に生じていた未
接着部分が減少するため、従来のように貼り合わせ半導
体基板の周辺部位を研削、エッチングする必要がなくな
り、デバイス形成エリアが拡大された製品を製造するこ
とができる。また、貼り合わせ半導体基板の周辺を研
削、エッチングする必要がないため、研削、エッチング
を行った際に形成された傷口が、エッチピットとなる等
の欠陥を低減することができ、良品率を向上させること
ができる。また、研削、エッチングする必要がないので
製造工程を簡易化することができ、製造コストを低減す
ることが可能となる。本例においては、第1の半導体基
板1に酸化膜を形成したが、第2の半導体基板2に酸化
膜を形成しても、また両半導体基板に酸化膜を形成して
も良い。
【0031】貼り合わせ後の熱処理条件は、貼り合わせ
半導体基板の周辺に生じているだれの量によって決めら
れる。
【0032】また、酸化性雰囲気は、ドライ、ウエット
のどちらでもよく、酸化膜成長を速めるためには、加圧
酸化としてもよい。
【0033】この場合に裏面も酸化されることになる
が、酸化によって形成される酸化膜は、除去しても、除
去しなくてもどちらでもよい。この場合、半導体基板の
裏面に形成された酸化膜を取り除かずに残しておくと、
貼り合わせ半導体基板の反りを防止することができる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、第1及び第2の半
導体基板を貼り合わせた後に、更に酸化性雰囲気中で熱
処理を施すと、貼り合わせ半導体基板の間に介在する酸
化膜がその周辺部位において、更に酸化膜が増膜され
る。半導体基板の周辺部位に酸化膜が膨張すると、第1
及び第2の半導体基板の未接着部分が前記酸化膜の増膜
で埋められて未接着部分がなくなるため、従来のように
貼り合わせ半導体基板の周辺部位の研削、エッチングす
る必要がなくなり、デバイス形成エリアを拡大した製品
を製造することが可能となる。また、周辺部位を研削、
エッチングする必要がなくなるため、研削、エッチング
を行った際に形成された傷口が、エッチピットとなる等
の欠陥の発生を低減することができる。また、製造工程
も簡易となるため、製造コストを低減することが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る貼り合わせ半導体基板の製造方法
示す工程図である。
【図2】図1の貼り合わせ半導体基板の基板周辺部位を
示す一部拡大図である。
【図3】従来例に係り、貼り合わせ半導体基板の製造方
法を示す工程図である。
【符号の説明】
1 第1の半導体基板 1a 酸化膜 2 第2の半導体基板 3 貼り合わせ半導体基板 3a 増加酸化膜 3b 増加酸化膜 4 貼り合わせ半導体基板 5 第1の半導体基板 5a 酸化膜 6 第2の半導体基板 7 貼り合わせ半導体基板 8 貼り合わせ半導体基板 w1 幅 w2 幅 w3 幅
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−17984(JP,A) 特開 平3−250615(JP,A) 特開 平3−250617(JP,A) 特開 平11−26337(JP,A) 特開 平10−242091(JP,A) 特開 平10−223497(JP,A) 特開 平9−246506(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/02 H01L 27/12

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の半導体基板と第2の半導体基板の
    間に誘電体層を介在させて形成されるSOI基板におい
    て、前記誘電体層は、第1の半導体基板と第2の半導体基板
    のいずれか一方の表面に形成された酸化膜であり、 前記誘電体層となる酸化膜を備えた前記一方の半導体基
    板と、他方の半導体基板との接合端部における未接着部
    位には、前記双方の半導体基板を貼り合わせる際に形成
    される第1の酸化膜と、この第1の酸化膜の上に更に第
    2の酸化膜とが形成されて接着し、接着端部における酸
    化膜厚が、単に誘電体層を介在させて形成される貼り合
    わせ半導体基板のものよりも 増加していることを特徴と
    するSOI基板
  2. 【請求項2】 前記双方の半導体基板の一方を薄膜化し
    た際の当該半導体基板の端部と薄膜化しない方の半導体
    基板の端部との幅(w1)が、単に誘電体層を介在させ
    て形成される貼り合わせ半導体基板のもの(w3)より
    も減少していることを特徴とする請求項1記載のSOI
    基板
  3. 【請求項3】 第1の半導体基板と第2の半導体基板の
    間に誘電体層を介在させて形成されるSOI基板の製造
    方法において、 第1の半導体基板と第2の半導体基板の間に誘電体層と
    なる酸化膜を介在させ且つ半導体基板を酸化性雰囲気中
    で熱処理する貼り合わせ工程と、前記貼り合わせ工程の際に行われる熱処理により第1及
    び第2半導体基板の外周に酸化膜が形成される当該酸化
    膜に加えて、更に熱処理して第1及び第2半導体基板の
    外周に酸化膜を増加させ未接着部位を接着させる工程
    と、 を備えたことを特徴とするSOI基板の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記第1及び第2半導体基板の外周に酸
    化膜を増加する工程の後に、前記第1及び第2半導体基
    板の一方を裏面から研削及び研磨のみ施し前記未接着部
    の除去をエッチングを行わないでする薄膜化工程を備え
    たことを特徴とする請求項3記載のSOI基板の製造方
    法。
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