JP2000315635A - 張り合わせ用シリコンウェーハおよびこれを用いた張り合わせ基板の製造方法 - Google Patents
張り合わせ用シリコンウェーハおよびこれを用いた張り合わせ基板の製造方法Info
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- JP2000315635A JP2000315635A JP11125336A JP12533699A JP2000315635A JP 2000315635 A JP2000315635 A JP 2000315635A JP 11125336 A JP11125336 A JP 11125336A JP 12533699 A JP12533699 A JP 12533699A JP 2000315635 A JP2000315635 A JP 2000315635A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ボイドの少ない強固な張り合わせを行う張り
合わせ基板の製造方法を提供する。 【解決手段】 ２枚の鏡面シリコンウェーハ１１，１２
を室温で５分間、希ＨＦ溶液で洗浄し乾燥する。洗浄時
ＨＦ分子がＳｉ表面のＳｉ−Ｏ結合と反応し、Ｓｉ−Ｏ
結合と他のＨＦ分子が反応しＳｉ表面にＳｉＦ結合が残
る。ＳｉＦ結合はＨＦ分子で攻撃され、表面のＳｉがＳ
ｉＦ４として脱離し表面が水素で終端される。この時表
面のＨ基被覆率θ＝６０％以上にむけてＨ基終端化条件
を調整する。鏡面同士の張合わせ後、ドライ酸素雰囲
気、１２００〜１２８０℃、６０分間で熱処理する。結
果、表面が被覆率θ＝６０％以上のＨ基で終端されて、
ボイドの少ない強固なウェーハ１１，１２の張り合わせ
が実現する。
合わせ基板の製造方法を提供する。 【解決手段】 ２枚の鏡面シリコンウェーハ１１，１２
を室温で５分間、希ＨＦ溶液で洗浄し乾燥する。洗浄時
ＨＦ分子がＳｉ表面のＳｉ−Ｏ結合と反応し、Ｓｉ−Ｏ
結合と他のＨＦ分子が反応しＳｉ表面にＳｉＦ結合が残
る。ＳｉＦ結合はＨＦ分子で攻撃され、表面のＳｉがＳ
ｉＦ４として脱離し表面が水素で終端される。この時表
面のＨ基被覆率θ＝６０％以上にむけてＨ基終端化条件
を調整する。鏡面同士の張合わせ後、ドライ酸素雰囲
気、１２００〜１２８０℃、６０分間で熱処理する。結
果、表面が被覆率θ＝６０％以上のＨ基で終端されて、
ボイドの少ない強固なウェーハ１１，１２の張り合わせ
が実現する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は張り合わせ用シリ
コンウェーハおよび張り合わせ基板の製造方法、例えば
張り合わせＳＯＩ、張り合わせ誘電体分離ウェーハなど
における張り合わせ用シリコンウェーハおよびこのシリ
コンウェーハを用いた張り合わせ基板の製造方法に関す
る。
コンウェーハおよび張り合わせ基板の製造方法、例えば
張り合わせＳＯＩ、張り合わせ誘電体分離ウェーハなど
における張り合わせ用シリコンウェーハおよびこのシリ
コンウェーハを用いた張り合わせ基板の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、シリコンウェーハ同士を張り
合わせるには、ウェーハ表面のシリコン原子のダングリ
ングボンドがＯＨ基で終端されることが必要とされてい
た。シリコンウェーハの表面をこのように制御するに
は、従来、例えば特公昭６２−２７０４０号公報に記載
のように、シリコンウェーハを硫酸・過酸化水素水，王
水または硝酸のいずれかの液中に浸漬し、これをボイル
する方法が知られていた。すなわち、ボイル処理された
シリコンウェーハについて、その鏡面同士を室温のクリ
ーンルーム内で重ね合わせて密着させる。その後、これ
を熱処理炉を用いて、８８０〜１１００℃という比較的
低い温度で加熱するものである。
合わせるには、ウェーハ表面のシリコン原子のダングリ
ングボンドがＯＨ基で終端されることが必要とされてい
た。シリコンウェーハの表面をこのように制御するに
は、従来、例えば特公昭６２−２７０４０号公報に記載
のように、シリコンウェーハを硫酸・過酸化水素水，王
水または硝酸のいずれかの液中に浸漬し、これをボイル
する方法が知られていた。すなわち、ボイル処理された
シリコンウェーハについて、その鏡面同士を室温のクリ
ーンルーム内で重ね合わせて密着させる。その後、これ
を熱処理炉を用いて、８８０〜１１００℃という比較的
低い温度で加熱するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の張り合わせ基板の製造方法にあっては、シリ
コンウェーハ同士を張り合わせる際、これらのシリコン
ウェーハを硫酸・過酸化水素水の混合液中，王水または
硝酸液中でボイルしていたため、そのウェーハ表面の平
坦度が大幅に低下していた。その結果、熱処理時、ウェ
ーハの張り合わせ界面からＨ２Ｏが抜け出る際、このＨ
２Ｏが凝集してウェーハ外周部にボイド（未接合部分）
が発生しやすくなっていた。これにより、良品基板の収
率が低くなっていた。
うな従来の張り合わせ基板の製造方法にあっては、シリ
コンウェーハ同士を張り合わせる際、これらのシリコン
ウェーハを硫酸・過酸化水素水の混合液中，王水または
硝酸液中でボイルしていたため、そのウェーハ表面の平
坦度が大幅に低下していた。その結果、熱処理時、ウェ
ーハの張り合わせ界面からＨ２Ｏが抜け出る際、このＨ
２Ｏが凝集してウェーハ外周部にボイド（未接合部分）
が発生しやすくなっていた。これにより、良品基板の収
率が低くなっていた。
【０００４】
【発明の目的】そこで、この発明の目的は、ボイドの少
ない強固な張り合わせを行うことができる張り合わせ基
板の製造方法を提供するものである。また、この発明
は、張り合わせ基板の製造のためのシリコンウェーハを
提供することを、その目的としている。
ない強固な張り合わせを行うことができる張り合わせ基
板の製造方法を提供するものである。また、この発明
は、張り合わせ基板の製造のためのシリコンウェーハを
提供することを、その目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、鏡面研磨されたシリコンウェーハにあって、ＳｉＨ
結合の被覆率がそのシリコンウェーハの表面の６０％以
上である張り合わせ用シリコンウェーハである。好まし
いＳｉＨ結合の表面被覆率θは７０％以上である。６０
％未満では、他の元素で終端される率が高くなるため、
ボイド発生率が安定しない。シリコンウェーハの張り合
わせ面においてＨ基を制御する方法としては、例えば希
ＨＦ洗浄する方法が挙げられる。例えばシリコンウェー
ハを希フッ酸液（ＨＦ：Ｈ２Ｏ＝０．０５：１）により
室温で１〜５分間洗浄し、その後、乾燥する。
は、鏡面研磨されたシリコンウェーハにあって、ＳｉＨ
結合の被覆率がそのシリコンウェーハの表面の６０％以
上である張り合わせ用シリコンウェーハである。好まし
いＳｉＨ結合の表面被覆率θは７０％以上である。６０
％未満では、他の元素で終端される率が高くなるため、
ボイド発生率が安定しない。シリコンウェーハの張り合
わせ面においてＨ基を制御する方法としては、例えば希
ＨＦ洗浄する方法が挙げられる。例えばシリコンウェー
ハを希フッ酸液（ＨＦ：Ｈ２Ｏ＝０．０５：１）により
室温で１〜５分間洗浄し、その後、乾燥する。
【０００６】請求項２に記載の発明は、鏡面研磨された
シリコンウェーハの表面をフッ酸溶液により洗浄するこ
とにより、そのシリコンウェーハ表面でのＳｉＨ結合の
被覆率が６０％以上とした張り合わせ用シリコンウェー
ハである。
シリコンウェーハの表面をフッ酸溶液により洗浄するこ
とにより、そのシリコンウェーハ表面でのＳｉＨ結合の
被覆率が６０％以上とした張り合わせ用シリコンウェー
ハである。
【０００７】請求項３に記載の発明は、それぞれが鏡面
研磨された張り合わせ面を有する第１のシリコンウェー
ハおよび第２のシリコンウェーハを準備する工程と、第
１のシリコンウェーハおよび第２のシリコンウェーハの
各張り合わせ面を、ＳｉＨ結合の被覆率が６０％以上と
なるように疎水性化処理する工程と、この後、第１のシ
リコンウェーハおよび第２のシリコンウェーハの各張り
合わせ面同士を重ね合わせる工程と、この重ね合わせた
シリコンウェーハを熱処理することにより、張り合わせ
基板を製造する工程とを含む張り合わせ基板の製造方法
である。
研磨された張り合わせ面を有する第１のシリコンウェー
ハおよび第２のシリコンウェーハを準備する工程と、第
１のシリコンウェーハおよび第２のシリコンウェーハの
各張り合わせ面を、ＳｉＨ結合の被覆率が６０％以上と
なるように疎水性化処理する工程と、この後、第１のシ
リコンウェーハおよび第２のシリコンウェーハの各張り
合わせ面同士を重ね合わせる工程と、この重ね合わせた
シリコンウェーハを熱処理することにより、張り合わせ
基板を製造する工程とを含む張り合わせ基板の製造方法
である。
【０００８】請求項４に記載の発明は、上記疎水性化処
理では、シリコンウェーハ表面をフッ酸溶液で洗浄する
請求項３に記載の張り合わせ基板の製造方法である。
理では、シリコンウェーハ表面をフッ酸溶液で洗浄する
請求項３に記載の張り合わせ基板の製造方法である。
【０００９】請求項５に記載の発明は、上記重ね合わせ
たシリコンウェーハを１２００〜１２８０℃で熱処理す
る請求項３または請求項４に記載の張り合わせ基板の製
造方法である。この温度条件としたのは、１２００℃未
満では、表面からの脱ガスが充分に拡散せず、または界
面から脱出せず、シロキサン結合が進みにくいため、ボ
イド発生率が増大するからである。また、１２８０℃を
超えると、加熱温度が高すぎてしまい、過度の熱ストレ
ス、炉からの汚染、ＯＳＦ（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｉｎ
ｄｕｃｅｄ Ｓｔａｃｋｉｎｇ Ｆａｕｌｔ）などが発
生しやすくなる。好ましい熱処理時間は３０〜１２０分
間である。３０分間未満では熱処理時間が短か過ぎてシ
リコンウェーハの張り合わせ界面にボイドが発生しやす
くなる。また、１２０分間を超えるとＯＳＦの発生が多
くなる。さらに、炉内雰囲気は酸化性雰囲気とする。例
えば、ドライ酸素雰囲気などである。
たシリコンウェーハを１２００〜１２８０℃で熱処理す
る請求項３または請求項４に記載の張り合わせ基板の製
造方法である。この温度条件としたのは、１２００℃未
満では、表面からの脱ガスが充分に拡散せず、または界
面から脱出せず、シロキサン結合が進みにくいため、ボ
イド発生率が増大するからである。また、１２８０℃を
超えると、加熱温度が高すぎてしまい、過度の熱ストレ
ス、炉からの汚染、ＯＳＦ（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｉｎ
ｄｕｃｅｄ Ｓｔａｃｋｉｎｇ Ｆａｕｌｔ）などが発
生しやすくなる。好ましい熱処理時間は３０〜１２０分
間である。３０分間未満では熱処理時間が短か過ぎてシ
リコンウェーハの張り合わせ界面にボイドが発生しやす
くなる。また、１２０分間を超えるとＯＳＦの発生が多
くなる。さらに、炉内雰囲気は酸化性雰囲気とする。例
えば、ドライ酸素雰囲気などである。
【００１０】
【作用】請求項１〜請求項５に記載の発明では、第１の
シリコンウェーハ（鏡面ウェーハＰＷ）および第２のシ
リコンウェーハ（ＰＷ）を準備する。これらのシリコン
ウェーハには、例えば希ＨＦ洗浄を施す。その結果、こ
れらのシリコンウェーハの張り合わせ面が、ＳｉＨ結合
により覆われる。その被覆率は６０％以上とする。すな
わち、シリコンウェーハ表面を希ＨＦ洗浄すると、希Ｈ
Ｆ液中のＳｉ表面の酸化物除去に続く水素化の過程は、
図３のＨＦ液中におけるＳｉ表面の水素化過程を示す模
式図に示すように進行する。すなわち、Ｆ原子は全元素
中で４．０と最も高い電気陰性度であるので、ＨＦ分子
は分極している。しかも、Ｓｉ表面のＳｉ−Ｏ結合も、
Ｏの電気陰性度が３．５と比較的大きいことから、やは
り分極している。その結果、ＨＦ分子は表面のＳｉ−Ｏ
結合と図３（ａ）に示すような配位で反応し、酸素はＨ
２Ｏとして除去される。そして、Ｓｉ表面にＳｉＦ結合
が残る（同（ｂ））。このＳｉＦ結合はボンドエネルギ
１２９．３kcal/molときわめて安定しているが、やはり
分極しているため、ＨＦの攻撃を受ける（同（ｃ））。
結局、表面のＳｉはＳｉＦ４として脱離し、Ｓｉ表面は
水素で終端される（同（ｄ））。
シリコンウェーハ（鏡面ウェーハＰＷ）および第２のシ
リコンウェーハ（ＰＷ）を準備する。これらのシリコン
ウェーハには、例えば希ＨＦ洗浄を施す。その結果、こ
れらのシリコンウェーハの張り合わせ面が、ＳｉＨ結合
により覆われる。その被覆率は６０％以上とする。すな
わち、シリコンウェーハ表面を希ＨＦ洗浄すると、希Ｈ
Ｆ液中のＳｉ表面の酸化物除去に続く水素化の過程は、
図３のＨＦ液中におけるＳｉ表面の水素化過程を示す模
式図に示すように進行する。すなわち、Ｆ原子は全元素
中で４．０と最も高い電気陰性度であるので、ＨＦ分子
は分極している。しかも、Ｓｉ表面のＳｉ−Ｏ結合も、
Ｏの電気陰性度が３．５と比較的大きいことから、やは
り分極している。その結果、ＨＦ分子は表面のＳｉ−Ｏ
結合と図３（ａ）に示すような配位で反応し、酸素はＨ
２Ｏとして除去される。そして、Ｓｉ表面にＳｉＦ結合
が残る（同（ｂ））。このＳｉＦ結合はボンドエネルギ
１２９．３kcal/molときわめて安定しているが、やはり
分極しているため、ＨＦの攻撃を受ける（同（ｃ））。
結局、表面のＳｉはＳｉＦ４として脱離し、Ｓｉ表面は
水素で終端される（同（ｄ））。
【００１１】この場合、Ｓｉ−Ｈ結合は、両者の電気陰
性度がＳｉ（１．８），Ｈ（２．１）とほとんど変わら
ないので、わずかな分極を示すだけである。ゆえに、Ｈ
Ｆの攻撃をほとんど受けなくなる。その結果、ＳｉのＨ
Ｆによるエッチングは著しくおそくなる。このような機
構によって、ＨＦ処理されたＳｉ表面は水素終端され
る。なお、ＳｉＨ結合のボンドエネルギは７０．４kcal
/molである。また、Ｓｉ−Ｓｉ結合のボンドエネルギは
４２．２kcal/molである。したがって、Ｓｉ−Ｓｉ結合
よりボンドエネルギが大きいＨ終端のＳｉ表面は、化学
的に安定している。
性度がＳｉ（１．８），Ｈ（２．１）とほとんど変わら
ないので、わずかな分極を示すだけである。ゆえに、Ｈ
Ｆの攻撃をほとんど受けなくなる。その結果、ＳｉのＨ
Ｆによるエッチングは著しくおそくなる。このような機
構によって、ＨＦ処理されたＳｉ表面は水素終端され
る。なお、ＳｉＨ結合のボンドエネルギは７０．４kcal
/molである。また、Ｓｉ−Ｓｉ結合のボンドエネルギは
４２．２kcal/molである。したがって、Ｓｉ−Ｓｉ結合
よりボンドエネルギが大きいＨ終端のＳｉ表面は、化学
的に安定している。
【００１２】その後、これらの第１のシリコンウェーハ
と第２のシリコンウェーハとを例えば室温で重ね合わせ
る。すなわち、これらのシリコンウェーハの鏡面同士を
密着させるのである。次いで、この張り合わされたウェ
ーハを、例えば１２００〜１２８０℃で熱処理する。そ
の結果、ボイドが少ない強固な張り合わせ基板が作製さ
れる。このように、シリコンウェーハを１２００℃を超
える高温で熱処理するのは、例えばＨ基の被覆率θ＝６
０％くらいのシリコンウェーハ表面を、１２００℃未満
の熱処理温度で張り合わせ熱処理すると、ボイドの発生
率が高くなるためである。
と第２のシリコンウェーハとを例えば室温で重ね合わせ
る。すなわち、これらのシリコンウェーハの鏡面同士を
密着させるのである。次いで、この張り合わされたウェ
ーハを、例えば１２００〜１２８０℃で熱処理する。そ
の結果、ボイドが少ない強固な張り合わせ基板が作製さ
れる。このように、シリコンウェーハを１２００℃を超
える高温で熱処理するのは、例えばＨ基の被覆率θ＝６
０％くらいのシリコンウェーハ表面を、１２００℃未満
の熱処理温度で張り合わせ熱処理すると、ボイドの発生
率が高くなるためである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面に
基づいて説明する。この第１実施例では、シリコンウェ
ーハ同士（シリコン面同士）を直接張り合わせるものと
する。図１は、この発明の第１実施例に係る張り合わせ
基板の製造方法を示すフローシートである。図１に示す
ように、２枚の鏡面研磨シリコンウェーハ（活性層用を
Ａ板，支持層用をＢ板）１１，１２を準備する。その
後、各シリコンウェーハを、ともに、室温で５分間だけ
希ＨＦ溶液（ＨＦ：Ｈ２Ｏ＝０．０５：１）で洗浄し、
そして乾燥する。
基づいて説明する。この第１実施例では、シリコンウェ
ーハ同士（シリコン面同士）を直接張り合わせるものと
する。図１は、この発明の第１実施例に係る張り合わせ
基板の製造方法を示すフローシートである。図１に示す
ように、２枚の鏡面研磨シリコンウェーハ（活性層用を
Ａ板，支持層用をＢ板）１１，１２を準備する。その
後、各シリコンウェーハを、ともに、室温で５分間だけ
希ＨＦ溶液（ＨＦ：Ｈ２Ｏ＝０．０５：１）で洗浄し、
そして乾燥する。
【００１４】このように、シリコンウェーハ表面を希Ｈ
Ｆ洗浄すると、図３（ａ）〜図３（ｄ）に示すように、
ＨＦ分子がＳｉ表面のＳｉ−Ｏ結合と反応し（ａ）、次
いでこのＳｉ−Ｏ結合と他のＨＦ分子が反応して、Ｓｉ
表面にＳｉＦ結合が残り（ｂ）、ＳｉＦ結合がＨＦ分子
の攻撃を受け（ｃ）、ウェーハ表面のＳｉがＳｉＦ４と
して脱離し、その結果、Ｓｉ表面が水素で終端される
（ｄ）。この際、シリコンウェーハ表面が、Ｈ基による
被覆率θ＝６０％以上となるように、例えば希ＨＦによ
るシリコンウェーハの洗浄時間などの各種のＨ基終端化
条件を調整する。そして、これらの鏡面同士を重ね合わ
せる室温による張り合わせ後、張り合わせ基板１３に対
して張り合わせ熱処理を行う。この熱処理温度は１２０
０〜１２８０℃、時間は６０分とする。この熱処理はド
ライ酸素雰囲気で行った。
Ｆ洗浄すると、図３（ａ）〜図３（ｄ）に示すように、
ＨＦ分子がＳｉ表面のＳｉ−Ｏ結合と反応し（ａ）、次
いでこのＳｉ−Ｏ結合と他のＨＦ分子が反応して、Ｓｉ
表面にＳｉＦ結合が残り（ｂ）、ＳｉＦ結合がＨＦ分子
の攻撃を受け（ｃ）、ウェーハ表面のＳｉがＳｉＦ４と
して脱離し、その結果、Ｓｉ表面が水素で終端される
（ｄ）。この際、シリコンウェーハ表面が、Ｈ基による
被覆率θ＝６０％以上となるように、例えば希ＨＦによ
るシリコンウェーハの洗浄時間などの各種のＨ基終端化
条件を調整する。そして、これらの鏡面同士を重ね合わ
せる室温による張り合わせ後、張り合わせ基板１３に対
して張り合わせ熱処理を行う。この熱処理温度は１２０
０〜１２８０℃、時間は６０分とする。この熱処理はド
ライ酸素雰囲気で行った。
【００１５】この熱処理時、シリコンウェーハ表面は被
覆率θ＝６０％以上のＨ基で終端され、しかも熱処理温
度は１２００〜１２８０℃となっている。これにより、
ボイドの少ない強固なシリコンウェーハ１１，１２同士
の張り合わせが実現する。その後、この張り合わせ基板
１３に対して超音波照射によるボイド検査を行う。それ
から、面取りし、Ａ板１１の研削・研磨を行って、この
Ａ板１１を所定厚さとし、最後に洗浄することとなる。
覆率θ＝６０％以上のＨ基で終端され、しかも熱処理温
度は１２００〜１２８０℃となっている。これにより、
ボイドの少ない強固なシリコンウェーハ１１，１２同士
の張り合わせが実現する。その後、この張り合わせ基板
１３に対して超音波照射によるボイド検査を行う。それ
から、面取りし、Ａ板１１の研削・研磨を行って、この
Ａ板１１を所定厚さとし、最後に洗浄することとなる。
【００１６】次に、図２に基づいて、この発明の第２実
施例に係る張り合わせ基板の製造方法を説明する。図２
は、この発明の第２実施例に係る張り合わせ基板の製造
方法を示すフローチャートである。図２に示すように、
この実施例の張り合わせ基板の製造方法は、誘電体分離
ウェーハ（張り合わせ基板）に、第１実施例の希ＨＦ洗
浄を適用した例である。まず、活性層用ウェーハとなる
表面を鏡面加工したシリコンウェーハ２０を作製、準備
する（図２（ａ））。次いで、このシリコンウェーハ２
０の表面に、マスク酸化膜２１を形成する（図２
（ｂ））。
施例に係る張り合わせ基板の製造方法を説明する。図２
は、この発明の第２実施例に係る張り合わせ基板の製造
方法を示すフローチャートである。図２に示すように、
この実施例の張り合わせ基板の製造方法は、誘電体分離
ウェーハ（張り合わせ基板）に、第１実施例の希ＨＦ洗
浄を適用した例である。まず、活性層用ウェーハとなる
表面を鏡面加工したシリコンウェーハ２０を作製、準備
する（図２（ａ））。次いで、このシリコンウェーハ２
０の表面に、マスク酸化膜２１を形成する（図２
（ｂ））。
【００１７】次に、酸化膜２１上にレジスト膜２２を被
着する。それから、レジスト膜２２に所定パターンの窓
を形成する。続いて、この窓を介して酸化膜２１に同じ
パターンの窓を形成し、シリコンウェーハ２０表面の一
部を露出させる。次に、レジスト膜２２を除去する。さ
らに、このシリコンウェーハ２０をエッチング液（ＩＰ
Ａ／ＫＯＨ／Ｈ２Ｏ）に所定時間だけ浸漬する。その結
果、シリコンウェーハ表面には所定パターンの凹部（窪
み）が形成されることになる。よって、ウェーハ表面に
異方性エッチングが施され（図２（ｃ））、断面Ｖ字形
状の誘電体分離溝２３が形成される。
着する。それから、レジスト膜２２に所定パターンの窓
を形成する。続いて、この窓を介して酸化膜２１に同じ
パターンの窓を形成し、シリコンウェーハ２０表面の一
部を露出させる。次に、レジスト膜２２を除去する。さ
らに、このシリコンウェーハ２０をエッチング液（ＩＰ
Ａ／ＫＯＨ／Ｈ２Ｏ）に所定時間だけ浸漬する。その結
果、シリコンウェーハ表面には所定パターンの凹部（窪
み）が形成されることになる。よって、ウェーハ表面に
異方性エッチングが施され（図２（ｃ））、断面Ｖ字形
状の誘電体分離溝２３が形成される。
【００１８】次に、マスク酸化膜２１を希ＨＦ液で洗浄
除去する（図２（ｄ））。このとき、シリコンバルク中
にドーパントを導入してもよい。続いて、シリコンウェ
ーハ表面に、酸化熱処理により所定厚さの誘電体分離酸
化膜２４を形成する（図２（ｅ））。そして、このウェ
ーハ表面を洗浄する。
除去する（図２（ｄ））。このとき、シリコンバルク中
にドーパントを導入してもよい。続いて、シリコンウェ
ーハ表面に、酸化熱処理により所定厚さの誘電体分離酸
化膜２４を形成する（図２（ｅ））。そして、このウェ
ーハ表面を洗浄する。
【００１９】次に、このシリコンウェーハ２０の表面
に、約６００℃の低温ＣＶＤ法により、種ポリシリコン
層２５を堆積させる。さらに、洗浄後、この種ポリシリ
コン層２５上に、約１２５０℃の高温ＣＶＤ法で、高温
ポリシリコン層２６を所定厚さまで成長させる（図２
（ｆ））。続いて、ウェーハ外周部を面取りし、必要に
応じてウェーハ裏面を平坦化する。それから、ウェーハ
表面の高温ポリシリコン層２６を厚さ３０μｍまで研削
・研磨する（図２（ｇ））。または、この後、必要に応
じて、ウェーハ表面に６００℃の低温ＣＶＤ法で厚さ３
μｍの低温ポリシリコン層２７を堆積し、その表面をポ
リッシングする。
に、約６００℃の低温ＣＶＤ法により、種ポリシリコン
層２５を堆積させる。さらに、洗浄後、この種ポリシリ
コン層２５上に、約１２５０℃の高温ＣＶＤ法で、高温
ポリシリコン層２６を所定厚さまで成長させる（図２
（ｆ））。続いて、ウェーハ外周部を面取りし、必要に
応じてウェーハ裏面を平坦化する。それから、ウェーハ
表面の高温ポリシリコン層２６を厚さ３０μｍまで研削
・研磨する（図２（ｇ））。または、この後、必要に応
じて、ウェーハ表面に６００℃の低温ＣＶＤ法で厚さ３
μｍの低温ポリシリコン層２７を堆積し、その表面をポ
リッシングする。
【００２０】次いで、この表面に５重量％の希ＨＦ液に
より希ＨＦ洗浄を施す。これにより、低温ポリシリコン
層２７の表面が、第１実施例と同じＨ基終端化工程によ
って、被覆率θ＝６０％以上のＨ基により終端される。
その後、このウェーハを乾燥する。
より希ＨＦ洗浄を施す。これにより、低温ポリシリコン
層２７の表面が、第１実施例と同じＨ基終端化工程によ
って、被覆率θ＝６０％以上のＨ基により終端される。
その後、このウェーハを乾燥する。
【００２１】一方、表面が酸化膜３１により覆われた支
持基板用ウェーハ３０を準備する（図２（ｈ））。そし
て、この支持基板用ウェーハ３０の表面に、同様に５重
量％の希ＨＦ液を用いて、室温で５分間だけ希ＨＦ洗浄
を施す。よって、酸化膜３１の表面がＨ終端化処理され
る。その結果、この酸化膜３１の表面が、被覆率θ＝６
０％以上でＨ基により終端される。その後、このウェー
ハを乾燥する。次に、この支持基板用ウェーハ３０上
に、上記活性層用ウェーハ用のシリコンウェーハ２０
を、その鏡面同士を重ね合わせて張り合わせる（図２
（ｉ））。
持基板用ウェーハ３０を準備する（図２（ｈ））。そし
て、この支持基板用ウェーハ３０の表面に、同様に５重
量％の希ＨＦ液を用いて、室温で５分間だけ希ＨＦ洗浄
を施す。よって、酸化膜３１の表面がＨ終端化処理され
る。その結果、この酸化膜３１の表面が、被覆率θ＝６
０％以上でＨ基により終端される。その後、このウェー
ハを乾燥する。次に、この支持基板用ウェーハ３０上
に、上記活性層用ウェーハ用のシリコンウェーハ２０
を、その鏡面同士を重ね合わせて張り合わせる（図２
（ｉ））。
【００２２】それから、この張り合わせウェーハについ
て所定の張り合わせ熱処理を施す。その際、熱処理温度
は１２００〜１２８０℃である。熱処理時間は６０分で
ある。また、熱処理の雰囲気はドライ酸素雰囲気であ
る。その後、超音波探傷法によりボイド検査を行う。そ
こで良品と判定された場合には、図２（ｊ）に示すよう
に、この活性層用ウェーハ側の外周部を面取りし、必要
に応じて支持基板用ウェーハ３０の酸化膜３１を除去し
た後、活性層用ウェーハ表面を研削・研磨する。この活
性層用ウェーハの研磨量は、誘電体分離酸化膜２４で区
画された誘電体分離シリコン島２０Ａが現出されるまで
とする。このようにして、ボイドの少ない強固な張り合
わせ誘電体分離ウェーハ（張り合わせ基板）が作製され
る。
て所定の張り合わせ熱処理を施す。その際、熱処理温度
は１２００〜１２８０℃である。熱処理時間は６０分で
ある。また、熱処理の雰囲気はドライ酸素雰囲気であ
る。その後、超音波探傷法によりボイド検査を行う。そ
こで良品と判定された場合には、図２（ｊ）に示すよう
に、この活性層用ウェーハ側の外周部を面取りし、必要
に応じて支持基板用ウェーハ３０の酸化膜３１を除去し
た後、活性層用ウェーハ表面を研削・研磨する。この活
性層用ウェーハの研磨量は、誘電体分離酸化膜２４で区
画された誘電体分離シリコン島２０Ａが現出されるまで
とする。このようにして、ボイドの少ない強固な張り合
わせ誘電体分離ウェーハ（張り合わせ基板）が作製され
る。
【００２３】ここで、実際に、２枚の鏡面加工シリコン
ウェーハを用いて、このウェーハ表面のＨ基の被覆率θ
と、張り合わせ熱処理温度との関係について実験を行っ
た。その際のデータを記載する。実験時の各条件は以下
の通りである。それぞれの実験条件ごとに、活性層用ウ
ェーハを２５枚ずつ用意する（うち１枚ずつはモニタ
用）。 （１）まず、張り合わせ面の準備として、活性層用ウェ
ーハ側の全サンプルに対して、ウェーハ表面をＳＣ１洗
浄しておく。 （２）次に、張り合わせ前洗浄を行う。すなわち、室温
で５重量％の希ＨＦ洗浄液を用いて、張り合わされる２
枚シリコンウェーハを希ＨＦ洗浄する。なお、ウェーハ
の保管には、室温２２±３℃，湿度３０〜６０％，clas
s１０のクリーンルームを用いる。保管時間は１〜１３
時間とする。
ウェーハを用いて、このウェーハ表面のＨ基の被覆率θ
と、張り合わせ熱処理温度との関係について実験を行っ
た。その際のデータを記載する。実験時の各条件は以下
の通りである。それぞれの実験条件ごとに、活性層用ウ
ェーハを２５枚ずつ用意する（うち１枚ずつはモニタ
用）。 （１）まず、張り合わせ面の準備として、活性層用ウェ
ーハ側の全サンプルに対して、ウェーハ表面をＳＣ１洗
浄しておく。 （２）次に、張り合わせ前洗浄を行う。すなわち、室温
で５重量％の希ＨＦ洗浄液を用いて、張り合わされる２
枚シリコンウェーハを希ＨＦ洗浄する。なお、ウェーハ
の保管には、室温２２±３℃，湿度３０〜６０％，clas
s１０のクリーンルームを用いる。保管時間は１〜１３
時間とする。
【００２４】（３）ウェーハ表面のＨ基の被覆率θの測
定は、赤外分光法に基づくＦＴＩＲ・ＡＴＲにより、抜
き取りサンプルを各１枚ずつ評価し、ウェーハ表面にお
けるＨ基の被覆率θを算出する。 （４）張り合わせ熱処理は、ドライ酸素雰囲気で行い、
熱処理時間は６０分間である。以上の条件で張り合わせ
熱処理を実施した際の、シリコンウェーハ表面のＨ基の
被覆率θと、張り合わせ熱処理温度との関係を表１に示
す。後工程として、張り合わせウェーハの外周部を１ｍ
ｍだけ面取りする。それからボイドの測定を行う。この
測定は、超音波探傷検査装置による超音波探傷検査法に
より行う。検査条件は、超音波周波数が３０ＭＨｚであ
り、反射強度が５０％以上の場合にボイドと見なす。こ
うして、ボイド専有率（ボイド面積／ウェーハ面積×１
００）を求める。表１中の数値は、それぞれ２４枚のシ
リコンウェーハの平均値である。ボイド専有率が０．２
％以下で良品とする。
定は、赤外分光法に基づくＦＴＩＲ・ＡＴＲにより、抜
き取りサンプルを各１枚ずつ評価し、ウェーハ表面にお
けるＨ基の被覆率θを算出する。 （４）張り合わせ熱処理は、ドライ酸素雰囲気で行い、
熱処理時間は６０分間である。以上の条件で張り合わせ
熱処理を実施した際の、シリコンウェーハ表面のＨ基の
被覆率θと、張り合わせ熱処理温度との関係を表１に示
す。後工程として、張り合わせウェーハの外周部を１ｍ
ｍだけ面取りする。それからボイドの測定を行う。この
測定は、超音波探傷検査装置による超音波探傷検査法に
より行う。検査条件は、超音波周波数が３０ＭＨｚであ
り、反射強度が５０％以上の場合にボイドと見なす。こ
うして、ボイド専有率（ボイド面積／ウェーハ面積×１
００）を求める。表１中の数値は、それぞれ２４枚のシ
リコンウェーハの平均値である。ボイド専有率が０．２
％以下で良品とする。
【００２５】
【表１】
【００２６】表１から明らかなように、Ｈ基の被覆率θ
が６０％を超え、かつ張り合わせ熱処理温度が１２００
〜１２８０℃の場合に、ボイド専有率が０．２％以下の
良品となった。
が６０％を超え、かつ張り合わせ熱処理温度が１２００
〜１２８０℃の場合に、ボイド専有率が０．２％以下の
良品となった。
【００２７】
【発明の効果】この発明によれば、互いに張り合わされ
る第１のシリコンウェーハおよび第２のシリコンウェー
ハの張り合わせ面を、Ｈ基の被覆率θが６０％以上とな
るように活性化処理し、殊に張り合わせ後のシリコンウ
ェーハ同士を１２００〜１２８０℃で熱処理するように
すれば、ボイドの少ない強固な張り合わせを行うことが
できる。
る第１のシリコンウェーハおよび第２のシリコンウェー
ハの張り合わせ面を、Ｈ基の被覆率θが６０％以上とな
るように活性化処理し、殊に張り合わせ後のシリコンウ
ェーハ同士を１２００〜１２８０℃で熱処理するように
すれば、ボイドの少ない強固な張り合わせを行うことが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例に係る張り合わせ基板の
製造方法を示すフローシートである。
製造方法を示すフローシートである。
【図２】この発明の第２実施例に係る張り合わせ基板の
製造方法を示すフローシートである。
製造方法を示すフローシートである。
【図３】この発明に係るシリコンウェーハ表面での水素
終端化処理を示す模式図である。
終端化処理を示す模式図である。
１１ シリコンウェーハ（第１のシリコンウェーハ）、 １２ シリコンウェーハ（第２のシリコンウェーハ）、 １３ 張り合わせ基板、 ２０ 活性層用ウェーハ（第１のシリコンウェーハ）、 ３０ 支持基板用ウェーハ（第２のシリコンウェー
ハ）。
ハ）。
Claims (5)
- 【請求項１】 鏡面研磨されたシリコンウェーハにあっ
て、ＳｉＨ結合の被覆率がそのシリコンウェーハの表面
の６０％以上である張り合わせ用シリコンウェーハ。 - 【請求項２】 鏡面研磨されたシリコンウェーハの表面
をフッ酸溶液により洗浄することにより、そのシリコン
ウェーハ表面でのＳｉＨ結合の被覆率が６０％以上とし
た張り合わせ用シリコンウェーハ。 - 【請求項３】 それぞれが鏡面研磨された張り合わせ面
を有する第１のシリコンウェーハおよび第２のシリコン
ウェーハを準備する工程と、 第１のシリコンウェーハおよび第２のシリコンウェーハ
の各張り合わせ面を、ＳｉＨ結合の被覆率が６０％以上
となるように疎水性化処理する工程と、 この後、第１のシリコンウェーハおよび第２のシリコン
ウェーハの各張り合わせ面同士を重ね合わせる工程と、 この重ね合わせたシリコンウェーハを熱処理することに
より、張り合わせ基板を製造する工程とを含む張り合わ
せ基板の製造方法。 - 【請求項４】 上記疎水性化処理では、シリコンウェー
ハ表面をフッ酸溶液で洗浄する請求項３に記載の張り合
わせ基板の製造方法。 - 【請求項５】 上記重ね合わせたシリコンウェーハを１
２００〜１２８０℃で熱処理する請求項３または請求項
４に記載の張り合わせ基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11125336A JP2000315635A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 張り合わせ用シリコンウェーハおよびこれを用いた張り合わせ基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11125336A JP2000315635A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 張り合わせ用シリコンウェーハおよびこれを用いた張り合わせ基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000315635A true JP2000315635A (ja) | 2000-11-14 |
Family
ID=14907600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11125336A Pending JP2000315635A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 張り合わせ用シリコンウェーハおよびこれを用いた張り合わせ基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000315635A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008258304A (ja) * | 2007-04-03 | 2008-10-23 | Sumco Corp | 半導体基板の製造方法 |
| CN105097444A (zh) * | 2014-05-19 | 2015-11-25 | 胜高股份有限公司 | 硅晶片的制造方法及硅晶片 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05198549A (ja) * | 1991-08-26 | 1993-08-06 | Nippondenso Co Ltd | 半導体基板の製造方法 |
| JPH08236735A (ja) * | 1995-02-24 | 1996-09-13 | Mitsubishi Materials Corp | Ｓｏｉ基板及びその製造方法 |
| JPH09331049A (ja) * | 1996-04-08 | 1997-12-22 | Canon Inc | 貼り合わせｓｏｉ基板の作製方法及びｓｏｉ基板 |
-
1999
- 1999-04-30 JP JP11125336A patent/JP2000315635A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05198549A (ja) * | 1991-08-26 | 1993-08-06 | Nippondenso Co Ltd | 半導体基板の製造方法 |
| JPH08236735A (ja) * | 1995-02-24 | 1996-09-13 | Mitsubishi Materials Corp | Ｓｏｉ基板及びその製造方法 |
| JPH09331049A (ja) * | 1996-04-08 | 1997-12-22 | Canon Inc | 貼り合わせｓｏｉ基板の作製方法及びｓｏｉ基板 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008258304A (ja) * | 2007-04-03 | 2008-10-23 | Sumco Corp | 半導体基板の製造方法 |
| CN105097444A (zh) * | 2014-05-19 | 2015-11-25 | 胜高股份有限公司 | 硅晶片的制造方法及硅晶片 |
| JP2015220370A (ja) * | 2014-05-19 | 2015-12-07 | 株式会社Sumco | シリコンウェーハの製造方法及びシリコンウェーハ |
| CN105097444B (zh) * | 2014-05-19 | 2018-11-23 | 胜高股份有限公司 | 硅晶片的制造方法及硅晶片 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051003 |
|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061010 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070220 |