JPH02137218A - Ｓｏｉ基板用石英ガラス薄板 - Google Patents
Ｓｏｉ基板用石英ガラス薄板Info
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- JPH02137218A JPH02137218A JP29075788A JP29075788A JPH02137218A JP H02137218 A JPH02137218 A JP H02137218A JP 29075788 A JP29075788 A JP 29075788A JP 29075788 A JP29075788 A JP 29075788A JP H02137218 A JPH02137218 A JP H02137218A
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- Japan
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- thin plate
- soi substrate
- plate
- mirror surface
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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、シリコン単結晶ウェーハと石英ガラス薄板と
を接着剤を用いずに、直接強固に接合して一体化してな
るＳ ＯＩ （Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎ５ｕｌａ
ｔｏｒ）基板の作成に極めて好適に用いられる石英ガラ
ス薄板及びその石英ガラス薄板を用いて作成されたＳＯ
Ｉ基板に関する。
を接着剤を用いずに、直接強固に接合して一体化してな
るＳ ＯＩ （Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎ５ｕｌａ
ｔｏｒ）基板の作成に極めて好適に用いられる石英ガラ
ス薄板及びその石英ガラス薄板を用いて作成されたＳＯ
Ｉ基板に関する。
（従来の技術）
半導体集積回路用基板を製造するにあたっては、サイリ
スタ、トランジスタ、抵抗等の回路素子が形成される単
結晶島領域間の絶縁分離を良好に行うことが重要な課題
であり、その絶縁分離にはｐ−ｎ接合の逆デバイスを利
用するものに比し、シリコン酸化物や石英などの誘電体
絶縁層を用いるものの方が高耐圧並びに低浮遊容量の点
から優れており、特に注目されている。
スタ、トランジスタ、抵抗等の回路素子が形成される単
結晶島領域間の絶縁分離を良好に行うことが重要な課題
であり、その絶縁分離にはｐ−ｎ接合の逆デバイスを利
用するものに比し、シリコン酸化物や石英などの誘電体
絶縁層を用いるものの方が高耐圧並びに低浮遊容量の点
から優れており、特に注目されている。
この種の半導体電子装置としては、従来５Ｏ３（Ｓｉｌ
ｉｃｏｎ Ｏｎ ５ａｐｐｈｉｒｅ）構造のものが良く
知られている。これは、サファイヤ又はスピネルの表面
にシリコン単結晶を気相成長させるもので、ヘテロ・エ
ピタキシャルの一種である。この技術は、格子不整合の
問題であって、気相成長層の単結晶の欠点があり、例え
ば転位だけでも１０９／ｃｆｆ１以上の密度を有し、実
用には耐ええなかった。この技術の公知文献としては特
公昭６０−９５１号公報などがある。
ｉｃｏｎ Ｏｎ ５ａｐｐｈｉｒｅ）構造のものが良く
知られている。これは、サファイヤ又はスピネルの表面
にシリコン単結晶を気相成長させるもので、ヘテロ・エ
ピタキシャルの一種である。この技術は、格子不整合の
問題であって、気相成長層の単結晶の欠点があり、例え
ば転位だけでも１０９／ｃｆｆ１以上の密度を有し、実
用には耐ええなかった。この技術の公知文献としては特
公昭６０−９５１号公報などがある。
その後、絶縁基板の上に非晶質の半導体膜を形成し、こ
れをさらに単結晶化する方法が考案されたが、この場合
も単結晶化自身に困難があり、また単結晶化が可能であ
った場合にも、その結晶性は著しく悪かった。この技術
に関連して特開昭５９−１８４５１８号公報に改良技術
の開示があるが、はとんどその効果をみることができな
い。
れをさらに単結晶化する方法が考案されたが、この場合
も単結晶化自身に困難があり、また単結晶化が可能であ
った場合にも、その結晶性は著しく悪かった。この技術
に関連して特開昭５９−１８４５１８号公報に改良技術
の開示があるが、はとんどその効果をみることができな
い。
また、シリコン単結晶ウェーハ同士をその表面に形成し
た熱酸化膜を介して熱圧着によって接着する半導体基板
の接合方法（特開昭６１−４２２１号公報）、及び硼珪
酸ガラスとシリコン基板とを静電接着する方法（特開昭
６０−２４０１６０号公報）も知られている。これらは
、一種のＳＯＩ基板の製造法を開示しているものと言え
る。
た熱酸化膜を介して熱圧着によって接着する半導体基板
の接合方法（特開昭６１−４２２１号公報）、及び硼珪
酸ガラスとシリコン基板とを静電接着する方法（特開昭
６０−２４０１６０号公報）も知られている。これらは
、一種のＳＯＩ基板の製造法を開示しているものと言え
る。
（発明が解決しようとする課題）
本発明者等は、以上述べた技術的問題点である単結晶層
の結晶性を改善するために研究を行った結果、シリコン
単結晶ウェーハと誘電体薄板、例えば石英ガラス薄板と
を接着させることができることを見出した。
の結晶性を改善するために研究を行った結果、シリコン
単結晶ウェーハと誘電体薄板、例えば石英ガラス薄板と
を接着させることができることを見出した。
この知見に基づいて作成された石英ガラス薄板とシリコ
ン単結晶ウェーハの接着したものを、更に適当な方法で
シリコン単結晶部分を、研削及び／又は研磨することに
よって数μｍに厚さを調整し、誘電体分離用ＳＯＩ基板
を完成した。この得られた５ＯＩｉ板のシリコン単結晶
層は、オリジナルの完全な結晶性を維持しているのでそ
の点における問題は存在しなかった。しかし、種々実験
の結果、このようにして作成されたＳＯＩ基板の石英ガ
ラス薄板は、ＳＯ■基板の研削及び／又は研磨中は勿論
のこと、さらに半導体電子装置の製造工程において剥離
がなく、その接着が特にその接触界面で完全一体であり
、さらに原子レベルでその接着面が完全接着しているこ
とが必要であるが、しばしばそれらの要求品質が満足で
きないことがあった。また、石英ガラス中の不純物の拡
散によって、比較的低温処理を含む半導体装置の製造工
程において、その良品収率が低下することが判明した。
ン単結晶ウェーハの接着したものを、更に適当な方法で
シリコン単結晶部分を、研削及び／又は研磨することに
よって数μｍに厚さを調整し、誘電体分離用ＳＯＩ基板
を完成した。この得られた５ＯＩｉ板のシリコン単結晶
層は、オリジナルの完全な結晶性を維持しているのでそ
の点における問題は存在しなかった。しかし、種々実験
の結果、このようにして作成されたＳＯＩ基板の石英ガ
ラス薄板は、ＳＯ■基板の研削及び／又は研磨中は勿論
のこと、さらに半導体電子装置の製造工程において剥離
がなく、その接着が特にその接触界面で完全一体であり
、さらに原子レベルでその接着面が完全接着しているこ
とが必要であるが、しばしばそれらの要求品質が満足で
きないことがあった。また、石英ガラス中の不純物の拡
散によって、比較的低温処理を含む半導体装置の製造工
程において、その良品収率が低下することが判明した。
以上の問題点に鑑み、本発明者等はさらに研究を重ねた
結果、シリコン単結晶ウェーハと石英ガラス薄板の鏡面
研摩面同士を熱圧着又は静電圧着によって接着したＳＯ
Ｉ基板において、その接着面を原子レベルで完全一体に
接着し、かつ半導体装置の製造工程の繰り返し熱処理に
おける後発的な剥離が起きないためには、石英ガラス薄
板としては、その少なくとも接着面近傍でＯＨ基濃度が
５０ｐｐｍ以上であること、０．５μｍ以上の気泡を実
質的に含まないこと、及び一方向脈理フリーであること
の何れかまたはこの組み合わせの構成を有する必要があ
ることを見出し、本発明を完成したものである。また、
本発明者等は、上記ＳＯＩ基板のシリコン単結晶層中の
半導体電子装置が不良とならないためには、石英ガラス
薄板に含まれる不純物元素、例えばアルカリ金属、重金
属等の不純物が総量でｉｐｐｍ以下であることが必要で
あることも併せて見出したものである。
結果、シリコン単結晶ウェーハと石英ガラス薄板の鏡面
研摩面同士を熱圧着又は静電圧着によって接着したＳＯ
Ｉ基板において、その接着面を原子レベルで完全一体に
接着し、かつ半導体装置の製造工程の繰り返し熱処理に
おける後発的な剥離が起きないためには、石英ガラス薄
板としては、その少なくとも接着面近傍でＯＨ基濃度が
５０ｐｐｍ以上であること、０．５μｍ以上の気泡を実
質的に含まないこと、及び一方向脈理フリーであること
の何れかまたはこの組み合わせの構成を有する必要があ
ることを見出し、本発明を完成したものである。また、
本発明者等は、上記ＳＯＩ基板のシリコン単結晶層中の
半導体電子装置が不良とならないためには、石英ガラス
薄板に含まれる不純物元素、例えばアルカリ金属、重金
属等の不純物が総量でｉｐｐｍ以下であることが必要で
あることも併せて見出したものである。
本発明の目的は、接着面を原子レベルで完全−体に接着
することができ、半導体装置の製造工程の繰り返し熱処
理による後発な剥離の発生がなく、最終的に製造される
半導体電子装置が不良品となることのないようにしたＳ
ＯＩ基板用石英ガラス薄板及び該石英ガラス薄板を用い
て作成されたＳＯＩ基板を提供することである。
することができ、半導体装置の製造工程の繰り返し熱処
理による後発な剥離の発生がなく、最終的に製造される
半導体電子装置が不良品となることのないようにしたＳ
ＯＩ基板用石英ガラス薄板及び該石英ガラス薄板を用い
て作成されたＳＯＩ基板を提供することである。
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するために、本発明のＳＯＩ基板用石英
ガラス薄板においては、鏡面研磨されたシリコン単結晶
ウェーハの鏡面と少なくとも一方を鏡面とした石英ガラ
ス薄板の鏡面とを直接接着してなるＳ（］基板の構造に
おいて、該石英ガラス薄板の少なくとも接着面近傍のＯ
Ｈ基濃度を５０ｐｐｍ以上としたものである。
ガラス薄板においては、鏡面研磨されたシリコン単結晶
ウェーハの鏡面と少なくとも一方を鏡面とした石英ガラ
ス薄板の鏡面とを直接接着してなるＳ（］基板の構造に
おいて、該石英ガラス薄板の少なくとも接着面近傍のＯ
Ｈ基濃度を５０ｐｐｍ以上としたものである。
上記石英ガラス薄板に含まれる不純物元素の総量をｉｐ
ｐｍ以下とし、及び／又は該石英ガラス薄板が大きさ０
．５μｍ以上の気泡を実質的に含まないようにし、及び
／又は該石英ガラス薄板が少なくとも一方向脈理フリー
であるようにしておけば一層効果的である。
ｐｍ以下とし、及び／又は該石英ガラス薄板が大きさ０
．５μｍ以上の気泡を実質的に含まないようにし、及び
／又は該石英ガラス薄板が少なくとも一方向脈理フリー
であるようにしておけば一層効果的である。
また、本発明のＳｏ１基板用石英ガラス薄板の構成を、
鏡面研磨されたシリコン単結晶ウェーハの鏡面と少なく
とも一方を鏡面とした石英ガラス薄板の鏡面とを直接接
着してなるＳＯＩ基板の構造において、該石英ガラス薄
板の不純物元素の総量をｉｐｐｍ以下となるようにして
も、上記目的は達成される。
鏡面研磨されたシリコン単結晶ウェーハの鏡面と少なく
とも一方を鏡面とした石英ガラス薄板の鏡面とを直接接
着してなるＳＯＩ基板の構造において、該石英ガラス薄
板の不純物元素の総量をｉｐｐｍ以下となるようにして
も、上記目的は達成される。
上記該石英ガラス薄板が大きさ０．５μｍ以上の気泡を
実質的に含まないようにし、及び／又は該石英ガラス薄
板が少なくとも一方向脈理フリーであるようにしておけ
ば一層効果的である。
実質的に含まないようにし、及び／又は該石英ガラス薄
板が少なくとも一方向脈理フリーであるようにしておけ
ば一層効果的である。
さらに、本発明のＳＯＩ基板用石英ガラス薄板の構成を
、鏡面研磨されたシリコン単結晶ウェーハの鏡面と少な
くとも一方を鏡面とした石英ガラス薄板の鏡面とを直接
接着してなるＳＯＩ基板の構造において、該石英ガラス
薄板が大きさ０．５μｍ以上の気泡を実質的に含まない
ようにしても、上記目的は達成される。
、鏡面研磨されたシリコン単結晶ウェーハの鏡面と少な
くとも一方を鏡面とした石英ガラス薄板の鏡面とを直接
接着してなるＳＯＩ基板の構造において、該石英ガラス
薄板が大きさ０．５μｍ以上の気泡を実質的に含まない
ようにしても、上記目的は達成される。
上記石英ガラス薄板が少なくとも一方向脈理フリーであ
るようにしておけば一層効果的である。
るようにしておけば一層効果的である。
さらにまた、本発明の５ｏｉｌ板用石英ガラス薄板の構
成を、鏡面研磨されたシリコン単結晶ウェーハの鏡面と
少な（とも一方を鏡面とした石英ガラス薄板の鏡面とを
直接接着してなるＳＯＩ基板の構造において、該石英ガ
ラス薄板が少なくとも一方向脈理フリーであるようにし
ても、上記目的は達成される。
成を、鏡面研磨されたシリコン単結晶ウェーハの鏡面と
少な（とも一方を鏡面とした石英ガラス薄板の鏡面とを
直接接着してなるＳＯＩ基板の構造において、該石英ガ
ラス薄板が少なくとも一方向脈理フリーであるようにし
ても、上記目的は達成される。
一方、上記したいずれの構成をも有する石英ガラス薄板
を用いて作成された半導体電子装置製造用ＳＯＩ基板も
本発明に含まれるものである。
を用いて作成された半導体電子装置製造用ＳＯＩ基板も
本発明に含まれるものである。
（発明の概要）
ＳＯＩ基板を作るためには、接着しようとするシリコン
単結晶ウェーハ及びそれとほぼ同一平面寸法の石英ガラ
ス薄板に対して、その少なくとも接着に供される面にお
いて、超平面仕上げが行われる。この超平面仕上げは、
通常のシリコン単結晶鏡面ウェーハ或いは石英フォトマ
スクの鏡面仕上げによって容易に実施される。そして、
その接着が完全であるためには、平面精度１／１（１０
以下、表面粗さ数Å以下で、加工変質層が数Å以下であ
るのが好ましい。このように、少なくとも片面が超平面
仕上げされたシリコン単結晶ウェーハ及び石英ガラス薄
板を清浄化し、かつ清浄な雰囲気中で重ね合わせれば、
容易に接着する。実験室的には、先端が平面に近い球面
で柔軟材料からなる押圧棒で、軽く中央部から外周部に
力が徐々に拡大して行くように押圧すれば、その状態で
ある程度の強固な接着が可能である。このような予備接
着によって内部に不用な雰囲気ガス、例えば空気が完全
に排除できる。高真空下で上記の操作を行えばより完全
となる。このように予備接着されたものは、次いで１（
１００°Ｃ以上の温度で単に加熱するか或いは１（１０
ｋｇ／ｃ１１１以上の圧力を加えたり（特開昭４８−４
０３７２号）、或いは５（１０°Ｃ〜８（１０°Ｃで１
（１０ｖ〜５（１０ｖの交流パルス（直流でもよい）の
静電圧を加えることにより、接着はより強固になる（有
本由弘他、ＮｌにＫＥＩ ＭＩＣＲＯＤＥＶＩＣＥＳ
１９８８年３月号、９２頁）。
単結晶ウェーハ及びそれとほぼ同一平面寸法の石英ガラ
ス薄板に対して、その少なくとも接着に供される面にお
いて、超平面仕上げが行われる。この超平面仕上げは、
通常のシリコン単結晶鏡面ウェーハ或いは石英フォトマ
スクの鏡面仕上げによって容易に実施される。そして、
その接着が完全であるためには、平面精度１／１（１０
以下、表面粗さ数Å以下で、加工変質層が数Å以下であ
るのが好ましい。このように、少なくとも片面が超平面
仕上げされたシリコン単結晶ウェーハ及び石英ガラス薄
板を清浄化し、かつ清浄な雰囲気中で重ね合わせれば、
容易に接着する。実験室的には、先端が平面に近い球面
で柔軟材料からなる押圧棒で、軽く中央部から外周部に
力が徐々に拡大して行くように押圧すれば、その状態で
ある程度の強固な接着が可能である。このような予備接
着によって内部に不用な雰囲気ガス、例えば空気が完全
に排除できる。高真空下で上記の操作を行えばより完全
となる。このように予備接着されたものは、次いで１（
１００°Ｃ以上の温度で単に加熱するか或いは１（１０
ｋｇ／ｃ１１１以上の圧力を加えたり（特開昭４８−４
０３７２号）、或いは５（１０°Ｃ〜８（１０°Ｃで１
（１０ｖ〜５（１０ｖの交流パルス（直流でもよい）の
静電圧を加えることにより、接着はより強固になる（有
本由弘他、ＮｌにＫＥＩ ＭＩＣＲＯＤＥＶＩＣＥＳ
１９８８年３月号、９２頁）。
完全に接着されたＳＯＩ基板は、その接着強度がほぼシ
リコン単結晶のバルクの引張強度に近い１（１０ ｋｇ
／ｃｉ以上であること、及びミクロなレベルで未接着部
分（通常ボイドといわれる）が実質的にゼロであること
が要求されるが、このためには本発明の一つによれば、
石英ガラス薄板の少なくとも接着面近傍のＯＨ基濃度が
５０ｐｐｍ以上であるのが必要である。
リコン単結晶のバルクの引張強度に近い１（１０ ｋｇ
／ｃｉ以上であること、及びミクロなレベルで未接着部
分（通常ボイドといわれる）が実質的にゼロであること
が要求されるが、このためには本発明の一つによれば、
石英ガラス薄板の少なくとも接着面近傍のＯＨ基濃度が
５０ｐｐｍ以上であるのが必要である。
ボイドの検出は、赤外線の透過法で行われる（Ｓｈｉｍ
ｂｏ、Ｍ、＋ｅｔ ａｌ、 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ。
ｂｏ、Ｍ、＋ｅｔ ａｌ、 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ。
Ｖｏｌ、 ６０． ｐ、２９８７．１９８６年発行）。
シリコン単結晶ウェーハの鏡面同士を接合する技術につ
いては、例えば大橋弘通他、ＮＩＫＫＢＩ ＭＩＣＲＯ
ＤＥＶＩＣＥＳ Ｌ９８８年３月号、８５頁に解説され
ているが、この中でさらにＨ，０ｈａｓｈｉ等のＩＥＥ
Ｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ［Ｅｌｅｃｔｒ。
いては、例えば大橋弘通他、ＮＩＫＫＢＩ ＭＩＣＲＯ
ＤＥＶＩＣＥＳ Ｌ９８８年３月号、８５頁に解説され
ているが、この中でさらにＨ，０ｈａｓｈｉ等のＩＥＥ
Ｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ［Ｅｌｅｃｔｒ。
ｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｍｅｅｔｉｎｇ （ＩＥＤＭ）
Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ論文番号２９．６．
ｐ、６７８． Ｄｅｃ、 １９８７を引用し、１（１
００°Ｃ迄の加熱の諸段階でシリコンウェーハ表面のＯ
Ｈ基による水素結合が先ず起こり、さらにその脱水結合
により５ｔ−０−３ｔが生成し、これが完結する間ボイ
ドの発生が続いて８（１０〜１（１００″Ｃ迄加熱する
とボイドが消滅すると述べている本発明者等は、シリコ
ン単結晶ウェーハと石英ガラス薄板との鏡面接合におい
て、同様な実験を行ったが、石英ガラス薄板及びシリコ
ン単結晶ウェーハ表面にＯＨ基の存在は必ずしも必要が
なく、石英ガラス薄板中のＯＨ基が特にその接着面で５
０ＰＰｍ以上であれば、前述の接着プロセスの予備接着
の段階は勿論、途中経過でボイドが発生せず、接着強度
は加熱圧着の段階で徐々に増大し１（１００ ’Ｃ以上
で１（１０ｋｇ／ｃｔｌｌに達し飽和することを確認し
た。石英ガラスは、容易にＯＨ基の密度を増減すること
ができ、また発生期の段階のＨも容易に石英ガラス内を
移動できるのでシリコン単結晶同士の接着に比較して、
容易かつ完全な接着を実現するに役立つものである。
Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ論文番号２９．６．
ｐ、６７８． Ｄｅｃ、 １９８７を引用し、１（１
００°Ｃ迄の加熱の諸段階でシリコンウェーハ表面のＯ
Ｈ基による水素結合が先ず起こり、さらにその脱水結合
により５ｔ−０−３ｔが生成し、これが完結する間ボイ
ドの発生が続いて８（１０〜１（１００″Ｃ迄加熱する
とボイドが消滅すると述べている本発明者等は、シリコ
ン単結晶ウェーハと石英ガラス薄板との鏡面接合におい
て、同様な実験を行ったが、石英ガラス薄板及びシリコ
ン単結晶ウェーハ表面にＯＨ基の存在は必ずしも必要が
なく、石英ガラス薄板中のＯＨ基が特にその接着面で５
０ＰＰｍ以上であれば、前述の接着プロセスの予備接着
の段階は勿論、途中経過でボイドが発生せず、接着強度
は加熱圧着の段階で徐々に増大し１（１００ ’Ｃ以上
で１（１０ｋｇ／ｃｔｌｌに達し飽和することを確認し
た。石英ガラスは、容易にＯＨ基の密度を増減すること
ができ、また発生期の段階のＨも容易に石英ガラス内を
移動できるのでシリコン単結晶同士の接着に比較して、
容易かつ完全な接着を実現するに役立つものである。
また、接着面も、５ｉ−０−３ｔ以外にＳ ｉ−３ｉも
関与していると考えられ、石英ガラス側の接着に関与す
るであろうと考えられる５ｔ−ＯＨ結合は、接着面から
の数分子層は勿論、バルクからもＯＨの供給が可能なの
で、接合プロセスの再現性のある安定した成果が期待で
きる。
関与していると考えられ、石英ガラス側の接着に関与す
るであろうと考えられる５ｔ−ＯＨ結合は、接着面から
の数分子層は勿論、バルクからもＯＨの供給が可能なの
で、接合プロセスの再現性のある安定した成果が期待で
きる。
以上述べた接着の、特に後発的な剥離又はボイドの発生
を防止するために、石英ガラス中の気泡のうち、直径が
０．５μｍ以上のものが実質的にないこと、及び／又は
一方向の脈理のないことが必要である。
を防止するために、石英ガラス中の気泡のうち、直径が
０．５μｍ以上のものが実質的にないこと、及び／又は
一方向の脈理のないことが必要である。
石英ガラスの製造法は通常二つに大別できる。
その一つは天然産の水晶を採掘し、これを選別粉砕後、
酸などの薬品処理或いは場合によりではハロゲンガスに
よる高温純化を経た後、成形溶融しインゴットに仕上げ
て、これより薄板に加工し石英ガラス薄板を得るが、成
形溶融時の温度はその上限に制限があるため、どうして
もその内部に微小な気泡や脈理が存在する。従って、最
も簡単な方法は、石英ガラス薄板の素材をその素材の段
階で評価し、０．５μｍ以上の気泡が実質的に皆無で、
かつ一方向に脈理のないものを選別すればよい。
酸などの薬品処理或いは場合によりではハロゲンガスに
よる高温純化を経た後、成形溶融しインゴットに仕上げ
て、これより薄板に加工し石英ガラス薄板を得るが、成
形溶融時の温度はその上限に制限があるため、どうして
もその内部に微小な気泡や脈理が存在する。従って、最
も簡単な方法は、石英ガラス薄板の素材をその素材の段
階で評価し、０．５μｍ以上の気泡が実質的に皆無で、
かつ一方向に脈理のないものを選別すればよい。
他の石英ガラスの製造法としては、天然産の水晶から始
発する上述の方法とは異なり、可燃性のガスの火炎の中
に、加水分解可能なシリコン化合物、例えば４塩化珪素
の蒸気を送入してシリカ細粉を形成し、さらにガラス化
する方法がある。この方法は、天然シリカに対し合成シ
リカといわれる（例えば、米国特許第２，２７２，３４
２号明細書）。この合成シリカは加熱しつつ加圧し、さ
らに透明度を上げ、所望の形に成形することが行われ、
さらに薄板に加工し研磨すれば、本発明に用いうる石英
ガラス薄板を得ることができる。気泡及び脈理について
は、天然産のものと同様に検査し、本発明の品質基準に
合致するものを選別することができる。
発する上述の方法とは異なり、可燃性のガスの火炎の中
に、加水分解可能なシリコン化合物、例えば４塩化珪素
の蒸気を送入してシリカ細粉を形成し、さらにガラス化
する方法がある。この方法は、天然シリカに対し合成シ
リカといわれる（例えば、米国特許第２，２７２，３４
２号明細書）。この合成シリカは加熱しつつ加圧し、さ
らに透明度を上げ、所望の形に成形することが行われ、
さらに薄板に加工し研磨すれば、本発明に用いうる石英
ガラス薄板を得ることができる。気泡及び脈理について
は、天然産のものと同様に検査し、本発明の品質基準に
合致するものを選別することができる。
上記した合成法によって得られる石英ガラスの○Ｈ基濃
度は比較的高くなるのに対し、天然産の水晶を原料とし
た石英ガラスのＯＨ基濃度は比較的低いものが得られる
。本発明の石英ガラス薄板としては、天然産の水晶を原
料とするか、或いは合成法によるかにかかわらず、本発
明の条件を満たすものであれば使用可能である。ＯＨ基
濃度として、例えば低い方では４ｐｐｍ、高い方ではｌ
ｏｏｏｐｐｍ或いはそれ以上のものについて本発明の効
果がある。
度は比較的高くなるのに対し、天然産の水晶を原料とし
た石英ガラスのＯＨ基濃度は比較的低いものが得られる
。本発明の石英ガラス薄板としては、天然産の水晶を原
料とするか、或いは合成法によるかにかかわらず、本発
明の条件を満たすものであれば使用可能である。ＯＨ基
濃度として、例えば低い方では４ｐｐｍ、高い方ではｌ
ｏｏｏｐｐｍ或いはそれ以上のものについて本発明の効
果がある。
石英ガラス薄板中に大きな気泡や脈理がある場合には、
前述の接着プロセスにおいて、予備接着の後、高温処理
の際、或いは半導体電子装置の製造における熱処理工程
のサイクルの中で、石英ガラス薄板の接着面における部
分的な熱膨張収縮の不均一さのために、ミクロな剥離が
起きてしまう不利益がある。
前述の接着プロセスにおいて、予備接着の後、高温処理
の際、或いは半導体電子装置の製造における熱処理工程
のサイクルの中で、石英ガラス薄板の接着面における部
分的な熱膨張収縮の不均一さのために、ミクロな剥離が
起きてしまう不利益がある。
本発明では、さらに石英ガラス薄板の純度が不純物の総
量として１ｐｐｍ以下であることを推奨する。
量として１ｐｐｍ以下であることを推奨する。
前述したごとく石英ガラス薄板を作るに際し、原料が天
然産の水晶である場合には、特別な純化工程を経ないと
、不純物の総量を１ｐｐｍ以下とすることは出来ない。
然産の水晶である場合には、特別な純化工程を経ないと
、不純物の総量を１ｐｐｍ以下とすることは出来ない。
石英ガラス薄板の純化法としては、その原料の水晶の生
成のために通常の方法で作られた石英ガラス加工素材を
、例えば１３（１０°Ｃの炉内で、高電位傾度（例えば
ｌ０ＫＶ／ｃｍ）の直流電圧を加え、ｌＯ分程度又はそ
れ以上放置したり、或いは水晶粉末の段階で不活性又は
酸化雰囲気の高温、例えば１（１００°Ｃにおける塩素
処理をすることが有効である。このような方法で、アル
カリ金属、例えばＮａ、に、及び重金属、例えばＣｕ、
ＮｉＦｅ等を１ｐｐｍ以下とすることができる。
成のために通常の方法で作られた石英ガラス加工素材を
、例えば１３（１０°Ｃの炉内で、高電位傾度（例えば
ｌ０ＫＶ／ｃｍ）の直流電圧を加え、ｌＯ分程度又はそ
れ以上放置したり、或いは水晶粉末の段階で不活性又は
酸化雰囲気の高温、例えば１（１００°Ｃにおける塩素
処理をすることが有効である。このような方法で、アル
カリ金属、例えばＮａ、に、及び重金属、例えばＣｕ、
ＮｉＦｅ等を１ｐｐｍ以下とすることができる。
石英ガラス薄板中に特に金属不純物が多量に含まれてい
る場合には、このような石英ガラス薄板を使用したＳＯ
Ｉ基板は、半導体電子装置の製造工程の特に高温処理中
に、ＳＯＩ基板のシリコン単結晶の活性領域中に該金属
不純物が石英ガラスより拡散し、半導体電子装置の収率
を低下させる原因となる。ＳＯＩ基板のシリコン単結晶
層の厚さは高々数μｍで、場合によっては１μｍ以下の
場合もあり、石英ガラスからの不純物の拡散は、その他
の汚染源からの汚染よりも直接的であるので問題が大き
い。
る場合には、このような石英ガラス薄板を使用したＳＯ
Ｉ基板は、半導体電子装置の製造工程の特に高温処理中
に、ＳＯＩ基板のシリコン単結晶の活性領域中に該金属
不純物が石英ガラスより拡散し、半導体電子装置の収率
を低下させる原因となる。ＳＯＩ基板のシリコン単結晶
層の厚さは高々数μｍで、場合によっては１μｍ以下の
場合もあり、石英ガラスからの不純物の拡散は、その他
の汚染源からの汚染よりも直接的であるので問題が大き
い。
アルカリ金属は、シリコン単結晶の表面においてＯ３Ｆ
（酸化誘起積層欠陥）の原因となり、Ｆｅその他の重
金属が活性領域に存在すると、ＰＮ接合その他の結晶歪
みのあるところに沈澱しやすく、またそれが原因となっ
て新たな結晶欠陥を発生したりする。また、重金属がシ
リコン結晶中にあると、ライフタイムキラーになること
も良く知られている。又、石英ガラスに含まれやすいア
ルミニウム、硼素なども多いと、シリコン活性層中の導
電型及び導電度に影響する。
（酸化誘起積層欠陥）の原因となり、Ｆｅその他の重
金属が活性領域に存在すると、ＰＮ接合その他の結晶歪
みのあるところに沈澱しやすく、またそれが原因となっ
て新たな結晶欠陥を発生したりする。また、重金属がシ
リコン結晶中にあると、ライフタイムキラーになること
も良く知られている。又、石英ガラスに含まれやすいア
ルミニウム、硼素なども多いと、シリコン活性層中の導
電型及び導電度に影響する。
（発明の効果）
以上詳述したごと（、本発明によれば、鏡面研磨された
シリコン単結晶ウェーハの鏡面と少なくとも一方を鏡面
とした石英ガラス薄板の鏡面とを直接接着してなるＳＯ
Ｉ基板の構造において、該石英ガラス薄板の少な（とも
接着面近傍のＯＨ基濃度を５０ｐｐｍ以上とすること、
及び／又は該石英ガラス薄板が大きさ０．５μｍ以上の
気泡を実質的に含まないようにしたこと、及び／又は該
石英ガラス薄板が少なくとも一方向脈理フリーであるこ
と、とすれば、その接着が完全であり、且つ半導体電子
装置の製造工程において後発的な剥離又はボイドの発生
がな（、及び／又は該石英ガラス薄板に含まれる不純物
元素の総量を１ｐｐｍ以下とすることによって、ＳＯＩ
基板上の半導体電子装置の収率が向上し安定するもので
ある。
シリコン単結晶ウェーハの鏡面と少なくとも一方を鏡面
とした石英ガラス薄板の鏡面とを直接接着してなるＳＯ
Ｉ基板の構造において、該石英ガラス薄板の少な（とも
接着面近傍のＯＨ基濃度を５０ｐｐｍ以上とすること、
及び／又は該石英ガラス薄板が大きさ０．５μｍ以上の
気泡を実質的に含まないようにしたこと、及び／又は該
石英ガラス薄板が少なくとも一方向脈理フリーであるこ
と、とすれば、その接着が完全であり、且つ半導体電子
装置の製造工程において後発的な剥離又はボイドの発生
がな（、及び／又は該石英ガラス薄板に含まれる不純物
元素の総量を１ｐｐｍ以下とすることによって、ＳＯＩ
基板上の半導体電子装置の収率が向上し安定するもので
ある。
特許出願人 信越半導体株式会社
Claims (11)
- （１）鏡面研磨されたシリコン単結晶ウェーハの鏡面と
少なくとも一方を鏡面とした石英ガラス薄板の鏡面とを
直接接着してなるＳＯＩ基板の構造において、該石英ガ
ラス薄板の少なくとも接着面近傍のＯＨ基濃度を５０ｐ
ｐｍ以上としたことを特徴とするＳＯＩ基板用石英ガラ
ス薄板。 - （２）該石英ガラス薄板に含まれる不純物元素の総量を
１ｐｐｍ以下としたことを特徴とする請求項（１）記載
のＳＯＩ基板用石英ガラス薄板。 - （３）該石英ガラス薄板が大きさ０．５μｍ以上の気泡
を実質的に含まないようにしたことを特徴とする請求項
（１）又は（２）記載のＳＯＩ基板用石英ガラス薄板。 - （４）該石英ガラス薄板が少なくとも一方向脈理フリー
であることを特徴とする請求項（１）（２）又は（３）
記載のＳＯＩ基板用石英ガラス薄板。 - （５）鏡面研磨されたシリコン単結晶ウェーハの鏡面と
少なくとも一方を鏡面とした石英ガラス薄板の鏡面とを
直接接着してなるＳＯＩ基板の構造において、該石英ガ
ラス薄板の不純物元素の総量を１ｐｐｍ以下としたこと
を特徴とするＳＯＩ基板用石英ガラス薄板。 - （６）該石英ガラス薄板が大きさ０．５μｍ以上の気泡
を実質的に含まないようにしたことを特徴とする請求項
（５）記載のＳＯＩ基板用石英ガラス薄板。 - （７）該石英ガラス薄板が少なくとも一方向脈理フリー
であることを特徴とする請求項（５）又は（６）記載の
ＳＯＩ基板用石英ガラス薄板。 - （８）鏡面研磨されたシリコン単結晶ウェーハの鏡面と
少なくとも一方を鏡面とした石英ガラス薄板の鏡面とを
直接接着してなるＳＯＩ基板の構造において、該石英ガ
ラス薄板が大きさ０．５μｍ以上の気泡を実質的に含ま
ないようにしたことを特徴とするＳＯＩ基板用石英ガラ
ス薄板。 - （９）該石英ガラス薄板が少なくとも一方向脈理フリー
であることを特徴とする請求項（８）記載のＳＯＩ基板
用石英ガラス薄板。 - （１０）鏡面研磨されたシリコン単結晶ウェーハの鏡面
と少なくとも一方を鏡面とした石英ガラス薄板の鏡面と
を直接接着してなるＳＯＩ基板の構造において、該石英
ガラス薄板が少なくとも一方向脈理フリーであることを
特徴とする５０１基板用石英ガラス薄板。 - （１１）請求項（１）乃至（１０）のいずれか１項に記
載された石英ガラス薄板を用いて作成された半導体電子
装置製造用ＳＯＩ基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29075788A JPH0758763B2 (ja) | 1988-11-17 | 1988-11-17 | Ｓｏｉ基板用石英ガラス薄板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29075788A JPH0758763B2 (ja) | 1988-11-17 | 1988-11-17 | Ｓｏｉ基板用石英ガラス薄板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02137218A true JPH02137218A (ja) | 1990-05-25 |
| JPH0758763B2 JPH0758763B2 (ja) | 1995-06-21 |
Family
ID=17760140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29075788A Expired - Lifetime JPH0758763B2 (ja) | 1988-11-17 | 1988-11-17 | Ｓｏｉ基板用石英ガラス薄板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0758763B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06289421A (ja) * | 1992-09-30 | 1994-10-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液晶表示素子とその製造方法 |
| JP2003037253A (ja) * | 2001-07-26 | 2003-02-07 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Ｓｏｉ基板の製造方法及びｓｏｉ基板 |
-
1988
- 1988-11-17 JP JP29075788A patent/JPH0758763B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06289421A (ja) * | 1992-09-30 | 1994-10-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液晶表示素子とその製造方法 |
| JP2003037253A (ja) * | 2001-07-26 | 2003-02-07 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Ｓｏｉ基板の製造方法及びｓｏｉ基板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0758763B2 (ja) | 1995-06-21 |
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