JPH01128513A - 半導体基板の製造方法 - Google Patents
半導体基板の製造方法Info
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- JPH01128513A JPH01128513A JP28547487A JP28547487A JPH01128513A JP H01128513 A JPH01128513 A JP H01128513A JP 28547487 A JP28547487 A JP 28547487A JP 28547487 A JP28547487 A JP 28547487A JP H01128513 A JPH01128513 A JP H01128513A
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Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
この発明は、単結晶−多結晶−単結晶構造の半導体基板
を製造する方法に関する。
を製造する方法に関する。
従来の半導体プロセスにおいては、単結晶基板上に多結
晶を堆積し、更にその上に単結晶を形成する単結晶−多
結晶−単結晶のいわゆるサンドイタチ構造を製造するこ
とにより、第２図に示すような電導度変調型ＭＯ８ＦＥ
Ｔを製造することが出来る。
晶を堆積し、更にその上に単結晶を形成する単結晶−多
結晶−単結晶のいわゆるサンドイタチ構造を製造するこ
とにより、第２図に示すような電導度変調型ＭＯ８ＦＥ
Ｔを製造することが出来る。
第２図の構造においては、多結晶層からなるポリシリコ
ン再結合領域３が多量のキャリア再結合中心を含むので
、ラッチアップ防止に絶大な効果がある。また層間ポリ
シリコン構造は０ＭＯ８・ＩＣのラッチアップ防止にも
多大な効果を有する。
ン再結合領域３が多量のキャリア再結合中心を含むので
、ラッチアップ防止に絶大な効果がある。また層間ポリ
シリコン構造は０ＭＯ８・ＩＣのラッチアップ防止にも
多大な効果を有する。
従って、信頼性の高いＭＯＳ−ＩＣデバイス製造の基礎
として単結晶−多結品一単結晶構造の半導体基板を製造
することは極めて重要である。
として単結晶−多結品一単結晶構造の半導体基板を製造
することは極めて重要である。
上記のごとき単結晶−多結晶−単結晶構造の半導体基板
を製造する方法としては、第１の単結晶半導体基板の接
合面に多結晶層を形成したものを鏡面研磨し、それに接
合面を鏡面研磨した第２の乍結晶半導体基板を接合する
方法が考えられる。
を製造する方法としては、第１の単結晶半導体基板の接
合面に多結晶層を形成したものを鏡面研磨し、それに接
合面を鏡面研磨した第２の乍結晶半導体基板を接合する
方法が考えられる。
しかし、多結晶膜、例えばポリシリコン膜の殆どが数１
０００人程度までの結晶粒子（グレインＧｒａｉｎ ）
から構成され、その表面に粗い凹凸を有するため、鏡面
研磨に多くの手数を有すること、及び鏡面研磨した後も
結晶粒子と結晶粒界（グレインバウンダリイ Ｇｒａｉ
ｎ Ｂｏｕｎｄａｒｙ）との結晶性の差異ニヨって平坦
な面が得られにくいこと、等の問題があり、単結晶−多
結晶−単結晶構造の半導体基板を量産することは困難で
あった。
０００人程度までの結晶粒子（グレインＧｒａｉｎ ）
から構成され、その表面に粗い凹凸を有するため、鏡面
研磨に多くの手数を有すること、及び鏡面研磨した後も
結晶粒子と結晶粒界（グレインバウンダリイ Ｇｒａｉ
ｎ Ｂｏｕｎｄａｒｙ）との結晶性の差異ニヨって平坦
な面が得られにくいこと、等の問題があり、単結晶−多
結晶−単結晶構造の半導体基板を量産することは困難で
あった。
本発明は、上記のごとき従来技術の問題を解決するため
になされたものであり、単結晶−多結晶−単結晶構造の
半導体基板を安価に、歩留り良く。
になされたものであり、単結晶−多結晶−単結晶構造の
半導体基板を安価に、歩留り良く。
量産することの出来る半導体基板の製造方法を提供する
ことを目的とする。
ことを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明においては、二つの
単結晶半導体基板の各接合面をそれぞれ鏡面研磨し、該
二つの半導体基板の少なくとも一方の接合面に非晶質半
導体膜を形成した後、該二つの半導体基板の接合面を密
着させ、熱処理を加えることによって、上記二つの半導
体基板を相互に接合すると共に上記非晶質半導体膜を再
結晶化させることにより、単結晶−多結品一単結晶構造
の半導体基板を製造するように構成している。
単結晶半導体基板の各接合面をそれぞれ鏡面研磨し、該
二つの半導体基板の少なくとも一方の接合面に非晶質半
導体膜を形成した後、該二つの半導体基板の接合面を密
着させ、熱処理を加えることによって、上記二つの半導
体基板を相互に接合すると共に上記非晶質半導体膜を再
結晶化させることにより、単結晶−多結品一単結晶構造
の半導体基板を製造するように構成している。
すなわち１本発明においては、多結晶膜（ポリシリコン
膜）のようにグレインを多数持たず、その平坦性が良好
な非晶質膜（アモルファス・シリコン膜）を接合前駆体
として用い、その後、熱処理によって再結晶化させて多
結晶膜を得ることにより、前記の問題点を解決したもの
である。
膜）のようにグレインを多数持たず、その平坦性が良好
な非晶質膜（アモルファス・シリコン膜）を接合前駆体
として用い、その後、熱処理によって再結晶化させて多
結晶膜を得ることにより、前記の問題点を解決したもの
である。
（Ａ）第１の実施例
本実施例においては１表面が鏡面研磨された市販のシリ
コンウェハを用い、まず２枚のシリコンウェハの鏡面に
厚さ約１０００人のアモルファス・シリコン膜を堆積し
た。堆積はＬＰＧＶＤにより。
コンウェハを用い、まず２枚のシリコンウェハの鏡面に
厚さ約１０００人のアモルファス・シリコン膜を堆積し
た。堆積はＬＰＧＶＤにより。
５６０℃、０．６Ｔｏｒｒの条件下において、Ｓ ｉ
Ｈ４とＨｅの混合ガスによって行なった。
Ｈ４とＨｅの混合ガスによって行なった。
次に、上記のようにして形成したアモルファス・シリコ
ン膜面同志、或いはアモルファス・シリコン膜面と鏡面
研磨した単結晶シリコン面とをメタノールの薄膜を介し
て密着させた。その方法は、０．３−粒子でクラス１０
０設定のクリーンルーム内で２枚のウェハの接合面全体
をメタノールで濡らした。メタノールによってアモルフ
ァス・シリコン面またはシリコン面は容易に濡れた。こ
うして。
ン膜面同志、或いはアモルファス・シリコン膜面と鏡面
研磨した単結晶シリコン面とをメタノールの薄膜を介し
て密着させた。その方法は、０．３−粒子でクラス１０
０設定のクリーンルーム内で２枚のウェハの接合面全体
をメタノールで濡らした。メタノールによってアモルフ
ァス・シリコン面またはシリコン面は容易に濡れた。こ
うして。
メタノールに濡れたままの表面同志を気泡の混入を防ぎ
ながら密着させた。密着させた直後は両ウェハは水平方
向に相互に動き易いが、少し押えながら何度か相互に水
平にスライドさせてから所望の位置に２枚を位置決めし
、数１００ｇ／ｃｍ３以下の加圧下で一定時間静置する
か、更に何度か相互にスライドさせることにより１両ウ
ェハは所望の相対的位置で強固に一体化し、容易に引き
はがすことができなくなった。なお、以上の操作は全て
常温にて行なった。
ながら密着させた。密着させた直後は両ウェハは水平方
向に相互に動き易いが、少し押えながら何度か相互に水
平にスライドさせてから所望の位置に２枚を位置決めし
、数１００ｇ／ｃｍ３以下の加圧下で一定時間静置する
か、更に何度か相互にスライドさせることにより１両ウ
ェハは所望の相対的位置で強固に一体化し、容易に引き
はがすことができなくなった。なお、以上の操作は全て
常温にて行なった。
また、メタノールを滴下して合わせた２枚のウェハを約
５０℃に加熱したヒータ上に水平に静置しておくと、ウ
ェハのオリエンテーション・フラットを自然に揃えて精
度良好に重なり合い、数時間以上経過すると強固に密着
した。
５０℃に加熱したヒータ上に水平に静置しておくと、ウ
ェハのオリエンテーション・フラットを自然に揃えて精
度良好に重なり合い、数時間以上経過すると強固に密着
した。
また、上記の液体としては、メタノールの代わすに酢酸
、ギ酸、エタノール、アンモニア水、水等のように会合
性を有し構造性の大きな液体を含む液体を用いた場合に
も行なえることが確認された。ただし、この際に用いる
液体としては、同相の析出に寄与する溶質を含まないも
の、すなわち通常の接着剤のように乾燥したとき固体の
析出するものではない液体を用いる必要がある。
、ギ酸、エタノール、アンモニア水、水等のように会合
性を有し構造性の大きな液体を含む液体を用いた場合に
も行なえることが確認された。ただし、この際に用いる
液体としては、同相の析出に寄与する溶質を含まないも
の、すなわち通常の接着剤のように乾燥したとき固体の
析出するものではない液体を用いる必要がある。
次に、密着したウェハを空気中で約１００℃で３０分加
熱処理し、更にＮ２ガス雰囲気に晒しながら５６０℃で
７時間、更に５８０℃で５時間、更に６００℃で５時間
、そして１０００℃で５時間加熱処理を加えた。この熱
処理により眉間のアモルファス・シリコン膜はポリシリ
コンに再結晶化した。
熱処理し、更にＮ２ガス雰囲気に晒しながら５６０℃で
７時間、更に５８０℃で５時間、更に６００℃で５時間
、そして１０００℃で５時間加熱処理を加えた。この熱
処理により眉間のアモルファス・シリコン膜はポリシリ
コンに再結晶化した。
第１図は、上記の工程を示す断面図であり。
（ａ）はアモルファス・シリコン膜面と鏡面研磨した単
結晶シリコン面とを接合する場合、（ｂ）はアモルファ
ス・シリコン膜面同志を接合する場合、（Ｃ）は接合し
た後、アモルファス・シリコンがポリ−シリコンに再結
晶した状態を示す。
結晶シリコン面とを接合する場合、（ｂ）はアモルファ
ス・シリコン膜面同志を接合する場合、（Ｃ）は接合し
た後、アモルファス・シリコンがポリ−シリコンに再結
晶した状態を示す。
第１図において、２１および２２は接合面を鏡面研磨し
た単結晶シリコンウェハ、２３および２４は堆積したア
モルファス・シリコン膜、２５は熱処理によって再結晶
化したポリシリコン膜を示す。
た単結晶シリコンウェハ、２３および２４は堆積したア
モルファス・シリコン膜、２５は熱処理によって再結晶
化したポリシリコン膜を示す。
こうして得られた接合体を無理に引きはがすと、アモル
ファス・シリコン膜とシリコン研磨面との接合の場合（
第１図のａ）は、アモルファス・シリコン膜がアニール
によって多結晶化したポリシリコン膜の多くの部分が元
々形成されていた方のウェハ部より剥がれて、接合した
方のシリコン研磨面に付着した。
ファス・シリコン膜とシリコン研磨面との接合の場合（
第１図のａ）は、アモルファス・シリコン膜がアニール
によって多結晶化したポリシリコン膜の多くの部分が元
々形成されていた方のウェハ部より剥がれて、接合した
方のシリコン研磨面に付着した。
また、アモルファス・シリコン膜同志の接合の場合（第
１図のｂ）は、一方のウェハ部からアニールによってア
モルファス・シリコンが多結晶化したポリシリコン膜が
一体化されたまま剥がれて他方のウェハに付着した。
１図のｂ）は、一方のウェハ部からアニールによってア
モルファス・シリコンが多結晶化したポリシリコン膜が
一体化されたまま剥がれて他方のウェハに付着した。
これらのことから、堆積したポリシリコン膜表面−シリ
コン表面の界面の強度と接合によるポリシリコン膜表面
−シリコン表面の界面の強度とはほぼ同一であることが
確認された。
コン表面の界面の強度と接合によるポリシリコン膜表面
−シリコン表面の界面の強度とはほぼ同一であることが
確認された。
なお、接合したウェハをダイシングソーによって一辺５
■１の正方形に切り出し、圧縮せん断テストを行なった
ところ、２０〜４０ｋｇ／ａｍ”の破壊強度が得られた
。また、殆どの場合、接合面が破壊すると同時に接合面
以外の部位でも破壊が生じた。
■１の正方形に切り出し、圧縮せん断テストを行なった
ところ、２０〜４０ｋｇ／ａｍ”の破壊強度が得られた
。また、殆どの場合、接合面が破壊すると同時に接合面
以外の部位でも破壊が生じた。
また、ｐ型車結晶基板とｎ型単結晶基板との間にｎ型の
アモルファス・シリコン層を本方法によって挾み込んで
、ｐ型車結晶−ｎ型多結晶−ｎ型単結晶構造の基板を製
造し、その電気特性を測定したところ、整流性は良好で
降伏電圧は充分高く、リーク電流は充分に低いことが確
認された。
アモルファス・シリコン層を本方法によって挾み込んで
、ｐ型車結晶−ｎ型多結晶−ｎ型単結晶構造の基板を製
造し、その電気特性を測定したところ、整流性は良好で
降伏電圧は充分高く、リーク電流は充分に低いことが確
認された。
（Ｂ）第２の実施例
表面が鏡面研磨された市販のシリコンウェハの研磨面に
、ＬＰＧＶＤによって厚さ約１０００人のアモルファス
・シリコン膜を５６０℃、０．６Ｔｏｒｒの条件下にお
いてＳｉＨ４とＨｅの混合ガスにより堆積した。
、ＬＰＧＶＤによって厚さ約１０００人のアモルファス
・シリコン膜を５６０℃、０．６Ｔｏｒｒの条件下にお
いてＳｉＨ４とＨｅの混合ガスにより堆積した。
このようにして形成したアモルファス・シリコン膜面同
志、或いはアモルファス・シリコン膜面と研磨単結晶シ
リコン面とを密着させた。その方法は０．３−粒子でク
ラス１０Ｇ設定の常温のクリーンルーム内で２枚のウェ
ハを双方の表を合わせて密着させればよい。それだけで
がなりの一体性を持った。次に密着したウェハを約１０
０℃で３０分間空気中で加熱処理し、更にＮ２ガス雰囲
気に晒しながら５６０℃で７時間、更に５８０℃で５時
間、更に６００℃で５時間、そして１０００℃で５時間
加熱処理を加えた。この熱処理により層間のアモルファ
ス・シリコン膜はポリシリコンに再結晶化した。
志、或いはアモルファス・シリコン膜面と研磨単結晶シ
リコン面とを密着させた。その方法は０．３−粒子でク
ラス１０Ｇ設定の常温のクリーンルーム内で２枚のウェ
ハを双方の表を合わせて密着させればよい。それだけで
がなりの一体性を持った。次に密着したウェハを約１０
０℃で３０分間空気中で加熱処理し、更にＮ２ガス雰囲
気に晒しながら５６０℃で７時間、更に５８０℃で５時
間、更に６００℃で５時間、そして１０００℃で５時間
加熱処理を加えた。この熱処理により層間のアモルファ
ス・シリコン膜はポリシリコンに再結晶化した。
こうして得られた接合体は、前記（Ａ）の実施例と同程
度の強度並びに電気特性を示すことが確認された。
度の強度並びに電気特性を示すことが確認された。
更に、前記（Ａ）及び（Ｂ）の実施例において、堆積し
たアモルファス・シリコン膜を化学研磨してから接合さ
せたところ、歩留まりが若干向上した。
たアモルファス・シリコン膜を化学研磨してから接合さ
せたところ、歩留まりが若干向上した。
以上説明してきたように、この発明によれば、二つの半
導体基板の少なくとも一方の接合面に非晶質半導体膜を
形成した後、該二つの半導体基板の接合面を密着させ、
熱処理を加えることによって、上記二つの半導体基板を
相互に接合すると共に上記非晶質半導体膜を再結晶化さ
せることにより、単結晶−多結晶−単結晶構造の半導体
基板を製造するように構成しているので、単結晶−多結
晶−単結晶構造の半導体基板を容易に、しかも歩留まり
良く、大量生産することが出来る、という効果が得られ
る。
導体基板の少なくとも一方の接合面に非晶質半導体膜を
形成した後、該二つの半導体基板の接合面を密着させ、
熱処理を加えることによって、上記二つの半導体基板を
相互に接合すると共に上記非晶質半導体膜を再結晶化さ
せることにより、単結晶−多結晶−単結晶構造の半導体
基板を製造するように構成しているので、単結晶−多結
晶−単結晶構造の半導体基板を容易に、しかも歩留まり
良く、大量生産することが出来る、という効果が得られ
る。
また、第１の実施例においては、液体の薄膜を介して接
合するので、合わせたのちにウェハ相互の位置を容易に
移動させることができるため、ウェハ同志の表面あるい
はその上に堆積したアモルファス膜を傷つけることなく
、極めて容易に位置合わせが可能である。また１通常、
接合前処理としてウェハ洗浄を行なう場合は、その後に
ウェハ乾燥という最もゴミ等によって汚染され易い工程
が必要であるが、本発明の場合はウェットのままで接合
工程に入れるので上記の乾燥工程が不要であり、そのた
め接合表面の清浄を保ちやすい。また、密着に用いるも
のが液体で非圧縮性であるためウェハ間に均−ｊ１メみ
で薄膜を形成することが容易であり、大量生産に適して
いる１等の効果が得られる。
合するので、合わせたのちにウェハ相互の位置を容易に
移動させることができるため、ウェハ同志の表面あるい
はその上に堆積したアモルファス膜を傷つけることなく
、極めて容易に位置合わせが可能である。また１通常、
接合前処理としてウェハ洗浄を行なう場合は、その後に
ウェハ乾燥という最もゴミ等によって汚染され易い工程
が必要であるが、本発明の場合はウェットのままで接合
工程に入れるので上記の乾燥工程が不要であり、そのた
め接合表面の清浄を保ちやすい。また、密着に用いるも
のが液体で非圧縮性であるためウェハ間に均−ｊ１メみ
で薄膜を形成することが容易であり、大量生産に適して
いる１等の効果が得られる。
第１図は本発明の工程説明図、第２図は本発明を適用す
るのに好適なＭＯＳＦＥＴの一例の断面図である。 〈符号の説明〉 ２１．２２・・・・・・接合面を鏡面研磨した単結晶シ
リコンウェハ ２３．２４・・・・・・堆積したアモルファス・シリコ
ン膜２５・・・・・・熱処理によって再結晶化したポリ
シリコン膜
るのに好適なＭＯＳＦＥＴの一例の断面図である。 〈符号の説明〉 ２１．２２・・・・・・接合面を鏡面研磨した単結晶シ
リコンウェハ ２３．２４・・・・・・堆積したアモルファス・シリコ
ン膜２５・・・・・・熱処理によって再結晶化したポリ
シリコン膜
Claims (1)
- 二つの単結晶半導体基板の各接合面をそれぞれ鏡面研
磨し、該二つの半導体基板の少なくとも一方の接合面に
非晶質半導体膜を形成した後、該二つの半導体基板の接
合面を密着させ、熱処理を加えることによって、上記二
つの半導体基板を相互に接合すると共に上記非晶質半導
体膜を再結晶化させることにより、単結晶−多結晶−単
結晶構造の半導体基板を製造することを特徴とする半導
体基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28547487A JP2500806B2 (ja) | 1987-11-13 | 1987-11-13 | 半導体基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28547487A JP2500806B2 (ja) | 1987-11-13 | 1987-11-13 | 半導体基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01128513A true JPH01128513A (ja) | 1989-05-22 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1987
- 1987-11-13 JP JP28547487A patent/JP2500806B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1012628A (ja) * | 1996-06-20 | 1998-01-16 | Nec Corp | 半導体基板およびその製造方法、並びに半導体素子 |
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| Publication number | Publication date |
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| JP2500806B2 (ja) | 1996-05-29 |
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