JP5368000B2 - Manufacturing method of SOI substrate - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production process of a transparent insulating substrate, having a silicon thin film formed on one major surface, i.e. an SOI substrate, having a roughened major surface on the reverse side of a surface where the silicon thin film is formed, while preventing generation of metal impurities or particles, using a simple method. <P>SOLUTION: A production process of an SOI substrate, having a silicon thin film formed on one major surface of a transparent insulating substrate and a roughened second major surface, i.e. a major surface on the reverse side of the first major surface, comprises a step of preparing a transparent insulating substrate, and a step of forming a silicon thin film on the first major surface, i.e. one major surface, of the transparent insulating substrate. The production process of an SOI substrate further comprises a one-side roughening step of processing the transparent insulating substrate so that the first major surface of the transparent insulating substrate has a surface roughness which is larger than that of the second major surface, when it is compared using the RMS value after the step of preparing a transparent insulating substrate, and a step of etching only the roughened second major surface, after the one-side roughening step. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、SOI基板の製造方法に関し、特には、透明絶縁性基板の一方の主表面上にシリコン薄膜が形成されたSOI基板の製造方法に関するものである。   The present invention relates to an SOI substrate manufacturing method, and more particularly to an SOI substrate manufacturing method in which a silicon thin film is formed on one main surface of a transparent insulating substrate.

半導体デバイスの更なる高性能化を図るために、SOI(Silicon on insulator、絶縁体上のシリコン)基板が近年注目を浴びている。また、SOI基板の一種であり、支持基板(ハンドルウエーハ)がシリコンではない、Silicon on quartz(SOQ)基板や、Silicon on glass(SOG)基板なども、それぞれTFT−LCDや高周波(RF)デバイス、その他MEMS製品などへの応用が期待されている(例えば、特許文献1等参照)。   In order to further improve the performance of semiconductor devices, SOI (silicon on insulator, silicon on insulator) substrates have recently attracted attention. In addition, a silicon on quartz (SOQ) substrate and a silicon on glass (SOG) substrate, which are a kind of SOI substrate and whose support substrate (handle wafer) is not silicon, are TFT-LCDs and radio frequency (RF) devices, respectively. Other applications to MEMS products and the like are expected (see, for example, Patent Document 1).

上記SOQ基板などは、例えば、シリコン基板をドナーウエーハとし、石英基板をハンドルウエーハとして、これらの異種基板を貼り合わせて製造する方法が提案されている。このようにして作製された貼り合わせ基板において、石英基板は透明なため、シリコン基板同士を貼り合わせて製造される、通常のSOI基板とは異なるプロセス・評価上の問題が生じる場合がある。
このような問題の一つとして、SOQ基板等の、透明絶縁性基板上にシリコン薄膜が形成されたSOI基板(以下、透明SOI基板と略称することがある)を装置上で搬送する際、基板を認識する光センサーに認識されにくいなどの問題があった。
As the SOQ substrate, for example, a method has been proposed in which a silicon substrate is used as a donor wafer and a quartz substrate is used as a handle wafer to bond these different substrates together. In the bonded substrate manufactured in this manner, the quartz substrate is transparent, and thus there may be a problem in process / evaluation different from a normal SOI substrate manufactured by bonding silicon substrates together.
As one of such problems, when transporting an SOI substrate in which a silicon thin film is formed on a transparent insulating substrate such as an SOQ substrate (hereinafter, sometimes referred to as a transparent SOI substrate) on the apparatus, There was a problem that the optical sensor that recognizes was difficult to recognize.

特開2006−324530号公報JP 2006-324530 A

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、一方の主表面上にシリコン薄膜が形成された透明絶縁性基板であり、該シリコン薄膜が形成された側とは反対側の主表面が粗らされたSOI基板を、金属不純物やパーティクルの発生を簡便な方法により抑制して製造する方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and is a transparent insulating substrate in which a silicon thin film is formed on one main surface, which is opposite to the side on which the silicon thin film is formed. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an SOI substrate having a rough main surface while suppressing the generation of metal impurities and particles by a simple method.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、少なくとも、透明絶縁性基板を準備する工程と、前記透明絶縁性基板の一方の主表面である第一主表面上にシリコン薄膜を形成する工程とを含み、前記透明絶縁性基板の第一主表面上にシリコン薄膜が形成されており、前記透明絶縁性基板の第一主表面とは反対側の主表面である第二主表面が粗らされているSOI基板を製造する方法であって、少なくとも、前記透明絶縁性基板を準備する工程より後に、前記透明絶縁性基板の第一主表面の表面粗さより第二主表面の表面粗さがRMS値で比較したときに大きくなるように加工する片面粗面化工程と、該片面粗面化工程より後に、粗面となっている第二主表面のみをエッチングする片面エッチング工程とを有するSOI基板の製造方法を提供する。 The present invention has been made to solve the above problems, and at least a step of preparing a transparent insulating substrate and forming a silicon thin film on a first main surface which is one main surface of the transparent insulating substrate A silicon thin film is formed on the first main surface of the transparent insulating substrate, and a second main surface that is a main surface opposite to the first main surface of the transparent insulating substrate is A method of manufacturing a roughened SOI substrate, wherein at least after the step of preparing the transparent insulating substrate, the surface roughness of the second main surface is higher than the surface roughness of the first main surface of the transparent insulating substrate. A single-sided roughening step for processing so as to be large when compared with the RMS value, and a single-sided etching step for etching only the second main surface which is a roughened surface after the single-sided roughening step. Method for manufacturing SOI substrate having You provide.

このように、粗面となっている、透明絶縁性基板の第二主表面のみをエッチングする工程を有するSOI基板の製造方法であれば、透明絶縁性基板上にシリコン薄膜が形成されたSOI基板であり、裏面(シリコン薄膜が形成されていない方の主表面)が粗らされたSOI基板(透明SOI基板)を、金属不純物やパーティクルの発生を簡便な方法により抑制して製造することができる。
そして、このようにして製造されたSOI基板であれば、透明絶縁性基板の裏面が粗れているので、光センサーを用いた認識装置からの信号を散乱させることによって、認識装置に基板が認識されないとの弊害を防止することができる。また、基板搬送時の滑りなどを防止することもできる。
Thus, if it is a manufacturing method of the SOI substrate which has the process of etching only the 2nd main surface of the transparent insulating substrate which is a rough surface, the SOI substrate by which the silicon thin film was formed on the transparent insulating substrate In addition, an SOI substrate (transparent SOI substrate) having a rough back surface (the main surface on which the silicon thin film is not formed) can be manufactured by suppressing the generation of metal impurities and particles by a simple method. .
In the case of an SOI substrate manufactured in this way, since the back surface of the transparent insulating substrate is rough, the substrate is recognized by the recognition device by scattering the signal from the recognition device using the optical sensor. It is possible to prevent the harmful effect of not being done. In addition, it is possible to prevent slipping during substrate transportation.

この場合、前記片面エッチング工程を、少なくとも前記第二主表面側に対しては、スピン洗浄、ジェット洗浄、ノズルに超音波振動子を設けた超音波重畳液体による洗浄のいずれかによってエッチングを行うこととし、前記第二主表面側にはエッチング液としてフッ酸水溶液を、前記第一主表面側には純水をそれぞれ噴射するようにして行うことが好ましい。
このように、片面エッチング工程を、少なくとも第二主表面側に対しては、スピン洗浄、ジェット洗浄、ノズルに超音波振動子を設けた超音波重畳液体による洗浄(いわゆる流水式超音波洗浄)のいずれかによってエッチングを行うこととし、第二主表面側にはエッチング液としてフッ酸水溶液を、第一主表面側には純水をそれぞれ噴射するようにして行えば、より確実にエッチング液を第二主表面側のみに供給し、第一主表面側にエッチング液が供給されてしまうことを防止して、片面エッチングを行うことができる。
In this case, the one-side etching step is performed by at least the second main surface side by spin cleaning, jet cleaning, or cleaning with an ultrasonic superposition liquid provided with an ultrasonic vibrator in a nozzle. and then, the second main surface side hydrofluoric acid solution as an etching solution in the in the first main surface have preferably be carried out so as to inject pure water, respectively.
As described above, the single-side etching process is performed at least on the second main surface side by spin cleaning, jet cleaning, or cleaning with an ultrasonic superposition liquid provided with an ultrasonic vibrator in a nozzle (so-called flowing water type ultrasonic cleaning). If the etching is performed by either of these methods, a hydrofluoric acid aqueous solution is sprayed as an etchant on the second main surface side and pure water is sprayed on the first main surface side. One-side etching can be performed by supplying only to the second main surface side and preventing the etching liquid from being supplied to the first main surface side.

また、本発明に係るSOI基板の製造方法では、前記片面粗面化工程を、少なくとも、前記第一主表面と第二主表面とに対して両面ラップ加工と両面エッチング処理を施し、その後、前記第一主表面のみに対して片面ポリッシュ加工を施すことにより行い、前記透明絶縁性基板の第一主表面の表面粗さをRMS値で0.7nm未満とし、前記第二主表面の表面粗さがRMS値で前記第一主表面の表面粗さよりも大きくなるようにすることができる。
このように、片面粗面化工程を、少なくとも、第一主表面と第二主表面とに対して両面ラップ加工と両面エッチング処理を施し、その後、第一主表面のみに対して片面ポリッシュ加工を施すことにより行えば、ラッピング加工後のダメージ層除去を行うことができ、粗面化された裏面からのパーティクルの発生を効果的に抑制することができる上に、片面のみポリッシュ加工すればよいので、両面ポリッシュ後、片面を粗面化する場合より、低コストである。
また、透明絶縁性基板の第一主表面の表面粗さをRMS値で0.7nm未満とし、第二主表面の表面粗さがRMS値で第一主表面の表面粗さよりも大きくなるようにすれば、第一主表面は十分に平坦であるのでその上にシリコン薄膜を形成しやすいものとすることができ、第二主表面において光を散乱させることができる。
Further, in the method for manufacturing an SOI substrate according to the present invention, the one-side roughening step is performed at least on the first main surface and the second main surface by performing double-sided lapping and double-sided etching, Performing single-side polishing only on the first main surface, the surface roughness of the first main surface of the transparent insulating substrate is less than 0.7 nm in terms of RMS value, the surface roughness of the second main surface There Ru can be made larger than the surface roughness of the first main surface with an RMS value.
Thus, the single-side roughening step is performed at least on the first main surface and the second main surface by double-sided lapping and double-sided etching, and then only on the first main surface by single-side polishing. If done, the damage layer can be removed after lapping, and the generation of particles from the roughened back surface can be effectively suppressed, and only one side needs to be polished. The cost is lower than the case where one side is roughened after double-side polishing.
Further, the surface roughness of the first main surface of the transparent insulating substrate is less than 0.7 nm in terms of RMS value, and the surface roughness of the second main surface is larger than the surface roughness of the first main surface in terms of RMS value. In this case, the first main surface is sufficiently flat so that a silicon thin film can be easily formed thereon, and light can be scattered on the second main surface.

この場合、前記透明絶縁性基板の第一主表面と第二主表面とに施す両面ラップ加工と両面エッチング処理よりも後に、該透明絶縁性基板にアニール処理を施し、その後、前記第一主表面のみに対する片面ポリッシュ加工を行うことが好ましい。
このように、両面ラップ加工とエッチング処理の後にアニール処理を行えば、その後の片面ポリッシュ加工におけるウエーハ形状の変化を効果的に防止することができる。
In this case, after the double-sided lapping and double-sided etching treatment performed on the first main surface and the second main surface of the transparent insulating substrate, the transparent insulating substrate is annealed, and then the first main surface it preferred is possible to perform a single-sided polishing process for the chisel.
As described above, if the annealing process is performed after the double-sided lapping process and the etching process, a change in the wafer shape in the subsequent single-side polishing process can be effectively prevented.

また、少なくとも前記シリコン薄膜の形成工程より前における、前記透明絶縁性基板の主表面に対する垂直方向での250〜800nmの波長域の光の平均透過率が10%以下になるように前記片面粗面化工程を行うことが好ましい。
このように、少なくともシリコン薄膜の形成工程より前において、透明絶縁性基板の主表面に対する垂直方向での250〜800nmの波長域の光の平均透過率が10%以下になるように片面粗面化工程を行えば、より確実に基板認識装置に認識させることができる。
Further, at least before the silicon thin film forming step, the one-side rough surface so that an average transmittance of light in a wavelength region of 250 to 800 nm in a direction perpendicular to the main surface of the transparent insulating substrate is 10% or less. it is not preferable to perform the step.
Thus, at least prior to the silicon thin film formation step, one-side roughening is performed so that the average transmittance of light in the wavelength region of 250 to 800 nm in the direction perpendicular to the main surface of the transparent insulating substrate is 10% or less. If the process is performed, the substrate recognition device can be recognized more reliably.

また、本発明に係るSOI基板の製造方法では、前記片面粗面化工程を、前記シリコン薄膜形成工程よりも後に、前記透明絶縁性基板の第二主表面をサンドブラスト加工により粗らすことによるものとし、該サンドブラスト工程の後に、前記片面エッチング工程を行うこともできる。
このように、片面粗面化工程を、シリコン薄膜形成工程よりも後に、透明絶縁性基板の第二主表面をサンドブラスト加工により粗らすことによるものとし、該サンドブラスト工程の後に、片面エッチング工程を行うようにしても、透明絶縁性基板の第二主表面のみをエッチングすることにより、サンドブラストによる金属不純物やパーティクルの発生を簡便な方法により抑制して製造することができる。
In the method for manufacturing an SOI substrate according to the present invention, the one-side roughening step is performed by roughening the second main surface of the transparent insulating substrate by sandblasting after the silicon thin film forming step. and then, after the sandblasting, Ru can also make the single-side etching process.
Thus, the single-sided roughening step is performed by roughening the second main surface of the transparent insulating substrate by sandblasting after the silicon thin film forming step, and the single-sided etching step is performed after the sandblasting step. Even if it carries out, by etching only the 2nd main surface of a transparent insulating board | substrate, it can manufacture by suppressing generation | occurrence | production of the metal impurity and particle by sandblasting by a simple method.

また、本発明に係るSOI基板の製造方法では、前記シリコン薄膜の形成を、少なくとも、シリコン基板または表面に酸化膜を形成したシリコン基板に、表面から水素イオンまたは希ガスイオンあるいはこれらの両方を注入してイオン注入層を形成し、前記シリコン基板または表面に酸化膜を形成したシリコン基板のイオン注入した面と、前記透明絶縁性基板の第一主表面を密着させて貼り合わせ、前記イオン注入層を境界として、前記シリコン基板または表面に酸化膜を形成したシリコン基板を剥離して薄膜化し、前記透明絶縁性基板の第一主表面上にシリコン薄膜を形成して行うことができる。
このように、シリコン薄膜の形成を、イオン注入後にイオン注入層を境界として剥離することにより行えば、薄く結晶性の高いシリコン薄膜を形成することができる。
In the method for manufacturing an SOI substrate according to the present invention, the silicon thin film is formed by implanting hydrogen ions, rare gas ions, or both from at least a silicon substrate or a silicon substrate having an oxide film formed on the surface. An ion-implanted layer is formed, and the ion-implanted surface of the silicon substrate or the silicon substrate on which the oxide film is formed and the first main surface of the transparent insulating substrate are adhered to each other, and the ion-implanted layer is bonded. as a boundary, the silicon substrate or by peeling off the silicon substrate having an oxide film formed on the surface is thinned, Ru can be performed by forming a silicon thin film on the first major surface of the transparent insulating substrate.
In this way, if the silicon thin film is formed by peeling off after using the ion implanted layer as a boundary after the ion implantation, a thin silicon film with high crystallinity can be formed.

また、前記透明絶縁性基板を、石英基板、ガラス基板、サファイア基板のいずれかとすることができる。
本発明のSOI基板の製造方法で使用する透明絶縁性基板は、作製する半導体デバイスの目的に応じて、これらの中から適宜選択することができる。
Further, the transparent insulating substrate, a quartz substrate, a glass substrate, Ru can be any of the sapphire substrate.
The transparent insulating substrate used in the method for manufacturing an SOI substrate of the present invention can be appropriately selected from these according to the purpose of the semiconductor device to be manufactured.

本発明のSOI基板の製造方法によれば、透明絶縁性基板上にシリコン薄膜が形成されたSOI基板(透明SOI基板)であり、裏面(シリコン薄膜が形成されていない方の主表面)が粗らされたSOI基板を、金属不純物やパーティクルの発生を簡便な方法により抑制して製造することができる。
そして、このようにして製造されたSOI基板であれば、透明絶縁性基板の裏面の表面粗さが大きいため、光センサーを用いた認識装置からの信号を散乱させることによって、認識装置に基板を認識させることができる。また、基板搬送時の滑りなどを防止することもできる。
The SOI substrate manufacturing method of the present invention is an SOI substrate (transparent SOI substrate) in which a silicon thin film is formed on a transparent insulating substrate, and the back surface (the main surface on which the silicon thin film is not formed) is rough. The produced SOI substrate can be manufactured by suppressing the generation of metal impurities and particles by a simple method.
And if it is the SOI substrate manufactured in this way, since the surface roughness of the back surface of a transparent insulating board | substrate is large, a board | substrate is made to a recognition apparatus by scattering the signal from the recognition apparatus using an optical sensor. Can be recognized. In addition, it is possible to prevent slipping during substrate transportation.

以下、本発明についてより詳細に説明する。
前述のように、従来、SOQ基板等の、透明絶縁性基板上にシリコン薄膜を形成したSOI基板は、装置上でSOQ基板を搬送する際などにおいて、基板を認識する光センサーに認識されにくいなどの問題があった。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
As described above, conventionally, an SOI substrate in which a silicon thin film is formed on a transparent insulating substrate such as an SOQ substrate is not easily recognized by an optical sensor that recognizes the substrate when the SOQ substrate is transported on the apparatus. There was a problem.

このような問題点に対し、本発明者らは、透明絶縁性基板上にシリコン薄膜を形成したSOI基板(透明SOI基板)の裏面、すなわち、透明絶縁性基板のシリコン薄膜が形成された主表面とは反対側の主表面を粗らすことにより、光センサーなどを用いた基板認識装置において、認識装置からの信号を散乱させることができ、基板を認識しやすくすることを見出した。
しかし、このような基板の粗らされた面には砥粒などが多く入り込んでおり、金属不純物が発生したり、パーティクルが発生したりする問題があった。そこで、基板全体をエッチングすることが考えられるが、基板全体をエッチングすると、粗らされた面とは反対側の側もエッチングされて、平坦度が悪化したり、シリコン薄膜形成後の基板であれば、シリコン薄膜が剥離する等の問題が生じた。
本発明者らは、このような問題点に対し、透明絶縁性基板にのみエッチング作用があるエッチング液により、粗れている面のみにエッチングを行うことにより、シリコン薄膜を形成する面に影響を及ぼさず、簡便な方法により、金属不純物やパーティクルの発生が抑制された透明SOI基板を製造できることに想到し、本発明を完成させた。
In response to such problems, the present inventors have provided the back surface of an SOI substrate (transparent SOI substrate) in which a silicon thin film is formed on a transparent insulating substrate, that is, the main surface on which the silicon thin film of the transparent insulating substrate is formed. It has been found that by roughening the main surface on the opposite side of the substrate, the signal from the recognition device can be scattered in the substrate recognition device using an optical sensor or the like, and the substrate can be easily recognized.
However, the roughened surface of such a substrate has a large amount of abrasive grains or the like, and there is a problem that metal impurities are generated or particles are generated. Therefore, it is conceivable to etch the entire substrate. However, if the entire substrate is etched, the side opposite to the roughened surface is also etched, resulting in poor flatness or a substrate after the formation of a silicon thin film. In this case, problems such as peeling of the silicon thin film occurred.
The inventors of the present invention have an influence on the surface on which the silicon thin film is formed by etching only the rough surface with an etching solution having an etching action only on the transparent insulating substrate. The present invention was completed by conceiving that a transparent SOI substrate in which generation of metal impurities and particles is suppressed can be produced by a simple method.

以下、透明絶縁性基板の主表面のうち、シリコン薄膜を形成する側の主表面を、本明細書中では、便宜上、「第一主表面」とし、第一主表面と反対側の主表面を「第二主表面」と呼ぶ。
本発明の全体の流れを説明すると、透明絶縁性基板を準備する工程と、透明絶縁性基板の一方の主表面(第一主表面)にシリコン薄膜を形成する工程とにより、透明SOI基板を製造するが、このとき、少なくとも透明絶縁性基板を準備する工程より後に、透明絶縁性基板の第二主表面の表面粗さがRMS値で比較したときに大きくなるように加工する片面粗面化工程を有し、また、この片面粗面化工程より後に、粗面となっている第二主表面のみをエッチングする片面エッチング工程を有する。
Hereinafter, among the main surfaces of the transparent insulating substrate, the main surface on the side on which the silicon thin film is formed is referred to as a “first main surface” in the present specification, and the main surface opposite to the first main surface is referred to for convenience. Called “second main surface”.
Explaining the overall flow of the present invention, a transparent SOI substrate is manufactured by a step of preparing a transparent insulating substrate and a step of forming a silicon thin film on one main surface (first main surface) of the transparent insulating substrate. However, at this time, at least after the step of preparing the transparent insulating substrate, the one-side roughening step of processing so that the surface roughness of the second main surface of the transparent insulating substrate becomes large when compared with the RMS value. In addition, after this single-side roughening step, there is a single-side etching step of etching only the second main surface that is a rough surface.

以下、図面を参照して本発明の実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図1は、本発明のSOI基板の製造方法の一例(第一の態様)を示すフロー図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments.
FIG. 1 is a flowchart showing an example (first embodiment) of a method for manufacturing an SOI substrate according to the present invention.

まず、図1(a)に模式的に示したように、両主表面が粗面の状態となっている透明絶縁性基板10を準備する(工程1−a)。例えば、石英インゴットからスライスして切り出された石英基板を用いることができる。この状態では、透明絶縁性基板10の主表面は両方とも比較的制御されていない粗面となっている。
なお、本発明が適用できる透明絶縁性基板の種類は特に限定されるものではないが、例えば、石英基板、ガラス基板、サファイア基板のいずれかとすることができ、SOI基板とした後、作製する半導体デバイスの目的等に応じて適宜選択することができる。
First, as schematically shown in FIG. 1A, a transparent insulating substrate 10 in which both main surfaces are rough is prepared (step 1-a). For example, a quartz substrate sliced from a quartz ingot can be used. In this state, both main surfaces of the transparent insulating substrate 10 are rough surfaces that are relatively uncontrolled.
Note that the type of the transparent insulating substrate to which the present invention can be applied is not particularly limited. For example, the transparent insulating substrate can be any one of a quartz substrate, a glass substrate, and a sapphire substrate. It can be appropriately selected according to the purpose of the device.

次に、図1(b)に模式的に示したように、透明絶縁性基板10の両主表面をラッピングする両面ラップ加工を行う(工程1−b)。なお、この場合、ラップ加工後のダメージ層除去のため、フッ酸等によるエッチング処理を行うことが好ましい。
なお、上記両面ラップ加工は同時に行う態様とすることが簡便で好ましいが、片面ずつ行うようにしてもよい。
このようにして両面ラップ加工及びエッチング処理された透明絶縁性基板10の両主表面は、比較的表面粗さについて制御された粗面となる。
Next, as schematically shown in FIG. 1B, double-sided lapping is performed to wrap both main surfaces of the transparent insulating substrate 10 (step 1-b). In this case, it is preferable to perform an etching process using hydrofluoric acid or the like in order to remove the damaged layer after lapping.
In addition, although it is convenient and preferable to set it as the aspect which performs the said double-sided lapping process simultaneously, you may make it carry out one side at a time.
Both the main surfaces of the transparent insulating substrate 10 thus subjected to the double-sided lapping and etching are rough surfaces with relatively controlled surface roughness.

次に、図1(c)に模式的に示したように、両面ラップ加工及びエッチング処理が施された透明絶縁性基板10に対し、片面のみにポリッシュ加工を施す(工程1−c)。ポリッシュ加工を行った側の主表面が第一主表面(すなわち、後にシリコン薄膜を形成する側)11となり、行わなかった側が第二主表面12となる。   Next, as schematically shown in FIG. 1C, the transparent insulating substrate 10 that has been subjected to double-sided lapping and etching is subjected to polishing only on one side (step 1-c). The main surface on the polished side is the first main surface (that is, the side on which a silicon thin film is to be formed later) 11, and the non-polished side is the second main surface 12.

このようにして、工程1−a〜1−cを経ることにより、透明絶縁性基板の第一主表面の表面粗さより第二主表面の表面粗さがRMS値で比較したときに大きくなるように加工する事ができる。
このとき、第一主表面11の表面粗さがRMS値で0.7nm未満であり、第二主表面12の表面粗さがRMS値で第一主表面の表面粗さよりも大きい透明絶縁性基板10を作製することが望ましい。これよりも第一主表面の表面粗さが粗い(平坦度が低い)と、貼り合わせなどによりシリコン薄膜を貼り合わせることが難しく、また、仮にシリコン薄膜を形成しても、未結合部であるボイド等の発生により、シリコン薄膜の結晶性を良好に保つことが難しいためである。なお、第一主表面11の表面粗さのRMS値の下限値は特に限定されず、平坦度は高いほどよい。ただし、平坦度を向上させるにはコストの問題もあり、現実的には0.1nm以上程度となる。
In this way, through steps 1-a to 1-c, the surface roughness of the second main surface is larger than the surface roughness of the first main surface of the transparent insulating substrate when compared with the RMS value. Can be processed.
At this time, the surface roughness of the first main surface 11 is less than 0.7 nm in RMS value, and the surface roughness of the second main surface 12 is larger in RMS value than the surface roughness of the first main surface in RMS value. 10 is desirable. If the surface roughness of the first main surface is rougher (lower flatness) than this, it is difficult to bond the silicon thin film by bonding or the like, and even if the silicon thin film is formed, it is an unbonded portion. This is because it is difficult to maintain good crystallinity of the silicon thin film due to generation of voids and the like. In addition, the lower limit value of the RMS value of the surface roughness of the first main surface 11 is not particularly limited, and the higher the flatness, the better. However, there is a problem of cost in improving the flatness, and it is practically about 0.1 nm or more.

一方、透明絶縁性基板10の第二主表面12の表面粗さについては、上記のように、RMS値で第一主表面の表面粗さよりも大きくすれば、認識装置に認識されやすくなる。認識装置の性能等、その他の諸条件にもよるが、例えばRMS値が0.7nm以上であれば、より認識されやすくなるので好ましい。
なお、第二主表面12の表面粗さのRMS値の上限は特に限定されず、認識装置に認識されやすくなるという観点では、できるだけ大きい方が良いが、パーティクルの発生の防止などを勘案し、必要以上の表面粗さとはしないことが好ましい。例えば、RMS値で50nm程度を上限としてもよい。
On the other hand, if the surface roughness of the second main surface 12 of the transparent insulating substrate 10 is larger than the surface roughness of the first main surface by the RMS value as described above, the recognition device can easily recognize the surface roughness. Although it depends on other conditions such as the performance of the recognition device, for example, an RMS value of 0.7 nm or more is preferable because it is more easily recognized.
Note that the upper limit of the RMS value of the surface roughness of the second main surface 12 is not particularly limited, and is preferably as large as possible from the viewpoint of being easily recognized by the recognition device. It is preferable not to make the surface roughness more than necessary. For example, the RMS value may be about 50 nm.

なお、両面ラップ加工及びエッチング処理(工程1−b)の後に、透明絶縁性基板10にアニール処理を施してもよい。このように、両面ラップ加工とエッチング処理の後にアニール処理を行えば、次の片面ポリッシュ加工(工程1−c)における、反り等のウエーハ形状の変化を効果的に防止することができるので好ましい。   Note that the transparent insulating substrate 10 may be annealed after the double-sided lapping and etching (step 1-b). In this way, it is preferable to perform annealing after the double-sided lapping and etching, since it is possible to effectively prevent changes in wafer shape such as warpage in the next single-side polishing (step 1-c).

また、ここでは、工程1−aで主表面が両方とも粗面の状態の透明絶縁性基板を準備する例を示したが、工程1−a〜1−cでは、工程1−cが終了した段階(次の片面エッチングを行うより段階より前)において、第一主表面11の表面粗さより第二主表面12の表面粗さがRMS値で比較したときに大きくなるように透明絶縁性基板を加工できればよく、工程1−aで準備する透明絶縁性基板は必ずしも両面が粗面でなくてもよい。例えば、両主表面が鏡面研磨された透明絶縁性基板を準備し、これに片面ラップ加工したり、あるいは、両面ラップ加工とエッチング(工程1−b)、アニール処理、片面ポリッシュ加工(工程1−c)を行ってもよい。   Moreover, although the example which prepares the transparent insulating board | substrate with the state where both main surfaces are rough surfaces was shown here at process 1-a, process 1-c was completed in process 1-a to 1-c. In the step (before the next single-sided etching), the transparent insulating substrate is formed so that the surface roughness of the second main surface 12 is larger than the surface roughness of the first main surface 11 when compared with the RMS value. The transparent insulating substrate prepared in step 1-a may not necessarily be roughened as long as it can be processed. For example, a transparent insulating substrate having both main surfaces mirror-polished is prepared, and single-sided lapping is performed on this, or double-sided lapping and etching (step 1-b), annealing treatment, single-side polishing (step 1-) c) may be performed.

この片面粗面化は、透明絶縁性基板10の主表面に対する垂直方向(すなわち、基板の厚さ方向)での250〜800nmの波長域の光の平均透過率(以下、垂直平均透過率と呼ぶことがある)が10%以下になるようにすることが好ましく、5%以下とすることが特に好ましい。このような垂直平均透過率であれば、次の工程1−dの片面エッチングによって多少透過率が向上したとしても、光センサーによる認識装置により確実に認識させることができる。このような垂直平均透過率とするためには、予め、どの程度の片面粗面化加工で上記の垂直平均透過率となるかを実験的に求めておくなどして、その条件で片面粗面化加工を行えばよい。   This one-side roughening is the average transmittance of light in the wavelength range of 250 to 800 nm in the direction perpendicular to the main surface of the transparent insulating substrate 10 (that is, the thickness direction of the substrate) (hereinafter referred to as vertical average transmittance). Is preferably 10% or less, and particularly preferably 5% or less. With such a vertical average transmittance, even if the transmittance is slightly improved by single-side etching in the next step 1-d, it can be surely recognized by a recognition device using an optical sensor. In order to obtain such a vertical average transmittance, it is necessary to experimentally determine in advance how much the single-side roughening process results in the above-mentioned vertical average transmittance, and under such conditions, the single-sided rough surface What is necessary is just to perform chemical processing.

上記のような工程1−a〜1−cを経て、第二主表面12が粗面化された透明絶縁性基板10を得た後は、次に、図1(d)に示したように、粗面となっている第二主表面12のみをエッチングする(工程1−d、片面エッチング工程)。   After obtaining the transparent insulating substrate 10 with the second main surface 12 roughened through the steps 1-a to 1-c as described above, next, as shown in FIG. Then, only the second main surface 12 which is a rough surface is etched (step 1-d, single-sided etching step).

この片面エッチング工程は、例えば、以下のようにすることができる。
すなわち、少なくとも第二主表面12側に対しては、スピン洗浄、ジェット洗浄、ノズルに超音波振動子を設けた超音波重畳液体(いわゆる流水式超音波洗浄)による洗浄のいずれかの方式によってエッチングを行うこととし、第二主表面12側にはエッチング液(洗浄液)を、第一主表面11側には純水をそれぞれ噴射するようにして行うことができる。なお、第一主表面11側に対しても上記のいずれかの方式を採用することができる。
ここで第二主表面12側に使用するエッチング液としては、透明絶縁性基板に対してエッチング能力があるものであればよく、例えば、フッ酸、緩衝フッ酸水溶液等を用いることができ、また、その濃度等も適宜決定することができる。また、実験を繰り返して、適度にエッチングし、サンドブラスト処理による凹凸からの発塵の発生を抑えることができる程度のものを選択することができる。例えばフッ酸水溶液等を使用することができる。
This single-sided etching process can be performed as follows, for example.
That is, at least the second main surface 12 side is etched by any one of spin cleaning, jet cleaning, and cleaning with an ultrasonic superposition liquid (so-called flowing water type ultrasonic cleaning) in which an ultrasonic vibrator is provided in the nozzle. The etching liquid (cleaning liquid) can be sprayed on the second main surface 12 side, and pure water can be sprayed on the first main surface 11 side. Note that any of the above-described methods can be adopted for the first main surface 11 side.
Here, as the etching solution used on the second main surface 12 side, any etching solution capable of etching the transparent insulating substrate may be used. For example, hydrofluoric acid, buffered hydrofluoric acid aqueous solution, or the like can be used. The concentration and the like can be determined as appropriate. Further, by repeating the experiment, it is possible to select a material that can be appropriately etched and can suppress generation of dust from unevenness due to sandblasting. For example, a hydrofluoric acid aqueous solution or the like can be used.

このように、透明絶縁性基板10の第二主表面12のみをエッチングすることとすれば、第一主表面11側にエッチング液が回り込むことを防ぐことができ、第一主表面11の平坦性を損なうことを防止することができる。   Thus, if only the second main surface 12 of the transparent insulating substrate 10 is etched, it is possible to prevent the etchant from flowing into the first main surface 11 side, and the flatness of the first main surface 11. Can be prevented from being damaged.

次に、シリコン薄膜の形成を行う。具体的には、例えば、以下のようにして行うことができる。
まず、図1(e)に示したように、シリコン基板20を準備する(工程1−e)。また、必要に応じて、表面に酸化膜を形成したシリコン基板を用いてもよい。貼り合わせの状態を良くするには、貼り合わせる側の面(貼り合わせ面)が一定以上の平坦度であることが必要であるので、少なくとも貼り合わせる側の面を鏡面研磨等しておく。この平坦度は例えばRMS値で0.7nm未満とすることが望ましい。
Next, a silicon thin film is formed. Specifically, for example, it can be performed as follows.
First, as shown in FIG. 1E, a silicon substrate 20 is prepared (step 1-e). Further, if necessary, a silicon substrate having an oxide film formed on the surface may be used. In order to improve the state of bonding, it is necessary that the surface to be bonded (bonding surface) has a flatness of a certain level or more. Therefore, at least the surface to be bonded is mirror-polished or the like. For example, the flatness is preferably an RMS value of less than 0.7 nm.

次に、図1(f)に示したように、シリコン基板20に、表面(イオン注入面22)から水素イオンを注入してイオン注入層21を形成する(工程1−f)。
このイオン注入層21の形成には、水素イオンだけではなく、希ガスイオンあるいは水素イオンと希ガスイオンの両方をイオン注入するようにしても良い。注入エネルギー、注入線量、注入温度等その他のイオン注入条件も、所定の厚さの薄膜を得ることができるように適宜選択すれば良い。具体例としては、注入時の基板の温度を250〜400℃とし、イオン注入深さを0.5μmとし、注入エネルギーを20〜100keVとし、注入線量を1×1016〜1×1017/cmとすることが挙げられるが、これらに限定されない。
なお、必要に応じて、表面に酸化膜を形成した単結晶シリコン基板を用いることもできる。このような、表面に酸化膜を形成したシリコン基板を用い、酸化膜を通してイオン注入を行えば、注入イオンのチャネリングを抑制する効果が得られ、イオンの注入深さのバラツキをより抑えることができる。これにより、より膜厚均一性の高い薄膜を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 1F, hydrogen ions are implanted into the silicon substrate 20 from the surface (ion implantation surface 22) to form the ion implantation layer 21 (step 1-f).
The ion-implanted layer 21 may be formed by implanting not only hydrogen ions but also rare gas ions or both hydrogen ions and rare gas ions. Other ion implantation conditions such as implantation energy, implantation dose, and implantation temperature may be appropriately selected so that a thin film having a predetermined thickness can be obtained. As a specific example, the temperature of the substrate at the time of implantation is 250 to 400 ° C., the ion implantation depth is 0.5 μm, the implantation energy is 20 to 100 keV, and the implantation dose is 1 × 10 16 to 1 × 10 17 / cm. It includes be two, but not limited thereto.
Note that a single crystal silicon substrate having an oxide film formed on the surface can be used as necessary. By using such a silicon substrate having an oxide film formed on the surface and performing ion implantation through the oxide film, an effect of suppressing channeling of implanted ions can be obtained, and variations in ion implantation depth can be further suppressed. . Thereby, a thin film with higher film thickness uniformity can be formed.

次に、図1(g)に示すように、透明絶縁性基板10の第一主表面11と、シリコン基板20のイオン注入した面22とを密着させ、貼り合わせる(工程1−g)。
この透明絶縁性基板10とシリコン基板20との貼り合わせは、上述のように十分に平坦な面同士であるので、例えば、合成石英基板とシリコン基板であれば、室温で密着させ、圧力をかけるだけで貼り合わせることもできる。
ただし、より強固に貼り合わせるために、以下のようにすることが好ましい。
Next, as shown in FIG. 1G, the first main surface 11 of the transparent insulating substrate 10 and the ion-implanted surface 22 of the silicon substrate 20 are brought into close contact with each other (Step 1-g).
Since the transparent insulating substrate 10 and the silicon substrate 20 are bonded to each other with sufficiently flat surfaces as described above, for example, a synthetic quartz substrate and a silicon substrate are brought into close contact with each other and applied with pressure. You can also stick them together.
However, in order to bond more firmly, it is preferable to do as follows.

すなわち、予めシリコン基板20のイオン注入面22と、透明絶縁性基板10の第一主表面11に表面活性化処理を施すことが望ましい。シリコン基板20のイオン注入面22と透明絶縁性基板10の第一主表面11のいずれか一方の面にのみ表面活性化処理を施すようにしても良い。
この時、表面活性化処理を、プラズマ処理とすることができる。このように、表面活性化処理を、プラズマ処理で行えば、基板の表面活性化処理を施した面は、OH基が増加するなどして活性化する。従って、この状態で、透明絶縁性基板10の第一主表面11と、シリコン基板20のイオン注入した面22とを密着させれば、水素結合等により、基板をより強固に貼り合わせることができる。また、表面活性化処理はそのほかにオゾン処理等でも行うことができ、複数種の処理を組み合わせてもよい。
That is, it is desirable to perform a surface activation process on the ion implantation surface 22 of the silicon substrate 20 and the first main surface 11 of the transparent insulating substrate 10 in advance. Surface activation treatment may be performed only on one of the ion implantation surface 22 of the silicon substrate 20 and the first main surface 11 of the transparent insulating substrate 10.
At this time, the surface activation treatment can be a plasma treatment. Thus, if the surface activation treatment is performed by plasma treatment, the surface of the substrate that has been subjected to the surface activation treatment is activated due to an increase in OH groups. Therefore, in this state, if the first main surface 11 of the transparent insulating substrate 10 and the ion-implanted surface 22 of the silicon substrate 20 are brought into close contact with each other, the substrates can be bonded more firmly by hydrogen bonding or the like. . In addition, the surface activation treatment can be performed by ozone treatment or the like, and a plurality of kinds of treatments may be combined.

プラズマで処理をする場合は、真空チャンバ中にRCA洗浄等の洗浄をした基板を載置し、プラズマ用ガスを導入した後、100W程度の高周波プラズマに5〜30秒程度さらし、表面をプラズマ処理する。プラズマ用ガスとしては、例えば、表面に酸化膜を形成した単結晶シリコン基板を処理する場合には、酸素ガスのプラズマ、表面に酸化膜を形成しない単結晶シリコン基板を処理する場合には、水素ガス、アルゴンガス、又はこれらの混合ガスあるいは水素ガスとヘリウムガスの混合ガスを用いることができる。また、不活性ガスの窒素ガスを用いても良い。   In the case of processing with plasma, a substrate subjected to cleaning such as RCA cleaning is placed in a vacuum chamber, and after introducing a plasma gas, it is exposed to high-frequency plasma of about 100 W for about 5 to 30 seconds, and the surface is subjected to plasma processing. To do. As the plasma gas, for example, when processing a single crystal silicon substrate with an oxide film formed on the surface, oxygen gas plasma, and when processing a single crystal silicon substrate with no oxide film formed on the surface, hydrogen is used. Gas, argon gas, a mixed gas thereof, or a mixed gas of hydrogen gas and helium gas can be used. Further, an inert gas such as nitrogen gas may be used.

オゾンで処理をする場合は、大気を導入したチャンバ中にRCA洗浄等の洗浄をした基板を載置し、窒素ガス、アルゴンガス等のプラズマ用ガスを導入した後、高周波プラズマを発生させ、大気中の酸素をオゾンに変換することで、表面をオゾン処理する。   When processing with ozone, a substrate subjected to cleaning such as RCA cleaning is placed in a chamber into which air is introduced, and after introducing a plasma gas such as nitrogen gas or argon gas, high frequency plasma is generated, The surface is treated with ozone by converting the oxygen in it into ozone.

このように、表面活性化処理をした表面を貼り合わせ面として、例えば減圧又は常圧下、室温で基板を密着させれば、高温処理を施さなくても強固に貼り合わせることができる。   In this way, if the surfaces subjected to the surface activation treatment are used as the bonding surfaces, for example, the substrate is brought into close contact at room temperature under reduced pressure or normal pressure, the substrates can be firmly bonded without performing high temperature treatment.

なお、このシリコン基板と透明絶縁性基板を貼り合わせた後、該貼り合わせた基板を、100〜300℃で熱処理する熱処理工程を行うことができる。
このように、シリコン基板と透明絶縁性基板を貼り合わせた後、該貼り合わせた基板を、100〜300℃で熱処理することで、シリコン基板と透明絶縁性基板の貼り合わせの強度を高めることができる。また、このような低い温度での熱処理であれば、異種材料であることに起因する熱膨張係数の差異による熱歪、ひび割れ、剥離等が発生する恐れが少ない。貼り合わせ強度を高めれば、剥離工程での不良の発生を減少させることもできる。
In addition, after bonding this silicon substrate and a transparent insulating substrate, the heat processing process of heat-processing this bonded substrate at 100-300 degreeC can be performed.
Thus, after bonding a silicon substrate and a transparent insulating substrate, the bonded substrate is heat-treated at 100 to 300 ° C., thereby increasing the bonding strength between the silicon substrate and the transparent insulating substrate. it can. In addition, if the heat treatment is performed at such a low temperature, there is little risk of occurrence of thermal strain, cracking, peeling, or the like due to the difference in thermal expansion coefficient due to the different materials. Increasing the bonding strength can reduce the occurrence of defects in the peeling process.

次に、シリコン基板20をイオン注入層21にて離間させ、シリコン基板20を薄膜化する剥離工程を行い、図1(h)に示すように、シリコン薄膜31を形成する(工程1−h)。
このシリコン基板の離間(剥離、薄膜化)は、例えば、機械的な外力を加えることによって行うことができる。
Next, the silicon substrate 20 is separated by the ion-implanted layer 21, and a peeling step for thinning the silicon substrate 20 is performed to form a silicon thin film 31 as shown in FIG. 1 (h) (step 1-h). .
The separation (peeling, thinning) of the silicon substrate can be performed, for example, by applying a mechanical external force.

以上のような工程を経て、透明絶縁性基板10の第一主表面11上にシリコン薄膜31を有するSOI基板30を製造することができる。
なお、別個の基板に対する処理である、上記工程1−a〜1−dと、工程1−e〜1−fとは、当然ながら、順番が逆でもよいし、並行して行っても良い。
Through the steps described above, the SOI substrate 30 having the silicon thin film 31 on the first main surface 11 of the transparent insulating substrate 10 can be manufactured.
Note that the steps 1-a to 1-d and the steps 1-e to 1-f, which are treatments for separate substrates, may of course be reversed in order or may be performed in parallel.

このように、工程1−a〜1−hを経ることにより、裏面の荒れた、透明絶縁性基板上にシリコン薄膜が形成されたSOI基板を製造する。そして、本発明では、工程1−dの片面エッチング工程を行うことにより、粗面となっていた第二主表面12からの金属不純物やパーティクルの発生が抑制され、最終的に、発塵等が防止された透明SOI基板を製造することができる。   As described above, by performing the steps 1-a to 1-h, an SOI substrate in which a silicon thin film is formed on a transparent insulating substrate having a rough back surface is manufactured. And in this invention, generation | occurrence | production of the metal impurity and particle from the 2nd main surface 12 used as the rough surface is suppressed by performing the single-sided etching process of process 1-d, and dust generation etc. are finally carried out. A prevented transparent SOI substrate can be manufactured.

次に、本発明に係るSOI基板の製造方法の別の一例を具体的に説明する。
図2は、本発明のSOI基板の製造方法の別の一例(第二の態様)を示すフロー図である。
Next, another example of the method for manufacturing an SOI substrate according to the present invention will be specifically described.
FIG. 2 is a flowchart showing another example (second embodiment) of the method for manufacturing an SOI substrate of the present invention.

まず、図2(a)に示したように、両面が鏡面研磨された透明絶縁性基板60を準備する(工程2−a)。
ここで準備する透明絶縁性基板60の材質は、第一の態様の場合と同じく、種々のものを用いることができる。
First, as shown in FIG. 2A, a transparent insulating substrate 60 having both surfaces mirror-polished is prepared (step 2-a).
Various materials can be used as the material of the transparent insulating substrate 60 prepared here, as in the first embodiment.

次に、透明絶縁性基板60の第一主表面61上に、シリコン薄膜を形成する。このシリコン薄膜形成の形成方法は、第一の態様の場合と同じく、例えば、イオン注入剥離法などを採用することができる。   Next, a silicon thin film is formed on the first main surface 61 of the transparent insulating substrate 60. As the formation method of this silicon thin film formation, for example, an ion implantation separation method or the like can be adopted as in the first embodiment.

以下、図2(b)〜(e)で示した、工程2−b〜2−eは、第一の態様における工程1−e〜1−hの場合とほぼ同様に行うことができる。   Hereinafter, Steps 2-b to 2-e shown in FIGS. 2B to 2E can be performed in substantially the same manner as Steps 1-e to 1-h in the first embodiment.

まず、図2(b)に示したように、シリコン基板70を準備する(工程2−b)。この場合も、必要に応じて、表面に酸化膜を形成したシリコン基板を用いてもよい。また、少なくとも貼り合わせる側の面を鏡面研磨等しておく。
次に、図2(c)に示したように、シリコン基板70に、表面(イオン注入面72)から水素イオンを注入してイオン注入層71を形成する(工程2−c)。イオン注入の条件等は第一の態様の工程1−fと同様である。
First, as shown in FIG. 2B, a silicon substrate 70 is prepared (step 2-b). Also in this case, a silicon substrate having an oxide film formed on the surface may be used as necessary. Further, at least the surface to be bonded is mirror-polished.
Next, as shown in FIG. 2C, hydrogen ions are implanted into the silicon substrate 70 from the surface (ion implantation surface 72) to form the ion implantation layer 71 (step 2-c). The ion implantation conditions and the like are the same as in step 1-f of the first embodiment.

次に、図2(d)に示したように、透明絶縁性基板60の第一主表面61と、シリコン基板70のイオン注入した面72とを密着させ、貼り合わせる(工程2−d)。具体的な貼り合わせ方法等は第一の態様の場合と同様である。
ただし、この場合、工程(2−a)で準備した透明絶縁性基板60は両面が鏡面研磨されているので、どちらの主表面を第一主表面(すなわち、シリコン薄膜を形成する面)としてもよい。
Next, as shown in FIG. 2D, the first main surface 61 of the transparent insulating substrate 60 and the ion-implanted surface 72 of the silicon substrate 70 are brought into close contact with each other (step 2-d). The specific bonding method and the like are the same as in the first embodiment.
However, in this case, since both surfaces of the transparent insulating substrate 60 prepared in the step (2-a) are mirror-polished, whichever main surface is used as the first main surface (that is, the surface on which the silicon thin film is formed). Good.

次に、シリコン基板70をイオン注入層71にて離間させ、シリコン基板70を薄膜化する剥離工程を行い、図2(e)に示すように、シリコン薄膜81を形成する(工程2−e)。具体的な離間方法等は第一の態様の場合と同様に行うことができる。   Next, the silicon substrate 70 is separated by the ion-implanted layer 71, and a peeling step for thinning the silicon substrate 70 is performed to form a silicon thin film 81 as shown in FIG. 2E (step 2-e). . A specific separation method or the like can be performed in the same manner as in the first embodiment.

次に、図2(f)に示すように、透明絶縁性基板60の第二主表面62をサンドブラスト加工により粗らし、粗面化した第二主表面62’とする(工程2−f)。このサンドブラスト加工は特に限定されず、例えば従来と同様の装置を用い、アルミナ等の粒子を第二主表面62側に当てることにより行う。
このとき、シリコン薄膜81側に影響が及ぶことをより確実に防止するために、保護テープなどによりシリコン薄膜81を保護することが好ましい。
Next, as shown in FIG. 2F, the second main surface 62 of the transparent insulating substrate 60 is roughened by sandblasting to obtain a roughened second main surface 62 ′ (step 2-f). This sandblasting is not particularly limited, and is performed, for example, by applying particles such as alumina to the second main surface 62 side using an apparatus similar to the conventional one.
At this time, in order to prevent the influence on the silicon thin film 81 side more reliably, it is preferable to protect the silicon thin film 81 with a protective tape or the like.

このサンドブラスト加工では、第一の態様の場合と同様に、透明絶縁性基板60単体での垂直平均透過率)が10%以下になるようにすることが好ましく、5%以下とすることが特に好ましい。   In this sandblasting process, as in the case of the first embodiment, the vertical average transmittance of the transparent insulating substrate 60 alone is preferably 10% or less, particularly preferably 5% or less. .

次に、図2(g)に示すように、粗面となっている第二主表面62’のみをエッチングする(工程2−g)。
この片面エッチング工程は、上述した第一の態様の工程1−dの場合と同様の手法により行うことができる。
Next, as shown in FIG. 2G, only the rough second main surface 62 ′ is etched (step 2-g).
This single-sided etching step can be performed by the same method as in step 1-d of the first aspect described above.

従来、透明SOI基板を含むSOI基板のSOI層に存在することがある、HF欠陥と呼ばれる欠陥にエッチング処理のときにSOI基板をフッ酸に浸漬すると、SOI層であるシリコン薄膜の表面側から上記HF欠陥を通してフッ酸が浸透し、シリコン薄膜下に存在する石英基板等をエッチングして、欠陥が拡大されてしまうことがあった。
これに関し、この実施形態(第二の態様)では、既にシリコン薄膜81が透明絶縁性基板60の第一主表面61上に形成されているが、この工程2−gでエッチング工程を片面エッチングとすることにより、第一主表面側にエッチング液が回り込むことを防ぐことができる。従って、上記欠陥の拡大などの問題を防止することができる。
このように、本発明は、シリコン薄膜を形成した後に、透明絶縁性基板の第二主表面をサンドブラストなどにより粗らす方法の場合でも有効である。
Conventionally, when an SOI substrate is immersed in hydrofluoric acid during etching processing in a defect called an HF defect that may exist in an SOI layer of an SOI substrate including a transparent SOI substrate, the above-mentioned surface is formed from the surface of the silicon thin film that is the SOI layer. In some cases, hydrofluoric acid permeates through the HF defect, and the quartz substrate or the like existing under the silicon thin film is etched to enlarge the defect.
In this regard, in this embodiment (second aspect), the silicon thin film 81 has already been formed on the first main surface 61 of the transparent insulating substrate 60. In this step 2-g, the etching step is called single-sided etching. By doing so, it is possible to prevent the etching solution from flowing into the first main surface side. Therefore, problems such as the expansion of the defects can be prevented.
As described above, the present invention is effective even in the method of roughening the second main surface of the transparent insulating substrate by sandblasting after forming the silicon thin film.

以上のような工程を経て、透明絶縁性基板60の第一主表面61上にシリコン薄膜81を有するSOI基板80を製造することができる。
なお、別個の基板に対する処理である、上記工程2−aと、工程2−b〜2−cとは、順番が逆でもよいし、並行して行っても良い。
Through the steps as described above, the SOI substrate 80 having the silicon thin film 81 on the first main surface 61 of the transparent insulating substrate 60 can be manufactured.
In addition, the said process 2-a and process 2-b-2c which are the processes with respect to a separate board | substrate may be reverse order, and may be performed in parallel.

以下、本発明の実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples of the present invention, but the present invention is not limited thereto.

(実施例1)
以下のように、図1に示したような、貼り合わせ法によるSOI基板の製造方法に従って、透明SOI基板を30枚製造した。
Example 1
In the following manner, 30 transparent SOI substrates were manufactured according to the SOI substrate manufacturing method by the bonding method as shown in FIG.

まず、合成石英インゴットから切り出したままの直径150mmの合成石英基板10を準備した(工程1−a)。
次に、この合成石英基板10の両面を両面ラッピング装置で両面ラップ加工し、フッ酸を用いてエッチングを行った(工程1−b)。その後、該合成石英基板に対し、非酸化性雰囲気下、1100℃で30分間のアニール処理を行った。
ここまで処理を行った合成石英基板10に対し、片面研磨装置を用いて、片面のみにポリッシュ加工を行い、一方の主表面(第一主表面)11の表面粗さをRMS値で0.2nmとした(工程1−c)。もう一方の主表面(第二主表面)12の表面粗さはRMS値で1.0nmとなった。
First, a synthetic quartz substrate 10 having a diameter of 150 mm that was cut out from a synthetic quartz ingot was prepared (step 1-a).
Next, both surfaces of the synthetic quartz substrate 10 were subjected to double-sided lapping with a double-sided lapping apparatus, and etching was performed using hydrofluoric acid (step 1-b). Thereafter, the synthetic quartz substrate was annealed at 1100 ° C. for 30 minutes in a non-oxidizing atmosphere.
The synthetic quartz substrate 10 processed so far is polished on only one side using a single-side polishing apparatus, and the surface roughness of one main surface (first main surface) 11 is 0.2 nm in terms of RMS value. (Step 1-c). The surface roughness of the other main surface (second main surface) 12 was an RMS value of 1.0 nm.

次に、粗面となっている第二主表面12のみを、3%のフッ酸水溶液を用いてスピン洗浄によりエッチングした(工程1−d)。なお、同時にこのとき、第一主表面11は純水を用いてスピン洗浄した。   Next, only the rough second main surface 12 was etched by spin cleaning using a 3% aqueous hydrofluoric acid solution (step 1-d). At the same time, the first main surface 11 was spin cleaned using pure water.

次に、シリコン基板20として、鏡面研磨された直径150mmの単結晶シリコン基板を準備した。そして、シリコン基板には、その表面に熱酸化によりシリコン酸化膜層を100nm形成した(工程1−e)。
次に、シリコン基板20に、形成してあるシリコン酸化膜層を通して水素イオンを注入し、イオンの平均進行深さにおいて表面に平行な微小気泡層(イオン注入層)21を形成した(工程1−f)。イオン注入条件は、注入エネルギーが35keV、注入線量が9×1016/cm、注入深さは0.3μmである。
Next, a mirror-polished single crystal silicon substrate having a diameter of 150 mm was prepared as the silicon substrate 20. A silicon oxide film layer having a thickness of 100 nm was formed on the surface of the silicon substrate by thermal oxidation (step 1-e).
Next, hydrogen ions are implanted into the silicon substrate 20 through the formed silicon oxide film layer to form a microbubble layer (ion implantation layer) 21 parallel to the surface at an average ion depth (step 1-). f). The ion implantation conditions are an implantation energy of 35 keV, an implantation dose of 9 × 10 16 / cm 2 , and an implantation depth of 0.3 μm.

次に、プラズマ処理装置中にイオン注入したシリコン基板20を載置し、プラズマ用ガスとして窒素を導入した後、2Torr(270Pa)の減圧条件下で13.56MHzの高周波を直径300mmの平行平板電極間に高周波パワー50Wの条件で印加することで、高周波プラズマ処理をイオン注入した面に10秒行った。このようにして、シリコン基板20のイオン注入面22に表面活性化処理を施した。
一方、合成石英基板10については、プラズマ処理装置中に載置し、狭い電極間にプラズマ用ガスとして窒素ガスを導入した後、電極間に高周波を印加することでプラズマを発生させ、高周波プラズマ処理を10秒行った。このようにして、合成石英基板10の第一主表面11にも表面活性化処理を施した。
Next, after placing the silicon substrate 20 ion-implanted in the plasma processing apparatus and introducing nitrogen as a plasma gas, parallel plate electrodes having a high frequency of 13.56 MHz and a diameter of 300 mm under a reduced pressure of 2 Torr (270 Pa). A high-frequency plasma treatment was performed for 10 seconds on the ion-implanted surface by applying a high-frequency power of 50 W in between. In this way, the surface activation treatment was performed on the ion implantation surface 22 of the silicon substrate 20.
On the other hand, the synthetic quartz substrate 10 is placed in a plasma processing apparatus, nitrogen gas is introduced as a plasma gas between narrow electrodes, and then a high frequency is applied between the electrodes to generate plasma, thereby causing high frequency plasma processing. For 10 seconds. In this way, the surface activation treatment was also applied to the first main surface 11 of the synthetic quartz substrate 10.

以上のようにして表面活性化処理を行ったシリコン基板20と合成石英基板10を、表面活性化処理を行った面を貼り合わせ面として室温で密着させた後、両基板の裏面を厚さ方向に強く押圧した(工程1−g)。
次に、貼り合わせ強度を高めるため、シリコン基板20と合成石英基板10とを貼り合わせた基板を、300℃で30分間熱処理した。
After the silicon substrate 20 and the synthetic quartz substrate 10 that have been subjected to the surface activation treatment as described above are brought into close contact with each other at the room temperature with the surface that has undergone the surface activation treatment as a bonding surface, the back surfaces of both substrates are disposed in the thickness direction. (Step 1-g).
Next, in order to increase the bonding strength, the substrate on which the silicon substrate 20 and the synthetic quartz substrate 10 were bonded was heat-treated at 300 ° C. for 30 minutes.

次に、シリコン基板20のイオン注入層21に外部衝撃を付与し、イオン注入層21にて順次離間させ、シリコン薄膜31を形成した(工程1−h)。   Next, an external impact was applied to the ion implantation layer 21 of the silicon substrate 20, and the silicon thin film 31 was formed by sequentially separating the ion implantation layer 21 (step 1-h).

このようにして、合成石英基板10上にシリコン薄膜31を有する透明SOI基板30を製造した。この透明SOI基板30を、デバイス作製装置に備え付けられた基板認識装置を用いて認識実験を行ったところ、全ての基板が正確に認識された。
また、合成石英基板10の第一主表面11とシリコン薄膜31の界面平坦性や、シリコン薄膜31の結晶性は十分に良好であった。また、透明SOI基板30全体の発塵は通常のシリコン鏡面ウエーハと同等レベルであった。
Thus, the transparent SOI substrate 30 having the silicon thin film 31 on the synthetic quartz substrate 10 was manufactured. When the transparent SOI substrate 30 was subjected to a recognition experiment using a substrate recognition apparatus provided in the device manufacturing apparatus, all the substrates were correctly recognized.
Further, the interface flatness between the first main surface 11 of the synthetic quartz substrate 10 and the silicon thin film 31 and the crystallinity of the silicon thin film 31 were sufficiently good. Further, dust generation of the entire transparent SOI substrate 30 was at the same level as that of a normal silicon mirror wafer.

(実施例2)
以下のように、図2に示したような、貼り合わせ法によるSOI基板の製造方法に従って、透明SOI基板を30枚製造した。
(Example 2)
As shown below, 30 transparent SOI substrates were manufactured according to the SOI substrate manufacturing method by the bonding method as shown in FIG.

まず、鏡面研磨された直径150mmの合成石英基板60を準備した(工程2−a)。両主表面の平坦度はRMS値で2nmとした。   First, a mirror-polished synthetic quartz substrate 60 having a diameter of 150 mm was prepared (step 2-a). The flatness of both main surfaces was 2 nm in terms of RMS value.

次に、実施例1と同様に、シリコン基板70として、鏡面研磨された直径150mmの単結晶シリコン基板を準備した。そして、シリコン基板には、その表面に熱酸化によりシリコン酸化膜層を100nm形成した(工程2−b)。次に、このシリコン基板70に、形成してあるシリコン酸化膜層を通して水素イオンを注入し、イオン注入層71を形成した(工程2−c)。   Next, as in Example 1, a mirror-polished single crystal silicon substrate having a diameter of 150 mm was prepared as the silicon substrate 70. A silicon oxide film layer having a thickness of 100 nm was formed on the surface of the silicon substrate by thermal oxidation (step 2-b). Next, hydrogen ions were implanted into the silicon substrate 70 through the formed silicon oxide film layer to form an ion implantation layer 71 (step 2-c).

次に、シリコン基板70、合成石英基板60について、実施例1と同様にそれぞれの貼り合わせる面の表面活性化処理を行った。次に、表面活性化処理を行ったシリコン基板70と合成石英基板60を、表面活性化処理を行った面を貼り合わせ面として室温で密着させた後、両基板の裏面を厚さ方向に強く押圧した(工程2−d)。
次に、貼り合わせ強度を高めるため、シリコン基板70と合成石英基板60とを貼り合わせた基板を、300℃で30分間熱処理した。
Next, the silicon substrate 70 and the synthetic quartz substrate 60 were subjected to surface activation treatment of the surfaces to be bonded in the same manner as in Example 1. Next, the surface activated silicon substrate 70 and the synthetic quartz substrate 60 are brought into close contact at room temperature with the surface activated surface bonded as a bonding surface, and then the back surfaces of both substrates are strengthened in the thickness direction. Pressed (step 2-d).
Next, in order to increase the bonding strength, the substrate on which the silicon substrate 70 and the synthetic quartz substrate 60 were bonded was heat-treated at 300 ° C. for 30 minutes.

次に、シリコン基板70のイオン注入層71に外部衝撃を付与し、イオン注入層71にて順次離間させ、シリコン薄膜81を形成した(工程2−e)。   Next, an external impact was applied to the ion implantation layer 71 of the silicon substrate 70, and the ion implantation layer 71 was sequentially separated to form a silicon thin film 81 (step 2-e).

次に、このシリコン薄膜81が形成された合成石英基板60の、第二主表面62に対し、サンドブラスト加工を行った(工程2−f)。このサンドブラスト加工にはアルミナの粒子を用いた。   Next, sandblasting was performed on the second main surface 62 of the synthetic quartz substrate 60 on which the silicon thin film 81 was formed (step 2-f). Alumina particles were used for the sandblasting.

次に、サンドブラスト加工され、粗面となっている第二主表面62’のみを、3%のフッ酸水溶液を用いてスピン洗浄によりエッチングした(工程2−g)。なお、同時にこのとき、シリコン薄膜81が形成されている第一主表面61側は純水を用いてスピン洗浄した。   Next, only the second main surface 62 'that was sandblasted and roughened was etched by spin cleaning using a 3% hydrofluoric acid aqueous solution (step 2-g). At the same time, the first main surface 61 side on which the silicon thin film 81 is formed was spin-cleaned using pure water.

このようにして、合成石英基板60上にシリコン薄膜81を有する透明SOI基板80を製造した。この透明SOI基板80を、デバイス作製装置に備え付けられた基板認識装置を用いて認識実験を行ったところ、全ての基板が正確に認識された。
また、シリコン薄膜81の結晶性は十分に良好であり、透明SOI基板80全体の発塵は通常のシリコン鏡面ウエーハと同等レベルであった。
Thus, the transparent SOI substrate 80 having the silicon thin film 81 on the synthetic quartz substrate 60 was manufactured. When the transparent SOI substrate 80 was subjected to a recognition experiment using a substrate recognition apparatus provided in the device manufacturing apparatus, all the substrates were correctly recognized.
Further, the crystallinity of the silicon thin film 81 was sufficiently good, and the dust generation of the entire transparent SOI substrate 80 was at the same level as that of a normal silicon mirror wafer.

尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

本発明に係るSOI基板の製造方法の一例(第一の態様)を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example (1st aspect) of the manufacturing method of the SOI substrate which concerns on this invention. 本発明に係るSOI基板の製造方法の別の一例(第二の態様)を示すフロー図である。It is a flowchart which shows another example (2nd aspect) of the manufacturing method of the SOI substrate which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10、60…透明絶縁性基板、
11、61…第一主表面、 12、62…第二主表面、
20、70…シリコン基板、
21、71…イオン注入層、 22、72…イオン注入面、
30、80…SOI基板、 31、81…シリコン薄膜。
10, 60 ... Transparent insulating substrate,
11, 61 ... first main surface, 12, 62 ... second main surface,
20, 70 ... silicon substrate,
21, 71 ... ion implantation layer, 22, 72 ... ion implantation surface,
30, 80 ... SOI substrate 31, 81 ... Silicon thin film.

Claims (3)

少なくとも、透明絶縁性基板を準備する工程と、前記透明絶縁性基板の一方の主表面である第一主表面上にシリコン薄膜を形成する工程とを含み、前記透明絶縁性基板の第一主表面上にシリコン薄膜が形成されており、前記透明絶縁性基板の第一主表面とは反対側の主表面である第二主表面が粗らされているSOI基板を製造する方法であって、
前記シリコン薄膜の形成を、少なくとも、
シリコン基板または表面に酸化膜を形成したシリコン基板に、表面から水素イオンまたは希ガスイオンあるいはこれらの両方を注入してイオン注入層を形成し、
前記シリコン基板または表面に酸化膜を形成したシリコン基板のイオン注入した面と、前記透明絶縁性基板の第一主表面を密着させて貼り合わせ、
前記イオン注入層を境界として、前記シリコン基板または表面に酸化膜を形成したシリコン基板を剥離して薄膜化し、前記透明絶縁性基板の第一主表面上にシリコン薄膜を形成して行い、
前記シリコン薄膜形成工程よりも後に、前記透明絶縁性基板の第二主表面をサンドブラスト加工により粗らすことにより、前記透明絶縁性基板の第一主表面の表面粗さより第二主表面の表面粗さがRMS値で比較したときに大きくなるように加工する片面粗面化工程と、
該片面粗面化工程より後に、粗面となっている第二主表面のみをエッチングする片面エッチング工程と
を有することを特徴とするSOI基板の製造方法。
Including at least a step of preparing a transparent insulating substrate and a step of forming a silicon thin film on a first main surface which is one main surface of the transparent insulating substrate, the first main surface of the transparent insulating substrate A method of manufacturing an SOI substrate having a silicon thin film formed thereon and a roughened second main surface which is a main surface opposite to the first main surface of the transparent insulating substrate,
Forming the silicon thin film, at least,
A silicon substrate or a silicon substrate with an oxide film formed on the surface is implanted with hydrogen ions or rare gas ions or both from the surface to form an ion implantation layer.
The silicon substrate or the surface of the silicon substrate on which the oxide film is formed and the ion-implanted surface of the silicon substrate and the first main surface of the transparent insulating substrate are adhered and bonded together,
With the ion-implanted layer as a boundary, the silicon substrate or a silicon substrate having an oxide film formed on the surface is peeled off to form a thin film, and a silicon thin film is formed on the first main surface of the transparent insulating substrate.
After the silicon thin film forming step, the second main surface of the transparent insulating substrate is roughened by sandblasting so that the surface roughness of the second main surface is higher than the surface roughness of the first main surface of the transparent insulating substrate. A one-side roughening step for processing so as to be large when compared with the RMS value;
A method for manufacturing an SOI substrate, comprising: a single-sided etching step of etching only the roughened second main surface after the single-sided roughening step.
前記片面エッチング工程を、少なくとも前記第二主表面側に対しては、スピン洗浄、ジェット洗浄、ノズルに超音波振動子を設けた超音波重畳液体による洗浄のいずれかによってエッチングを行うこととし、前記第二主表面側にはエッチング液としてフッ酸水溶液を、前記第一主表面側には純水をそれぞれ噴射するようにして行うことを特徴とする請求項1に記載のSOI基板の製造方法。   The single-sided etching step is performed at least on the second main surface side by performing etching by one of spin cleaning, jet cleaning, and cleaning with an ultrasonic superposition liquid provided with an ultrasonic vibrator in a nozzle, 2. The method for manufacturing an SOI substrate according to claim 1, wherein a hydrofluoric acid aqueous solution is sprayed as an etching solution on the second main surface side and pure water is sprayed on the first main surface side. 前記透明絶縁性基板を、石英基板、ガラス基板、サファイア基板のいずれかとすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のSOI基板の製造方法。 The transparent insulating substrate, a quartz substrate, a glass substrate, an SOI substrate manufacturing method according to claim 1 or claim 2, characterized in that either of the sapphire substrate.
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