JP2870492B2

JP2870492B2 - Ｓｏｉ基板およびその製造方法

Info

Publication number: JP2870492B2
Application number: JP8176646A
Authority: JP
Inventors: 智宏濱嶋; 謙一新井
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-09-28
Filing date: 1996-07-05
Publication date: 1999-03-17
Anticipated expiration: 2016-07-05
Also published as: JPH09153603A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体多層構造基
板に関し、特に貼り合わせＳＯＩ基板における基板構造
およびその製造方法、およびその目合わせ方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】基板の貼り合わせによる、ＳＯＩ（Ｓｉ
ｌｉｃｏｎ−Ｏｎ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）に代表される
多層構造基板の応用分野は、近年その接合性の向上とと
もに拡大の一途をたどっている。特に埋め込み層として
シリコン酸化膜などの絶縁層を有するＳＯＩ基板は、パ
ワーＩＣなどの高耐圧を要求される分野において誘電体
分離基板として実用化されている。このパワー素子の分
野では、高集積化、高耐圧化の要求に対して、基板面内
に部分的にＳＯＩ構造を形成することにより、高耐圧の
縦形パワーＭＯＳＦＥＴ素子領域と低耐圧の制御回路素
子領域とを単一チップに組み込むことを可能とする、複
合構造素子用基板が提案されている。これは、例えば特
開平４−２９３５３号公報により公知となっている。図
１６は、前記公報に記載された実施例をもとにして製造
された、貼り合わせＳＯＩ基板の断面構造模式図であ
る。以下に、図１７を用いてこの基板の製造方法を説明
する。

【０００３】はじめに、図１７（ａ）に示すように、Ｎ
^- （１００）の第２の単結晶シリコン基板２００の表面
の所定の部分をＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥ
ｔｃｈｉｎｇ）法等で約１μｍの深さの段差を形成し、
熱酸化法等によりシリコン酸化膜３０を形成する。次に
凸部に形成されたシリコン酸化膜を機械的な研磨により
除去して、単結晶シリコンとシリコン酸化膜の混在した
平坦な表面を得る（図１７（ｂ））。次に前記単結晶シ
リコン基板２００の平坦化された表面と、Ｎ⁺（１０
０）の第１の単結晶シリコン基板１００とを対向させて
貼り合わせ、熱処理を行って接合する（図１７
（ｃ））。最後に、単結晶シリコン基板２００の接合さ
れない側の主表面を研削、研磨加工によって所定の厚さ
まで薄膜化する（図１７（ｄ））。このようにして、部
分的に形成されたシリコン酸化膜３０上には、薄膜化さ
れた単結晶シリコン層（以降、ＳＯＩ層という）が形成
される。

【０００４】ＳＯＩ層は後の工程で制御回路素子領域２
０となる。制御回路素子領域２０は、シリコン酸化膜３
０と、後に形成されるＶ字形の溝４０の内側に形成され
た酸化物５０とによって縦形パワーＭＯＳＦＥＴ素子の
形成される領域２１と誘電体分離される。

【０００５】ところで、埋め込み酸化膜は上部のＳＯＩ
層に形成する制御回路素子のパターンに依存した任意の
形状でパターニングされている。そこで、ＳＯＩ層表面
の素子形成加工の初期段階に、フォトリソグラフィ用マ
スクパターンと埋め込み酸化膜パターンとの目合わせが
必要となる。ところが埋め込み酸化膜パターンは、上部
に接合されたＳＯＩ層によって覆われているので、可視
光で観察することができない。

【０００６】貼り合わせによるシリコン基板において、
可視光で観察不可能な埋設構造を観察する手段として、
赤外線による透過像を利用する方法がある。これは、例
えば特開平２−３１２２２０号公報にこの方法を利用し
た目合わせ装置が開示されている。この装置は、２枚あ
るいはそれ以上のデバイス層の形成された、複数の基板
どうしの目合せを行うものである。

【０００７】図１６を用いて、この目合わせ装置の原理
を利用した埋め込み酸化膜をパターンとマスクパターン
との目合わせ方法を説明する。図１６は、貼り合わせＳ
ＯＩ基板の最初の目合わせ・露光工程を示している。第
１のシリコン基板１には酸化膜パターン１が形成され、
素子の絶縁分離用の酸化膜１ｂと目合わせ用の酸化膜１
ａからなる。ＳＯＩ層２００ａがその上に接合され、貼
り合わせ基板を構成している。ＳＯＩ層の表面にはフォ
トレジスト５が塗布されてる。貼り合わせ基板の上方に
マスクパターン１１の描かれた石英基板６があり、石英
基板あるいは貼り合わせＳＯＩ基板はともに移動できる
ようになっている（ウェーハチャックなどの装置は図示
されていない）。

【０００８】このようにして、目合わせ用マスクパター
ン１１ａと上記目合わせ用酸化膜パターン１ａとを、基
板下方の赤外線光源（図示なし）から照射した赤外線２
の透過像で目合わせする。赤外線透過像は２台以上の赤
外顕微鏡（図示なし）で観察する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】目合わせパターンが内
部に埋め込まれたＳＯＩ基板では、従来広く利用されて
きた可視光による目合わせ・露光装置が利用できず、赤
外線光源や赤外線顕微鏡、赤外線の透過可能なウェーハ
チャックなどを新たに用意する必要がある。また、赤外
線光源の制限により基板全面を照射できず視野が限られ
ていることや、透過像のためコントラストが弱く、微細
な目合わせパターン形状を捉えにくいので目合わせが難
しい。そのため目合わせ精度が悪い（位置合わせ精度約
±１μｍ）という欠点がある。そのため、目合わせ時の
目ずれによる素子特性不良の発生が避けられなかった。

【００１０】本発明の目的は、従来の上記欠点を解消す
るために、可視光による目合わせ装置の利用できる高精
度な目合わせ方法と、それを実現するＳＯＩ基板構造お
よびその製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１のシリコ
ン基板と第２のシリコン基板を接合した後に、第２のシ
リコン基板の接合していない主表面を研削、研磨加工し
て形成されるＳＯＩ基板において、前記第２のシリコン
基板の接合側の主表面に目合わせ用パターンが形成され
ており、前記第１のシリコン基板と前記第２のシリコン
基板の接合後に、該第２のシリコン基板の接合していな
い主表面を研削、研磨加工して目合わせ用パターンが裏
側から露出するように形成されたことを特徴とするＳＯ
Ｉ基板に関する。

【００１２】また、本発明は、第１のシリコン基板と第
２のシリコン基板を接合した後に、第２のシリコン基板
の接合していない主表面を研削、研磨加工するＳＯＩ基
板の製造方法において、前記第２のシリコン基板の接合
側の主表面上に目合わせ用パターンを形成する工程と、
該目合わせ用パターンの表面を含む前記第２のシリコン
基板表面に第１のシリコン基板を重ね合わせて接合する
工程と、前記目合わせ用パターン位置の第２のシリコン
基板を、接合していない主表面から研削、研磨加工して
目合わせ用パターンを裏側から露出させる工程とを含む
ことを特徴とするＳＯＩ基板の製造方法に関する。

【００１３】本発明のＳＯＩ基板は、表面に可視光によ
り認識できる目合わせパターンが露出しているので、フ
ォトリソグラフィ工程時にマスク上の目合わせパターン
との目合わせが、通常用いられる目合わせ露光装置を用
いて容易にできる。従って、ＳＯＩ基板上に、種々のデ
バイスを高精度で歩留まり良く形成することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明では、第２のシリコン基板
が、デバイスパターンと目合わせ用パターンを同一主表
面上に有していると、工程が簡略化されるので好まし
い。

【００１５】また、このデバイスパターンは、一般的な
ＳＯＩ基板を形成するときは、誘電体分離するための酸
化膜パターンであるが、必要に応じて溝や不純物拡散が
なされた下部デバイスパターンであっても良い。

【００１６】前記目合わせ用パターンは、フォトリソグ
ラフィ工程時にマスクパターンと目合わせするときに認
識できるように形成されていれば制限はないが、半導体
製造において常用される手段でパターンできるものが好
ましく、例えば絶縁膜、溝または不純物拡散層のパター
ンを挙げることができる。

【００１７】この目合わせ用パターンは、前記第２のシ
リコン基板のどの部分に形成されていてもよいが、通常
は基板中央部は素子形成のために使用されるので基板周
辺部に設けるのが特に好ましい。

【００１８】

【実施例】以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的
に説明する。

【００１９】［参考例１］図１は本発明に関連のあるＳＯＩ基板およびその目合わ
せ方法を説明するための断面構造模式図である。また、
図２はこのＳＯＩ基板の平面図である。第１のシリコン
基板１００の一方の主表面上には酸化膜パターン１が部
分的に複数個形成されている。そのうち酸化膜パターン
１ｂは、接合された第２のシリコン基板２００（図１で
は、すでに研削、研磨により薄膜化され、ＳＯＩ層２０
０ａとなっている）の下層に埋め込まれている。この酸
化膜パターン１ｂは上部のＳＯＩ層に形成される素子の
分離絶縁膜として機能し、その形状は任意である。一
方、第１のシリコン基板１００において酸化膜パターン
１ｂの形成されている表面のうち、第２のシリコン基板
２００の接合されていない部分には目合わせ用酸化膜パ
ターン１ａが形成されている。この目合わせ用酸化膜パ
ターン１ａは、図２に示すようにウェーハ周縁部に配置
されている。なお、酸化膜パターン１ａの大きさは、通
常のフォトリソグラフィ法で用いられる目合わせ用パタ
ーンと同程度に微細であるが、ここでは基板上の位置を
示すために強調して描かれている。

【００２０】フォトリソグラフィ用のフォトレジスト５
は、ＳＯＩ層２００ａの表面を含む基板全面に塗布され
ている。さらに、ＳＯＩ基板の上方には、フォトリソグ
ラフィのマスク用の石英基板６があり、その表面にはマ
スクパターン１１が形成されている。

【００２１】前記マスクパターンのうち、石英基板６の
周縁部に配置した目合わせ用マスクパターン１１ａと、
前記酸化膜パターン１ａとを用いて、可視光により目合
わせを行う。これより、石英基板６上のマスクパターン
１１ｂと酸化膜パターン１ｂを精度よく目合わせするこ
とができる。この後、ＳＯＩ層２００ａの表明に塗布し
たフォトリソグラフィ用のフォトレジスト５を、例えば
波長４００ｎｍの紫外線で露光し、マスクパターン１１
ｂをフォトレジスト５に転写する。ここまでの目合わせ
作業は通常用いられる目合わせ露光機が使用可能であ
る。次にこの参考例によるＳＯＩ基板の製造方法を図
２、３、４を用いて説明する。

【００２２】図３は、図２に示したＳＯＩ基板の、貼り
合わせ前における第１、第２のシリコン基板をそれぞれ
描いたものである。図４（ａ）は、第１のシリコン基板
における目合わせ用酸化膜パターン１ａの存在する位置
の断面構造模式図である。

【００２３】はじめに５インチ径の、面方位（１００）
である、第１のシリコン基板１００と第２のシリコン基
板２００を、それぞれ用意する。

【００２４】まず、第１のシリコン基板１００上の酸化
膜パターン１ａ、１ｂの形成方法を述べる。第１のシリ
コン基板の主表面上に熱酸化法などによりシリコン酸化
膜を形成し、その一方の主表面にフォトリソグラフィ法
およびドライエッチング法を適用して、所定の部分のシ
リコン酸化膜を除去し開口部を作り、その部分の単結晶
シリコンを露出させる（図なし）。次にシリコン酸化膜
をマスクとして開口部の単結晶シリコンをドライエッチ
ング法などでエッチングし、約１μｍの深さをもつ段差
を形成する（図なし）。この深さはデバイスの特性より
決定される。次にマスクとしたシリコン酸化膜を除去し
た後、熱酸化または低温ＣＶＤ等によって前記段差を埋
め合わせる程度に一様の膜厚の酸化膜を形成する（図４
（ａ））。最後に、前記段差に埋め込まれた酸化膜を残
すように酸化膜を研削・研磨して除去し（図４
（ｂ））、図３（ａ）に示すような酸化膜パターン１を
形成する。酸化膜パターン１ｂと目合わせ用の酸化膜パ
ターン１ａは、このようにしてひとつのマスクパターン
で同時にパターニングされる。図４（ｂ）に示すよう
に、目合わせ用酸化膜パターン１ａは接合後に露出させ
るために基板周縁部に配置される。

【００２５】なお、酸化膜パターン１は本参考例で説明
した方法の他にＬＯＣＯＳ酸化膜を利用してもよい。

【００２６】第２のシリコン基板２００は、図３（ｂ）
に示すように、３箇所オリエンテーションフラット１０
を形成しておく。このうち、第１のオリエンテーション
フラット１０ａは第１のシリコン基板１００との方位を
一致させるのに用いる。第２、第３のオリエンテーショ
ンフラット１０ｂ、１０ｃは、上記目合わせ用酸化膜パ
ターン１ａを露出させるのに必要な長さ（例えば＜１１
０＞方向で長さ４０ｍｍ）で形成される。

【００２７】第２、第３のオリエンテーションフラット
１０ｂ、１０ｃを、第１のシリコン基板１００上に形成
された目合わせ用酸化膜パターン１ａに被らないよう位
置合わせし、目合わせ用酸化膜パターン１ａを露出させ
て貼り合わせる（図２参照）。これより、第１のシリコ
ン基板上の酸化膜パターン１ｂは第２のシリコン基板２
００との接合界面に埋め込まれる（図４（ｃ））。

【００２８】貼り合わされ、一体化した基板に対して、
酸化性雰囲気で１１００℃〜１２００℃、２時間の熱処
理を行い、接合を強固なものとする。

【００２９】次に３箇所のオリエンテーションフラット
１０および第２のシリコン基板２００の周縁部を研削で
除去する（図４（ｄ））。さらに第２のシリコン基板２
００の接合されていない側の主表面を研削・研磨によっ
て薄膜化し、約１０μｍのＳＯＩ層２００ａを形成す
る。ＳＯＩ層厚さは素子動作上必要な厚さを選択する。
最後に熱処理工程で形成された酸化膜３を希弗酸でエッ
チング除去し、貼り合わせＳＯＩ基板を得る（図４
（ｅ））。

【００３０】［参考例２］図５は、本発明に関連のあるＳＯＩ基板の第２の参考例
を示す平面図である。目合わせ用酸化膜パターン１ａ
は、第１のシリコン基板の周縁部に配置され、第２のシ
リコン基板２００の周縁部を研削加工およびエッチング
して除去することにより露出させる。

【００３１】次にこの基板の製造方法について説明す
る。図６（ａ）は、第１のシリコン基板１００において
目合わせ用酸化膜パターン１ａの存在する位置の断面構
造模式図である。酸化膜パターン１の形成方法は第１の
実施例と同じである。次に第２のシリコン基板２００を
用意し、第１のシリコン基板１００の酸化膜パターン１
の形成された面と対向させて貼り合わせる（図６
（ｂ））。熱処理条件は第１の実施例と同じである。次
に、第２のシリコン基板２００のウェーハエッジから約
１ｍｍの幅の周縁部を、約５０μｍの厚さになるまで研
削し（図６（ｃ））、続いて図６（ｄ）に示すように水
酸化カリウム溶液などのアルカリ性の異方性エッチング
溶液に浸漬し、研削で露出した単結晶シリコンを除去す
る。エッチング時間や液温などは、目合わせ用酸化膜パ
ターン１ａが露出するように決定する。最後に第１の参
考例で説明したようにＳＯＩ層２００ａを形成し、酸化
膜３を除去してＳＯＩ基板を得る（図６（ｅ））。

【００３２】本参考例によれば、第１の参考例で示した
ような目合わせパターンを露出させるためのオリエンテ
ーションフラットを形成する必要がなく、従来の単結晶
シリコン基板をそのまま用いることができる。また、第
２のシリコン基板２００の周縁部が除去されるので、周
縁部に残る未接合部分や弱接合部分も同時に除去でき
る。これにより、基板周縁部の割れや欠けを防止するこ
とができるという利点がある。

【００３３】［参考例３］図７は、本発明に関連のあるＳＯＩ基板の第３の参考例
を示す平面図である。目合わせ用酸化膜パターン１ａ
は、第１のシリコン基板の周縁部に配置されている。一
方第２のシリコン基板２００の周縁部にはノッチ（切り
欠き）１２が形成され、ノッチ１２によって上記目合わ
せ用酸化膜パターン１ａを露出させている。

【００３４】次にこの基板の製造方法について説明す
る。第２のシリコン基板２００には、切り欠き開口長さ
約２ｍｍ、切り欠き深さ約２ｍｍのＶ字型ノッチ１２を
２箇所形成する。ノッチ形状はこれ以外にも図８に示す
ようなＵ字型でもよく、その他台形、矩形など任意の形
状が可能である。

【００３５】本参考例のようにノッチによって目合わせ
パターンを露出させると、上述のようなオリエンテーシ
ョンフラットの場合より加工面積が小さくて済むので、
同一径の基板からより多くの製品チップを得ることがで
きる。

【００３６】この基板と第１のシリコン基板１００の酸
化膜パターン１の形成された面と対向させ、目合わせ用
酸化膜パターン１ａがノッチ１２によって露出するよう
に位置合わせして貼り合わせる。次に、第２のシリコン
基板２００の周縁部を研削・エッチングして未接合部を
取り除く。最後にＳＯＩ層２００ａ形成し、さらに酸化
膜３を除去してＳＯＩ基板を得る。

【００３７】［参考例４］図９は、本発明に関連のあるのＳＯＩ基板の第４の参考
例を示す平面図である。目合わせ用酸化膜パターン１ａ
は、基板周縁部に複数個露出している。目合わせ用酸化
膜パターン１ａは、このように複数配置してもよい。本
参考例では、マスクパターンとの目合わせに複数個の目
合わせ用酸化膜パターンを用いるので、上述のような２
つの場合に比べてより高精度の目合わせが可能である。

【００３８】この基板の製造方法は、第１のシリコン基
板に酸化膜パターンを第１の参考例で説明した方法で形
成し、次に第１のシリコン基板より小さい半径の第２の
シリコン基板を用意し、上記目合わせ用酸化膜パターン
１ａをすべて露出するように位置合わせして貼り合わせ
る。後工程は第１の参考例と同じである。

【００３９】［参考例５］図１０は、本発明に関連のあるＳＯＩ基板の第５の参考
例を示す平面図である。このように、目合わせ用酸化膜
パターン１ａを複数個、基板周縁部にノッチによって露
出させてもよい。本参考例は第３の参考例で説明した製
造方法によって製作可能である。

【００４０】［参考例６］第１の参考例では、複数の酸化膜パターンを形成し、そ
の一部に目合わせパターンを同時に形成する方法を説明
したが、基板周縁部に露出させる目合わせパターンは酸
化膜に限られるものではなく、上述した目合わせ方法に
支障のない形状を有するものであればよい。以下に、第
６の参考例を図１１を用いて説明する。

【００４１】図１１（ａ）は、第６の参考例を示す断面
図である。このように、露出させる目合わせパターンは
トレンチ（凹状の溝６０）でも目合わせ可能である。マ
スクパターンとの目合わせには前記トレンチのエッジを
利用する。目合わせパターンに用いるトレンチの形状は
任意であるが、第１の参考例において説明した露光機を
用いて視認できる程度（約１μｍ）の幅が必要である。
次に本参考例による基板の製造方法を述べる。

【００４２】第１のシリコン基板の一主表面上に、部分
的に開口された酸化膜を形成し、所定の箇所に例えばプ
ラズマによるドライエッチング法を用いて、複数の目合
わせパターンを有するトレンチを形成する。この目合わ
せパターンを露出させるようにして第２のシリコン基板
を貼り合わせる。この後の加工工程は第１の参考例で説
明したものに準ずる。

【００４３】また、上記トレンチの代わりに、例えば水
酸化カリウム溶液などのアルカリ異方性エッチング液を
用いて図１１（ｂ）に示すようなＶ字形溝４０を形成
し、所定の形状の目合わせパターンを形成してもよい。

【００４４】本参考例は、上述してきたような酸化膜を
埋め込み構造にもつ貼り合わせＳＯＩ基板の他に、目合
わせパターンと同時に形成された多数の凹状溝を、貼り
合わせ面内に有する多層構造貼り合わせ基板にも適用可
能である。

【００４５】［参考例７］本参考例は、単結晶シリコン基板の導電型判定で用いら
れる弗硝酸系溶液によるエッチングを利用して、シリコ
ン基板上に露出させるようにして形成した目合わせパタ
ーンを、コントラスト（明暗差）として視認できるよう
にするものである。図１２は、第７の参考例を示す断面
構造模式図である。この図を参照しながら本参考例によ
る基板の製造方法を説明する。

【００４６】Ｎ型の第１のシリコン基板の一主表面に、
部分的に開口された酸化膜を形成し、所定の箇所にＰ型
不純物を熱拡散、あるいはイオン注入を行う。これより
所定の形状のＰ型拡散層による目合わせパターンを形成
する。次にこれを露出させるようにして第２のシリコン
基板を貼り合わせる。第２のシリコン基板は、例えば第
３の参考例で説明したような切り欠きを有するものが用
いられる。接合した基板について、１１００℃、約２時
間の熱処理を行い、第２のシリコン基板を研削・研磨し
て所定の厚さになるまで薄膜化する。

【００４７】この後、ＳＯＩ層表面のデバイス形成層を
耐酸性粘着シート等でマスクした後、弗硝酸系エッチン
グ溶液（例えばステイン液、液組成フッ酸：硝酸＝１
００：０．１〜０．５）に浸漬して、第１のシリコン基
板上に露出させたＰ型拡散層による目合わせパターンを
黒変させる。このようにして、第１のシリコン基板上の
露出部に前記目合わせパターンがコントラストをつけて
視認できるようになり、マスクパターンと目合わせが可
能となる。

【００４８】本参考例は従来の熱拡散法が利用でき、第
６の参考例のような溝形成工程を必要としないので、低
コストで簡単な製造工程で目合わせパターンを形成でき
る。

【００４９】［実施例１］上述の参考例は、いずれも目合わせパターンを含む酸化
膜パターンを第１のシリコン基板に形成している。しか
し、この酸化膜パターンは第２のシリコン基板に形成し
てもよい。以下に図１３を用いて実施例１による基板の
製造方法を説明する。なお、目合わせパターンを含む酸
化膜パターンの形成方法は、参考例１と同様である。

【００５０】図１３（ａ）は基板貼り合わせ後の断面構
造を示している。このように、目合わせパターン１ａを
含む酸化膜パターン１の形成された第２のシリコン基板
２００と、第１のシリコン基板１００とを貼り合わせる
と、目合わせ用酸化膜パターンはふたつの基板の間に埋
め込まれる。そこで、参考例２で説明した基板周縁部の
加工方法（第２のシリコン基板の研削およびアルカリ異
方性エッチング）を用いて目合わせ用酸化膜パターンが
露出するまで加工する（図１３（ｂ））。本実施例を用
いると埋め込み酸化膜の下側が接合界面となるので、貼
り合わせ時に取り込まれた金属などの汚染物が埋め込み
酸化膜上に拡散しにくく、埋め込み酸化膜上のＳＯＩ層
に形成するデバイスの信頼性が向上する。

【００５１】［実施例２］実施例１では、第２のシリコン基板に形成した酸化膜パ
ターンをマスクパターンとの目合わせに用いたが、酸化
膜の代わりに参考例６において説明したようなトレンチ
あるいはＶ字形溝を第２のシリコン基板に形成してもよ
い。本実施例による基板の製造方法は図１４に示すよう
に、第２のシリコン基板に、前記トレンチあるいはＶ字
形溝７０を形成した後、第１のシリコン基板を貼り合わ
せて、熱処理を行った後、参考例２の基板周縁部の加工
方法（すなわち研削加工と異方性エッチング）を用いて
前記トレンチあるいはＶ字形溝７０の底部を露出させ
る。このようにして露出させたパターンをマスクパター
ンとの目合わせに用いる。

【００５２】［参考例８］上述した本発明の実施例および参考例では、特に埋め込
み酸化膜が部分的にパターニングされた貼り合わせＳＯ
Ｉ基板に関するものである。本発明は、埋めこみ酸化膜
を持つＳＯＩ構造に限定されるものではなく、これ以外
の多層構造基板にも適用可能である。図１５は本参考例
による多層構造基板の断面構造模式図である。第１のシ
リコン基板１００の一主表面上には、予め所定の位置に
形成された下部デバイスパターン２１０があり、この面
と対向させるようにして第２のシリコン基板２００が貼
り合わされている。第２のシリコン基板２００は所定の
厚さに薄膜化加工され、活性層２２０を形成している。
また、第１のシリコン基板１００の周縁部には酸化膜、
溝などによる目合わせパターン１ｂが形成されている。
後の工程で活性層２２０に形成するデバイスパターン
（図示なし）と下部デバイスパターン２１０を一致させ
るために、目合わせパターン１ｂを用いて、これまでに
説明したような方法でマスクパターンとの目合わせを行
うことができる。本参考例は、例えば多層のデバイス構
造を有する３次元ＩＣに適用できる。

【００５３】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲において各種の変更が可能であ
る。例えば、参考例で説明した事項は、本発明に適合す
る範囲において、本発明のＳＯＩ基板およびその製造方
法に用いることができる。

【００５４】また、例えば、目合わせ用酸化膜パターン
は、埋め込まれる酸化膜パターンと同時に形成されるの
でその厚さは任意である（ただし素子特性に依存する）
が、上述のようなＳＯＩ基板加工工程を通して消滅せ
ず、目合わせ時に認識できる程度の膜厚（約１００ｎｍ
以上）が必要である。さらに本発明の実施例ではシリコ
ン酸化膜のパターンを形成したが、シリコン窒化膜（Ｓ
ｉ₃ Ｎ₄ ）やドープトシリケートガラス等の材料でパタ
ーニングしてもよい。

【００５５】同時に、トレンチあるいはＶ字形溝は任意
の深さで形成可能であるが、上述のような基板加工工程
を通して消滅せず、目合わせ時に認識できる程度の深さ
（約５００ｎｍ以上）が必要である。また、目合わせパ
ターンの形状は通常の可視光による目合わせ方法に準ず
るので、帯、矩形、直格子、斜格子など任意のものが利
用できる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＳＯＩ基
板およびその目合わせ方法を用いることにより、従来か
ら用いられてきた可視光による目合わせ・露光装置がそ
のまま利用可能である。従って精度の悪い赤外線透過光
を用いる方法を使用しなくても良いので、より高精度
（位置合わせ精度約±０．２μｍ）の合わせが可能とな
る。また、本発明を応用すれば、ＳＯＩ層表面と埋め込
み層の両方にデバイスを形成するような多層構造のデバ
イスにおける縦方向の目合わせにも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関連のある貼り合わせＳＯＩ基板およ
び目合わせ方法を説明するための断面図である。

【図２】第１の参考例のＳＯＩ基板を示した平面図であ
る。

【図３】第１の参考例のＳＯＩ基板の製造方法を説明す
るための平面図である。

【図４】第１の参考例のＳＯＩ基板の製造方法を説明す
るための工程順断面図である。

【図５】第２の参考例のＳＯＩ基板を示した平面図であ
る。

【図６】第２の参考例のＳＯＩ基板の製造方法を説明す
るための工程順断面図である。

【図７】第３の参考例のＳＯＩ基板を示した平面図であ
る。

【図８】第３の参考例のＳＯＩ基板におけるノッチ形状
を説明するための平面図である。

【図９】第４の参考例のＳＯＩ基板を示した平面図であ
る。

【図１０】第５の参考例のＳＯＩ基板を示した平面図で
ある。

【図１１】第６の参考例のＳＯＩ基板を示した断面図で
ある。

【図１２】第７の参考例のＳＯＩ基板を示した断面図で
ある。

【図１３】本発明の実施例のＳＯＩ基板を示した断面図
である。

【図１４】本発明の実施例のＳＯＩ基板を示した断面図
である。

【図１５】第８の参考例の多層構造基板を示した断面図
である。

【図１６】従来技術による目合わせ方法を説明するため
の断面図である。

【図１７】従来技術による貼り合わせＳＯＩ基板の製造
方法を説明するための工程順断面図である。

【符号の説明】

１ａ目合わせ用酸化膜パターン１ｂ酸化膜パターン２赤外線３酸化膜４溝５フォトレジスト６石英基板１０オリエンテーションフラット１０ａ第１のオリエンテーションフラット１０ｂ第２のオリエンテーションフラット１０ｃ第３のオリエンテーションフラット１１ａ目合わせ用マスクパターン１１ｂマスクパターン１２ノッチ２０制御回路素子領域２１縦形パワーＭＯＳＦＥＴ領域３０シリコン酸化膜４０Ｖ字形溝５０酸化膜６０トレンチ７０Ｖ字形溝８０Ｐ型拡散層８１黒変した領域１００第１のシリコン基板２００第２のシリコン基板２００ａＳＯＩ層２１０下部デバイス層２２０活性層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 27/12 H01L 21/02 H01L 21/027

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１のシリコン基板と第２のシリコン基
板を接合した後に、第２のシリコン基板の接合していな
い主表面を研削、研磨加工して形成されるＳＯＩ基板に
おいて、前記第２のシリコン基板の接合側の主表面に目合わせ用
パターンが形成されており、前記第１のシリコン基板と
前記第２のシリコン基板の接合後に、該第２のシリコン
基板の接合していない主表面を研削、研磨加工して目合
わせ用パターンが裏側から露出するように形成されたこ
とを特徴とするＳＯＩ基板。
【請求項２】前記第２のシリコン基板は、目合わせ用
パターンと同一主表面上にデバイスパターンを有してい
ることを特徴とする請求項１記載のＳＯＩ基板。
【請求項３】前記デバイスパターンの少なくとも一部
が、絶縁膜で形成されていることを特徴とする請求項２
記載のＳＯＩ基板。
【請求項４】前記目合わせ用パターンが、絶縁膜、溝
または不純物拡散層のいずれかで形成されたパターンで
あることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の
ＳＯＩ基板。
【請求項５】第１のシリコン基板と第２のシリコン基
板を接合した後に、第２のシリコン基板の接合していな
い主表面を研削、研磨加工するＳＯＩ基板の製造方法に
おいて、前記第２のシリコン基板の接合側の主表面上に目合わせ
用パターンを形成する工程と、該目合わせ用パターンの表面を含む前記第２のシリコン
基板表面に第１のシリコン基板を重ね合わせて接合する
工程と、前記目合わせ用パターン位置の第２のシリコン基板を、
接合していない主表面から研削、研磨加工して目合わせ
用パターンを裏側から露出させる工程とを含むことを特
徴とするＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項６】前記目合わせ用パターンが、絶縁膜、溝
または不純物拡散層のいずれかであることを特徴とする
請求項５記載のＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項７】前記第２のシリコン基板の前記目合わせ
パターンが形成された主表面上に、デバイスパターンを
形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項５ま
たは６に記載のＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項８】請求項１〜４のいずれかに記載のＳＯＩ
基板を用いて、該ＳＯＩ基板上に露出している目合わせ
用パターンとフォトリソグラフィ用マスク上の目合わせ
用パターンとにより位置合わせを行い、フォトリソグラ
フィによって第２のシリコン基板の表面をパターニング
する工程を含む半導体装置の製造方法。