JP2006253595A - 貼り合わせウエーハの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも、ボンドウエーハ2とベースウエーハ3とを貼り合わせ、ボンドウエーハ2の未結合部を含む外周部を所定幅で研削した後エッチングして除去し、その後、前記ボンドウエーハ2を薄膜化することによって貼り合わせウエーハ1を製造する方法において、前記ボンドウエーハ2の外周部の研削を、前記研削する外周部の所定幅のうち外周側について、貼り合わせ面側の面取り部の少なくとも一部を除去するようにボンドウエーハ2を研削する第一の工程と、前記研削する外周部の所定幅のうち残りの内周側について、ベースウエーハ3にダメージを与えない厚さでボンドウエーハ2を研削する第二の工程と、により行うことを特徴とする貼り合わせウエーハ1の製造方法。
【選択図】図1
Description
そのような貼り合わせウエーハの一つとして、SOIウエーハが知られている。これは、例えば、次のようにして製造することができる。すなわち、鏡面研磨された2枚のシリコンウエーハ(ボンドウエーハとベースウエーハ)を用意し、少なくとも一方のウエーハに酸化膜を形成させる。そして、これらのウエーハを貼り合わせた後、200〜1200℃の温度で熱処理して結合強度を高める。その後、素子作製側ウエーハ(ボンドウエーハ)を研削及び研磨して所望の厚さまで薄膜化することにより、SOI(silicon on insulator)層が形成されたSOIウエーハを製造することができる。
これを防ぐためには、研削等によりボンドウエーハを薄膜化する前に、ボンドウエーハの外周部に残留する未結合部を予め除去することが必要となる。このように未結合部を除去し、ベースウエーハが露出した部分はテラス部と呼ばれる。
この方法では、ボンドウエーハの外周部を側面方向から研削する。そのため、主面方向から研削した時と比べて、ベースウエーハのテラス部に与えるダメージが少なく、ボンドウエーハの外周部を薄く研削できる。しかも、ボンドウエーハの外周部を薄く研削できるので、その後のエッチングを短時間で行うことができるという利点を有する。
前記ボンドウエーハの外周部の研削を、
前記研削する外周部の所定幅のうち外周側について、貼り合わせ面側の面取り部の少なくとも一部を除去するようにボンドウエーハを研削する第一の工程と、
前記研削する外周部の所定幅のうち残りの内周側について、ベースウエーハにダメージを与えない厚さでボンドウエーハを研削する第二の工程と、
により行うことを特徴とする貼り合わせウエーハの製造方法を提供する(請求項1)。
そして、本発明では、このように第一の工程における最大取代を大きくとり、欠けの原因となるボンドウエーハの貼り合わせ面側の面取り部の大部分を除去する。しかしながら、第一の工程における最大取代で、それより内側の部分を研削した場合、ベースウエーハのテラス部にダメージを与える恐れがある。そこで、より内周側を研削する第二の工程では、第一の工程の最大取代よりも少ない最大取代でボンドウエーハを研削し、ベースウエーハのテラス部にダメージを与えないようにする。
すなわち、図4にも示されているように、通常、ボンドウエーハ2とベースウエーハ3の外周部には面取り部がある。このため、ボンドウエーハ2とベースウエーハ3とを貼り合わせても、ボンドウエーハ2の面取り部が、ベースウエーハ3から「浮いている部分」となる。例えば、図4に示すような従来の研削方法では、この「浮いている部分」についての考慮がなされておらず、この「浮いている部分」についても他の部分と同様に砥石10cにより1度に研削されていた(図4(a))。このため、研削後には、図4(b)に示すように、「浮いている部分」(図4(b)の丸で囲った部分)が他の部分と比較して極めて薄くなり、研削中に「浮いている部分」で「欠け」が生じていたのである。そして、その欠けにより、その下の酸化膜も一部剥がれたり、あるいは欠けによる破片が、ベースウエーハのテラス部にある酸化膜4、5を傷つけ、結果として、その後のエッチングで、ベースウエーハ3のテラス部にディンプルを発生させる等ダメージを与えていたのである。
図1は、本発明の方法によりボンドウエーハの外周部を研削する場合を示した説明図である。ここで用いた貼り合わせウエーハ1は、ベースウエーハ3と酸化膜4で覆われたボンドウエーハ2とを酸化性雰囲気下で熱処理して貼り合わせたウエーハであり、貼り合わせウエーハ1の表面全体は、酸化性雰囲気下の熱処理で生じた酸化膜5で覆われている。
ここでは、予め、ボンドウエーハ2の「浮いている部分」の大部分を取り除く。例えば、研削する外周部の所定幅(テラス幅)が3mm、研削前の面取り部が、0.3〜0.4mm程度であるときは、ボンドウエーハ2の貼り合わせ面側の面取り部が、0.05〜0.1mm程度のみ残るように研削する。
しかし、第一の工程において、予め、ボンドウエーハ2の「浮いている部分」の大部分を取り除いているので、この第二の工程において「欠け」が生じる恐れがない。
図から判るように、第一の工程において、所定の最大取代(d1)でボンドウエーハ2を研削し、第二の工程において、第一の工程の最大取代よりも少ない最大取代(d2)でボンドウエーハ2を研削している。こうすることで、一度に外周部の研削をする場合に比べ、確実に「浮いている部分」を小さくし、欠けの発生を抑制できる。
尚、図1(c)に示すように、ボンドウエーハ2を研削したときの「最大取代」とは、研削前のボンドウエーハの主面から研削後の研削面までの深さのうち最大のものを指す。
ここでも、図1で示した例と同様に、先ず、図2(a)に示すように、第一の工程では、砥石10bにより、ボンドウエーハ2の貼り合わせ面側の面取り部の一部を除去するように所定幅のうちの外周側のボンドウエーハ2を研削する。そして、図2(b)に示すように、第二の工程では、砥石10bの位置を相対的に上にずらし、残りの内周側につき残し厚が厚くなるようにして、ベースウエーハ3にダメージを与えない厚さtでボンドウエーハ2を研削する。そして、図2(c)に示したのが、外周部を研削した後の貼り合わせウエーハである。
先ず、貼り合わせによりSOIウエーハを製造するための原料ウエーハ(シリコン単結晶ウエーハ:例えばチョクラルスキー法で作製した直径8インチ(200mm)、方位<100>のもの)であるボンドウエーハ2及びベースウエーハ3を用意する(図3(a))。そして、用意されたシリコン単結晶ウエーハのうち、ボンドウエーハ2に熱処理を施し、ボンドウエーハ表面に酸化膜4を形成する(図3(b))。
勿論、ボンドウエーハ2ではなく、ベースウエーハ3に酸化膜を形成するようにしても良い。
(実施例、比較例)
まず、直径150mm(6インチ)、厚さ625ミクロン、導電型p型、抵抗率4〜6Ω・cm の鏡面研磨されたCZ基板を20枚用意し、10枚をボンドウエーハ用、10枚をベースウエーハ用に分類した。そして、これらのウエーハを図3の(a)〜(d)の工程にしたがい結合し、図3(d)のような貼り合わせ基板を10枚作製した。
一方、比較例(図4)では、上記実施例の「第二の工程」と同様の研削条件で、砥石10cにより、ボンドウエーハの外周約3mmを、厚さ80μmとなるまで1工程で研削した。
こうしてできたSOI基板10枚のベースウエーハ3の表面のテラス部7に存在する傷の数を、光学顕微鏡にてカウントした。
その結果、従来法である比較例の方法で研削したものには、20〜50個/枚の傷が観察されたが、本発明の方法で研削したものには、研削が原因と思われる傷は検出されなかった。
4、5…酸化膜、 6…SOI層、 7…テラス部、
10a、10b、10c…砥石。
Claims (7)
- 少なくとも、ボンドウエーハとベースウエーハとを貼り合わせ、該貼り合わせたボンドウエーハの未結合部を含む外周部を所定幅で研削した後エッチングして除去し、その後、前記ボンドウエーハを薄膜化することによって貼り合わせウエーハを製造する方法において、
前記ボンドウエーハの外周部の研削を、
前記研削する外周部の所定幅のうち外周側について、貼り合わせ面側の面取り部の少なくとも一部を除去するようにボンドウエーハを研削する第一の工程と、
前記研削する外周部の所定幅のうち残りの内周側について、ベースウエーハにダメージを与えない厚さでボンドウエーハを研削する第二の工程と、
により行うことを特徴とする貼り合わせウエーハの製造方法。 - 前記第一の工程において、ボンドウエーハを斜めに研削することを特徴とする請求項1に記載の貼り合わせウエーハの製造方法。
- 前記ボンドウエーハの外周部の研削を、砥石をボンドウエーハの外周方向から中心方向に向けて相対的に移動させるようにして行うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の貼り合わせウエーハの製造方法。
- 前記第二の工程では、ボンドウエーハが20〜150μm厚となるまで研削することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の貼り合わせウエーハの製造方法。
- 前記第一の工程において、所定の最大取代でボンドウエーハを研削し、前記第二の工程において、前記第一の工程の最大取代よりも少ない最大取代でボンドウエーハを研削することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の貼り合わせウエーハの製造方法。
- 前記ボンドウエーハとベースウエーハの貼り合わせを、酸化膜を介して行うことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の貼り合わせウエーハの製造方法。
- 前記ボンドウエーハ及びベースウエーハを、シリコン単結晶ウエーハとすることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の貼り合わせウエーハの製造方法。
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