JP2002043552A - ウェーハの製造方法 - Google Patents

ウェーハの製造方法

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JP2002043552A
JP2002043552A JP2000227224A JP2000227224A JP2002043552A JP 2002043552 A JP2002043552 A JP 2002043552A JP 2000227224 A JP2000227224 A JP 2000227224A JP 2000227224 A JP2000227224 A JP 2000227224A JP 2002043552 A JP2002043552 A JP 2002043552A
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JP
Japan
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wafer
outer peripheral
manufacturing
peripheral surface
bonded
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JP2000227224A
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Narikazu Suzuki
成和 鈴木
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Coorstek KK
Original Assignee
Toshiba Ceramics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】シリコン単結晶インゴットまたはウェーハの除
去量が少なく、材料ロスをなくし、また、スライス、表
面加工研磨に長時間を要せず、経済的で、生産性が高い
ウェーハの製造方法を提供する。 【解決手段】シリコン単結晶インゴットまたはウェーハ
を用意し、インゴットまたはウェーハの外周面に切欠部
2cを形成し、外周面から圧力をかけ、インゴットまた
はウェーハ2を切欠部2cから結晶面に沿って劈開させ
てウェーハを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はウェーハの製造方法
に関し、特にシリコン単結晶インゴットまたはウェーハ
の外周面から圧力をかけ、側圧破断によりシリコン単結
晶インゴットまたはウェーハを破断してウェーハを製造
するウェーハの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、シリコンウェーハは、シリコン単
結晶インゴットを内周刃やワイヤソーを用いてウェーハ
形状にスライスし、これを研削、研磨等の表面加工する
ことにより製造されていた。しかし、このスライスおよ
び表面加工工程を経て行われるウェーハの製造方法で
は、シリコン単結晶インゴットの多くを切屑として除去
するため、材料ロスが大きく、不経済であり、さらに、
スライス、表面加工に長時間を要し、生産性も低下する
などの問題点がある。
【0003】また、素子が形成される単結晶シリコン層
(SOI層)を埋め込み酸化膜上に形成するSOI(S
ilicon on insulation)ウェーハ
は、デバイス作動の高速化が可能であるなどの優れた特
性を有するため、高集積化半導体デバイス化に伴なう高
集積化、高速化の要求により、需要が増大しつつある。
【0004】このようなSOIウェーハ21は、図4に
示すように、チョクラルスキー法により引き上げられた
シリコン単結晶を結晶面(100)に沿ってスライスし
て2枚のシリコンウェーハを製造し、そのうちの1枚に
必要な厚さの酸化膜22mを形成した厚さ約625μm
のシリコンのボンドウェーハ22と、他の1枚のベース
ウェーハ23とを用意する(P1)。
【0005】次に洗浄を行い、乾燥後、室温で貼り合わ
せる。この場合、酸化膜22mがSOI層の埋め込み酸
化膜となる。
【0006】さらに、SOI層22sの貼り合わせ境界
面を強固にして耐剥離性を向上させるために、1100
℃で2時間のアニールを行い、貼り付ける(P2)。
【0007】張り合わされたウェーハのボンドウェーハ
22の厚さが625μmから約20μmになるまで研削
(粗研削ビトリファイド#320砥石→鏡面研削ビトリ
ファイド#2000砥石)を行う(P3)。
【0008】さらに、ボンドウェーハ22を厚さ約20
μmから研磨して、2μmのSOI層22sを有するS
OIウェーハ21を得る(P4)。
【0009】上記のように、従来のSOIウェーハ21
の製造方法は、アニール後の厚さ625μmのボンドウ
ェーハ22を研削および研磨により、SOI層2μmの
SOIウェーハ21を製造するので、ボンドウェーハ2
2の大部分を除去するため、材料ロスが大きく、不経済
であり、また、研削、研磨等の表面加工に長時間を要
し、生産性も低下するなどの問題点がある。さらに、こ
れらの問題点を解決するために、最初からボンドウェー
ハの厚さを薄くしておく、方法もあるが、薄いボンドウ
ェーハを用いると、アニール時にそりを発生し、貼り合
わせが不可能になる。
【0010】そこで、シリコン単結晶インゴットまたは
ウェーハの除去量が少なく、材料ロスをなくし、また、
スライス、表面加工に長時間を要せず、経済的で、生産
性が高いウェーハの製造方法が要望されていた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した事情
を考慮してなされたもので、シリコン単結晶インゴット
またはウェーハの除去量が少なく、材料ロスをなくし、
また、スライス、表面加工に長時間を要せず、経済的
で、生産性が高いウェーハの製造方法を提供することを
目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上述目的を達成するため
になされた本願請求項1の発明は、複数枚の半導体単結
晶ウェーハを用意し、1枚の単結晶ウェーハの表面に酸
化膜を形成してボンドウェーハを製造する工程と、ボン
ドウェーハの表面から所定の位置の外周面に切欠部を形
成する工程と、ボンドウェーハと単結晶ウェーハを接着
して貼り合わせウェーハを製造する工程と、貼り合わせ
ウェーハの外周面から圧力をかけ、ボンドウェーハを切
欠部から結晶面に沿って劈開させてSOIウェーハを製
造する工程と、SOIウェーハのSOI層面を研磨する
工程とを有することを特徴とするウェーハの製造方法で
あることを要旨としている。
【0013】本願請求項2の発明では、上記ボンドウェ
ーハは、ボンドウェーハの両表面から所定の位置の外周
面に2個の切欠部が形成され、かつ、両表面には単結晶
ウェーハが接着され3層の貼り合わせウェーハが形成さ
れることを特徴とする請求項1に記載のウェーハの製造
方法であることを要旨としている。
【0014】本願請求項3の発明では、上記貼り合わせ
ウェーハは、高圧容器内に積層され、貼り合わせウェー
ハの外周面から高圧がかけられることを特徴とする請求
項1または2に記載のウェーハの製造方法であることを
要旨としている。
【0015】本願請求項4の発明では、上記切欠部は、
ボンドウェーハの外周面に形成されたリング形状の溝で
あることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項
に記載のウェーハの製造方法であることを要旨としてい
る。
【0016】本願請求項5の発明は、〈100〉方向に
引き上げられたシリコン単結晶インゴットの外周面を研
磨した後、その外周面に軸方向にウェーハの厚みごとに
等間隔にノッチを入れた後、該インゴットの外周面に周
方向から加圧し、劈開により、ウェーハを製造すること
を特徴とするウェーハの製造方法であることを要旨とし
ている。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるウェーハの
製造方法の第1実施形態について説明する。
【0018】図1は、第1実施形態であるSOIウェー
ハの製造方法の製造プロセスである。
【0019】図2に示すように、一般に用いられている
チョクラルスキー法により、結晶方位が正確に定められ
て加工されたシードを用い、結晶方位〈100〉のシリ
コン単結晶を引き上げ、結晶面(100)に沿ってスラ
イスして、結晶面(100)の3枚のシリコンウェーハ
Wを得る。
【0020】このうちの1枚はボンドウェーハ2とし
て、他の2枚はベースウェーハ3として用意する(P
1)。
【0021】SOIウェーハ1を製造するのに必要なボ
ンドウェーハ2を製造するために、燃焼酸化により、表
面に酸化膜2mを形成する(P2)。
【0022】しかる後、ボンドウェーハ2を溝加工装置
に取り付け、ボンドウェーハ2の外周面に両面から所定
の位置、例えば上面から10μmおよび下面から10μ
mのところに、ダイヤポイントを用いてリング形状でダ
メージ用の溝2cを2条形成する(P3)。
【0023】ボンドウェーハ2とベースウェーハ3の洗
浄を行い、乾燥後、ボンドウェーハ2を両面からサンド
ウイッチ状態に2枚のベースウェーハ3で挟み、接着剤
を用いて、室温で接着して貼り合わせ3層の貼り合わせ
ウェーハ1aを形成し、さらに、SOI層2sの貼り合
わせ境界面を強固にして耐剥離性を向上させるために、
1100℃で2時間のアニールを行い、貼り付ける(P
4)。
【0024】しかる後、図2に示すような側圧破断装置
10を用い、多数の貼り合わせウェーハ1aを積層し、
この積層された貼り合わせウェーハ1aを外周面から圧
力をかけ、ボンドウェーハ2を結晶面(100)に沿っ
て劈開させる(P5)。
【0025】この劈開に用いられる側圧破断装置10
は、図3に示すような構造を有し、圧力室11が設けら
れたシリンダ形状の容器本体12と、両端に設けられた
蓋体13と、この蓋体13と容器本体12間に設けられ
た気密保持用のOリング14を有し、さらに、圧力室1
1内に圧力油を送るための油圧ポンプ15が接続されて
いる。
【0026】従って、側圧破断装置10を用いた上記ボ
ンドウェーハ2の劈開は、図3に示すように、貼り合わ
せウェーハ1aを圧力室11に複数枚積層し、両面から
押当板16を当て、さらに蓋体13で押圧し、気密保持
用のOリング14により圧力室11の気密を保つ。
【0027】しかる後、油圧ポンプ15を作動させ、高
圧、例えば1000kg/cm以上の圧力油を圧力室
11に送り、貼り合わせウェーハ1aの外周面から圧力
油により圧縮力を与える。なお、圧縮力は必ずしも外周
面全体にかける必要はなく、圧力板などにより複数箇所
からかけてもよい。
【0028】一般に材料によっては、材料に機械的な力
によって、常に簡単な有理数を持つ平滑な平面が平行に
分離する結晶の性質を有し、特に切欠部が存在する材料
では切欠部の存在によって材料の変形は局所的に拘束さ
れ、局所応力が上昇し、劈開が生じ易くなる。
【0029】従って、圧縮力(機械的な力)を与えられ
た貼り合わせウェーハ1aのボンドウェーハ2は、ボン
ドウェーハ2の外周面に形成された溝2cから結晶面
(100)に沿って劈開し、厚さ10μmのSOI層2
sを有する2枚のSOIウェーハ1bが得られる。この
とき、溝2cはボンドウェーハ2の外周面にリング形状
に形成されているので、溝2cから複数箇所同時に劈開
を発生させ、正確な厚さのSOI層2sを得ることがで
きる。
【0030】さらに、SOIウェーハ1bのSOI層2
s面を研磨して、SOI層2sの厚さが2μmのSOI
ウェーハ1を2枚製造する(P6)。
【0031】溝2cの位置を変えることにより、SOI
層の厚さを変えることができ、例えば2〜50μmまで
のSOI層を有するSOIウェーハを製造することがで
きる。
【0032】上記SOIウェーハ1の製造工程におい
て、従来の製造方法が相当の厚さを有するボンドウェー
ハを極めて薄いSOI層にするのに、研削、研磨等の表
面加工により、ボンドウェーハの大部分を除去している
ため、材料ロスが大きく、不経済であり、また、表面加
工に長時間を要し、生産性も低下するのに比べ、結晶の
劈開を利用してボンドウェーハ2を一気に薄いSOI層
2sを形成し、しかる後研磨して、SOIウェーハ1を
製造するので、材料ロスもなく、経済的であり、製造時
間も短縮できて生産性の向上も図れる。さらに、ボンド
ウェーハ2の両表面に単結晶ウェーハ3が接着された3
層の貼り合わせウェーハ1aを用いる場合には、片面に
のみボンドウェーハ2が接着された2層の貼り合わせウ
ェーハを用いた場合に比べてさらに材料ロスをなくし、
製造時間を短縮できる。
【0033】また、SOI層2s製造後に発生するボン
ドウェーハ2の薄い円板形状の残部は、単結晶製造時の
原料として再利用することができる。
【0034】次に本発明に係わるウェーハの製造方法の
第2実施形態について説明する。
【0035】第2実施形態のウェーハの製造方法は、従
来と同様にワイヤソーによるスライス直前のシリコン単
結晶インゴットを準備し、〈100〉方向に外周にウェ
ーハの厚みごとにできるだけうすい切り込み(ノッチ)
を入れた後、外周面を2方向以上の周方向から押圧す
る。単結晶インゴットは、劈開によりウェーハ状にな
る。さらにこれを数μmなめる程度、表面を研磨すれ
ば、従来と同様にシリコンウェーハが得られる。
【0036】この第2実施形態のシリコンの製造方法に
おいて、スライスを経ず、研磨工程もごく短時間である
ので、シリコン単結晶インゴットの多くを切屑として除
去する必要がなくて、材料ロスがなく、経済的であり、
さらに、破断、表面加工に時間を要しないので、生産性
も向上する。
【0037】
【発明の効果】本発明に係わるSOIウェーハの製造方
法によれば、シリコン単結晶インゴットまたはウェーハ
の除去量が少なく、材料ロスをなくし、また、スライ
ス、表面加工に長時間を要せず、経済的で、生産性が高
いウェーハの製造方法を提供することができる。
【0038】すなわち、表面から所定の位置の外周面に
切欠部を形成したボンドウェーハと単結晶ウェーハを接
着して貼り合わせウェーハを製造し、この貼り合わせウ
ェーハの外周面から圧力をかけ、ボンドウェーハを切欠
部から結晶面に沿って劈開させてウェーハを製造するの
で、結晶の劈開を利用してボンドウェーハから一気に薄
いSOI層を形成することが可能であり、研削、研磨等
の表面加工による材料ロスもなく、経済的であり、製造
時間が短縮できて生産性の向上が図れる。
【0039】また、ボンドウェーハは、ボンドウェーハ
の両表面から所定の位置の外周面に2個の切欠部が形成
され、かつ、両表面には単結晶ウェーハが接着され3層
の貼り合わせウェーハが形成されるので、1枚のボンド
ウェーハを用いて2枚のSOIウェーハを製造すること
ができるので、さらに材料ロスをなくし、製造時間を短
縮できる。
【0040】また、貼り合わせウェーハは、高圧容器内
に積層され、貼り合わせウェーハの外周面から高圧がか
けられるので、容易にボンドウェーハの所定の位置に劈
開を発生させることができ、所定厚さのSOI層を得る
ことができる。
【0041】また、切欠部は、ボンドウェーハの外周面
に形成されたリング形状の溝であるので、溝から複数箇
所同時に劈開を発生させ、正確な厚さのSOI層を得る
ことができる。
【0042】また、〈100〉方向に引き上げられたシ
リコン単結晶インゴットの外周面を研磨した後、その外
周面に軸方向にウェーハの厚みごとに等間隔にノッチを
入れた後、該インゴットの外周面に周方向から加圧し、
劈開により、ウェーハを製造するので、シリコン単結晶
インゴットの多くを切屑として除去する必要がなくて、
材料ロスがなく、経済的であり、さらに、破断、表面加
工に時間を要しないので、生産性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるウェーハの製造方法の第1実施
形態を実施するための製造プロセス図。
【図2】本発明に係わるウェーハの製造方法の第1実施
形態に用いられるシリコン単結晶の概念図。
【図3】本発明に係わるウェーハの製造方法に用いられ
る側圧破断装置の断面図。
【図4】従来のSOIウェーハの製造方法における製造
プロセス図。
【符号の説明】
1 SOIウェーハ1 1a 貼り合わせウェーハ 2 ボンドウェーハ 2c 溝 2m 酸化膜 2s SOI層 3 ベースウェーハ 10 側圧破断装置 11 圧力室 12 容器本体 13 蓋体 14 Oリング 15 油圧ポンプ 16 押当板

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数枚の半導体単結晶ウェーハを用意
    し、1枚の単結晶ウェーハの表面に酸化膜を形成してボ
    ンドウェーハを製造する工程と、ボンドウェーハの表面
    から所定の位置の外周面に切欠部を形成する工程と、ボ
    ンドウェーハと単結晶ウェーハを接着して貼り合わせウ
    ェーハを製造する工程と、貼り合わせウェーハの外周面
    から圧力をかけ、ボンドウェーハを切欠部から結晶面に
    沿って劈開させてSOIウェーハを製造する工程と、S
    OIウェーハのSOI層面を研磨する工程とを有するこ
    とを特徴とするウェーハの製造方法。
  2. 【請求項2】 上記ボンドウェーハは、ボンドウェーハ
    の両表面から所定の位置の外周面に2個の切欠部が形成
    され、かつ、両表面には単結晶ウェーハが接着され3層
    の貼り合わせウェーハが形成されることを特徴とする請
    求項1に記載のウェーハの製造方法。
  3. 【請求項3】 上記貼り合わせウェーハは、高圧容器内
    に積層され、貼り合わせウェーハの外周面から高圧がか
    けられることを特徴とする請求項1または2に記載のウ
    ェーハの製造方法。
  4. 【請求項4】 上記切欠部は、ボンドウェーハの外周面
    に形成されたリング形状の溝であることを特徴とする請
    求項1ないし3のいずれか1項に記載のウェーハの製造
    方法。
  5. 【請求項5】 〈100〉方向に引き上げられたシリコ
    ン単結晶インゴットの外周面を研磨した後、その外周面
    に軸方向にウェーハの厚みごとに等間隔にノッチを入れ
    た後、該インゴットの外周面に周方向から加圧し、劈開
    により、ウェーハを製造することを特徴とするウェーハ
    の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005533396A (ja) * 2002-07-17 2005-11-04 エス.オー.アイ.テック、シリコン、オン、インシュレター、テクノロジーズ 特に光学、電子工学、または光電子工学における基板を製造する方法
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JP2018145091A (ja) * 2016-03-25 2018-09-20 パナソニックIpマネジメント株式会社 Iii族窒化物結晶製造方法及びramo4基板

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