JPS63138739A - 半導体基板の製造方法 - Google Patents
半導体基板の製造方法Info
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Landscapes
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、半導体基板の製造方法に関し、さらに詳しく
はウェハの直接接着技術に係るものである。
はウェハの直接接着技術に係るものである。
(従来技術)
バイポーラ型MO3FETや高耐圧パワーIC素子の製
造には、基板表面から50〜100μmの深さにpn接
合をもった比較的低不純物濃度の基板が必要である。
従来、その目的のためには、−導電型の基板上に反対導
電型低不純物濃度1をエピタキシャル成長法により形成
していたが、50〜100μ量の厚さのエピタキシャル
層を形成するには長時間を要し、基板が高価格となるこ
とは避けられなかった。 それに替わるものとしてシリ
コンウェハの直接接着技術がある。
造には、基板表面から50〜100μmの深さにpn接
合をもった比較的低不純物濃度の基板が必要である。
従来、その目的のためには、−導電型の基板上に反対導
電型低不純物濃度1をエピタキシャル成長法により形成
していたが、50〜100μ量の厚さのエピタキシャル
層を形成するには長時間を要し、基板が高価格となるこ
とは避けられなかった。 それに替わるものとしてシリ
コンウェハの直接接着技術がある。
この直接接着技術は、例えば、n−型のウェハとp−型
のウェハとをそれぞれ表面粗さ500ス程度以下に鏡面
仕上げをし、該鏡面を湿式洗浄により表面汚染を除去し
た後、水洗・脱水した2枚のウェハを清浄な環境中で密
着させ、次いで接着を強化するためにN2又は02雰囲
気中で普通700〜1000℃程度の高温の熱処理をす
ることにより、原子的オーダーでのウェハ接着が行われ
、その接着面にpn接合が形成される。 その後、接着
基板における一方のウェハを厚さ50〜100μmにな
るまで研磨するなどして素子形成領域とする。 その結
果、エピタキシャル成長工程は直接接着及び研磨の工程
に置き替えられて、半導体装置の製造は大幅な時間の短
縮が図られる。
のウェハとをそれぞれ表面粗さ500ス程度以下に鏡面
仕上げをし、該鏡面を湿式洗浄により表面汚染を除去し
た後、水洗・脱水した2枚のウェハを清浄な環境中で密
着させ、次いで接着を強化するためにN2又は02雰囲
気中で普通700〜1000℃程度の高温の熱処理をす
ることにより、原子的オーダーでのウェハ接着が行われ
、その接着面にpn接合が形成される。 その後、接着
基板における一方のウェハを厚さ50〜100μmにな
るまで研磨するなどして素子形成領域とする。 その結
果、エピタキシャル成長工程は直接接着及び研磨の工程
に置き替えられて、半導体装置の製造は大幅な時間の短
縮が図られる。
従来、このウェハ直接接着の場合、密着工程に先立ち複
数ステップの洗浄処理が行なわれる。
数ステップの洗浄処理が行なわれる。
すなわち、ウェハ接着界面には、微粒子、Fe。
Cr、Quなどの重金属、有機物に起因する炭素などの
微量汚染が存在しているが、希HFやHCI/H2O2
系の溶液、有機溶剤、純水などで洗浄して該微量汚染を
除去している。
微量汚染が存在しているが、希HFやHCI/H2O2
系の溶液、有機溶剤、純水などで洗浄して該微量汚染を
除去している。
かくして製造された直接接着基板の評価は、例えば、該
基板を用いてpnダイオードを形成し、その電気的特性
(接合のリーク電流の増大、耐圧の低下など)の測定に
よってなされるが、前記従来のウェハ洗浄方法では十分
な接合特性が得られていない。
基板を用いてpnダイオードを形成し、その電気的特性
(接合のリーク電流の増大、耐圧の低下など)の測定に
よってなされるが、前記従来のウェハ洗浄方法では十分
な接合特性が得られていない。
また、洗浄界面のオージェ分析の結果によれば、前記従
来洗浄方法においては、希HFやHCI /H20□系
の溶液で重金属汚染の除去は可能であるが、有機物に起
因する炭素汚染の除去は不十分であり、接合特性の向上
には微」有機物の除去が不可欠であることを示している
。
来洗浄方法においては、希HFやHCI /H20□系
の溶液で重金属汚染の除去は可能であるが、有機物に起
因する炭素汚染の除去は不十分であり、接合特性の向上
には微」有機物の除去が不可欠であることを示している
。
(発明が解決しようとする問題点)
本発明の目的は、直接接着に用いるウェハの接着界面に
おける微量有機物汚染の除去、ひいては直接接着基板を
用いた半導体素子の特性向上を図る半導体基板の製造方
法を提供することである。
おける微量有機物汚染の除去、ひいては直接接着基板を
用いた半導体素子の特性向上を図る半導体基板の製造方
法を提供することである。
[発明の構成]
(問題点を解決するための手段)
本発明・の半導体基板の製造方法は、2枚の半導体基板
の鏡面研磨した接着面を清浄化し、該接着面を水洗・脱
水した後、密着させた状態で熱処理をして、上記2枚の
半導体基板を直接接着するするにあたり、鏡面研磨工程
と密着工程との間に、酸素含有雰囲気中で該接着面に紫
外線を照射する紫外線/オゾン処理工程を含むことを特
徴とする。
の鏡面研磨した接着面を清浄化し、該接着面を水洗・脱
水した後、密着させた状態で熱処理をして、上記2枚の
半導体基板を直接接着するするにあたり、鏡面研磨工程
と密着工程との間に、酸素含有雰囲気中で該接着面に紫
外線を照射する紫外線/オゾン処理工程を含むことを特
徴とする。
紫外線/オゾン処理は、他のすべての湿式洗浄の後、ウ
ェハ密着直前に行われることが好ましい。
ェハ密着直前に行われることが好ましい。
(作用)
ウェハ接着面に、酸素含有雰囲気中で紫外線照射を行え
ば、波長184.9n−の光により、空気中の0、から
オゾン(03)が生成し、また、波長253.7n−の
光によりオゾンが分解し、ウェハ表面において活性な発
生機の酸素が生成する。 この発生機の酸素によりウェ
ハ表面の微量有機物が酸化され、該有機物はC01CO
2、H2Oの形で効果的に除去される。
ば、波長184.9n−の光により、空気中の0、から
オゾン(03)が生成し、また、波長253.7n−の
光によりオゾンが分解し、ウェハ表面において活性な発
生機の酸素が生成する。 この発生機の酸素によりウェ
ハ表面の微量有機物が酸化され、該有機物はC01CO
2、H2Oの形で効果的に除去される。
〈実施例)
以下実施例により、本発明を具体的に説明する。
まず所定不純物濃度のn−型とp−型の2枚のウェハ表
面は、表面粗さ500Å以下の鏡面に仕上げられる。
そして上記2枚のウェハ表面は、本発明による紫外線/
オゾン処理に先立ち、従来においても行われていた[H
2O,+アルカリ]系又は[H2O2+酸]系の主薬液
を用いて、下記複数ステップの洗浄を行った。
面は、表面粗さ500Å以下の鏡面に仕上げられる。
そして上記2枚のウェハ表面は、本発明による紫外線/
オゾン処理に先立ち、従来においても行われていた[H
2O,+アルカリ]系又は[H2O2+酸]系の主薬液
を用いて、下記複数ステップの洗浄を行った。
すなわち、第1ステツプは、大力の有機物汚染を除去す
るもので、有機溶剤で洗浄を行う。 この第1ステツプ
はワックスや油分でウェハがひどく汚れている場合に必
要である。
るもので、有機溶剤で洗浄を行う。 この第1ステツプ
はワックスや油分でウェハがひどく汚れている場合に必
要である。
第2ステツプは、微粒子汚染を除去するためのもので、
例えば、H202+N)−140H+H20(1:1
:5重量比)洗浄液で80℃、10分間洗浄する。
例えば、H202+N)−140H+H20(1:1
:5重量比)洗浄液で80℃、10分間洗浄する。
第3ステツプは、第2ステツプの洗浄後に残る酸化膜中
にトラップされている金属不純物を露出させるもので、
希HFで洗浄する。
にトラップされている金属不純物を露出させるもので、
希HFで洗浄する。
第4ステツプは、重金属やアルカリ金属など無機質汚染
を除去するもので、例えば、H202+HCI +H2
0(1: 1 : 5 fil比) 洗浄lテ80℃
、10分間洗浄する。 以上の第1ないし第4ステツプ
の各ステップの間では、純水リンスを行う。
を除去するもので、例えば、H202+HCI +H2
0(1: 1 : 5 fil比) 洗浄lテ80℃
、10分間洗浄する。 以上の第1ないし第4ステツプ
の各ステップの間では、純水リンスを行う。
次に本発明の紫外線/オゾン処理をする。 すなわち、
最後の純水リンスの後、100℃以下で脱水すなわち乾
燥し、常圧の空気雰囲気中、450Wの低圧水銀灯によ
り、紫外線照射を10分間行って、接着面の微量有機物
汚染を分解した。 なお、紫外線/オゾン処理は、鏡面
研磨工程と密着工程との間で実施して有効である。
最後の純水リンスの後、100℃以下で脱水すなわち乾
燥し、常圧の空気雰囲気中、450Wの低圧水銀灯によ
り、紫外線照射を10分間行って、接着面の微量有機物
汚染を分解した。 なお、紫外線/オゾン処理は、鏡面
研磨工程と密着工程との間で実施して有効である。
上記の紫外I/オゾン処理をした2枚のウェハは、直ち
に極めて清浄な雰囲気中で密着させ、引き続きN2雰l
気中で700〜1000℃の熱処理をして接着を強化し
、接着面にpn接合が形成された直接接着基板を完成す
る。
に極めて清浄な雰囲気中で密着させ、引き続きN2雰l
気中で700〜1000℃の熱処理をして接着を強化し
、接着面にpn接合が形成された直接接着基板を完成す
る。
対照例として、第1ないし第4ステツプの湿式洗浄と、
100℃以下の脱水・乾燥工程とを実施例と同一条件で
行い、直ちに2枚のウェハを実施例と同一条件で密着・
熱処理をして直接接着したものを製作した。
100℃以下の脱水・乾燥工程とを実施例と同一条件で
行い、直ちに2枚のウェハを実施例と同一条件で密着・
熱処理をして直接接着したものを製作した。
第1図(a )及び(b)は、それぞれ実施例と対照例
における洗浄ウェハ接着面のオージェ分析結果を示す図
である。 第1図(b )の対照例では、横軸270〜
280 eVのオージェ・エレクトロン・エネンギー
近辺で炭素(C)が検出されるけれども、第1図(a
)の紫外線/オゾン処理をした実施例では、かかる炭素
(C)は検出されず、紫外線/オゾン処理で微量有機物
汚染はほぼ完全に分解されたことがわかる。
における洗浄ウェハ接着面のオージェ分析結果を示す図
である。 第1図(b )の対照例では、横軸270〜
280 eVのオージェ・エレクトロン・エネンギー
近辺で炭素(C)が検出されるけれども、第1図(a
)の紫外線/オゾン処理をした実施例では、かかる炭素
(C)は検出されず、紫外線/オゾン処理で微量有機物
汚染はほぼ完全に分解されたことがわかる。
また、第2図は、実施例と対照例の接着基板から作られ
たpn接合ダイオードのリーク特性を比較した電圧−電
流特性図である。 第2図の実施例特性線aと対照側特
性線すとをみればわかるように、実施例ダイオードのリ
ーク電流は対照例ダイオードのそれの115まで大幅に
低減している。
たpn接合ダイオードのリーク特性を比較した電圧−電
流特性図である。 第2図の実施例特性線aと対照側特
性線すとをみればわかるように、実施例ダイオードのリ
ーク電流は対照例ダイオードのそれの115まで大幅に
低減している。
[発明の効果]
本発明方法によれば、鏡面研磨工程から密着工程までの
間、特に密着工程直前に紫外線/オゾン処理を採用した
ことにより、接着面の微量有機物汚染はほぼ完全に除去
できるので、本発明による直接接着基板から製造された
素子のpn接合特性は著しく改善され、直接接着技術の
応用面を一段と拡げることができた。
間、特に密着工程直前に紫外線/オゾン処理を採用した
ことにより、接着面の微量有機物汚染はほぼ完全に除去
できるので、本発明による直接接着基板から製造された
素子のpn接合特性は著しく改善され、直接接着技術の
応用面を一段と拡げることができた。
なお、本発明方法は、実施例で説明したシリコンウェハ
ばかりでなく、熱酸化したシリコンウェハとシリコンウ
ェハ、熱酸化したシリコンウェハどうし、その他の直接
接着にも適用でき、かかる直接接着が特性の優れた誘電
体分離構造を提供できることも容易に理解できよう。
ばかりでなく、熱酸化したシリコンウェハとシリコンウ
ェハ、熱酸化したシリコンウェハどうし、その他の直接
接着にも適用でき、かかる直接接着が特性の優れた誘電
体分離構造を提供できることも容易に理解できよう。
第1図(a )及び(b )はそれぞれ実施例及び対照
例の方法における清浄ウェハ接着面のオージェ分析結果
を示す図、第2図は実施例と対照例の方法による直接接
着基板から作られたダイオードの接合特性を比較して示
した電圧−電流特性図である。 特許出願人 株式会社 東 芝 代理人 弁理士 諸1)英二 第2図 、1JJ(EVLE ム(E )/改己 − 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 昭和61年特許願第284238
号神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 (発送日 昭和62年2月24日) 6、補正の対象 図面
の。
例の方法における清浄ウェハ接着面のオージェ分析結果
を示す図、第2図は実施例と対照例の方法による直接接
着基板から作られたダイオードの接合特性を比較して示
した電圧−電流特性図である。 特許出願人 株式会社 東 芝 代理人 弁理士 諸1)英二 第2図 、1JJ(EVLE ム(E )/改己 − 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 昭和61年特許願第284238
号神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 (発送日 昭和62年2月24日) 6、補正の対象 図面
の。
Claims (1)
- 1 2枚の半導体基板の鏡面研磨した接着面を清浄化し
、引き続き水洗・脱水した後、密着させた状態で熱処理
をして、上記2枚の半導体基板を直接接着するにあたり
、鏡面研磨工程と密着工程との間に、酸素含有雰囲気中
で該接着面に紫外線を照射する紫外線/オゾン処理工程
を含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28423886A JPS63138739A (ja) | 1986-12-01 | 1986-12-01 | 半導体基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28423886A JPS63138739A (ja) | 1986-12-01 | 1986-12-01 | 半導体基板の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63138739A true JPS63138739A (ja) | 1988-06-10 |
Family
ID=17675954
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28423886A Pending JPS63138739A (ja) | 1986-12-01 | 1986-12-01 | 半導体基板の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63138739A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04132222A (ja) * | 1990-09-21 | 1992-05-06 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体ウェーハ表面の分析方法 |
US6504903B1 (en) * | 1998-05-29 | 2003-01-07 | Nikon Corporation | Laser-excited plasma light source, exposure apparatus and its making method, and device manufacturing method |
JP2011198824A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Yukio Watabe | 金属酸化物を含むへテロ構造の作製法及び該金属酸化物の製造法 |
JP2013075356A (ja) * | 2011-09-14 | 2013-04-25 | Yukio Watabe | 金属酸化物を含むヘテロ接合を有する構造体 |
-
1986
- 1986-12-01 JP JP28423886A patent/JPS63138739A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04132222A (ja) * | 1990-09-21 | 1992-05-06 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体ウェーハ表面の分析方法 |
US6504903B1 (en) * | 1998-05-29 | 2003-01-07 | Nikon Corporation | Laser-excited plasma light source, exposure apparatus and its making method, and device manufacturing method |
JP2011198824A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Yukio Watabe | 金属酸化物を含むへテロ構造の作製法及び該金属酸化物の製造法 |
JP2013075356A (ja) * | 2011-09-14 | 2013-04-25 | Yukio Watabe | 金属酸化物を含むヘテロ接合を有する構造体 |
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