貼合基板的製造方法

2023-05-31 13:19:51 2

專利名稱：貼合基板的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種在貼合有源層用晶圓與支撐基板用晶圓後，通過將有源層用晶圓薄膜化的貼合基板的製造方法，例如直接貼合基板、SOI基板等的貼合基板的製造方法。
技術背景作為高性能元件(device)用的半導體基板，能夠使用貼合有源層用晶圓與 支撐基板用晶圓後，將有源層用晶圓薄膜化後而成的貼合基板。此種貼合基 板之一，已知有SOI基板。作為SOI基板的製造方法，已知有例如以下的方法。目卩，先準備鏡面研 磨而成的兩片矽晶圓(有源層用晶圓和支撐基板用晶圓)，並在至少一方的晶 圓上形成氧化膜。然後，使這些晶圓夾住氧化膜而貼合後，進行熱處理來提 高結合強度。隨後，將有源層用晶圓薄膜化而得到形成有SOI(絕緣層上覆矽； Silicon on Insulator)層的SOI基板。作為該薄膜化的方法，有將有源層用晶圓 施加磨削、研磨至需要的厚度為止的方法；或稱為離子植入剝離法的利用離 子植入層來剝離有源層用晶圓的方法等。而且，除此以外，在製造貼合基板時，亦有未透過(隔著)氧化膜而直接 貼合矽晶圓彼此之間的情形。又，作為支撐基板用晶圓，亦有使用石英、碳 化矽、氧化鋁等絕緣性晶圓的情形。然而，如上述地製造SOI基板等貼合基板時，要進行貼合的兩片經鏡面 研磨後的晶圓的外周部，除了被施加圓弧加工(去角取面加工)等，用以防止 破裂或缺損、產生灰塵以外，存在有厚度稍薄的被稱為研磨塌邊的部分，該 部分是以未結合、或結合力弱的未結合部的方式殘留。若在存在有此種未結 合部的狀態下通過磨削等將有源層用晶圓薄膜化，在該薄膜化製程中，未結 合部的一部分會剝落。因而，經薄膜化的有源層用晶圓，其直徑變成比支撐 基板用晶圓小，且在周邊部連續地形成微小的凹凸。4而且，若將此種貼合基板投入元件製程時，殘留的未結合部在元件製程 中會剝離並產生微粒，致使元件生產率降低。為了防止此種情形，在通過磨削等將有源層用晶圓薄膜化之前，必須預 先除去在有源層用晶圓的外周部所殘留的未結合部。又，如此地除去未結合部，支撐基板用晶圓露出的部分，稱為平臺部(terrace)。因此，以往，已提出多種有關預先除去在有源層用晶圓的外周部所殘留 的未結合部的方法。例如在日本特開昭61-256621號公報中，揭示一種方法， 是貼合兩片晶圓後，對SOI基板的周邊全部進行去角取面的方法。又，在曰 本特開平1-227441號公報中，敘述一種方法，是將貼合後的SOI基板的有 源層用晶圓磨削至規定厚度後，磨削該晶圓的周邊部及另一方的基體晶圓的 接合面側的一部分的方法。又，在日本特開平4-85827號公報及特開平 10-270298號公報中，敘述一種方法，是在貼合有源層用晶圓與支撐基板用 晶圓之前，預先從貼合面，將有源層用晶圓磨削規定厚度分量的周邊部後， 在貼合後，將該有源層用晶圓的周邊部的殘餘部分全部削去，並以整體成為 規定厚度的方式，從貼合面的相反面進行磨削的方法。又，主要是作為膜厚度至2微米左右的薄膜SOI基板的製造方法，如前 述，例如已知有一種稱為離子植入剝離法的方法。該方法是先將氫離子或稀 有氣體離子植入有源層用晶圓，並與支撐基板用晶圓貼合後，通過熱處理在 離子植入面將有源層用晶圓剝離(參照日本特開平5-211128號公報)。但是，以上的方法有下述的缺陷。即，首先在日本特開昭61-256621號 公報中，貼合晶圓整體的直徑變小，會產生無法直接使用原有的設備、治具 的問題。又，在日本特開平1-227441號公報中，因磨削而產生應變層，必須 進行蝕刻，會有增加製程的問題，且因為磨削至支撐基板用晶圓的周邊，晶 圓形狀仍然會產生變化。又，在日本特開平4-85827號公報中，依照磨削研 磨石的狀態，在研磨麵會產生突起等，會成為產生灰塵的原因。又，在日本 特開平10-270298號公報中，為了抑制該研磨麵產生突起等，必須還要進行 蝕刻，會有增加製程的問題。又，在日本特開平5-211128號公報中，因為在 晶圓的周邊部的研磨塌邊等，不得不在外周部殘留有未貼合的部分，會有無 法管理有源層的邊緣部、且有凹凸等殘留的問題。發明內容因為本發明是鑑於如此的問題而開發出來，本發明的目的是提供一種貼 合基板的製造方法，在將有源層用晶圓薄膜化時，能夠將製程簡略化，同時 能夠防止破裂或缺損、產生灰塵等，並能夠正確地管理有源層用晶圓的邊緣 部的形狀。本發明是為了解決上述課題而開發出來，提供一種貼合基板的製造方 法，是貼合有源層用晶圓與支撐基板用晶圓而成的貼合基板的製造方法，其 特徵是具備第一製程，是在前述有源層用晶圓的表面，沿著外周部，在整個圓周的 內側，設置溝槽；第二製程，是以設置有前述溝槽的面作為貼合面，來貼合前述有源層用 晶圓與前述支撐基板用晶圓；及第三製程，是將前述有源層用晶圓薄膜化，並除去前述有源層用晶圓溝 槽的外側的未結合部分。如此，本發明是在上述的第一製程，在有源層用晶圓預先設置溝槽，接 著，在第二製程，貼合有源層用晶圓與支撐基板用晶圓；且在第三製程進行 薄膜化。利用在有源層用晶圓預先設置溝槽，在貼合有源層用晶圓與支撐基 板用晶圓後不必進行外周磨削，因為不需要蝕刻製程，能夠將製程簡略化， 同時能夠抑制外周磨削時所產生的突起等。又，除了薄膜化後的有源層的周 邊形狀良好、產生灰塵的可能性低以外，平臺(terrace)部亦能夠狹窄化。又，本發明的貼合基板的製造方法，能夠將前述有源層用晶圓的薄膜化， 通過磨削前述有源層用晶圓的背面，直到自前述表面形成的溝槽部為止來進 行。如此，將薄膜化通過磨削來進行時，若使用如上述的製程，能夠抑制薄 膜化時的有源層用晶圓外周部的破裂或缺損、產生灰塵，又，不必增加因進 行外周磨削所必要的蝕刻製程，且能夠製造出周邊形狀良好且具有厚度大的 有源層的貼合基板。又，本發明的貼合基板的製造方法，前述有源層用晶圓的薄膜化，能夠 通過在前述第一製程或第二製程之前，預先自前述有源層用晶圓的貼合面， 以不超過前述溝槽部的深度的方式，進行離子植入，來設置離子植入層，且在前述第三製程中，通過剝離熱處理而利用前述離子植入層將前述有源層用 晶圓剝離來進行。如此，通過離子植入剝離法來進行薄膜化時，若使用如上述的製程，在 剝離有源層用晶圓時，能夠通過溝槽的形成來劃定邊緣部的形狀。因而，能 夠管理通過離子植入剝離法所形成的貼合晶圓的有源層的外周邊緣部的形 狀，形狀良好同時不容易產生灰塵等。特別適合要做成薄膜的有源層的情況。又，本發明的貼合基板的製造方法，前述有源層用晶圓與前述支撐基板 用晶圓的貼合，能夠通過形成於其中一方或雙方的表面的氧化膜來進行。近年來，SOI基板等通過氧化膜來貼合半導體單結晶晶圓而成的貼合基 板受到注目，又，其質量要求亦越來越嚴格。依照本發明的貼合基板的製造 方法，能夠製造出可滿足對外周部形狀要求嚴格質量的通過氧化膜貼合而成 的高質量的SOI基板。又，本發明的貼合基板的製造方法，在前述有源層用晶圓的表面，沿著外周部，設置在內側的溝槽，以通過水噴射導引式雷射(water-jet-guided laser)加工為佳。如此，若通過水噴射導引式雷射加工時，能夠避免使用雷射光加工時所 產生的隆起。又，能夠容易地形成需要深度的溝槽。因而，隨後的貼合亦良 好，且能夠確實地除去周邊未結合部。而且，水噴射導引式雷射是指利用全反射將雷射光封入以高壓擠出的水柱中來進行加工。又，本發明的貼合基板的製造方法，在前述有源層用晶圓的表面，沿著 外周部，設置在內側的溝槽，以設置於自外周部往內側1 2毫米的位置為佳。如此進行時，比溝槽更外側的部分，在疊合晶圓時，會成為因晶圓的研 磨塌邊等而未密接的部分，即通過隨後的結合熱處理亦無法結合的部分，在 晶圓結合後能夠容易地除去溝槽的外側，同時溝槽的內側區域能夠確實且牢 固地結合。又，本發明的貼合基板的製造方法，在前述有源層用晶圓的表面，沿著 外周部，設置在內側的溝槽，可以在鏡面研磨前述有源層用晶圓之前設置， 且在設置該溝槽後，進行前述有源層用晶圓的鏡面研磨。如此進行時，因為即便在溝槽加工時例如產生隆起時，亦能夠通過鏡面研磨來加以除去，能夠確保良好的貼合。又，本發明的貼合基板的製造方法，在前述有源層用晶圓的表面，沿著 外周部內側所設置的溝槽，能夠在鏡面研磨前述有源層用晶圓後設置。如此，本發明的貼合基板的製造方法，即便在鏡面研磨後設置溝槽，亦 能夠除去有源層用晶圓外周部的未結合部。特別是在有源層用晶圓的表面形 成氧化膜時，以在鏡面研磨後的氧化膜形成後，形成溝槽為佳。如以上說明，依照本發明時，在薄膜化貼合基板時，除去未結合部的操 作，是利用在貼合有源層用晶圓與支撐基板用晶圓之前，預先在有源層用晶 圓形成溝槽來進行。因此，能夠以簡單的製程容易地提供一種在貼合後的貼 合基板的直徑不會產生變化，而且自邊緣部的磨削麵無破裂或缺損、亦不會 產生灰塵且邊緣部的形狀亦良好的貼合基板。


圖1是表示本發明的貼合基板的製造方法的流程圖，是利用平面磨削來 進行薄膜化的情況。圖2是表是本發明的溝槽的形成方法的概略構成圖。 圖3是表示本發明的貼合基板的製造方法的流程圖，是利用離子植入剝 離法來進行薄膜化的情況。圖4是水噴射導引式雷射的概略圖。圖5是表示現有的除去有源層用晶圓外周部的未結合部的方法的流程圖。圖6是表示其它的現有的除去有源層用晶圓外周部的未結合部的方法的流程圖。其中，附圖標記說明如下21、 41、 101、 121有源層用晶圓 23、 43、 102、 125氧化膜 24、 44溝槽 25、 45溝槽形成側的表面28、 49、 103、 124支撐基板用晶圓29、 50、 52、 56、 104、 126貼合基板 30有源層側表面 31外緣部 33有源層 34貼合基板47未結合部55、 107、 127有源層81雷射光 83透明窗 85噴嘴 87引導水105外周磨削部48離子植入層80水噴射導引式雷射裝置82聚光透鏡84水室86高壓水88加工物106平臺部123外周磨削後的面具體實施方式
以下，詳細地說明本發明。為了找出在除去含有未結合部的有源層用晶圓的外周部時，能夠以不會 使製程複雜化的方式製造出無破裂或缺損、不會產生灰塵且所得到的貼合基 板的外周形狀良好的方法，本發明人等進行研究、調查。現有的方法是在貼合有源層用晶圓與支撐基板用晶圓後，除去晶圓周邊 部的未結合部。即，例如圖5所示，先準備形成有氧化膜102的有源層用晶 圓ioi與支撐基板用晶圓103(a、 b)，並貼合而成為貼合基板104後(c)，外 周磨削有源層用晶圓側而形成外周磨削部105(d)。進而蝕刻外周部至達到支 撐基板用晶圓為止而形成平臺部106(e)。隨後，磨削、研磨有源層用晶圓至 需要的厚度為止，而成為具有有源層107的貼合基板(f)。但是，該方法時，如上述，在外周磨削後，必須有蝕刻製程、平面磨削 製程，會有製程變為複雜的問題。又，經改良的日本特開平10-270298號公報的方法，是如圖6所示，準 備有源層用晶圓121與形成有氧化膜125的支撐基板用晶圓124(a、 c)。在貼 合兩晶圓之前，夕卜周磨削有源層用晶圓來形成外周磨削部122(b)。以上述外 周磨削後的面123作為貼合面而將兩晶圓貼合成為貼合基板126後(d)，磨削、 研磨至需要的厚度而成為具有有源層127的貼合基板(e)。但是，因為在該方法中會殘留有應變層，外周磨削後必須進行精加工去 角取面，存在有製程變為複雜的問題。因此，本發明人重複專心研討的結果，著眼於貼合有源層用晶圓與支撐基板用晶圓時的晶圓中央部與未結合部的結合力的差異。即，考慮到保留牢 固地結合的晶圓中央部，並除去有源層用晶圓外周部的未結合部，同時利用 貼合前在有源層用晶圓預先設置溝槽來隔開晶圓中央部與未結合部，作為管 理有源層用晶圓的邊緣形狀的方法，而完成了本發明。艮口，本發明的貼合基板的製造方法，是貼合有源層用晶圓與支撐基板用 晶圓而成的貼合基板的製造方法，其特徵是具備第一製程，是沿著前述有 源層用晶圓的表面的外周部內側且於全周範圍設置溝槽；第二製程，是以設 置有前述溝槽的面作為貼合面，來貼合前述有源層用晶圓與前述支撐基板用 晶圓；及第三製程，是將前述有源層用晶圓薄膜化，且亦除去前述有源層用晶圓溝槽外側的未結合部分。以下，參照附圖更具體地說明此種本發明的貼合基板的製造方法，但是 本發明未限定於這些方法。圖1是依照本發明的方法，除去有源層用晶圓的外周部的未結合部分來 製造貼合基板的方法，是通過平面磨削來進行薄膜化的方法的流程圖。圖1(a)是表示形成有氧化膜23有源層用晶圓21。氧化膜23可以形成於有源層用晶圓，亦可形成於支撐基板用晶圓，亦可以形成於兩晶圓。若直接接合兩片晶圓時，不必形成該氧化膜。接著，如圖l(b)所示，在有源層用晶圓21，沿著外周形成溝槽24。圖2是表示依照本發明的方法在有源層用晶圓形成溝槽的一個例子的概略構成圖。在有源層用晶圓21的表面，沿著外周部，在整個圓周的內側，形成溝槽24。例如，在從晶圓外周部往內側1.5 2毫米(mm)的區域，沿著外周形成溝 槽寬度100微米Oim)、溝槽深度50~100微米的溝槽。形成有定向平面時， 在該區域亦同樣地沿著形狀在內側進行溝槽的形成。關於這些數值，沒有特 別限定，若如此進行時，比溝槽更外側的部分，在疊合晶圓時，會成為因晶 圓的研磨塌邊等而未密接的部分，即成為即使通過隨後的結合熱處理亦無法 結合的部分，在晶圓結合後能夠容易地除去溝槽的外側，同時溝槽的內側區 域能夠確實且牢固地結合。此種溝槽24，只要在形成溝槽時，能夠通過任可加工方法來形成，能夠 使用切削等機械加工、雷射等，例如能夠使用如圖4所示的水噴射導引式雷射裝置80來形成。該水噴射導引式雷射裝置80，具有相對於雷射光81為透明窗83，且具 備以高壓水86充滿的水室84。從噴嘴85射出的引導水87，是一邊保持一 定的直徑一邊到達加工物88。通過聚光透鏡82而聚光於噴嘴85附近的雷射 光81，因為在引導水87中是重複進行全反射所以不會射出引導水87以外， 併到達加工物88，來加工加工物88。如此，若通過水噴射導引式雷射來加工溝槽時，能夠避免當使用雷射光 加工時所產生的隆起。又，能夠容易地形成需要深度的溝槽。因而，隨後的 貼合亦良好，且能夠確實地除去周邊未結合部。又，因為加工部分不容易變 高溫，所以不容易產生隆起，即便形成溝槽亦能夠容易地貼合。又，此種溝槽24的形成可以在有源層用晶圓21的一次鏡面研磨之前進 行，亦可以在一次鏡面研磨後進行。若在一次鏡面研磨前即鏡面研磨之前、 或是一次鏡面研磨後即精加工研磨前形成溝槽時，因為隨後有精加工研磨等 的研磨製程，即使因形成溝槽而產生例如隆起等，亦能夠將其除去，能夠確 保良好的貼合。又，溝槽24亦可在鏡面研磨有源層用晶圓21後設置。如此，即便在鏡 面研磨後設置溝槽，亦能夠除去有源層用晶圓外周部的未結合部。又，如上述，溝槽24的形成，可在形成氧化膜23後進行，亦可在形成 氧化膜前進行。溝槽深度，例如有源層與埋入氧化膜層的合計厚度為20微 米的SOI晶圓的情況，以35~40微米為充分。接著，如圖l(d)所示，貼合圖l(b)的有源層用晶圓21及(c)的支撐基板 用晶圓28，作為貼合基板29，隨後，進行結合熱處理。此時，有源層用晶圓與支撐基板用晶圓的貼合，是例如通過在常溫的潔 淨環境下，使形成有溝槽24側的表面25與支撐基板用晶圓28的其中一方 的主面接觸，未使用黏著劑等而將晶圓彼此之間黏著在一起。隨後的結合熱 處理，例如能夠在惰性氣體環境下或是氧化環境下，以1000~1200°C，在30 分鐘至2小時的範圍進行。以此，結合力變為牢固，成為能夠經得起隨後的磨削之物。接著，如圖l(e)，從有源層側，平面磨削貼合基板29至平面30為止， 即達到溝槽24為止。此時，有源層用晶圓側的外緣部31亦同時被除去。例如，以最後的有源層厚度為+10 30微米的方式進行磨肖U。如此進行時， 在磨削後溝槽24顯現，當要製造有源層厚度較厚的貼合基板時，只要預先 形成深度較深的溝槽即可。此時，比溝槽24更外周側的外緣部31，因為在晶圓貼合時，由於研磨 塌邊等，晶圓未均勻地貼合致使結合力差，通過磨削來除去溝槽外側區域也 就是外緣部31，而只留下溝槽內側的區域。接著，如圖l(f)所示，通過研磨至可得到需要的有源層厚度為止，最後 可製造出具有有源層33的貼合基板34。例如，有源層厚度是研磨至成為20微米為止，同時進行鏡面精加工。接著，圖3是本發明的另外的貼合基板的製造方法，表示通過離子植入 剝離法來進行薄膜化的流程圖。圖3(a)是表示形成有氧化膜43的有源層用晶圓41。氧化膜43可形成於 有源層用晶圓，亦可形成於支撐基板用晶圓，亦可以形成於兩晶圓。若直接 接合時亦可不必形成。接著，如圖3(b)所示，在有源層用晶圓41，沿著外周，形成溝槽44。此種溝槽，能夠使用例如前述的圖4所示水噴射導引式雷射裝置80來 形成。例如，在從晶圓外周部往內側l-2毫米的區域，沿著外周形成溝槽寬度 100微米、溝槽深度15 20微米的溝槽。這些數值沒有特別限定。又，此種溝的形成，可在如上述地形成氧化膜後進行，亦可在氧化膜形 成前進行。又，溝槽的形成，可在晶圓的一次鏡面研磨前進行，亦可在一次 鏡面研磨後進行，又，亦可在以下所述離子植入後進行。若在一次鏡面研磨 前即鏡面研磨前、或在一次鏡面研磨後即精加工研磨前形成溝槽時，由於在 之後有精加工研磨等的研磨製程，所以即便因形成溝槽而產生例如隆起等， 也能夠將其除去。又，在鏡面研磨後形成溝槽時，溝槽深度以2~10微米為 充分。接著，如圖3(c)所示，在有源層用晶圓41，從形成有溝槽44側的表面 45側植入離子，來形成離子植入層48。此時所植入的離子是氫離子或稀有 氣體離子的至少一種類。此時，在有源層用晶圓的植入面，為了防止穿隧效應(channding)，以預12先形成氧化膜為佳，但是不一定必須形成。又，此時的離子植入層48的深 度，是反映最後所形成的有源層55的厚度，因此，通過控制植入能量等來 進行離子植入，能夠控制有源層的厚度。即離子植入層的深度是所希望的有 源層的厚度以上，且比溝槽44的深度淺。接著，如圖3(e)所示，將圖3(c)的有源層用晶圓41與圖3(c)的支撐基板 用晶圓49，以形成有溝槽側的表面45作為貼合面而貼合，成為貼合基板50。此時，有源層用晶圓與支撐基板用晶圓的貼合，是例如在常溫的潔淨環 境下，通過使形成有溝槽44側的表面45與有源層用晶圓49的其中一方的 主面接觸，未使用黏著劑等而黏著晶圓彼此之間，來得到貼合基板50。接著，如圖3(f)所示，進行剝離熱處理，並利用離子植入層48,將有源 層用晶圓的大部分53從貼合基板52剝離。此時，因為外周部的結合力比溝 內側的兩晶圓的結合力弱，所以有源層側的未結合部47是呈現結合於剝離 後的有源層用晶圓的大部分53上的狀態。該剝理熱處理，是例如對貼合基板50在惰性氣體環境下以300 60(TC的 溫度施加熱處理時，通過結晶的再配列與氣泡的凝聚，能夠利用離子植入層 48將有源層用晶圓41剝離。此時，因為比形成有溝槽的區域更外側的外周部，其結合強度小，所以 有源層不會轉印至支撐基板用晶圓。又，在比形成有溝槽的區域更內側的區 域的晶圓，轉印可完全地進行。即，有源層的轉印區域是通過預先形成的溝 槽來劃定，有源層的邊緣部是完全一致。雖然從剝離後的有源層的邊緣部的 外周往內側1 2毫米(mm)附近是研磨塌邊的開始區域，其結合強度降低，但 是因為其鄰近部，例如從邊緣部的外周往內側3~4毫米的區域是與支撐基板 用晶圓牢固地結合併轉印，所以通過晶圓本身的剛性來產生轉印。另一方面， 無溝槽時，從剝離前的有源層用晶圓的外周往內側l毫米的區域，未產生結 合，且從有源層用晶圓的外周往內側1 2毫米的區域，會混雜比該區域更內 側與外側的受到剝離動作拉扯的部分，致使剝離後的有源層的邊緣部未完全 一致。即，利用形成溝槽，比溝槽更內側的區域不會受到最外周1毫米區域 的影響，結果，能夠將有源層轉印、形成至更外側，同時能夠使邊緣部的形 狀變為良好。因此，不易產生灰塵，同時能夠擴大有源層。接著，如圖3(g)所示，在進行結合熱處理後，例如通過研磨至所希望的有源層厚度及表面平坦度為止，最後可製造出具有有源層55的貼合基板56。此時的結合熱處理是以比剝理熱處理高的溫度進行。例如在惰性氣體環境下或是在氧化環境下，以1000 1200'C，在30分鐘至2小時的範圍內進行。 又，上述結合熱處理亦能夠兼作為上述剝理熱處理。又，此時的研磨，例如通過研磨量為IOO納米以下的接觸拋光，來鏡面 精加工表面。剝離後使有源層的厚度成為需要的厚度的方法，未限定於上述 的研磨，例如亦可蝕刻除去在氧化熱處理後所生成的氧化膜，即進行所謂的 犧牲氧化。以下，表示本發明的實施例來更具體地說明本發明，但是本發明未限定 於這些實施例。 (實施例1)首先，依照圖1，說明貼合有源層用晶圓與支撐基板用晶圓後，通過平 面磨削進行有源層用晶圓的薄膜化的方法。切割依照切克勞斯基(Czochralski)法拉升而得到的p型、、電阻 8 12 Q cm的單結晶矽錠而得到直徑150毫米(6英吋)、厚度625微米的薄圓 板狀的晶圓。為了防止晶圓的破裂或缺損、產生灰塵，對外緣部施加去角取 面加工後，進行研磨(磨光)加工，用以將晶圓平面化。接著實施蝕刻加工， 用以除去研磨後在晶圓表面所殘留的加工應變。而且，對晶圓的表背兩面進 行一次鏡面研磨加工，且亦對去角取面部進行研磨加工。如上述，對矽晶圓進行加工至一次鏡面研磨為止，作成有源層用晶圓。 對該晶圓使用水噴射導引式雷射，如圖2所示，在晶圓表面的外周部往內側 1.5毫米的區域，沿著外周部形成溝槽寬度為100微米、溝槽深度為100微 米的溝槽。此時的水噴射導引式雷射的條件是設成波長1064納米的長周期 脈衝。形成溝槽後，進行鏡面精加工。接著，於氧化環境下熱處理該晶圓，在晶圓表面全體形成氧化膜。而且， 使另外準備的已進行至上述一次鏡面研磨後、精加工鏡面研磨為止的支撐基 板用晶圓，與有源層用晶圓的形成有溝槽側接觸後，施加壓力貼合，且在 Ar環境下於110(TC進行結合熱處理2小時。對如此進行所得到的貼合SOI基板的有源層用晶圓側全體，為了使其平 坦化而進行磨削至SOI厚度成為約30微米為止。隨後，進行通常所進行的研磨，製造出如圖1(f)所示的具有厚度為20微 米的SOI層的貼合基板。使用顯微鏡觀察如此進行所得到的SOI晶圓的有源層的外周邊緣部及平 臺部時，是良好的形狀，完全沒有觀察到孤立成島狀的SOI層也就是所謂的 SOI島。而且，因為只有形成溝槽，故製程亦簡單。平臺部的區域為自外周 往內側1.5毫米的範圍，與通過磨削的現有的薄膜化方法中的平臺部的區域 為自外周往內側約3.0毫米的範圍比較，亦擴大了有源層區域。 (實施例2)接著，依照圖3，說明貼合有源層用晶圓與支撐基板用晶圓後，通過離 子植入剝離法來進行薄膜化的方法。首先，與實施例1同樣地進行至將矽晶圓一次鏡面研磨為止，作為有源 層用晶圓。對該晶圓使用水噴射導引式雷射，如圖2所示，在晶圓表面的外 周往內側1毫米的區域，沿著外周部形成溝槽寬度為100微米、溝槽深度為 IO微米的溝槽。此時的水噴射導引式雷射的條件是設成波長1064納米的長 周期脈衝。形成溝槽後，進行鏡面精加工。接著，於氧化環境下熱處理該晶圓，在晶圓表面全體形成氧化膜。對該 有源層用晶圓，以摻雜量10X1016/cm2、注入深度l微米的條件，進行氫離 了-植入。而且，使另外準備的已進行至上述精加工鏡面研磨為止的支撐基板用晶 圓，與有源層用晶圓的形成有溝槽側接觸並貼合。隨後，於Ar環境下升溫 至50(TC，來進行剝理熱處理。此時，有源層用晶圓側的未結合部是以結合 於剝離後的有源層用晶圓的狀態被除去。隨後，在Ar環境下於110(TC進行結合熱處理2小時。隨後，進行研磨量較低的所謂的接觸拋光，製造出如圖3(g)所示的具有 厚度為0.5微米的SOI層的貼合基板。使用顯微鏡觀察如此進行所得到的SOI 晶圓的有源層的外周邊緣部及平臺部時，是良好的形狀，完全沒有觀察到SOI 島。而且，因為只有形成溝槽，故製程亦簡單。平臺部的區域為自外周往內 側1毫米的區域，與通過磨削的現有的薄膜化方法中的平臺部的區域為自外 周往內側約2 2.5毫米的範圍比較，亦擴大了有源層區域。又，本發明未限定於上述實施形態。上述實施形態是例示性，凡是具有與本發明的權利要求書所記載的技術思想實質上相同構成、且達到相同作用 效果之物，無論如何都包含在本發明的技術範圍內。例如，在上述的實施形態中，是以貼合兩片半導體基板、特別是矽晶圓 來製造貼合基板的情況為中心來進行說明，但是，在貼合半導體基板與如石 英、碳化矽氮化矽、二氧化鋁、藍寶石、其它的陶瓷材料這類的絕緣基板， 來製造貼合基板時，因為在周邊亦會產生未結合部，本發明用於將其除去亦 是有效的。又，溝槽形成是使用水噴射導引式雷射時，即便是矽以外的材料，若適 當地選擇雷射波長時，亦能夠進行與矽同樣的加工。
權利要求
1.一種貼合基板的製造方法，是貼合有源層用晶圓與支撐基板用晶圓而成的貼合基板的製造方法，其特徵是具備第一製程，是在前述有源層用晶圓的表面，沿著外周部，在整個圓周的內側設置溝槽；第二製程，是以設置有前述溝槽的面作為貼合面，來貼合前述有源層用晶圓與前述支撐基板用晶圓；及第三製程，是將前述有源層用晶圓薄膜化，並除去前述有源層用晶圓的溝槽外側的未結合部分。
2. 如權利要求1所述的貼合基板的製造方法，其中前述有源層用晶圓 的薄膜化，是通過磨削前述有源層用晶圓的背面，直到自前述表面形成的溝 槽部為止來進行。
3. 如權利要求1所述的貼合基板的製造方法，其中前述有源層用晶圓 的薄膜化，是通過在前述第一製程或第二製程之前，預先啟前述有源層用晶 圓的貼合面，以不超過前述溝槽部的深度的方式，進行離子植入，來設置離 子植入層，且在前述第三製程中，通過剝離熱處理而利用前述離子植入層將 前述有源層用晶圓剝離來進行。
4. 如權利要求1至3中任一項所述的貼合基板的製造方法，其中前述 有源層用晶圓與該支撐基板用晶圓的貼合，是通過形成於其中一方或雙方的 表面上的氧化 膜來進行。
5. 如權利要求1至4中任一項所述的貼合基板的製造方法，其中在前 述有源層用晶圓的表面，沿著外周部，設置在內側的溝槽，是通過水噴射導 引式雷射而被加工。
6. 如權利要求1至5中任一項所述的貼合基板的製造方法，其中在前 述有源層用晶圓的表面，沿著外周部，設置在內側的溝槽，是設置於自外周 部往內側1 2毫米的位置。
7. 如權利要求1至6中任一項所述的貼合基板的製造方法，其中在前 述有源層用晶圓的表面，沿著外周部，設置在內側的溝槽，是在鏡面研磨前 述有源層用晶圓之前設置，且在設置該溝槽後，進行前述有源層用晶圓的鏡面研磨。
8.如權利要求1至6中任一項所述的貼合基板的製造方法，其中在前 述有源層用晶圓的表面，沿著外周部，設置在內側的溝槽，是在鏡面研磨前 述有源層用晶圓後設置。
全文摘要
本發明是提供一種貼合基板的製造方法，是貼合有源層用晶圓與支撐基板用晶圓而成的貼合基板的製造方法，其特徵是具備第一製程，是在前述有源層用晶圓的表面，沿著外周部，在整個圓周的內側，設置溝槽；第二製程，是以設置有前述溝槽的面作為貼合面，來貼合前述有源層用晶圓與前述支撐基板用晶圓；及第三製程，是將前述有源層用晶圓薄膜化，並除去前述有源層用晶圓的溝槽外側的未結合部分。以此，能提提供一種貼合基板的製造方法，在薄膜化有源層用晶圓時，能夠將製程簡略化，且能夠防止破裂或缺損、產生灰塵等，並能夠管理有源層用晶圓的邊緣部的形狀。
文檔編號H01L21/02GK101331585SQ20068004723
公開日2008年12月24日 申請日期2006年11月27日 優先權日2005年12月16日
發明者三谷清 申請人:信越半導體株式會社