(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板層と、
このシリコン基板層上に積層されたポリシリコン層と、
このポリシリコン層上に積層されたシリコン活性層とを有する張り合わせウェーハ。
【請求項２】
シリコン基板層と、
このシリコン基板層上に積層されたシリコン活性層と、
これらのシリコン基板層とシリコン活性層との間に介在された絶縁層と、を有する張り合わせウェーハにおいて、
ポリシリコン層を、上記絶縁層と上記シリコン基板層との間、または、上記絶縁層と上記シリコン活性層との間に介在させた張り合わせウェーハ。
【請求項３】
シリコン基板層と、
このシリコン基板層上に積層されたポリシリコン層と、
このポリシリコン層上に積層され、ポリシリコン層側にシリコン部分と絶縁部分とが混在するシリコン活性層と、を有する張り合わせウェーハ。
【請求項４】
上記ポリシリコン層には上記シリコン活性層と同一導電型を形成するためのドーパントがドープされている請求項１または請求項３に記載の張り合わせウェーハ。
【請求項５】
活性層用のシリコンウェーハの裏面を基板用のシリコンウェーハの表面に重ね合わせる工程と、
重ね合わせたシリコンウェーハを熱処理する工程と、を含む張り合わせウェーハの製造方法において、
上記活性層ウェーハの裏面にポリシリコン層を被着した張り合わせウェーハの製造方法。
【請求項６】
ポリシリコン層表面の平坦度はＲａ値で０．５ｎｍ以下である請求項５に記載の張り合わせウェーハの製造方法。
【請求項７】
上記ポリシリコン層には、上記活性層用のシリコンウェーハと同一導電型を形成するためのドーパントをドープした請求項５または請求項６に記載の張り合わせウェーハの製造方法。
【請求項８】
上記ポリシリコン層が被着される上記活性層用シリコンウェーハの裏面は、シリコン・二酸化シリコン・シリコンおよび二酸化シリコンの混在面・シリコンおよびポリシリコンの混在面・二酸化シリコンおよび金属配線の混在面のいずれかで構成されている請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の張り合わせウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は張り合わせウェーハおよびその製造方法、特にポリシリコン層を介在させた張り合わせウェーハとその製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の張り合わせウェーハ構造によるＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）では、基板側のシリコンウェーハ表面に、活性層側のシリコンウェーハの裏面に形成した絶縁層を重ね合わせて張り合わせていた。この場合、図７に示すように、張り合わせ面はシリコンと酸素との結合となるため、シリコンへの吸着水がこの結合に関与するものと考えられる。張り合わせ面が完全に乾燥した状態では張り合わせは不可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の張り合わせＳＯＩにあっては、張り合わせ面の一方側が酸化膜であって、他方側がＯＨ基を有するシリコンであるため、そのシリコンの吸着水のコントロールが重要となっていた。すなわち、この張り合わせでは接合不良が発生しやすいという課題があった。
【０００４】
そこで、この発明は、接合が容易な張り合わせウェーハを得ることを、その目的としている。また、その張り合わせ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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、シリコン基板層と、このシリコン基板層上に積層されたポリシリコン層と、このポリシリコン層上に積層されたシリコン活性層とを有する張り合わせウェーハである。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、シリコン基板層と、このシリコン基板層上に積層されたシリコン活性層と、これらのシリコン基板層とシリコン活性層との間に介在された絶縁層と、を有する張り合わせウェーハにおいて、ポリシリコン層を、上記絶縁層と上記シリコン基板層との間、または、上記絶縁層と上記シリコン活性層との間に介在させた張り合わせウェーハである。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、シリコン基板層と、このシリコン基板層上に積層されたポリシリコン層と、このポリシリコン層上に積層され、ポリシリコン層側にシリコン部分と絶縁部分とが混在するシリコン活性層と、を有する張り合わせウェーハである。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、上記ポリシリコン層には上記シリコン活性層と同一導電型を形成するためのドーパントがドープされている請求項１または請求項３に記載の張り合わせウェーハである。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、活性層用のシリコンウェーハの裏面を基板用のシリコンウェーハの表面に重ね合わせる工程と、重ね合わせたシリコンウェーハを熱処理する工程と、を含む張り合わせウェーハの製造方法において、上記活性層ウェーハの裏面にポリシリコン層を被着した張り合わせウェーハの製造方法である。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、ポリシリコン層表面の平坦度はＲａ値で０．５ｎｍ以下である請求項５に記載の張り合わせウェーハの製造方法である。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、上記ポリシリコン層には、上記活性層用のシリコンウェーハと同一導電型を形成するためのドーパントをドープした請求項５または請求項６に記載の張り合わせウェーハの製造方法である。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、上記ポリシリコン層が被着される上記活性層用シリコンウェーハの裏面は、シリコン・二酸化シリコン・シリコンおよび二酸化シリコンの混在面・シリコンおよびポリシリコンの混在面・二酸化シリコンおよび金属配線の混在面のいずれかで構成されている請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の張り合わせウェーハの製造方法である。
【００１４】
【作用】
この発明に係る張り合わせウェーハにあっては、張り合わせ時、その接合界面でのはがれ、ボイド発生等の不良がなくなる。また、ＳＯＩ構造に適用した場合、二酸化シリコンとの間の結晶格子の連続性が向上する。張り合わせ不良を低減することができる。また、シリコン面とシリコン面とを張り合わせる場合にも、このポリシリコン層にドーパントを拡散することで、それらの導通を確保することができる。さらに、シリコンと二酸化シリコンとの混在面にポリシリコン層を被着させて、張り合わせることにより、２枚のシリコンウェーハ同士の結合力を全面で一定にすることができる。
【００１５】
ここで、張り合わせによる二酸化シリコン膜同士の接合力に比較して、二酸化シリコン膜とシリコン層との張り合わせ面の接合力の方が大きく、さらに、これよりもシリコン層同士の張り合わせ面のそれが大きい。また、二酸化シリコン膜上にポリシリコンをＣＶＤで積層した場合、これらの二酸化シリコン膜とポリシリコン膜との接合力は十分に強い。よって、二酸化シリコン膜上にポリシリコン層を積層した後、シリコンウェーハ表面にポリシリコン層を張り合わせる方が、シリコンウェーハと二酸化シリコン膜とを張り合わせ場合よりも、その接合力が大きい結果となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。図１はこの発明の一実施例に係る張り合わせウェーハを示す断面図である。この図に示すように、この実施例に係る張り合わせウェーハは、シリコン基板層１１の上に所定の厚さのポリシリコン層１２を積層し、このポリシリコン層１２の上にシリコン活性層１３を積層した構造である。シリコン活性層１３には所定のデバイスが形成されることとなる。
【００１７】
このような構造の張り合わせウェーハは、２枚のシリコンウェーハ（ポリッシュドウェーハ：ＰＷ）を準備し、そのいずれか一方のウェーハ表面にＣＶＤでポリシリコン層を被着しておく。そして、このポリシリコン層の表面を例えばＲａ値で５Å程度の面粗さに形成する。ここで、室温でこのポリシリコン層表面を他方のポリッシュドウェーハの鏡面に重ね合わせるとともに、所定の接合熱処理（ドライＯ２雰囲気で２時間、８５０℃に加熱）を施した。図６はこのポリシリコン層表面のＲａ値とその接合力との関係を示すグラフである。この図に示すように、Ｒａ値を０．５ｎｍ（５オングストローム）以下とすることにより、張り合わせ後の接合力を高めることができる。
【００１８】
図２はこの発明の他の実施例に係る張り合わせウェーハを示す断面図である。この実施例にあっては、シリコン基板層２１の上に二酸化シリコン層２２を積層し、さらにこの上にポリシリコン層２３を積層している。ポリシリコン層２３の上にはシリコン活性層２４が積層されている。この場合の張り合わせ面はポリシリコン層２３とシリコン活性層２４との間に形成される。したがって、一方のシリコンウェーハ（基板側）表面に二酸化シリコン層を成長させ、その表面にポリシリコン層をＣＶＤ成長させた後、他方のシリコンウェーハ（活性層側）の鏡面にポリシリコン層を重ね合わせて、上記実施例と同様の条件で張り合わせることとなる。
【００１９】
図３はこの発明のさらに他の実施例に係る張り合わせウェーハを示す断面図である。この実施例にあっては、シリコン基板層３１の上にポリシリコン層３２を、その上に二酸化シリコン層３３を、さらにこの上にシリコン活性層３４を積層してある。張り合わせ面は、シリコン基板層３１とポリシリコン層３２との間に形成されることとなる。
【００２０】
図４はこの発明の別の実施例を示す断面図である。この実施例にあっては、シリコン基板層４１の上にポリシリコン層４２を積層した点は上記実施例と同様であるが、ポリシリコン層４２は、シリコン活性層４３の二酸化シリコン層４４とシリコン面との混在する面に積層されている。この二酸化シリコン層４４は埋め込み絶縁層として機能するものである。
【００２１】
図５はこの発明のさらに別の実施例を示す断面図である。この図に示すように、厚い二酸化シリコン膜を形成する場合、２枚のシリコンウェーハ５１，５２のそれぞれに二酸化シリコン膜５１Ａ，５２Ａを被着しておき、さらにそれらの二酸化シリコン膜５１Ａ，５２Ａの上にＣＶＤによりポリシリコン膜５１Ｂ，５２Ｂをそれぞれ積層したものである。そして、これらのポリシリコン膜５１Ｂ，５２Ｂ同士を重ね合わせて張り合わせたものである。この結果、通常のウエットＯ２雰囲気での酸化で形成した二酸化シリコン膜の厚さ（２μｍ程度）の２倍の厚さの二酸化シリコン膜を得ることができる。また、ポリシリコン層同士を張り合わせため、その接合力を一層高めることができる。
【００２２】
【発明の効果】
この発明によれば、張り合わせウェーハの接合不良をなくすことができる。また、ポリシリコン層にはドーパントを容易にかつ均一に拡散することができる。よって、ポリシリコン層に導通を持たせることができる。また、凹凸を有する面にあってもポリシリコン層を被着することで、確実に張り合わせることができる。さらに、シリコン面とシリコン面との張り合わせでもボロンの汚染を防ぐことができる。
【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ウェーハを示す断面図である。
【図２】この発明の他の実施例に係る張り合わせウェーハを示す断面図である。
【図３】この発明のさらに他の実施例に係る張り合わせウェーハを示す断面図である。
【図４】この発明の別の実施例に係る張り合わせウェーハを示す断面図である。
【図５】この発明のさらに別の実施例に係る張り合わせ工程を示す断面図である。
【図６】この発明の一実施例に係るポリシリコン面のＲａ値と張り合わせウェーハの接合力との関係を示すグラフである。
【図７】従来のＳｉＯ２とＳｉとの張り合わせ界面を示す模式図である。
【符号の説明】
１１  シリコン基板層、
１２  ポリシリコン層、
１３  シリコン活性層、
２２  二酸化シリコン層。
【図１】
0003611143.tif 000002
【図２】
0003611143.tif 000003
【図３】
0003611143.tif 000004
【図４】
0003611143.tif 000005
【図５】
0003611143.tif 000006
【図６】
0003611143.tif 000007
【図７】
0003611143.tif 000008