KR100789205B1

KR100789205B1 - 실리콘 웨이퍼 및 에스오아이 웨이퍼의 제조방법, 그리고그 에스오아이 웨이퍼

Info

Publication number: KR100789205B1
Application number: KR1020017015281A
Authority: KR
Inventors: 아베타카오; 타케이토키오; 오카베케이이치; 미야지마하지메
Original assignee: 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤
Priority date: 2000-03-29
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2007-12-31
Also published as: TW509990B; WO2001073831A1; EP1189266A1; KR20020019045A; EP1189266B1; EP1189266A4

Abstract

비교적 간편한 방법에 의해 연마 새깅(주변 새깅)가 적은 경면연마웨이퍼를 제작하는 방법, 및 외주 제거영역이 없거나 저감된 SOI층 또는 본드층을 보유하는 접합 웨이퍼의 제조방법 및 그 접합 웨이퍼를 제공한다.

실리콘 웨이퍼의 표면측의 모따기 폭을 X1로 하고, 이면측의 모따기 폭을 X2로 할 때, X1<X2인 모따기부를 보유하는 실리콘 웨이퍼를 준비하고, 상기 실리콘 웨이퍼의 표면을 경면연마한 후, 표면측의 모따기 폭이 X3(X3> X1)이 되도록 다시 모따기가공한다.

Description

실리콘 웨이퍼 및 에스오아이 웨이퍼의 제조방법, 그리고 그 에스오아이 웨이퍼{PRODUCTION METHOD FOR SILICON WAFER AND SOI WAFER, AND SOI WAFER}

본 발명은, 실리콘 웨이퍼 및 접합 SOI(silicon on insulator) 웨이퍼나 다이렉트본드웨이퍼의 접합 웨이퍼의 제조방법에 관한 것이고, 특히 웨이퍼의 외주부에 생기는 연마 새깅(sagging)을 저감한 실리콘 웨이퍼, 및 외주 제거영역이 없거나 저감된 접합 SOI 웨이퍼 및 다이렉트본드웨이퍼 및 그들의 제조방법에 관한 것이다.

실리콘 경면웨이퍼의 일반적인 제조공정으로서는, 실리콘 단결정 잉곳을 와이어소(wire saw)나 내주날식의 슬라이서를 이용하여 웨이퍼상으로 슬라이스 가공하는 슬라이스공정과, 슬라이스된 웨이퍼의 균열·깨짐을 방지하기 위해서 웨이퍼 둘레가장자리부를 모따기하는 모따기(chamfering)공정과, 평탄도를 높이기 위해서 유리(遊離) 숫돌입자를 이용하여 래핑하는 래핑공정과, 가공변형을 제거하기 위해서 산성 용액이나 알칼리성 용액을 이용하여 에칭을 행하는 에칭공정과, 적어도 한쪽의 표면을 연마하는 경면연마공정을 보유하는 것이 알려져 있다.

상기 경면연마공정에서는, 딱딱한 실리콘 웨이퍼를 부드러운 연마포에 의해서 메커노케미컬연마(기계화학연마)에 의해 경면다듬질 되기 때문에, 그 외주부에는 도 5에 나타내는 바와 같은 연마 새깅(이하, 주변 새깅이라고 부르는 일이 있다)이라고 불리는 영역이 존재한다. 이 연마 새깅은 디바이스 제작에 영향을 미치기 때문에, 최대한 없애는 것이 바람직하다. 그러나, 연마 새깅을 제로로 하기 위해서는 기계연마만으로 할 필요가 있지만, 기계가공에 의해 크랙손상을 발생시키지 않는 방법인 연성모드에 의한 가공방법을 이용하여도, 가공에 의해 전위는 발생하기 때문에, 이것을 메커노케미컬연마로 제거하지 않으면 안되어, 결과적으로 연마 새깅은 피할 수 없다.

그런데, 이러한 실리콘 경면웨이퍼를 이용하여 접합 SOI 웨이퍼를 제작하는 것이 행하여진다. 접합 SOI 웨이퍼는, 2장의 실리콘 웨이퍼를 실리콘 산화막을 개재하여 접합하는 기술이며, 예를들면, 일본 특허공고 평5-46086호 공보에 표시되어 있는 바와 같이, 적어도 한쪽의 웨이퍼에 산화막을 형성하고, 접합면에 이물을 개재시키지 않고 서로 밀착시킨 후, 200∼1200℃의 온도로 열처리하여 결합강도를 높이는 방법이, 종래부터 알려지고 있다.

열처리를 함으로써 결합강도가 높아진 접합 웨이퍼는, 그 후의 연삭연마공정이 가능해지기 때문에, 소자 제작측 웨이퍼를 연삭 및 연마에 의해 소망의 두께로 두께감소 가공함으로써, 소자형성을 행하는 SOI층을 형성할 수 있다.

그러나, 접합 전의 양 웨이퍼 표면은, 앞에서 서술한 바와 같이 메커노케미컬 연마에 의해서 경면다듬질 되어 있기 때문에, 그 외주부에는 연마 새깅이 존재한다. 따라서, 양자가 접합되어 제작된 접합 웨이퍼의 외주부에는, 예컨대 약 1∼3mm 정도의 미결합 부분이 발생하여 버린다.

이 미결합 부분이 있는 채로, 한쪽의 웨이퍼를 연삭·연마하면, 그 공정중에 미결합 부분의 박리가 발생하여 소자형성 영역에 상처나 입자부착 등의 악영향을 미치기 때문에, 이 미결합 부분은 미리 제거해 둘 필요가 있다.

그래서, 예컨대 일본 특허공개 평6-176993호 공보에서는, 2장의 실리콘 웨이퍼를 산화막을 개재하여 밀착시킨 뒤, 산화성 분위기로 열처리를 하는 것에 의해 결합강도가 높여진 접합 웨이퍼의 외주의 미결합 부분을 포함하는 영역을, 본드웨이퍼(소자영역으로 되는 제1의 실리콘 웨이퍼)의 표면측에서 두께 방향으로 향하여 베이스웨이퍼(지지체로 되는 제2의 실리콘 웨이퍼)와의 결합계면의 직전까지 연삭하고, 그 후 결합계면까지 에칭하여 미결합 부분을 완전히 제거하고, 그런 후에 그 본드웨이퍼를 연삭·연마하여 소망의 두께까지 두께감소가공 함으로써 접합 웨이퍼를 제작하는 방법이 제안되어 있다.

이 방법에 의하면, 베이스웨이퍼의 형상을 변경하지 않고 미결합 부분의 제거가 가능해지지만, 미결합 부분을 완전히 제거하기 위한 외주 제거폭으로서는, 안전을 고려하여 본드웨이퍼의 외주단에서 적어도 3mm를 제거하는 것이 일반적이다.

또한, 접합 웨이퍼를 산화성 분위기 속에서 열처리함으로써 주변의 미결합 부분을 열산화막에 의해 메우는 것에 의해 미결합 부분을 저감하는 기술(일본 특허공개 평11-26336호 공보)도 알려져 있지만, 미결합 부분을 열산화막으로 충분히 메우기 위해서는 고온에서 장시간의 산화열처리가 필요한데다가, 충분한 결합강도가 얻어지지 않는다고 하는 결점이 있었다. 또한 별도의 방법으로서, 2장의 웨이퍼를 접합한 후, 양 웨이퍼의 외주부를 동시에 연삭하여 웨이퍼의 직경을 축소함으로써 미결합부를 제거하는 기술이 일본 특허공고 평4-4742호 공보에 기재되어 있다.

이 방법에 의하면, SOI층에 상기 일본 특허공개 평6-176993호 공보와 같은 외주 제거영역이 없는 SOI 웨이퍼가 얻어지지만, 제작해야 할 SOI 웨이퍼의 규격직경보다도 큰 직경의 웨이퍼를 원료웨이퍼로서 사용하지 않으면 안된다고 하는 결점이 있었다.

또한, 실리콘 웨이퍼끼리를 산화막을 사이에 끼우지 않고 직접 밀착시켜 열처리를 하여 결합강도를 높이고 다이렉트본드(직접결합)웨이퍼를 제조하는 방법도 종래부터 알려져 있고, 두께감소가공 한 층(본드층) 외주부의 미결합부에 관해서 접합 SOI 웨이퍼와 같은 문제가 있었다.

한편, 근래의 반도체디바이스의 고집적화, 고속도화에 따라, SOI층의 두께는 더욱 박막화와 막두께 균일성의 향상이 요구되고 있고, 구체적으로는 0.1±0.01㎛정도의 막두께 및 막두께 균일성이 필요하게 되었다.

이러한 막두께 및 막두께 균일성을 갖는 박막 SOI 웨이퍼를 접합 웨이퍼로 실현하기 위해서는 종래의 연삭·연마에서의 두께감소가공으로는 불가능하기 때문에, 새로운 박막화 기술로서, 일본 특허공개 평5-211128호 공보에 개시되어 있는 이온주입 박리법이라고 불리는 방법(스마트컷(등록상표)라고도 불린다)이 개발되었다.

이 이온주입 박리법은, 2장의 실리콘 웨이퍼 중 적어도 한쪽에 산화막을 형성함과 동시에, 한쪽의 실리콘 웨이퍼(이하, 본드웨이퍼라고 하는 일도 있다)의 상면으로부터 수소이온 또는 희가스이온을 주입하고, 상기 실리콘 웨이퍼 내부에 미 소기포층(봉입층)을 형성시킨 후, 상기 이온주입면을 산화막을 개재하여 다른쪽의 웨이퍼(이하, 베이스웨이퍼라고 하는 일도 있다)와 밀착시키고, 그 후 열처리(박리열처리)를 가하여 미소기포층을 벽개면(박리면)으로서 한쪽의 웨이퍼를 박막형상으로 박리하고, 더욱 열처리(결합열처리)를 가하여 강고히 결합하여 SOI 웨이퍼로 하는 기술이다.

또한, 이 방법은, 산화막을 사이에 끼우지 않고서 직접 실리콘 웨이퍼끼리를 결합할 수도 있고, 실리콘 웨이퍼끼리를 결합하는 경우뿐만 아니라, 실리콘 웨이퍼에 이온주입하여, 베이스웨이퍼로서 석영, 탄화규소, 알루미나 등의 열팽창계수가 다른 절연성 웨이퍼와 결합하는 경우에도 이용된다. 또한, 최근에는 수소이온을 여기하여 플라즈마 상태로 이온주입을 하여, 특별한 열처리를 가하지 않고 실온에서 박리를 하는 SOI 웨이퍼의 제조방법도 알려져 있다.

이 방법에 의하면, 박리면은 양호한 경면이며, SOI층의 균일성이 매우 높은 SOI 웨이퍼가 비교적 용이하게 얻어지는데다가, 박리한 한쪽의 웨이퍼를 재이용할 수 있기 때문에 재료를 유효하게 사용할 수 있는 이점도 보유한다.

또한, 박막형상으로 박리할 때에는, 주변부의 미결합 부분은 접합면에서 벗겨지기 때문에, 상기한 바와 같은 주변부의 미결합 영역을 제거하는 공정이 불필요하게 된다고 하는 이점도 보유하고 있고, 이것은, SOI층의 막두께 균일성, 재료의 리사이클이라는 이점과 아울러, 이온주입 박리법의 중요한 이점의 하나이다.

실제로 이온주입 박리법에 의해 제작된 SOI 웨이퍼의 주변부를 관찰하면, 베이스웨이퍼의 외주단에서 안쪽로 향하여 약 1㎜의 영역에 SOI층의 외주단이 위치하고 있는 것을 알 수 있다. 이것은, 결합한 양 웨이퍼의 외주부의 연마 새깅의 영향에 의해, 외주단에서 약 1㎜의 영역이 결합되지 않고서 박리된 것이다.

또한, 이 외주단으로부터의 미결합 폭은 연마 새깅의 크기에 의존하지만, 통상의 실리콘 경면연마 웨이퍼를 이용한 경우, 통상은 약 1㎜ 정도이며, 최대로도 2㎜ 정도인 것을 알고 있다.

이상과 같이, 종래의 접합 SOI 웨이퍼는, 그 원료로서 통상의 경면연마 웨이퍼를 이용하고 있기 때문에, 그 웨이퍼의 주변 새깅에 기인하여, SOI층의 유효면적이 외주로부터 1∼3㎜ 정도 축소되거나, 또는, 최대한 외주부까지 사용가능하게 하고자 하면, 통상의 경면연마 웨이퍼의 규격보다 직경이 약간 큰 웨이퍼를 준비하여 결합한 후에 미결합 부분을 제거하여 규격의 직경으로 마무리한다고 하는 공정 등이 필요하게 되기 때문에, 비용이 들고 양산품으로서의 현실적인 제조방법이라고는 말할 수 없었다.

또한, 실리콘 웨이퍼끼리를 산화막을 사이에 끼우지 않고 직접 밀착시킨 다이렉트본드웨이퍼에 있어서도, 두께감소가공 한 층(본드층) 외주부의 미결합부에 관해서 접합 SOI 웨이퍼와 같은 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 문제점에 감안하여 이루어진 것으로, 비교적 간편한 방법에 의해 주변 새깅이 적은 경면연마 웨이퍼를 제작하는 방법을 제공하고, 또한, 이 방법을 접합 SOI 웨이퍼 또는 다이렉트본드웨이퍼의 제조방법에 응용함으로써, 외주 제거영역이 없거나 저감된 SOI층 또는 본드층을 보유하는 접합 웨이퍼의 제조방법 및 그 접합 웨이퍼를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자 등은, 경면연마 웨이퍼의 연마 새깅을 저감하기 위해서 경면연마 전의 모따기 형상에 착안하였다. 통상의 제조공정으로 제작된 경면연마 웨이퍼의 모따기부의 모따기 폭은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 표면측의 모따기 폭(X1)과, 웨이퍼 이면측의 모따기 폭(X2)의 치수비는 X1=X2(예컨대, 300± 200㎛)인 것이 많고, 적어도 표면의 경면연마를 하기 전에 모따기가공된다. 용도에 따라서는, X1, X2를 다른 값으로 설정하는 경우도 있지만, 그 경우에 있어서도 모따기가공은 표면의 경면연마 전에 행하여지는 것이 통상이다. 단지, 경면 모따기가공이라 칭하고, 웨이퍼 표면의 경면연마 후에 모따기 부분을 경면연마하는 일이 있지만, 이것은 입자의 발생을 방지하기 위한 모따기 부분의 경면화가 주된 목적이고, 그 공정에서 모따기 형상을 변화시키는 것은 아니다.

본 발명자들은, 이 모따기공정에 착안하여, 웨이퍼 표면을 경면연마한 후에 다시 표면측의 모따기가공을 하면, 연마 새깅 부분의 일부 또는 전부를 모따기 폭으로 받아들일 수 있기 때문에, 결과적으로 연마 새깅의 저감이 가능하게 되는 것을 발상했다.

단, 표면의 연마공정 전에 표면측에 모따기가공이 전혀 실시되어 있지 않은 것에서는, 다른 공정중에 깨짐, 균열이 발생할 가능성이 높아진다. 그래서, 웨이퍼 표면의 연마전에 표면측의 모따기부에 미리 실시하는 모따기 폭은 이면의 모따기 폭보다 작게 함으로써, 깨짐, 균열이 발생하는 것을 방지하는 동시에 연마 새깅을 줄일 수 있게 된다.

또, 상기의 방법을 접합 SOI 웨이퍼 또는 다이렉트본드웨이퍼의 제조방법에 응용함으로써, 외주 제거영역이 없거나 저감된 SOI층 또는 본드층을 보유하는 접합 웨이퍼를 제작할 수 있다.

또한, SOI 웨이퍼의 제조방법에 있어서는, 외주부의 연마 새깅이 저감되는 결과, 특히 SOI층이 1㎛보다 얇은 것 같은 경우에는, SOI층의 표면측의 모따기 폭을 넓히는 것과 같은 모따기가공을 하지 않더라도, 적어도 SOI층 측의 표면의 모따기부를 경면 모따기가공 혹은 테이프연마 또는 연연삭가공를 행한 후에 경면 모따기가공을 함으로써 외주 제거영역이 없거나 저감된 SOI층을 보유하는 접합 웨이퍼를 제작할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 관한 실리콘 웨이퍼의 제조방법의 실시형태1을 나타내는 도면,

도 2는 본 발명에 관한 접합 SOI 웨이퍼의 제조방법의 실시형태2를 나타내는 플로우도,

도 3은 본 발명에 관한 접합 SOI 웨이퍼의 제조방법의 실시형태3을 나타내는 플로우도,

도 4는 웨이퍼의 표리면 외주부에서의 모따기가공의 설명도,

도 5는 경면연마공정에서 생기는 연마 새깅의 설명도,

도 6은 경면 모따기장치의 일례를 나타내는 개략도,

도 7은 본 발명에 관한 다이렉트본드웨이퍼의 제조방법인 실시형태6을 나타 내는 플로우도,

도 8은 본 발명에 관한 다이렉트본드웨이퍼의 제조방법인 실시형태7을 나타내는 플로우도이다.

본 발명의 실시형태를 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니다.

도 1은 본 발명에 관한 실리콘 웨이퍼의 제조방법인 <실시형태1>을 나타내는 제조공정의 플로우도이다.

공정 (a)는, 실리콘 단결정 잉곳을 와이어소나 내주날식의 슬라이서를 이용하여 웨이퍼상으로 슬라이스 가공한 슬라이스 웨이퍼(1)이다. 이 슬라이스된 실리콘 웨이퍼(1)의 균열, 깨짐을 방지하기 위한 상기 웨이퍼(1)의 표면측 및 이면측의 둘레가장자리부를 모따기한다.

그 모따기는 공정 (b)에 나타내는 바와 같이, 표면측(1a)의 모따기 폭을 X1', 이면측(1b)의 모따기 폭을 X2' 라고 할 때, 표면측(1a)의 모따기 폭(X1')보다도 이면측(1b)의 모따기 폭(X2')이 커지도록 모따기가공한다. 그리고, 그 모따기가공은, 다이아몬드 숫돌휠을 이용하여 표면측(1a)과 이면측(1b)을 동시에 가공하여도, 혹은 표면측(1a)과 이면측(1b)을 따로따로 가공하여도 좋은 것이다.

실리콘 웨이퍼(1)의 둘레가장자리부의 모따기가공을 한 후, 공정 (c)에서는래핑과 에칭가공을 하여 평탄도를 높이고 또한 가공변형을 제거한다.

슬라이싱에 의해 생긴 웨이퍼 표면의 변형층(휘어짐)을 제거하여 평탄도를 높이는 래핑가공은, 평행한 2장의 정반의 사이에 웨이퍼를 넣고, 산화알루미늄의 숫돌입자가 들어간 래핑액을 흘려넣고 정반을 가압회전함으로써 웨이퍼 양면을 래핑한다.

이 래핑가공은, 슬라이싱에 의해 생긴 가공변형의 표면층을 어느정도 제거하는 동시에 두께 불균형을 억제하는 역할을 하지만, 래핑만으로는 가공변형을 완벽하게 제거할 수 없기 때문에 래핑 후에 가공변형층을 제거하기 위한 화학적인 에칭가공을 행한다.

그 에칭가공은, 산성용액(불소화수소산, 질산, 초산의 혼합용액)이나 알카리성 용액(NaOH 수용액)을 이용하여, 표면에서 수십㎛의 두께를 에칭한다. 이 래핑 및 에칭에 의해 표면측(1a) 및 이면측(1b)의 모따기 폭은, 각각 X1'→X1(X1'>X1), X2'→X2(X2'>X2)로 된다. 또한, 래핑공정 후에 다시 모따기가공을 한 후, 에칭을 하는 경우도 있다.

다음에, 공정 (d)로 실리콘 웨이퍼(1)의 표면측(1a)의 경면연마를 행한다.

이 경면연마는, 가공액에 의한 화학연마와 숫돌입자에 의한 기계연마를 조합시켜서 행한다.

이 방법은 메커노케미컬 폴리싱이라고 불리고, 예컨대, KOH와 같은 알칼리액에 콜로이덜 실리카를 혼합시킨 연마제를 이용하여, 인공피혁 등의 연마포를 붙인 회전정반상을 적당한 압력을 가하면서 자전시켜 행한다.

이 경면연마에 있어서는, 딱딱한 실리콘 웨이퍼를 부드러운 연마포로 경면다듬질하기 때문에, 웨이퍼의 외주 가장자리부에 도 5에 나타낸 바와 같은 연마 새깅이 생긴다.

또한, 경면연마를 딱딱한 연마포를 이용하여 행하거나, 연마시의 압력을 강하게 하면, 기계연마의 효과가 보다 강하게 되기 때문에 평면도가 좋은 표면이 얻어지지만, 연마흔적이나 변형이 잔류하기 쉽게 된다.

실리콘 웨이퍼(1)의 표면측(1a)을 경면연마한 후, 공정 (e)에서 표면측(1a)의 둘레가장자리부를, 그 모따기 폭이 X3(X3> X1)이 되도록 모따기가공한다.

이 모따기가공은, 전술의 다이아몬드 숫돌휠 등으로 행할 수 있다. 또, 가공후의 모따기부분에 남는 가공변형을 제거할 필요가 있는 경우에는, 경면 모따기가공 등의 공정을 부가하여도 좋다. 이것에 의해, 연마 새깅 부분의 일부 또는 전부를 상기 모따기 폭(X3)의 범위 내에 받아들일 수 있기 때문에, 연마 새깅을 저감할 수 있다. 이 때, X3=X2으로 하면, 표리의 모따기 폭이 동일한 웨이퍼를 제작할 수 있다.

그리고, 상기한 공정 (c)의 래핑공정이나 에칭공정의 대체로서, 또는 래핑이나 에칭의 후에 표면측(1a)을 평면연삭하고, 또한 1∼5㎛ 정도의 알칼리에칭을 실시한 후, 공정 (d)의 경면연마공정으로 연마대 2㎛ 이하의 경면연마를 함으로써, 웨이퍼(1) 외주 가장자리부의 연마 새깅을 매우 저감할 수 있는 동시에, 가공변형이 없는 표면을 얻을 수 있다.

<실시형태2>

이 실시형태2는 본 발명에 관한 접합 SOI 웨이퍼의 제조방법을 나타내고, 그 제조공정을 도 1 및 도 2에 근거하여 설명한다.

우선, 접합에 사용하는 2장의 실리콘 웨이퍼를 준비하지만, 그 2장의 실리콘 웨이퍼(1, 2)는 <실시형태1>과 동일한 방법으로 (a)∼(d)의 공정을 거쳐서 2장의 경면연마 웨이퍼를 준비한다.

다음에, 공정 (f)에서 2장의 웨이퍼 중, 한쪽의 웨이퍼(본드웨이퍼)(1)를 열산화하여 표면에 산화막(3)을 형성한다. 이 산화막(3)은 SOI 웨이퍼의 메워넣기 산화막으로 되기 때문에, 그 두께는 용도에 따라서 설정되지만, 통상 0.1∼2.0㎛ 정도가 선택된다. 그리고, 이 산화막(3)은 본드웨이퍼(1)에 한하지 않고, 베이스웨이퍼(2)에 실시하여도 좋은 것이다.

이것을, 공정 (g)와 같이 다른쪽의 웨이퍼(베이스웨이퍼)(2)를 산화막(3)을 개재하여 청정한 분위기하의 실온에서 경면연마면끼리를 밀착시킨다. 그리고, 이 밀착시킨 웨이퍼(1, 2)를 열처리하여 결합강도를 높인다. 열처리의 온도로서는 1000℃ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1100℃ 이상이 최적이다.

다음에 공정 (h)는, 본드웨이퍼(1)의 두께감소가공 공정에서 본드웨이퍼(1)를 그 표면측에서 두께방향으로 향하여 소망 두께까지 연삭 및 연마하여, 소정의 SOI층(1') 두께로 마무리한다. 또한, 연삭연마 후에 더욱 기상에칭(예컨대, 제2565617호 공보에 기재된 PACE 법이라고 불리는 방법 등)하여 막두께 균일성이 높은 SOI 웨이퍼를 제작할 수도 있다.

공정 (i)는, SOI 웨이퍼에 있어서의 표면측(SOI층(1')측)의 외주 가장자리부를 모따기하는 모따기가공 공정에서, SOI층(1')의 외주 가장자리부 및 베이스웨이퍼(2)의 표면측의 외주 가장자리부의 연마 새깅 부분(본드웨이퍼와의 미결합 부분)을 제거하는 모따기 폭 X3(X3> X1)이 되도록 모따기가공한다. 모따기가공은, 앞에서 서술한 다이아몬드 숫돌휠 등으로 행하고, 필요에 따라서 가공변형을 제거하기 위한 에칭이나 경면모따기가공을 부가할 수 있다. 이 경우, 미결합 부분을 확실히 제거하기 위해서는 X3≥X2로 하는 것이 바람직하다. 또한, SOI층 표면의 최종연마를 모따기가공 후에 행하는 것도 가능하다. 또한, SOI층은 두꺼워도 수십㎛ 정도이기 때문에 모따기 폭에는 그다지 영향을 주지 않는다.

<실시형태3>

이 실시형태3은, 이온주입 박리법으로 SOI층의 두께감소가공을 행하는 접합 SOI 웨이퍼의 제조공정을 도 3의 (j)∼(o)에 근거하여 설명한다.

우선, 접합에 사용하는 2장의 실리콘 웨이퍼를 준비하지만, 그 2장의 실리콘 웨이퍼(1, 2)는 <실시형태2>와 동일한 방법으로, 도 1의 (a)∼(d) 및 도 2의 (f)의 공정을 거쳐서 2장의 웨이퍼를 준비한다.

다음에 공정 (j)에서 산화막(3)을 형성한 본드웨이퍼(1)의 한쪽의 면(베이스웨이퍼(2)와 결합하는 면)의 상면으로부터 산화막을 통해서 수소이온 또는 희가스이온중 적어도 한쪽(여기서는 수소이온)을 주입하고, 실리콘 웨이퍼 내부에 이온의 평균 진입깊이에 있어서 표면에 평행한 미소기포층(봉입층)(4)을 형성시킨다. 이온의 주입선량은 5×10¹⁶ atoms/㎠ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본드웨이퍼(1)로의 이온주입은, 산화막을 형성한 본드웨이퍼에 대하여 행하는 형태에 한정되는 것이 아니라, 공정 (d)를 완료한 웨이퍼에 이온주입하여도 좋은 것이다. 그 경우는, 베이스웨이퍼(2)에 있어서의 본드웨이퍼(1)와의 밀착면에 미리 산화막을 형성하도록 한다.

다음에, 공정 (k)는, 이온주입한 본드웨이퍼(1)를 그 이온주입면 측(표면측(1a))을, 다른쪽의 웨이퍼(2)(베이스웨이퍼)의 표면측(2a)에 포개어 밀착시키는 공정이며, 상온의 청정한 분위기하에서 2장의 웨이퍼의 표면끼리를 접촉시킴으로써 접착제 등을 이용하지 않고 웨이퍼끼리가 접착된다.

공정 (l)은, 이온주입에 의해 형성된 봉입층을 경계로 하여 박리함으로써 박리웨이퍼(도시생략)와 SOI 웨이퍼(5)(SOI층(6) + 메워넣기 산화막(3') + 베이스웨이퍼(2))로 분리하는 박리열처리 공정이며, 불활성가스 분위기 또는 산화성가스 분위기하에서 400∼600℃ 정도의 온도로 열처리를 가하면, 결정의 재배열과 기포의 응집에 의하여 박리웨이퍼와 SOI 웨이퍼(5)로 분리되는 동시에, 실온에서의 밀착면도 어느 정도는 강고하게 결합이 이루어진다.

SOI 웨이퍼(5)를 디바이스 제작공정에서 사용하기 위해서는, 공정 (l)의 박리열처리에 의한 결합력으로서는 충분하지 않기 때문에, 공정 (m)의 결합열처리로서 고온의 열처리를 실시하여 결합강도를 충분히 높인다. 이 열처리는, 예컨대 불활성가스 분위기 또는 산화성가스 분위기하, 1000℃ 이상의 온도로 처리하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1100℃ 이상이 바람직하다. 또한, 램프가열장치와 같은 급속가열·급속냉각장치를 이용하면, 1000℃∼1350℃의 온도에서 1∼300초 정도의 단시간으로 충분한 결합강도가 얻어진다.

또, 공정 (m)의 결합열처리로서 공정 (l)의 박리열처리를 겸하여 행하는 경 우에는 공정 (l)를 생략할 수도 있다.

그리고, 공정 (n)은, SOI 웨이퍼(5)에 있어서의 표면측(SOI층(6)측)의 외주 가장자리부를 모따기하는 모따기가공 공정에서, 실시형태2와 같이 SOI층(6)의 외주 가장자리부 및 베이스웨이퍼(2)의 표면측(2a)의 외주 가장자리부의 연마 새깅 부분(본드웨이퍼와의 미결합 부분)을 제거하는 모따기 폭 X3(X3>X1, 바람직하게는 X3≥X2)이 되도록 모따기가공한다. 또한, SOI층은, 두껍더라도 1㎛ 정도이기 때문에 모따기 폭에는 거의 영향을 주지 않는다.

공정 (o)은, 필요에 따라서 SOI층의 표면인 벽개면(박리면)에 존재하는 이온주입에 의한 손상층이나 표면조도를 제거하는 경면연마공정이다. 이 공정에서는, 터치폴리시라고 불리는 연마대가 매우 적은 연마(5∼수백㎚ 정도의 연마대)를 행한다.

이상의 공정에 의해, 외주 제거영역이 없는 접합 SOI 웨이퍼를 제작할 수가 있었다.

<실시형태4>

<실시형태2>에 있어서는, 도 2의 공정 (i)에서 SOI 웨이퍼에 있어서의 표면측의 외주 가장자리부를, 모따기 폭이 X3(X3> X1)이 되도록 모따기가공을 하고 있지만, <실시형태4>에 있어서는 SOI층(1')의 외주 가장자리부 및 베이스웨이퍼(2)의 표면측의 모따기부를 경면모따기가공을 함으로써 SOI층의 미결합 부분을 제거하는 동시에 베이스웨이퍼의 모따기부를 평탄화한다.

도 6은 본 실시형태에 있어서 사용가능한 경면모따기장치의 예이다.

경면모따기장치(11)는, 원통형상의 연마포(12)의 표면(13)에, 웨이퍼(W)를 기울인 상태로 압압하여, 연마제 공급노즐(16)로부터 연마제(15)를 공급하면서 양자를 회전시켜 모따기부의 경면연마를 하는 것이다.

도 2의 공정 (h)에서 얻어진 SOI 웨이퍼의 SOI층(1')의 외주 가장자리부가 원통형상의 연마포(12)의 표면(13)에 접촉하는 것 같은 각도로 경면모따기가공을 행함으로써 SOI층(1')의 외주의 미결합부 부분이 제거됨과 아울러, 필요에 따라서 베이스웨이퍼(2)의 모따기부가 원통형상으로 연마포(12)의 표면(13)에 접촉하는 것 같은 각도로 경면모따기가공을 행함으로써 베이스웨이퍼(2)의 모따기부가 경면화 된다. 이 경우에는, 베이스웨이퍼(2)의 SOI층 측의 모따기부의 폭(X1)은 거의 변화하지 않는다. 웨이퍼의 외주부의 연마 새깅이 작은 경우에는, 이 방법으로도 외주 제거영역의 대폭적인 저감이 가능해진다.

또한, 경면모따기가공을 하기 전에, 숫돌입자가 담지된 테이프를 SOI층(1')의 외주 가장자리부 및 베이스웨이퍼(2)의 모따기부에 접촉하는 것 같은 각도로 테이프연마를 하는 것도 가능하다. 테이프연마에 이용하는 장치로서는, 일본 특허공개 평8-168946호 공보에 개시되어 있는 것 같은 장치를 이용하는 것이 가능하다.

또한, 경면모따기가공을 하기 전에, 도 6의 장치로 원통형상의 연마포(12) 대신에 원통형상의 숫돌을 이용하여, 웨이퍼와 숫돌의 압압력을 일정하게 하고, 연마액을 공급하면서 연삭을 하는 연연삭가공을 행하는 것도 가능하다.

테이프 연마가공이나 연연삭가공에서는, 모따기부의 폭을 크게 변화시키는 것은 할 수 없지만, 조건의 선택에 의해 약간은 넓힐 수 있게 된다. SOI층의 두께 가 수미크론으로 두꺼운 것은, 경면모따기가공전에 테이프 연마가공이나 연연삭가공을 행하는 것이 바람직하다.

본 실시형태에 있어서도, SOI층의 최종연마를 경면모따기가공후에 행하는 것도 가능하다.

<실시형태5>

<실시형태3>에 있어서는 도 3의 공정 (n)에서 SOI 웨이퍼에 있어서의 표면측의 외주 가장자리부를, 모따기 폭이 X3(X3> X1)으로 되도록 모따기가공을 하고 있지만, <실시형태5>에 있어서도 <실시형태4>와 같이 SOI층(6)의 외주 가장자리부 및 베이스웨이퍼(2)의 표면측의 모따기부를 경면모따기가공을 행함으로써, SOI층의 미결합 부분을 제거하는 동시에 베이스웨이퍼의 모따기부를 평탄화 한다.

본 실시형태에 있어서 사용가능한 경면 모따기장치로서는, 상기한 <실시형태4>에서 설명한 도 6의 장치를 사용할 수 있다.

도 3의 공정 (m)에서 얻어진 SOI 웨이퍼의 SOI층(6)의 외주 가장자리부가 원통형상의 연마포(12)의 표면(13)에 접촉하는 것 같은 각도로 경면모따기가공을 행함으로써 SOI층(6) 외주의 미결합부 부분이 제거됨과 아울러, 필요에 따라서 베이스웨이퍼(2)의 모따기부가 원통형상으로 연마포(12)의 표면(13)에 접촉하는 것 같은 각도로 경면모따기가공을 행함으로써 베이스웨이퍼(2)의 모따기부가 경면화된다. 이 경우에는, 베이스웨이퍼(2)의 SOI층 측의 모따기부의 폭(X1)은 거의 변화하지 않는다. 웨이퍼의 외주부인 연마 새깅이 작은 경우에는, 이 방법으로도 외주제거 영역의 대폭적인 저감이 가능해진다.

또한, 본 실시형태5에 있어서도 상기한 <실시형태4>와 같이 경면모따기가공을 하기 전에, 숫돌입자가 담지된 테이프를 SOI층(6)의 외주 가장자리부 및 베이스웨이퍼(2)의 모따기부에 접촉하는 것 같은 각도로 테이프연마를 행하는 것도 가능하다. 그 경우, 테이프연마에 이용하는 장치로서는, 일본 특허공개 평8-168946호 공보에 개시되어 있는 것 같은 장치를 이용하는 것이 가능하다.

<실시형태6>

이 실시형태6은 다이렉트본드웨이퍼의 제조방법이며, 산화막을 사이에 끼우지 않고 직접 실리콘 웨이퍼끼리를 접합하는 점을 제외하고는 <실시형태2>와 거의 같다. 이하, 그 제조공정을 도 7 (g')∼(i')에 근거하여 설명한다.

다음에, 공정 (g')와 같이 준비한 2장의 실리콘 웨이퍼(본드웨이퍼(1)와 베이스웨이퍼(2))를 청정한 분위기하의 실온에서 경면연마면끼리를 밀착시킨다. 그리고, 이 밀착시킨 웨이퍼를 열처리하여 결합강도를 높인다. 열처리의 온도로서는, 1000℃ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1100℃ 이상이 최적이다.

계속해서, 공정 (h')에서 한쪽의 웨이퍼(본드웨이퍼(1))의 두께감소가공 공정을 행한다. <실시형태2>와 같이 본드웨이퍼(1)를 그 표면측에서 두께방향으로 향하여 소망 두께까지 연삭 및 연마하여 소정의 본드층 두께로 마무리한다. 또한, 연삭연마 후에 더욱 기상에칭(예컨대 상기의 PACE법이라 불리는 방법 등)하여 막두께 균일성이 높은 다이렉트본드웨이퍼를 제작할 수 있다.

다음에, 공정 (i')에서 <실시형태2>와 같이 다이렉트본드웨이퍼에 있어서의 표면측(본드층측)의 외주 가장자리부를 모따기하는 모따기가공 공정을 행한다. 본드층(7)의 외주 가장자리부 및 베이스웨이퍼(2)의 표면측의 외주 가장자리부의 연마 새깅 부분(본드웨이퍼와의 미결합 부분)을 제거하는 모따기 폭 X3(X3> X1)으로 되도록 모따기가공한다. 모따기가공은, 앞에서 서술한 다이아몬드 숫돌휠 등으로 행하고, 필요에 따라서 가공변형을 제거하기 위한 에칭이나 경면모따기가공을 부가할 수 있다. 이 경우, 미결합 부분을 확실히 제거하기 위해서는 X3≥X2로 하는 것이 바람직하다. 또한, 본드층(7) 표면의 최종연마를 모따기가공 후에 행하는 것도 가능하다.

<실시형태7>

이 실시형태7은 다이렉트본드웨이퍼의 제조방법이며, 산화막을 사이에 끼우지 않고서 직접 실리콘 웨이퍼끼리를 접합하는 점을 제외하고는 <실시형태3>과 거의 같다. 이하, 그 제조공정을 도 8의 (j')∼(o')에 근거하여 설명한다.

다음에, 공정 (j')에서 준비한 2장의 실리콘 웨이퍼(본드웨이퍼와 베이스웨이퍼)중 한쪽의 웨이퍼(본드웨이퍼(1))의 한쪽의 면(베이스웨이퍼와 결합하는 면)의 윗쪽으로부터 수소이온 또는 희가스이온 중 적어도 한쪽(여기서는 수소이온)을 주입하고, 실리콘 웨이퍼 내부에 이온의 평균 진입깊이에 있어서 표면에 평행한 미소기포층(봉입층)(4)을 형성시킨다. 이온의 주입선량은 5×10¹⁶ atoms/㎠ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

다음에, 공정 (k')는 이온주입한 본드웨이퍼(1)를, 다른쪽의 웨이퍼(베이스웨이퍼(2))의 표면측에 중합시켜 밀착시키는 공정이며, 상온의 청정한 분위기하에서 2장의 웨이퍼의 표면끼리를 밀착시킴으로써 접착제 등을 사용하지 않고 웨이퍼끼리가 접착된다.

공정 (l')은, 이온주입에 의해 형성된 봉입층을 경계로 하여 박리함으로써, 박리웨이퍼(도시생략)와 다이렉트본드웨이퍼(8)(본드층(7) + 베이스웨이퍼(2))로 분리하는 박리열처리 공정이며, 불활성가스 분위기 또는 산화성가스 분위기하에서 400∼600℃ 정도의 온도로 열처리를 가하면, 결정의 재배열과 기포의 응집에 의하여 박리웨이퍼와 다이렉트본드웨이퍼(8)로 분리되는 동시에, 실온에서의 밀착면도 어느 정도는 강고하게 결합이 이루어진다.

다이렉트본드웨이퍼(8)를 디바이스 제작공정에서 사용하기 위해서는, 공정 (l')의 박리열처리에 의한 결합력으로서는 충분하지 않기 때문에, 공정 (m')의 결합열처리로서 고온의 열처리를 실시하여 결합강도를 충분히 높인다. 이 열처리는, 예컨대 불활성가스 분위기 또는 산화성가스 분위기하, 1000℃ 이상의 온도로 처리하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1100℃ 이상이 적합하다. 또한, 램프가열장치와 같은 급속가열·급속냉각장치를 이용하면, 1000℃∼1350℃의 온도에서 1 ∼300초 정도의 단시간에 충분한 결합강도가 얻어진다.

또, 공정 (m')의 결합열처리로서 공정 (l')의 박리열처리를 겸하여 행하는 경우에는 공정(l')을 생략할 수도 있다.

그리고, 공정 (n')은, 다이렉트본드웨이퍼(8)에 있어서의 표면측(본드층(9)측)의 외주 가장자리부를 모따기하는 모따기가공 공정으로, 실시형태2와 같이 본드층(9)의 외주 가장자리부 및 베이스웨이퍼(2)의 표면측(2a)의 외주 가장자리부의 연마 새깅 부분(본드웨이퍼와의 미결합 부분)을 제거하는 모따기 폭 X3(X3>X1, 바람직하게는 X3≥X2)으로 되도록 모따기가공한다. 한편, 본드층은, 두꺼워도 1㎛ 정도이기 때문에 모따기 폭에는 거의 영향을 주지 않는다.

공정 (o')는, 필요에 따라서 본드층의 표면인 벽개면(박리면)에 존재하는 이온주입에 의한 손상층이나 표면조도를 제거하는 경면연마공정이다. 이 공정으로서는, 터치폴리시라고 불리는 연마대가 매우 적은 연마(5∼수백㎚ 정도의 연마대)를 행한다.

이상의 공정에 의해, 외주 제거영역이 없거나 저감된 접합 웨이퍼를 제작할 수가 있었다.

<실시형태8>

<실시형태6>에 있어서는, 도 7의 공정 (i')에서 다이렉트본드웨이퍼에 있어서의 표면측의 외주 가장자리부를, 모따기 폭이 X3(X3> X1)이 되도록 모따기가공을 하고 있지만, <실시형태8>에 있어서는 본드층(7)의 외주 가장자리부 및 베이스웨이퍼(2)의 표면측의 모따기부를 경면모따기가공을 행함으로써, 본드층의 미결합 부분 을 제거하는 동시에 베이스웨이퍼의 모따기부를 평탄화 한다.

본 실시형태에 있어서 사용가능한 경면모따기장치는, 상기한 실시형태4에서 설명한 도 6의 경면모따기장치를 사용할 수 있기 때문에 상세한 설명은 생략한다.

도 7의 공정 (h')에서 얻어진 다이렉트본드웨이퍼의 본드층(7)의 외주 가장자리부가 원통형상의 연마포(12)의 표면(13)에 접촉하는 것 같은 각도로 경면모따기가공을 함으로써 본드층(7)의 외주의 미결합부 부분이 제거되는 동시에, 필요에 따라서 베이스웨이퍼(2)의 모따기부가 원통형상으로 연마포(12)의 표면(13)에 접촉하는 것 같은 각도로 경면모따기가공을 함으로써 베이스웨이퍼(2)의 모따기부가 경면화 된다. 이 경우에는, 베이스웨이퍼(2)의 본드층측의 모따기부의 폭(X1)은 거의 변화하지 않는다. 웨이퍼의 외주부의 연마 새깅이 작은 경우에는, 이 방법으로도 외주 제거영역의 대폭적인 저감이 가능해진다.

한편, 경면모따기가공을 하기 전에, 숫돌입자가 담지된 테이프를 본드층(7)의 외주 가장자리부 및 베이스웨이퍼(2)의 모따기부에 접촉하는 것 같은 각도로 테이프연마를 하는 것도 가능하다. 테이프연마에 이용하는 장치로서는, 상기한 일본 특허공개 평8-168946호 공보에 개시되어 있는 것 같은 장치를 이용하는 것이 가능하다.

또한, 경면모따기가공을 하기 전에, 도 6의 장치에서 원통형상의 연마포(12) 대신에 원통형상의 숫돌을 이용하고, 웨이퍼와 숫돌의 압압력을 일정하게 하여 연마액을 공급하면서 연삭을 하는 연연삭가공를 행하는 것도 가능하다.

테이프 연마가공이나 연연삭가공에서는 모따기부의 폭을 크게 변화시키는 것 은 할 수 없지만, 조건의 선택에 의해 약간은 넓힐 수 있게 된다. 본드층의 두께가 수미크론으로 두꺼운 것이라면, 경면모따기가공 전에 테이프연마 가공이나 연연삭가공을 행하는 것이 바람직하다.

본 실시형태에 있어서도, 본드층(7)의 최종연마를 경면모따기가공 후에 행하는 것도 가능하다.

<실시형태9>

<실시형태7>에 있어서는 도 8의 공정 (n')에서 다이렉트본드웨이퍼에 있어서의 표면측의 외주 가장자리부를, 모따기 폭이 X3(X3> X1)으로 되도록 모따기가공을 하고 있지만, <실시형태9>에 있어서도 <실시형태8>과 같이 본드층(9)의 외주 가장자리부 및 베이스웨이퍼(2)의 표면측의 모따기부를 경면모따기가공을 행함으로써, 본드층의 미결합 부분을 제거함과 아울러 베이스웨이퍼의 모따기부를 평탄화 한다.

본 실시형태에 있어서 사용가능한 경면모따기장치로서는, 상기한 <실시형태4>에서 설명한 도 6의 장치를 사용할 수 있다.

도 8의 공정 (m')에서 얻어진 다이렉트본드웨이퍼(8)의 본드층(9)의 외주 가장자리부가 원통형상의 연마포(12)의 표면(13)에 접촉하는 것 같은 각도로 경면모따기가공을 행함으로써 본드층(6)의 외주의 미결합부 부분이 제거되는 동시에, 필요에 따라서 베이스웨이퍼(2)의 모따기부가 원통형상으로 연마포(12)의 표면(13)에 접촉하는 것 같은 각도로 경면모따기가공을 행함으로써 베이스웨이퍼(2)의 모따기부가 경면화 된다. 이 경우에는, 베이스웨이퍼(2)의 본드층(9)측의 모따기부의 폭(X1)은 거의 변화하지 않는다. 웨이퍼의 외주부의 연마 새깅이 작은 경우에는, 이 방법으로도 외주 제거영역의 대폭적인 저감이 가능해진다.

또한, 본 실시형태9에 있어서도 상기한 <실시형태8>과 같이 경면모따기가공을 하기 전에, 숫돌입자가 담지된 테이프를 본드층(9)의 외주 가장자리부 및 베이스웨이퍼(2)의 모따기부에 접촉하는 것 같은 각도로 테이프연마를 하는 것도 가능하다. 그 경우, 테이프연마에 이용하는 장치로서는, 마찬가지로 일본 특허공개 평8-168946호 공보에 개시되어 있는 것 같은 장치를 이용하는 것이 가능하다.

(실시예)

실리콘 단결정 잉곳을 와이어소를 이용하여 슬라이스하여, 직경150㎜의 실리콘 웨이퍼를 제작했다.

이들 웨이퍼의 외주부를 입도가 1500번(JIS 규격)인 다이아몬드 숫돌휠을 이용하여, 표면측의 모따기 폭(X1')이 350㎛, 이면측의 모따기 폭(X2')이 500㎛가 되 도록(모따기 각도는 약20°) 모따기가공을 행하였다.

모따기가공 후의 웨이퍼를 산화알루미늄 1200번의 유리(遊離) 숫돌입자를 포함한 슬러리로 가압회전 가공하는 래핑공정(랩대 편면 약 50㎛)을 행한 후, 혼산액(질산, 불소화수소산, 초산의 혼합수용액)을 이용하여, 편면 약 20㎛의 에칭을 행하여, 래핑의 가공변형을 제거했다.

또한, 표면측만 약 10㎛의 평면연삭(2000번)을 행한 후, NaOH 수용액에 의한 알칼리에칭에 의해 전면을 약 2㎛ 에칭했다. 이 시점에서의 모따기 폭은, X1이 약 130㎛, X2가 약 300㎛였다. 그리고, 최후에 표면측을 약 2㎛의 메커노케미컬 연마를 행함으로써, 연마 새깅이 매우 적은 경면연마 웨이퍼를 제작했다.

제작된 웨이퍼로부터 2장(본드웨이퍼, 베이스웨이퍼)을 꺼내어, 본드웨이퍼로서 그 표면에 열산화막을 400㎚ 형성한 후, 그 산화막을 통해서 수소이온을 주입했다. 주입에너지는 90keV, 주입선량은 8×10¹⁶ atoms/㎤로 했다.

다음에 이온주입 후의 본드웨이퍼와, 베이스웨이퍼를 실온에서 밀착시켜, 그 상태로 질소분위기하, 500℃, 30분의 열처리를 했다. 그 결과, 본드웨이퍼가 이온주입층에서 박리하고, 약 0.4㎛두께의 SOI층을 보유하는 SOI 웨이퍼가 제작되었다.

이 SOI 웨이퍼의 결합강도를 향상시키기 위해서, 1100℃, 2시간의 열처리를 한 후, 외주부를 현미경 관찰하여, 베이스웨이퍼의 외주단과 SOI층의 외주단과의 거리를 측정하였더니 약 300㎛이었다.

즉, 본드웨이퍼와 베이스웨이퍼로서, 본 발명 방법에 의한 연마 새깅이 적은 경면연마 웨이퍼를 이용함으로써, 접합 웨이퍼의 미결합폭이 통상에 비하여 감소한 것을 알 수 있었다.

그래서, 이 접합 SOI 웨이퍼의 SOI층 측의 모따기부를, 이면측의 모따기 폭인 약 300㎛에 맞춰 모따기가공 하였다. 모따기가공은 1500번의 다이아몬드 숫돌휠을 이용하여 행하고, 그 가공변형을 제거하기 위해서 경면모따기가공을 했다. 그리고, 마지막으로 SOI층 표면에 남는 이온주입 손상층이나 표면조도를 제거하기 위해서, 연마대가 적은 연마(연마대 약 0.1㎛)의 연마를 한 결과, 외주 제거영역이 없는 접합 SOI 웨이퍼가 제작되었다.

또한, 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기<실시형태3>이나 <실시형태5>에서는 이온주입 박리법에 의해 2장의 실리콘 웨이퍼를 산화막을 개재하여 결합시켜 SOI 웨이퍼를 제작하는 공정에 대해서 설명했지만, 본 발명은, 다른 접합 웨이퍼의 제작방법, 실리콘 웨이퍼끼리를 접합하는 경우뿐만 아니라, 실리콘 웨이퍼에 이온을 주입하고, 이것과 SiO₂, SiC, Al₂O₃등의 절연성 웨이퍼를 직접 결합하여 SOI 웨이퍼를 제작하는 경우에도 적용할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는 수소이온 박리법에 있어서 열처리를 실시하여 박리하는 경우에 대해서 설명했지만, 본 발명은, 수소이온을 여기하여 플라즈마 상태로 이온주입을 행하여, 특별한 열처리를 행하지 않고 실온에서 박리를 행하는 수소이온주입 박리법에도 적용할 수 있다.

또한, 경면연마 후나 SOI층, 본드층 형성후의 모따기가공이나, 경면모따기가공을 할 때는, 경면연마나 SOI층, 본드층의 표면을 폴리비닐부티랄과 같은 수지의 박막으로 피복한 후에, 모따기가공이나 경면모따기가공을 함으로써 표면을 보호하여 단부의 가공을 하는 것이 가능하다.

폴리비닐부티랄은 세정시에 박막화 한 것을 제거하는 것이 가능하기 때문에 바람직하게 사용할 수 있지만, 수지는 이것에 한정되지 않고, 실리콘 표면에 용이하게 박막을 형성할 수 있고, 실리콘 웨이퍼에 통상 이용되는 세정공정으로 상기 박막이 제거 가능한 것이면 사용가능하다.

본 발명의 실리콘 웨이퍼의 제조방법에 의하면, 종래에 비하여 연마 새깅(주변 새깅)을 줄일 수 있는 실리콘 웨이퍼를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 접합 SOI 웨이퍼의 제조방법에 의하면, 접합 SOI 웨이퍼의 미결합폭을 축소할 수 있고, 그 결과, 외주 제거영역이 없거나 저감된 접합 SOI 웨이퍼를 얻을 수 있다.

그리고, 외주 제거영역이 없거나 저감된 SOI층을 보유하는 접합 SOI 웨이퍼를 제공할 수 있다.

또, 본 발명의 접합 웨이퍼 제조방법에 의하면, 다이렉트본드웨이퍼의 미결합폭을 축소할 수가 있고, 그 결과, 외주 제거영역이 없거나 저감된 다이렉트본드웨이퍼를 얻을 수 있다.

그리고, 외주 제거영역이 없거나 저감된 본드층을 보유하는 다이렉트본드웨이퍼를 제공할 수 있다.

Claims

실리콘 웨이퍼의 표면측의 모따기 폭을 X1로 하고, 이면측의 모따기 폭을 X2로 할 때, X1<X2인 모따기부를 보유하는 실리콘 웨이퍼를 준비하고, 상기 실리콘 웨이퍼의 표면을 경면연마한 후, 표면측의 모따기 폭이 X3(X3> X1)이 되도록 모따기 가공하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
실리콘 웨이퍼의 표면측의 모따기 폭을 X1로 하고, 이면측의 모따기 폭을 X2로 할 때, X1<X2인 모따기부를 보유하는 실리콘 웨이퍼를 2장 준비하고, 양 웨이퍼의 표면을 경면연마한 후, 산화막을 개재하여 밀착시킨 상태로 열처리를 가하여 한쪽의 웨이퍼를 소정 두께까지 두께를 줄여서 접합 SOI 웨이퍼를 제작한 후, 상기 SOI 웨이퍼의 SOI층측 표면의 모따기 폭이 X3(X3> X1)이 되도록 모따기 가공하는 것을 특징으로 하는 접합 SOI 웨이퍼의 제조방법.
실리콘 웨이퍼의 표면측의 모따기 폭을 X1로 하고, 이면측의 모따기 폭을 X2로 할 때, X1<X2인 모따기부를 보유하는 실리콘 웨이퍼를 2장 준비하고, 양 웨이퍼의 표면을 경면연마한 후, 한쪽 웨이퍼(본드웨이퍼)의 표면에 수소이온 또는 희가스이온 중 하나 이상을 주입하여 내부에 미소기포층(주입층)을 형성하고, 산화막을 개재하여 다른쪽의 웨이퍼(베이스웨이퍼)와 밀착시킨 상태로 열처리를 가하여 상기 미소기포층에서 본드웨이퍼를 박막형상으로 박리하여 접합 SOI 웨이퍼를 제작한 후, 상기 SOI 웨이퍼의 SOI층측의 표면의 모따기 폭이 X3(X3> X1)이 되도록 모따기 가공하는 것을 특징으로 하는 접합 SOI 웨이퍼의 제조방법.
실리콘 웨이퍼의 표면측의 모따기 폭을 X1로 하고, 이면측의 모따기 폭을 X2로 할 때, X1<X2인 모따기부를 보유하는 실리콘 웨이퍼를 2장 준비하고, 양 웨이퍼의 표면을 경면연마한 후, 산화막을 개재하여 밀착시킨 상태로 열처리를 가하여 한쪽의 웨이퍼를 소정 두께까지 두께를 줄여서 접합 SOI 웨이퍼를 제작한 후, 상기 SOI 웨이퍼의 적어도 SOI층측 표면의 모따기부를 경면모따기 가공하는 것을 특징으로 하는 접합 SOI 웨이퍼의 제조방법.
실리콘 웨이퍼의 표면측의 모따기 폭을 X1로 하고, 이면측의 모따기 폭을 X2로 할 때, X1<X2인 모따기부를 보유하는 실리콘 웨이퍼를 2장 준비하고, 양 웨이퍼의 표면을 경면연마한 후, 한쪽 웨이퍼(본드웨이퍼)의 표면에 수소이온 또는 희가스이온 중 하나 이상을 주입하여 내부에 미소기포층(주입층)을 형성하고, 산화막을 개재하여 다른쪽의 웨이퍼(베이스웨이퍼)와 밀착시킨 상태로 열처리를 가하여 상기 미소기포층에서 본드웨이퍼를 박막형상으로 박리하여 접합 SOI 웨이퍼를 제작한 후, 상기 SOI 웨이퍼의 적어도 SOI층측 표면의 모따기부를 경면모따기 가공하는 것을 특징으로 하는 접합 SOI 웨이퍼의 제조방법.
제4항에 있어서, 상기 경면모따기가공을 행하기 전에, 상기 SOI 웨이퍼의 SOI층측 표면의 모따기부를 테이프연마 또는 연연삭가공에 의해서 처리하는 것을 특징으로 하는 접합 SOI 웨이퍼의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 경면모따기가공을 행하기 전에, 상기 SOI 웨이퍼의 SOI층측 표면의 모따기부를 테이프연마 또는 연연삭가공에 의해서 처리하는 것을 특징으로 하는 접합 SOI 웨이퍼의 제조방법.
제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 제조방법으로 제작된 것을 특징으로 하는 외주 제거영역이 없는 접합 SOI 웨이퍼.
실리콘 웨이퍼의 표면측의 모따기 폭을 X1로 하고, 이면측의 모따기 폭을 X2로 할 때, X1<X2인 모따기부를 보유하는 실리콘 웨이퍼를 2장 준비하고, 양 웨이퍼의 표면을 경면연마한 후, 직접 밀착시킨 상태로 열처리를 가하여 한쪽의 웨이퍼를 소정 두께까지 두께를 줄여서 접합 웨이퍼를 제작한 후, 상기 접합 웨이퍼의 적어도 두께를 줄인 층측 표면의 모따기 폭이 X3(X3> X1)이 되도록 모따기 가공하는 것을 특징으로 하는 접합 웨이퍼의 제조방법.
실리콘 웨이퍼의 표면측의 모따기 폭을 X1로 하고, 이면측의 모따기 폭을 X2로 할 때, X1<X2인 모따기부를 보유하는 실리콘 웨이퍼를 2장 준비하고, 양 웨이퍼의 표면을 경면연마한 후, 한쪽 웨이퍼(본드웨이퍼)의 표면에 수소이온 또는 희가스이온 중 하나 이상을 주입하여 내부에 미소기포층(주입층)을 형성하고, 직접 다른쪽의 웨이퍼(베이스웨이퍼)와 밀착시킨 상태로 열처리를 가하여 상기 미소기포층에서 본드웨이퍼를 박막형상으로 박리하여 접합 웨이퍼를 제작한 후, 상기 접합 웨이퍼의 적어도 본드웨이퍼측 표면의 모따기 폭이 X3(X3>X1)이 되도록 모따기 가공하는 것을 특징으로 하는 접합 웨이퍼의 제조방법.
실리콘 웨이퍼의 표면측의 모따기 폭을 X1로 하고, 이면측의 모따기 폭을 X2로 할 때, X1<X2인 모따기부를 보유하는 실리콘 웨이퍼를 2장 준비하고, 양 웨이퍼의 표면을 경면연마한 후, 직접 밀착시킨 상태로 열처리를 가하여 한쪽의 웨이퍼를 소정 두께까지 두께를 줄여서 접합 웨이퍼를 제작한 후, 상기 접합 웨이퍼의 적어도 두께를 줄인 층측 표면의 모따기부를 경면모따기 가공하는 것을 특징으로 하는 접합 웨이퍼의 제조방법.
실리콘 웨이퍼의 표면측의 모따기 폭을 X1로 하고, 이면측의 모따기 폭을 X2로 할 때, X1<X2인 모따기부를 보유하는 실리콘 웨이퍼를 2장 준비하고, 양 웨이퍼의 표면을 경면연마한 후, 한쪽 웨이퍼(본드웨이퍼)의 표면에 수소이온 또는 희가스이온 중 하나 이상을 주입하여 내부에 미소기포층(주입층)을 형성하고, 직접 다른쪽의 웨이퍼(베이스웨이퍼)와 밀착시킨 상태로 열처리를 가하여 상기 미소기포층에서 본드웨이퍼를 박막형상으로 박리하여 접합 웨이퍼를 제작한 후, 상기 접합 웨이퍼의 적어도 본드웨이퍼측의 표면의 모따기부를 경면모따기 가공하는 것을 특징으로 하는 접합 웨이퍼의 제조방법.
제11항에 있어서, 상기 경면모따기가공을 행하기 전에, 상기 접합 웨이퍼의 두께를 줄인 층측 표면의 모따기부를 테이프연마 또는 연연삭가공에 의해서 처리하는 것을 특징으로 하는 접합 웨이퍼의 제조방법.
제12항에 있어서, 상기 경면모따기가공을 행하기 전에, 상기 접합 웨이퍼의 본드웨이퍼측 표면의 모따기부를 테이프연마 또는 연연삭가공에 의해서 처리하는 것을 특징으로 하는 접합 웨이퍼의 제조방법.
제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 제조방법으로 제작된 것을 특징으로 하는 외주 제거영역이 없는 접합 웨이퍼.