JPH0563071A - 誘電体分離基板の製造方法 - Google Patents

誘電体分離基板の製造方法

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JPH0563071A JP24707091A JP24707091A JPH0563071A JP H0563071 A JPH0563071 A JP H0563071A JP 24707091 A JP24707091 A JP 24707091A JP 24707091 A JP24707091 A JP 24707091A JP H0563071 A JPH0563071 A JP H0563071A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 多結晶シリコン層の研磨面、もしくは酸化膜
の表面部における溝部の形状に対応した凹部の発生、結
合面での空洞の生成を防止して、基板結合強度に十分な
信頼性を得るようにする。 【構成】 単結晶シリコン基板101の表面部に溝部1
04を形成させて分離酸化膜106により覆い、溝部が
埋め込まれる程度まで多結晶シリコン層107を堆積さ
せ、かつ多結晶シリコン層の表面を平面研削盤で研削
し、また、多結晶シリコン層の研削面上110に酸化膜
109を形成させた後、その表面を研磨して平滑面と
し、さらに、酸化膜の平滑面上に支持体としての任意の
基板111を貼り合わせて結合させ、かつ単結晶シリコ
ン基板を裏面側から平面研削および研磨することで、酸
化膜によって島状に分離された各単結晶シリコン領域を
形成させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、誘電体分離基板の製
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般的な誘電体分離基板の製造方法は、
図2に示されているように、まず、異方性エッチングな
どにより所要部分に溝部2を形成した単結晶シリコン基
板1の表面部に対して、酸化膜3を形成した後(図2
(a))、当該酸化膜3を含む単結晶シリコン基板1の表面
上に、多結晶シリコン層を当該基板と同程度の厚さに堆
積させ支持体4とする(図2(b))。かつ当該多結晶シリ
コン支持体4の表面部を研削および/または研磨して略
平坦な面5とする(図2(c))。
【0003】ついで、前記単結晶シリコン基板1を裏面
側から、前記溝部2の一部が露出する程度まで、つま
り、当該溝部2の一部で前記多結晶シリコン支持体4の
一部が露出する界面6まで研削および研磨して薄膜化さ
せ(図2(d))、前記酸化膜3によって相互に島状に電気
的に分離された各単結晶シリコン領域7を形成する(図
2(e))。
【0004】しかし、単結晶シリコン基板1と同程度の
厚さの多結晶シリコンを堆積させた基板は、単結晶シリ
コン基板1と多結晶シリコン層4との熱膨張率の差、お
よび堆積中における多結晶シリコン結晶粒の成長に伴う
体積減少などの影響により、当該多結晶シリコン層4側
が凹むようにして大きな反りを発生する。この反りは基
板の直径が大きくなる程その程度も大きくなる。
【0005】そして、かかる反りは、単結晶シリコンの
島状分離のための研磨の際の精度を悪化させると共に、
この島状分離後においても当該反りが大きいまゝで残さ
れ、以後の素子形成に悪影響を与えることになる。
【0006】また、単結晶シリコン基板1と同程度の厚
い多結晶層を堆積させることは、製造原価的にも不利で
ある。
【0007】そこで、上記のような多結晶シリコンの堆
積に起因する誘電体分離基板の反りの発生を防止し、か
つ併せて、製造原価を減少させるために、例えば、特開
昭63-1449,63-62252号公報に見られるような改良手段が
提案されている。
【0008】この改良された誘電体分離基板の製造方法
は、図3に示されているように、まず、所要部分に前例
と同様に溝部12を設けた単結晶シリコン基板11の表
面に酸化膜13を形成した後(図3(a))、当該酸化膜1
3を含む単結晶シリコン基板11の表面上に、少なくと
も前記溝部12が埋め込まれる程度の厚さまで多結晶シ
リコン層14を堆積させ(図3(b))、かつ当該多結晶シ
リコン層14の表面部を研削して薄層化した後、メカノ
ケミカル法により研磨して十分な平滑面15を得る(図
3(c))。
【0009】ついで、前記多結晶シリコン層14の平滑
面15上に、直接、もしくは熱酸化膜18(図3(e),図
3(d) については後述する)を介して、支持体となる単
結晶または多結晶シリコン基板17を貼り合わせて結合
させ(図3(f))、その後は、前例の場合と同様に、素子
形成側の単結晶シリコン基板11を裏面側から、前記溝
部12の一部が露出する程度まで、つまり、当該溝部1
2の一部で前記多結晶シリコン層14の一部が露出する
界面19まで研削および研磨して薄層化するとともに平
坦で平滑な面とさせ(図3(g))、前記酸化膜13によっ
て相互に島状に電気的に分離された各単結晶シリコン領
域20を形成する(図3(h))。
【0010】従って、この改良された製造方法では、多
結晶シリコンの堆積に起因する反りを最小限に抑制し得
て、大口径の誘電体分離基板の製造に適し、また同時
に、任意の基板の貼り合わせ結合によって、厚い多結晶
シリコンの堆積工程を省略できることから、製造原価の
低減が可能になる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者において、上記改良された製造方法を試みたところ、
前記多結晶シリコン層14の研磨面が必ずしも平滑面1
5とはならずに、当該多結晶シリコン層14の研磨面、
ひいては熱酸化膜18の表面部に、前記断面V字状の溝
部12に対応する凹部16を生ずる(前記図3(d))場合
のあることが確認された。これを想像するに、単結晶と
多結晶の弾性定数が違うため溝上と非溝上では内部の圧
力が異なるためか、あるいは溝部と非溝部の多結晶の性
質が異なるため、メカノケミカル研磨に於ける研磨速度
に差が生ずるのであろう。
【0012】このような凹部16が発生すると、支持体
となる任意の基板17を貼り合わせて結合させた時、当
該凹部対応の結合面21に空洞22が形成され、その結
果、両者の結合が弱くなり、以後の素子形成側の単結晶
シリコン基板11の研削および研磨による薄膜化工程、
ないしは素子形成工程に於いて、当該結合面21で剥離
を生ずるいう問題点があった。
【0013】この発明は、このような従来の問題点を解
消するためになされたもので、その目的とするところ
は、前記従来の製造方法において、多結晶シリコン層1
4の研磨面、もしくは熱酸化膜18の表面部に、断面V
字状の溝部12に対応した凹部16の発生、ひいては結
合面21での空洞22の生成を防止し、これによって、
基板結合強度に十分な信頼性を得られるようするととも
に、安価な、誘電体分離基板の製造方法を提供すること
である。
【0014】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、この発明に係る誘電体分離基板の製造方法は、素
子形成側となる単結晶シリコン基板の表面部に所要断面
形状の溝部を形成させると共に、当該溝部を酸化膜によ
って覆った後、溝部対応部分が埋め込まれる程度まで多
結晶シリコン層を堆積させる工程と、前記堆積された多
結晶シリコン層の表面を研削して平坦面とする工程と、
前記多結晶シリコン層の平坦面上に、酸化膜を形成させ
た後、当該酸化膜の表面をメカノケミカル方式により研
磨して平滑面とする工程と、前記酸化膜の平滑面上に、
別に用意された支持体としての任意の基板を貼り合わせ
て結合させる工程と、前記素子形成側の単結晶シリコン
基板を裏面側から研削および研磨して、当該単結晶シリ
コン基板内に前記酸化膜によって島状に分離された各単
結晶シリコン領域を形成させる工程とを、少なくとも含
むことを特徴とするものである。
【0015】
【作用】この発明のように、平面研削盤によって得られ
る平滑ではないが平坦な平坦面上に略平滑な酸化膜を形
成し、この酸化膜をメカノケミカル法により研磨する
と、溝部上と非溝部上で研磨速度が異ならず、平坦で平
滑な酸化膜が得られ、その後の貼り合わせ加工の時に空
洞を生じたりする惧れがない。
【0016】
【実施例】以下、この発明に係る誘電体分離基板の製造
方法の実施例につき、図1を参照して詳細に説明する。
【0017】図1(a) ないし(n) はこの発明の一実施例
を適用した誘電体分離基板の製造方法の主要な工程を順
次模式的に示すそれぞれに断面図である。
【0018】CZ法によって引き上げた直径 125mmのn
型〈100〉単結晶シリコン基板(厚さ 625μm )10
1の表面部(図1(a))に対し、熱酸化膜102を形成さ
せ(図1(b))、ホトリソグラフィ法により所要の溝パタ
ーンを形成し、KOH水溶液によりエッチングを施すこ
とによって、最大深さ35μm 程度のV字状溝部104を
形成した(図1(c),(d),(e))。
【0019】ついで、前記熱酸化膜102除去した後、
前記V字状溝部104を含む単結晶シリコン基板101
の表面部上に、シート抵抗値20Ω/□、厚さ4μm 程度
のSb拡散層105を形成し(図1(f))た後に、当該S
b拡散層105上に、熱酸化法により、厚さ 2μm 程度
の酸化膜106を形成した(図1(g))。
【0020】次に、前記酸化膜106上に対し、エピタ
キシャル反応装置内で、前記V字状溝部104の対応部
分が十分に埋め込まれる程度までに、多結晶シリコン層
107を1175℃で厚さ80μm 程度堆積させ(図1(h))た
後、平面研削盤を用いて、当該多結晶シリコン層107
面を、非溝部上での厚さが20±3 μm 程度になるまで研
削して平坦面108とした(図1(i))。場合によって
は、研磨を行ない、この面を略平滑な面とする操作を加
えても良い。このようにして研削された平坦面108の
面粗さは、 0.3μm 程度以下であり、かつフラットネス
は、TTVで 2μm 程度以下であった。また、この場合
の反りは、多結晶シリコン層107面が凹部側になっ
て、その反りの大きさは、直径125mmφの平坦面108
において、その外周部と中央部の高低差でおゝよそ50±
10μm 程度であった。
【0021】さらに、前記のように処理された基板を十
分に洗浄した後に、前記多結晶シリコン層107の平坦
面108上に、熱酸化法により、厚さ 1〜1.5 μm 程度
の熱酸化膜109を形成させ(図1(j))、この酸化膜を
メカノケミカル方式による研磨盤を用いて研磨して平滑
面(または鏡面)110を得た(図1(k))。この実施例
では、熱酸化法により酸化膜を形成したが、他の方法、
例えば、化学気相成長法(CVD法)によっても良い。
こゝでの基板における反りは、多結晶シリコン層107
の面側が凹部のものと凸部のものとの双方になって、そ
の大きさは、前記指標で、おゝよそ30μm 以下であっ
た。また、この熱酸化膜109に対するメカノケミカル
研磨では、従来の場合とは異なって、前記V字状溝部1
04に対応する凹部が形成されるようなことはなかっ
た。
【0022】続いて、前記のように形成された基板にお
ける熱酸化膜109の平滑面110上に、別に用意され
た、CZ法によって引き上げた直径 125mmのn型〈10
0〉単結晶シリコン基板(厚さ 625μm )111を貼り
合わせて結合させ、かつ熱処理を施した(図1(l))。
【0023】その後、従来の各場合と同様に、素子形成
側の単結晶シリコン基板101を裏面側から、前記V字
状溝部104の一部が露出する程度まで、つまり、当該
V字状溝部104の一部で前記多結晶シリコン層107
の一部が露出する界面112まで研削して薄層化させ、
メカノケミカル研磨により平滑化した(図1(m))。この
ようにして、酸化膜106によって相互に島状に電気的
に分離された各単結晶シリコン領域113を形成させ
(図1(n))、所期の誘電体分離基板を得た。
【0024】前記の各工程を経て製造される誘電体分離
基板の結合面114を超音波探傷器と赤外線空洞検査器
を用いて検査したところ、当該結合面114には、空洞
が見つけられなかった。また、その結合強度を引張り試
験機によって測定したところ、試験に用いた接着剤の結
合強度である800Kgf/cm2であって、誘電体分
離基板の製造のための溝の形成、多結晶の堆積を行なわ
ない通常の単結晶シリコン基板相互の結合強度と同等で
あり、この発明の効果が立証された。
【0025】
【発明の効果】以上、実施例によって詳述したように、
この発明方法によれば、多結晶シリコン層の堆積量を低
減して製造原価の低減が図れるとともに、基板の反りが
なく、且つ結合面での空洞の発生がなく強い結合強度の
ある誘電体分離基板を製造し得る優れた特長を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a) ないし(n) はこの発明の一実施例を適用し
た誘電体分離基板の製造方法の主要な工程を順次模式的
に示すそれぞれに断面図である。
【図2】(a) ないし(e) は従来の一般的な誘電体分離基
板の製造方法の主要な工程を順次模式的に示すそれぞれ
に断面図である。
【図3】(a) ないし(h) は改良された従来例による誘電
体分離基板の製造方法の主要な工程を順次模式的に示す
それぞれに断面図である。
【符号の説明】
101 単結晶シリコン基板 102 ホトリソ用熱酸化膜 103 パターニングされたレジスト 104 V字状溝部 105 Sb拡散層 106 酸化膜 107 多結晶シリコン層 108 平坦面 109 熱酸化膜 110 平滑面 111 単結晶シリコン基板 112 研磨界面 113 単結晶シリコン領域 114 結合面

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 素子形成側となる単結晶シリコン基板の
    表面部に所要断面形状の溝部を形成させると共に、当該
    溝部を酸化膜によって覆った後、溝部対応部分が埋め込
    まれる程度まで多結晶シリコン層を堆積させる工程と、 前記堆積された多結晶シリコン層の表面を研削して平坦
    面とする工程と、 前記多結晶シリコン層の平坦面上に、酸化膜を形成させ
    た後、当該酸化膜の表面をメカノケミカル方式により研
    磨して平滑面とする工程と、 前記酸化膜の平滑面上に、別に用意された支持体として
    の任意の基板を貼り合わせて結合させる工程と、 前記素子形成側の単結晶シリコン基板を裏面側から研削
    および研磨して、当該単結晶シリコン基板内に前記酸化
    膜によって島状に分離された各単結晶シリコン領域を形
    成させる工程とを、 少なくとも含むことを特徴とする誘電体分離基板の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 前記堆積された多結晶シリコン層の表面
    を研削して平坦面とした後、当該平坦面を研磨して略平
    滑な面とし、かつ当該略平滑な面上に、熱酸化膜、もし
    くはCVD酸化膜を堆積させ、さらに、当該酸化膜の表
    面を研磨して平坦かつ平滑な面とすることを特徴とする
    請求項1記載の誘電体分離基板の製造方法。
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