JP2024062701A - 貼合せｓｏｉウェーハ、および貼合せｓｏｉウェーハの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】貼合せＳＯＩウェーハにおいて、埋め込み酸化膜層および裏面酸化膜層の厚さを１．１μｍ以下としながら反り量を低減する。【解決手段】支持用ウェーハの上に埋め込み酸化膜層を介してＳＯＩ層が形成された貼合せＳＯＩウェーハにおいて、支持用ウェーハの厚さが４００±１０μｍであり、ＳＯＩ層の厚さが３０±１μｍであり、埋め込み酸化膜層、および支持用ウェーハの埋め込み酸化膜層とは反対の側に形成された裏面酸化膜層の厚さがそれぞれ１μｍ以下であり、裏面酸化膜層の厚さから埋め込み酸化膜層の厚さを差し引いた酸化膜厚み差が－０．３μｍ以上、１．０μｍ以下である貼合せＳＯＩウェーハを提供する。【選択図】図２
Description
本発明は、貼合せＳＯＩウェーハ、および貼合せＳＯＩウェーハの製造方法に関する。
従来、高周波デバイス用の基板として、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェーハが使用されている。ＳＯＩウェーハは、支持用ウェーハ（例えば、シリコン単結晶ウェーハ）上に酸化シリコン（ＳｉＯ２）などの酸化膜層、およびＳＯＩ層（例えば、シリコン単結晶）が順次形成された構造を有している。
ＳＯＩウェーハを製造する方法の代表的なものの１つに、貼り合わせ法がある。貼り合わせ法は、支持用ウェーハおよび活性層用ウェーハの少なくとも一方に酸化膜層を形成し、次いで、これらのウェーハを酸化膜層を介して貼り合わせた後、１２００℃程度の高温にて熱処理を施すことによりＳＯＩウェーハを製造する方法である。
ところで、ＳＯＩウェーハには、シリコンと酸化シリコンとの体積差（ＳｉＯ２：２．７ｇ／ｃｍ３、Ｓｉ：２．３ｇ／ｃｍ３）などの影響で反りが発生しやすいという課題がある。
特に、支持側ウェーハの厚さが一般的な７２５μｍ（φ２００ｍｍの場合）のＳＯＩウェーハと比較して、支持側ウェーハの厚さが４００μｍ程度の薄いＳＯＩウェーハを製造する場合は、酸化膜層の影響が反りに対して顕著に現れる。
特に、支持側ウェーハの厚さが一般的な７２５μｍ（φ２００ｍｍの場合）のＳＯＩウェーハと比較して、支持側ウェーハの厚さが４００μｍ程度の薄いＳＯＩウェーハを製造する場合は、酸化膜層の影響が反りに対して顕著に現れる。
特許文献１には、支持用ウェーハとＳＯＩ層との間の埋め込み酸化膜層の厚さと支持用ウェーハの裏側に形成されている裏面酸化膜層の厚さとの厚み差などを制御して、貼合せ熱処理の際に生じていた貼合せ界面の結晶欠陥を低減するとともに、ウェーハに生じる反りを低減し得る、ＳＯＩウェーハの製造方法が開示されている。
しかしながら、特許文献１に開示されている実施例では、埋め込み酸化膜層の厚さが３μｍ以上、裏面酸化膜層の厚さが１μｍ以上のＳＯＩウェーハが対象となっており、これらの酸化膜層が１μｍ以下のＳＯＩウェーハでは、反りを抑制することが困難であるという課題がある。
本発明は、埋め込み酸化膜層および裏面酸化膜層の厚さを１．１μｍ以下としながら、反り量を低減することができる貼合せＳＯＩウェーハ、および貼合せＳＯＩウェーハの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の貼合せＳＯＩウェーハは、支持用ウェーハの上に埋め込み酸化膜層を介してＳＯＩ層が形成された貼合せＳＯＩウェーハにおいて、前記支持用ウェーハの厚さが４００±１０μｍであり、前記ＳＯＩ層の厚さが３０±１μｍであり、前記埋め込み酸化膜層、および前記支持用ウェーハの前記埋め込み酸化膜層とは反対の側に形成された裏面酸化膜層の厚さがそれぞれ１．１μｍ以下であり、前記裏面酸化膜層の厚さから前記埋め込み酸化膜層の厚さを差し引いた酸化膜厚み差が－０．３μｍ以上、１．０μｍ以下であることを特徴とする。
本発明の貼合せＳＯＩウェーハは、支持用ウェーハの上に埋め込み酸化膜層を介してＳＯＩ層が形成された貼合せＳＯＩウェーハにおいて、前記支持用ウェーハの厚さが４００±１０μｍであり、前記ＳＯＩ層の厚さが７０±１μｍであり、前記埋め込み酸化膜層、および前記支持用ウェーハの前記埋め込み酸化膜層とは反対の側に形成された裏面酸化膜層の厚さがそれぞれ１．１μｍ以下であり、前記裏面酸化膜層の厚さから前記埋め込み酸化膜層の厚さを差し引いた酸化膜厚み差が－０．３μｍ以上、１．０μｍ以下であることを特徴とする。
本発明の貼合せＳＯＩウェーハは、支持用ウェーハの上に埋め込み酸化膜層を介してＳＯＩ層が形成された貼合せＳＯＩウェーハにおいて、前記埋め込み酸化膜層とは反対の側に酸化膜層が形成されていない前記支持用ウェーハの厚さが４００±１０μｍであり、
前記ＳＯＩ層の厚さが３０±１μｍであり、前記埋め込み酸化膜層の厚さが０μｍより大きく、０．３μｍ以下であることを特徴とする。
前記ＳＯＩ層の厚さが３０±１μｍであり、前記埋め込み酸化膜層の厚さが０μｍより大きく、０．３μｍ以下であることを特徴とする。
本発明の貼合せＳＯＩウェーハは、支持用ウェーハの上に埋め込み酸化膜層を介してＳＯＩ層が形成された貼合せＳＯＩウェーハにおいて、前記埋め込み酸化膜層とは反対の側に酸化膜層が形成されていない前記支持用ウェーハの厚さが４００±１０μｍであり、
前記ＳＯＩ層の厚さが７０±１μｍであり、前記埋め込み酸化膜層の厚さが０μｍより大きく、０．３μｍ以下であることを特徴とする。
前記ＳＯＩ層の厚さが７０±１μｍであり、前記埋め込み酸化膜層の厚さが０μｍより大きく、０．３μｍ以下であることを特徴とする。
本発明の貼合せＳＯＩウェーハの製造方法は、支持用ウェーハの上に埋め込み酸化膜層を介してＳＯＩ層が形成され、前記支持用ウェーハの前記埋め込み酸化膜層とは反対の側に裏面酸化膜層が形成された貼合せＳＯＩウェーハの製造方法であって、前記裏面酸化膜層の厚さから前記埋め込み酸化膜層の厚さを差し引いた酸化膜厚み差と、前記貼合せＳＯＩウェーハの反り量との間の一次関数からなる相関式を算出する相関式算出工程と、前記反り量の許容範囲を設定する反り量設定工程と、前記相関式および前記反り量の許容範囲に基づいて、前記酸化膜厚み差の許容範囲を設定する厚み差設定工程と、前記酸化膜厚み差の許容範囲に基づいて前記埋め込み酸化膜層および前記裏面酸化膜層の厚さを、それぞれ１．１μｍ以下の範囲で設定する酸化膜層厚さ設定工程と、を含むことを特徴とする。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
本発明の貼合せＳＯＩウェーハは、支持用ウェーハの上に埋め込み酸化膜層を介してＳＯＩ層が形成されたウェーハである。
本発明の発明者らは、貼合せＳＯＩウェーハの支持用ウェーハと酸化膜層の体積差の影響で反りが発生する現象について誠意研究を重ねた。その結果、裏面酸化膜層（ＲＯＸ（Rear Oxide）層）の厚さから埋め込み酸化膜層（ＢＯＸ（Buried Oxide）層）の厚さを差し引いた厚み差（以下、単に酸化膜厚み差と呼ぶこともある。）と、貼合せＳＯＩウェーハの反り量との間に相関関係があることを見出し、この酸化膜厚み差を制御することで貼合せＳＯＩウェーハの反りを抑制することができると考えた。
本発明の貼合せＳＯＩウェーハは、支持用ウェーハの上に埋め込み酸化膜層を介してＳＯＩ層が形成されたウェーハである。
本発明の発明者らは、貼合せＳＯＩウェーハの支持用ウェーハと酸化膜層の体積差の影響で反りが発生する現象について誠意研究を重ねた。その結果、裏面酸化膜層（ＲＯＸ（Rear Oxide）層）の厚さから埋め込み酸化膜層（ＢＯＸ（Buried Oxide）層）の厚さを差し引いた厚み差（以下、単に酸化膜厚み差と呼ぶこともある。）と、貼合せＳＯＩウェーハの反り量との間に相関関係があることを見出し、この酸化膜厚み差を制御することで貼合せＳＯＩウェーハの反りを抑制することができると考えた。
〔第一の実施形態〕
図１に示すように、貼合せＳＯＩウェーハ１０は、支持用ウェーハ１２の上に埋め込み酸化膜層１６を介してＳＯＩ層１５が形成された貼合せウェーハである。支持用ウェーハ１２の埋め込み酸化膜層１６とは反対の側には裏面酸化膜層１７が形成されている。
図１に示すように、貼合せＳＯＩウェーハ１０は、支持用ウェーハ１２の上に埋め込み酸化膜層１６を介してＳＯＩ層１５が形成された貼合せウェーハである。支持用ウェーハ１２の埋め込み酸化膜層１６とは反対の側には裏面酸化膜層１７が形成されている。
支持用ウェーハ１２は、鏡面加工されたシリコン単結晶ウェーハであることが好ましい。ＳＯＩ層１５は、シリコン単結晶で形成された活性層である。酸化膜層１６，１７は、例えば熱酸化やＣＶＤによって形成することができる。
第一の実施形態の貼合せＳＯＩウェーハ１０は、支持用ウェーハ１２の厚さが４００±１０μｍであり、ＳＯＩ層１５の厚さが３０±１μｍであり、埋め込み酸化膜層１６および裏面酸化膜層１７の厚さは、それぞれ１．１μｍ以下であり、酸化膜厚み差が－０．３μｍ以上、１．０μｍ以下であることを特徴とする。
なお、酸化膜厚み差は、裏面酸化膜層１７の厚さから埋め込み酸化膜層１６の厚さを差し引いた値であり、例えば、埋め込み酸化膜層１６の厚さが０．３μｍ、裏面酸化膜層１７の厚さが０．１μｍの場合は、酸化膜厚み差は－０．２μｍである。
なお、酸化膜厚み差は、裏面酸化膜層１７の厚さから埋め込み酸化膜層１６の厚さを差し引いた値であり、例えば、埋め込み酸化膜層１６の厚さが０．３μｍ、裏面酸化膜層１７の厚さが０．１μｍの場合は、酸化膜厚み差は－０．２μｍである。
〔第二の実施形態〕
第二の実施形態の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ａ（図２、図３参照）は、支持用ウェーハ１２の厚さが４００±１０μｍであり、ＳＯＩ層１５の厚さが７０±１μｍであり、埋め込み酸化膜層１６および裏面酸化膜層１７の厚さは、それぞれ１．１μｍ以下であり、裏面酸化膜層１７の厚さから埋め込み酸化膜層１６の厚さを差し引いた酸化膜厚み差が－０．３μｍ以上、１．０μｍ以下であることを特徴とする。
すなわち、第一の実施形態の貼合せＳＯＩウェーハ１０と第二の実施形態の貼合せＳＯＩウェーハ１０ＡとはＳＯＩ層１５の厚さが異なる。
第二の実施形態の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ａ（図２、図３参照）は、支持用ウェーハ１２の厚さが４００±１０μｍであり、ＳＯＩ層１５の厚さが７０±１μｍであり、埋め込み酸化膜層１６および裏面酸化膜層１７の厚さは、それぞれ１．１μｍ以下であり、裏面酸化膜層１７の厚さから埋め込み酸化膜層１６の厚さを差し引いた酸化膜厚み差が－０．３μｍ以上、１．０μｍ以下であることを特徴とする。
すなわち、第一の実施形態の貼合せＳＯＩウェーハ１０と第二の実施形態の貼合せＳＯＩウェーハ１０ＡとはＳＯＩ層１５の厚さが異なる。
〔第三の実施形態〕
第三の実施形態の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ｄ（図２、図３参照）の支持用ウェーハ１２の埋め込み酸化膜層１６とは反対の側には酸化膜層が形成されていない。
第三の実施形態の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ｄは、支持用ウェーハ１２の厚さが４００±１０μｍであり、ＳＯＩ層１５の厚さが３０±１μｍであり、埋め込み酸化膜層１６の厚さが０μｍより大きく、０．３μｍ以下であることを特徴とする。
第三の実施形態の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ｄ（図２、図３参照）の支持用ウェーハ１２の埋め込み酸化膜層１６とは反対の側には酸化膜層が形成されていない。
第三の実施形態の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ｄは、支持用ウェーハ１２の厚さが４００±１０μｍであり、ＳＯＩ層１５の厚さが３０±１μｍであり、埋め込み酸化膜層１６の厚さが０μｍより大きく、０．３μｍ以下であることを特徴とする。
〔第四の実施形態〕
第四の実施形態の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ｃ（図２、図３参照）の支持用ウェーハ１２の埋め込み酸化膜層１６とは反対の側には酸化膜層が形成されていない。
第四の実施形態の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ｃは、支持用ウェーハ１２の厚さが４００±１０μｍであり、ＳＯＩ層１５の厚さが７０±１μｍであり、埋め込み酸化膜層１６の厚さが０μｍより大きく、０．３μｍ以下であることを特徴とする。
すなわち、第三の実施形態の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ｄと第四の貼合せＳＯＩウェーハ１０ＣとはＳＯＩ層１５の厚さが異なる。
第四の実施形態の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ｃ（図２、図３参照）の支持用ウェーハ１２の埋め込み酸化膜層１６とは反対の側には酸化膜層が形成されていない。
第四の実施形態の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ｃは、支持用ウェーハ１２の厚さが４００±１０μｍであり、ＳＯＩ層１５の厚さが７０±１μｍであり、埋め込み酸化膜層１６の厚さが０μｍより大きく、０．３μｍ以下であることを特徴とする。
すなわち、第三の実施形態の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ｄと第四の貼合せＳＯＩウェーハ１０ＣとはＳＯＩ層１５の厚さが異なる。
上記各実施形態の貼合せＳＯＩウェーハ１０によれば、酸化膜層１６，１７の厚さを制御することによって、貼合せＳＯＩウェーハ１０の反り量を低減することができる。
具体的には、ＳＯＩ層１５の厚さが３０±１μｍである場合には、反り量を１３０μｍ以下とすることができ、ＳＯＩ層１５の厚さが７０±１μｍである場合には、反り量を１８０μｍ以下とすることができる。
具体的には、ＳＯＩ層１５の厚さが３０±１μｍである場合には、反り量を１３０μｍ以下とすることができ、ＳＯＩ層１５の厚さが７０±１μｍである場合には、反り量を１８０μｍ以下とすることができる。
次に、貼合せＳＯＩウェーハ１０の製造方法について説明する。
貼合せＳＯＩウェーハ１０は、活性層用ウェーハ１１と支持用ウェーハ１２とを埋め込み酸化膜層１６を介在させて貼り合わせることによって形成するが、活性層用ウェーハ１１側に酸化膜層１１ａ（図２参照）を形成してから貼り合わせる方法と、支持用ウェーハ１２側に酸化膜層１２ａ（図３参照）を形成してから貼り合わせる方法とがある。
まず、活性層用ウェーハ１１側に酸化膜層１１ａを形成してから貼り合わせる方法について説明する。
貼合せＳＯＩウェーハ１０は、活性層用ウェーハ１１と支持用ウェーハ１２とを埋め込み酸化膜層１６を介在させて貼り合わせることによって形成するが、活性層用ウェーハ１１側に酸化膜層１１ａ（図２参照）を形成してから貼り合わせる方法と、支持用ウェーハ１２側に酸化膜層１２ａ（図３参照）を形成してから貼り合わせる方法とがある。
まず、活性層用ウェーハ１１側に酸化膜層１１ａを形成してから貼り合わせる方法について説明する。
〔活性層用ウェーハ側に酸化膜層を形成する貼合せＳＯＩウェーハの製造工程〕
図２は、貼合せＳＯＩウェーハ１０の製造工程を示す製造工程図である。まず、図２に示すように、活性層用ウェーハ１１および活性層用ウェーハ１１を支持するための支持用ウェーハ１２を用意する。活性層用ウェーハ１１および支持用ウェーハ１２は、ともに直径が２００ｍｍの鏡面加工されたウェーハが好ましい。
支持用ウェーハ１２の厚さは４００±１０μｍである。
図２は、貼合せＳＯＩウェーハ１０の製造工程を示す製造工程図である。まず、図２に示すように、活性層用ウェーハ１１および活性層用ウェーハ１１を支持するための支持用ウェーハ１２を用意する。活性層用ウェーハ１１および支持用ウェーハ１２は、ともに直径が２００ｍｍの鏡面加工されたウェーハが好ましい。
支持用ウェーハ１２の厚さは４００±１０μｍである。
次いで、活性層用ウェーハ１１と支持用ウェーハ１２をＳＣ－１洗浄、純水リンスおよびフッ酸有機酸洗浄をこの順に行い、各ウェーハ表面を清浄化させる。
次いで、活性層用ウェーハ１１の全面に酸化膜層１１ａを形成する。酸化膜層１１ａは後に埋め込み酸化膜層１６となる。酸化膜層１１ａは、例えば熱酸化やＣＶＤなどによって形成することができる。活性層用ウェーハ１１に形成する酸化膜層１１ａの厚さは、最終的に得られる貼合せＳＯＩウェーハ１０の埋め込み酸化膜層１６の厚さに応じて調整する。
次いで、活性層用ウェーハ１１および支持用ウェーハ１２に対して、ＳＣ－１洗浄、純水リンス、フッ酸有機酸洗浄をこの順に行い、各ウェーハ表面を水素終端させる。その後に、表面を水素終端させた２枚のウェーハ１１，１２を重ねて重石を乗せて加圧することによって２枚のウェーハ１１，１２を酸化膜層１１ａを介して接着し、重ね合わせウェーハ１３とする。
次に、貼合せアニール熱処理を行う。貼合せアニール熱処理は、アニール炉で重ね合わせウェーハ１３を一定時間加熱する工程と、加熱した炉内を徐々に常温まで下げる工程とを含む。貼合せアニール熱処理において、重ね合わせウェーハ１３を一定時間加熱することで、貼合せ界面の接着強度を高めることができる。そして、加熱した炉内を徐々に常温まで下げることで、ウェーハ内部の残留応力を取り除くことができる。また、貼合せアニール熱処理を行うことで、重ね合わせウェーハ１３には酸化膜層１４が形成される。酸化膜層１４は、支持用ウェーハ１２側に形成される酸化膜層１４Ａと、活性層用ウェーハ１１側に形成される酸化膜層１４Ｂとを含む。
この際、処理時間によって支持用ウェーハ１２に形成される酸化膜層１４Ａの厚さを制御することができる。この酸化膜層１４Ａは後に裏面酸化膜層１７となる。また、活性層用ウェーハ１１側に形成される酸化膜層１４Ｂは、初めに活性層用ウェーハ１１上に形成された酸化膜層１１ａの上から形成される。
この際、処理時間によって支持用ウェーハ１２に形成される酸化膜層１４Ａの厚さを制御することができる。この酸化膜層１４Ａは後に裏面酸化膜層１７となる。また、活性層用ウェーハ１１側に形成される酸化膜層１４Ｂは、初めに活性層用ウェーハ１１上に形成された酸化膜層１１ａの上から形成される。
次いで、熱処理を施した重ね合わせウェーハ１３の活性層用ウェーハ１１側に対し、その厚さが７０±１μｍのＳＯＩ層１５となるように減肉化処理を施す。減肉化処理は平面研削、鏡面研磨により行われる。
これにより、支持用ウェーハ１２の上に埋め込み酸化膜層１６を介してＳＯＩ層１５が形成され、支持用ウェーハ１２の裏面に裏面酸化膜層１７が形成され、ＳＯＩ層厚さ７０μｍの貼合せＳＯＩウェーハ１０Ａ（第一の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ａ）が得られる。
これにより、支持用ウェーハ１２の上に埋め込み酸化膜層１６を介してＳＯＩ層１５が形成され、支持用ウェーハ１２の裏面に裏面酸化膜層１７が形成され、ＳＯＩ層厚さ７０μｍの貼合せＳＯＩウェーハ１０Ａ（第一の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ａ）が得られる。
第一の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ａに対して、ＳＯＩ層１５の減肉化処理を行うことによって、裏面酸化膜層１７が形成され、ＳＯＩ層厚さ３０±１μｍの貼合せＳＯＩウェーハ１０Ｂ（第二の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ｂ）が得られる。
また、第一の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ａに対して、裏面酸化膜層１７の除去処理を行うことによって、裏面酸化膜層１７が無く、ＳＯＩ層厚さ７０±１μｍの第四の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ｃを製造することができる。
さらに、第四の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ｃに対して、裏面酸化膜層１７の除去処理を行うか、または第二の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ｂに対して、減肉化処理を行うことによって、裏面酸化膜層１７が無く、ＳＯＩ層厚さ３０±１μｍの第三の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ｄを製造することができる。
また、第一の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ａに対して、裏面酸化膜層１７の除去処理を行うことによって、裏面酸化膜層１７が無く、ＳＯＩ層厚さ７０±１μｍの第四の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ｃを製造することができる。
さらに、第四の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ｃに対して、裏面酸化膜層１７の除去処理を行うか、または第二の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ｂに対して、減肉化処理を行うことによって、裏面酸化膜層１７が無く、ＳＯＩ層厚さ３０±１μｍの第三の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ｄを製造することができる。
〔支持用ウェーハ側に酸化膜層を形成する貼合せＳＯＩウェーハの製造工程〕
次に、支持用ウェーハ１２側に酸化膜層１２ａを形成してから貼り合わせる方法について説明する。
次に、支持用ウェーハ１２側に酸化膜層１２ａを形成してから貼り合わせる方法について説明する。
支持用ウェーハ１２側に酸化膜層１２ａを形成する貼合せＳＯＩウェーハの製造工程は、基本的に活性層用ウェーハ側に酸化膜層を形成する貼合せＳＯＩウェーハの製造工程と同じであるので、異なる点のみ説明する。
図３に示すように、支持用ウェーハ１２の全面に酸化膜層１２ａを形成する。酸化膜層１２ａは、後に酸化膜層１４Ａと共に裏面酸化膜層１７となる。すなわち、支持用ウェーハ側に酸化膜層を形成する貼合せＳＯＩウェーハの製造工程では、裏面酸化膜層１７は、酸化膜層１２ａとアニール熱処理により形成される酸化膜層１４Ａとから形成される。
酸化膜層１２ａの厚さおよびアニール熱処理により形成される酸化膜層１４Ａの厚さは、最終的に得られるＳＯＩウェーハ１０の裏面酸化膜層１７の厚さに応じて調整する。
図３に示すように、支持用ウェーハ１２の全面に酸化膜層１２ａを形成する。酸化膜層１２ａは、後に酸化膜層１４Ａと共に裏面酸化膜層１７となる。すなわち、支持用ウェーハ側に酸化膜層を形成する貼合せＳＯＩウェーハの製造工程では、裏面酸化膜層１７は、酸化膜層１２ａとアニール熱処理により形成される酸化膜層１４Ａとから形成される。
酸化膜層１２ａの厚さおよびアニール熱処理により形成される酸化膜層１４Ａの厚さは、最終的に得られるＳＯＩウェーハ１０の裏面酸化膜層１７の厚さに応じて調整する。
次いで、活性層用ウェーハ側に酸化膜層を形成する貼合せＳＯＩウェーハの製造工程と同様に、２枚のウェーハ１１，１２を酸化膜層１２ａを介して接着し、重ね合わせウェーハ１３とし、貼合せアニール熱処理することにより、重ね合わせウェーハ１３に酸化膜層１４を形成する。
次いで、重ね合わせウェーハ１３の活性層用ウェーハ１１側を減肉化処理し、第一の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ａを得る。活性層用ウェーハ側に酸化膜層を形成する貼合せＳＯＩウェーハの製造工程と同様に、第二の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ｂ、第三の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ｄ、第四の貼合せＳＯＩウェーハ１０Ｃも得ることができる。
以上、活性層用ウェーハ側に酸化膜層を形成する貼合せＳＯＩウェーハの製造工程と、支持用ウェーハ側に酸化膜層を形成する貼合せＳＯＩウェーハの製造工程とを説明したが、活性層用ウェーハと支持用ウェーハの両方に酸化膜層を形成した後、活性層用ウェーハと支持用ウェーハとを貼り合わせて貼合せＳＯＩウェーハを製造してもよい。
〔第五の実施形態〕
次に、第五の実施形態として、酸化膜厚み差と貼合せＳＯＩウェーハの反り量との間の相関関係に基いた相関式を算出することによって貼合せＳＯＩウェーハを製造する方法について説明する。
図４に示すように、第五の実施形態の貼合せＳＯＩウェーハの製造方法は、第一の貼合せＳＯＩウェーハ製造工程Ｓ１と、相関式算出工程Ｓ２と、反り量設定工程Ｓ３と、厚み差設定工程Ｓ４と、酸化膜層厚さ設定工程Ｓ５と、第二の貼合せＳＯＩウェーハ製造工程Ｓ６とを有する。
次に、第五の実施形態として、酸化膜厚み差と貼合せＳＯＩウェーハの反り量との間の相関関係に基いた相関式を算出することによって貼合せＳＯＩウェーハを製造する方法について説明する。
図４に示すように、第五の実施形態の貼合せＳＯＩウェーハの製造方法は、第一の貼合せＳＯＩウェーハ製造工程Ｓ１と、相関式算出工程Ｓ２と、反り量設定工程Ｓ３と、厚み差設定工程Ｓ４と、酸化膜層厚さ設定工程Ｓ５と、第二の貼合せＳＯＩウェーハ製造工程Ｓ６とを有する。
第一の貼合せＳＯＩウェーハ製造工程Ｓ１は、後述する相関式を算出するためのサンプルとなる貼合せＳＯＩウェーハを製造する工程である。第一の貼合せＳＯＩウェーハ製造工程Ｓ１では、埋め込み酸化膜層１６の厚さおよび裏面酸化膜層１７の厚さを変更しながら、複数の貼合せＳＯＩウェーハ１０を製造する。本実施形態では、埋め込み酸化膜層１６の厚さを０．３μｍ、１．０μｍ、２．０μｍなどに変更し、裏面酸化膜層１７の厚さを０μｍ（裏面酸化膜層：無し）、０．３μｍ、１．０μｍ、１．０４μｍ、１．３μｍ、２．２３μｍなどに変更している。
相関式算出工程Ｓ２は、第一の貼合せＳＯＩウェーハ製造工程Ｓ１で製造された酸化膜層１６，１７の厚さが異なる複数の貼合せＳＯＩウェーハを用いて、酸化膜厚み差と、貼合せＳＯＩウェーハの反り量との相関関係を表す相関式を算出する工程である。
相関式算出工程Ｓ２では、まず、製造された貼合せＳＯＩウェーハ１０の反り量を測定する。反り量は、平坦度測定装置によって測定することができる。本実施形態では、平坦度測定装置が示すＷＡＲＰ値にＢＯＷ値の＋／－の符号を付したものを反り量としているが、反り量の定義は適宜変更してよい。
相関式算出工程Ｓ２では、まず、製造された貼合せＳＯＩウェーハ１０の反り量を測定する。反り量は、平坦度測定装置によって測定することができる。本実施形態では、平坦度測定装置が示すＷＡＲＰ値にＢＯＷ値の＋／－の符号を付したものを反り量としているが、反り量の定義は適宜変更してよい。
次いで、酸化膜厚み差、反り量をコンピュータに入力したり、グラフにプロットしたりし、図５に示すようなグラフを得る。図５に示すグラフにおいて、横軸は酸化膜厚み差（μｍ）であり、縦軸は反り量（μｍ）である。
次いで、入力されたデータやグラフを回帰分析し、ＳＯＩ層１５の厚さ３０μｍの場合と、７０μｍの場合とでそれぞれ相関式を算出する。
酸化膜厚み差をｘ、反り量をｙとすると、ＳＯＩ層１５の厚さが３０μｍの場合は、反り量と酸化膜厚み差の相関式は例えば数式（１）のような一次関数となる。
ｙ ＝ １７６．１×ｘ ＋ ２５．９ ・・・ （１）
数式（１）の直線を図５に符号Ｌ１で示す。
酸化膜厚み差をｘ、反り量をｙとすると、ＳＯＩ層１５の厚さが３０μｍの場合は、反り量と酸化膜厚み差の相関式は例えば数式（１）のような一次関数となる。
ｙ ＝ １７６．１×ｘ ＋ ２５．９ ・・・ （１）
数式（１）の直線を図５に符号Ｌ１で示す。
同様に、ＳＯＩ層１５の厚さが７０μｍの場合は、反り量と酸化膜厚み差の相関式は例えば数式（２）のような一次関数となる。
ｙ ＝ １７４．１×ｘ ＋ ６４．５ ・・・ （２）
数式（２）の直線を図５に符号Ｌ２で示す。
ｙ ＝ １７４．１×ｘ ＋ ６４．５ ・・・ （２）
数式（２）の直線を図５に符号Ｌ２で示す。
反り量設定工程Ｓ３は、貼合せＳＯＩウェーハ１０の反り量の許容範囲を設定する工程である。貼合せＳＯＩウェーハ１０の反り量の許容範囲は、仕様により適宜設定することができるが、例えば－１００μｍ以上、＋１００μｍ以下に設定することができる。
厚み差設定工程Ｓ４は、相関式算出工程Ｓ２で算出した相関式、および反り量設定工程Ｓ３で設定した反り量の許容範囲に基づいて、酸化膜厚み差の許容範囲を設定する工程である。反り量の許容範囲を－１００μｍ以上、＋１００μｍ以下に設定した場合、相関式およびグラフから、酸化膜厚み差の許容範囲は、ＳＯＩ層１５の厚さが３０μｍの場合は、－０．４２μｍ以上、０．７１μｍ以下、ＳＯＩ層１５の厚さが７０μｍの場合は、－０．２０μｍ以上、０．９４μｍ以下とすることができる。
なお、製造工程におけるバラつきを加味し、酸化膜厚み差の許容範囲を狭めることが好ましい。例えば、酸化膜厚み差の許容範囲は、ＳＯＩ層１５の厚さが３０μｍの場合は、－０．３１μｍ以上、０．６０μｍ以下、ＳＯＩ層１５の厚さが７０μｍの場合は、－０．０９μｍ以上、０．８３μｍ以下などとすることができる。
なお、製造工程におけるバラつきを加味し、酸化膜厚み差の許容範囲を狭めることが好ましい。例えば、酸化膜厚み差の許容範囲は、ＳＯＩ層１５の厚さが３０μｍの場合は、－０．３１μｍ以上、０．６０μｍ以下、ＳＯＩ層１５の厚さが７０μｍの場合は、－０．０９μｍ以上、０．８３μｍ以下などとすることができる。
酸化膜層厚さ設定工程Ｓ５は、厚み差設定工程Ｓ４で設定した酸化膜厚み差の許容範囲に基づいて酸化膜層１６，１７の厚さをそれぞれ１μｍ以下の範囲で設定する工程である。作業者は、例えば、ＳＯＩ層１５の厚さが３０μｍの場合は、埋め込み酸化膜層１６の厚さを０．３μｍ、裏面酸化膜層１７の厚さを０．１μｍ（酸化膜厚み差：－０．２μｍ）などと設定することができる。
第二の貼合せＳＯＩウェーハ製造工程Ｓ６は、酸化膜層厚さ設定工程Ｓ５で設定した酸化膜層の厚さなどに基づいてＳＯＩウェーハを製造する工程である。すなわち、第二の貼合せＳＯＩウェーハ製造工程Ｓ６では、設定した酸化膜層１６，１７の厚さに基づき、製品としての貼合せＳＯＩウェーハ１０を製造する。
なお、本実施形態では、複数の貼合せＳＯＩウェーハを製造して、この複数の貼合せＳＯＩウェーハの反り量を測定することで相関式を算出したが、これに限ることはない。例えば、既に製造された複数の貼合せＳＯＩウェーハの反り量を測定して相関式を算出してもよい。
上記実施形態では、酸化膜厚み差と、貼合せＳＯＩウェーハの反り量との間の一次関数からなる相関式を算出し、この相関式と反り量の許容範囲から、酸化膜厚み差の許容範囲を設定し、この酸化膜厚み差の許容範囲に対応した酸化膜層の厚さとした貼合せＳＯＩウェーハを製造した。これにより、酸化膜層の厚さを例えば１．１μｍ以下としながら、反りが抑制された貼合せＳＯＩウェーハを製造することができる。
次に、実施例および比較例を示して本発明をより具体的に説明する。
〔ＳＯＩ層厚さ３０μｍ〕
ＳＯＩ層厚さが３０μｍの貼合せＳＯＩウェーハについて、反り量の許容範囲を満足する酸化膜厚み差を求めた。
まず、表１に示すように、埋め込み酸化膜層（ＢＯＸ）の厚さと裏面酸化膜層（ＲＯＸ）の厚さが異なる複数の貼合せＳＯＩウェーハを製造した。
〔ＳＯＩ層厚さ３０μｍ〕
ＳＯＩ層厚さが３０μｍの貼合せＳＯＩウェーハについて、反り量の許容範囲を満足する酸化膜厚み差を求めた。
まず、表１に示すように、埋め込み酸化膜層（ＢＯＸ）の厚さと裏面酸化膜層（ＲＯＸ）の厚さが異なる複数の貼合せＳＯＩウェーハを製造した。
表１において「ＢＯＸ酸化面」とは、活性層用ウェーハと支持用ウェーハとのうち、酸化膜層を形成するウェーハを示し、「活性側」は活性層用ウェーハに酸化膜層を形成することを示し、「支持側」は支持用ウェーハに酸化膜層を形成することを示す。
次いで、製造した複数の貼合せＳＯＩウェーハの反り量を測定した。
次いで、製造した複数の貼合せＳＯＩウェーハの反り量を測定した。
表１に示す結果から、酸化膜厚み差を、－０．３μｍ以上、１．０μｍ以下とすることによって、酸化膜の厚さを１．１μｍとしながら、反り量を－１３０μｍ以上、＋１３０μｍ以下とすることができることがわかった（実施例１～８）。
なお、酸化膜厚み差が－０．３μｍ以上、１．０μｍ以下の条件で裏面酸化膜層１７の厚さが０μｍ（無し）の場合（実施例１、３、５、７）、埋め込み酸化膜層１６の厚さは０μｍよりも大きく、０．３μｍ以下である。
なお、酸化膜厚み差が－０．３μｍ以上、１．０μｍ以下の条件で裏面酸化膜層１７の厚さが０μｍ（無し）の場合（実施例１、３、５、７）、埋め込み酸化膜層１６の厚さは０μｍよりも大きく、０．３μｍ以下である。
〔ＳＯＩ層厚さ７０μｍ〕
ＳＯＩ層厚さが７０μｍの貼合せＳＯＩウェーハについて、反り量の許容範囲を満足する酸化膜厚み差を求めた。
まず、表２に示すように、埋め込み酸化膜層の厚さと裏面酸化膜層の厚さが異なる複数の貼合せＳＯＩウェーハを製造し、次いで、複数の貼合せＳＯＩウェーハの反り量を測定した。
ＳＯＩ層厚さが７０μｍの貼合せＳＯＩウェーハについて、反り量の許容範囲を満足する酸化膜厚み差を求めた。
まず、表２に示すように、埋め込み酸化膜層の厚さと裏面酸化膜層の厚さが異なる複数の貼合せＳＯＩウェーハを製造し、次いで、複数の貼合せＳＯＩウェーハの反り量を測定した。
表２に示す結果から、酸化膜厚み差を－０．３μｍ以上、１．０μｍ以下とすることによって、反り量を－１８０μｍ以上＋１８０μｍ以下とすることができることがわかった（実施例９～１６）。
なお、酸化膜厚み差が－０．３μｍ以上、１．０μｍ以下の条件で裏面酸化膜層１７の厚さが０μｍ（無し）の場合（実施例９、１１、１３、１５）、埋め込み酸化膜層１６の厚さは０μｍよりも大きく、０．３μｍ以下である。
なお、酸化膜厚み差が－０．３μｍ以上、１．０μｍ以下の条件で裏面酸化膜層１７の厚さが０μｍ（無し）の場合（実施例９、１１、１３、１５）、埋め込み酸化膜層１６の厚さは０μｍよりも大きく、０．３μｍ以下である。
〔ＳＯＩ層厚さ３０μｍとし、支持用ウェーハの厚さを変化〕
支持用ウェーハの厚さを変化させて、ＳＯＩ層厚さ３０μｍと同様の検証を行った。表３に示すように、支持用ウェーハの厚さを３９０μｍ、４００μｍ、４１０μｍに変化させて貼合せＳＯＩウェーハを製造した。
支持用ウェーハの厚さを変化させて、ＳＯＩ層厚さ３０μｍと同様の検証を行った。表３に示すように、支持用ウェーハの厚さを３９０μｍ、４００μｍ、４１０μｍに変化させて貼合せＳＯＩウェーハを製造した。
表３に示すように、支持用ウェーハの厚さが３９０μｍ、４１０μｍの場合であっても、反り量は程同じか、小さい値となるので、支持用ウェーハの厚さ４００±１０μｍの範囲でも、酸化膜厚み差を－０．３μｍ以上、１．０μｍ以下とする条件が当てはまると言える。
〔ＳＯＩ層厚さ７０μｍとし、支持用ウェーハの厚さを変化〕
支持用ウェーハの厚さを変化させてＳＯＩ層厚さ７０μｍと同様の検証を行った。表４に示すように、支持用ウェーハの厚さを３９０μｍ、４００μｍ、４１０μｍに変化させて貼合せＳＯＩウェーハを製造した。
支持用ウェーハの厚さを変化させてＳＯＩ層厚さ７０μｍと同様の検証を行った。表４に示すように、支持用ウェーハの厚さを３９０μｍ、４００μｍ、４１０μｍに変化させて貼合せＳＯＩウェーハを製造した。
表４に示すように、支持用ウェーハの厚さが３９０μｍ、４１０μｍの場合であっても、反り量は程同じか、小さい値となるので、支持用ウェーハの厚さ４００±１０μｍの範囲でも、酸化膜厚み差を－０．３μｍ以上、１．０μｍ以下とする条件が当てはまると言える。
１０…貼合せＳＯＩウェーハ、１１…活性層用ウェーハ、１１ａ…酸化膜層、１２…支持用ウェーハ、１２ａ…酸化膜層、１３…重ね合わせウェーハ、１４…酸化膜層、１５…ＳＯＩ層、１６…埋め込み酸化膜層、１７…裏面酸化膜層、Ｓ１…第一の貼合せＳＯＩウェーハ製造工程、Ｓ２…相関式算出工程、Ｓ３…量設定工程、Ｓ４…厚み差設定工程、Ｓ５…酸化膜層厚さ設定工程、Ｓ６…第二の貼合せＳＯＩウェーハ製造工程。
Claims (5)
- 支持用ウェーハの上に埋め込み酸化膜層を介してＳＯＩ層が形成された貼合せＳＯＩウェーハにおいて、
前記支持用ウェーハの厚さが４００±１０μｍであり、
前記ＳＯＩ層の厚さが３０±１μｍであり、
前記埋め込み酸化膜層、および前記支持用ウェーハの前記埋め込み酸化膜層とは反対の側に形成された裏面酸化膜層の厚さがそれぞれ１．１μｍ以下であり、
前記裏面酸化膜層の厚さから前記埋め込み酸化膜層の厚さを差し引いた酸化膜厚み差が－０．３μｍ以上、１．０μｍ以下である貼合せＳＯＩウェーハ。 - 支持用ウェーハの上に埋め込み酸化膜層を介してＳＯＩ層が形成された貼合せＳＯＩウェーハにおいて、
前記支持用ウェーハの厚さが４００±１０μｍであり、
前記ＳＯＩ層の厚さが７０±１μｍであり、
前記埋め込み酸化膜層、および前記支持用ウェーハの前記埋め込み酸化膜層とは反対の側に形成された裏面酸化膜層の厚さがそれぞれ１．１μｍ以下であり、
前記裏面酸化膜層の厚さから前記埋め込み酸化膜層の厚さを差し引いた酸化膜厚み差が－０．３μｍ以上、１．０μｍ以下である貼合せＳＯＩウェーハ。 - 支持用ウェーハの上に埋め込み酸化膜層を介してＳＯＩ層が形成された貼合せＳＯＩウェーハにおいて、
前記埋め込み酸化膜層とは反対の側に酸化膜層が形成されていない前記支持用ウェーハの厚さが４００±１０μｍであり、
前記ＳＯＩ層の厚さが３０±１μｍであり、
前記埋め込み酸化膜層の厚さが０μｍより大きく、０．３μｍ以下である貼合せＳＯＩウェーハ。 - 支持用ウェーハの上に埋め込み酸化膜層を介してＳＯＩ層が形成された貼合せＳＯＩウェーハにおいて、
前記埋め込み酸化膜層とは反対の側に酸化膜層が形成されていない前記支持用ウェーハの厚さが４００±１０μｍであり、
前記ＳＯＩ層の厚さが７０±１μｍであり、
前記埋め込み酸化膜層の厚さが０μｍより大きく、０．３μｍ以下である貼合せＳＯＩウェーハ。 - 支持用ウェーハの上に埋め込み酸化膜層を介してＳＯＩ層が形成され、前記支持用ウェーハの前記埋め込み酸化膜層とは反対の側に裏面酸化膜層が形成された貼合せＳＯＩウェーハの製造方法であって、
前記裏面酸化膜層の厚さから前記埋め込み酸化膜層の厚さを差し引いた酸化膜厚み差と、前記貼合せＳＯＩウェーハの反り量との間の一次関数からなる相関式を算出する相関式算出工程と、
前記反り量の許容範囲を設定する反り量設定工程と、
前記相関式および前記反り量の許容範囲に基づいて、前記酸化膜厚み差の許容範囲を設定する厚み差設定工程と、
前記酸化膜厚み差の許容範囲に基づいて前記埋め込み酸化膜層および前記裏面酸化膜層の厚さを、それぞれ１．１μｍ以下の範囲で設定する酸化膜層厚さ設定工程と、を含む
貼合せＳＯＩウェーハの製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022170725A JP2024062701A (ja) | 2022-10-25 | 2022-10-25 | 貼合せｓｏｉウェーハ、および貼合せｓｏｉウェーハの製造方法 |
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