JPH03280538A - 半導体素子形成用基板の製造方法 - Google Patents

半導体素子形成用基板の製造方法

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JPH03280538A
JPH03280538A JP2081696A JP8169690A JPH03280538A JP H03280538 A JPH03280538 A JP H03280538A JP 2081696 A JP2081696 A JP 2081696A JP 8169690 A JP8169690 A JP 8169690A JP H03280538 A JPH03280538 A JP H03280538A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ウェーハ同士を接合して構成される半導体素
子形成用基板の製造技術に関するもので、さらに詳しく
は、前記半導体素子形成用基板に用いられるウェーハの
面取り技術に関するものである。
[従来の技術] 半導体素子を高密度に形成した集積回路の素子分離を容
易にしたり、あるいは特にCMO3半導体素子回路のラ
ッチアップ現象を解消するために、半導体素子形成用基
板としてSol構造が従来から提供されてきた。
かかるSol構造を提供するために、Si八への上に酸
化M(絶縁層)を形成し、更に多結晶層を析出し、レー
ザー等による単結晶薄膜化を行なったり、あるいはサフ
ァイヤ基板の上にSiの多結晶薄層を気相から熱分解反
応により形成する方法がとられてきた。
しかしながら、これらの方法によって形成された絶縁層
の上のSi単結晶薄層の結晶性は満足すべきものでなか
った。そこで、さらに技術的な改良が行なわれ、Siウ
ェーハを絶縁層を介して接合し、半導体素子を形成する
活性領域のSiウェーハを研磨またはエツチングによっ
て所望の薄層にする方法が成功をおさめつつある。
また、バイポーラ半導体素子回路用に高低2層の抵抗率
からなる所謂エピタキシャルウェーハが半導体素子形成
用基板として従来から使用されてきた。
かかるエピタキシャルウェーハの製造にあっては、シリ
コン半導体材料の場合、気相エピタキシャル法が一般に
用いられ、例えばトリクロロシラン又はテトラクロロシ
ランの熱分解または水素還元法によって低抵抗のシリコ
ン単結晶鏡面ウェーハ上に高抵抗の同じ又は逆電導型の
単結晶薄膜を数ミクロン成長させることによって基板が
製造される。かかる気相エピタキシャル法は単結晶にを
形成するための低抵抗下地からの不純物の熱拡散又は気
相を介してのオートドーピングによってその成長界面の
不純物レベルが場合によっては5ミクロンに亘って比較
的高くなり、階段状の抵抗率変化が不可能となる欠点が
あるため、近年では、例えば特公昭62−27040号
公報に開示されるように、高低2種の半導体鏡面ウェー
ハを直接密着させた状態で加熱して接合し階段状の抵抗
率変化をもつ構造のバイポーラ半導体素子形成用基板を
得る方法が考えらでいる。
本発明との関連において、従来技術の問題点を明らかに
するためにSOI構造のウェーハ接合法について、その
詳細に触れる。
かかる接合法には、加圧のために単なる加重を用いるも
のと静電圧力を用いるものとがあるが、前者の例として
は、例えば特開昭48−40372号公報に述べられて
いる。本公知文献には、Slウェーハを酸化膜を介して
重ね、約1100℃以上の温度で且つ約100kg/c
n1以上の圧力で接合する方法が紹介されている。また
、後者の例としては、昭和63年3月1日に日経マグロ
ウヒル社によって発行された[日経マイクロデバイス」
第92頁〜第98頁に述べられている。以下、この半導
体素子形成用基板について説明する。
第3図(C)には、Sol構造を持つ半導体素子形成用
基板の一例が示されている。
この基板はウェーハlaとウェーハlbとを酸化膜1c
を介して接合した後、ウェーハlbの露出面を研磨また
は/およびエツチング等により薄膜化することによって
製造される。具体的にその製造工程を説明すれば次の通
りである。
先ず、ウェーハlaとウェーハlbとを接合すにあたっ
て、第3図(A)に示すようにボンドウェーハlbの全
面に熱酸化によって厚さ約0.8μmの酸化膜1cを形
成しておく(この場合ウェーハlaの接合面も熱酸化し
、ウェーハla、1bの接合状態で、酸化膜の厚さが全
体で約0.8μとなるようにしてもよい)。そして、ウ
ェーハlaとウェーハ1bとを重ね合せ(第3図(B)
)、その状態で炉に仕込み、N、雰囲気中で、この重ね
合せウェーハに約500℃の温度で、約300vのパル
ス状の電圧を加える。これによって、ウェーハlaとウ
ェーハlbが接合されることになる。このウェーハ接合
体は、ウェーハ同士の結合性が強いので、従来のプロセ
スにそのまま流すことが可能である。
このようにして得られたウェーハ接合体のウェーハlb
をその外側から研磨または/およびエツチング等により
NgN化することによって、第3図(C)に示すSol
構造の半導体素子形成用基板が製造される。
ところで、従来、このような接合法を用いて製造される
半導体素子成形用基板においては、ベースウェーハla
、ボンドウェーハlbの径はほぼ等しく、しかも、その
各ウェーハの上下面の周縁部に形成される面取り部はそ
れぞれほぼ対称面取り形状となっていた。
つまり、第4図に示すように、ベースウエーハlaの上
面側の面取り部11aの面取り幅をWl、面取り深さを
d、とじ、下面側の面取り部11bの面取り幅をWl、
面取りの深さをd、とすれば、w、=w、、 d、=d
、で、上面側の面取り部11aの傾斜面と上面のなす角
度0.=arc  tan(d、/W、)と、下面側の
面取り部11bの傾斜面と上面とのなす角度θ、=ar
c  tan (d。
/W、)とは互いに等しくなるように構成されていた。
また一方、ボンドウェーハtbの上面側の面取り部12
aの面取り幅をW3、−面取り深さをd、とじ、下面側
の面取り部12bの面取り幅をW4、面取りの深さをd
、とすれば、w 、 == w 、 、 d 、 = 
d4で、上面側の面取り部12aの傾斜面と上面のなす
角度θ、=a r c  t a n (da/ws)
と、下面側の面取り部12bの傾斜面と上面とのなす角
度θ、=a r c  t a n (d4/w、)と
は互いに等しくなるように構成されていた。
[発明が解決しようとする課題] ところが、上記技術にあっては、次のような問題があっ
た。
即ち、上記半導体素子形成用基板によれば、ベースウェ
ーハlbについては、その後のレジスト塗布やエピタキ
シャル層の形成の際にその周縁部にクラウンが発生しな
いように、上面側の面取り部11aの面取り幅W、は、
上述の如く、ある−室以上の幅に設定されると共に、上
面側の面取り角度θ、もある一定値以下の値に設定され
ている。
かかる事情の下、従来は、接合直後薄層化開始時におい
てw、=w、=w、=w、、d、=d、=d、=d4と
なっており、ウェーハla、lbの上下面においてそれ
ぞれ対称形状の面取りを行なっているので、ボンドウェ
ーハlbの上面を接合後研磨などによって薄層化したと
きに、ボンドウェーハlbの下面側の面取り部は、ベー
スウェーハ1bの上面で支持されないので、薄層化の程
度によっては、部分的に欠落し、ボンドウェーハlbの
外周縁は微小な凹凸を生じ、後の半導体素子回路製造工
程において、チップカケを生じ、粒子汚染その他の不具
合を生ずる。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、チップカ
ケを生じ、粒子汚染その他の不具合を生ない面取り技術
を提供することを目的としている。
[課題を解決するための手段] 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。
上記目的を達成するため、本発明では、ベースウェーハ
とボンドウェーハとを直接接合するか、或いは一方のみ
熱酸化した後接合して構成される半導体素子形成用基板
を製造するにあたり、ボンドウェーハの径をベースウェ
ーハの径よりも小さく、且つボンドウェーハの下面側(
接合面)の面取り幅を50μm以下とし、更に、接合直
前状態においてベースウェーハの接合面とボンドウェー
ハの接合面とが同じ大きさになるようにしたものである
[作用] 上記発明によれば、ボンドウェーハが薄層化されたとき
に、ボンドウェーハの下面側即ち接合面側の面取り幅が
十分に小さいために、例えば鏡面研磨を用いて薄層化す
るにあたって、軟質の研磨布を用いれば、ボンドウェー
ハの周縁が特に研磨され、所謂ダレが生じて、ベースウ
ェーハ上面(接合面側)の面取りの延長として連続的な
曲面でボンドウェーハ主表面(11面)につながるよう
になる。そして、ボンドウェーハ下側の面取り幅が大き
くなく、しかもボンドウェーハがベースウェーハに対し
直径が小さく選択されているので、従来技術のように、
ボンドウェーハの周縁が欠落したりすることはない0本
発明に基くボンドウェーハがKg層化された後の接合ウ
ェーハは、その断面形状が特にその表面の研磨面におい
て一枚の鏡面ウェーハと同じになる。従って本発明によ
れば、直接接合の場合には、高抵抗率と低抵抗率の両ウ
ェーハを接合することによって、その接合面を境にして
、階段状の抵抗率変化が実現でき、且つその周縁には、
従来のエピタキシャルウェーハよりも勝っても劣ること
のない希望するなだらかな面取りが形成され又Sol構
造の場合にも外見的には直接接合の場合と同様となりホ
トリソ工程でホトレジストのクラウン現象は発生しない
[実施例] 以下、本発明に係るSOI構造の半導体素子形成用基板
の製造方法の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図(A)〜(C)にはSol構造の当該基板の各製
造工程を示す縦断面図が示されている。
この基板は、ベースウェーハ21aとそれよりも径の小
さいボンドウェーハ21bとを酸化M21cを介して接
合したウェーハ接合体において、ボンドウェーハ21b
を研磨または/およびエツチング等により薄膜化するこ
とによって製造される。
その除用いるベースウェーハ21aおよびボンドウェー
ハ21bとしては、予め面取りをしておいたウェーハが
用いられる。
即ち、第2図に示すように、ベースウェーハ2】aにお
いては、ベースウェーハ21aの上面側の面取り部31
aの面取り幅をW、、面取り深さをd、とじ、下面側の
面取り部31bの面取り幅をw6、面取りの深さをd、
とすれば、w、 = w、 。
d、=d、で、上面側の面取り部31aの傾斜面と上面
のなす角度θ、=a r c  t a n (d、7
w、)と、下面側の面取り部31bの傾斜面と上面との
なす角度θ、=a r c  t a n (d、7w
、)とが等しくなるように構成されている。なお、ベー
スウェーハ21aにおいては、その上面側の面取り幅W
、と、面取り角度θ、=arc  tan (d、7w
、)とは、ボンドウェーハ21bの薄膜化(5μm以下
)のため実質的になくなると同様になるので、その後の
レジスト塗布又はもし必要ならエピタキシャル層形成の
際クラウンが発生しないような値に設定されている。一
方、その下面側の面取り幅W、と、面取り角度0.=a
rc  tan (d。
/W、)とは、その後のレジスト塗布およびエピタキシ
ャル層形成の際におけるクラウンの発生とは関係しない
ので、単に、その取扱い時における欠けが生じないよう
な幅、角度の範囲内の値に設定しておきさえすれば良い
また一方、酸化[2I C形成後のボンドウェーハ21
bの上面側の面取り部32aの面取り幅をWl、面取り
深さをd、とし、下面側の面取り部32bの面取り輻を
W、、面取りの深さをd、とすれば、W、は例えば50
μm以下、W、は例えばW。
と同じとなっている。また、d、は例えばd、にd、)
と同じにしてもよい。上面側の面取り部32aの傾斜面
と下面のなす角度0.=arc  tan (d、7w
、)は、研磨工程でチップカケが生じない程度であれば
よいが、本発明の目的からは。
極端に小さい30″でもよい。それは、研磨され5μm
以下にボンドウェーハが薄層化されたとき、周縁が欠落
せずに、研磨され、逆傾斜の面ダレにスムーズに断面形
状が変化するようにするためである。これに対しO,=
arc  tan (d、7w、)は、通常の面取りの
角度でよく、O6と等しくとってもよい。
また、ベースウェーハ21aおよびボンドウェーハ21
bの直径り、、 D、は、(DI−wa) =(D、−
we)となるように設定されている。
ところで、上記に示した面取り幅Wは理論上のもので、
実際には、上述したように、ウェーハ21a、21bの
接合面の鏡研磨の際に周辺ダレが生じる。したがって、
実際上は、面取り幅Wは理論値よりも大きくなるが、S
 Ol 4W造の場合酸化膜の厚さは1μmであるので
無視できる。
[発明の効果] 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである
即ち、本発明によれば、ベースウェーハとボンドウェー
ハとを直接又は酸化膜を介して接合して構成される半導
体素子形成用荒板を製造するにあたり、ボンドウェーハ
の径をベースウェーハの径よりも小さくし、且つボンド
ウェーハ下面(接合面)の面取り幅を十分小さく選択し
、又、接合直前状態においてベースウェーハの接合面と
ボンドウェーハの接合面とが同じ大きさになるように面
取りを行なうこととしたので、ベースウェーハとボンド
ウェーハとは、その外周縁においてなだらかな一体的面
取り部が形成され、望ましないチッブカケを生じたりす
ることがなく、しかも、ホトレジストの被膜又は必要な
場合エピタキシャル成長を行なってもクラウンが全く発
生しないなる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)〜(C)は本発明に係るSol構造の半導
体素子形成用基板の製造方法の実施例の各製造工程を示
す図、 第2図は面取り条件を示すウェーハの一部縦断面図、 第3図(A)〜(C)は従来方法の各製造工程を示す図
、 第4図は第3図における半導体素子形成用基板の面取り
条件を示すウェーハの一部縦断面図である。 21a・・・・ベースウェーハ、21b・・・・ボンド
ウェーハ、21c・・・・酸化膜。 第 図 (A) (B) (C) 21b 第 3 図 (A) (B) (C) 、Ib 第4 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ベースウェーハとボンドウェーハとを直接接合し
    て構成される半導体素子形成用基板を製造するにあたり
    、ボンドウェーハの径をベースウェーハの径よりも小さ
    くし、且つボンドウェーハの下面(接合面)の面取り幅
    を50μm以下とし、更にベースウェーハの上面側を、
    接合直前状態においてベースウェーハの接合面とボンド
    ウェーハの接合面とが同じ大きさになるように面取りし
    たことを特徴とする半導体素子形成用基板の製造方法。
  2. (2)ベースウェーハとボンドウェーハの少なくとも一
    方の接合面に酸化膜を形成して構成されるSOI構造の
    半導体素子形成用基板を製造するにあたり、ボンドウェ
    ーハの径をベースウェーハの径よりも小さくし、且つボ
    ンドウェーハの下面(接合面)の面取り幅を50μm以
    下とし、接合直前状態においてベースウェーハの接合面
    とボンドウェーハの接合面とが同じ大きさになるように
    したことを特徴とする半導体素子形成用基板の製造方法
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