JP5531642B2 - 貼り合わせウェーハの製造方法 - Google Patents
貼り合わせウェーハの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5531642B2 JP5531642B2 JP2010012482A JP2010012482A JP5531642B2 JP 5531642 B2 JP5531642 B2 JP 5531642B2 JP 2010012482 A JP2010012482 A JP 2010012482A JP 2010012482 A JP2010012482 A JP 2010012482A JP 5531642 B2 JP5531642 B2 JP 5531642B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wafer
- bonded
- peeling
- bond
- heat treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 39
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 37
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims description 32
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 24
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 7
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 6
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 claims description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 4
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 186
- 239000010408 film Substances 0.000 description 40
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 31
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 description 7
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 7
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 6
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000001698 pyrogenic effect Effects 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000010330 laser marking Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Element Separation (AREA)
Description
イオン注入剥離法を用いた通常の貼り合わせSOIウェーハの製造方法により、SOIウェーハを製造する場合、剥離直後のSOI層(ボンドウェーハを剥離した後の薄膜)の表面(剥離面)の表面粗さ(ラフネス)が大きく、そのままではデバイス製造プロセスに適用できない。そのため、表面粗さを小さくする必要があり、その方法として、具体的には高温アニールによる表面シリコン原子のマイグレーションを利用する方法や、CMP(化学機械研磨)での微量研磨(タッチポリッシュ)を行ったりする方法が挙げられる。
また、RTA(Rapid Thermal anneal)によるマイグレーションを利用しても高温長時間ほど小さな表面粗さになるが、同様にスリップ転位は発生しやすい傾向がある。
このように、表面処理として、有機物を付着させること若しくはピットを形成すること又はその両方を行えば、熱処理により、簡便に意図的にブリスターを形成することができる。
製造した貼り合わせウェーハの、ノッチ若しくはオリエンテーションフラットの位置や、その180°回転対称位置は、デバイスが作製されないデッドスペースとなることが多い。そのため、表面処理を行う一部の領域を、ノッチ若しくはオリエンテーションフラットの位置、又は、その180°回転対称位置とすることにより、デバイス作製のための有効面積の低下をより抑えることができる。
ブリスターを形成させつつ剥離を行う、本発明の貼り合わせウェーハの製造方法においては、剥離するための熱処理温度を低下させることもできる。上記のように、ドーズ量が5×1016〜7×1016/cm2の場合には、熱処理温度を300〜400℃まで低温化することができる。
前述のように、イオン注入剥離法による貼り合わせウェーハの製造では、剥離後の薄膜(SOIウェーハの場合、SOI層)表面の表面粗さを小さくする処理をすると、他の品質を低下させることが多いという問題があった。特に、高温アニールによる表面シリコン原子のマイグレーションを利用する方法では、高温、長時間になるほど表面粗さは良くなるが、貼り合わせウェーハにスリップ転位が発生しやすく、タッチポリッシュによる方法では、研磨取り代を増していくと、薄膜の膜厚均一性が悪化しやすい。
図1は、本発明に係る貼り合わせウェーハの製造方法の一例を示すフローチャートである。
ベースウェーハ11及びボンドウェーハ12の材質としては公知のものを用いることができるが、特には、ともにシリコン単結晶ウェーハである。
なお、絶縁膜を介さずにベースウェーハ11とボンドウェーハ12とを直接貼り合わせる場合にはこの絶縁膜を形成する必要はない。
なお、工程bの絶縁膜形成工程と、工程cのボンドウェーハへのイオン注入工程は、順番が逆でもよいが、その場合、絶縁膜形成時の熱処理条件次第ではイオン注入層で剥離してしまうおそれがあるので、絶縁膜形成後にイオン注入した方が好ましい。
なお、ボンドウェーハ12の貼り合わせ面は、イオン注入を行った面となる。
具体的には、直径約3mmの領域46のように表面処理を施すことができる。
具体的には、例えば、2箇所のそれぞれ直径約2mmの領域56に表面処理を施すことができる。
各ウェーハのそれぞれの貼り合わせ面は、上記の表面処理を行ったウェーハについては、その表面処理を行った面であり、また、ボンドウェーハ12については、イオン注入面である。
絶縁膜13が形成され、イオン注入層14が形成されたボンドウェーハ12と、ベースウェーハ11とが貼り合わされている。貼り合わせ面はイオン注入面及び表面処理を行った面とし、ここでは、ボンドウェーハ12がイオン注入した面、ベースウェーハ11に表面処理として有機物15を付着させた例を図示している。
剥離熱処理が始まると、表面処理(有機物15の付着)を施した位置に対応する位置にブリスター16が形成し始める。
ブリスターが発生しない場合の剥離温度に達する前にブリスター16が発生すると、その部分に応力が発生し、それが、剥離が行われるイオン注入層14に対する外力として作用するため、ブリスター16が発生しない場合の剥離温度よりも低温で剥離が発生する。
具体的なブリスター処理としては、例えば、薄膜18の表面のブリスター形成領域及びその近傍以外の表面を保護膜でカバーした状態でエッチング液に浸漬することにより、ブリスター形成領域及びその近傍の薄膜18及び絶縁膜13を除去する方法を行うことができる。
(実施例1)
ベースウェーハ11及びボンドウェーハ12として、それぞれ、直径300mm、抵抗率10Ωcm、P型のSi単結晶ウェーハを準備した(図1の工程a)。
このように絶縁膜13を形成したボンドウェーハ12に対し、その一表面から、イオン注入により、ドーズ量5.5×1016/cm2、加速エネルギー50keVで水素イオンを打ち込み、イオン注入層14を形成した(図1の工程c)。
その後、剥離熱処理(500℃、1時間)を行い、水素のイオン注入層14を脆弱化しボンドウェーハ12の剥離を行った(図1の工程f)。
実施例1のリファレンスとして、IPAの付着(工程d)を行わないこと以外は、実施例1と同様に工程a〜c、e〜fを行って貼り合わせウェーハを製造した。
この貼り合わせウェーハ薄膜(SOI層)の表面(剥離面)を目視で観察すると、ブリスターは発生していなかった。
ブリスターの発生したSOIウェーハ(実施例1) Rmax:2.7nm
ブリスターの発生しなかったSOIウェーハ(比較例1) Rmax:3.4nm
(但し、Rmax=P−V(Peak−to−Valley)値)
この結果からわかるように、ブリスターの発生を伴うボンドウェーハの剥離は、剥離後の薄膜の表面粗さを小さくさせる効果がある。
ベースウェーハ11及びボンドウェーハ12として、それぞれ、直径300mm、抵抗率10Ωcm、P型のSi単結晶ウェーハを準備した(図1の工程a)。
このように絶縁膜13を形成したボンドウェーハ12に対し、その一表面から、イオン注入により、ドーズ量5.5×1016/cm2、加速エネルギー50keVで水素イオンを打ち込み、イオン注入層14を形成した(図1の工程c)。
その後、剥離熱処理(500℃、1時間)を行い、水素のイオン注入層14を脆弱化しボンドウェーハ12の剥離を行った(図1の工程f)。
実施例2のリファレンスとして、IPAの付着(工程d)を行わないこと以外は、実施例2と同様に工程a〜c、e〜fを行って貼り合わせウェーハを製造した。
この貼り合わせウェーハ薄膜(SOI層)の表面(剥離面)を目視で観察すると、ブリスターは発生していなかった。
ブリスターの発生したSOIウェーハ(実施例2) Rmax:2.5nm
ブリスターの発生しなかったSOIウェーハ(比較例2) Rmax:3.5nm
(但し、Rmax=P−V(Peak−to−Valley)値)
この結果からわかるように、ブリスターの発生を伴うボンドウェーハの剥離は、剥離後の薄膜の表面粗さを小さくさせる効果がある。
剥離熱処理を低温で行う実施例を示す。
まず、ベースウェーハ11及びボンドウェーハ12として、それぞれ、直径300mm、抵抗率10Ωcm、P型のSi単結晶ウェーハを4組準備した(図1の工程a)。以下の工程a〜eは、4組それぞれ同様に行った。
このように絶縁膜13を形成したボンドウェーハ12に対し、その一表面から、イオン注入により、ドーズ量5.5×1016/cm2、加速エネルギー50keVで水素イオンを打ち込み、イオン注入層14を形成した(図1の工程c)。
実施例3のリファレンスとして、IPAの付着(工程d)を行わないこと以外は、実施例3と同様に、工程a〜c、e〜fを行って貼り合わせウェーハを4組製造した。
このように、ブリスターを発生させれば低温でウェーハ分離ができることがわかった。
14…イオン注入層、 15…有機物、 16…ブリスター、
17…剥離面、 18…薄膜、 25…ピット、
41…ノッチ付きウェーハ(ボンドウェーハ又はベースウエーハ)、 42…ノッチ、
43、45…表面処理を施す位置、 44、46…表面処理を施す位置の具体例、
51…オリエンテーションフラット付きウェーハ(ボンドウェーハ又はベースウエーハ)、 52…オリエンテーションフラット、
53、55…表面処理を施す位置、 54、56…表面処理を施す位置の具体例。
Claims (4)
- ボンドウェーハの表面から水素イオン、希ガスイオンの少なくとも一種類のガスイオンをイオン注入してイオン注入層を形成し、前記ボンドウェーハのイオン注入した表面とベースウェーハの表面とを直接又は絶縁膜を介して貼り合わせた後、熱処理を施して前記イオン注入層でボンドウェーハを剥離させることにより、前記ベースウェーハ上に薄膜を有する貼り合わせウェーハを作製する貼り合わせウェーハの製造方法において、
前記ボンドウェーハと前記ベースウェーハの少なくとも一方の貼り合わせ面の外周部の一部の領域に表面処理として有機物を付着させることを施した後に前記ボンドウェーハとベースウェーハの貼り合わせを行い、前記熱処理を施すことによって、前記表面処理を施した位置に対応する位置にブリスターを形成させつつ前記剥離を行うことを特徴とする貼り合わせウェーハの製造方法。 - 前記表面処理として、さらに、ピットを形成することを行うことを特徴とする請求項1に記載された貼り合わせウェーハの製造方法。
- 前記一部の領域を、ノッチ若しくはオリエンテーションフラットの位置、又は、その180°回転対称位置とすることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載された貼り合わせウェーハの製造方法。
- 前記イオン注入のドーズ量を5×1016〜7×1016/cm2の範囲とし、前記熱処理の温度を300℃〜400℃とすることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載された貼り合わせウェーハの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010012482A JP5531642B2 (ja) | 2010-01-22 | 2010-01-22 | 貼り合わせウェーハの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010012482A JP5531642B2 (ja) | 2010-01-22 | 2010-01-22 | 貼り合わせウェーハの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011151267A JP2011151267A (ja) | 2011-08-04 |
JP5531642B2 true JP5531642B2 (ja) | 2014-06-25 |
Family
ID=44537977
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010012482A Active JP5531642B2 (ja) | 2010-01-22 | 2010-01-22 | 貼り合わせウェーハの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5531642B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6380245B2 (ja) * | 2015-06-15 | 2018-08-29 | 信越半導体株式会社 | Soiウェーハの製造方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011029609A (ja) * | 2009-06-26 | 2011-02-10 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Soi基板の作製方法およびsoi基板 |
-
2010
- 2010-01-22 JP JP2010012482A patent/JP5531642B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011151267A (ja) | 2011-08-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4830290B2 (ja) | 直接接合ウェーハの製造方法 | |
KR101828635B1 (ko) | 경화층을 갖는 유리-상-반도체 기판 및 이를 제조하는 방법 | |
JP3900741B2 (ja) | Soiウェーハの製造方法 | |
JP6036732B2 (ja) | 貼り合わせウェーハの製造方法 | |
CN109314040B (zh) | 贴合式soi晶圆的制造方法 | |
JPWO2005024925A1 (ja) | Soiウェーハの作製方法 | |
JP6380245B2 (ja) | Soiウェーハの製造方法 | |
KR101380514B1 (ko) | 반도체 기판의 제조 방법 | |
JP6056516B2 (ja) | Soiウェーハの製造方法及びsoiウェーハ | |
TWI716627B (zh) | 貼合式soi晶圓的製造方法 | |
JP4624812B2 (ja) | Soiウエーハの製造方法 | |
JP2016201454A (ja) | Soiウェーハの製造方法 | |
JP2010098167A (ja) | 貼り合わせウェーハの製造方法 | |
WO2005067053A1 (ja) | Soiウェーハの作製方法 | |
WO2009141954A1 (ja) | 貼り合わせウェーハの製造方法及び貼り合わせウェーハ | |
JP5531642B2 (ja) | 貼り合わせウェーハの製造方法 | |
WO2016059748A1 (ja) | 貼り合わせウェーハの製造方法 | |
WO2014192207A1 (ja) | 貼り合わせウェーハの製造方法 | |
JP2007019303A (ja) | 半導体基板の製造方法及びその半導体基板 | |
US7799660B2 (en) | Method for manufacturing SOI substrate | |
JP5125194B2 (ja) | 貼り合わせウエーハの製造方法 | |
JP5710429B2 (ja) | 貼り合わせウェーハの製造方法 | |
JP6927143B2 (ja) | 貼り合わせsoiウェーハの製造方法 | |
JP2006013179A (ja) | Soiウェーハの製造方法 | |
JP2013168432A (ja) | Soiウェーハの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120125 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131029 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131031 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131225 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140325 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140407 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5531642 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |