JPH07335846A

JPH07335846A - Ｓｏｉ基板の製造方法

Info

Publication number: JPH07335846A
Application number: JP16340394A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Nakayoshi; 雄一中▲吉▼; Eriko Hashiguchi; 英里子橋口
Original assignee: KYUSHU KOMATSU DENSHI KK; Sumco Techxiv Corp; Komatsu Electronic Metals Co Ltd
Current assignee: KYUSHU KOMATSU DENSHI KK; Sumco Techxiv Corp
Priority date: 1994-06-11
Filing date: 1994-06-11
Publication date: 1995-12-22
Also published as: TW286416B

Abstract

(57)【要約】【目的】ＳＯＩ基板の活性基板残留層を除去するエッ
チングで、中間酸化膜が溶解して欠陥品となるのを防止
する。【構成】支持基板半導体ウェハと、活性基板半導体ウ
ェハを貼り合わせてＳＯＩ基板を作製する際、活性基板
の周縁に生じるボイドを研磨して面取りする。面取部に
残った活性基板の残留層を有機アルカリ溶液でエッチン
グして除去する。有機アルカリ溶液には、６員環の脂環
式含窒素化合物、例えばピペラジン、Ｎ−メチルピペラ
ジン、ピペリジン等の水溶液を用いる。有機アルカリ溶
液の濃度は約６〜１２重量％、処理温度は約６０〜９０
℃である。【効果】有機アルカリ溶液は、活性基板（Ｓｉ）を選
択的に溶解し、中間酸化膜（ＳｉＯ_２）の溶解による欠
陥品はなく、歩留まりが向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、支持基盤として機能す
る半導体ウェハと、活性基板として機能する半導体ウェ
ハとを貼り合わせて作製するＳＯＩ基板の製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、高性能の半導体ディバイス用基板
として、その高耐圧性や高速性などからＳＯＩ基板が要
求されてきており、この種の要求を満たす大面積で結晶
欠陥の少ないＳＯＩ基板は、２枚のウェハを貼り合わせ
ることで、比較的容易に作れるようになった。この貼り
合わせは一般的には図１に示すような工程で行われる。
即ち、先ず図１（ａ）に示すように、活性基板２となる
半導体ウェハと、支持基板４となる半導体ウェハの一
方、たとえば活性基板２を鏡面仕上げして熱処理し、中
間酸化膜となる酸化膜３（以下中間酸化膜という）を形
成する。一方、支持基板４も接合面を鏡面仕上げする。
この両基板２、４の鏡面仕上げ面２ａ、４ａを洗浄、親
水処理し、乾燥した直後、まだ親水性を保持した状態で
接合して接合面７を形成する。こうして接合された活性
基板２と支持基板４は、再度の熱処理により接合面７に
おいて貼着し、図１（ｂ）に示すようにＳＯＩ原基板１
を得る。このとき同時に活性基板２と支持基板４の各々
の表面に、保護酸化膜５及び６が形成される。貼着熱処
理は親水性を保った状態で行われるので、残留水酸基や
水素イオンが接合面７の外周に集まって気泡となり不完
全接着部（ボイド）が発生する（図示しない）。不完全
接着部は他の部位より強度が落ちるために、後の工程で
チッピングやパーティクル発生の原因となることから、
図１（ｃ）に示すように、不完全接着部を含む活性基板
２の外周部を研削加工により面取りする。面取部８は、
研削加工時中間酸化膜３を傷つけないように厚さ数１０
μｍの活性基板２の残留層２ｂを残して行う。次いで、
ＳＯＩ原基板１をキャリヤに装填してエッチングするこ
とにより、理想的には図１（ｄ）に示すように活性基板
残留層２ｂのみを除去する。最後に活性基板２を所定の
厚さまで研削や研磨で除去して、図１（ｅ）に示すよう
に薄膜化し、支持基板４の酸化膜６をフッ酸溶液で除去
してＳＯＩ基板（図示しない）を得る。

【０００３】従来、ＳＯＩ原基板１における活性基板２
の残留層２ｂを除去するエッチングには、アルカリ金属
の水酸化溶液、例えば水酸化カリウムの水溶液を用いて
いたが、近年ＳＯＩ基板の絶縁膜となる中間酸化膜３が
薄膜化されるに従って、活性基板残留層２ｂが完全に除
去される前に中間酸化膜３が溶解して、支持基板４の鏡
面テラスの円周方向に、図２に示すようにＶ溝９が発生
し、これが欠陥不良品となり、歩留まりの低下をもたら
していた。また、このことが中間酸化膜の一層の薄膜化
による高性能ＳＯＩ基板の製造を阻害していた。さら
に、アルカリ金属水酸化物では、アルカリ金属が熱処理
で不純物として発散するおそれもあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の如き
問題点を解決した高性能、高品位で、不良品の発生の少
ないＳＯＩ基板の製造方法を提供することを目的として
いる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、前記目的を達
成した本発明のＳＯＩ基板の製造方法は、支持基板とし
て機能する半導体ウェハと、活性基板として機能する半
導体ウェハを貼り合わせてＳＯＩ基板を作製するに当た
り、活性基板を面取りした後、活性基板の面取り部に残
った残留層を、一般式；ＣｘＨｙＮｚ（但し、ｘが４または５で、ｙが１０、１１、または
１２で、ｚが１または２である）で示す有機アルカリ溶
液でエッチングにより除去することを特徴としている。

【０００６】本発明に使用する有機アルカリ溶液として
は、前記一般式のうち下記一般式で示される

【化１】（但し、Ｒ１、Ｒ２、またはＲ３は各々水素または炭素
数１〜２個のアルキル基を示す）の脂環式化合物が好適
であり、ピペラジン、Ｎ−メチルピペラジン、ピペリジ
ン等をあげることができる。特に、ピペラジンの水溶液
が好適である。

【０００７】腐食剤としての有機アルカリ溶液の濃度
は、その種類によって異なるので一概に特定できない
が、ピペラジン水溶液の場合、濃度を変化させて、珪素
と二酸化珪素に対するエッチングレート比をみると、図
４に示す通りである。このことから、濃度は４ないし１
４重量％、好ましくは６％〜１２％、さらに好ましくは
８〜１０％である。一方、ピペラジン水溶液の各濃度に
おいて、エッチングの処理温度を変化させてみると図５
に示すとおりである。これらの結果からエッチング処理
温度は、約６０〜９０℃、好ましくは７５〜８５℃であ
る。

【０００８】

【作用】本発明で使用する有機アルカリ溶液のエッチン
グ作用は、例えば図３に示す通りである。即ち、面取り
後の活性基板２の残留層２ｂの厚さが最大５０μｍ、最
小３０μｍ、平均４０μｍで、中間酸化膜３の厚さが１
０００

【外１】ÅのＳＯＩ原基板試料を、後述する実施例１の
ピペラジン水溶液及び比較例１の水酸化カリウム水溶液
を用いてエッチングすると、表１の結果が得られる。

【表１】表１から明らかなように、水酸化カリウム溶液の場合
は、活性基板２の残留層２ｂ（珪素）の一番厚いところ
と薄いところを完全除去するのに約１８分の差しかない
が、中間酸化膜３（二酸化珪素）のエッチングレートが
高いために、中間酸化膜３が溶解される。これに対し本
発明のピペラジン溶液では、前記の時間差が約７７分と
大きいものの、中間酸化膜３はエッチングに十分耐えら
れる。即ち全体としてエッチングレートは緩慢である
が、残留層２ｂの選択除去性に対しては優れた作用を示
す。併せて、アルカリ金属水酸化物溶液のように金属イ
オンを含んでいないので、残留不純物の発散は生じな
い。

【０００９】

【実施例１】厚さ６２５μｍのシリコン半導体ウェハを用いた。この
うち活性基板２を鏡面仕上げした後熱処理し、中間酸化
膜３となる酸化膜を形成した。一方、支持基板４も同様
に鏡面仕上げした。各基板２、４は洗浄による親水処理
を施し、表面が親水性を保持する程度まで乾燥して、鏡
面仕上面２ａ、４ａで重ね合わせた。次いで再度熱処理
して、図１（ｂ）に示すように重ね合わされた活性基板
２と支持基板４を貼着するとともに、両表面に保護酸化
膜５、６を形成した。このとき残存水酸基や水素イオン
により周縁テラス部に生じた不完全接着部（ボイド）
を、図１（ｃ）に示すように、周側から約３．０ｍｍに
わたって円周方向に研削機により削除した。この面取り
は、図３に示すように、厚さで最大５０μｍ、最小３０
μｍの残留層２ｂが残るように行った。残留層２ｂの除
去はＳＯＩ原基板をキャリヤに搭載して８０℃の腐食剤
に１８０分浸漬してエッチングすることにより行った。
エッチング用の腐食剤には、ピペラジンの１０重量％水
溶液を用いた。その結果、厚さ１０００

【外１】Åの中間酸化膜３を破ることなく、図１（ｄ）
に示すようなＳＯＩ原基板１を得た。得られたＳＯＩ原
基板１は、図１（ｅ）に示すように、さらに厚さ１０μ
ｍ程度まで平面研削して薄膜化し、濃度５０重量％フッ
酸水溶液で処理して支持基板４の酸化膜を除去し、その
後鏡面研磨してＳＯＩ基板（図示しない）を得た。

【００１０】

【実施例２】エッチングに使用する腐食液をＮ−メチル
ピペラジンの１０重量％水溶液とした以外は、実施例１
と同一である。

【００１１】

【実施例３】エッチングに使用する腐食液をピペリジン
の１０重量％水溶液とした以外は、実施例１と同一であ
る。

【００１２】

【比較例１】エッチングに使用する腐食液を水酸化カリ
ウムの５０重量％水溶液とし、処理温度を７０℃とした
以外は、実施例１と同一である。

【００１３】前記、実施例１と比較例１について、以下
の方法により溶解力の比較試験を行い、その比を算出し
た結果を表１に示す。

【００１４】ひとつのキャリアに、酸化膜なしのウェハ
（Ｓｉ）と酸化膜付きウェハ（ＳｉＯ_２）を各々１０枚
交互に装填した。実施例１と比較例１の溶液それぞれに
超音波振動を与えながら約１８０分間浸漬してエッチン
グした。エッチング時間をストップウォッチで秒単位で
測定した。エッチング量の測定は、酸化膜なしウェハ
（Ｓｉ）については平坦度測定器（ＡＤＥ社製ＡＤＥ９
５００）で１枚当たり６点、酸化膜付きウェハ（ＳｉＯ
_２）については膜圧測定器（ナノメトリックスジャパン
社製ＮａｎｏＳｐｅｃ／ＡＦＴ）で１枚当たり１７点行
った。エッチングレートの計算は次式によった。

【００１５】酸化膜なしウェハ（Ｓｉ）の場合：

【数１】但し、Ａ１＝エッチング前のウェハの厚さＡ２＝エッチング後のウェハの厚さＴ＝エッチング時間酸化膜付きウェハ（ＳｉＯ_２）の場合：

【数２】但し、Ｂ１＝エッチング前のウェハの酸化膜厚さＢ２＝エッチング後のウェハの酸化膜厚さＴ＝エッチング時間

【００１６】

【表２】

【００１７】表２の結果から、腐食剤として水酸化カリ
ウム５０重量％水溶液を用いた比較例１に比して、ピペ
ラジン１０重量％水溶液を用いた本発明の実施例１は、
活性基板となる半導体ウェハのシリコンと中間酸化膜の
二酸化珪素に対する腐食速度が全体としてマイルドであ
るが、両者の選択性において６５倍近くも優れているこ
とが明らかである。

【００１８】

【発明の効果】本発明のＳＯＩ基板の製造方法によれ
ば、以下の効果にもとづき高性能、高品位のＳＯＩ基板
を収率よく得られる。（１）．中間酸化膜を溶解して破ることなく、活性基板
の面取り部残留層を除去できる。（２）．これにより、中間酸化膜の一層の薄膜化が可能
となる。（３）．アルカリ金属に起因する金属の発散がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はＳＯＩ基板の一般的な製造工程における
活性基板、支持基板及びＳＯＩ原基板のテラス部を示す
断面図である。

【図２】従来のＳＯＩ基板の製造方法で生じる欠陥ＳＯ
Ｉ原基板のテラス部を示す断面図である。

【図３】エッチングレート試験用試料のＳＯＩ原基板の
テラス部を示す断面図である。

【図４】ピペラジン溶液の濃度とＳｉ／ＳｉＯ_２エッチ
ング選択比との関係を示すグラフである。

【図５】ピペラジン溶液の各濃度における処理温度とＳ
ｉとＳｉＯ_２のエッチングレートとの関係を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１……ＳＯＩ原基板２……活性基板２ａ…鏡面仕上面２ｂ…残量層３……中間酸化膜４……支持基板４ａ…鏡面仕上面５……酸化膜６……酸化膜７……接合面８……面取部９……Ｖ溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】支持基盤として機能する半導体ウェハ
と、活性基板として機能する半導体ウェハを貼り合わせ
てＳＯＩ基板を作製するに当たり、活性基板を面取りし
た後、活性基板の面取り部に残った残留層を、一般式；ＣｘＨｙＮｚ（但し、ｘが４または５で、ｙが１０、１１、または
１２で、ｚが１または２である）で示す有機アルカリ溶
液でエッチングにより除去することを特徴とするＳＯＩ
基板の製造方法。
【請求項２】有機アルカリ溶液が、一般式：【化１】（但し、Ｒ１、Ｒ２、またはＲ３は各々水素または炭素
数１〜２個のアルキル基を示す）で示す脂環式化合物か
らなる群から選ばれた少なくともひとつを含む請求項１
記載のＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項３】有機アルカリ溶液がピペラジン、Ｎ−メ
チルピペラジン、ピペリジンからなる群から選ばれた少
なくともひとつを含む請求項２記載のＳＯＩ基板の製造
方法。
【請求項４】有機アルカリ溶液がピペラジン溶液であ
ることを特徴とする請求項３記載のＳＯＩ基板の製造方
法。
【請求項５】有機アルカリ溶液の濃度が６〜１２重量
％である請求項１記載のＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項６】有機アルカリ溶液の濃度が８〜１０重量
％である請求項５記載のＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項７】エッチングの処理温度が６０〜９０℃で
ある請求項１記載のＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項８】エッチングの処理温度が７５〜８５℃で
ある請求項７記載のＳＯＩ基板の製造方法。