JP2010153488A - Soiウエハの製造方法およびsoiウエハ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】SOIウエハ1は、第1シリコンウエハ2のシリコン部分上に、第1シリコンウエハ2の表面の表面側酸化膜3およびシリコン層5の表面の酸化膜6からなるBOX層と、シリコン層5のシリコン部分とがこの順に積層されたSOI構造を有している。そして、BOX層の厚さが裏面側酸化膜4の厚さに等しい。そのため、BOX層と裏面側酸化膜4との膨張/収縮量にほとんど差が生じない。よって、その膨張/収縮量差に起因するSOIウエハ1(第1シリコンウエハ2)の反り変形を防止することができる。
【選択図】図1
Description
SOIウエハは、シリコンウエハ上にSiO2(酸化シリコン)からなるBOX(Buried Oxide)層およびシリコン層がこの順に積層された構造を有している。シリコン層の厚さが10μm以上の厚膜SOIウエハは、2枚のシリコンウエハを貼り合わせる貼り合わせ方式により製造されるのが一般的である。
SOIウエハの製造工程では、2枚の第1シリコンウエハ101および第2シリコンウエハ102が用意される。そして、平坦化処理(たとえば、CMP(Chemical Mechanical Polishing:化学的機械的研磨))により、第1シリコンウエハ101および第2シリコンウエハ102の各表面および各裏面が平坦化され、それらの各表面および各裏面に存在する結晶欠陥層が除去される。
次に、図3Bに示すように、第1シリコンウエハ101の表面と第2シリコンウエハ102の表面とが貼り合わされる。
成長レート変更処理は、たとえば、次の(1)〜(5)のいずれかの処理であってもよい。
(2)第1シリコンウエハの裏面に不純物をドープする処理(請求項3)
(3)第1シリコンウエハの裏面をポーラス化する処理(請求項4)
(4)第1シリコンウエハの裏面をサンドブラスト加工する処理(請求項5)
(5)第1シリコンウエハの表面のみに対する結晶欠陥層の除去のための平坦化処理(請求項6)
前記製造方法により、請求項7に記載のSOIウエハを製造することができる。このSOIウエハは、表面側酸化膜および裏面側酸化膜がそれぞれ表面および裏面に形成された第1シリコンウエハと、第1シリコンウエハの表面上に形成されたシリコン層とを備えている。シリコン層は、第2シリコンウエハのシリコン部分により構成される。そして、裏面側酸化膜の厚さが表面側酸化膜の厚さよりも大きい。
また、第1シリコンウエハの裏面における酸化膜の成長レートがその表面における酸化膜の成長レートの約2倍になるように成長レート変更処理を行い、第2シリコンウエハの表面および裏面の酸化膜の厚さと第1シリコンウエハの表面の酸化膜の厚さとが同じになるように熱酸化処理を行うことにより、請求項8に記載のSOIウエハを製造することができる。このSOIウエハでは、前記シリコン層における前記第1シリコンウエハに接合された面に酸化膜が形成されており、前記表面側酸化膜および前記酸化膜の合計厚さが前記裏面側酸化膜の厚さに等しい。この場合、SOIウエハの反り変形を一層防止することができる。
図1は、本発明の一実施形態に係るSOIウエハの模式的な断面図である。
SOIウエハ1は、第1シリコンウエハ2を備えている。第1シリコンウエハ2は、たとえば、厚さ750μmの円板状のシリコンウエハからなる。第1シリコンウエハ2の表面および裏面には、それぞれSiO2からなる表面側酸化膜3および裏面側酸化膜4が形成されている。裏面側酸化膜4の中央部分の厚さ(たとえば、4μm)は、表面側酸化膜3の中央部分の厚さ(たとえば、2μm)の約2倍である。
第1シリコンウエハ2の表面の平坦な部分(中央部分)上には、シリコン層5が形成されている。シリコン層5は、断面台形状をなしている。シリコン層5の表面(第1シリコンウエハ2の表面に接合された面)には、SiO2からなる酸化膜6が形成されている。酸化膜6の厚さは、第1シリコンウエハ2の表面側酸化膜3の中央部分の厚さとほぼ同じである。
SOIウエハ1の製造工程では、2枚のシリコンウエハが用意される。そして、図2Aに示すように、一方のシリコンウエハ(第1シリコンウエハ2)に対し、この後の熱酸化処理時に第1シリコンウエハ2の裏面にその表面よりも酸化膜を大きく成長させるための成長レート変更処理が行われる。
(1)第1シリコンウエハ2の表面および裏面の平坦化処理により、その表面および裏面に存在する結晶欠陥層が除去された後、研削装置を用いて、第1シリコンウエハの裏面を研削する処理
(2)第1シリコンウエハ2の表面および裏面の平坦化処理により、その表面および裏面に存在する結晶欠陥層が除去された後、イオン注入法により、第1シリコンウエハ2の裏面に不純物(たとえば、As(ヒ素))を高濃度(たとえば、1.0E19/cm3)にドープする処理
(3)第1シリコンウエハ2の表面および裏面の平坦化処理により、その表面および裏面に存在する結晶欠陥層が除去された後、陽極化成法により、第1シリコンウエハの裏面をポーラス化する処理
(4)第1シリコンウエハ2の表面および裏面の平坦化処理により、その表面および裏面に存在する結晶欠陥層が除去された後、第1シリコンウエハの裏面をサンドブラスト加工(シリカ粒子などの研磨剤を吹き付ける)する処理
(5)第1シリコンウエハ2の表面の平坦化処理により、第1シリコンウエハの表面に存在する結晶欠陥層を除去し、第1シリコンウエハ2の裏面に結晶欠陥層を残す処理
成長レート変更処理が行われた後、熱酸化処理が行われる。この熱酸化処理では、第1シリコンウエハ2および他方のベアシリコンウエハである第2シリコンウエハ7に対し、たとえば、酸素ガスを含む雰囲気下において、600分間にわたって、1100℃の温度条件で熱が加えられる。成長レート変更処理により、第1シリコンウエハ2の裏面がダメージを受け、または、第1シリコンウエハ2の裏面にのみ結晶欠陥層が形成されているので、第1シリコンウエハ2の裏面における酸化膜の成長レートは、その表面における酸化膜の成長レートよりも大きい。具体的には、成長レート変更処理が前記(1)〜(5)のいずれかの処理であり、熱酸化処理の各種条件が前記の条件である場合、第1シリコンウエハ2の裏面における酸化膜は、その表面に成長する酸化膜の約2倍の成長レートで成長する。その結果、図2Bに示すように、第1シリコンウエハ2の裏面には、その表面に形成される表面側酸化膜3の厚さの約2倍の厚さの裏面側酸化膜4が形成される。一方、第2シリコンウエハ7の表面および裏面には、表面側酸化膜3の中央部分の厚さとほぼ同じで一様な厚さの酸化膜6が形成される。
その後、図2Dに示すように、研削により、第2シリコンウエハ7の周縁部が裏面側から切り欠くように除去される。第2シリコンウエハ7の周縁部は、ほぼ除去され、その表面側の一部分8のみが除去されずに残る。
たとえば、表面側酸化膜3および酸化膜6からなるBOX層の厚さと裏面側酸化膜4の厚さとがほぼ同じである構造を例にとったが、第1シリコンウエハ2の裏面側酸化膜4の厚さが表面側酸化膜3の厚さよりも大きければ、BOX層の厚さと裏面側酸化膜4の厚さとは相違していてもよい。第1シリコンウエハ2の裏面側酸化膜4の厚さが表面側酸化膜3の厚さよりも大きければ、BOX層の厚さと裏面側酸化膜4の厚さとに大きな差が生じない。そのため、BOX層と裏面側酸化膜4との膨張/収縮量の大きな差が生じない。よって、その膨張/収縮量差に起因するSOIウエハ1(第1シリコンウエハ2)の反り変形を防止することができる。
2 第1シリコンウエハ
3 表面側酸化膜
4 裏面側酸化膜
5 シリコン層
6 酸化膜
7 第2シリコンウエハ
Claims (8)
- 第1シリコンウエハおよび第2シリコンウエハの各表面および各裏面に酸化膜を成長させるための熱酸化処理を行う工程と、
前記熱酸化処理に先立ち、前記第1シリコンウエハに対し、前記熱酸化処理時に酸化膜を前記第1シリコンウエハの表面よりもその裏面に大きく成長させるための成長レート変更処理を行う工程と、
前記熱酸化処理後、前記第1シリコンウエハの表面と前記第2シリコンウエハの表面とを貼り合わせる工程とを含む、SOIウエハの製造方法。 - 前記成長レート変更処理は、研削装置を用いて、前記第1シリコンウエハの裏面を研削する処理である、請求項1に記載のSOIウエハの製造方法。
- 前記成長レート変更処理は、前記第1シリコンウエハの裏面に不純物をドープする処理である、請求項1に記載のSOIウエハの製造方法。
- 前記成長レート変更処理は、前記第1シリコンウエハの裏面をポーラス化する処理である、請求項1に記載のSOIウエハの製造方法。
- 前記成長レート変更処理は、前記第1シリコンウエハの裏面をサンドブラスト加工する処理である、請求項1に記載のSOIウエハの製造方法。
- 前記成長レート変更処理は、前記第1シリコンウエハの表面のみを平坦化し、その裏面に結晶欠陥層を残したままにする処理である、請求項1に記載のSOIウエハの製造方法。
- 表面側酸化膜および裏面側酸化膜がそれぞれ表面および裏面に形成された第1シリコンウエハと、
前記第1シリコンウエハの表面上に形成されたシリコン層とを含み、
前記裏面側酸化膜の厚さは、前記表面側酸化膜の厚さよりも大きい、SOIウエハ。 - 前記シリコン層における前記第1シリコンウエハに接合された面には、酸化膜が形成されており、
前記表面側酸化膜および前記酸化膜の合計厚さは、前記裏面側酸化膜の厚さに等しい、請求項7に記載のSOIウエハ。
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