JPH09213593A

JPH09213593A - 接着基板及びその製造方法

Info

Publication number: JPH09213593A
Application number: JP1337396A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Tomita; 真一冨田
Original assignee: Sumitomo Sitix Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-01-29
Filing date: 1996-01-29
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】【目的】製造費及び製造時間が低減され、しかもボイ
ドフリーの良品を得る率が増大する接着基板及びその製
造方法を得ること。【構成】第１の半導体ウエーハ２と第２の半導体ウエ
ーハ１を接着して形成される接着基板の製造方法におい
て、主面が鏡面研磨された第１の半導体ウエーハと、厚
みが前記第１の半導体ウエーハの２／３以下で主面が鏡
面研磨された第２の半導体ウエーハとを用意して、前記
双方半導体ウエーハの主面同士を密着し、その後、熱処
理して接着する工程と、前記第２の半導体ウエーハを裏
面より薄膜化し、その面を鏡面化する工程と、を備えた
接着基板の製造方法と、このようにして製造された接着
基板の、第２の半導体ウエーハ１の層の直径が第１の半
導体ウエーハ２の直径より４ｍｍ以内で小さい構成の接
着基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、第１の半導体ウエ
ーハと第２の半導体ウエーハとを鏡面研磨した後、接着
して形成される接着基板及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来において、第１の半導体ウエーハと
第２の半導体ウエーハとの間に誘電体層を介在させて接
着して形成されるＳＯＩ（Silicon on Insulator）基
板が知られている。

【０００３】この種の半導体基板の製造方法は、第１の
半導体ウエーハと第２の半導体ウエーハのうち、少なく
とも一方に誘電体層となる酸化膜（Ｓｉ０₂）を形成し
ておき、前記２枚の半導体ウエーハを密着させ熱処理を
施して、接着ウエーハを形成する。

【０００４】その後、ウエーハの鏡面加工時に発生した
ダレにより生じる接着ウエーハ周辺の未接着部分を研削
及びエッチングにより除去し、デバイス形成層となる層
を所望の厚みになるように研削した後、仕上げとして鏡
面研磨後、ＳＯＩ基板とする。

【０００５】このような従来の接着法によるＳＯＩ基板
は、例えば、図６（１）〜（９）に示すような順序で形
成される。

【０００６】すなわち、まず、図６（１）に示した第１
の半導体ウエーハ２と第２の半導体ウエーハ１は、図５
に示す工程により加工された一般に製造市販されている
シリコンウエーハを使用する。尚、図５に示す工程は、
シリコンインゴットをスライスし、面取りを行い、ラッ
ピング、エッチング及び鏡面研磨を施すものである。

【０００７】一般に製造市販されているシリコンウエー
ハの厚みは規格化されており、例えば６インチで６７５
μｍ又は６２５μｍ，８インチで７２５μｍの厚みに仕
上げられている。

【０００８】次に、前記シリコンウエーハ用いて、図６
（２）に示すように、第２の半導体ウエーハ１の表面に
誘導体層となる酸化膜５を形成する。その後第１の半導
体ウエーハ２と第２の半導体ウエーハ１の双方の接着表
面の清浄化処理を行い、図６（３）に示すように、半導
体ウエーハ１，２を室温で密着する。

【０００９】次に、図６（４）に示すように、温度８０
０℃以上で熱処理することにより接着強度を増す。６
は、酸化膜である。

【００１０】次に、図６（５）に示すように、第２の半
導体ウエーハ１の未接着部分を幅３ｍｍ程度研削し、図
６（６）に示すようにエッチングによって研削部７を除
去する。８はエッチング後の研削部である。

【００１１】半導体ウエーハ１，２には研磨時に、ウエ
ーハ周辺にダレが発生しており、図８に示すように、双
方を接着すると未接着部分１ａ，２ａ（幅ｗ１）が生じ
る。

【００１２】接着ウエーハ３を洗浄又は研磨する際、前
記未接着部分が剥がれて飛散すると発塵源となり、ウエ
ーハ表面がパーティクルで汚染されたり、その一部が表
面に付着して加工時にウエーハ表面が傷つけられたりす
る。このため、未接着部１ａの幅ｗ１よりも広い幅ｗ２
（ｗ２＞ｗ１）で予め除去しておく必要がある。

【００１３】その後、図６（７）に示すように酸化膜６
を除去し、図６（８）に示すように第２の半導体ウエー
ハ１を裏面より研削し、図６（９）に示すようにＳＯＩ
層を所望の厚みになるように研磨を行う。

【００１４】このようにして、従来の製造方法により半
導体ウエーハ１，２の間に酸化膜を介在したＳＯＩ基板
が製造される。尚、ＳＯＩ基板の厚みは、作製されるデ
バイスによって異なるが、一般にはＳＯＩ層が厚さ１〜
３０μｍ程度のものである。

【００１５】また、半導体ウエーハ１，２の間に酸化膜
を介在させない直接接着の貼り合せ基板も同様の加工で
作製される。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の接着基板及
びその製造方法においては、一般に製造市販されている
シリコンウエーハを用いるとともに、そのシリコンウエ
ーハが２枚必要となるため、このシリコンウエーハを接
着ウエーハの原料とすると、原料費だけで一般に製造市
販されているシリコンウエーハの２倍になっていた。

【００１７】その後、２枚のシリコンウエーハを接着
し、片方のシリコンウエーハを一般に使用されるデバイ
ス形成層の厚みの１〜３０μｍとなるように研削研磨で
除去する必要があり、更に表面研削の加工費と加工時間
がかかっていた。

【００１８】そのため、前述した図５の製造フローによ
り一般に製造されている半導体ウエーハを薄く加工する
方法が試みられたが、従来のラッピング装置（図７参
照）では、ラッピングキャリアー２２から半導体ウエー
ハ２３がはみ出し、半導体ウエーハが割れるという問題
を生じたため、薄く加工することは困難であり、貼り合
わせ基板の製造コスト低減が図れなかった。尚、図７に
おいて、２１は加圧プレートである。

【００１９】そして、半導体ウエーハ１，２を接着する
際、第２の半導体ウエーハが厚いため柔軟性が無く、半
導体ウエーハの表面形状が悪いと接着時にウエーハの周
辺に小さなボイド（未接着部）が発生し、ボイドフリー
の良品率が悪かった。

【００２０】また、通常の半導体ウエーハは、研磨によ
って周辺にダレを生じるため、前記図８に示すように、
接着時に第１の半導体ウエーハと第２の半導体ウエーハ
との間に隙間４ができ、周辺に幅３ｍｍ程度の未接着部
１ａ，２ａが形成される。発塵防止のためにこの未接着
部を除去すると、デバイスを形成する面積が小さくなる
という弊害を生じた。例えば、６インチのウエーハを使
用した場合はデバイス形成エリアの直径が１４４ｍｍし
か無かった。

【００２１】本発明は前記各問題点に鑑みてなされたも
ので、第２の半導体ウエーハとなる半導体ウエーハを、
スライスした後、スライスした面を研削する製造方法を
用いることにより、薄い半導体ウエーハの製造を可能と
し、この半導体ウエーハを用いることにより製造費及び
製造時間が低減され、しかもボイドフリーの良品を得る
率が増大する接着基板及びその製造方法を提供すること
を目的としている。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本願第１請求項に記載し
た発明は、第１の半導体ウエーハと第２の半導体ウエー
ハを接着して形成される接着基板において、主面が鏡面
研磨された第１の半導体ウエーハと、厚みが前記第１の
半導体ウエーハの２／３以下で主面が鏡面研磨された第
２の半導体ウエーハとの双方の主面同士を密着するとと
もに熱処理して接着し、更に、前記第２の半導体ウエー
ハを裏面より薄膜化し且つその面を鏡面化してなる接着
基板の、前記第２の半導体ウエーハの層の直径が前記第
１の半導体ウエーハの直径より４ｍｍ以内で小さい構成
の接着基板である。

【００２３】本願第２請求項に記載した発明は、第１の
半導体ウエーハと第２の半導体ウエーハを接着して形成
される接着基板の製造方法において、主面が鏡面研磨さ
れた第１の半導体ウエーハと、厚みが前記第１の半導体
ウエーハの２／３以下で主面が鏡面研磨された第２の半
導体ウエーハとを用意して、前記双方半導体ウエーハの
主面同士を密着し、その後、熱処理して接着する工程
と、前記第２の半導体ウエーハを裏面より薄膜化し、そ
の面を鏡面化する工程と、を備えた構成の接着基板の製
造方法である。

【００２４】本願第３請求項に記載した発明は、前記第
２請求項の発明において、前記第２の半導体ウエーハ
は、半導体単結晶インゴットの端面を固定砥粒で研削し
ながらスライスする工程と、面取りする工程と、スライ
スされた半導体ウエーハのスライス面を固定砥粒で研削
する工程と、加工ダメージをエッチングで除去する工程
と、固定砥粒で研削した面を研磨する工程と、を経て製
造される構成の接着基板の製造方法である。

【００２５】本願第４請求項に記載した発明は、前記第
２請求項の発明において、前記第２の半導体ウエーハ
は、半導体単結晶インゴットをスライスする工程と、面
取りする工程と、スライスされた半導体ウエーハのスラ
イス面の両面を固定砥粒で研削する工程と、加工ダメー
ジをエッチングで除去する工程と、片面を研磨する工程
と、を経て製造される構成の接着基板の製造方法であ
る。

【００２６】従って、第２の半導体ウエーハの厚みを第
１の半導体ウエーハの２／３以下としているので、原料
であるシリコンインゴット消耗量の減少により原料費が
低減され、更に、接着基板のデバイス形成層を所定の厚
さに研削する部分の減少により加工時間が短縮する。そ
して加工時間が短縮することにより加工費が低減する。
このように、本発明は、製造コストが低減された接着基
板の製造を可能としている。

【００２７】また、第１の半導体ウエーハと第２の半導
体ウエーハを接着する際、第２の半導体ウエーハが薄い
ため、第１の半導体ウエーハへの柔軟性及び追従性がよ
くなり、ウエーハの表面形状により発生していたボイド
が低減され、ボイドフリーの良品を得る率を高くするこ
とを可能にしている。

【００２８】更に、第２の半導体ウエーハが薄く加工さ
れているため、第１の半導体ウエーハとの未接着部分の
幅が少なくなり、発塵防止のための研削部分の幅の減少
により従来よりもデバイス形成エリアの広い接着基板の
製造を可能としている。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【００３０】図１は本発明に係る半導体ウエーハの製造
フローであり、図２は本発明に係る接着基板の製造方法
を示す工程図である。

【００３１】図１の製造フローに基づいて半導体ウエー
ハの製造方法を説明する。

【００３２】図１（ａ）において、シリコンインゴット
が形成される（図１（ａ）の（１）参照）と、シリコン
インゴットはスライスされるとともに端面が研削され平
坦化される（図１（ａ）の（２）参照）。この端面の研
削は、図３に示す端面を研削する機構をもったスライサ
ー１０により行われる。すなわち、スライサー１０はＩ
Ｄブレード１１とダイヤモンドブレード１２によりシリ
コンインゴット９を所定の厚さにスライスしながら、シ
リコンインゴットの端面を研削するもので、これにより
本発明の第２の半導体ウエーハ１が得られる。

【００３３】更に、半導体ウエーハの割れを防止するた
めに半導体ウエーハを面取りする工程（図１（ａ）の
（３）参照）と、エッチングによりウエーハ表面のダメ
ージ層を除去する工程（図１（ａ）の（４）参照）と、
ＩＤブレードでスライスした面を研削機（図４参照）で
研削してソーマークを除去する工程（図１（ａ）の
（５）参照）と、研削機でソーマークを除去した面を鏡
面研磨する工程（図１（ａ）の（６）参照）とから半導
体ウエーハが製造され、一般に製造市販されている半導
体ウエーハよりも薄いウエーハを得ることができる。

【００３４】前記研削工程は、図４に示すような研削機
１３が用いられる。この研削機１３では、回転テーブル
１４上に真空吸着により半導体ウエーハ１５を固定化
し、回転板１６の下面に設けたダイヤモンドブレード１
７により研削する。

【００３５】例えば、６インチのシリコンインゴットか
ら前述の方法でウエーハを製造する場合、インゴットの
端面を２０μｍ程度研削しながら、ＩＤブレードにより
３８０μｍの厚さの半導体ウエーハを得る。余り薄くカ
ットするとウエーハが割れるため、注意を要する。この
半導体ウエーハの面取りを行った後に、片面につき１０
μｍ程度のエッチングを行い、研削機によりスライス面
を４０μｍ程度研削してソーマークを除去する。その後
前記の面を２０μｍ程度研磨して３００μｍの厚みをも
つ半導体ウエーハを得る。ウエーハの裏面には研削によ
る条痕が残っているが、後の製造工程で除去されるため
問題とはならない。

【００３６】一般に製造市販されている６インチ６７５
μｍの半導体ウエーハは、１枚につきＩＤブレードによ
って切削される部分４００μｍを含め、約１２００μｍ
（４００μｍ＋８１５μｍで約１２００μｍ）の厚さの
シリコンインゴットが必要であるが、本発明の前記の例
で示した製造方法によれば、ウエーハ１枚の製造にかか
るシリコンインゴットは８００μｍ（４００μｍ＋２０
μｍ＋３８０μｍ）の厚さですみ、通常より１．５倍の
量の半導体ウエーハが得られることになる。

【００３７】前記半導体ウエーハの製造方法は、研削機
構のついたスライサーで製造する場合を示したが（図１
（ａ）の製造フロー）、研削機構のついていないスライ
サーでシリコンインゴットから所定の厚さの半導体ウエ
ーハをスライスし、面取りした後、研削機にてウエーハ
両面を研削し、エッチングを行ってもよい（図１（ｂ）
の製造フロー）。この場合もウエーハの裏面には研削に
よる条痕が残っているが、後の製造工程で除去されるた
め問題とならない。

【００３８】本例では、半導体ウエーハを真空吸着で固
定化し固定砥粒でスライス面を研削する方法を用いたた
め、従来方法のようにウエーハをラッピングキャリアー
で保持した研削では困難な薄い半導体ウエーハの製造が
可能となった。

【００３９】次に本発明に係る接着基板の製造方法につ
いて、図２に示す工程図に基づいて説明する。

【００４０】前記製造方法に基づいて薄く製造した半導
体ウエーハを本例では第２の半導体ウエーハ１（図２
（１）参照）とし、この半導体ウエーハ１の表面に酸化
膜５を形成する工程（図２（２）参照）と、主面が鏡面
研磨された第１の半導体ウエーハ２と前記半導体ウエー
ハ１を室温で密着させる工程（図２（３）参照）と、温
度８００℃以上で熱処理を施し、双方の半導体ウエーハ
１，２の間に酸化膜６を介在させ、接着する工程（図２
（４）参照）と、接着基板３の外周部に発生する未接着
部分１ｍｍを研削する工程（図２（５）参照）と、更に
エッチングによって残りのシリコンを除去する工程（図
２（６）参照）と、デバイス面となる半導体ウエーハ１
の裏面より研削機により２５０μｍ程度研削する工程
（図２（７）参照）と、仕上げとして鏡面研磨を行う工
程（図２（８）参照）と、を備えている。

【００４１】本例では、第２の半導体ウエーハのみの表
面に酸化膜を形成したが、第１及び第２の半導体ウエー
ハに酸化膜を形成した場合も、第１及び第２の半導体ウ
エーハに酸化膜を形成しない場合も同様である。

【００４２】前記熱処理時の雰囲気は、接着基板裏面の
保護膜として酸化膜６を形成させるため酸化性雰囲気下
がよい。

【００４３】このように、薄く加工した半導体ウエーハ
を用いるため、原料費が低減され、接着基板の研削する
部分が少ないため、加工時間が短縮し、加工費を低減す
ることができた。

【００４４】また、薄く加工した半導体ウエーハを用い
たため、第１の半導体ウエーハと接着する際、柔軟性及
び追従性がよくなり、ウエーハの表面形状の影響で発生
していたボイドの低減が図られ、ボイドフリーの良品を
得る率が高くなった。因みに、従来の良品率が５０％で
あったのに対し、本発明によれば、良品率を９０％にま
で高めることができた。

【００４５】更に、薄く加工した半導体ウエーハの未接
着幅ｗ１が少なくなり、未接着部分を研削する幅ｗ２が
減少できたため、従来よりもデバイス層の面積の広いＳ
ＯＩ基板の製造が可能となった。

【００４６】また、本例によれば、接着基板のデバイス
形成エリアの直径が、従来の接着基板の直径よりも大き
く（例えば６インチで１４６ｍｍ以上）製造されたこと
を確認した。

【００４７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
るので、原料であるシリコンインゴット消耗量の減少に
より原料費が低減され、更に、接着基板のデバイス形成
層を所定の厚さに研削する部分の減少により加工時間が
短縮する。そして加工時間が短縮することにより加工費
が低減する。このように、本発明は、製造コストが低減
された接着基板の製造を可能としている。

【００４８】また、第１の半導体ウエーハと第２の半導
体ウエーハを接着する際、第２の半導体ウエーハが薄い
ため、第１の半導体ウエーハへの柔軟性及び追従性がよ
くなり、ウエーハの表面形状により発生していたボイド
が低減され、ボイドフリーの良品を得る率を高くするこ
とを可能にしている。

【００４９】更に、第２の半導体ウエーハが薄く加工さ
れているため、第１の半導体ウエーハとの未接着部分の
幅が少なくなり、発塵防止のための研削部分の幅の減少
により従来よりもデバイス形成エリアの広い接着基板の
製造を可能としている。

【００５０】このように、本発明によれば、接着基板は
幅広いデバイス適用への可能性を強めることができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体ウエーハの製造フローであ
る。

【図２】本発明に係る接着基板の製造方法を示す工程図
である。

【図３】研削機構付きスライス機の構成を示す断面図で
ある。

【図４】研削機（ＳＧ機）の構成図である。

【図５】従来例に係り、半導体ウエーハの製造フローで
ある。

【図６】従来例に係り、接着基板の製造方法を示す工程
図である。

【図７】従来例に係り、製造工程で使用されているラッ
ピング機の構成図である。

【図８】従来例に係り、接着基板の外周接着部分を示す
拡大図である。

【符号の説明】

１第２の半導体ウエーハ１ａ未接着部２第１の半導体ウエーハ２ａ未接着部３接着基板４隙間５酸化膜６酸化膜７研削部８エッチング後の研削部９シリコンインゴット１０研削機構付きスライス機１１ＩＤブレード１２ダイヤモンドブレード１３研削機１４回転テーブル１５半導体ウエーハ１６回転板１７ダイヤモンドブレード２１加圧ブレード２２ラッピングキャリアー２３ウエーハｗ１未接着幅ｗ２研削幅

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の半導体ウエーハと第２の半導体ウエ
ーハを接着して形成される接着基板において、主面が鏡面研磨された第１の半導体ウエーハと、厚みが
前記第１の半導体ウエーハの２／３以下で主面が鏡面研
磨された第２の半導体ウエーハとの双方の主面同士を密
着するとともに熱処理して接着し、更に、前記第２の半
導体ウエーハを裏面より薄膜化し且つその面を鏡面化し
てなる接着基板の、前記第２の半導体ウエーハの層の直
径が前記第１の半導体ウエーハの直径より４ｍｍ以内で
小さいことを特徴とする接着基板。
【請求項２】第１の半導体ウエーハと第２の半導体ウエ
ーハを接着して形成される接着基板の製造方法におい
て、主面が鏡面研磨された第１の半導体ウエーハと、厚みが
前記第１の半導体ウエーハの２／３以下で主面が鏡面研
磨された第２の半導体ウエーハとを用意して、前記双方
半導体ウエーハの主面同士を密着し、その後、熱処理し
て接着する工程と、前記第２の半導体ウエーハを裏面よ
り薄膜化し、その面を鏡面化する工程と、を備えたこと
を特徴とする接着基板の製造方法。
【請求項３】前記第２の半導体ウエーハは、半導体単結
晶インゴットの端面を固定砥粒で研削しながらスライス
する工程と、面取りする工程と、スライスされた半導体
ウエーハのスライス面を固定砥粒で研削する工程と、加
工ダメージをエッチングで除去する工程と、固定砥粒で
研削した面を研磨する工程と、を経て製造されることを
特徴とする請求項２記載の接着基板の製造方法。
【請求項４】前記第２の半導体ウエーハは、半導体単結
晶インゴットをスライスする工程と、面取りする工程
と、スライスされた半導体ウエーハのスライス面の両面
を固定砥粒で研削する工程と、加工ダメージをエッチン
グで除去する工程と、片面を研磨する工程と、を経て製
造されることを特徴とする請求項２記載の接着基板の製
造方法。