JP2862582B2

JP2862582B2 - 接着半導体基板及びその製造方法

Info

Publication number: JP2862582B2
Application number: JP22067289A
Authority: JP
Inventors: 和由古川; 勝二郎丹沢; 潔福田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-08-28
Filing date: 1989-08-28
Publication date: 1999-03-03
Anticipated expiration: 2014-03-03
Also published as: JPH0383320A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、２枚の半導体基板を接着若しくは接合して
一体化した接着半導体基板に係わり、特に外周部を一部
切欠した接着半導体基板及びその製造方法に関する。

（従来の技術）近年、鏡面に研磨されたシリコン等の半導体基板（ウ
ェハ）に前処理を施した後、２枚のウェハの鏡面同士を
接触させ熱処理することにより、強固な接合体ウェハを
形成する技術が注目されている。この技術は、直接接着
若しくは直接接合と呼ばれている。直接接着された接着
半導体基板は接着剤を使用していないので、熱的にも化
学的にも安定であり、エピタキシャル成長，拡散の代替
や誘電体分離基板の製造等に用いられ、各種半導体素子
に利用されている。

エピタキシャル成長や拡散の代替の場合は、例えば高
濃度のｐタイプウェハと低濃度のｎタイプウェハを接着
する。誘電体分離基板の場合には、表面を酸化したウェ
ハを接着する。いずれの場合も、素子が製造される方の
ウェハの厚さは一般に100μｍ以下である。これに対し
て接着に使われるウェハは数100μｍの厚さを持ってい
る。従って、接着後に一方のウェハを研磨等で厚さを減
らす必要がある。

ところで、第３図（ａ）に断面を示したように、ウェ
ハ31はその縁にラウンド加工と呼ばれる面取りがなされ
ている。ラウンド加工は、ウェハを鏡面に加工する際
や、ウェハに素子を製造する工程中に、ウェハの縁に欠
け等が発生しないようにするためになされる。このよう
にラウンド加工が施されているウェハ同士を接着する
と、第３図（ｂ）に示すようにウェハ31,32の縁の部分3
3は接着しない。

このような接着半導体基板に対し、第３図（ｃ）に示
すように一方のウェハ31を研磨すると、ウェハ31の周辺
部に本来の厚さ（中央部の厚さ）よりも極めて薄い部分
34が形成される。この薄い部分34は研磨中や後の素子製
造工程中に壊れ易い。ウェハの一部が壊れると破片が異
物となり素子の歩留りを低下させるだけでなく、ウェハ
自体や製造装置の破壊の原因にもなる。これを防ぐため
に従来は、第３図（ｄ）のように縁の部分を切り落と
し、未接着部分33を無くしてから研磨や新たなラウンド
加工を行っていた。

一般に接着しない部分33は縁から数mm程度である。こ
れに対してウェハの大きさの規格は、100mm,125mm,150m
m等の25mmおきである。規格以外の大きさのウェハは入
手が困難であり、また素子製造工程中に使用されるプロ
セス装置で取り扱うことができない。従って、接着後に
縁を落とす際には、直径を25mm小さくする必要がある。
ウェハの直径を25mmも小さくすることは、素子形成面積
の低減につながり、１枚のウェハに製造することのでき
る素子数が減ることになる。

（発明が解決しようとする課題）このように従来、２枚の半導体基板の接着後、基板直
径を１回り小さくすることは、基板周辺の加工が必要と
なるばかりでなく、素子形成面積の縮小につながり、１
枚の基板に製造することのできる素子数が少なくなる。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その
目的とするところは、基板直径を減らすことなく壊れ易
い部分を取り除くことができ、素子形成面積の増大をは
かり得る接着半導体基板及びその製造方法を提供するこ
とにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の骨子は、基板直径を減らすことなく壊れやす
い部分（周辺部の厚さの薄い部分）を取り除くために、
基板周辺部を斜めにカットすることにある。

即ち本発明は、第１の半導体基板上に第２の半導体基
板を接着一体化し、且つ第２の半導体基板の表面側を研
磨等で薄膜化した接着半導体基板において、第１及び第
２の半導体基板の周辺部を、各基板の中心を通り各基板
と垂直な断面において、第１の半導体基板の最外周部よ
りも内側で且つ第２の半導体基板側の周辺部に接する点
と、第１及び第２の半導体基板との接着部最外周よりも
内側の点とを結ぶ線で切って除去するようにしたもので
ある。

本発明の概要を、第１図を参照して説明する。第１図
は、第１の半導体基板11と第２の半導体基板12とを接着
した接合体の断面を示している。第１図（ａ）で両基板
11,12は中心から16の点まで接着されている。第２の半
導体基板12は接着後に研磨して破線17で表わされた厚さ
まで薄くされる。本発明の特徴は、第１の半導体基板11
と第２の半導体基板12が接着一体化された接着半導体基
板であって、第１の基板11の最も直径が大きい部分15が
残されており、第１及び第２の基板11,12が接着されて
いる部分よりも外側の少なくとも第２の基板12の部分が
除去されていることである。即ち、第１図（ｂ）に示す
ような断面となっていればよい。

より望ましい本発明の接着半導体基板を第１図（ｃ）
を用いて説明する。第１図（ｃ）は第２の半導体基板12
が薄くされた後の断面を示す。第１図（ｃ）中で、第１
の点18と第２の点19と第３の点20を結ぶ線Ａの外側の、
ハッチングで示された部分が除去されていることであ
る。ここで、第１の点18は第１の半導体基板11の最外周
部15、若しくはこれよりも接着面に近い点である。ま
た、第２の点19は、接着界面上の両基板が接着している
最も外側の部分16、若しくはこれよりも内側の点であ
る。線Ａは直線若しくは第２の基板側に凸（外側に凸）
となっていることが望ましい。第３の点20は、線Ａと第
２の半導体基板12の表面17との交点である。第３の点20
は、第１の半導体基板11の最外周部15より内側に12.5mm
未満の位置にあることが望ましい。

（作用）本発明によれば、接着し周辺を加工した後でも第１の
半導体基板の最外周部が残されているので、全体として
の基板直径が減ることはない。また、第２の半導体基板
の薄く割れ易い部分が除去されているので、この部分の
破壊が後のプロセスに悪影響を与えることはない。

接着し薄膜化した第２の半導体基板に半導体素子を製
造する際には、PEP工程で基板表面にレジストが塗られ
る。この際、基板周辺部の形状によってはこの部分でレ
ジストが段切れを起こし剥離が生じることがある。接着
して薄膜化した基板の周辺部の断面形状が第１図（ｃ）
で表わされた断面形状であればレジストの剥離が起こり
難い。即ち、基板表面側の周辺部の断面形状を表わす線
Ａが第２の基板側に凹（外側に凹）でなければ、この部
分でのレジストの段切れや剥離が起こり難い。また、線
Ａと接着基板の表面17とが20の点でなす角度が大きくな
るので、やはりこの部分でのレジストの段切れや剥離が
起こり難い。具体的には、線Ａは直線，複数の直線の組
み合わせ，曲線，若しくは曲線と直線の組み合わせが考
えられる。

一方、第３の点20は基板表面17と線Ａの断面であり、
この内側の基板表面に素子が作られる。この点が接着し
た基板の外周部、即ち第１の基板の最外周部よりも12.5
mm以上基板中心側になると、従来行われていた基板直径
25mm減らす方法に比べて、本発明の効果を発揮すること
ができない。

（実施例）以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明す
る。

第２図は本発明の一実施例に係わる接着半導体基板の
製造工程を示す断面図である。

まず、鏡面に研磨された２種類のシリコン基板（ウェ
ハ）を用意する。第１のウェハは比抵抗が0.01Ωcmでｐ
タイプ、第２のウェハは比抵抗が60Ωcmでｎタイプ、ウ
ェハの形状は両者とも同じで、直径150mm,厚さ600μ
ｍ、縁には半径300μｍのラウンド加工が施されてい
る。

まず、両ウェハを洗浄処理した。洗浄は両ウェハとも
硫酸と過酸化水素の混合液処理，塩酸と過酸化水素水の
混合液処理，希弗酸処理，水洗処理である。洗浄後、両
ウェハをスピナーで乾燥し、鏡面同士を清浄な雰囲気下
で接触させ密着させた。次いで、熱処理を1100℃で１時
間、少量の酸素を含む窒素雰囲気中で行い、両ウェハを
直接接着した。接着したウェハの縁の部分の断面を第２
図（ａ）に示す。ラウンド加工は半径300μｍである
が、実際には鏡面研磨の際に発生する面だれのために、
両ウェハ21,22は縁（最外周部）から２〜3mm、図中26の
点までの部分が接着していなかった。

次いで、第２図（ｂ）に示すような周辺加工を行い、
主に第２のウェハ22の縁の部分を斜めに削除した。即
ち、第１のウェハ21の周辺表示上の点28と両ウェハ21,2
2の接着面上の点29を結ぶ直線Ａの外側の、図中ハッチ
ングで表わした部分を研削により取り除いた。ここで、
点28は第１のウェハ21の下から450μｍのところ（最外
周部25よりも上側、即ち内側）に、点29は第１のウェハ
21と第２のウェハ22の接着面上で、ウェハ最外周部25か
ら内側に5mmの位置になるように設定した。また、点28
の部分は、図示していないが面取り加工を行って角を取
った。

周辺加工の後、第３図（ｃ）のように第２のウェハ22
を50μｍの厚さまで研磨して薄膜化した。研磨後の基板
表面27の端30は、研磨による面だれがあり、ウェハの最
外周部25から8mm程度内側になった。この基板に半導体
素子を製造したところ、製造工程中にウェハの破損や、
レジストの段切れ、剥離が生じることはなかった。

かくして本実施例によれば、２枚のウェハ21,22を接
着一体化した接着半導体基板の周辺部を斜めにカットし
て第２のウェハ22（素子形成用ウェハ）の壊れ易い部分
（厚さの薄い部分）を除去しているので、この部分の破
壊が後のプロセスに悪影響を与えることがない。そして
この場合、第１のウェハ21の最外周部が残されているの
で、基板の直径が減ることはなく、規格通りの半導体基
板として使用することができる。また、基板直径を25mm
も小さくする従来方法とは異なり、第２のウェハ22の直
径減少は僅かであるため、従来方法に比して素子形成面
積の増大をはかることができる。これは、基板の有効利
用につながり、結果として製品コストの低減をはかるこ
とができる。また、第２図（ｂ）からも判るように、基
板周辺部の斜めカットは通常の研磨工程により簡易に実
施することができる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
ない。実施例では、直接接着若しくは直接接合と呼ばれ
る方法により接着した基板について説明したが、本発明
は他の方法、例えば静電接着、接着剤、樹脂、金属等に
よる接着等で２枚の基板を張り合わせた基板についても
同様に適用することができる。また、２枚の基板間に酸
化膜その他の膜を介在させて一体化した基板にも適用で
きる。また、第１の基板は素子形成に供されるものでは
なく、支持体として使用されるので、必ずしも半導体に
限るものではなく絶縁板或いは金属板を用いることも可
能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、
種々変形して実施することができる。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、基板の壊れやす
い部分（周辺部の厚さの薄い部分）を取り除くために、
基板周辺部を斜めにカットしているので、基板直径を減
らすことなく壊れ易い部分を取り除くことができ、素子
形成面積の増大をはかり得る接着半導体基板を実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概要を説明するための断面図、第２図
は本発明の一実施例に係わる接着半導体基板の製造工程
を示す断面図、第３図は従来の問題点を説明するための
断面図である。 11,21……第１の半導体基板、 12,22……第２の半導体基板、 15,25……最外周部、 16,26……接着部最外周、 17,27……研磨表面、 18,28……第１の点（最外周部よりも内側の点）、 19,29……第２の点（接着部最外周よりも内側の点）、 20,30……第３の点（線Ａと基板表面との交点）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 21/304 H01L 21/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の半導体基板と、前記第１の半導体基
板上に接着される第２の半導体基板とを具備し、各基板の中心を通り各基板と垂直な断面において、前記
第１の半導体基板外周上の前記第１の半導体基板の最外
周部と前記第１及び第２の半導体基板の接着部最外周と
の間に存在する第１の点と、前記第１及び第２の半導体
基板の接着面上にある第２の点とを結ぶ線より、前記第
２の半導体基板側の前記第１の半導体基板及び前記第２
の半導体基板の一部が除去されてなることを特徴とする
接着半導体基板。
【請求項２】第１の半導体基板と第２の半導体基板の表
面同士を接着一体化する工程と、前記第１及び第２の半
導体基板の周辺部を除去する工程と、前記第２の半導体
基板の接着されない表面側を所定厚さに除去する工程と
を含む接着半導体基板の製造方法であって、前記除去される周辺部は、各基板の中心を通り各基板と
垂直な断面において、前記第１の半導体基板外周上の前
記第１の半導体基板の最外周部と前記第１及び第２の半
導体基板の接着部最外周との間に存在する第１の点と、
前記第１及び第２の半導体基板の接着面上にある第２の
点とを結ぶ線より、前記第２の半導体基板側の前記第１
の半導体基板及び第２の半導体基板の一部であることを
特徴とする接着半導体基板の製造方法。