JP3524009B2 - SOI wafer and method for manufacturing the same - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、２枚のシリコンウ
ェーハをシリコン酸化膜を介して貼り合せて作製する貼
り合わせＳＯＩ（Silicon on Insulator）ウェーハの
作製方法であり、特にＳＯＩウェーハの外周部の除去方
法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a bonded SOI (Silicon on Insulator) wafer, which is manufactured by bonding two silicon wafers with a silicon oxide film interposed therebetween. Regarding removal method.

【０００２】[0002]

【従来の技術】貼り合わせＳＯＩウェーハの作製方法と
して、２枚のシリコンウェーハをシリコン酸化膜を介し
て貼り合せる技術、例えば特公平５−４６０８６号公報
に示されている様に、少なくとも一方のウェーハに酸化
膜を形成し、接合面に異物を介在させることなく相互に
密着させた後、２００〜１２００℃の温度で熱処理して
結合強度を高める方法が、従来より知られている。熱処
理を行なうことにより結合強度が高められた貼り合わせ
ウェーハは、その後の研削研磨工程が可能となるため、
素子作製側ウェーハを研削及び研磨により所望の厚さに
減厚加工することにより、素子形成を行なうＳＯＩ層を
形成することができる。2. Description of the Related Art As a method of manufacturing a bonded SOI wafer, a technology of bonding two silicon wafers via a silicon oxide film, for example, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 5-46086, at least one wafer A method has been conventionally known in which an oxide film is formed on the bonding surface, the bonding surfaces are brought into close contact with each other without interposing a foreign material, and then heat treatment is performed at a temperature of 200 to 1200 ° C. to increase the bonding strength. The bonded wafer having the bond strength increased by performing the heat treatment can be subjected to the subsequent grinding and polishing step.
The SOI layer for element formation can be formed by reducing the thickness of the element-producing wafer to a desired thickness by grinding and polishing.

【０００３】しかし、貼り合わせ前の両ウェーハ表面
は、いわゆるメカノケミカル研磨によって鏡面仕上げさ
れているので、その外周部には研磨ダレと呼ばれる領域
が存在する。従って、両者が貼り合わされて作製された
貼り合わせウェーハの外周部には、例えば約１〜３ｍｍ
程度の未結合部分が発生してしまう。この未結合部分が
あるまま、一方のウェーハを研削・研磨すると、その工
程中に未結合部分の剥離が発生し、素子形成領域に傷や
パーティクル付着等の悪影響を及ぼすので、この未結合
部分は予め除去しておく必要がある。However, since the surfaces of both wafers before bonding are mirror-finished by so-called mechanochemical polishing, there is a region called polishing sag in the outer peripheral portion. Therefore, for example, about 1 to 3 mm is formed on the outer peripheral portion of the bonded wafer produced by bonding the both.
Some unbonded parts will occur. If one of the wafers is ground and polished with this unbonded portion left, the unbonded portion will peel off during the process, which will adversely affect the element formation area such as scratches and particle adhesion. It is necessary to remove it in advance.

【０００４】そこで、例えば特開昭６４−８９３４６号
公報には、その外周部の未結合部分を除去する技術が記
載されている。また、この技術では未結合部分を除去す
る工程後の薄膜化工程において周縁部でのチッピングが
発生するという問題点があったので、特開平１−２２７
４４１号公報において、外周部の未結合部分を除去する
際、同時に面取りを施す技術が開示されている。Therefore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-89346 discloses a technique for removing the unbonded portion on the outer peripheral portion. Further, this technique has a problem that chipping occurs at the peripheral portion in the thinning process after the process of removing the unbonded portion.
In Japanese Patent Laid-Open No. 441, a technique is disclosed in which chamfering is performed at the same time when the unbonded portion of the outer peripheral portion is removed.

【０００５】一方、特開平６−１７６９９３号公報や特
開平７−４５４８５号公報では、２枚のシリコンウェー
ハを酸化膜を介して密着させた後、酸化性雰囲気で熱処
理を行なうことにより結合強度が高められた貼り合わせ
ウェーハの外周の未結合部分を含む領域を、ボンドウェ
ーハ（素子領域となる第一のシリコンウェーハ）の厚さ
方向からベースウェーハ（支持体となる第二のシリコン
ウェーハ）との結合界面の直前まで研削し、その後、結
合界面までエッチングして未結合部分を完全に除去し、
しかる後にそのボンドウェーハを研削・研磨して、所望
の厚さまで減厚加工することによって貼り合わせウェー
ハを作製する方法が提案されている。そして、この様な
未結合部の除去を研削＋エッチングで行なう技術であっ
ても、上記特開平１−２２７４４１号公報に記載されて
いると同様に、研削時には面取りが行なわれていること
がわかる。（特開平６−１７６９９３号公報の図３、特
開平７−４５４８５号公報の図１参照）On the other hand, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-176993 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-45485, bond strength is improved by bonding two silicon wafers through an oxide film and then heat-treating them in an oxidizing atmosphere. The region including the unbonded portion on the outer periphery of the elevated bonded wafer is changed from the thickness direction of the bond wafer (first silicon wafer serving as an element region) to the base wafer (second silicon wafer serving as a support). Grind to just before the bonding interface, then etch to the bonding interface to completely remove the unbonded part,
After that, a method of manufacturing a bonded wafer by grinding and polishing the bond wafer to reduce the thickness to a desired thickness has been proposed. Even if the technique of removing such unbonded portions by grinding + etching is used, chamfering is performed during grinding, as described in JP-A-1-227441. . (See FIG. 3 of JP-A-6-176993 and FIG. 1 of JP-A-7-45485)

【０００６】上記の方法によれば、ベースウェーハの形
状を変更することなく、未結合部分の除去が可能となる
が、未結合部分を完全に除去するための外周除去幅とし
ては、安全をみてボンドウェーハの外周端から少なくと
も３ｍｍを除去するのが一般的である。According to the above method, the unbonded portion can be removed without changing the shape of the base wafer. However, the outer peripheral removal width for completely removing the unbonded portion is safe. It is common to remove at least 3 mm from the peripheral edge of the bond wafer.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の半導
体デバイスの分野には、デバイスの高集積化、高速度化
に伴い、ＳＯＩ層の厚さは更なる薄膜化と膜厚均一性の
向上が要求され、具体的には０．１±０．０１μｍ程度
の膜厚及び膜厚均一性が必要とされている分野がある一
方で、高耐圧デバイスを搭載したいわゆるパワーＩＣ用
の分野があり、例えば５〜５０μｍ程度の厚さの厚膜Ｓ
ＯＩ基板に対する要望も多い。このような厚膜ＳＯＩ基
板を貼り合わせ法により作製すると、前述したように周
辺の未結合部分を除去するため、除去した領域とＳＯＩ
層の外周部には比較的大きな段差を生ずることになり、
この段差はＳＯＩ層の厚さに比例して大きくなる。これ
に起因して、厚膜ＳＯＩ基板においては、ＳＯＩ層表面
の最外周の角部がデバイス作製工程中でパーティクル等
の汚染物を発生するという問題点があった。この問題点
について、図１および図２を用いて説明する。By the way, in the field of semiconductor devices in recent years, with the higher integration and higher speed of devices, the thickness of the SOI layer can be further reduced and the uniformity of the film thickness can be improved. While there are fields that are required and specifically require film thickness and film thickness uniformity of about 0.1 ± 0.01 μm, there are fields for so-called power ICs equipped with high breakdown voltage devices. For example, a thick film S having a thickness of about 5 to 50 μm
There are many requests for OI substrates. When such a thick film SOI substrate is manufactured by a bonding method, the unbonded portion around the periphery is removed as described above, and thus the removed region and the SOI are
There will be a relatively large step in the outer periphery of the layer,
This step increases in proportion to the thickness of the SOI layer. Due to this, in the thick film SOI substrate, there is a problem in that the outermost corners of the SOI layer surface generate contaminants such as particles during the device manufacturing process. This problem will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

【０００８】図１、図２は従来の未結合部除去方法を用
いて厚膜ＳＯＩウェーハ（膜厚５μｍ以上）を作製し、
更にそのＳＯＩ層の所望の領域にトレンチエッチングを
施す工程までを示している。図１の（ａ）〜（ｆ）の工
程はそれぞれ、（ａ）結合工程、（ｂ）外周部の研削工
程、（ｃ）外周のエッチング工程、（ｄ）薄膜化工程、
（ｅ）パターニング酸化工程、（ｆ）レジスト塗布工程
を示す図である。図２の（ｇ）は、図１（ｆ）の点線部
分を拡大した図である。1 and 2 show a thick film SOI wafer (having a film thickness of 5 μm or more) manufactured by using the conventional unbonded portion removing method.
Further, the process up to performing trench etching on a desired region of the SOI layer is shown. The steps (a) to (f) in FIG. 1 are respectively (a) a bonding step, (b) an outer peripheral portion grinding step, (c) an outer peripheral etching step, (d) a thin film forming step,
It is a figure which shows the (e) patterning oxidation process and the (f) resist application process. FIG. 2G is an enlarged view of the dotted line portion of FIG.

【０００９】従来は、図１（ｂ）における外周部の研削
角度αを特に限定せずに行なっており、通常は、最終的
なＳＯＩ層の有効面積を大きくするために４５度程度若
しくはそれ以上の角度にするのが一般的であった。しか
しながら、この角度を約４５度以上として、膜厚５μｍ
以上の厚膜ＳＯＩを作製すると、図２（ｇ）のように作
製されたＳＯＩ層の立ち上がり角度θも４５度以上にな
り、ＳＯＩ層表面の最外周の角部が比較的尖った形状に
なるので、その部分にはレジスト９’が充分塗布されな
いことがわかった。その結果、図２（ｈ）工程でウェー
ハ表面のレジスト９’に所望の開口部１０’を形成した
のち、図２（ｉ）のフッ酸を含む水溶液で開口部の酸化
膜を除去する工程において、最外周の角部のレジストが
十分に塗布されていない領域ａにフッ酸がしみ込んでし
まい、図２（ｊ）で示すように、最外周の角部に酸化膜
が薄くなった領域ａ’が形成されてしまうことになる。
開口部の酸化膜除去をフッ酸を含む水溶液の代わりに、
反応性イオンやプラズマを用いて行う気相エッチング
（以下、ドライエッチングという。）を用いた場合も同
様に領域ａ’が形成されてしまう。Conventionally, the grinding angle α of the outer peripheral portion in FIG. 1 (b) is not particularly limited, and is usually about 45 degrees or more in order to increase the effective area of the final SOI layer. It was common to set the angle of. However, if this angle is about 45 degrees or more, the film thickness is 5 μm.
When the above thick film SOI is manufactured, the rising angle θ of the SOI layer manufactured as shown in FIG. 2G also becomes 45 degrees or more, and the outermost corner of the SOI layer surface becomes relatively sharp. Therefore, it was found that the resist 9 ′ was not sufficiently applied to that portion. As a result, in the step of removing the oxide film in the opening with an aqueous solution containing hydrofluoric acid in FIG. 2I after forming a desired opening 10 'in the resist 9'on the wafer surface in the step of FIG. 2H. , Hydrofluoric acid permeates into the region a where the resist at the outermost peripheral corner is not sufficiently applied, and as shown in FIG. 2 (j), the region a ′ where the oxide film is thinned at the outermost peripheral corner. Will be formed.
Instead of the aqueous solution containing hydrofluoric acid to remove the oxide film at the opening,
When vapor phase etching (hereinafter referred to as dry etching) using reactive ions or plasma is used, the region a'is similarly formed.

【００１０】この状態でトレンチ形成のためのドライエ
ッチングを行なうと、図２（ｋ）のように、所望の開口
部にはトレンチ１１’が形成されるが、角部には埋め込
み酸化膜に到達しない不必要な溝１２が形成されること
になる。このような溝の存在が、デバイス作製工程中で
パーティクル等の汚染物の発生源となることが明らかに
なった。このような現象を回避するためには、図１
（ｆ）て塗布するレジストを厚くすればよいが、レジス
トを厚くすると微細なパターンが形成できなくなるた
め、塗布可能なレジスト厚さには限界があった。尚、厚
さが５μｍ以下のＳＯＩ層の場合は、ＳＯＩ層の最終研
磨時に生ずる外周部の研磨ダレの影響により、このよう
な問題は発生しない。When dry etching for forming a trench is performed in this state, a trench 11 'is formed at a desired opening as shown in FIG. 2 (k), but reaches a buried oxide film at a corner. No unnecessary grooves 12 will be formed. It has been clarified that the existence of such a groove is a source of generation of contaminants such as particles in the device manufacturing process. In order to avoid such a phenomenon, FIG.
The resist applied in (f) may be thickened, but if the resist is thickened, a fine pattern cannot be formed, so that there is a limit to the resist thickness that can be applied. In the case of an SOI layer having a thickness of 5 μm or less, such a problem does not occur due to the effect of polishing sag on the outer peripheral portion that occurs during the final polishing of the SOI layer.

【００１１】そこで本発明は、ＳＯＩ層の膜厚が５μｍ
以上の厚膜ＳＯＩであっても、上記した問題点が発生す
ることのない貼り合わせＳＯＩウェーハおよびその製造
方法を提供することを目的とする。Therefore, according to the present invention, the film thickness of the SOI layer is 5 μm.
It is an object of the present invention to provide a bonded SOI wafer and a method for manufacturing the same that do not cause the above-mentioned problems even with the thick film SOI described above.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に本発明の請求項１の発明は、ＳＯＩ層の外周端がベー
スウェーハの外周端より内側にあり、且つＳＯＩ層の厚
さが５μｍ以上のＳＯＩウェーハであって、前記ＳＯＩ
層の立ち上がり角度が５〜４５度であることを特徴とす
るＳＯＩウェーハである。本発明におけるＳＯＩ層の立
ち上がり角度とは、ベースウェーハ表面とＳＯＩ層の外
周面とが交叉する内角（図１（ｄ）、図２（ｇ）に示す
角θ）をいうものとする。この様に、ＳＯＩ層の外周端
の立ち上がり角度が５〜４５度であるＳＯＩウェーハで
あれば、ＳＯＩ層の外周端（外周端の角部）においても
レジストが十分な厚さで塗布できるので、デバイス作製
工程中でパーティクル等の汚染物の発生源となるような
溝が形成されることはない。立ち上がり角度が５度未満
になるとＳＯＩ層の有効面積が小さくなるので適当では
ない。In order to solve the above problems, according to the invention of claim 1 of the present invention, the outer peripheral edge of the SOI layer is inside the outer peripheral edge of the base wafer, and the thickness of the SOI layer is 5 μm. The above SOI wafer, wherein the SOI wafer
The SOI wafer is characterized in that the rising angle of the layer is 5 to 45 degrees. The rising angle of the SOI layer in the present invention means an internal angle (angle θ shown in FIGS. 1D and 2G) where the surface of the base wafer and the outer peripheral surface of the SOI layer intersect. Thus, in the case of an SOI wafer in which the rising angle of the outer peripheral edge of the SOI layer is 5 to 45 degrees, the resist can be applied with a sufficient thickness even at the outer peripheral edge (corner of the outer peripheral edge) of the SOI layer. Grooves that may be sources of contaminants such as particles are not formed in the device manufacturing process. If the rising angle is less than 5 degrees, the effective area of the SOI layer becomes small, which is not suitable.

【００１３】また、請求項２の発明は、第１のシリコン
ウェーハ（ボンドウェーハ）と第２のシリコンウェーハ
（ベースウェーハ）とをシリコン酸化膜層を介して密着
させ、熱処理を加えて強固に結合させた後、第１のシリ
コンウェーハ外周部の第２シリコンウェーハとの未結合
部分を含む領域を第１のシリコンウェーハが所定の残厚
になるまで研削し、該残厚部をエッチングにより除去し
た後、前記第１のシリコンウェーハを減厚加工して膜厚
が５μｍ以上のＳＯＩ層を作製するＳＯＩウェーハの製
造方法において、前記第１のシリコンウェーハ外周部の
研削は、切り欠き部の角度が５〜３５度である研削砥石
を用いて行なうことを特徴とするＳＯＩウェーハの製造
方法である。このように、外周研削を行なう砥石の切り
込み角度を５〜３５度に設定し、これを用いて外周部分
の研削を行なえば、立ち上がり角度が５〜４５度である
ＳＯＩウェーハを容易に作製することができる。尚、研
削砥石の切り欠き部の角度とは、図４に例示されている
様な砥石の外周下面に形成されたテーパー部の角度が
（１８０−α）度、すなわち前出の研削角度がαとなる
角度のことであり、結果的にこの角度がＳＯＩ層の立ち
上がり角度に反映されることになる。また、貼り合わせ
ウェーハに対する砥石の移動方向は、第１のシリコンウ
ェーハの外周方向から中心方向に向けて水平移動させて
も、或いは第１のシリコンウェーハの主面方向から（上
方から）近接させ、垂直方向に移動させてもよい。Further, according to the invention of claim 2, the first silicon wafer (bond wafer) and the second silicon wafer (base wafer) are brought into close contact with each other through the silicon oxide film layer, and heat treatment is applied to firmly bond them. After that, the region including the unbonded portion of the outer periphery of the first silicon wafer with the second silicon wafer was ground until the first silicon wafer had a predetermined remaining thickness, and the remaining thick portion was removed by etching. Then, in the method for manufacturing an SOI wafer in which the thickness of the first silicon wafer is reduced to form an SOI layer having a thickness of 5 μm or more, in the grinding of the outer periphery of the first silicon wafer, the angle of the notch is This is a method for manufacturing an SOI wafer, which is performed by using a grinding wheel having a temperature of 5 to 35 degrees. Thus, by setting the cutting angle of the grindstone for the outer peripheral grinding to 5 to 35 degrees and grinding the outer peripheral portion using this, an SOI wafer having a rising angle of 5 to 45 degrees can be easily manufactured. You can The angle of the notch of the grinding wheel is (180-α) degrees of the taper portion formed on the lower surface of the outer periphery of the wheel as illustrated in FIG. 4, that is, the above-mentioned grinding angle is α. And the resulting angle is reflected in the rising angle of the SOI layer. Further, the moving direction of the grindstone with respect to the bonded wafer may be horizontally moved from the outer peripheral direction of the first silicon wafer toward the center direction, or may be closer from the main surface direction of the first silicon wafer (from above), It may be moved vertically.

【００１４】[0014]

【発明の実施形態】以下、本発明の実施の形態を貼り合
わせＳＯＩウェーハの場合につき、図１、図３を参照し
て説明する。先ず、今日周知の手法で単結晶シリコンウ
ェーハよりなり表面に酸化膜３を形成した第１のシリコ
ンウェーハ（ボンドウェーハ）１と第２のシリコンウェ
ーハ（ベースウェーハ）２とを酸化膜３を介して密着さ
せ、しかる後、酸化性雰囲気下で熱処理を加えて両ウェ
ーハ１と２を強固に結合させ、図１（ａ）に示す貼り合
わせウェーハＡを形成する。熱処理条件としては、例え
ば、酸素または水蒸気を含む雰囲気下、２００℃〜１２
００℃の温度で行えばよい。この時、第１のシリコンウ
ェーハ１と第２のシリコンウェーハ２が強固に結合され
ると共に、第２のシリコンウェーハ２の外表面全体には
後工程でエッチング被膜となる酸化膜４が形成され、第
１のシリコンウェーハ１の外表面の酸化膜は成長して酸
化膜３’となる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 3 in the case of a bonded SOI wafer. First, a first silicon wafer (bond wafer) 1 and a second silicon wafer (base wafer) 2 each made of a single crystal silicon wafer and having an oxide film 3 formed on the surface thereof by a method known today are placed with an oxide film 3 in between. The wafers 1 and 2 are brought into close contact with each other and then heat-treated in an oxidizing atmosphere to firmly bond the two wafers 1 and 2 to each other to form a bonded wafer A shown in FIG. The heat treatment conditions are, for example, 200 ° C. to 12 ° C. under an atmosphere containing oxygen or water vapor.
It may be carried out at a temperature of 00 ° C. At this time, the first silicon wafer 1 and the second silicon wafer 2 are firmly bonded, and an oxide film 4 to be an etching film in a later step is formed on the entire outer surface of the second silicon wafer 2, The oxide film on the outer surface of the first silicon wafer 1 grows to become the oxide film 3 '.

【００１５】こうして結合された貼り合わせウェーハＡ
の外周部には、第１のウェーハ１と第２のウェーハ２の
未結合部が存在している。このような未結合部は、デバ
イスを作製するＳＯＩ層として用いることができないう
えに、後工程で剥がれ落ちて種々の問題を引き起こすた
め除去する必要がある。Bonded wafer A thus bonded
An unbonded portion of the first wafer 1 and the second wafer 2 exists on the outer peripheral portion of the. Such an unbonded portion cannot be used as an SOI layer for manufacturing a device and is peeled off in a later step to cause various problems, and thus needs to be removed.

【００１６】未結合部を除去するには、図１（ｂ）に示
すように、先ず未結合部が存在する第１のシリコンウェ
ーハ１の外周部を所定厚さｔまで研削して除去する。研
削の手法によれば、高速で除去することができるし、加
工精度もよいからである。この場合、所定厚さｔとして
はできるだけ薄くした方が、後工程であるエッチング工
程での取り代を減少させることができるので好ましい。
この第１のシリコンウェーハ１の外周部を所定厚さｔま
で研削して除去するのに、砥石を第１のシリコンウェー
ハ１の外周方向から中心方向に向けて相対的に移動させ
て研削する。To remove the unbonded portion, as shown in FIG. 1B, first, the outer peripheral portion of the first silicon wafer 1 where the unbonded portion exists is ground and removed to a predetermined thickness t. This is because the grinding method enables high-speed removal and good processing accuracy. In this case, it is preferable that the predetermined thickness t is as thin as possible, because the stock removal in the etching process which is a post process can be reduced.
In order to grind and remove the outer peripheral portion of the first silicon wafer 1 to a predetermined thickness t, a grindstone is relatively moved from the outer peripheral direction of the first silicon wafer 1 toward the center to grind.

【００１７】上記第１のシリコンウェーハ１の外周部の
研削は、図４に示すように、回転可能な吸着ステージ５
上に貼り合わせウェーハＡを吸着固定し、他方、外周部
を研削する砥石６を前記貼り合わせウェーハＡの外周よ
り径方向外側の位置に距離及び高さを所定位置に保って
に配置し、不図示の回転機構によって吸着ステージ５と
砥石６を相互に逆方向に回転させ、且つ砥石６を不図示
の移動機構により水平移動させることによって、第１の
シリコンウェーハ１の外周部をウェーハ中心部に向けて
研削して行く。逆に、砥石６の位置を固定し、吸着ステ
ージ５を移動機構により水平移動させて、貼り合わせウ
ェーハＡにおける第１のシリコンウェーハ１の外周部を
砥石６に押し当ててもよい。そして、第１のシリコンウ
ェーハ１の外周研削後の所定厚さｔは、砥石６と第１の
シリコンウェーハ１の高さ方向の位置関係を調整するこ
とによって制御することができる。この所定厚さｔとし
ては、１０〜９０μｍが好適である。As shown in FIG. 4, the outer peripheral portion of the first silicon wafer 1 is ground by the rotatable suction stage 5 as shown in FIG.
The bonded wafer A is adsorbed and fixed on the upper side, while the grindstone 6 for grinding the outer peripheral portion is arranged at a position radially outside the outer periphery of the bonded wafer A while keeping the distance and the height at predetermined positions. By rotating the suction stage 5 and the grindstone 6 in mutually opposite directions by the rotating mechanism shown in the figure and horizontally moving the grindstone 6 by a moving mechanism (not shown), the outer peripheral portion of the first silicon wafer 1 is moved to the wafer center part. Grind toward. Conversely, the position of the grindstone 6 may be fixed, the suction stage 5 may be horizontally moved by the moving mechanism, and the outer peripheral portion of the first silicon wafer 1 in the bonded wafer A may be pressed against the grindstone 6. Then, the predetermined thickness t of the first silicon wafer 1 after the outer periphery is ground can be controlled by adjusting the positional relationship between the grindstone 6 and the first silicon wafer 1 in the height direction. The predetermined thickness t is preferably 10 to 90 μm.

【００１８】第１のシリコンウェーハ１の外周部を研削
する砥石６は、その外形が円柱状であれば研削される外
周面は鉛直面となり、下側の角部を斜めに切り欠いたテ
ーパ面の外形とした場合は、研削される外周面は第１の
シリコンウェーハ１の上面から第２のシリコンウェーハ
２との結合面に向けて末広がり状の傾斜面、即ち図１
（ｂ）に示す角度αが９０度未満の傾斜立ち上がり面と
なる。しかしながら、この研削角度αを４５度程度若し
くはそれ以上の角度とした場合は、前記したようにＳＯ
Ｉ層の立ち上がり角度θも確実に４５度以上になり、Ｓ
ＯＩ層表面の最外周の角部が比較的尖った形状になるの
で、その部分にレジストが充分塗布されず、その結果、
角部にはデバイス作製工程中でパーティクル等の汚染物
の発生源となる不必要な溝が形成されるという問題を有
する。The grindstone 6 for grinding the outer peripheral portion of the first silicon wafer 1 has a vertical surface on the outer peripheral surface to be ground if the outer shape is a columnar shape, and a taper surface in which a lower corner is obliquely cut out. In the case of the outer shape of FIG. 1, the outer peripheral surface to be ground is an inclined surface that spreads from the upper surface of the first silicon wafer 1 toward the bonding surface with the second silicon wafer 2, that is, FIG.
An inclined rising surface with an angle α shown in (b) is less than 90 degrees. However, when the grinding angle α is about 45 degrees or more, as described above, the SO
The rising angle θ of the I layer is certainly 45 degrees or more, and S
The outermost corner of the OI layer surface has a relatively sharp shape, so the resist is not sufficiently applied to that portion, and as a result,
There is a problem in that an unnecessary groove, which is a source of generation of contaminants such as particles, is formed in the corner portion in the device manufacturing process.

【００１９】本発明はＳＯＩ層表面の最外周の角部にも
レジストを塗布可能な範囲内で充分に塗布できるように
するために、ＳＯＩ層の立ち上がり角度θを５〜４５度
とした。そして、上記ＳＯＩ層の立ち上がり角度θを５
〜４５度とするために砥石６の切り欠き部の角度を５〜
３５度、好ましくは１０〜３０度に設定し、研削後の第
１シリコンウェーハ１の残し厚、即ち厚さｔは１０〜９
０μｍ、好ましくは１０〜３０μｍとする。上記砥石６
の進行方向を第１シリコンウェーハ１の外周方向から中
心方向に向けて研削した場合、加工歪みのようなダメー
ジは砥石の進行方向であるウェーハの中心方向に入り、
厚さ方向のダメージは少なく、従って、第１シリコンウ
ェーハ１の外周を、上記したように１０〜９０μｍの厚
さまで薄く研削しても、埋め込み酸化膜３或いは第２シ
リコンウェーハ２にダメージが入らない。尚、第１シリ
コンウェーハ１の中心方向に入るダメージは大きくなる
が、このダメージは次工程のエッチングで除去されるの
で問題ない。但し、ウェーハの外周方向から研削して
も、ウェーハの厚さ方向に約１０μｍ程度のダメージが
入るので、１０μｍ未満まで研削すると埋め込み酸化膜
３、第２シリコンウェーハ２にダメージを与える可能性
があるため、好ましくない。In the present invention, the rising angle θ of the SOI layer is set to 5 to 45 degrees so that the resist can be sufficiently applied to the outermost corners of the surface of the SOI layer within the range in which the resist can be applied. Then, the rising angle θ of the SOI layer is set to 5
The angle of the notch of the grindstone 6 is set to 5 to 45 degrees.
It is set to 35 degrees, preferably 10 to 30 degrees, and the remaining thickness of the first silicon wafer 1 after grinding, that is, the thickness t is 10 to 9
The thickness is 0 μm, preferably 10 to 30 μm. The above whetstone 6
When grinding is performed from the outer peripheral direction of the first silicon wafer 1 toward the central direction, damage such as processing strain enters the central direction of the wafer, which is the traveling direction of the grindstone,
Since the damage in the thickness direction is small, therefore, even if the outer periphery of the first silicon wafer 1 is thinly ground to a thickness of 10 to 90 μm as described above, the buried oxide film 3 or the second silicon wafer 2 is not damaged. . Although the damage that enters the center of the first silicon wafer 1 increases, this damage is removed because it is removed by etching in the next step. However, even if grinding is performed from the outer peripheral direction of the wafer, damage of about 10 μm occurs in the thickness direction of the wafer, so grinding to less than 10 μm may damage the buried oxide film 3 and the second silicon wafer 2. Therefore, it is not preferable.

【００２０】次に、図１（ｃ）に示すように、エッチン
グにより第１シリコンウェーハ１外周部の未結合部を完
全に除去する。これはシリコン酸化膜に比べてシリコン
単結晶のエッチング速度が格段に速いエッチング液に貼
り合わせウェーハＡを浸漬することによって簡単に行う
ことが出来る。即ち、貼り合わせウェーハＡにおける第
１シリコンウェーハ１の外周部は、前工程の研削によっ
てシリコンが露出しているために、エッチング液によっ
てエッチングされるが、貼り合わせウェーハＡの他の部
分は酸化膜３’，４で覆われているため、エッチングさ
れない。上記エッチング液としては、例えばＮａＯＨ水
溶液、ＫＯＨ水溶液などのアルカリ水溶液や混酸（フッ
酸、硝酸、酢酸の混合液など）が挙げられる。アルカリ
水溶液を用いた場合、シリコンのエッチングは異方性エ
ッチングになるので、エッチング後の立ち上がり角度θ
は研削角度αよりも大きくなる傾向がある。従って、目
標とする立ち上がり角度θより小さめの研削角度αを選
択することが好ましい。一方、混酸を用いた場合は、等
方性エッチングになるので立ち上がり角度θと研削角度
αは近い値となるが、酸化膜のエッチング速度が比較的
速く、貼り合わせウェーハＡの表面に露出している酸化
膜は、アルカリエッチングの場合に比べて薄くなるの
で、これらは必要に応じて使い分ければよい。Next, as shown in FIG. 1C, the unbonded portion on the outer peripheral portion of the first silicon wafer 1 is completely removed by etching. This can be easily performed by immersing the bonded wafer A in an etching solution in which the etching rate of the silicon single crystal is much faster than that of the silicon oxide film. That is, the outer peripheral portion of the first silicon wafer 1 in the bonded wafer A is etched by the etching solution because the silicon is exposed by the grinding in the previous step, but the other part of the bonded wafer A is an oxide film. Since it is covered with 3'and 4, it is not etched. Examples of the etching solution include alkaline aqueous solutions such as NaOH aqueous solution and KOH aqueous solution, and mixed acids (mixed solution of hydrofluoric acid, nitric acid, acetic acid, etc.). When an alkaline aqueous solution is used, the etching of silicon is anisotropic, so the rising angle θ after etching
Tends to be larger than the grinding angle α. Therefore, it is preferable to select the grinding angle α smaller than the target rising angle θ. On the other hand, when mixed acid is used, since the rising angle θ and the grinding angle α are close to each other because the etching is isotropic, the etching rate of the oxide film is relatively high and the exposed surface of the bonded wafer A is exposed. Since the existing oxide film becomes thinner than in the case of alkali etching, these may be used properly as necessary.

【００２１】次に、図１（ｄ）に示すように、第１シリ
コンウェーハ１の表面を通常の方法に従い平面研削及び
研磨して所望厚さまで薄膜化することで、ＳＯＩ層７を
有する貼り合わせウェーハが作製される。前記ＳＯＩ層
の膜厚としては、５〜５０μｍの範囲とする。Next, as shown in FIG. 1 (d), the surface of the first silicon wafer 1 is surface-ground and polished according to a usual method to be thinned to a desired thickness, so that the bonding with the SOI layer 7 is performed. A wafer is produced. The film thickness of the SOI layer is in the range of 5 to 50 μm.

【００２２】以上の如く、貼り合わせウェーハＡにおけ
る第１シリコンウェーハ１の外周部の立ち上がり角度θ
を５〜４５度とし、ＳＯＩ層の膜厚を５〜５０μｍとし
た貼り合わせウェーハのＳＯＩ層の表面に、図１（ｅ）
に示すパターニング用酸化膜８の形成した後、図３
（Ａ）のレジスト９の塗布、同図（Ｂ）のフォトリソグ
ラフィーによるレジスト表面への開口部１０の形成、同
図（Ｃ）のフッ酸を含む水溶液で開口部の酸化膜を除去
（エッチング）、同図（Ｄ）の硫酸＋過酸化水素水、又
はドライエッチングによるレジスト除去、同図（Ｅ）の
ドライエッチングによりトレンチ１１の形成を行って
も、図２（ｋ）に示すような角部に不必要な溝が形成さ
れることはない。As described above, the rising angle θ of the outer peripheral portion of the first silicon wafer 1 in the bonded wafer A is
On the surface of the SOI layer of the bonded wafer having a thickness of 5 to 45 degrees and a thickness of the SOI layer of 5 to 50 μm.
After forming the patterning oxide film 8 shown in FIG.
Application of the resist 9 of (A), formation of the opening 10 on the resist surface by photolithography of the same figure (B), removal of the oxide film of the opening with an aqueous solution containing hydrofluoric acid of the same figure (etching) (etching) Even if the resist 11 is removed by the sulfuric acid + hydrogen peroxide solution in FIG. 2D or the dry etching, and the trench 11 is formed by dry etching in FIG. 2E, the corner portion as shown in FIG. No unnecessary grooves are formed in the groove.

【００２３】次に本発明の実施例及び比較例について説
明する。尚、実施例及び比較例で使用したシリコンウェ
ーハは全て、直径１５０ｍｍ、面方位（１００）、厚さ
６２５μｍである。 （実施例）図１及び図２の工程に従い、貼り合わせウェ
ーハの第１シリコンウェーハの外周部を、切り欠き部角
度αが１０度、２０度、３５度の３種の砥石で、外周部
の研削後、表１に示すエッチング条件、薄膜化加工後、
図３（Ａ）〜（Ｅ）の方法でトレンチを形成し、形成後
のＳＯＩ外周端を観察した結果を示す。 （比較例）実施例で用いたと同じ貼り合わせウェーハの
第１シリコンウェーハの外周部を、切り欠き部角度αが
４５度の砥石で外周部の研削後、表１に示すエッチング
条件、薄膜化加工後、図３（Ａ）〜（Ｅ）の方法でトレ
ンチを形成し、形成後のＳＯＩ外周端を観察した結果を
示す。Next, examples and comparative examples of the present invention will be described. The silicon wafers used in Examples and Comparative Examples all have a diameter of 150 mm, a plane orientation (100) and a thickness of 625 μm. (Embodiment) According to the steps of FIGS. 1 and 2, the outer peripheral portion of the first silicon wafer of the bonded wafer is cut with three kinds of grindstones having the notch angle α of 10 degrees, 20 degrees and 35 degrees. After grinding, after the etching conditions shown in Table 1 and thinning processing,
The results of observing the SOI outer peripheral edge after forming the trench by the method of FIGS. (Comparative Example) After grinding the outer peripheral portion of the first silicon wafer of the same bonded wafer as that used in the embodiment with a grindstone having a notch angle α of 45 degrees, the etching conditions shown in Table 1 and thinning processing are performed. After that, a result of observing the SOI outer peripheral edge after forming a trench by the method of FIGS. 3A to 3E is shown.

【００２４】実施例と比較例との比較結果は、表１のト
レンチ形成後の外周端の観察結果に示されているように
研削砥石の切り欠き部角度αが５〜３５度のものでウェ
ーハの外周面を研削した貼り合わせウェーハには、トレ
ンチ形成後においても外周端に溝は形成されなかった。
しかしながら、切り欠き部角度αが４５度の砥石で外周
面を研削して形成した貼り合わせウェーハの場合は、ト
レンチ形成によって外周端に溝が形成された。As a result of comparison between the embodiment and the comparative example, as shown in the observation result of the outer peripheral edge after the trench formation in Table 1, the wafer having a notch angle α of the grinding wheel of 5 to 35 degrees No groove was formed at the outer peripheral edge of the bonded wafer whose outer peripheral surface was ground even after the trench was formed.
However, in the case of a bonded wafer formed by grinding the outer peripheral surface with a grindstone having a notch angle α of 45 degrees, a groove was formed at the outer peripheral end by forming a trench.

【００２５】[0025]

【表１】 [Table 1]

【００２６】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、本発明請求項１記
載のＳＯＩウェーハはＳＯＩ層の立ち上がり角度を５〜
４５度としたことで、ＳＯＩ層の外周端においてもレジ
ストを十分な厚さに塗布でき、それによりデバイス作製
工程中でパーティクル等の汚染物の発生源となる溝の発
生を防止することが出来る。また、請求項２記載の製造
方法によれば、ＳＯＩ層の立ち上がり角度が５〜４５度
であるＳＯＩウェーハを簡単に製造することが出来る。As described above, in the SOI wafer according to the first aspect of the present invention, the rising angle of the SOI layer is 5 to 5.
By setting the angle to 45 degrees, the resist can be applied to a sufficient thickness even at the outer peripheral edge of the SOI layer, and thus it is possible to prevent the formation of a groove which is a source of generation of contaminants such as particles during a device manufacturing process. . Further, according to the manufacturing method of the second aspect, it is possible to easily manufacture the SOI wafer in which the rising angle of the SOI layer is 5 to 45 degrees.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】 （ａ）〜（ｆ）は、ボンドウェーハとベース
ウェーハの外周部の未結合部除去方法を用いてＳＯＩウ
ェーハを作製し、ＳＯＩ層にトレンチエッチングを施す
工程におけるレジスト塗布工程までを示す説明図であ
る。FIGS. 1A to 1F show steps up to a resist coating step in a step of producing an SOI wafer using a method for removing unbonded portions on the outer peripheral portions of a bond wafer and a base wafer and performing trench etching on the SOI layer. It is an explanatory view shown.

【図２】 （ｇ）〜（ｋ）は、図１（ｆ）の点線部分を
拡大した図において開口部形成からトレンチ形成までの
工程を示す説明図である。2 (g) to 2 (k) are explanatory views showing the steps from opening formation to trench formation in the enlarged view of the dotted line portion of FIG. 1 (f).

【図３】 （Ａ）〜（Ｅ）は、本発明によるＳＯＩウェ
ーハにトレンチ形成を施した場合の説明図である。3 (A) to 3 (E) are explanatory views when an SOI wafer according to the present invention is subjected to trench formation.

【図４】 本発明の製造方法を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing the manufacturing method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…第１シリコンウェーハ ２…第２シリコ
ンウェーハ ３…埋め込み酸化膜 ４…シリコン酸
化膜 ６…砥石 Ａ…貼り合わせ
ウェーハ α…研削角度（切り欠き部角度） θ…立ち上がり
角度DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st silicon wafer 2 ... 2nd silicon wafer 3 ... Embedded oxide film 4 ... Silicon oxide film 6 ... Grinding stone A ... Bonded wafer α ... Grinding angle (notch part angle) θ ... Rising angle

フロントページの続き (72)発明者 立川 勝一 長野県更埴市大字屋代1393番地 長野電 子工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−280538（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−16861（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−242091（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−226305（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−330553（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/304 H01L 27/12 Continuation of front page (72) Inventor Shoichi Tachikawa 1393 Yashiro, Yashiro, Sarahisa City, Nagano Nagano Electronic Industry Co., Ltd. (56) References JP-A-3-280538 (JP, A) JP-A-11-16861 (JP , A) JP-A-10-242091 (JP, A) JP-A-5-226305 (JP, A) JP-A-8-330553 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. ⁷ , DB) Name) H01L 21/304 H01L 27/12

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 ＳＯＩ層の外周端がベースウェーハの外
周端より内側にあり、且つＳＯＩ層の厚さが５μｍ以上
のＳＯＩウェーハであって、前記ＳＯＩ層の立ち上がり
角度が５〜４５度であることを特徴とするＳＯＩウェー
ハ。1. An SOI wafer in which the outer peripheral edge of the SOI layer is inside the outer peripheral edge of the base wafer and the thickness of the SOI layer is 5 μm or more, and the rising angle of the SOI layer is 5 to 45 degrees. An SOI wafer characterized in that 【請求項２】 第１のシリコンウェーハと第２のシリコ
ンウェーハとをシリコン酸化膜層を介して密着させ、熱
処理を加えて強固に結合させた後、第１のシリコンウェ
ーハ外周部の第２シリコンウェーハとの未結合部分を含
む領域を第１のシリコンウェーハが所定厚さになるまで
研削し、その所定厚さの残存部をエッチングにより除去
した後、前記第１のシリコンウェーハを減厚加工して膜
厚が５μｍ以上のＳＯＩ層を作製するＳＯＩウェーハの
製造方法において、前記第１のシリコンウェーハ外周部
の研削は、前記ＳＯＩ層の立ち上がり角度を５〜４５度
とするために、切り欠き部の角度が５〜３５度である研
削砥石を用いて行なうことを特徴とするＳＯＩウェーハ
の製造方法。2. A first silicon wafer and a second silicon wafer are brought into close contact with each other via a silicon oxide film layer, heat-treated to firmly bond them, and then the second silicon on the outer peripheral portion of the first silicon wafer. The region including the unbonded portion with the wafer is ground until the first silicon wafer has a predetermined thickness, the remaining portion having the predetermined thickness is removed by etching, and then the first silicon wafer is subjected to a thickness reduction process. In the method for manufacturing an SOI wafer in which an SOI layer having a film thickness of 5 μm or more is manufactured, the rising angle of the SOI layer is 5 to 45 degrees in the grinding of the outer peripheral portion of the first silicon wafer.
In order to achieve the above, a method for manufacturing an SOI wafer is performed using a grinding wheel having a notch angle of 5 to 35 degrees.