JPH0344912A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

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】 ［ｖＡ要］ 半導体装置及びそのＭ　３６方法に係り、特にウェーハ
接着型Ｓ　ＯＩ　（５ｉｌｉｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎ５ｕｌ
ａｔｏｒ）基板及びその製造方法に関し、 プロセス中の熱処理による反りの発生を防止し、ｒＲ細
加工の精度を高めることができる半導体基板及びその製
造方法を提供することを目的とし、半導体基板と、前記
半導体基板の両面にそれぞれ形成された第１及び第２の
絶縁層と、前記第１及び第２の絶縁層上にそれぞれ接着
接合された第１及び第２の半導体層とを有するように構
成し、また、第１の半導体基板の両面にそれぞれ第１及
び第２の絶縁層を形成する工程と、前記第１及び第２の
絶縁層上に、それぞれ第２及び第３の半導体基板を接着
接合させる工程と、前記第２及び第３の半導体基板の各
露出面を両面研磨して第１及び第２の半導体層を形成す
る工程とを有するように構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は半導体装置及びその製造方法に係り、特にウェ
ーハ接着型Ｓｏ　Ｉ　（Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎ５
ｕｌａｔｏｒ）基板及びその製造方法に関する。

［従来の技術］ 近年、Ｓｏｌ基板は、メモリデバイスの高集積化やデジ
タ、ルデバイスの高速化において、ソフトエラー耐性に
優れ、スピード高速化が図れる半導体基板として期待さ
れている。しかし同時に、ＳＯｆ基板を安定に供給する
ことやデバイスプロセスにマツチングさせること等の課
題を解決することが要求されている。特に、プロセス中
に発生するＳｏｌ基板の反りの問題は、早急な解決が迫
られている。

すなわち、従来のシリコンウェーハ接着型ＳＯＩ基板は
、シリコン基板の片面上にシリコン酸化膜を介してシリ
コン薄膜を接着接合している。

このとき、シリコン基板の熱膨張係数は３，５×１０−
６であるのに対し、シリコン酸化膜の熱膨張係数は０．
５Ｘ１０−’であり、オーダ的な差があるため、ＳＯＩ
基板には常に残留応力が存在する。

従って、プロセス中の熱処理によって、ＳＯＩ基板に大
きな反りが発生する。これは、熱膨張係数の異なる異種
金属の接合で反りが生じるバイメタルの原理と同じとい
える。

［発明が解決しようとする課題］ このように、上記従来のシリコンウェーハ接着型ＳＯＩ
基板は、プロセス中の熱処理によって大きな反りが発生
ずるために、このＳＯＩ基板上において微細なパターン
を形成する等の微細加工が困難であった。

そこで本発明は、プロセス中の熱処理による反りの発生
を防止し、微細加工の精度を高めることができる半導体
装置及びその製造方法を提供することを目白勺とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題は、半導体基板と、前記半導体基板の両面にそ
れぞれ形成された第１及び第２の絶縁層と、前記第１及
び第２の絶縁層上にそれぞれ接着接合された第１及び第
２の半導体層とを有することを特徴とする半導体装置に
よって達成される。

また上記課題は、第１の半導体基板の両面にそれぞれ第
１及び第２の絶縁層を形成する工程と、前記第１及び第
２の絶縁層上に、それぞれ第２及び第３の半導体基板を
接着接合させる工程と、前記第２及び第３の半導体基板
の各露出面を両面研磨して第１及び第２の半導体層を形
成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製
造方法によって達成される。

［作　用］ すなわち本発明は、半導体基板の両面上にそれぞれ絶縁
層を介して半導体薄膜が接＠接合されている’！ＦＪ造
となっているために、全体として材質的にもｍ選的にも
対称となっており、熱処理によって反りが生じることは
ない。

［実施例］ 以下、本発明を図示する実施例に基づいて具体的に説明
する。

第１図は、本発明の一実施例による半導体装置を示す断
面図である。

厚さ５００μｍのシリコン基板２の表裏両面を含む全表
面に、厚さ１〜２μｍの熱酸化膜４が形成されている。

この熱酸化ＷＡ４を介して、シリコン基板２両面上に、
それぞれ厚さ３〜１０ＪＪ、ｍのシリコン層６．８が形
成されている。なおこのとき、シリコン基板２とシリコ
ン層６．８との面方位は一致するようにしておく。

こうして、熱酸化膜４とこの熱酸化膜４上のシリコン層
６．８のいずれか一方のシリコン層とによってＳＯＩ楕
遣が構成される。

このとき、シリコン層６−悲酸化Ｍ４−シリコン基板２
−熱酸化膜４−シリコン層８という構造で構成されるＳ
ＯＩ基板は、その表裏において材質的にも構造的にも対
称性が保持されていることにより、シリコン基板２及び
シリコン層６．８の熱膨張係数と熱酸化ＷＡ４の熱膨張
係数とのミスマツチングは表裏間でキャンセルされる。

このため、ＳＯＩ基板を用い、シリコン層６，８のいず
れか一方のシリコン層に半導体素子を形成するプロセス
において熱処理を行なっても、この熱処理によってＳＯ
Ｉ基板に大きな反りが発生することはない。

このように本実施例によれば、ＳＯＩ基板を材質的、構
造的に表裏対称とすることにより、プロセス中の熱処理
による反りの発生を防止することができる。従って、こ
の平坦なＳＯＩ基板を用いたプロセスにおいて、微細パ
ターンを形成する等の微細加工を容易に行なうことがで
き、その精度を高めることができる。

次に、第２図を用いて、第１図に示す半導体装置の製造
方法を説明する。

厚さ５００ＡＬｍのシリコン基板２の表裏両面を含む全
表面に、厚さ１〜２μｍの熱酸化［４を成長させる（第
２図（ａ））。

次いで、シリコン基板２と同じ面方位で、かつ後の工程
において半導体素子を形成するのに必要な所望の比抵抗
を有する厚さ５００　ｕ　ｍのシリコン基板１０．１２
に、例えばＨＮＯ３等の酸によってケミカルオキサイド
を形成する親水性処理を行なう、そして表面が親水性と
なったシリコン基板１０．１２を、熱酸化Ｍ４を介して
、シリコン基板２両面上に貼り合わせて圧着する。さら
に温度８００℃、３０分のアニール処理を酸化性雰囲気
中で行ない、シリコン基板１０．１２と熱酸化＠４とを
原子レベルで接合させる。こうしてシリコン基板２両面
上に、熱酸化膜４を介して、シリコン基板１０．１２を
接Ｖ接合する（第２図（ｂ））。

次いで、例えばアルミナ粉とＫＯＨｌ又はアルミナ粉と
エチレンジアミン等を用いるメカニカルポリッシュ及び
ゲミカルボリッシュを行ない、シリコン基板１０．１２
の露出面を同時に研磨する。

そしてこの両面研磨によって、後の工程において半導体
素子を形成するのに必要な所望の厚さのシリコン層にす
る０例えばここでは、シリコン基板１０．１２をそれぞ
れ厚さ３〜１０μｍ程度になるまで研磨して、シリコン
層６，８を形成する。

こうして、熱酸化膜４とこの熱酸化［４上のシリコンＮ
６，８のいずれか一方のシリコン層とによってＳＯＩ構
造を構成するＳＯＩ基板を製造する（第２図（（：））
。

本発明は上記実施例に限らず種々の変形が可能である。

例えば、上記実施例では半導体基板をシリコン基板とし
、絶縁層を熱酸化膜とし、半導体層をシリコン層とした
が、他の材料で構成してもよい。

［発明の効果〕 以上のように本発明によれば、半導体基板の両面上にそ
れぞれ絶縁層を介して膜厚がほぼ等しい半導体薄膜が接
着接合されている構造とすることにより、全体として材
質的、ＷＪ構造的対称となるようにし、プロセス中の熱
処理による反りの発生を防止することができる。これに
より微細加工の精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による半導体装置を示す断面
図、 第２図は第１図の半導体装置の製造方法を示す工程図で
ある。 図において、 ２．１０．１２・・・シリコン基板 ４・・・熱酸化膜 ６．８・・・シリコン層 ２：シリコン基板 ４：熱酸化膜 ６．８：シリコン層 本発明の一実施例による半導体装置を示す断面図第１図 ２：シリコン基板 ４：熱酸化膜 １０．１２：シリコン基板 ６．８：シリコン層 第１図の半導体装置の製造方法を示す工程図第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板と、 前記半導体基板の両面にそれぞれ形成された第１及び第
   ２の絶縁層と、 前記第１及び第２の絶縁層上にそれぞれ接着接合された
   第１及び第２の半導体層と を有することを特徴とする半導体装置。 ２、第１の半導体基板の両面にそれぞれ第１及び第２の
   絶縁層を形成する工程と、 前記第１及び第２の絶縁層上に、それぞれ第２及び第３
   の半導体基板を接着接合させる工程と、前記第２及び第
   ３の半導体基板の各露出面を両面研磨して第１及び第２
   の半導体層を形成する工程と を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。