WO2015098609A1 - ハンドル基板、半導体用複合基板、半導体回路基板およびその製造方法 - Google Patents

ハンドル基板、半導体用複合基板、半導体回路基板およびその製造方法 Download PDF

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康範 岩崎
達朗 高垣
井出　晃啓
中西　宏和
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    • H10P72/744—Details of chemical or physical process used for separating the auxiliary support from a device or a wafer

Definitions

  • the present invention relates to a handle substrate, a semiconductor composite substrate, a semiconductor circuit substrate, and a manufacturing method thereof.
  • SOQ Silicon Quartz
  • SOG Silicon Glass
  • SOS Silicon Sapphire SO
  • a transparent wide gap such as SOI, GaN, ZnO, diamond, AlN, etc. in which the handle substrate is made of a transparent / insulating substrate.
  • a bonded wafer obtained by bonding a semiconductor to a donor substrate such as silicon is known.
  • SOQ, SOG, SOS, and the like are expected to be applied to projectors, high-frequency devices, and the like because of the insulation and transparency of the handle substrate.
  • bonded wafers in which a wide gap semiconductor thin film is combined with a handle substrate are expected to be applied to high performance lasers and power devices.
  • Such a composite substrate for a semiconductor includes a handle substrate and a donor substrate.
  • the handle substrate and the donor substrate are made of a single crystal material.
  • a method of forming a silicon layer on a base substrate by epitaxial growth has been the mainstream.
  • a method of forming a silicon layer by direct bonding has been developed, which contributes to improving the performance of semiconductor devices. (Patent Documents 1, 2, and 3). That is, the handle substrate and the donor substrate are bonded via a bonding layer or an adhesive layer, or directly bonded.
  • Such a semiconductor device is required to have a low profile as the equipment to be mounted is highly functional and downsized.
  • the main surface on the side where the semiconductor device of the composite substrate formed by bonding ( The main surface (opposite surface) opposite to the main surface on the circuit side is processed by grinding, polishing, etching, or the like to reduce the thickness.
  • the thickness of the composite substrate is reduced, the substrate is likely to be warped, which hinders handling. For this reason, a method is known in which handling is possible by bonding a separate support substrate to the main surface of the composite substrate on the circuit side (Patent Document 8).
  • the ultraviolet curable resin When irradiating the ultraviolet curable resin with the ultraviolet curable resin interposed between the composite substrate and the separate support substrate, the ultraviolet curable resin may be irradiated from the side of the supporting substrate, It should be possible to irradiate from the composite substrate side.
  • the material of the support substrate when ultraviolet light is irradiated from the support substrate side, the material of the support substrate must be a material that transmits ultraviolet light. Depending on the backside processing process after bonding, the support substrate must have properties such as mechanical strength, chemical resistance, and thermal expansion matching with the substrate to be bonded. Since the selection range of the material is narrowed, it is not preferable from the viewpoint of productivity. From this viewpoint, it can be said that it is preferable to irradiate ultraviolet rays from the composite substrate side.
  • the support substrate is bonded to the composite substrate with an ultraviolet curable resin, and when the resin is cured by irradiating ultraviolet rays from the handle substrate side, the composite substrate is peeled off from the support substrate thereafter. When this is performed, the composite substrate may be cracked or peeled off, resulting in a decrease in yield.
  • An object of the present invention is to suppress cracking and peeling failure of a composite substrate when ultraviolet rays are irradiated from the handle substrate side to cure the ultraviolet curable resin and then peel the composite substrate from the support substrate.
  • the present invention is a handle substrate of a composite substrate for semiconductor,
  • the handle substrate is made of polycrystalline translucent alumina, the polycrystalline translucent alumina has an alumina purity of 99.9% or higher, and the total light transmittance of the front in the wavelength range of 200 to 400 nm of polycrystalline translucent alumina.
  • the average value is 60% or more, and the average value of the linear transmittance in the wavelength range of 200 to 400 nm of polycrystalline translucent alumina is 15% or less.
  • the present invention also relates to a composite substrate for semiconductor, comprising the handle substrate and a donor substrate bonded to a bonding surface of the handle substrate.
  • the present invention relates to a semiconductor circuit substrate, characterized in that it has a circuit provided on the composite substrate for semiconductor and the donor substrate.
  • the present invention is a method of manufacturing a semiconductor circuit substrate having a handle substrate, a donor substrate bonded to a bonding surface of the handle substrate, and a circuit provided on the donor substrate, A base material made of polycrystalline translucent alumina, having a joint surface and an opposing surface, a donor substrate joined to the joint surface of the base material, and a component having a circuit provided on the donor substrate
  • the polycrystalline light-transmitting alumina has an alumina purity of 99.9% or more, and the average value of the front total light transmittance in the wavelength range of 200 to 400 nm of the polycrystalline light-transmitting alumina is A step of 60% or more and an average value of linear transmittance in the wavelength range of 200 to 400 nm of the polycrystalline translucent alumina is 15% or less; Forming the handle substrate by processing the base material from the opposite surface side and reducing the thickness of the base material; and interposing an ultraviolet curable adhesive between the donor substrate and the support substrate In this state, the ultraviolet curable resin is cured by
  • the ultraviolet curable resin when the ultraviolet curable resin is cured by irradiating ultraviolet rays from the handle substrate side, and then the composite substrate is peeled off from the support substrate, it is possible to suppress cracks and poor peeling of the composite substrate.
  • (A) is the schematic diagram which shows the components 1 which consist of the base material 2, the donor substrate 3, the ultraviolet curable resin 5, and the support substrate 6 of a handle substrate, (b) is thin about the base material 2 of (a). It is a schematic diagram which shows the state which carried out.
  • (A) is a schematic diagram which shows the state which formed the dicing groove 9 with respect to the components of FIG.1 (b),
  • (b) is a schematic diagram which shows the semiconductor circuit board 10 after a cutting
  • (A) is a schematic diagram which shows the irradiation state of the ultraviolet-ray in this invention, (b) is a schematic diagram which shows the irradiation state of the ultraviolet-ray in a comparative example.
  • the base material 2 which consists of polycrystalline translucent alumina is prepared.
  • One of the pair of main surfaces of the substrate 2 is a bonding surface 2a, and the other is a facing surface 2b.
  • a donor substrate 3 is bonded to the bonding surface 2 a of the base material 2, and a circuit 4 is formed on the donor substrate 3.
  • the ultraviolet curable resin 5 between the donor substrate 3 and the separate support substrate 6, the two are adhered to each other to produce the component 1.
  • the base material 2 is processed and thinned to obtain a handle substrate 2A.
  • the part 1A before irradiation is produced.
  • a broken line area 8 indicates an area removed from the substrate 2, and 2c indicates a facing surface after the thinning process.
  • dicing grooves 9 are formed in the component 1A, and the large-sized composite substrate 7A is divided into a large number of composite substrates 7B.
  • the dicing groove 9 separates the composite substrate 7 ⁇ / b> B, but it is preferable to further divide it into the ultraviolet curable resin 5.
  • ultraviolet rays are irradiated from the facing surface 2c side of the handle substrate 2A as indicated by an arrow A.
  • Ultraviolet light passes through the handle substrate 2A and the donor substrate 3 and is irradiated onto the ultraviolet curable resin 5 to cure the resin 5.
  • the ultraviolet rays that have passed through the handle substrate 12 travel straight through the gap 16 of the circuit 4 as indicated by an arrow B to cure the ultraviolet curable resin 5.
  • ultraviolet rays incident on the circuit as indicated by arrow A cannot pass through the circuit, and a shadow region 17 is formed above the circuit.
  • the curing of the ultraviolet curable resin does not proceed in the region 17 and the adhesiveness is maintained, whereas the curing of the resin proceeds in the region on the gap 16 and the adhesiveness is lost.
  • the average value of the front total light transmittance in the wavelength range of 200 to 400 nm of the polycrystalline translucent alumina constituting the handle substrate is set to 60% or more, so that the ultraviolet rays can be efficiently used.
  • ultraviolet rays While irradiating the resin 5 as indicated by an arrow B and simultaneously reducing its linear transmittance to 15% or less, ultraviolet rays are scattered within the handle substrate as indicated by an arrow C. Since the donor substrate 3 is thin, the ultraviolet light scattered by the handle substrate is also efficiently irradiated above the circuit 4 and is less likely to cause a shadow. As a result, since the resin 5 after the ultraviolet irradiation is uniformly cured, when the composite substrate is peeled from the support substrate, cracks and poor peeling of the composite substrate are suppressed.
  • the composite substrate of the present invention can be used for a light emitting element for a projector, a high frequency device, a high performance laser, a power device, a logic IC, and the like.
  • the composite substrate includes the handle substrate of the present invention and a donor substrate.
  • the material of the donor substrate is not particularly limited, but is preferably selected from the group consisting of silicon, aluminum nitride, gallium nitride, zinc oxide, and diamond.
  • the thickness of the donor substrate is not particularly limited, but a substrate in the vicinity of the normal SEMI / JEITA standard is easy to handle because of handling.
  • the donor substrate may have the above-described material and may have an oxide film on the surface. This is because if ion implantation is performed through the oxide film, an effect of suppressing channeling of implanted ions can be obtained.
  • the oxide film preferably has a thickness of 50 to 500 nm.
  • a donor substrate having an oxide film is also included in the donor substrate, and is referred to as a donor substrate unless otherwise distinguished.
  • the thickness of the handle substrate is not particularly limited, but a handle substrate in the vicinity of the normal SEMI / JEITA standard is easy to handle because of handling. Specifically, the thickness of the handle substrate is preferably 525 ⁇ m for a wafer having a diameter of 100 mm, 625 ⁇ m for a diameter of 150 mm, 725 ⁇ m for a diameter of 200 mm, and 775 ⁇ m for a diameter of 300 mm.
  • the handle substrate can also be provided with a cavity.
  • the material of the handle substrate is the above-mentioned polycrystalline translucent alumina, and the average value of the total forward light transmittance in the wavelength range of 200 to 400 nm of the polycrystalline translucent alumina is 60% or more. As a result, the amount of light applied to the ultraviolet curable resin can be increased. From this viewpoint, it is more preferable that the average value of the front total light transmittance in the wavelength range of 200 to 400 nm of the polycrystalline translucent alumina is 65% or more.
  • the average value of the linear transmittance in the wavelength range of 200 to 400 nm of the polycrystalline translucent alumina constituting the handle substrate is 15% or less.
  • the average value of the linear transmittance in the wavelength range of 200 to 400 nm of the polycrystalline translucent alumina is 10% or less.
  • the front total light transmittance is calculated based on the measured value obtained by the measuring device 40 of FIG.
  • the opening of the integrating sphere 41 is closed with a sample S (thickness 1 mm), and a plate 42 having a hole 44 (diameter ⁇ 3 mm) is placed on the upper surface of the sample S.
  • the sample S is irradiated to the sample S through the hole 44, the light passing through the sample S is collected using the integrating sphere 41, and the intensity of the light is measured by the detector 48.
  • the linear transmittance is a value obtained as follows. Basically, it is measured in the same manner as the front total light transmittance. However, as shown in FIG. 5, the distance between the sample S and the integrating sphere 41 is 80 mm, the size of the opening of the integrating sphere 41 is ⁇ 10 mm, and only the light that has passed through the opening in the linear direction from the sample S is collected. The light intensity is measured. Moreover, the ultraviolet-ray in this specification means a light ray with a wavelength of 200-400 nm.
  • the alumina purity of the polycrystalline translucent alumina is 99.9% or more.
  • the relative density of the polycrystalline translucent alumina is preferably 98% or more, and more preferably 99% or more, from the viewpoint of durability against post-treatment of the semiconductor and prevention of contamination.
  • the average crystal grain size of the polycrystalline translucent alumina is preferably 5 to 60 ⁇ m, which makes it easy to ensure the smoothness of the joint surface. From this viewpoint, the average crystal grain size of the polycrystalline translucent alumina is more preferably 10 to 50 ⁇ m.
  • the method of forming the handle substrate is not particularly limited, and may be any method such as a doctor blade method, an extrusion method, or a gel cast method.
  • the substrate is manufactured using a doctor blade method.
  • a slurry containing ceramic powder, a dispersion medium, and a binder is tape-molded by a doctor blade method, and after cutting the tape into a predetermined shape, a plurality of sheets are stacked under pressure to form a molded body. The molded body is obtained and sintered.
  • magnesium oxide powder is added to high purity alumina powder having a purity of 99.9% or more (preferably 99.95% or more).
  • high-purity alumina powder examples include high-purity alumina powder manufactured by Daimei Chemical Co., Ltd.
  • the purity of the magnesium oxide powder is preferably 99.9% or more, and the average particle size is preferably 0.3 ⁇ m or less.
  • the average particle size (primary particle size) of the raw material powder is not particularly limited, but is preferably 0.6 ⁇ m or less, and more preferably 0.4 ⁇ m or less from the viewpoint of densification during low-temperature sintering. More preferably, the average particle diameter of the raw material powder is 0.3 ⁇ m or less. The lower limit of the average particle size is not particularly limited.
  • the doctor blade method can illustrate the following methods.
  • a polyvinyl butyral resin (PVB resin) or acrylic resin as a binder is dispersed in a dispersion medium together with a plasticizer and a dispersant to prepare a slurry.
  • the dispersion medium is dried to solidify the slurry.
  • a plurality of obtained tapes are stacked, press-laminated or CIP-laminated to obtain a substrate-shaped molded body having a desired thickness.
  • the sintering temperature is preferably 1700 to 1900 ° C., more preferably 1750 to 1850 ° C. from the viewpoint of densification of the sintered body. Furthermore, it is preferable to set the temperature rising rate at 1400 to 1600 ° C. to 50 to 150 ° C./hr.
  • the annealing temperature is preferably within a maximum temperature of 100 ° C. during firing from the viewpoint of promoting magnesia discharge while preventing deformation and abnormal grain growth, and the maximum temperature is 1900 ° C. or less. Further preferred.
  • the annealing time is preferably 1 to 6 hours. Further, the annealing temperature is preferably in the range of the maximum temperature at the time of firing + 0 to 100 ° C.
  • the microscopic center line average surface roughness Ra of the surface of each crystal particle is reduced by precision polishing the blank substrate.
  • a CMP (Chemical Mechanical Polishing) process is generally used.
  • the polishing slurry used for this a slurry in which abrasive grains having a particle size of 30 nm to 200 nm are dispersed in an alkali or neutral solution is used.
  • the abrasive material include silica, alumina, diamond, zirconia, and ceria, which are used alone or in combination.
  • a hard urethane pad, a nonwoven fabric pad, and a suede pad can be illustrated as a polishing pad.
  • the annealing process after the rough polishing process before the final precision polishing process is performed.
  • the atmospheric gas for the annealing treatment include air, hydrogen, nitrogen, argon, and vacuum.
  • the annealing temperature is preferably 1200 to 1600 ° C., and the annealing time is preferably 2 to 12 hours. Thereby, discharge of magnesia can be promoted without impairing the smoothness of the surface.
  • the microscopic centerline average surface roughness Ra of the surface of the handle substrate is 5 nm or less.
  • the bonding strength of the donor substrate is reduced by the intermolecular force. This is more preferably 3 nm or less, and most preferably 1 nm or less.
  • this is a numerical value calculated by taking an image of the exposed surface of each crystal particle appearing on the surface with an atomic force electron microscope and according to JIS B0601.
  • a technique used for bonding the handle substrate and the donor substrate is not particularly limited, and for example, direct bonding by surface activation or a substrate bonding technique using an adhesive layer is used.
  • a low-temperature bonding technique using interface activation is preferably used. After surface activation with Ar gas in a vacuum state of about 10 ⁇ 6 Pa, a single crystal material such as Si can be bonded to the polycrystalline material via an adhesive layer such as SiO 2 at room temperature.
  • SiO2, Al2O3, and SiN are used in addition to resin adhesion.
  • the circuit on the donor substrate can be formed by a normal photolithography method or the like. Further, the circuit includes various electronic elements such as solder bumps and printed electrodes in addition to noble metal thin wires.
  • the material of the support substrate 6 can be silicon, glass, quartz, or various ceramics such as alumina, SiC, zirconia, aluminum nitride, etc., but from the viewpoint of ease of smooth processing, thermal expansion matching, and cost, silicon, glass Is preferred.
  • the support substrate may be provided with a large number of through holes in the thickness direction. As a result, a part of the ultraviolet curable resin enters the through hole, the bonding becomes strong, and the peeling liquid can be supplied from the through hole at the time of peeling.
  • UV curable resin Specific examples of the ultraviolet curable resin include (i) an acrylic pressure-sensitive adhesive, a pressure-sensitive adhesive (polymer elastic body) such as a saturated copolyester, (ii) an ultraviolet curable component, (iii) a photopolymerization initiator, And the composition containing conventional additives, such as a crosslinking agent, a tackifier, a plasticizer, a filler, anti-aging agent, and a coloring agent, is mentioned as needed.
  • a crosslinking agent such as a crosslinking agent, a tackifier, a plasticizer, a filler, anti-aging agent, and a coloring agent.
  • (meth) acrylic acid ester homopolymers or copolymers with copolymerizable comonomers are usually used as acrylic pressure-sensitive adhesives.
  • monomers or comonomers constituting these polymers for example, alkyl esters of (meth) acrylic acid (for example, methyl ester, ethyl ester, butyl ester, 2-ethylhexyl ester, octyl ester, etc.), (meth) acrylic acid Hydroxyalkyl ester (eg, hydroxyethyl ester, hydroxypropyl ester, etc.), (meth) acrylic acid glycidyl ester, (meth) acrylic acid, itaconic acid, maleic anhydride, (meth) acrylic acid amide, (meth) acrylic acid N -Hydroxymethylamide, alkylaminoalkyl esters of (meth) acrylic acid (eg dimethylaminoethy
  • saturated copolyester examples include saturated copolyesters of polyhydric alcohols and two or more polycarboxylic acids.
  • polyhydric alcohol include glycols such as ethylene glycol, propylene glycol, and 1,4-butanediol.
  • Polyvalent carboxylic acids include aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid and isophthalic acid; aliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid and sebacic acid. As polyvalent carboxylic acids, aromatic dicarboxylic acids and aliphatic dicarboxylic acids are often used in combination.
  • the ultraviolet curable component may be any monomer, oligomer, polymer or the like that has a carbon-carbon double bond in the molecule and can be cured by radical polymerization.
  • trimethylolpropane tri (meth) acrylate Pentaerythritol tri (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, etc.
  • the photopolymerization initiator may be any substance that can be cleaved by irradiation with ultraviolet rays of an appropriate wavelength that can trigger the polymerization reaction to generate radicals, such as benzoin methyl ether, benzoin isopropyl ether, Benzoin alkyl ethers such as benzoin isobutyl ether; Aromatic ketones such as benzyl, benzoin, benzophenone and ⁇ -hydroxycyclohexyl phenyl ketone; Aromatic ketals such as benzyldimethyl ketal; Polyvinylbenzophenone; Chlorothioxanthone, Dodecylthioxanthone, Dimethylthioxanthone And thioxanthones such as diethylthioxanthone.
  • crosslinking agent examples include polyisocyanate compounds, melamine resins, urea resins, epoxy resins, acid anhydrides, polyamines, and carboxyl group-containing polymers.
  • the bonding operation can be easily performed (for example, disclosed in JP2010-258341A).
  • Example 1 A slurry in which the following components were mixed was prepared.
  • (Raw material powder) ⁇ 100 parts by weight of ⁇ -alumina powder having a specific surface area of 3.5 to 4.5 m 2 / g and an average primary particle size of 0.35 to 0.45 ⁇ m ⁇ MgO (magnesia) 250 pppm ⁇ ZrO 2 (zirconia) 400ppm ⁇ Y 2 O 3 (yttria) 15ppm
  • (Dispersion medium) ⁇ 45 parts by weight of 2-ethylhexanol (binder) ⁇ PVB resin 4 parts by weight (dispersant) ⁇ Polymer surfactant 3 parts by weight (plasticizer) ⁇ DOP 0.1 parts by weight
  • This slurry was formed into a tape shape so as to be 0.25 mm in terms of the thickness after firing using a doctor blade method. This was layered by four layers, and a substrate-like powder compact with a thickness of 1 mm after firing was obtained.
  • the obtained powder compact is calcined at 1100 ° C. in the atmosphere (preliminary firing), and then the substrate is placed on a molybdenum plate, and the grain boundary pores are sufficiently discharged to the upper side by 0.1. Firing was carried out at a temperature of 1750 ° C. with a temperature increase rate of 1400 ° C. to 1600 ° C. being 50 ° C./h in an atmosphere of hydrogen 3: nitrogen 1 with a gap of ⁇ 0.5 mm. Thereafter, the substrate was placed on a molybdenum plate and annealed at 1750 ° C. for 3 hours with a molybdenum weight placed on the substrate.
  • the finished substrate had an outer diameter of 4 inches, a plate thickness of 1 mm, an average surface particle size of 20 ⁇ m, and a porosity of 0.1% or less by cross-sectional observation.
  • the additive mainly magnesia, etc.
  • the additive is discharged, and by placing a weight (loading) and annealing at the same temperature as firing, it is possible to promote the discharge of pores it can.
  • the average value of the front total light transmittance at a wavelength of 200 to 400 nm of the obtained translucent alumina substrate was measured and found to be 60%, and the average value of linear transmittance was 15%.
  • the polycrystalline translucent alumina constituting the handle substrate had an alumina purity of 99.9%.
  • this substrate was polished to a thickness of 0.6 mm using GC (green carbon) abrasive grains, diamond abrasive grains, and CMP liquid in this order to obtain a base material 2.
  • GC green carbon
  • a single crystal Si substrate having a diameter of 4 inches and a thickness of 250 ⁇ m was prepared. Then, the single crystal Si substrate and the base material 2 described above were bonded together by direct bonding by plasma activation. Both substrates used for bonding were subjected to a plasma treatment with nitrogen, and then the surface particles were removed by a water washing treatment. By pressing the end portions of the two substrates and bringing them into close contact with each other, the pressed portions were bonded and the bonding propagated to the entire surface. This phenomenon is observed when the surfaces of the substrates are polished very smoothly because the bonding is automatically advanced by the force (attractive force between the surfaces) that the two substrates attract each other.
  • the single crystal Si substrate side was ground with a grinder until the thickness reached 20 ⁇ m, and then lapped using a 1 ⁇ m diamond abrasive and a tin surface plate until the thickness reached 3 ⁇ m. .
  • it was polished with colloidal silica and a urethane pad to a thickness of 0.2 ⁇ m.
  • annealing treatment was performed at 300 ° C. to obtain a composite substrate of the base material 2 and the donor substrate 3.
  • a single-crystal Si substrate as a supporting substrate 6 was bonded to the main surface on the circuit 4 side of the semiconductor circuit substrate thus obtained with an ultraviolet curable resin.
  • the back surface 2b side of the semiconductor circuit board was ground with a grinder until the thickness of the semiconductor circuit board became 120 ⁇ m. Thereafter, dicing grooves 9 were formed so as to have a size of 1 mm ⁇ 1 mm according to the formed circuit 4.
  • Example 2 A composite substrate was produced in the same manner as in Example 1. However, when the average value of the front total light transmittance of the obtained translucent alumina substrate at a wavelength of 200 to 400 nm was measured, it was 65%, and the average value of the linear transmittance was 10%. The polycrystalline translucent alumina constituting the handle substrate had an alumina purity of 99.9%. However, in order to change the front total light transmittance and the linear transmittance, the firing temperature was changed to 1710 ° C., and the annealing temperature and time were changed to 1710 ° C. ⁇ 12 hr.
  • Example 1 In the same manner as in Example 1, the semiconductor circuit substrate and the supporting substrate were bonded with an ultraviolet curable resin, and the ultraviolet curable resin was cured, and 100 semiconductor circuit substrates 10 were separated from the supporting substrate.
  • the handle substrate is single crystal sapphire
  • the average value of the front total light transmittance in the wavelength range of 200 to 400 nm is 85%
  • Example 2 In the same manner as in Example 1, the semiconductor circuit substrate and the supporting substrate were bonded with an ultraviolet curable resin, and the ultraviolet curable resin was cured, and 100 semiconductor circuit substrates 10 were separated from the supporting substrate.
  • the handle substrate is made of alumina (99.5% purity)
  • the average value of the front total light transmittance in the wavelength range of 200 to 400 nm is 50%
  • the straight line in the wavelength range of 200 to 400 nm is 1% or less.
  • Comparative Example 3 In Comparative Example 2, the ultraviolet irradiation time was extended. That is, UV light having a center wavelength of 365 nm was irradiated from the handle substrate 2A side at 900 mJ / cm 2 , but the UV curable resin 5 was not cured, and the cut pieces of each semiconductor circuit substrate 10 were peeled off from the support substrate 6. I could not.
  • Table 1 The results are summarized in Table 1.

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Abstract

半導体用複合基板のハンドル基板２Ａが多結晶透光性アルミナからなり、多結晶透光性アルミナのアルミナ純度が９９．９％以上であり、多結晶透光性アルミナの２００～４００ｎｍの波長範囲における前方全光線透過率の平均値が６０％以上であり、多結晶透光性アルミナの２００～４００ｎｍの波長範囲における直線透過率の平均値が１５％以下である。

Description

ハンドル基板、半導体用複合基板、半導体回路基板およびその製造方法
　本発明は、ハンドル基板、半導体用複合基板、半導体回路基板およびその製造方法に関するものである。
　従来、Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｑｕａｒｔｚ（ＳＯＱ）、Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ（ＳＯＧ）、Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｓａｐｐｈｉｒｅ （ＳＯＳ）と呼ばれる、ハンドル基板を透明・絶縁基板で構成したＳＯＩや、ＧａＮ、ＺｎＯ、ダイアモンド、ＡｌＮ等の透明ワイドギャップ半導体をシリコン等のドナー基板に接合することで得られた貼り合わせウェーハが知られている。ＳＯＱ、ＳＯＧ、ＳＯＳなどは、ハンドル基板の絶縁性・透明性などからプロジェクター、高周波デバイスなどへの応用が期待されている。またワイドギャップ半導体の薄膜をハンドル基板に複合化した貼り合わせウェーハは、高性能レーザーやパワーデバイスなどへの応用が期待される。
　こうした半導体用の複合基板は、ハンドル基板とドナー基板とからなっており、一般的にハンドル基板やドナー基板は単結晶材料からなる。従来は、ベース基板上にシリコン層をエピタキシャル成長により形成する方法が主流であったが、近年直接接合により形成する方法が開発され、半導体デバイスの性能改善に寄与している。（特許文献１、２、３）。すなわち、こうしたハンドル基板とドナー基板とは、接合層や接着層を介して接合されるか、あるいは直接接合される。
　しかし、サファイアは高価であることから、コストダウンのためには、サファイア以外の材料の基板をハンドル基板として用いることが望まれる。上述した接合技術の進歩に伴い、石英、ガラス、アルミナといったサファイア以外の材質からなるハンドル基板も各種提案されている（特許文献４、５、６、７）。
　このような半導体デバイスは、搭載させる機器の高機能化や小型化に伴い、低背化が必須となっており、貼り合せによって形成された複合基板の半導体デバイスが構成された側の主面（回路側の主面）の反対側の主面（対向面）を研削、研磨、エッチング等の加工をすることで、薄肉化する。複合基板の厚さが薄くなると、基板の反りが発生し易くなり、ハンドリングに支障をきたす。このたため、複合基板の回路側の主面に別体の支持基板を接着することによって、ハンドリングを可能とする方法が知られている（特許文献８）。
特開平08-512432 特開2003-224042 特開2010-278341 WO　2010/128666　A1 特開平05-160240 特開平05-160240 特開2008-288556 特開2005-191550 PCT/JP2013/069284 特開２０１０－２５８３４１
　複合基板の回路側の主面に別体の支持基板を接着する際、後から複合基板を支持基板から剥離させることを考慮し、紫外線硬化により粘着性を失うもの、熱硬化により粘着性を失うもの、または、特定の溶剤に溶解可能といった特徴を持つ接着剤が提案されている。しかし、熱や溶剤によってデバイスに与えられるダメージを考慮すると、紫外線硬化接着剤が、熱や溶剤によるダメージなく支持基板をはがすことができるため、望ましい。
　複合基板と別体の支持基板との間に紫外線硬化型樹脂を介在させた状態で、紫外線を紫外線硬化型樹脂に対して照射する際には、紫外線を支持基板側から照射してもよく、複合基板側から照射してもよいはずである。
　しかし、支持基板側から紫外線を照射する場合、支持基板の材質は紫外線を透過する材料でなければならない。支持基板には、接着後の裏面加工プロセスに応じ、機械的強度、耐薬品性、接着する基板との熱膨張マッチングといった特性が必須であるため、更に紫外線に対する透過性まで必要となった場合、材質の選択の幅が狭まるため、生産性の観点から好ましくない。この観点からは、複合基板側から紫外線を照射することが好ましいと言える。
　しかし、本発明者の検討によると、複合基板に対して支持基板を紫外線硬化型樹脂で接着し、ハンドル基板側から紫外線を照射して樹脂を硬化させると、この後に複合基板を支持基板から剥離させるときに、複合基板の割れや剥離不良が生じ、歩留りが低下することがあった。
　本発明の課題は、ハンドル基板側から紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂を硬化させ、次いで複合基板を支持基板から剥離させるときに、複合基板の割れや剥離不良を抑制することである。
　本発明は、半導体用複合基板のハンドル基板であって、
　ハンドル基板が多結晶透光性アルミナからなり、多結晶透光性アルミナのアルミナ純度が９９．９％以上であり、多結晶透光性アルミナの２００～４００ｎｍの波長範囲における前方全光線透過率の平均値が６０％以上であり、多結晶透光性アルミナの２００～４００ｎｍの波長範囲における直線透過率の平均値が１５％以下であることを特徴とする。
　また、本発明は、前記ハンドル基板、およびハンドル基板の接合面に対して接合されているドナー基板を有することを特徴とする、半導体用複合基板に係るものである。
　また、本発明は、前記半導体用複合基板、および前記ドナー基板上に設けられている回路を有することを特徴とする、半導体回路基板に係るものである。
　また、本発明は、ハンドル基板、ハンドル基板の接合面に対して接合されているドナー基板、およびドナー基板上に設けられている回路を有する半導体回路基板を製造する方法であって、
　多結晶透光性アルミナからなり、接合面と対向面とを有する基材、この基材の接合面に対して接合されているドナー基板、および前記ドナー基板上に設けられている回路を有する部品を得る工程であって、前記多結晶透光性アルミナのアルミナ純度が９９．９％以上であり、前記多結晶透光性アルミナの２００～４００ｎｍの波長範囲における前方全光線透過率の平均値が６０％以上であり、前記多結晶透光性アルミナの２００～４００ｎｍの波長範囲における直線透過率の平均値が１５％以下である工程；
　前記基材を前記対向面側から加工し、前記基材の厚さを小さくすることによって前記ハンドル基板を形成する工程；および
　前記ドナー基板と支持基板との間に紫外線硬化型接着剤を介在させた状態で、２００～４００ｎｍの波長範囲の紫外線を前記ハンドル基板側から前記紫外線硬化型樹脂へと照射することによって紫外線硬化型樹脂を硬化させることを特徴とする。
　本発明によれば、ハンドル基板側から紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂を硬化させ、次いで複合基板を支持基板から剥離させるときに、複合基板の割れや剥離不良を抑制することができる。
（ａ）は、ハンドル基板の基材２、ドナー基板３、紫外線硬化型樹脂５および支持基板６からなる部品１を示す模式図であり、（ｂ）は、（ａ）の基材２を薄くした状態を示す模式図である。 （ａ）は、図1（ｂ）の部品に対してダイシング溝９を形成した状態を示す模式図であり、（ｂ）は、切断後の半導体回路基板１０を示す模式図である。 （ａ）は、本発明における紫外線の照射状態を示す模式図であり、（ｂ）は、比較例における紫外線の照射状態を示す模式図である。 前方全光線透過率の測定法を説明するための模式図である。 直線透過率の測定法を説明するための模式図である。 結晶粒径の測定方法を説明するための模式図である。
　以下、適宜図面を参照しつつ、本発明を更に詳細に説明する。
　図１（ａ）に示すように、多結晶透光性アルミナからなる基材２を準備する。基材２の一対の主面のうち一方は接合面２ａであり、他方は対向面２ｂである。基材２の接合面２ａにドナー基板３を接合し、ドナー基板３上に回路４を形成する。次いで、ドナー基板３と別体の支持基板６との間に紫外線硬化型樹脂５を介在させることで、両者を粘着させ、部品１を作製する。
　次いで、図１（ｂ）に示すように、基材２を加工して薄板化し、ハンドル基板２Ａを得る。これによって照射前の部品１Ａが作製される。なお、図１（ｂ）において、破線の領域８は、基材２から除去された領域を示し、２ｃは、薄板化加工後の対向面を示す。
　次いで、図２（ａ）に示すように、部品１Ａにダイシング溝９を形成し、大寸法の複合基板７Ａを多数の複合基板７Ｂに分割する。ここで、ダイシング溝９は、複合基板７Ｂを分離するが、更に紫外線硬化型樹脂５まで分割することが好ましい。
　次いで、図３（ａ）に示すように、ハンドル基板２Ａの対向面２ｃ側から紫外線を矢印Ａのように照射する。紫外線は、ハンドル基板２Ａ、ドナー基板３を透過し、紫外線硬化型樹脂５に照射され、樹脂５を硬化させる。
　ここで、従来は、図３（ｂ）に示すように、ハンドル基板１２を透過した紫外線は、回路４の隙間１６を矢印Ｂのように直進し、紫外線硬化型樹脂５を硬化させる。一方、回路に対して矢印Ａのように入射した紫外線は回路を透過できず、回路の上方には影の領域１７が生ずる。この結果、領域１７では紫外線硬化型樹脂の硬化が進まず、粘着性が維持される一方、隙間１６上の領域では樹脂の硬化が進み、粘着性が喪失する。この状態で複合基板を支持基板から剥離させると、隙間１６上の領域では剥離が簡単に生ずるが、影の領域１７では粘着性が残っているので、剥離時の応力が複合基板に均等に加わらない。この結果、複合基板を支持基板から剥離させるときに、複合基板の割れや剥離不良が生じやすいものと考えられる。
　これに対して、本発明では、ハンドル基板を構成する多結晶透光性アルミナの２００～４００ｎｍの波長範囲における前方全光線透過率の平均値を６０％以上とすることで、紫外線を効率的に樹脂５へと矢印Ｂのように照射しつつ、同時にその直線透過率を１５％以下と低くすることで、矢印Ｃのように紫外線をハンドル基板内で散乱させる。ドナー基板３は薄いので、ハンドル基板で散乱した紫外線は、回路４の上方にも効率的に照射され、影が生じにくくなる。この結果、紫外線照射後の樹脂５が均等に硬化するので、複合基板を支持基板から剥離させるときに、複合基板の割れや剥離不良が抑制される。
　以下、本発明の各構成要素について更に述べる。
（半導体用複合基板）
　本発明の複合基板は、プロジェクター用発光素子、高周波デバイス、高性能レーザー、パワーデバイス、ロジックＩＣなどに利用できる。
（ドナー基板）
　複合基板は、本発明のハンドル基板と、ドナー基板とを含む。
　ドナー基板の材質は、特に限定されないが、好ましくは、シリコン、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、酸化亜鉛及びダイアモンドからなる群から選択される。ドナー基板の厚さは、特に限定されないが、通常のＳＥＭＩ／ＪＥＩＴＡ規格近傍のものがハンドリングの関係から扱いやすい。
　ドナー基板は、上述の材質を有し、表面に酸化膜を有していてもよい。酸化膜を通してイオン注入を行えば、注入イオンのチャネリングを抑制する効果が得られるからである。酸化膜は、好ましくは５０～５００ｎｍの厚さを有する。酸化膜を有するドナー基板もドナー基板に含まれ、特に区別しない限り、ドナー基板と称する。
（ハンドル基板）
　ハンドル基板の厚さは、特に限定されないが、通常のＳＥＭＩ／ＪＥＩＴＡ規格近傍のものがハンドリングの関係から扱いやすい。具体的には、ハンドル基板の厚さは、直径が１００mmのウェハの場合は５２５μｍ、直径１５０ｍｍの場合は６２５μｍ、直径２００ｍｍの場合は７２５μｍ、直径３００ｍｍの場合は７７５μｍとすることが好ましい。また、ハンドル基板にはキャビティを設けることもできる。
　ハンドル基板の材質は、上述の多結晶透光性アルミナであり、多結晶透光性アルミナの２００～４００ｎｍの波長範囲における前方全光線透過率の平均値が６０％以上である。これによって紫外線硬化型樹脂への照射光量を増大させることができる。この観点からは、多結晶透光性アルミナの２００～４００ｎｍの波長範囲における前方全光線透過率の平均値が６５％以上であることが更に好ましい。
　また、ハンドル基板を構成する多結晶透光性アルミナの２００～４００ｎｍの波長範囲における直線透過率の平均値が１５％以下である。これによって、ハンドル基板を透過する光を散乱して紫外線硬化型樹脂の硬化を均一にすることができる。この観点からは、前記多結晶透光性アルミナの２００～４００ｎｍの波長範囲における直線透過率の平均値が１０％以下であることが更に好ましい。
　前記前方全光線透過率は、図４の測定装置４０によって得られた測定値に基づいて算出する。図４の測定装置は、積分球４１の開口部を試料Ｓ（厚さ１ｍｍ）で塞ぎ、穴４４（直径φ３ｍｍ）を有するプレート４２を試料Ｓの上面に載置し、その状態で光源４６からの光を穴４４を通して試料Ｓへ照射し、積分球４１を用いて試料Ｓを通過してきた光を集め、その光の強度を検出器４８により測定するものである。前方全光線透過率は、以下の式により求める。
 
　前方全光線透過率＝１００×（測定した光の強度）／（光源の強度）
 
　前記直線透過率は以下のようにして求めた値である。
　基本的には前方全光線透過率と同様に測定する。ただし、図５に示すように、試料Ｓと積分球４１の距離を８０ｍｍと離し、積分球４１の開口部の寸法をφ１０ｍｍとし、試料Ｓから直線方向に開口部を通過した光のみを集め、その光強度を測定する。
　また、本明細書における紫外線は、波長２００以上、４００ｎｍ以下の光線を意味する。
　前記多結晶透光性アルミナのアルミナ純度は９９．９％以上である。
　また、前記多結晶透光性アルミナの相対密度は、半導体の後処理に対する耐久性および汚染防止の観点から、９８％以上とすることが好ましく、９９％以上とすることが更に好ましい。
　前記多結晶透光性アルミナの平均結晶粒径は、５～６０μｍとすることが好ましく、これにより、接合面の平滑性を確保しやすい。この観点からは、前記多結晶透光性アルミナの平均結晶粒径は、１０～５０μｍとすることが更に好ましい。
　なお、結晶粒子の平均粒径は以下のようにして測定するものである。
（１）　焼結体の断面を鏡面研磨、サーマルエッチングして粒界を際立たせた後、顕微鏡写真（１００～２００倍）を撮影し、単位長さの直線が横切る粒子の数を数える。これを異なる３箇所について実施する。なお、単位長さは５００μｍ～１０００μｍの範囲とする。
（２）　実施した３箇所の粒子の個数の平均をとる。
（３）　下記の式により、平均粒径を算出する。
　［算出式］
　　　　Ｄ＝（４／π）×（Ｌ／ｎ）
　　　［Ｄ：平均粒径、Ｌ：直線の単位長さ、ｎ：３箇所の粒子の個数の平均］
　平均粒径の算出例を図６に示す。異なる３箇所の位置において、それぞれ単位長さ（例えば５００μｍ）の直線が横切る粒子の個数が２２、２３、１９としたとき、平均粒径Ｄは、上記算出式により、
Ｄ＝（４／π）×［５００／｛（２２＋２３＋１９）／３｝］＝２９．９μｍ
となる。
　ハンドル基板の成形方法は特に限定されず、ドクターブレード法、押し出し法、ゲルキャスト法など任意の方法であってよい。特に好ましくは、基板をドクターブレード法を用いて製造する。好適な実施形態においては、セラミック粉末、分散媒および結合剤を含むスラリーをドクターブレード法によりテープ成形し、このテープを所定の形状に切り出した後、複数枚重ね加圧積層させることによって成形体を得、この成形体を焼結させる。
　好ましくは純度９９．９％以上（好ましくは９９．９５％以上）の高純度アルミナ粉末に対して、１００ｐｐｍ以上、３００ｐｐｍ以下の酸化マグネシウム粉末を添加する。このような高純度アルミナ粉末としては、大明化学工業株式会社製の高純度アルミナ粉体を例示できる。また、この酸化マグネシウム粉末の純度は９９．９％以上が好ましく、平均粒径は０．３μｍ以下が好ましい。
　原料粉末の平均粒径（一次粒子径）は特に限定されないが、低温焼結での緻密化という観点からは、０．６μｍ以下が好ましく、０．４μｍ以下が更に好ましい。一層好ましくは、原料粉末の平均粒子径は０．３μｍ以下である。この平均粒径の下限は特に限定されない。原料粉末の平均粒子径は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）による原料粉末の直接観察によって決定できる。
　なお、ここでいう平均粒径とはＳＥＭ写真(倍率：Ｘ３００００。任意の２視野)上における２次凝集粒子を除く１次粒子の（最長軸長＋最短軸長）／２の値のｎ＝５００平均値のことである。
　ドクターブレード法は、以下の方法を例示できる。
（１）　セラミック粉体とともに、結合剤となるポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ樹脂）、または、アクリル樹脂を、可塑剤、分散剤と共に分散媒中に分散してスラリーを調製し、ドクターブレード法にて、テープ状に成形した後、分散媒を乾燥させてスラリーを固化させる。
（２）　得られたテープを複数枚積み重ね、プレス積層またはＣＩＰ積層することで所望の厚みの基板形状の成形体を得る。
　本発明のハンドル基板を得るには、焼結温度は、焼結体の緻密化という観点から、１７００～１９００℃が好ましく、１７５０～１８５０℃が更に好ましい。さらに１４００～１６００℃の昇温速度を５０～１５０℃／ｈｒにすることが好ましい。
　また、焼成時に十分に緻密な焼結体を生成させた後に、更に追加で焼成温度でアニール処理を実施することで達成される。このアニール温度は、変形や異常粒成長発生を防止しつつ、マグネシアの排出を促進するといった観点から焼成時の最高温度±１００℃以内であることが好ましく、最高温度が１９００℃以下であることが更に好ましい。また、アニール時間は、１～６時間であることが好ましい。
　更に、アニール温度は焼成時の最高温度+０～１００℃の範囲であることが好ましい。
　上記のように成形、焼結を行い、アルミナ焼結体からなるブランク基板を得る。
　ブランク基板を精密研磨加工することによって、各結晶粒子の表面の微視的な中心線平均表面粗さＲａを小さくする。こうした研磨加工としては、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）加工が一般的であり。これに使われる研磨スラリーとして、アルカリまたは中性の溶液に３０ｎｍ～２００ｎｍの粒径を持つ砥粒を分散させたものが使われる。砥粒材質としては、シリカ、アルミナ、ダイヤ、ジルコニア、セリアを例示でき、これらを単独または組み合わせて使用する。また、研磨パッドには、硬質ウレタンパッド、不織布パッド、スエードパッドを例示できる。
　また、最終的な精密研磨加工を実施する前の粗研磨加工を実施した後にアニール処理を行うことが望ましい。アニール処理の雰囲気ガスは大気、水素、窒素、アルゴン、真空を例示できる。アニール温度は１２００～１６００℃、アニール時間は２～１２時間であることが好ましい。これにより、表面の平滑を損ねることなく、マグネシアの排出を促進することができる。
　好適な実施形態においては、ハンドル基板の表面の微視的な中心線平均表面粗さＲａが５ｎｍ以下である。これが大きいと、分子間力によって、ドナー基板の接合強度を低減させる。これは、３ｎｍ以下が更に好ましく、１ｎｍ以下が最も好ましい。なお、これは、表面に表れる各結晶粒子の露出面について原子間力電子顕微鏡によって撮像し、ＪＩＳ　Ｂ０６０１に従い算出する数値のことである。
　各結晶粒表面の面粗さを微視的に観察する場合には、AFM（Atomic Force Microscope：原子間力顕微鏡）による10um視野範囲での表面形状観察が用いられる。
（接合形態）
　ハンドル基板とドナー基板との接合に用いられる技術としては、特に限定される訳ではないが、例えば表面活性化による直接接合や、接着層を用いた基板接合技術が用いられる。
　直接接合には界面活性化による低温接合技術が好適に用いられる。１０－６Ｐａ程度の真空状態にてArガスによる表面活性化を実施後、常温にてＳｉ等の単結晶材料がＳｉＯ２等の接着層を介して多結晶材料と接合されることができる。
　接着層の例としては、樹脂による接着の他に、SiO2、Al2O3、SiNが用いられる。
（回路）
　ドナー基板上の回路は、通常のフォトリソグラフィー法などによって形成することができる。また、回路は、貴金属の細線の他、はんだバンプや印刷電極などの各種電子素子を含む。
（支持基板）
　支持基板６の材質はシリコン、ガラス、石英、またはアルミナ、ＳｉＣ、ジルコニア、窒化アルミ等の各種セラミックとすることができるが、平滑加工のし易さ、熱膨張マッチング、コストの観点からシリコン、ガラスが好ましい。
　また、支持基板には、厚み方向に多数の貫通穴を設けても良い。これによって、紫外線硬化型樹脂の一部が貫通穴に入り込み、接合が強固になるとともに、剥離の際に貫通穴から剥離液を供給することができる。
（紫外線硬化型樹脂）
　紫外線硬化型樹脂としては、具体的には、（ｉ）アクリル系粘着剤、飽和コポリエステルなどの粘着剤（高分子弾性体）、（ii）紫外線硬化性成分、（iii）光重合開始剤、及び必要に応じて、架橋剤、粘着付与剤、可塑剤、充填剤、老化防止剤、着色剤などの慣用の添加剤を含む組成物が挙げられる。
　前記（ｉ）粘着剤のうち、アクリル系粘着剤としては、通常、（メタ）アクリル酸エステルの単独重合体又は共重合性コモノマーとの共重合体が用いられる。これらの重合体を構成するモノマー又はコモノマーとして、例えば、（メタ）アクリル酸のアルキルエステル（例えば、メチルエステル、エチルエステル、ブチルエステル、２－エチルヘキシルエステル、オクチルエステルなど）、（メタ）アクリル酸のヒドロキシアルキルエステル（例えば、ヒドロキシエチルエステル、ヒドロキシプロピルエステルなど）、（メタ）アクリル酸グリシジルエステル、（メタ）アクリル酸、イタコン酸、無水マレイン酸、（メタ）アクリル酸アミド、（メタ）アクリル酸Ｎ－ヒドロキシメチルアミド、（メタ）アクリル酸アルキルアミノアルキルエステル（例えば、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ｔ－ブチルアミノエチルメタクリレートなど）、酢酸ビニル、スチレン、アクリロニトリルなどが挙げられる。主モノマーとしては、通常、ホモポリマーのガラス転移点が－５０℃以下のアクリル酸アルキルエステルが使用される。
　前記飽和コポリエステルとしては、多価アルコールと２種以上の多価カルボン酸との飽和コポリエステルが例示できる。多価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４－ブタンジオールなどのグリコール類などが挙げられる。多価カルボン酸には、テレフタル酸、イソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸；アジピン酸、セバシン酸などの脂肪族ジカルボン酸などが含まれる。多価カルボン酸として、芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジカルボン酸とを併用する場合が多い。
　（ii）紫外線硬化性成分としては、分子中に炭素－炭素二重結合を有し、ラジカル重合により硬化可能なモノマー、オリゴマー、ポリマーなどであればよく、例えば、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６－ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートなどの（メタ）アクリル酸と多価アルコールとのエステル；エステルアクリレートオリゴマー；２－プロペニル ジ－３－ブテニルシアヌレート、２－ヒドロキシエチル ビス（２－アクリロキシエチル）イソシアヌレート、トリス（２－アクリロキシエチル）イソシアヌレート、トリス（２－メタクリロキシエチル）イソシアヌレートなどのシアヌレート又はイソシアヌレート化合物などが挙げられる。
　（iii）光重合開始剤としては、その重合反応の引金となり得る適当な波長の紫外線を照射することにより開裂しラジカルを生成する物質であればよく、例えば、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテルなどのベンゾインアルキルエーテル類；ベンジル、ベンゾイン、ベンゾフェノン、α－ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンなどの芳香族ケトン類；ベンジルジメチルケタールなどの芳香族ケタール類；ポリビニルベンゾフェノン；クロロチオキサントン、ドデシルチオキサントン、ジメチルチオキサントン、ジエチルチオキサントンなどのチオキサントン類などが挙げられる。
　前記架橋剤には、例えば、ポリイソシアネート化合物、メラミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、酸無水物、ポリアミン、カルボキシル基含有ポリマーなどが含まれる。
　さらに、こういった接着成分をフィルムに塗布した市販のダイシングシートを用いると接着作業を簡便に行うことができる（例えば、特開２０１０－２５８３４１に開示）。
（実施例１）
　以下の成分を混合したスラリーを調製した。
（原料粉末）
　・比表面積３．５～４．５ｍ２／ｇ、平均一次粒子径０．３５～０．４５μｍのα－アルミナ粉末
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１００重量部
　・ＭｇＯ（マグネシア）　　　　　　２５０ｐｐｐｍ
　・ＺｒＯ２（ジルコニア）　　　　　　４００ｐｐｍ
　・Ｙ２Ｏ３（イットリア）　　　　　　　１５ｐｐｍ
（分散媒）
　・２-エチルヘキサノール　　　　　　　　　４５重量部
（結合剤）
　・ＰＶＢ樹脂　　　　　　　　　　　　　　　４重量部
（分散剤）
　・高分子界面活性剤　　　　　　　　　　　　３重量部
（可塑剤）
　・ＤＯＰ　　　　　　　　　　　　　　　０．１重量部
　このスラリーを、ドクターブレード法を用いて焼成後の厚さに換算して０．２５ｍｍとなるようテープ状に成形した。これを４層重ねプレス積層し、焼成後の厚さが１ｍｍとなる基板状の粉末成形体を得た。
　得られた粉末成形体を、大気中１１００℃で仮焼（予備焼成）の後、基板をモリブデン製の板に載せ、粒界気孔の十分な排出を行うことを目的に、上側に０．１～０．５ｍｍのすき間をあけた状態で、水素３：窒素１の雰囲気中で１４００℃から１６００℃での昇温速度を５０℃/ｈとして、１７５０℃の温度で焼成を行った。その後、基板をモリブデン製の板に載せ、基板の上にもモリブデン製のおもりを載せた状態で１７５０℃で３時間アニール処理を行った。出来上がった基板は、外径がφ４インチ、板厚が１ｍｍ、表面の平均粒径が２０μｍ、断面観察による気孔率は０．１％以下であった。焼成時に上側にすき間をあけることで、添加物（主にマグネシア等）の排出を行うとともに、重りを載せ（荷重を掛け）焼成と同等温度でアニールすることで、気孔の排出を促進することができる。
　得られた透光性アルミナ基板の、波長２００～４００ｎｍの前方全光線透過率の平均値を測定したところ、６０％であり、直線透過率の平均値は１５％であった。ハンドル基板を構成する多結晶透光性アルミナのアルミナ純度が９９．９％であった。
　続いて、この基板をＧＣ（グリーンカーボン）砥粒、ダイヤモンド砥粒、ＣＭＰリキッドを順に用いて０．６ｍｍ厚に研磨し、基材２を得た。
　次に、直径φ４インチ、厚み２５０μｍの単結晶Ｓｉ基板を用意した。そして、単結晶Ｓｉ基板と上述の基材２とを、プラズマ活性化による直接接合により貼り合わせた。接合に用いた両基板は、窒素にてプラズマ処理を実施し、その後水洗処理により表面のパーティクルを除去した。両基板を、端部を押圧して密着させることにより、その押圧した部分が接合されると共に、その接合が全面へと伝播していった。この現象は、両基板がお互いに引きつけ合う力（表面間引力）により自動的に接合が進行していくものであり、非常に平滑に表面が研磨されている場合に観察される。
　両基板の接合が終了した後、単結晶Ｓｉ基板側をグラインダーで厚みが２０μｍになるまで研削し、次に、１μｍのダイヤモンド砥粒と錫定盤を用いて厚みが３μｍになるまでラップ加工した。次にコロイダルシリカとウレタンパッドを用いてポリッシュし、厚みを０．２μｍとした。このようにＳｉ基板を薄くした後、３００℃にてアニール処理を実施し、基材２とドナー基板３との複合基板を得た。
　このようにして得られた複合基板のドナー基板３上に、露光機を用いて細線パターン４を形成した。すなわち、まず、ドナー基板板上へレジストを塗布し、線幅０．４μｍのパターンが形成されたマスクを用いて露光した後、現像した。露光には、ＫｒＦレーザ（λ＝２４８ｎｍ）を用いた。
　こうして得られた半導体回路基板の回路４側の主面に、単結晶Ｓｉ基板を支持基板６として紫外線硬化型樹脂で接着した。半導体回路基板の裏面２ｂ側をグラインダーで、半導体回路基板の厚みが１２０μｍになるまで研削した。その後、形成した回路４に応じ、１ｍｍ×１ｍｍの大きさとなるように、ダイシング溝９を形成した。
　次いで、ハンドル基板２Ａ側から中心波長３６５ｎｍの紫外線を３００ｍJ／ｃｍ２照射し、紫外線硬化型樹脂５を硬化させた。次いで、支持基板６から、各半導体回路基板１０の個片を１００個剥離させたところ、１個について基板１０の割れや剥離不良が見られた。
（実施例２）
　実施例１と同様にして複合基板を作製した。ただし、得られた透光性アルミナ基板の波長２００～４００ｎｍの前方全光線透過率の平均値を測定したところ、６５％であり、直線透過率の平均値は１０％であった。ハンドル基板を構成する多結晶透光性アルミナのアルミナ純度が９９．９％であった。ただし、前方全光線透過率、直線透過率を変えるために、焼成温度を１７１０℃とし、アニール温度および時間を１７１０℃×１２ｈｒに変更した。
　ここで、ハンドル基板２Ａ側から中心波長３６５ｎｍの紫外線を３００ｍJ／ｃｍ２照射し、紫外線硬化型樹脂５を硬化させた。次いで、支持基板６から、各半導体回路基板１０の個片を１００個剥離させたところ、基板１０の割れや剥離不良は観察されなかった。
（比較例１）
　実施例１と同様にして半導体回路基板と支持基板とを紫外線硬化型樹脂によって接着し、紫外線硬化型樹脂を硬化させて支持基板から半導体回路基板１０を１００個剥離させた。ただし、本例においては、ハンドル基板は単結晶サファイアであり、２００～４００ｎｍの波長範囲における前方全光線透過率の平均値が８５％であり、２００～４００ｎｍの波長範囲における直線透過率の平均値が８０％である。
　そして、ハンドル基板２Ａ側から中心波長３６５ｎｍの紫外線を３００ｍJ／ｃｍ２照射し、紫外線硬化型樹脂５を硬化させ、支持基板６から、切断された各半導体回路基板１０の個片を１００個剥離させたところ、９個について基板１０の割れや剥離不良の発生が見られた。
（比較例２）
　実施例１と同様にして半導体回路基板と支持基板とを紫外線硬化型樹脂によって接着し、紫外線硬化型樹脂を硬化させて支持基板から半導体回路基板１０を１００個剥離させた。ただし、本例においては、ハンドル基板はアルミナ（９９．５％純度）であり、２００～４００ｎｍの波長範囲における前方全光線透過率の平均値が５０％であり、２００～４００ｎｍの波長範囲における直線透過率の平均値が１％以下である。
　そして、ハンドル基板２Ａ側から中心波長３６５ｎｍの紫外線を３００ｍJ／ｃｍ２照射したが、紫外線硬化型樹脂５は硬化せず支持基板６から、切断された各半導体回路基板１０の個片を剥離することができなかった。
（比較例３）
　比較例２において、紫外線の照射時間を延ばした。すなわち、ハンドル基板２Ａ側から中心波長３６５ｎｍの紫外線を９００ｍJ／ｃｍ２照射したが、紫外線硬化型樹脂５は硬化せず支持基板６から、切断された各半導体回路基板１０の個片を剥離することができなかった。上記の結果を表１にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001

Claims (7)

  1. 　半導体用複合基板のハンドル基板であって、
    　前記ハンドル基板が多結晶透光性アルミナからなり、前記多結晶透光性アルミナのアルミナ純度が９９．９％以上であり、前記多結晶透光性アルミナの２００～４００ｎｍの波長範囲における前方全光線透過率の平均値が６０％以上であり、前記多結晶透光性アルミナの２００～４００ｎｍの波長範囲における直線透過率の平均値が１５％以下であることを特徴とする、ハンドル基板。
  2. 　請求項１記載のハンドル基板、および前記ハンドル基板の接合面に対して接合されているドナー基板を有することを特徴とする、半導体用複合基板。
  3. 　前記ドナー基板が単結晶シリコンからなることを特徴とする、請求項２記載の複合基板。
  4. 　請求項２または３記載の半導体用複合基板、および前記ドナー基板上に設けられている回路を有することを特徴とする、半導体回路基板。
  5. 　ハンドル基板、前記ハンドル基板の接合面に対して接合されているドナー基板、および前記ドナー基板上に設けられている回路を有する半導体回路基板を製造する方法であって、
    　多結晶透光性アルミナからなり、接合面と対向面とを有する基材、この基材の接合面に対して接合されているドナー基板、および前記ドナー基板上に設けられている回路を有する部品を得る工程であって、前記多結晶透光性アルミナのアルミナ純度が９９．９％以上であり、前記多結晶透光性アルミナの２００～４００ｎｍの波長範囲における前方全光線透過率の平均値が６０％以上であり、前記多結晶透光性アルミナの２００～４００ｎｍの波長範囲における直線透過率の平均値が１５％以下である工程；
    　前記基材を前記対向面側から加工し、前記基材の厚さを小さくすることによって前記ハンドル基板を形成する工程；および
    　前記ドナー基板と支持基板との間に紫外線硬化型樹脂を介在させた状態で、２００～４００ｎｍの波長範囲の紫外線を前記ハンドル基板側から前記紫外線硬化型樹脂へと照射することによって前記紫外線硬化型樹脂を硬化させることを特徴とする、半導体回路基板の製造方法。
  6. 　前記紫外線硬化型樹脂を硬化させた後、前記支持基板を前記半導体回路基板から剥離させる剥離工程を有することを特徴とする、請求項５記載の方法。
  7. 　前記ドナー基板が単結晶シリコンからなることを特徴とする、請求項５または６記載の方法。
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