JP6175838B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
半導体基板同士を接合する方法には、金属や樹脂からなる接合のための膜を設けることなく半導体基板同士を直接に接合する方法がある。この接合方法によれば、それぞれの半導体基板に設けられた構造を、光学的、電気的又は熱的に結合できる。従って、半導体基板同士を接合する方法は、光デバイス及び電子デバイス等を製造する方法として注目されている。この接合方法を利用して製造されたデバイスは、非特許文献1に記載されたように従来のデバイスには無い新しい機能や性能を発揮することができる。
As a method of bonding semiconductor substrates, there is a method of directly bonding semiconductor substrates without providing a bonding film made of metal or resin. According to this bonding method, the structures provided on the respective semiconductor substrates can be optically, electrically, or thermally coupled. Therefore, a method for bonding semiconductor substrates is attracting attention as a method for manufacturing optical devices and electronic devices. A device manufactured using this bonding method can exhibit new functions and performances that are not found in conventional devices as described in Non-Patent
半導体基板同士を接合する方法として、例えば、特許文献1には、活性化させた基板表面同士を接合する方法が記載されている。この接合法では、真空チャンバに配置された半導体基板の表面にアルゴンビームを照射して半導体基板の表面を活性化させる。そして、活性化させた半導体基板の表面同士を圧接することにより半導体基板同士を接合する。
As a method of bonding semiconductor substrates, for example,
また、別の方法として、特許文献2には親水化処理を用いた方法が記載されている。この接合法では、ターゲットがシリコンでありプラズマガスが酸素及びアルゴンであるECRスパッタ法を用いて親水化された酸化膜を形成する。そして、親水化された酸化膜同士を圧接することにより半導体基板を接合する。
As another method,
特許文献1及び2、並びに非特許文献1は、半導体基板を接合する技術を開示しているが、接合後の製造プロセスに利用するアライメントマークに関する技術は開示していない。
アライメントマークが形成された半導体基板の表面に別の半導体基板を接合すると、アライメントマークが別の半導体基板に覆われる。このアライメントマークを接合後の製造プロセスに用いるためには、別の半導体基板をエッチングして、アライメントマークを露出させるための開口を形成する。しかし、開口の形成において、アライメントマークが形成された半導体基板とアライメントマークを覆う半導体基板との界面でエッチングを停止させることは困難である。従って、アライメントマークを露出させるときにアライメントマークまでエッチングされるので、その後の製造プロセスにアライメントマークを用いることができないおそれがあった。 When another semiconductor substrate is bonded to the surface of the semiconductor substrate on which the alignment mark is formed, the alignment mark is covered with another semiconductor substrate. In order to use this alignment mark in a manufacturing process after bonding, another semiconductor substrate is etched to form an opening for exposing the alignment mark. However, in forming the opening, it is difficult to stop etching at the interface between the semiconductor substrate on which the alignment mark is formed and the semiconductor substrate covering the alignment mark. Therefore, since the alignment mark is etched when the alignment mark is exposed, the alignment mark may not be used in the subsequent manufacturing process.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、接合後の製造プロセスに適用可能なアライメントマークを有する半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a method for manufacturing a semiconductor device having an alignment mark applicable to a manufacturing process after bonding.
本発明に係る半導体装置の製造方法は、光デバイスの素子構造を形成するための第1素子区画領域、前記第1素子区画領域の周辺に設けられた第1領域、及び前記第1素子区画領域の周辺に設けられた第2領域を有し、シリコンを含む第1基板を準備する工程と、前記第1領域に第1アライメントマークを形成する工程と、前記第2領域にウェハアライメントマークを形成する工程と、III−V族化合物半導体を含むウェハ上にIII−V族化合物半導体のエピタキシャル層を成長して、光デバイスの素子構造を形成するための第2素子区画領域、前記第2素子区画領域の周辺に設けられた第3領域、及び前記第2素子区画領域の周辺に設けられた第4領域を有する第2基板を形成する工程と、前記第3領域の前記エピタキシャル層に第2アライメントマークを形成する工程と、前記第2基板の前記第4領域をエッチングして第3基板を形成する工程と、前記第1素子区画領域の上に前記第2素子区画領域が位置し、前記第1領域の上に前記第3領域が位置し、前記第2領域の上に前記第4領域が位置するように、前記第1アライメントマーク及び前記第2アライメントマークを利用して前記第1基板の上に前記第3基板を位置決めする工程と、前記第1基板の上に前記第3基板を位置決めした後に、前記第1基板に前記第3基板を貼り合わせて、第4基板を形成する工程と、前記第4基板から前記第4領域を除去して第5基板を形成する工程と、を有している。 The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a first element partition region for forming an element structure of an optical device, a first region provided around the first element partition region, and the first element partition region. A second region provided in the periphery of the substrate, a step of preparing a first substrate containing silicon, a step of forming a first alignment mark in the first region, and forming a wafer alignment mark in the second region And a second element partition region for growing an epitaxial layer of a group III-V compound semiconductor on a wafer containing a group III-V compound semiconductor to form an element structure of an optical device, the second element partition Forming a second substrate having a third region provided in the periphery of the region and a fourth region provided in the periphery of the second element partition region; and a second alignment layer on the epitaxial layer in the third region. Forming a third mark, etching the fourth region of the second substrate to form a third substrate, and positioning the second element partition region on the first element partition region. Using the first alignment mark and the second alignment mark, the third region is located on one region and the fourth region is located on the second region. Positioning the third substrate thereon, positioning the third substrate on the first substrate, and then bonding the third substrate to the first substrate to form a fourth substrate; And removing the fourth region from the fourth substrate to form a fifth substrate.
この製造方法において、第1基板の上に第3基板を位置決めするために、第1及び第2アライメントマークを利用している。第1及び第2アライメントマークの利用によれば、第1素子区画領域の上に第2素子区画領域が位置し、第1領域の上に第3領域が位置し、第2領域の上に第4領域が位置するように、第1基板の上に第3基板を位置決めすることができる。第1基板の上に第3基板を位置決めした後に、第1基板に第3基板を貼り合わせて第4基板を形成する。第4基板では、第4領域が既に実施されたエッチングにより凹状にされているため、第3領域と第4領域との間には段差が形成されている。この段差により、第2領域と第4領域との間には隙間が設けられるので、第2領域は第4領域に貼り合わされない。第4基板を形成した後に、第4基板から第4領域を除去してウェハアライメントマークを露出させる。これらの工程によれば、ウェハアライメントマークが露出した第5基板を形成するときに、ウェハアライメントマークにダメージを与えることがない。従って、後の製造プロセスに使用可能なウェハアライメントマークを有する半導体装置を製造することができる。 In this manufacturing method, the first and second alignment marks are used to position the third substrate on the first substrate. According to the use of the first and second alignment marks, the second element partition region is positioned on the first element partition region, the third region is positioned on the first region, and the second region is positioned on the second region. The third substrate can be positioned on the first substrate so that the four regions are located. After positioning the third substrate on the first substrate, the third substrate is bonded to the first substrate to form a fourth substrate. In the fourth substrate, since the fourth region is recessed by the etching that has already been performed, a step is formed between the third region and the fourth region. Due to this step, a gap is provided between the second region and the fourth region, so that the second region is not bonded to the fourth region. After forming the fourth substrate, the fourth region is removed from the fourth substrate to expose the wafer alignment mark. According to these steps, the wafer alignment mark is not damaged when the fifth substrate with the wafer alignment mark exposed is formed. Therefore, a semiconductor device having a wafer alignment mark that can be used in a subsequent manufacturing process can be manufactured.
また、本発明に係る製造方法の前記第3基板を形成する工程では、前記第4領域における前記エピタキシャル層のエッチングにより前記ウェハを露出させるための凹部を前記第4領域に形成し、前記第5基板を形成する工程では、前記ウェハをエッチングして、前記第4基板から前記ウェハを除去する。第2基板の第4領域には、エピタキシャル層のエッチングによりウェハを露出させるための凹部が既に形成されている。従って、第4領域にエピタキシャル層が存在せずウェハのみが残されているので、第4基板からウェハを除去することによりこのウェハに覆われていた第2領域が露出される。この結果、第2領域のウェハアライメントマークを露出させることができる。 In the step of forming the third substrate of the manufacturing method according to the present invention, a recess for exposing the wafer is formed in the fourth region by etching the epitaxial layer in the fourth region, and the fifth region is formed. In the step of forming a substrate, the wafer is etched to remove the wafer from the fourth substrate. A recess for exposing the wafer is already formed in the fourth region of the second substrate by etching the epitaxial layer. Accordingly, since the epitaxial layer does not exist in the fourth region and only the wafer remains, the second region covered with the wafer is exposed by removing the wafer from the fourth substrate. As a result, the wafer alignment mark in the second region can be exposed.
また、本発明に係る製造方法の前記第2基板を形成する工程では、前記エピタキシャル層上に第1酸化シリコン層を成膜し、前記第3基板を形成する工程では、前記第4領域における前記第1酸化シリコン層をエッチングして、前記第4領域に開口を有する第2酸化シリコン層を形成し、前記第5基板を形成する工程では、前記ウェハをエッチングにより除去した後に、前記第4領域の前記エピタキシャル層を除去する。これらの工程によれば、第5基板において第1素子区画領域と第2素子区画領域との間に第2酸化シリコン層が配置されている。従って、第1素子区画領域に第2素子区画領域が直接に貼り合わされていないので、貼り合わせの際に生じるダメージから第1素子区画領域及び第2素子区画領域を保護することができる。 Further, in the step of forming the second substrate of the manufacturing method according to the present invention, a first silicon oxide layer is formed on the epitaxial layer, and in the step of forming the third substrate, the step in the fourth region is performed. In the step of etching the first silicon oxide layer to form a second silicon oxide layer having an opening in the fourth region and forming the fifth substrate, the fourth region is formed after the wafer is removed by etching. The epitaxial layer is removed. According to these steps, the second silicon oxide layer is disposed between the first element partition region and the second element partition region in the fifth substrate. Accordingly, since the second element partition region is not directly bonded to the first element partition region, it is possible to protect the first element partition region and the second element partition region from damage caused during the bonding.
また、本発明に係る製造方法の前記第1基板を準備する工程では、前記第1素子区画領域をエッチングして第1光導波路のための第1メサ構造を形成する。この工程によれば、第1メサ構造を有する第1基板にエピタキシャル層を貼り合わせた構造を有する半導体装置を製造することができる。 In the step of preparing the first substrate of the manufacturing method according to the present invention, the first element partition region is etched to form a first mesa structure for the first optical waveguide. According to this process, it is possible to manufacture a semiconductor device having a structure in which an epitaxial layer is bonded to a first substrate having a first mesa structure.
また、本発明に係る製造方法では、前記ウェハアライメントマークを形成する工程の後に、前記第1の領域をエッチングして第1の光導波路のための第1メサ構造を形成する工程を有し、前記第1メサ構造を形成する工程は、前記ウェハアライメントマークを基準として前記第1の基板に対して第1のフォトマスクを位置決めする工程と、前記第1メサ構造を形成するための第1のマスクを前記第1の領域上に前記第1のフォトマスクを用いて形成する工程と、前記第1のマスクを用いて前記第1の領域をエッチングして前記第1メサ構造を形成する工程と、を含む。第1メサ構造が形成された第1の基板上にエピタキシャル層が貼り合わされた半導体装置を製造することができる。 Further, the manufacturing method according to the present invention includes a step of forming the first mesa structure for the first optical waveguide by etching the first region after the step of forming the wafer alignment mark. The step of forming the first mesa structure includes a step of positioning a first photomask with respect to the first substrate with reference to the wafer alignment mark, and a first step for forming the first mesa structure. Forming a mask on the first region using the first photomask; and etching the first region using the first mask to form the first mesa structure; ,including. A semiconductor device in which an epitaxial layer is bonded to the first substrate on which the first mesa structure is formed can be manufactured.
また、本発明に係る製造方法の前記第2メサ構造は、前記第1メサ構造上において前記第1メサ構造の延在方向へ延びるように形成されている部分を含む。この構成によれば、シリコンの屈折率を有する第1メサ構造とIII−V族化合物半導体の屈折率を有する第2メサ構造とを含む光導波路を備えた半導体装置を製造することができる。 Further, the second mesa structure of the manufacturing method according to the present invention includes a portion formed on the first mesa structure so as to extend in the extending direction of the first mesa structure. According to this configuration, a semiconductor device including an optical waveguide including a first mesa structure having a refractive index of silicon and a second mesa structure having a refractive index of a III-V compound semiconductor can be manufactured.
また、本発明に係る製造方法の前記第2メサ構造を形成する工程は、前記ウェハアライメントマークを基準として前記第5基板に対してフォトマスクを位置決めする工程と、前記第2メサ構造を形成するためのマスクを前記エピタキシャル層上に前記フォトマスクを用いて形成する工程と、前記マスクを用いて記第2素子区画領域の前記エピタキシャル層をエッチングして前記第2メサ構造を形成する工程と、を含む。この工程によれば、フォトマスクは、ウェハアライメントマークを用いて第4基板に対して位置決めされる。ウェハアライメントマークを用いた位置決めによれば、フォトマスクが第1メサ構造に精度よく位置決めされるので、第1メサ構造上に第2メサ構造を形成することができる。 Further, the step of forming the second mesa structure of the manufacturing method according to the present invention includes a step of positioning a photomask with respect to the fifth substrate with reference to the wafer alignment mark, and forming the second mesa structure. Forming a mask for forming the second mesa structure on the epitaxial layer using the photomask, etching the epitaxial layer in the second element partition region using the mask, including. According to this step, the photomask is positioned with respect to the fourth substrate using the wafer alignment mark. According to the positioning using the wafer alignment mark, the photomask is accurately positioned on the first mesa structure, so that the second mesa structure can be formed on the first mesa structure.
また、本発明に係る製造方法の前記第1基板は、SOI基板である。この構成によれば、SOI基板にIII−V族化合物半導体のエピタキシャル層を配置した構造を有する半導体装置を製造することができる。 The first substrate of the manufacturing method according to the present invention is an SOI substrate. According to this configuration, a semiconductor device having a structure in which an epitaxial layer of a III-V group compound semiconductor is disposed on an SOI substrate can be manufactured.
本発明によれば、後の製造プロセスに適用可能なアライメントマークを有する半導体装置を製造する方法が提供される。 According to the present invention, a method for manufacturing a semiconductor device having an alignment mark applicable to a subsequent manufacturing process is provided.
以下、図1〜図18を参照しながら半導体装置の製造方法の実施形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付す。半導体装置は、III−V族化合物半導体のエピタキシャル層をSOI基板に貼り合わせた基板である。また、この半導体装置には、マッハツェンダー変調器の位相制御部を構成する導波路が形成されている。位相制御部は、導波路の屈折率を変化させて導波路を伝播する光の位相を制御するものである。 Hereinafter, an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device will be described in detail with reference to FIGS. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals. The semiconductor device is a substrate in which an epitaxial layer of a III-V compound semiconductor is bonded to an SOI substrate. Further, in this semiconductor device, a waveguide constituting the phase control unit of the Mach-Zehnder modulator is formed. The phase control unit controls the phase of light propagating through the waveguide by changing the refractive index of the waveguide.
(第1実施形態)
第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。図1は、第1実施形態の製造方法の主要な工程を示す図である。図2の(a)部は、SOI基板を平面視した図である。図2の(b)部は、SOI基板のII−II線に沿う断面を示す図である。
(First embodiment)
A method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating main steps of the manufacturing method according to the first embodiment. Part (a) of FIG. 2 is a plan view of the SOI substrate. Part (b) of FIG. 2 is a view showing a cross section taken along line II-II of the SOI substrate.
第1基板としてのSOI(Silicon On Insulator)基板1を準備する工程S1を実施する(図1参照)。図2の(a)部に示すように、SOI基板1は、円板状の基板であり、エッジE1の一部にオリエンテーションフラット(OF)7が設けられている。SOI基板1は、第1素子区画領域C1、第1領域A1及び第2領域A2を有している。
Step S1 for preparing an SOI (Silicon On Insulator)
第1素子区画領域C1は、1次元又は2次元に配列された複数の光デバイスの素子構造が形成される区画5を含む領域である。第1素子区画領域C1に形成される素子構造には、例えば、マッハツェンダー変調器の導波路構造がある。第1素子区画領域C1は、図2の(a)部に示すように、平面視して矩形状の外形形状を有しているが、この形状に限定されることはない。この第1素子区画領域C1には、第1素子区画領域C1の全体又は一部に第3基板の第2素子区画領域が貼り付けられる。
The first element partition region C1 is a region including a
第1領域A1は、第1アライメントマークが形成される領域である。また、第2領域A2は、ウェハアライメントマークが形成される領域である。第1領域A1及び第2領域A2は、第1素子区画領域C1を囲む領域に設けられている。第1領域A1及び第2領域A2は、SOI基板1のエッジE1を含むことができる。
The first area A1 is an area where the first alignment mark is formed. The second region A2 is a region where a wafer alignment mark is formed. The first region A1 and the second region A2 are provided in a region surrounding the first element partition region C1. The first region A1 and the second region A2 may include the edge E1 of the
第1領域A1及び第2領域A2は、第1素子区画領域C1の周辺に設けられている。より詳細には、第1領域A1及び第2領域A2は、第1素子区画領域C1とSOI基板1のエッジE1との間に設けられることができる。また、第1領域A1は、第1素子区画領域C1を挟むように第1素子区画領域C1の両側に設けられている。第2領域A2は、第1素子区画領域C1を挟むように第1素子区画領域C1の両側に設けられている。これら第1領域A1及び第2領域A2は、第1領域A1及び第2領域A2と向かい合う第1素子区画領域C1の一辺C1aに沿って交互に配列されている。
The first region A1 and the second region A2 are provided around the first element partition region C1. More specifically, the first region A1 and the second region A2 can be provided between the first element partition region C1 and the edge E1 of the
図2の(b)部に示すように、SOI基板1は、シリコン基板2、ボックス層3、及びデバイス層4が積層された構造を有している。ボックス層3は、シリコン基板2とデバイス層4との間に配置された酸化シリコン(SiO2)からなる絶縁層である。ボックス層3の厚さは、例えば2.0μmである。また、デバイス層4は、単結晶シリコン(Si)からなる。デバイス層4の厚さは例えば0.7μmである。
As shown in part (b) of FIG. 2, the
なお、図1のフローチャートでは、工程S1、工程S2及び工程S3が別工程とされているが、工程S1〜S3を同時に実施するかまたは、ウェハアライメントマークMWを作製した後に、それを基準として第1メサ構造8と第1アライメントマークM1形成してもよい。
In the flowchart of FIG. 1, the steps S1, S2, and S3 are separate steps, but the steps S1 to S3 are performed at the same time or after the wafer alignment mark MW is manufactured, The 1-
第2領域A2のデバイス層4にウェハアライメントマークを形成する工程S1aを実施する。図3の(a)部はSOI基板の断面を示す図であり、図3の(b)部はSOI基板の平面図であり、図3の(c)部は(b)部のIV−IV線に沿ったSOI基板の断面を示す図である。ウェハアライメントマークMWは、後の製造プロセスにおいてフォトマスクをSOI基板1に対して位置決めするためのものである。
Step S1a for forming a wafer alignment mark on the
デバイス層に絶縁層を形成する。絶縁層は、窒化シリコン(SiN)からなり、化学気相成膜法(CVD法)により成膜される。絶縁層に、所定の形状にパターニングされたレジストマスクを形成する。レジストマスクは、レジスト材料からなり、スピン塗布法及びフォトリソグラフィ法によって形成される。レジストマスクには、フォトリソグラフィ法によりパターンが形成される。レジストマスクは、ウェハアライメントマークを形成するためのものである。 An insulating layer is formed in the device layer. The insulating layer is made of silicon nitride (SiN) and is formed by a chemical vapor deposition method (CVD method). A resist mask patterned into a predetermined shape is formed on the insulating layer. The resist mask is made of a resist material and is formed by a spin coating method and a photolithography method. A pattern is formed on the resist mask by photolithography. The resist mask is for forming a wafer alignment mark.
レジストマスクを用いて絶縁層をエッチングする。絶縁層は、CF4ガスをエッチングガスとして用いた反応性イオンエッチング法(RIE法)によりエッチングされる。このエッチングによりレジストマスクのパターンが絶縁層に転写される(図3の(a)部参照)。絶縁層をエッチングした後にレジストマスクを除去する。レジストマスクは、O2ガスを用いたアッシング処理や有機溶剤による溶解処理等によって除去される(図3の(b)部及び図3の(c)部参照)。 The insulating layer is etched using a resist mask. The insulating layer is etched by a reactive ion etching method (RIE method) using CF 4 gas as an etching gas. By this etching, the pattern of the resist mask is transferred to the insulating layer (see part (a) of FIG. 3). After the insulating layer is etched, the resist mask is removed. The resist mask is removed by an ashing process using O 2 gas, a dissolution process using an organic solvent, or the like (see part (b) of FIG. 3 and part (c) of FIG. 3).
パターニングされた絶縁層を用いてデバイス層4をエッチングする。デバイス層4は、RIE法等のドライエッチング法によってエッチングされる。エッチングが終了した後に、絶縁層をバッファードフッ酸で除去する。以上の工程S1aによりデバイス層にウェハアライメントマークMWが形成される。
The
第1素子区画領域C1をエッチングして第1光導波路のための第1メサ構造を形成する工程S2を実施する(図1参照)。図4の(a)部〜(d)部は、図2の(a)部におけるIII―III線に沿った区画の断面を示す図である。 Step S2 of forming the first mesa structure for the first optical waveguide by etching the first element partition region C1 is performed (see FIG. 1). FIGS. 4A to 4D are cross-sectional views taken along line III-III in FIG. 2A.
図4の(a)部に示すように、デバイス層4に絶縁層11を形成する。絶縁層11は、窒化シリコン(SiN)からなり、化学気相成膜法(CVD法)により成膜される。絶縁層11に、所定の形状にパターニングされたレジストマスク12を形成する。レジストマスク12は、レジスト材料からなり、スピン塗布法及びフォトリソグラフィ法によって形成される。導波路の位置はウェハアライメントマークMWを基準にして位置決めされる。レジストマスク12には、フォトリソグラフィ法によりパターン13が形成される。レジストマスク12は、第1メサ構造を形成するためのものである。
As shown in part (a) of FIG. 4, an insulating
図4の(b)部に示すように、レジストマスク12を用いて絶縁層11をエッチングする。絶縁層11は、CF4ガスをエッチングガスとして用いた反応性イオンエッチング法(RIE法)によりエッチングされる。このエッチングによりレジストマスク12のパターン13が絶縁層11に転写される。絶縁層11をエッチングした後にレジストマスク12を除去する。レジストマスク12は、O2ガスを用いたアッシング処理や有機溶剤による溶解処理等によって除去される。
As shown in part (b) of FIG. 4, the insulating
図4の(c)部に示すように、パターニングされた絶縁層11を用いてデバイス層4をエッチングする。デバイス層4は、RIE法等のドライエッチング法によってエッチングされる。
As shown in part (c) of FIG. 4, the
図4の(d)部に示すように、エッチングが終了した後に、絶縁層11をバッファードフッ酸で除去する。以上の工程S2によりデバイス層4に第1メサ構造8及び溝9が形成される。第1メサ構造8が形成された区画5(図2の(a)部参照)は、テラス10を有している。
As shown in FIG. 4D, after the etching is completed, the insulating
第1領域A1のデバイス層4に第1アライメントマークを形成する工程S3を実施する。(図1参照)。第1アライメントマークM1は、SOI基板1に第3基板を位置決めするためのものである。
Step S3 of forming a first alignment mark on the
図5の(a)部はSOI基板の断面を示す図であり、図5の(b)部はSOI基板の平面図であり、図5の(c)部は(b)部のIV−IV線に沿ったSOI基板の断面を示す図である。デバイス層4にCVD法を用いて絶縁層を形成した後に、所定のパターンを有するレジストマスクを絶縁層に形成する。第1のアライメントマークM1の位置はウェハアライメントマークMWを基準にして位置決めされる。次に、RIE法を用いて絶縁層をエッチングする。このエッチングにより、レジストマスクのパターンが転写された絶縁層マスク14が形成される。絶縁層マスク14に転写されたパターンは、第1アライメントマークM1を形成するためのものである。パターンは、第1領域A1に第1アライメントマークM1のための開口14aを有している。絶縁層マスク14を形成した後に、レジストマスクを除去する(図5の(a)部参照)。
5 (a) is a view showing a cross section of the SOI substrate, FIG. 5 (b) is a plan view of the SOI substrate, and FIG. 5 (c) is IV-IV of the (b) portion. It is a figure which shows the cross section of the SOI substrate along a line. After an insulating layer is formed on the
パターニングされた絶縁層14を用いてデバイス層4をエッチングする。デバイス層14は、RIE法等のドライエッチング法によってエッチングされる。エッチングが終了した後に、絶縁層14をバッファードフッ酸で除去する。以上の工程S3によりデバイス層にウェハアライメントマークMWが形成される。
The
なお、工程S1a、S2、S3のエッチング深さが同じで良い場合はすべて同時に作製してもよい。工程S2とS3は工程S1aで作製したウェハアライメントマークMWを基準にして位置決めし作製する。工程S2とS3の順番は逆でもよい。 In addition, when the etching depth of process S1a, S2, and S3 may be the same, you may produce all simultaneously. Steps S2 and S3 are positioned and produced with reference to the wafer alignment mark MW produced in step S1a. The order of steps S2 and S3 may be reversed.
第2基板を形成する工程S4を実施する(図1参照)。図6の(a)部は、第2基板の平面図を示し、図6の(b)部は、(a)部のV−V線に沿った第2基板の断面を示す図である。まず、ウェハ22にエピタキシャル層23を成長する工程S4aを実施する。ウェハ22は、InPといったIII−V族化合物半導体からなる。エピタキシャル層23は、III−V族化合物半導体からなる複数の半導体層を含んでいる。エピタキシャル層23は、有機金属気相成長法(MOCVD法)を用いて成長される。
Step S4 for forming the second substrate is performed (see FIG. 1). 6A is a plan view of the second substrate, and FIG. 6B is a cross-sectional view of the second substrate along the line V-V in FIG. 6A. First, step S <b> 4 a for growing the
エピタキシャル層23について詳細に説明する。エピタキシャル層23は、ウェハ22に成長されたバッファー層23aと、エッチストップ層23bと、下部クラッド層23cと、量子井戸層23dと、上部クラッド層23eとがこの順に積層された構造を有している。バッファー層23aは、InPからなる厚さが500nmの層である。エッチストップ層23bは、InGaAsからなる厚さが250nmの層である。エッチストップ層23bは、後述する工程S8においてウェハ22を除去する際のエッチストップ層として機能する。下部クラッド層23cは、InPからなる厚さが1250nmの層である。量子井戸層23dは、AlGaInAsからなる厚さが5nmの第1層とAlInAsからなる厚さが5nmの第2層とが25層だけ積層された層である。上部クラッド層23eは、InPからなる厚さが360nmの層である。
The
第2基板20は、第2素子区画領域C2、第3領域A3、及び第4領域A4を有している。第2素子区画領域C2は、光デバイスの複数の素子構造が形成される領域である。第3領域A3は、第2アライメントマークが形成される領域である。第4領域A4は、凹部が形成される領域である。この第4領域A4は、SOI基板1の第2領域A2に設けられたウェハアライメントマークMWを露出させるために、後の工程において除去される部分を含む。
The
第3領域A3及び第4領域A4は、第2素子区画領域C2を囲む領域に設けられている。第3領域A3及び第4領域A4は、第2基板20のエッジE2を含むことができる。第3領域A3及び第4領域A4は、第2素子区画領域C2の周辺に設けられている。より詳細には、第3領域A3及び第4領域A4は、第2素子区画領域C2と第2基板20のエッジE2との間に設けられている。また、第3領域A3は、第2素子区画領域C2を挟むように第2素子区画領域C2の両側に設けられることができる。第4領域A4は、第2素子区画領域C2を挟むように第2素子区画領域C2の両側に設けられている。これら第3領域A3及び第4領域A4は、第3領域A3及び第4領域A4と向かい合う第2素子区画領域C2の一辺C2aに沿って交互に配列されている。
The third region A3 and the fourth region A4 are provided in a region surrounding the second element partition region C2. The third region A3 and the fourth region A4 may include the edge E2 of the
次に、第3領域A3のエピタキシャル層23に第2アライメントマークを形成する工程S5を実施する(図1参照)。第2アライメントマークは、SOI基板1に第3基板を位置決めするためのものである。図7の(a)部は、第2基板の断面を示す図である。また、図7の(b)部は、第2基板の平面図であり、図7の(c)部は、(b)部のVI−VI線に沿った第2基板の断面を示す図である。
Next, step S5 of forming a second alignment mark on the
図7の(a)部に示すように、エピタキシャル層23にSiNからなる絶縁層をCVD法により成膜する。次に、絶縁層に所定のパターンを有するレジストマスクをスピン塗布法及びフォトリソグラフィ法により形成する。続いて、CF4ガスを用いたRIE法により絶縁層をエッチングすることにより、所定のパターンを有する絶縁層マスク24が形成される。絶縁層マスク24を形成した後に、O2ガスを用いたアッシング又は有機溶剤を用いた溶解処理等によりレジストマスクを除去する。なお、絶縁層マスク24は、第2アライメントマークM2を形成するためのものである。絶縁層マスク24は、第3領域A3上に第2アライメントマークM2のための開口24aを有している。
As shown in FIG. 7A, an insulating layer made of SiN is formed on the
絶縁層マスク24を用いてエピタキシャル層23を、例えば200nm程度エッチングすることにより、第3領域A3に第2アライメントマークM2を形成する。図7の(b)部及び(c)部に示すように、エッチングが終了した後に、バッファードフッ酸を用いて絶縁層マスク24を除去する。
The
第3基板を形成する工程S6を実施する(図1参照)。工程S6は、第4領域A4をエッチングする工程S6aと、工程S6aの後に酸化シリコン層33を成膜する工程S6bとを含んでいる。図8の(a)部は、第3基板の断面を示す図である。図8の(b)部は、第3基板の平面図である。図8の(c)部は、(b)部のVII―VII線に沿った第3基板の断面を示す図である。
Step S6 for forming the third substrate is performed (see FIG. 1). Step S6 includes a step S6a for etching the fourth region A4 and a step S6b for forming the
第4領域A4をエッチングして凹部を形成する工程S6aを実施する。図8の(a)部に示すように、エピタキシャル層23にSiNからなる絶縁層をCVD法により成膜する。次に、絶縁層に所定のパターンを有するレジストマスクをスピン塗布法及びフォトリソグラフィ法により形成する。続いて、CF4ガスを用いたRIE法により絶縁層をエッチングすることにより、所定のパターンを有する絶縁層マスク31が形成される。絶縁層マスク31を形成した後に、O2ガスを用いたアッシング又は有機溶剤を用いた溶解処理等によりレジストマスクを除去する。絶縁層マスク31は、第4領域A4に凹部32を形成するためのものである。
Step S6a for etching the fourth region A4 to form a recess is performed. As shown in FIG. 8A, an insulating layer made of SiN is formed on the
そして、絶縁層マスク31を用いてエピタキシャル層23をエッチングすることにより、第4領域A4に凹部32を形成する。この凹部32により、第3領域A3と第4領域A4との間に段差が形成される。また、このエッチングでは、第4領域A4の凹部32からウェハ22が露出するまでエピタキシャル層23をエッチングする。このため、凹部32はウェハ基板までエッチングされる。従って、この凹部32の深さは、エピタキシャル層23の厚さより深ければよく、例えば2.8μm〜5.0μmである。
Then, by etching the
後の工程において除去される第4領域A4を予めエッチングして、第4領域A4に凹部32を形成することにより、後の工程において第4領域A4を容易に除去することができる。この凹部32によれば、予め第4領域A4のエピタキシャル層23が除かれるので、ウェハ22と、第4領域A4上の酸化シリコン層33a(図11の(a)部参照)とを除去するだけでウェハアライメントマークMWを容易に露出させることができる。
The fourth region A4 to be removed in a later step is etched in advance to form the
そして、エッチングが終了した後に、バッファードフッ酸を用いて絶縁層マスク31を除去する。
Then, after the etching is completed, the insulating
酸化シリコン層33を形成する工程S6bを実施する。酸化シリコン層33は、ECRスパッタ法により成膜する。酸化シリコン層33は、エピタキシャル層23の表面23p、凹部32の底面32a及び側面32bに成膜される。なお、凹部32の底面32aは、ウェハ22の表面22aに含まれる。ここで、酸化シリコン層33の成膜には以下のパラメータを用いた。
酸化シリコン層33の厚さ:100nm。
Ar流量:20sccm。
O2流量:8sccm。
マイクロ波パワー:500W。
RFパワー:500W。
Step S6b for forming the
The thickness of the silicon oxide layer 33: 100 nm.
Ar flow rate: 20 sccm.
O 2 flow rate: 8 sccm.
Microwave power: 500W.
RF power: 500W.
酸化シリコン層33を成膜した後に、第3基板30をアニール処理する。アニール処理の条件は、処理温度が350℃であり、処理時間が1時間である。このアニール処理により、酸化シリコン層33に含まれたガスが放出される。
After the
以上の工程S5及び工程S6により、第2アライメントマークM2及び凹部32を有する第3基板30が形成される。
Through the above steps S5 and S6, the
ここで、基板の接合を行うためには、接合する基板の表面のマイクロラフネス(Ra)が1nm程度以下であることが望まれる。マイクロラフネスが大きくなると、基板間の実効的な接触面積が小さくなり、接合強度を維持することが出来なくなるためである。基板に酸化シリコン層33を成膜する方法には、CVD法やスパッタ法などがある。しかし、成膜方法によっては、膜形成後の酸化シリコン層33の表面のマイクロラフネスが大きく、直接接合に適さない場合がある。
Here, in order to bond the substrates, it is desirable that the microroughness (Ra) of the surfaces of the substrates to be bonded is about 1 nm or less. This is because when the microroughness is increased, the effective contact area between the substrates is reduced, and the bonding strength cannot be maintained. Examples of a method for forming the
発明者らが鋭意検討したところ、常圧の熱CVD法により成膜した酸化シリコン層33の表面はマイクロラフネスが大きい。従って、直接接合に用いる酸化シリコン層33の成膜法には適さないことがわかった。一方、ECRスパッタ法により成膜した酸化シリコン層33の表面は、マイクロラフネスが小さい。従って、ECRスパッタ法は、直接接合に用いる酸化シリコン層33の成膜法に適していることがわかった。
As a result of intensive studies by the inventors, the surface of the
なお、酸化シリコン層33を成膜させる基板がシリコンである場合には、表面熱酸化法を用いて酸化シリコン層33を形成してもよい。酸化シリコン層33を成膜させる基板がGaAs又はInPからなる場合には、スパッタ法等により酸化シリコン層33を成膜してもよい。
When the substrate on which the
SOI基板1の表面及び第3基板30の表面を親水化させる工程S7を実施する(図1参照)。工程S7は、SOI基板1の表面及び第3基板30の表面を活性化させる工程と、SOI基板1の表面及び第3基板30の表面を親水化処理する工程とを含んでいる。図9の(a)部は、SOI基板の表面及び第3基板の表面を活性化させる工程を示す図である。図9の(b)部は、SOI基板の表面及び第3基板の表面を親水化処理する工程を示す図である。
Step S7 for hydrophilizing the surface of the
図9の(a)部に示すように、SOI基板1及び第3基板30をプラズマチャンバ34内に配置する。SOI基板1及び第3基板30を配置した後に、プラズマチャンバ34内を減圧して、N2、O2またはArガスの少なくともひとつをプラズマチャンバ34内に導入する。そして、電極34aから所定の高周波電力パワーをガスに加えることにより、ガスをプラズマ化する。当該プラズマにさらすことによりSOI基板1の表面及び第3基板30の表面が活性化される。SOI基板1の表面及び第3基板30の表面の活性化には、以下のパラメータを用いた。
上部電極高周波電力 200W。
下部電極高周波電力 100W。
ガス種 N2。
ガス流量 20sccm。
ガス圧 0.3mbar。
時間 30秒。
As shown in part (a) of FIG. 9, the
Upper electrode high frequency power 200W.
Lower electrode high frequency power 100W.
Gas species N 2.
Gas pressure 0.3 mbar.
図9の(b)部に示すように、活性化されたSOI基板1及び第3基板30を、水分を含む液体36a(例えば純水)又は気体36b(たとえば室内雰囲気程度の湿度を有する空気)にさらす。この処理により、SOI基板1の表面及び第3基板30の表面にOH基が吸着されてそれぞれの表面が親水化する。
As shown in part (b) of FIG. 9, the activated
SOI基板1の上に第3基板30を位置決めする工程S8を実施する(図1参照)。図10の(a)部は、工程S8におけるSOI基板及び第3基板の断面を示す図である。
Step S8 for positioning the
図10の(a)部に示すように、SOI基板1の第1アライメントマークM1と第3基板30の第2アライメントマークM2とを利用して位置決めを行う。このとき、第2アライメントマークM2が仮想線K1と交差するようにSOI基板1の上に第3基板30が配置される。この仮想線K1は、第1アライメントマークM1を通りSOI基板1の表面1aと直交する方向に延びる線である。工程S8により、第1素子区画領域C1の上に第2素子区画領域C2が位置し、第1領域A1の上に第3領域A3が位置し、第2領域A2の上に第4領域A4が位置するように、SOI基板1に対して第3基板30が位置決めされる。工程S8によれば、ウェハアライメントマークMWが形成された第2領域A2上に第4領域A4が位置し、第2領域A2に第4領域A4が貼り合わされることが防止される。従って、後の工程においてウェハアライメントマークMWを容易に露出させることができる。
As shown in FIG. 10A, positioning is performed using the first alignment mark M1 of the
第4基板40を形成する工程S9を実施する(図1参照)。工程S9は、第3基板30をSOI基板1に接触させる工程S9aと、SOI基板1及び第3基板30の少なくとも一方を押圧する工程S9bと、基板生産物をアニール処理する工程S9cとを含んでいる。図10の(b)部は、工程S9a及びS9bにおけるSOI基板及び第3基板の断面を示す図である。図10の(c)部は、工程S9cにおける基板生産物の断面を示す図である。
Step S9 for forming the
工程S9aを実施する。図10の(b)部に示すように、第3基板30をSOI基板1に接触させる。このとき、第3基板30の酸化シリコン層33にデバイス層4が接触する。より詳細には、SOI基板1の第1領域A1が、第3基板30の第3領域A3に接触する。一方、第3基板30の第4領域A4におけるエピタキシャル層23は既にエッチングされ、第3基板30の第4領域A4には凹部32が形成されている。このため、SOI基板1の第2領域A2と、第3基板30の第4領域A4との間には隙間が形成されるので、第2領域A2におけるデバイス層4は、第4領域A4における酸化シリコン層33に接触しない。
Step S9a is performed. As shown in part (b) of FIG. 10, the
SOI基板1及び第3基板30の少なくとも一方を押圧する工程S9bを実施する(図1参照)。まず、SOI基板1を支持台38上に載置する。押圧具39を用いて第3基板30をSOI基板1に押圧する。押圧具39には、例えばピンセットを用いることができる。また、第3基板30を押圧する場合には、第3基板30のウェハ22の裏面22bを押圧する。押圧する荷重は、20〜500g、一例として100g程度である。この押圧により、SOI基板1の第1領域A1と、第3基板30の第3領域A3とがファンデルワールス力により接合(自発接合)する。また、SOI基板1の第1領域A1と第3基板30の第3領域A3とが接合した領域のほか、SOI基板1のデバイス層4と第3基板30の酸化シリコン層33とが接触した全ての領域において接合部が形成される。この工程S9bにより、SOI基板1に第3基板30が仮接合された基板生産物37が形成される。
Step S9b for pressing at least one of the
ここで、基板生産物37では、第1素子区画領域C1のテラス10に第2素子区画領域C2の酸化シリコン層33が接合する。さらに、基板生産物37では、第1素子区画領域C1の第1メサ構造8に第2素子区画領域C2の酸化シリコン層33が接合する。なお、第1素子区画領域C1において、溝9は、第2素子区画領域C2の酸化シリコン層33と接触していないので、酸化シリコン層33と接合されない(図12の(b)部参照)。
Here, in the
工程S9bによれば、SOI基板1と第3基板30とが接合される領域の全体に対して加圧処理を実施することなくSOI基板1に第3基板30を貼り合わせることができる。従って、押圧によるSOI基板1及び第3基板30の破損を抑制できる。また、押圧によるSOI基板1の第1メサ構造8の破損を抑制できる。
According to step S9b, the
工程S9cを実施する(図1参照)。このアニール処理は、デバイス層4に対する酸化シリコン層33の接合強度を高めるために実施される。
Step S9c is performed (see FIG. 1). This annealing process is performed to increase the bonding strength of the
図10の(c)部に示すように、基板生産物37を加熱炉41に配置して、基板生産物37を200℃〜500℃程度の温度で2時間程度加熱する。この加熱により、デバイス層4と酸化シリコン層33との接合界面JからH2Oが脱離する。H2Oの脱離により、接合界面Jの結合状態がOH基によるファンデルワールス力による結合から、「−O−」による架橋結合に変化するので、接合強度が高まる。この工程S9cにより、SOI基板1に第3基板30が貼り合わされた第4基板40が形成される。
As shown in part (c) of FIG. 10, the
接合界面Jは、第1領域Aのデバイス層4と、第3領域A3の酸化シリコン層33との接合界面を含んでいる。また、接合界面Jは、第1素子区画領域C1のテラス10と、第2素子区画領域C2の酸化シリコン層33との接合界面を含んでいる。さらに、接合界面Jは、第1素子区画領域C1の第1メサ構造8と第2素子区画領域C2の酸化シリコン層33との接合界面を含んでいる。
The bonding interface J includes a bonding interface between the
ところで、基板表面を親水化して基板を接合する方法では、アニール処理をする際に接合界面JからH2Oが発生する。このH2Oは接合界面Jにボイドを発生させる場合がある。ボイドの発生を抑制するためには、発生したH2Oを排出させるための溝や孔をあらかじめ基板に設ける必要がある。一方、第3基板30のエピタキシャル層23に酸化シリコン層33が形成されている場合には、アニール処理で生じたH2Oが酸化シリコン層33に吸収される。従って、溝や孔といったボイド発生抑制のための工夫をしなくても、H2Oによるボイドの発生を抑制できる。
By the way, in the method of bonding the substrate by hydrophilizing the substrate surface, H 2 O is generated from the bonding interface J during the annealing process. This H 2 O may generate voids at the bonding interface J. In order to suppress the generation of voids, it is necessary to previously provide a substrate with grooves and holes for discharging the generated H 2 O. On the other hand, when the
第3基板30のエピタキシャル層23に酸化シリコン層33が形成されている場合には、貼り合わせの際に生じるダメージからエピタキシャル層23を保護することができる。
In the case where the
第4基板40から第4領域A4を除去して第5基板(半導体装置)を形成する工程S10を実施する(図1参照)。工程S10は、第4基板40からウェハ22を除去する工程S10aと、第4基板40から第4領域A4における酸化シリコン層33を除去する工程S10bとを含んでいる。図11の(a)部は、第4基板からウェハを除去した断面を示す図である。図11の(b)部は、第5基板の平面図である。図11の(c)部は(b)部のX−X線に沿った第5基板の断面を示す図である。
Step S10 for forming the fifth substrate (semiconductor device) by removing the fourth region A4 from the
図11の(a)部に示すように、工程S10aを実施する。InPからなるウェハ22は、第4基板40を塩酸溶液中に浸すことにより除去される。このとき、バッファー層23a上のエッチストップ層23bによりエッチングが停止される(図5の(b)部参照)。以上の工程S10aにより、ウェハ22が除去された第4基板40が形成される。
As shown in part (a) of FIG. 11, step S10a is performed. The
図11の(b)部及び(c)部に示すように、工程S10bを実施する。第4領域A4の酸化シリコン層33aは、ウェハ22が除去された第4基板40をBHFに浸すことにより除去される。エピタキシャル層23からは、第2領域A2に形成されたウェハアライメントマークMWが露出している。このウェハアライメントマークMWは崩れていないので、後工程の製造プロセスで使用することができる。従って、第1実施形態の製造方法によれば、自己整合的にエピタキシャル層23の第4領域A4における未接合領域を除去できるため、半導体装置の製造プロセスを簡易にすることができる。ここで、未接合領域は、凹部32が形成された領域である。以上の工程S10a及びS10bにより、第5基板(半導体装置)50が形成される。
Step S10b is performed as shown in part (b) and part (c) of FIG. The
なお、第1素子区画領域C1の溝9は第3基板30のエピタキシャル層23と接合されていないが、この溝9と接合されていないエピタキシャル層23の領域は除去されない(図12の(b)部参照)。
The
第2メサ構造を形成する工程S11を実施する(図1参照)。工程S11は、フォトマスクを位置決めする工程S11aと、絶縁層マスクを形成する工程S11bと、第2メサ構造を形成する工程S11cとを含む。図12の(a)部は、工程S11aにおける第5基板の断面を示す図である。図12の(b)部は、絶縁層マスクが形成された第5基板の断面を示す図である。図12の(c)部は、工程S11cにおける第5基板の一部の断面を示す図である。
Step S11 for forming the second mesa structure is performed (see FIG. 1). Step S11 includes a step S11a for positioning the photomask, a step S11b for forming the insulating layer mask, and a step S11c for forming the second mesa structure. (A) part of
図12の(a)部に示すように、エピタキシャル層23に絶縁層を成膜する。絶縁層は、CVD法により成膜されたSiNからなる厚さが500nmの層である。この絶縁層にレジスト層を形成する。レジスト層は、例えばスピン塗布法によって絶縁層の全面に塗布される。
As shown in part (a) of FIG. 12, an insulating layer is formed on the
絶縁層及びレジスト層を形成した第5基板50の上方に、フォトマスク61を配置する工程S11aを実施する。このフォトマスク61は、第2メサ構造62(図12の(c)部参照)を形成するための開口パターンを有している。フォトマスク61は、ウェハアライメントマークMWを基準として、第5基板50に対して位置決めされる。ウェハアライメントマークMWを基準にしたフォトマスク61の位置決めにより、SOI基板1の第1メサ構造8上にフォトマスク61の開口パターンを精度よく配置することができる。
Step S11a of placing the
フォトマスク61を用いて絶縁層マスク63を形成する工程S11bを実施する。フォトマスク61を位置決めした後に、フォトマスク61を介してレジスト層に光を照射する露光工程を実施する。露光工程が終了した後に、フォトマスク61を第5基板50の上方から取り外す。そして、露光されたレジスト層を現像液に浸して、レジスト層の一部を除去する。これにより第2メサ構造62を形成するための開口パターンを有するレジストマスクが形成される。続いて、レジストマスクを用いて絶縁層をエッチングする。絶縁層は、CF4ガスをエッチングガスとして用いたRIE法によりエッチングされる。絶縁層をエッチングした後に、O2ガスを用いたアッシング処理や有機溶剤による溶解処理等によってレジストマスクを除去する。以上の工程S11bにより、図12の(b)部に示すように、エピタキシャル層23に絶縁層マスク63が形成される。
Step S11b of forming the insulating
第2光導波路のための第2メサ構造62を形成する(工程S11c)。図12の(c)部に示すように、絶縁層マスク63を用いてエピタキシャル層23をエッチングする。このエッチングには、RIE法等のドライエッチング法が用いられる。エッチングの深さDは、1.76〜2.1μmであり、一例として2μmである。そして、絶縁層マスク63をバッファードフッ酸で除去する。以上の工程S11により、エピタキシャル層23に第2メサ構造62が形成される。
A
エピタキシャル層23は、SOI基板1上に貼り付けられているので、エピタキシャル層23の第2メサ構造62は、SOI基板1の第1メサ構造8より上に配置されている。さらに、第2メサ構造62は、第1メサ構造8の延在方向へ延びるように形成された部分を含んでいる。すなわち、第1メサ構造8及び第2メサ構造62を平面視すると、第1メサ構造8と第2メサ構造62とは重なるように光学的に接合されている。このような導波路構造によれば、メサ構造8とメサ構造36が近接して接合しているため、短い結合長で相互に光を遷移することができる。
Since the
電極を形成する工程S12を実施する(図1参照)。図13の(a)部〜(c)部は、工程S12における第5基板に形成された一素子の断面を示す図である。
Step S12 for forming electrodes is performed (see FIG. 1). (A) part-(c) part of
図13の(a)部に示すように、保護層64を成膜する。保護層64は、エピタキシャル層23の表面23p、第2メサ構造62の上面62a及び側面62bを覆っている。保護層64は、CVD法により形成されたSiO2等の絶縁材料からなる。また、保護層64の厚さは、例えば200nm〜400nmである。
As shown in part (a) of FIG. 13, a
図13の(b)部に示すように、保護層64に、樹脂層66を形成する。樹脂層66は、ベンゾシクロブテン(以下BCB)からなり、スピン塗布法により形成される。保護層64の表面64aから樹脂層66の表面66aまでの高さH1は、保護層64の表面64aから第2メサ構造62の上面62aまでの高さH2よりも高くなるように形成されている。第2メサ構造62上における樹脂層66の厚さH3は、例えば1.5μm〜3.0μmである。
As shown in part (b) of FIG. 13, a
図13の(c)部に示すように、樹脂層66にレジストマスク67を形成する。レジストマスク67は、第2メサ構造62上の樹脂層66に開口66bを設けるためのものである。この開口66bは、第2メサ構造62の上面62aを露出させるためのものである。
As shown in part (c) of FIG. 13, a resist
レジストマスク67の開口パターンは第2メサ構造62が延在する方向に沿って延びている。レジストマスク67は、樹脂層66にレジスト層を形成し、フォトリソグラフィ法によってレジスト層をパターニングすることにより形成される。なお、ウェハアライメントマークMWを基準として、レジストマスク67を形成するためのフォトマスクを位置決めする。
The opening pattern of the resist
レジストマスク67を用いて樹脂層66をエッチングする。この工程では、第2メサ構造62上の保護層64が露出するまで樹脂層66をエッチングする。また、この工程には、CF4ガスとO2ガスをエッチングガスとしたRIE法を用いる。エッチングの後に、有機溶剤による溶解処理等によってレジストマスク67を除去して樹脂層66の表面66aを露出させる。
The
図14の(a)部は、工程S12における第5基板に形成される一素子を平面視した図である。図14の(b)部及び(c)部は、図14の(a)部のXIII−XIII線に沿った断面を示す図である。図14の(a)部及び(b)部に示すように、樹脂層66にレジストマスク68を形成する。レジストマスク68は、樹脂層66にレジスト層を形成し、フォトリソグラフィ法によってレジスト層をパターニングすることにより形成される。このレジストマスク68は、保護層64の表面64p上に形成された開口パターン68aを有している。なお、ウェハアライメントマークMWを基準として、レジストマスク68を形成するためのフォトマスクを位置決めする。
Part (a) of FIG. 14 is a plan view of one element formed on the fifth substrate in step S12. 14B and 14C are cross-sectional views taken along line XIII-XIII in FIG. 14A. As shown in FIGS. 14A and 14B, a resist
レジストマスク68を用いて樹脂層66をエッチングする。この工程では、保護層64が露出するまで樹脂層66をエッチングする。また、この工程には、CF4ガスとO2ガスをエッチングガスとしたRIE法を用いる。エッチングの後に、有機溶剤による溶解処理等によってレジストマスク68を除去して樹脂層66の表面66aを露出させる。
The
以上の工程により、図14の(c)部に示すように、樹脂層66には、樹脂層66の表面66aから保護層64に至る開口66b及び開口66cが形成される。
Through the above steps, as shown in part (c) of FIG. 14, an
図15の(a)部及び(b)部は、工程S12における第5基板に形成される一素子の断面を示す図である。図15の(a)部に示すように、開口66b、66cを有する樹脂層66をマスクとして保護層64をエッチングする。このエッチングにより、図15の(b)部に示すように、開口66bからは第2メサ構造62の上面62aが露出される。また、開口66cからはエピタキシャル層23の表面23pが露出される。
FIGS. 15A and 15B are cross-sectional views of one element formed on the fifth substrate in step S12. As shown in FIG. 15A, the
図16の(a)部は、工程S12における第5基板に形成される一素子を平面視した図である。図16の(b)部は、図16の(a)部のXV−XV線に沿った断面を示す図である。図16の(a)部及び(b)部に示すように、p電極Ep及びn電極Enを形成する。p電極Epは、第2メサ構造62の上面62aから開口66bを通じて樹脂層66の表面66aに至る。第2メサ構造62の上面62aとp電極Epとはオーミック接合されている。n電極Enは、エピタキシャル層23の表面23pから開口66cを通じて樹脂層66の表面66aに至る。エピタキシャル層23の表面23pとn電極Enとはオーミック接合されている。
Part (a) of FIG. 16 is a plan view of one element formed on the fifth substrate in step S12. 16B is a diagram showing a cross section taken along line XV-XV in FIG. As shown in FIGS. 16A and 16B, a p-electrode Ep and an n-electrode En are formed. The p-electrode Ep reaches the
これらp電極Ep及びn電極Enは、例えば真空蒸着法によって形成される。p電極Ep及びn電極Enは、金属等の導電材料で構成されている。以上の工程S12により、p電極Ep及びn電極Enが形成される。 The p electrode Ep and the n electrode En are formed by, for example, a vacuum deposition method. The p electrode Ep and the n electrode En are made of a conductive material such as metal. Through the above step S12, the p electrode Ep and the n electrode En are formed.
エピタキシャル層23に形成された素子のそれぞれをアイソレーションする工程S13を実施する。図17の(a)部〜(c)部は、工程S13における第5基板に形成される一素子の断面を示す図である。図17の(a)部に示すように、樹脂層66の表面66a、p電極Ep及びn電極Enに保護層69を形成する。保護層69は、SiNからなる。保護層69にスピン塗布法及びフォトリソグラフィ法によりレジストマスク71を形成する。なお、ウェハアライメントマークMWを基準として、レジストマスク71を形成するためのフォトマスクを位置決めする。
A step S13 for isolating each element formed in the
図17の(b)部に示すように、レジストマスク71を用いて、エピタキシャル層23が露出するまで保護層69、樹脂層66及び保護層64をエッチングする。保護層64、69のエッチングには、例えばCF4ガスをエッチングガスとしたRIE法を用いることができる。樹脂層66のエッチングには、例えばCF4ガスとO2ガスをエッチングガスとしたRIE法を用いることができる。その後、O2ガスを用いたアッシング処理や有機溶剤による溶解処理等によってレジストマスクを除去する。
As shown in FIG. 17B, the
図17の(c)部に示すように、エピタキシャル層23をドライエッチングする。このときのエッチング深さは、エピタキシャル層23が若干残る程度とする。その後、塩酸系のエッチャントで酸化シリコン層33が露出するまでエッチングを行う。以上の工程S13により、エピタキシャル層23に形成されたそれぞれの素子同士が電気的にアイソレーションされる。
As shown in FIG. 17C, the
図18の(a)部は、第5基板に形成される一素子を平面視した図である。図18の(b)部は、図18の(a)部のXVII−XVII線に沿った断面を示す図である。図18(c)部は、第5基板に形成される一素子の断面を示す図である。 Part (a) of FIG. 18 is a plan view of one element formed on the fifth substrate. (B) part of FIG. 18 is a figure which shows the cross section along the XVII-XVII line of the (a) part of FIG. FIG. 18C is a diagram showing a cross section of one element formed on the fifth substrate.
図18の(a)部及び(b)部に示すように、p電極Ep及びn電極En上の保護層69に開口69a、69bを形成する。まず、保護層69上の全面にレジスト層を形成した後に、フォトリソグラフィ法によりレジストマスクを形成する。なお、ウェハアライメントマークMWを基準として、レジストマスクを形成するためのフォトマスクを位置決めする。そして、例えばCF4ガスをエッチングガスとして用いたRIE法によりレジストマスクを用いてp電極Ep及びn電極Enが露出するまで保護層69をエッチングする。その後、O2ガスを用いたアッシング処理や有機溶剤による溶解処理等によってレジストマスクを除去する。
As shown in FIGS. 18A and 18B,
図18の(c)部に示すように、SOI基板1のシリコン基板2の裏面2aを研磨する工程S14を実施する。この工程S14を経た後に、SOI基板1を素子ごとに分離すると、SOI基板1上に貼り付けられたマッハツェンダー変調器100が完成する。このようなマッハツェンダー変調器100によれば、高性能なInP系マッハツェンダー変調器と曲げ半径が小さい小型導波路を併せ持つ、マッハツェンダー変調器となる。
As shown in part (c) of FIG. 18, step S <b> 14 of polishing the
ここで、比較例である半導体基板の製造方法について説明する。従来の工程では、素子構造を形成するための第1素子区画領域とウェハアライメントマークを形成するための第2領域との間に段差を設けることなく、ウェハアライメントマークを有するSOI基板と、エピタキシャル層を有する第3基板とが貼り合わされる。このような工程によれば、第2領域にエピタキシャル層が接合される。従って、ウェハアライメントマークを露出させるために、ウェハアライメントマーク上のエピタキシャル層を除去する必要がある。この除去工程では、ウェハアライメントマークが視認できるようにエピタキシャル層を除去すると共に、ウェハアライメントマークがエッチングされてダメージを受けないようにすることが求められる。従って、エピタキシャル層と第2領域との接合界面でエッチングを停止させることが求められる。 Here, the manufacturing method of the semiconductor substrate which is a comparative example is demonstrated. In a conventional process, an SOI substrate having a wafer alignment mark and an epitaxial layer are formed without providing a step between a first element partition area for forming an element structure and a second area for forming a wafer alignment mark. Is attached to a third substrate. According to such a process, the epitaxial layer is bonded to the second region. Therefore, it is necessary to remove the epitaxial layer on the wafer alignment mark in order to expose the wafer alignment mark. In this removal process, it is required to remove the epitaxial layer so that the wafer alignment mark can be seen and to prevent the wafer alignment mark from being damaged by being etched. Therefore, it is required to stop etching at the junction interface between the epitaxial layer and the second region.
しかし、エッチングを停止させるタイミングを正確に制御することは困難である。従って、ウェハアライメントマークが形成された第2領域までエッチングし、ウェハアライメントマークがダメージを受けて、後の製造プロセスに用いることができなくなる可能性がある。さらに、工程数が増加するので、素子の製造には不向きである。 However, it is difficult to accurately control the timing for stopping etching. Accordingly, there is a possibility that the second region where the wafer alignment mark is formed is etched and the wafer alignment mark is damaged and cannot be used in a subsequent manufacturing process. Furthermore, since the number of processes increases, it is not suitable for manufacturing an element.
一方、第1実施形態の半導体素子の製造方法によれば、SOI基板1の上に第3基板30を位置決めするために、第1及び第2アライメントマークM1、M2を利用している。第1及び第2アライメントマークM1、M2の利用によれば、第1素子区画領域C1の上に第2素子区画領域C2が位置し、第1領域A1の上に第3領域A3が位置し、第2領域A2の上に第4領域A4が位置するように、SOI基板1の上に第3基板30を位置決めすることができる。SOI基板1の上に第3基板30を位置決めした後に、SOI基板1に第3基板30を貼り合わせて第4基板40を形成する。第4基板40では、第4領域A4が既に実施されたエッチングにより凹状にされているため、第3領域A3と第4領域A4との間には段差が形成されている。この段差により、第4基板40における第2領域A2と第4領域A4との間には隙間が設けられるので、第2領域A2は第4領域A4に貼り合わされない。この後に、第4基板40から第4領域A4を除去してウェハアライメントマークMWを露出させる。これらの工程1〜S10によれば、ウェハアライメントマークMWが露出した第5基板50を形成するときに、ウェハアライメントマークMWにダメージを与えることがない。従って、後の製造プロセスS11〜S14に使用可能なウェハアライメントマークMWを有する第5基板(半導体装置)50を製造することができる。
On the other hand, according to the semiconductor element manufacturing method of the first embodiment, the first and second alignment marks
(第2実施形態)
第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。図19は、第2実施形態の製造方法の主要な工程を示す図である。図19に示すように、第2実施形態の製造方法は、第3基板を形成する工程S6が、工程S6a及び工程S6bに代えて、酸化シリコン層を成膜する工程S6cと、酸化シリコン層をエッチングする工程S6dとを含んでいる点で、第1実施形態の製造方法と相違する。また、第2実施形態の製造方法は、第5基板を形成する工程S10が、工程S10bに代えて、エピタキシャル層を除去する工程S10cを含んでいる点で、第1実施形態の製造方法と相違する。以下、工程S6c、工程S6d及び工程S10c等について詳細に説明する。
(Second Embodiment)
A method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment will be described. FIG. 19 is a diagram illustrating main steps of the manufacturing method according to the second embodiment. As shown in FIG. 19, in the manufacturing method of the second embodiment, the step S6 of forming the third substrate is replaced with the step S6c of forming a silicon oxide layer instead of the steps S6a and S6b, and the silicon oxide layer. It differs from the manufacturing method of 1st Embodiment by the point including process S6d to etch. The manufacturing method of the second embodiment is different from the manufacturing method of the first embodiment in that the step S10 for forming the fifth substrate includes a step S10c for removing the epitaxial layer instead of the step S10b. To do. Hereinafter, step S6c, step S6d, step S10c, and the like will be described in detail.
なお、図19のフローチャートでは、工程S1、工程S2及び工程S3が別工程とされているが、工程S1〜S3を同時に実施するかまたは、ウェハアライメントマークMWを作製した後に、それを基準として第1メサ構造8と第1アライメントマークをM1形成してもよい。
In the flowchart of FIG. 19, Step S1, Step S2, and Step S3 are separate steps, but Steps S1 to S3 are performed simultaneously or after the wafer alignment mark MW is fabricated, The 1
酸化シリコン層を成膜する工程S6cを実施する。図20の(a)部は、工程S6cにおける第3基板の断面を示す図である。図20の(a)部に示すように、工程S6cでは、エピタキシャル層23に第1酸化シリコン層82を成膜する。第1酸化シリコン層82は、ECRスパッタ法により成膜する。第1酸化シリコン層82の成膜には以下のパラメータを用いた。
酸化シリコン層82の厚さ:100nm。
Ar流量:20sccm。
O2流量:8sccm。
マイクロ波パワー:500W。
RFパワー:500W。
Step S6c for forming a silicon oxide layer is performed. (A) part of
The thickness of the silicon oxide layer 82: 100 nm.
Ar flow rate: 20 sccm.
O 2 flow rate: 8 sccm.
Microwave power: 500W.
RF power: 500W.
第1酸化シリコン層82を成膜した後に、第3基板81をアニール処理する。アニール処理の条件は、処理温度が350℃であり、処理時間が1時間である。このアニール処理により、第1酸化シリコン層82に含まれたガスが放出される。
After forming the first
第1酸化シリコン層82をエッチングする工程S6dを実施する。図20の(b)部は、工程S6dにおける第3基板を示す平面図であり、図20の(c)部は、図20の(b)部におけるXIX−XIX線に沿った断面を示す図である。
Step S6d for etching the first
第1酸化シリコン層82に所定の開口パターンを有するレジストマスクを形成する。このレジストマスクは、第4領域A4をエッチングするためのものである。従って、開口パターンからは、少なくとも第4領域A4が露出している。レジストマスクを形成した後に、BHFを用いてエピタキシャル層23が露出するまで第1酸化シリコン層82をエッチングする。エッチングの後に、O2ガスを用いたアッシング又は有機溶剤を用いた溶解処理等によりレジストマスクを除去する。以上の工程S6c、S6dにより、図20の(b)部及び(c)部に示すように、所定の形状を有する第2酸化シリコン層83が形成される。
A resist mask having a predetermined opening pattern is formed on the first
ここで、第2酸化シリコン層83について更に説明する。第2酸化シリコン層83は、第2素子区画領域C2に形成された基部83aと、第3領域A3に形成された突出部83bとを含んでいる。基部83aは、平面視して矩形状の形状を有し、第2素子区画領域C2の全面を覆っている。突出部83bは、第3領域A3上において基部83aの縁から第3基板81のエッジE3に向かって延びている。この突出部83bは、第2アライメントマークM2を覆うように形成されている。なお、第2酸化シリコン層83は、第4領域A4を囲むように形成しないことが好ましい。このような第2酸化シリコン層83によれば、エピタキシャル層23を容易に除去することができる。
Here, the second
図20の(c)部に示すように、第4領域A4上には第2酸化シリコン層83は形成されておらず、エピタキシャル層23の表面23pが露出している。従って、第3基板81では第3領域A3の突出部83bの表面に対して、第4領域A4のエピタキシャル層23の表面23pが、突出部83bの厚さ分だけ凹んでいる。この第2酸化シリコン層83によれば、第3領域A3と第4領域A4との間に段差が設けられているので、第4領域A4がSOI基板1の第2領域A2と接合されない。この段差は、酸化シリコン層と同じ厚みであり、10nm〜500nmである。例えば100nmである。また、SOI基板1の第2領域A2に形成されたウェハアライメントマークMW上に第2酸化シリコン層83が接合されることがない。
As shown in part (c) of FIG. 20, the second
次に、図21の(a)部に示すように、工程S8においてSOI基板1に第3基板81を位置決めするときには、第1アライメントマークM1と第2アライメントマークM2とを利用する。これら第1アライメントマークM1と第2アライメントマークM2を利用することにより、第3領域A3に形成された突出部83bを第1領域A1上に配置することができる。従って、ウェハアライメントマークMWが形成された第2領域A2に第2酸化シリコン層83が接合されることを防止できる。
Next, as shown in part (a) of FIG. 21, when the
図21の(b)部に示すように、位置決め工程S8を実施した後に、SOI基板1の第1領域A1に第3基板81の第3領域A3を接触させて、第3基板81の裏面81bを押圧具39により押圧する(図10の(b)部参照)。この押圧により、SOI基板1に第3基板81が仮接合された基板生産物が形成される。そして、基板生産物に対してアニール処理を行うことにより第4基板84が形成される。アニール条件は、加熱温度が200℃〜500℃であり、加熱時間が2時間である。
As shown in part (b) of FIG. 21, after performing the positioning step S8, the third region A3 of the
この第4基板84における接合界面Jは、第3領域A3の突出部83bに第1領域A1のデバイス層4が接合された界面を含んでいる。また、接合界面Jは、第1素子区画領域C1のデバイス層4に第2素子区画領域C2の基部82aが接合された界面を含んでいる。より詳細には、第1素子区画領域C1のテラス10に基部82aが接合された界面と、第1メサ構造8に基部83aが接合された界面とを含んでいる。
The bonding interface J in the
ウェハ22をエッチングする工程S10aを実施する。図21の(c)部は、ウェハを除去した基板生産物の断面を示す図である。InPからなるウェハ22は、第4基板84を塩酸溶液中に浸すことにより除去される。図21の(c)部に示すように、第4基板84からウェハ22が除去されると、SOI基板1上には第2酸化シリコン層83とエピタキシャル層23とが残る。
Step S10a for etching the
エピタキシャル層23を除去する工程S10cを実施する。図22の(a)部は、第4基板からSOI基板に接合されていないエピタキシャル層を除去した基板生産物の平面図である。図22の(b)部は、図22の(a)部のXXI−XXI線に沿った断面を示す図である。
Step S10c for removing the
基板生産物85では、エッジE3を含む外周領域に第2酸化シリコン層83が形成されていないので(図21の(c)部参照)、エピタキシャル層23はデバイス層4に接合されていない。すなわち、デバイス層4に接合されていないエピタキシャル層23の領域は、第2酸化シリコン層83を挟んでデバイス層4に接合された領域から突出した庇状をなしている。従って、未接合のエピタキシャル層23は充分な強度が確保できないので、容易に除去される。図22の(b)部に示すように、基板生産物85を超音波印加装置87に配置して超音波を印加すると、未接合領域が基板生産物85から除去され、第5基板(半導体装置)86が形成される。
In the
なお、未接合領域の除去は、超音波を印加する方法の他に、例えば、未接合領域にクリーンスティックで力を加えて除去したり、未接合領域を粘着シートに貼り付けた後に剥がすことにより除去してもよい。 In addition to removing the unbonded area, in addition to the method of applying ultrasonic waves, for example, the unbonded area can be removed by applying a force with a clean stick, or the unbonded area can be removed after being attached to the adhesive sheet. It may be removed.
この第5基板86では、第2領域A2に形成されたウェハアライメントマークMWが露出している。このウェハアライメントマークMWは崩れていないので、後工程の製造プロセスS11〜S14で使用することができる。従って、第2実施形態の製造方法によれば、自己整合的に第4領域A4を含むエピタキシャル層23の未接合領域を除去できるため、半導体装置の製造プロセスを簡易にすることができる。
In the
第2実施形態の半導体装置の製造方法によれば、第1実施形態と同様に、ウェハアライメントマークMWが露出した第5基板50を形成するときに、ウェハアライメントマークMWにダメージを与えることがない。従って、後の製造プロセスS11〜S14に使用可能なウェハアライメントマークMWを有する第5基板(半導体装置)50を製造することができる。
According to the method for manufacturing a semiconductor device of the second embodiment, the wafer alignment mark MW is not damaged when the
本発明は、本実施形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。 The present invention is not limited to the specific configuration disclosed in the present embodiment.
第1及び第2実施形態の半導体装置の製造方法では、SOI基板1と第3基板30との貼り合わせに親水化処理による接合方法を用いたが、接合方法はこれに限定されない。接合方法には、表面活性化接合法を用いてもよい。表面活性化接合法では、SOI基板1及び第3基板30を真空チャンバに配置し、それぞれの表面にArビームを照射して活性化させる。そして、活性化させた表面同士を接触させることにより接合される。この接合法によれば、SOI基板1に第3基板30を貼り合わせるときに、SOI基板1及び第3基板30を熱処理する必要がないので、熱処理にさらされていないマッハツェンダー変調器100及び第5基板50、86を製造することができる。また、表面活性化接合法では、活性化させたSOI基板1及び第3基板30の表面を親水化させないので、第3基板30に酸化シリコン層33を成膜させなくてもよい。この場合には、SOI基板1のデバイス層4に第3基板30のエピタキシャル層23が直接に接合される。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to the first and second embodiments, a bonding method using a hydrophilic treatment is used for bonding the
また、接合方法には、間接接合法を用いてもよい。間接接合法では、SOI基板1と第3基板30との接合界面Jに金属や樹脂等を配置して接合する。
Further, an indirect bonding method may be used as the bonding method. In the indirect bonding method, metal, resin, or the like is disposed and bonded to the bonding interface J between the
第3基板30を親水化処理する前に、酸化シリコン層33、83の表面を研磨する工程を更に有していてもよい。研磨により表面のマイクロラフネスが小さくされるので、酸化シリコン層33、83とSOI基板1とを確実に接合することができる。
Before the
なお、第1光導波路及び第2光導波路はウェハアライメントマークMWを基準にして作製しなければならないので、ウェハアライメントマークMWを作製した後に、ウェハアライメントマークMWに合わせて第1光導波路及び第2光導波路を作製する、又は、ウェハアライメントマークMWと同時に第1光導波路を作製する。 Since the first optical waveguide and the second optical waveguide must be manufactured based on the wafer alignment mark MW, after the wafer alignment mark MW is manufactured, the first optical waveguide and the second optical waveguide are aligned with the wafer alignment mark MW. An optical waveguide is manufactured, or the first optical waveguide is manufactured simultaneously with the wafer alignment mark MW.
また、第2基板20の第4領域A4をエッチングした後に、第3領域A3に第2アライメントマークM2を形成すると位置ずれが発生する可能性があるため、第4領域A4と第2アライメントマークM2は、両方とも同時に作製することが望ましい。なお、第4領域A4と第2アライメントマークM2とを、別々に作製する場合は、第2基板20にもウェハアライメントマークMWを作製し、アライメントマークMWを基準に第4領域A4と第2アライメントマークM2を作製する必要がある。
In addition, if the second alignment mark M2 is formed in the third region A3 after etching the fourth region A4 of the
第1及び第2実施形態において、第1メサ構造8を形成する工程S1aは必要に応じて実施すればよく、工程S1aが実施されなくてもよい。
In 1st and 2nd embodiment, process S1a which forms the
第1及び第2実施形態において、第1メサ構造8を形成する工程S1aは、第1アライメントマークM1を形成する工程S2及びウェハアライメントマークMWを形成する工程S3の後に実施してもよい。
In the first and second embodiments, the step S1a for forming the
ウェハアライメントマークMWを先に形成すれば、それを基準に第1メサ構造8と第1アライメントマークM1を形成すればよい。ウェハアライメントマークMWを先に形成すれば、その後に第1メサ構造8と第1アライメントマークM1をどちらを先に形成してもよい。
If the wafer alignment mark MW is formed first, the
第1及び第2実施形態において、工程S9bでは、SOI基板1のシリコン基板2の裏面2aを押圧してもよく、第3基板30の裏面22bとSOI基板1の裏面2aとを挟むようにして両面から押圧してもよい。
In the first and second embodiments, in step S9b, the
第2実施形態では、工程S6において、第1酸化シリコン層82をエッチング(工程S6d)した後に、さらに、エピタキシャル層23をウェハ22が露出するまでエッチングする工程を実施してもよい。この工程によれば、第5基板86を形成する工程S10において、ウェハ22をエッチングする工程S10aを実施することにより、第2領域A2のウェハアライメントマークMWを露出させることができる。
In the second embodiment, in step S6, after etching the first silicon oxide layer 82 (step S6d), a step of etching the
1…SOI基板(第1基板)、20…第2基板、22…ウェハ、23…エピタキシャル層、30…第3基板、40…第4基板、50…第5基板(半導体装置)、100…マッハツェンダー変調器、A1…第1領域、A2…第2領域、A3…第3領域、A4…第4領域、C1…第1素子区画領域、C2…第2素子区画領域、M1…第1アライメントマーク、M2…第2アライメントマーク、MW…ウェハアライメントマーク。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記第2領域にウェハアライメントマークを形成する工程と、
前記第1領域に第1アライメントマークを形成する工程と、
III−V族化合物半導体を含むウェハ上にIII−V族化合物半導体のエピタキシャル層を成長して、光デバイスの素子構造を形成するための第2素子区画領域、前記第2素子区画領域の周辺に設けられた第3領域、及び前記第2素子区画領域の周辺に設けられた第4領域を有する第2基板を形成する工程と、
前記第3領域の前記エピタキシャル層に第2アライメントマークを形成する工程と、
前記ウェハが露出するまで前記第2基板の前記第4領域の前記エピタキシャル層をエッチングして、第3基板を形成する工程と、
前記第1素子区画領域の上に前記第2素子区画領域が位置し、前記第1領域の上に前記第3領域が位置し、前記第2領域の上に前記第4領域が位置するように、前記第1アライメントマーク及び前記第2アライメントマークを利用して前記第1基板の上に前記第3基板を位置決めする工程と、
前記第1基板の上に前記第3基板を位置決めした後に、前記第1基板に前記第3基板を貼り合わせて、第4基板を形成する工程と、
前記第4基板から前記ウェハを除去して第5基板を形成する工程と、を有している、ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A first element partition region for forming an element structure of an optical device; a first region provided around the first element partition region; and a second region provided around the first element partition region. And preparing a first substrate containing silicon;
Forming a wafer alignment mark in the second region;
Forming a first alignment mark in the first region;
A second element partition region for forming an element structure of an optical device by growing an epitaxial layer of a group III-V compound semiconductor on a wafer containing a group III-V compound semiconductor, around the second element partition region Forming a second substrate having a third region provided and a fourth region provided around the second element partition region;
Forming a second alignment mark on the epitaxial layer in the third region;
Etching the epitaxial layer of the fourth region of the second substrate to the wafer is exposed, and forming a third substrate,
The second element partition region is positioned on the first element partition region, the third region is positioned on the first region, and the fourth region is positioned on the second region. Positioning the third substrate on the first substrate using the first alignment mark and the second alignment mark;
After positioning the third substrate on the first substrate, bonding the third substrate to the first substrate to form a fourth substrate;
And a step of removing the wafer from the fourth substrate and forming a fifth substrate.
前記第2領域にウェハアライメントマークを形成する工程と、
前記第1領域に第1アライメントマークを形成する工程と、
III−V族化合物半導体を含むウェハ上にIII−V族化合物半導体のエピタキシャル層を成長すると共に前記エピタキシャル層上に第1酸化シリコン層を成膜して、光デバイスの素子構造を形成するための第2素子区画領域、前記第2素子区画領域の周辺に設けられた第3領域、及び前記第2素子区画領域の周辺に設けられた第4領域を有する第2基板を形成する工程と、
前記第3領域の前記エピタキシャル層に第2アライメントマークを形成する工程と、
前記第2基板の前記第4領域における前記第1酸化シリコン層をエッチングして、前記第4領域に開口を有する第2酸化シリコン層を含む第3基板を形成する工程と、
前記第1素子区画領域の上に前記第2素子区画領域が位置し、前記第1領域の上に前記第3領域が位置し、前記第2領域の上に前記第4領域が位置するように、前記第1アライメントマーク及び前記第2アライメントマークを利用して前記第1基板の上に前記第3基板を位置決めする工程と、
前記第1基板の上に前記第3基板を位置決めした後に、前記第1基板に前記第3基板を貼り合わせて、第4基板を形成する工程と、
前記第4基板から前記ウェハを除去すると共に前記ウェハを除去した後に前記第4領域の前記エピタキシャル層を除去して、第5基板を形成する工程と、を有している、ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A first element partition region for forming an element structure of an optical device; a first region provided around the first element partition region; and a second region provided around the first element partition region. And preparing a first substrate containing silicon;
Forming a wafer alignment mark in the second region;
Forming a first alignment mark in the first region;
An epitaxial layer of a III-V compound semiconductor is grown on a wafer containing a III-V compound semiconductor, and a first silicon oxide layer is formed on the epitaxial layer to form an element structure of an optical device. Forming a second substrate having a second element partition region, a third region provided around the second element partition region, and a fourth region provided around the second element partition region;
Forming a second alignment mark on the epitaxial layer in the third region;
Etching the first silicon oxide layer in the fourth region of the second substrate to form a third substrate including a second silicon oxide layer having an opening in the fourth region ;
The second element partition region is positioned on the first element partition region, the third region is positioned on the first region, and the fourth region is positioned on the second region. Positioning the third substrate on the first substrate using the first alignment mark and the second alignment mark;
After positioning the third substrate on the first substrate, bonding the third substrate to the first substrate to form a fourth substrate;
Wherein by removing the epitaxial layer of the fourth region from the fourth substrate after removing the wafer while removing the wafer has a step of forming a fifth substrate, and wherein the A method for manufacturing a semiconductor device.
前記第1メサ構造を形成する工程は、
前記ウェハアライメントマークを基準として前記第1基板に対して第1のフォトマスクを位置決めする工程と、
前記第1メサ構造を形成するための第1のマスクを前記第1領域上に前記第1のフォトマスクを用いて形成する工程と、
前記第1のマスクを用いて前記第1領域をエッチングして前記第1メサ構造を形成する工程と、
を含む、請求項1又は請求項2に記載の半導体装置の製造方法。 After the step of forming the wafer alignment mark, the step of etching the first region to form a first mesa structure for a first optical waveguide;
Forming the first mesa structure comprises:
Positioning a first photomask with respect to the first substrate with respect to the wafer alignment mark;
Forming a first mask for forming the first mesa structure on the first region using the first photomask;
Etching the first region using the first mask to form the first mesa structure;
The manufacturing method of the semiconductor device of Claim 1 or Claim 2 containing this.
前記ウェハアライメントマークを基準として前記第5基板に対してフォトマスクを位置決めする工程と、
前記第2メサ構造を形成するためのマスクを前記エピタキシャル層上に前記フォトマスクを用いて形成する工程と、
前記マスクを用いて前記第2素子区画領域の前記エピタキシャル層をエッチングして前記第2メサ構造を形成する工程と、を含む、請求項4又は請求項5に記載の半導体装置の製造方法。 The step of forming the second mesa structure includes:
Positioning a photomask with respect to the fifth substrate with respect to the wafer alignment mark;
Forming a mask for forming the second mesa structure on the epitaxial layer using the photomask;
And forming an etching to the second mesa structure the epitaxial layer of the second element dividing area by using the mask, a method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4 or claim 5.
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