JPWO2014013980A1 - 複合ウェハー及びその製法 - Google Patents
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Abstract
複合ウェハー10は、支持基板12と半導体基板14とを直接接合により貼り合わせたものである。支持基板12は、アルミナ純度が99%以上の透光性アルミナ基板である。この支持基板12の可視光領域における直線透過率は40%以下である。また、支持基板12の波長200〜250nmにおける前方全光線透過率は60%以上である。支持基板12の平均結晶粒径は10μm〜35μmである。半導体基板14は、単結晶シリコン基板である。こうした複合ウェハー10は、SOSウェハーと同等の絶縁性及び熱伝導性を有し、低コストで作製でき、大口径ウェハーを容易に得ることができる。
Description
本発明は、複合ウェハー及びその製法に関する。
携帯電話に用いられるアンテナ切り替え用スイッチには、多モード多バンド化に対応すべく、リニアリティや歪抑制の観点からこれまでGaAsを用いたpHEMTスイッチが用いられてきた。しかしGaAsプラットフォームの場合、基板への電流リーク等により消費電力を下げられない欠点を抱えていた。またスイッチデバイスには外部にSi製のデコーダ回路を別途必要とするため、GaAsプラットフォームを用いる場合にはこれら回路を集積化できない。そのため、小型化・低コスト化に限界があった。
近年、これを解決する技術として、SOI(Silicon on Insulator)技術が存在している(例えば特許文献1参照)。SOIウェハーとしては、Si層上部にSiO2層を形成し、その上に別のSi層を機能層として接合したものが知られている。また、SOIウェハーとしては、アルミナ基板とシリコン基板とを接合したものも知られている(例えば特許文献2)。
しかし、特許文献1のSOIウェハーでは、SiO2層の厚みが〜1μm程度であるため、SOIウェハー全体としての絶縁性にある程度の限界がある。またSiO2の熱伝導率は1.5W/mK程度しかないため、CMOS回路層(Si層)にて発生する熱を逃がしにくい性質を持つ。このように、特許文献1のSOIウェハーは、絶縁性及び熱伝導性が良くないという問題があった。
また、特許文献2のSOIウェハーでは、低ひずみ及び低損失を求める高周波デバイスへの適用を考慮すると、一般のアルミナ基板では誘電正接(tanδ)が大きすぎて適さない。これに対して、多結晶の透光性アルミナ基板は、tanδが小さいため高周波デバイスに適する。しかし、シリコン上のフォトレジスト膜にマスクを介してレーザ光を照射する際、レーザ光が透光性アルミナ基板とシリコン基板との接合界面や透光性アルミナ基板の内部からフォトレジスト膜の裏側に反射するため、パターニングの精度が低下するという問題があった。
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、複合ウェハーにおいて、良好な絶縁性及び熱伝導性を担保しつつ、高周波デバイスに適すると共にフォトリソグラフィによるパターニングの精度を高くすることを目的とする。
本発明の複合ウェハーは、支持基板と半導体基板とを直接接合により貼り合わせた複合ウェハーであって、前記支持基板の材料は多結晶の透光性セラミックであり、前記半導体基板はシリコンであり、前記支持基板の波長200〜250nmの前方全光線透過率は波長555nmの前方全光線透過率より高いものである。
この複合ウェハーでは、支持基板として多結晶の透光性セラミックを用いているため、良好な絶縁性(例えば>1014Ωm)と熱伝導性(例えば>30W/mK)とを確保することができる。また、透光性セラミック製の支持基板を用いているため、tanδが小さく、高周波デバイスに適している。更に、フォトリソグラフィによるパターニングの精度が向上する。すなわち、半導体基板の表面にフォトレジスト膜を形成したあと、波長200〜250nmのUV(例えば波長248nmのKrFレーザを用いてフォトレジスト膜の露光を行う際、高精度のパターニングが可能となる。波長200〜250nmのUVは半導体基板を通過する。支持基板は波長200〜250nmの前方全光線透過率が波長555nmの前方全光線透過率より高いため、支持基板と半導体基板との界面及び支持基板の内部から後方つまり半導体基板側への光の散乱や反射が少なく、支持基板上のフォトレジスト膜が裏側から露光されることはほとんどない。その結果、高精度のパターニングが可能となる。ちなみに、露光装置の解像度は、k×λ/NAで定義される(k:係数、λ:光源の波長、NA:投影レンズの開口数)ため、短波長で露光することで、微細パターンが形成できる。
なお、多結晶の透光性セラミックとしては、純度99%以上の高純度品を用いることが好ましい。不純物による熱伝導性・絶縁性の劣化を防止するためである。
本発明の複合ウェハーにおいて、前記支持基板の波長200〜250nmにおける前方全光線透過率は80%以上であることが好ましい。こうすれば、上述したフォトリソグラフィによるパターニングの精度が一層向上する。
本発明の複合ウェハーにおいて、前記支持基板の波長200〜750nmの直線透過率は20%以下であることが好ましい。こうすれば、支持基板は前方全光線透過率が高い一方で直線透過率が低いため、支持基板の内部で光の散乱が多くなり、複合ウェハーを載置しているステージ面での反射による影響が低減する。また、半導体製造プロセスにおいては、ウェハーは自動搬送されるが、その際には可視光による画像認識が行われる。ウェハーを画像認識させるためには、可視光を透過しない特性が求められる。支持基板の波長200〜750nmの直線透過率が20%以下であれば、複合ウェハーの画像認識を確実に行うことができる。
本発明の複合ウェハーにおいて、前記支持基板の平均結晶粒径は10μm〜50μmであることが好ましい。こうすれば、平均結晶粒径が小さいため、フォトリソグラフィ技術の露光工程において光を散乱しやすい。平均結晶粒径が10μmより小さいと、材料内部や粒界に偏在する欠陥が増えるため好ましくない。一方、平均結晶粒径が50μmより大きいと、内部応力により基板に割れが発生しやすくなるため好ましくない。
本発明の複合ウェハーにおいて、前記支持基板はキャビティを備えていてもよい。支持基板は、透光性セラミックの原料を成形し焼成することにより得られるため、キャビティを備えた支持基板を作製する際には、キャビティを備えた成形体が得られるような金型を使用すればよい。このため、マスキングやエッチングの工程が不要となる。例えば、支持基板として透光性セラミック基板ではなくシリコン基板を用いる場合、そのシリコン基板にキャビティを作製するには、まずシリコン基板の片面(半導体基板と接合する面とは反対側の面)をマスクで被覆し、次にそのマスクを露光・現像し、その後マスクされていない部分をエッチングするという一連の工程が必要となる。キャビティの形状は特に限定されず、矩形であっても非線形であっても、それに応じた金型を使用すればよい。
本発明の複合ウェハーにおいて、前記支持基板の材料は多結晶の透光性アルミナであることが好ましい。多結晶の透光性アルミナであれば、tanδが小さく、更に、波長200〜250nmにおける前方全光線透過率は上述した数値範囲を満足しやすいし、直線透過率も上述した数値範囲を満足しやすい。
本発明の複合ウェハーの製法は、
(1)多結晶の透光性セラミックからなり波長200〜250nmの前方全光線透過率は波長555nmの前方全光線透過率より高い支持基板と、シリコンからなる半導体基板とを、直接接合により貼り合わせる工程と、
(2)前記半導体基板の表面をイオン注入法又は研磨により薄板化する工程と、
を含むものである。
(1)多結晶の透光性セラミックからなり波長200〜250nmの前方全光線透過率は波長555nmの前方全光線透過率より高い支持基板と、シリコンからなる半導体基板とを、直接接合により貼り合わせる工程と、
(2)前記半導体基板の表面をイオン注入法又は研磨により薄板化する工程と、
を含むものである。
この製法によれば、上述した本発明の複合ウェハーを容易に得ることができる。
本発明の複合ウェハーの製法において、工程(1)では、多結晶の透光性セラミックを用いるが、こうした透光性セラミックは、例えば、セラミック粉末、ゲル化剤及びゲル化触媒を含むスラリーを成形型に入れて固化させて成形体とした後、その成形体を成形型から取り出し、水素雰囲気にて焼結させることにより得ることができる。焼結温度は1700〜1800℃とすることがよい。これにより平均結晶粒径が10μm以上となり、透光性セラミックの波長200〜250nmの前方全光線透過率が波長555nmの前方全光線透過率より高くすることができる。さらに前方全光線透過率を高くしたい場合は、結晶粒径を大きくするとよい。大きな結晶粒径を得る場合は、焼成温度を高くしてもよいが、同温度にて繰り返し焼成してもよい。こうした透光性セラミックを用いれば、良好な絶縁性(>1014Ωm)と高い熱伝導性(例えば>30W/mK)とを確保することができるし、tanδが小さいため高周波デバイスに適している。また、フォトリソグラフィによるパターニングの精度が向上する。
本発明の複合ウェハーの製法において、工程(1)では、支持基板と半導体基板とを直接接合により接合する。直接接合技術には、例えば表面をプラズマ処理により活性化することで常温での接合を実現する表面活性化接合といった技術を用いることができる。
本発明の複合ウェハーの製法において、工程(2)では、支持基板と半導体基板とを接合したあと、イオン注入法や研磨により半導体基板を薄板化する。これにより、絶縁性に優れた半導体基板を有する複合ウェハーとすることができる。イオン注入法により薄板化する場合には、半導体基板(例えばバルクSi基板)に予めイオンを打ち込んでおき、これと支持基板とを接合した後、機械的或いは熱的に半導体基板の一部を剥離する。半導体基板の薄板化にあたり、半導体基板に対するダメージを減らしたい場合には、イオン注入法を用いるのではなく研磨するのが好ましい。研磨を採用すると、イオン注入法を採用した場合に比べてSiの結晶性がよい。100nm以下の極薄の半導体基板を得たい場合には、研磨ではなくイオン注入法を用いるのが好ましい。半導体基板の厚みは、特に限定するものではないが、例えば完全空乏型CMOS構造を得たい場合には、100〜300nm程度とするのが好ましく、部分空乏型CMOS構造を得たい場合には、〜1μm程度とするのが好ましい。
次に、本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。図1は本発明の一実施形態である複合ウェハー10の構成の概略を示す斜視図、図2は図1のA−A断面図である。
複合ウェハー10は、図1に示すように、支持基板12と半導体基板14とを直接接合により貼り合わせたものである。この複合ウェハー10は、1箇所がフラットになった円形に形成されている。このフラットな部分は、オリエンテーションフラット(OF)と呼ばれる部分であり、例えば、半導体デバイスの製造工程において諸操作を行う際などに、ウェハー位置や方向の検出などを行うときに用いられる。
支持基板12は、アルミナ純度が99%以上の透光性アルミナ基板である。この支持基板12の波長200〜750nmにおける直線透過率は20%以下である。また、支持基板12の波長200〜250nmにおける前方全光線透過率は70%以上、好ましくは80%以上であり、波長555nmの前方全光線透過率より高い。支持基板12の平均結晶粒径は10μm〜50μmである。支持基板12の両面の算術表面粗さRaは0.5〜20nmである。この支持基板12は、厚さが50〜800μmであり、半透明である。
半導体基板14は、単結晶シリコン基板である。この半導体基板14は、厚さが0.05〜0.5μmであり、透明である。
こうした複合ウェハー10の製造方法の一例について、図3を用いて以下に説明する。図3は、複合ウェハー10の製造工程を示す斜視図である。まず、OFを有する所定の直径及び厚さの支持基板12を用意する。また、支持基板12と同じ直径の半導体基板24を用意する(図3(a)参照)。この半導体基板24は、複合ウェハー10の半導体基板14よりも厚い。支持基板12は、例えばゲルキャスト法により作製される。ゲルキャスト法では、まず、α−アルミナ粉末、イソシアネート系のゲル化剤及びウレタン反応促進用の触媒を含むスラリーを成形型に入れて固化させて成形体とした後、その成形体を成形型から取り出し、水素雰囲気にて焼結させることにより多結晶の透光性アルミナとし、それを研磨することにより支持基板12を得る。この支持基板12は、ゲルキャスト法で用いる金型を大型なものにすれば、容易に大型化することができる(例えば直径φ12インチ程度)。なお、平均結晶粒径を大きくするには、水素雰囲気での焼成温度を高く設定してもよいし、或いは低い焼成温度において繰り返し焼成してもよい。
次に、支持基板12と半導体基板24とを直接接合により貼り合わせる(図3(b)参照)。直接接合技術としては、例えば表面をプラズマ処理により活性化することで常温での接合を実現する表面活性化接合といった技術を用いることができる。
その後、イオン注入法や研磨により半導体基板24を所定厚さになるように薄くすることで半導体基板14とし、複合ウェハー10を得る(図3(c)参照)。イオン注入法により薄板化する場合には、半導体基板24に予めイオンを打ち込んでおき、これと支持基板12とを接合した後、機械的或いは熱的に半導体基板24の一部を剥離する。半導体基板24の薄板化にあたり、半導体基板24に対するダメージを減らしたい場合には、イオン注入法を用いるのではなく研磨するのが好ましい。
こうして得られた複合ウェハー10は、この後、一般的なフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングが行われる。具体的には、半導体基板14の表面にフォトレジストを塗布・乾燥し、フォトマスクを通してフォトレジストに光を照射する(マスク露光)。次に現像液に浸漬させ、不要なフォトレジストを除去する。フォトレジストがネガレジストの場合には、フォトレジストのうち光が当たった部分が半導体基板14に残る。一方、フォトレジストがポジレジストの場合には、フォトレジストのうち光が当たらなかった部分が半導体基板14に残る。そして、半導体基板14の表面のうちフォトレジストで覆われていない箇所をエッチングにより除去する。
ここで、マスク露光時、照射した光は、半導体基板14を透過するが、支持基板12の前方全光線透過率が高いため、半導体基板14と支持基板12との接合界面及び支持基板12の内部から後方(つまり半導体基板側)への反射が抑制される。更に、支持基板12の直線透過率が小さいため、支持基板12内での光の散乱が増加し、露光機のステージ面で反射してマスクの裏側のレジストを露光することはない。これに対して、支持基板12がシリコンの場合、シリコンは単結晶なので粒界が存在せず、照射した光は露光機のステージ面で反射してマスクの裏側のレジストを露光することがあり、精度よくパターンを形成できない。また、高精度なパターンを形成するためには、露光光源の短波長化が必須となる。そのため、支持基板12はより短波長の光、特に200nm付近の短波長紫外線領域の光(例えばKrFレーザ(248nm)を散乱するのが好ましい。本実施形態の支持基板12に使用した多結晶の透光性アルミナは、こうした短波長紫外線領域において前方全光線透過率が向上する一方、直線透過率が低下する特性を持っている。こうした透光性アルミナ製の支持基板12に光が入射されると、その光は支持基板12の内部に存在する粒界で屈折し、全方位に向けて出射される。透光性アルミナでは、光の波長が短いほどこの傾向が顕著となるため、直線透過率が低下する一方で前方全光線透過率が向上する、すなわち、波長が短いほど散乱光が多くなる。このために、特に短波長にて露光及びパターニングを実施する際には透光性アルミナが好適に用いられる。
一方、ウェハープロセスにおいて、複合ウェハー10は自動搬送されるが、その際には可視光による画像認識が行われる。そのため、複合ウェハー10を画像認識させるためには可視光を透過しない特性が求められる。本実施形態の複合ウェハー10は、波長200〜750nmの領域において直線透過率が20%以下の透光性アルミナからなる支持基板12を有しているため、画像認識に適している。これに対して、例えばSOS(Si−on−Sapphire)ウェハーは可視光領域において透明であるサファイヤからなる支持基板を有しているため、画像認識には適さない。
以上詳述した本実施形態の複合ウェハー10によれば、支持基板12として純度99%以上の多結晶の透光性アルミナを用いているため、良好な絶縁性(例えば>1014Ωm)と熱伝導性(例えば>30W/mK)とを確保することができる。また、透光性アルミナはtanδが小さいため、高周波デバイスに適している。更に、フォトリソグラフィによるパターニングの精度が向上する。
また、支持基板12の平均結晶粒径は10μm〜50μmと小さいため、フォトリソグラフィ技術の露光工程において光を散乱しやすい。
更に、支持基板12の波長200〜250nmにおける前方全光線透過率は70%以上(好ましくは80%以上)であるため、フォトリソグラフィ技術の露光工程において、波長200〜250nmのUVを用いる際、高精度のパターニングが可能となる。すなわち、波長200〜250nmのUVは半導体基板を通過するが、支持基板は前方全光線透過率が70%以上と高いため、後方つまり半導体基板側への散乱や反射が少なく、支持基板上のフォトレジストが裏側から露光されることはほとんどない。その結果、高精度のパターニングが可能となる。ちなみに、露光装置の解像度は、k×λ/NAで定義される(k:係数、λ:光源の波長、NA:投影レンズの開口数)ため、短波長で露光することで、微細パターンが形成できる。
更にまた、支持基板12の波長200〜750nmにおける直線透過率は20%以下であるため、露光機のステージ面での反射による影響を抑えることができるし、半導体製造プロセスにおいてこの複合ウェハー10を自動搬送する際に可視光による画像認識が可能となる。
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
例えば、上述した実施形態において、支持基板12は、図6や図7に示すようなキャビティを備えていてもよい。こうした複合ウェハーはSi−MEMSに応用することができる。支持基板12は、透光性アルミナの原料を成形し焼成することにより得られるため、キャビティを備えた支持基板12を作製する際には、キャビティを備えた成形体が得られるような金型を使用すればよい。このため、マスキングやエッチングの工程が不要となる。例えば、支持基板12として透光性アルミナ基板ではなくシリコン基板を用いる場合、そのシリコン基板にキャビティを作製するには、まずシリコン基板の片面(半導体基板と接合する面とは反対側の面)をマスクで被覆し、次にそのマスクを露光・現像し、その後マスクされていない部分をエッチングするという一連の工程が必要となる。キャビティの形状は特に限定されず、矩形であっても非線形であってもよく、それに応じた金型を使用すればよい。
[実施例1]
まず、支持基板として用いる透光性アルミナ基板を以下の製法で用意した。最初に、表1の成分を混合したスラリーを調製した。なお、α−アルミナ粉末は、純度99.99%、比表面積3.5〜4.5m2/g、平均一次粒子径0.35〜0.45μmのものを用いた。
まず、支持基板として用いる透光性アルミナ基板を以下の製法で用意した。最初に、表1の成分を混合したスラリーを調製した。なお、α−アルミナ粉末は、純度99.99%、比表面積3.5〜4.5m2/g、平均一次粒子径0.35〜0.45μmのものを用いた。
このスラリーを、アルミニウム合金製の型に室温で注入した後、室温で1時間放置した。次いで40℃で30分放置し、固化を進めてから、離型した。さらに、室温、次いで90℃の各々にて2時間放置して、板状の粉末成形体を得た。得られた粉末成形体を、大気中1100℃で仮焼(予備焼成)した後、仮焼体をモリブデン製の板に載せ、その上に更にモリブデン製の板をかぶせた状態で、水素:窒素=3:1(体積比)の雰囲気中、1400℃から1600℃での昇温速度を50℃/hとし、1750℃で1回焼成を行い、オリフラを有する直径φ4インチの透光性アルミナセラミック基板を得た。この基板は、板厚が1mm、表面の平均粒径が20μmであった。この透光性アルミナ基板につき、表面研磨することなく前方全光線透過率を測定した。その結果を図4に示す。図4から明らかなように、前方全光線透過率は可視光波長では70%未満(測定波長555nm)であったが、波長200nm〜250nmでは80%以上と高かった。
なお、前方全光線透過率は、図5の測定装置40によって得られた測定値に基づいて算出した。図5の測定装置は、積分球41の開口部を試料S(厚さ3mm)で塞ぎ、穴44(直径φ3mm)を有するプレート42を試料Sの上面に載置し、その状態で光源46からの光を穴44を通して試料Sへ照射し、積分球41を用いて試料Sを通過してきた光を集め、その光の強度を検出器48により測定するものである。前方全光線透過率は、以下の式により求めた。
前方全光線透過率=100×(測定した光の強度)/(光源の強度)
前方全光線透過率=100×(測定した光の強度)/(光源の強度)
得られた多結晶透光性アルミナ基板をGC(グリーンカーボン)砥粒、ダイヤモンド砥粒、CMPリキッドを順に用いて0.6mm厚に研磨した。その基板の可視光領域の直線透過率を測定したところ、20%(測定波長555nm)であった。また、tanδは10-5、体積固有抵抗値は1014Ωm、熱伝導率は33W/mK、算術平均粗さRaは<1nmであった。
次に、直径φ4インチ、厚み250μmのオリフラを有する単結晶Si基板を用意した。そして、単結晶Si基板と上述の多結晶透光性アルミナ基板とを、プラズマ活性化による直接接合により貼り合わせた。接合に用いた両基板は、窒素にてプラズマ処理を実施し、その後水洗処理により表面のパーティクルを除去した。両基板をオリフラにて目合わせを実施して重ね合わせ、両基板の端部を押圧して密着させることにより、その押圧した部分が接合されると共に、その接合が全面へと伝播していった。この現象は、両基板がお互いに引きつけ合う力(表面間引力)により自動的に接合が進行していくものであり、非常に平滑に表面が研磨されている場合に観察される。両基板の接合が終了した後、単結晶Si基板側をグラインダーで厚みが20μmになるまで研削した。次に、1μmのダイヤモンド砥粒と錫定盤を用いて厚みが3μmになるまでラップ加工した。次にコロイダルシリカとウレタンパッドを用いてポリッシュし、厚みを0.2μmとした。このようにSi基板を薄くした後、900℃にてアニール処理を実施し、複合ウェハーを得た。
このようにして得られた複合ウェハーのSi基板に、露光機を用いて細線パターンを形成した。すなわち、まず、Si基板上へレジストを塗布し、線幅0.4μmのパターンが形成されたマスクを用いて露光した後、現像した。露光には、KrFレーザ(λ=248nm)を用いた。透光性アルミナ基板をベースとして用いた場合、特に200nm付近にて基板内部でほとんど散乱されるため、ウェハー裏面での反射戻りによる光の影響が少なく、高精度なパターン形成が可能となった。
[実施例2]
実施例1の多結晶透光性アルミナ基板を作製したときのスラリーを用いて、焼成温度を1700℃にて1回焼成とした以外は、実施例1と同様の手順で多結晶透光性アルミナ基板を作製した。得られた多結晶透光性アルミナ基板につき、表面研磨することなく前方全光線透過率を測定したところ、図4に示すように、可視光波長では70%未満(測定波長555nm)であったが、波長200nm〜250nmでは70%以上と高かった。この透光性アルミナ基板の平均粒径は12μmであった。この透光性アルミナ基板を実施例1と同様にして0.6mm厚まで研磨した。その基板の可視光領域の直線透過率を測定したところ、30%(測定波長555nm)であった。また、tanδは10-5、体積固有抵抗値は1014Ωm、熱伝導率は33W/mK、算術平均粗さRaは1nmであった。研磨後の透光性アルミナ基板を用いて実施例1と同様にして複合ウェハーを作製し、細線パターンを形成したところ、実施例1と同様、高精度なパターンを形成することができた。
実施例1の多結晶透光性アルミナ基板を作製したときのスラリーを用いて、焼成温度を1700℃にて1回焼成とした以外は、実施例1と同様の手順で多結晶透光性アルミナ基板を作製した。得られた多結晶透光性アルミナ基板につき、表面研磨することなく前方全光線透過率を測定したところ、図4に示すように、可視光波長では70%未満(測定波長555nm)であったが、波長200nm〜250nmでは70%以上と高かった。この透光性アルミナ基板の平均粒径は12μmであった。この透光性アルミナ基板を実施例1と同様にして0.6mm厚まで研磨した。その基板の可視光領域の直線透過率を測定したところ、30%(測定波長555nm)であった。また、tanδは10-5、体積固有抵抗値は1014Ωm、熱伝導率は33W/mK、算術平均粗さRaは1nmであった。研磨後の透光性アルミナ基板を用いて実施例1と同様にして複合ウェハーを作製し、細線パターンを形成したところ、実施例1と同様、高精度なパターンを形成することができた。
[比較例1]
実施例1の多結晶透光性アルミナ基板を作製したときのスラリーを用いて、水素雰囲気中の焼成温度を1500℃に変更して1回焼成した以外は、実施例1と同様の手順で多結晶透光性アルミナ基板を作製した。得られた多結晶透光性アルミナ基板につき、表面研磨することなく前方全光線透過率を測定したところ、可視光波長では25%(測定波長555nm)であったが、波長200nm〜250nmではそれよりも低い値となった。この透光性アルミナ基板の200nm〜2μmにおける前方全光線透過率は40%以下、平均粒径は5μmであった。この透光性アルミナ基板を実施例1と同様にして0.6mm厚に研磨した。その基板の可視光領域の直線透過率を測定したところ、40%(測定波長555nm)であった。また、tanδは10-5、体積固有抵抗値は1014Ωm、熱伝導率は33W/mK、算術平均粗さRaは<1nmであった。研磨後の透光性アルミナ基板を用いて実施例1と同様にして複合ウェハーを作製し、細線パターンを形成したところ、レーザ光が基板内部を透過し端面での反射を生じてしまうため、パターン形状の精度が悪化してしまった。
実施例1の多結晶透光性アルミナ基板を作製したときのスラリーを用いて、水素雰囲気中の焼成温度を1500℃に変更して1回焼成した以外は、実施例1と同様の手順で多結晶透光性アルミナ基板を作製した。得られた多結晶透光性アルミナ基板につき、表面研磨することなく前方全光線透過率を測定したところ、可視光波長では25%(測定波長555nm)であったが、波長200nm〜250nmではそれよりも低い値となった。この透光性アルミナ基板の200nm〜2μmにおける前方全光線透過率は40%以下、平均粒径は5μmであった。この透光性アルミナ基板を実施例1と同様にして0.6mm厚に研磨した。その基板の可視光領域の直線透過率を測定したところ、40%(測定波長555nm)であった。また、tanδは10-5、体積固有抵抗値は1014Ωm、熱伝導率は33W/mK、算術平均粗さRaは<1nmであった。研磨後の透光性アルミナ基板を用いて実施例1と同様にして複合ウェハーを作製し、細線パターンを形成したところ、レーザ光が基板内部を透過し端面での反射を生じてしまうため、パターン形状の精度が悪化してしまった。
本出願は、2012年7月18日に出願された米国仮出願第61/672807号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。
本発明の複合ウェハーは、CMOSなどの半導体デバイスに利用可能である。
10 複合ウェハー、12 支持基板、14 半導体基板、24 半導体基板、40 測定装置、41 積分球、42 プレート、44 穴、46 光源、48 検出器。
Claims (8)
- 支持基板と半導体基板とを直接接合により貼り合わせた複合ウェハーであって、
前記支持基板の材料は多結晶の透光性セラミックであり、
前記半導体基板の材料はシリコンであり、
前記支持基板の波長200〜250nmの前方全光線透過率は波長555nmの前方全光線透過率より高い、
複合ウェハー。 - 前記支持基板の波長200〜250nmの前方全光線透過率は80%以上である、
請求項1に記載の複合ウェハー。 - 前記支持基板の波長200〜750nmの直線透過率は20%以下である、
請求項1又は2に記載の複合ウェハー。 - 前記支持基板の平均結晶粒径は10μm〜50μmである、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の複合ウェハー。 - 前記支持基板はキャビティを備えている、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の複合ウェハー。 - 前記支持基板の材料は多結晶の透光性アルミナである、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の複合ウェハー。 - 前記半導体板の材料は単結晶シリコンである、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の複合ウェハー。 - (1)多結晶の透光性セラミックからなり波長200〜250nmの前方全光線透過率は波長555nmの前方全光線透過率より高い支持基板と、シリコンからなる半導体基板とを、直接接合により貼り合わせる工程と、
(2)前記半導体基板の表面をイオン注入法又は研磨により薄板化する工程と、
を含む複合ウェハーの製法。
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