支撐基板以及半導(dǎo)體用復(fù)合晶片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及支撐基板以及半導(dǎo)體用復(fù)合晶片。
【背景技術(shù)】
[0002]以往已知的是，通過(guò)將被稱為Siliconon Quartz (SOQ)、Silicon on Glass(SOG)、Silicon on Sapphire (SOS)的支撐基板、由透明?絕緣基板構(gòu)成的SOI和GaN、ZnO、金剛石、AlN等透明寬帶隙半導(dǎo)體與硅等施主基板接合，可以得到貼合晶片。由于S0Q、S0G、S0S等支撐基板的絕緣性.透明性等，被期待應(yīng)用于投影儀、高頻器件等。此外，寬帶隙半導(dǎo)體的薄膜與支撐基板的復(fù)合化貼合晶片，被期待應(yīng)用于高性能激光器和功率器件等。
[0003]此種半導(dǎo)體用的復(fù)合晶片由支撐基板和施主基板構(gòu)成，一般，支撐基板、施主基板由單晶材料構(gòu)成。以前，在基底基板上通過(guò)外延生長(zhǎng)形成硅層的方法是主流，但近年來(lái)，開(kāi)發(fā)了直接接合形成的方法，對(duì)半導(dǎo)體器件的性能改善有所幫助。即，此種支撐基板和施主基板介由接合層或粘合層接合、或者直接接合。
[0004]另一方面，作為形成CMOS的基材，使用的是半導(dǎo)體(主要是硅)。由于使用了數(shù)百的加工工序-設(shè)備，因此對(duì)于基材晶片設(shè)定有通用的標(biāo)準(zhǔn)(SEMI SemiconductorEquipment and Materials internat1nal)。
[0005]特別實(shí)施的有，使用SOS (Silicon on Sapphire)基板形成CMOS晶體管。該晶片是在硅上接合藍(lán)寶石而制作，要求藍(lán)寶石的形狀與硅的形狀統(tǒng)一。
[0006]作為硅晶片，一般使用的是〈100〉晶面取向的，基于與掩模圖案的整合性，確認(rèn)晶面取向是很重要的。在SEMI標(biāo)準(zhǔn)下，這被定義為“切口”方法，規(guī)定了切口的樣式(非專利文獻(xiàn)I)。
[0007]另一方面，伴隨上述的接合技術(shù)的進(jìn)步，也提出了由石英、玻璃、氧化招等藍(lán)寶石以外的材質(zhì)構(gòu)成的支撐基板的各種提案(專利文獻(xiàn)1、2、3、4)。
[0008]此外，根據(jù)專利文獻(xiàn)5，通過(guò)將不含娃和鋁兩者的氧化乾、氧化鐿、氧化鑭、氧化舒的燒結(jié)體所構(gòu)成的覆蓋晶片設(shè)置在半導(dǎo)體制造內(nèi)腔的基板架上，抑制硅化合物以及鋁化合物的產(chǎn)生。在這里，覆蓋晶片上形成有V切口(0022)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0009]【專利文獻(xiàn)1】W0 2010/128666 Al 【專利文獻(xiàn)2】日本專利特開(kāi)平05-160240 【專利文獻(xiàn)3】日本專利特開(kāi)平05-160240 【專利文獻(xiàn)4】日本專利特開(kāi)2008-288556 【專利文獻(xiàn)5】日本專利特開(kāi)2006-100705 【非專利文獻(xiàn)】
[0010]【非專利文獻(xiàn)I】《使用了面法線方向測(cè)定的新晶片邊緣截面形狀測(cè)定法》神戶制鋼技報(bào)Vol.57Νο.3 (2007年12月號(hào))43?48頁(yè)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]依據(jù)了 SEMI標(biāo)準(zhǔn)的晶片，例如8英寸晶片中，作為晶向的顯示，必須形成切口，但由于藍(lán)寶石的韌性低，在藍(lán)寶石晶片上形成切口的話，會(huì)產(chǎn)生缺損或從磨削部分產(chǎn)生微粒。因此，藍(lán)寶石晶片上，難以良好的形成對(duì)應(yīng)SEMI標(biāo)準(zhǔn)的切口。
[0012]另一方面，如專利文獻(xiàn)5的記載，也可以考慮在氧化釔等陶瓷構(gòu)成的晶片上形成切口。此種陶瓷的韌性高于藍(lán)寶石，因此認(rèn)為容易形成切口。
[0013]但是，實(shí)際嘗試通過(guò)磨削加工等形成切口的話，可知洗凈后的微粒數(shù)很多。在隨后的半導(dǎo)體工序，例如SOS等復(fù)合晶片形成后的工序中，由于熱.搬運(yùn)等的沖擊，恐怕會(huì)出現(xiàn)晶片開(kāi)裂、產(chǎn)生微粒，后續(xù)工序的成品率會(huì)下降。
[0014]本發(fā)明的課題是，在半導(dǎo)體用復(fù)合晶片的支撐基板中，可以抑制來(lái)自形成有切口的晶片的微粒。
[0015]本發(fā)明是一種半導(dǎo)體用復(fù)合晶片的支撐基板，其特征在于，
支撐基板由多晶陶瓷燒結(jié)體形成，在支撐基板的外周邊緣部有切口，切口由燒成面形成。
[0016]此外，本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體用復(fù)合晶片，其特征在于，具有所述支撐基板、以及與所述支撐基板的接合面接合的施主基板。
[0017]通過(guò)使用多晶陶瓷燒結(jié)體作為支撐基板的材料，應(yīng)該可以提高材料的韌性，容易在支撐基板上形成切口，使得此時(shí)不易產(chǎn)生缺損或微粒。但是，從本發(fā)明者的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以知道，在由多晶陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成的支撐基板上形成切口的話，洗凈后的微粒數(shù)很多，恐怕會(huì)在隨后的半導(dǎo)體工序中產(chǎn)生不良狀況。
[0018]因此，本發(fā)明者嘗試了在通過(guò)多晶陶瓷燒結(jié)體形成支撐基板的同時(shí)，由燒成面(燒結(jié)后不進(jìn)行表面加工的面)成形切口。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，洗凈后殘留的微粒顯著減少。此種燒成面切口的成形，可以通過(guò)對(duì)用于成形陶瓷成形材料的模具形狀進(jìn)行鉆研而實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0019]【圖1】
(a)、(b)分別是顯示形成有切口的支撐基板1A、1B的平面圖。
【圖2】
顯示平均粒徑的計(jì)算方式例的模式圖。
【圖3】
例示支撐基板的制造工序的流程圖。
【圖4】
(a)、(b)以及(C)是顯示復(fù)合晶片的制造順序的側(cè)視圖。
【圖5】
切口表面(燒成面)的光學(xué)顯微鏡照片。
【圖6】
切口表面(CMP研磨面)的光學(xué)顯微鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下適當(dāng)參照附圖，更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。
[0021](用途)
本發(fā)明的復(fù)合晶片可用于投影儀用發(fā)光元件、高頻器件、高性能激光器、功率器件、邏輯IC等。
[0022](施主基板)
復(fù)合晶片包含本發(fā)明的支撐基板和施主基板。
施主基板的材質(zhì)并無(wú)特別限定，但優(yōu)選從硅、氮化鋁、氮化鎵、氧化鋅及金剛石構(gòu)成的群中選擇。
[0023]施主基板具有上述的材質(zhì)，表面也可具有氧化膜。這是由于，通過(guò)氧化膜進(jìn)行離子注入的話，可以得到控制注入離子的溝道效應(yīng)的效果。氧化膜優(yōu)選具有50?500nm的厚度。具有氧化膜的施主基板也包含于施主基板，只要沒(méi)有特別區(qū)分，都稱為施主基板。
[0024](支撐基板)
如圖l(a)、(b)所示，支撐基板1A、IB例如為圓形，形成有一處切口 2A、2B。圖1(a)所示的切口 2A為U字形，圖1 (b)所示的切口 2B為V字形。這些切口在進(jìn)行半導(dǎo)體設(shè)備制造工序的各項(xiàng)操作時(shí)等，用于進(jìn)行晶片位置或方向的檢測(cè)等。特別是8英寸以上尺寸的晶片中，作為一般的檢測(cè)方法引入，以替代定向平面。
[0025]在這里，根據(jù)本發(fā)明，支撐基板的切口由多晶燒結(jié)體的燒成面形成。燒成面指的是，陶瓷成形體燒結(jié)時(shí)得到的面，是未進(jìn)行機(jī)械性表面加工的面。
[0026]在這里，所述燒成面中，與研磨面不同，可以觀察到來(lái)源于陶瓷多晶的晶界。通過(guò)光學(xué)式顯微鏡(倍率200倍)的觀察，可以理解該燒成面與研磨面的差異。燒成面的拍攝例如圖5所示，CMP研磨面的拍攝例如圖6所示。
[0027]可以知道，燒成面上，拍攝的粒子較明亮，大量排列。另外，鄰接的粒子之間形成有相對(duì)較暗的線狀部分。線狀部分相互連接，由此在平面觀察下形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，形成連續(xù)相。另一方面，各粒子分別被線狀部分包圍，形成分散相。可以認(rèn)為，在燒成面中，由于粒子比晶界略微高出一點(diǎn)，因此容易照射到光，變得明亮。
[0028]另一方面，研磨面中，整體的明暗對(duì)比度變小。這是由于，存在于燒成面上的大量粒子的表面分別被研磨而變低，與晶界的高低差變小。其結(jié)果是，比周圍稍高的突起隨處可見(jiàn)，在突起的周邊存在稍暗的部分。據(jù)推測(cè)，該突起部分大致相當(dāng)于粒子，與突起鄰接的稍暗部分大致相當(dāng)于晶界。但是，較亮部分與較暗部分的對(duì)比度小，晶界的形狀也不鮮明。其結(jié)果是，研磨面上，存在與粒子鄰接的稍暗的部分，可以認(rèn)為是晶界，但是，較暗部分在平面觀察下沒(méi)有形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，也沒(méi)有形成連續(xù)相。此外，各粒子也沒(méi)有形成被網(wǎng)狀的較暗部分包圍的分散相。
[0029]切口的形狀加工較難，在進(jìn)行磨削、研磨加工時(shí)，容易產(chǎn)生微粒和微細(xì)的開(kāi)裂。因此，以燒成面為切口是非常有效的。
[0030]例如6英寸晶片中一般的取向平面的情況下，形狀上不容易產(chǎn)生微粒和開(kāi)裂，因此在這一點(diǎn)上，取向平面的情況與本發(fā)明的性質(zhì)不同。
[0031]適宜的實(shí)施方式中，所述燒成面的表面粗糙度Ra在0.5 μπι以下，更優(yōu)選0.4μηι以下，進(jìn)一步優(yōu)選0.2 μπι以下。在這里，燒成面的Ra是通過(guò)AFM(Atomic ForceMicroscope:原子間力電子顯微鏡)拍攝燒成面的70um x 70um的視野范圍，根據(jù)JISB0601算出的數(shù)值。
另外，可以通過(guò)研磨形成的切口表面的表面粗糙度Ra在0.7 μπι以上。
[0032]適宜的實(shí)施方式中，支撐基板的接合面3的表面粗糙度Ra優(yōu)選在7nm以下，更優(yōu)選2nm以下。其較大的話，由于分子間力，會(huì)降低施主基板的接合強(qiáng)度。其最優(yōu)選Inm以下。另外，該Ra是通過(guò)AFM(Atomic Force Microscope:原子間力電子顯微鏡)，對(duì)接合面3的70 μmX70 μπι的視野范圍進(jìn)行拍攝，根據(jù)JIS Β0601算出的數(shù)值。
[0033]構(gòu)成支撐基板的燒結(jié)體的晶粒的平均粒徑優(yōu)選為10?50μπι，更優(yōu)選20?40 μ mD
[0034]在這里，晶粒的平均粒徑如下測(cè)定。
(1)對(duì)多晶陶瓷燒結(jié)體的截面鏡面研磨，熱蝕刻使晶界變得明顯后，拍攝顯微鏡照片(100?200倍)，數(shù)出單位長(zhǎng)度的直線橫穿過(guò)的粒子數(shù)。對(duì)不同的3處進(jìn)行此項(xiàng)操作。另夕卜，單位長(zhǎng)度的范圍是500 μ m?1000 μ m。
(2)取進(jìn)行操作的3處粒子的平均個(gè)數(shù)。
(3)通過(guò)下式算出平均粒徑。
[計(jì)算式]
D= (4/ JT) X (L/n)
[D:平均粒徑，L:直線的單位長(zhǎng)度，η:3處的平均粒子個(gè)數(shù)]
[0035]平均粒徑的計(jì)算例如圖2所示。不同的3處位置中，單位長(zhǎng)度(例如500 μ m)的直線橫穿過(guò)的粒子個(gè)數(shù)分別為22、23、19時(shí)，通過(guò)上述計(jì)算式算出平均粒徑D為: