(57)【要約】【課題】低比抵抗のシリコン半導体基板の接合時におけるボイドの発生率を低減させる。【解決手段】互いに重ね合せる第一シリコン半導体基板１及び第二シリコン半導体基板２のうち、少なくとも一方の厚さを　２５０μｍ　以下に薄くすることにより、該半導体基板がしなやかになって、他方の半導体基板と重ね合せる時に両面が貼り付き易くなり、それらの密着性が高まって結合強度が増大すると共に、固着熱処理中に水分や有機物などがガス化しても、これら両半導体基板間の密着性が高いために接合界面の結合力が勝り、発生したガスはシリコン中に拡散され、最終的にボイドは消滅される。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不純物濃度が十分に高い低比抵抗の第一シリコン半導体基板（１）と、不純物濃度が十分に低い高比抵抗の第二シリコン半導体基板（２）とを接着してなる半導体接合ウエハの製造方法において、
前記第一シリコン半導体基板（１）及び第二シリコン半導体基板（２）のうち、少なくとも一方の厚さを　２５０μｍ　以下に薄くして接着したことを特徴とする半導体接合ウエハの製造方法。
【請求項２】
前記第一シリコン半導体基板（１）の比抵抗が　０．００４Ω・ｃｍ　以下である請求項１記載の半導体接合ウエハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン半導体基板同士を接着して半導体接合ウエハを製造する方法に係わる。
詳しくは、固着熱処理工程におけるボイド（未接合部分）の発生を防止する半導体接合ウエハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばＰＩＮダイオードなどの電力用半導体素子は、不純物濃度が十分に高い低比抵抗のＰ層とＮ層の間に、不純物濃度が十分に低い高比抵抗のＩ層を挟んだ構造であり、これらＰ層、Ｉ層及びＮ層は、エピタキシャル成長によって形成されている（例えば、特許文献１参照。）。
ところで、ダイオード構造において良好な素子特性を得るには、エピタキシャル成長によって形成されたＩ層の厚さを比較的厚くし、かつできるだけ高比抵抗にすることが望まれる。
しかしながら、エピタキシャル層自体の比抵抗は安定して最大で　５００Ω・ｃｍ　程度までしかできず、１０００Ω・ｃｍ　以上の高比抵抗の層を得ることが難しいと共に、エピタキシャル層をより厚くする場合、成長処理に時間がかかり過ぎ、かつ膜厚均一性の劣化など品質的に問題を生じる。
そこで、近年ではそれらの課題を有するエピタキシャル層の代替として、不純物濃度が異なる二枚の半導体基板を直接接着する半導体接合ウエハが使用されている。（例えば、特許文献２参照。）
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５９−５８８７３号公報（第２−３頁、第５図）
【特許文献２】
特公平７−７０４７４号公報（第３−４頁、第４図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし乍ら、このような従来の半導体接合ウエハの製造方法では、高濃度の不純物（砒素など）がドープされた低比抵抗のシリコン半導体基板を直接接合すると、この製造過程においては接合界面の高濃度不純物が影響して、未接合部分（以下ボイドと記す）を発生させ易く、そのボイドが最終的な半導体素子の品質に悪影響を及ぼすことがあるという問題がある。
このようなボイドが発生する最も多い原因としては、接着されるシリコン半導体基板の表面に付着したパーティクルが起因して接合界面に未接着の隙間を形成すると考えている。
その他の原因は、シリコン半導体基板の表面に吸着している水分や有機物などが接着された接合界面の結合力を化学的に強固にするための熱処理（以下固着熱処理と記す）による熱エネルギーでシリコン表面から脱離してガス化されるために接合界面にボイドが生ずると考えられている。
【０００５】
本発明のうち請求項１記載の発明は、低比抵抗のシリコン半導体基板の接合時におけるボイドの発生率を低減させることを目的としたものである。
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明の目的に加えて、ボイドの発生率が高い　０．００４Ω・ｃｍ　以下の低比抵抗の半導体基板を接着する場合でもボイドが発生しない半導体接合ウエハの製造方法を提供することを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明が講じた手段は、以下の通りである。
請求項１では、第一シリコン半導体基板及び第二シリコン半導体基板のうち、少なくとも一方の厚さを　２５０μｍ　以下に薄くして接着した半導体接合ウエハの製造方法を採用する。
請求項２では、請求項１記載の構成に加えて、第一シリコン半導体基板の比抵抗が　０．００４Ω・ｃｍ　以下である半導体接合ウエハの製造方法を採用する。
【０００７】
【作用】
上記方法を採用することにより以下の作用を生じる。
請求項１では、互いに重ね合せる第一シリコン半導体基板及び第二シリコン半導体基板のうち、少なくとも一方の厚さを　２５０μｍ　以下に薄くすることにより、該半導体基板がしなやかになって、他方の半導体基板と重ね合せる時に両面が貼り付き易くなり、それらの密着性が高まって結合強度が増大すると共に、固着熱処理中に水分や有機物などがガス化しても、これら両半導体基板間の密着性が高いために接合界面の結合力が勝り、発生したガスはシリコン中に拡散され、最終的にボイドは消滅される。
請求項２では、請求項１記載の作用に加えて、少なくとも一方の厚さが　２５０μｍ　以下の薄い半導体基板を接着することにより、　０．００４Ω・ｃｍ　以下の低比抵抗基板を接着する場合でも、結合強度が高められてボイドの発生が抑制される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
この実施例は、図１に示す如く、不純物濃度が十分に高い低比抵抗の第一シリコン半導体基板１として、直径　１００ｍｍ（４インチ）、厚さ　２５０μｍ　、比抵抗　０．００３４５Ω・ｃｍ　か又は厚さ　２００μｍ　、比抵抗　０．００２４５Ω・ｃｍ　のＮ型シリコンウエハからなる２種類のベースウエハを使用すると共に、不純物濃度が十分に低い高比抵抗の第二シリコン半導体基板２として、直径　１００ｍｍ、厚さ　３００μｍ、比抵抗６０００Ω・ｃｍ　のＮ型シリコンウエハからなるボンドウエハを使用し、これらが接着された場合を示したものである。
【０００９】
上記ベースウエハ１とボンドウエハ２は、接着面１ａ，２ａを鏡面研磨し、これら接着面１ａ，２ａを清浄な雰囲気下で接着させる。
この時、接着される様子を赤外線透過影像法によって未接着部分が無いことを確認しながら貼り合せを行う。
【００１０】
その後、接着されたベースウエハ１とボンドウエハ２を、固着熱処理として酸化性雰囲気下で１１００℃、２時間の条件で行い、それにより、ごく少量の小さなパーティクルや、ガス化によって生じたボイドの消滅を行った。
【００１１】
このような固着熱処理が完了した状態で、ボイドの観察を超音波探傷法により測定したところ、その結果は図２に示すようになった。
【００１２】
夫々の厚さが　４００〜　６００μｍ　程度のベースウエハとボンドウエハを直接接合した従来の半導体接合ウエハの製造方法では、該ベースウエハの比抵抗が　０．００４Ω・ｃｍ　以下の場合、ボイドの発生率が高くなることが顕著であった。
【００１３】
これに対し、少なくとも一方のウエハの厚さを　２５０μｍ　以下に薄くした本発明の半導体接合ウエハの製造方法では、上述した従来の半導体接合ウエハの製造方法に比べ、ベースウエハ１の比抵抗が　０．００４Ω・ｃｍ　以下であっても、ボイド発生率が大幅に改善され、このことによりウエハ厚さを薄くすることがボイド発生の低減に効果のあることが確認できた。
【００１４】
本実施例の場合は、上述の如く接着されたベースウエハ１とボンドウエハ２に対し、ボンドウエハ２の表面２ｂを研削・研磨加工により所定の厚さｔに加工した後、Ｐ層３と保護絶縁膜（パッシベーション膜）４を順次形成すると共に、電極５，６を形成してＰＩＮダイオードＡが製造される。
【００１５】
尚、前示実施例では、低比抵抗の第一シリコン半導体基板１として厚さ　２５０μｍ　か又は　２００μｍ　のベースウエハと、高比抵抗の第二シリコン半導体基板２として厚さ　３００μｍ　のボンドウエハを接着することにより、ＰＩＮダイオードＡが製造される場合を示したが、これに限定されず、図示せぬがこれと逆に高比抵抗の第二シリコン半導体基板２の厚さのみを　２５０μｍ　以下に薄くしても同様な作用効果が得られる。
更に両シリコン半導体基板１，２の厚さを　２５０μｍ　以下に薄くした場合には、その効果は倍増する。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のうち請求項１記載の発明は、互いに重ね合せる第一シリコン半導体基板及び第二シリコン半導体基板のうち、少なくとも一方の厚さを　２５０μｍ　以下に薄くすることにより、該半導体基板がしなやかになって、他方の半導体基板と重ね合せる時に両面が貼り付き易くなり、それらの密着性が高まって結合強度が増大すると共に、固着熱処理中に水分や有機物などがガス化しても、これら両半導体基板間の密着性が高いために接合界面の結合力が勝り、発生したガスはシリコン中に拡散され、最終的にボイドは消滅されるので、低比抵抗のシリコン半導体基板の接合時におけるボイドの発生率を低減できる。
従って、ボイド不良率が低減されるため、高品質の半導体接合ウェーハを提供でき、これによりデバイスチップの低コスト化も実現できる。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１の発明の効果に加えて、少なくとも一方の厚さが２５０μｍ　以下の薄い半導体基板を接着することにより、　０．００４Ω・ｃｍ　以下の低比抵抗基板を接着する場合でも、結合強度が高められてボイドの発生が抑制されるので、ボイドの発生率が高い　０．００４Ω・ｃｍ　以下の低比抵抗の半導体基板を接着する場合でもほとんどボイドが発生しない半導体接合ウエハの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す半導体接合ウエハの製造方法の断面図である。
【図２】本発明の製造方法で得られたボイド発生率と従来の製造方法で得られたボイド発生率の比較グラフである。
【符号の説明】
１　第一シリコン半導体基板（ベースウエハ）
２　第二シリコン半導体基板（ボンドウエハ）
【図１】
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【図２】
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