JPS6337652A - 半導体デバイス用基板の接着方法 - Google Patents
半導体デバイス用基板の接着方法Info
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- JPS6337652A JPS6337652A JP18095586A JP18095586A JPS6337652A JP S6337652 A JPS6337652 A JP S6337652A JP 18095586 A JP18095586 A JP 18095586A JP 18095586 A JP18095586 A JP 18095586A JP S6337652 A JPS6337652 A JP S6337652A
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Landscapes
- Element Separation (AREA)
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体デバイス用基板の接着方法、特に多層
構造デバイス用基板の製作に好適な半導体デバイス用店
仮の接着方法に関する。
構造デバイス用基板の製作に好適な半導体デバイス用店
仮の接着方法に関する。
半導体基板と半導体基板とを接着した後研摩する所謂リ
バースエピタキシ法で製作されるSol(Semico
nductor on 1nsulator)基板は、
接着工程の後の素子形成工程の際に、エピタキシャル成
長、拡散、熱処理等が実施される関係で1000℃以上
の高温下に置かれる。このため接着構造はかかる高温下
でも安定でなければならない。この点に配慮のなされた
従来技術の一つに、表面熱酸化Siウェハ同士の直接接
合方法〔ジェー・ビー・ラスキ;アプライド フィジッ
クス レター(J 、 B、 La5ky ;APP
L、Phys、Lett、 ) 48巻1号(1986
)、78〜80頁〕がある。この方法による接合の原理
は、対向する二枚の被接合基板面上のシラノール基(−
3i−OH)が、脱水縮合反応ニ ーS t−OH+HO−3i − →−3i−0−3i−+)(20(1)により、架橋を
形成することであると説明されている。しかし、このよ
うな架モツ形成がおこなわれるのは、接合面の実際に接
触している部分においてのみであり、微視的に見て凹凸
の多い実際の基板においては、接合面全体の内の掻く一
部で実現されるに過ぎない、即ち、実際に接触していな
い他の部分においては架橋は形成されず、基板間の空洞
部分に存在するH80や02が基板酸化時に消費される
結果この部分に真空状態が生じ、そこに働く大気圧によ
り基板同士が接着せしめられているに過ぎない(上記文
献参照)。
バースエピタキシ法で製作されるSol(Semico
nductor on 1nsulator)基板は、
接着工程の後の素子形成工程の際に、エピタキシャル成
長、拡散、熱処理等が実施される関係で1000℃以上
の高温下に置かれる。このため接着構造はかかる高温下
でも安定でなければならない。この点に配慮のなされた
従来技術の一つに、表面熱酸化Siウェハ同士の直接接
合方法〔ジェー・ビー・ラスキ;アプライド フィジッ
クス レター(J 、 B、 La5ky ;APP
L、Phys、Lett、 ) 48巻1号(1986
)、78〜80頁〕がある。この方法による接合の原理
は、対向する二枚の被接合基板面上のシラノール基(−
3i−OH)が、脱水縮合反応ニ ーS t−OH+HO−3i − →−3i−0−3i−+)(20(1)により、架橋を
形成することであると説明されている。しかし、このよ
うな架モツ形成がおこなわれるのは、接合面の実際に接
触している部分においてのみであり、微視的に見て凹凸
の多い実際の基板においては、接合面全体の内の掻く一
部で実現されるに過ぎない、即ち、実際に接触していな
い他の部分においては架橋は形成されず、基板間の空洞
部分に存在するH80や02が基板酸化時に消費される
結果この部分に真空状態が生じ、そこに働く大気圧によ
り基板同士が接着せしめられているに過ぎない(上記文
献参照)。
〔発明が解決しようとする問題点1
次に上記従来の直接接合方法における問題点を挙げれば
、下記の通りである。即ち、 (i) St基板上の熱酸化等の高温で形成した酸化
5(1)は、高温下でのアニールにより構造的に安定化
せしめられるため、前記反応(1)に寄与する活性なシ
ラノール基を備えうる原子サイト数は少ない、このため
、接合強度は前記反応+11が接合面上の全原子サイト
に働いた場合に較らぺると著しく劣る。
、下記の通りである。即ち、 (i) St基板上の熱酸化等の高温で形成した酸化
5(1)は、高温下でのアニールにより構造的に安定化
せしめられるため、前記反応(1)に寄与する活性なシ
ラノール基を備えうる原子サイト数は少ない、このため
、接合強度は前記反応+11が接合面上の全原子サイト
に働いた場合に較らぺると著しく劣る。
(ii ) 前記反応+11が有効であるのは接合さ
れる基板面同士の接触点においてのみであるので、接着
の良否は接合面の平坦度に著しく敏感に影響を受ける。
れる基板面同士の接触点においてのみであるので、接着
の良否は接合面の平坦度に著しく敏感に影響を受ける。
(iii ) 主として上記(i)、(ii)の理由
により、前記反応fl+を通じて架橋形成を実現できな
かった部分は、前述の如く大気圧による接着となってい
るため、高真空中では接合状態を保持し得ないばかりか
、基板の切断(ダイシング)工程において接合状態が破
壊されてしまう、また、破壊を免れても、切断面から接
合基板間に水や空気が侵入して基板上に形成された素子
の動作不良を誘発する原因となる。
により、前記反応fl+を通じて架橋形成を実現できな
かった部分は、前述の如く大気圧による接着となってい
るため、高真空中では接合状態を保持し得ないばかりか
、基板の切断(ダイシング)工程において接合状態が破
壊されてしまう、また、破壊を免れても、切断面から接
合基板間に水や空気が侵入して基板上に形成された素子
の動作不良を誘発する原因となる。
(iv )接合面の凹凸を埋め合わせるために被接合基
板を強圧して接合すると、基板結晶内に歪や欠陥が生じ
、得られるSol基板の結晶性を損ねる。
板を強圧して接合すると、基板結晶内に歪や欠陥が生じ
、得られるSol基板の結晶性を損ねる。
本発明は、上記問題点に鑑み、接合面の凹凸の被覆平坦
化、被覆接合表面の活性化、接合層内の歪の緩和等を実
現して良質の多層構造デバイス用基板の製作を可能にし
た、半導体デバイス用基板の接着方法を提供することを
目的とする。
化、被覆接合表面の活性化、接合層内の歪の緩和等を実
現して良質の多層構造デバイス用基板の製作を可能にし
た、半導体デバイス用基板の接着方法を提供することを
目的とする。
本発明による半導体デバイス用基板の接着方法は、基板
の接合面に500℃以下の低温度で金属(Siを含む;
以下同じ)酸化被膜を形成せしめた後貼り合わせ、これ
に500℃以上の高温処理を施すことにより、基板間に
高耐熱性接合層を形成するようにしたものである。
の接合面に500℃以下の低温度で金属(Siを含む;
以下同じ)酸化被膜を形成せしめた後貼り合わせ、これ
に500℃以上の高温処理を施すことにより、基板間に
高耐熱性接合層を形成するようにしたものである。
金属酸化被膜は、CVD法により形成されてもよいし、
金属酸化物ゾル又はこれをゲル化させて成る液状物を塗
布することにより形成されてもよい。
金属酸化物ゾル又はこれをゲル化させて成る液状物を塗
布することにより形成されてもよい。
以下、各工程を追ってその作用を説明する。
1) 接合されるべき二枚の基板(Si基板。
絶縁体基板等)上に、7JE板温度500℃以下の低温
で例えばSingの如き金属酸化被膜を形成する。被膜
の形成方法は、CVD法でも良いし、PVD法でも良い
、叉被膜は、ゾル−ゲル反応を利用した所謂塗布法によ
り形成され、500℃以下の温度で処理されたガラス被
膜であってもよい。
で例えばSingの如き金属酸化被膜を形成する。被膜
の形成方法は、CVD法でも良いし、PVD法でも良い
、叉被膜は、ゾル−ゲル反応を利用した所謂塗布法によ
り形成され、500℃以下の温度で処理されたガラス被
膜であってもよい。
塗布法は製造コストの点で有利である。
2) かくして得られた金属酸化被膜の表面に水分を供
給する。具体的には表面を水洗いする。
給する。具体的には表面を水洗いする。
500℃以下の低温で形成されたSiO□被膜の場合に
は、この段階で基板表面に接合に寄与するシラノール基
が効率良く生成さる。その理由は、500℃以下の低温
で形成されたSin、被膜では、焼結が不完全で原子間
の結合が必ずしも最適状態となっておらず、5i−0−
3i結合が水分の存在下で前記反応(1)の逆反応によ
りシラノール基が生成され易い状態となっているためで
ある。
は、この段階で基板表面に接合に寄与するシラノール基
が効率良く生成さる。その理由は、500℃以下の低温
で形成されたSin、被膜では、焼結が不完全で原子間
の結合が必ずしも最適状態となっておらず、5i−0−
3i結合が水分の存在下で前記反応(1)の逆反応によ
りシラノール基が生成され易い状態となっているためで
ある。
この場合、工程の短縮のために、SiO□被膜に対して
若干のエツチング作用を発揮する例えばエチレンジアミ
ン等の強アルカリ性水溶液に浸漬するのが有効である。
若干のエツチング作用を発揮する例えばエチレンジアミ
ン等の強アルカリ性水溶液に浸漬するのが有効である。
しかし、これは接合のための必須の条件ではない。
3) 次に上記のようにして金属酸化被膜の形成された
接合面を対向せしめて貼り合わせ、これを500℃以上
の高:昌で処理し、接合層の焼結安定化を行う、上述の
ように500℃以下の低温で形成された被膜は必ずしも
原子間結合が最適化されていいないために不安定である
が、このことは、接合層が高温焼結時の粘性流動によっ
て層内の歪が緩和され、最適な原子配置を備えることを
可能にすることを意味する。かくして、歪の無い安定な
接合層が形成される。従って、得られるSol基板は、
高品位の結晶性を維持させることができる。接合時、基
板を加圧することにより接合効率を向上させることはで
きるが、加圧は接合のための必須条件ではない。
接合面を対向せしめて貼り合わせ、これを500℃以上
の高:昌で処理し、接合層の焼結安定化を行う、上述の
ように500℃以下の低温で形成された被膜は必ずしも
原子間結合が最適化されていいないために不安定である
が、このことは、接合層が高温焼結時の粘性流動によっ
て層内の歪が緩和され、最適な原子配置を備えることを
可能にすることを意味する。かくして、歪の無い安定な
接合層が形成される。従って、得られるSol基板は、
高品位の結晶性を維持させることができる。接合時、基
板を加圧することにより接合効率を向上させることはで
きるが、加圧は接合のための必須条件ではない。
】」1列」−
1)予め表面に1000人の熱酸化被膜を形成した直径
3インチ(約7.6 cs )のSi基板上に減圧CV
D法で、 S iHa +20g ””’S i 02 +2H
* 0の反応により、圧力I Torr、基板温度30
0℃にて、厚さ1000人のS i O1被膜を形成さ
せた。
3インチ(約7.6 cs )のSi基板上に減圧CV
D法で、 S iHa +20g ””’S i 02 +2H
* 0の反応により、圧力I Torr、基板温度30
0℃にて、厚さ1000人のS i O1被膜を形成さ
せた。
2) 上記方法により得た二枚の基板をエチレンジアミ
ン又はセミコクリーン(商標名;フルウチ化学側製)液
で洗浄し、水洗いした後貼り合わせた。
ン又はセミコクリーン(商標名;フルウチ化学側製)液
で洗浄し、水洗いした後貼り合わせた。
3) 貼り合わせた後、1kg/−の加圧下で、250
℃にて1時間保持し、仮接合を行った。その後、加圧せ
ずに1時間1000℃に保持して接合層の焼結を行い、
二枚の基板の接合を完了した。
℃にて1時間保持し、仮接合を行った。その後、加圧せ
ずに1時間1000℃に保持して接合層の焼結を行い、
二枚の基板の接合を完了した。
llI↓
1) 実施例Iと同じ大きさのSi基板上に大気圧下常
温でSiO□ゾルを塗布し、250℃にて10分間これ
を乾燥することにより厚さ1000人のSin、被膜を
形成させた。
温でSiO□ゾルを塗布し、250℃にて10分間これ
を乾燥することにより厚さ1000人のSin、被膜を
形成させた。
2) 実施例Iの工程2)と同じ。
3) 貼り合わせ後、3kg/−の加圧下で250℃に
て保持して仮接合を行い、その後加圧せずに1時間80
0℃に保持して接合層の焼結を行い、二枚の基板の接合
を完了した。
て保持して仮接合を行い、その後加圧せずに1時間80
0℃に保持して接合層の焼結を行い、二枚の基板の接合
を完了した。
ll■1
1)直径3インチ(約7.6cm)の絶縁体基板上に大
気圧下常温でAlff103ゾルを塗布し、250℃に
て10分間これを乾燥することにより厚さ1000人の
A1.Os被膜を形成させた。
気圧下常温でAlff103ゾルを塗布し、250℃に
て10分間これを乾燥することにより厚さ1000人の
A1.Os被膜を形成させた。
2) 上記方法で得た二枚の基板をAl□0゜被膜面を
対向させて貼り合わせた。
対向させて貼り合わせた。
3) 実施例■の工程3)と同じ。
XUL九1
1) 直径3インチ(約7.6+1m)の絶縁体基板上
にRFスパッタ法により、Altoz膜を形成した。条
件は、Altozをターゲット材;o3を4人ガスとし
、Of圧I X 10−”Torr、基板温度100℃
であった。20分間に1000人のA1.O,膜が、基
板上に堆積した。
にRFスパッタ法により、Altoz膜を形成した。条
件は、Altozをターゲット材;o3を4人ガスとし
、Of圧I X 10−”Torr、基板温度100℃
であった。20分間に1000人のA1.O,膜が、基
板上に堆積した。
2) 実施例mの2)と同じ。
3) 実施例■の3)と同じ。
上述のように、本発明による半導体デバイス用基板の接
着方法によれば、高耐熱性接着層を有する5OI7j板
の製作が可能となり、而も末完明方、・去により得られ
るSOIi板は従来のjn−構造基板と同等の結晶性を
備えていて、従来の単一構造基板に対して用いられてい
た1000℃以上の高温を要する素子製作技術をそのま
ま用いることが可能である。
着方法によれば、高耐熱性接着層を有する5OI7j板
の製作が可能となり、而も末完明方、・去により得られ
るSOIi板は従来のjn−構造基板と同等の結晶性を
備えていて、従来の単一構造基板に対して用いられてい
た1000℃以上の高温を要する素子製作技術をそのま
ま用いることが可能である。
Claims (3)
- (1)複数枚の基板を、該基板の接合面に500℃以下
の温度で金属酸化被膜を形成せしめた後貼り合わせ、こ
れを500℃以上の温度で熱処理することにより接着す
るようにした、半導体デバイス用基板の接着方法。 - (2)金属酸化被膜をCVD法により形成するようにし
た、特許請求の範囲(1)に記載の接着方法。 - (3)金属酸化被膜を、金属酸化物ゾル又はこれをゲル
化させて成る液状物を塗布することにより形成するよう
にした、特許請求の範囲(1)に記載の接着方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18095586A JPS6337652A (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | 半導体デバイス用基板の接着方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18095586A JPS6337652A (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | 半導体デバイス用基板の接着方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6337652A true JPS6337652A (ja) | 1988-02-18 |
Family
ID=16092196
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18095586A Pending JPS6337652A (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | 半導体デバイス用基板の接着方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6337652A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02122539A (ja) * | 1988-10-31 | 1990-05-10 | Fujitsu Ltd | Soi基板の検査方法 |
US5213993A (en) * | 1989-09-13 | 1993-05-25 | Kabushiki Kaisha Tobisha | Method of manufacturing semiconductor substrate dielectric isolating structure |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5013155A (ja) * | 1973-06-06 | 1975-02-12 | ||
JPS5330283A (en) * | 1976-09-01 | 1978-03-22 | Hitachi Ltd | Production of substrates for semiconductor integrated circuits |
JPS5455181A (en) * | 1977-10-12 | 1979-05-02 | Hitachi Ltd | Production of semiconductor substrate |
JPS615544A (ja) * | 1984-06-19 | 1986-01-11 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1986
- 1986-07-31 JP JP18095586A patent/JPS6337652A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5013155A (ja) * | 1973-06-06 | 1975-02-12 | ||
JPS5330283A (en) * | 1976-09-01 | 1978-03-22 | Hitachi Ltd | Production of substrates for semiconductor integrated circuits |
JPS5455181A (en) * | 1977-10-12 | 1979-05-02 | Hitachi Ltd | Production of semiconductor substrate |
JPS615544A (ja) * | 1984-06-19 | 1986-01-11 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
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JPH02122539A (ja) * | 1988-10-31 | 1990-05-10 | Fujitsu Ltd | Soi基板の検査方法 |
US5213993A (en) * | 1989-09-13 | 1993-05-25 | Kabushiki Kaisha Tobisha | Method of manufacturing semiconductor substrate dielectric isolating structure |
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