JP5756888B2 - 半導体用複合基板のハンドル基板 - Google Patents
半導体用複合基板のハンドル基板 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5756888B2 JP5756888B2 JP2014545018A JP2014545018A JP5756888B2 JP 5756888 B2 JP5756888 B2 JP 5756888B2 JP 2014545018 A JP2014545018 A JP 2014545018A JP 2014545018 A JP2014545018 A JP 2014545018A JP 5756888 B2 JP5756888 B2 JP 5756888B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- handle substrate
- substrate
- handle
- recesses
- recess
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 183
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 22
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 41
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 27
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 22
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 10
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 claims 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 description 22
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 18
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 13
- 239000010408 film Substances 0.000 description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 10
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 10
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 10
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 4
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 4
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 description 4
- WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-pyrazole-3-carboxylic acid Chemical compound CC1=CC(C(O)=O)=NN1 WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 3
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 3
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- ADQQGJLCEXHTRW-UHFFFAOYSA-N 1-(dimethylamino)hexan-1-ol Chemical compound CCCCCC(O)N(C)C ADQQGJLCEXHTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 229910008065 Si-SiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004541 SiN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006405 Si—SiO Inorganic materials 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N Tritium Chemical compound [3H] YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000005465 channeling Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- XTDYIOOONNVFMA-UHFFFAOYSA-N dimethyl pentanedioate Chemical compound COC(=O)CCCC(=O)OC XTDYIOOONNVFMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000007730 finishing process Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009766 low-temperature sintering Methods 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KTUFCUMIWABKDW-UHFFFAOYSA-N oxo(oxolanthaniooxy)lanthanum Chemical compound O=[La]O[La]=O KTUFCUMIWABKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 238000000678 plasma activation Methods 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N scandium(III) oxide Inorganic materials O=[Sc]O[Sc]=O HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
- H01L21/7624—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
- H01L21/76251—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
- C04B35/111—Fine ceramics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
- C04B35/111—Fine ceramics
- C04B35/115—Translucent or transparent products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
- C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/581—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on aluminium nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
- C04B35/587—Fine ceramics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
- C04B37/001—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating directly with other burned ceramic articles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
- C04B37/003—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts
- C04B37/005—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts consisting of glass or ceramic material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/185—Joining of semiconductor bodies for junction formation
- H01L21/187—Joining of semiconductor bodies for junction formation by direct bonding
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
- H01L21/2003—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy characterised by the substrate
- H01L21/2007—Bonding of semiconductor wafers to insulating substrates or to semiconducting substrates using an intermediate insulating layer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
- C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
- C04B2235/3225—Yttrium oxide or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
- C04B2235/54—Particle size related information
- C04B2235/5409—Particle size related information expressed by specific surface values
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
- C04B2235/54—Particle size related information
- C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
- C04B2235/5445—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
- C04B2235/6562—Heating rate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
- C04B2235/6582—Hydrogen containing atmosphere
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
- C04B2235/661—Multi-step sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
- C04B2235/661—Multi-step sintering
- C04B2235/662—Annealing after sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/72—Products characterised by the absence or the low content of specific components, e.g. alkali metal free alumina ceramics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/72—Products characterised by the absence or the low content of specific components, e.g. alkali metal free alumina ceramics
- C04B2235/725—Metal content
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
- C04B2235/963—Surface properties, e.g. surface roughness
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/04—Ceramic interlayers
- C04B2237/06—Oxidic interlayers
- C04B2237/062—Oxidic interlayers based on silica or silicates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/04—Ceramic interlayers
- C04B2237/06—Oxidic interlayers
- C04B2237/064—Oxidic interlayers based on alumina or aluminates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/34—Oxidic
- C04B2237/343—Alumina or aluminates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/36—Non-oxidic
- C04B2237/365—Silicon carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/36—Non-oxidic
- C04B2237/366—Aluminium nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/36—Non-oxidic
- C04B2237/368—Silicon nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/52—Pre-treatment of the joining surfaces, e.g. cleaning, machining
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/70—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness
- C04B2237/708—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness of one or more of the interlayers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02002—Preparing wafers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02367—Substrates
- H01L21/02428—Structure
- H01L21/0243—Surface structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
- H01L21/7624—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
- H01L21/76251—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques
- H01L21/76254—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques with separation/delamination along an ion implanted layer, e.g. Smart-cut, Unibond
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
- Y10T428/24355—Continuous and nonuniform or irregular surface on layer or component [e.g., roofing, etc.]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
本発明は、半導体用複合基板のハンドル基板に関するものである。
従来、Silicon on
Quartz(SOQ)、Silicon on Glass(SOG)、Silicon on Sapphire (SOS)と呼ばれるハンドル基板を、透明・絶縁基板で構成されるSOIや、GaN、ZnO、ダイアモンド、AlN等の透明ワイドギャップ半導体をシリコン等のドナー基板に接合することで、貼り合わせウェーハを得ることが知られている。SOQ、SOG、SOSなどは、ハンドル基板の絶縁性・透明性などからプロジェクター、高周波デバイスなどへの応用が期待されている。またワイドギャップ半導体の薄膜をハンドル基板に複合化した貼り合わせウェーハは、高性能レーザーやパワーデバイスなどへの応用が期待される。
Quartz(SOQ)、Silicon on Glass(SOG)、Silicon on Sapphire (SOS)と呼ばれるハンドル基板を、透明・絶縁基板で構成されるSOIや、GaN、ZnO、ダイアモンド、AlN等の透明ワイドギャップ半導体をシリコン等のドナー基板に接合することで、貼り合わせウェーハを得ることが知られている。SOQ、SOG、SOSなどは、ハンドル基板の絶縁性・透明性などからプロジェクター、高周波デバイスなどへの応用が期待されている。またワイドギャップ半導体の薄膜をハンドル基板に複合化した貼り合わせウェーハは、高性能レーザーやパワーデバイスなどへの応用が期待される。
こうした半導体集積回路用の複合基板は、ハンドル基板とドナー基板とからなっており、一般的にハンドル基板やドナー基板は単結晶材料からなる。従来は、ベース基板上にシリコン層をエピタキシャル成長により形成する方法が主流であったが、近年直接接合により形成する方法が開発され、半導体デバイスの性能改善に寄与している。(特許文献1、2、3)。すなわち、こうしたハンドル基板とドナー基板とは、接合層や接着層を介して接合されるか、あるいは直接接合される。また、接合技術の進歩に伴い、石英、ガラス、アルミナといったサファイア以外の材質からなるハンドル基板も各種提案されている(特許文献4、5、6、7)。
ドナー基板との接合に用いられるハンドル基板は、分子間力による接合力を最大化するべく、CMP等により高精度研磨が施され、そのRa値を5nm以下とすることが望ましい。しかし、こうして完成した複合基板は、各種半導体プロセスの過程において、時に1000℃近くの温度雰囲気にさらされる。そのため、機能層と支持基板および接合層が異なる材料である場合、それぞれの材料の熱膨張差に起因した基板剥離の問題が生じることがある。このために、分子間力による接合力を最大化するためにハンドル基板表面のRa値を低く保持しつつ、同時に接合後の高温プロセスによる熱応力に耐えることが望まれる。
本発明の課題は、半導体用複合基板のハンドル基板において、ドナー基板と接合でき、かつ接合後の高温プロセスによる熱応力に対する耐久性を高くできるようにすることである。
本発明は、半導体用複合基板のハンドル基板であって、
ハンドル基板が絶縁性多結晶材料により形成されており、ハンドル基板の表面の微視的な中心線平均表面粗さRaが5nm以下であり、ハンドル基板研磨面に凹部が形成されており、凹部が、絶縁性多結晶材料の粒子の脱落によって粒界に生じる凹部または絶縁性多結晶材料の内部の気泡に起因して研磨面に現れる凹部であり、ハンドル基板の研磨面を平面的に見たときに、凹部の外側輪郭が円形または楕円形であることを特徴とする。
ハンドル基板が絶縁性多結晶材料により形成されており、ハンドル基板の表面の微視的な中心線平均表面粗さRaが5nm以下であり、ハンドル基板研磨面に凹部が形成されており、凹部が、絶縁性多結晶材料の粒子の脱落によって粒界に生じる凹部または絶縁性多結晶材料の内部の気泡に起因して研磨面に現れる凹部であり、ハンドル基板の研磨面を平面的に見たときに、凹部の外側輪郭が円形または楕円形であることを特徴とする。
また、本発明は、前記ハンドル基板、およびハンドル基板の前記研磨面に対して直接または接合層を介して接合されているドナー基板を有することを特徴とする、半導体用複合基板に係るものである。
ハンドル基板がサファイア基板であると、その表面をきわめて平滑にすることができるが、しかし、接合後の複合基板を高温プロセスに供すると、ハンドル基板とドナー基板との間の熱膨張差によって、クラックや剥離が生じやすくなる。
このため、本発明者は、ハンドル基板を多結晶材料によって形成した。ここで、多結晶材料は、多数の微細粒子が結着された微構造を有する。本発明者は、こうした多結晶材料を成形した後、その表面を適宜精密研磨加工することによってRaを十分に小さくするのと同時に、表面において隣接する結晶粒子の間で微細な結晶粒を脱落させることや結晶内部に存在する気泡を積極的に活用することで微細な凹部を残した構造を得た。
このように、結晶粒子の表面を微視的に見て平滑とすることによって、ドナー基板との接合が可能であった。これと同時に、微細な凹部が隣接する結晶粒子間に残留した微構造をハンドル基板表面に形成することで、この凹部に接合層や接着剤が充填され、強力なアンカー効果が期待でき、熱膨張差によるクラックや剥離を防止することが可能となった。
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明を更に説明する。
まず、図3(a)に示すように、多結晶材料からなるブランク基板12を準備する。ブランク基板12の表面12a、底面12bは、研削面であってよく、また焼成面(アズファイアー面)であってよい。
まず、図3(a)に示すように、多結晶材料からなるブランク基板12を準備する。ブランク基板12の表面12a、底面12bは、研削面であってよく、また焼成面(アズファイアー面)であってよい。
多結晶材料は、多数の微細粒子が結着された微構造を有する。多結晶材料は、図1(a)に示すように、結晶粒子3がランダムに配置されることで構成されている。ブランク基板12の表面12aを精密研磨加工することによって、各結晶粒子3が平面に沿って削られ、それぞれ平坦面を有する、研磨された結晶粒子2が表面に露出することになる。この研磨された結晶粒子2の表面は平滑となっている。
ここで、基材1の表面5に残る結晶粒子2の間には凹みが残るが、この際、凹みには、ほとんどの部分が研磨されて消失した微細粒子4が残留することになる。次いで、この基材1の表面5を追加で精密研磨し、結晶粒子2の露出面の中心線平均表面粗さRaをいっそう向上させるとき、これらの粒界に残留する微細粒子4を脱落させ、凹部6を残留させることに成功した(図1(b)、図3(c))。基材1の表面5に残存する各結晶のエッジ部分は、粒子4が小さく他の結晶粒との密着力が弱くなる為、追加研磨により容易に除去することが出来る。これによりパタニング等のプロセスを実施することなく、表面凹部を多数形成可能である。また素材の結晶粒径を15μm以上とすることで、結晶内部に気泡を発生させやすくし、研磨加工後の表面に凹部を形成させることが可能である。
すなわち、残留結晶粒の除去により凹部を形成した場合は、結晶粒間の粒界上に凹部を形成することができる。また、結晶粒径の制御による気泡に由来した凹部を形成する場合には、結晶粒内部に気泡があることから、研磨後の表面においては結晶粒子内に凹部を形成することが出来る。
こうして得られたハンドル基板11においては、表面15の微視的な中心線平均表面粗さRaが5nm以下であり、ハンドル基板表面からの結晶粒子4の脱落による凹部6が、隣接する結晶粒子2の粒界に沿って形成されている。
図1(b)の模式図に示す表面を図2に写真として示した。図2の写真において、暗い部分は粒子2の露出面2aであり、明るく細長い線は粒界を示し、丸い凹みは凹部6を示す。
ハンドル基板11を得た後、ハンドル基板11の表面15に対してドナー基板17を接合できる。図3(d)および図4(a)の例では、ハンドル基板11の表面15上に接合層16を介してドナー基板17が接合されている。この場合、ハンドル基板11の表面が微視的に見て平滑であることから、ドナー基板との接合強度を高くすることができる。また、接合層16の材質が凹部6内に16aのように入り込み、一種のアンカー効果を奏することから、ハンドル基板とドナー基板との間の熱膨張差による剥離を抑制できることがわかった。
また、図3(e)および図4(b)の例では、ハンドル基板11の表面15上にドナー基板17が直接接合されている。この場合、ハンドル基板11の表面が微視的に見て平滑であることから、ドナー基板との接合強度を高くすることができる。また、ドナー基板の材質が凹部6内に17aのように入り込み、一種のアンカー効果を奏することから、ハンドル基板とドナー基板との間の熱膨張差による剥離を抑制できることがわかった。
以下、本発明の各構成要素を更に説明する。
(半導体用複合基板)
本発明の複合基板は、プロジェクター、高周波デバイス、高性能レーザー、パワーデバイスなどの半導体、特に半導体回路基板に利用できる。
(半導体用複合基板)
本発明の複合基板は、プロジェクター、高周波デバイス、高性能レーザー、パワーデバイスなどの半導体、特に半導体回路基板に利用できる。
複合基板は、本発明のハンドル基板と、ドナー基板とを含む。
ドナー基板の材質は、特に限定されないが、好ましくは、シリコン、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、酸化亜鉛及びダイアモンドからなる群から選択される。ドナー基板の厚さは、特に限定されないが、通常のSEMI/JEIDA規格近傍のものがハンドリングの関係から扱いやすい。
ドナー基板の材質は、特に限定されないが、好ましくは、シリコン、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、酸化亜鉛及びダイアモンドからなる群から選択される。ドナー基板の厚さは、特に限定されないが、通常のSEMI/JEIDA規格近傍のものがハンドリングの関係から扱いやすい。
ドナー基板は、上述の材質を有し、表面に酸化膜を有していてもよい。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るからである。酸化膜は、好ましくは50〜500nmの厚さを有する。酸化膜を有するドナー基板もドナー基板に含まれ、特に区別しない限り、ドナー基板と称する。
(ハンドル基板)
ハンドル基板の厚さは、特に限定されないが、通常のSEMI/JEIDA規格近傍のものがハンドリングの関係から扱いやすい。
ハンドル基板の材質は、多結晶材料である。多結晶材料は、特に限定されないが、好ましくは、酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、サイアロン及び窒化ガリウムからなる群から選択される。
ハンドル基板の厚さは、特に限定されないが、通常のSEMI/JEIDA規格近傍のものがハンドリングの関係から扱いやすい。
ハンドル基板の材質は、多結晶材料である。多結晶材料は、特に限定されないが、好ましくは、酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、サイアロン及び窒化ガリウムからなる群から選択される。
多結晶材料の結晶粒径は、5μm以上とすることが好ましく、これにより、結晶粒子の脱落現象を制御し易くなる。結晶粒径が小さ過ぎると、脱粒が顕著となり、凹部数が多くなり、後に形成される半導体の特性に影響し易くなる。この点から、多結晶材料の結晶粒径は、15μm以上とすることが更に好ましい。
また、多結晶材料の結晶粒径は、200μm以下とすることが好ましく、これによって凹部の直径が大きくなり過ぎるのを抑制できる。
また、ハンドル基板を構成する多結晶材料の相対密度は、半導体の後処理に対する耐久性および汚染防止の観点から、98%以上とすることが好ましく、99%以上とすることが更に好ましい。
(透光性アルミナセラミックス)
多結晶材料としては、透光性アルミナセラミックが特に好適に用いられる。理由として、非常に緻密な焼結体が得られる為に、凹部形成部分に応力集中が発生しても、ハンドル基板の割れやクラックが発生しにくい。
多結晶材料としては、透光性アルミナセラミックが特に好適に用いられる。理由として、非常に緻密な焼結体が得られる為に、凹部形成部分に応力集中が発生しても、ハンドル基板の割れやクラックが発生しにくい。
透光性アルミナ基板の成形方法は特に限定されず、ドクターブレード法、押し出し法、ゲルキャスト法など任意の方法であってよい。特に好ましくは、基板をゲルキャスト法を用いて製造する。好適な実施形態においては、セラミック粉末、分散媒およびゲル化剤を含むスラリーを注型し、このスラリーをゲル化させることによって成形体を得、この成形体を焼結させる。
特に好ましくは、純度99.9%以上(好ましくは99.95%以上)の高純度アルミナ粉末に対して、150〜1000ppmの助剤を添加した原料を用いる。このような高純度アルミナ粉末としては、大明化学工業株式会社製の高純度アルミナ粉体を例示できる。
前述した助剤としては、酸化マグネシウムが好ましいが、ZrO2, Y2O3,La2O3, Sc2O3も例示できる。
前述した助剤としては、酸化マグネシウムが好ましいが、ZrO2, Y2O3,La2O3, Sc2O3も例示できる。
好適な実施形態においては、透光性アルミナ基板におけるアルミナ以外の不純物量が0.2質量%以下であり、これによって半導性汚染を抑制できるので、本発明が特に有効である。
原料粉末の平均粒径(一次粒子径)は特に限定されないが、低温焼結での緻密化という観点からは、0.5μm以下が好ましく、0.4μm以下が更に好ましい。一層好ましくは、原料粉末の平均粒子径は0.3μm以下である。この平均粒径の下限は特に限定されない。原料粉末の平均粒子径は、SEM(走査型電子顕微鏡)による原料粉末の直接観察によって決定できる。
なお、ここでいう平均粒子径とはSEM写真(倍率:X30000。任意の2視野)上における2次凝集粒子を除く1次粒子の(最長軸長+最短軸長)/2の値のn=500平均値のことである。
ゲルキャスト法は、以下の方法を例示できる。
(1) 無機物粉体とともに、ゲル化剤となるポリビニルアルコール、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等のプレポリマーを、分散剤と共に分散媒中に分散してスラリーを調製し、注型後、架橋剤により三次元的に架橋してゲル化させることにより、スラリーを固化させる。
(2) 反応性官能基を有する有機分散媒とゲル化剤とを化学結合させることにより、スラリーを固化させる。
(1) 無機物粉体とともに、ゲル化剤となるポリビニルアルコール、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等のプレポリマーを、分散剤と共に分散媒中に分散してスラリーを調製し、注型後、架橋剤により三次元的に架橋してゲル化させることにより、スラリーを固化させる。
(2) 反応性官能基を有する有機分散媒とゲル化剤とを化学結合させることにより、スラリーを固化させる。
(ハンドル基板の表面の微構造)
本発明においては、ハンドル基板の表面の微視的な中心線平均表面粗さRaが5nm以下である。これが大きいと、分子間力によって、ドナー基板の接合強度を低減させる。これは、本発明の観点からは、3nm以下が更に好ましく、1nm以下が最も好ましい。なお、これは、表面に表れる各結晶粒子2(図1(b)参照)の露出面2aについて原子間力電子顕微鏡によって撮像し、後述のようにして算出する数値のことである。
本発明においては、ハンドル基板の表面の微視的な中心線平均表面粗さRaが5nm以下である。これが大きいと、分子間力によって、ドナー基板の接合強度を低減させる。これは、本発明の観点からは、3nm以下が更に好ましく、1nm以下が最も好ましい。なお、これは、表面に表れる各結晶粒子2(図1(b)参照)の露出面2aについて原子間力電子顕微鏡によって撮像し、後述のようにして算出する数値のことである。
本発明では、ハンドル基板表面からの結晶粒子の脱落による凹部が形成されている。多結晶材料を形成する結晶粒子2が表面に露出する露出面2aの間に粒界が露出しており、凹部6はこの粒界に生成している。このため、凹部6は、微視的な中心線平均表面粗さRaに対しては直接影響しない。
ハンドル基板表面にある凹部6の直径は、凹部の個数の95%以上が10μm以下に分布していることが好ましく、8μm以下に分布していることが更に好ましい。凹部の個数の5%以上が、直径10umより大きく分布する場合、表面のRa値の悪化が顕著となり、分子間力による接合の強度低下を招く要因となることがある。
ただし、ハンドル基板の接合面における凹部の直径の分布は、1000倍のレーザ顕微鏡により行う。具体的には、凹部全体を内包可能な最小円の直径を凹部直径とする。測定視野は200um×200umとし、その視野中に含まれる凹部の直径を測定し判定する。単一の視野に含まれる凹部の数が少ない場合、複数視野を観察し、測定する凹部の総数が100以上となるようにする。
また、ハンドル基板の接合面における凹部の直径の平均値は、5μm以下であることが好ましく、3μm以下であることが更に好ましい。ただし、ハンドル基板の接合面における凹部の直径の平均値は、まずその分布を上述のようにして測定した後、その直径の平均値を算出するものとする。
上述のように、ハンドル基板の接合面における凹部の直径を小さくすることによって、ドナー基板の放熱特性やハンドル基板の絶縁性に影響を及ぼすことを抑制できる。
また、ハンドル基板の接合面にある凹部の直径は、凹部の個数の95%以上が0.5μm以上に分布していることが好ましい。
また、ハンドル基板の接合面にある凹部の直径の平均値は、1.0μm以上が好ましく、1.5μm以上が一層好ましい。
また、ハンドル基板の接合面にある凹部の直径の平均値は、1.0μm以上が好ましく、1.5μm以上が一層好ましい。
このように、ハンドル基板表面にある凹部の直径を大きくすることによって、前述した熱膨張差による剥離抑制という効果が一層顕著となる。さらには凹部直径が0.5umより小さくなると、接着層が凹部に入り込みにくくなるために、アンカー効果を期待することが難しくなる。
こうした観点から、直径0.5μm以上の凹部の密度は、アンカー効果による密着力増大の観点からは、表面の面積1cm2当たり、50個以上とすることが好ましく、200個以上とすることが更に好ましい。また、凹部が多くなりすぎることによる熱伝導の悪化等半導体への影響を抑制するという観点からは、直径0.5μm以上の凹部の密度は、表面の面積1cm2当たり、4500個以下とすることが好ましく、2000個以下とすることが更に好ましい。
また、ハンドル基板表面の凹部の深さは、凹部の個数の95%が1μm以下に分布していることが好ましく、0.6μm以下に分布していることが更に好ましい。凹部の個数の5%以上が深さ1μmよりも深く分布している場合、接着層が凹部内部まで入り込むことが難しくなり、そのために熱伝導特性の悪化を招く恐れがある。
ただし、ハンドル基板の接合面における凹部の深さの分布は、干渉計(ZYGO社製 NewView 7100、対物×50、ズーム×1)により行う。具体的には、観察された凹部の最も深い値をその凹部の深さとする。測定視野は140um×110umとし、その視野中に含まれる凹部の深さをRt値測定(PV値測定)し判定する。単一の視野に含まれる凹部の数が少ない場合、複数視野を観察し、測定する凹部の総数が100以上となるようにする。
また、ハンドル基板の接合面の凹部の深さの平均値は、0.8μm以下であることが好ましく、0.5μm以下であることが更に好ましい。
このようにハンドル基板表面の凹部の深さを小さくすることで、凹部周辺での応力集中によるハンドル基板の強度劣化を抑制できる。
また、ハンドル基板表面の凹部の深さは、凹部の個数の95%以上が0.05μm以上であることが好ましい。
また、ハンドル基板表面の凹部の深さは、凹部の個数の95%以上が0.05μm以上であることが好ましい。
また、ハンドル基板の接合面の凹部の深さの平均値は、0.1μm以上であることが好ましく、0.2μm以上であることが更に好ましい。
このようにハンドル基板表面の凹部の深さを大きくすることで、本発明の効果が一層顕著となる。
ハンドル基板の接合面の凹部を平面的に見たときの輪郭形状は、角張った形状よりも、曲線を主体とした形状である方が良い。すなわち、ハンドル基板の接合面の凹部を平面的に見たときの輪郭形状は、滑らかな曲線からなっていることが好ましく、角部がないことが好ましい。
ここで、「滑らかな曲線」とは、数学的に定義されるものである。すなわち、連続曲線は通常は尖った点(カスプ)を有することがあるが、こうした尖った点を有しない、全長にわたって微分可能な連続曲線を「滑らかな曲線」と呼ぶ。言い換えると、連続曲線上の任意の点で微分可能な曲線を「可微分曲線」あるいは「滑らかな曲線」と呼ぶ。
凹部の輪郭が角部を含む場合、角部への応力集中によるクラック等の発生が容易となり、基板強度の劣化につながるおそれがあるが、凹部の輪郭が滑らかな曲線であれば、こうしたクラックを抑制できる。
こうした滑らかな曲線として、表面に形成された凹部の輪郭を円形や楕円形とする。 例えば、図5(a)の例では、表面15に形成された凹部6の輪郭6aは円形ないし楕円形をしている。また、図5(b)の参考例では、表面15に形成された凹部6Aの輪郭6aは、滑らかな曲線であるが、異形となっている。 図5(c)の参考例では、表面15に形成された凹部6Bの輪郭6aは多角形、例えば長方形であり、角部6bを有している。
上述のような滑らかな曲線形状の輪郭を有する凹部は、ラップ加工時に形成した脱粒面をCMP加工することで得ることができる。
(ハンドル基板の表面処理)
ブランク基板12を研磨加工することによって、本発明のハンドル基板表面を得ることができる。こうした研磨加工としては、以下を例示できる。
ブランク基板12を研磨加工することによって、本発明のハンドル基板表面を得ることができる。こうした研磨加工としては、以下を例示できる。
まず、ブランク基板の表面を、GC(グリーンカーボン)によりラップ加工を施すことで、下地加工面を得る。次いで、粒径の大きいダイヤモンド砥粒によるラップ加工を実施する。この際、ダイヤモンドラップ加工時に粒径1〜6μmの粒径のダイヤモンド砥粒にて中間仕上げを実施することで、凹部を任意に形成することができる。こうして形成した中間仕上げ面に対して、コロイダルシリカなどを用いた仕上げ加工を施すことで微視的な面粗さを5nm以下としつつ表面に凹部を効果的に形成することが可能となる。
(接合形態)
また接合に用いられる技術としては、特に限定される訳ではないが、例えば表面活性化による直接接合や、接着層を用いた基板接合技術が用いられる。
また接合に用いられる技術としては、特に限定される訳ではないが、例えば表面活性化による直接接合や、接着層を用いた基板接合技術が用いられる。
直接接合には、界面活性化による低温接合技術が好適に用いられる。10−6Pa程度の真空状態にてArガスによる表面活性化を実施後、常温にてSi等の単結晶材料がSiO2等の接着層を介して多結晶材料と接合されることができる。
接着層の例としては、樹脂による接着の他に、SiO2、Al2O3、SiNが用いられる。ハンドル基板が高純度アルミナの場合、Al2O3のアモルファス膜がその接着層として好適に用いられる。すなわち、アモルファス層と多結晶層の熱膨張係数の相違により、ハンドル基板上に形成したアモルファス膜はアンカー効果による密着強度の向上が期待できる。さらにアモルファス層の表面は、CMP加工によりRa<1nm程度の面が得られる為に、平坦性の高い基板との分子間力による接合強度の向上が期待できる。このようなアモルファス膜は、蒸着法、イオンプレーティング法、CVD法、といった公知の成膜法により形成することができる。
本発明の効果を確認するために透光性アルミナセラミックを用いたハンドル基板11を試作した。
まず、透光性アルミナセラミック製のブランク基板12を作成した。
具体的には、以下の成分を混合したスラリーを調製した。
(原料粉末)
・比表面積3.5〜4.5m2/g、平均一次粒子径0.35〜0.45μmのα−アルミナ粉末 100重量部
・MgO(マグネシア) 0.025重量部
・ZrO2(ジルコニア)
0.040重量部
・Y2O3(イットリア) 0.0015重量部
(分散媒)
・グルタル酸ジメチル 27重量部
・エチレングリコール 0.3重量部
(ゲル化剤)
・MDI樹脂 4重量部
(分散剤)
・高分子界面活性剤 3重量部
(触媒)
・N,N-ジメチルアミノヘキサノール 0.1重量部
具体的には、以下の成分を混合したスラリーを調製した。
(原料粉末)
・比表面積3.5〜4.5m2/g、平均一次粒子径0.35〜0.45μmのα−アルミナ粉末 100重量部
・MgO(マグネシア) 0.025重量部
・ZrO2(ジルコニア)
0.040重量部
・Y2O3(イットリア) 0.0015重量部
(分散媒)
・グルタル酸ジメチル 27重量部
・エチレングリコール 0.3重量部
(ゲル化剤)
・MDI樹脂 4重量部
(分散剤)
・高分子界面活性剤 3重量部
(触媒)
・N,N-ジメチルアミノヘキサノール 0.1重量部
上記の混合物からなるスラリーを、アルミニウム合金製の型に室温で注型の後、室温で1時間放置した。次いで40℃で30分放置し、固化を進めてから、離型した。さらに、室温、次いで90℃の各々にて2時間放置して、板状の粉末成形体を得た。
得られた粉末成形体を、大気中1100℃で仮焼(予備焼成)の後、水素3:窒素1の雰囲気中1700〜1800℃で焼成を行い、その後、同条件でアニール処理を実施し、多結晶材料からなるブランク基板12とした。また気泡を顕著としたい場合には、焼成温度を1500〜1700℃とし、1400℃〜焼成温度までの昇温を急速(1000℃/時以上)に行うことによって、気泡の抜けを悪くし、ブランク材内部に気泡を多く滞留させることが出来る。
作成したブランク基板12に高精度研磨加工を実施した。まずグリーンカーボンによる両面ラップ加工により形状を整えた後、ダイヤモンドスラリーによって表面12aに片面ラップ加工を実施した。ダイヤモンドの粒径を3μmとすることで、微細結晶粒子4および凹部6の形成を容易にすることが可能となった。最終的な面粗さを得るべく、コロイダルシリカを用いたCMP研磨加工を実施した。これにより、図1(b)および図2に示すような表面形状を有するハンドル基板11を得た。
得られたハンドル基板について、表面15の各結晶粒表面を微視的に見たときの中心線平均表面粗さRaを測定した結果、1nm未満であった。ただし、測定は、以下のようにして行う。
各結晶粒表面の面粗さを微視的に観察する場合には、AFM(Atomic Force Microscope:原子間力顕微鏡)による10um視野範囲での表面形状観察が用いられる。
一方、表面の脱粒や気泡に由来する表面凹凸形状を測定する場合には、AFMによる広視野(>70um視野範囲)表面形状測定によるRt値測定(PV値測定)が用いられる。
また、得られたハンドル基板について、表面に存在する直径0.5μm以上の凹部の密度を測定したところ、500個/cm2であった。ただし、測定は、以下のようにして行う。
表面に存在する凹部の密度を測定する場合には、微分干渉型光学顕微鏡(500倍)とファイバライトによる基板側面からの照明による観察が用いられる。観察視野は500um×500umとし、基板平面を等間隔に3×3の9サイトに分け、各サイト毎に1視野づつ測定した結果を平均して算出する。ファイバライトによる基板側面の照明は基板表面に形成された微細な凹部を際立たせることに有効である。
また基板表面の凹部密度は中間仕上げで用いるダイヤモンドスラリの粒径を変更することでも制御が可能である。例えばダイヤスラリの粒径を1μmとすることで凹部の密度を1000個/cm2と顕著に発生させることが出来ることを確認した。
また、得られたハンドル基板について、接合面に存在する凹部の深さを測定したところ、100nm程度にピークが存在していた。ただし、測定は、干渉計(140um×110um視野)によるRt値測定(PV値測定)が用いられる。
この凹部の深さの分布を図6に示す。この結果、凹部の個数の95%の深さが0.05μm以上に分布し、また1.0μm以下に分布していた。また、凹部の深さの平均値は、0.3μmであった。
また、これらの凹部の外形輪郭は円形または楕円形であった。この凹部の径の分布を図7に示す。この結果、凹部の個数の95%の直径が0.5μm以上に分布し、また10μm以下に分布していた。また、凹部の直径の平均値は、2.5μmであった。
得られたハンドル基板の表面に、Si薄板(ドナー基板)との接着層として、SiO2層を形成した。製膜方法はプラズマCVDを用い、製膜後にCMP研磨(化学機械研磨)を実施することで、最終的なSiO2層の膜厚を100nmとした。その後、プラズマ活性化法によりSi薄板(ドナー基板)とSiO2層を直接接合し、Si―SiO2―ハンドル基板からなる複合基板を試作した。その後、Si層を研磨加工することにより薄板加工し、Si層の厚みを500nmとした。
得られた複合基板を1000℃で30分間の間熱処理した結果、接合状態は変わらず、クラック、剥離等の発生は少なく、形成した微細な穴による十分なアンカー効果が得られることを確認した。
(実施例2〜10)
実施例1と同様に凹部の大きさ、深さ、密度を調整した複合基板を作成し、評価した。結果を表1、表2に示す
実施例1と同様に凹部の大きさ、深さ、密度を調整した複合基板を作成し、評価した。結果を表1、表2に示す
(比較例)
凹凸が無い基板の貼り合わせ強度を比較するために、ハンドル基板として、Si基板上に機能層としてLT(リチウムタンタレート)を直接接合した複合基板を作成した。LT表面はRa:0.5nm、PV値:2nm、物理的な段差の無い表面とした。このハンドル基板を、Siからなるドナー基板に、表面活性化法による直接接合により貼り合せ、研磨加工により20umの膜厚とした。完成した基板をダイヤモンドブレードにて切断加工したところ、接合界面からの剥離現象が部分的に観察された。クラック、剥離発生率を表2に示す。
凹凸が無い基板の貼り合わせ強度を比較するために、ハンドル基板として、Si基板上に機能層としてLT(リチウムタンタレート)を直接接合した複合基板を作成した。LT表面はRa:0.5nm、PV値:2nm、物理的な段差の無い表面とした。このハンドル基板を、Siからなるドナー基板に、表面活性化法による直接接合により貼り合せ、研磨加工により20umの膜厚とした。完成した基板をダイヤモンドブレードにて切断加工したところ、接合界面からの剥離現象が部分的に観察された。クラック、剥離発生率を表2に示す。
Claims (8)
- 半導体用複合基板のハンドル基板であって、
前記ハンドル基板が絶縁性多結晶材料により形成されており、前記ハンドル基板の研磨面の微視的な中心線平均表面粗さRaが5nm以下であり、前記研磨面に凹部が形成されており、前記凹部が、前記絶縁性多結晶材料の粒子の脱落によって粒界に生じる凹部または前記絶縁性多結晶材料の内部の気泡に起因して前記研磨面に現れる凹部であり、前記ハンドル基板の前記研磨面を平面的に見たときに、前記凹部の外側輪郭が円形または楕円形であることを特徴とする、ハンドル基板。 - 直径0.5μm以上の凹部の密度が、前記研磨面1cm2あたり50個以上、4500個以下であることを特徴とする、請求項1記載のハンドル基板。
- 前記凹部の深さの平均値が0.1μm以上、0.8μm以下であることを特徴とする、請求項1または2記載のハンドル基板。
- 前記凹部の直径の平均値が1μm以上、5μm以下であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一つの請求項に記載のハンドル基板。
- 前記絶縁性多結晶材料が、アルミナ、炭化珪素、窒化アルミニウムまたは窒化珪素からなることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一つの請求項に記載のハンドル基板。
- 前記絶縁性多結晶材料が透光性アルミナセラミックであることを特徴とする、請求項5記載のハンドル基板。
- 請求項1〜6のいずれか一つの請求項に記載のハンドル基板、および前記ハンドル基板の前記研磨面に対して直接または接合層を介して接合されているドナー基板を有することを特徴とする、半導体用複合基板。
- 前記接合層がAl2O3からなることを特徴とする、請求項7記載の半導体用複合基板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014545018A JP5756888B2 (ja) | 2013-03-27 | 2014-03-26 | 半導体用複合基板のハンドル基板 |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013066951 | 2013-03-27 | ||
JP2013066951 | 2013-03-27 | ||
PCT/JP2014/059696 WO2014157734A1 (ja) | 2013-03-27 | 2014-03-26 | 半導体用複合基板のハンドル基板 |
JP2014545018A JP5756888B2 (ja) | 2013-03-27 | 2014-03-26 | 半導体用複合基板のハンドル基板 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP5756888B2 true JP5756888B2 (ja) | 2015-07-29 |
JPWO2014157734A1 JPWO2014157734A1 (ja) | 2017-02-16 |
Family
ID=51624689
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014545018A Expired - Fee Related JP5756888B2 (ja) | 2013-03-27 | 2014-03-26 | 半導体用複合基板のハンドル基板 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9305827B2 (ja) |
EP (1) | EP2930751B1 (ja) |
JP (1) | JP5756888B2 (ja) |
KR (1) | KR101595693B1 (ja) |
CN (1) | CN104364905B (ja) |
TW (1) | TWI538018B (ja) |
WO (1) | WO2014157734A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10068858B2 (en) | 2015-10-14 | 2018-09-04 | Coorstek Kk | Compound semiconductor substrate |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015008694A1 (ja) * | 2013-07-18 | 2015-01-22 | 日本碍子株式会社 | 半導体用複合基板のハンドル基板 |
JP6396852B2 (ja) * | 2015-06-02 | 2018-09-26 | 信越化学工業株式会社 | 酸化物単結晶薄膜を備えた複合ウェーハの製造方法 |
JP6454606B2 (ja) * | 2015-06-02 | 2019-01-16 | 信越化学工業株式会社 | 酸化物単結晶薄膜を備えた複合ウェーハの製造方法 |
CN105006440B (zh) * | 2015-06-24 | 2018-01-09 | 武汉新芯集成电路制造有限公司 | 一种真空键合大气加压混合键合方法 |
JP2017059598A (ja) * | 2015-09-14 | 2017-03-23 | 株式会社東芝 | ウェーハ及び半導体装置 |
WO2017142849A1 (en) * | 2016-02-19 | 2017-08-24 | Sunedison Semiconductor Limited | Semiconductor on insulator structure comprising a buried high resistivity layer |
CN110752251A (zh) * | 2018-07-24 | 2020-02-04 | 兆远科技股份有限公司 | 复合衬底及其制造方法 |
JP7283434B2 (ja) * | 2020-04-20 | 2023-05-30 | 株式会社村田製作所 | 集積受動部品 |
CN116606160A (zh) * | 2023-04-27 | 2023-08-18 | 苏州璋驰光电科技有限公司 | 一种纳米铜柱热压键合工艺 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3323945B2 (ja) | 1991-12-03 | 2002-09-09 | 東芝セラミックス株式会社 | ダミーウェーハ |
US5572040A (en) | 1993-07-12 | 1996-11-05 | Peregrine Semiconductor Corporation | High-frequency wireless communication system on a single ultrathin silicon on sapphire chip |
US5864162A (en) | 1993-07-12 | 1999-01-26 | Peregrine Seimconductor Corporation | Apparatus and method of making a self-aligned integrated resistor load on ultrathin silicon on sapphire |
FR2834123B1 (fr) | 2001-12-21 | 2005-02-04 | Soitec Silicon On Insulator | Procede de report de couches minces semi-conductrices et procede d'obtention d'une plaquette donneuse pour un tel procede de report |
KR100516024B1 (ko) | 2003-04-09 | 2005-09-21 | (주) 창성종합건설 | 터널 벽면 청소장치 |
US20060284167A1 (en) * | 2005-06-17 | 2006-12-21 | Godfrey Augustine | Multilayered substrate obtained via wafer bonding for power applications |
KR100851243B1 (ko) | 2007-01-31 | 2008-08-08 | 비전세미콘 주식회사 | 반도체 제조용 오븐장치 |
US8088670B2 (en) | 2007-04-18 | 2012-01-03 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Method for manufacturing bonded substrate with sandblast treatment |
JP5274859B2 (ja) | 2007-04-18 | 2013-08-28 | 信越化学工業株式会社 | 貼り合わせ基板の製造方法 |
JP2010232625A (ja) * | 2009-03-03 | 2010-10-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 貼り合わせ基板の製造方法 |
JP5420968B2 (ja) | 2009-05-07 | 2014-02-19 | 信越化学工業株式会社 | 貼り合わせウェーハの製造方法 |
JP2010278341A (ja) | 2009-05-29 | 2010-12-09 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | 貼り合わせsos基板 |
US20110221039A1 (en) * | 2010-03-12 | 2011-09-15 | Sinmat, Inc. | Defect capping for reduced defect density epitaxial articles |
JP5931862B2 (ja) * | 2010-07-20 | 2016-06-08 | ヘクサテック,インコーポレイテッド | 多結晶窒化アルミニウム材料およびその製造方法 |
JP5695394B2 (ja) | 2010-11-17 | 2015-04-01 | 日本碍子株式会社 | 複合基板の製法 |
JP5989559B2 (ja) | 2013-02-07 | 2016-09-07 | 京セラ株式会社 | 複合基板 |
-
2014
- 2014-03-21 TW TW103110605A patent/TWI538018B/zh not_active IP Right Cessation
- 2014-03-26 EP EP14774099.7A patent/EP2930751B1/en not_active Not-in-force
- 2014-03-26 KR KR1020147033997A patent/KR101595693B1/ko active IP Right Grant
- 2014-03-26 JP JP2014545018A patent/JP5756888B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2014-03-26 WO PCT/JP2014/059696 patent/WO2014157734A1/ja active Application Filing
- 2014-03-26 CN CN201480001476.5A patent/CN104364905B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2014-12-22 US US14/578,916 patent/US9305827B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10068858B2 (en) | 2015-10-14 | 2018-09-04 | Coorstek Kk | Compound semiconductor substrate |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104364905B (zh) | 2016-12-07 |
EP2930751A1 (en) | 2015-10-14 |
KR20150097384A (ko) | 2015-08-26 |
CN104364905A (zh) | 2015-02-18 |
KR101595693B1 (ko) | 2016-02-18 |
WO2014157734A1 (ja) | 2014-10-02 |
US20150132540A1 (en) | 2015-05-14 |
EP2930751B1 (en) | 2018-08-01 |
EP2930751A4 (en) | 2016-09-14 |
US9305827B2 (en) | 2016-04-05 |
TW201508820A (zh) | 2015-03-01 |
JPWO2014157734A1 (ja) | 2017-02-16 |
TWI538018B (zh) | 2016-06-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5756888B2 (ja) | 半導体用複合基板のハンドル基板 | |
JP5651278B1 (ja) | 半導体用複合基板のハンドル基板 | |
JP6182661B2 (ja) | 半導体用複合基板のハンドル基板および半導体用複合基板 | |
KR102188440B1 (ko) | 반도체용 복합 기판의 핸들 기판 | |
JP6076486B2 (ja) | 半導体用複合基板のハンドル基板 | |
WO2015102065A1 (ja) | ハンドル基板および半導体用複合ウエハー | |
JP5697813B1 (ja) | 半導体用複合基板のハンドル基板 | |
KR101642671B1 (ko) | 반도체용 복합 기판의 핸들 기판 및 반도체용 복합 기판 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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: 20150519 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150601 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5756888 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |