JP3675642B2 - Method for manufacturing dielectric separated wafer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は誘電体分離ウェーハの製造方法、詳しくは誘電体分離シリコン島を有する誘電体分離ウェーハの製造時に、誘電体分離ウェーハのシリコン島の分離研磨によって生じたウェーハ表面上の窪み(段差)を平坦化する誘電体分離ウェーハの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、張り合わせシリコンウェーハの一種として、張り合わせ誘電体分離ウェーハが知られている。従来の張り合わせ誘電体分離ウェーハは、図1に示す各工程を経て製造されていた。図1は一般的な誘電体分離ウェーハの製造工程を示す説明図である。
すなわち、まず、活性層用ウェーハとなる表面を鏡面加工したシリコンウェーハ10を用意する(図1(a))。次いで、このシリコンウェーハ10の表面に、マスク酸化膜11を形成し(図1(b))、それからフォトリソグラフ法によって窓付きのレジスト膜12を形成する。この窓を介して酸化膜11に所定パターンの窓を形成し、シリコンウェーハ10表面を露出させる。次に、レジスト膜12を除去した後、このシリコンウェーハ10をエッチング液(IPA/KOH/H2O)に浸漬して、ウェーハ表面の窓内部を異方性エッチングする(図1(c))。このようにして、ウェーハ表面に断面V字形状の誘電体分離用溝13が形成される。
なお、ここでいう異方性エッチングとは、シリコンウェーハ10の結晶面方位に起因し、深さ方向のエッチング速度が水平方向よりも大きくて、エッチング速度が方向依存性を持ったエッチングのことである。
【0003】
次に、マスク酸化膜11を希HF液で洗浄除去する(図1(d)参照)。なお、このとき、必要に応じて、シリコンウェーハ10内にSb(アンチモン)、As(ヒ素)などのドーパントを熱拡散あるいはイオン注入しておくこともできる。それから、ウェーハ表面に、酸化熱処理によって誘電体分離酸化膜14を形成する(図1(e))。この結果、誘電体分離用溝13表面にも酸化膜14が形成される。そして、このウェーハ表面を洗浄する。
【0004】
続いて、シリコンウェーハ10の表面上に、約550〜700℃の低温CVD(Chemical Vapor Deposition)法により、種ポリシリコン層15を堆積させる。洗浄後、この種ポリシリコン層15上に、約1200〜1300℃の高温CVD法で、高温ポリシリコン層16を厚めに成長させる(図1(f))。それから、ウェーハ外周部を面取りし、必要に応じてウェーハ裏面を平坦化する。次いで、ウェーハ表面の高温ポリシリコン層16を厚さ約10〜80μmまで研削・研磨する(図1(g))。
または、この後、必要に応じて、ウェーハ表面に550〜700℃の低温CVD法で厚さ1〜5μmの低温ポリシリコン層17を形成してから、張り合わせ面の鏡面化を図る目的で、低温ポリシリコン層17の表面をポリッシング研磨する。
【0005】
一方、支持基板用ウェーハとなるシリコンウェーハ20(ここではシリコン酸化膜21により被われたもの)を準備する(図1(h))。これは、ウェーハ表面を鏡面加工したものである。次に、このシリコンウェーハ20上に、上記活性層用ウェーハ用のシリコンウェーハ10を、鏡面同士を接触させて張り合わせる(図1(i))。それから、この張り合わせウェーハ30の張り合わせ強度を高めるための熱処理を施す。次に、また、図1(j)に示すように、この活性層用ウェーハの外周部を面取りし、必要に応じて支持基板用ウェーハ20の酸化膜21をHF洗浄で除去した後、活性層用ウェーハ表面を研削・研磨する。なお、この活性層用ウェーハの研削量は、誘電体分離酸化膜14が外部に露出し、高温ポリシリコン層16の表面上に、誘電体分離酸化膜14で区画された誘電体分離シリコン島10Aが現出されるまでとする(図3も参照)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の誘電体分離ウェーハの製造方法によれば、張り合わせ誘電体分離ウェーハの仕上げ工程において、活性層用ウェーハ10の表面を研削し、この研削面をアルカリ系の研磨剤を使って、誘電体分離酸化膜14で区画された誘電体分離シリコン島(Siアイランド)10Aが露呈するまで、研磨している。
この際、図3に示すように、活性層用ウェーハ10の研磨された表面には、この面を構成するそれぞれの層10A,14,16の研磨速度の違いによって窪み16aが生じる。とりわけ、V溝状の誘電体分離酸化膜14に沿って成長した、高温ポリシリコン層16が合わさる粒界部においては、他の誘電体分離シリコン島10A,誘電体分離酸化膜14の部分に比べて、エッチングの進行速度が速くなり、深さ0.3μm程度の窪み16aにもなることがある。
【0007】
このように深い段差が形成されると、例えば製品出荷後、ユーザ側でデバイスを作製するときのフォトリソグラフ工程においては、ウェーハ表面へのレジストの均一な塗布の妨げとなったり、回路断線や解像度の劣化が起きるなどの問題が生じ、さらに露光後のレジスト膜除去時においては、この膜の一部がウェーハ表面上に残ってしまうおそれがあった。また、それ以外の工程でも、窪み16aがごみの吸着サイトとなっていた。しかも、窪み16aに吸着されたごみは、通常、窪み16aの幅が狭いために、容易に除去することができないという問題点があった。
【0008】
そこで、発明者は、誘電体分離ウェーハの表面研磨後、このウェーハ表面上にポリシリコンを堆積(成長)させることにより、それからウェーハ表面の窪みを埋めた部分を残してポリシリコン層を研磨除去すれば、前述したユーザ側でのデバイス製造中に発生する各種の問題が解消することに着目し、この発明を完成させた。
【0009】
【発明の目的】
この発明は、誘電体分離ウェーハの表面の平坦化が図れる誘電体分離ウェーハの製造方法を提供することを、その目的としている。
また、この発明は、埋め込みポリシリコン層の被着時にシリコン島の品質劣化を起こすことがない誘電体分離ウェーハの製造方法を提供することを、その目的としている。
さらに、この発明は、ポリシリコン層の研磨除去時に、ウェーハ表面の窪みが再形成されるおそれの少ない誘電体分離ウェーハの製造方法を提供することを、その目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、活性層用ウェーハの表面に断面V字形状の誘電体分離用溝を形成する工程と、次いで、上記誘電体分離用溝を含む活性層用ウェーハの表面に、酸化熱処理によって所定厚さの誘電体分離酸化膜を形成する工程と、この後、1200〜1300℃の高温CVD法により、所定厚さの高温ポリシリコン層を上記活性層用ウェーハの表面に成長させる工程と、次に、上記高温ポリシリコン層を研削および研磨して表面を平坦化させる工程と、次いで、上記平坦化された活性層用ウェーハ表面を張り合わせ面として、これを支持基板用ウェーハに張り合わせて張り合わせウェーハを形成する工程と、この後、この張り合わせウェーハについて、所定の張り合わせ熱処理を施す工程と、次に、上記誘電体分離酸化膜を露出し、この誘電体分離酸化膜で区画された誘電体分離シリコン島を現出するまで上記張り合わせウェーハの活性層用ウェーハ表面を研削および研磨する工程と、次いで、活性層用ウェーハの表面全体に550〜700℃の低温CVD法により0.4〜1.0μmの厚さであって、上記高温ポリシリコン層に比較してその結晶粒径の小さい低温ポリシリコン層を形成することにより、上記活性層用ウェーハ表面を研削および研磨する工程時に発生した上記誘電体分離シリコン島以外の表面の窪みを埋める工程と、この後、上記誘電体分離シリコン島の表面が露呈するまで上記低温ポリシリコン層を研磨する工程と、を含む誘電体分離ウェーハの製造方法である。
【0011】
ポリシリコン層を形成するCVD法とは、シリコンを含んだ原料ガスを希釈用ガス(通常はN2ガス)とともに反応炉内へ導入し、高温に熱せられたシリコンウェーハ上に原料ガスの熱分解または還元によって生成されたシリコンを析出させる方法である。シリコンを含んだ化合物としては、SiH2Cl2,SiH4などが用いられる。このCVD法としては、550〜700℃の低温CVD法を用いる。550℃未満では堆積速度が遅延するという不都合が生じる。また、700℃を超えるとポリシリコンの粒径が大きくなり、後の平坦化研磨で平坦化しずらいという不都合が生じる。
また、この低温CVD法による成膜中の圧力は、減圧CVD法では10〜80Pa、常圧CVD法では常圧下で行う。
反応炉としては、例えば横長の石英管内に固定されたボート上のシリコンウェーハを、ガス導入しながら抵抗加熱する横型炉がある。また、梵鐘形の石英(SiC)ベルジャー内で、シリコンウェーハを載せた縦型石英(SiC)ボートを回転させながらガス導入して高周波誘導加熱する縦型炉がある。
【0012】
CVD法により堆積(成長)されたポリシリコン層の厚さは、0.4〜1.0μmとする。0.2μm未満では段差が十分に消滅しないという不都合が生じる。また、5μmを超えると平坦化研磨の時間が不必要に長くなるという不都合が生じる。
【0013】
誘電体分離ウェーハの表面研磨時の研磨液としては、例えばNaOH,KOHといったアルカリ性のエッチング液中に、平均粒径1μm程度の研磨砥粒(SiO2,Al2O3など)を3〜4重量%加えたものなどが採用できる。
ポリシリコン層の研磨量は、ポリシリコンの厚さに合わせて、誘電体分離ウェーハの表面に生じた窪みの埋め込み部分を残して研磨除去できる量である。
【0014】
【作用】
この発明によれば、誘電体分離シリコン島が形成された誘電体分離ウェーハの表面を研磨した後、誘電体分離ウェーハの表面に、低温CVD法によりポリシリコン層を堆積(成長)する。この結果、誘電体分離ウェーハの表面研磨時に発生した窪みが、ポリシリコン層により埋められる。次いで、このポリシリコン層を表面から研磨除去する。このとき、ウェーハ表面の窪みを埋め込んだ部分を残して研磨する。この結果、誘電体分離ウェーハの表面を平坦化することができる。
【0015】
特に、張り合わせ誘電体分離ウェーハにもこの発明を適用することができる。よって、張り合わせない方法での誘電体分離ウェーハの製法に比較した場合、ウェーハの反りを小さく抑えることができるので、5インチウェーハ以上の大口径ウェーハにも適用することができる。
【0016】
さらに、窪み埋め用のポリシリコン層が、550〜700℃の低温CVD法により形成される低温ポリシリコンとしたので、高温ポリシリコン層に比較してその結晶粒子が小さく、ポリシリコン層の研磨除去時に、ウェーハ表面の窪みが再形成されるおそれを低減することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の第1実施例に係る誘電体分離ウェーハおよびその製造方法を説明する。なお、ここでは従来技術の欄で説明した張り合わせ誘電体分離ウェーハを例にとって説明する。したがって、同一部分には同一符号を付す。
まず、活性層用ウェーハとなる表面を鏡面加工したシリコンウェーハ10を作製、準備する(図1(a))。
次いで、このシリコンウェーハ10の表面に、マスク酸化膜11を形成する(図1(b))。
【0018】
次に、酸化膜11上にレジスト膜12を被着する。そして、このレジスト膜12に所定パターンの窓を形成する。
そして、この窓を介して酸化膜11に同じパターンの窓を形成し、シリコンウェーハ10表面の一部を露出させる。
次に、レジスト膜12を除去する。
さらに、このシリコンウェーハ10をエッチング液(IPA/KOH/H2O)に所定時間だけ浸漬する。この結果、シリコンウェーハ表面には所定パターンでの凹部(窪み)が形成されることとなる。ウェーハ表面に異方性エッチングが施され(図1(c))、断面V字形状の誘電体分離用溝13が形成される。
【0019】
次に、マスク酸化膜11を希HF液で洗浄除去する(図1(d))。このとき、シリコンバルク中にドーパントを導入することもできる。
次に、シリコンウェーハ表面に、酸化熱処理によって所定厚さの誘電体分離酸化膜14を形成する(図1(e))。
そして、このウェーハ表面を洗浄する。
【0020】
次に、このシリコンウェーハ10の表面に、約600℃の低温CVD法により、種ポリシリコン層15を堆積させる。
さらに、洗浄後、この種ポリシリコン層15上に、約1250℃の高温CVD法で、高温ポリシリコン層16を所定厚さに成長させる(図1(f))。
次に、ウェーハ外周部を面取りし、必要に応じてウェーハ裏面を平坦化する。
次いで、ウェーハ表面の高温ポリシリコン層16を厚さ30μmまで研削・研磨する(図1(g))。
または、この後、必要に応じて、ウェーハ表面に600℃の低温CVD法で厚さ3μmの低温ポリシリコン層17を堆積し、その表面をポリッシングする。
【0021】
一方、支持基板用シリコンウェーハ20を準備する(図1(h))。
次に、このシリコンウェーハ20上に、上記活性層用ウェーハ用のシリコンウェーハ10を、その鏡面同士を重ね合わせて張り合わせる(図1(i))。
そして、この張り合わせウェーハ30について所定の張り合わせ熱処理を施す。
次に、図1(j)に示すように、この活性層用ウェーハ側の外周部を面取りし、必要に応じて支持基板用ウェーハ20の酸化膜21を除去した後、活性層用ウェーハ表面を研削・研磨する。この活性層用ウェーハの研削量は、誘電体分離酸化膜14で区画された誘電体分離シリコン島10Aが現出されるまでとする(図3も参照)。
【0022】
図2(a),(b)はこの発明の第1実施例に係る張り合わせ誘電体分離ウェーハの製造工程を示す説明図である。
このように、図1(j)に示す張り合わせ誘電体分離ウェーハが作製されることとなる。このとき、活性層用ウェーハの表面には、その表面研磨時に発生した深さ約0.3μmの窪み16aが形成されている(図3も参照)。
そして、この張り合わせ誘電体分離ウェーハを反応炉に装入した後、炉内に所定濃度の成長ガスであるSiH4を、希釈用ガス(N2ガス)とともに導入し、抵抗加熱体によって600℃に加熱された活性層用ウェーハの表面全体上に低温ポリシリコン層30を、厚さ0.5μmになるまで積層する。なお、成膜中の圧力は50Paとする。この結果、上記窪み16aは低温ポリシリコン層30により埋められる(図4の二点鎖線参照)。図2(a)はこの状態を示している。
【0023】
次に、図2(b)に示すように、このポリシリコン層30の表面を、窪み16aの埋め込み部分30Aだけを残して、研磨液にNaOH溶液,Al2O3研磨砥粒を使用し、周知の研磨装置により研磨除去する。具体的には、誘電体分離シリコン島10Aの表面が露呈するまでその表面を研磨する。
これにより、活性層用ウェーハの表面を平坦化することができる。その結果、例えばユーザ側でのデバイス作製時のフォトリソグラフ工程において、ウェーハ表面へのレジストを均一に塗布することができる。また、このフォトリソグラフ工程の露光時において、回路断線や解像度の劣化を防止したり、さらに露光後のレジスト膜除去時には、この膜の一部がウェーハ表面上に残るおそれを解消することもできる。また、他の工程においても、この窪み16aの中にごみが入って、これがごみの吸着サイトになることを防止することができる。
【0024】
このように、誘電体分離シリコン島10Aを有する活性層用ウェーハと、支持基板用ウェーハ20とを張り合わせて張り合わせ誘電体分離ウェーハを作製したので、張り合わせ法を採用しない場合の高温CVD法による長時間の高温加熱が不必要となる。また、誘電体分離基板の反りを小さく保つことができる。
また、窪み16aを、550〜700℃の低温CVD法による低温ポリシリコン層30により埋めたため、この低温ポリシリコン層30の研磨除去時に、ウェーハ表面に窪み16aが再形成されるおそれを少なくすることができる。高温ポリシリコン層に比較して低温ポリシリコン層はその結晶粒子が小さいからである。
その後、実際に、この誘電体分離ウェーハの活性層用ウェーハ側の表面の平坦度を、触針式平坦度測定器により測定してみた。
従来法により製造された25枚の活性層用ウェーハの表面の平均平坦度は0.24μmであった。これに対して、この発明の製造方法を採用した場合の平均平坦度は0.01μmと抑えられた。
【0025】
次に、図5に基づいて、参考例に係る誘電体分離ウェーハおよびその製造方法を説明する。図5(a)〜(c)はこの発明の参考例に係る張り合わせ誘電体分離ウェーハの製造工程を示す説明図である。
この参考例では、活性層用ウェーハの表面の窪み16aを埋める埋め込み部分300Aを設ける方法として、活性層用ウェーハの表面上にSOG(エチルシリケート)を形成する方法を採用した例である。
すなわち、図5(a)に示すように、活性層用ウェーハの表面上にSOG300を厚さ0.6μmまでスピン塗布する。その後、図5(b)に示すように、このSOG層300を、ハーネスによりアルコールを気化しながら焼き固める。この焼成は、N2ガス雰囲気中で焼成温度200〜250℃,焼成時間30〜60分間である。その後、低温ポリシリコン層30と同様に、研磨を行ってウェーハ表面の平坦化を行う(図5(c)参照)。
なお、このSOGを用いる場合には、HF系の処理が行えない。これは、HF系溶液に浸すと、瞬時に元の状態までエッチオフされるからである。なお、SOG表面の終端検出は、その破水性の有無により確認することができる。
このSOGにより製造された25枚の活性層用ウェーハの表面の平均平坦度を測定したところ、従来法の0.24μmに対して、0.02μmと良好な結果が得られた。
【0026】
【発明の効果】
この発明によれば、誘電体分離ウェーハを表面研磨した後、このウェーハ表面上に、CVD法によりポリシリコンを堆積(成長)させて、ウェーハ表面の窪みを埋める。その後、この窪みの埋め込み部分を残して、ポリシリコン層を研磨除去するようにしたので、誘電体分離ウェーハの表面を平坦化することができる。
また、窪み埋め用のポリシリコン層が、550〜700℃の低温CVD法により形成されるため、このポリシリコン層の研磨除去時に、ウェーハ表面に窪みが再形成されるおそれを少なくすることができる。
【0027】
特に、誘電体分離シリコン島を有する活性層用ウェーハと、支持基板用ウェーハとを張り合わせて張り合わせ誘電体分離ウェーハを作製し、この張り合わせ誘電体分離ウェーハについてその表面の窪みを埋めて平坦化したため、張り合わせ法によらない誘電体分離ウェーハに対して、以下のメリットを有する。すなわち、支持基板が単結晶シリコンウェーハに置き換えられることにより、5インチ以上の大口径ウェーハでもウェーハの反りを例えば150μm以下に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一般的な誘電体分離ウェーハの製造工程を示す説明図である。
【図2】 この発明の第1実施例に係る張り合わせ誘電体分離ウェーハの製造工程を示す説明図である。
【図3】 従来手段により作製された張り合わせ誘電体分離ウェーハの要部拡大断面図である。
【図4】 この発明の第1実施例に係る誘電体分離ウェーハの製造方法により作製された張り合わせ誘電体分離ウェーハの要部拡大断面図である。
【図5】 この発明の参考例に係る張り合わせ誘電体分離ウェーハの製造工程を示す説明図である。
【符号の説明】
10 誘電体分離ウェーハ用のシリコンウェーハ、
10A 誘電体分離シリコン島、
16a 窪み、
20 支持基板用ウェーハ用のシリコンウェーハ、
30 低温ポリシリコン層(ポリシリコン層)、
300 SOG層。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a dielectric isolation wafer, and more particularly, in manufacturing a dielectric isolation wafer having a dielectric isolation silicon island, a depression (step) on the wafer surface caused by the isolation polishing of the silicon island of the dielectric isolation wafer is disclosed. The present invention relates to a method of manufacturing a dielectric isolation wafer to be planarized.
[0002]
[Prior art]
For example, a bonded dielectric isolation wafer is known as a kind of bonded silicon wafer. A conventional bonded dielectric isolation wafer has been manufactured through the steps shown in FIG. FIG. 1 is an explanatory view showing a manufacturing process of a general dielectric isolation wafer.
That is, first, a
The anisotropic etching here refers to etching in which the etching rate in the depth direction is larger than the horizontal direction and the etching rate has direction dependency due to the crystal plane orientation of the
[0003]
Next, the mask oxide film 11 is removed by washing with dilute HF solution (see FIG. 1D). At this time, a dopant such as Sb (antimony) or As (arsenic) may be thermally diffused or ion implanted into the
[0004]
Subsequently, a
Alternatively, after that, if necessary, a low
[0005]
On the other hand, a silicon wafer 20 (here, covered with a silicon oxide film 21) to be a support substrate wafer is prepared (FIG. 1 (h)). This is a mirror-finished wafer surface. Next, the silicon wafer 10 for the active layer wafer is bonded to the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, according to such a conventional dielectric isolation wafer manufacturing method, in the finishing process of the laminated dielectric isolation wafer, the surface of the
At this time, as shown in FIG. 3 , a recess 16a is formed on the polished surface of the active layer wafer 10 due to a difference in polishing rate between the
[0007]
If such a deep step is formed, for example, in the photolithographic process when a device is manufactured on the user side after product shipment, it may hinder uniform application of resist on the wafer surface, circuit disconnection, or resolution. In addition, there is a possibility that a part of the film may remain on the wafer surface when the resist film is removed after the exposure. Further, in the other processes, the recess 16a was a dust adsorption site. In addition, the dust adsorbed in the depression 16a usually has a problem that it cannot be easily removed because the width of the depression 16a is narrow.
[0008]
Therefore, the inventor can polish and remove the polysilicon layer by depositing (growing) polysilicon on the wafer surface after polishing the surface of the dielectric isolation wafer, leaving a portion where the recess on the wafer surface is buried. For example, the present invention has been completed by paying attention to the elimination of the various problems that occur during device manufacture on the user side.
[0009]
OBJECT OF THE INVENTION
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a dielectric isolation wafer that can flatten the surface of the dielectric isolation wafer.
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a dielectric isolation wafer that does not cause deterioration of the quality of silicon islands when a buried polysilicon layer is deposited.
Furthermore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a dielectric-isolated wafer in which a recess on the wafer surface is less likely to be re-formed when the polysilicon layer is polished and removed.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the step of forming a dielectric separation groove having a V-shaped cross section on the surface of the active layer wafer, and then the surface of the active layer wafer including the dielectric separation groove, A step of forming a dielectric isolation oxide film having a predetermined thickness by an oxidation heat treatment, and thereafter, a high-temperature polysilicon layer having a predetermined thickness is grown on the surface of the active layer wafer by a high-temperature CVD method at 1200 to 1300 ° C. And then flattening the surface by grinding and polishing the high-temperature polysilicon layer, and then bonding the planarized active layer wafer surface to the support substrate wafer. A step of forming a bonded wafer, a step of performing a predetermined bonding heat treatment on the bonded wafer, and then exposing the dielectric isolation oxide film. Grinding and polishing the active layer wafer surface of the bonded wafer until the dielectric isolation silicon island partitioned by the dielectric isolation oxide film appears, and then the entire surface of the active layer wafer is 550 to 700 The active layer wafer is formed by forming a low-temperature polysilicon layer having a thickness of 0.4 to 1.0 μm by a low-temperature CVD method at a temperature of less than that of the high-temperature polysilicon layer. Filling a recess in the surface other than the dielectric-isolated silicon island generated during the step of grinding and polishing the surface, and thereafter polishing the low-temperature polysilicon layer until the surface of the dielectric-isolated silicon island is exposed And a method of manufacturing a dielectric isolation wafer.
[0011]
The CVD method for forming a polysilicon layer is a method in which a source gas containing silicon is introduced into a reaction furnace together with a dilution gas (usually N 2 gas), and the source gas is pyrolyzed on a silicon wafer heated to a high temperature. Or it is the method of depositing the silicon | silicone produced | generated by reduction | restoration. SiH 2 Cl 2 , SiH 4 or the like is used as the compound containing silicon. As this CVD method, a low temperature CVD method of 550 to 700 ° C. is used. If it is less than 550 ° C., there is a disadvantage that the deposition rate is delayed. Further, when the temperature exceeds 700 ° C., the grain size of the polysilicon becomes large, and there is a problem that it is difficult to flatten by subsequent flattening polishing.
Further, the pressure during film formation by this low temperature CVD method is 10 to 80 Pa in the low pressure CVD method and under normal pressure in the normal pressure CVD method.
As a reaction furnace, for example, there is a horizontal furnace in which a silicon wafer on a boat fixed in a horizontally long quartz tube is resistance-heated while introducing gas. In addition, there is a vertical furnace in which gas is introduced and high-frequency induction heated while rotating a vertical quartz (SiC) boat on which a silicon wafer is placed in a bell-shaped quartz (SiC) bell jar.
[0012]
The thickness of the polysilicon layer deposited (grown) by the CVD method is 0.4 to 1.0 μm. If it is less than 0.2 μm, there arises a disadvantage that the step does not disappear sufficiently. On the other hand, if the thickness exceeds 5 μm, there arises a disadvantage that the time for flattening polishing becomes unnecessarily long.
[0013]
As a polishing liquid at the time of polishing the surface of the dielectric separation wafer, 3 to 4 weights of abrasive grains (SiO 2 , Al 2 O 3, etc.) having an average particle diameter of about 1 μm are contained in an alkaline etching liquid such as NaOH and KOH. % Can be used.
The amount of polishing of the polysilicon layer is an amount that can be polished and removed in accordance with the thickness of the polysilicon, leaving a recessed portion embedded in the surface of the dielectric isolation wafer.
[0014]
[Action]
According to the present invention, after polishing the surface of the dielectric isolation wafer on which the dielectric isolation silicon island is formed, the polysilicon layer is deposited (grown) on the surface of the dielectric isolation wafer by the low temperature CVD method. As a result, the depression generated during the surface polishing of the dielectric isolation wafer is filled with the polysilicon layer. The polysilicon layer is then polished away from the surface. At this time, polishing is performed leaving a portion in which the recess on the wafer surface is embedded. As a result, the surface of the dielectric isolation wafer can be planarized.
[0015]
In particular, the present invention can also be applied to bonded dielectric isolation wafers. Therefore, when compared with a method of manufacturing a dielectric separation wafer by a method without bonding, the warpage of the wafer can be suppressed to be small, so that it can be applied to a large-diameter wafer of 5 inches or more.
[0016]
Furthermore, since the polysilicon layer for filling the recess is a low temperature polysilicon formed by a low temperature CVD method at 550 to 700 ° C., its crystal particles are smaller than the high temperature polysilicon layer, and the polysilicon layer is polished and removed. At times, the risk of recesses on the wafer surface being re-formed can be reduced.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a dielectric isolation wafer and a method of manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention will be described. Here, the bonded dielectric isolation wafer described in the prior art section will be described as an example. Accordingly, the same parts are denoted by the same reference numerals.
First, a
Next, a mask oxide film 11 is formed on the surface of the silicon wafer 10 (FIG. 1B).
[0018]
Next, a resist film 12 is deposited on the oxide film 11. A window having a predetermined pattern is formed in the resist film 12.
Then, a window having the same pattern is formed in the oxide film 11 through this window, and a part of the surface of the
Next, the resist film 12 is removed.
Further, the
[0019]
Next, the mask oxide film 11 is removed by washing with dilute HF solution (FIG. 1D). At this time, a dopant can also be introduced into the silicon bulk.
Next, a dielectric
Then, the wafer surface is cleaned.
[0020]
Next, a
Further, after cleaning, a high-
Next, the outer periphery of the wafer is chamfered and the back surface of the wafer is flattened as necessary.
Next, the high-
Alternatively, after that, if necessary, a low-
[0021]
On the other hand, a
Next, the
Then, a predetermined bonding heat treatment is performed on the bonded
Next, as shown in FIG. 1 (j), the outer peripheral portion on the active layer wafer side is chamfered and, if necessary, the
[0022]
FIGS. 2A and 2B are explanatory views showing a manufacturing process of a bonded dielectric isolation wafer according to the first embodiment of the present invention.
Thus, the bonded dielectric isolation wafer shown in FIG. 1 (j) is manufactured. At this time, a recess 16a having a depth of about 0.3 μm generated during the surface polishing is formed on the surface of the active layer wafer (see also FIG. 3).
Then, after charging the bonded dielectric separation wafer into the reaction furnace, SiH 4 as a growth gas having a predetermined concentration is introduced into the furnace together with a diluting gas (N 2 gas), and is heated to 600 ° C. by a resistance heater. A low-
[0023]
Next, as shown in FIG. 2B, the surface of the
Thereby, the surface of the wafer for active layers can be planarized. As a result, for example, a resist can be uniformly applied to the wafer surface in a photolithographic process during device fabrication on the user side. Further, it is possible to prevent circuit disconnection and resolution deterioration during exposure in the photolithography process, and to eliminate the possibility that a part of the film remains on the wafer surface when removing the resist film after exposure. Also, in other processes, it is possible to prevent dust from entering into the recess 16a and becoming a dust adsorption site.
[0024]
As described above, the active layer wafer having the dielectric isolation silicon island 10A and the
Further, since the recess 16a is filled with the low-
Thereafter, the flatness of the surface of the dielectric separated wafer on the active layer wafer side was actually measured with a stylus type flatness measuring device.
The average flatness of the surface of 25 active layer wafers produced by the conventional method was 0.24 μm. In contrast, the average flatness when the manufacturing method of the present invention was adopted was suppressed to 0.01 μm.
[0025]
Next, based on FIG. 5, a dielectric isolation wafer according to a reference example and a manufacturing method thereof will be described. FIGS. 5A to 5C are explanatory views showing a manufacturing process of a bonded dielectric isolation wafer according to a reference example of the present invention.
In this reference example , a method of forming SOG (ethyl silicate) on the surface of the active layer wafer is employed as a method of providing the embedded
That is, as shown in FIG. 5A,
When this SOG is used, HF processing cannot be performed. This is because when immersed in an HF solution, the original state is instantly etched off. In addition, the termination | terminus detection of the SOG surface can be confirmed by the presence or absence of the water breach.
When the average flatness of the surface of 25 active layer wafers manufactured by this SOG was measured, a good result of 0.02 μm was obtained as compared with 0.24 μm of the conventional method.
[0026]
【The invention's effect】
According to the present invention, after the surface of the dielectric isolation wafer is polished, polysilicon is deposited (grown) on the wafer surface by the CVD method to fill the recess on the wafer surface. Thereafter, the polysilicon layer is polished and removed while leaving the recessed portion buried, so that the surface of the dielectric isolation wafer can be flattened.
In addition, since the polysilicon layer for filling the recess is formed by a low temperature CVD method at 550 to 700 ° C., it is possible to reduce the possibility that the recess is re-formed on the wafer surface when the polysilicon layer is removed by polishing. .
[0027]
In particular, an active layer wafer having a dielectric isolation silicon island and a support substrate wafer are bonded together to produce a bonded dielectric isolation wafer. The following advantages are obtained with respect to a dielectric separated wafer that is not based on the bonding method. That is, by replacing the support substrate with a single crystal silicon wafer, the warpage of the wafer can be kept at, for example, 150 μm or less even for a large diameter wafer of 5 inches or more.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a manufacturing process of a general dielectric isolation wafer.
FIG. 2 is an explanatory view showing a manufacturing process of a bonded dielectric isolation wafer according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a bonded dielectric isolation wafer manufactured by conventional means.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a bonded dielectric isolation wafer manufactured by the dielectric isolation wafer manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory view showing a manufacturing process of a bonded dielectric isolation wafer according to a reference example of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Silicon wafer for dielectric separation wafer,
10A dielectric isolation silicon island,
16a depression,
20 Silicon wafer for supporting substrate wafer,
30 Low temperature polysilicon layer (polysilicon layer),
300 SOG layer.
Claims (1)
次いで、上記誘電体分離用溝を含む活性層用ウェーハの表面に、酸化熱処理によって所定厚さの誘電体分離酸化膜を形成する工程と、 Next, a step of forming a dielectric isolation oxide film having a predetermined thickness on the surface of the active layer wafer including the dielectric isolation groove by an oxidation heat treatment;
この後、1200〜1300℃の高温CVD法により、所定厚さの高温ポリシリコン層を上記活性層用ウェーハの表面に成長させる工程と、 Thereafter, a step of growing a high-temperature polysilicon layer having a predetermined thickness on the surface of the active layer wafer by a high-temperature CVD method at 1200 to 1300 ° C .;
次に、上記高温ポリシリコン層を研削および研磨して表面を平坦化させる工程と、 Next, the process of flattening the surface by grinding and polishing the high-temperature polysilicon layer,
次いで、上記平坦化された活性層用ウェーハ表面を張り合わせ面として、これを支持基板用ウェーハに張り合わせて張り合わせウェーハを形成する工程と、 Then, the step of forming the bonded wafer by bonding the planarized active layer wafer surface as a bonding surface to the support substrate wafer,
この後、この張り合わせウェーハについて、所定の張り合わせ熱処理を施す工程と、 After this, for the bonded wafer, a step of performing a predetermined bonding heat treatment,
次に、上記誘電体分離酸化膜を露出し、この誘電体分離酸化膜で区画された誘電体分離シリコン島を現出するまで上記張り合わせウェーハの活性層用ウェーハ表面を研削および研磨する工程と、 Next, the step of grinding and polishing the wafer surface for the active layer of the bonded wafer until the dielectric isolation oxide film is exposed and the dielectric isolation silicon island partitioned by the dielectric isolation oxide film appears.
次いで、活性層用ウェーハの表面全体に550〜700℃の低温CVD法により0.4〜1.0μmの厚さであって、上記高温ポリシリコン層に比較してその結晶粒径の小さい低温ポリシリコン層を形成することにより、上記活性層用ウェーハ表面を研削および研磨する工程時に発生した上記誘電体分離シリコン島以外の表面の窪みを埋める工程と、 Then, the entire surface of the active layer wafer is formed at a low temperature polycrystal having a thickness of 0.4 to 1.0 μm by a low temperature CVD method at 550 to 700 ° C. and having a crystal grain size smaller than that of the high temperature polysilicon layer. Forming a silicon layer, filling a recess in a surface other than the dielectric-isolated silicon island generated during the step of grinding and polishing the wafer surface for active layer, and
この後、上記誘電体分離シリコン島の表面が露呈するまで上記低温ポリシリコン層を研磨する工程と、 Then, polishing the low-temperature polysilicon layer until the surface of the dielectric isolation silicon island is exposed,
を含む誘電体分離ウェーハの製造方法。 A method for manufacturing a dielectric isolation wafer including:
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