JPH05275300A - 半導体ウェーハの貼合わせ方法 - Google Patents
半導体ウェーハの貼合わせ方法Info
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- JPH05275300A JPH05275300A JP10224492A JP10224492A JPH05275300A JP H05275300 A JPH05275300 A JP H05275300A JP 10224492 A JP10224492 A JP 10224492A JP 10224492 A JP10224492 A JP 10224492A JP H05275300 A JPH05275300 A JP H05275300A
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Abstract
方法において、接合界面にバブル、ボイド等の気泡やス
ワール等の結晶性歪を発生しない半導体ウェーハの貼合
わせ方法を提供する。 【構成】 図1に示すように、第1のウェーハおよび第
2のウェーハの少なくとも一方を凸状に撓ませて、ウェ
ーハ同士をその周縁部の一点で合致させ、この一点を開
始点とし、中心点を通る対極点へ向って貼合わせを進行
する。
Description
導体ウェーハにおいて、その貼合わせ界面に結晶性歪等
の微視的な欠陥を生じない半導体ウェーハの貼合わせ方
法に関する。
たSOI構造は、その高耐圧性、高速性等により次世代
の半導体デバイス用基板として従来より注目されている
が、近年、大面積で結晶欠陥がなく、かつ、比抵抗や酸
素濃度等も自由に制御することができるSOI構造がウ
ェーハ貼合わせ法により比較的容易に得られるようにな
ってきた。この貼合わせにより作製されるSOIウェー
ハは、酸素をイオン注入によりシリコン単結晶基板の表
面から数μmの位置に帯状に打ち込み、その後の熱処理
により酸素原子を再配列させてSiO2層を形成するS
IMOX法(Separatation by IM
planted OXygen)、及び予め付与したS
iO2上に数μm厚の多結晶シリコンを気相成長させ、
その後レーザーにより溶融して単結晶化させるZMR法
(Zone Melting Recrystalli
zation)などに比較して、デバイス作製領域の結
晶性が良いこと、熱酸化した側の界面をデバイス側に用
いることによりSi−SiO 2界面が安定であること、
量産のための設備が廉価であること等の利点を有してい
る。
際の貼合わせ工程が、親水性付与のための洗浄の直後に
行われるために、接合前の2枚の半導体ウェーハの表面
に残留しているシラノール基(Si−OH)、水素イオ
ン等が接合界面に取り込まれて、貼合わせ後の熱処理に
より反応して気泡を形成してしまい、ボイド(バブル)
等の欠陥が生じやすい。さらに、これらの比較的大きな
欠陥の他に、貼合わせの際の密着力のむら等によって接
合界面に生ずる微視的な結晶性歪みも特にデバイス作製
側をサブミクロンレベルまで薄く研磨した場合にデバイ
スの電気的特性を著しく劣化させるので、その発生を防
止しなければならない。そのために、接合界面における
各種欠陥の発生を抑止する種々の貼合わせ方法が試みら
れている。
報、特開昭63−19807号公報、特開昭64−40
13号公報、特開平1−169917号公報、特開平2
−56918号公報等には、図5に示すように、一方の
半導体ウェーハ1をその接合面の中央部が周辺部に対し
て突出したいわゆる凸状にこれをたわませ、その中心点
3を接合の開始点として他方の半導体ウェーハ2の接合
面に接触させて貼合わせを行う方法が開示されている。
また、特開平1−122142号公報には、接触面に沿
う方向に応力を印加しながら貼合わせを行う方法、特開
平2−135722号公報には、少なくとも一方の主面
に基体に対し収縮応力または引張応力を生ぜしめる膜を
形成して貼合わせる方法、特開平2−267951号公
報には、2枚のウェーハの両側から同一の圧力を印加し
て貼合わせる方法、特開平3−84919号公報には、
2枚のウェーハに接着後に両者を包む大気を減圧する方
法、特開平3−94416号公報には、接合面と反対の
面の酸化膜を除去して曲面を形成してから貼合わせを行
う方法等が開示されている。
特開昭63−9922号公報、特開平1−132112
号公報、特開平1−183807号公報等には、これら
の貼合わせ方法を実施するための種々の接合装置が提案
されている。
の接合方法、接合装置を用いれば、先に述べたウェーハ
接合面でのボイド等の比較的大きな欠陥の発生は抑制す
ることができるが、微視的な結晶性歪の発生を抑えるこ
とは困難である。特に、これらの方法が、凸状にたまわ
せたウェーハの接合面の中心点から接合を開始するた
め、中心点を起点として周辺へ等間隔で広がっていくよ
うな同心円状の結晶性歪が発生し易いという問題点を有
していた。
発生しないウェーハの貼合わせ方法を提供することを、
その目的としている。
の本発明により解決される。すなわち、第1のウェーハ
および第2のウェーハのうちの少なくとも一方を凸形の
おわん状に湾曲変形させながらそれらの接合面同士を重
ね合わせる半導体ウェーハの貼合わせ方法において、上
記第1のウェーハの周辺部の一点と第2のウェーハの周
辺部の一点とを合致させて接合開始点とし、これらのウ
ェーハの接合面の中心点を挟んでこの接合開始点の反対
側の対極点を接合終了点として、この接合開始点から接
合終了点に向かって順次接合を進行させるものである。
周辺部の一点とする。貼合わせはこの開始点を起点とし
て順次径方向に連続的に進行させる。そして、直径方向
の反対側の周辺部の対極点を貼合わせの終了点とする。
本方法によれば、従来の方法と同様の原理で2枚のウェ
ーハ間に残留していたガスが、その接合が進行するにし
たがって貼合わせの終了方向に向かって排出される。こ
の結果、接合界面での気泡等の比較的大きな欠陥を完全
に防止できる。そして、この接合開始点がウェーハの周
縁部に存在するので、接着のメカニズムが変化し、界面
の応力が緩和されるため、接合開始点を起点として従来
発生していた同心円状の微視的な結晶性歪の発生を完全
に抑えることができる。
る。本発明の貼合わせ方法が適用される例えば熱酸化膜
を介在させて2枚のシリコンウェーハを貼合わせて接合
したSOIウェーハは、デバイス作製領域の結晶性が良
いこと、熱酸化した側の界面が安定であること、量産が
容易であること等の理由で幅広い用途が期待されてい
る。このSOIウェーハの貼合わせは通常、まず、親水
性処理した2枚のシリコンウェーハを直接重ね合わせ、
水素結合やファン・デル・ワールス力等により結合させ
る。ウェーハ表面に親水性を持たせるための洗浄として
は、SC−1洗浄(NH4OH/H2O/H2O2の混合液
を80℃に加熱して洗浄する方法)が頻繁に用いられ
る。次いで、この重ね合わせたウェーハに1000℃以
上の高温で熱処理を行い、その結合を完全なものにす
る。最後に、平面研削、研磨、あるいは、エッチング等
によりウェーハのデバイスを作製する側の面を所望の厚
さとなるまで加工するものである。この貼合わせ工程の
諸条件が不十分な場合にはその接合界面に前述のような
欠陥が生じる場合がある。
するために、2枚のウェーハの少なくとも一方をたわま
せる。図1に示すように、非変形状態の第1のウェーハ
1に対して第2のウェーハ2をたわませて、それらの周
縁部の一点3を開始点として第1のウェーハ1と第2の
ウェーハ2との接合を行うものである。この際の撓み角
度には特に制限はなく、貼合わせ工程に有利な撓み角を
選定すればよい。また接合開始点3は特にオリエンテー
ションフラット位置である必要はなく、周縁部の任意の
点から接合を開始することができる。ここで、第2のウ
ェーハの厚みは100μm〜900μmとすることが好
ましい。この範囲未満では強度が不足し、この範囲以上
では撓みが不十分となる。本発明の他の態様では、第1
のウェーハである活性層を撓ませて、2枚の撓ませたウ
ェーハ同士を接合してもよい。この場合には、2枚のウ
ェーハが相似状態で貼合わされるので微視的な結晶性歪
の発生の防止がより効果的となることが期待できる。
以下の治具を使用して行われる。図2には、この治具2
1を示している。この治具21は、同図(A)および
(B)に示すように、例えばテフロン製の円盤状であっ
て、その半径方向の外側位置には円周方向に沿って等間
隔に配列するように真空吸引用の孔22を形成してい
る。その上面にウェーハを載置して孔22より真空吸引
を行うことにより、ウェーハの周縁部を変形させるもの
である。なお、接合ウェーハに結晶性歪が存在しないこ
とは、X線トポグラフィ法にて確認することができる。
この測定法にサーマルウェーブ信号測定およびライフタ
イム測定による欠陥層の評価法を併用するならば、より
確実に欠陥層が存在しないことを確認することができ
る。
わせ方法は、第1および第2のウェーハの間に接合の際
に巻き込まれる気泡が存在せず、しかも、同心円状の歪
みが発生する際の起点となる接合開始点がウェーハ周縁
部に存在するため微視的な結晶性歪の発生を効果的に防
止することができる。なお、第1のウェーハと第2のウ
ェーハを減圧状態で貼合わせを行うならば、本発明の効
果をより高めることができる。
の表面を鏡面研磨したP型、(100)、口径5イン
チ、厚さ620μm、比抵抗3Ω・cm、酸素濃度[O
i]<1.5×1018cm-3(旧ASTM)の2枚のシ
リコンウェーハを準備する。これらの2枚のシリコンウ
ェーハを室温で重ね合わせて本発明の方法で貼合わせ
た。次いで、1100℃、120minの熱処理により
2枚のシリコンウェーハを一体化して貼合わせウェーハ
Aを得た。また、これとは別に比較品として、通常の貼
合わせ方法(接合面の中心部を接合開始点とした方法)
によるウェーハBを得た。サンプル数は各々10枚とし
た。
常のX線トポグラフィ法で評価した。その結果ウェーハ
Aが10枚とも同心円状の歪みが認められなかったのに
対し、ウェーハBでは10枚中8枚に微視的な結晶性歪
が認められた。図3に歪みのないウェーハAの、図4に
歪みを生じたウェーハBのX線トポグラフィ法により得
た写真を示す。さらに、サーマルウェーブ信号測定法お
よびライフタイム測定法にて結晶性歪の有無の評価を行
ったところ、同様の結果が得られた。この結果から本発
明の貼合わせ方法が確実に気泡、結晶性歪等の欠陥を防
止し得ることが明らかである。
は、接合の開始点をウェーハ周縁部の一点とすることで
貼合わせウェーハ界面に発生し易い、あらゆる欠陥の生
成を防止することができる。
を示す模式図である。
具の概略図である。
ェーハのXRT写真である。
ーハのXRT写真である。
示す模式図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 第1のウェーハおよび第2のウェーハの
うちの少なくとも一方を湾曲変形させながらそれらの接
合面同士を重ね合わせる半導体ウェーハの貼合わせ方法
において、 上記第1のウェーハの周辺部の一点と第2のウェーハの
周辺部の一点とを合致させて接合開始点とし、これらの
ウェーハの接合面の中心点を挟んでこの接合開始点の反
対側の対極点を接合終了点として、この接合開始点から
接合終了点に向かって順次接合を進行させることを特徴
とする半導体ウェーハの貼合わせ方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10224492A JP2846994B2 (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 半導体ウェーハの貼合わせ方法 |
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-
1992
- 1992-03-27 JP JP10224492A patent/JP2846994B2/ja not_active Expired - Fee Related
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