JPH03214615A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH03214615A JPH03214615A JP1018990A JP1018990A JPH03214615A JP H03214615 A JPH03214615 A JP H03214615A JP 1018990 A JP1018990 A JP 1018990A JP 1018990 A JP1018990 A JP 1018990A JP H03214615 A JPH03214615 A JP H03214615A
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- semiconductor substrates
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- semiconductor
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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〕
この発明は半導体装置の製造方法において、同種又は異
種の半導体基板を貼り合わせる技術を有する半導体装置
の製造方法に関するものである。
種の半導体基板を貼り合わせる技術を有する半導体装置
の製造方法に関するものである。
第２図は日経マイクロデハイス１９８８年３月号に掲載
された従来技術のＳｉウェハの直接接合の例である。又
、第３図は電子情報通信学会誌Ｖｏ１．７０， Ｎｏ．
６， ｐｐ．５９３ 〜５９５． ’８７． ６月号に
掲載された同技術の細部機構を示す図である。
された従来技術のＳｉウェハの直接接合の例である。又
、第３図は電子情報通信学会誌Ｖｏ１．７０， Ｎｏ．
６， ｐｐ．５９３ 〜５９５． ’８７． ６月号に
掲載された同技術の細部機構を示す図である。
以下、この２つの図を使って従来技術を説明する。まず
、第２図において、１．３は貼り付けようとする２種の
Ｓｉウエハ、６は貼り付けに先立ちウエハ表面を洗浄す
ると同時に表面をシラノール（ 一Ｓｉ−ＯＨ）化する
ための過酸化水素（Ｈ２０２）と硫酸（Ｈ２ Ｓ ０４
）の混合液、７は重ね合わせたウエハのポイド等の欠
陥を観察するための赤外線透過光源（Ｓｉを初めとする
ほとんどの半導体は赤外線を透過させる）で、８はその
赤外線透過光を観察するためのテレビカメラであり、９
は貼り合わせたウェハを加熱する熱処理炉であ？。
、第２図において、１．３は貼り付けようとする２種の
Ｓｉウエハ、６は貼り付けに先立ちウエハ表面を洗浄す
ると同時に表面をシラノール（ 一Ｓｉ−ＯＨ）化する
ための過酸化水素（Ｈ２０２）と硫酸（Ｈ２ Ｓ ０４
）の混合液、７は重ね合わせたウエハのポイド等の欠
陥を観察するための赤外線透過光源（Ｓｉを初めとする
ほとんどの半導体は赤外線を透過させる）で、８はその
赤外線透過光を観察するためのテレビカメラであり、９
は貼り合わせたウェハを加熱する熱処理炉であ？。
次に、第２図の工程について説明する。まず、第２図（
ａｌで上述の如く、貼り合わせようとするウエハ１．３
の表面を洗浄すると同時に、該ウエハ１，３をシラノー
ル化する。その後、乾燥したウエハ同士を空気中、室温
で重ね合わせる（第２図（ｂ））。この時、貼り合わせ
かうまくいっているかどうか、赤外線透過光によりボイ
ド検査を行う（第２図（Ｃ））。この検査に合格したも
のを通常の熱処理炉９に入れ、熱処理を行う（第２図（
ｄ））。例えば、１）００゜Ｃで酸素０■と窒素Ｎ２混
合比が１対５の雰囲気中で約２時間熱処理を行う。その
後、熱処理によって貼り合わせが完了したウエハの片方
の面、あるいは両方の面を研磨し、所望の厚さに仕上げ
る（第２図｛ｅ｝）。
ａｌで上述の如く、貼り合わせようとするウエハ１．３
の表面を洗浄すると同時に、該ウエハ１，３をシラノー
ル化する。その後、乾燥したウエハ同士を空気中、室温
で重ね合わせる（第２図（ｂ））。この時、貼り合わせ
かうまくいっているかどうか、赤外線透過光によりボイ
ド検査を行う（第２図（Ｃ））。この検査に合格したも
のを通常の熱処理炉９に入れ、熱処理を行う（第２図（
ｄ））。例えば、１）００゜Ｃで酸素０■と窒素Ｎ２混
合比が１対５の雰囲気中で約２時間熱処理を行う。その
後、熱処理によって貼り合わせが完了したウエハの片方
の面、あるいは両方の面を研磨し、所望の厚さに仕上げ
る（第２図｛ｅ｝）。
上記第２図Ｆｄｌの熱処理工程中に起こっている詳細な
反応を記述したのが第３図である。図中、１３′は貼り
合わせようとするＳｉ基板１と３の最表面にあるＳｔ原
子であり、第２図（ａ）の工程でシラノール化した際の
酸素原子１０と水素原子１）がＳｉ−ＯＨＯ形で結合し
ている。さらに、第２図（ｂｌで貼り合わされた時には
Ｓｉ基板１と３の双方に結合している２つの水酸基（−
ＯＨ）は化学的には等価の状態にあるので、第３図（ａ
ｌのように、Ｈ ／ ＼ Ｓｉ−００−Ｓｉ Ｈ の形で水素結合を生じて最表面のＳｉ原子１′と３′が
２個の水酸基を介して結合する。この状態から１０００
゜Ｃ近くまで徐々に加熱していく過程で、第３図（ｂｌ
のように水素結合している２つの水酸基、 ＼ ／ Ｈ から水分子Ｈ２０１２が離脱し、−Ｓｉ−０−Ｓｉ−の
結合へと脱水縮合を起こし、１′と３′のＳｉ原子は酸
素原子１０′のみを介在者として結合している状態にな
る。さらに第３図（Ｃｌでは１０ｏ ｏ ’ｃ以上の加
熱工程中に前述の１０′の酸素原？さえも１または３の
Ｓｉ基板中に格子間酸素１０″として、あるいは炉の雰
囲気中へと拡散離脱していき、最終的には１′と３′の
Ｓｉ最表面原子同士が自身の結合手１３によって直接接
合した状態を形成する。
反応を記述したのが第３図である。図中、１３′は貼り
合わせようとするＳｉ基板１と３の最表面にあるＳｔ原
子であり、第２図（ａ）の工程でシラノール化した際の
酸素原子１０と水素原子１）がＳｉ−ＯＨＯ形で結合し
ている。さらに、第２図（ｂｌで貼り合わされた時には
Ｓｉ基板１と３の双方に結合している２つの水酸基（−
ＯＨ）は化学的には等価の状態にあるので、第３図（ａ
ｌのように、Ｈ ／ ＼ Ｓｉ−００−Ｓｉ Ｈ の形で水素結合を生じて最表面のＳｉ原子１′と３′が
２個の水酸基を介して結合する。この状態から１０００
゜Ｃ近くまで徐々に加熱していく過程で、第３図（ｂｌ
のように水素結合している２つの水酸基、 ＼ ／ Ｈ から水分子Ｈ２０１２が離脱し、−Ｓｉ−０−Ｓｉ−の
結合へと脱水縮合を起こし、１′と３′のＳｉ原子は酸
素原子１０′のみを介在者として結合している状態にな
る。さらに第３図（Ｃｌでは１０ｏ ｏ ’ｃ以上の加
熱工程中に前述の１０′の酸素原？さえも１または３の
Ｓｉ基板中に格子間酸素１０″として、あるいは炉の雰
囲気中へと拡散離脱していき、最終的には１′と３′の
Ｓｉ最表面原子同士が自身の結合手１３によって直接接
合した状態を形成する。
このようにして貼り合わせられた２枚のウエハは最初は
物理的に別々のものであったが、最終的には機械的にも
電気物性的には１枚のウエハとして取り扱えるものにな
ると報告されており、電流経路がＳｉウエハの裏から表
へという形で形成される、即ち接合面を貫通する形にな
る電力用素子に対して有効であるとされている。
物理的に別々のものであったが、最終的には機械的にも
電気物性的には１枚のウエハとして取り扱えるものにな
ると報告されており、電流経路がＳｉウエハの裏から表
へという形で形成される、即ち接合面を貫通する形にな
る電力用素子に対して有効であるとされている。
一方、単に機械的なＳｉウエハの貼り付けはＳｉＯ■膜
を介して行う方法や静電圧着法があり、前述の日経マイ
クロデバイス１９８８年３月号他、ピーイ〜エスーシー
、１９８８年、４月、１３２５〜１３２７頁「ハイボル
ティジ，ニュードライバ ＩＣ テクニソク ウエハ
ダイレクトポンディングＪ （Ｐ Ｅ Ｓ Ｃ ’
８８ ＲＥＣＯｌ？Ｄ （．＾ｐｒｉ１ １９８Ｂ）ｐ
ｐ．１３２５〜ｐｐ．１３２７ ｕ旧ｇｈ Ｖｏｌｔａ
ｇｅ， Ｎｅｕ ＤｒｉｖｅｒＩＣ Ｔｅｃｈｎｉｑｕ
ｅ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｗａｆｅｒ Ｄｉｒｅｃｔ
−Ｂｏｒ＋＋１ｉｎｇ（ＳＤＢ）”）や、アイ・−イー
・イー・イー エレクトロン デハイス レターズ Ｅ
Ｄ Ｌ ８巻 １０号 １９８７年１０月 ４５４〜
４５６頁［アダイエレクトリカリイ アイソレート フ
ォトダイオード アレイ バイ シリコンウェハ ダイ
レクト ポンディングＪ （ＩＥ’ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ Ｄｅｖｉｃｅ Ｌｅｔｔｅｒｓ． Ｖｏｌ ＥＤＬ
−８＋ Ｎｏ．１０， Ｏｃｔ． ’８Ｌ ｐｐ．４５
４−４５６ ”Ａ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ
Ｉｓｏｌａｔｅｄ ＰｈｏｔｏｄｉｏｄｅＡｒｒａｙ
ｂｙ Ｓｉｌｉｃｏｎ−Ｗａｆｅｒ Ｄｉｒｅｃｔ Ｂ
ｏｎｄｉｎｇ″）等、他多数に報告されている。しかし
、これらの方法は上述のように貼り付けたウエハ間の電
気物性面での特徴はむしろ絶縁にあり、この発明におけ
る目的とは全く異なるものなので、ここでは詳細につい
ては触れないことにする。
を介して行う方法や静電圧着法があり、前述の日経マイ
クロデバイス１９８８年３月号他、ピーイ〜エスーシー
、１９８８年、４月、１３２５〜１３２７頁「ハイボル
ティジ，ニュードライバ ＩＣ テクニソク ウエハ
ダイレクトポンディングＪ （Ｐ Ｅ Ｓ Ｃ ’
８８ ＲＥＣＯｌ？Ｄ （．＾ｐｒｉ１ １９８Ｂ）ｐ
ｐ．１３２５〜ｐｐ．１３２７ ｕ旧ｇｈ Ｖｏｌｔａ
ｇｅ， Ｎｅｕ ＤｒｉｖｅｒＩＣ Ｔｅｃｈｎｉｑｕ
ｅ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｗａｆｅｒ Ｄｉｒｅｃｔ
−Ｂｏｒ＋＋１ｉｎｇ（ＳＤＢ）”）や、アイ・−イー
・イー・イー エレクトロン デハイス レターズ Ｅ
Ｄ Ｌ ８巻 １０号 １９８７年１０月 ４５４〜
４５６頁［アダイエレクトリカリイ アイソレート フ
ォトダイオード アレイ バイ シリコンウェハ ダイ
レクト ポンディングＪ （ＩＥ’ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ Ｄｅｖｉｃｅ Ｌｅｔｔｅｒｓ． Ｖｏｌ ＥＤＬ
−８＋ Ｎｏ．１０， Ｏｃｔ． ’８Ｌ ｐｐ．４５
４−４５６ ”Ａ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ
Ｉｓｏｌａｔｅｄ ＰｈｏｔｏｄｉｏｄｅＡｒｒａｙ
ｂｙ Ｓｉｌｉｃｏｎ−Ｗａｆｅｒ Ｄｉｒｅｃｔ Ｂ
ｏｎｄｉｎｇ″）等、他多数に報告されている。しかし
、これらの方法は上述のように貼り付けたウエハ間の電
気物性面での特徴はむしろ絶縁にあり、この発明におけ
る目的とは全く異なるものなので、ここでは詳細につい
ては触れないことにする。
また、公知の技術としてサイリスク等大電力用素子の陽
極金属板（Ｍｏ，Ｗ等）とＳｉウェハのＡ４２合金法に
より貼り合わせ技術があるが、これも金属と半導体の貼
り合わせであるという点で本発明と全く異なるものなの
で説明は除外する。
極金属板（Ｍｏ，Ｗ等）とＳｉウェハのＡ４２合金法に
より貼り合わせ技術があるが、これも金属と半導体の貼
り合わせであるという点で本発明と全く異なるものなの
で説明は除外する。
従来の半導体基板の直接接合法は以上のように構成され
ていたので、以下のような問題点があった。
ていたので、以下のような問題点があった。
第１に微視的には第３図に示すような機構で接合が進む
ので、２枚のうエハを重ね合わせる瞬間（第２図（ｂ）
）に、両者の結晶軸面方位が十分正確に一致していない
と接合後接合界面に結晶欠陥や歪みが多く発生ずるだけ
でなく、接合自体がうまく行えないという問題があった
。
ので、２枚のうエハを重ね合わせる瞬間（第２図（ｂ）
）に、両者の結晶軸面方位が十分正確に一致していない
と接合後接合界面に結晶欠陥や歪みが多く発生ずるだけ
でなく、接合自体がうまく行えないという問題があった
。
第２にウエハ鏡面同士を重ね合わせる場合に、ウエハ界
面に気泡が残らないように注意を要ずること、又ウエハ
自身の平坦度が十分でないと貼り合わせの機構上、“′
ならう”という過程がないので、簡単に″懸”が発生し
てしまうという問題があった。
面に気泡が残らないように注意を要ずること、又ウエハ
自身の平坦度が十分でないと貼り合わせの機構上、“′
ならう”という過程がないので、簡単に″懸”が発生し
てしまうという問題があった。
第３にこの接合機構は“半導体基板表面に親水性を持た
せる処理”によるものと報告されているが、実効的には
Ｓｉのシラノール（ 一Ｓｉ −ＯＨ）化とその脱水縮
合反応特有の現象と解釈されるので、この機構を用いた
接合はＳｉ基板のみに限られる。
せる処理”によるものと報告されているが、実効的には
Ｓｉのシラノール（ 一Ｓｉ −ＯＨ）化とその脱水縮
合反応特有の現象と解釈されるので、この機構を用いた
接合はＳｉ基板のみに限られる。
第４にウエハ径が大きくなればなるほど、ウエハ中心部
では第３図（ｂ）のように簡単に氷分子の脱離は起こり
にくくなり、Ｓｉ，Ｏ，Ｈ原子のさまざまな化合物が結
晶欠陥発生を誘発するという問題があった。
では第３図（ｂ）のように簡単に氷分子の脱離は起こり
にくくなり、Ｓｉ，Ｏ，Ｈ原子のさまざまな化合物が結
晶欠陥発生を誘発するという問題があった。
第５に接合界面で酸素原子濃度が高くなるために、ｋＶ
級高耐圧電力用素子に適しているとされる酸素濃度の低
いＦＺ法によるＳ１ウエハを用いた場合でも局部的に酸
素濃度の高いＣＺ法によって得られるＳｉ基板と同様な
性質（例えば酸素析出等）を持ってしまうという問題が
あった。
級高耐圧電力用素子に適しているとされる酸素濃度の低
いＦＺ法によるＳ１ウエハを用いた場合でも局部的に酸
素濃度の高いＣＺ法によって得られるＳｉ基板と同様な
性質（例えば酸素析出等）を持ってしまうという問題が
あった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、貼り合わせの基板の材質や結晶面方位や平坦
性に鈍感な半導体基板の貼り合わせ方法であると同時に
、貼り合わせた基板中に結晶欠陥の発生しにくい接合技
術を有する半導体装置の製造方法を提供することを目的
とする。
たもので、貼り合わせの基板の材質や結晶面方位や平坦
性に鈍感な半導体基板の貼り合わせ方法であると同時に
、貼り合わせた基板中に結晶欠陥の発生しにくい接合技
術を有する半導体装置の製造方法を提供することを目的
とする。
この発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の
貼り合わせ方法として、貼り合わせる双方の半導体基根
より低融点の金属薄膜を貼り合わせる半導体基板の間に
挟むとともに、その金属との合金化プロセスを経るよう
にし、その後にその金属原子を少なくとも一方の半導体
基板中にほぼ全原子を拡散する工程を含むようにしたも
のである。
貼り合わせ方法として、貼り合わせる双方の半導体基根
より低融点の金属薄膜を貼り合わせる半導体基板の間に
挟むとともに、その金属との合金化プロセスを経るよう
にし、その後にその金属原子を少なくとも一方の半導体
基板中にほぼ全原子を拡散する工程を含むようにしたも
のである。
この発明における半導体基板の貼り合わせ方法は、貼り
合わせ媒体として低融点金属を用いることにより、半導
体基板同士が貼り合わされ、その媒体金属自身も拡散に
よりこれら半導体基板の一部として吸収される。
合わせ媒体として低融点金属を用いることにより、半導
体基板同士が貼り合わされ、その媒体金属自身も拡散に
よりこれら半導体基板の一部として吸収される。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図はこの発明の一実施例による半導体装置の製造方
法を示しており、同図（ａｌにおいて、１はＰ型のＳｉ
ウエハ、２はＰ型Ｓｉウエハ上に形成９ されたＡｆｆｉ膜、３はＮ型のＳｔウエハで、１と同様
にＡｌｌ薄膜２を表面に有している。同図（ｂ）はＡ４
とＳｉの合金化を行う加熱プロセスを示す。
法を示しており、同図（ａｌにおいて、１はＰ型のＳｉ
ウエハ、２はＰ型Ｓｉウエハ上に形成９ されたＡｆｆｉ膜、３はＮ型のＳｔウエハで、１と同様
にＡｌｌ薄膜２を表面に有している。同図（ｂ）はＡ４
とＳｉの合金化を行う加熱プロセスを示す。
同図（Ｃｌで４ばＳ ｉ−Ａｊ２の合金層である。同図
（ｄｉは再びＳｉ−ＡＡの合金層よりＡβ原子をＳｉ基
板中に十分拡散させる加熱プロセスを示す。同図ｔｅｌ
では５はＡＩ！．の拡散によって生じたＰ型の高濃度不
純物領域を示している。
（ｄｉは再びＳｉ−ＡＡの合金層よりＡβ原子をＳｉ基
板中に十分拡散させる加熱プロセスを示す。同図ｔｅｌ
では５はＡＩ！．の拡散によって生じたＰ型の高濃度不
純物領域を示している。
次に手順について説明する。
まず、重金属や有機物等を十分に取り除いた清浄で、か
つ平坦なＰ型とＮ型のＳｉ基板１．３をそれぞれ用意し
、各々の片側の表面にＡｌ薄膜２を形成する（第１図（
ａ））。
つ平坦なＰ型とＮ型のＳｉ基板１．３をそれぞれ用意し
、各々の片側の表面にＡｌ薄膜２を形成する（第１図（
ａ））。
次に、この２枚の基板のＡｐ薄膜のついた面を合わせ、
６００゜Ｃ以上の不活性又は還元雰囲気の中に入れ加熱
する（第ＩＩＦＦｂ））。
６００゜Ｃ以上の不活性又は還元雰囲気の中に入れ加熱
する（第ＩＩＦＦｂ））。
この温度で数十分から数時間程度おくごとによって、Ｓ
ｔ−Ａρの合金層４が形成され、２枚のウエハが接着さ
れる（第１図（Ｃ））。
ｔ−Ａρの合金層４が形成され、２枚のウエハが接着さ
れる（第１図（Ｃ））。
しかし、この時点では機械的には２枚のウエハ１０
が接着されているが、電気物性的には半導体／金属／半
導体の構造になっており、１枚の半導体基板とはみなせ
ない。そこで、さらに例えばＮ２．Ａｒ等の不活性雰囲
気の中で１２００゜Ｃ程度に加熱し、数時間放置すれば
（第１図（ｄ））、第１図（ｅ）に示すようにＡｌ原子
が、Ｐ型１，Ｎ型３の各々のＳｔ基板中に十分に拡散し
、元来Ａ！２はＳｉ基板に対してＰ型不純物ドーパント
であるので、Ｐ”不純物領域を形成した形となり、電気
物性的にも１枚の半導体基板とみなせるようになる。
導体の構造になっており、１枚の半導体基板とはみなせ
ない。そこで、さらに例えばＮ２．Ａｒ等の不活性雰囲
気の中で１２００゜Ｃ程度に加熱し、数時間放置すれば
（第１図（ｄ））、第１図（ｅ）に示すようにＡｌ原子
が、Ｐ型１，Ｎ型３の各々のＳｔ基板中に十分に拡散し
、元来Ａ！２はＳｉ基板に対してＰ型不純物ドーパント
であるので、Ｐ”不純物領域を形成した形となり、電気
物性的にも１枚の半導体基板とみなせるようになる。
より具体的な例として、Ａ−ρ２を３００人蒸着する場
合を考える。Ａｊ！−ＳｉＯ共沸混合物は５７７℃で１
２．２ ａｔＸｉｎ Ｓｉであるので、実用的な合金
温度６６０゜Ｃ程度でＡρ−Ｓｉ合金化を行えば、ＡＮ
膜３００人の約１０倍の３０００人程度のＡβ−Ｓｉ合
金層４が形成される。高濃度Ｐ゛拡敗層１とみなされる
表面不純物濃度は１０′９〜１０２０ケ／ｃｍ２であり
、一方、この３０００人（０．３，ｃ＋ｍ）のＡｌ２−
Ｓ ｉ合金層中には八β原子が原子濃度で約１０２２ケ
／ｃｍ’存在するの１） で、拡散後の表面濃度が３Ｘ１０”〜３Ｘ］．０２０ヶ
／ｃｍ２ となるには、このＡｌ２−Ｓｉ層の幅が０３
μｍ×１０２２／３×１０１９〜１０２０−１００〜１
０μｍになるまで拡敗する必要がある。一方、１２００
℃におけるＡ！の拡散係数Ｄ，，は１．６Ｘ １ ０−
１）ｃｍ２／ｓｅｃ．でＢ原子の拡散係数Ｄｌ］（一１
． ３ Ｘ １ ０−”’ ｃｍ”／ｓｅｃ．）と
比較すればＤＡ．−／ＤＢ’Ｍ１２．３より儒６χ３．
５となり、／ｌが約３．５倍、Ｂ原子より速く拡散する
ことがわかる。実験データよりＢ原子は１２００゜Ｃ約
２４ｈｒで約３５μｍ拡散するので、Ａｎの場合も１２
００℃，２４．ｈｒでは３５μｍｘ３．５−１２２μｍ
拡散する。従って、Ａｎ膜３００人の場合には１２００
℃，数時間〜数十時間の熱処理を第１図（ｄ）の工程で
行えばよいことになる。
合を考える。Ａｊ！−ＳｉＯ共沸混合物は５７７℃で１
２．２ ａｔＸｉｎ Ｓｉであるので、実用的な合金
温度６６０゜Ｃ程度でＡρ−Ｓｉ合金化を行えば、ＡＮ
膜３００人の約１０倍の３０００人程度のＡβ−Ｓｉ合
金層４が形成される。高濃度Ｐ゛拡敗層１とみなされる
表面不純物濃度は１０′９〜１０２０ケ／ｃｍ２であり
、一方、この３０００人（０．３，ｃ＋ｍ）のＡｌ２−
Ｓ ｉ合金層中には八β原子が原子濃度で約１０２２ケ
／ｃｍ’存在するの１） で、拡散後の表面濃度が３Ｘ１０”〜３Ｘ］．０２０ヶ
／ｃｍ２ となるには、このＡｌ２−Ｓｉ層の幅が０３
μｍ×１０２２／３×１０１９〜１０２０−１００〜１
０μｍになるまで拡敗する必要がある。一方、１２００
℃におけるＡ！の拡散係数Ｄ，，は１．６Ｘ １ ０−
１）ｃｍ２／ｓｅｃ．でＢ原子の拡散係数Ｄｌ］（一１
． ３ Ｘ １ ０−”’ ｃｍ”／ｓｅｃ．）と
比較すればＤＡ．−／ＤＢ’Ｍ１２．３より儒６χ３．
５となり、／ｌが約３．５倍、Ｂ原子より速く拡散する
ことがわかる。実験データよりＢ原子は１２００゜Ｃ約
２４ｈｒで約３５μｍ拡散するので、Ａｎの場合も１２
００℃，２４．ｈｒでは３５μｍｘ３．５−１２２μｍ
拡散する。従って、Ａｎ膜３００人の場合には１２００
℃，数時間〜数十時間の熱処理を第１図（ｄ）の工程で
行えばよいことになる。
ここで、実際にはＭＢＥ （分子線エビタキシャル）法
．ＭＯＣＶＤ （有機金属ＣＶＤ）法， ｒｃＢ（イ
オンクラスタービーム）法等の技術を用いれば、Ａｎ薄
膜の厚みを数人（−原子レベル）〜数十人で形成するこ
ともできるので、第１図（ｄ）の１２ 熱処理工程は数百度，数十分という低温．短時間にする
ことも可能である。
．ＭＯＣＶＤ （有機金属ＣＶＤ）法， ｒｃＢ（イ
オンクラスタービーム）法等の技術を用いれば、Ａｎ薄
膜の厚みを数人（−原子レベル）〜数十人で形成するこ
ともできるので、第１図（ｄ）の１２ 熱処理工程は数百度，数十分という低温．短時間にする
ことも可能である。
また、上記実施例では第１，第２の半導体基板１．３と
してＰ型高不純物濃度Ｓｉ基板及びＮ型低不純物濃度Ｓ
ｔ基板を例にとり、これらの仲介層としての低融点金属
として、Ｓｉ基仮に対してＰ型不純物ドーパンＩ・とな
るＡｌを選んだが、材料等はこれらのものに限定するも
のではない。即ち、第１．第２の基板１，３はＰ型でも
Ｎ型でも真性（中性）でもよく、また不純物濃度も高濃
度・低濃度のどの組合せでもよく、さらに基板の結晶軸
の面方位を一致させる必要もなく、材質もＳ３に限らず
、ＧａＡｓ．ＩｎＰ，ＣｄＴｅ，ＳｉＣ等のいかなる化
合物半導体及びＳｉ等の単一材料の半導体のいかなる組
合せでも良い。
してＰ型高不純物濃度Ｓｉ基板及びＮ型低不純物濃度Ｓ
ｔ基板を例にとり、これらの仲介層としての低融点金属
として、Ｓｉ基仮に対してＰ型不純物ドーパンＩ・とな
るＡｌを選んだが、材料等はこれらのものに限定するも
のではない。即ち、第１．第２の基板１，３はＰ型でも
Ｎ型でも真性（中性）でもよく、また不純物濃度も高濃
度・低濃度のどの組合せでもよく、さらに基板の結晶軸
の面方位を一致させる必要もなく、材質もＳ３に限らず
、ＧａＡｓ．ＩｎＰ，ＣｄＴｅ，ＳｉＣ等のいかなる化
合物半導体及びＳｉ等の単一材料の半導体のいかなる組
合せでも良い。
また、仲介となる低融点金属薄膜もＳｉに対してＰ型の
ドーパントとなるＡβ，Ｇａ．．Ｎ型ドーパントとなる
Ａｓ，Ｓｂ等はもちろん、中性であるＳｎ，Ｔｉ等の金
属でもあるいはこれらの化合物でもよく、又Ｓｉ以外の
基板の種類に合わせて１３ Ｓｅ，Ｔｅ等いかなる種類の金属単体及びそれらの化合
物でも良い。
ドーパントとなるＡβ，Ｇａ．．Ｎ型ドーパントとなる
Ａｓ，Ｓｂ等はもちろん、中性であるＳｎ，Ｔｉ等の金
属でもあるいはこれらの化合物でもよく、又Ｓｉ以外の
基板の種類に合わせて１３ Ｓｅ，Ｔｅ等いかなる種類の金属単体及びそれらの化合
物でも良い。
また、上記実施例の第１図ではＳｉ−ＡＩの合金化の工
程（第１図（ｂ））と、高温熱処理によるＡｌの拡散工
程第１図（ｄ）をわけて説明したが、雰囲気ガスの種類
や加熱装置及びその治工具類を工夫することにより、合
金（第１図（ｂ））〜加熱拡敗（第１図（ｅ））のプロ
セスを一度に行うこともできる。
程（第１図（ｂ））と、高温熱処理によるＡｌの拡散工
程第１図（ｄ）をわけて説明したが、雰囲気ガスの種類
や加熱装置及びその治工具類を工夫することにより、合
金（第１図（ｂ））〜加熱拡敗（第１図（ｅ））のプロ
セスを一度に行うこともできる。
さらに、半導体基板１と３の間に挟む金属２は厚みや種
類に合わせて半導体基板１，３のどちらか一方に形成し
てもよく、また、本実施例のように両方に設けてもよい
。
類に合わせて半導体基板１，３のどちらか一方に形成し
てもよく、また、本実施例のように両方に設けてもよい
。
このような本実施例によれば、貼り合わせ媒体として低
融点金属を用いることにより半導体基板同志が貼り合わ
され、貼り合わせ媒体金属自身も拡散により半導体基板
の一部として吸収されるので、貼り合わせ基板の材質や
結晶面方位や平坦性に関係なく精度良く貼り合わせでき
るとともに、貼り合わせた基板中に結晶欠陥が発生しに
くく、高精度の接合が実現できる。
融点金属を用いることにより半導体基板同志が貼り合わ
され、貼り合わせ媒体金属自身も拡散により半導体基板
の一部として吸収されるので、貼り合わせ基板の材質や
結晶面方位や平坦性に関係なく精度良く貼り合わせでき
るとともに、貼り合わせた基板中に結晶欠陥が発生しに
くく、高精度の接合が実現できる。
１４
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、半導体基板同士の貼り
合わせ方法をこれら半導体基板より低融点金属を貼り合
わせ媒体として用い、又その媒体金属自体をほとんどこ
れら半導体基板中に拡散するように構成したので、従来
技術に比べて簡便にかつ歩留り良く形成することができ
、また応用範囲の広いものが得られる効果がある。
合わせ方法をこれら半導体基板より低融点金属を貼り合
わせ媒体として用い、又その媒体金属自体をほとんどこ
れら半導体基板中に拡散するように構成したので、従来
技術に比べて簡便にかつ歩留り良く形成することができ
、また応用範囲の広いものが得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による半導体装置の製造方
法の半導体基板の貼り合わせ方法を示す断面模式図、第
２図は従来の半導体基板の貼り合わせ方法を示す断面模
式図、第３図は第２図の一部の機構を詳細に示した断面
模式図である。 図中、１．３は半導体基板、２は低融点金属薄膜、４は
半導体基板材料と低融点金属薄膜との合金層、５は低融
点金属薄膜原子の拡散領域、６は硫酸，過酸化水素混合
液、７は赤外線透過光源、８は赤外線観察用テレビカメ
ラ、９は熱処理炉、１０はＳｉ原子とＨ原子の間で結合
している酸素１５ 原子、１０′はＳｉ原子同士を結びつけている酸素原子
、１０″は半導体基板界面から抜けていく酸素原子、１
）は酸素原子と結合している水素原子、１２は半導体基
板界面から抜けていく氷分子、１３は半導体基板界面で
のＳｉ原子同士の結合手１６ 第 ３ （Ｇ） ≦２００°Ｃ −１０２一 手続補正書 （自発） ■． 事件の表示 特願平２−１０１８９号 ２． 発明の名称 半導体装置の製造方法 ３４ ４． 補正をずる者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名 称
（６０１）三菱電機株式会社代表者 志岐守哉
法の半導体基板の貼り合わせ方法を示す断面模式図、第
２図は従来の半導体基板の貼り合わせ方法を示す断面模
式図、第３図は第２図の一部の機構を詳細に示した断面
模式図である。 図中、１．３は半導体基板、２は低融点金属薄膜、４は
半導体基板材料と低融点金属薄膜との合金層、５は低融
点金属薄膜原子の拡散領域、６は硫酸，過酸化水素混合
液、７は赤外線透過光源、８は赤外線観察用テレビカメ
ラ、９は熱処理炉、１０はＳｉ原子とＨ原子の間で結合
している酸素１５ 原子、１０′はＳｉ原子同士を結びつけている酸素原子
、１０″は半導体基板界面から抜けていく酸素原子、１
）は酸素原子と結合している水素原子、１２は半導体基
板界面から抜けていく氷分子、１３は半導体基板界面で
のＳｉ原子同士の結合手１６ 第 ３ （Ｇ） ≦２００°Ｃ −１０２一 手続補正書 （自発） ■． 事件の表示 特願平２−１０１８９号 ２． 発明の名称 半導体装置の製造方法 ３４ ４． 補正をずる者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名 称
（６０１）三菱電機株式会社代表者 志岐守哉
Claims (1)
- （１）第１の半導体基板と第２の半導体基板とを貼り合
わせる基板貼り合わせ工程を有する半導体装置の製造方
法において、 前記基板貼り合わせ工程は、 前記第１、第２の半導体基板のうち、少なくとも一方の
半導体基板の表面に、該第１、第２両方の半導体基板よ
り低融点の金属薄膜を形成する工程と、 該金属薄膜を仲介として、前記第１、第２の半導体基板
同士を貼り合わせる工程と、 加熱により、前記金属薄膜中の原子の全数近くを、前記
第１、第２の半導体基板の少なくとも一方の基板中に拡
散する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010189A JP2566657B2 (ja) | 1990-01-18 | 1990-01-18 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010189A JP2566657B2 (ja) | 1990-01-18 | 1990-01-18 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03214615A true JPH03214615A (ja) | 1991-09-19 |
| JP2566657B2 JP2566657B2 (ja) | 1996-12-25 |
Family
ID=11743340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010189A Expired - Fee Related JP2566657B2 (ja) | 1990-01-18 | 1990-01-18 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2566657B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000286174A (ja) * | 1999-03-30 | 2000-10-13 | Mitsubishi Materials Silicon Corp | 張り合わせ基板およびその製造方法 |
| JP2000315634A (ja) * | 1999-04-30 | 2000-11-14 | Mitsubishi Materials Silicon Corp | 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 |
-
1990
- 1990-01-18 JP JP2010189A patent/JP2566657B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000286174A (ja) * | 1999-03-30 | 2000-10-13 | Mitsubishi Materials Silicon Corp | 張り合わせ基板およびその製造方法 |
| JP2000315634A (ja) * | 1999-04-30 | 2000-11-14 | Mitsubishi Materials Silicon Corp | 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2566657B2 (ja) | 1996-12-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |