JPH05129169A - Manufacture of semiconductor wafer - Google Patents
Manufacture of semiconductor waferInfo
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- JPH05129169A JPH05129169A JP31187091A JP31187091A JPH05129169A JP H05129169 A JPH05129169 A JP H05129169A JP 31187091 A JP31187091 A JP 31187091A JP 31187091 A JP31187091 A JP 31187091A JP H05129169 A JPH05129169 A JP H05129169A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体ウェーハの製造方
法に関し、詳しくは貼り合わせ法を用いることにより、
不純物の濃度やその種類が異なる層によって構成される
多重層からなる半導体ウェーハに発生するソリを抑える
半導体ウェーハの製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor wafer, more specifically, by using a bonding method.
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor wafer that suppresses warpage that occurs in a semiconductor wafer composed of multiple layers that are composed of layers having different impurity concentrations and types.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体ウェーハの製造は、例えばIGB
T製造に使用される半導体ウェーハは、通常P型不純物
(例えばボロン)を高濃度(1×1019cm-3)に含む
シリコンウェーハ上に、厚さが10〜15μmでN型不
純物の濃度が2〜50×1017cm-3のN+層、およ
び、厚さが40μm以上でN型不純物の濃度が1.5×
101 4cm-3以下のN-層をエピタキシャル成長法によ
って形成することにより行われている。すなわち、N-
/N+/P+の積層構造の半導体ウェーハにIGBTは形
成されている。2. Description of the Related Art The manufacture of semiconductor wafers is carried out, for example, by IGB
A semiconductor wafer used for manufacturing T is usually a silicon wafer containing a high concentration (1 × 10 19 cm −3 ) of P-type impurities (for example, boron) and having a thickness of 10 to 15 μm and a concentration of N-type impurities. 2 to 50 × 10 17 cm −3 N + layer, and a thickness of 40 μm or more and an N-type impurity concentration of 1.5 ×
10 1 4 cm -3 or less of N - being performed by the layers formed by epitaxial growth method. That is, N −
An IGBT is formed on a semiconductor wafer having a laminated structure of / N + / P + .
【0003】この場合、シリコンウェーハ中に含まれる
不純物の種類や濃度が異なれば、シリコンウェーハの膨
張率も異なる。膨張率の異なる2つの物質を貼り合わせ
るとバイメタル効果により通常は一方向にソリが発生す
る。In this case, if the type and concentration of impurities contained in the silicon wafer are different, the expansion coefficient of the silicon wafer is also different. When two substances having different expansion coefficients are attached to each other, the bimetal effect usually causes warpage in one direction.
【0004】IGBTデバイス製造工程において、さら
にN-層上にSiO2膜、Si3N4膜が順次形成されるに
したがってこの半導体ウェーハのソリは増大することと
なる。In the IGBT device manufacturing process, as the SiO 2 film and the Si 3 N 4 film are successively formed on the N − layer, the warp of the semiconductor wafer increases.
【0005】従来、上述のそりがIGBTデバイスの製
造工程で致命的な問題とならなかったのは以下の理由に
よる。すなわち、N-層の厚さが比較的薄く、デバイス
耐圧が低いからである。また、使用する半導体ウェーハ
の口径が小さいからである。さらに、デバイスの設計ル
ールが大きく、例えば7〜5μmであって、ステッパ露
光が不必要であり、ソリの影響は比較的小さいからであ
る。すなわち、プロキシミティ露光方式や、プロジェク
ション露光方式にあっては、露光設備のソリに対する許
容度が、ステッパ露光方式のそれに比較すると大きいか
らである。Conventionally, the above-mentioned warpage has not been a fatal problem in the manufacturing process of the IGBT device for the following reason. That is, the N − layer is relatively thin and the device breakdown voltage is low. In addition, the diameter of the semiconductor wafer used is small. Furthermore, the device design rule is large, for example, 7 to 5 μm, stepper exposure is unnecessary, and the influence of warpage is relatively small. That is, in the proximity exposure method and the projection exposure method, the tolerance for the warp of the exposure equipment is larger than that of the stepper exposure method.
【0006】ところが、IGBTデバイス特性の高耐圧
化、パターンの微細化、ウェーハの大口径化に伴い、ソ
リの絶対値が増大するとともに、ステッパ露光装置の使
用が必須となり、ソリに対する許容度が小さくなった。
これらの結果、IGBTデバイス製造用の半導体ウェー
ハのソリの発生を抑える必要が大きくなった。However, as the withstand voltage of the IGBT device characteristics becomes higher, the pattern becomes finer, and the diameter of the wafer becomes larger, the absolute value of the warp increases, and the use of a stepper exposure apparatus becomes indispensable, and the tolerance for warpage is small. became.
As a result, it becomes necessary to suppress warpage of the semiconductor wafer for manufacturing the IGBT device.
【0007】このソリを抑えるには、例えばP+ウェー
ハの裏面にあらかじめ適当な厚さのLTO膜や、Si3
N4膜を形成しておく。この膜により、その表面側にエ
ピタキシャル成長させたシリコン層との間で応力バラン
スをとっているものである。In order to suppress the warp, for example, an LTO film having an appropriate thickness or a Si 3 film is previously formed on the back surface of the P + wafer.
An N 4 film is formed in advance. By this film, the stress is balanced with the silicon layer epitaxially grown on the surface side.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法によれば、この膜の剥がれを防ぐため、デバイス製造
工程においてこの裏面をシールする必要があった。この
裏面シールはデバイス製造工程を煩雑にし、コストの上
昇を招く。However, according to this method, in order to prevent the peeling of the film, it was necessary to seal the back surface in the device manufacturing process. This backside seal complicates the device manufacturing process and raises the cost.
【0009】そこで、P+ウェーハの厚さを厚くするこ
とにより、N-層、N+層中に発生する引張応力に耐える
ようにすることも考えられる。しかし、この場合、P+
ウェーハのコスト高となるとともに、IGBT素子のコ
レクタ直列抵抗が増加し、電気特性を悪化させる。Therefore, it is conceivable to increase the thickness of the P + wafer so as to withstand the tensile stress generated in the N − layer and the N + layer. But in this case, P +
The cost of the wafer increases, and the collector series resistance of the IGBT element increases, deteriorating the electrical characteristics.
【0010】そこで、本発明の目的は、このような欠点
を排除し、IGBT等の多重層を形成する必要がある半
導体ウェーハにあってソリの少ない半導体ウェーハを製
造することができる半導体ウェーハの製造方法を提供す
ることである。Therefore, an object of the present invention is to manufacture a semiconductor wafer which eliminates such drawbacks and can manufacture a semiconductor wafer having a small warp among semiconductor wafers in which it is necessary to form multiple layers such as IGBTs. It is to provide a method.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体ウェ
ーハの製造方法にあっては、少なくとも導電型または不
純物濃度が異なる複数の半導体ウェーハを個別に製造
し、これらの半導体ウェーハを室温下で貼り合わせるこ
とにより、不純物濃度および/または導電型の異なる複
数の層を有する半導体ウェーハを形成し、その後、この
半導体ウェーハの表面を研削している。In the method of manufacturing a semiconductor wafer according to the present invention, a plurality of semiconductor wafers having different conductivity types or different impurity concentrations are individually manufactured, and these semiconductor wafers are bonded at room temperature. By combining them, a semiconductor wafer having a plurality of layers having different impurity concentrations and / or conductivity types is formed, and then the surface of the semiconductor wafer is ground.
【0012】また、N-/N+ウェーハとP+ウェーハと
を別々に用意し、これらのウェーハを貼り合わせること
により、N-/N+/P+積層構造を有する半導体ウェー
ハを形成した半導体ウェーハの製造方法である。A semiconductor wafer having an N − / N + / P + laminated structure is formed by separately preparing an N − / N + wafer and a P + wafer and bonding these wafers together. Is a manufacturing method.
【0013】[0013]
【作用】本発明に係る半導体ウェーハの製造方法によれ
ば、デバイス製造工程では厚い半導体ウェーハがその熱
応力に耐えるため、バイメタル効果によるソリは発生し
ない。また、貼り合わせ後に半導体ウェーハの表面を研
削することにより、ソリのない半導体ウェーハを製造す
ることができる。According to the semiconductor wafer manufacturing method of the present invention, the thick semiconductor wafer withstands the thermal stress in the device manufacturing process, so that warpage due to the bimetal effect does not occur. Further, by polishing the surface of the semiconductor wafer after bonding, a warped-free semiconductor wafer can be manufactured.
【0014】[0014]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は第1実施例に係る半導体ウェーハの製造方
法を説明するための工程図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a process diagram for explaining a method for manufacturing a semiconductor wafer according to the first embodiment.
【0015】この図に示すように、本発明方法によれ
ば、まず、1.5×1014cm-3以下の濃度のN型不純
物、例えばリン,アンチモンをドープした単結晶シリコ
ンウェーハ(N-ウェーハ)11上に、2〜50×10
17cm-3のリン濃度のN+層12を10〜15μmの厚
さにエピタキシャル成長させる。この結果、N+/N-シ
リコンウェーハ13が形成される。[0015] As shown in this figure, according to the method of the present invention, firstly, 1.5 × 10 14 cm -3 or less of the concentration of the N-type impurity, such as phosphorus, a single crystal silicon wafer doped with antimony (N - Wafer) 11 on 2 to 50 × 10
An N + layer 12 having a phosphorus concentration of 17 cm −3 is epitaxially grown to a thickness of 10 to 15 μm. As a result, the N + / N - silicon wafer 13 is formed.
【0016】一方、上記シリコンウェーハ13とは別
に、1×1019cm-3の濃度のボロンドープのP+研磨
ウェーハ(P+ウェーハ)14を用意する。Separately from the silicon wafer 13, a boron-doped P + polished wafer (P + wafer) 14 having a concentration of 1 × 10 19 cm -3 is prepared.
【0017】そして、このP+シリコンウェーハ14の
研磨面とN+/N-シリコンウェーハ13のN+エピタキ
シャル層12の表面とを室温下で重ね合わせて貼り合わ
せる。この結果、P+/N+/N-シリコンウェーハ15
が作成される。Then, the polished surface of the P + silicon wafer 14 and the surface of the N + epitaxial layer 12 of the N + / N - silicon wafer 13 are laminated and bonded at room temperature. As a result, P + / N + / N - silicon wafer 15
Is created.
【0018】そして、このP+/N+/N-シリコンウェ
ーハ15にあってN-層11を所定の厚さだけ削り取
る。そして、この研削後のN-層11の表面を研磨仕上
げする。さらに必要ならば、P+層14の表面(裏面)
をポリッシュオフする。Then, on the P + / N + / N - silicon wafer 15, the N - layer 11 is shaved off by a predetermined thickness. Then, the surface of the N − layer 11 after this grinding is polished and finished. Further, if necessary, the front surface (back surface) of the P + layer 14
Polish off.
【0019】なお、シリコンウェーハ13,14同士の
貼り合わせ時にあって、貼り合わせ面の精度を高めるた
めに、その貼り合わせ面であるN+層12表面を研磨し
てもよい。この場合はその研磨する量だけN+層12を
厚く形成しておくものとする。また、この貼り合わせ
後、所定の温度(1000℃)で熱処理を施すものとす
る。At the time of bonding the silicon wafers 13 and 14 to each other, the surface of the N + layer 12 as the bonding surface may be polished in order to improve the accuracy of the bonding surface. In this case, the N + layer 12 is thickly formed by the polishing amount. After the bonding, heat treatment is performed at a predetermined temperature (1000 ° C.).
【0020】図2は本発明の第2実施例を示している。
この実施例にあっては、N-ウェーハ21上にN+層22
を5〜10μm程度の厚さだけエピタキシャル成長によ
り形成する。または、リンの高濃度拡散によってN+/
N-シリコンウェーハ23を作成する。そして、別途、
P+ウェーハ(1×1019cm-3)24上にN+層25を
5〜10μmだけエピタキシャル成長させたN+/P+シ
リコンウェーハ26を用意する。FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
In this embodiment, the N + layer 22 is formed on the N − wafer 21.
Is formed by epitaxial growth to a thickness of about 5 to 10 μm. Alternatively, by high concentration diffusion of phosphorus, N + /
An N - silicon wafer 23 is created. And separately,
An N + / P + silicon wafer 26 in which an N + layer 25 is epitaxially grown by 5 to 10 μm on a P + wafer (1 × 10 19 cm −3 ) 24 is prepared.
【0021】そして、これらのシリコンウェーハ23,
26をN+層22,25同士を密着して貼り合わせる。
この後、N-層21およびP+層24を所定の厚さまで研
削し、N-/N+/P+シリコンウェーハ27を作製す
る。その他は上記実施例と同様である。Then, these silicon wafers 23,
26 is adhered to the N + layers 22 and 25 in close contact with each other.
After that, the N − layer 21 and the P + layer 24 are ground to a predetermined thickness to produce an N − / N + / P + silicon wafer 27. Others are the same as those in the above embodiment.
【0022】また、図3は本発明の第3実施例を示して
いる。この実施例では、N-シリコンウェーハ31上に
N+層32を例えばエピタキシャル成長により所定の厚
さに形成し、このN+/N-シリコンウェーハ33のN+
層32上にさらに高濃度のボロン不純物を含むP+層3
4をエピタキシャル成長により5〜10μmの厚さに形
成する。このようにして、N-/N+/P+シリコンウェ
ーハ35を作製する。FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, N - by an N + layer 32 on a silicon wafer 31 for example epitaxial growth is formed to a predetermined thickness, the N + / N - silicon wafer 33 N +
P + layer 3 containing a higher concentration of boron impurities on the layer 32
4 is formed to a thickness of 5 to 10 μm by epitaxial growth. In this way, the N − / N + / P + silicon wafer 35 is manufactured.
【0023】そして、別途用意したP+研磨シリコンウ
ェーハ36と、このN-/N+/P+シリコンウェーハ3
5とのP+面同士を密着して貼り合わせた後、N-層31
およびP+層36を所定の厚さに研削する。この結果、
所定厚さのN-/N+/P+シリコンウェーハ37が作製
される。Then, a separately prepared P + polished silicon wafer 36 and this N − / N + / P + silicon wafer 3
5 and P + surfaces are closely adhered to each other, and then N − layer 31
And the P + layer 36 is ground to a predetermined thickness. As a result,
An N − / N + / P + silicon wafer 37 having a predetermined thickness is produced.
【0024】以上のように、N-ウェーハにエピタキシ
ャル成長法によりN+層、または、N+層およびP+層を
形成したシリコンウェーハと、P+ウェーハとを貼り合
わせることにより所望のN-/N+/P+ウェーハを製造
することができる。しかし本発明にあってはこの他に
も、P+ウェーハ上にN+層またはN+層および薄いN-層
を形成したシリコンウェーハと、N-ウェーハとを貼り
合わせた上、N-ウェーハとP+層とを所定の厚さに研削
し、N-/N+/P+シリコンウェーハを作製することも
できる。[0024] As described above, N - N + layer by epitaxial growth wafer or a silicon wafer to form a N + layer and the P + layer, desired by bonding the P + wafer N - / N + / P + wafers can be manufactured. However, according to the present invention, in addition to this, a silicon wafer having an N + layer or an N + layer and a thin N − layer formed on a P + wafer and an N − wafer are bonded together, and then an N − wafer is formed. It is also possible to grind the P + layer to a predetermined thickness to produce an N − / N + / P + silicon wafer.
【0025】なお、上記実施例にあっては、IGBT素
子製造用のP+/N+/N-ウェーハの製造について説明
したが、本発明はこれに限られることなく、N+/N-ウ
ェーハ等の製造についても適用することができる。In the above embodiments, the production of the P + / N + / N - wafer for producing the IGBT element has been described, but the present invention is not limited to this, and the N + / N - wafer is not limited to this. It can also be applied to the manufacturing of etc.
【0026】[0026]
【発明の効果】本発明によれば、貼り合わせ処理後も室
温下でソリのない半導体ウェーハを得ることができる。
そして、この場合、デバイス製造工程が煩雑になること
はない。したがって、コスト高となることもない。ま
た、この半導体ウェーハ電気の特性が悪化することもな
い。According to the present invention, a warp-free semiconductor wafer can be obtained at room temperature even after the bonding process.
In this case, the device manufacturing process does not become complicated. Therefore, the cost does not increase. Moreover, the electrical characteristics of the semiconductor wafer are not deteriorated.
【図1】本発明に係る半導体ウェーハの製造方法の第1
実施例を説明するための工程を示す図である。FIG. 1 is a first method of manufacturing a semiconductor wafer according to the present invention.
It is a figure showing a process for explaining an example.
【図2】本発明に係る半導体ウェーハの製造方法の第2
実施例を説明するための工程を示す図である。FIG. 2 is a second method of manufacturing a semiconductor wafer according to the present invention.
It is a figure which shows the process for demonstrating an Example.
【図3】本発明に係る半導体ウェーハの製造方法の第3
実施例を説明するための工程を示す図である。FIG. 3 is a third method of manufacturing a semiconductor wafer according to the present invention.
It is a figure which shows the process for demonstrating an Example.
13 N+/N-ウェーハ 14 P+ウェーハ 15 N-/N+/P+ウェーハ13 N + / N - Wafer 14 P + wafer 15 N - / N + / P + wafer
Claims (2)
なる複数の半導体ウェーハを個別に製造し、 これらの半導体ウェーハを室温下で貼り合わせることに
より、不純物濃度および/または導電型の異なる複数の
層を有する半導体ウェーハを形成し、 この後、この半導体ウェーハの表面を研削したことを特
徴とする半導体ウェーハの製造方法。1. A plurality of semiconductor wafers having different impurity concentrations and / or conductivity types are prepared by individually manufacturing a plurality of semiconductor wafers having different conductivity types or impurity concentrations and bonding these semiconductor wafers at room temperature. A method for manufacturing a semiconductor wafer, which comprises forming a semiconductor wafer and then grinding the surface of the semiconductor wafer.
々に用意し、 これらのウェーハを貼り合わせることにより、N-/N+
/P+積層構造を有する半導体ウェーハを形成したこと
を特徴とする半導体ウェーハの製造方法。2. An N − / N + wafer and a P + wafer are separately prepared, and these wafers are adhered to each other to obtain N − / N +.
/ P + A semiconductor wafer having a laminated structure is formed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31187091A JP2846986B2 (en) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | Manufacturing method of semiconductor wafer |
Applications Claiming Priority (1)
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JP31187091A JP2846986B2 (en) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | Manufacturing method of semiconductor wafer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH05129169A true JPH05129169A (en) | 1993-05-25 |
JP2846986B2 JP2846986B2 (en) | 1999-01-13 |
Family
ID=18022410
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2846986B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003045763A (en) * | 2001-07-31 | 2003-02-14 | Naoetsu Electronics Co Ltd | Manufacturing method of junction semiconductor wafer |
US8168515B2 (en) | 2009-05-11 | 2012-05-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for manufacturing semiconductor substrate |
WO2019239632A1 (en) * | 2018-06-14 | 2019-12-19 | Eastwind合同会社 | Power semiconductor device and method of manufacturing same |
-
1991
- 1991-10-30 JP JP31187091A patent/JP2846986B2/en not_active Expired - Lifetime
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WO2019239632A1 (en) * | 2018-06-14 | 2019-12-19 | Eastwind合同会社 | Power semiconductor device and method of manufacturing same |
JP6667774B1 (en) * | 2018-06-14 | 2020-03-18 | Eastwind合同会社 | Power semiconductor device and method of manufacturing the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JP2846986B2 (en) | 1999-01-13 |
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