JPH10135432A

JPH10135432A - 貼り合わせ半導体ウエーハの製造方法

Info

Publication number: JPH10135432A
Application number: JP8289792A
Authority: JP
Inventors: Naoki Ikeuchi; 直樹池内
Original assignee: Sumitomo Sitix Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-10-31
Filing date: 1996-10-31
Publication date: 1998-05-22

Abstract

(57)【要約】【目的】第１及び第２の半導体ウエーハの薄膜化を行
う貼り合わせ半導体ウエーハの製造方法において、熱処
理条件を調整することにより、急峻な不純物濃度差を確
保し、活性層の膜厚の均一性を向上させた貼り合わせ半
導体ウエーハの製造方法を提供すること。【構成】第１の半導体ウエーハ１は、ベースウエーハ
１ａ表面上に他層と不純物濃度が異なる高濃度不純物層
１ｂと、不純物層１ｂ上にエピタキシャル成長等により
活性層１ｃが形成され、一方、第２の半導体ウエーハ２
は表面に酸化膜２ａが形成されて、前記第１及び第２の
半導体ウエーハを熱処理接着後、研削研磨及び選択的エ
ッチングによって薄膜化される貼り合わせ半導体ウエー
ハの製造方法であり、第１及び第２の半導体ウエーハ
１，２を接着した後の熱処理は、１０分間以内、１００
０℃以上の温度で行う。

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の半導体ウエーハを熱処理接着し、その後、
研削研磨及び不純物濃度差によって鋭敏なエッチング選
択比を有するエッチング液を用いて選択的エッチングに
より薄膜化する貼り合わせ半導体ウエーハの製造方法に
関し、特に、エッチング前の熱処理時間及び熱処理温度
を調整して、活性層の膜厚の均一性を向上させる貼り合
わせ半導体ウエーハの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来において、単結晶半導体ウエーハか
らなる第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形成されるＳＯＩ（Si
liconon Insulator）ウエーハが知られている。ＳＯＩ
ウエーハの製造方法には、少なくとも１枚が熱酸化処理
された２枚の半導体ウエーハを直接接着して形成する貼
り合わせ法や、シリコン単結晶ウエーハ中に高酸素濃度
のドーピングや高エネルギー酸素注入により、絶縁層を
形成してシリコンウエーハを形成するＳＩＭＯＸ法（se
paration by implantation of Oxygen）が知られてい
る。

【０００３】前記従来の貼り合わせ半導体ウエーハを製
造する方法としては、例えば、月刊Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕ
ｃｔｏｒＷｏｒｌｄ誌の１９９２年１２月号９０頁に
開示されている方法が知られている。

【０００４】このような製造方法による貼り合わせ半導
体ウエーハは、図４（ａ）〜（ｄ）に示すような工程で
形成される。

【０００５】すなわち、先ず、図４（ａ）に示すように
活性層側となる第１の半導体ウエーハ１１に熱酸化処理
を施して所要の厚さの熱酸化膜１１ａを形成する。

【０００６】次に、図４（ｂ）に示すように、前記熱酸
化膜１１ａが形成された第１の半導体ウエーハ１１及び
第２の半導体ウエーハ１２に洗浄処理を行い、ウエーハ
表面を親水性にして、前記第１のウエーハ１１と第２の
ウエーハ１２の鏡面同士を直接接着させて１１００℃、
２時間程度の熱処理を行い、強固に接着する。

【０００７】その後、図４（ｃ）及び図４（ｄ）に示す
ように、活性層側の第１の半導体ウエーハ１表面の研削
研磨を行い、活性層を所定の厚さにして貼り合わせ半導
体ウエーハ１３を形成している。

【０００８】その他、０．１μｍ〜０．２μｍ程度の非
常に薄い活性層を必要とする貼り合わせ半導体ウエーハ
を製造する方法として、エッチストップ法がある。

【０００９】この方法は、活性層側となる第１の半導体
ウエーハのベースウエーハ表面に高濃度の不純物層が形
成され、更に、前記高濃度不純物層上に活性層が形成さ
れる。一方、支持側となる第２の半導体ウエーハには、
熱酸化膜が形成される。前記第１の半導体ウエーハの表
面と第２の半導体ウエーハが接着されて、前述した方法
と同様に１１００℃、２時間程度の熱処理が行われ、第
１及び第２の半導体ウエーハが強固に接着された後、第
１の半導体ウエーハの研削研磨を行い、その後、低濃度
不純物層に対して高いエッチング選択比を有するエッチ
ング液を用いて、ベースウエーハをエッチング除去し、
次に、高濃度不純物層に対して高いエッチング選択比を
有するエッチング液を用いて高濃度不純物層をエッチン
グ除去することにより、所望の厚さの活性層を有する貼
り合わせ半導体ウエーハを製造する方法である。また、
第１の半導体ウエーハのベースウエーハ自体に高濃度の
不純物が含有されたものを用いて、前記高濃度不純物を
有するベースウエーハにエピタキシャル成長等により活
性層を形成し、酸化膜が形成された第２の半導体ウエー
ハと前記第１の半導体ウエーハを熱処理接着後、高濃度
不純物層に対して高いエッチング選択比を有するエッチ
ング液を用いて、ベースウエーハの除去を行い、所望の
膜厚の活性層が形成された貼り合わせ半導体ウエーハを
製造する方法も提案されている。

【００１０】この方法は、不純物濃度に対してエッチン
グ選択比の高いエッチング液を用いて、ベースウエーハ
及び高濃度不純物層を選択的にエッチングし、接着され
た第１及び第２半導体ウエーハの薄膜化をするため、研
削研磨のみの薄膜化では困難であった０．１μｍ〜０．
２μｍ程度の非常い薄い活性層を有する貼り合せ半導体
ウエーハを製造することが可能である。

【００１１】また、これらの方法は、第１及び第２の半
導体ウエーハを強固に接着するために１０００℃〜１１
００℃の温度で、３０分間から２時間程度の熱処理を行
うのが一般的である。熱処理方法としては、その他、特
開平２−１８３５１０号公報に記載されているように、
１０００℃〜１１００℃の温度で、０．５分〜３０分間
程度の短時間熱処理を行う方法も提案されている。この
方法は、１０００℃〜１１００℃に急速に短時間加熱す
ることにより、ウエーハ接着面に存在する水分子を直接
ウエーハバルク中及び大気中に拡散させることで接着強
度を得ている。但し、本方法の熱処理においては、接着
強度のみについて言及され、熱処理によってウエーハ中
に拡散される不純物量及び不純物の分布については言及
されていない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記エッチ
ストップ法は、エッチング処理前に熱処理が行われるた
め、この高温度、長時間（１１００℃、２時間）の熱処
理によって、高濃度不純物層含まれる不純物が活性層に
拡散し、高濃度不純物層と活性層の界面の不純物濃度差
が緩慢になる。このため、不純物濃度差によってエッチ
ング選択比が異なるエッチング液を使用したとしても、
高濃度不純物層と活性層との界面で正確にエッチングが
終了せずに活性層の厚さが不均一になるという問題があ
った。

【００１３】一方、第１及び第２の半導体ウエーハを接
着した後、熱処理を行わず研削研磨すると、接着強度が
弱いために、研削研磨時やエッチング処理中にウエーハ
表面同士が全面的或は部分的に剥がれるという不都合が
生じる。

【００１４】そこで、本発明は前記問題点に鑑みて、研
削研磨及びエッチングにより薄膜化を行う貼り合わせ半
導体ウエーハの製造方法において、第１及び第２の半導
体ウエーハを接着した後、研削研磨及びエッチング工程
前に高温度で短時間の熱処理を行い、接着強度を後工程
に耐え得る程度に接着するとともに、不純物拡散を制限
し、エッチングの選択性を向上させて、薄膜である活性
層の均一性を向上させた貼り合わせ半導体ウエーハの製
造方法を提供することを目的としている。

【００１５】

【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及び第２の半導体ウエーハを酸化膜を介
して接着する貼り合わせ半導体ウエーハの製造方法にお
いて、前記第１の半導体ウエーハは、ベースウエーハ表
面上に他の層と不純物濃度差を有する不純物層が形成さ
れ、更に、前記不純物層上に活性層が形成されており、
一方、第２の半導体ウエーハは表面に酸化膜が形成され
ており、前記第１の半導体ウエーハの前記活性層と第２
の半導体ウエーハを前記酸化膜を介して接着した後、１
０００℃以上の温度で１０分間以内の熱処理を行い、研
削研磨及び選択的エッチングによって前記活性層の薄膜
化を行う構成の貼り合わせ半導体ウエーハの製造方法で
ある。

【００１６】このように、第１及び第２の半導体ウエー
ハを接着後、薄膜化処理を行う前に、短時間の高温度熱
処理を施すことにより、第１及び第２の半導体ウエーハ
を後工程に耐え得る程度に接着するとともに、第１の半
導体ウエーハに形成された高濃度不純物層から活性層及
び半導体ウエーハ中に不純物が拡散することを制限する
ことが可能となる。不純物の拡散が制限されるため、ベ
ースウエーハ及び活性層と不純物層の界面の急峻な不純
物濃度差が確保され、異なる不純物濃度に対して高いエ
ッチング選択比を有するエッチング液を用いてエッチン
グすることにより、選択的に低濃度不純物層であるベー
スウエーハ又は高濃度不純物層を均一にエッチングする
ことができ、このため、膜厚の均一性を向上させて薄い
活性層が形成された貼り合わせ半導体ウエーハを製造す
ることが可能となる。また、熱処理が短時間で行われる
ため、スループットを向上させることが可能となる。

【００１７】本願第２請求項に記載した発明は、前記請
求項１記載の発明において、前記熱処理時間は１分間以
内である構成の貼り合わせ半導体ウエーハの製造方法で
ある。

【００１８】本願第３請求項に記載した発明は、前記請
求項１記載の発明において、前記熱処理時間を設けず
に、前記熱処理温度に到達すると同時に接着された前記
第１及び第２の半導体ウエーハの降温処理を行う構成の
貼り合わせ半導体ウエーハの製造方法。

【００１９】このように、熱処理時間を短くすること
で、不純物層から活性層及びウエーハ中に拡散する不純
物を最小限度に抑えることができるとともに、熱処理中
に高濃度不純物層から活性層に拡散した不純物の再分布
を抑えることができ、第１及び第２の半導体ウエーハを
その後の処理に耐え得る程度に接着するとともに、不純
物層と活性層の界面の急峻な不純物濃度差を確保するこ
とができる。不純物層と活性層の界面における急峻な不
純物濃度差が確保されると、不純物濃度によって異なる
エッチング選択比を有するエッチング液により、不純物
層は選択的に均一なエッチングがなされるため、活性層
の膜厚の均一性がより向上する。

【００２０】また、熱処理温度到達と同時に接着された
第１及び第２半導体ウエーハに行う降温処理は、熱処理
温度到達と同時に熱処理装置を降温することや、熱処理
温度到達と同時に前記半導体ウエーハを熱処理装置から
取り出すこと等により実行することができる。また、短
時間の熱処理により、スループットが向上する。

【００２１】本願第４請求項に記載した発明は、前記請
求項１、２又は３記載の発明において、前記研削研磨及
び選択的エッチングにより薄膜化を行った後、更に、１
０００℃以上の熱処理を施す構成の貼り合わせ半導体ウ
エーハの製造方法である。

【００２２】このように、貼り合わせ半導体ウエーハを
薄膜化した後に、更に熱処理を施して貼り合わせ半導体
ウエーハの接着を強固にするため、薄膜化前に行う熱処
理は研削研磨及びエッチング処理に耐え得るだけの接着
強度が確保されていれば充分であり、薄膜化前の熱処理
時間の短縮及び熱処理温度を調整することで、不純物の
拡散及び拡散不純物の再分布を最小限度に抑えることが
でき、選択的エッチングにより膜厚の均一性を向上させ
た薄い活性層を有する貼り合わせ半導体ウエーハを製造
することができ、そして、薄膜化後の熱処理によって最
終的な製品レベルの接着強度を確保することができる。

【００２３】このように、本発明は、不純物濃度差によ
って異なるエッチング選択比を有するエッチング液を使
用して薄膜化する貼り合わせ半導体ウエーハの製造方法
において、研削研磨及びエッチング前の熱処理条件の調
整、すなわち、熱処理時間の短縮化、また、熱処理温度
の調整をすることにより、高濃度不純物層の不純物が活
性層及び半導体ウエーハへ拡散すること、及び拡散した
不純物が再分布することを最小限度に制限することがで
き、高濃度不純物層と活性層の界面において急峻な不純
物濃度差を確保することができるため、各層の界面でエ
ッチングを正確に終了させることができ、活性層の膜厚
の均一性を向上させた貼り合わせ半導体ウエーハを提供
することが可能となる。また、熱処理時間を短時間にす
ることでスループットの向上が可能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体例に基づいて
詳細に説明する。

【００２５】先ず、エッチストップ法によって貼り合わ
せ半導体ウエーハを製造する方法を説明する。

【００２６】図１（ａ）に示すように活性層側となる第
１の半導体ウエーハ１は、べースウエーハ１ａの表面上
に、１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上の高い不純物濃度を
有するエッチストップ層１ｂをエピタキシャル成長又は
イオン注入法で形成し、次に、前記エッチストップ層１
ｂ上にエピタキシャル成長により、所望の厚さの活性層
１ｃ（厚さ０．１μｍ〜０．２μｍ、不純物濃度１０¹⁴
〜１０¹⁶ａｔｏｍｓ／ｃｍ³）を形成する。更に、前記
活性層１ｃ上に、ＣＶＤ等により、酸化膜１ｄを形成す
る。

【００２７】一方、支持側となる第２の半導体ウエーハ
２は、ベースウエーハ２ａを熱酸化処理して、所要の厚
さの熱酸化膜２ｂを形成する。

【００２８】次に、図１（ｂ）に示すように、前述した
処理がなされた第１及び第２の半導体ウエーハを洗浄
し、表面を親水性にした後、第１の半導体ウエーハ１の
鏡面と、第２の半導体ウエーハ２の鏡面同士を接着させ
て後述する条件で熱処理を行い、次工程の研削研磨及び
エッチングに耐えられるだけの接着強度を確保する。第
１及び第２の半導体ウエーハ１，２は、第２の半導体ウ
エーハ２に形成された酸化膜２ｂと、第１の半導体ウエ
ーハ１に形成された酸化膜１ｄにより、第１及び第２の
半導体ウエーハ１，２の間に酸化膜３が形成されて接着
されることになる。

【００２９】次に、図１（ｃ）に示すように、活性層側
の第１の半導体ウエーハ１のベースウエーハ１ａを数μ
ｍ程度の厚みまで研削研磨する。

【００３０】その後、図１（ｄ）及び図１（ｅ）に示す
ように、２段階のエッチングを行い貼り合わせ半導体ウ
エーハ４を形成する。

【００３１】第１回目のエッチングは、低濃度不純物層
のエッチング選択比が高い、ＥＤＰ（ethylene-diamine
-pyrocatechol）液又はＫＯＨ液を用いて行う。前記Ｅ
ＤＰ液又はＫＯＨ液は低濃度不純物層に対してエッチン
グ選択比が高いため、ベースウエーハ１ａが選択的にエ
ッチングされ、ベースウエーハ１ａと高濃度不純物層で
あるエッチストップ層１ｂの界面でエッチングが終了
し、表面平坦となるようにベースウエーハ１ａは除去さ
れる。

【００３２】第２回目のエッチングは、前記エッチング
液とは反対に高濃度不純物層に対してエッチング選択比
が高い、ＨＦ、ＨＮＯ₃及びＣＨ₃ＣＯＯＨの混酸を用い
て行う。ＨＦ、ＨＮＯ₃及びＣＨ₃ＣＯＯＨ混酸は、高濃
度不純物層に対してエッチング選択比が高いため、エッ
チストップ層１ｂが選択的にエッチングされ、エッチス
トップ層１ｂと低濃度不純物層である活性層１ｃの界面
で均一にエッチングが終了し、エッチストップ層１ｂが
除去されて、均一な膜厚の活性層１ｃが形成された貼り
合わせ半導体ウエーハ４が製造される。

【００３３】また、エッチストップ層１ｂのエッチング
除去と同時に第２の半導体ウエーハ２に形成された酸化
膜２ｂもエッチング除去される。

【００３４】次に、高温度の熱処理を行うことにより、
高濃度不純物層に含まれる不純物が、半導体ウエーハ中
に拡散する度合いを調査する。

【００３５】半導体ウエーハ中で不純物が拡散する平均
距離Ｌは、次式（１）から計算することができる。

【００３６】（１）Ｌ＝２√Ｄｔここで、ｔは熱処理時間であり、Ｄは拡散定数である。
拡散定数Ｄは、温度又は拡散する不純物種類等によって
変化する。図２に、各不純物（Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ及
びＴｌ）の温度と拡散定数Ｄの平方根√Ｄ変化を示す。

【００３７】図３は、１０００℃、１１００℃、１２０
０℃の温度で各時間熱処理した場合に、ウエーハ中に不
純物が拡散する平均距離Ｌの変化を示す図である。不純
物はＢを用いて計測した。

【００３８】図３に示すように、長時間、高温度で熱処
理するほどウエーハ中に拡散する不純物の平均拡散距離
Ｌは大きい値となる。例えば、１２００℃で１時間３０
分程度熱処理した場合は、半導体ウエーハ中に１μｍ以
上の拡散距離で不純物が拡散していることが確認でき
る。一方、１０００℃以上で１時間３０分程度の熱処理
では、ウエーハ中の不純物の拡散は０．２μｍ程度であ
った。

【００３９】図３に示す結果によれば、１０００℃〜１
２００℃で１０分間熱処理した場合、不純物の平均拡散
距離は１μｍ以下であるので、第１の半導体ウエーハ１
に形成された活性層１ｃが１μｍ以上の厚さである場合
は、第１及び第２半導体ウエーハ１，２を１０００℃で
１０分間の熱処理を行うと、活性層１ｃは、エッチスト
ップ層から拡散した不純物及び拡散不純物の再分布の影
響を受けることなく接着され、その後のエッチングによ
ってエッチストップ層１ｂのみが選択的にエッチングさ
れて、活性層１ｃの膜厚の均一性を保って貼り合わせ半
導体ウエーハ４を形成することができる。

【００４０】一方、第１の半導体ウエーハ１に形成され
る活性層１ｃが０．１〜０．２μｍ程度の極く薄い膜厚
に形成されている場合は、従来のように１１００℃、３
０分から２時間程度の長時間の高温熱処理を行うと、活
性層１ｃ全体に不純物が拡散してしまい、エッチストッ
プ層１ｂと活性層１ｃの界面に不純物濃度差が緩やかな
遷移領域が形成されてしまうことなる。このため、高濃
度不純物層に対してエッチング選択比が高いエッチング
液を用いても、エッチストップ層１ｂと活性層１ｃの界
面で正確にエッチングが終了せず、活性層１ｃ界面付近
の不純物濃度差遷移領域まで選択的にエッチングされ、
活性層１ｃが部分的或は全体的にエッチング除去されて
活性層１ｃの膜厚は不均一となる。このようなエッチス
トップ層と活性層の界面に存在する不純物濃度差遷移領
域の影響は、活性層の膜厚が薄くなるほど大きくなる。

【００４１】そこで、第１の半導体ウエーハ１の活性層
１ｃに０．１〜０．２μｍ程度の薄い膜厚が要求される
貼り合わせ半導体ウエーハを製造する場合は、１０００
℃以上、１分間以内の短時間熱処理を行い、不純物の拡
散を更に低減し、活性層１ｃとエッチストップ層１ｂの
界面な不純物濃度差を確保して第１及び第２の半導体ウ
エーハ１，２をその後の処理工程に耐え得る程度の強度
に接着する。

【００４２】図３に示すように、１０００℃以上、１分
間以内の熱処理であれば、不純物の平均拡散距離は０．
２μｍ以内に抑えられるため、エッチストップ層１ｂと
活性層１ｃの界面の急峻な不純物濃度差を確保すること
ができ、また、活性層内に拡散した不純物の再分布が制
限されるため、高濃度不純物層に対して高いエッチング
選択比を有するエッチング液でエッチングを行うことに
より、エッチストップ層１ｂと活性層１ｃの界面で正確
にエッチングが終了し、活性層の膜厚の均一性を向上さ
せた貼り合わせ半導体ウエーハを製造することができ
る。

【００４３】また、活性層１ｃの膜厚分布に精密な精度
が要求される場合は、熱処理時間を１分間よりも更に短
くすることによって不純物の平均拡散距離も短くなり、
エッチストップ層１ｂから活性層１ｃに拡散される不純
物を最低限度に抑えることが可能となるため、エッチス
トップ層１ｂと活性層１ｃの界面の急峻な不純物濃度差
を確保することができ、、高濃度不純物層に対してエッ
チング選択比の高いエッチング液を用いることによっ
て、エッチストップ層１ｂのみが選択的にエッチング除
去され、エッチストップ層１ｂと活性層１ｃの界面で正
確にエッチングが終了するため、活性層１ｃの膜厚の均
一性を更に向上することができる。

【００４４】半導体ウエーハの熱処理炉への投入及び取
り出し時、また、昇温及び降温に係る時間等によっても
不純物の拡散は影響されるので、最高熱処理温度での保
持時間をゼロにするとよい。すなわち、最高熱処理温度
での保持時間を設けずに、設定熱処理温度に到達すると
同時に熱処理装置を降温するか、或は、半導体ウエーハ
を熱処理装置から取り出すことで最高処理温度の保持時
間をゼロにすることができる。例えば、赤外線ランプを
光源としたＲａｐｉｄＴｈｅｒｍａｌＰｒｏｃｅｓ
ｓ装置を用いることにより、最高熱処理温度での保持時
間をゼロにすることが可能であり、また、通常のヒータ
ー加熱の拡散炉においても、予め熱処理温度に保たれた
炉内へのウエーハの出し入れのみでも、保持時間をゼロ
にすることが可能である。

【００４５】また、活性層の膜厚に高い精度が要求され
る貼り合わせ半導体ウエーハの場合は、前述のように熱
処理時間を短時間にして不純物の拡散を防止するため、
第１及び第２の半導体ウエーハの接着強度は、熱処理後
の研削研磨及びエッチング工程に耐え得るだけの接着強
度しかなく、形成された貼り合わせ半導体ウエーハはデ
バイス形成の際に必要な接着強度がない場合がある。こ
の場合は、前述した貼り合わせ半導体ウエーハの製造工
程後、すなわち、第１及び第２の半導体ウエーハを熱処
理接着し、研削研磨及びエッチングにより薄膜化を行っ
た後、再度、１０００℃以上の熱処理を行うことにより
強固に接着された貼り合わせ半導体ウエーハを製造する
ことができる。この場合は、不純物拡散の影響を考慮す
る必要がないので、温度及び時間を制約することなく、
従来のように高温度で長時間（例えば、１１００℃、２
時間）の熱処理を行うことも可能であり、高温長時間の
熱処理を行うことにより強固に接着された貼り合わせ半
導体ウエーハを製造することが可能となる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１の半導体ウエーハは、ベースウエーハ表面上に他層
と不純物濃度が異なる高濃度不純物層と、前記不純物層
上にエピタキシャル成長等により活性層が形成されてお
り、一方、第２の半導体ウエーハは表面に酸化膜が形成
されており、前記第１及び第２の半導体ウエーハを熱処
理接着後、研削研磨及び選択的エッチングによって薄膜
化される貼り合わせ半導体ウエーハの製造方法であっ
て、前記第１及び第２の半導体ウエーハを接着した後の
熱処理は、１０分間以内、１０００℃以上の温度でする
ことにより、第１及び第２半導体ウエーハを後の研削研
磨及びエッチング工程に耐え得る強さに接着されるとと
もに、熱処理によって第１の半導体ウエーハに形成され
た高濃度不純物層から不純物が活性層及び半導体ウエー
ハへ拡散するのを制限することが可能となる。不純物の
拡散が制限されるため、ベースウエーハと不純物層の界
面及び不純物層と活性層の界面の急峻な不純物濃度差は
確保され、不純物濃度に対して高いエッチング選択比を
有するエッチング液を用いることにより、ベースウエー
ハ及び高濃度不純物層は選択的に均一なエッチングによ
り除去される。特に、不純物層と活性層の界面で選択的
エッチングが正確に終了することにより、薄い膜厚の活
性層の均一性を向上させた貼り合わせ半導体ウエーハを
製造することが可能となる。また、熱処理が短時間で行
われるため、スループットを向上させることができる。

【００４７】また、前記熱処理の熱処理時間を１分以
内、或は、前記熱処理温度到達と同時に接着された前記
第１及び第２の半導体ウエーハの降温処理を行うと、不
純物の拡散を最低限度に防止することができ、活性層と
高濃度不純物層の界面により急峻な不純物濃度差を確保
することができるため、活性層と高濃度不純物層の界面
でエッチングが確実に終了し、高精度の膜厚分布が確保
された活性層を有する貼り合わせ半導体ウエーハを製造
することが可能となる。

【００４８】また、貼り合わせ半導体ウエーハの活性層
に高い精度が要求される貼り合わせ半導体ウエーハの場
合は、前述のように熱処理時間を短時間にして不純物の
拡散を防止するため、第１及び第２の半導体ウエーハの
接着強度は、熱処理後の研削研磨及びエッチング工程に
耐え得るだけの接着強度しかなく、形成された貼り合わ
せ半導体ウエーハはデバイス形成の際に必要な接着強度
がない場合がある。この場合は、前述した貼り合わせ半
導体ウエーハの製造工程後、すなわち、第１及び第２の
半導体ウエーハを熱処理接着し、研削研磨及びエッチン
グにより薄膜化を行った後、再度、１０００℃以上の熱
処理を行うことにより強固に接着された貼り合わせ半導
体ウエーハを製造することができるこの場合は、不純物
拡散等の影響を考慮する必要がないので、温度及び時間
を制約することなく、従来のように高温度で長時間（例
えば、１１００℃、２時間）の熱処理を行うことも可能
であり、高温長時間の熱処理を行うことにより強固に接
着された貼り合わせ半導体ウエーハを製造することが可
能となる。

【００４９】このように、本発明は、不純物濃度差によ
って異なるエッチング選択比有するエッチング液を使用
して薄膜化する貼り合わせ半導体ウエーハの製造方法に
おいて、熱処理時間を短縮化、また、熱処理温度の調整
をすることにより、高濃度不純物層から活性層及びウエ
ーハへの不純物拡散及び拡散された不純物の再分布を最
小限度に抑えて、高濃度不純物層と活性層及びウエーハ
の界面の急峻な不純物濃度差を確保することにより、各
界面でエッチングを正確に終了させることができ、活性
層の膜厚の均一性を向上させた貼り合わせ半導体ウエー
ハを提供することが可能となる。また、熱処理時間を短
時間にすることでスループットの向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係り、貼り合わせ半導体ウエーハの製
造工程を示す断面図である。

【図２】各不純物（Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ及びＴｌ）の
温度と拡散定数Ｄの平方根√Ｄの変化を示す図である。

【図３】一定温度で各時間熱処理した場合に、ウエーハ
中に不純物が拡散する平均距離Ｌを計測した結果を示す
図である。

【図３】従来の貼り合わせ法による貼り合わせ半導体ウ
エーハの製造工程を示す断面図である。

【符号の説明】

１半導体ウエーハ１ａベースウエーハ１ｂエッチストップ層１ｃ活性層１ｄ酸化膜２半導体ウエーハ２ａベースウエーハ２ｂ酸化膜３酸化膜４貼り合わせ半導体ウエーハ１１第１の半導体ウエーハ１１ａ酸化膜１２第２の半導体ウエーハ１３貼り合わせ半導体ウエーハ

【手続補正書】

【提出日】平成９年１月９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】その後、図４（ｃ）及び図４（ｄ）に示す
ように、活性層側の第１の半導体ウエーハ１１の表面の
研削研磨を行い、活性層を所定の厚さにして貼り合わせ
半導体ウエーハ１３を形成している。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図４】従来の貼り合わせ法による貼り合わせ半導体ウ
エーハの製造工程を示す断面図である。

【符号の説明】１第１の半導体ウエーハ１ａベースウエーハ１ｂエッチストップ層１ｃ活性層１ｄ酸化膜２第２の半導体ウエーハ２ａベースウエーハ２ｂ酸化膜３酸化膜４貼り合わせ半導体ウエーハ１１第１の半導体ウエーハ１１ａ酸化膜１２第２の半導体ウエーハ１３貼り合わせ半導体ウエーハ

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１及び第２の半導体ウエーハを酸化膜
を介して接着する貼り合わせ半導体ウエーハの製造方法
において、前記第１の半導体ウエーハは、ベースウエーハ表面上に
他の層と不純物濃度差を有する不純物層が形成され、更
に、前記不純物層上に活性層が形成されており、一方、
第２の半導体ウエーハは表面に酸化膜が形成されてお
り、前記第１の半導体ウエーハの前記活性層と第２の半導体
ウエーハを前記酸化膜を介して接着した後、１０００℃
以上の温度で１０分間以内の熱処理を行い、研削研磨及
び選択的エッチングによって前記活性層の薄膜化を行う
ことを特徴とする貼り合わせ半導体ウエーハの製造方
法。
【請求項２】前記熱処理時間は１分間以内であること
を特徴とする前記請求項１記載の貼り合わせ半導体ウエ
ーハの製造方法。
【請求項３】前記熱処理時間を設けずに、前記熱処理
温度に到達すると同時に接着された前記第１及び第２の
半導体ウエーハの降温処理を行うことを特徴とする前記
請求項１記載の貼り合わせ半導体ウエーハの製造方法。
【請求項４】前記研削研磨及び選択的エッチングによ
り薄膜化を行った後、更に、１０００℃以上の熱処理を
施すことを特徴とする前記請求項１、２又は３記載の貼
り合わせ半導体ウエーハの製造方法。