JPH01202812A - 半導体基板の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 半導体基板の製造方法に関し、 基板の接合を良好にすることを目的とし、酸化膜４．５
で覆った複数のウェハ２．３同士を接合することにより
、半導体基板１中に絶縁層を形成する半導体基板の製造
方法において、上記した複数の酸化膜４．５（又は、ウ
ェハ２．３）の相対向する面のうち少なくとも一方にｐ
型不純物を拡散するＰ型不純物拡散工程と、該ｐ型不純
物拡散工程を経た上記酸化膜（４，５）（ウェハ２．３
にｐ型不純物を拡散する場合には、さらに酸化膜を形成
した後、）を貼合わせた状態で電界を加えつつ熱処理を
行うウェハ接合工程とを含み構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体基板の製造方法に関し、より詳しくは
、複数のウェハを接合して形成する半導体基板の製造方
法に関する。

［従来の技術］ 半導体装置に形成されるトランジスタの寄生容唯を減少
させる等、装置の性能を向上するための技術として、Ｓ
　ＯＩ　（Ｓｉｌｉｃｏｎ　ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｉｎ
ｇ　５ｕｂｓｔｒａｔｅ）技術、即ちシリコン基板中に
絶縁層を形成する技術が提案されている。

そして、ＳＯ■技術としては、例えば第６図に見られる
ように、２枚のシリコン基板ａ、ｂ表面にそれぞれ酸化
膜ｃ、ｄを形成し、電界Ｅを加えながら熱処理を行って
これらを接合するものが知られている。

〔発明が解決しようとする問題点］ しかし、このような方法により基板同士を接合する場合
には、経験的にいってウェハに未接着部分が生じて４す
かれ易く、半導体基板の歩留まりが悪いといった問題が
ある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであっ
て、ウェハの接合を良好にすることができる半導体基板
及びその製造方法を堤供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点は酸化膜４．５で覆った複数のウェハ２．３
（２０，３０）同士を接合することにより、半導体基板
ｌ巾に絶縁層を形成する半導体基板の製造方法において
、上記した複数の酸化膜４．５（又は、ウェハ２０．３
０）の相対向する面のうち少なくとも一方にｐ型不純物
を拡散するｐ型不純物拡散工程と、該ｐ型不純物拡散工
程を経た上記酸化膜４．５（ウェハ２０．３０にｐ型不
純物を拡散する場合には、さらに酸化膜を形成した後、
）を貼合わせた状態で電界を加えつつ熱処理を行うウェ
ハ接合工程とを有することを特徴とする半導体基板の製
造方法によって解決される。

〔作　用〕

即ち、本発明において２枚のウェハ２．３表面に、酸化
膜４．５を形成する。

次に、ウェハ２．３の接合面のうち少なくとも一方の基
板２側の酸化膜４に、■属の元素である硼素、アルミニ
ュウム、ガリウム等よりなるｐ型の不純物を拡散する。

この不純物を拡散する方法としてはイオン打込、二段階
拡散、同相−固相拡散等があり、これらの方法によりｐ
型の不純物を酸化膜４内に導入してその接合面をｐ型に
する。

その後、ウェハ２．３の両接合面を合わせ、これらを加
熱しつつ電界中におくと、両ウェハ２．３は高密着性の
状態で接合する。

なお、上記した発明は、酸化膜４に不純物を拡散したも
のであるが、ウェハ２０．３０の表面層に直接ｐ型不純
物を拡散した後に酸化膜を形成し、ウェハ２０．３０を
接合するものも作る。

以上の方法により、半導体基板中に絶縁性酸化膜を形成
する。

〔実施例〕

（ａ）一実施例の説明 第１〜３図は、本発明の一実施例を示すものであって、
図中符号１は、絶縁性酸化膜（例えばＳｉｎｇ）　４．
５により覆われたｎ型のウェハ２とｐ型のウェハ３を一
体的に接合した半導体基板で、その接合面４ａ、５ａの
うち少なくともｎ型ウェハ２側にはｐ型の不純物Ｐが拡
散されている。

なお、上記したウェハ２．３としては、例えばｎ型、Ｐ
型のシリコンウェハを使用する。

次に、上記した半導体基板１の作製方法について説明す
る。

まず、ｎ型のウェハ２及びｐ型のウェハ３の表面に、例
えば熱酸化により絶縁性酸化膜３．４を形成する（第３
図（ａ）、■））。

次に、■属の元素である硼素、アルミニュウム、ガリウ
ム等のいずれかをｐ型の不純物Ｐとして使用し、酸化膜
４．５の接合面４ａ、５ａのうち少なくともｎ型ウェハ
２側に不純物Ｐを拡散する（同図Ｃ）。

この不純物Ｐを拡散する方法としてはイオン打込、二段
階拡散、固相−固相拡散等がある。

その後、ｎ型ウェハ２とｐ型ウェハ３の接合面４ａ、５
ａを合わせ、これらのウェハ２．３を加熱板６にｉ！Ｈ
して加熱して約１時間電界中におくと、ｎ型のウェハ２
とｐ型のウェハ３は高密着状態で接合する（同図ｄ）。

なお、図中符号７は、加熱板６とともに半導体基板１を
挟む針状電極、８は、加熱板６と針状電極７とに電圧を
印加して電界を発生させる電源を示している。

次に、本発明の実験結果について説明する。

酸化膜４．５にｐ型不純物Ｐを拡散せずにウェハ２．３
同士を貼り合わせた場合には、１００枚の半導体基板１
のうち８０枚が接合不良で剥がれた。

このように、酸化ＩＩ！２４で覆ったｎ型ウェハ２を接
合する場合には、ｐ型つェハ３同士を接合する場合より
も密着性が悪いことが経験的にわかる。

ちなみに、ｐ型ウェハ同士を接合する場合には、１００
枚のうち５枚が接合不良となった。

これに対して、ｐ型不純物Ｐを拡散せずにウェハ２．３
同士を貼り合わせて接合不良となった８０枚の半導体基
板ｌのうち１０枚を取り出し、接合部分の酸化ｌｌＩ２
３．４にｐ型の不純物Ｐを拡散してｎ型ウェハ２とＰ型
ウェハ３とを貼り合わせ、上記した半導体基板１を形成
すると、未接着部分が少なくなって１０枚のうち２枚が
剥がれた。

この際の条件は、５０００人膜厚の酸化膜をウェハ２．
３表面に形成し、５０ＫｅＶのエネルギーで、ｌ×１０
１ｆｆ個／　ｃ＋ｆｌ稈度のボｔｆｆ７（Ｂ）を打ち込
むようにした。

さらに、加熱板６を１１００°Ｃに加熱し、その上方の
針状電極７と加熱板６との間に、１　ｍ５ｅｃのパルス
幅を有する波高値３００■の電圧をかけた。

また、酸化膜４にＰ型不純物ｐを拡散した半導体基板１
の接着状態を赤外線により調べた結果、Ｐ型不純物Ｐを
拡散しない場合よりも未接着部分が減少した。

なお、上記した実施例では、ｎ型のウェハ２とｐ型ウェ
ハ３を使用した場合について説明したが、２枚のウェハ
を双方ともｎ型にする場合や、ｐ型を使用する場合にお
いて、酸化膜にｐ型不純物を拡散させて互いを貼り合わ
せるようにすることもできる。

（ｂ）他の実施例の説明 第４図は、本発明の他の実施例を示すものであって、図
中符号１０は、ｎ型のウェハ２０びｐ型のウェハ３０の
それぞれの表面に絶縁性酸化膜（例えばＳｉＯ□）２１
．３１を形成し、これらを貼り合わせた半導体基板で、
ウェハ２０．３０の相対向する面のうち少なくともｎ型
のウェハ２０表面にｐ型のイオンを拡散して構成されて
いる。

次に上記した半導体基板１０の作製方法について説明す
る。

まず、■属の元素である硼素、アルミニュウム、ガリウ
ム等のいずれかを不純物として、ウェハ２０．３０同士
の相対向する面２１．３１のうちｎ型のウェハ２０例の
酸化膜にｐ型の不純物を形成する（第４図ａ、ｂ）。

この不純物を形成をする方法としては、第１の実施例で
述べたように、イオン打込、二段階拡散、固相−固相拡
散等がある。

次に、ｎ型ウェハ２０及びｐ型ウェハ３０のそれぞれの
表面を、例えば熱酸化によって形成した絶縁性酸化膜４
０．５０で覆う（同図Ｃ）。

その後、ｎ型ウェハ２０とｐ型ウェハ３０の接合面を合
わせ、加熱板６に載置して加熱し、その上から針状電極
を置き、針状電極７と加熱板６との間に電圧をかけて半
導体基板１０を電界中におき、ｎ型ウェハ２０とＰ型ウ
ェハ３０とを接合する（同図ｄ）。

なお、上記した実施例では、ｎ型のウェハ２０とＰ型ウ
ェハ３０を使用した場合について説明したが、ｎ型ウェ
ハ同士を接合する場合や、Ｐ型つェへ同士を接合する場
合に、ウェハにｐ型不純物を拡散させて互いを貼り合わ
せるようにすることもできる。

〔発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、酸化膜で覆った複数
のウェハを一体的に接合して半導体基板を形成する場合
において、ウェハの相対向する面のうち少なくとも一方
の酸化膜またはウェハ表面にρ型イオンを拡散し、その
後、基板を貼り合わせた状態で電界を加えつつ熱処理を
行うようにしたので、ウェハ同士の密着性を良好にして
半導体基板の品質を向上するとともに、歩留まりを良く
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明により形成した半導体基板の一例を示
す断面図、 第２図は、本発明の一実施例を示すフローチャート図、 第３図は、本発明の各製作工程における半導体基板の断
面図、 第４図は、本発明の他の実施例を示すフローチャート図
、 第５図は、本発明の他の製作工程における半導体基板の
断面図、 第６図は、従来方法により形成された半導体基板の一例
を示す断面図である。 （符号の説明） １．１０・・・半導体基板、 ２．２０・・・ウェハ（ｎ型）、 ３．３０・・・ウェハ（ｐ型）、 ４．４０・・・酸化膜、 ５．５０・・・酸化■り、 ６・・・加熱板、 ７・・・針状電極、 ８・・・電極、 Ｐ・・・Ｐ型不純物。 Ｐ　　　ト

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化ｍ（４、５）により覆われた複数のウェハ（
   ２、３）同士を接合することによって、半導体基板（１
   ）中に絶縁層を形成する半導体基板の製造方法において
   、 上記したウェハ（２、３）の酸化膜（４、５）の相対向
   する面のうち少なくとも一方にｐ型不純物を拡散するｐ
   型不純物拡散工程と、 該ｐ型不純物拡散工程を経た上記ウェハ（２、３）同士
   を貼合わせた状態で電界を加えつつ熱処理を行うウェハ
   接合工程とを有することを特徴とする半導体基板の製造
   方法。
2. （２）酸化膜（４０、５０）により覆われた複数のウェ
   ハ（２０、３０）同士を接合することにより、半導体基
   板（１０）中に絶縁層を形成する半導体基板の製造方法
   において、 上記した複数のウェハ（２０、３０）の相対向する面の
   うち少なくとも一方の表面にｐ型不純物を拡散するｐ型
   不純物拡散工程と、 該ｐ型不純物拡散工程を経た上記ウェハ（２０、３０）
   を酸化膜（４０、５０）で被覆した後、該ウェハ（２０
   、３０）を貼合わせた状態で電界を加えつつ熱処理を行
   うウェハ接合工程とを有することを特徴とする半導体基
   板の製造方法。