JP3951568B2 - Manufacturing method of bonded dielectric isolation wafer - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は張り合わせ誘電体分離ウェーハの製造方法、詳しくは活性層用ウェーハの裏面に回り込んだポリシリコンによって発生するウェーハ張り合わせ界面のボイドをなくす張り合わせ誘電体分離ウェーハの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の張り合わせ誘電体分離ウェーハは、図3および図4に示す各工程を経て製造されていた。
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3(a))。次いで、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3(b))。さらに、フォトレジスト膜12をマスク酸化膜11上に被着し、フォトリソグラフ法によって所定位置に開口を形成する。続いて、この開口を介して露出した酸化膜11を除去し、酸化膜11に所定パターンの窓を形成する。その結果、シリコンウェーハ10の表面の一部が露出する。次に、フォトレジスト膜12の除去後、シリコンウェーハ10をアルカリ性のエッチング液(IPA/KOH/H2 O)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3(c))。こうして、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。
【0003】
次に、このマスク酸化膜11を希HF液(希フッ酸液)またはバッファフッ酸液で洗浄除去する(図3(d))。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3(e))。その結果、誘電体分離用溝13の形成面を含むシリコンウェーハの表面に所定厚さの誘電体分離酸化膜14が形成される。
続いて、シリコンウェーハ10の表面、すなわち誘電体分離酸化膜14上に、種ポリシリコン層15を所定の厚さに被着し、その後、約1200〜1300℃の高温CVD法で、高温ポリシリコン層16を150μm程度の厚さに成長させる(図3(f))。それから、ウェーハ外周部を面取り砥石により機械的に面取りし、そしてウェーハ裏面を研磨して、ウェーハ裏面に回り込んだ不要なポリシリコンの部分を除去して平坦化する。次に、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、研磨し、その後、このシリコンウェーハ10を表面研磨装置のウェーハ保持板から剥がし、洗浄する(図4(a))。
このあと、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を成長させる。それから、張り合わせ面の平坦化を図る目的で、この低温ポリシリコン層17の表面をポリッシングする(同じく図4(a))。
【0004】
一方、上記シリコンウェーハ10とは別の、支持基板用ウェーハとなるシリコン酸化膜21で被覆されたシリコンウェーハ20を準備する(図4(b))。このウェーハ表面は鏡面加工されている。次に、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、この鏡面同士を接触させて張り合わせる(図4(c))。
その後、張り合わせウェーハの張り合わせ強度を高める熱処理を施す。
次に、図4(d)に示すように、この張り合わせウェーハの活性層用ウェーハ側の外周部を面取りする。すなわち、シリコンウェーハ10の表面から斜めに研削し、張り合わせ界面を通り越してシリコンウェーハ20の表層部に達するまで面取りする。
そして、張り合わせウェーハの活性層用ウェーハ側の面を研削・研磨する(図4(e))。この活性層用ウェーハの研削量は、誘電体分離酸化膜14の一部が外部に露出し、高温ポリシリコン層16の表面に、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。なお、シリコン酸化膜21は、HF洗浄により適時除去される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この従来技術では、前述したようにシリコンウェーハ10の表面に高温ポリシリコン層16を成長後、ウェーハ表面側からウェーハ裏面に回り込んだポリシリコン突起16aを研磨によって除去している。これは、その後の高温ポリシリコン層16を研削・研磨する際に、ウェーハ裏面のポリシリコン突起16aがウェーハ表面に転写されてディンプルが発生するのを防ぐためである。これにより、ウェーハ張り合わせ熱処理時に、ディンプルによって張り合わせ界面に発生するボイドをなくすことができる。
ところが、このように研磨によってウェーハ裏面のポリシリコン突起16aを除去すると、シリコンウェーハ10を研磨装置のウェーハ保持板に貼着して、ウェーハ裏面を研磨布により研磨する際、シリコンウェーハ10が加工ダメージを受けるおそれがあった。また、ポリシリコン突起16aが強固に癒着している場合、ポリシリコン突起16aが除去されず、その周囲が余計に研磨されるおそれがあった。
【0006】
【発明の目的】
そこで、この発明は、活性層用ウェーハの裏面に付着したポリシリコンの除去時に活性層用ウェーハに加工ダメージを与えにくい張り合わせ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。
【0007】
【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誘電体分離酸化膜を介してポリシリコン層を成長させ、このポリシリコン層の表面を研削・研磨した後、この研磨面を張り合わせ面として、活性層用ウェーハを支持基板用ウェーハの表面に張り合わせ、この張り合わせウェーハの外周部を面取りし、その後、活性層用ウェーハを裏面側から研削・研磨して、この研磨面に誘電体分離酸化膜で分離された複数の誘電体分離シリコン島を現出させる張り合わせ誘電体分離ウェーハの製造方法において、上記ポリシリコン層を研削・研磨する前に、上記活性層用ウェーハの裏面に付着したポリシリコンを、上記活性層用ウェーハの裏面にのみアルカリ性エッチング液を接触させながら、上記活性層用ウェーハを10〜60rpmで回転させてアルカリエッチングする張り合わせ誘電体分離ウェーハの製造方法である。
【0008】
ポリシリコン層は、どのような条件で成長させてもよい。例えば、高温CVD法によって得られた高温ポリシリコン層でも、低温CVD法による低温ポリシリコン層でもよい。ここでいう高温CVD法とは、シリコンを含んだ原料ガスをキャリアガス(H2 ガスなど)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り生成されたシリコンを析出させる方法である。シリコンを含む化合物としては、通常、SiCl22 ,SiHCl3 ,SiCl4 などが用いられる。
高温CVD法に用いられる反応炉としては、例えばパンケーキ型炉、シリンダ型炉などを採用することができる。その場合、ポリシリコンの成長温度は炉の加熱方式で異なる。この用途に用いられる縦型炉では、1200〜1290℃、特に1230〜1280℃が好ましい。1200℃未満ではシリコンウェーハが割れやすいという不都合が生じる。また、1290℃を超えるとスリップが発生し、シリコンウェーハが異常に反ったり、また割れやすいという不都合が生じる。
【0009】
ポリシリコン層の厚さは限定されない。ただし、ウェーハ表面に誘電体分離用溝を形成するための異方性エッチングの深さの2〜3倍の厚さに、残したいポリシリコン層の厚さを付加した厚さが好ましい。ポリシリコン層の厚さが異方性エッチングを行った深さの2倍以下では、エッチング溝が充分に埋まらないことがある。一方、3倍以上では、不要に厚く成長させることとなり、不経済である。
異方性エッチング液には、KOH(IPA/KOH/H2 O),KOH(KOH/H2 O),KOH(ヒドラジン/KOH/H2 O)を使用することができる。異方性エッチングの条件は、通常の条件を適用することができる。
また、ウェーハ表面側のレジスト膜に、異方性エッチング用の窓部を形成するための各工程の条件は、一般的な条件を採用することができる。
【0010】
活性層用ウェーハの裏面に付着したポリシリコンを除去するためのエッチングはアルカリエッチングである。
アルカリ性エッチング液としては、例えばKOH,NaOHを採用することができる。KOHは5〜20重量%のものが好ましい。また、アルカリ性エッチング液の温度は60〜100℃である。
このKOHはアルカリ性エッチング液の中でも、ポリシリコンに対するエッチレートが大きい。これにより、短い時間でウェーハ裏面のポリシリコンを除去することができる。一方、NaOHはこのエッチレートが小さい。そのため、例えば高温ポリシリコン層が薄い際など、精度の高いエッチングが求められる場合に好適である。
アルカリエッチング時には、ポリシリコンと酸化シリコンとのエッチレートの比率がおよそ100:1と極端に異なる条件を選ぶことができる。これを利用して、誘電体分離酸化膜をストッパ代わりにエッチングすれば、エッチングの制御が簡単になる。また、このアルカリエッチングは、誘電体分離酸化膜面に関すれば酸エッチングよりもエッチング面があれにくい。
ウェーハ裏面のポリシリコンの除去に用いられるエッチング装置も限定されない。例えば、エッチング槽の液面に活性層用ウェーハの裏面を接触させる装置などが挙げられる。
【0011】
【作用】
この発明によれば、ポリシリコンの成長後、ポリシリコン層を研削・研磨する前に、活性層用ウェーハの裏面をアルカリエッチングする。具体的には、活性層用ウェーハの裏面にのみアルカリ性エッチング液を接触させながら、活性層用ウェーハを10〜60rpmで回転させて、活性層用ウェーハの裏面に回り込んだポリシリコンを除去する。エッチングによる除去であるので、従来の研磨による除去のときよりも活性層用ウェーハに加工ダメージが発生しにくい。また、この研磨による除去では、強固に癒着したポリシリコンの場合、裏面の平坦度が損われる。しかしながら、エッチングによればこれらの平坦性の劣化を回避することができる。
しかも、活性層用ウェーハの裏面に付着したポリシリコンをアルカリエッチングによって除去するので、エッチング面の平坦度が高まる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例に係る張り合わせ誘電体分離ウェーハ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の製造方法を例に説明する。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直径4〜6インチのシリコンウェーハ10を作製、準備する(図1(a))。面方位は(100)とする。
次に、このシリコンウェーハ10を洗浄する。それから、このシリコンウェーハの表面に、例えば厚さ1μmのマスク酸化膜11を形成する(図1(b))。
マスク酸化膜11に代えて、CVD法によりチッ化膜(SiNx )を成長させてもよい。
【0013】
次に、公知のフォトリソ工程により、このマスク酸化膜11上にフォトレジスト膜12を被着する。そして、通常の通りフォトレジスト膜12に所定パターンの窓を形成する(図1(c))。
続いて、この窓を介して、エッチングにより酸化膜11に同じパターンの窓を形成し、シリコンウェーハ10の表面の一部を露出させる。その後、フォトレジスト膜12を除去する(同じく図1(c))。そして、このウェーハ表面を洗浄する。
さらに、この酸化膜11をマスクとして、シリコンウェーハ10を異方性エッチング液(IPA/KOH/H2 O)に所定時間だけ浸漬する。その結果、シリコンウェーハ表面には所定パターンでの凹部(窪み)が形成されることになる。
すなわち、ウェーハ表面に異方性エッチングが施され、断面V字形状の誘電体分離用溝13が形成される(同じく図1(c))。
【0014】
次いで、このマスク酸化膜11は、例えば希HF液により洗浄除去される(図1(d))。
その後、必要に応じて、シリコン内部にドーパントを注入し、それからウェーハ表面(裏面も)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))。このとき、誘電体分離用溝13の形成面にも、誘電体分離酸化膜14が形成される。そして、このウェーハ表面を洗浄する。
続いて、このシリコンウェーハ10の表面、すなわち表面側の誘電体分離酸化膜14上に、種ポリシリコン層15を所定の厚さに被着する(図1(f))。被着後その表面を洗浄する。
【0015】
次に、約1200〜1300℃の高温CVD法で、種ポリシリコン層15の表面に、高温ポリシリコン層16を150μm程度の厚さに成長させる(同じく図1(f))。
その後、シリコンウェーハ10の外周部を、#800(砥粒粒径15〜25μm)のメタルボンド砥石22を用いて面取りする(図1(g))。
続いて、公知のフォトリソ工程により、高温ポリシリコン層16の表面および外周部にフォトレジスト膜23を被着する。その後、シリコンウェーハ10の裏面を、エッチング槽25のアルカリ性エッチング液に所定時間だけ接触させて、ウェーハ裏面に残存するポリシリコンを除去する(図1(h))。
【0016】
アルカリ性エッチング液としては、80℃、10重量%のKOH液が用いられる。このエッチング時、シリコンウェーハ10は10〜60rpmの低速でモータMにより回転させられる。アルカリエッチングを採用したので、エッチング面があれやすい酸エッチングに比べて、シリコンウェーハ10の裏面、具体的には誘電体分離酸化膜14の露出面の平坦度が高くなる。このエッチングは、エッチングレートがきわめて小さい誘電体分離酸化膜14まで達したときに終了される。
また、このエッチングを酸とアルカリの2種類のエッチング液を使用して、効率良く行なうこともできる。すなわち、まずフッ酸/硝酸(容積比1:1〜1:5)の混酸により室温で酸エッチングする。これにより、ウェーハ外周部の裏面周辺のポリシリコンの大半が除去される。その後、上記アルカリ性エッチング液によって、残った若干のポリシリコンが除去される。
【0017】
次に、高温ポリシリコン層16上から、周知の方法によってフォトレジスト膜23を除去する(図2(a))。
続いて、シリコンウェーハ10の裏面を図外の研削装置のウェーハ保持板に吸着設置し、そのウェーハ表面を研削する。次いで、このウェーハ10をウェーハ保持板から剥がし、それからウェーハ裏面を図外の研磨装置のウェーハ保持板に貼着してから研磨する。このようにして、高温ポリシリコン層16を厚さ約10〜80μmまで研削、研磨する。その後、このシリコンウェーハ10を研磨装置のウェーハ保持板から剥がし洗浄する(図2(b))。
【0018】
このように、高温ポリシリコン層16の成長後、シリコンウェーハ10の裏面のポリシリコン突起16aをエッチングによって除去するようにしたので、それぞれ図外の研削装置のウェーハ保持板または研磨装置のウェーハ保持板に貼着されるシリコンウェーハ10の裏面の平坦度を高めることができる。これにより、ウェーハ表面の研削・研磨時に、ウェーハ裏面のポリシリコンがウェーハ表面に転写されて起こるディンプルの発生を解消することができる。その結果、後述するウェーハ張り合わせ熱処理時に、このディンプルの発生によって起こるウェーハ張り合わせ界面のボイドをなくすことができる。
【0019】
しかも、エッチングによる除去であるので、従来の研磨による除去に比べて、シリコンウェーハ10に加工ダメージが発生し難い。また、強固に癒着したポリシリコン突起16aの除去のために、周囲の面の平坦性を損なわないようにすることもできる。また、研磨中の発熱はシリコンウェーハ10の一部分にかたよることも多い。このような場合であっても、作製された張り合わせ誘電体分離ウェーハは不良品となる。エッチングによれば、シリコンウェーハ10が部分的に高温化することもない。
このあと、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を成長させる。そして、張り合わせ面の平坦化を図る目的で、この低温ポリシリコン層17の表面をポリッシングする(同じく図2(b))。
【0020】
一方、支持基板用ウェーハとなる、シリコン酸化膜21で被覆された直径4〜6インチの鏡面仕上げされたシリコンウェーハ20を準備する(図2(c))。
次いで、その鏡面同士を対峙させて、シリコンウェーハ20と活性層用ウェーハ用のシリコンウェーハ10との重ね合わせの位置決めを行う(図2(d))。
この位置決めは、赤外吸収分光法を利用した位置決め装置によって行う。続いて、両ウェーハ10,20を互いに近接方向へ移動させて張り合わせた後、通常の張り合わせ熱処理を施して、張り合わせ強度を高める(同じく図2(d))。
続いて、図2(e)に示すように、張り合わせウェーハの活性層用ウェーハ側の外周部の面取りを行なう。
そして、この張り合わせウェーハの活性層用ウェーハ側の面を研削・研磨する(図2(f))。活性層用ウェーハの研削量は、誘電体分離酸化膜14の一部が外部に露出し、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が現出するまでとする。なお、シリコン酸化膜21は、HF洗浄により適時除去される。こうして、張り合わせ誘電体分離ウェーハが作製される。
【0021】
【発明の効果】
この発明によれば、性層用ウェーハを10〜60rpmで回転させながら、活性層用ウェーハの裏面のみにアルカリ性エッチング液を接触させ、このウェーハ裏面に付着したポリシリコンをアルカリエッチングにより除去するようにしたので、従来の研磨による除去にくらべて活性層用ウェーハに加工ダメージが発生しにくい。また、強固に癒着したポリシリコンの除去のために、その周囲の面が平坦性を損なうことがなくなる。
特に、活性層用ウェーハの裏面に付着したポリシリコンをアルカリエッチングによって除去するので、エッチング面の平坦度が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例に係る張り合わせ誘電体分離ウェーハの製造方法を説明するための断面図である。
【図2】 この発明の一実施例に係る張り合わせ誘電体分離ウェーハの製造方法を説明するための図1の続きの断面図である。
【図3】 従来の張り合わせ誘電体分離ウェーハの製造工程を説明するための断面図である。
【図4】 従来の張り合わせ誘電体分離ウェーハの製造工程を説明するための図3の続きの断面図である。
【符号の説明】
10 シリコンウェーハ(活性層用ウェーハ)、
10A 誘電体分離シリコン島、
13 誘電体分離用溝、
14 誘電体分離酸化膜、
16 ポリシリコン層、
16a ポリシリコン突起(ポリシリコン)、
20 シリコンウェーハ(支持基板用ウェーハ)。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a bonded dielectric isolation wafer, and more particularly, to a method for manufacturing a bonded dielectric isolation wafer that eliminates voids at the wafer bonding interface generated by polysilicon that wraps around the back surface of an active layer wafer.
[0002]
[Prior art]
Conventional bonded dielectric isolation wafers have been manufactured through the steps shown in FIGS.
First, a silicon wafer 10 having a mirror-finished surface to be an active layer wafer is prepared (FIG. 3A). Next, a mask oxide film 11 is formed on the surface of the silicon wafer 10 (FIG. 3B). Further, a photoresist film 12 is deposited on the mask oxide film 11, and an opening is formed at a predetermined position by photolithography. Subsequently, the oxide film 11 exposed through the opening is removed, and a window having a predetermined pattern is formed in the oxide film 11. As a result, a part of the surface of the silicon wafer 10 is exposed. Next, after removing the photoresist film 12, the silicon wafer 10 is immersed in an alkaline etching solution (IPA / KOH / H 2 O) to anisotropically etch the inside of the window on the wafer surface (FIG. 3C). ). Thus, the dielectric separating groove 13 having a V-shaped cross section is formed on the wafer surface.
[0003]
Next, the mask oxide film 11 is removed by washing with dilute HF solution (diluted hydrofluoric acid solution) or buffer hydrofluoric acid solution (FIG. 3D). Then, a dielectric isolation oxide film 14 is formed on the wafer surface by an oxidation heat treatment (FIG. 3E). As a result, a dielectric isolation oxide film 14 having a predetermined thickness is formed on the surface of the silicon wafer including the surface on which the dielectric isolation trench 13 is formed.
Subsequently, a seed polysilicon layer 15 is deposited to a predetermined thickness on the surface of the silicon wafer 10, that is, on the dielectric isolation oxide film 14, and then the high temperature polysilicon is formed by a high temperature CVD method at about 1200 to 1300 ° C. The layer 16 is grown to a thickness of about 150 μm (FIG. 3F). Then, the outer peripheral portion of the wafer is mechanically chamfered with a chamfering grindstone, and the back surface of the wafer is polished to remove unnecessary polysilicon portions that have wrap around the back surface of the wafer and flatten it. Next, the high-temperature polysilicon layer 16 on the wafer surface is ground and polished to a thickness of about 10 to 80 μm, and then the silicon wafer 10 is peeled off from the wafer holding plate of the surface polishing apparatus and cleaned (FIG. 4A). .
Thereafter, a low-temperature polysilicon layer 17 having a thickness of 1 to 5 μm is grown on the wafer surface by a low-temperature CVD method at 550 to 700 ° C. Then, the surface of the low-temperature polysilicon layer 17 is polished for the purpose of flattening the bonding surface (also in FIG. 4A).
[0004]
On the other hand, a silicon wafer 20 covered with a silicon oxide film 21 serving as a support substrate wafer, which is different from the silicon wafer 10, is prepared (FIG. 4B). The wafer surface is mirror-finished. Next, the silicon wafer 10 for the active layer wafer is bonded to the silicon wafer 20 with the mirror surfaces in contact with each other (FIG. 4C).
Thereafter, heat treatment for increasing the bonding strength of the bonded wafer is performed.
Next, as shown in FIG. 4D, the outer peripheral portion of the bonded wafer on the active layer wafer side is chamfered. That is, it is ground obliquely from the surface of the silicon wafer 10 and chamfered until it passes through the bonding interface and reaches the surface layer portion of the silicon wafer 20.
Then, the surface of the bonded wafer on the active layer wafer side is ground and polished (FIG. 4E). The amount of grinding of the active layer wafer is such that a part of the dielectric isolation oxide film 14 is exposed to the outside, and the dielectric isolation silicon island 10A partitioned by the dielectric isolation oxide film 14 on the surface of the high temperature polysilicon layer 16 is used. Until appears. The silicon oxide film 21 is removed at an appropriate time by HF cleaning.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in this prior art, as described above, after the high temperature polysilicon layer 16 is grown on the surface of the silicon wafer 10, the polysilicon protrusions 16a that wrap around from the wafer surface side to the wafer back surface are removed by polishing. This is to prevent dimples from being generated by transferring the polysilicon protrusions 16a on the back surface of the wafer to the wafer surface when the subsequent high-temperature polysilicon layer 16 is ground and polished. As a result, voids generated at the bonding interface by dimples during the wafer bonding heat treatment can be eliminated.
However, if the polysilicon protrusions 16a on the back surface of the wafer are removed by polishing in this way, the silicon wafer 10 is damaged when the silicon wafer 10 is adhered to the wafer holding plate of the polishing apparatus and the back surface of the wafer is polished with a polishing cloth. There was a risk of receiving. Further, when the polysilicon protrusion 16a is firmly adhered, the polysilicon protrusion 16a is not removed, and there is a possibility that the periphery thereof is excessively polished.
[0006]
OBJECT OF THE INVENTION
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a bonded dielectric isolation wafer that hardly damages the active layer wafer during the removal of the polysilicon adhering to the back surface of the active layer wafer.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a polysilicon layer is grown on the surface of the active layer wafer via a dielectric isolation oxide film, and after polishing and polishing the surface of the polysilicon layer, the polished surface is bonded to the bonded surface. Then, the active layer wafer is bonded to the surface of the support substrate wafer, the outer periphery of the bonded wafer is chamfered, and then the active layer wafer is ground and polished from the back side, and the dielectric separation oxidation is performed on the polished surface. In a method of manufacturing a laminated dielectric isolation wafer that reveals a plurality of dielectric isolation silicon islands separated by a film, the polysilicon adhered to the back surface of the active layer wafer before grinding and polishing the polysilicon layer and while contacting an alkaline etching liquid only on the back surface of the wafer for the active layer to rotate the wafer for the active layer in 10~60rpm by a A method for producing a laminated dielectric isolated wafer to Cali etching.
[0008]
The polysilicon layer may be grown under any conditions. For example, a high-temperature polysilicon layer obtained by a high-temperature CVD method or a low-temperature polysilicon layer obtained by a low-temperature CVD method may be used. The high-temperature CVD method here refers to a material gas containing silicon introduced into a reaction furnace together with a carrier gas (such as H 2 gas) and generated by thermal decomposition or reduction of the material gas on a silicon wafer heated to a high temperature. This is a method for precipitating silicon. As the compound containing silicon, SiCl 2 H 2 , SiHCl 3 , SiCl 4 and the like are usually used.
As a reaction furnace used for the high temperature CVD method, for example, a pancake furnace, a cylinder furnace, or the like can be employed. In that case, the growth temperature of polysilicon differs depending on the heating method of the furnace. In the vertical furnace used for this purpose, 1200 to 1290 ° C, particularly 1320 to 1280 ° C is preferable. If it is less than 1200 degreeC, the problem that a silicon wafer tends to break will arise. Further, when the temperature exceeds 1290 ° C., slip occurs, and the silicon wafer is abnormally warped or easily broken.
[0009]
The thickness of the polysilicon layer is not limited. However, a thickness obtained by adding the thickness of the polysilicon layer to be left to the thickness of 2 to 3 times the depth of anisotropic etching for forming the dielectric separation groove on the wafer surface is preferable. If the thickness of the polysilicon layer is less than twice the depth of anisotropic etching, the etching groove may not be sufficiently filled. On the other hand, if it is 3 times or more, it will grow unnecessarily thick, which is uneconomical.
As the anisotropic etching solution, KOH (IPA / KOH / H 2 O), KOH (KOH / H 2 O), or KOH (hydrazine / KOH / H 2 O) can be used. Normal conditions can be applied to the anisotropic etching conditions.
Moreover, general conditions can be adopted as the conditions of each step for forming the window portion for anisotropic etching in the resist film on the wafer surface side.
[0010]
Etching for removing polysilicon adhering to the back surface of the active layer wafer is alkaline etching .
For example, KOH or NaOH can be used as the alkaline etching solution. KOH is preferably 5 to 20% by weight. Moreover, the temperature of alkaline etching liquid is 60-100 degreeC.
This KOH has a high etch rate with respect to polysilicon among alkaline etchants. Thereby, the polysilicon on the back surface of the wafer can be removed in a short time. On the other hand, NaOH has a low etch rate. Therefore, it is suitable when high-precision etching is required, for example, when the high-temperature polysilicon layer is thin.
At the time of alkaline etching, a condition in which the ratio of the etch rate of polysilicon and silicon oxide is extremely different from about 100: 1 can be selected. If this is used to etch the dielectric isolation oxide film instead of the stopper, the etching control can be simplified. Further, the alkali etching is less likely to have an etching surface than the acid etching when the dielectric isolation oxide film surface is concerned.
An etching apparatus used for removing polysilicon on the back surface of the wafer is not limited. For example, the apparatus etc. which contact the back surface of the wafer for active layers with the liquid level of an etching tank are mentioned.
[0011]
[Action]
According to the present invention, after the polysilicon is grown, the back surface of the active layer wafer is alkali- etched before the polysilicon layer is ground and polished . Specifically, the active layer wafer is rotated at 10 to 60 rpm while contacting the alkaline etching solution only on the back surface of the active layer wafer to remove the polysilicon that has wrapped around the back surface of the active layer wafer. Since the removal is performed by etching, processing damage is less likely to occur in the active layer wafer than in the conventional removal by polishing. In addition, in the removal by polishing, the flatness of the back surface is impaired in the case of polysilicon that is firmly adhered. However, the etching can avoid the deterioration of the flatness.
In addition, since the polysilicon adhering to the back surface of the active layer wafer is removed by alkali etching, the flatness of the etched surface is increased.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A method for manufacturing a bonded dielectric isolation wafer according to an embodiment of the present invention will be described below. Here, a method for manufacturing a 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 silicon wafer 10 having a diameter of 4 to 6 inches in which the surface to be the active layer wafer is mirror-finished is prepared and prepared (FIG. 1A). The plane orientation is (100).
Next, the silicon wafer 10 is cleaned. Then, a mask oxide film 11 having a thickness of 1 μm, for example, is formed on the surface of the silicon wafer (FIG. 1B).
Instead of the mask oxide film 11, a nitride film (SiNx) may be grown by CVD.
[0013]
Next, a photoresist film 12 is deposited on the mask oxide film 11 by a known photolithography process. Then, a window having a predetermined pattern is formed in the photoresist film 12 as usual (FIG. 1C).
Subsequently, a window having the same pattern is formed in the oxide film 11 by etching through this window, and a part of the surface of the silicon wafer 10 is exposed. Thereafter, the photoresist film 12 is removed (also in FIG. 1C). Then, the wafer surface is cleaned.
Further, using the oxide film 11 as a mask, the silicon wafer 10 is immersed in an anisotropic etching solution (IPA / KOH / H 2 O) for a predetermined time. As a result, concave portions (dents) having a predetermined pattern are formed on the surface of the silicon wafer.
That is, anisotropic etching is performed on the wafer surface to form a dielectric separating groove 13 having a V-shaped cross section (also in FIG. 1C).
[0014]
Next, the mask oxide film 11 is removed by cleaning with, for example, dilute HF liquid (FIG. 1D).
Thereafter, if necessary, a dopant is implanted into the silicon, and then a dielectric isolation oxide film 14 having a predetermined thickness is formed on the wafer surface (also the back surface) by an oxidation heat treatment (FIG. 1E). At this time, the dielectric isolation oxide film 14 is also formed on the surface where the dielectric isolation groove 13 is formed. Then, the wafer surface is cleaned.
Subsequently, a seed polysilicon layer 15 is deposited to a predetermined thickness on the surface of the silicon wafer 10, that is, on the dielectric isolation oxide film 14 on the surface side (FIG. 1 (f)). Clean the surface after deposition.
[0015]
Next, the high-temperature polysilicon layer 16 is grown on the surface of the seed polysilicon layer 15 to a thickness of about 150 μm by the high-temperature CVD method at about 1200 to 1300 ° C. (also FIG. 1F).
Thereafter, the outer peripheral portion of the silicon wafer 10 is chamfered using a metal bond grindstone 22 of # 800 (abrasive grain size 15 to 25 μm) (FIG. 1 (g)).
Subsequently, a photoresist film 23 is deposited on the surface and the outer periphery of the high-temperature polysilicon layer 16 by a known photolithography process. Thereafter, the back surface of the silicon wafer 10 is brought into contact with the alkaline etching solution in the etching tank 25 for a predetermined time to remove polysilicon remaining on the back surface of the wafer (FIG. 1 (h)).
[0016]
As the alkaline etching solution, a 10% by weight KOH solution at 80 ° C. is used. During this etching, the silicon wafer 10 is rotated by the motor M at a low speed of 10 to 60 rpm. Since alkali etching is employed, the flatness of the back surface of the silicon wafer 10, specifically, the exposed surface of the dielectric isolation oxide film 14, is higher than that of acid etching in which the etching surface is likely to be formed. This etching is terminated when the dielectric isolation oxide film 14 having an extremely low etching rate is reached.
Also, this etching can be efficiently performed using two types of etching solutions, acid and alkali. That is, first, acid etching is performed at room temperature with a mixed acid of hydrofluoric acid / nitric acid (volume ratio 1: 1 to 1: 5). As a result, most of the polysilicon around the back surface of the outer periphery of the wafer is removed. Thereafter, the remaining polysilicon is removed by the alkaline etching solution.
[0017]
Next, the photoresist film 23 is removed from the high-temperature polysilicon layer 16 by a known method (FIG. 2A).
Subsequently, the back surface of the silicon wafer 10 is sucked and installed on a wafer holding plate of a grinding apparatus (not shown), and the wafer surface is ground. Next, the wafer 10 is peeled off from the wafer holding plate, and then the wafer back surface is adhered to a wafer holding plate of a polishing apparatus (not shown) and then polished. In this manner, the high-temperature polysilicon layer 16 is ground and polished to a thickness of about 10 to 80 μm. Thereafter, the silicon wafer 10 is peeled off from the wafer holding plate of the polishing apparatus and cleaned (FIG. 2B).
[0018]
As described above, after the growth of the high-temperature polysilicon layer 16, the polysilicon protrusions 16a on the back surface of the silicon wafer 10 are removed by etching. It is possible to increase the flatness of the back surface of the silicon wafer 10 adhered to the substrate. As a result, it is possible to eliminate the occurrence of dimples caused by the transfer of polysilicon on the wafer back surface to the wafer surface during grinding / polishing of the wafer surface. As a result, it is possible to eliminate voids at the wafer bonding interface caused by the generation of dimples during the wafer bonding heat treatment described later.
[0019]
In addition, since the removal is performed by etching, processing damage is less likely to occur in the silicon wafer 10 compared to the removal by conventional polishing. Further, in order to remove the strongly adhered polysilicon protrusion 16a, the flatness of the surrounding surface can be maintained. Further, the heat generated during polishing often depends on a part of the silicon wafer 10. Even in such a case, the produced bonded dielectric isolation wafer is a defective product. According to the etching, the silicon wafer 10 is not partially heated.
Thereafter, a low-temperature polysilicon layer 17 having a thickness of 1 to 5 μm is grown on the wafer surface by a low-temperature CVD method at 550 to 700 ° C. Then, the surface of the low-temperature polysilicon layer 17 is polished for the purpose of flattening the bonded surface (also in FIG. 2B).
[0020]
On the other hand, a mirror-finished silicon wafer 20 having a diameter of 4 to 6 inches coated with a silicon oxide film 21 to be a support substrate wafer is prepared (FIG. 2C).
Next, the mirror surfaces are opposed to each other and positioning of the silicon wafer 20 and the silicon wafer 10 for the active layer wafer is positioned (FIG. 2D).
This positioning is performed by a positioning device using infrared absorption spectroscopy. Subsequently, after the wafers 10 and 20 are moved and bonded together, a normal bonding heat treatment is performed to increase the bonding strength (also in FIG. 2D).
Subsequently, as shown in FIG. 2E, the outer peripheral portion of the bonded wafer on the active layer wafer side is chamfered.
Then, the surface of the bonded wafer on the active layer wafer side is ground and polished (FIG. 2F). The amount of grinding of the active layer wafer is such that a part of the dielectric isolation oxide film 14 is exposed to the outside, and the dielectric isolation silicon island 10A partitioned by the dielectric isolation oxide film 14 on the surface of the high-temperature polysilicon layer 16 is used. Until it appears. The silicon oxide film 21 is removed at an appropriate time by HF cleaning. In this way, a bonded dielectric isolation wafer is produced.
[0021]
【The invention's effect】
According to the present invention, while rotating the sex layer wafer at 10 to 60 rpm, the alkaline etchant is brought into contact only with the back surface of the active layer wafer, and the polysilicon adhering to the back surface of the wafer is removed by alkali etching. Therefore, processing damage is less likely to occur in the active layer wafer as compared with the conventional removal by polishing. In addition, since the firmly adhered polysilicon is removed, the surrounding surface does not lose flatness.
In particular, since the polysilicon adhering to the back surface of the active layer wafer is removed by alkali etching, the flatness of the etched surface is increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a bonded dielectric isolation wafer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view continued from FIG. 1 for explaining the method for manufacturing the bonded dielectric isolation wafer according to one embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of a conventional bonded dielectric isolation wafer.
4 is a cross-sectional view continued from FIG. 3 for illustrating a manufacturing process of a conventional bonded dielectric isolation wafer.
[Explanation of symbols]
10 Silicon wafer (wafer for active layer),
10A dielectric isolation silicon island,
13 Dielectric separation groove,
14 Dielectric isolation oxide film,
16 polysilicon layer,
16a polysilicon protrusion (polysilicon),
20 Silicon wafer (wafer for supporting substrate).

Claims (1)

活性層用ウェーハの表面に誘電体分離酸化膜を介してポリシリコン層を成長させ、
このポリシリコン層の表面を研削・研磨した後、この研磨面を張り合わせ面として、活性層用ウェーハを支持基板用ウェーハの表面に張り合わせ、
この張り合わせウェーハの外周部を面取りし、
その後、活性層用ウェーハを裏面側から研削・研磨して、この研磨面に誘電体分離酸化膜で分離された複数の誘電体分離シリコン島を現出させる張り合わせ誘電体分離ウェーハの製造方法において、
上記ポリシリコン層を研削・研磨する前に、上記活性層用ウェーハの裏面に付着したポリシリコンを、上記活性層用ウェーハの裏面にのみアルカリ性エッチング液を接触させながら、上記活性層用ウェーハを10〜60rpmで回転させてアルカリエッチングする張り合わせ誘電体分離ウェーハの製造方法。
A polysilicon layer is grown on the surface of the active layer wafer through a dielectric isolation oxide film,
After grinding and polishing the surface of the polysilicon layer, the polishing surface is used as a bonding surface, and the active layer wafer is bonded to the surface of the support substrate wafer.
Chamfer the outer periphery of this bonded wafer,
Thereafter, the active layer wafer is ground and polished from the back surface side, and a plurality of dielectric isolation silicon islands separated by the dielectric isolation oxide film appear on the polished surface.
Before grinding and polishing the polysilicon layer, the polysilicon deposited on the back surface of the active layer wafer is contacted with an alkaline etching solution only on the back surface of the active layer wafer, and the active layer wafer is 10 A method for producing a bonded dielectric isolation wafer in which alkali etching is performed by rotating at ~ 60 rpm .
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