JP2000315634A - 張り合わせ用シリコンウェーハおよび張り合わせ基板の製造方法 - Google Patents
張り合わせ用シリコンウェーハおよび張り合わせ基板の製造方法Info
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- JP2000315634A JP2000315634A JP11125335A JP12533599A JP2000315634A JP 2000315634 A JP2000315634 A JP 2000315634A JP 11125335 A JP11125335 A JP 11125335A JP 12533599 A JP12533599 A JP 12533599A JP 2000315634 A JP2000315634 A JP 2000315634A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ボイドの少ない強固な張り合わせを行うこと
ができる張り合わせ基板の製造方法を提供する。 【解決手段】 ２枚のシリコンウェーハ１１，１２をＨ
Ｆ洗浄後、純水でリンス、ＳＣ１洗浄、水洗・乾燥す
る。ＨＦ洗浄により酸化膜が除去され、ウェーハ表面が
疎水性となる。ＳＣ１洗浄時、表面層がエッチングさ
れ、ＯＨ基で終端される。結果、ウェーハ表面ではＳｉ
ＯＨ結合の被覆率θが４０％以上となる。室温での張り
合わせ後、張り合わせ基板１３をドライ酸素雰囲気で熱
処理する。温度は１２００〜１２８０℃、時間は６０分
とする。熱処理時、ウェーハ表面の４０％以上ではＳｉ
原子がＯＨ基で終端され、熱処理温度は１２００〜１２
８０℃となる。結果、ボイドの少ないウェーハ１１，１
２同士の張り合わせとなる。
ができる張り合わせ基板の製造方法を提供する。 【解決手段】 ２枚のシリコンウェーハ１１，１２をＨ
Ｆ洗浄後、純水でリンス、ＳＣ１洗浄、水洗・乾燥す
る。ＨＦ洗浄により酸化膜が除去され、ウェーハ表面が
疎水性となる。ＳＣ１洗浄時、表面層がエッチングさ
れ、ＯＨ基で終端される。結果、ウェーハ表面ではＳｉ
ＯＨ結合の被覆率θが４０％以上となる。室温での張り
合わせ後、張り合わせ基板１３をドライ酸素雰囲気で熱
処理する。温度は１２００〜１２８０℃、時間は６０分
とする。熱処理時、ウェーハ表面の４０％以上ではＳｉ
原子がＯＨ基で終端され、熱処理温度は１２００〜１２
８０℃となる。結果、ボイドの少ないウェーハ１１，１
２同士の張り合わせとなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は張り合わせ基板の
製造方法、例えばＳＯＩ、張り合わせ誘電体分離ウェー
ハなどの張り合わせ基板の製造方法に関する。
製造方法、例えばＳＯＩ、張り合わせ誘電体分離ウェー
ハなどの張り合わせ基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、シリコンウェーハ同士を張り合
わせるには、ウェーハ表面のシリコン原子のダングリン
グボンドがＯＨ基で終端されることが必要とされてい
る。シリコンウェーハの表面をこのように制御するに
は、従来、例えば特公昭６２−２７０４０号公報に記載
のように、シリコンウェーハを硫酸・過酸化水素水，王
水または硝酸に浸漬し、これをボイルする方法が知られ
ていた。したがって、続く張り合わせ強化熱処理は、Ｏ
Ｈ基により終端されたシリコン面（張り合わせ面）に対
して行われる。具体的には、シリコンウェーハの鏡面同
士を室温のクリーンルーム内で重ね合わせて密着させ
る。その後、これを熱処理炉を用いて、８８０〜１１０
０℃という比較的低い温度で加熱するのである。なお、
この従来法によるウェーハ張り合わせ面のＯＨ基の被覆
率θは、３８％以下であった。
わせるには、ウェーハ表面のシリコン原子のダングリン
グボンドがＯＨ基で終端されることが必要とされてい
る。シリコンウェーハの表面をこのように制御するに
は、従来、例えば特公昭６２−２７０４０号公報に記載
のように、シリコンウェーハを硫酸・過酸化水素水，王
水または硝酸に浸漬し、これをボイルする方法が知られ
ていた。したがって、続く張り合わせ強化熱処理は、Ｏ
Ｈ基により終端されたシリコン面（張り合わせ面）に対
して行われる。具体的には、シリコンウェーハの鏡面同
士を室温のクリーンルーム内で重ね合わせて密着させ
る。その後、これを熱処理炉を用いて、８８０〜１１０
０℃という比較的低い温度で加熱するのである。なお、
この従来法によるウェーハ張り合わせ面のＯＨ基の被覆
率θは、３８％以下であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
張り合わせ基板の製造方法にあっては、シリコンウェー
ハ同士を張り合わせる際、これらのシリコンウェーハを
硫酸・過酸化水素水の混合液中，王水または硝酸液中で
ボイルし、シリコンウェーハの各張り合わせ面のＯＨ基
の被覆率θを３８％以下とし、これらを重ね合わせた
後、８８０〜１１００℃という比較的低い温度で張り合
わせ強化熱処理を行っていた。その結果、この熱処理
時、ボイルにより平坦度が低下した張り合わせ界面から
Ｈ２Ｏが抜け出る際、このＨ２Ｏが凝集してウェーハ外
周部にボイド（未接合部分）が発生しやすくなってい
た。これにより、良品基板の収率が低くなっていた。
張り合わせ基板の製造方法にあっては、シリコンウェー
ハ同士を張り合わせる際、これらのシリコンウェーハを
硫酸・過酸化水素水の混合液中，王水または硝酸液中で
ボイルし、シリコンウェーハの各張り合わせ面のＯＨ基
の被覆率θを３８％以下とし、これらを重ね合わせた
後、８８０〜１１００℃という比較的低い温度で張り合
わせ強化熱処理を行っていた。その結果、この熱処理
時、ボイルにより平坦度が低下した張り合わせ界面から
Ｈ２Ｏが抜け出る際、このＨ２Ｏが凝集してウェーハ外
周部にボイド（未接合部分）が発生しやすくなってい
た。これにより、良品基板の収率が低くなっていた。
【０００４】
【発明の目的】そこで、この発明の目的は、ボイドの少
ない強固な張り合わせを行うことができる張り合わせ基
板の製造方法を提供するものである。また、この発明
は、張り合わせ基板の製造のためのシリコンウェーハを
提供することを、その目的としている。
ない強固な張り合わせを行うことができる張り合わせ基
板の製造方法を提供するものである。また、この発明
は、張り合わせ基板の製造のためのシリコンウェーハを
提供することを、その目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、鏡面研磨されたシリコンウェーハであって、ＳｉＯ
Ｈ結合の被覆率がそのシリコンウェーハの表面の４０％
以上である張り合わせ用シリコンウェーハである。
は、鏡面研磨されたシリコンウェーハであって、ＳｉＯ
Ｈ結合の被覆率がそのシリコンウェーハの表面の４０％
以上である張り合わせ用シリコンウェーハである。
【０００６】好ましいＳｉＯＨ結合の被覆率θは５０％
以上である。４０％未満では、張り合わせ面を重ね合わ
せた時に起こる水素結合が弱く、張り合わせ熱処理によ
るシクロ酸結合が少ないため、ボイド発生率が増大す
る。シリコンウェーハの張り合わせ面でのＳｉＯＨ結合
を制御する方法としては、例えばＨＦ洗浄後、ＳＣ１
（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｃｌｅａｎｉｎｇ １）洗浄また
はＳＣ２（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｃｌｅａｎｉｎｇ ２）
洗浄を行う方法が挙げられる。その他、ＳＣ１洗浄また
はＳＣ２洗浄を単独で行う方法などが挙げられる。
以上である。４０％未満では、張り合わせ面を重ね合わ
せた時に起こる水素結合が弱く、張り合わせ熱処理によ
るシクロ酸結合が少ないため、ボイド発生率が増大す
る。シリコンウェーハの張り合わせ面でのＳｉＯＨ結合
を制御する方法としては、例えばＨＦ洗浄後、ＳＣ１
（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｃｌｅａｎｉｎｇ １）洗浄また
はＳＣ２（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｃｌｅａｎｉｎｇ ２）
洗浄を行う方法が挙げられる。その他、ＳＣ１洗浄また
はＳＣ２洗浄を単独で行う方法などが挙げられる。
【０００７】例えば具体例を示すと、前者のＨＦ洗浄と
ＳＣ１洗浄またはＳＣ２洗浄とを順次行う場合、まずシ
リコンウェーハをフッ酸液（ＨＦ：Ｈ２Ｏ＝０．０５：
１）により１〜１０分間洗浄する。それから、５０℃の
ＳＣ１洗浄液（ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ＝０．
５：１．０：５）で５〜１０分間洗浄する。または、室
温のＳＣ２洗浄液（Ｈ２Ｏ：ＨＣｌ＝１０００：１）に
より５〜１０分間洗浄する。次いで、水洗し、乾燥す
る。ＳＣ１洗浄液による洗浄とＳＣ２洗浄液による洗浄
とを続けて行っても構わない。
ＳＣ１洗浄またはＳＣ２洗浄とを順次行う場合、まずシ
リコンウェーハをフッ酸液（ＨＦ：Ｈ２Ｏ＝０．０５：
１）により１〜１０分間洗浄する。それから、５０℃の
ＳＣ１洗浄液（ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ＝０．
５：１．０：５）で５〜１０分間洗浄する。または、室
温のＳＣ２洗浄液（Ｈ２Ｏ：ＨＣｌ＝１０００：１）に
より５〜１０分間洗浄する。次いで、水洗し、乾燥す
る。ＳＣ１洗浄液による洗浄とＳＣ２洗浄液による洗浄
とを続けて行っても構わない。
【０００８】請求項２に記載の発明は、鏡面研磨された
シリコンウェーハの表面をフッ酸溶液により洗浄し、そ
の後、ＳＣ１液またはＳＣ２液でこの表面を洗浄するこ
とにより、そのシリコンウェーハ表面でのＳｉＯＨ結合
の被覆率が４０％以上とした張り合わせ用シリコンウェ
ーハである。
シリコンウェーハの表面をフッ酸溶液により洗浄し、そ
の後、ＳＣ１液またはＳＣ２液でこの表面を洗浄するこ
とにより、そのシリコンウェーハ表面でのＳｉＯＨ結合
の被覆率が４０％以上とした張り合わせ用シリコンウェ
ーハである。
【０００９】請求項３に記載の発明は、いずれも鏡面研
磨された張り合わせ面を有する第１のシリコンウェーハ
および第２のシリコンウェーハを準備する工程と、第１
のシリコンウェーハおよび第２のシリコンウェーハの各
張り合わせ面を、ＳｉＯＨ結合の被覆率が４０％以上と
なるようにそれぞれ親水性化処理する工程と、この後、
第１のシリコンウェーハの張り合わせ面と第２のシリコ
ンウェーハの張り合わせ面とを重ね合わせる工程と、こ
の重ね合わせたシリコンウェーハを熱処理することによ
り、張り合わせ基板を製造する工程とを含む張り合わせ
基板の製造方法である。
磨された張り合わせ面を有する第１のシリコンウェーハ
および第２のシリコンウェーハを準備する工程と、第１
のシリコンウェーハおよび第２のシリコンウェーハの各
張り合わせ面を、ＳｉＯＨ結合の被覆率が４０％以上と
なるようにそれぞれ親水性化処理する工程と、この後、
第１のシリコンウェーハの張り合わせ面と第２のシリコ
ンウェーハの張り合わせ面とを重ね合わせる工程と、こ
の重ね合わせたシリコンウェーハを熱処理することによ
り、張り合わせ基板を製造する工程とを含む張り合わせ
基板の製造方法である。
【００１０】請求項４に記載の発明は、上記親水性化処
理では、シリコンウェーハ表面を、フッ酸で洗浄した
後、ＳＣ１液またはＳＣ２液で洗浄する請求項３に記載
の張り合わせ基板の製造方法である。
理では、シリコンウェーハ表面を、フッ酸で洗浄した
後、ＳＣ１液またはＳＣ２液で洗浄する請求項３に記載
の張り合わせ基板の製造方法である。
【００１１】請求項５に記載の発明は、上記重ね合わせ
たシリコンウェーハを１２００〜１２８０℃で熱処理す
る請求項３または請求項４に記載の張り合わせ基板の製
造方法。張り合わせ基板の製造方法である。
たシリコンウェーハを１２００〜１２８０℃で熱処理す
る請求項３または請求項４に記載の張り合わせ基板の製
造方法。張り合わせ基板の製造方法である。
【００１２】この温度条件としたのは、１２００℃未満
では、張り合わせ界面からの脱ガス物質が消滅しずらい
ため、ボイド発生率が増大するからである。また、１２
８０℃を超えると、加熱温度が高すぎて、過度の熱スト
レス、炉からの汚染、ＯＳＦ(Oxidation Induced Stack
ing Fault)などが発生しやすくなる。好ましい熱処理時
間は３０〜１２０分間である。３０分間未満では熱処理
時間が短か過ぎてシリコンウェーハの張り合わせ界面に
ボイドが発生しやすくなる。また、１２０分間を超える
と熱ストレスが著しくなる。さらに、炉内雰囲気は酸化
性雰囲気とする。例えば、ドライ酸素雰囲気などであ
る。
では、張り合わせ界面からの脱ガス物質が消滅しずらい
ため、ボイド発生率が増大するからである。また、１２
８０℃を超えると、加熱温度が高すぎて、過度の熱スト
レス、炉からの汚染、ＯＳＦ(Oxidation Induced Stack
ing Fault)などが発生しやすくなる。好ましい熱処理時
間は３０〜１２０分間である。３０分間未満では熱処理
時間が短か過ぎてシリコンウェーハの張り合わせ界面に
ボイドが発生しやすくなる。また、１２０分間を超える
と熱ストレスが著しくなる。さらに、炉内雰囲気は酸化
性雰囲気とする。例えば、ドライ酸素雰囲気などであ
る。
【００１３】
【作用】請求項１〜請求項５に記載の発明では、まず、
第１のシリコンウェーハ（鏡面ウェーハ：ＰＷ）および
第２のシリコンウェーハ（ＰＷ）を準備する。これらの
シリコンウェーハに、例えばＨＦ洗浄後、ＳＣ１洗浄ま
たはＳＣ２洗浄を施す。もしくは、ＳＣ１洗浄およびＳ
Ｃ２洗浄の両方を施す。その結果、両シリコンウェーハ
の張り合わせ面でのＳｉＯＨ結合の被覆率θが４０％以
上となる。
第１のシリコンウェーハ（鏡面ウェーハ：ＰＷ）および
第２のシリコンウェーハ（ＰＷ）を準備する。これらの
シリコンウェーハに、例えばＨＦ洗浄後、ＳＣ１洗浄ま
たはＳＣ２洗浄を施す。もしくは、ＳＣ１洗浄およびＳ
Ｃ２洗浄の両方を施す。その結果、両シリコンウェーハ
の張り合わせ面でのＳｉＯＨ結合の被覆率θが４０％以
上となる。
【００１４】すなわち、前者の方法による場合、シリコ
ンウェーハ表面をＨＦ洗浄することにより、表面の酸化
膜層が除去される。その後、これをＳＣ１洗浄すること
で、シリコンウェーハ表面のＳｉはＯＨ基（被覆率θ＝
４０％以上）により終端される。なお、ＳＣ１洗浄に代
えて、ＳＣ２洗浄液で洗浄する場合も、ウェーハ表面の
Ｓｉは、同じように被覆率θが４０％以上のＯＨ基によ
って終端される。
ンウェーハ表面をＨＦ洗浄することにより、表面の酸化
膜層が除去される。その後、これをＳＣ１洗浄すること
で、シリコンウェーハ表面のＳｉはＯＨ基（被覆率θ＝
４０％以上）により終端される。なお、ＳＣ１洗浄に代
えて、ＳＣ２洗浄液で洗浄する場合も、ウェーハ表面の
Ｓｉは、同じように被覆率θが４０％以上のＯＨ基によ
って終端される。
【００１５】また、後者の方法による場合、シリコンウ
ェーハ表面をＳＣ１洗浄液単独で洗浄しても、Ｓｉ表面
はＯＨ基により終端される。または、シリコンウェーハ
表面をＳＣ２洗浄単独でも、ＯＨ基の終端がなされる。
ェーハ表面をＳＣ１洗浄液単独で洗浄しても、Ｓｉ表面
はＯＨ基により終端される。または、シリコンウェーハ
表面をＳＣ２洗浄単独でも、ＯＨ基の終端がなされる。
【００１６】次に、これらの第１のシリコンウェーハと
第２のシリコンウェーハとを例えば室温で重ね合わせ
る。すなわち、これらのシリコンウェーハの鏡面同士を
密着させるのである。その後、この張り合わされたウェ
ーハを、例えば１２００〜１２８０℃で熱処理する。こ
の結果、ボイドが少ない強固に接合された張り合わせ基
板が作製される。このように、シリコンウェーハを高温
で熱処理するのは、シリコンウェーハ表面が、例えば被
覆率θ＝４０％以上のＳｉＯＨ結合で被覆されており、
これを１２００℃未満の熱処理温度で張り合わせ熱処理
を行った場合には、ボイドの発生率が比較的高くなるた
めである。
第２のシリコンウェーハとを例えば室温で重ね合わせ
る。すなわち、これらのシリコンウェーハの鏡面同士を
密着させるのである。その後、この張り合わされたウェ
ーハを、例えば１２００〜１２８０℃で熱処理する。こ
の結果、ボイドが少ない強固に接合された張り合わせ基
板が作製される。このように、シリコンウェーハを高温
で熱処理するのは、シリコンウェーハ表面が、例えば被
覆率θ＝４０％以上のＳｉＯＨ結合で被覆されており、
これを１２００℃未満の熱処理温度で張り合わせ熱処理
を行った場合には、ボイドの発生率が比較的高くなるた
めである。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面に
基づいて説明する。この第１実施例では、シリコンウェ
ーハ同士（シリコン面同士）を直接張り合わせるものと
する。図１は、この発明の第１実施例に係る張り合わせ
基板の製造方法を示すフローシートである。図１に示す
ように、２枚の鏡面研磨シリコンウェーハ（活性層用Ａ
板，支持層用Ｂ板）１１，１２を準備する。その後、各
シリコンウェーハ１１，１２を、ともに、ＨＦ洗浄（Ｈ
Ｆ：Ｈ２Ｏ＝０．０５：１）してから、純水によりリン
スし、その後ＳＣ１（ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ＝
０．５：１：５）洗浄を施す。そして、水洗・乾燥す
る。
基づいて説明する。この第１実施例では、シリコンウェ
ーハ同士（シリコン面同士）を直接張り合わせるものと
する。図１は、この発明の第１実施例に係る張り合わせ
基板の製造方法を示すフローシートである。図１に示す
ように、２枚の鏡面研磨シリコンウェーハ（活性層用Ａ
板，支持層用Ｂ板）１１，１２を準備する。その後、各
シリコンウェーハ１１，１２を、ともに、ＨＦ洗浄（Ｈ
Ｆ：Ｈ２Ｏ＝０．０５：１）してから、純水によりリン
スし、その後ＳＣ１（ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ＝
０．５：１：５）洗浄を施す。そして、水洗・乾燥す
る。
【００１８】この際、シリコンウェーハをＨＦ洗浄した
ため、表面の酸化膜は除去され、ウェーハ表面が疎水性
となる。また、ＳＣ１洗浄時には、表面層がエッチング
され、同時にＯＨ基で終端される。その結果、シリコン
ウェーハ表面では、ＳｉＯＨ結合の被覆率θが４０％以
上となる。そして、これらの鏡面同士を重ね合わせる室
温による張り合わせ後、張り合わせ基板１３に対して張
り合わせ熱処理を行う。この熱処理温度は１２００〜１
２８０℃、時間は６０分とする。この熱処理はドライ酸
素雰囲気で行った。
ため、表面の酸化膜は除去され、ウェーハ表面が疎水性
となる。また、ＳＣ１洗浄時には、表面層がエッチング
され、同時にＯＨ基で終端される。その結果、シリコン
ウェーハ表面では、ＳｉＯＨ結合の被覆率θが４０％以
上となる。そして、これらの鏡面同士を重ね合わせる室
温による張り合わせ後、張り合わせ基板１３に対して張
り合わせ熱処理を行う。この熱処理温度は１２００〜１
２８０℃、時間は６０分とする。この熱処理はドライ酸
素雰囲気で行った。
【００１９】この熱処理時、シリコンウェーハ表面の４
０％以上ではＳｉ原子がＯＨ基で終端され、しかも熱処
理温度は１２００〜１２８０℃となっている。これによ
り、ボイドの少ないシリコンウェーハ１１，１２同士の
張り合わせが行われる。その後、この張り合わせ基板１
３に対して超音波照射によるボイド検査を行う。それか
ら、面取りし、Ａ板１１の研削・研磨を行ってこのＡ板
１１を所定厚さとし、最後に洗浄することとなる。
０％以上ではＳｉ原子がＯＨ基で終端され、しかも熱処
理温度は１２００〜１２８０℃となっている。これによ
り、ボイドの少ないシリコンウェーハ１１，１２同士の
張り合わせが行われる。その後、この張り合わせ基板１
３に対して超音波照射によるボイド検査を行う。それか
ら、面取りし、Ａ板１１の研削・研磨を行ってこのＡ板
１１を所定厚さとし、最後に洗浄することとなる。
【００２０】次に、図２に基づき、この発明の第２実施
例に係る張り合わせ基板の製造方法を説明する。この第
２実施例は、張り合わせ面が、ＯＨ基の被覆率θ＝４０
％以上にする方法として、ＳＣ１洗浄を単独で行う方法
を採用した例である。図２は、この発明の第２実施例に
係る張り合わせ基板の製造方法を示すフローシートであ
る。図２に示すように、準備された２枚の鏡面研磨シリ
コンウェーハ１１，１２に、ともに、ＳＣ１（ＮＨ４Ｏ
Ｈ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ＝０．５：１：５）洗浄を施し、
その後、水洗・乾燥する。
例に係る張り合わせ基板の製造方法を説明する。この第
２実施例は、張り合わせ面が、ＯＨ基の被覆率θ＝４０
％以上にする方法として、ＳＣ１洗浄を単独で行う方法
を採用した例である。図２は、この発明の第２実施例に
係る張り合わせ基板の製造方法を示すフローシートであ
る。図２に示すように、準備された２枚の鏡面研磨シリ
コンウェーハ１１，１２に、ともに、ＳＣ１（ＮＨ４Ｏ
Ｈ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ＝０．５：１：５）洗浄を施し、
その後、水洗・乾燥する。
【００２１】この際、シリコンウェーハをＳＣ１洗浄す
ることで、ウェーハ表面層は、エッチングされると同時
にＯＨ基で終端される。その結果、シリコンウェーハ表
面が、被覆率θ＝４０％以上のＯＨ基によって終端され
る。なお、張り合わせ熱処理などの後工程は、第１実施
例と同様である。その他の構成、作用および効果は、第
１実施例と同様であるので説明を省略する。
ることで、ウェーハ表面層は、エッチングされると同時
にＯＨ基で終端される。その結果、シリコンウェーハ表
面が、被覆率θ＝４０％以上のＯＨ基によって終端され
る。なお、張り合わせ熱処理などの後工程は、第１実施
例と同様である。その他の構成、作用および効果は、第
１実施例と同様であるので説明を省略する。
【００２２】次に、図３に基づいて、この発明の第３実
施例に係る張り合わせ基板の製造方法を説明する。図３
は、この発明の第３実施例に係る張り合わせ基板の製造
方法を示すフローチャートである。図３に示すように、
この第３実施例の張り合わせ基板の製造方法は、第２実
施例をベースにし、かつ張り合わせ基板として、誘電体
分離ウェーハを採用した例である。まず、活性層用ウェ
ーハとなる表面を鏡面加工したシリコンウェーハ２０を
作製、準備する（図３（ａ））。次いで、このシリコン
ウェーハ２０の表面に、マスク酸化膜２１を形成する
（図３（ｂ））。
施例に係る張り合わせ基板の製造方法を説明する。図３
は、この発明の第３実施例に係る張り合わせ基板の製造
方法を示すフローチャートである。図３に示すように、
この第３実施例の張り合わせ基板の製造方法は、第２実
施例をベースにし、かつ張り合わせ基板として、誘電体
分離ウェーハを採用した例である。まず、活性層用ウェ
ーハとなる表面を鏡面加工したシリコンウェーハ２０を
作製、準備する（図３（ａ））。次いで、このシリコン
ウェーハ２０の表面に、マスク酸化膜２１を形成する
（図３（ｂ））。
【００２３】次に、酸化膜２１上にレジスト膜２２を被
着する。そして、このレジスト膜２２に所定パターンの
窓を形成する。続いて、この窓を介して酸化膜２１に同
じパターンの窓を形成し、シリコンウェーハ２０表面の
一部を露出させる。次に、レジスト膜２２を除去する。
さらに、このシリコンウェーハ２０をエッチング液（Ｉ
ＰＡ／ＫＯＨ／Ｈ２Ｏ）に所定時間だけ浸漬する。この
結果、シリコンウェーハ表面には所定パターンの凹部
（窪み）が形成されることになる。よって、ウェーハ表
面に異方性エッチングが施され（図３（ｃ））、断面Ｖ
字形状の誘電体分離溝２３が形成される。
着する。そして、このレジスト膜２２に所定パターンの
窓を形成する。続いて、この窓を介して酸化膜２１に同
じパターンの窓を形成し、シリコンウェーハ２０表面の
一部を露出させる。次に、レジスト膜２２を除去する。
さらに、このシリコンウェーハ２０をエッチング液（Ｉ
ＰＡ／ＫＯＨ／Ｈ２Ｏ）に所定時間だけ浸漬する。この
結果、シリコンウェーハ表面には所定パターンの凹部
（窪み）が形成されることになる。よって、ウェーハ表
面に異方性エッチングが施され（図３（ｃ））、断面Ｖ
字形状の誘電体分離溝２３が形成される。
【００２４】次に、マスク酸化膜２１を希ＨＦ液で洗浄
除去する（図３（ｄ））。このとき、バルクＳｉ中にド
ーパントを導入してもよい。続いて、シリコンウェーハ
表面に、酸化熱処理により所定厚さの誘電体分離酸化膜
２４を形成する（図３（ｅ））。そして、このウェーハ
表面を洗浄する。
除去する（図３（ｄ））。このとき、バルクＳｉ中にド
ーパントを導入してもよい。続いて、シリコンウェーハ
表面に、酸化熱処理により所定厚さの誘電体分離酸化膜
２４を形成する（図３（ｅ））。そして、このウェーハ
表面を洗浄する。
【００２５】次に、このシリコンウェーハ２０の表面
に、約６００℃の低温ＣＶＤ法により、種ポリシリコン
層２５を堆積させる。さらに、洗浄後、この種ポリシリ
コン層２５上に、約１２５０℃の高温ＣＶＤ法で、高温
ポリシリコン層２６を所定厚さまで成長させる（図３
（ｆ））。続いて、ウェーハ外周部を面取りし、必要に
応じてウェーハ裏面を平坦化させる。それから、ウェー
ハ表面の高温ポリシリコン層２６を厚さ３０μｍまで研
削、研磨する（図３（ｇ））。または、この後、必要に
応じて、ウェーハ表面に６００℃の低温ＣＶＤ法で厚さ
３μｍの低温ポリシリコン層２７を堆積し、その表面を
ポリッシングする。
に、約６００℃の低温ＣＶＤ法により、種ポリシリコン
層２５を堆積させる。さらに、洗浄後、この種ポリシリ
コン層２５上に、約１２５０℃の高温ＣＶＤ法で、高温
ポリシリコン層２６を所定厚さまで成長させる（図３
（ｆ））。続いて、ウェーハ外周部を面取りし、必要に
応じてウェーハ裏面を平坦化させる。それから、ウェー
ハ表面の高温ポリシリコン層２６を厚さ３０μｍまで研
削、研磨する（図３（ｇ））。または、この後、必要に
応じて、ウェーハ表面に６００℃の低温ＣＶＤ法で厚さ
３μｍの低温ポリシリコン層２７を堆積し、その表面を
ポリッシングする。
【００２６】そして、この表面にＳＣ１（ＮＨ４ＯＨ：
Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ＝０．５：１：５）洗浄を施す。ＳＣ
１洗浄することで、この低温ポリシリコン層２７の表面
が、数層エッチングされると同時にＯＨ基で終端され
る。これにより、低温ポリシリコン層２７の表面の４０
％以上のＳｉがＯＨ基により終端される。その後、この
ウェーハを水洗して乾燥する。
Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ＝０．５：１：５）洗浄を施す。ＳＣ
１洗浄することで、この低温ポリシリコン層２７の表面
が、数層エッチングされると同時にＯＨ基で終端され
る。これにより、低温ポリシリコン層２７の表面の４０
％以上のＳｉがＯＨ基により終端される。その後、この
ウェーハを水洗して乾燥する。
【００２７】一方、表面が酸化膜３１により覆われた支
持基板用ウェーハ３０を準備する（図３（ｈ））。そし
て、この支持基板用ウェーハ３０の表面に、同様にＳＣ
１洗浄を施す。その結果、この酸化膜３１の表面のＳｉ
原子の未結合手がＯＨ基により終端される。このときの
ＳｉＯＨ結合の被覆率θは４０％以上である。その後、
このウェーハを水洗する。次に、この支持基板用ウェー
ハ３０上に、上記活性層用ウェーハ用のシリコンウェー
ハ２０を、その鏡面同士を重ね合わせて張り合わせる
（図３（ｉ））。
持基板用ウェーハ３０を準備する（図３（ｈ））。そし
て、この支持基板用ウェーハ３０の表面に、同様にＳＣ
１洗浄を施す。その結果、この酸化膜３１の表面のＳｉ
原子の未結合手がＯＨ基により終端される。このときの
ＳｉＯＨ結合の被覆率θは４０％以上である。その後、
このウェーハを水洗する。次に、この支持基板用ウェー
ハ３０上に、上記活性層用ウェーハ用のシリコンウェー
ハ２０を、その鏡面同士を重ね合わせて張り合わせる
（図３（ｉ））。
【００２８】それから、この張り合わせウェーハについ
て所定の張り合わせ熱処理を施す。その際、熱処理温度
は１２００〜１２８０℃である。熱処理時間は６０分で
ある。また、熱処理の雰囲気はドライ酸素雰囲気であ
る。その後、超音波探傷法によりボイド検査を行う。そ
こで良品と判定された場合には、図３（ｊ）に示すよう
に、この活性層用ウェーハ側の外周部を面取りし、必要
に応じて支持基板用ウェーハ３０の裏面側の酸化膜３１
を除去した後、活性層用ウェーハ表面を研削・研磨す
る。この活性層用ウェーハの研磨量は、誘電体分離酸化
膜２４で区画された誘電体分離シリコン島２０Ａが現出
されるまでとする。このようにして、ボイドの少ない強
固な張り合わせ誘電体分離ウェーハ（張り合わせ基板）
が作製される。
て所定の張り合わせ熱処理を施す。その際、熱処理温度
は１２００〜１２８０℃である。熱処理時間は６０分で
ある。また、熱処理の雰囲気はドライ酸素雰囲気であ
る。その後、超音波探傷法によりボイド検査を行う。そ
こで良品と判定された場合には、図３（ｊ）に示すよう
に、この活性層用ウェーハ側の外周部を面取りし、必要
に応じて支持基板用ウェーハ３０の裏面側の酸化膜３１
を除去した後、活性層用ウェーハ表面を研削・研磨す
る。この活性層用ウェーハの研磨量は、誘電体分離酸化
膜２４で区画された誘電体分離シリコン島２０Ａが現出
されるまでとする。このようにして、ボイドの少ない強
固な張り合わせ誘電体分離ウェーハ（張り合わせ基板）
が作製される。
【００２９】続いて、実際に、２枚の鏡面加工シリコン
ウェーハを用いて、ウェーハ表面におけるＯＨ基の被覆
率θと、張り合わせ熱処理温度との関係について実験を
行ったときのデータを記載する。実験時の各条件は以下
の通りである。それぞれの実験条件ごとに、活性層用ウ
ェーハを２５枚ずつ用意する（うち１枚ずつはモニタ
用）。 （１）まず、張り合わせ面の準備として、活性層用ウェ
ーハ側の全サンプルに対して、ウェーハ表面をＳＣ１洗
浄しておく。 （２）次に、張り合わせ前洗浄を行う。すなわち、５０
±５℃のＳＣ１洗浄液（ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ
＝０．５：１：５）を用いて、張り合わされる２枚シリ
コンウェーハをＳＣ１洗浄する。なお、ウェーハの保管
には、室温２２±３℃，湿度３０〜６０％，class１０
のクリーンルームを用いる。保管時間は１〜１３時間と
する。
ウェーハを用いて、ウェーハ表面におけるＯＨ基の被覆
率θと、張り合わせ熱処理温度との関係について実験を
行ったときのデータを記載する。実験時の各条件は以下
の通りである。それぞれの実験条件ごとに、活性層用ウ
ェーハを２５枚ずつ用意する（うち１枚ずつはモニタ
用）。 （１）まず、張り合わせ面の準備として、活性層用ウェ
ーハ側の全サンプルに対して、ウェーハ表面をＳＣ１洗
浄しておく。 （２）次に、張り合わせ前洗浄を行う。すなわち、５０
±５℃のＳＣ１洗浄液（ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ
＝０．５：１：５）を用いて、張り合わされる２枚シリ
コンウェーハをＳＣ１洗浄する。なお、ウェーハの保管
には、室温２２±３℃，湿度３０〜６０％，class１０
のクリーンルームを用いる。保管時間は１〜１３時間と
する。
【００３０】（３）ウェーハ表面のＯＨ基の被覆率θの
測定は、フーリエ変換全反射赤外吸収分光法（ＦＴ−Ｉ
Ｒ−ＡＴＲ）により、抜き取りサンプルを各１枚ずつ評
価し、ウェーハ表面におけるＯＨ基の被覆率θを算出す
る。 （４）張り合わせ熱処理は、ドライ酸素雰囲気で行い、
熱処理時間は６０分間である。以上の条件で張り合わせ
熱処理を実施した際の、シリコンウェーハ表面のＯＨ基
の被覆率θと、張り合わせ熱処理温度との関係を表１に
示す。後工程として、張り合わせウェーハの外周部を１
ｍｍだけ面取りする。それからボイドの測定を行う。こ
の測定は、超音波探傷検査装置を用いる超音波探傷検査
法により行う。検査条件は、超音波周波数が３０ＭＨｚ
であり、反射強度が５０％以上の場合にボイドと見な
す。このようにして、ボイド専有率（ボイド面積／ウェ
ーハ面積×１００）を求める。表１中の数値は、それぞ
れ２４枚のシリコンウェーハの平均値である。ボイド専
有率が０．２％以下で良品とする。
測定は、フーリエ変換全反射赤外吸収分光法（ＦＴ−Ｉ
Ｒ−ＡＴＲ）により、抜き取りサンプルを各１枚ずつ評
価し、ウェーハ表面におけるＯＨ基の被覆率θを算出す
る。 （４）張り合わせ熱処理は、ドライ酸素雰囲気で行い、
熱処理時間は６０分間である。以上の条件で張り合わせ
熱処理を実施した際の、シリコンウェーハ表面のＯＨ基
の被覆率θと、張り合わせ熱処理温度との関係を表１に
示す。後工程として、張り合わせウェーハの外周部を１
ｍｍだけ面取りする。それからボイドの測定を行う。こ
の測定は、超音波探傷検査装置を用いる超音波探傷検査
法により行う。検査条件は、超音波周波数が３０ＭＨｚ
であり、反射強度が５０％以上の場合にボイドと見な
す。このようにして、ボイド専有率（ボイド面積／ウェ
ーハ面積×１００）を求める。表１中の数値は、それぞ
れ２４枚のシリコンウェーハの平均値である。ボイド専
有率が０．２％以下で良品とする。
【００３１】
【表１】
【００３２】表１から明らかなように、ＯＨ基の被覆率
θが４０％を超え、かつ張り合わせ熱処理温度が１２０
０〜１２８０℃の場合に、ボイド専有率が０．２％以下
の良品となった。
θが４０％を超え、かつ張り合わせ熱処理温度が１２０
０〜１２８０℃の場合に、ボイド専有率が０．２％以下
の良品となった。
【００３３】
【発明の効果】この発明によれば、ボイドが少なく強固
に接合された張り合わせ基板を製造することができる。
に接合された張り合わせ基板を製造することができる。
【図１】この発明の第１実施例に係る張り合わせ基板の
製造方法を示すフローシートである。
製造方法を示すフローシートである。
【図２】この発明の第２実施例に係る張り合わせ基板の
製造方法を示すフローシートである。
製造方法を示すフローシートである。
【図３】この発明の第３実施例に係る張り合わせ基板の
製造方法を示すフローシートである。
製造方法を示すフローシートである。
１１ シリコンウェーハ（第１のシリコンウェーハ）、 １２ シリコンウェーハ（第２のシリコンウェーハ）、 １３ 張り合わせ基板、 ２０ 活性層用ウェーハ（第１のシリコンウェーハ）、 ３０ 支持基板用ウェーハ（第２のシリコンウェー
ハ）。
ハ）。
Claims (5)
- 【請求項１】 鏡面研磨されたシリコンウェーハであっ
て、ＳｉＯＨ結合の被覆率がそのシリコンウェーハの表
面の４０％以上である張り合わせ用シリコンウェーハ。 - 【請求項２】 鏡面研磨されたシリコンウェーハの表面
をフッ酸溶液により洗浄し、その後、ＳＣ１液またはＳ
Ｃ２液でこの表面を洗浄することにより、そのシリコン
ウェーハ表面でのＳｉＯＨ結合の被覆率が４０％以上と
した張り合わせ用シリコンウェーハ。 - 【請求項３】 いずれも鏡面研磨された張り合わせ面を
有する第１のシリコンウェーハおよび第２のシリコンウ
ェーハを準備する工程と、 第１のシリコンウェーハおよび第２のシリコンウェーハ
の各張り合わせ面を、ＳｉＯＨ結合の被覆率が４０％以
上となるようにそれぞれ親水性化処理する工程と、 この後、第１のシリコンウェーハの張り合わせ面と第２
のシリコンウェーハの張り合わせ面とを重ね合わせる工
程と、 この重ね合わせたシリコンウェーハを熱処理することに
より、張り合わせ基板を製造する工程とを含む張り合わ
せ基板の製造方法。 - 【請求項４】 上記親水性化処理では、シリコンウェー
ハ表面を、フッ酸で洗浄した後、ＳＣ１液またはＳＣ２
液で洗浄する請求項３に記載の張り合わせ基板の製造方
法。 - 【請求項５】 上記重ね合わせたシリコンウェーハを１
２００〜１２８０℃で熱処理する請求項３または請求項
４に記載の張り合わせ基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11125335A JP2000315634A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 張り合わせ用シリコンウェーハおよび張り合わせ基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11125335A JP2000315634A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 張り合わせ用シリコンウェーハおよび張り合わせ基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000315634A true JP2000315634A (ja) | 2000-11-14 |
Family
ID=14907575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11125335A Pending JP2000315634A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 張り合わせ用シリコンウェーハおよび張り合わせ基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000315634A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003068996A (ja) * | 2001-08-22 | 2003-03-07 | Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp | 張り合わせシリコン基板の製造方法 |
| KR20030075629A (ko) * | 2002-03-20 | 2003-09-26 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 세정방법 |
| JP2007141946A (ja) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | Sumco Corp | Ｓｏｉ基板の製造方法及びこの方法により製造されたｓｏｉ基板 |
| CN114639591A (zh) * | 2020-12-16 | 2022-06-17 | 环球晶圆股份有限公司 | 外延层去除方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03214615A (ja) * | 1990-01-18 | 1991-09-19 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH05198549A (ja) * | 1991-08-26 | 1993-08-06 | Nippondenso Co Ltd | 半導体基板の製造方法 |
| JPH06302486A (ja) * | 1993-02-16 | 1994-10-28 | Nippondenso Co Ltd | ２つの材料の直接接合方法及び材料直接接合装置 |
| JPH10303089A (ja) * | 1997-02-27 | 1998-11-13 | Mitsubishi Materials Shilicon Corp | 張り合わせ基板の製造方法 |
| JPH10308373A (ja) * | 1995-11-08 | 1998-11-17 | Mitsubishi Materials Shilicon Corp | シリコンウエ−ハおよびその洗浄方法 |
-
1999
- 1999-04-30 JP JP11125335A patent/JP2000315634A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH03214615A (ja) * | 1990-01-18 | 1991-09-19 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
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| JPH10308373A (ja) * | 1995-11-08 | 1998-11-17 | Mitsubishi Materials Shilicon Corp | シリコンウエ−ハおよびその洗浄方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003068996A (ja) * | 2001-08-22 | 2003-03-07 | Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp | 張り合わせシリコン基板の製造方法 |
| KR20030075629A (ko) * | 2002-03-20 | 2003-09-26 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 세정방법 |
| JP2007141946A (ja) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | Sumco Corp | Ｓｏｉ基板の製造方法及びこの方法により製造されたｓｏｉ基板 |
| CN114639591A (zh) * | 2020-12-16 | 2022-06-17 | 环球晶圆股份有限公司 | 外延层去除方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050131 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061013 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070227 |