JP2738063B2 - 接合シリコン基板の製造方法 - Google Patents
接合シリコン基板の製造方法Info
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- JP2738063B2 JP2738063B2 JP26090489A JP26090489A JP2738063B2 JP 2738063 B2 JP2738063 B2 JP 2738063B2 JP 26090489 A JP26090489 A JP 26090489A JP 26090489 A JP26090489 A JP 26090489A JP 2738063 B2 JP2738063 B2 JP 2738063B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 接合シリコン基板の製造方法に関し、 接合強度が大きく，ボイドの発生しない接合シリコン
基板の提供を目的とし， 複数のシリコン基板をNH4OHとH2O2を含む水溶液で洗
浄し，つづいてHFとHNO3を含む水溶液で洗浄した後，重
ね合わせて加熱する工程を含む接合シリコン基板の製造
方法により構成する。
基板の提供を目的とし， 複数のシリコン基板をNH4OHとH2O2を含む水溶液で洗
浄し，つづいてHFとHNO3を含む水溶液で洗浄した後，重
ね合わせて加熱する工程を含む接合シリコン基板の製造
方法により構成する。
〔産業上の利用分野〕 本発明は接合シリコン基板の製造方法に関する。
接着剤などの異種材料を間に用いずにシリコン基板同
志を接着させるシリコン直接接合技術は,SOI用基板，深
い不純物拡散の代替基板，エピタキシャルウエハの代替
基板など、様々な応用が考えられ，高い可能性を秘めた
技術として注目されている。
志を接着させるシリコン直接接合技術は,SOI用基板，深
い不純物拡散の代替基板，エピタキシャルウエハの代替
基板など、様々な応用が考えられ，高い可能性を秘めた
技術として注目されている。
従来の一般的な直接接合シリコン基板の作製プロセス
を第４図に示す。
を第４図に示す。
接合面における酸化膜（SiO2）の有無にかかわらず，
まずシリコン基板1,2を洗浄する。
まずシリコン基板1,2を洗浄する。
次に，単純な重ね合わせ法や重ね合わせて静電圧着す
る方法などにより接着する。
る方法などにより接着する。
次に,1100℃程度の熱処理により接着面を接合させ
る。
る。
その後，片側のシリコン基板を所定の厚さに薄膜化す
る。
る。
この時，問題となるのは接合強度であるが，これは接
着面の品質，特に清浄度に，大きく依存する。
着面の品質，特に清浄度に，大きく依存する。
従来のプロセスではシリコン基板（ウエハと略称す
る）をH2SO4とH2O2を含む水溶液で洗浄し，ウエハ表面
に親水性を持たせて接着を行っている。ウエハ表面を親
水性にするのは，表面にOH基があると，水素結合による
弱い接着力がウエハ表面全体に発生し，接合面での付き
が良くなるためと考えられている。
る）をH2SO4とH2O2を含む水溶液で洗浄し，ウエハ表面
に親水性を持たせて接着を行っている。ウエハ表面を親
水性にするのは，表面にOH基があると，水素結合による
弱い接着力がウエハ表面全体に発生し，接合面での付き
が良くなるためと考えられている。
しかしながら、H2SO4／H2O2洗浄では界面における微
粒子や重金属などの残留不純物の除去が不十分であり，
ボイドの発生や接合強度低下の原因となっている。
粒子や重金属などの残留不純物の除去が不十分であり，
ボイドの発生や接合強度低下の原因となっている。
本発明は，ウエハ表面に残留する微粒子や重金属を低
減させ，その結果としてボイドを低減し，接合強度の向
上するウエハの直接接合方法を提供することを目的とす
る。
減させ，その結果としてボイドを低減し，接合強度の向
上するウエハの直接接合方法を提供することを目的とす
る。
上記課題は，複数のシリコン基板1,2をNH4OHとH2O2を
含む水溶液で洗浄し，つづいてHFとHNO3を含む水溶液で
洗浄した後，重ね合わせて加熱する工程を含む接合シリ
コン基板の製造方法によって解決される。
含む水溶液で洗浄し，つづいてHFとHNO3を含む水溶液で
洗浄した後，重ね合わせて加熱する工程を含む接合シリ
コン基板の製造方法によって解決される。
NH4OHとH2O2を含む水溶液は微粒子除去に優れてい
る。しかし，鉄（Fe）など重金属の再吸着があり，ウエ
ハ表面の重金属除去には適さない。
る。しかし，鉄（Fe）など重金属の再吸着があり，ウエ
ハ表面の重金属除去には適さない。
一方,HFとHNO3を含む水溶液はHF濃度の低い領域で重
金属除去に優れた効果を発揮する。従って，NH4OHとH2O
2を含む水溶液で洗浄し，つづいてHFとHNO3を含む水溶
液で洗浄することにより，ウエハ表面の微粒子および重
金属を低減することができる。
金属除去に優れた効果を発揮する。従って，NH4OHとH2O
2を含む水溶液で洗浄し，つづいてHFとHNO3を含む水溶
液で洗浄することにより，ウエハ表面の微粒子および重
金属を低減することができる。
HFとHNO3を含む水溶液で洗浄し，つづいてNH4OHとH2O
2を含む水溶液で洗浄するという順序で洗浄を行うと，
効果が低減する。それは、HFとHNO3を含む水溶液の洗浄
でせっかく重金属が除去されたのに，つづくNH4OHとH2O
2を含む水溶液の洗浄の際，重金属が再付着するからで
ある。
2を含む水溶液で洗浄するという順序で洗浄を行うと，
効果が低減する。それは、HFとHNO3を含む水溶液の洗浄
でせっかく重金属が除去されたのに，つづくNH4OHとH2O
2を含む水溶液の洗浄の際，重金属が再付着するからで
ある。
なお,HFとHNO3を含む水溶液で洗浄した後では，ウエ
ハ表面に自然酸化膜が残存しているが，この膜は親水性
を損なうことはなく，接合強度を低下させることもな
い。
ハ表面に自然酸化膜が残存しているが，この膜は親水性
を損なうことはなく，接合強度を低下させることもな
い。
以上の理由により，本発明の方法によれば，ボイドの
発生が低減され，ウエハの接合強度の向上が図れる。
発生が低減され，ウエハの接合強度の向上が図れる。
シリコン基板1,2として６インチのシリコンウエハを
用い，接合を行った。
用い，接合を行った。
まず，NH4OHとH2O2を含む水溶液（温度85℃）に10分
間浸漬した。液の組成は容積比で次の如くである。
間浸漬した。液の組成は容積比で次の如くである。
NH4OH（30％水溶液） １容 H2O2（30％水溶液） １容 H2O ５容 次に、超純水（ρ＞18MΩcm）で10分間水洗した。
次に、HFとHNO3を含む水溶液（温度80℃）に５分間浸
漬した。液の組成は容積比で次の如くである。
漬した。液の組成は容積比で次の如くである。
HF（50％水溶液） １容 HNO3（60％水溶液） 2000容 次に，超純水（ρ＞18MΩcm）で10分間水洗した。
熱風乾燥後，表面に残存する微粒子の数と金属不純物
の数を調べた。微粒子の数はレーザ光を用いるパーティ
クルカウンタにより直径0.2μｍ以上の微粒子を計測
し，金属不純物の数はウエハ表面を気相分解して集め，
原子吸光分析により求めた。
の数を調べた。微粒子の数はレーザ光を用いるパーティ
クルカウンタにより直径0.2μｍ以上の微粒子を計測
し，金属不純物の数はウエハ表面を気相分解して集め，
原子吸光分析により求めた。
第１図に微粒子除去効果を示し、第２図に金属不純物
除去効果を示す。
除去効果を示す。
比較のために，H2SO4とH2O2を含む水溶液で洗浄する
従来法の結果も示した。
従来法の結果も示した。
本発明の方法によれば，微粒子の数は従来に比べて１
桁以上低減している。
桁以上低減している。
さらに，鉄（Fe），ナトリウム（Na），カルシウム
（Ca）の数は1/5乃至1/30に激減している。
（Ca）の数は1/5乃至1/30に激減している。
次に，ウエハ同志の鏡面を合わせて重ね，基板温度80
0℃，パルス電圧300Vで静電圧着し，つづいて1100℃,1
時間の酸素中加熱を施した。
0℃，パルス電圧300Vで静電圧着し，つづいて1100℃,1
時間の酸素中加熱を施した。
第３図に接合強度を示す。比較のために，従来法の結
果も示した。
果も示した。
本発明による接合シリコン基板の接合強度は，従来法
に比べて約２倍に増大していることがわかる。ボイドの
発生は全く観測されなかった。
に比べて約２倍に増大していることがわかる。ボイドの
発生は全く観測されなかった。
また，本発明の方法は，はだかのシリコン基板同志の
接合のみならず，全面あるいは一部にシリコン酸化膜
（SiO2）が形成されているシリコン基板同志の接合にも
有効である。
接合のみならず，全面あるいは一部にシリコン酸化膜
（SiO2）が形成されているシリコン基板同志の接合にも
有効である。
なお，洗浄に用いるHFとHNO3を含む水溶液の組成は，
HNO3（60％水溶液）50容に対して,HF（50％水溶液）が
１容以下（０は含まず）とすべきである。HNO3（60％水
溶液）50容に対して,HF（50％水溶液）が１容より多い
とウエハ表面のエッチング速度が増大し、表面凹凸が激
しくなるので望ましくない。
HNO3（60％水溶液）50容に対して,HF（50％水溶液）が
１容以下（０は含まず）とすべきである。HNO3（60％水
溶液）50容に対して,HF（50％水溶液）が１容より多い
とウエハ表面のエッチング速度が増大し、表面凹凸が激
しくなるので望ましくない。
以上説明した様に，本発明によれば，接合強度が大き
く，ボイドの発生しない直接接合シリコン基板を得るこ
とができる。
く，ボイドの発生しない直接接合シリコン基板を得るこ
とができる。
第１図は微粒子除去効果を示す図， 第２図は金属不純物除去効果を示す図， 第３図は接合強度を示す図， 第４図は直接接合シリコン基板の作製プロセスを示す図
である。 図において， 1,2はシリコン基板 を表す。
である。 図において， 1,2はシリコン基板 を表す。
Claims (1)
- 【請求項１】複数のシリコン基板（1,2）をNH4OHとH2O2
を含む水溶液で洗浄し，つづいてHFとHNO3を含む水溶液
で洗浄した後，重ね合わせて加熱する工程を含むことを
特徴とする接合シリコン基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26090489A JP2738063B2 (ja) | 1989-10-05 | 1989-10-05 | 接合シリコン基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26090489A JP2738063B2 (ja) | 1989-10-05 | 1989-10-05 | 接合シリコン基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03123014A JPH03123014A (ja) | 1991-05-24 |
| JP2738063B2 true JP2738063B2 (ja) | 1998-04-08 |
Family
ID=17354375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26090489A Expired - Lifetime JP2738063B2 (ja) | 1989-10-05 | 1989-10-05 | 接合シリコン基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2738063B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004320050A (ja) * | 2004-06-29 | 2004-11-11 | Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp | Ｓｏｉ基板及びその製造方法 |
| US7919391B2 (en) * | 2004-12-24 | 2011-04-05 | S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies | Methods for preparing a bonding surface of a semiconductor wafer |
| CN115376966A (zh) * | 2022-08-09 | 2022-11-22 | 长春长光圆辰微电子技术有限公司 | 一种石英常温键合方法 |
-
1989
- 1989-10-05 JP JP26090489A patent/JP2738063B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03123014A (ja) | 1991-05-24 |
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