JPH10223497A - 貼り合わせ基板の作製方法 - Google Patents
貼り合わせ基板の作製方法Info
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- JPH10223497A JPH10223497A JP9032790A JP3279097A JPH10223497A JP H10223497 A JPH10223497 A JP H10223497A JP 9032790 A JP9032790 A JP 9032790A JP 3279097 A JP3279097 A JP 3279097A JP H10223497 A JPH10223497 A JP H10223497A
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- JP
- Japan
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- substrate
- oxide film
- etching
- outer peripheral
- peripheral portion
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- Pending
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P90/00—Preparation of wafers not covered by a single main group of this subclass, e.g. wafer reinforcement
- H10P90/19—Preparing inhomogeneous wafers
- H10P90/1904—Preparing vertically inhomogeneous wafers
- H10P90/1906—Preparing SOI wafers
- H10P90/1914—Preparing SOI wafers using bonding
Landscapes
- Element Separation (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 未結合部を除去する工程を有する貼り合わせ
基板の作製方法において、薄膜の表面を気相エッチング
しても、支持側基板(ベースウエーハ)の未結合部の表
面(テラス部)に溝が形成されることのない、貼り合わ
せ基板の作製方法を提供する。 【解決手段】 二枚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酸化膜を形成し、該酸化膜を介
して他方の半導体基板と密着させ、これに酸化性雰囲気
下で熱処理を加えて強固に結合させた後、デバイス作製
側基板の外周部の未結合部を完全に除去し、しかる後に
該デバイス作製側基板を所望厚さまで薄膜化した後、そ
の薄膜の表面を気相エッチングして該薄膜の厚さを均一
化する貼り合わせ基板の作製方法において、前記薄膜の
表面を気相エッチングする前に、少なくとも支持側基板
の未結合部上の酸化膜を除去する、ことを特徴とする貼
り合わせ基板の作製方法。
基板の作製方法において、薄膜の表面を気相エッチング
しても、支持側基板(ベースウエーハ)の未結合部の表
面(テラス部)に溝が形成されることのない、貼り合わ
せ基板の作製方法を提供する。 【解決手段】 二枚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酸化膜を形成し、該酸化膜を介
して他方の半導体基板と密着させ、これに酸化性雰囲気
下で熱処理を加えて強固に結合させた後、デバイス作製
側基板の外周部の未結合部を完全に除去し、しかる後に
該デバイス作製側基板を所望厚さまで薄膜化した後、そ
の薄膜の表面を気相エッチングして該薄膜の厚さを均一
化する貼り合わせ基板の作製方法において、前記薄膜の
表面を気相エッチングする前に、少なくとも支持側基板
の未結合部上の酸化膜を除去する、ことを特徴とする貼
り合わせ基板の作製方法。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、二枚の半導体基板
を貼り合わせる貼り合わせ基板の作製方法、特には二枚
のシリコン単結晶基板をシリコン酸化膜を介して貼り合
わせて作製する、いわゆる貼り合わせSOI(Silicon
on Insulator)基板の作製方法に関するものである。
を貼り合わせる貼り合わせ基板の作製方法、特には二枚
のシリコン単結晶基板をシリコン酸化膜を介して貼り合
わせて作製する、いわゆる貼り合わせSOI(Silicon
on Insulator)基板の作製方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】SOI基板の作製方法として、2枚のシ
リコン単結晶基板をシリコン酸化膜を介して貼り合わせ
る技術、例えば特公平5−46086号公報に示される
ように、少なくとも一方の基板に酸化膜を形成し、接合
面に異物を介在させることなく相互に密着させた後、お
よそ200〜1200℃の温度で熱処理して結合強度を
高める方法が、従来より知られている。
リコン単結晶基板をシリコン酸化膜を介して貼り合わせ
る技術、例えば特公平5−46086号公報に示される
ように、少なくとも一方の基板に酸化膜を形成し、接合
面に異物を介在させることなく相互に密着させた後、お
よそ200〜1200℃の温度で熱処理して結合強度を
高める方法が、従来より知られている。
【0003】熱処理を行うことにより結合強度が高めら
れた貼り合わせ基板は、その後の研削及び研磨工程が可
能となるため、デバイス作製側基板を研削及び研磨によ
り所望の厚さに薄膜化することにより、素子形成を行う
SOI層を形成することができる。
れた貼り合わせ基板は、その後の研削及び研磨工程が可
能となるため、デバイス作製側基板を研削及び研磨によ
り所望の厚さに薄膜化することにより、素子形成を行う
SOI層を形成することができる。
【0004】しかし、こうして作製された貼り合わせ基
板の周辺約1〜3mmには、未結合部分が存在すること
が知られており、この部分を除去するため、例えば特開
平3−89519号、特開平4−263425号のよう
な技術が開発されている。
板の周辺約1〜3mmには、未結合部分が存在すること
が知られており、この部分を除去するため、例えば特開
平3−89519号、特開平4−263425号のよう
な技術が開発されている。
【0005】これらの方法は、未結合部の除去はできる
けれども、デバイス作製側基板(ボンドウエーハ)の外
周部を、支持側基板となる他方の基板(ベースウエー
ハ)に達するまで研削するものであるために、ベースウ
エーハの形状を元のウエーハ形状から大きく変更してし
まい、その後の工程において、通常のウエーハと同様に
ハンドリング等の扱いができなくなるものである。
けれども、デバイス作製側基板(ボンドウエーハ)の外
周部を、支持側基板となる他方の基板(ベースウエー
ハ)に達するまで研削するものであるために、ベースウ
エーハの形状を元のウエーハ形状から大きく変更してし
まい、その後の工程において、通常のウエーハと同様に
ハンドリング等の扱いができなくなるものである。
【0006】このような問題点のないものとして、特開
平3−250616号のように、ウエーハ周辺部を除い
てマスキングテープを粘着し、然る後にエッチングし
て、ウエーハ周辺部の未結合部を除去するもの、あるい
は特開昭64−89346号のように、ボンドウエーハ
の周辺部全部をエッチングにより除去するものなどがあ
る。
平3−250616号のように、ウエーハ周辺部を除い
てマスキングテープを粘着し、然る後にエッチングし
て、ウエーハ周辺部の未結合部を除去するもの、あるい
は特開昭64−89346号のように、ボンドウエーハ
の周辺部全部をエッチングにより除去するものなどがあ
る。
【0007】さらには、特開平7−45485号のよう
な方法も提案されている。これは、未結合部を除去する
のに、ボンドウエーハの外周部をベースウエーハにダメ
ージが達しない厚さまで研削して除去し、その後エッチ
ングにより該ボンドウエーハ外周部の未結合部を完全に
除去し、しかる後に該ボンドウエーハを研削・研磨し
て、所望厚さまで薄膜化することによって貼り合わせ基
板を作製する方法である。
な方法も提案されている。これは、未結合部を除去する
のに、ボンドウエーハの外周部をベースウエーハにダメ
ージが達しない厚さまで研削して除去し、その後エッチ
ングにより該ボンドウエーハ外周部の未結合部を完全に
除去し、しかる後に該ボンドウエーハを研削・研磨し
て、所望厚さまで薄膜化することによって貼り合わせ基
板を作製する方法である。
【0008】これらの方法では、ベースウエーハの形状
を変更することもなく、未結合部の除去が可能となる。
を変更することもなく、未結合部の除去が可能となる。
【0009】一方、近年の半導体デバイスの高集積化、
高速度化により、SOI層の厚さはさらなる薄膜化が要
求されており、1ミクロン以下といった極薄のSOI層
が要求されるようになってきている。従って、このよう
な極薄のSOI層を貼り合わせ基板で作製するために
は、最低でも0.1±0.01ミクロンの膜厚と加工精
度が必要とされている。
高速度化により、SOI層の厚さはさらなる薄膜化が要
求されており、1ミクロン以下といった極薄のSOI層
が要求されるようになってきている。従って、このよう
な極薄のSOI層を貼り合わせ基板で作製するために
は、最低でも0.1±0.01ミクロンの膜厚と加工精
度が必要とされている。
【0010】この貼り合わせ基板で0.1±0.01ミ
クロンの膜厚と加工精度を実現するための技術として、
特開平5−160074号公報に開示されているいわゆ
るPACE(plasma assisted chemical etching)法と
呼ばれる方法が開発された。このPACE法は気相エッ
チングによる薄膜の厚さを均一化する方法であり、予め
均一化しようとするシリコン層の厚さの分布を測定し
て、厚さ分布のマップを作成し、そのマップにしたがっ
て数値制御により厚い部分を局部的に気相エッチングに
より除去することによって、極薄でかつ膜厚がきわめて
均一な薄膜を作製することができるものである。
クロンの膜厚と加工精度を実現するための技術として、
特開平5−160074号公報に開示されているいわゆ
るPACE(plasma assisted chemical etching)法と
呼ばれる方法が開発された。このPACE法は気相エッ
チングによる薄膜の厚さを均一化する方法であり、予め
均一化しようとするシリコン層の厚さの分布を測定し
て、厚さ分布のマップを作成し、そのマップにしたがっ
て数値制御により厚い部分を局部的に気相エッチングに
より除去することによって、極薄でかつ膜厚がきわめて
均一な薄膜を作製することができるものである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところが、未結合部を
除去する工程を有する貼り合わせ基板の作製方法におい
て、極薄で膜厚の均一なSOI層を得るために、薄膜の
表面を気相エッチングすると、支持側基板(ベースウエ
ーハ)の未結合部の表面に溝(トレンチ、くぼみ等名称
にはこだわらない)が形成され、その後のデバイス工程
で、フォトレジストがこの溝に残留したり、露光工程で
焦点が合わなくなるといった問題が生じている。
除去する工程を有する貼り合わせ基板の作製方法におい
て、極薄で膜厚の均一なSOI層を得るために、薄膜の
表面を気相エッチングすると、支持側基板(ベースウエ
ーハ)の未結合部の表面に溝(トレンチ、くぼみ等名称
にはこだわらない)が形成され、その後のデバイス工程
で、フォトレジストがこの溝に残留したり、露光工程で
焦点が合わなくなるといった問題が生じている。
【0012】そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされ
たもので、未結合部を除去する工程を有する貼り合わせ
基板の作製方法において、薄膜の表面を気相エッチング
しても、支持側基板(ベースウエーハ)の未結合部の表
面(テラス部)に溝が形成されることのない、貼り合わ
せ基板の作製方法を提供し、その後のデバイス工程で、
フォトレジストがこの溝に残留したり、露光工程で焦点
が合わなくなるといった問題を解決することを目的とす
る。
たもので、未結合部を除去する工程を有する貼り合わせ
基板の作製方法において、薄膜の表面を気相エッチング
しても、支持側基板(ベースウエーハ)の未結合部の表
面(テラス部)に溝が形成されることのない、貼り合わ
せ基板の作製方法を提供し、その後のデバイス工程で、
フォトレジストがこの溝に残留したり、露光工程で焦点
が合わなくなるといった問題を解決することを目的とす
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の請求項1に記載した発明は、二枚の半導体基板
のうち、少なくとも一方の半導体基板の表面に酸化膜を
形成し、該酸化膜を介して他方の半導体基板と密着さ
せ、これに酸化性雰囲気下で熱処理を加えて強固に結合
させた後、デバイス作製側基板の外周部の未結合部を完
全に除去し、しかる後に該デバイス作製側基板を所望厚
さまで薄膜化した後、その薄膜の表面を気相エッチング
して該薄膜の厚さを均一化する貼り合わせ基板の作製方
法において、前記薄膜の表面を気相エッチングする前
に、少なくとも支持側基板の未結合部上の酸化膜を除去
する、ことを特徴とする貼り合わせ基板の作製方法であ
る。
本発明の請求項1に記載した発明は、二枚の半導体基板
のうち、少なくとも一方の半導体基板の表面に酸化膜を
形成し、該酸化膜を介して他方の半導体基板と密着さ
せ、これに酸化性雰囲気下で熱処理を加えて強固に結合
させた後、デバイス作製側基板の外周部の未結合部を完
全に除去し、しかる後に該デバイス作製側基板を所望厚
さまで薄膜化した後、その薄膜の表面を気相エッチング
して該薄膜の厚さを均一化する貼り合わせ基板の作製方
法において、前記薄膜の表面を気相エッチングする前
に、少なくとも支持側基板の未結合部上の酸化膜を除去
する、ことを特徴とする貼り合わせ基板の作製方法であ
る。
【0014】このように、薄膜の表面を気相エッチング
する前に、少なくとも支持側基板の未結合部上の酸化膜
を除去すれば、当該部分(テラス部)は気相エッチング
により均一にエッチング除去されるために、酸化膜厚の
不均一性に伴う溝の発生を防止することができる。
する前に、少なくとも支持側基板の未結合部上の酸化膜
を除去すれば、当該部分(テラス部)は気相エッチング
により均一にエッチング除去されるために、酸化膜厚の
不均一性に伴う溝の発生を防止することができる。
【0015】また、本発明の適用にあっては、請求項2
に記載したように、デバイス作製側基板の外周部の未結
合部を除去する工程を、デバイス作製側基板の外周部を
所定厚まで研削して除去し、その後エッチングにより該
デバイス作製側基板外周部の未結合部を完全に除去する
ようにしてもよいし、請求項3に記載したように、デバ
イス作製側基板の外周部を除いてマスキングし、その後
エッチングにより該デバイス作製側基板外周部の未結合
部を完全に除去するようにしてもよい。また、さらには
請求項4に記載したように、デバイス作製側基板を研削
後、その研削面の外周部を除いてマスキングし、その後
エッチングにより該デバイス作製側基板外周部の未結合
部を完全に除去するようにしてもよい。
に記載したように、デバイス作製側基板の外周部の未結
合部を除去する工程を、デバイス作製側基板の外周部を
所定厚まで研削して除去し、その後エッチングにより該
デバイス作製側基板外周部の未結合部を完全に除去する
ようにしてもよいし、請求項3に記載したように、デバ
イス作製側基板の外周部を除いてマスキングし、その後
エッチングにより該デバイス作製側基板外周部の未結合
部を完全に除去するようにしてもよい。また、さらには
請求項4に記載したように、デバイス作製側基板を研削
後、その研削面の外周部を除いてマスキングし、その後
エッチングにより該デバイス作製側基板外周部の未結合
部を完全に除去するようにしてもよい。
【0016】このように、本発明の方法は、支持側基板
の形状を変更することなく、デバイス作製側基板の外周
部の未結合部を除去する工程を有する方法においては、
支持側基板のテラス部に膜厚の不均一な酸化膜が残るこ
とになるので、これが原因で発生するテラス部の溝を防
止するのに有効に作用するものである。
の形状を変更することなく、デバイス作製側基板の外周
部の未結合部を除去する工程を有する方法においては、
支持側基板のテラス部に膜厚の不均一な酸化膜が残るこ
とになるので、これが原因で発生するテラス部の溝を防
止するのに有効に作用するものである。
【0017】この場合、請求項5のように、デバイス作
製側基板の外周部の未結合部を除去する工程において行
われるエッチングは、アルカリエッチングで行うのが好
ましい。このように、未結合部を除去するエッチング
を、アルカリエッチングとすれば、エッチング速度の選
択性が大きいために、支持側基板上の不均一な酸化膜を
この工程で一部除去してしまうことがなく、溝形成防止
により好ましい。
製側基板の外周部の未結合部を除去する工程において行
われるエッチングは、アルカリエッチングで行うのが好
ましい。このように、未結合部を除去するエッチング
を、アルカリエッチングとすれば、エッチング速度の選
択性が大きいために、支持側基板上の不均一な酸化膜を
この工程で一部除去してしまうことがなく、溝形成防止
により好ましい。
【0018】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を、デ
バイス作製側基板の外周部の未結合部を除去する工程
を、デバイス作製側基板の外周部を所定厚まで研削して
除去し、その後エッチングにより該デバイス作製側基板
外周部の未結合部を完全に除去するようにした場合につ
き、図面を参照して説明するが、本発明はこれらに限定
されるものではない。ここで、図1は本発明にかかる貼
り合わせ基板の作製工程の概略を示す流れ図である。
バイス作製側基板の外周部の未結合部を除去する工程
を、デバイス作製側基板の外周部を所定厚まで研削して
除去し、その後エッチングにより該デバイス作製側基板
外周部の未結合部を完全に除去するようにした場合につ
き、図面を参照して説明するが、本発明はこれらに限定
されるものではない。ここで、図1は本発明にかかる貼
り合わせ基板の作製工程の概略を示す流れ図である。
【0019】本発明者らは、未結合部を除去する工程を
有する貼り合わせ基板の作製方法において、極薄で膜厚
の均一なSOI層を得るために、薄膜の表面を気相エッ
チングすると、支持側基板(ベースウエーハ)の未結合
部の表面に溝が形成される原因を、種々調査検討したと
ころ、これは未結合部が存在する領域の酸化膜の厚さが
不均一であり、外周部に行くほど厚くなっていることに
起因することをつきとめ、本発明を完成させたものであ
る。
有する貼り合わせ基板の作製方法において、極薄で膜厚
の均一なSOI層を得るために、薄膜の表面を気相エッ
チングすると、支持側基板(ベースウエーハ)の未結合
部の表面に溝が形成される原因を、種々調査検討したと
ころ、これは未結合部が存在する領域の酸化膜の厚さが
不均一であり、外周部に行くほど厚くなっていることに
起因することをつきとめ、本発明を完成させたものであ
る。
【0020】以下、本発明を工程順にしたがって説明す
ると、図1においてまず、貼り合わせによりSOI基板
を作製するための原料ウェーハ(単結晶シリコン鏡面ウ
エーハ:例えばチョクラルスキー法で作製した直径6イ
ンチ(150mm)、方位<100>のもの)であるボ
ンドウェーハ2及びベースウェーハ3を用意する(図1
(a))。そして、用意されたシリコン単結晶基板のう
ち、ボンドウェーハ2に熱処理を施し、ボンドウエーハ
表面に酸化膜4を形成する(図1(b))。
ると、図1においてまず、貼り合わせによりSOI基板
を作製するための原料ウェーハ(単結晶シリコン鏡面ウ
エーハ:例えばチョクラルスキー法で作製した直径6イ
ンチ(150mm)、方位<100>のもの)であるボ
ンドウェーハ2及びベースウェーハ3を用意する(図1
(a))。そして、用意されたシリコン単結晶基板のう
ち、ボンドウェーハ2に熱処理を施し、ボンドウエーハ
表面に酸化膜4を形成する(図1(b))。
【0021】次に、この酸化膜を形成したボンドウエー
ハ2とベースウエーハ3を清浄な雰囲気下で密着させる
(図1(c))。これに酸化性雰囲気下で熱処理を加え
て、ボンドウエーハ2とベースウエーハ3を強固に結合
させ、貼り合わせ基板1とする。熱処理条件としては、
例えば、酸素または水蒸気を含む雰囲気下、200℃〜
1200℃の温度で行えば良い(図1(d))。
ハ2とベースウエーハ3を清浄な雰囲気下で密着させる
(図1(c))。これに酸化性雰囲気下で熱処理を加え
て、ボンドウエーハ2とベースウエーハ3を強固に結合
させ、貼り合わせ基板1とする。熱処理条件としては、
例えば、酸素または水蒸気を含む雰囲気下、200℃〜
1200℃の温度で行えば良い(図1(d))。
【0022】この時、ボンドウエーハ2とベースウエー
ハ3が強固に結合されるとともに、貼り合わせ基板1の
外表面全体にも、後工程でエッチング被膜となる酸化膜
5が形成される。この結合工程では、特にベースウエー
ハ側が酸化されることになるが、埋め込み酸化膜4の厚
さは変わらない。したがって、貼り合わせ基板1の外周
部における酸化膜厚のプロファイルは、貼り合わせ基板
1の周辺から1.5〜3mmの領域では、酸化膜厚は埋
め込み酸化膜厚とほぼ同じであるが、この領域より外側
では、ウエーハ周辺に向けて急激に酸化膜厚が増大して
いる。
ハ3が強固に結合されるとともに、貼り合わせ基板1の
外表面全体にも、後工程でエッチング被膜となる酸化膜
5が形成される。この結合工程では、特にベースウエー
ハ側が酸化されることになるが、埋め込み酸化膜4の厚
さは変わらない。したがって、貼り合わせ基板1の外周
部における酸化膜厚のプロファイルは、貼り合わせ基板
1の周辺から1.5〜3mmの領域では、酸化膜厚は埋
め込み酸化膜厚とほぼ同じであるが、この領域より外側
では、ウエーハ周辺に向けて急激に酸化膜厚が増大して
いる。
【0023】こうして結合された貼り合わせ基板1の外
周部約2mmには、ボンドウエーハ2とベースウエーハ
3の未結合部が存在している。このような未結合部は、
デバイスを作製するSOI層として用いることができな
い上に、後工程で剥れ落ちて、種々の問題を引き起こす
ため除去する必要がある。
周部約2mmには、ボンドウエーハ2とベースウエーハ
3の未結合部が存在している。このような未結合部は、
デバイスを作製するSOI層として用いることができな
い上に、後工程で剥れ落ちて、種々の問題を引き起こす
ため除去する必要がある。
【0024】未結合部を除去するには、図1(e)に示
すように、まず未結合部が存在するボンドウエーハ2の
外周部を、幅wにわたって所定厚tまで研削して除去す
る。研削によれば、高速で除去することができるし、加
工精度もよいからである。この場合、所定厚tとしては
できるだけ薄くした方が、後工程であるエッチング工程
での取りしろを減少させることができるので好ましい。
すように、まず未結合部が存在するボンドウエーハ2の
外周部を、幅wにわたって所定厚tまで研削して除去す
る。研削によれば、高速で除去することができるし、加
工精度もよいからである。この場合、所定厚tとしては
できるだけ薄くした方が、後工程であるエッチング工程
での取りしろを減少させることができるので好ましい。
【0025】しかし、エッチングと異なりシリコンウエ
ーハを機械的に研削すると、加工歪みが生じることは良
く知られており、あまり所定厚tを薄くすると、埋め込
み酸化膜4、あるいはベースウエーハ3に加工歪みのよ
うなダメージが到達してしまい、その後のエッチングに
よりボンドウエーハ2の外周部の未結合部を完全に除去
する際に、ダメージを受けた埋め込み酸化膜4を通って
エッチング液が、ベースウエーハ3の表面にも達し、こ
の部分に傷や凹凸を発生させ、その後のデバイス工程に
おける歩留を低下させてしまう。したがって、外周部の
研削は、埋め込み酸化膜4、ベースウエーハ3にダメー
ジを与えることのない厚さまででとどめておく。
ーハを機械的に研削すると、加工歪みが生じることは良
く知られており、あまり所定厚tを薄くすると、埋め込
み酸化膜4、あるいはベースウエーハ3に加工歪みのよ
うなダメージが到達してしまい、その後のエッチングに
よりボンドウエーハ2の外周部の未結合部を完全に除去
する際に、ダメージを受けた埋め込み酸化膜4を通って
エッチング液が、ベースウエーハ3の表面にも達し、こ
の部分に傷や凹凸を発生させ、その後のデバイス工程に
おける歩留を低下させてしまう。したがって、外周部の
研削は、埋め込み酸化膜4、ベースウエーハ3にダメー
ジを与えることのない厚さまででとどめておく。
【0026】次に、図1(f)のように、エッチングに
よりボンドウエーハ2外周部の未結合部を完全に除去す
る。これは、酸化膜にくらべてシリコン単結晶のエッチ
ング速度が格段に大きいエッチング液に、貼り合わせ基
板1を浸漬することによって、行うことができる。すな
わち、ボンドウエーハ2の外周部は、研削によってシリ
コンが露出しているために、エッチング液によってエッ
チングされるが、貼り合わせ基板1の他の部分は、酸化
膜5、埋め込み酸化膜4で覆われているためにエッチン
グされない。
よりボンドウエーハ2外周部の未結合部を完全に除去す
る。これは、酸化膜にくらべてシリコン単結晶のエッチ
ング速度が格段に大きいエッチング液に、貼り合わせ基
板1を浸漬することによって、行うことができる。すな
わち、ボンドウエーハ2の外周部は、研削によってシリ
コンが露出しているために、エッチング液によってエッ
チングされるが、貼り合わせ基板1の他の部分は、酸化
膜5、埋め込み酸化膜4で覆われているためにエッチン
グされない。
【0027】そして、本発明では研削によりボンドウエ
ーハ2の外周部の厚さは十分に薄くされているため、短
時間のエッチングで貼り合わせ基板1の外周部に存在す
る未結合部を完全に除去することができる。
ーハ2の外周部の厚さは十分に薄くされているため、短
時間のエッチングで貼り合わせ基板1の外周部に存在す
る未結合部を完全に除去することができる。
【0028】このような選択性をもったエッチングとし
ては、HF+HNO3 ,KOH,NaOH等によるエッ
チングを挙げることができるが、より選択性の大きいK
OH,NaOH等によるいわゆるアルカリエッチングと
するのが好ましい。
ては、HF+HNO3 ,KOH,NaOH等によるエッ
チングを挙げることができるが、より選択性の大きいK
OH,NaOH等によるいわゆるアルカリエッチングと
するのが好ましい。
【0029】これは、Si/SiO2 のエッチング速度
比は、HF+HNO3 系では約10倍程度あり、アルカ
リエッチングの約100倍以上にくらべ選択性が低いか
らである。そして、ボンドウエーハ周辺部の未結合部を
完全に除去するために、エッチングは所定厚tより多少
オーバーエッチングしなければならない都合上、酸化膜
もある程度エッチングされることになる。したがって、
選択性の低いエッチング液を用いると、エッチングされ
る酸化膜厚が大きくなり、ベースウエーハの未結合部
(テラス部7)上の不均一な厚さの酸化膜のうち、周辺
より1.5〜3mmの酸化膜厚がその外側部分より薄い
ために、完全に溶出してしまい、その下地のSiをエッ
チングしてしまう。ウエーハの周辺から1.5mmまで
の部分は、酸化膜厚が厚いために酸化膜が残り、結局は
これがマスクとなって、ベースウエーハの周辺部から
1.5〜3mmの部分の表面に、気相エッチングの有無
にかかわらず、既に溝を形成することがある。
比は、HF+HNO3 系では約10倍程度あり、アルカ
リエッチングの約100倍以上にくらべ選択性が低いか
らである。そして、ボンドウエーハ周辺部の未結合部を
完全に除去するために、エッチングは所定厚tより多少
オーバーエッチングしなければならない都合上、酸化膜
もある程度エッチングされることになる。したがって、
選択性の低いエッチング液を用いると、エッチングされ
る酸化膜厚が大きくなり、ベースウエーハの未結合部
(テラス部7)上の不均一な厚さの酸化膜のうち、周辺
より1.5〜3mmの酸化膜厚がその外側部分より薄い
ために、完全に溶出してしまい、その下地のSiをエッ
チングしてしまう。ウエーハの周辺から1.5mmまで
の部分は、酸化膜厚が厚いために酸化膜が残り、結局は
これがマスクとなって、ベースウエーハの周辺部から
1.5〜3mmの部分の表面に、気相エッチングの有無
にかかわらず、既に溝を形成することがある。
【0030】特に、近年要求される1ミクロン以下、さ
らには0.1〜0.2ミクロンといった極薄のSOI層
を製造する場合には、埋め込み酸化膜厚も0.1〜0.
2ミクロンといった極薄のものが要求されており、この
ような傾向が強い。したがって、アルカリエッチングを
用いる方が好ましいのである。
らには0.1〜0.2ミクロンといった極薄のSOI層
を製造する場合には、埋め込み酸化膜厚も0.1〜0.
2ミクロンといった極薄のものが要求されており、この
ような傾向が強い。したがって、アルカリエッチングを
用いる方が好ましいのである。
【0031】次に、図1(g)に示すように、ボンドウ
エーハ2の表面を通常の方法に従い研削・研磨して、所
望厚さまで薄膜化したのち、ベースウエーハ3の酸化膜
をエッチング除去する。酸化膜を除去するエッチング
は、例えば50%のフッ酸に貼り合わせ基板を3〜4分
浸漬すればよい。
エーハ2の表面を通常の方法に従い研削・研磨して、所
望厚さまで薄膜化したのち、ベースウエーハ3の酸化膜
をエッチング除去する。酸化膜を除去するエッチング
は、例えば50%のフッ酸に貼り合わせ基板を3〜4分
浸漬すればよい。
【0032】最後に、図1(h)に示すように、SOI
層6の表面を気相エッチングして薄膜の厚さを均一化す
る。これは、例えば高周波プラズマを空洞8内に局在化
させて、気相エッチングを行うPACE法を用いること
が好ましい。
層6の表面を気相エッチングして薄膜の厚さを均一化す
る。これは、例えば高周波プラズマを空洞8内に局在化
させて、気相エッチングを行うPACE法を用いること
が好ましい。
【0033】この方法は、いわゆるドライエッチ法の一
つで、まず貼り合わせ基板1上のSOI層6の厚さ分布
を測定した後、その分布に従って、貼り合わせ基板1上
を膜厚分布に応じて空洞8の走行速度を制御することに
より、空洞内のプラズマに暴露される時間が制御され、
その結果表面のエッチング除去量が制御されることによ
って、貼り合わせ基板1上のSOI層6の厚さを均一化
するものである。プラズマは、貼り合わせ基板1を挟ん
で上下に配置された、電極9、10に高周波電源11か
ら高周波を印加することによって、空洞8内に局在化し
て発生させる。そして、この空洞8が貼り合わせ基板1
上を自在に走行できるようになっている。
つで、まず貼り合わせ基板1上のSOI層6の厚さ分布
を測定した後、その分布に従って、貼り合わせ基板1上
を膜厚分布に応じて空洞8の走行速度を制御することに
より、空洞内のプラズマに暴露される時間が制御され、
その結果表面のエッチング除去量が制御されることによ
って、貼り合わせ基板1上のSOI層6の厚さを均一化
するものである。プラズマは、貼り合わせ基板1を挟ん
で上下に配置された、電極9、10に高周波電源11か
ら高周波を印加することによって、空洞8内に局在化し
て発生させる。そして、この空洞8が貼り合わせ基板1
上を自在に走行できるようになっている。
【0034】こうして、極薄のSOI層6を有する貼り
合わせ基板を作製することができるが、この気相エッチ
ング工程の前にベースウエーハの酸化膜をエッチング除
去しておくのは、気相エッチングのSi/SiO2 エッ
チング速度比が、約10〜15倍と選択性がそれほど高
くないからである。
合わせ基板を作製することができるが、この気相エッチ
ング工程の前にベースウエーハの酸化膜をエッチング除
去しておくのは、気相エッチングのSi/SiO2 エッ
チング速度比が、約10〜15倍と選択性がそれほど高
くないからである。
【0035】すなわち、ベースウエーハのテラス部7上
に厚さの不均一な酸化膜がある状態で気相エッチングす
ると、ベースウエーハ上の酸化膜はむき出しとなってい
るために、プラズマによって暴露される。したがって、
ベースウエーハの未結合部(テラス部)の酸化膜もある
程度エッチングされることになる。
に厚さの不均一な酸化膜がある状態で気相エッチングす
ると、ベースウエーハ上の酸化膜はむき出しとなってい
るために、プラズマによって暴露される。したがって、
ベースウエーハの未結合部(テラス部)の酸化膜もある
程度エッチングされることになる。
【0036】したがって、前述のボンドウエーハ周辺部
の未結合部を完全に除去するためのエッチング工程と同
様、選択性の低い気相エッチングにより、エッチングさ
れる酸化膜厚も大きくなり、ベースウエーハの未結合部
上の不均一な厚さの酸化膜のうち、周辺より1.5〜3
mmの酸化膜厚がその外側部分より薄いために、完全に
エッチング除去されてしまい、その下地のSiをエッチ
ングしてしまう。ウエーハの周辺から1.5mmまでの
部分は、酸化膜厚が厚いために酸化膜が残り、結局はこ
れがマスクとなって、ベースウエーハの周辺部から1.
5〜3mmの部分の表面に、気相エッチングにより溝が
形成されることになる。特に、近年要求される1ミクロ
ン以下、さらには0.1〜0.2ミクロンといった極薄
のSOI層を製造する場合には、埋め込み酸化膜厚も
0.1〜0.2ミクロンといった極薄のものとなり、気
相エッチング工程の早期の段階で酸化膜が完全に除去さ
れ、形成される溝の深さも大きくなる。
の未結合部を完全に除去するためのエッチング工程と同
様、選択性の低い気相エッチングにより、エッチングさ
れる酸化膜厚も大きくなり、ベースウエーハの未結合部
上の不均一な厚さの酸化膜のうち、周辺より1.5〜3
mmの酸化膜厚がその外側部分より薄いために、完全に
エッチング除去されてしまい、その下地のSiをエッチ
ングしてしまう。ウエーハの周辺から1.5mmまでの
部分は、酸化膜厚が厚いために酸化膜が残り、結局はこ
れがマスクとなって、ベースウエーハの周辺部から1.
5〜3mmの部分の表面に、気相エッチングにより溝が
形成されることになる。特に、近年要求される1ミクロ
ン以下、さらには0.1〜0.2ミクロンといった極薄
のSOI層を製造する場合には、埋め込み酸化膜厚も
0.1〜0.2ミクロンといった極薄のものとなり、気
相エッチング工程の早期の段階で酸化膜が完全に除去さ
れ、形成される溝の深さも大きくなる。
【0037】そこで、この気相エッチング工程の前にベ
ースウエーハ表面の酸化膜をエッチング除去しておけ
ば、不均一な厚さの酸化膜によるマスク効果を受けるこ
となく、ベースウエーハの未結合部は一様に気相エッチ
ングされることになるため、この部分に溝が形成される
こを防止することができる。そして、ベースウエーハ上
の除去すべき酸化膜は、少なくともベースウエーハの未
結合部(テラス部7)の部分とすれば足り、必ずしもベ
ースウエーハ表面全部とする必要はない。
ースウエーハ表面の酸化膜をエッチング除去しておけ
ば、不均一な厚さの酸化膜によるマスク効果を受けるこ
となく、ベースウエーハの未結合部は一様に気相エッチ
ングされることになるため、この部分に溝が形成される
こを防止することができる。そして、ベースウエーハ上
の除去すべき酸化膜は、少なくともベースウエーハの未
結合部(テラス部7)の部分とすれば足り、必ずしもベ
ースウエーハ表面全部とする必要はない。
【0038】なお、このように気相エッチングする前
に、ベースウエーハ上の酸化膜を除去することによっ
て、ベースウエーハ上の未結合部がわずかにエッチング
除去されることになるが、気相エッチングにより除去さ
れる量はせいぜい5ミクロン程度であり、表面も溝等の
ない均一なものであるので、後工程において問題となる
ことはない。
に、ベースウエーハ上の酸化膜を除去することによっ
て、ベースウエーハ上の未結合部がわずかにエッチング
除去されることになるが、気相エッチングにより除去さ
れる量はせいぜい5ミクロン程度であり、表面も溝等の
ない均一なものであるので、後工程において問題となる
ことはない。
【0039】
【実施例】次に本発明の実施例および比較例をあげる。 (実施例、比較例)まず、直径150mm(6イン
チ)、厚さ625ミクロン、導電型p型、抵抗率10〜
20Ω・cm の鏡面研磨されたCZ基板を20枚用意し、
10枚をボンドウェーハ用、10枚をベースウェーハ用
に分類した。そして、これらのウェーハを図1の(a)
〜(d)の工程にしたがい結合して、図1(d)のよう
な貼り合わせ基板を10枚作製した。この時、埋め込み
酸化膜の厚さとなるボンドウエーハの酸化膜厚を300
nmとした。
チ)、厚さ625ミクロン、導電型p型、抵抗率10〜
20Ω・cm の鏡面研磨されたCZ基板を20枚用意し、
10枚をボンドウェーハ用、10枚をベースウェーハ用
に分類した。そして、これらのウェーハを図1の(a)
〜(d)の工程にしたがい結合して、図1(d)のよう
な貼り合わせ基板を10枚作製した。この時、埋め込み
酸化膜の厚さとなるボンドウエーハの酸化膜厚を300
nmとした。
【0040】これらの基板を図1(e)(f)の工程に
したがい、外周部を研削除去のち、25%NaOHによ
るアルカリエッチングにより周辺部の未結合部を完全に
エッチング除去した。
したがい、外周部を研削除去のち、25%NaOHによ
るアルカリエッチングにより周辺部の未結合部を完全に
エッチング除去した。
【0041】その後、ボンドウエーハに通常行われてい
る研削・研磨を行い、厚さ4.3ミクロンのSOI層を
有する、貼り合わせ基板を作製した。こうして、ボンド
ウエーハ外周部の未結合部を除去し、ボンドウエーハを
所望厚さまで薄膜化した貼り合わせ基板のテラス部のプ
ロファイルを、表面粗さ測定器SV−600(ミツトヨ
社製 商品名)によって測定した。その結果、埋め込み
酸化膜厚300nmに対し、テラス部の残留酸化膜厚
は、200〜300nmであり、周辺部に行くほど厚く
なるプロファイルであった。また、この時点ではテラス
部に溝の形成がないことを確認した。
る研削・研磨を行い、厚さ4.3ミクロンのSOI層を
有する、貼り合わせ基板を作製した。こうして、ボンド
ウエーハ外周部の未結合部を除去し、ボンドウエーハを
所望厚さまで薄膜化した貼り合わせ基板のテラス部のプ
ロファイルを、表面粗さ測定器SV−600(ミツトヨ
社製 商品名)によって測定した。その結果、埋め込み
酸化膜厚300nmに対し、テラス部の残留酸化膜厚
は、200〜300nmであり、周辺部に行くほど厚く
なるプロファイルであった。また、この時点ではテラス
部に溝の形成がないことを確認した。
【0042】こうしてできたSOI基板のうち、5枚に
ついては、そのまま気相エッチングにより、ボンドウエ
ーハの表面約4ミクロンを除去して、SOI層の厚さを
均一化した(比較例)。一方、残りのSOI基板5枚に
ついては、まず基板を50%のHF溶液に浸漬し、ベー
スウエーハ上の酸化膜を除去した後に、気相エッチング
を行い、ボンドウエーハの表面約4ミクロンを除去した
(実施例)。
ついては、そのまま気相エッチングにより、ボンドウエ
ーハの表面約4ミクロンを除去して、SOI層の厚さを
均一化した(比較例)。一方、残りのSOI基板5枚に
ついては、まず基板を50%のHF溶液に浸漬し、ベー
スウエーハ上の酸化膜を除去した後に、気相エッチング
を行い、ボンドウエーハの表面約4ミクロンを除去した
(実施例)。
【0043】このような処理が終わった各貼り合わせ基
板のテラス部のプロファイルを、再び前記SV−600
(ミツトヨ社製 商品名)によって測定し、その結果の
一例を図2に示した。図2(A)は、実施例、(B)は
比較例の場合である。
板のテラス部のプロファイルを、再び前記SV−600
(ミツトヨ社製 商品名)によって測定し、その結果の
一例を図2に示した。図2(A)は、実施例、(B)は
比較例の場合である。
【0044】その結果、酸化膜を除去せずに気相エッチ
ングを行った比較例では、ベースウエーハの周辺から
1.5〜3mmの領域に、深さ約4〜6ミクロンの溝が
形成されていたが、ベースウエーハの酸化膜を除去した
後に気相エッチングをした実施例では、テラス部に溝の
形成は認められず、約4ミクロン均一にエッチングされ
ていた。
ングを行った比較例では、ベースウエーハの周辺から
1.5〜3mmの領域に、深さ約4〜6ミクロンの溝が
形成されていたが、ベースウエーハの酸化膜を除去した
後に気相エッチングをした実施例では、テラス部に溝の
形成は認められず、約4ミクロン均一にエッチングされ
ていた。
【0045】尚、本発明は、上記実施形態に限定される
ものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の
特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
ものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の
特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【0046】たとえば、本発明の実施形態としては、デ
バイス作製側基板の外周部の未結合部を除去する工程
を、デバイス作製側基板の外周部を研削して除去し、そ
の後エッチングにより未結合部を完全に除去する場合に
つき説明したが、本発明はこれには限定されず、デバイ
ス作製側基板の外周部を除いてマスキングし、その後エ
ッチングにより未結合部を完全に除去するようにしても
よいし、デバイス作製側基板を研削後、その研削面の外
周部を除いてマスキングし、その後エッチングにより未
結合部を完全に除去するようにしてもよい。すなわち、
気相エッチングにより薄膜を均一化する工程において、
テラス部に溝の発生が生じるものであれば、原則として
どのような工程でも本発明は適用し得る。
バイス作製側基板の外周部の未結合部を除去する工程
を、デバイス作製側基板の外周部を研削して除去し、そ
の後エッチングにより未結合部を完全に除去する場合に
つき説明したが、本発明はこれには限定されず、デバイ
ス作製側基板の外周部を除いてマスキングし、その後エ
ッチングにより未結合部を完全に除去するようにしても
よいし、デバイス作製側基板を研削後、その研削面の外
周部を除いてマスキングし、その後エッチングにより未
結合部を完全に除去するようにしてもよい。すなわち、
気相エッチングにより薄膜を均一化する工程において、
テラス部に溝の発生が生じるものであれば、原則として
どのような工程でも本発明は適用し得る。
【0047】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では未結合
部を除去する工程を有する貼り合わせ基板の作製方法に
おいて、薄膜の表面を気相エッチングしても、支持側基
板の未結合部の表面の酸化膜を除去した後に気相エッチ
ングするので、テラス部が均一にエッチングされ、この
部分に溝が形成されることはない。したがって、その後
のデバイス工程で、フォトレジストが溝に残留したり、
露光工程で焦点が合わなくなるといった問題を解決する
ことができる。
部を除去する工程を有する貼り合わせ基板の作製方法に
おいて、薄膜の表面を気相エッチングしても、支持側基
板の未結合部の表面の酸化膜を除去した後に気相エッチ
ングするので、テラス部が均一にエッチングされ、この
部分に溝が形成されることはない。したがって、その後
のデバイス工程で、フォトレジストが溝に残留したり、
露光工程で焦点が合わなくなるといった問題を解決する
ことができる。
【図1】(a)〜(h)は、本発明にかかる貼り合わせ
基板の作製工程の概略を示す流れ図である。
基板の作製工程の概略を示す流れ図である。
【図2】実施例、比較例の気相エッチング後のテラス部
プロファイルを測定した結果の一例を示した図である。 (A)実施例、 (B)比較例。
プロファイルを測定した結果の一例を示した図である。 (A)実施例、 (B)比較例。
1…貼り合わせ基板、 2…ボンドウエ
ーハ、 3…ベースウエーハ、 4…酸化膜(埋
め込み酸化膜)、 5…酸化膜(エッチング被膜)、 6…SOI層、 7…テラス部、 8…空洞、 9…電極、 10…電極、 11…高周波電源。
ーハ、 3…ベースウエーハ、 4…酸化膜(埋
め込み酸化膜)、 5…酸化膜(エッチング被膜)、 6…SOI層、 7…テラス部、 8…空洞、 9…電極、 10…電極、 11…高周波電源。
Claims (5)
- 【請求項1】 二枚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酸化膜を形成し、該酸化膜を介
して他方の半導体基板と密着させ、これに酸化性雰囲気
下で熱処理を加えて強固に結合させた後、デバイス作製
側基板の外周部の未結合部を完全に除去し、しかる後に
該デバイス作製側基板を所望厚さまで薄膜化した後、そ
の薄膜の表面を気相エッチングして該薄膜の厚さを均一
化する貼り合わせ基板の作製方法において、 前記薄膜の表面を気相エッチングする前に、少なくとも
支持側基板の未結合部上の酸化膜を除去する、 ことを特徴とする貼り合わせ基板の作製方法。 - 【請求項2】 前記デバイス作製側基板の外周部の未結
合部を除去する工程は、 デバイス作製側基板の外周部を所定厚まで研削して除去
し、その後エッチングにより該デバイス作製側基板外周
部の未結合部を完全に除去するようにする、 ことを特徴とする請求項1に記載の貼り合わせ基板の作
製方法。 - 【請求項3】 前記デバイス作製側基板の外周部の未結
合部を除去する工程は、 デバイス作製側基板の外周部を除いてマスキングし、そ
の後エッチングにより該デバイス作製側基板外周部の未
結合部を完全に除去するようにする、 ことを特徴とする請求項1に記載の貼り合わせ基板の作
製方法。 - 【請求項4】 前記デバイス作製側基板の外周部の未結
合部を除去する工程は、 デバイス作製側基板を研削後、その研削面の外周部を除
いてマスキングし、その後エッチングにより該デバイス
作製側基板外周部の未結合部を完全に除去するようにす
る、 ことを特徴とする請求項1に記載の貼り合わせ基板の作
製方法。 - 【請求項5】 前記デバイス作製側基板の外周部の未結
合部を除去する工程において行われるエッチングは、ア
ルカリエッチングで行われる、 ことを特徴とする請求項2ないし請求項4のいずれか1
項に記載の貼り合わせ基板の作製方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9032790A JPH10223497A (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 貼り合わせ基板の作製方法 |
| US09/014,415 US5918139A (en) | 1997-01-31 | 1998-01-27 | Method of manufacturing a bonding substrate |
| EP98300615A EP0856876A3 (en) | 1997-01-31 | 1998-01-28 | Method of manufacturing a bonding substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9032790A JPH10223497A (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 貼り合わせ基板の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10223497A true JPH10223497A (ja) | 1998-08-21 |
Family
ID=12368657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9032790A Pending JPH10223497A (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 貼り合わせ基板の作製方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5918139A (ja) |
| EP (1) | EP0856876A3 (ja) |
| JP (1) | JPH10223497A (ja) |
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| KR101116741B1 (ko) * | 2009-12-23 | 2012-02-22 | 소이텍 | 최소 응력을 갖는 헤테로 구조물을 제조하기 위한 프로세스 |
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| US11923205B2 (en) * | 2021-12-17 | 2024-03-05 | United Microelectronics Corporation | Method for manufacturing semiconductor device |
Family Cites Families (15)
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| JP2535957B2 (ja) * | 1987-09-29 | 1996-09-18 | ソニー株式会社 | 半導体基板 |
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