JP2627157B2 - Semiconductor substrate manufacturing method - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 SOI基板を製造する方法の改良に関し、 2枚の半導体ウェーハの少なくとも1枚を酸化して、
その少なくとも一方の表面に1μm以下の厚さの半導体
の酸化膜を形成し、これらの2枚の半導体ウェーハを上
記の半導体の酸化膜が中間層になるように重ね合わせた
状態で加熱して2枚の半導体ウェーハを貼り合わせてな
すSOI基板の製造方法において、ウェーハが大口径であ
っても、その全面が均一に接着されることができ、大口
径のSOI基板を製造しうる半導体基板の製造方法を提供
することを目的とし、 2枚の半導体基板のうち少なくとも1枚の少なくとも
1表面に酸化半導体膜を形成し、該酸化半導体膜を介し
て前記2枚の半導体基板を接触させながら加熱して前記
2枚の半導体基板を一体化し、該一体化された前記2枚
の半導体基板をもってSOI構造の半導体基板を製造する
方法において、前記2枚の半導体基板を、10〜30mの曲
率半径をもって表面が彎曲しているプレスを使用する
か、または、50〜500℃に加熱されたカーボンヒータ等
の平板状加熱体上に前記2枚の半導体基板の一方を乗
せ、該一方の半導体基板の上に、前記2枚の半導体基板
の他方を、前記カーボンヒータ等の平板状加熱体の50〜
500℃の温度と少なくとも50℃以上の温度差を設けて乗
せ、前記カーボンヒータ等の平板状加熱体を50〜2,000
℃に加熱するかして、前記一体化される2枚の半導体基
板の接触する面相互間に、該接触面にそう方向に応力を
印加しながら、前記一体化のための加熱工程を実行する
ことによって達成される。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] The present invention relates to an improvement in a method of manufacturing an SOI substrate, wherein at least one of two semiconductor wafers is oxidized,
A semiconductor oxide film having a thickness of 1 μm or less is formed on at least one surface thereof, and these two semiconductor wafers are heated in a state where the two semiconductor wafers are overlapped so that the semiconductor oxide film becomes an intermediate layer. In a method of manufacturing an SOI substrate by bonding two semiconductor wafers, even if the wafer has a large diameter, the entire surface thereof can be uniformly bonded, and a semiconductor substrate capable of manufacturing a large-diameter SOI substrate can be manufactured. In order to provide a method, an oxide semiconductor film is formed on at least one surface of at least one of two semiconductor substrates, and the two semiconductor substrates are heated while being in contact with each other via the oxide semiconductor film. A method of manufacturing a semiconductor substrate having an SOI structure using the two integrated semiconductor substrates by using the two integrated semiconductor substrates, wherein the two semiconductor substrates have a radius of curvature of 10 to 30 m. A press having a curved surface is used, or one of the two semiconductor substrates is placed on a flat heater such as a carbon heater heated to 50 to 500 ° C. On the other side, the other of the two semiconductor substrates is placed on a flat heating body such as the carbon heater.
A temperature difference of 500 ° C. and a temperature difference of at least 50 ° C. or more are provided, and the plate-like heating body such as the carbon heater is heated to 50 to 2,000.
C. or by applying a stress between the contacting surfaces of the two integrated semiconductor substrates in the direction of contact between the contacting surfaces, and performing the heating process for the integration. Achieved by:
本発明は、半導体基板の製造方法の改良に関する。特
に、絶縁物膜上に半導体膜が形成されているSOI基板を
製造する方法の改良に関する。The present invention relates to an improvement in a method for manufacturing a semiconductor substrate. In particular, the present invention relates to an improvement in a method for manufacturing an SOI substrate in which a semiconductor film is formed on an insulator film.
いわゆるSOI基板を製造する方法の1種に、2枚のシ
リコンウェーハの少なくとも1枚を酸化して、その少な
くとも一方の表面に1μm以下の厚さの二酸化シリコン
膜を形成し、これらの2枚のシリコンウェーハを、上記
の二酸化シリコン膜が中間層になるように重ね合わせた
状態で、例えば、1,000℃程度に加熱して2枚のシリコ
ンウェーハを貼り合わせ、上層のシリコンウェーハをポ
リッシ等して薄膜化するSOI基板の製造方法が知られて
いる。本発明は、このSOI基板の製造方法の改良であ
る。In one type of a method for manufacturing a so-called SOI substrate, at least one of two silicon wafers is oxidized to form a silicon dioxide film having a thickness of 1 μm or less on at least one surface thereof. In a state where the silicon wafers are stacked so that the above-mentioned silicon dioxide film becomes an intermediate layer, for example, the two silicon wafers are bonded by heating to about 1,000 ° C., and the upper silicon wafer is polished to form a thin film. 2. Description of the Related Art A method for manufacturing an SOI substrate to be converted is known. The present invention is an improvement of the method for manufacturing the SOI substrate.
上記のSOI基板の製造方法は、下記の欠点を免れな
い。The above-described SOI substrate manufacturing method is inevitable for the following disadvantages.
イ.本来、2枚のシリコンウェーハを貼り合わせたもの
であるから、特に大口径のウェーハの場合、接着力が部
分的に付均一になりやすく、強力に接着されている領域
と十分に接着されていない領域とが存在する。I. Originally, two silicon wafers are bonded together, especially in the case of a large-diameter wafer, the adhesive force tends to be partially uniform and not sufficiently bonded to the strongly bonded area. Region exists.
ロ.そして、十分に接着されていない領域においては、
その後になされる熱処理工程において剥離する。B. And in the area that is not sufficiently bonded,
Peeling is performed in a heat treatment step performed thereafter.
ハ.ダイシングをした後には、十分に接着されていない
領域は完全に剥離してしまい、2枚のチップに分解して
完全に不良品となる。C. After dicing, the area that is not sufficiently bonded is completely peeled off, and is disassembled into two chips to become a completely defective product.
ニ.不完全接着領域のシリコン片が塵埃となって、プロ
セス装置を汚染する。D. Silicon chips in the incompletely bonded area become dust and contaminate the process equipment.
ホ.信頼性に問題があるので、赤外線反射光等を利用し
てなす接着確認試験が必要となり、この付加試験のため
多大の時間の工数とを必要とする。E. Since there is a problem in reliability, an adhesion confirmation test using infrared reflected light or the like is required, and this additional test requires a lot of man-hours.
本発明の目的は、これらの欠点を解消することにあ
り、2枚の半導体ウェーハの少なくとも1枚を酸化し
て、その少なくとも一方の表面に1μm以下の厚さの半
導体の酸化膜を形成し、これらの2枚の半導体ウェーハ
を上記の半導体の酸化膜が中間層になるように重ね合わ
せた状態で加熱して2枚の半導体ウェーハを貼り合わせ
てなすSOI基板の製造方法において、 ウェーハが大口径であっても、その全面が均一に接着
されることができ、大口径のSOI基板を製造しうる半導
体基板の製造方法を提供することにある。An object of the present invention is to eliminate these disadvantages, and oxidize at least one of the two semiconductor wafers to form a semiconductor oxide film having a thickness of 1 μm or less on at least one surface thereof. In a method of manufacturing an SOI substrate in which these two semiconductor wafers are laminated and heated such that the oxide film of the semiconductor becomes an intermediate layer and the two semiconductor wafers are bonded to each other, the wafer has a large diameter. However, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor substrate which can uniformly bond the entire surface thereof and can manufacture a large-diameter SOI substrate.
上記の目的は、2枚の半導体基板(1)、(2)のう
ちの少なくとも1枚の少なくとも1表面に酸化半導体膜
(3)を形成し、該酸化半導体膜(3)を介して前2枚
の半導体基板(1)、(2)を接触させながら加熱して
前記2枚の半導体基板(1)、(2)を一体化し、該一
体化された前記2枚の半導体基板(1)、(2)をもっ
てSOI構造の半導体基板を製造する方法において、前記
一体化される2枚の半導体基板(1)、(2)の接触す
る面相互間に、該接触面にそう方向に応力を印加しなが
ら、前記一体化のための加熱工程を実行するによって達
成される。The above object is achieved by forming an oxide semiconductor film (3) on at least one surface of at least one of the two semiconductor substrates (1) and (2), and forming the second oxide film via the oxide semiconductor film (3). The two semiconductor substrates (1) and (2) are heated while being in contact with each other to integrate the two semiconductor substrates (1) and (2), and the integrated two semiconductor substrates (1), In the method for manufacturing a semiconductor substrate having an SOI structure according to (2), a stress is applied in the direction between the contacting surfaces of the two integrated semiconductor substrates (1) and (2) in the contacting direction. This is achieved by performing a heating step for the integration.
前記一体化される2枚の半導体基板(1)、(2)の
接触する面相互間に該接触面にそう方向に応力を印加し
ながら、前記2枚の半導体基板(1)、(2)を加熱す
る工程としては、次の二つの手段が有効である。The two semiconductor substrates (1) and (2) are applied with stress in the direction between the contact surfaces of the two semiconductor substrates (1) and (2) to be integrated. The following two means are effective as the step of heating
第1の手段は、前記2枚の半導体基板(1)、(2)
を、10〜30mの曲率半径をもって表面が彎曲しているプ
レスを使用してなすものである。The first means is that the two semiconductor substrates (1) and (2)
Using a press having a curved surface with a radius of curvature of 10 to 30 m.
表面が彎曲しているプレスを使用して、前記一体化さ
れる2枚の半導体基板(1)、(2)の接触面に応力を
印加する工程は、反復繰り返して実行すると、所望の方
向に基板を彎曲させるという本発明の効果は有効であ
る。The step of applying stress to the contact surfaces of the two integrated semiconductor substrates (1) and (2) by using a press having a curved surface is performed in a desired direction when repeatedly performed. The effect of the present invention of bending the substrate is effective.
第2の手段は、50〜500℃に加熱されたカーボンヒー
タ等の平板状加熱体(5)上に前記2枚の半導体基板
(1)、(2)の一方を乗せ、該一方の半導体基板
(1)、(2)の上に、前記2枚の半導体基板(1)、
(2)の他方を、前記カーボンヒータ等の平板状加熱体
(5)の50〜500℃の温度と少なくとも50℃以上の温度
差を設けて乗せ、前記カーボンヒータ等の平板状加熱体
(5)を50〜2,000℃に加熱してなすものである。The second means is to place one of the two semiconductor substrates (1) and (2) on a flat heater (5) such as a carbon heater heated to 50 to 500 ° C. On the (1) and (2), the two semiconductor substrates (1),
The other side of (2) is placed with a temperature difference of 50 to 500 ° C. and a temperature difference of at least 50 ° C. or more of the flat heater (5) such as the carbon heater, and the flat heater (5) such as the carbon heater is mounted. ) Is heated to 50 to 2,000 ° C.
前記第2の手段において、前記の少なくとも50℃以上
の温度差は、前記平板状加熱体(5)に接する半導体基
板(1)または(2)の温度が高いことが有効である。In the second means, the temperature difference of at least 50 ° C. is effective when the temperature of the semiconductor substrate (1) or (2) in contact with the flat heating element (5) is high.
50〜500℃に加熱されたカーボンヒータ等の平板状加
熱体(5)上に前記2枚の半導体基板(1)、(2)の
一方を乗せてなす前記第2の手段において、前記一体化
される2枚の半導体基板(1)、(2)の接触面に応力
を印加する期間、周囲の雰囲気の温度を低下させると、
2枚の半導体基板(1)、(2)の接触面に発生する応
力が増大され、所望の方向に基板を彎曲させるという本
発明の効果はさらに有効である。In the second means, one of the two semiconductor substrates (1) and (2) is placed on a flat heating body (5) such as a carbon heater heated to 50 to 500 ° C. When the temperature of the surrounding atmosphere is reduced during a period in which stress is applied to the contact surfaces of the two semiconductor substrates (1) and (2),
The stress generated on the contact surface between the two semiconductor substrates (1) and (2) is increased, and the effect of the present invention of bending the substrate in a desired direction is more effective.
前記第2の手段にいおいて、前記2枚の半導体基板
(1)、(2)間に電圧を印加して静電圧力を印加しな
がらなすと、所望の方向に基板を彎曲させるという本発
明の効果は顕著に有効である。In the second means, when a voltage is applied between the two semiconductor substrates (1) and (2) while applying an electrostatic pressure, the substrate is bent in a desired direction. The effects of the invention are remarkably effective.
本発明が解決しようとする部分的不完全接着の原因
は、接着面が一体化・同質化せず、2枚の半導体基板の
間に境界面が残留するからである。The cause of the partial imperfect bonding to be solved by the present invention is that the bonding surfaces are not integrated and homogenized, and a boundary surface remains between two semiconductor substrates.
2枚の半導体基板1、2の接着面が一体化・同質化す
るためには、接触面近傍の極めて薄い層が一旦溶融の上
凝固すればよい。In order for the bonding surfaces of the two semiconductor substrates 1 and 2 to be integrated and homogenized, an extremely thin layer near the contact surface may be once melted and solidified.
接触面近傍の極めて薄い層のみを一旦溶融するには、
2枚の半導体基板1、2相互の間に、2枚の半導体基板
1、2相互の面に沿って、応力を発生させることが有効
である。固体である氷上を固体であるスケートエッジが
スムーズに滑動する理由は、その界面の氷が両者間にか
ゝる圧力によって融解して水となり、この水が潤滑剤と
して機能することにあることは周知である。2枚の半導
体ウェーハの少なくとも1枚を酸化して、その少なくと
も一方の表面に1μm以下の厚さの酸化半導体膜を形成
し、これらの2枚の半導体ウェーハを上記の酸化半導体
膜が中間層になるように重ね合わせた状態で、例えば、
1,000℃程度に加熱して、2枚の半導体ウェーハを貼り
合わせてなすSOI基板の製造方法に、この原理を転用し
ようとする場合、2枚の半導体基板1、2相互間にむや
みに大きな圧力を印加することはできない。半導体ウェ
ーハが破損するからである。To melt only a very thin layer near the contact surface once,
It is effective to generate stress between the two semiconductor substrates 1 and 2 along the plane of the two semiconductor substrates 1 and 2. The reason that the solid skate edge smoothly slides on the solid ice is that the ice at the interface melts due to the pressure between the two to become water, and this water functions as a lubricant. It is well known. At least one of the two semiconductor wafers is oxidized to form an oxide semiconductor film having a thickness of 1 μm or less on at least one surface, and the two semiconductor wafers are used as intermediate layers. In the state of being superimposed, for example,
If this principle is to be applied to a method of manufacturing an SOI substrate formed by bonding two semiconductor wafers by heating to about 1,000 ° C., excessively large pressure must be applied between the two semiconductor substrates 1 and 2. It cannot be applied. This is because the semiconductor wafer is damaged.
そこで、本発明の発明者は、種々な手法をもって実験
を繰り返したところ、貼り合わせるべき2枚の、例え
ば、シリコンウェーハの当接面が相互に滑り合わない程
度に圧力が印加された状態で、貼り合わせるべき2枚
の、例えば、シリコンウェーハを彎曲させるか、また
は、2枚の、例えば、シリコンウェーハ相互間に50℃程
度の温度差を設けて接合すると、2枚の半導体基板1、
2は、第4図(a)、第4図(b)とに示すように相互
に滑ることがなく、第4図(c)に矢印をもって示すよ
うに、貼り合わせるべき2枚のシリコンウェーハの接合
面にそって応力が発生し、そのため、この境界面近傍の
極めて薄い層が一旦溶融して、凝固して、この領域が一
体化・同質化することを発見した。Therefore, the inventor of the present invention repeated experiments using various techniques. As a result, in a state where pressure was applied to such an extent that the contact surfaces of two sheets to be bonded, for example, a silicon wafer did not slip with each other, If two silicon substrates to be bonded, for example, a silicon wafer are bent, or if two, for example, a silicon wafer are bonded to each other with a temperature difference of about 50 ° C., the two semiconductor substrates 1,
2 does not slip on each other as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), and has two silicon wafers to be bonded as shown by arrows in FIG. 4 (c). It has been discovered that stress is generated along the joint surface, and as a result, an extremely thin layer near the boundary surface is once melted and solidified, and this region is integrated and homogenized.
そして、赤外線反射光等を利用してなす接着確認試験
等を使用して、上記の事情を確認し、本発明を完成し
た。Then, the above-mentioned circumstances were confirmed using an adhesion confirmation test or the like performed using infrared reflected light or the like, and the present invention was completed.
本発明は、このように実験的結果にもとづくものであ
り、その作用原理は必ずしも明らかではないが、相互に
貼り合わされるべき2枚の半導体基板1、2が、薄い酸
化半導体層を介して相互に適当な圧力をもって押圧され
ながら、適度に彎曲されると、境界面が溶融し、少なく
とも軟化が促進され、接触面を介して物質移動が実現し
て、一体化・同質化が進行するものと思われる。The present invention is based on such experimental results, and although the principle of operation is not necessarily clear, the two semiconductor substrates 1 and 2 to be bonded to each other are interposed via a thin oxide semiconductor layer. When pressed at an appropriate pressure and bent moderately, the boundary surface is melted, at least softening is promoted, mass transfer is realized through the contact surface, and integration and homogenization progress. Seem.
以下、図面を参照しつゝ、本発明の二つの実施例に係
る、2枚の半導体ウェーハの少なくとも1枚を酸化し
て、その少なくとも一方の表面に1μm以下の厚さの酸
化半導体膜を形成し、これらの2枚の半導体ウェーハを
上記の酸化半導体膜が中間層になるように重ね合わせた
状態で加熱して2枚の半導体ウェーハを貼り合わせてな
るSOI基板の製造方法について説明する。Hereinafter, referring to the drawings, at least one of two semiconductor wafers according to two embodiments of the present invention is oxidized to form an oxide semiconductor film having a thickness of 1 μm or less on at least one surface thereof. Then, a method of manufacturing an SOI substrate in which these two semiconductor wafers are heated in a state where the two semiconductor wafers are stacked so that the above-described oxide semiconductor film becomes an intermediate layer and the two semiconductor wafers are bonded to each other will be described.
第1実施例 第2図参照 厚さ300μmのシリコン基板1、2の少なくとも一方
の少なくとも1面を酸化して、厚さ0.5μmの二酸化シ
リコン層3を形成する。この工程は、1,100℃において
約1時間スチーム酸化すればよい。First Embodiment See FIG. 2 At least one surface of at least one of the silicon substrates 1 and 2 having a thickness of 300 μm is oxidized to form a silicon dioxide layer 3 having a thickness of 0.5 μm. In this step, steam oxidation may be performed at 1,100 ° C. for about 1 hour.
第1a図、第1b図参照 曲率半径が10〜30mであるように表面が彎曲している
プレス41、42を使用し、上記の二酸化シリコン層3が中
間層となるように、2枚のシリコン基板1、2を接合さ
せながらプレスして、2枚のシリコン基板1、2を彎曲
させた状態で500〜1,200℃において約1時間加熱して、
2枚のシリコン基板1、2を一体化・同質化する。FIGS. 1a and 1b See FIGS. 1a and 1b. Presses 41 and 42 whose surfaces are curved so that the radius of curvature is 10 to 30 m are used, and two silicon layers are formed so that the silicon dioxide layer 3 becomes an intermediate layer. Pressing while bonding the substrates 1 and 2, the two silicon substrates 1 and 2 are heated at 500 to 1200 ° C. for about 1 hour in a curved state,
The two silicon substrates 1 and 2 are integrated and homogenized.
第3図参照 一方のシリコン基板1または2をポリッシ等を使用し
て薄膜化する。Referring to FIG. 3, one of the silicon substrates 1 or 2 is thinned using a polisher or the like.
なお、上記のプレス工程を反復実行することが有効な
ことは上記のとおりである。As described above, it is effective to repeatedly execute the above pressing process.
第2実施例 第2図再参照 厚さ300μmのシリコン基板1、2の少なくとも一方
の少なくとも1面を酸化して、厚さ0.5μmの二酸化シ
リコン層3を形成する。この工程は、1,100℃において
約1時間スチーム酸化すればよい。Second Embodiment Referring again to FIG. 2, at least one surface of at least one of the silicon substrates 1 and 2 having a thickness of 300 μm is oxidized to form a silicon dioxide layer 3 having a thickness of 0.5 μm. In this step, steam oxidation may be performed at 1,100 ° C. for about 1 hour.
第1c図、第1d図参照 カーボンヒータ(平板状加熱体)5を50〜500℃に加
熱しておき、上記シリコン基板1、2の一方を乗せる。
そのとき、二酸化シリコン層3を上層とすることが必須
である。カーボンヒータ(平板状加熱体)5に乗せられ
ているシリコン基板1または2の温度は当然50〜500℃
となる。See FIGS. 1c and 1d. A carbon heater (plate-like heating element) 5 is heated to 50 to 500 ° C., and one of the silicon substrates 1 and 2 is placed thereon.
At that time, it is essential that the silicon dioxide layer 3 be an upper layer. The temperature of the silicon substrate 1 or 2 placed on the carbon heater (plate-like heating element) 5 is naturally 50 to 500 ° C.
Becomes
上記シリコン基板1、2の他方を、カーボンヒータ
(平板状加熱体)5の温度より少なくとも50℃以上低温
にして上記他方のシリコン基板1、2の上に乗せる。The other of the silicon substrates 1 and 2 is placed at least 50 ° C. lower than the temperature of the carbon heater (flat heater) 5 on the other silicon substrates 1 and 2.
この状態で、500〜1,200℃に約1時間加熱して、2枚
のシリコン基板を一体化・同質化する。In this state, the two silicon substrates are integrated and homogenized by heating to 500 to 1,200 ° C. for about 1 hour.
このとき、第1d図に示すように2枚のシリコン基板
1、2は彎曲する。この彎曲は雰囲気温度を制御すれ
ば、更に有効である。At this time, the two silicon substrates 1 and 2 are curved as shown in FIG. 1d. This curvature is more effective if the ambient temperature is controlled.
このとき、2枚のシリコンウェーハ1・2間に電圧を
印加して静電圧力を発生させれば、2枚のシリコンウェ
ーハ1・2間の密着性を向上し、空隙をなくし、ウェー
ハ全面がより均一に接着するようにするために有効であ
る。At this time, if a voltage is applied between the two silicon wafers 1 and 2 to generate an electrostatic pressure, the adhesion between the two silicon wafers 1 and 2 is improved, voids are eliminated, and the entire surface of the wafer is reduced. This is effective for more uniformly bonding.
第3図再参照 一方のシリコン基板1または2をポリッシ等を使用し
て薄膜化する。Referring back to FIG. 3, one of the silicon substrates 1 or 2 is thinned using a polisher or the like.
以上説明せるとおり、本発明に係る2枚の半導体ウェ
ーハの少なくとも1枚を酸化して、その少なくとも一方
の表面に1μm以下の厚さの酸化半導体膜を形成し、こ
れらの2枚の半導体ウェーハを上記の酸化半導体膜が中
間層になるように重ね合わせた状態で、例えばシリコン
の場合、1,000℃程度に加熱して2枚の半導体ウェーハ
を貼り合わせてなすSOI基板の製造方法においては、2
枚の半導体基板のうちの少なくとも1枚の少なくとも1
表面に酸化半導体膜を形成し、該酸化半導体膜を介して
前記2枚の半導体基板を接触させながら加熱して前記2
枚の半導体基板を一体化し、該一体化された前記2枚の
半導体基板をもってSOI構造の半導体基板を製造する方
法において、前記2枚の半導体基板を、10〜30mの曲率
半径をもって表面が彎曲しているプレスを使用するか、
または、50〜500℃に加熱されたカーボンヒータ等の平
板状加熱体上に前記2枚の半導体基板の一方を乗せ、該
一方の半導体基板の上に、前記2枚の半導体基板の他方
を、前記カーボンヒータ等の平板状加熱体の50〜500℃
の温度と少なくとも50℃以上の温度差を設けて乗せ、前
記カーボンヒータ等の平板状加熱体を50〜2,000℃に加
熱するかして、前記一体化される2枚の半導体基板の接
触する面相互間に、該接触面にそう方向に応力を印加し
ながら、前記一体化のための加熱工程を実行することと
されているので、2枚の半導体ウェーハの少なくとも1
枚を酸化して、その少なくとも一方の表面に1μm以下
の厚さを半導体の酸化膜を形成し、これらの2枚の半導
体ウェーハを上記の半導体の酸化膜が中間層になるよう
に重ね合わせた状態で加熱して、2枚の半導体ウェーハ
を貼り合わせてなすSOI基板の製造方法において、ウェ
ーハが大口径であっても、その全面が均一に接着させる
ことができ、大口径のSOI基板を製造しうる半導体基板
の製造方法を提供することができる。As described above, at least one of the two semiconductor wafers according to the present invention is oxidized to form an oxide semiconductor film having a thickness of 1 μm or less on at least one surface thereof. In the case of silicon, for example, in the case of silicon, where the above-mentioned oxide semiconductor films are superposed so as to form an intermediate layer, the two semiconductor wafers are bonded by heating to about 1,000 ° C.
At least one of at least one of the semiconductor substrates
Forming an oxide semiconductor film on the surface, heating the two semiconductor substrates while contacting the two semiconductor substrates through the oxide semiconductor film,
In a method of manufacturing a semiconductor substrate having an SOI structure by integrating two semiconductor substrates and using the two integrated semiconductor substrates, the two semiconductor substrates are curved with a radius of curvature of 10 to 30 m. Use a press that is
Alternatively, one of the two semiconductor substrates is placed on a flat heater such as a carbon heater heated to 50 to 500 ° C., and the other of the two semiconductor substrates is placed on the one semiconductor substrate, 50-500 ° C of flat heating body such as the carbon heater
And a temperature difference of at least 50 ° C. or more, and heat the plate-like heating body such as the carbon heater to 50 to 2,000 ° C., thereby contacting the two semiconductor substrates to be integrated. Since the heating step for the integration is performed while applying a stress to the contact surface in the direction between the two, at least one of the two semiconductor wafers is required.
The wafer was oxidized to form a semiconductor oxide film having a thickness of 1 μm or less on at least one surface thereof, and these two semiconductor wafers were overlapped so that the semiconductor oxide film became an intermediate layer. In the method of manufacturing an SOI substrate by bonding two semiconductor wafers by heating in a state, even if the wafer has a large diameter, the entire surface can be uniformly bonded, and a large-diameter SOI substrate is manufactured. It is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor substrate that can be performed.
第1a図、第1b図は、本発明の第1実施例に係る半導体基
板の製造方法の主要工程の説明図である。 第1c図、第1d図は、本発明の第2実施例に係る半導体基
板の製造方法の主要工程の説明図である。 第2図、第3図は、本発明の第1と第2の実施例に係る
半導体基板の製造方法の主要工程の説明図である。 第4図(a)、(b)、(c)とは本発明の着想の説明
図である。 1、2……シリコンウェーハ、 3……二酸化シリコン、 41、42……表面の彎曲したプレス、 5……平板状加熱手段(カーボンヒータ)。FIGS. 1a and 1b are explanatory views of main steps of a method for manufacturing a semiconductor substrate according to a first embodiment of the present invention. FIGS. 1c and 1d are explanatory diagrams of main steps of a method for manufacturing a semiconductor substrate according to a second embodiment of the present invention. FIG. 2 and FIG. 3 are explanatory diagrams of main steps of a method for manufacturing a semiconductor substrate according to the first and second embodiments of the present invention. 4 (a), (b) and (c) are illustrations of the idea of the present invention. 1, 2 ... silicon wafer, 3 ... silicon dioxide, 41, 42 ... press with curved surface, 5 ... flat heating means (carbon heater).
Claims (7)
少なくとも1枚の少なくとも1表面に酸化半導体膜
(3)を形成し、該酸化半導体膜(3)を介して前2枚
の半導体基板(1)、(2)を接触させながら加熱して
前記2枚の半導体基板(1)、(2)を一体化し、該一
体化された前記2枚の半導体基板(1)、(2)をもっ
てSOI構造の半導体基板を製造する方法において、 前記一体化される2枚の半導体基板(1)、(2)の接
触する面相互間に、該接触面にそう方向に応力を印加し
ながら、前記一体化のための加熱工程を実行する ことを特徴とする半導体基板の製造方法。1. An oxide semiconductor film (3) is formed on at least one surface of at least one of two semiconductor substrates (1) and (2), and is formed via said oxide semiconductor film (3). The two semiconductor substrates (1) and (2) are heated while being in contact with each other to integrate the two semiconductor substrates (1) and (2), and the integrated two semiconductor substrates (1), (2) In the method of manufacturing a semiconductor substrate having an SOI structure according to (2), a stress is applied between the contacting surfaces of the two integrated semiconductor substrates (1) and (2) in such a direction. A method of manufacturing the semiconductor substrate, wherein the heating step is performed for the integration.
(1)、(2)の接触する面相互間に該接触面にそう方
向に応力を印加しながら、前記2枚の半導体基板
(1)、(2)を加熱する工程は、 前記2枚の半導体基板(1)、(2)を、10〜30mの曲
率半径をもって表面が彎曲しているプレスを使用してな
す ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体基
板の製造方法。2. The method according to claim 1, further comprising: applying a stress in a direction between the contacting surfaces of the two semiconductor substrates (1) and (2) to be integrated with the two semiconductor substrates (1) and (2). And (2), wherein the two semiconductor substrates (1) and (2) are formed using a press having a curved surface with a radius of curvature of 10 to 30 m. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1.
なす加熱工程は、反復して複数回実行する ことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の半導体基
板の製造方法。3. The method according to claim 2, wherein the heating step performed by using a press having a curved surface is repeatedly performed a plurality of times.
(1)、(2)の接触する面相互間に該接触面にそう方
向に応力を印加しながら、前記2枚の半導体基板
(1)、(2)を加熱する工程は、 50〜500℃に加熱された平板状加熱体(5)上に前記2
枚の半導体基板(1)、(2)の一方を乗せ、 該一方の半導体基板(1)、(2)の上に、前記2枚の
半導体基板(1)、(2)の他方を、前記平板状加熱体
(5)の50〜500℃の温度と少なくとも50℃以上の温度
差を設けて乗せ、 前記平板状加熱体(5)を50〜2,000℃に加熱する ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体基
板の製造方法。4. A method according to claim 1, wherein a stress is applied between said contacting surfaces of said two semiconductor substrates (1) and (2) in such a direction as to apply said stress to said contacting surfaces. ) And (2) are heated on a flat heating body (5) heated to 50 to 500 ° C.
One of the two semiconductor substrates (1) and (2) is placed, and the other of the two semiconductor substrates (1) and (2) is placed on the one semiconductor substrate (1) and (2). The plate-shaped heating element (5) is placed at a temperature difference of 50-500 ° C and a temperature difference of at least 50 ° C or more, and the flat-plate heating element (5) is heated to 50-2,000 ° C. 3. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein
と前記他方の半導体基板(2)または(1)相互間に印
加される少なくとも50℃以上の温度差は、前記平板状加
熱体(5)に接する半導体基板(1)または(2)の温
度が高い ことを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の半導体基
板の製造方法。5. The one semiconductor substrate (1) or (2)
The temperature difference of at least 50 ° C. or more applied between the semiconductor substrate (2) or (1) and the other semiconductor substrate (2) depends on the temperature of the semiconductor substrate (1) or (2) in contact with the plate-shaped heating element (5). 5. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 4, wherein the method is high.
方(1)または(2)を加熱して、前記一体化される前
記2枚の半導体基板(1)、(2)の接触する面相互間
に、該接触面にそう方向に応力を発生させて、前記2枚
の半導体基板(1)、(2)を一体化する工程におい
て、前記2枚の半導体基板(1)、(2)周囲の雰囲気
の温度を低下させる ことを特徴とする特許請求の範囲第4項、または、第5
項記載の半導体基板の製造方法。6. One of the two semiconductor substrates (1) and (2) is heated (1) or (2), and the two semiconductor substrates (1) and (2) are integrated. In the step of generating a stress in the direction of contact between the contacting surfaces of the two semiconductor substrates (1) and (2) to integrate the two semiconductor substrates (1) and (2), the two semiconductor substrates (1) And (2) reducing the temperature of the surrounding atmosphere.
13. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1.
(1)、(2)の接触する面相互間に該接触面にそう方
向に応力を印加しながら、前記2枚の半導体基板
(1)、(2)を加熱する工程において、前記2枚の半
導体基板(1)、(2)間に電圧を印加して静電圧力を
印加する ことを特徴とする特許請求の範囲第1項、第2項、、第
3項、第4項、第5項、または、第6項記載の半導体基
板の製造方法。7. The two semiconductor substrates (1) and (2) being integrated while applying stress in the direction between the contacting surfaces of the two semiconductor substrates (1) and (2). 2. The method according to claim 1, wherein in the step of heating (2) and (2), a voltage is applied between the two semiconductor substrates (1) and (2) to apply an electrostatic pressure. 7. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 2, 3, 3, 4, 5, or 6.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62280790A JP2627157B2 (en) | 1987-11-05 | 1987-11-05 | Semiconductor substrate manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
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JP62280790A JP2627157B2 (en) | 1987-11-05 | 1987-11-05 | Semiconductor substrate manufacturing method |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH01122142A JPH01122142A (en) | 1989-05-15 |
JP2627157B2 true JP2627157B2 (en) | 1997-07-02 |
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ID=17629995
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JP62280790A Expired - Lifetime JP2627157B2 (en) | 1987-11-05 | 1987-11-05 | Semiconductor substrate manufacturing method |
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Families Citing this family (1)
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JPS62120045A (en) * | 1985-11-20 | 1987-06-01 | Fujitsu Ltd | Bonding method for flat plate |
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1987
- 1987-11-05 JP JP62280790A patent/JP2627157B2/en not_active Expired - Lifetime
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