JPH11354761A - Soi substrate and its production - Google Patents

Soi substrate and its production

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JPH11354761A
JPH11354761A JP16114198A JP16114198A JPH11354761A JP H11354761 A JPH11354761 A JP H11354761A JP 16114198 A JP16114198 A JP 16114198A JP 16114198 A JP16114198 A JP 16114198A JP H11354761 A JPH11354761 A JP H11354761A
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JP
Japan
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semiconductor wafer
soi substrate
layer
heat treatment
soi
Prior art date
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Application number
JP16114198A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Tomita
真一 冨田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11354761A publication Critical patent/JPH11354761A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an SOI substrate having an SOI layer in which Grown-in defect and metal contamination are reduced and a production method. SOLUTION: The method for producing an SOI substrate by bonding a first semiconductor wafer mirror polished at least on the major surface and a second semiconductor wafer 2 comprises a step for forming an oxide film on the major surface of at least one of the first and second semiconductor wafers, a step for making thin the first semiconductor wafer 1 by surface grinding the rear surface after major surfaces of the first and second semiconductor wafers are bonded, a step performing heat-treatment after surface grinding, and a step for making thin the heat-treated semiconductor wafer. An SOI substrate 7 has an SOI layer where micro cavity or an oxide is not present.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、第1の半導体ウエ
ーハと第2の半導体ウエーハの間に酸化膜を介在させて
貼り合わせるSOI基板及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an SOI substrate which is bonded between a first semiconductor wafer and a second semiconductor wafer with an oxide film interposed therebetween, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来において、単結晶シリコンからなる
第1の半導体ウエーハと第2の半導体ウエーハ(以下、
ウエーハという)を積層し、前記第1のウエーハと第2
のウエーハを接着して形成するSOI(Silicon on I
nsulator)半導体基板が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a first semiconductor wafer and a second semiconductor wafer (hereinafter, referred to as single-crystal silicon) made of single-crystal silicon are used.
Wafers), and the first wafer and the second wafer are stacked.
SOI (Silicon on I) formed by bonding wafers
(nsulator) Semiconductor substrates are known.

【0003】このようなSOI基板の製造方法として
は、まず、少なくとも主面が鏡面研磨された第1の半導
体ウエーハ及び第2の半導体ウエーハのうち少なくとも
一方に誘電体層となる酸化膜(SiO2)を形成し、前
記2枚の半導体ウエーハを密着させて熱処理を施し、接
着ウエーハを形成する。その後、ウエーハの鏡面加工時
に発生したダレによって生じる接着ウエーハ周辺の未接
着部分を研削及びエッチングにより除去し、デバイス形
成層となる層を所望の厚みに研削した後、仕上げとして
鏡面研磨を行い、SOI基板としている。
[0003] As a method of manufacturing such an SOI substrate, first, at least one of a first semiconductor wafer and a second semiconductor wafer whose main surfaces are mirror-polished has an oxide film (SiO 2) serving as a dielectric layer. ) Is formed, and the two semiconductor wafers are brought into close contact with each other and subjected to a heat treatment to form an adhesive wafer. Thereafter, unbonded portions around the bonded wafer generated by sagging generated during mirror polishing of the wafer are removed by grinding and etching, and a layer to be a device forming layer is ground to a desired thickness, and then mirror-polished as a finish. It is a substrate.

【0004】すなわち、従来の製造方法による貼り合わ
せ半導体ウエーハは、例えば、図2(a)〜図2(i)
に示すような順序で形成されている。
That is, a bonded semiconductor wafer manufactured by a conventional manufacturing method is, for example, shown in FIGS. 2 (a) to 2 (i).
Are formed in the order shown in FIG.

【0005】図2に示すように、先ず、第1の半導体ウ
エーハ11及び第2の半導体ウエーハ12のうち(図2
(a))、第1の半導体ウエーハ11の表面に誘電体層
となる酸化膜13を形成する(図2(b))。その後、
第1の半導体ウエーハ11及び第2の半導体ウエーハ1
2双方を接着する接着表面の清浄化を行う。そして、前
記第1及び第2の半導体ウエーハを室温で接着し接着ウ
エーハ14を形成する(図2(c))。次に、この接着
ウエーハ14に熱処理(1100℃)を行い、接着も強
固にする(図2(d))。
[0005] As shown in FIG. 2, first, of the first semiconductor wafer 11 and the second semiconductor wafer 12 (FIG.
(A)), an oxide film 13 serving as a dielectric layer is formed on the surface of the first semiconductor wafer 11 (FIG. 2B). afterwards,
First semiconductor wafer 11 and second semiconductor wafer 1
(2) The cleaning of the bonding surface for bonding both is performed. Then, the first and second semiconductor wafers are bonded at room temperature to form a bonded wafer 14 (FIG. 2C). Next, heat treatment (1100 ° C.) is performed on the bonding wafer 14 to strengthen the bonding (FIG. 2D).

【0006】前記第1及び第2の半導体ウエーハは、少
なくとも主面が鏡面研磨されている半導体ウエーハを用
いるが、この研磨時にウエーハ周辺にはダレが発生して
いるため、前記第1及び第2の半導体ウエーハの双方を
接着した接着ウエーハ14を形成すると、このダレによ
って未接着部Aが生じることとなる。前記第1及び第2
の半導体ウエーハを接着した接着ウエーハの洗浄又は研
磨時に、前記未接着部分の一部が剥がれて飛散し、発塵
源となるため、ウエーハ表面がパーティクルで汚染され
たり、その一部が表面に付着して、その後の加工時に表
面が傷つけられる場合がある。
As the first and second semiconductor wafers, semiconductor wafers having at least a principal surface mirror-polished are used. During this polishing, sagging occurs around the wafer, so that the first and second semiconductor wafers are polished. When the bonded wafer 14 is formed by bonding both of the semiconductor wafers, the unbonded portion A occurs due to the sag. The first and second
During cleaning or polishing of the bonded wafer to which the semiconductor wafer is bonded, a part of the non-bonded part is peeled off and scattered and becomes a dust generating source, so that the wafer surface is contaminated with particles or a part of the wafer is contaminated. Then, the surface may be damaged during subsequent processing.

【0007】このため、通常は、前記接着ウエーハ14
の第1の半導体ウエーハ11の未接着部分を周辺から3
mm程度の幅で研削し(図2(e))、その後、エッチ
ングによって除去する(図2(f))。
For this reason, the bonding wafer 14 is usually used.
Of the first semiconductor wafer 11 from the periphery by 3
Grinding is performed with a width of about mm (FIG. 2E), and then removed by etching (FIG. 2F).

【0008】そして、接着ウエーハ14の第1のウエー
ハ11を裏面から研削し(図2(g))、SOI層が所
望の厚みとなるように研磨を行う。この研磨によって、
活性層の厚さが2μm以上であって、均一性が±1μm
程度のSOI基板14が形成される(図2(h))。
Then, the first wafer 11 of the bonding wafer 14 is ground from the back surface (FIG. 2 (g)) and polished so that the SOI layer has a desired thickness. By this polishing,
The thickness of the active layer is 2 μm or more and the uniformity is ± 1 μm
The SOI substrate 14 is formed on the order of magnitude (FIG. 2H).

【0009】その後、例えば、月刊Semiconductor Worl
d 1994.4号に記載されるようなPACE加工(Plasma-A
ssisted Chemical Etching)を行った後、加工表面に残
るエッチング残渣の除去、又は、表面粗さを低減するた
めに10nm程度の厚さでタッチポリッシュ等を行い、
SOI層の厚さが0.1μm程度の超薄膜SOI基板1
5の形成が可能となる(図2(i))。
Then, for example, the monthly Semiconductor Worl
d PACE processing as described in 1994.4 (Plasma-A
After performing ssisted Chemical Etching), remove the etching residue remaining on the processed surface, or perform touch polishing etc. with a thickness of about 10 nm to reduce the surface roughness,
Ultra-thin SOI substrate 1 having an SOI layer thickness of about 0.1 μm
5 can be formed (FIG. 2 (i)).

【0010】前記従来の製造方法で形成された超薄膜S
OI基板15のSOI層は、図3に示すような評価方法
によって、結晶欠陥の評価が行われる。
The ultra-thin film S formed by the conventional manufacturing method
The SOI layer of the OI substrate 15 is evaluated for crystal defects by an evaluation method as shown in FIG.

【0011】すなわち、図3(1)は、従来の製造方法
で形成された超薄膜SOI基板15を示す。また、26
は、結晶欠陥である。これを希釈選択エッチング(例え
ば、体積比5wt%K2Cr27:48wt%HF:H2
O=1:2:5のエッチング液)で結晶欠陥を貫通(図
3(2)参照)させる。この希釈選択エッチングによっ
て、前記結晶欠陥26が貫通ピット27となる。なお、
25は酸化膜、23は支持側となる第2の半導体ウエー
ハ、また、22は、SOI層を形成する第1の半導体ウ
エーハである。その後、25wt%のHF液に浸漬する
ことにより、前記貫通ピット27を埋め込み酸化膜に転
写し、これにより貫通ピット27が顕在化された貫通ピ
ット28となる。この評価により、SOI層に貫通ピッ
ト28が存在することが確認される。
FIG. 3A shows an ultra-thin SOI substrate 15 formed by a conventional manufacturing method. Also, 26
Is a crystal defect. This is subjected to dilution selective etching (for example, volume ratio 5 wt% K 2 Cr 2 O 7 : 48 wt% HF: H 2
The crystal defects are penetrated (see FIG. 3 (2)) with an etching solution of O = 1: 2: 5). By this dilution selective etching, the crystal defects 26 become through pits 27. In addition,
25 is an oxide film, 23 is a second semiconductor wafer on the support side, and 22 is a first semiconductor wafer for forming an SOI layer. After that, the through pit 27 is transferred to the buried oxide film by immersion in a 25 wt% HF solution, whereby the through pit 27 becomes a through pit 28 that has become apparent. This evaluation confirms that the through pit 28 exists in the SOI layer.

【0012】これは、CZ法による単結晶育成時に形成
された結晶欠陥(Grown-in欠陥)で、内壁に酸化膜が形
成された0.1μm程度の空洞であることが報告されて
いる。現状においては、この結晶欠陥をCZ法でのシリ
コン単結晶引き上げ段階でフリーにすることは困難であ
る。
This is a crystal defect (Grown-in defect) formed during the growth of a single crystal by the CZ method, and is reported to be a cavity of about 0.1 μm in which an oxide film is formed on the inner wall. At present, it is difficult to make this crystal defect free at the stage of pulling a silicon single crystal by the CZ method.

【0013】このため、特開平7ー66376号公報に
記載されているように、研磨後、高温で熱処理する方法
が知られている。
For this reason, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-66376, there is known a method of performing heat treatment at a high temperature after polishing.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかし、SOI基板の
場合は、埋め込み酸化膜を通して基板側に金属をゲッタ
リングすることは難しい。すなわち、SOI基板の形成
においては、SOI層を汚染させないことが重要である
が、基板表面を鏡面研磨した後、水素雰囲気下で高温熱
処理を行うと、炉中に存在する金属がSOI層中に入り
込みSOI層を汚染する。SOI基板の場合は、前述の
ように埋め込み酸化膜を通過して金属汚染物質をゲッタ
リングすることが困難であるという問題がある。
However, in the case of an SOI substrate, it is difficult to getter metal to the substrate through a buried oxide film. That is, in forming an SOI substrate, it is important that the SOI layer is not contaminated. However, when the substrate surface is mirror-polished and then subjected to a high-temperature heat treatment in a hydrogen atmosphere, the metal present in the furnace becomes in the SOI layer. Contaminates the penetrating SOI layer. In the case of the SOI substrate, there is a problem that it is difficult to getter the metal contaminant through the buried oxide film as described above.

【0015】また、研磨後、不活性ガス雰囲気下で熱処
理を行うと、炉内に微量に存在する水分によって鏡面が
粗れるため、再度研磨する必要があり、このため製造コ
ストの高騰を招くという問題があった。
Further, if the heat treatment is performed in an inert gas atmosphere after the polishing, the mirror surface is roughened by a very small amount of water present in the furnace, so that it is necessary to re-polish, which leads to an increase in the production cost. There was a problem.

【0016】また、前記第1及び第2の半導体ウエーハ
は、鏡面研磨によってウエーハ周辺にダレが発生し、こ
のダレによる未接着部を除去するために研削・エッチン
グ等の除去工程が必要であり、製造工程が煩雑であっ
た。
Further, the first and second semiconductor wafers have a sag around the wafer due to mirror polishing, and a removal step such as grinding and etching is required to remove an unbonded portion due to the sag. The manufacturing process was complicated.

【0017】そこで、本発明は、第1及び第2の半導体
ウエーハをSOI層を介在させて接着し、この接着半導
体ウエーハの活性層側を平面研削した後に、高温熱処理
を行い、その後、鏡面研磨を行うことによって、製造工
程の簡易化によるコスト低減と、SOI層に介在するGr
own-in欠陥及び金属汚染を低減したSOI基板及びその
製造方法を提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention provides a method for bonding first and second semiconductor wafers with an SOI layer interposed therebetween, grinding the surface of the active layer of the bonded semiconductor wafers, performing a high-temperature heat treatment, and then performing mirror polishing. To reduce the cost by simplifying the manufacturing process, and reduce the amount of Gr interposed in the SOI layer.
It is an object of the present invention to provide an SOI substrate with reduced own-in defects and metal contamination, and a method for manufacturing the same.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本願第1請求項に記載さ
れた発明は、少なくとも主面が鏡面研磨された第1の半
導体ウエーハと第2の半導体ウエーハを接着して形成さ
れるSOI基板の製造方法において、前記第1の半導体
ウエーハと第2の半導体ウエーハのうち、少なくとも一
方の半導体ウエーハの主面に誘電体層を形成する工程
と、前記第1及び第2の主面同士を密着した後、前記第
1の半導体ウエーハを裏面側より、平面研削を行って薄
膜化する工程と、熱処理工程と、その後に、更に薄膜化
する工程とを備えた構成のSOI基板の製造方法であ
る。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an SOI substrate formed by bonding a first semiconductor wafer and a second semiconductor wafer each having at least a principal surface mirror-polished. In the manufacturing method, a step of forming a dielectric layer on a main surface of at least one of the first semiconductor wafer and the second semiconductor wafer; and bonding the first and second main surfaces to each other. Thereafter, there is provided a method for manufacturing an SOI substrate having a configuration including a step of performing surface grinding to reduce the thickness of the first semiconductor wafer from the back surface side, a heat treatment step, and a step of further reducing the thickness.

【0019】このように、平面研削後に熱処理が施され
ることにより、前記平面研削によって表面に加工歪層が
形成される。また、平面研削後の熱処理によって、転位
層が形成され、この転位層に前記加工歪層に残存してい
た金属又は熱処理時に炉中で混入した金属がゲッタリン
グさるため、SOI層の金属汚染を低減することができ
る。
As described above, by performing the heat treatment after the surface grinding, a work distortion layer is formed on the surface by the surface grinding. Further, a dislocation layer is formed by the heat treatment after surface grinding, and the metal remaining in the strained layer or the metal mixed in the furnace during the heat treatment is gettered by the dislocation layer. Can be reduced.

【0020】また、第1及び第2の半導体ウエーハを接
着した際に周囲に生じる未接着部位が薄膜化された後に
熱処理が施されることになり、薄膜化された未接着部位
が容易に支持側半導体ウエーハに接着するため、未接着
部位の剥がれによるパーティクルの発生を防止し、後の
研磨工程においてパーティクルによる傷の発生を防止す
ることができ、良品を得る率を向上することができる。
Further, the heat treatment is performed after the unbonded portions generated around the first and second semiconductor wafers when they are bonded are thinned, so that the thinned non-bonded portions are easily supported. Since the semiconductor wafer is bonded to the side semiconductor wafer, generation of particles due to peeling of an unbonded portion can be prevented, generation of scratches due to particles in a subsequent polishing step can be prevented, and the yield of non-defective products can be improved.

【0021】また、熱処理後に鏡面研磨を行うため、熱
処理による面粗れの心配がなくなる。
Since mirror polishing is performed after the heat treatment, there is no need to worry about surface roughness due to the heat treatment.

【0022】本願第2請求項に記載した発明は、前記請
求項1記載の発明において、前記熱処理工程は、100
0℃以上1380℃以下の熱処理を行う構成のSOI基
板の製造方法である。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the heat treatment step comprises
This is a method for manufacturing an SOI substrate configured to perform a heat treatment at 0 ° C. or higher and 1380 ° C. or lower.

【0023】CZで引き上げたシリコン単結晶には、単
結晶育成時に形成される結晶欠陥(Grown-in欠陥)、す
なわち、前述した深さが0.1μm程度であり、内部が
空洞の内壁に酸化膜が形成されている結晶欠陥、その他
酸素析出核も存在する。ここで、1100℃以上、非酸
化性雰囲気下で熱処理を行えば、SOI層の空洞の内壁
酸化膜が溶解し、加工歪層、転位層により格子間シリコ
ンが供給され、表面に加工歪層、転位層がない場合に比
べて容易い空洞を埋めることができ、結晶欠陥のないS
OI層を得ることができる。
The silicon single crystal pulled by CZ has a crystal defect (Grown-in defect) formed during the growth of the single crystal, that is, the above-mentioned depth is about 0.1 μm, and the inside is oxidized by the inner wall of the cavity. There are also crystal defects in which the film is formed and other oxygen precipitation nuclei. Here, if heat treatment is performed at 1100 ° C. or more in a non-oxidizing atmosphere, the inner wall oxide film of the cavity of the SOI layer is dissolved, interstitial silicon is supplied by the work strain layer and the dislocation layer, and the work strain layer is formed on the surface. It is possible to fill the cavity which is easier than when there is no dislocation layer,
An OI layer can be obtained.

【0024】本願第3請求項に記載した発明は、前記平
明研削前に熱処理を行う工程を備えたSOI基板の製造
方法である。
The third aspect of the present invention is a method for manufacturing an SOI substrate, comprising a step of performing a heat treatment before the plain grinding.

【0025】このように、平面研削前に熱処理を行うこ
とにより、接着強度を強くすることができ、平面研削時
の剥がれ等を防止することができる。
As described above, by performing the heat treatment before the surface grinding, the adhesive strength can be increased, and peeling or the like during the surface grinding can be prevented.

【0026】本願第4請求項に記載した発明は、少なく
とも主面が鏡面研磨された第1の半導体ウエーハと第2
の半導体ウエーハが接着されて形成されたSOI基板に
おいて、前記第1の半導体ウエーハと第2の半導体ウエ
ーハが接着されて形成されたSOI層が、微小空洞の不
存在層又は酸化物の不存在層である構成のSOI基板で
ある。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a first semiconductor wafer having at least a principal surface mirror-polished;
The SOI layer formed by bonding the first semiconductor wafer and the second semiconductor wafer to the SOI substrate formed by bonding the first and second semiconductor wafers to each other. The SOI substrate has the following configuration.

【0027】このように、SOI層が、微小空洞の不存
在層又は酸化物の不存在層であるSOI基板を得ること
により、金属汚染のないSOI基板を得ることができ
る。
As described above, by obtaining an SOI substrate in which the SOI layer is a layer in which microvoids do not exist or a layer in which oxide does not exist, an SOI substrate free of metal contamination can be obtained.

【0028】このように、本発明のSOI基板及びその
製造方法によれば、簡易な製造工程によって、また、製
造工程を削減することにより、低コストで、SOI層に
結晶欠陥が無く、また、金属汚染の無い、良品のSOI
基板を得ることができる。
As described above, according to the SOI substrate and the method of manufacturing the same of the present invention, the SOI layer has no crystal defects at low cost by a simple manufacturing process and by reducing the number of manufacturing processes. Good SOI without metal contamination
A substrate can be obtained.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るSOI基板及
びその製造方法について、図1の製造工程を示す断面図
に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an SOI substrate and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the cross-sectional views showing the manufacturing steps of FIG.

【0030】先ず、図1(a)に示すように、少なくと
も片面が鏡面研磨された第1の半導体ウエーハ1及び第
2の半導体ウエーハ2を準備する。本例において、第1
の半導体ウエーハは、結晶面(100)、P型、比抵抗
5Ω・cm、8インチの半導体ウエーハを用いた。尚、
例えば、第2の半導体ウエーハ2の裏面に熱酸化膜また
はCVD酸化膜を形成し、後にこの酸化膜を除去する工
程を入れることにより、裏面傷の発生防止及び反り低減
をすることが可能である。
First, as shown in FIG. 1A, a first semiconductor wafer 1 and a second semiconductor wafer 2 having at least one surface mirror-polished are prepared. In this example, the first
As the semiconductor wafer, a semiconductor wafer having a crystal plane (100), P-type, specific resistance of 5 Ω · cm, and 8 inches was used. still,
For example, by forming a thermal oxide film or a CVD oxide film on the back surface of the second semiconductor wafer 2 and thereafter removing the oxide film, it is possible to prevent back surface scratches and reduce warpage. .

【0031】次に、図1(b)に示すように、酸化雰囲
気(酸素又は水蒸気を含む雰囲気)中500℃以上、例
えば、1100℃で熱処理を行う。この熱処理によっ
て、第1の半導体ウエーハ表面に100オングストロー
ム以上、例えば、2000オングストローム程度の酸化
膜3が形成される。
Next, as shown in FIG. 1B, a heat treatment is performed at 500 ° C. or more, for example, 1100 ° C. in an oxidizing atmosphere (an atmosphere containing oxygen or water vapor). By this heat treatment, an oxide film 3 of 100 Å or more, for example, about 2000 Å is formed on the surface of the first semiconductor wafer.

【0032】次に、図1(c)に示すように、第1の半
導体ウエーハ1及び第2の半導体ウエーハ2の双方の鏡
面の洗浄を行い、この洗浄によって、第1及び第2の半
導体ウエーハ1,2の双方の少なくとも一方の表面に吸
着水分や、シラノール基を形成した後、室温でボイドを
発生しない方法で密着させ、接着ウエーハ4を形成す
る。この場合、第2の半導体ウエーハ2の表面にも酸化
膜が形成されてもよい。この第2の半導体ウエーハ2に
用いる材質としては、単結晶シリコン、ポリシリコンの
他に、石英、水晶、サファイア等の材質を用いることも
可能である。また、用いる半導体ウエーハのTTV(ウ
エーハの仮想平面に対する最大偏位)は、小さい方が好
ましく、例えば、1μm以下であるウエーハが最適であ
る。なお、両面研磨機により加工を行うことにより、T
TVを小さくすることが可能であるため、両面研磨した
半導体ウエーハの用いることも効果的である。
Next, as shown in FIG. 1C, the mirror surfaces of both the first semiconductor wafer 1 and the second semiconductor wafer 2 are cleaned, and the first and second semiconductor wafers are cleaned by this cleaning. After adsorbed moisture and silanol groups are formed on at least one surface of both 1 and 2, they are brought into close contact at room temperature by a method that does not generate voids to form an adhesive wafer 4. In this case, an oxide film may be formed on the surface of the second semiconductor wafer 2 as well. As a material used for the second semiconductor wafer 2, it is also possible to use a material such as quartz, crystal, sapphire, etc. in addition to single crystal silicon and polysilicon. Further, the TTV (maximum deviation of the wafer with respect to the virtual plane) of the semiconductor wafer to be used is preferably small, and for example, a wafer of 1 μm or less is optimal. It should be noted that by processing with a double-side polishing machine, T
Since the TV can be reduced, it is also effective to use a semiconductor wafer polished on both sides.

【0033】次に、図1(d)に示すように、接着され
た第1の半導体ウエーハ1の裏面から、SOI層が50
μmとなる程度に平面研削を行う。この平面研削によっ
て、接着された第1の半導体ウエーハ1の裏面に加工歪
層5が形成される。本例の場合は、SOI層を50μm
程度となるように研削を行ったが、平面研削による加工
の歪や、後工程の熱処理温度等を鑑みて、SOI層内の
Grown-in欠陥が消滅するように、平面研削の程度は適宜
設定する。
Next, as shown in FIG. 1 (d), the SOI layer has a thickness of 50 from the back surface of the first semiconductor wafer 1 bonded thereto.
Surface grinding is performed to a degree of μm. By this surface grinding, a work distortion layer 5 is formed on the back surface of the bonded first semiconductor wafer 1. In the case of this example, the SOI layer is 50 μm
However, in consideration of the distortion of the processing due to the surface grinding and the heat treatment temperature in the post-process, etc.
The degree of surface grinding is appropriately set so that the Grown-in defect disappears.

【0034】前記平面研削後、SC1洗浄、HF洗浄、
SC2洗浄、NaOH洗浄、KOH洗浄、超音波洗浄、
HF及び硝酸混合液等を組み合わせて洗浄し、加工歪層
を清浄する。
After the surface grinding, SC1 cleaning, HF cleaning,
SC2 cleaning, NaOH cleaning, KOH cleaning, ultrasonic cleaning,
Washing is performed by combining a mixed solution of HF and nitric acid and the like to clean the processed strain layer.

【0035】次に、図1(e)に示すように、貼り合わ
せ基板を1000℃以上のアルゴン雰囲気下、例えば、
1300℃で1時間の熱処理を行う。このときのガス雰
囲気は、アルゴンガス雰囲気以外に、不活性ガス雰囲
気、水素等の還元性ガス雰囲気、窒素等の窒素雰囲気の
いずれの雰囲気で行ってもよい。
Next, as shown in FIG. 1E, the bonded substrate is placed in an argon atmosphere at 1000 ° C. or higher, for example,
Heat treatment is performed at 1300 ° C. for 1 hour. The gas atmosphere at this time may be an inert gas atmosphere, a reducing gas atmosphere such as hydrogen, or a nitrogen atmosphere such as nitrogen, in addition to the argon gas atmosphere.

【0036】この熱処理により接着強度が増す。また、
接着ウエーハ4の周辺部分の未接着部分は、前記平面研
削により、未接着部位が薄くなっているため、この未接
着部位が、容易に支持側ウエーハに接着する。このた
め、後の研磨工程において、未接着部が剥がれて、パー
ティクルとなり、このパーティクルによって生じる研磨
面の傷の発生が防止される。
The heat treatment increases the adhesive strength. Also,
Since the unbonded portion in the peripheral portion of the bonded wafer 4 is thinned by the surface grinding, the unbonded portion easily adheres to the support-side wafer. For this reason, in the subsequent polishing step, the unbonded portion is peeled off, forming particles, and the generation of scratches on the polished surface caused by the particles is prevented.

【0037】また、未接着部位が容易に支持側となる第
2の半導体ウエーハ2に接着するため、従来必要とされ
ていた未接着部除去のための面取り、エッチングを省略
することができ、製造工程を簡易化し、コスト低減を図
ることができる。また、面取り、エッチング工程の省略
により、パーティクル等によって発生していた面取り部
の傷の発生も防止できる。
Further, since the unbonded portion is easily bonded to the second semiconductor wafer 2 on the supporting side, chamfering and etching for removing the unbonded portion, which have been conventionally required, can be omitted. The process can be simplified and cost can be reduced. In addition, the omission of the chamfering and etching steps can prevent the chamfered portion from being damaged due to particles or the like.

【0038】更に、熱処理を施すことにより、加工歪
層、転位層により格子間シリコンが供給され、SOI層
中に存在していたGrown-in欠陥が消滅する。
Further, by performing the heat treatment, interstitial silicon is supplied by the strained work layer and the dislocation layer, and the Gronn-in defect existing in the SOI layer disappears.

【0039】また、熱処理前に平面研削を行うことによ
り、第1の半導体ウエーハ1の裏面に加工歪層5が形成
され、更に、その後の熱処理により図示を省略した転位
層が形成されるため、前記表面加工歪層5中に存在する
金属汚染物質又は熱処理時に炉内から侵入してくる金属
汚染物質が、この転位層にゲッタリングされ、これらの
転位層及び加工歪層が、後述する鏡面研磨によって、金
属汚染のないSOI層を得ることができる。
Further, by performing surface grinding before the heat treatment, a work strain layer 5 is formed on the back surface of the first semiconductor wafer 1, and a dislocation layer not shown is formed by the subsequent heat treatment. Metal contaminants existing in the surface processing strained layer 5 or metal contaminants entering from inside the furnace during heat treatment are gettered by the dislocation layers, and the dislocation layers and the processing strained layers are mirror-polished as described later. Thereby, an SOI layer free of metal contamination can be obtained.

【0040】そして、図1(f)に示すように、第1の
半導体ウエーハを裏面から研磨し、SOI層厚が3±1
μmの薄膜SOI基板を形成する。
Then, as shown in FIG. 1F, the first semiconductor wafer is polished from the back surface, and the thickness of the SOI layer is 3 ± 1.
A μm thin film SOI substrate is formed.

【0041】このように、熱処理工程後に、鏡面研磨を
行うため、熱処理による表面あれの問題を回避して、表
面にダメージ層のない薄膜SOI基板6を形成すること
ができる。なお、本例の場合は、周辺未接着部の剥がれ
が問題とならないため、周辺の未接着部を研削・エッチ
ングで除去する必要はないが、研磨の前工程として、平
面研削や、ウエーハエッチング等の加工工程を挿入する
ことも可能である。
As described above, since the mirror polishing is performed after the heat treatment step, the problem of surface roughness due to the heat treatment can be avoided, and the thin film SOI substrate 6 having no damage layer on the surface can be formed. In the case of this example, since the peeling of the peripheral unbonded portion is not a problem, it is not necessary to remove the peripheral unbonded portion by grinding and etching. However, as a pre-polishing process, surface grinding, wafer etching, etc. It is also possible to insert a processing step.

【0042】最後に、図1(g)に示すように、SOI
層のPACE加工・タッチポリッシュを行い、SOI層
厚が0.1μm±10%の超薄膜SOI基板7が形成さ
れる。更に、この後、犠牲酸化を行うことにより、SO
I層厚の調整が可能となる。
Finally, as shown in FIG.
The layers are subjected to PACE processing and touch polishing to form an ultrathin SOI substrate 7 having an SOI layer thickness of 0.1 μm ± 10%. Further, thereafter, by performing sacrificial oxidation, SO 2
The thickness of the I layer can be adjusted.

【0043】このように形成された、SOI基板7のS
OI層の評価を前述した方法で行ったところ、結晶欠陥
フリー及びピットフリーが達成されていることが確認で
きた。
The S of the SOI substrate 7 thus formed is
When the OI layer was evaluated by the method described above, it was confirmed that crystal defect free and pit free were achieved.

【0044】また、SOI層中の金属汚染の評価を他の
方法で行ったところ、本例の方法によって製造された超
薄膜SOI基板のSOI層中の金属汚染は、通常の方法
によって形成されたSOI層中の金属汚染と同レベルで
あることが確認された。
When the metal contamination in the SOI layer was evaluated by another method, the metal contamination in the SOI layer of the ultra-thin SOI substrate manufactured by the method of this example was formed by a usual method. It was confirmed that the level was the same as that of the metal contamination in the SOI layer.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、少なく
とも主面が鏡面研磨された第1の半導体ウエーハと第2
の半導体ウエーハを接着して形成されるSOI基板の製
造方法において、前記第1の半導体ウエーハと第2の半
導体ウエーハのうち、少なくとも一方の半導体ウエーハ
の主面に酸化膜を形成する工程と、前記第1及び第2の
主面同士を密着した後、前記第1の半導体ウエーハを裏
面側より、平面研削を行って薄膜化する工程と、熱処理
工程と、その後に更に薄膜化する工程とを備えた構成の
SOI基板の製造方法である。
As described above, according to the present invention, the first semiconductor wafer having at least the main surface mirror-polished and the second semiconductor wafer are provided.
Forming an oxide film on a main surface of at least one of the first semiconductor wafer and the second semiconductor wafer, the method comprising the steps of: After the first and second main surfaces are brought into close contact with each other, the first semiconductor wafer is provided with a step of performing surface grinding from the back side to reduce the thickness, a heat treatment step, and a step of further reducing the thickness thereafter. This is a method for manufacturing an SOI substrate having the above configuration.

【0046】このように、平面研削後に熱処理が施され
ることにより、前記平面研削によって表面に加工歪層が
形成される。また、平面研削後の熱処理によって、転位
層が形成され、この転位層に前記加工歪層に残存してい
た金属又は熱処理時に炉中で混入した金属がゲッタリン
グさるため、SOI層の金属汚染を低減することができ
る。
As described above, by performing the heat treatment after the surface grinding, a work distortion layer is formed on the surface by the surface grinding. Further, a dislocation layer is formed by the heat treatment after surface grinding, and the metal remaining in the strained layer or the metal mixed in the furnace during the heat treatment is gettered by the dislocation layer. Can be reduced.

【0047】また、第1及び第2の半導体ウエーハを接
着した際に周囲に生じる未接着部位が薄膜化された後に
熱処理が施されることになり、薄膜化された未接着部位
が容易に支持側半導体ウエーハに接着するため、未接着
部位の剥がれによるパーティクルの発生を防止し、後の
研磨工程においてパーティクルによる傷の発生を防止す
ることができ、良品を得る率を向上することができる。
Further, after the first and second semiconductor wafers are bonded to each other, heat treatment is performed after the non-bonded portion formed around the semiconductor wafer is thinned, so that the thinned non-bonded portion is easily supported. Since the semiconductor wafer is bonded to the side semiconductor wafer, generation of particles due to peeling of an unbonded portion can be prevented, generation of scratches due to particles in a subsequent polishing step can be prevented, and the yield of non-defective products can be improved.

【0048】また、熱処理後に鏡面研磨を行うため、熱
処理による面粗れの心配がなくなる。
Since mirror polishing is performed after the heat treatment, there is no need to worry about surface roughness due to the heat treatment.

【0049】更に、前記熱処理工程は、1000℃以上
1380℃以下の温度で行うことにより、SOI層の空
洞の内壁酸化膜が溶解し、加工歪層、転位層により格子
間シリコンが供給され、表面に加工歪層、転位層がない
場合に比べて容易い空洞を埋めることができ、結晶欠陥
のないSOI層を得ることができる。
Further, by performing the heat treatment step at a temperature of 1,000 ° C. or more and 1380 ° C. or less, the inner wall oxide film of the cavity of the SOI layer dissolves, and the interstitial silicon is supplied by the work-strained layer and the dislocation layer. It is possible to fill the cavity more easily than in the case where there is no processing strain layer and dislocation layer, and it is possible to obtain an SOI layer without crystal defects.

【0050】更に、本発明は、少なくとも主面が鏡面研
磨された第1の半導体ウエーハと第2の半導体ウエーハ
が接着して形成されるSOI基板において、前記第1の
半導体ウエーハと第2の半導体ウエーハが接着されて形
成されたSOI層が、微小空洞の不存在層又は酸化物の
不存在層である構成のSOI基板である。
Further, the present invention provides an SOI substrate formed by bonding a first semiconductor wafer and a second semiconductor wafer, each of which has at least a main surface mirror-polished, wherein the first semiconductor wafer and the second semiconductor wafer are bonded to each other. An SOI substrate having a structure in which an SOI layer formed by bonding a wafer is a layer in which microvoids do not exist or a layer in which oxide does not exist.

【0051】このように、SOI層が、微小空洞の不存
在層又は酸化物の不存在層であるSOI基板を得ること
により、金属汚染のないSOI基板を得ることができ
る。
As described above, by obtaining an SOI substrate in which the SOI layer is a layer in which microvoids do not exist or a layer in which oxide does not exist, an SOI substrate free of metal contamination can be obtained.

【0052】本発明のSOI基板及びその製造方法によ
れば、簡易な製造工程によって、また、製造工程を削減
することにより、低コストで、SOI層に結晶欠陥が無
く、また、金属汚染の無い、良品のSOI基板を得るこ
とができる。
According to the SOI substrate and the method of manufacturing the same according to the present invention, the SOI layer is free from crystal defects and free from metal contamination by a simple manufacturing process and by reducing the number of manufacturing processes. A non-defective SOI substrate can be obtained.

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

【図1】本発明に係る貼り合わせSOI基板の製造方法
を示す工程図である。
FIG. 1 is a process chart showing a method for manufacturing a bonded SOI substrate according to the present invention.

【図2】従来の貼り合わせ法によるSOI基板の製造工
程を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of an SOI substrate by a conventional bonding method.

【図3】従来の製造方法で製造した超薄膜SOI基板の
結晶欠陥の評価方法を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method for evaluating crystal defects of an ultra-thin SOI substrate manufactured by a conventional manufacturing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1の半導体ウエーハ 2 第2の半導体ウエーハ 3 酸化膜 4 接着ウエーハ 5 加工歪層 6 薄膜SOI基板 7 超薄膜SOI基板 11 第1の半導体ウエーハ 12 第2の半導体ウエーハ 13 酸化膜 14 接着ウエーハ 15 超薄膜SOI基板 22 第1の半導体ウエーハ 23 第2の半導体ウエーハ 25 酸化膜 26 結晶欠陥 27 貫通ピット 28 貫通ピット A 未接着部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st semiconductor wafer 2 2nd semiconductor wafer 3 Oxide film 4 Adhesion wafer 5 Work distortion layer 6 Thin film SOI substrate 7 Ultra thin film SOI substrate 11 First semiconductor wafer 12 Second semiconductor wafer 13 Oxide film 14 Adhesion wafer 15 Ultra-thin SOI substrate 22 First semiconductor wafer 23 Second semiconductor wafer 25 Oxide film 26 Crystal defect 27 Through pit 28 Through pit A Unbonded portion

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも主面が鏡面研磨された第1の
半導体ウエーハと第2の半導体ウエーハを接着して形成
されるSOI基板の製造方法において、 前記第1の半導体ウエーハと第2の半導体ウエーハのう
ち、少なくとも一方の半導体ウエーハの主面となる面に
誘電体層を形成する工程と、 前記第1及び第2の半導体ウエーハの主面同士を接着し
た後、前記第1の半導体ウエーハを裏面側より、平面研
削を行って薄膜化する工程と、 前記平面研削後に、熱処理を行う工程と、 その後に更に薄膜化する工程と、を備えたことを特徴と
するSOI基板の製造方法。
1. A method for manufacturing an SOI substrate formed by bonding a first semiconductor wafer and a second semiconductor wafer, each of which has at least a main surface mirror-polished, wherein the first semiconductor wafer and the second semiconductor wafer are bonded together. Forming a dielectric layer on a surface to be a main surface of at least one of the semiconductor wafers; and adhering the main surfaces of the first and second semiconductor wafers to each other. A method for manufacturing an SOI substrate, comprising: a step of performing surface grinding to form a thin film from the side; a step of performing a heat treatment after the surface grinding; and a step of further forming a thin film thereafter.
【請求項2】 前記平面研削後の熱処理工程は、100
0℃以上1380℃以下の温度で行うことを特徴とする
前記請求項1記載のSOI基板の製造方法。
2. The heat treatment step after the surface grinding is performed by 100
2. The method for manufacturing an SOI substrate according to claim 1, wherein the method is performed at a temperature of 0 ° C. or more and 1380 ° C. or less.
【請求項3】 前記平面研削前に熱処理を行う工程を備
えたことを特徴とする前記請求項1記載のSOI基板の
製造方法。
3. The method for manufacturing an SOI substrate according to claim 1, further comprising a step of performing a heat treatment before said surface grinding.
【請求項4】 少なくとも主面が鏡面研磨された第1の
半導体ウエーハと第2の半導体ウエーハが接着して形成
されるSOI基板において、 前記第1の半導体ウエーハと第2の半導体ウエーハが接
着されて形成されたSOI層が、微小空洞の不存在層又
は酸化物の不存在層であることを特徴とするSOI基
板。
4. An SOI substrate formed by bonding a first semiconductor wafer and a second semiconductor wafer, each of which has at least a principal surface mirror-polished, wherein the first semiconductor wafer and the second semiconductor wafer are bonded. An SOI substrate characterized in that the formed SOI layer is a layer in which microvoids do not exist or an oxide does not exist.
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