JPH0555100A - Manufacture of semiconductor substrate - Google Patents

Manufacture of semiconductor substrate

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JPH0555100A
JPH0555100A JP21755191A JP21755191A JPH0555100A JP H0555100 A JPH0555100 A JP H0555100A JP 21755191 A JP21755191 A JP 21755191A JP 21755191 A JP21755191 A JP 21755191A JP H0555100 A JPH0555100 A JP H0555100A
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JP
Japan
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substrate
phosphorus
mirror
polished
silicon wafer
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JP21755191A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaki Matsui
正樹 松井
Keimei Himi
啓明 氷見
Seiji Fujino
誠二 藤野
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a method for manufacturing a semiconductor substrate, in which a reduction in resistance in a junction boundary can be effectively realized particularly in the method for manufacturing the substrate by a junction. CONSTITUTION:At least surfaces to be joined of first and second silicon wafers 11, 12 are mirror-polished, and a phosphorus-doped layer 13 is formed on the polished surface of the wafer 12. The wafers 11, 12 are cleaned in a cleaning step 30, made hydrophilic in a hydrophilically treating step 31, and thin oxide films 14, 15 are formed on the surface. The films 14, 15 are opposed, the wafers 11, 12 are brought into close contact with each other to form a junction substrate 16, vacuum-dried, heat treated, phosphorus and silicon are diffused to each other through the junction boundary so as not to allow oxide to remain in the boundary. The substrate 16 is ground, and polished to complete a semiconductor substrate 17.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、特にパワー素子、そ
の他の半導体回路を形成する、2枚のシリコン結晶体に
よる半導体ウエハを接合して構成される半導体基板の製
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 substrate, which is formed by joining two semiconductor wafers made of silicon crystal to form a power element and other semiconductor circuits.

【0002】[0002]

【従来の技術】高耐圧用半導体装置を構成するために使
用される半導体基板は、シリコン基板の一方の面を低濃
度層とし、もう一方の面に高濃度層を形成して構成され
る。そして、この半導体基板の低濃度層上に活性動作領
域を形成し、また高濃度層を電極として利用するように
構成するのが一般的である。
2. Description of the Related Art A semiconductor substrate used to form a high breakdown voltage semiconductor device is constructed by forming a low concentration layer on one surface of a silicon substrate and forming a high concentration layer on the other surface. Then, an active operation region is generally formed on the low concentration layer of this semiconductor substrate, and the high concentration layer is generally used as an electrode.

【0003】この様な半導体装置を構成するための接合
構造の半導体基板を製造する手段としては、従来より種
々の製法が試みられている。例えば、ウエハ直接接合法
が知られているもので、この方法は鏡面研磨した2つの
シリコンウエハの鏡面を親水化処理した後に密着し、熱
処理によって接合するもので、例えば特開昭60−51
700号公報に開示されている。
Various manufacturing methods have hitherto been attempted as means for manufacturing a semiconductor substrate having a junction structure for constructing such a semiconductor device. For example, a wafer direct bonding method is known. In this method, the mirror surfaces of two mirror-polished silicon wafers are made hydrophilic and then adhered to each other and bonded by heat treatment.
No. 700 is disclosed.

【0004】しかしこの製造方法では、鏡面研磨面に親
水性を持たせるために形成した薄い酸化膜が、熱処理後
においても接合界面に残留する。したがって、例えばこ
の接合界面を通して電流を流すようになる縦型のパワー
トランジスタを構成する場合には、この接合面の抵抗が
オン抵抗の増加等の素子特性の劣化につながり、またこ
の接合界面に密度の高い電流が流れた場合には、その接
合界面に発熱が集中して、極端な場合には結晶破壊に至
ることがある。
However, in this manufacturing method, the thin oxide film formed to impart hydrophilicity to the mirror-polished surface remains at the bonding interface even after the heat treatment. Therefore, for example, when configuring a vertical power transistor that allows a current to flow through this junction interface, the resistance of this junction surface leads to deterioration of device characteristics such as an increase in on-resistance, and the density of this junction interface increases. When a high current flows, the heat is concentrated at the junction interface, and in extreme cases, crystal destruction may occur.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、鏡面研磨された面に親水性
を持たせるために形成された酸化膜が、2枚のシリコン
結晶体を接合し熱処理した後において残留されることが
なく、接合界面における低抵抗化が図れて、良好な界面
特性が設定されるようにした半導体基板の製造方法を提
供しようとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and an oxide film formed for imparting hydrophilicity to a mirror-polished surface has two silicon crystal bodies. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor substrate, which does not remain after being bonded and heat-treated, can achieve low resistance at the bonding interface, and can set good interface characteristics.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体基
板の製造方法は、接合すべき第1および第2のシリコン
結晶体等の半導体ウエハの接合面をそれぞれ鏡面研磨
し、その一方の鏡面研磨面に不純物の高濃度層を形成
し、その後前記両研磨面を親水化処理して相互に密着さ
せ、熱処理して相互に接合されるようにする。
According to the method of manufacturing a semiconductor substrate of the present invention, the bonding surfaces of the semiconductor wafers such as the first and second silicon crystal bodies to be bonded are mirror-polished, and one of them is mirror-polished. A high-concentration layer of impurities is formed on the surface, and then both the polished surfaces are hydrophilized to bring them into close contact with each other and heat-treated so that they are joined to each other.

【0007】[0007]

【作用】この様な半導体基板の製造方法にあっては、第
1および第2の鏡面研磨面の一方に、例えばリンをドー
プすることによって高濃度不純物層とし、例えば600
℃で熱処理を施すと、接合界面の酸素を不純物であるリ
ンとシリコンの相互拡散で同時にシリコン結晶体内に拡
散されるようになり、第1および第2のシリコン結晶体
の接合界面に酸化物が局在しなくなる。したがって、こ
の接合界面は低抵抗とされ、例えば縦型のパワートラン
ジスタ等も効果的に構成できる。
In such a method of manufacturing a semiconductor substrate, one of the first and second mirror-polished surfaces is doped with, for example, phosphorus to form a high-concentration impurity layer.
When heat treatment is performed at 0 ° C., oxygen at the bonding interface is simultaneously diffused into the silicon crystal body due to mutual diffusion of phosphorus and silicon, which are impurities, and an oxide is formed at the bonding interface between the first and second silicon crystal bodies. No longer localized. Therefore, this junction interface has a low resistance, and a vertical power transistor or the like can be effectively formed.

【0008】[0008]

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図1は第1の実施例に係る製造工程を示すも
ので、接合すべき第1および第2の半導体ウエハとされ
る第1および第2のシリコンウエハ11および12が用意さ
れる。この場合、特に図示されていないが、少なくとも
一方の面(図上で上側の面で接合面とされる面)が鏡面
研磨されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a manufacturing process according to the first embodiment, in which first and second silicon wafers 11 and 12 which are first and second semiconductor wafers to be bonded are prepared. In this case, although not particularly shown, at least one surface (the surface on the upper side in the drawing which is the bonding surface) is mirror-polished.

【0009】一方の第2のシリコンウエハ12は、砒素が
ドーパントとして添加されている高濃度基板(1×10
18cm-3以上の不純物濃度)で構成され、その鏡面研磨
面にはリンをイオン注入あるいは気相拡散、ドープドオ
キサイド法等によってドーピングし、リンドーピング領
域13が形成されるようにする。
On the other hand, the second silicon wafer 12 is a high-concentration substrate (1 × 10 5) to which arsenic is added as a dopant.
18 cm -3 is composed of more than impurity concentration), its mirror polished surface phosphorus ion implantation or vapor phase diffusion, and doped by doped oxide method or the like so that the phosphorus doped region 13 is formed.

【0010】このときのイオン注入条件は、例えば加速
電圧80KeV以上で、ドーズ量は3.0×1015cm
-2以上であり、またリンデポの条件は例えばPOCl 3
の雰囲気中で900℃以上で10分以上デポする。この
様にリンをイオン注入法で導入する場合、第2のシリコ
ンウエハ12の鏡面研磨面の表面には、非晶質層が形成さ
れるようになるが、この実施例においては接着工程前に
この非晶質層の結晶性を回復させるための特別な熱処理
は行わない。
The ion implantation conditions at this time are, for example, an acceleration voltage of 80 KeV or more and a dose amount of 3.0 × 10 15 cm.
-2 or more, and the condition of Lindepo is, for example, POCl 3
Deposition at 900 ° C or higher for 10 minutes or longer in the atmosphere. When phosphorus is introduced by the ion implantation method as described above, an amorphous layer is formed on the surface of the mirror-polished surface of the second silicon wafer 12, but in this embodiment, before the bonding step. No special heat treatment is performed to recover the crystallinity of this amorphous layer.

【0011】ここで、第1のシリコンウエハ11は、少な
くとも一方の面が鏡面研磨されて、リンあるいはアンチ
モンあるいは砒素がドーパントとして添加された不純物
濃度(1×1014〜1×1018cm-3)の低濃度基板に
よって構成される。
Here, at least one surface of the first silicon wafer 11 is mirror-polished to have an impurity concentration (1 × 10 14 to 1 × 10 18 cm −3) to which phosphorus, antimony, or arsenic is added as a dopant. ) Is composed of a low-concentration substrate.

【0012】この様に構成された第1および第2のシリ
コンウエハ11および12は、基板洗浄工程30において脱脂
および汚染の洗浄が行われる。この基板洗浄工程30は、
例えばH2 2 とNH4 OHとH2 Oとの混合液、H2
2 とHCl とH2 Oとの混合液、およびHFの順にシ
リコンウエハ11、12を浸漬する工程とする。
In the substrate cleaning step 30, the first and second silicon wafers 11 and 12 thus configured are degreased and cleaned for contamination. This substrate cleaning step 30
For example, a mixed solution of H 2 O 2 , NH 4 OH and H 2 O, H 2
This is a step of immersing the silicon wafers 11 and 12 in this order of a mixed solution of O 2 , HCl and H 2 O, and HF.

【0013】次に、この様に処理された第1および第2
のシリコンウエハ11、12は、親水処理工程31において、
例えばH2 2 とH2 SO4 の約90℃の液温の混合液
中に10分以下の時間範囲で浸漬し、シリコンウエハ11
および12の表面に、それぞれ薄い酸化膜14および15を形
成し、この表面を活性化する。そして、乾燥工程32にお
いてスピンナ乾燥を行う。
Next, the first and second processed in this way
The silicon wafers 11 and 12 of
For example, a silicon wafer 11 is dipped in a mixed solution of H 2 O 2 and H 2 SO 4 at a liquid temperature of about 90 ° C. for a time range of 10 minutes or less.
Thin oxide films 14 and 15 are formed on the surfaces of and 12, respectively, and the surfaces are activated. Then, in the drying step 32, spinner drying is performed.

【0014】この乾燥工程32で乾燥された第1および第
2のシリコンウエハ11および12は、第1のシリコンウエ
ハ11の鏡面研磨面と第2のシリコンウエハ12のリンドー
ピング面13とが対向されるようにして密着させ、接着基
板16を形成させる。この様な密着手段によって、2つの
シリコンウエハ11および12は水素結合による親和力によ
り接着される。
In the first and second silicon wafers 11 and 12 dried in the drying step 32, the mirror-polished surface of the first silicon wafer 11 and the phosphorus-doped surface 13 of the second silicon wafer 12 are opposed to each other. In this way, they are brought into close contact with each other to form the adhesive substrate 16. By such a contact means, the two silicon wafers 11 and 12 are bonded by the affinity due to hydrogen bond.

【0015】この様に形成された接合基板16は、1×1
-4Torr 以下の真空中で30分以上乾燥すると共に、
その後600℃以上の正常な雰囲気中で1時間以上の熱
処理を行う。この熱処理によってリンドーピング層13の
リンとシリコンが接合面を介して相互に拡散するもので
あり、この時同時に親水性を持たせるために形成した酸
化膜14および15の酸素も、接合界面からシリコンウエハ
11、12内に拡散されるようになる。
The joint substrate 16 thus formed is 1 × 1.
While drying in a vacuum of 0 -4 Torr or less for 30 minutes or more,
After that, heat treatment is performed for one hour or more in a normal atmosphere of 600 ° C. or more. By this heat treatment, phosphorus and silicon of the phosphorus doping layer 13 are mutually diffused through the bonding surface, and at the same time, oxygen of the oxide films 14 and 15 formed to have hydrophilicity is also silicon from the bonding interface. Wafer
It will be spread within 11 and 12.

【0016】すなわち、熱処理後の接合基板16の接合界
面には、高抵抗の酸化シリコンによる酸化膜は残留する
ことがなく、しかもこの接合界面はリンの高濃度領域と
されるものであるため、高い導電性を有するようにな
る。
That is, no oxide film of high-resistance silicon oxide remains on the joint interface of the joint substrate 16 after the heat treatment, and this joint interface is a high phosphorus concentration region. It has high conductivity.

【0017】この様にして接合基板16が完成されたなら
ば、不純物の低濃度層が所望の厚さとなるまで、第1の
シリコンウエハ11の側の面から研削研磨することによっ
て、接合界面において酸化物の残留のない、この接合界
面が高い導電性を有する半導体基板17が形成されるよう
になる。
After the bonded substrate 16 is completed in this manner, the surface of the first silicon wafer 11 is ground and polished until the low-concentration layer of impurities has a desired thickness. The semiconductor substrate 17 having high conductivity at the junction interface is formed without any oxide remaining.

【0018】図2はリンをドーピングすることにより接
合界面の酸素が拡散していることを示す実験結果を示
す。この実験は、高濃度基板の鏡面研磨面にリンを窒素
および酸素とPOCl 3 の雰囲気で950℃、20分間
のプリデポを行う。その後、フッ化水素酸でPSG膜を
除去し、これを低濃度基板に貼り合わせて接合基板を形
成するもので、熱処理は1150℃で7時間行った。
FIG. 2 shows an experimental result showing that oxygen at the junction interface is diffused by doping phosphorus. In this experiment, the mirror-polished surface of the high-concentration substrate is pre-deposited at 950 ° C. for 20 minutes in the atmosphere of phosphorus and nitrogen and oxygen and POCl 3 . After that, the PSG film was removed with hydrofluoric acid, and this was bonded to a low-concentration substrate to form a bonded substrate. The heat treatment was performed at 1150 ° C. for 7 hours.

【0019】この実験は比較のために上記のようにリン
をどーピンクした例と、リンをドーピンクしない例とを
行い、リンのドーピングの有無以外は全て同じ条件で行
っているもので、(A)図はリンをどーピンクした例
を、(B)図はリンをドーピンクしない例を示してい
る。
For comparison, this experiment was carried out under the same conditions except that phosphorus was not pinked as described above and phosphorus was not pinked as described above. ) The figure shows an example in which phosphorus is pink, and Figure (B) shows an example in which phosphorus is not pink.

【0020】ここで、この接合基板16の接合界面の観察
は、図3で示すように接合界面近傍(接合面から約5μ
m)まで研磨した後、その側面を接合面が露出するまで
斜め研磨を行う。そして、広がり抵抗法によって抵抗の
変化を計測し、さらにフッ化水素酸に浸漬することより
接合界面の変化を観察した。
Here, the bonding interface of the bonding substrate 16 is observed near the bonding interface (about 5 μm from the bonding surface) as shown in FIG.
After polishing to m), the side surface is obliquely polished until the bonding surface is exposed. Then, the change in resistance was measured by the spreading resistance method, and the change in the bonding interface was observed by further immersing in hydrofluoric acid.

【0021】図2の(A)および(B)の実験結果の対
比により、リンをドーピンクしないと接合界面で抵抗が
増大する。さらに、接合面を顕微鏡写真等によって確認
すると、リンをドーピンクしない例においては、接合界
面に酸化物が凝縮していることが確認され、これが抵抗
増大の原因となっていることが確認できる。これに対し
て、リンをドーピンクした試料にあっては、フッ化水素
酸に浸漬した後も接合界面には変化が観察されず、この
接合界面に局在していた酸素は熱処理によってシリコン
ウエハ内に拡散されたことが理解できる。
By comparing the experimental results of FIGS. 2A and 2B, the resistance increases at the bonding interface unless phosphorus is doped. Further, when the joint surface is confirmed by a micrograph or the like, it can be confirmed that oxide is condensed at the joint interface in the case where phosphorus is not pinked, which causes increase in resistance. On the other hand, in the sample doped with phosphorus, no change was observed at the bonding interface even after the sample was immersed in hydrofluoric acid, and the oxygen localized at this bonding interface was heated in the silicon wafer. It can be understood that it was spread to.

【0022】図4は第2の実施例を説明するためのもの
で、第1の実施例においては第2のシリコンウエハ12の
表面にリンをドーピングしたが、この実施例においては
低濃度基板である第1のシリコンウエハ11の鏡面研磨面
に、リンをドーピングしてリンドーピング層20を形成す
る。その後の工程は第1の実施例と同様に基板洗浄工程
30を行い、さらに図では省略したが親水性処理、密着熱
処理を行って接合基板が完成されるようにする。
FIG. 4 is for explaining the second embodiment. In the first embodiment, the surface of the second silicon wafer 12 was doped with phosphorus, but in this embodiment, a low concentration substrate is used. A phosphorus doping layer 20 is formed by doping phosphorus on the mirror-polished surface of a certain first silicon wafer 11. Subsequent steps are the substrate cleaning step as in the first embodiment.
30. Further, although not shown in the drawing, hydrophilic treatment and adhesion heat treatment are performed to complete the bonded substrate.

【0023】図5は第3の実施例を示す。第1の実施例
においては第2のシリコンウエハ12に対して、イオン注
入によってリンの高濃度層を形成した後、この第2のシ
リコンウエハ12の表面は非晶質状態のままで第1のシリ
コンウエハ11と密着させた。しかし、この第3の実施例
においては第2のシリコンウエハ12の鏡面研磨面にリン
をイオン注入してリンの導入された非晶質領域21を形成
した後、基板洗浄を行ってシリコンウエハ12の表面の結
晶性を回復させるための熱処理を行う。
FIG. 5 shows a third embodiment. In the first embodiment, after a high-concentration layer of phosphorus is formed on the second silicon wafer 12 by ion implantation, the surface of the second silicon wafer 12 is left in the amorphous state and the first silicon wafer 12 is left in the first state. It was brought into close contact with the silicon wafer 11. However, in the third embodiment, phosphorus is ion-implanted into the mirror-polished surface of the second silicon wafer 12 to form an amorphous region 21 into which phosphorus has been introduced, and then the substrate is washed to perform the silicon wafer 12 cleaning. A heat treatment is performed to recover the crystallinity of the surface of the.

【0024】この熱処理は、例えば窒素雰囲気中で80
0℃以上、30分以上の条件で行うもので、この熱処理
によって非晶質領域21が固相成長によりエピタキシャル
成長し、単結晶層211 を形成するようになる。その後
は、第1の実施例と同じに基板洗浄工程30を行い、さら
に図示しないが親水性処理、密着処理、熱処理、さらに
研削研磨処理を行って、接合半導体基板が完成される。
This heat treatment is performed, for example, at 80 in a nitrogen atmosphere.
This is performed under the conditions of 0 ° C. or higher and 30 minutes or longer. By this heat treatment, the amorphous region 21 is epitaxially grown by solid phase growth to form the single crystal layer 211. After that, the substrate cleaning step 30 is performed as in the first embodiment, and hydrophilic treatment, adhesion treatment, heat treatment, and grinding / polishing treatment (not shown) are further performed to complete the bonded semiconductor substrate.

【0025】図6はさらに第4の実施例を示す。第1実
施例では第1のシリコンウエハ11をN型でドーパントし
てリンあるいはアンチモンあるいは砒素が1×1014
-3〜1×1018cm-3添加された低濃度基板で構成
し、第2のシリコンウエハ12をN型で砒素が1×1018
cm-3以上添加された高濃度基板で構成し、第2のシリ
コンウエハ12の表面に、例えばイオン注入法あるいは気
相拡散法等を用いて、リンが1×1018cm-3以上添加
された高濃度層となるリンドーピンク層13を形成した後
接合した。
FIG. 6 further shows a fourth embodiment. In the first embodiment, phosphorus, antimony, or arsenic is added to the first silicon wafer 11 as an N-type dopant at 1 × 10 14 c.
The second silicon wafer 12 is N-type and contains 1 × 10 18 arsenic and is composed of a low-concentration substrate added with m −3 to 1 × 10 18 cm −3.
constituted by high concentration substrate, which is added cm -3 or more, the surface of the second silicon wafer 12, for example by ion implantation or vapor phase diffusion method or the like, is added phosphorus than 1 × 10 18 cm -3 After forming the Lindau pink layer 13 to be a high-concentration layer, they were joined.

【0026】これに対してこの実施例にあっては、第2
のシリコンウエハ12の表面にリンを1×1018cm-3
上の高濃度に添加して第1の領域22を形成すると共に、
さらにリンとは異なる導電型のホウ素を、その濃度がリ
ン濃度未満である関係を保つ状態で添加して第2の領域
23を形成する。その後は基板洗浄工程30を行い、第1の
実施例と同様の処理が行われる。
On the other hand, in this embodiment, the second
Phosphorus is added to the surface of the silicon wafer 12 at a high concentration of 1 × 10 18 cm −3 or more to form the first region 22, and
Further, boron of a conductivity type different from phosphorus is added in a state that the concentration is less than the phosphorus concentration, and the second region is added.
Form 23. After that, the substrate cleaning step 30 is performed, and the same processing as in the first embodiment is performed.

【0027】この実施例において添加されたホウ素は、
シリコン中における拡散定数がリンとほぼ等しいもので
あるため、接合時におけるほぼ1150℃の熱処理、お
よびその後のウエル形成等のデバイス形成工程で受ける
高温長時間の熱処理により、接合面に添加したリンがデ
バイス形成領域に拡散して、キャリア濃度が変化するこ
とを補償することが可能となる。
The boron added in this example is
Since the diffusion constant in silicon is almost equal to that of phosphorus, the phosphorus added to the bonding surface can be removed by the heat treatment at about 1150 ° C. at the time of bonding and the heat treatment at a high temperature for a long time which is received in the device forming process such as well formation thereafter. It is possible to compensate for the change in carrier concentration by diffusing into the device formation region.

【0028】この第4の実施例においては、第1のシリ
コンウエハ11をN、第2のシリコンウエハ12をN
して示したが、これとは異なって第1のシリコンウエハ
11をP、第2のシリコンウエハ12をPとして構成し
てもよい。この場合、接合面は予め1×1018cm-3
上の濃度のリンと、それとほぼ等しいがそれより若干多
目のホウ素を添加して、接合面の近傍に特性上望ましく
ない不要なNが形成されないようにする。
In the fourth embodiment, the first silicon wafer 11 is shown as N and the second silicon wafer 12 is shown as N + , but this is different from the first silicon wafer.
11 may be configured as P and the second silicon wafer 12 may be configured as P + . In this case, the joint surface is preliminarily added with phosphorus having a concentration of 1 × 10 18 cm −3 or more, and boron which is almost equal to but slightly larger than that, and unnecessary N − which is not desirable in terms of characteristics in the vicinity of the joint surface. To prevent the formation of

【0029】あるいは、第1のシリコンウエハ11を
、第2のシリコンウエハ12をPとして、第4の実
施例と全く同じ製造工程を採用するようにしてもよい。
また、第1のシリコンウエハ11をP、第2のシリコン
ウエハ12をNとしてもよい。この場合は、接合面には
予め等量のリンとホウ素を添加させるようにする。
Alternatively, the first silicon wafer 11 may be N and the second silicon wafer 12 may be P + , and the same manufacturing process as in the fourth embodiment may be adopted.
Further, the first silicon wafer 11 may be P and the second silicon wafer 12 may be N + . In this case, equal amounts of phosphorus and boron are added to the joint surface in advance.

【0030】図7は第5の実施例を示す。第1の実施例
においては、第1のシリコンウエハ11をN型の低濃度基
板、第2のシリコンウエハ12をN型の高濃度基板によっ
て構成するようにしたが、この実施例にあっては第1の
シリコンウエハ11をホウ素がドーパントとして添加され
ている低濃度基板(1×1014〜1×1018cm-3の不
純物濃度が設定されている)、第2のシリコンウエハ12
はホウ素がドーパントとして添加されている高濃度基板
(1×1018cm-3以上の不純物濃度が設定されてい
る)によって構成する。
FIG. 7 shows a fifth embodiment. In the first embodiment, the first silicon wafer 11 is composed of an N type low concentration substrate and the second silicon wafer 12 is composed of an N type high concentration substrate. However, in this embodiment, Low-concentration substrate in which the first silicon wafer 11 is doped with boron as a dopant (impurity concentration of 1 × 10 14 to 1 × 10 18 cm −3 is set), second silicon wafer 12
Is composed of a high-concentration substrate to which boron is added as a dopant (an impurity concentration of 1 × 10 18 cm −3 or more is set).

【0031】この様な第1および第2のシリコンウエハ
11および12の、少なくとも接合すべき面は鏡面研磨され
ているもので、第2のシリコンウエハ12の鏡面研磨面に
は、ホウ素をイオン注入若しくは気相拡散、ドープドオ
キサイド法によってドーピンクし、ホウ素ドーピング領
域25を形成する。このホウ素のドーピングは第1のシリ
コンウエハ11に対して行ってもよい。
Such first and second silicon wafers
At least the surfaces of 11 and 12 to be bonded are mirror-polished, and the mirror-polished surface of the second silicon wafer 12 is doped with boron by ion implantation, vapor phase diffusion, or a doped oxide method, A doping region 25 is formed. This boron doping may be performed on the first silicon wafer 11.

【0032】その後は第1の実施例と同様に基板洗浄を
行い、親水性処理を行って第1および第2のシリコンウ
エハ11および12の表面に薄い酸化膜14および15を形成
し、この酸化膜14および15の面を対向して第1および第
2のシリコンウエハ11および12を密着する。
Thereafter, the substrate is washed in the same manner as in the first embodiment, and hydrophilic treatment is performed to form thin oxide films 14 and 15 on the surfaces of the first and second silicon wafers 11 and 12, and the oxidation is performed. The first and second silicon wafers 11 and 12 are adhered to each other with the surfaces of the films 14 and 15 facing each other.

【0033】ホウ素はイオン注入によって導入した場
合、シリコンウエハ12の鏡面研磨面の表面は非晶質とな
るが、この非晶質の状態で密着してもよい。しかし、さ
らに熱処理によって結晶性を回復させた後にその結晶の
状態で密着するようにしても、その後の熱処理によって
ホウ素とシリコンが接合界面を介して相互拡散し、この
時同時に接合界面の酸素もウエハ内に拡散されるように
なる。
When boron is introduced by ion implantation, the surface of the mirror-polished surface of the silicon wafer 12 becomes amorphous, but it may be adhered in this amorphous state. However, even if the crystallinity is recovered by further heat treatment and then adhered in the crystal state, the subsequent heat treatment causes mutual diffusion of boron and silicon through the bonding interface, and at the same time, oxygen at the bonding interface is also transferred to the wafer. Will be diffused in.

【0034】この様にして構成された接合基板を研磨し
て半導体基板17が完成された状態では、その接合界面に
酸化物の残留はなく、充分に高い導電性を有する接合界
面が設定された接合基板による半導体基板17が得られる
ものである。
In the state where the semiconductor substrate 17 was completed by polishing the bonded substrate thus constructed, no oxide remained at the bonded interface, and the bonded interface having sufficiently high conductivity was set. The semiconductor substrate 17 made of the bonded substrate is obtained.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る半導体基板
の製造方法によれば、接合界面において酸化物が残留あ
るいは凝縮しないものであり、この接合界面における導
電性が充分に確保される。したがって、この様な接合に
よって構成された半導体基板によって、充分に特性の安
定して設定された半導体回路素子が構成されるようにな
る。
As described above, according to the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention, the oxide does not remain or condense at the bonding interface, and the conductivity at the bonding interface is sufficiently secured. Therefore, a semiconductor circuit element having such characteristics that the semiconductor substrate is sufficiently stable in characteristics can be formed by the semiconductor substrate having such a junction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施例に係る半導体基板の製造工
程を説明するための図。
FIG. 1 is a diagram for explaining a manufacturing process of a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention.

【図2】上記実施例で製造された半導体基板および従来
の同種の半導体基板の接合界面における抵抗分布状態を
対比して示す図。
FIG. 2 is a view showing a resistance distribution state at a bonding interface of a semiconductor substrate manufactured in the above-described example and a conventional semiconductor substrate of the same kind in comparison.

【図3】接合によって構成された半導体基板を観察する
ときの加工工程を説明する図。
FIG. 3 is a diagram illustrating a processing process when observing a semiconductor substrate formed by bonding.

【図4】この発明の第2の実施例を説明する図。FIG. 4 is a diagram for explaining a second embodiment of the present invention.

【図5】この発明の第3の実施例を説明する図。FIG. 5 is a diagram illustrating a third embodiment of the present invention.

【図6】この発明の第4の実施例を説明する図。FIG. 6 is a diagram for explaining the fourth embodiment of the present invention.

【図7】この発明の第5の実施例を説明する図。FIG. 7 is a diagram for explaining a fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…第1のシリコンウエハ(第1の半導体ウエハ)、12
…第2のシリコンウエハ(第2の半導体ウエハ)、13…
リンドーピング層、14、15…酸化膜、16…接合基板、17
…半導体基板。
11 ... First silicon wafer (first semiconductor wafer), 12
... second silicon wafer (second semiconductor wafer), 13 ...
Phosphorus doping layer, 14, 15 ... Oxide film, 16 ... Bonding substrate, 17
… Semiconductor substrate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】接合すべき第1および第2の半導体ウエハ
のそれぞれ接合面を鏡面研磨する鏡面研磨工程と、 前記第1および第2の半導体ウエハの少なくとも一方の
前記鏡面研磨された接合面に、不純物高濃度層を形成す
る高濃度層形成工程と、 前記第1および第2の半導体ウエハのそれぞれ鏡面研磨
された接合面を親水化する親水化処理工程とを具備し、 この親水化処理された前記鏡面研磨された接合面の相互
を、直接的に密着させるようにしたことを特徴とする半
導体基板の製造方法。
1. A mirror-polishing step of mirror-polishing respective bonding surfaces of first and second semiconductor wafers to be bonded, and at least one of the first and second semiconductor wafers having a mirror-polishing bonding surface. A high-concentration layer forming step of forming an impurity high-concentration layer, and a hydrophilic treatment step of making the mirror-polished bonding surfaces of the first and second semiconductor wafers hydrophilic, respectively. A method of manufacturing a semiconductor substrate, wherein the mirror-polished bonding surfaces are directly brought into close contact with each other.
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