JP2012038932A

JP2012038932A - 半導体ウェーハの薄厚化方法および貼り合せウェーハの製造方法

Info

Publication number: JP2012038932A
Application number: JP2010177978A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Kikuchi; 大輔菊池; Kazunari Kurita; 一成栗田
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2010-08-06
Publication date: 2012-02-23

Abstract

【課題】安価、且つ、少ない機械的ダメージでウェーハを所望の厚さに薄厚化することができ、また、金属汚染や研削粉が発生し難い半導体ウェーハの薄厚化方法、および該薄厚化方法を用いた貼り合せウェーハの製造方法を提供する。
【解決手段】半導体ウェーハの内部に焦点を合わせてレーザー光を照射し、多光子吸収により半導体ウェーハの内部に脆化層を形成する脆化層形成工程と、脆化層を起点として半導体ウェーハを２枚に分離して、半導体ウェーハを薄厚化する薄厚化工程とを含む半導体ウェーハの薄厚化方法である。また、半導体ウェーハの薄厚化方法を利用した貼り合せウェーハの製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェーハの薄厚化方法およびその薄厚化方法を利用した貼り合せウェーハの製造方法に関するものである。

一般に、貼り合せウェーハなどの各種ウェーハの製造工程においては、様々なウェーハ薄厚化技術が用いられている。

具体的には、表面に酸化膜を有する活性層用ウェーハ（半導体ウェーハ）を支持基板用ウェーハ上に貼り合わせた後、活性層用ウェーハを薄厚化して貼り合せＳＯＩウェーハを製造する際に活性層用ウェーハを薄厚化する方法として、活性層用ウェーハを研削・研磨する方法や、イオン注入分離法（スマートカット（ＳｍａｒｔＣｕｔ（登録商標））法）が用いられている。

ここで、イオン注入分離法とは、活性層用ウェーハの所定の深さ位置に水素やヘリウム等の軽元素イオンを注入してイオン注入層を形成した後に、活性層用ウェーハを支持基板用ウェーハに貼り合わせ、その後、活性層用ウェーハをイオン注入層で剥離して薄厚化する方法である（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２５３１８４号公報

しかし、研削・研磨により活性層用ウェーハを薄厚化する方法には、研削・研磨された部分が無駄になるので製造コストが高くなってしまうという問題があった。更に、研削・研磨により活性層用ウェーハを薄厚化する場合、活性層用ウェーハに加えられる機械的ダメージが大きく、チッピング等が発生する可能性があり、また、金属汚染や研削粉が発生してしまうという問題もあった。

また、イオン注入分離法により活性層用ウェーハを薄厚化する方法には、イオン注入に使用する装置が非常に高価であり、製造コストが高くなってしまうという問題があった。また、イオン注入分離法により活性層用ウェーハを薄厚化する場合、イオン注入可能な深さは限られており、活性層用ウェーハの深部にイオン注入層を形成するのは困難なので、支持基板用ウェーハの上に残す活性層用ウェーハの厚みを厚くすることができず、活性層用ウェーハの厚みが限られてしまうという問題もあった。

そこで、本発明は、安価、且つ、少ない機械的ダメージでウェーハを所望の厚さに薄厚化することができ、また、金属汚染や研削粉が発生し難い半導体ウェーハの薄厚化方法、および該薄厚化方法を用いた貼り合せウェーハの製造方法を提供することを目的とする。

この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の半導体ウェーハの薄厚化方法は、半導体ウェーハの内部に焦点を合わせてレーザー光を照射し、多光子吸収により半導体ウェーハの内部に脆化層を形成する脆化層形成工程と、前記脆化層を起点として前記半導体ウェーハを２枚に分離して、半導体ウェーハを薄厚化する薄厚化工程とを含むことを特徴とする。このように、レーザー光を用いて多光子吸収により脆化層を形成し、その後、脆化層を起点として半導体ウェーハを２枚に分離して薄厚化すれば、研削・研磨や、イオン注入を用いることなく半導体ウェーハを薄厚化することができる。従って、イオン注入装置などの高価な装置を用いることなく半導体ウェーハを薄厚化することができるとともに、半導体ウェーハの大部分を研削・研磨して無駄にすることが無い。また、半導体ウェーハの薄厚化時に、半導体ウェーハに加えられる機械的ダメージが少なく、且つ、金属汚染や研削粉が発生し難い。更に、レーザー光の焦点位置を変更することで半導体ウェーハ内部の任意の深さに脆化層を形成し得るので、半導体ウェーハを所望の厚さに薄厚化することができる。

ここで、本発明の半導体ウェーハの薄厚化方法は、前記半導体ウェーハが、低指数面を主面とする単結晶ウェーハであり、前記脆化層が前記主面に対して略平行に形成されていることが好ましい。低指数面の主面に対して略平行な面を脆化層が含む場合、半導体ウェーハが脆化層でへき開し易くなるので、半導体ウェーハを容易に薄厚化することができるからである。

また、本発明の貼り合せウェーハの製造方法は、半導体ウェーハと、支持基板用ウェーハとを貼り合せた後、該半導体ウェーハを薄厚化して貼り合せウェーハを製造する方法であって、半導体ウェーハの内部に焦点を合わせてレーザー光を照射し、多光子吸収により半導体ウェーハの内部に脆化層を形成する脆化層形成工程と、半導体ウェーハと、支持基板用ウェーハとを貼り合せる貼り合せ工程とを行い、次いで、前記脆化層形成工程および前記貼り合せ工程の後に、前記脆化層を起点として前記半導体ウェーハを２枚に分離して、半導体ウェーハを薄厚化する薄厚化工程を行うことを特徴とする。このように、レーザー光を用いて多光子吸収により脆化層を形成し、その後、脆化層を起点として半導体ウェーハを２枚に分離して薄厚化し貼り合せウェーハを製造すれば、研削・研磨や、イオン注入を用いることなく貼り合せウェーハを製造することができる。従って、イオン注入装置などの高価な装置を用いることなく貼り合せウェーハを製造することができるとともに、半導体ウェーハの大部分を研削・研磨して無駄にすることが無い。また、半導体ウェーハを薄厚化して貼り合せウェーハを製造する際に、半導体ウェーハに加えられる機械的ダメージが少なく、且つ、金属汚染や研削粉が発生し難い。更に、レーザー光の焦点位置を変更することで半導体ウェーハ内部の任意の深さに脆化層を形成し得るので、半導体ウェーハを所望の厚さに薄厚化して貼り合せウェーハを製造することができる。なお、本発明においては、脆化層形成工程と貼り合せ工程とは、何れの工程を先に行っても良い。

ここで、本発明の貼り合せウェーハの製造方法は、前記貼り合せ工程で、前記半導体ウェーハの貼り合せ面と、前記支持基板用ウェーハの貼り合せ面との少なくとも一方をプラズマ処理した後に、半導体ウェーハと、支持基板用ウェーハとを貼り合せることが好ましい。貼り合せ面をプラズマ処理した後に貼り合わせれば、半導体ウェーハと支持基板用ウェーハとを低温で強固に貼り合わせることができるからである。

また、本発明の貼り合せウェーハの製造方法は、前記貼り合せ工程と、前記薄厚化工程との間に、貼り合せた半導体ウェーハおよび支持基板用ウェーハを８００℃以上１２００℃以下の温度で熱処理する熱処理工程を含むことが好ましい。８００℃以上１２００℃以下の温度で熱処理すれば、半導体ウェーハと支持基板用ウェーハとの貼り合せをより強固なものとすることができるからである。また、熱処理により、脆化層を起点とした半導体ウェーハの分離が容易になるからである。

更に、本発明の貼り合せウェーハの製造方法は、前記半導体ウェーハおよび支持基板用ウェーハの少なくとも一方が、酸化膜または絶縁膜を表面に有することが好ましい。半導体ウェーハおよび支持基板用ウェーハの少なくとも一方が表面に酸化膜または絶縁膜を有していれば、本発明の貼り合せウェーハの製造方法により貼り合せＳＯＩを作製することができるからである。

本発明の半導体ウェーハの薄厚化方法によれば、金属汚染や研削粉を殆ど発生させることなく、安価、且つ、少ない機械的ダメージでウェーハを所望の厚さに薄厚化することができる。また、本発明によれば、該薄厚化方法を用いた貼り合せウェーハの製造方法を提供することができる。

本発明に従う半導体ウェーハの薄厚化方法を示す説明図である。本発明に従う貼り合せウェーハの製造方法の一例を示す説明図である。本発明に従う貼り合せウェーハの製造方法の他の例を示す説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。本発明の半導体ウェーハの薄厚化方法は、多光子吸収により半導体ウェーハの内部に脆化層を形成し、該脆化層を起点として半導体ウェーハを分離することにより半導体ウェーハを薄厚化することを特徴とする。また、本発明の貼り合せウェーハの製造方法は、本発明に係る半導体ウェーハの薄厚化方法を利用することを特徴とする。

＜半導体ウェーハの薄厚化方法＞
本発明の半導体ウェーハの薄厚化方法では、まず、図１（ａ），（ｂ）に示すように半導体ウェーハ１０の内部に焦点Ｆを合わせてレーザー光Ｌを照射し、多光子吸収により半導体ウェーハの内部に脆化層１１を形成する（脆化層形成工程）。次に、図１（ｃ）に示すように、脆化層１１が形成された半導体ウェーハ１０’を、脆化層１１を起点として２枚に分離し、薄厚化された半導体ウェーハ１０Ａ（以下「薄厚半導体ウェーハ」という。）と、半導体ウェーハ残部１０Ｂとを得る（薄厚化工程）。なお、本発明の半導体ウェーハの薄厚化方法では、半導体ウェーハ１０に対するレーザー光Ｌの照射は、半導体ウェーハ１０の表面側と裏面側の何れの方向から行っても良い。

ここで、本発明の半導体ウェーハの薄厚化方法で薄厚化する半導体ウェーハ１０としては、シリコン、ＧａＡｓ、サファイア、ＧａＮまたはＳｉＣからなる単結晶ウェーハが挙げられる。なお、薄厚化工程における半導体ウェーハ１０’の分離をより容易にする観点からは、半導体ウェーハ１０として、低指数面を主面とする単結晶ウェーハ、例えば主面が（１１０）面、（１００）面または（１１１）面のシリコンウェーハや、主面が（０００１）面または（１１−２０）面のサファイアウェーハ等を用いることが好ましい。低指数面を主面とする単結晶ウェーハの内部に該主面と平行な低指数面を含む脆化層を形成すれば、結晶構造上、脆化層内の低指数面で容易に半導体ウェーハを２枚に分離することができ、分離時に大きな力を半導体ウェーハに加える必要がないからである。

また、レーザー光Ｌとしては、半導体ウェーハ１０の構成材料のバンドギャップＥ_Ｇよりも光子のエネルギーｈνが小さいレーザー光を用いることができる。具体的には、半導体ウェーハ１０として単結晶シリコンウェーハを用いる場合には、例えば、波長１０６４ｎｍ、周波数１００ｋＨｚのＮｄ：ＹＡＧレーザーを用いることができる。光子のエネルギーｈνが半導体ウェーハ１０を構成する物質のバンドギャップＥ_Ｇよりも小さい（ｈν＜Ｅ_Ｇ）場合、半導体ウェーハ１０はレーザー光Ｌに対して光学的に透明となり、レーザー光Ｌは、焦点Ｆで集光するまでの通り道となる部分を透過し得るからである。

更に、レーザー光Ｌの照射条件は、多光子吸収が生じる条件（ｎｈν＞Ｅ_Ｇ、ｎは２以上の整数）、例えば、焦点Ｆにおける電界強度（レーザー光Ｌがパルス波の場合にはピークパワー密度）が１×１０^８Ｗ／ｃｍ^２以上で、且つ、パルス幅が１μｓ以下の条件とすることができる。なお、電界強度は１×１０^１２Ｗ／ｃｍ^２以下であることが好ましく、パルス幅は１〜２００ｎｓであることが好ましい。

そして、本発明の半導体ウェーハの薄厚化方法の脆化層形成工程では、図１（ａ）に示すように、単一または複数のレーザー光源から、半導体ウェーハ１０の内部の任意の深さ位置に焦点Ｆを合わせたレーザー光Ｌを半導体ウェーハ１０の全面に亘って照射して、図１（ｂ）に示すように、厚さが例えば５０μｍの脆化層１１を形成する。なお、短時間で脆化層を形成する観点からは、複数のレーザー光源を用いることが好ましい。

ここで、半導体ウェーハ１０内部の脆化層１１の形成位置は、所望の薄厚半導体ウェーハ１０Ａの厚さに応じて決定することができる。また、レーザー光Ｌの照射範囲は、脆化層１１を起点として半導体ウェーハ１０’を２枚に分離可能であれば、任意の範囲とすることができるが、半導体ウェーハ１０’を脆化層１１で確実に分離させる観点からは、半導体ウェーハ１０の全面に亘ってレーザー光Ｌを照射することが好ましい。なお、レーザー光Ｌの焦点位置は、既知の手法を用いて調整することができ、脆化層１１の厚みは、レーザー光Ｌの照射条件を変更することにより調整することができる。

また、本発明の半導体ウェーハの薄厚化方法の薄厚化工程では、例えば、脆化層１１を形成した半導体ウェーハ１０’の一端部から外部衝撃を与えることで、図１（ｃ）に示すように、一端部から他端部に向かって進むへき開により半導体ウェーハ１０’を薄厚半導体ウェーハ１０Ａと半導体ウェーハ残部１０Ｂとに分離する。なお、薄厚半導体ウェーハ１０Ａおよび半導体ウェーハ残部１０Ｂにはそれぞれ、脆化層の一部（図示せず）が残存しているが、これら脆化層の一部は、研磨や研削、或いは、エッチングなどにより除去することができる。因みに、脆化層１１を起点とした半導体ウェーハ１０’の分離は、外部衝撃の付与に限定されることなく、既知の手法を用いて実施することができる。

そして、本発明の半導体ウェーハの薄厚化方法では、レーザー光Ｌを用いて脆化層１１を形成し、該脆化層１１を起点として半導体ウェーハ１０’を２枚に分離して薄厚化しているので、イオン注入装置よりも安価なレーザー照射装置を用いて半導体ウェーハを薄厚化することができる。また、本発明の半導体ウェーハの薄厚化方法では、半導体ウェーハに加えられる機械的ダメージが少なく、且つ、金属汚染や研削粉が発生し難いので、高品質でチッピング等が発生し難い薄厚半導体ウェーハ１０Ａを高い歩留まりで得ることができる。更に、本発明の半導体ウェーハの薄厚化方法では、半導体ウェーハを研磨・研削して薄厚化した場合と異なり、半導体ウェーハ残部１０Ｂは、残存する脆化層の一部を除去した後に半導体ウェーハとして再利用することができるので、半導体ウェーハを無駄にすることが無い。

また、本発明の半導体ウェーハの薄厚化方法では、イオン注入分離法（スマートカット法）とは異なり、レーザー光Ｌの焦点Ｆの位置を変更することで脆化層１１を形成する深さを容易に変更することができるので、薄厚半導体ウェーハ１０Ａの厚さを任意の厚さ、例えば５０μｍとすることができる。なお、イオン注入分離法において例えば厚さ５０μｍの薄厚半導体ウェーハを製造し得る深さ位置までイオンを注入するためには、非常に大きなエネルギーが必要であり、コストが高くなるが、本発明の半導体ウェーハの薄厚化方法によれば、イオン注入分離法等と比べて低コスト且つ容易に厚さ５０μｍ程度の薄厚半導体ウェーハ、例えばＭＣＰ(ＭｕｌｔｉＣｈｉｐＰａｃｋａｇｅ)用のウェーハを製造し得る。

＜貼り合せウェーハの製造方法＞
本発明の貼り合せウェーハの製造方法は、上述した半導体ウェーハの薄厚化方法を利用することを特徴とするものであり、本発明の貼り合せウェーハの製造方法の一例では、まず、図２（ａ），（ｂ）に示すように、半導体ウェーハ１０の内部に焦点Ｆを合わせてレーザー光Ｌを照射し、多光子吸収により半導体ウェーハの内部に脆化層１１を形成する（脆化層形成工程）。次に、図２（ｃ）に示すように、脆化層１１が形成された半導体ウェーハ１０’の貼り合せ面１２と、支持基板用ウェーハ２０の貼り合せ面２１とをプラズマ処理した後に（プラズマ処理工程）、図２（ｄ）に示すように、半導体ウェーハ１０’と、支持基板用ウェーハ２０とを貼り合せる（貼り合せ工程）。そして、任意に熱処理（図示せず）を施した後に、図２（ｅ）に示すように、脆化層１１を起点として支持基板用ウェーハ２０上に貼り付けられた薄厚半導体ウェーハ１０Ａと、半導体ウェーハ残部１０Ｂを分離する（薄厚化工程）。そして最後に、図２（ｆ）に示すように、薄厚半導体ウェーハ１０Ａ上に残存する脆化層の一部（図示せず）を除去して、薄厚半導体ウェーハ１０Ａおよび支持基板用ウェーハ２０からなる貼り合せウェーハ３０を得る。なお、脆化層の一部が残存した半導体ウェーハ残部１０Ｂは、脆化層の一部を除去した後に半導体ウェーハとして再利用に供することができる。

ここで、本発明の貼り合せウェーハの製造方法の一例では、半導体ウェーハ１０として、前述した半導体ウェーハの薄厚化方法と同様の半導体ウェーハを用いることができる。また、脆化層形成工程および薄厚化工程、並びに、脆化層の一部の除去は、前述した半導体ウェーハの薄厚化方法と同様にして行うことができる。

また、本発明の貼り合せウェーハの製造方法の一例では、支持基板用ウェーハ２０として、薄厚化されて強度が低くなった薄厚半導体ウェーハ１０Ａを支持可能なウェーハ、例えばＳｉ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＧａＡｓ、ＧａＮまたはＳｉＣからなる単結晶ウェーハを用いることができる。

ここで、本発明の貼り合せウェーハの製造方法の一例のプラズマ処理工程は、真空チャンバ内に半導体ウェーハ１０’や支持基板用ウェーハ２０を設置し、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等のプラズマ用ガスをチャンバ内に導入した後、ウェーハの貼り合せ面１２，２１を高周波プラズマに５〜３０秒曝すことにより行うことができる。そして、このプラズマ処理工程では、ウェーハの貼り合せ面１２，２１のＯＨ基が増加して貼り合せ面１２，２１が活性化される。

また、本発明の貼り合せウェーハの製造方法の一例の貼り合せ工程では、プラズマ処理した半導体ウェーハ１０’の貼り合せ面１２および支持基板用ウェーハ２０の貼り合せ面２１を密着させて貼り合せた後、好ましくは５００℃以下の温度、例えば３００℃以下の温度とすることにより、半導体ウェーハ１０’と支持基板用ウェーハ２０との貼り合せをより強固なものとする。

そして、本発明の貼り合せウェーハの製造方法の一例によれば、レーザー光Ｌを用いて形成した脆化層１１を起点に半導体ウェーハ１０’を２枚に分離して薄厚化し、貼り合せウェーハ３０を作製しているので、イオン注入装置よりも安価なレーザー照射装置を用いて、支持基板用ウェーハ２０上に薄厚半導体ウェーハ１０Ａが貼り合された貼り合せウェーハ３０を製造することができる。また、本発明の貼り合せウェーハの製造方法の一例では、半導体ウェーハ１０’の薄厚化時に、半導体ウェーハ、特に薄厚半導体ウェーハ１０Ａに加えられる機械的ダメージが少なく、且つ、金属汚染や研削粉が発生し難いので、高品質でチッピング等が発生し難い薄厚半導体ウェーハ１０Ａを有する貼り合せウェーハ３０を高い歩留まりで得ることができる。更に、本発明の貼り合せウェーハの製造方法の一例では、貼り合せウェーハの製造時に半導体ウェーハを研磨・研削して薄厚化した場合と異なり、半導体ウェーハ残部１０Ｂは、脆化層の一部を除去した後に半導体ウェーハとして再利用することができるので、半導体ウェーハを無駄にすることが無い。

また、本発明の貼り合せウェーハの製造方法の一例では、イオン注入分離法とは異なり、レーザー光Ｌの焦点Ｆの位置を変更することで脆化層１１を形成する深さを容易に変更することができるので、薄厚半導体ウェーハ１０Ａの厚さを任意の厚さ、例えば５０μｍとすることができる。更に、本発明の貼り合せウェーハの製造方法の一例では、脆化層１１を形成した後に半導体ウェーハ１０’および支持基板用ウェーハ２０を熱処理しているので、半導体ウェーハ１０’を脆化層１１の位置で容易にへき開分離することができる。なお、熱処理により脆化層１１の位置でのへき開が容易になるのは、明らかではないが、脆化層から転位が伸展するためであると推察されている。また、本発明の貼り合せウェーハの製造方法の一例では、プラズマ処理を行った後に半導体ウェーハ１０’と支持基板用ウェーハ２０とを貼り合せているので、比較的低い温度での熱処理により貼り合せを強化することができる。従って、半導体ウェーハ１０と支持基板用ウェーハ２０の材質が互いに異なっていても、熱膨張係数の違いに起因する貼り合せ不良が発生し難い。

また、本発明の貼り合せウェーハの製造方法の他の例では、図３（ａ）〜（ｆ）に示すように、まず、半導体ウェーハ１０の貼り合せ面１２と、支持基板用ウェーハ２０の貼り合せ面２１とをプラズマ処理した後（プラズマ処理工程）、半導体ウェーハ１０と、支持基板用ウェーハ２０とを貼り合せる（貼り合せ工程）。そして、任意に熱処理（図示せず）を施した後、半導体ウェーハ１０の内部に焦点Ｆを合わせてレーザー光Ｌを照射し、多光子吸収により半導体ウェーハの内部に脆化層１１を形成する（脆化層形成工程）。次に、脆化層１１を起点として支持基板用ウェーハ２０上に貼り付けられた薄厚半導体ウェーハ１０Ａと、半導体ウェーハ残部１０Ｂとを分離し（薄厚化工程）、最後に、薄厚半導体ウェーハ１０Ａ上に残存する脆化層の一部（図示せず）を除去して、薄厚半導体ウェーハ１０Ａおよび支持基板用ウェーハ２０からなる貼り合せウェーハ３０を得る。

なお、この本発明の貼り合せウェーハの製造方法の他の例では、プラズマ処理工程、貼り合せ工程、脆化層形成工程、熱処理および薄厚化工程、並びに、脆化層の一部の除去は、前述した貼り合せウェーハの製造方法の一例と同様にして行うことができる。

そして、本発明の貼り合せウェーハの製造方法の他の例によれば、先の一例と同様に、イオン注入装置よりも安価なレーザー照射装置を用いて支持基板用ウェーハ２０上に薄厚半導体ウェーハ１０Ａが貼り合された貼り合せウェーハ３０を製造することができる。また、半導体ウェーハ１０の薄厚化時に、半導体ウェーハ、特に薄厚半導体ウェーハ１０Ａに加えられる機械的ダメージが少なく、且つ、金属汚染や研削粉が発生し難いので、高品質でチッピング等が発生し難い薄厚半導体ウェーハ１０Ａを有する貼り合せウェーハ３０を高い歩留まりで得ることができる。更に、半導体ウェーハ残部１０Ｂは、残存する脆化層の一部を除去した後に半導体ウェーハとして再利用することができるので、半導体ウェーハを無駄にすることが無い。

また、レーザー光Ｌの焦点Ｆの位置を変更することで脆化層１１を形成する深さを容易に変更することができるので、薄厚半導体ウェーハ１０Ａの厚さを任意の厚さ、例えば５０μｍとすることができる。更に、プラズマ処理を行った後に半導体ウェーハ１０と支持基板用ウェーハ２０とを貼り合せているので、比較的低い温度での熱処理により貼り合せを強化することができる。従って、半導体ウェーハ１０と支持基板用ウェーハ２０の材質が互いに異なっていても、熱膨張係数の違いに起因する貼り合せ不良が発生し難い。また、イオン注入分離法ではイオン注入後にウェーハの貼り合せを行わなければならず、イオン注入時のパーティクルや有機物が貼り合せ界面に残存してボイド欠陥が生じやすいが、この本発明の貼り合せウェーハの製造方法の他の例では、ウェーハを貼り合せた後に脆化層１１を形成しているので、ボイド欠陥が発生し難い。

なお、本発明の貼り合せウェーハの製造方法は、上記一例および他の例に限定されることなく、本発明の貼り合せウェーハの製造方法には、適宜変更を加えることができる。具体的には、本発明の貼り合せウェーハの製造方法では、プラズマ処理工程を実施することなく、或いは、プラズマ処理工程を実施した後に、貼り合せた半導体ウェーハ１０および支持基板用ウェーハ２０を８００℃以上１２００℃以下の温度で熱処理することで、半導体ウェーハ１０と支持基板用ウェーハ２０との貼り合せをより強固なものとしても良い。なお、熱処理温度が８００℃未満では、十分な接合強度を得ることができない場合があり、１２００℃超では、スリップ（結晶欠陥）が発生し易くなる。

ここで、本発明の貼り合せウェーハの製造方法では、半導体ウェーハ１０および／または支持基板用ウェーハ２０の少なくとも一方に、酸化膜または絶縁膜を表面に有するシリコンウェーハを使用すれば、貼り合せＳＯＩを製造することができる。なお、シリコンとシリコン酸化膜とではレーザー光に対する屈折率が異なるので、本発明の貼り合せウェーハの製造方法に従い貼り合せＳＯＩを製造する場合、レーザー光の焦点位置の調整を容易にする観点からは、シリコン酸化膜を形成する前に脆化層を形成することが好ましい。更に、本発明の貼り合せウェーハの製造方法では、プラズマ処理を用いて低温でウェーハ同士を貼り合せれば、半導体ウェーハ上に絶縁膜およびデバイスを順次形成し、デバイス上に更に保護膜（絶縁膜）を形成したウェーハを半導体ウェーハ１０として用いて貼り合せウェーハを製造することができる。

本発明によれば、金属汚染や研削粉を殆ど発生させることなく、安価、且つ、少ない機械的ダメージで半導体ウェーハを所望の厚さに薄厚化することができる。また、該薄厚化方法を用いた貼り合せウェーハの製造方法を提供することができる。

１０半導体ウェーハ
１０’ 半導体ウェーハ（脆化層形成後）
１０Ａ薄厚半導体ウェーハ
１０Ｂ半導体ウェーハ残部
１１脆化層
１２貼り合せ面
２０支持基板用ウェーハ
２１貼り合せ面
３０貼り合せウェーハ
Ｌレーザー光
Ｆ焦点

Claims

半導体ウェーハの内部に焦点を合わせてレーザー光を照射し、多光子吸収により半導体ウェーハの内部に脆化層を形成する脆化層形成工程と、
前記脆化層を起点として前記半導体ウェーハを２枚に分離して、半導体ウェーハを薄厚化する薄厚化工程と、
を含むことを特徴とする、半導体ウェーハの薄厚化方法。
前記半導体ウェーハが、低指数面を主面とする単結晶ウェーハであり、
前記脆化層が前記主面に対して略平行に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の半導体ウェーハの薄厚化方法。
半導体ウェーハと、支持基板用ウェーハとを貼り合せた後、該半導体ウェーハを薄厚化して貼り合せウェーハを製造する方法であって、
半導体ウェーハの内部に焦点を合わせてレーザー光を照射し、多光子吸収により半導体ウェーハの内部に脆化層を形成する脆化層形成工程と、
半導体ウェーハと、支持基板用ウェーハとを貼り合せる貼り合せ工程とを行い、
次いで、前記脆化層形成工程および前記貼り合せ工程の後に、前記脆化層を起点として前記半導体ウェーハを２枚に分離して、半導体ウェーハを薄厚化する薄厚化工程を行うことを特徴とする、貼り合せウェーハの製造方法。
前記貼り合せ工程で、前記半導体ウェーハの貼り合せ面と、前記支持基板用ウェーハの貼り合せ面との少なくとも一方をプラズマ処理した後に、半導体ウェーハと、支持基板用ウェーハとを貼り合せることを特徴とする、請求項３に記載の貼り合せウェーハの製造方法。
前記貼り合せ工程と、前記薄厚化工程との間に、貼り合せた半導体ウェーハおよび支持基板用ウェーハを８００℃以上１２００℃以下の温度で熱処理する熱処理工程を含むことを特徴とする、請求項３または４に記載の貼り合せウェーハの製造方法。
前記半導体ウェーハおよび支持基板用ウェーハの少なくとも一方が、酸化膜または絶縁膜を表面に有することを特徴とする、請求項３〜５の何れかに記載の貼り合せウェーハの製造方法。