JP2000315783A - 張り合わせ誘電体分離ウェーハおよびその製造方法 - Google Patents

張り合わせ誘電体分離ウェーハおよびその製造方法

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JP2000315783A
JP2000315783A JP11125337A JP12533799A JP2000315783A JP 2000315783 A JP2000315783 A JP 2000315783A JP 11125337 A JP11125337 A JP 11125337A JP 12533799 A JP12533799 A JP 12533799A JP 2000315783 A JP2000315783 A JP 2000315783A
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Hiroyuki Oi
浩之 大井
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Mitsubishi Materials Silicon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 裏面グラインディング時のチッピングを防
ぎ、取扱いが容易で、縦型治具挿填後の安定性が良く、
治具内ウェーハ倒れによる熱処理時のスリップ発生が抑
えられる張り合わせ誘電体分離ウェーハおよびその製造
方法を提供する。 【解決手段】 張り合わせウェーハの外周部の面取り
時、活性層用ウェーハ10側の端が面取り内縁で、支持
基板用ウェーハ20側の端が面取り外縁とした、傾斜す
る第1の面取り部30を設ける。かつウェーハ20の外
周部に、一端が第1の面取り部30の傾斜面と接し、ウ
ェーハ20の表裏面と直交する第2の面取り部31を設
ける。結果、裏面グラインディング時のチッピングの発
生を防止でき、よって取扱いが容易で、しかも熱処理用
ボート等の治具に縦置きした際の安定性が良く、治具内
ウェーハ倒れによる熱処理時のスリップ発生を抑制でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は張り合わせ誘電体
分離ウェーハおよびその製造方法、詳しくは誘電体分離
シリコン島を有する活性層用ウェーハと、これを支持す
る支持基板用ウェーハとを張り合わせて、面取り後のウ
ェーハ外周部の形状が砲弾型となった張り合わせ誘電体
分離ウェーハおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、張り合わせシリコンウェーハの
一種として、張り合わせ誘電体分離ウェーハが知られて
いる。従来の張り合わせ誘電体分離ウェーハは、図4に
示す各工程を経て製造されていた。この図4は、従来の
張り合わせ誘電体分離ウェーハの製造工程を説明するた
めの断面図である。図5は、従来の別の張り合わせ誘電
体分離ウェーハの拡大断面図である。すなわち、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10を用意する(図4(a))。次いで、このシ
リコンウェーハ10の表面に、マスク酸化膜11を形成
する(b)。さらに、ホトレジスト12をマスク酸化膜
11上に被着し、フォトリソグラフ法によって所定位置
に開口を形成する。そして、この開口を介して露出した
酸化膜11を除去し、酸化膜11に所定パターンの窓を
形成する。その結果、シリコンウェーハ10の表面の一
部が露出する。次に、ホトレジスト12の除去後、この
シリコンウェーハ10をアルカリ性のエッチング液(I
PA/KOH/HO)に浸漬して、ウェーハ表面の窓
内部を異方性エッチングする(c)。このようにして、
ウェーハ表面に断面V字形状の誘電体分離用溝13が形
成される。なお、ここでいう異方性エッチングとは、シ
リコンウェーハ10の結晶面方位に起因し、深さ方向の
エッチング速度が水平方向よりも大きくて、エッチング
速度が方向依存性を持ったエッチングのことである。
【0003】次に、このマスク酸化膜11を希HF液
(希フッ酸液)またはバッファフッ酸液で洗浄除去する
(d)。それから、ウェーハ表面に、酸化熱処理によっ
て誘電体分離酸化膜14を形成する(e)。この結果、
誘電体分離用溝13表面を含むシリコンウェーハ表面に
所定厚さの誘電体分離酸化膜14が形成される。続い
て、このシリコンウェーハの表面、すなわち誘電体分離
酸化膜14上に、約1200〜1300℃の高温CVD
法で、高温ポリシリコン層16を厚めに成長させる
(f)。それから、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。次いで、ウェーハ表
面の高温ポリシリコン層16を厚さ約10〜80μmま
で研削・研磨する(g)。または、必要に応じて、この
後、ウェーハ表面に550〜700℃の低温CVD法
で、厚さ1〜5μmの低温ポリシリコン層17を成長さ
せ、張り合わせ面の鏡面化を図る目的で、この低温ポリ
シリコン層17の表面をポリッシングする(g)。
【0004】一方、上記シリコンウェーハ10とは別
の、支持基板用ウェーハとなるシリコンウェーハ20を
準備する(h)。このウェーハ表面は鏡面加工してあ
る。次に、このシリコンウェーハ20上に、上記活性層
用ウェーハ用のシリコンウェーハ10を、鏡面同士を接
触させて張り合わせる(i)。その後、この張り合わせ
ウェーハの張り合わせ強度を高める熱処理が施される。
次に、図4(j)に示すように、この活性層用ウェーハ
の活性層用ウェーハ側の外周部を面取りする。すなわ
ち、シリコンウェーハ10の表面から斜めに研削し、張
り合わせ界面を通り越して、シリコンウェーハ20の表
層部に達するまで面取りする。そして、この張り合わせ
ウェーハの活性層用ウェーハ側表面を研削・研磨する
(k)。この活性層用ウェーハの研削量は、誘電体分離
酸化膜14の一部が外部に露出し、高温ポリシリコン層
16の表面上に、誘電体分離酸化膜14で区画された誘
電体分離シリコン島30が現出するまでとする。
【0005】ところが、このような従前の面取り方法で
は、シリコンウェーハ10の表面からシリコンウェーハ
20の表層部に到達するまで、張り合わせウェーハの外
周部がカットされている。これにより、支持基板用ウェ
ーハの外周部は薄肉化する。その結果、例えばデバイス
工程の終了後、この張り合わせ誘電体分離ウェーハをチ
ップ化するにあたって、あらかじめウェーハ厚さ(チッ
プ厚さ)を調整するための裏面グラインディング(研
削)を施すと、薄肉化した支持基板用ウェーハの外周
部、殊に面取り部のシリコンウェーハ10側のエッジ部
にチッピングが生じやすいという問題点があった。この
結果、張り合わせ誘電体分離ウェーハの取り扱い時に、
必要以上の注意をはらわなければならなかった。
【0006】これを解消する従来技術として、例えば特
開平3−83320号公報の「接着半導体基板」が知ら
れている。この従来技術は、図5に示すように、張り合
わせウェーハの外周部を斜めにカットして、活性層用ウ
ェーハ10と支持基板用ウェーハ20とにまたがって、
傾斜した面取り面を形成するという技術思想である。こ
れにより、前述した裏面グラインディングを行っても、
それに耐え得るウェーハ外周部の厚さが確保されて、薄
肉化された支持基板用ウェーハ20にチッピングが生じ
にくくなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来技術では、支持基板用ウェーハの外周部の面取りされ
ていない部分が、支持基板用ウェーハ本来の湾曲面のま
まとなっている。そのため、処理時張り合わせウェーハ
が収納される、例えばカセットケースや熱処理用ボート
などの治具が縦型である場合、この治具に略垂直状態で
装填された張り合わせウェーハが倒れやすくなってい
た。その結果、例えば熱処理時などにおいて、このよう
なウェーハ倒れを原因にして、スリップが生じやすいと
いう問題点があった。
【0008】
【発明の目的】この発明は、裏面グラインディング時の
チッピングの発生を防止することができ、取り扱いやす
く、縦型の治具に縦置きした際の安定性がよく、熱処理
時に、治具内におけるウェーハ倒れを原因としたスリッ
プの発生を抑えることができる張り合わせ誘電体分離ウ
ェーハおよびその製造方法を提供することを、その目的
としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、支持基板用ウェーハと、この表面に張り合わされる
活性層用ウェーハとを有し、この活性層用ウェーハの高
温ポリシリコン層の表面に、互いに誘電体分離酸化膜に
よって分離された複数の誘電体分離シリコン島が形成さ
れた張り合わせ誘電体分離ウェーハにおいて、この張り
合わせ誘電体分離ウェーハの外周部に第1の面取り面と
第2の面取り面とを設け、第1の面取り面を、その内縁
が活性層用ウェーハに、その外縁が支持基板用ウェーハ
にそれぞれ位置する傾斜面で形成し、第2の面取り面
を、一端が上記第1の面取り面の外縁と接し、支持基板
用ウェーハの裏面と直交した平面で形成した張り合わせ
誘電体分離ウェーハ張り合わせ誘電体分離ウェーハであ
る。
【0010】第1の面取り面の傾斜角度は限定されな
い。ただし、17〜33度が好ましい。17度未満で
は、面取り面の内縁が活性層基板外周から大きく内側に
位置することになり、外周近くのSi島が多く使えなく
なるという不都合が生じる。33度を超えると、面取り
面の外縁と接して、支持基板用ウェーハの裏面と直交し
た平面の幅が小さくなり、破損しやすくなるという不都
合が生じる。この際、第1の面取り面の面取り幅(ウェ
ーハ半径方向の幅)は、通常、360〜580μmくら
いとなる。第2の面取り面の面取り幅は限定されない。
ただし、張り合わせ界面から支持基板外周までの距離が
100〜400μmとなるのが好ましい。100μm未
満では、公差が厳しく加工が難しくなる。400μmを
越えると、第1の面取り面の幅が大きくなり、外周近く
のSi島が多く使えなくなる。
【0011】なお、第1の面取り面は、活性層用ウェー
ハと支持基板用ウェーハとの張り合わせ界面を含んでい
なければならない。反対に、第2の面取り面は、張り合
わせ界面を含んでいてはいけない。これは、張り合わせ
界面の外周近傍の未接着領域を除去することができなく
なるからである。第1と第2の面取り面は、1つの砥石
ホイールにより同時に形成してもかまわない。また、支
持基板用ウェーハの外周部の裏面側に、面取り幅の短
い、傾斜した第3の面取り面を設けてもよい。この第3
の面取り面において、好ましい面取り角度は20〜40
度であり、また好ましい面取り幅は100〜460μm
である。これらの事項は、請求項2にも該当する。
【0012】請求項2に記載の発明は、活性層用ウェー
ハの表面に誘電体分離酸化膜を介して高温ポリシリコン
層を成長させ、この高温ポリシリコン層の表面を研削・
研磨後、この研磨面を張り合わせ面として、活性層用ウ
ェーハを支持基板用ウェーハの表面に張り合わせ、この
張り合わせウェーハの外周部を面取りし、この後、活性
層用ウェーハを裏面側から研削・研磨して、この研磨面
に誘電体分離酸化膜で分離された複数の誘電体分離シリ
コン島を現出させる張り合わせ誘電体分離ウェーハの製
造方法において、上記張り合わせウェーハの面取りが、
この張り合わせウェーハの外周部に、内縁が活性層用ウ
ェーハに、外縁が支持基板用ウェーハにそれぞれ位置す
るよう傾斜した第1の面取り面を形成する工程と、一端
が第1の面取り面の外縁と接し、支持基板用ウェーハの
裏面と直交した平面からなる第2の面取り面を形成する
工程とを有する張り合わせ誘電体分離ウェーハの製造方
法である。
【0013】高温CVD法は、シリコンを含んだ原料ガ
スをキャリアガス(Hガスなど)とともに反応炉内へ
導入し、高温に熱せられたシリコンウェーハ上に原料ガ
スの熱分解または還元により生成されたシリコンを析出
させる方法である。シリコンを含む化合物としては、通
常、SiCl,SiHCl,SiClなどが
用いられる。反応炉としては、例えばドーム形の石英ベ
ルジャー内で、シリコンウェーハを載せたサセプタを回
転しながらガス導入して、高周波誘導により加熱する縦
(パンケーキ)型炉がある。この他にも、石英容器内に
収められた六角柱状のサセプタの各面にシリコンウェー
ハを張り付け、その後、このサセプタを、ガス導入およ
び赤外線ランプにより加熱しながら回転するシリンダ
(バレル)型炉なども採用できる。
【0014】高温ポリシリコンの成長温度は炉の加熱方
式で異なる。この用途に用いる最も一般的な縦型炉で
は、1200〜1290℃、特に1230〜1280℃
が好ましい。1200℃未満ではシリコンウェーハが割
れやすいという不都合が生じる。また、1290℃を超
えるとスリップが発生し、シリコンウェーハが異常に反
ったり、また割れに到りやすいという不都合が生じる。
高温ポリシリコン層の厚さは、異方性エッチングを行っ
た深さの2〜3倍の厚さに対して、残したい高温ポリシ
リコン層の厚さを付加した厚さとする。高温ポリシリコ
ン層の厚さが異方性エッチングを行った深さの2倍以下
では、エッチング溝が充分に埋まらないことがある。一
方で、3倍以上では、不要に厚く成長させることとな
り、不経済である。
【0015】異方性エッチング液には、KOH(IPA
/KOH/HO),KOH(KOH/HO),KO
H(ヒドラジン/KOH/HO)といったアルカリ性
エッチング液などを使用することができる。異方性エッ
チングの条件としては、通常の条件を適用することがで
きる。また、ウェーハ表面側のレジスト膜に、異方性エ
ッチング用の窓部を形成するための各工程の条件として
は、一般的な条件を採用することができる。張り合わせ
ウェーハに、第1の面取り面を設ける工程と、第2の面
取り面を設ける工程とを施す順序は限定されない。例え
ば、第1の面取り面形成工程後に第2の面取り面形成工
程を行ってもよいし、その反対でもよい。また、両方の
面取り面の形成を同時に行ってもよい。
【0016】
【作用】この発明によれば、張り合わせウェーハの外周
部に面取りを施す場合、活性層用ウェーハに内縁が、支
持基板用ウェーハに外縁が位置する傾斜面からなる第1
の面取り面を形成する。また、この支持基板用ウェーハ
の外周部に、一端が第1の面取り面の外縁と接し、支持
基板用ウェーハの裏面と略直交する平面の第2の面取り
面を形成する。この結果、裏面グラインディング時のチ
ッピングの発生を防止することができ、取り扱いやすく
なる。また、縦型の治具に縦置きした際の安定性がよく
なる。第2の面取り面を平面で形成したからである。な
お、これらの面取り面に通常のCCR、PCRを施すこ
とができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例に係る張
り合わせ誘電体分離ウェーハおよびその製造方法を説明
する。なお、ここでは従来技術の欄で説明した張り合わ
せ誘電体分離ウェーハを例に説明する。したがって、同
一部分には同一符号を付す。図1は、この発明の一実施
例に係る張り合わせ誘電体分離ウェーハの要部拡大断面
図である。図2は、この発明の一実施例に係る張り合わ
せ誘電体分離ウェーハの製造工程を説明するための断面
図である。図3は、この発明の一実施例に係る張り合わ
せ誘電体分離ウェーハの面取り工程を示す要部拡大断面
図である。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10を作製、準備する(図2
(a))。面方位は(100)とする。次に、このシリ
コンウェーハ10を洗浄する。次に、このシリコンウェ
ーハの表面に、例えば厚さ1μmのマスク酸化膜11を
形成する(図2(b))。マスク酸化膜11に代えて、
CVD法によりチッ化膜(SiN)を成長させてもよ
い。
【0018】次に、公知のフォトリソ工程を用いて、こ
のマスク酸化膜11上にフォトレジスト膜12を被着す
る。そして、通常の通りこのフォトレジスト膜12に所
定パターンの窓12Aを形成する(図2(c))。続い
て、この窓12Aを介して、エッチングにより酸化膜1
1に同じパターンの窓11Aを形成し、シリコンウェー
ハ10表面の一部を露出させる。その後、フォトレジス
ト膜12を除去する(同じく図2(c))。そして、こ
のウェーハ表面を洗浄する。さらに、この酸化膜11を
マスクとして、シリコンウェーハ10を異方性エッチン
グ液(IPA/KOH/HO)に所定時間だけ浸漬す
る。この結果、シリコンウェーハ表面には所定パターン
での凹部(窪み)が形成されることになる。すなわち、
ウェーハ表面に異方性エッチングが施され、断面V字形
状の誘電体分離用溝13が形成される(同じく図2
(c))。次いで、このマスク酸化膜11は、例えば希
HF液により洗浄除去される(図2(d))。
【0019】その後、必要に応じて、シリコン内部にド
ーパントを注入し、それからウェーハ表面(裏面も)
に、酸化熱処理によって所定厚さの誘電体分離酸化膜1
4を形成する(図2(e))。このとき、誘電体分離用
溝13上にも、誘電体分離酸化膜14が形成される。そ
して、このウェーハ表面を洗浄する。続いて、このシリ
コンウェーハ10の表面、すなわち表面側の誘電体分離
酸化膜14上に、種ポリシリコン層15を所定の厚さに
被着する(図2(f))。被着後その表面を洗浄する。
次に、約1200〜1300℃の高温CVD法で、この
種ポリシリコン層15の表面に、高温ポリシリコン層1
6を厚め(例えば150μm)に成長させる(同じく図
2(f))。それから、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。
【0020】次いで、ウェーハ表面の高温ポリシリコン
層16を厚さ約10〜80μmまで研削し、その後研磨
する。また、この研磨後、ウェーハ表面に550〜70
0℃の低温CVD法で厚さ1〜5μmの低温ポリシリコ
ン層17を形成する。さらには、張り合わせ面の鏡面化
を図る目的で、低温ポリシリコン層17の表面を研磨す
る(図2(g))。一方、支持基板用ウェーハとなる、
鏡面のシリコンウェーハ20を準備する(図2
(h))。次に、このシリコンウェーハ20上に、活性
層用ウェーハ用のシリコンウェーハ10を、その鏡面同
士を接触させて張り合わせる(図2(i))。次に、こ
れを熱処理して、張り合わせウェーハの張り合わせ強度
を高める。
【0021】次に、この張り合わせウェーハの外周部を
いわゆる砲弾型に面取りする。以下、この張り合わせウ
ェーハの面取りの方法を、図3を参照しながら詳細に説
明する。すなわち、まず支持基板用ウェーハ20が下側
になるように張り合わせウェーハを反転し(図3
(a))、次いで、図外の面取り砥石(ホイール)を用
いて、張り合わせウェーハの外周部に、活性層用ウェー
ハ側の端が面取り内縁で、かつ支持基板用ウェーハ側の
端が面取り外縁である、ウェーハ表裏面に対して所定角
度で交差する傾斜した第1の面取り面30を研削・形成
する(図3(b))。このとき、第1の面取り面30の
面取り幅L1は約450μm,その傾斜角度θ1は約2
5度である。なお、活性層用ウェーハ10と支持基板用
ウェーハ20との張り合わせ界面は、この面取り面30
の下部付近に位置する。
【0022】それから、支持基板用ウェーハ20の外周
部に、一端が第1の面取り面(傾斜面)30と接し、か
つ支持基板用ウェーハ20の表裏面と直交している平面
の第2の面取り面31を形成する(図3(c))。この
第2の面取り面を形成するために、張り合わせ界面から
支持基板外周までの距離L2は約250μmである。続
いて、支持基板用ウェーハ20の外周部の裏面側に、傾
斜した第3の面取り面32を研削により形成する。この
第3の面取り面32の面取り幅L3は約300μm,傾
斜角度θ2は約30度である。
【0023】このように張り合わせ後の面取りを行うこ
とで、作製された誘電体分離ウェーハの外周部は砲弾型
となる。その結果、例えば張り合わせ誘電体分離ウェー
ハをチップ化する前に、ウェーハ厚さ調整用の裏面グラ
インディングを施しても、このグラインディング時に支
持基板用ウェーハ20の外周部にチッピングが生じるお
それが少ない。これにより、張り合わせ誘電体分離ウェ
ーハの取り扱い時に、必要以上の注意をはらわなくてす
むようになる。また、この誘電体分離ウェーハを、各種
の縦型の治具に縦置きした際、その安定性が良くなる。
これにより、例えば熱処理用ボートの場合において、ボ
ート内に挿填された張り合わせ誘電体分離ウェーハのウ
ェーハ倒れを原因とした熱処理後のスリップが生じにく
くなる。
【0024】その後、この活性層用ウェーハ表面は研削
・研磨される(図2(j))。このときの活性層用ウェ
ーハの研削量は、誘電体分離酸化膜14が外部に露出
し、高温ポリシリコン層16の表面上に、誘電体分離酸
化膜14で分離された誘電体分離シリコン島10Aが現
出し、隣り合うシリコン島同士が完全に分離する量とす
る。この結果、図1に示す張り合わせ誘電体分離ウェー
ハが製造される。
【0025】
【発明の効果】この発明によれば、裏面グラインディン
グ時のチッピングの発生を防止することができる。これ
により取り扱いが容易となる。しかも、縦型の治具に張
り合わせ誘電体分離ウェーハを縦置きした場合の安定性
が良好となる。その結果、熱処理にて縦型治具を使用
し、装填した張り合わせ誘電体分離ウェーハのウェーハ
倒れがなくなり、これを原因とした熱処理後のスリップ
が生じにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係る張り合わせ誘電体分
離ウェーハの要部拡大断面図である。
【図2】この発明の一実施例に係る張り合わせ誘電体分
離ウェーハの製造工程を説明するための断面図である。
【図3】この発明の一実施例に係る張り合わせ誘電体分
離ウェーハの面取り工程を示す要部拡大断面図である。
【図4】従来の張り合わせ誘電体分離ウェーハの製造工
程を説明するための断面図である。
【図5】従来の別の張り合わせ誘電体分離ウェーハの拡
大断面図である。
【符号の説明】
10 シリコンウェーハ(活性層用ウェーハ)、 10A 誘電体分離シリコン島、 14 誘電体分離酸化膜、 16 高温ポリシリコン層、 20 シリコンウェーハ(支持基板用ウェーハ)、 30 第1の面取り面、 31 第2の面取り面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/304 631 H01L 21/304 631

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 支持基板用ウェーハと、この表面に張り
    合わされる活性層用ウェーハとを有し、この活性層用ウ
    ェーハの高温ポリシリコン層の表面に、互いに誘電体分
    離酸化膜によって分離された複数の誘電体分離シリコン
    島が形成された張り合わせ誘電体分離ウェーハにおい
    て、 この張り合わせ誘電体分離ウェーハの外周部に第1の面
    取り面と第2の面取り面とを設け、 第1の面取り面を、その内縁が活性層用ウェーハに、そ
    の外縁が支持基板用ウェーハにそれぞれ位置する傾斜面
    で形成し、 第2の面取り面を、一端が上記第1の面取り面の外縁と
    接し、支持基板用ウェーハの裏面と直交した平面で形成
    した張り合わせ誘電体分離ウェーハ。
  2. 【請求項2】 活性層用ウェーハの表面に誘電体分離酸
    化膜を介して高温ポリシリコン層を成長させ、 この高温ポリシリコン層の表面を研削・研磨後、この研
    磨面を張り合わせ面として、活性層用ウェーハを支持基
    板用ウェーハの表面に張り合わせ、 この張り合わせウェーハの外周部を面取りし、 この後、活性層用ウェーハを裏面側から研削・研磨し
    て、この研磨面に誘電体分離酸化膜で分離された複数の
    誘電体分離シリコン島を現出させる張り合わせ誘電体分
    離ウェーハの製造方法において、 上記張り合わせウェーハの面取りが、 この張り合わせウェーハの外周部に、内縁が活性層用ウ
    ェーハに、外縁が支持基板用ウェーハにそれぞれ位置す
    るよう傾斜した第1の面取り面を形成する工程と、 一端が第1の面取り面の外縁と接し、支持基板用ウェー
    ハの裏面と直交した平面からなる第2の面取り面を形成
    する工程とを有する張り合わせ誘電体分離ウェーハの製
    造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007208161A (ja) * 2006-02-06 2007-08-16 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造方法および半導体基板
US8535117B2 (en) 2009-12-03 2013-09-17 Ebara Corporation Method and apparatus for polishing a substrate having a grinded back surface

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