JP2007036279A - Method for manufacturing semiconductor substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体メモリー、マイクロプロセッサ、システムLSI他の半導体集積回路装置の製造に用いられる半導体基板とその作製方法に関し、特に、半導体基板の識別等に用いられるマークが形成された半導体基板とその作製方法の技術分野に属する。 The present invention relates to a semiconductor substrate used for manufacturing a semiconductor integrated circuit device such as a semiconductor memory, a microprocessor, a system LSI, and the like, and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor substrate on which a mark used for identification of a semiconductor substrate is formed and the semiconductor substrate. It belongs to the technical field of manufacturing methods.
半導体基板には、インゴッドからスライスした円盤状の基板の少なくとも一面を研磨したミラーウエハ、ミラーウエハの表面上にエピタキシャル成長により単結晶半導体層を形成したエピタキシャルウエハなどがある。 Examples of the semiconductor substrate include a mirror wafer obtained by polishing at least one surface of a disk-shaped substrate sliced from an ingot, and an epitaxial wafer in which a single crystal semiconductor layer is formed by epitaxial growth on the surface of the mirror wafer.
これとは別に絶縁体上或いは絶縁層を有する基板上に単結晶半導体層を形成する技術は、シリコンオンインシュレーター或いはセミコンダクターオンインシュレーターと呼ばれSOI技術として広く知られており、それにより形成された半導体基板はSOI基板或いはSOIウエハと呼ばれている。 In addition to this, a technique for forming a single crystal semiconductor layer on an insulator or a substrate having an insulating layer is called silicon-on-insulator or semiconductor-on-insulator and is widely known as SOI technology, and a semiconductor formed thereby. The substrate is called an SOI substrate or an SOI wafer.
最近では、以下の3つがSOI基板の代表例である。
(1)サイモックス(SIMOX:Seperation by Ion Implanted Oxygen)と称されるSi単結晶基板中に酸素のイオン注入によりSiO2 層を形成する方法である。
(2)スマートカット法と称される方法で、Si単結晶基板中に水素のイオン注入を行った後、別の基板に貼り合せ、熱処理することによりイオン注入された層に形成されるマイクロバブルを成長させてSi単結晶基板を分離する方法である。この方法で得られたSOI基板はユニボンドとして知られている。詳細は特開平5−211128号公報やその対応のUSP5374564号の明細書に開示されている。
Recently, the following three are typical examples of SOI substrates.
(1) In this method, a SiO 2 layer is formed by ion implantation of oxygen into a Si single crystal substrate called SIMOX (Separation by Ion Implanted Oxygen).
(2) A microbubble formed in an ion-implanted layer by ion implantation of hydrogen into a Si single crystal substrate by a method called smart cut method, followed by bonding to another substrate and heat treatment Is a method for separating a Si single crystal substrate. The SOI substrate obtained by this method is known as a unibond. Details are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-211128 and the corresponding US Pat. No. 5,374,564.
また、この方法に変形で、水素プラズマからSi単結晶基板中に水素のイオン注入を行った後、別の基板に貼り合せ、側壁に高圧窒素ガスを付与することにより、室温でイオン注入された層においてSi単結晶基板を分離する方法も知られている。
(3)最後に説明するSOI基板は、多孔質体上に形成された多孔質半導体層を別の基板に移設する方法であり、多孔質体上にエピタキシャル成長により半導体層を形成できること等から最も品質の良いSOI基板が得られる方法として知られている。具体的には、特許第2608351号公報或いはその対応のUSP5371037号の明細書、特開平7−302889号公報やその対応のUSP5856229号の明細書、特許第2877800号公報やその対応のEP0867917号公報に開示されている。これらに開示された方法は、SOI層の膜厚均一性が優れていること、SOI層の結晶欠陥密度を低く押さえることが容易な事、SOI層の表面平坦性がよい事、製造に際し高価な特殊仕様の装置がいらない事、数100オングストロームから10ミクロン程度までの広いSOI膜厚範囲に対し同一の装置で製造可能な事などの点で非常に優れたものである。
Also, in a modification of this method, hydrogen ions were implanted from a hydrogen plasma into a Si single crystal substrate, and then bonded to another substrate, and high-pressure nitrogen gas was applied to the side wall, thereby performing ion implantation at room temperature. A method for separating a Si single crystal substrate in a layer is also known.
(3) The SOI substrate described last is a method in which a porous semiconductor layer formed on a porous body is transferred to another substrate, and the highest quality can be obtained from the fact that a semiconductor layer can be formed on the porous body by epitaxial growth. It is known as a method for obtaining a good SOI substrate. Specifically, in Japanese Patent No. 2608351 or the specification of USP53771037 corresponding thereto, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-302889 or the specification of USP5856229 corresponding thereto, Japanese Patent No. 2877800 and the corresponding EP0867717. It is disclosed. The methods disclosed therein are excellent in uniformity of the SOI layer thickness, easy to suppress the crystal defect density of the SOI layer low, good in surface flatness of the SOI layer, and expensive in manufacturing. It is excellent in that it does not require special specification equipment and can be manufactured with the same equipment for a wide SOI film thickness range from several hundred angstroms to about 10 microns.
ところで、ウエハを半導体集積回路装置の製造工程(デバイス工程)を流す時に、ウエハを個々に識別できるようにすることが望ましい。こうした識別は、ウエハ1枚1枚の工程履歴を管理する上で非常に有効な手段で、不良解析や、工程の最適化や、製造上の管理等に使用されている。ミラーウエハの識別には、ウエハの表面をレーザー光により加工して描かれたマークによってなされる。 By the way, it is desirable that the wafers can be individually identified when the wafer is subjected to the manufacturing process (device process) of the semiconductor integrated circuit device. Such identification is a very effective means for managing the process history of each wafer, and is used for defect analysis, process optimization, manufacturing management, and the like. The mirror wafer is identified by marks drawn by processing the wafer surface with laser light.
図18は、このようなレーザーマーキング後のウエハの断面を示している。
レーザー光によってウエハの表面のレーザー照射領域は熔かされ凹部となり、熔かされて凹部からはじき出されたウエハの構成材料は凹部の周辺に盛り上がって再度固まる。すなわち図18に示す外輪山となる。
FIG. 18 shows a cross section of the wafer after such laser marking.
The laser irradiation region on the surface of the wafer is melted by the laser beam to form a concave portion, and the constituent material of the wafer that is melted and ejected from the concave portion rises around the concave portion and hardens again. That is, the outer ring mountain shown in FIG.
例えば、レーザーパワーを220mWとしドット状にシリコンウエハ表面に照射した場合、変形した領域の最大径X1は0.04mm〜0.05mmとなり、中央の凹部の径X2は0.02mm〜0.03mm、凹部の深さY1は2μm〜3μm、凸部の高さY2は0.5μm〜1.0μmとなる。 For example, when the laser power is 220 mW and the silicon wafer surface is irradiated in the form of dots, the maximum diameter X1 of the deformed region is 0.04 mm to 0.05 mm, and the diameter X2 of the central recess is 0.02 mm to 0.03 mm. The depth Y1 of the concave portion is 2 μm to 3 μm, and the height Y2 of the convex portion is 0.5 μm to 1.0 μm.
これらの値は、レーザーパワーによって変化する。実際には、レーザーをパルス状に出力して、多数のドットをつなげるか、あるいは並べて、マークを描く。 These values vary with the laser power. Actually, a laser is output in a pulse form, and a number of dots are connected or arranged to draw a mark.
このミラーウエハへのマークは、通常英数字の10桁前後の文字からなり、ウエハ1枚毎に割り当てられた固有のIDナンバーとなる。この規格は、SEMIの国際規格にも定められており、標準的な方法である。 This mark on the mirror wafer is usually made up of approximately 10 alphanumeric characters and is a unique ID number assigned to each wafer. This standard is also defined in the international standard of SEMI and is a standard method.
レーザの出力、駆動周波数、ショット数等を調整すれば、熔けた基板材料の殆どを弾き飛ばして外輪山が形成されないようにすることも可能である。例えば、レーザ出力を高くすれば、熔けた基板材料を吹き飛ばして外輪山のない深いマークを形成し易く、レーザ出力を低くすれば外輪山のある浅いマークを形成し易い。 By adjusting the laser output, the drive frequency, the number of shots, etc., it is possible to blow off most of the molten substrate material and prevent the outer ring from being formed. For example, if the laser output is increased, the melted substrate material is blown away to form a deep mark without an outer ring mountain, and if the laser output is lowered, a shallow mark with an outer ring mountain is easily formed.
このようなレーザーマーキングは、通常Siのミラーウエハを想定しており、その印字位置までもSEMIの標準の中に記載されている。 Such laser marking is usually assumed for Si mirror wafers, and the printing position is also described in the SEMI standard.
図19はマークが描かれたミラーウエハ21の上面図であり、図20はそのマーク付近の断面図である。
たとえば、図19に示す様に8インチウエハでは、例えばノッチ12を上にしてウエハ中心100をxy座標の(0、0)点とした時に、印字領域24は、
X:−9.25〜+9.25mm
Y:+93.7〜+96.5mm
となり、高さL2が2.8mm、長さL1が18.5mmの矩形領域24内にマーク4を印字する様に上記規格にて定められている。
FIG. 19 is a top view of the mirror wafer 21 on which the mark is drawn, and FIG. 20 is a cross-sectional view of the vicinity of the mark.
For example, as shown in FIG. 19, in an 8-inch wafer, for example, when the
X: -9.25 to +9.25 mm
Y: +93.7 to +96.5 mm
Thus, the above standard defines that the mark 4 is printed in a
この規格を、SOIウエハに当てはめると、SOIウエハでは、絶縁層上の半導体層(SOI層)が存在する半導体層の表面領域内になってしまう。 When this standard is applied to the SOI wafer, the SOI wafer is in the surface region of the semiconductor layer where the semiconductor layer (SOI layer) on the insulating layer exists.
図21はマークが描かれたSOIウエハの上面図であり、図22はそのマーク付近の断面図である。さらに、レーザーの出力条件等は、Siミラーウエハ上でパーティクルが飛び出ないように設計され定められた条件であるため、上記SEMI規格でSOIウエハ上にマーキングした場合には、その多層構造と、SiO2の蓄熱層としての働きにより、パーティクルが生じ、また、ドットの径も変わってしまうことがある。深いマークにすれば、この問題は尚更重大である。
FIG. 21 is a top view of an SOI wafer on which a mark is drawn, and FIG. 22 is a cross-sectional view of the vicinity of the mark. Furthermore, since the laser output conditions and the like are conditions designed and determined so that particles do not jump out on the Si mirror wafer, when marking on the SOI wafer in accordance with the SEMI standard, the multilayer structure and the
この状態を図23に模式的に示す。例えば、図18の例の場合と同じレーザー照射条件下でSOI層の厚さが100〜200nm、埋め込み絶縁層の厚さが100〜200nmのSOIウエハにレーザー照射する場合には、内側の凸部の径X1が約0.045mm、凹部の径X2が約0.04mm、内側と外側の凸部の間隔X3が0.02mm〜0.03mm、凹部の深さY1が2.5μm〜3.0μm、内側の凸部の高さY2が1.0μm〜1.5μm、外側の凸部の高さY3が0.8μm〜1.5μm、凹部の深さY1、Y2、Y3のおおよその値である。 This state is schematically shown in FIG. For example, when laser irradiation is performed on an SOI wafer having a SOI layer thickness of 100 to 200 nm and a buried insulating layer thickness of 100 to 200 nm under the same laser irradiation conditions as in the example of FIG. The diameter X1 of the recess is about 0.045 mm, the diameter X2 of the recess is about 0.04 mm, the distance X3 between the inner and outer protrusions is 0.02 mm to 0.03 mm, and the depth Y1 of the recess is 2.5 μm to 3.0 μm. The height Y2 of the inner convex portion is 1.0 μm to 1.5 μm, the height Y3 of the outer convex portion is 0.8 μm to 1.5 μm, and the concave depths Y1, Y2, and Y3 are approximate values. .
SOI層表面に文字をマーキングした場合には、凹部からなる文字の太さが太くなり、且つ文字の周辺にパーティクル25が図23に示されるように飛び散っていることがわかる。たとえパーティクルの飛び散らない様な条件は、SOIの層構造や各層の厚さに依存するため、条件設定が大変複雑で多大な労力を必要とする。又パーティクルの飛び散りを抑えられるような弱いレーザー出力では、レーザーで掘れる凹部の深さが浅くなり、ひいてはマークの読み取りを困難にする。
When a character is marked on the surface of the SOI layer, it can be seen that the thickness of the character consisting of the concave portion is thick and the
本発明の目的は、マークの読み取りが容易であり、付着パーティクルが少なく、又マーキングが容易な半導体基板及びその作製方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a semiconductor substrate that can easily read a mark, has few adhered particles, and can be easily marked, and a manufacturing method thereof.
本発明は、支持基板の上方に絶縁層又は材料の異なる少なくとも一つの層を介して設けられた半導体層を有する半導体基板の作製方法であって、前記支持基板の周辺領域の傾斜面に、マークを形成する工程を含むことを特徴とする半導体基板の作製方法。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate having a semiconductor layer provided over an insulating layer or at least one layer of different materials above a supporting substrate, wherein a mark is formed on an inclined surface in a peripheral region of the supporting substrate. A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising a step of forming a semiconductor substrate.
本発明は、半導体基板の作製方法であって、
第1の基板を用意する工程と、
第2の基板を用意する工程と、
前記第2の基板の周辺部にマークを形成する工程と、
前記第1の基板と前記第2の基板を貼り合わせる工程と、
前記第1の基板の不要部を除去することで、前記第1の基板の移設層を移設する工程と、を含むことを特徴とする。
The present invention is a method of manufacturing a semiconductor substrate,
Preparing a first substrate;
Preparing a second substrate;
Forming a mark on the periphery of the second substrate;
Bonding the first substrate and the second substrate;
Removing an unnecessary portion of the first substrate to transfer a transfer layer of the first substrate.
本発明は、半導体基板の作製方法であって、
第1の基板を用意する工程と、
第2の基板を用意する工程と、
前記第2の基板の周辺部にマークを形成する工程と、
前記マークのある部分では貼り合わないように、前記第1の基板と前記第2の基板とを貼り合わせる工程と、
前記第1の基板の不要部を除去することで、該第1の基板の移設層を移設する工程と、を含むことを特徴とする。
The present invention is a method of manufacturing a semiconductor substrate,
Preparing a first substrate;
Preparing a second substrate;
Forming a mark on the periphery of the second substrate;
A step of bonding the first substrate and the second substrate so as not to be bonded at a portion having the mark;
Removing an unnecessary portion of the first substrate to transfer a transfer layer of the first substrate.
本発明は、半導体基板の作製方法であって、
第1の基板を用意する工程と、
第2の基板を用意する工程と、
前記第2の基板の周辺部にマークを形成する工程と、
前記マークのある部分より内方にコンタクトエッヂ又はボンディングエッヂが存在するように、前記第1の基板と前記第2の基板とを貼り合わせる工程と、
前記第1の基板の不要部を除去することで、前記第1の基板の移設層を移設する工程と、を含むことを特徴とする。
The present invention is a method of manufacturing a semiconductor substrate,
Preparing a first substrate;
Preparing a second substrate;
Forming a mark on the periphery of the second substrate;
A step of bonding the first substrate and the second substrate so that a contact edge or a bonding edge exists inward from a portion having the mark;
Removing an unnecessary portion of the first substrate to transfer a transfer layer of the first substrate.
本発明は、半導体基板の作製方法であって、
第1の基板を用意する工程と、
第2の基板を用意する工程と、
前記第2の基板の周辺部にマークを形成する工程と、
前記マークのある部分より内方にボンディングエッヂが存在するように、ボンディングエッヂを局所的に内方に後退させて、前記第1の基板と前記第2の基板とを貼り合わせる工程と、
前記第1の基板の不要部を除去することで、前記第1の基板の移設層を移設する工程と、を含むことを特徴とする。
The present invention is a method of manufacturing a semiconductor substrate,
Preparing a first substrate;
Preparing a second substrate;
Forming a mark on the periphery of the second substrate;
Bonding the first substrate and the second substrate by locally retracting the bonding edge so that the bonding edge is present inward from the portion with the mark;
Removing an unnecessary portion of the first substrate to transfer a transfer layer of the first substrate.
本発明は、支持基板の上方に絶縁層を介して設けられた半導体層を有する半導体基板において、前記半導体層の表面領域以外の領域に、マークが形成されていることを特徴とする。 The present invention is characterized in that a mark is formed in a region other than the surface region of the semiconductor layer in a semiconductor substrate having a semiconductor layer provided above the support substrate via an insulating layer.
本発明は、支持基板の上方に絶縁層を介して設けられた半導体層を有する半導体基板の作製方法において、前記半導体層の表面領域以外の領域に、マークを形成する工程を含むことを特徴とする。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate having a semiconductor layer provided above a support substrate with an insulating layer interposed, and includes a step of forming a mark in a region other than the surface region of the semiconductor layer. To do.
本発明は、支持基板の上方に材料の異なる少なくとも一つの層を介して半導体層が形成された半導体基板において、前記半導体層の表面領域以外の領域に、マークが形成されていることを特徴とする。 The present invention is characterized in that a mark is formed in a region other than the surface region of the semiconductor layer in the semiconductor substrate in which the semiconductor layer is formed via at least one layer of different materials above the support substrate. To do.
本発明は、支持基板の上方に材料の異なる少なくとも一つの層を介して設けられた半導体層を有する半導体基板の作製方法において、前記半導体層の表面領域以外の領域に、マークを形成する工程を含むことを特徴とする。 According to the present invention, in a method for manufacturing a semiconductor substrate having a semiconductor layer provided above a support substrate via at least one layer made of different materials, a step of forming a mark in a region other than the surface region of the semiconductor layer It is characterized by including.
本発明によれば、IDマークの読み取りが容易になり、付着パーティクルが少なく、又マーキングが容易な半導体基板を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor substrate in which an ID mark can be easily read, the number of adhered particles is small, and marking is easy.
I.半導体基板の構成
まず、本発明による半導体基板の実施形態について説明する。
I. Configuration of Semiconductor Substrate First, an embodiment of a semiconductor substrate according to the present invention will be described.
(実施形態1)
図1は、本発明による半導体基板の一部の上面を、図2はそのAA’線による断面を示している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a top surface of a part of a semiconductor substrate according to the present invention, and FIG. 2 shows a cross section taken along line AA ′.
符号1は単結晶シリコンウエハのような支持基板、2は酸化シリコンのような埋め込み絶縁層、3は単結晶シリコンのような半導体層(SOI層)である。これらによりSOI基板が構成されている。
符号5は半導体層3の表面領域であり、この中に集積回路などの半導体デバイスが製造される。符号6は半導体基板の周辺領域13内にある表面がほぼ平坦な領域であり、この領域6にマーク4が描かれている。符号12はノッチである。
SOI層3の表面領域5のエッジ(周辺領域の内縁)は半径R2の円によって示される。又、基板の外周端(周辺領域の外縁)は、半径R1の円によって示される。半径R2の円の外であって、半径R1の円の内側が周辺領域13である。
The edge of the
以下詳しく説明するに、現在、手に入れることの出来る一般的なSOIウエハは、通常ウエハ外周端から数mm内側に入った領域はデバイスを作り込まない領域を有しており、これをエッジイクスクルージョン(Edge Exclusion)と称している。 As will be described in detail below, a typical SOI wafer that can be obtained at present usually has an area that is several mm inside from the outer peripheral edge of the wafer and has an area in which no device is formed. This is referred to as “Edge Exclusion”.
たとえは、SIMOXでは、外周端と外周端から数mm内側に入った個所までの領域のSOI層は、イオン注入の均一性に因り、規格外の膜厚、欠陥等をもつ領域となる。 For example, in SIMOX, the SOI layer in the region from the outer peripheral edge to the inside several millimeters from the outer peripheral edge becomes a region having a nonstandard film thickness, defect, etc. due to the uniformity of ion implantation.
又、はり合わせSOIウエハでは、出発材料となる元のウエハの周辺部のだれによって、周辺数mmは貼り合わないので、この周辺部はSOI構造とならない。また、SOI層のエッジの輪郭は滑らかではない。そこで、パターニングなどの方法で、人為的にSOI層のエッジを当初より内側になるように除去することも行われる。 Further, in the bonded SOI wafer, the peripheral portion of the original wafer as a starting material does not adhere to the peripheral portion of several mm, so that the peripheral portion does not have an SOI structure. Also, the edge contour of the SOI layer is not smooth. Therefore, the edge of the SOI layer is artificially removed from the beginning by a method such as patterning.
このようなSOIウエハ上にマークを付与するには、SOI構造となっていない領域にマーキングすることが重要である。そのために、貼り合せウエハのように、周辺領域にSOI層がない場合には、図1、図2に示すように、その周辺領域13にマーキングする。この方法は、SOI層を除去する場合に比べて、工程が少ない点、SOI領域に作製されるチップの取れ数が減少しない点で、有利である。
In order to provide a mark on such an SOI wafer, it is important to mark an area that does not have an SOI structure. Therefore, when there is no SOI layer in the peripheral region as in the bonded wafer, the
(実施形態2)
図3は、本発明による半導体基板の一部の上面を、図4はそのBB‘線による断面を示している。
(Embodiment 2)
3 shows a top surface of a part of the semiconductor substrate according to the present invention, and FIG. 4 shows a cross section taken along the line BB ′.
半導体層(SOI層)3及び絶縁層2が部分的にくり抜かれて除去されて支持基板1の一部が表出している表出領域14が上面から見て半導体層3のエッヂより内方、即ち、支持基板1から周辺領域13を除いた領域(内部領域)に形成されている。
The exposed
この表出領域14にマーク4が描かれている。図では、マーク4として文字としてのアルファベットの場合を図示しているが、バーコードと、数字や文字や記号と、の組み合わせであってもよい。
A mark 4 is drawn in the exposed
SOI層3の表面領域5のエッジ(周辺領域の内縁)は半径R2の円によって示される。又、基板の外周端(周辺領域の外縁)は、半径R1の円によって示される。本実施の形態では半径R2の円の内側にマークが形成されている。
The edge of the
本実施の形態による半導体基板の作製方法は、SOIウエハのような半導体基板を用意し、表出領域14を形成すべき部分以外をマスクで覆って、マスクから露出した半導体層3の表出領域14を形成すべき部分をエッチングなどで除去する。
In the semiconductor substrate manufacturing method according to the present embodiment, a semiconductor substrate such as an SOI wafer is prepared, and the exposed region of the
更に、その下の絶縁層2をエッチングなどで除去して支持基板1の半導体表面を表出させる。
Further, the underlying insulating
表出領域14にレーザー等によりマーキングを行う。
The exposed
こうして図3,図4に示したようなSOI基板が得られる。 Thus, an SOI substrate as shown in FIGS. 3 and 4 is obtained.
(実施形態3)
本実施の形態は、支持基板の裏面にマーキングするものである。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, marking is performed on the back surface of the support substrate.
本実施の形態では、ミラーウエハの表面へマーキングの様子を示した図19、図20と同様にして、マークをSOI基板の支持基板の裏面にマークを付与する。マークは支持基板の裏面に形成されるので、支持基板の表面側にあるSOI層の有効面積を減らすことはない。 In the present embodiment, the mark is applied to the back surface of the support substrate of the SOI substrate in the same manner as in FIGS. 19 and 20 showing the marking on the surface of the mirror wafer. Since the mark is formed on the back surface of the support substrate, the effective area of the SOI layer on the front surface side of the support substrate is not reduced.
(実施形態4)
本実施の形態による半導体基板のマークが形成された周辺領域付近の構造を図5,図6に示す。
(Embodiment 4)
FIGS. 5 and 6 show the structure in the vicinity of the peripheral region where the mark of the semiconductor substrate according to the present embodiment is formed.
図5は、周辺領域付近の上面図、図6は周辺領域付近の断面図である。 FIG. 5 is a top view in the vicinity of the peripheral region, and FIG. 6 is a cross-sectional view in the vicinity of the peripheral region.
符号34は埋め込み絶縁層2のエッヂ、35はSOI層3のエッヂを示している。本実施形態では、絶縁層2のエッヂ34をSOI層3のエッヂ35より外方に延長させることにより、絶縁層2がエッチング性洗浄液を用いた洗浄等によりアンダーエッチングされ、SOI層がチッピングを起こすことを抑制しているが、これは必須ではない。更に好ましくは、SOI層3の角部や埋め込み絶縁層2の角部を面取りしたり、鈍角となるように加工してもよい。
マーク4は周辺領域13の中でも外方に偏在しており、図5の符号33’で示された仮想ラインより外方に描かれている。
The mark 4 is unevenly distributed outward in the
ここで、ライン33’を図7を参照して説明する。 Here, the line 33 'will be described with reference to FIG.
図7は、貼り合せSOI基板を作るために2枚の基板を貼り合せた、貼り合せ基板の断面図である。図では、符号33で示した位置より外方にマーク4が描かれている。このマーク4の描かれている面は、基板上面の平坦・平滑な面であって、ベベリングにより大きく傾斜した傾斜面ではないが、微小な勾配により基板30とは貼り合っていない面である。マーキングはこのような面に形成することが好ましいが、マークを読取れるのであれば、マークの一部がベベリングによる傾斜面にかかっていてもよい。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a bonded substrate in which two substrates are bonded to form a bonded SOI substrate. In the figure, the mark 4 is drawn outward from the position indicated by reference numeral 33. The surface on which the mark 4 is drawn is a flat and smooth surface on the upper surface of the substrate, and is not an inclined surface greatly inclined by beveling, but is a surface that is not bonded to the
2枚の基板を密着させた状態における貼り合せ界面のエッヂは符号32で示した位置にあり、これをコンタクトエッヂと呼ぶ。その後、貼り合せ基板の貼り合せ強度を高めるための熱処理、いわゆるボンディングアニールを施すと貼り合せ界面のエッヂは符号33で示した位置にまで延びる。即ち貼り合せ界面の面積が増大する。 The edge of the bonding interface in the state where the two substrates are brought into close contact with each other is at the position indicated by reference numeral 32, and this is called a contact edge. Thereafter, when a heat treatment for increasing the bonding strength of the bonded substrate, so-called bonding annealing, is performed, the edge of the bonding interface extends to a position indicated by reference numeral 33. That is, the area of the bonding interface increases.
その後、基板30の不要な部分を取り除いて、基板30を薄層化してSOI基板を作るわけである。こうして得られたSOI基板の支持基板1の表面において、かつてボンディングエッヂ33が存在していた位置が仮想ライン33’で、かつてコンタクトエッヂ32が存在していた位置が仮想ライン32’で示されている。
Thereafter, unnecessary portions of the
符号31は、完成したSOI層3のエッヂ35となるべき位置を示している。支持基板1の外周端からの距離L31は、3mm以下、より望ましくは3mmより更にできる限り小さい値になるようにするとよい。
Reference numeral 31 indicates a position to be the
コンタクトエッヂ32は、使用する基板1、30の外周部のべべリング加工による形状に依存して、その位置が決まる。つまり、支持基板1の外周端からコンタクトエッヂ32までの距離L32が外周部のべべリング加工による形状に依存して変化する。同様に、ボンディングエッヂ33も若干移動する。
The position of the contact edge 32 is determined depending on the shape of the outer periphery of the
もし、各基板の貼り合せ面のコンタクトエッヂ32付近に、凹凸や異物粒子が存在すると、そこでは貼り合い難くなり、コンタクトエッジ32が同様に、ボンディングエッヂ33も若干内方に移動する恐れがある。そうすると、十分な貼り合せ強度が得られる位置が内方に移動してしまい、必然的にSOI層3のエッヂ35も十分な貼り合せ強度を確保できる位置まで内方に後退させざるを得ない。これでは、距離L31を短くすることができない。
If irregularities and foreign particles are present near the contact edge 32 on the bonding surface of each substrate, it becomes difficult to bond there, and the contact edge 32 may also move slightly inward. . Then, the position where sufficient bonding strength can be obtained moves inward, and the
本発明によるマークは、支持基板の外周端からSOI層のエッヂまでの部分に形成可能であるが、より好ましくは、コンタクトエッジ32があった位置32’よりも外方に形成するとよい。更には、本実施の形態のように、ボンディングエッジ33があった位置33’よりも外方に形成しておくことも好ましいものである。 The mark according to the present invention can be formed in a portion from the outer peripheral edge of the support substrate to the edge of the SOI layer, but more preferably, it is formed outside the position 32 ′ where the contact edge 32 was present. Furthermore, it is also preferable to form the bonding edge 33 outside the position 33 'where the bonding edge 33 was located, as in the present embodiment.
又、マークを形成すべき部分付近のみ、ボンディングエッヂ33或いはコンタクトエッヂ32の少なくともいずれか一方を内方に局所的に後退させて、そこにマークを形成すれば、いたずらにSOI層の有効面積を減らす恐れもないので、好ましいものである。 Also, if the mark is formed by locally retracting at least one of the bonding edge 33 or the contact edge 32 only in the vicinity of the portion where the mark is to be formed, the effective area of the SOI layer can be unnecessarily increased. This is preferable because there is no fear of reduction.
以上、本発明の半導体基板の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されることはなく、本発明の目的を達成しうる範囲内において、各構成要件の均等物への置換がなされたものも含む。 Although the embodiments of the semiconductor substrate of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and the equivalents of the respective constituent elements are within the scope of achieving the object of the present invention. This includes those that have been replaced with.
本発明に用いられる支持基板としては、Si,Ge,SiC,GaAs,GaAlAs,GaN,InP等の半導体基板が好ましく用いられるが,表面にマークが形成できるものであれば、これらの材料に限定されることはない。 As the support substrate used in the present invention, a semiconductor substrate such as Si, Ge, SiC, GaAs, GaAlAs, GaN, InP is preferably used, but is limited to these materials as long as marks can be formed on the surface. Never happen.
本発明に用いられる絶縁層としては、酸化シリコンの他に窒化シリコン、酸化窒化シリコンなどから選択される少なくとも一種を用いることができる。絶縁層は単一の層であっても、複数の積層体であってもよい。その厚さは、例えば1nm〜10μmとすることができる。 As the insulating layer used in the present invention, at least one selected from silicon nitride, silicon oxynitride, and the like can be used in addition to silicon oxide. The insulating layer may be a single layer or a plurality of stacked bodies. The thickness can be, for example, 1 nm to 10 μm.
本発明に用いられる半導体層としては、Si,Ge,SiC,GaAs,GaAlAs,GaN,InP等から選択される少なくとも一種の半導体が用いられる。この半導体層としては単一の層であっても複数の積層体であってもよい。その厚さは、例えば1nm〜10μmとすることができる。 As the semiconductor layer used in the present invention, at least one semiconductor selected from Si, Ge, SiC, GaAs, GaAlAs, GaN, InP and the like is used. The semiconductor layer may be a single layer or a plurality of stacked bodies. The thickness can be, for example, 1 nm to 10 μm.
本発明の半導体基板の形状としては、図1に示したようなノッチウエハに限らず、例えばオリエンテーションフラット付きウエハなど他のウエハであっても良い。本発明の半導体基板としてSOI基板を用いる場合には、SIMOXウエハのような非貼り合せ基板でもよいが、貼り合わせSOI基板がより好ましいものである。 The shape of the semiconductor substrate of the present invention is not limited to the notch wafer as shown in FIG. 1, and may be another wafer such as a wafer with an orientation flat. When an SOI substrate is used as the semiconductor substrate of the present invention, a non-bonded substrate such as a SIMOX wafer may be used, but a bonded SOI substrate is more preferable.
マークを描く領域は、ノッチやオリエンテーションフラットの付近でも、それと対向する位置でも、或いはそれ以外の位置でも構わない。 The area where the mark is drawn may be near the notch or the orientation flat, at a position facing it, or at any other position.
マーキングは、前述したように周辺領域内になされ、より好ましくはその中の表面がほぼ平坦な領域になされても、ベベリングにより若干傾斜した領域になされてもよい。或いは、半導体層を一部除去して表出した表出領域にマーキングしてもよい。 As described above, the marking is performed in the peripheral region, and more preferably, the surface in the peripheral region may be a substantially flat region or may be a region slightly inclined by beveling. Alternatively, the exposed region may be marked by removing a part of the semiconductor layer.
マーキングは、Nd:YAGレーザーやCO2レーザーなどで行うとよい。或いはダイヤモンドペンを用いることもできる。 Marking may be performed with an Nd: YAG laser, a CO2 laser, or the like. Alternatively, a diamond pen can be used.
マークの凹部の深さは、例えば1μm〜数百μmであり、この深さはレーザ出力などで調整可能である。 The depth of the concave portion of the mark is, for example, 1 μm to several hundred μm, and this depth can be adjusted by laser output or the like.
マークとしては、数字、文字、記号、バーコードなどの群から選択された少なくとも一種であり得、これらを混在させたものであってもよい。文字としては、アルファベット、かな、ギリシア文字等である。 The mark may be at least one selected from the group of numbers, characters, symbols, barcodes, and the like, and may be a mixture of these. Examples of characters include alphabets, kana, and Greek characters.
特定用途であれば、SEMI規格を適用しなくても構わない。マークとなる数字、文字、記号は、直線状に並んでいても良いし、ウエハの外周端に沿ってカーブしていても良い。半導体層を除去して形成される周辺除去領域が狭い場合や、マークの桁数が多い場合には、外周端に沿ってカーブさせた方がSOI層に干渉する恐れが少ない。 For specific applications, the SEMI standard may not be applied. The numbers, characters, and symbols that serve as marks may be arranged in a straight line or may be curved along the outer peripheral edge of the wafer. When the peripheral removal region formed by removing the semiconductor layer is narrow or when the number of digits of the mark is large, the curve along the outer peripheral edge is less likely to interfere with the SOI layer.
マークしたウエハはその後、そのまま梱包出荷される。あるいは、洗浄、検査の少なくともいずれかを行った後梱包出荷される。 The marked wafer is then packaged and shipped as it is. Alternatively, the products are packaged and shipped after at least one of cleaning and inspection.
あるいは、マークしたウエハはその後、そのままデバイスの製造工程に投入したり、あるいは、洗浄、検査の少なくともいずれかを行った後デバイスの製造工程投入してもよい。 Alternatively, the marked wafer may be input to the device manufacturing process as it is, or may be input to the device manufacturing process after at least one of cleaning and inspection.
II.半導体基板の作製方法
つぎに、上述した半導体基板を作製するための、本発明による半導体基板の作製方法の実施形態について説明する。
II. Next, an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor substrate according to the present invention for manufacturing the above-described semiconductor substrate will be described.
本発明の半導体基板の作製方法は、支持基板の上方に絶縁層を介して設けられた半導体層を有する半導体基板を用意し、前記半導体層の表面領域以外の領域にマークを形成する工程を含む。 The method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention includes a step of preparing a semiconductor substrate having a semiconductor layer provided over an insulating layer via an insulating layer and forming a mark in a region other than the surface region of the semiconductor layer. .
本発明に用いられる半導体基板としては、前述したものが用いられるが、より好ましくは、酸素及び/又は窒素のイオン注入と熱処理により形成された絶縁層を有する非貼り合せSOI基板や、第1の基板に水素及び/又は不活性ガスのイオン注入し、第1の基板を支持基板となる第2の基板に貼り合せ、前記イオン注入により形成された分離層において分離する工程を含む方法により形成される貼り合わせSOI基板や、多孔質体上に形成された非多孔質半導体層を支持基板に移設して形成された半導体層を有する貼り合わせSOI基板を用いるとよい。 As the semiconductor substrate used in the present invention, those described above are used, and more preferably, a non-bonded SOI substrate having an insulating layer formed by oxygen and / or nitrogen ion implantation and heat treatment, It is formed by a method including the steps of implanting hydrogen and / or inert gas ions into a substrate, bonding the first substrate to a second substrate to be a supporting substrate, and separating in a separation layer formed by the ion implantation. A bonded SOI substrate having a semiconductor layer formed by transferring a non-porous semiconductor layer formed over a porous body to a supporting substrate may be used.
又、本発明の別の半導体基板の製造方法は、SOI構造を形成する前に、ハンドルウエハのような支持基板にマーキングを施す工程を含む。 In addition, another method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention includes a step of marking a support substrate such as a handle wafer before forming an SOI structure.
(実施形態5)
図8,図9を参照して半導体基板の作製方法について説明する。
(Embodiment 5)
A method for manufacturing a semiconductor substrate will be described with reference to FIGS.
単結晶シリコンウエハのような第1の基板30の表面に陽極化成処理を施し、多孔質シリコンのような多孔質層37を形成する。必要に応じて、多孔質シリコン層の孔内壁を熱酸化して酸化シリコンの保護膜を形成した後、水素雰囲気中で熱処理を行い多孔質層37の層表面にある表面開口を封止する。
The surface of the
CVDなどのエピタキシャル成長により、多孔質層37上に単結晶シリコンのような非多孔質の半導体層38を形成する。この半導体層38が移設層となる。
A
更に、必要に応じて、第1の基板30を熱酸化して絶縁層39を形成する。
Further, the insulating
このように図9の工程S11、S12を経て、図8の(a)に示すような構造体が得られる。 Thus, a structure as shown in FIG. 8A is obtained through steps S11 and S12 of FIG.
次に、工程S21で、単結晶シリコンウエハのような第2の基板を用意して、工程S22で、その表面の周辺部に、マーキングを施す。更に必要に応じて第2の基板の表面を熱酸化して絶縁膜を形成しておいてもよい。或いは、第2の基板の裏面の任意の部位にマーキングを施してもよい。 Next, in step S21, a second substrate such as a single crystal silicon wafer is prepared, and in step S22, marking is performed on the peripheral portion of the surface. Further, if necessary, the surface of the second substrate may be thermally oxidized to form an insulating film. Alternatively, marking may be applied to an arbitrary part on the back surface of the second substrate.
単結晶シリコンウエハの製造方法は、一般に単結晶シリコンインゴッドのスライス工程、スライスされたウエハのラッピング工程、ラッピングされたウエハの表面エッチング工程、エッチングされたウエハの研磨工程を含む。深いマーキングの場合には、ラッピング工程の前又は後でマーキングすることが、浅いマーキングの場合には、研磨工程の後に行われる。 A method for manufacturing a single crystal silicon wafer generally includes a slicing step for a single crystal silicon ingot, a lapping step for a sliced wafer, a surface etching step for the lapped wafer, and a polishing step for the etched wafer. In the case of deep marking, marking is performed before or after the lapping process, and in the case of shallow marking, it is performed after the polishing process.
工程S13において、図8の(b)に示すように貼り合せる。更に、必要に応じて、酸化性雰囲気中などで熱処理を行い貼り合せ強度を高める。マーキングを表面側に施す場合には、前述したように、工程S13におけるコンタクトエッヂより外方,或いはボンディングエッヂより外方に形成しておくと良い。 In step S13, bonding is performed as shown in FIG. Furthermore, if necessary, heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere to increase the bonding strength. When marking is performed on the surface side, as described above, it is preferable that the marking is formed outside the contact edge in step S13 or outside the bonding edge.
工程S14において、第1の基板の不要な部分を除去する。詳しくは、図8の(c)に示すように、第1の基板の裏面側の非多孔質部分36を研削、研磨、エッチング、分離などから選択される少なくとも一種の方法により、貼り合せ基板から取り除く。
In step S14, unnecessary portions of the first substrate are removed. Specifically, as shown in FIG. 8C, the
更に、第2の基板上に貼り合っている半導体層38の表面(かつての裏面)に残留している多孔質層37を、研磨、エッチング、水素アニールにより取り除いたり、非多孔質化したりする。こうして、半導体層38の移設が完了する。
Further, the
工程S15においては、SOI基板の周辺部を成形する。具体的には、図8の(e)に示すように、半導体層38の露出面上にシール材、ホトレジストなどのエッチングマスクを施し、SOI層となる半導体層38のエッヂが図5〜7で説明した位置31になるように、半導体層38の周辺部をエッチング除去する。更に、絶縁層39の周辺部もエッチング除去して成形する。この時のエッチングに代えて、研磨により成形してもよい。
In step S15, the peripheral portion of the SOI substrate is formed. Specifically, as shown in FIG. 8E, an etching mask such as a sealant or a photoresist is applied on the exposed surface of the
こうして、図8の(f)に示したようなSOI基板が得られる。 In this way, an SOI substrate as shown in FIG. 8F is obtained.
このSOI基板のマークは、図1、2、5、6に示したような位置に描かれている。 The mark on the SOI substrate is drawn at a position as shown in FIGS.
(実施形態6)
図10を参照して半導体基板の作製方法について説明する。
(Embodiment 6)
A method for manufacturing a semiconductor substrate will be described with reference to FIGS.
上述した実施形態5との相違点は、マークを形成する工程が,第1の基板の不要部の除去工程の途中にある点である。
The difference from
実施形態同様に工程S11、S12を経た第1の基板を、マーキングを施さない第2の基板と貼り合せる。(工程S13)
そして、工程S14において、第1の基板の不要部のうちの一部を除去する。詳しくは、図8の(c)に示すように、第1の基板の裏面側の非多孔質部分36を研削、研磨、エッチング、分離などから選択される少なくとも一種の方法により、貼り合せ基板から取り除く。
Similarly to the embodiment, the first substrate that has undergone the steps S11 and S12 is bonded to a second substrate that is not marked. (Process S13)
In step S14, a part of the unnecessary portion of the first substrate is removed. Specifically, as shown in FIG. 8C, the
その後、工程S15にてマーキングを、第2の基板の表面側周辺部に施す。この時、マーキングにより飛び散った異物が第2の基板の表面側に付着しても、次の工程にて表面側にある多孔質層37を除去するので、SOI層となる半導体層の表面領域は当該異物により汚染され難くなる。或いは、第2の基板の裏面にマーキングを施してもよい。
Thereafter, in step S15, marking is performed on the peripheral portion on the surface side of the second substrate. At this time, even if foreign matter scattered by the marking adheres to the surface side of the second substrate, the
更に、工程S16において、第2の基板上に貼り合っている半導体層38の表面(かつての裏面)に残留している多孔質層37を、研磨、エッチング、水素アニールにより取り除いく。こうして、半導体層38の移設が完了する。
Further, in step S16, the
その後は、工程S17においては、SOI基板の周辺部を成形する。 Thereafter, in step S17, the peripheral portion of the SOI substrate is formed.
こうして、図8の(f)に示したようなSOI基板が得られる。このSOI基板のマークは、図1、2、5、6に示したような位置に描かれている。 In this way, an SOI substrate as shown in FIG. 8F is obtained. The mark on the SOI substrate is drawn at a position as shown in FIGS.
(実施形態7)
図11を参照して半導体基板の作製方法について説明する。
(Embodiment 7)
A method for manufacturing a semiconductor substrate will be described with reference to FIGS.
上述した実施形態5との相違点は、マークを形成する工程が、第1の基板の不要部の除去工程後であって、周辺部の成形工程前に行われる点である。
The difference from the above-described
実施形態同様に工程S11、S12を経た第1の基板を、マーキングを施さない第2の基板と貼り合せる。(工程S13)
そして、工程S14において、第1の基板の不要部を除去する。詳しくは、図8の(c)に示すように、第1の基板の裏面側の非多孔質部分36を研削、研磨、エッチング、分離などから選択される少なくとも一種の方法により、貼り合せ基板から取り除く。更に、図8の(d)に示すように、第2の基板上に貼り合っている半導体層38の表面(かつての裏面)に残留している多孔質層37を、研磨、エッチング、水素アニールにより取り除いたり、非多孔質化したりする。こうして、半導体層38の移設が完了する。
Similarly to the embodiment, the first substrate that has undergone the steps S11 and S12 is bonded to a second substrate that is not marked. (Process S13)
In step S14, unnecessary portions of the first substrate are removed. Specifically, as shown in FIG. 8C, the
非多孔質部分の分離の際に、多孔質層の半導体層38側界面に亀裂が入り、分離後、半導体層38上に多孔質層が残留しないこともある。
When the non-porous portion is separated, the porous layer may be cracked at the
その後、半導体層38の表面領域上に図8の(e)に示すようにマスクMKを付与した状態で、工程S15にてマーキングを第2の基板の表面側周辺部に施す。この時、マーキングにより飛び散った異物が第2の基板の表面側に付着しても、次の工程にて表面側にあるマスクMKを除去するので、SOI層となる半導体層の表面領域は当該異物により汚染され難くなる。或いは、第2の基板の裏面にマーキングを施してもよい。
Thereafter, in a state where the mask MK is applied on the surface region of the
更に、工程S16においては、マスクMKを利用してSOI基板の周辺部を成形する。 Further, in step S16, the peripheral portion of the SOI substrate is formed using the mask MK.
こうして、図8の(f)に示したようなSOI基板が得られる。このSOI基板のマークは、図1、2、5、6に示したような位置に描かれている。 In this way, an SOI substrate as shown in FIG. 8F is obtained. The mark on the SOI substrate is drawn at a position as shown in FIGS.
(実施形態8)
図12を参照して半導体基板の作製方法について説明する。
(Embodiment 8)
A method for manufacturing a semiconductor substrate will be described with reference to FIGS.
上述した実施形態7との相違点は、マークを形成する工程が、周辺部を成形した後、成形に用いたマスクMKを剥がさずに、実施形態7と同様のマーキングを施す点にある。 The difference from the seventh embodiment described above is that the mark forming step performs the same marking as that of the seventh embodiment without removing the mask MK used for forming after forming the peripheral portion.
本実施形態でも、こうして、図8の(f)に示したようなSOI基板が得られる。 Also in this embodiment, an SOI substrate as shown in FIG. 8F is obtained in this way.
このSOI基板のマークは、図1、2、5、6に示したような位置に描かれている。 The mark on the SOI substrate is drawn at a position as shown in FIGS.
(実施形態9)
図13を参照して、イオン注入層を分離層として用いた貼り合わせ半導体基板の作製方法について説明する。
(Embodiment 9)
A method for manufacturing a bonded semiconductor substrate using an ion-implanted layer as a separation layer will be described with reference to FIGS.
単結晶シリコンウエハのような第1の基板30の表面を熱酸化して、酸化シリコンのような絶縁層39を形成する。水素イオン、或いはヘリウムイオン、ネオンイオンのような不活性ガスのイオンを所定の深さに打ち込み、当該深さ付近に打ち込まれたイオン種の濃度が局所的に高くなっているイオン注入層40を形成する。イオン注入層40の上の部分の半導体層38が移設層となる。こうして得られた第1の基板30の構造を図13の(a)に示す。
The surface of the
一方、単結晶シリコンウエハのような第2の基板を用意して、その表面側の周辺部にマーキングを施す。或いは、第2の基板の裏面側にマーキングしてもよい。 On the other hand, a second substrate such as a single crystal silicon wafer is prepared, and marking is performed on the peripheral portion on the surface side. Or you may mark on the back surface side of a 2nd board | substrate.
これら第1の基板と第2の基板を半導体層38が内側になるように貼り合せる。こうして、図13の(b)に示すような構造体が得られる。
The first substrate and the second substrate are bonded so that the
次に、400℃〜600℃或いはそれ以上の温度で熱処理すると、貼り合せ強度が高まるとともに、イオン注入層40において、亀裂が発生し、第1の基板の部分36が貼り合せ基板から分離し、図13の(e)に示すように、半導体層38が第2の基板に移設される。
Next, when heat treatment is performed at a temperature of 400 ° C. to 600 ° C. or higher, the bonding strength is increased, cracks are generated in the
半導体層38の露出した分離面を研磨する。この時、図13の(d)の構造体となるように層38、39の周辺部を同時に除去しても良い。或いは、研磨に代えて水素アニールを施したり、研磨後水素アニールを施してもよい。
The exposed separation surface of the
そして、SOI基板の周辺部を成形する。具体的には、図13の(e)に示すように、半導体層38の露出面上にシール材、ホトレジストなどのエッチングマスクMKを施し、SOI層となる半導体層38のエッヂが図5〜7で説明した位置31になるように、半導体層38の周辺部をエッチング除去する。更に、絶縁層39の周辺部もエッチング除去して成形する。この時のエッチングに代えて、研磨により成形してもよい。
Then, the peripheral part of the SOI substrate is formed. Specifically, as shown in FIG. 13E, an etching mask MK such as a sealant or a photoresist is applied on the exposed surface of the
こうして、図13の(f)に示したようなSOI基板が得られる。このSOI基板のマークは、図1、2、5、6に示したような位置に描かれている。 In this way, an SOI substrate as shown in FIG. 13F is obtained. The mark on the SOI substrate is drawn at a position as shown in FIGS.
又、図13の(c)の工程から(d)を経ることなく(e)の工程に移ってもよい。 Further, the process of FIG. 13 (c) may be shifted to the process of (e) without going through (d).
(実施形態10)
本実施形態は、上述した実施形態9とは、マーキングを施すタイミングが異なる。それ以外は実施形態9と同じであり、図13の(e)に示すようにマスクMKで覆った状態で、半導体層38の周辺部を除去する前に、支持基板1の表面側の周辺領域にマーキングを施す。
(Embodiment 10)
This embodiment is different from the above-described embodiment 9 in the timing for marking. The rest is the same as in the ninth embodiment, and the peripheral region on the surface side of the
こうして、図13の(f)に示したようなSOI基板が得られる。このSOI基板のマークは、図1、2、5、6に示したような位置に描かれている。 In this way, an SOI substrate as shown in FIG. 13F is obtained. The mark on the SOI substrate is drawn at a position as shown in FIGS.
或いは、支持基板の裏面にマーキングを施してもよい。 Or you may mark on the back surface of a support substrate.
(実施形態11)
本実施形態は、上述した実施形態9とは、マーキングを施すタイミングが異なる。それ以外は実施例9と同じであり、図13の(e)に示すようにマスクMKで覆った状態で、半導体層38の周辺部を除去した後に、マスクMKを除去する前に、支持基板1の表面側の周辺領域にマーキングを施す。
(Embodiment 11)
This embodiment is different from the above-described embodiment 9 in the timing for marking. Otherwise, this embodiment is the same as the ninth embodiment. In the state covered with the mask MK as shown in FIG. 13E, after the peripheral portion of the
こうして、図13の(f)に示したようなSOI基板が得られる。このSOI基板のマークは、図1、2、5、6に示したような位置に描かれている。 In this way, an SOI substrate as shown in FIG. 13F is obtained. The mark on the SOI substrate is drawn at a position as shown in FIGS.
或いは、支持基板の裏面にマーキングを施してもよい。 Or you may mark on the back surface of a support substrate.
(実施形態12)
図14、図15を参照して、非貼り合わせ法による半導体基板の作製方法について説明する。
A method for manufacturing a semiconductor substrate by a non-bonding method will be described with reference to FIGS.
図15の工程S11において、図14の(a)のように、単結晶シリコンウエハのような半導体基板1を用意する。
In step S11 of FIG. 15, a
そして、図15の工程S12において、半導体基板の表面側の周辺領域にマーキングを施す。或いは、半導体基板の裏面側にマーキングを施すこともできる。 Then, in step S12 of FIG. 15, marking is performed on the peripheral region on the surface side of the semiconductor substrate. Alternatively, marking can be applied to the back side of the semiconductor substrate.
図14の(b)のように、半導体基板1の表面を熱酸化して、酸化シリコンのような絶縁層41を形成する。
As shown in FIG. 14B, the surface of the
図15の工程S13において、酸素イオンのような絶縁物形成イオン種を所定の深さに打ち込み、当該深さ付近に打ち込まれたイオン種の濃度が局所的に高くなっているイオン注入層を形成する。ここで熱処理を施し、打ち込まれた酸素とシリコンの化合物からなる埋め込み絶縁層2を形成する。この絶縁層2の上の部分の半導体層3がSOI層となる。こうして得られたSOI基板の構造を図14の(c)に示す。
In step S13 of FIG. 15, an insulator-forming ion species such as oxygen ions is implanted to a predetermined depth, and an ion implantation layer in which the concentration of the ion species implanted in the vicinity of the depth is locally increased is formed. To do. Here, heat treatment is performed to form a buried insulating
そして、図15の工程S14において、不要部である、少なくともSOI層の表面側にある絶縁層41を剥がせば、マーキングが施されたSOI基板となる。表面側にマーキングが施された場合には、マーキング後のイオン注入と熱処理により、マーク部分も凹凸を有するSOI構造となり、表面側からマークの認識が可能である。 Then, in step S14 of FIG. 15, if the insulating layer 41, which is an unnecessary part and is at least on the surface side of the SOI layer, is peeled off, the SOI substrate with the marking is obtained. When marking is performed on the surface side, the mark portion also has an uneven SOI structure by ion implantation and heat treatment after marking, and the mark can be recognized from the surface side.
この場合は、図14の(d)に示す工程は、不要である。 In this case, the step shown in FIG. 14D is not necessary.
又、変形例として、マークされた部分を避けて、イオン注入を行うことにより、表面側周辺部にSOI構造でないマークを形成することもできる。 As a modification, a mark having no SOI structure can be formed in the peripheral portion on the surface side by performing ion implantation while avoiding the marked portion.
(実施形態13)
図14、図16を参照して半導体基板の作製方法について説明する。本実施形態が上述した実施形態と異なる点は、マーキングを施すタイミングであり、それ以外は実施形態12と同じである。
(Embodiment 13)
A method for manufacturing a semiconductor substrate will be described with reference to FIGS. The difference of this embodiment from the above-described embodiment is the timing of marking, and the other points are the same as those of the twelfth embodiment.
図16の工程S11において、図14の(a)のように、単結晶シリコンウエハのような半導体基板1を用意する。
In step S11 of FIG. 16, a
図14の(b)のように、半導体基板1の表面を熱酸化して、酸化シリコンのような絶縁層41を形成する。
As shown in FIG. 14B, the surface of the
そして、図16の工程S12において、酸素イオンのような絶縁物形成イオン種を所定の深さに打ち込み、当該深さ付近に打ち込まれたイオン種の濃度が局所的に高くなっているイオン注入層を形成する。ここで熱処理を施し、打ち込まれた酸素とシリコンの化合物からなる埋め込み絶縁層2を形成する。この絶縁層2の上の部分の半導体層3がSOI層となる。こうして得られたSOI基板の構造を図14の(c)に示す。
In step S12 of FIG. 16, an ion-implanted layer in which an insulator-forming ion species such as oxygen ions is implanted to a predetermined depth, and the concentration of the ion species implanted in the vicinity of the depth is locally high. Form. Here, heat treatment is performed to form a buried insulating
そして、図16の工程13において、図14の(d)に示すように、マスクMKを付与し、必要に応じて絶縁層41を除去して、マーキングを施す。このときマークの凹部が半導体層3を通って絶縁層2の下方にまで到達するようにする。
Then, in
図16の工程S14において、図14の(e)に示すように、マスクMKと不要な絶縁層41を除去して、SOI基板を得る。 In step S14 of FIG. 16, as shown in FIG. 14E, the mask MK and unnecessary insulating layer 41 are removed to obtain an SOI substrate.
この場合には、レーザーマークによるパーティクルが飛散しても、マスクによりSOI層の表面が保護されているので、パーティクル汚染は防止できる。 In this case, even if particles due to laser marks are scattered, the surface of the SOI layer is protected by the mask, so that particle contamination can be prevented.
(実施形態14)
図17を参照して半導体基板の作製方法について説明する。本実施形態が上述した実施形態と異なる点は、マーキングを施すタイミングであり、それ以外は実施形態13と同じである。
図17の工程S11、S12は実施形態13と同じである。
図17の工程13において、こうして得られたSOI基板から、図14の(e)に示すように、不要な絶縁層41を除去して、SOI基板を得る。
図17の工程S14において、半導体層の表面領域をマスクで覆い、SOI基板の表面側の周辺領域に、マーキングを施す。このときマークの凹部が半導体層3を通って絶縁層2の下方にまで到達するようにする。
この場合には、レーザーマークによるパーティクルが飛散しても、マスクによりSOI層の表面が保護されているので、パーティクル汚染は防止できる。
(Embodiment 14)
A method for manufacturing a semiconductor substrate will be described with reference to FIGS. The difference of this embodiment from the above-described embodiment is the timing of marking, and the other points are the same as those of the thirteenth embodiment.
Steps S11 and S12 in FIG. 17 are the same as those in the thirteenth embodiment.
In
In step S14 of FIG. 17, the surface region of the semiconductor layer is covered with a mask, and marking is performed on the peripheral region on the surface side of the SOI substrate. At this time, the concave portion of the mark passes through the
In this case, even if particles due to laser marks are scattered, the surface of the SOI layer is protected by the mask, so that particle contamination can be prevented.
(実施形態15)
再び図8を参照して貼り合わせ半導体基板の作製方法について説明する。
(Embodiment 15)
With reference to FIG. 8 again, a method for manufacturing a bonded semiconductor substrate will be described.
比抵抗0.01Ω・cmのP型或いはN型の第1の単結晶Si基板を、第1の基板として用意し、HF含有溶液中において陽極化成を行ない、分離層となる多孔質層37を形成する。
A P-type or N-type first single crystal Si substrate having a specific resistance of 0.01 Ω · cm is prepared as a first substrate, anodized in a HF-containing solution, and a
単一の多孔質シリコンからなる多孔質層37を形成するための陽極化成条件は例えば以下のとおりである。
電流密度:7(mA・cm−2)
陽極化成溶液:フッ酸:水:エタノール=1:1:1
時間:11(分)
多孔質層の厚み:12(μm)
多孔質層の厚さは、これに限らず、化成時間を調整して、数百μmから0.1μm程度まで変えることができる。
Anodizing conditions for forming the
Current density: 7 (mA · cm −2 )
Anodizing solution: hydrofluoric acid: water: ethanol = 1: 1: 1
Time: 11 (minutes)
Porous layer thickness: 12 (μm)
The thickness of the porous layer is not limited to this, and can be changed from several hundred μm to about 0.1 μm by adjusting the formation time.
或いは、複数の多孔質シリコン層からなる多孔質層を形成する場合には、以下のような第1段階の陽極化成に続いて第2段階の陽極化成を行ってもよい。
第1段階
電流密度:7(mA・cm−2)
陽極化成溶液:フッ酸:水:エタノール=1:1:1
時間:5(分)
第1の多孔質Si層の厚み:5.5(μm)
第2段階
電流密度:30(mA・cm−2)
陽極化成溶液:フッ酸:水:エタノール=1:1:1
時間:10(秒)
第2の多孔質Si層の厚み:0.2(μm)
Or when forming the porous layer which consists of a several porous silicon layer, you may perform the 2nd step anodization following the 1st step anodization as follows.
First stage current density: 7 (mA · cm −2 )
Anodizing solution: hydrofluoric acid: water: ethanol = 1: 1: 1
Time: 5 (minutes)
Thickness of the first porous Si layer: 5.5 (μm)
Second stage current density: 30 (mA · cm −2 )
Anodizing solution: hydrofluoric acid: water: ethanol = 1: 1: 1
Time: 10 (seconds)
Thickness of the second porous Si layer: 0.2 (μm)
先に低電流で陽極化成した表面層の多孔質Si層は高品質エピタキシャルSi層を形成させるために用い、そして後で高電流で陽極化成した下層の多孔質Si層は分離をし易くする層として用いる機能分離を行う。したがって、多孔質Si層の厚さはこれに限っておらず、数百μmから0.1μm程度まで使用できる。 The porous Si layer of the surface layer previously anodized at a low current is used to form a high quality epitaxial Si layer, and the lower porous Si layer anodized at a high current later is a layer that facilitates separation. Separation of functions used as. Therefore, the thickness of the porous Si layer is not limited to this, and it can be used from several hundred μm to about 0.1 μm.
また、2層目の多孔質Si層形成後に3層目以降の多孔質層を形成しておいても何ら問題はない。 Even if the third and subsequent porous layers are formed after the formation of the second porous Si layer, there is no problem.
この基板を例えば酸素雰囲気中300℃〜600℃で酸化する。この酸化により多孔質シリコンの孔の内壁は熱酸化膜からなる保護膜で覆われる。この多孔質層37の表面をフッ酸で処理し、孔の内壁の酸化膜を残して、多孔質層37の表面の酸化膜のみ除去する。その上にCVD法によりエピタキシャル成長層38を形成する。この時のCVDの条件は例えば以下のとおり。
ソースガス:SiH2Cl2/H2
ガス流量:0.5/180 l/min
ガス圧力:1.1×104Pa(約80Torr)
温度:950℃
成長速度:0.3μm/min
This substrate is oxidized at, for example, 300 ° C. to 600 ° C. in an oxygen atmosphere. By this oxidation, the inner wall of the porous silicon hole is covered with a protective film made of a thermal oxide film. The surface of the
Source gas: SiH 2 Cl 2 / H 2
Gas flow rate: 0.5 / 180 l / min
Gas pressure: 1.1 × 10 4 Pa (about 80 Torr)
Temperature: 950 ° C
Growth rate: 0.3 μm / min
エピタキシャル成長に先立ってエピタキシャル装置内でH2雰囲気により多孔質層37の熱処理(プリベークを行う。これは、エピタキシャル成長層38の結晶の品質を向上させるために必要である。実際にこの処理により、エピタキシャル成長層38の結晶欠陥は、104cm−2以下に低減できる。こうして得られたエピタキシャル成長層38が移設層となる。
Prior to epitaxial growth, a heat treatment (pre-baking of the
さらに、絶縁層39として、このエピタキシャル成長層表面に熱酸化により20nm〜2μmのSiO2層を形成する。こうして図8の(a)に示す構造体が得られる。
Further, as the insulating
該絶縁層39表面と別に用意した第2のSi基板1の表面とを重ね合わせ、接触させた後、1100℃の温度で2時間の熱処理をし、貼り合わせをおこなう。こうして図8の(b)に示す構造体が得られる。
After the surface of the insulating
こうして得られた多層構造体から多孔質層37を除去してエピタキシャル成長層38が第2の基板1上に移設されたSOI基板を得る。その為には、第1のSi基板の部分36を研削、研磨、エッチングなどにより除去して、多孔質層37を露出させた後、この多孔質層37をエッチングにより除去する。或いは、多層構造体を多孔質層37において分離して、第2の基板1上に移設されたエピタキシャル成長層38の分離面に多孔質体が残留する場合にはそれをエッチングや水素アニールなどで除去する。
The
分離方法には、
基板間にくさびを挿入する方法
ウエハを相互に引張る方法
せん断力を加える方法
ウォータージェットやガスジェットや静圧流体などによる流体くさび効果を用いる方法
超音波を印可する方法
昇温冷却の熱応力による方法
がある。
こうして図8の(c)に示す構造体が得られる。
Separation methods include
Method of inserting wedges between substrates Method of pulling wafers together Method of applying shear force Method of using fluid wedge effect by water jet, gas jet, hydrostatic fluid, etc. Method of applying ultrasonic waves Method of thermal stress of temperature rising and cooling There is.
Thus, the structure shown in FIG. 8C is obtained.
その後、第2の基板1上に残留する多孔質Si層37を弗酸と過酸化水素水と水の混合液で選択エッチングする。非多孔質の単結晶Siからなる半導体層38はエッチングされずに残り、この層38をエッチ・ストップの材料として、多孔質Siは選択エッチングされ、完全に除去される。こうして図8の(d)に示す構造体が得られる。
Thereafter, the
非多孔質Si単結晶の該エッチング液に対するエッチング速度は、極めて低く、多孔質層のエッチング速度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層におけるエッチング量(数十オングストローム程度)は実用上無視できる膜厚減少である。 The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, and the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches 10 5 or more, and the etching amount in the non-porous layer (several tens of angstroms) ) Is a practically negligible film thickness reduction.
すなわち、絶縁層39上に0.2μmの厚みを持った単結晶Siからなる半導体層38が形成できた。多孔質Siの選択エッチングによっても単結晶Si層には何ら変化はなかった。形成された半導体層38の膜厚を面内全面について100点を測定すると、膜厚の均一性は201nm±4nm程度になる。
That is, the
透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Si層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結晶性が維持されていることが確認できる。 As a result of cross-sectional observation with a transmission electron microscope, it can be confirmed that no new crystal defects have been introduced into the Si layer and that good crystallinity is maintained.
さらに水素中で1100℃で熱処理を行うと、表面が平滑になる。 Further, when heat treatment is performed at 1100 ° C. in hydrogen, the surface becomes smooth.
酸化膜は、エピタキシャル層表面でなく、第2の基板表面に形成しても、あるいは、その両者に形成しても同様の結果が得られる。 Similar results can be obtained when the oxide film is formed not on the epitaxial layer surface but on the second substrate surface, or on both surfaces.
図8の(e)に示すように、マスクMKを付与して、半導体層38の表面領域を覆い、その後、周辺部の形状を整えるために、外周端から1mm〜3mmの幅の周辺領域の半導体層38および絶縁層39をパターニングして除去する。この周辺パターニングは無くてもよい。
As shown in FIG. 8 (e), a mask MK is applied to cover the surface region of the
その周辺領域のノッチあるいはオリフラ付近にレーザーマーク装置にて所定数の桁の英数字を印字する。上述したとおり、記号やバーコードであってもよい。 A predetermined number of alphanumeric characters are printed by a laser mark device near the notch or orientation flat in the surrounding area. As described above, it may be a symbol or a barcode.
文字はSEMI規格に準ずるものとしなくてもよく、文字の大きさは、一般的なレーザーマーク装置の場合、およそ0.8mm刻みで調整できるので、小さくてもよいし、読み取りやすいように大きくも出来る。 The characters do not have to conform to the SEMI standard, and the size of the characters can be adjusted in units of about 0.8 mm in the case of a general laser mark device, so it can be small or large so that it can be easily read. I can do it.
又、先に行った表面平滑化のための水素雰囲気中での熱処理(水素アニール)は、このレーザーマークをした後に行っても良い。 Further, the heat treatment (hydrogen annealing) in a hydrogen atmosphere for smoothing the surface may be performed after the laser mark is applied.
その後、マスクMKを剥がして、SOI基板の洗浄、検査を行って梱包出荷する。 Thereafter, the mask MK is peeled off, and the SOI substrate is cleaned and inspected and shipped.
また、第1の基板の基板部分36側に残った多孔質Siもその後、弗酸と過酸化水素水と水の混合液で撹はんしながら選択エッチングする。その後、水素アニール、あるいは表面研磨等の表面処理を施して再び第1の基板30としてあるいは第2の基板1として使用することができる。
Further, the porous Si remaining on the
(実施形態16)
再び図13を参照して分離層としてのイオン注入層を利用した貼り合わせ半導体基板の作製方法について説明する。
(Embodiment 16)
Referring to FIG. 13 again, a method for manufacturing a bonded semiconductor substrate using an ion implantation layer as a separation layer will be described.
単結晶Siウエハなどの第1の基板30上に熱酸化により200nmのSiO2からなる絶縁層39を形成する。
An insulating
表面の絶縁層39を通して水素の正イオンを50keVで5×1016cm−2イオン注入する。水素イオンに代えてヘリウムなどの不活性ガスのイオンであってもよい。こうして図13の(a)に示すような構造体が得られる。
5 × 10 16 cm −2 ions of hydrogen are implanted at 50 keV through the insulating
該絶縁層表面と別に用意した単結晶Siウエハなどの第2の基板1の表面とを重ね合わせ、接触させる。こうして、図13の(b)に示すような構造体が得られる。
The surface of the
その後、600℃でアニールしたところ、イオン注入の投影飛程付近(イオン注入層40)で2枚に分離される。熱処理により分離される際のイオン注入層40は多孔質状になっているため、分離した表面は荒れている。第2の基板1側の表面は、少なくとも研磨、水素アニールのいずれかにより平滑化できる。こうして図13の(c)或いは(d)のような構造体が得られる。
After that, when annealed at 600 ° C., it is separated into two pieces in the vicinity of the projection range of ion implantation (ion implantation layer 40). Since the
更に必要に応じて、平滑化の前又は後に、貼り合わせ強度を高めるための熱処理(ボンディングアニール)を施すことも好ましいものである。 Furthermore, it is also preferable to perform heat treatment (bonding annealing) for increasing the bonding strength before or after smoothing, if necessary.
すなわち、絶縁層39上に0.2μmの厚みを持った非多孔質の単結晶Siからなる半導体層38が形成できる。形成された半導体層38の膜厚を面内全面について100点を測定すると、膜厚の均一性は201nm±6nm程度となる。
That is, the
さらに水素中で1100℃で熱処理を1時間施し、表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したところ、50μm角の領域での平均2乗粗さはおよそ0.2nmとなり、通常市販されている単結晶Siのミラーウエハと同等になる。 Further, heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour, and the surface roughness was evaluated by an atomic force microscope. The mean square roughness in a 50 μm square region was about 0.2 nm, which is usually a commercially available single unit. This is equivalent to a crystal Si mirror wafer.
透過電子顕微鏡による断面観察の結果、半導体層38には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結晶性が維持されていることが確認できる。
As a result of cross-sectional observation with a transmission electron microscope, it can be confirmed that no new crystal defects are introduced into the
その後、周辺部の形状を整えるために、図13の(e)に示すように、外周端から幅3mmの周辺領域の半導体層38および絶縁層39を露出するマスクMKを付与して、露出した部分をパターニングして除去する。
Thereafter, in order to adjust the shape of the peripheral portion, as shown in FIG. 13E, a mask MK that exposes the
その外周の3mmの領域のノッチあるいはオリフラ付近にレーザーマーク装置にて12桁の英数字を印字する。上述したとおり、記号やバーコードであってもよい。その際にSOIウエハ上のパーティクルの増加はない。 A 12-digit alphanumeric character is printed by a laser mark device in the vicinity of a notch or orientation flat in a 3 mm area on the outer periphery. As described above, it may be a symbol or a barcode. At this time, there is no increase in particles on the SOI wafer.
その時のレーザーパワーは、220mW程度にする。もちろん、マークの深さや形状に応じて、パワーは調整すべきである。 The laser power at that time is about 220 mW. Of course, the power should be adjusted according to the depth and shape of the mark.
英数字の大きさは、上述したSEMI規格とする。文字の大きさは、一般的なレーザーマーク装置の場合、およそ0.8mm刻みで調整できるので、小さくてもよいし、読み取りやすいように大きくも出来る。 The size of the alphanumeric character is the SEMI standard described above. In the case of a general laser mark apparatus, the character size can be adjusted in steps of about 0.8 mm, so it can be small or large so that it can be easily read.
その後、マスクMKを除去して、洗浄、検査を行って、図13の(f)に示したような構造のSOI基板を梱包出荷する。 Thereafter, the mask MK is removed, cleaning and inspection are performed, and an SOI substrate having a structure as shown in FIG.
同時に第1の基板の基板部分36側に残ったイオン注入層もその後、少なくともエッチング、研磨、アニールのいずれかににより平坦化され、イオン注入層も除去された。再び第1の基板30としてあるいは第2の基板1として投入することができる。
At the same time, the ion implantation layer remaining on the
又、変形例として、本実施形態においては、第1の基板上に前もってCVD法により単結晶Siを0.50μmエピタキシャル成長しておいてもよい。 As a modification, in this embodiment, single crystal Si may be epitaxially grown on the first substrate by a CVD method in advance by 0.50 μm.
その時の成長条件は、例えば以下の通りである。
ソ−スガス: SiH2Cl2/H2
ガス流量: 0.5/180l/min
ガス圧力:1.1×104Pa(約80Torr)
温度: 950℃
成長速度: 0.30μm/min
The growth conditions at that time are, for example, as follows.
Source gas: SiH 2 Cl 2 / H 2
Gas flow rate: 0.5 / 180 l / min
Gas pressure: 1.1 × 10 4 Pa (about 80 Torr)
Temperature: 950 ° C
Growth rate: 0.30 μm / min
この場合、再び第1の基板として投入するときには、ウエハ厚減少分をエピタキシャル層で補うことにより、半永久的に再利用可能となる。すなわち、繰り返しの2回目以降はエピタキシャル膜厚は、0.50μmでなくウエハ厚減少分となり、イオン注入層はエピタキシャル層の内部に形成される。 In this case, when the substrate is introduced again as a first substrate, it can be reused semi-permanently by compensating for the reduced thickness of the wafer with the epitaxial layer. That is, in the second and subsequent repetitions, the epitaxial film thickness is not 0.50 μm but the wafer thickness reduction, and the ion-implanted layer is formed inside the epitaxial layer.
更には、イオン注入を行った後、熱処理で分離することなく、実施形態16と同様に、分離のための外力を加えて、貼り合わせ基板の端から亀裂を成長させて、分離を行ってもよい。
又、平滑化工程をマーキングの後に行っても良い。
Furthermore, after performing ion implantation, separation may be performed by applying an external force for separation and growing a crack from the edge of the bonded substrate without separation by heat treatment, as in
Moreover, you may perform a smoothing process after marking.
(実施形態17)
再び図14の(a),(b),(c),(e)を参照して、非貼り合わせ法による半導体基板の作製方法について説明する。
(Embodiment 17)
Referring to FIGS. 14A, 14B, 14C, and 14E again, a method for manufacturing a semiconductor substrate by a non-bonding method will be described.
図14の(a)、(b)に示すように、第1の単結晶CZ−Siウエハからなる基板1を用意し、その上に熱酸化により50nmのSiO2からなる酸化膜41を形成する。この酸化膜は、イオン注入時の表面荒れを防止することが目的であり、なくても良い。
As shown in FIGS. 14A and 14B, a
表面の酸化膜41を通してO+を180keVで4×1017cm−2イオン注入する。注入時の温度は、550℃とした。これによって、エピタキシャル層と元の基板界面付近に濃度ピークを持つ酸素イオン注入層が形成される。酸素イオンに追加して、或いは酸素イオンに代えて窒素イオンを注入してもよい。 4 × 10 17 cm −2 ions are implanted through O 2 at 180 keV through the surface oxide film 41. The temperature at the time of injection was 550 ° C. As a result, an oxygen ion implanted layer having a concentration peak near the interface between the epitaxial layer and the original substrate is formed. Nitrogen ions may be implanted in addition to or in place of oxygen ions.
この後、基板をO2(10%)/Ar雰囲気中で1350℃で4時間の熱処理を行なう。 Thereafter, the substrate is heat-treated at 1350 ° C. for 4 hours in an O 2 (10%) / Ar atmosphere.
この後、更にO2(70%)/Ar雰囲気中で1350℃で4時間の熱処理を行って、図14の(c)に示したようなSOI層300nm/埋め込み酸化膜90nmのSOI基板が出来上がる。 Thereafter, a heat treatment is further performed in an O 2 (70%) / Ar atmosphere at 1350 ° C. for 4 hours to complete an SOI substrate having an SOI layer of 300 nm / buried oxide film of 90 nm as shown in FIG. .
図14(d)に示すようにマスクMKを半導体層3の表面領域に付与して、
基板のノッチを上にしてウエハ中心を(0、0)とした時に、
X:−9.25〜+9.25mm
Y:+93.7〜+96.5mm
の高さ2.8mm長さ18.5mmのマスクから露出した区域内の半導体層3と絶縁層2をパターニング・エッチング除去し、下地の支持基板を表出させる。
A mask MK is applied to the surface region of the
When the center of the wafer is (0, 0) with the notch of the substrate facing up,
X: -9.25 to +9.25 mm
Y: +93.7 to +96.5 mm
The
そのマスクで半導体層3の表面領域を覆ったまま、その印字領域に、10桁のIDコードをレーザーマーク装置にて印字する。
With the mask covering the surface area of the
その時のレーザーパワーは、220mW、英数字の大きさは、上記SEMI規格とする。文字の大きさは、およそ0.8mm刻みで調整できるので、小さくてもよいし、読み取りやすいように大きくも出来る。またその場合に、パターニングしてSOI構造を除去した領域の大きさを変えても良い。特に文字を小さくした時は、無駄にパターニングで除去した領域が増加するので、領域を小さくしてチップの取れ数を増やす。
特定用途であれば、SEMI規格でなくても構わない。
The laser power at that time is 220 mW, and the size of alphanumeric characters is the SEMI standard. Since the character size can be adjusted in steps of about 0.8 mm, it can be small or large so that it can be easily read. In that case, the size of the region where the SOI structure is removed by patterning may be changed. In particular, when the character is made smaller, the area removed by patterning is increased, so the area is made smaller and the number of chips taken is increased.
If it is a specific application, it may not be SEMI standard.
そして、マスクMKを除去した後、表面酸化膜41を除去すると、SOI層200nm/埋め込み酸化膜120nmのSOIウエハが出来上がる。その後更に水素アニールしてもよい。(図14の(e))
その後、洗浄、検査を行って梱包出荷する。
Then, after removing the mask MK and then removing the surface oxide film 41, an SOI wafer having an SOI layer of 200 nm / buried oxide film of 120 nm is completed. Thereafter, hydrogen annealing may be further performed. ((E) in FIG. 14)
After that, it is cleaned and inspected before being shipped in a package.
以上各実施形態を例に挙げて説明した本発明に用いられるマーキング方法としては、前述したとおり、Nd:YAGレーザーやCO2レーザーなどのレーザー、或いはダイヤモンドペンなどを用いたマーキングが挙げられる。また、マーク形成後に、適当なタイミングで、マークの凸部を研磨などにより除去してもよい。 As described above, the marking method used in the present invention described by taking each embodiment as an example includes marking using a laser such as an Nd: YAG laser or a CO2 laser, or a diamond pen. Further, after the mark is formed, the convex portion of the mark may be removed by polishing or the like at an appropriate timing.
各実施形態において使用するマスクはSOI層表面のパーティクル防止に非常に効果があるが、マスクを用いずにマーキングを行い、その後にパーティクル除去工程を行うこともできる。パーティクル除去工程としては、ウエット洗浄、ブラシ洗浄、スクラブ洗浄、超音波洗浄、研磨、エッチングなどである。 Although the mask used in each embodiment is very effective in preventing particles on the SOI layer surface, marking can be performed without using a mask, and a particle removal process can be performed thereafter. The particle removal process includes wet cleaning, brush cleaning, scrub cleaning, ultrasonic cleaning, polishing, etching, and the like.
貼り合せ法の場合には、貼り合せ前に、貼り合せ面をプラズマ処理して、純水リンスしてから貼り合せたり、或いは、貼り合せ後に、酸素又は窒素のいずれか少なくとも一方を含む雰囲気中で400℃〜1100℃のボンディングアニールを施すことも好ましいものである。
水素雰囲気での熱処理は、800℃〜1150℃或いはそれ以上で行っても良い。
In the case of the bonding method, before bonding, the bonded surface is plasma-treated and rinsed with pure water, or bonded, or after bonding, in an atmosphere containing at least one of oxygen and nitrogen It is also preferable to perform bonding annealing at 400 ° C. to 1100 ° C.
The heat treatment in a hydrogen atmosphere may be performed at 800 ° C. to 1150 ° C. or higher.
(実施例1)
図3、4に示すように市販の8インチSOIウエハにノッチを上にしてウエハ中心100を(0、0)とした時に、
X:−9.25〜+9.25mm
Y:+93.7〜+96.5mm
の位置の、幅L2が2.8mm、長さL1が18.5mmの半導体層3及び絶縁層2の部分(エッヂエクスクルージョン以外の部分)をエッチング除去し、下地の支持基板を表出させた。
Example 1
As shown in FIGS. 3 and 4, when a
X: -9.25 to +9.25 mm
Y: +93.7 to +96.5 mm
The portions of the
その表出領域14に、10桁のIDコードをNEC製のレーザマーカSL473Fを用いて印字した。
A 10-digit ID code was printed on the exposed
その時のレーザーパワーは、220mWであった。 The laser power at that time was 220 mW.
英数字の大きさは、
高さ:1.624±0.025mm
幅:0.812±0.025mm
線の太さ:0.200+0.050mm〜0.200−0.150mm
文字間隔:1.420±0.025mm
のSEMI規格とした。
Alphanumeric size is
Height: 1.624 ± 0.025mm
Width: 0.812 ± 0.025mm
Line thickness: 0.200 + 0.050mm to 0.200-0.150mm
Character spacing: 1.420 ± 0.025mm
SEMI standard.
文字の大きさは、およそ0.8mm刻みで調整できるので、小さくてもよいし、読み取りやすいように大きくも出来る。またその場合に、パターニングしてSOI層及び絶縁層を除去した領域の大きさを変えても良い。特に文字を小さくした時は、無駄にパターニングで除去した領域が増加するので、印字領域を小さくしてチップの取れ数を増やすことができる。 Since the character size can be adjusted in steps of about 0.8 mm, it can be small or large so that it can be easily read. In that case, the size of the region where the SOI layer and the insulating layer are removed by patterning may be changed. In particular, when the characters are made smaller, the area removed by patterning is increased, so the print area can be reduced and the number of chips taken can be increased.
(実施例2)
図1、2に示すように、市販の貼り合わせSOIウエハの下地の支持基板が表出している周辺領域13に、12桁のIDコードをレーザーマーク装置にて印字した。その際12桁の文字は直線状に並んで印字した。
レーザーパワーは、220mWとした。
(Example 2)
As shown in FIGS. 1 and 2, a 12-digit ID code was printed by a laser mark device on the
The laser power was 220 mW.
英数字の大きさは、
高さ:1.624±0.025mm
幅:0.812±0.025mm
線の太さ:0.200+0.050mm〜0.200−0.150mm
文字間隔:1.420±0.025mm
のSEMI規格とした。
Alphanumeric size is
Height: 1.624 ± 0.025mm
Width: 0.812 ± 0.025mm
Line thickness: 0.200 + 0.050mm to 0.200-0.150mm
Character spacing: 1.420 ± 0.025mm
SEMI standard.
文字の大きさは、およそ0.8mm刻みで調整できるので、小さくてもよいし、読み取りやすいように大きくも出来る。これも周辺除去領域の幅が狭くなってくると小さい文字の方が好ましい。 Since the character size can be adjusted in steps of about 0.8 mm, it can be small or large so that it can be easily read. Again, smaller characters are preferred when the width of the peripheral removal region becomes narrower.
(実施例3)
市販のSOIウエハの下地の支持基板が酸化膜のみで覆われている周辺領域に、12桁のIDコードをレーザーマーク装置にて印字した。
(Example 3)
A 12-digit ID code was printed with a laser mark device in a peripheral region where a support substrate underlying a commercially available SOI wafer was covered only with an oxide film.
その時のレーザーパワーは、300mWとした。レーザーにより形成された凹部は、酸化膜を貫通して支持基板まで届いていた。 The laser power at that time was 300 mW. The concave portion formed by the laser reached the support substrate through the oxide film.
英数字の大きさは、
高さ:1.624±0.025mm
幅:0.812±0.025mm
線の太さ:0.200+0.050mm〜0.200−0.150mm
文字間隔:1.420±0.025mm
のSEMI規格とした。
Alphanumeric size is
Height: 1.624 ± 0.025mm
Width: 0.812 ± 0.025mm
Line thickness: 0.200 + 0.050mm to 0.200-0.150mm
Character spacing: 1.420 ± 0.025mm
SEMI standard.
文字の大きさは、およそ0.8mm刻みで調整できるので、小さくてもよいし、読み取りやすいように大きくも出来る。これも周辺除去が狭くなってくると小さい文字の方が好ましい。
特定用途であれば、SEMI規格でなくても構わない。
Since the character size can be adjusted in steps of about 0.8 mm, it can be small or large so that it can be easily read. Again, smaller letters are preferred when marginal removal becomes narrower.
If it is a specific application, it may not be SEMI standard.
(実施例4)
比抵抗0.01Ω・cmのP型の第1の単結晶Si基板を、HF溶液中において陽極化成を行った。
Example 4
A P-type first single crystal Si substrate having a specific resistance of 0.01 Ω · cm was anodized in an HF solution.
陽極化成条件は以下のとおりであった。
電流密度:7(mA・cm−2)
陽極化成溶液:フッ酸:水:エタノール=1:1:1
時間:11(分)
多孔質Si層の厚み:12(μm)
多孔質Si層の厚さは、これに限らず、数百μmから0.1μm程度までの中から選択して使用できる。
The anodizing conditions were as follows.
Current density: 7 (mA · cm −2 )
Anodizing solution: hydrofluoric acid: water: ethanol = 1: 1: 1
Time: 11 (minutes)
Thickness of porous Si layer: 12 (μm)
The thickness of the porous Si layer is not limited to this, and can be selected from several hundred μm to about 0.1 μm.
この基板を酸素雰囲気中400℃で1時間酸化した。この酸化により多孔質Siの孔の内壁は熱酸化膜で覆われた。この多孔質Si層の表面をフッ酸で処理し、孔の内壁の酸化膜を残して、多孔質Si層の表面の酸化膜のみ除去した後、多孔質Si上にCVD法により単結晶Siを0.3μmエピタキシャル成長した。成長条件は以下の通りである。
ソースガス:SiH2Cl2/H2
ガス流量:0.5/180l/min
ガス圧力:1.1×104Pa(約80Torr)
温度:950℃
成長速度:0.3μm/min
ソースガス導入によるエピタキシャル成長に先立って、エピタキシャル装置内でH2雰囲気により熱処理(プリベーク)した。
This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. By this oxidation, the inner walls of the porous Si holes were covered with a thermal oxide film. The surface of this porous Si layer is treated with hydrofluoric acid to leave only the oxide film on the surface of the porous Si layer, leaving an oxide film on the inner wall of the hole, and then single crystal Si is deposited on the porous Si by a CVD method. The epitaxial growth was 0.3 μm. The growth conditions are as follows.
Source gas: SiH 2 Cl 2 / H 2
Gas flow rate: 0.5 / 180 l / min
Gas pressure: 1.1 × 10 4 Pa (about 80 Torr)
Temperature: 950 ° C
Growth rate: 0.3 μm / min
Prior to epitaxial growth by introducing source gas, heat treatment (pre-baking) was performed in an epitaxial apparatus in an H2 atmosphere.
さらに、絶縁層として、このエピタキシャルSi層表面に熱酸化により200nmの酸化膜(SiO2層)を形成した。 Further, as the insulating layer, a 200 nm oxide film (SiO 2 layer) was formed on the surface of the epitaxial Si layer by thermal oxidation.
該SiO2層表面と別に用意した第2のSi基板の表面とを重ね合わせ、接触させた後、酸素含有雰囲気中で1100℃の温度で2時間の熱処理をし、貼り合わせをおこなった。 The surface of the second Si substrate prepared separately from the surface of the SiO 2 layer was placed in contact with each other, and then heat-treated at a temperature of 1100 ° C. for 2 hours in an oxygen-containing atmosphere to perform bonding.
上記のようにして形成された貼合せ基板の第1の基板側の大部分を、研削し、その後、残りの部分を反応性イオンエッチングにより除去し、多孔質Si層を表出させた。 Most of the bonded substrate board formed as described above on the first substrate side was ground, and then the remaining part was removed by reactive ion etching to expose a porous Si layer.
その後、第2の基板上に移設された多孔質Si層をHF濃度49wt%の弗酸とH2O2濃度30wt%の過酸化水素水と水の混合液で撹はんしながらエッチングした。単結晶Siはエッチングされずに残った。多孔質Siは選択エッチングされ、完全に除去された。 Thereafter, the porous Si layer transferred on the second substrate was etched while stirring with a mixed solution of hydrofluoric acid having an HF concentration of 49 wt%, hydrogen peroxide water having an H 2 O 2 concentration of 30 wt%, and water. Single crystal Si remained without being etched. The porous Si was selectively etched and completely removed.
こうして、Si酸化膜上に0.2μmの厚みを持った単結晶Si層が形成できた。多孔質Siの選択エッチングによっても単結晶Si層には何ら変化はなかった。形成された単結晶Si層の膜厚を面内全面について100点を測定したところ、膜厚の均一性は201nm±4nmであった。 Thus, a single crystal Si layer having a thickness of 0.2 μm was formed on the Si oxide film. There was no change in the single crystal Si layer even by selective etching of porous Si. When the film thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points on the entire surface, the uniformity of the film thickness was 201 nm ± 4 nm.
透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Si層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結晶性が維持されていることが確認された。 As a result of cross-sectional observation with a transmission electron microscope, it was confirmed that no new crystal defects were introduced into the Si layer and that good crystallinity was maintained.
さらに水素中で1100℃で水素アニールを1時間行い、表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したところ、50μm角の領域での平均2乗粗さはおよそ0.2nmで通常市販されているSiウエハと同等であった。 Further, hydrogen annealing was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour, and the surface roughness was evaluated by an atomic force microscope. The average square roughness in a 50 μm square region was about 0.2 nm, and was usually commercially available Si. It was equivalent to a wafer.
その後、周辺部の形状を整えるために、外周端から幅3mmの周辺領域にあるSi層およびSiO2層をパターニングして除去した。
Thereafter, in order to adjust the shape of the peripheral portion was removed by patterning the Si layer and SiO 2 layer from the outer peripheral edge to the peripheral region of
その幅3mmの周辺領域のノッチ付近にレーザーマーク装置にて12桁の英数字を印字した。その際にSOIウエハ上のパーティクルの増加はなかった。 A 12-digit alphanumeric character was printed with a laser mark device in the vicinity of the notch in the peripheral area of 3 mm width. At that time, there was no increase in particles on the SOI wafer.
(実施例5)
比抵抗0.01Ω・cmのP型の第1の単結晶Si基板を、HF溶液中において陽極化成を行った。
(Example 5)
A P-type first single crystal Si substrate having a specific resistance of 0.01 Ω · cm was anodized in an HF solution.
陽極化成条件は以下のとおりであった。
第1段階
電流密度:7(mA・cm−2)
陽極化成溶液:フッ酸:水:エタノール=1:1:1
時間:5(分)
表面側の第1の多孔質Si層の厚み:5.5(μm)
第2段階
電流密度:30(mA・cm−2)
陽極化成溶液:フッ酸:水:エタノール=1:1:1
時間:10(秒)
第1の多孔質Si層より下方の第2の多孔質Si層の厚み:0.2(μm)
The anodizing conditions were as follows.
First stage current density: 7 (mA · cm −2 )
Anodizing solution: hydrofluoric acid: water: ethanol = 1: 1: 1
Time: 5 (minutes)
The thickness of the first porous Si layer on the surface side: 5.5 (μm)
Second stage current density: 30 (mA · cm−2)
Anodizing solution: hydrofluoric acid: water: ethanol = 1: 1: 1
Time: 10 (seconds)
Thickness of the second porous Si layer below the first porous Si layer: 0.2 (μm)
この基板を酸素雰囲気中400℃で1時間酸化した。この酸化により第1及び第2多孔質Si層の孔の内壁は熱酸化膜で覆われた。この多孔質Si層の表面をフッ酸で処理し、孔の内壁の酸化膜を残して、多孔質Si層の表面の酸化膜のみ除去した後、多孔質Si上にCVD法により単結晶Siを0.3μmエピタキシャル成長した。成長条件は以下の通りである。
ソースガス:SiH2Cl2/H2
ガス流量:0.5/180l/min
ガス圧力:1.1×104Pa(約80Torr)
温度:950℃
成長速度:0.3μm/min
エピタキシャル成長に先立ってエピタキシャル装置内でH2雰囲気により熱処理された。実際にこの処理により、エピ層の結晶欠陥は、104cm−2以下に低減できた。
This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner walls of the pores of the first and second porous Si layers were covered with a thermal oxide film. The surface of this porous Si layer is treated with hydrofluoric acid to leave only the oxide film on the surface of the porous Si layer, leaving an oxide film on the inner wall of the hole, and then single crystal Si is deposited on the porous Si by a CVD method. The epitaxial growth was 0.3 μm. The growth conditions are as follows.
Source gas: SiH 2 Cl 2 / H 2
Gas flow rate: 0.5 / 180 l / min
Gas pressure: 1.1 × 10 4 Pa (about 80 Torr)
Temperature: 950 ° C
Growth rate: 0.3 μm / min
Prior to epitaxial growth, heat treatment was performed in an epitaxial apparatus in an H 2 atmosphere. Actually, the crystal defects of the epi layer could be reduced to 10 4 cm −2 or less by this treatment.
さらに、絶縁層として、このエピタキシャルSi層表面に熱酸化により200nmの酸化膜(SiO2層)を形成した。 Further, as the insulating layer, a 200 nm oxide film (SiO 2 layer) was formed on the surface of the epitaxial Si layer by thermal oxidation.
該SiO2層表面と別に用意した第2のSi基板の表面とを重ね合わせ、接触させた後、1100℃の温度で2時間の熱処理をし、貼り合わせをおこなった。 The SiO 2 layer surface and the surface of a second Si substrate prepared separately were superposed and brought into contact with each other, and then heat treated at a temperature of 1100 ° C. for 2 hours for bonding.
上記のようにして形成された貼合せ基板を、第1及び第2の多孔質Si層の界面に沿って、第2の多孔質層Si層内で分離した。分離方法としては、固体くさびを挿入する方法とウォータージェットによる水クサビ挿入する方法を用いた。 The bonded substrate formed as described above was separated in the second porous layer Si layer along the interface between the first and second porous Si layers. As a separation method, a method of inserting a solid wedge and a method of inserting a water wedge by a water jet were used.
その後、第2の基板上に移設された多孔質Si層をHF濃度49wt%の弗酸とH2O2濃度30wt%の過酸化水素水と水の混合液で撹はんしながら選択エッチングした。 Thereafter, the porous Si layer transferred on the second substrate was selectively etched while stirring with a mixed solution of hydrofluoric acid having an HF concentration of 49 wt%, hydrogen peroxide water having an H 2 O 2 concentration of 30 wt%, and water. .
こうして、Si酸化膜上に0.2μmの厚みを持った単結晶Si層が形成できた。多孔質Siの選択エッチングによっても単結晶Si層には何ら変化はなかった。形成された単結晶Si層の膜厚を面内全面について100点を測定したところ、膜厚の均一性は201nm±4nmであった。 Thus, a single crystal Si layer having a thickness of 0.2 μm was formed on the Si oxide film. There was no change in the single crystal Si layer even by selective etching of porous Si. When the film thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points on the entire surface, the uniformity of the film thickness was 201 nm ± 4 nm.
透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Si層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結晶性が維持されていることが確認された。 As a result of cross-sectional observation with a transmission electron microscope, it was confirmed that no new crystal defects were introduced into the Si layer and that good crystallinity was maintained.
さらに水素中で1100℃で熱処理を1時間行い、表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したところ、50μm角の領域での平均2乗粗さはおよそ0.2nmで通常市販されているSiウエハと同等であった。 Further, heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour, and the surface roughness was evaluated by an atomic force microscope. The average square roughness in a 50 μm square region was about 0.2 nm, and it is a commercially available Si wafer. It was equivalent.
その後、周辺部の形状を整えるために、外周端から幅2.5mmの周辺領域のSi層およびSiO2層をパターニングして除去した。 Thereafter, in order to adjust the shape of the peripheral portion, the Si layer and the SiO 2 layer in the peripheral region having a width of 2.5 mm from the outer peripheral end were removed by patterning.
その周辺領域のノッチ付近にレーザーマーク装置にて12桁の英数字を印字した。その際にSOIウエハ上のパーティクルの増加はなかった。
その時のレーザーパワーは、220mWであった。
A 12-digit alphanumeric character was printed by a laser mark device near the notch in the peripheral area. At that time, there was no increase in particles on the SOI wafer.
The laser power at that time was 220 mW.
英数字の大きさは、
高さ:1.624±0.025mm
幅:0.812±0.025mm
線の太さ:0.200+0.050mm〜0.200−0.150mm
文字間隔:1.420±0.025mm
のSEMI規格とした。
Alphanumeric size is
Height: 1.624 ± 0.025mm
Width: 0.812 ± 0.025mm
Line thickness: 0.200 + 0.050mm to 0.200-0.150mm
Character spacing: 1.420 ± 0.025mm
SEMI standard.
また、第1の基板側に残った多孔質Siもその後、上記弗酸と過酸化水素水と水の混合液で撹はんしながら選択エッチングする。その後、水素アニールを施して再び第1の基板としてあるいは第2の基板として使用できる状態に戻した。 The porous Si remaining on the first substrate side is then selectively etched while being stirred with the mixed solution of hydrofluoric acid, hydrogen peroxide solution, and water. After that, hydrogen annealing was performed to return to a state where it can be used again as the first substrate or the second substrate.
(実施例6)
比抵抗0.01Ω・cmのP型の第1の単結晶Si基板を、HF溶液中において陽極化成を行った。
(Example 6)
A P-type first single crystal Si substrate having a specific resistance of 0.01 Ω · cm was anodized in an HF solution.
陽極化成条件は以下のとおりであった。
第1段階
電流密度:7(mA・cm−2)
陽極化成溶液:フッ酸:水:エタノール=1:1:1
時間:5(分)
表面側の第1の多孔質Si層の厚み:5.5(μm)
第2段階
電流密度:30(mA・cm−2)
陽極化成溶液:フッ酸:水:エタノール=1:1:1
時間:10(秒)
第1の多孔質Si層より下方の第2の多孔質Si層の厚み:0.2(μm)
The anodizing conditions were as follows.
First stage current density: 7 (mA · cm −2 )
Anodizing solution: hydrofluoric acid: water: ethanol = 1: 1: 1
Time: 5 (minutes)
The thickness of the first porous Si layer on the surface side: 5.5 (μm)
Second stage current density: 30 (mA · cm −2 )
Anodizing solution: hydrofluoric acid: water: ethanol = 1: 1: 1
Time: 10 (seconds)
Thickness of the second porous Si layer below the first porous Si layer: 0.2 (μm)
この基板を酸素雰囲気中400℃で1時間酸化した。この酸化により第1及び第2多孔質Si層の孔の内壁は熱酸化膜で覆われた。この多孔質Si層の表面をフッ酸で処理し、孔の内壁の酸化膜を残して、多孔質Si層の表面の酸化膜のみ除去した後、多孔質Si上にCVD法により単結晶Siを0.3μmエピタキシャル成長した。成長条件は以下の通りである。
ソースガス:SiH2Cl2/H2
ガス流量:0.5/180l/min
ガス圧力:1.1×104Pa(約80Torr)
温度:950℃
成長速度:0.3μm/min
エピタキシャル成長に先立ってエピタキシャル装置内でH2雰囲気により熱処理された。実際にこの処理により、エピ層の結晶欠陥は、104cm−2以下に低減できた。
This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner walls of the pores of the first and second porous Si layers were covered with a thermal oxide film. The surface of this porous Si layer is treated with hydrofluoric acid to leave only the oxide film on the surface of the porous Si layer, leaving an oxide film on the inner wall of the hole, and then single crystal Si is deposited on the porous Si by a CVD method. The epitaxial growth was 0.3 μm. The growth conditions are as follows.
Source gas: SiH 2 Cl 2 / H 2
Gas flow rate: 0.5 / 180 l / min
Gas pressure: 1.1 × 10 4 Pa (about 80 Torr)
Temperature: 950 ° C
Growth rate: 0.3 μm / min
Prior to epitaxial growth, heat treatment was performed in an epitaxial apparatus in an H 2 atmosphere. Actually, the crystal defects of the epi layer could be reduced to 10 4 cm −2 or less by this treatment.
さらに、絶縁層として、このエピタキシャルSi層表面に熱酸化により200nmの酸化膜(SiO2層)を形成した。 Further, as the insulating layer, a 200 nm oxide film (SiO 2 layer) was formed on the surface of the epitaxial Si layer by thermal oxidation.
もう一つのSi基板を用意して、ノッチ付近の基板の周辺領域のコンタクトエッヂより外方になるであろう部分、即ちベベリング加工により、若干傾斜したSi基板の周辺部表面に、レーザーマーク装置にて12桁の英数字を印字した。
その時のレーザーパワーは、220mWであった。
Prepare another Si substrate, the part that will be outside the contact edge of the peripheral region of the substrate near the notch, that is, the surface of the peripheral portion of the Si substrate slightly inclined by beveling processing, and the laser mark device 12-digit alphanumeric characters were printed.
The laser power at that time was 220 mW.
英数字の大きさは、
高さ:1.624±0.025mm
幅:0.812±0.025mm
線の太さ:0.200+0.050mm〜0.200−0.150mm
文字間隔:1.420±0.025mm
のSEMI規格としたその後、洗浄を施した。
Alphanumeric size is
Height: 1.624 ± 0.025mm
Width: 0.812 ± 0.025mm
Line thickness: 0.200 + 0.050mm to 0.200-0.150mm
Character spacing: 1.420 ± 0.025mm
After the SEMI standard, cleaning was performed.
第1のSi基板上の該SiO2層表面と、マーキングした第2のSi基板の表面とを重ね合わせ、接触させた後、1100℃の温度で2時間の熱処理をし、貼り合わせをおこなった。後に分析したところ、この時、マーキングした部分では貼り合っていなかったことがわかった。 The surface of the SiO 2 layer on the first Si substrate and the surface of the marked second Si substrate were overlaid and brought into contact, and then heat treated at 1100 ° C. for 2 hours for bonding. . Later analysis revealed that the marked parts were not pasted together.
上記のようにして形成された貼合せ基板を、第1の多孔質層と第2の多孔質層との界面に沿って第2の多孔質Si層の内部で分離した。分離方法としては、固体くさびを挿入する方法とウォータージェットによる水クサビ挿入する方法を用いた。 The bonded substrate formed as described above was separated inside the second porous Si layer along the interface between the first porous layer and the second porous layer. As a separation method, a method of inserting a solid wedge and a method of inserting a water wedge by a water jet were used.
その後、第2の基板上に移設された第1及び第2の多孔質Si層をHF濃度49wt%の弗酸とH2O2濃度30wt%の過酸化水素水と水の混合液で撹はんしながら選択エッチングした。 Thereafter, the first and second porous Si layers transferred on the second substrate are stirred with a mixture of hydrofluoric acid having an HF concentration of 49 wt%, hydrogen peroxide water having an H 2 O 2 concentration of 30 wt%, and water. However, selective etching was performed.
こうして、Si酸化膜上に0.2μmの厚みを持った単結晶Si層が形成できた。多孔質Siの選択エッチングによっても単結晶Si層には何ら変化はなかった。形成された単結晶Si層の膜厚を面内全面について100点を測定したところ、膜厚の均一性は201nm±4nmであった。 Thus, a single crystal Si layer having a thickness of 0.2 μm was formed on the Si oxide film. There was no change in the single crystal Si layer even by selective etching of porous Si. When the film thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points on the entire surface, the uniformity of the film thickness was 201 nm ± 4 nm.
透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Si層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結晶性が維持されていることが確認された。 As a result of cross-sectional observation with a transmission electron microscope, it was confirmed that no new crystal defects were introduced into the Si layer and that good crystallinity was maintained.
さらに水素中で1100℃で熱処理を1時間行い、表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したところ、50μm角の領域での平均2乗粗さはおよそ0.2nmで通常市販されているSiウエハと同等であった。 Further, heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour, and the surface roughness was evaluated by an atomic force microscope. The average square roughness in a 50 μm square region was about 0.2 nm, and it is a commercially available Si wafer. It was equivalent.
その後、周辺部の形状を整えるために、外周端から幅2.5mmの周辺領域のSOI層をパターニング除去し、又外周端から幅2.3mmのSiO2層をパターニングして除去した。 Thereafter, in order to adjust the shape of the peripheral portion, the SOI layer in the peripheral region having a width of 2.5 mm from the outer peripheral end was removed by patterning, and the SiO 2 layer having a width of 2.3 mm was removed from the outer peripheral end by patterning.
マーク部分は、最初から貼り合っていないために、分離、エッチングなどの工程経ても殆ど変形していなかった。 Since the mark portion was not pasted from the beginning, the mark portion was hardly deformed even after processes such as separation and etching.
以上詳述したように、各実施例によれば、SOI多層構造になっていない領域にレーザーマークするためパーティクルの発生がおさえられる。また、SOIの層厚の組み合せによってレーザーパワーを調節最適化する必要も無くなり。どんなSOI構造でも、一様の条件でマーキングすることが出来る。 As described above in detail, according to each embodiment, generation of particles is suppressed because laser marking is performed on a region not having an SOI multilayer structure. In addition, there is no need to adjust and optimize the laser power by combining the SOI layer thicknesses. Any SOI structure can be marked under uniform conditions.
パーティクルの発生は、デバイス異歩留りを落とす大きな原因となっている。とくに、最近の0.1ミクロン以下のルールにとっては、少しのパーティクルあるいは小さなパーティクルも許されない状況になってくる。このような状況下で、SOI膜厚構成に応じてレーザーパワー等を最適化していくということは、パーティクルの発生を多少抑制できる。しかし、これは、量産の際に歩留りを落とす形で影響を及ぼす。したがって、SOI膜厚構成が多少異なっていても一様の条件でマーキングすることができれば、考えうる限り最小限のパーティクル増加に抑えることが出来る。 The generation of particles is a major cause of decreasing the device yield. In particular, for the recent rule of 0.1 micron or less, no particles or small particles are allowed. Under such circumstances, optimizing the laser power or the like in accordance with the SOI film thickness configuration can somewhat suppress the generation of particles. However, this affects the yield in mass production. Accordingly, if marking can be performed under uniform conditions even if the SOI film thickness configuration is slightly different, the smallest possible increase in particles can be suppressed.
1 支持基板
2 絶縁層
3 半導体層(SOI層)
4 マーク
DESCRIPTION OF
4 mark
Claims (5)
第1の基板を用意する工程と、
第2の基板を用意する工程と、
前記第2の基板の周辺部にマークを形成する工程と、
前記第1の基板と前記第2の基板を貼り合わせる工程と、
前記第1の基板の不要部を除去することで、前記第1の基板の移設層を移設する工程と、を含むことを特徴とする半導体基板の作製方法。 A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising:
Preparing a first substrate;
Preparing a second substrate;
Forming a mark on the periphery of the second substrate;
Bonding the first substrate and the second substrate;
Removing a unnecessary portion of the first substrate to transfer a transfer layer of the first substrate. A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising:
第1の基板を用意する工程と、
第2の基板を用意する工程と、
前記第2の基板の周辺部にマークを形成する工程と、
前記マークのある部分では貼り合わないように、前記第1の基板と前記第2の基板とを貼り合わせる工程と、
前記第1の基板の不要部を除去することで、該第1の基板の移設層を移設する工程と、を含むことを特徴とする半導体基板の作製方法。 A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising:
Preparing a first substrate;
Preparing a second substrate;
Forming a mark on the periphery of the second substrate;
A step of bonding the first substrate and the second substrate so as not to be bonded at a portion having the mark;
Removing a unnecessary portion of the first substrate to transfer a transfer layer of the first substrate. A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising:
第1の基板を用意する工程と、
第2の基板を用意する工程と、
前記第2の基板の周辺部にマークを形成する工程と、
前記マークのある部分より内方にコンタクトエッジ又はボンディングエッジが存在するように、前記第1の基板と前記第2の基板とを貼り合わせる工程と、
前記第1の基板の不要部を除去することで、前記第1の基板の移設層を移設する工程と、を含むことを特徴とする半導体基板の作製方法。 A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising:
Preparing a first substrate;
Preparing a second substrate;
Forming a mark on the periphery of the second substrate;
Bonding the first substrate and the second substrate such that a contact edge or a bonding edge is present inward from a portion having the mark;
Removing a unnecessary portion of the first substrate to transfer a transfer layer of the first substrate. A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising:
第1の基板を用意する工程と、
第2の基板を用意する工程と、
前記第2の基板の周辺部にマークを形成する工程と、
前記マークのある部分より内方にボンディングエッジが存在するように、ボンディングエッジを局所的に内方に後退させて、前記第1の基板と前記第2の基板とを貼り合わせる工程と、
前記第1の基板の不要部を除去することで、前記第1の基板の移設層を移設する工程と、を含むことを特徴とする半導体基板の作製方法。 A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising:
Preparing a first substrate;
Preparing a second substrate;
Forming a mark on the periphery of the second substrate;
Bonding the first substrate and the second substrate by locally retracting the bonding edge so that the bonding edge is present inward from the portion having the mark;
Removing a unnecessary portion of the first substrate to transfer a transfer layer of the first substrate. A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising:
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