JP3030545B2 - 接合ウエーハの製造方法 - Google Patents

接合ウエーハの製造方法

Info

Publication number
JP3030545B2
JP3030545B2 JP9209954A JP20995497A JP3030545B2 JP 3030545 B2 JP3030545 B2 JP 3030545B2 JP 9209954 A JP9209954 A JP 9209954A JP 20995497 A JP20995497 A JP 20995497A JP 3030545 B2 JP3030545 B2 JP 3030545B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
bonding
mirror
oxide film
bonded
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP9209954A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH1070054A (ja
Inventor
辰夫 伊藤
正己 中野
克夫 吉沢
隆広 木田
正雄 深美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=16581424&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP3030545(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Shin Etsu Handotai Co Ltd filed Critical Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority to JP9209954A priority Critical patent/JP3030545B2/ja
Publication of JPH1070054A publication Critical patent/JPH1070054A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3030545B2 publication Critical patent/JP3030545B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Element Separation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、2枚の単結晶シリ
コンウエーハを接合一体化して成る接合ウエーハの製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、誘電体基板上に単結晶半導体薄膜
を形成する方法としは、単結晶サファイア基板上に単結
晶シリコン(Si)膜等をエピタキシャル成長させる技
術が良く知られているが、この技術においては、基板誘
電体と気相成長されるシリコン単結晶との間に格子定数
の不一致があるため、シリコン気相成長層に多数の結晶
欠陥が発生し、このために該技術は実用性に乏しい。
【0003】又、シリコン基板表面上に熱酸化膜を形成
し、この熱酸化膜上に多結晶状若しくはアモルファス状
のシリコン膜を被着し、これに電子線或いはレーザー光
線等のエネルギービームを線状に、且つ一方向に照射し
て該シリコン膜を線状に融解、冷却及び固化することに
よって、全体を単結晶の薄膜とする技術も良く知られて
いる。
【0004】ところで、熱酸化膜上のシリコン多結晶膜
をレーザー光線等で単結晶膜化する技術は、例えば特公
昭62−34716号公報に開示されている。この技術
においては、単結晶シリコン基板の端部にこれと一体に
連続する単結晶突部を設け、これを核として多結晶膜の
単結晶化を試みているが、溶融シリコンの酸化膜との相
互作用によって部分的には単結晶化が可能であるもの
の、実用に耐え得るシリコン単結晶膜は得難いのが実情
である。
【0005】そこで近年、SOI(Si On Insulator )
構造のウエーハが特に注目されるに至った。この接合ウ
エーハは、2枚の半導体ウエーハの少なくとも一方を酸
化処理してそのウエーハの少なくとも一方の表面に酸化
膜を形成し、これら2枚の半導体ウエーハを前記酸化膜
が中間層になるようにして重ね合わせた後、所定温度に
加熱して両者を接着し、その上層のウエーハ(以下、ボ
ンドウエーハと称する)を研磨加工してこれを薄膜化す
ることによって得られる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、接合ウエー
ハにおいては、両ウエーハの結合強度が全接着面に亘っ
て高いことが必要であり、結合強度が不十分であると接
合界面にボイドと称される未結合領域が生じ、製品の歩
留りが悪くなるという問題が発生していた。尚、ボイド
の検出方法としては、赤外線透過法、超音波探傷法、X
線ラング法等が知られている。
【0007】又、接合ウエーハの製造工程においては、
ウエーハ表面に被着された酸化膜を除去するために、例
えばフッ化水素液を用いたエッチングが実施されるが、
接合界面のエッチング液(フッ化水素液)に対する耐浸
食性が高くなければ、デバイス工程においてボンドウエ
ーハ上に形成されるパターンに剥がれが発生する不具合
があった。
【0008】さらに、シリコンウエーハの場合、その単
結晶と酸化膜(SiO2 )では熱収縮率(熱膨張率)に
差があるため、これら単結晶面と酸化膜面とを接触させ
て接合ウエーハとすると、該接合ウエーハに残留応力が
蓄積されので、接合ウエーハに撓み変形(反り)が発生
する問題もあった。
【0009】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、結合強度及び、接合界面のエッチング
液に対する耐浸食性が高い接合ウエーハを提供すること
にある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべく
本発明に係る接合ウエーハの製造方法は、フッ酸水溶液
に浸漬する工程を有するデバイス作製工程に用いられる
接合ウエーハの作製方法であって、いずれも単結晶シリ
コンからなる第1鏡面ウエーハと第2鏡面ウエーハとを
用意し、第2鏡面ウエーハの少なくとも片面鏡面側に酸
化膜を形成し、第2鏡面ウエーハを、前記酸化膜が中間
層になるように第1鏡面ウエーハの鏡面に重ね合わせた
後、これら第1、第2鏡面ウエーハを酸化性雰囲気中で
1100℃〜1200℃に加熱して両者を接着した後、
第2鏡面ウエーハにおける第1鏡面ウエーハとの接着面
と反対側の面を研磨して第2鏡面ウエーハを薄膜化する
ことを特徴とする。
【0011】第1、第2鏡面ウエーハを、酸化膜を介し
て接着するパターンとしては、 第1鏡面ウエーハ(接合ウエーハにおいて、主として
機械的強度を与える保護用ウエーハであって、以下、ベ
ースウエーハと称する)のみに酸化膜を形成し、この酸
化膜を介してベースウエーハに第2鏡面ウエーハ(接合
ウエーハにおいて、薄膜化され、デバイスが形成される
ウエーハであって、ボンドウエーハと称する)を接着す
るもの、 逆に、ボンドウエーハのみに酸化膜を形成し、この酸
化膜を介して両ウエーハを接着するもの、 両ウエーハに酸化膜を形成し、これらの酸化膜を介し
て両ウエーハを接着するもの、が考えられる。
【0012】本発明者らは、上記パターンの違いが接合
ウエーハにおける両ウエーハの結合機構、延いては両ウ
エーハの結合強度、及び接合界面のエッチング液に対す
る耐浸食性に影響を及ぼすものとの見地に立って種々実
験した結果、本発明方法のように、ボンドウエーハの片
側鏡面のみに酸化膜を形成し、かつN2 雰囲気中又は酸
化性雰囲気中で所定温度に加熱して両者を接合すれば、
該接合ウエーハにおいて高い接合強度及び上記耐浸食性
が得られることを見い出した。
【0013】又、前記加熱処理を酸化性雰囲気中で行
い、ボンドウエーハ及びベースウエーハの、前記接着面
を除く全表面に酸化膜を形成することにより、接合ウエ
ーハの反りを防止できることが判った。
【0014】
【実施例】以下に、本発明の実施例及び比較例を添付図
面に基づいて説明する。 実施例1 図1(a)〜(e)は、本発明に係る接合ウエーハの製
造方法を工程順に示す説明図である。図1(a)に示す
ように、素子形成面となるべき単結晶シリコンからなる
ボンドウエーハ1と、ベース材となるべき同じく単結晶
シリコンからなるベースウエーハ2とを用意する。そし
て、ボンドウエーハ1を酸化処理して、その片側の鏡面
に(図面下側の面)に厚さ約500nmのSiO2 酸化
膜3を形成する。
【0015】次に、図1(b)に示すように、ベースウ
エーハ2の上にボンドウエーハ1を重ね合わせて一体化
する。次に、図1(c)に示すように、これら一体化さ
れたウエーハ1,2を酸化性雰囲気中で約1100℃の
温度で約120分間、熱酸化処理することによって、ウ
エーハ1,2を接着するとともに、両ウエーハ1,2の
全表面(前記接着面を除く)に厚さ約500nmのSi
2 酸化膜4を形成する。
【0016】次に、上記接合一体化されたウエーハ1,
2を冷却した後、図1(d)に示すように上層のボンド
ウエーハ1の表面が所定の研磨代(例えば、3μm)を
残して所定の厚さt1 (例えば、6μm)になるまでプ
レ研磨(1次研磨)する。この場合、前述のように単結
晶シリコンから成るウエーハ1,2の熱収縮率(熱膨張
率)の方がSiO2 酸化膜3,4のそれよりも大きいた
め、酸化膜4形成後の接合一体化ウエーハを冷却した時
点でウエーハ1,2に残留応力が蓄積する。
【0017】然るに、本実施例では、上記プレ研磨が終
了した時点でベースウエーハ2の上下面は略同一厚さ
(約500nm)の酸化膜3,4によって被われるた
め、該ベースウエーハ2の上下面における残留応力分布
が略等しくなり、上下面の熱収縮量が略同一となって接
合一体化ウエーハの撓み変形が防止される。
【0018】次に、前述のようにプレ研磨された厚さt
1 のボンドウエーハ1(図1(d)参照)を、2次研磨
によって厚さt2 (例えば、3μm)まで研磨して薄膜
化し、これによって図1(e)に示すような接合ウエー
ハ5を得る。
【0019】以上のようにして得られた接合ウエーハ5
の結合強度を調べるために、接着時の加熱温度900
℃、1000℃、1100℃、1200℃で各2時間加
熱処理して得られた接合ウエーハを複数用意し、各接合
ウエーハの引張り接着強度を、引張り試験機で測定し
た。この場合、ボンドウエーハ1の上面とベースウエー
ハ2の下面を、接着剤により前記試験機の引張り用部材
に固定した。その結果を第図2(c)に示す。
【0020】比較例1 上記本発明の実施例に対する比較例として、同じ加熱条
件下で、ウエーハ間に酸化膜を介在させないで直接接合
して得られた接合ウエーハと、両ウエーハにそれぞれ厚
さ500nmの酸化膜を形成し、この酸化膜を介して両
ウエーハを接合して得られた接合ウエーハとを用意し、
これらの接合ウエーハについて、同様に引張り接着強度
の試験を行った。その結果を図2(a)、(b)に示
す。尚、図2中、●印は両ウエーハの接合界面が剥離し
たときの値を示し、○印は接合ウエーハが前記引張り試
験機の引張り用部材から剥離(接着剤剥離)したときの
値を示す。
【0021】さらに図2中、「酸化膜0/0nm」は両
ウエーハ間に酸化膜が存在しない場合を、「酸化膜50
0/500nm」は両ウエーハにそれぞれ厚さ500n
mの酸化膜を形成した場合を、「500/0nm」は、
ボンドウエーハのみに厚さ500nmの酸化膜を形成し
た場合(本発明の実施例)をそれぞれ示している。
【0022】図2(c)から明らかなように、本発明方
法により、ボンドウエーハのみに酸化膜を形成し、温度
1100℃〜1200℃に加熱した場合には600kg
/cm2 以上の高い結合強度が得られる。そして、図2
に示される結果から、各品種の接合ウエーハの結合強度
に対する評価を各加熱温度毎に下すと、図3に示すよう
な結果となる。尚、図3中、○印は良、△印は可、×印
は不可をそれぞれ示す。而して、以上の結果を総合する
と、本発明方法のようにボンドウエーハの片側鏡面のみ
に酸化膜を形成し、接着時に1100℃〜1200℃に
加熱すれば、高い結合強度(600kg/cm2 以上)
が得られることが判った。
【0023】一方、上記各品種の接合ウエーハについ
て、接合界面のエッチング液(フッ化水素液)に対する
耐浸食性試験をした結果、本発明方法によって得られた
接合ウエーハには高い耐浸食性が確保されることが判っ
た。尚、他の接合ウエーハ(両ウエーハ間に酸化膜が介
在しないもの、及び両ウエーハに酸化膜を形成したも
の)においては、満足すべき耐浸食性が得られなかっ
た。
【0024】ところで、本発明方法によって得られた接
合ウエーハ5にあっては、その厚さの大部分を占めるベ
ースウエーハ2の撓み変形が前述のように防止されるた
め、該接合ウエーハ5は反りの無い、平坦度合の高いも
のとなり、次工程以降における当該接合ウエーハ5の真
空吸着が確実に行われる等の効果が得られる。
【0025】接合界面のエッチング液に対する耐久性を
調べるために、前述の接合ウエーハ(図2(b)及び
(c)に示すもの)を薄刃、例えば80μmの外周式ダ
イヤモンドスライサーで切断して、それぞれの接合ウエ
ーハから約2mm角のペレットを20個ずつ用意し、こ
れらを濃度25%で温度25℃のフッ化水素酸水溶液中
で20分間放置し、水洗、乾燥後、その接合状況を調べ
た。即ち、ピンセットで軽くボンドウエーハ側及びベー
スウエーハ側を反対方向に引張ったところ、図2(b)
に示す接合ウエーハからのペレットでは、その約半数が
接合界面でボンドウエーハとベースウエーハに分離し
た。これに対し、本発明に係る図2(c)に示す接合ウ
エーハからのペレットでは、上記のような破壊は全く発
生しなかった。
【0026】更に、上記水洗、乾燥後の接合ウエーハの
接合界面を顕微鏡で観察したところ、図2(c)に示す
接合ウエーハからのペレットにおいては、ベースウエー
ハと酸化膜との接合界面でも、その中央部ではエッチン
グ液による腐食が進んでいなかった。
【0027】本発明方法により得られた接合ウエーハ
は、ボンドウエーハに例えば集積回路素子が公知の方法
で形成される場合、中間の酸化膜を熱酸化で形成するな
らば、ベースウエーハに当該酸化膜が形成されるのと比
較して、ボンドウエーハにおける、集積回路素子の形成
される領域の片面が、誘電体である酸化膜によって完全
に被覆されているため、当該集積回路素子の耐絶縁特
性、その他の電気特性が良好に実現できる。
【0028】
【発明の効果】以上の説明で明らかな如く、本発明に係
る接合ウエーハの製造方法によれば、結合強度、及び接
合界面のエッチング液に対する耐浸食性が高く、集積回
路素子用の基板として優れた接合ウエーハを得ることが
できる効果がある。また、前記加熱処理を酸化性雰囲気
中で行い、ボンドウエーハ及びベースウエーハの、前記
接着面を除く全表面に酸化膜を形成することにより、反
りのない接合ウエーハが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る接合ウエーハの製造方法
をその工程順に示す説明図である。
【図2】上記実施例で得られたウエーハ及び比較例で得
られた接合ウエーハについての引張り接着強度の試験結
果を示す図である。
【図3】図2の結果をもとに、各接合ウエーハの結合強
度に対する評価を各加熱温度毎に下した結果を示す図で
ある。
【符号の説明】
1 ボンドウエーハ(第2鏡面ウエーハ) 2 ベースウエーハ(第1鏡面ウエーハ) 3,4 酸化膜 5 接合ウエーハ
フロントページの続き (72)発明者 吉沢 克夫 長野県更埴市大字屋代1393番地 長野電 子工業株式会社内 (72)発明者 木田 隆広 長野県更埴市大字屋代1393番地 長野電 子工業株式会社内 (72)発明者 深美 正雄 長野県更埴市大字屋代1393番地 長野電 子工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−315159(JP,A) 特開 昭61−5544(JP,A) 萩野正信,星忠秀「ウエハ接着技術と その適用の現状」電子デバイス・半導体 デバイス合同研究会資料,社団法人電気 学会,1989年10月25日発行 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/02 H01L 21/762 H01L 27/12

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フッ酸水溶液に浸漬する工程を有するデ
    バイス作製工程に用いられる接合ウエーハの作製方法で
    あって、いずれも単結晶シリコンからなる第1鏡面ウエ
    ーハと第2鏡面ウエーハとを用意し、第2鏡面ウエーハ
    の少なくとも片面鏡面側に酸化膜を形成し、第2鏡面ウ
    エーハを、前記酸化膜が中間層になるように第1鏡面ウ
    エーハの鏡面に重ね合わせた後、これら第1、第2鏡面
    ウエーハを酸化性雰囲気中で1100℃〜1200℃に
    加熱して両者を接着した後、第2鏡面ウエーハにおける
    第1鏡面ウエーハとの接着面と反対側の面を研磨して第
    2鏡面ウエーハを薄膜化することを特徴とする接合ウエ
    ーハの製造方法。
JP9209954A 1997-07-19 1997-07-19 接合ウエーハの製造方法 Expired - Fee Related JP3030545B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9209954A JP3030545B2 (ja) 1997-07-19 1997-07-19 接合ウエーハの製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9209954A JP3030545B2 (ja) 1997-07-19 1997-07-19 接合ウエーハの製造方法

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2045778A Division JPH0795505B2 (ja) 1990-02-28 1990-02-28 接合ウエーハの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH1070054A JPH1070054A (ja) 1998-03-10
JP3030545B2 true JP3030545B2 (ja) 2000-04-10

Family

ID=16581424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9209954A Expired - Fee Related JP3030545B2 (ja) 1997-07-19 1997-07-19 接合ウエーハの製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3030545B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9643065B2 (en) 2005-05-10 2017-05-09 Nike, Inc. Golf clubs and golf club heads

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5280015B2 (ja) 2007-05-07 2013-09-04 信越半導体株式会社 Soi基板の製造方法
JP5244650B2 (ja) 2009-02-26 2013-07-24 信越半導体株式会社 Soiウェーハの製造方法
JP5862521B2 (ja) 2012-09-03 2016-02-16 信越半導体株式会社 Soiウェーハの製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
萩野正信,星忠秀「ウエハ接着技術とその適用の現状」電子デバイス・半導体デバイス合同研究会資料,社団法人電気学会,1989年10月25日発行

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9643065B2 (en) 2005-05-10 2017-05-09 Nike, Inc. Golf clubs and golf club heads

Also Published As

Publication number Publication date
JPH1070054A (ja) 1998-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5395788A (en) Method of producing semiconductor substrate
JP3900741B2 (ja) Soiウェーハの製造方法
JPH01315159A (ja) 誘電体分離半導体基板とその製造方法
JPH10233351A (ja) 半導体基板の構造および製造方法
EP0444943B1 (en) A method of manufacturing a bonded wafer
JPH0719738B2 (ja) 接合ウェーハ及びその製造方法
KR101486779B1 (ko) Soi 기판의 제조 방법 및 soi기판
JP5009124B2 (ja) 半導体基板の製造方法
JP3030545B2 (ja) 接合ウエーハの製造方法
JP3921823B2 (ja) Soiウェーハの製造方法およびsoiウェーハ
JP2621325B2 (ja) Soi基板及びその製造方法
JP2988796B2 (ja) 集積回路装置の製造方法
JPH0795505B2 (ja) 接合ウエーハの製造方法
JPH05275300A (ja) 半導体ウェーハの貼合わせ方法
JPH07202147A (ja) 半導体装置
JP2609198B2 (ja) 半導体基板の製造方法
JPH0680624B2 (ja) 接合ウエーハの製造方法
JP3902321B2 (ja) 張り合わせ基板の製造方法
JPH11345954A (ja) 半導体基板及びその製造方法
JPH0636407B2 (ja) 半導体ウエーハ接合方法
JP2930194B2 (ja) Soiウェーハ及びその製造方法
JP4750065B2 (ja) 貼り合わせ半導体ウェーハの製造方法
JPH0774328A (ja) Soi基板
JPH088413A (ja) 半導体基板の製造方法
JP4177293B2 (ja) 半導体接合ウエハ

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080210

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090210

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100210

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees