支撑基板以及半导体用复合晶片的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及支撑基板以及半导体用复合晶片。
【背景技术】
[0002]以往已知的是，通过将被称为Siliconon Quartz (SOQ)、Silicon on Glass(SOG)、Silicon on Sapphire (SOS)的支撑基板、由透明?绝缘基板构成的SOI和GaN、ZnO、金刚石、AlN等透明宽带隙半导体与硅等施主基板接合，可以得到贴合晶片。由于S0Q、S0G、S0S等支撑基板的绝缘性.透明性等，被期待应用于投影仪、高频器件等。此外，宽带隙半导体的薄膜与支撑基板的复合化贴合晶片，被期待应用于高性能激光器和功率器件等。
[0003]此种半导体用的复合晶片由支撑基板和施主基板构成，一般，支撑基板、施主基板由单晶材料构成。以前，在基底基板上通过外延生长形成硅层的方法是主流，但近年来，开发了直接接合形成的方法，对半导体器件的性能改善有所帮助。即，此种支撑基板和施主基板介由接合层或粘合层接合、或者直接接合。
[0004]另一方面，作为形成CMOS的基材，使用的是半导体(主要是硅)。由于使用了数百的加工工序-设备，因此对于基材晶片设定有通用的标准(SEMI SemiconductorEquipment and Materials internat1nal)。
[0005]特别实施的有，使用SOS (Silicon on Sapphire)基板形成CMOS晶体管。该晶片是在硅上接合蓝宝石而制作，要求蓝宝石的形状与硅的形状统一。
[0006]作为硅晶片，一般使用的是〈100〉晶面取向的，基于与掩模图案的整合性，确认晶面取向是很重要的。在SEMI标准下，这被定义为“切口”方法，规定了切口的样式(非专利文献I)。
[0007]另一方面，伴随上述的接合技术的进步，也提出了由石英、玻璃、氧化招等蓝宝石以外的材质构成的支撑基板的各种提案(专利文献1、2、3、4)。
[0008]此外，根据专利文献5，通过将不含娃和铝两者的氧化乾、氧化镱、氧化镧、氧化舒的烧结体所构成的覆盖晶片设置在半导体制造内腔的基板架上，抑制硅化合物以及铝化合物的产生。在这里，覆盖晶片上形成有V切口(0022)。
现有技术文献专利文献
[0009]【专利文献1】W0 2010/128666 Al 【专利文献2】日本专利特开平05-160240 【专利文献3】日本专利特开平05-160240 【专利文献4】日本专利特开2008-288556 【专利文献5】日本专利特开2006-100705 【非专利文献】
[0010]【非专利文献I】《使用了面法线方向测定的新晶片边缘截面形状测定法》神户制钢技报Vol.57Νο.3 (2007年12月号)43?48页
【发明内容】
[0011]依据了 SEMI标准的晶片，例如8英寸晶片中，作为晶向的显示，必须形成切口，但由于蓝宝石的韧性低，在蓝宝石晶片上形成切口的话，会产生缺损或从磨削部分产生微粒。因此，蓝宝石晶片上，难以良好的形成对应SEMI标准的切口。
[0012]另一方面，如专利文献5的记载，也可以考虑在氧化钇等陶瓷构成的晶片上形成切口。此种陶瓷的韧性高于蓝宝石，因此认为容易形成切口。
[0013]但是，实际尝试通过磨削加工等形成切口的话，可知洗净后的微粒数很多。在随后的半导体工序，例如SOS等复合晶片形成后的工序中，由于热.搬运等的冲击，恐怕会出现晶片开裂、产生微粒，后续工序的成品率会下降。
[0014]本发明的课题是，在半导体用复合晶片的支撑基板中，可以抑制来自形成有切口的晶片的微粒。
[0015]本发明是一种半导体用复合晶片的支撑基板，其特征在于，
支撑基板由多晶陶瓷烧结体形成，在支撑基板的外周边缘部有切口，切口由烧成面形成。
[0016]此外，本发明涉及一种半导体用复合晶片，其特征在于，具有所述支撑基板、以及与所述支撑基板的接合面接合的施主基板。
[0017]通过使用多晶陶瓷烧结体作为支撑基板的材料，应该可以提高材料的韧性，容易在支撑基板上形成切口，使得此时不易产生缺损或微粒。但是，从本发明者的实验结果可以知道，在由多晶陶瓷烧结体构成的支撑基板上形成切口的话，洗净后的微粒数很多，恐怕会在随后的半导体工序中产生不良状况。
[0018]因此，本发明者尝试了在通过多晶陶瓷烧结体形成支撑基板的同时，由烧成面(烧结后不进行表面加工的面)成形切口。结果发现，洗净后残留的微粒显著减少。此种烧成面切口的成形，可以通过对用于成形陶瓷成形材料的模具形状进行钻研而实现。
【附图说明】
[0019]【图1】
(a)、(b)分别是显示形成有切口的支撑基板1A、1B的平面图。
【图2】
显示平均粒径的计算方式例的模式图。
【图3】
例示支撑基板的制造工序的流程图。
【图4】
(a)、(b)以及(C)是显示复合晶片的制造顺序的侧视图。
【图5】
切口表面(烧成面)的光学显微镜照片。
【图6】
切口表面(CMP研磨面)的光学显微镜照片。
【具体实施方式】
[0020]以下适当参照附图，更详细地说明本发明。
[0021](用途)
本发明的复合晶片可用于投影仪用发光元件、高频器件、高性能激光器、功率器件、逻辑IC等。
[0022](施主基板)
复合晶片包含本发明的支撑基板和施主基板。
施主基板的材质并无特别限定，但优选从硅、氮化铝、氮化镓、氧化锌及金刚石构成的群中选择。
[0023]施主基板具有上述的材质，表面也可具有氧化膜。这是由于，通过氧化膜进行离子注入的话，可以得到控制注入离子的沟道效应的效果。氧化膜优选具有50?500nm的厚度。具有氧化膜的施主基板也包含于施主基板，只要没有特别区分，都称为施主基板。
[0024](支撑基板)
如图l(a)、(b)所示，支撑基板1A、IB例如为圆形，形成有一处切口 2A、2B。图1(a)所示的切口 2A为U字形，图1 (b)所示的切口 2B为V字形。这些切口在进行半导体设备制造工序的各项操作时等，用于进行晶片位置或方向的检测等。特别是8英寸以上尺寸的晶片中，作为一般的检测方法引入，以替代定向平面。
[0025]在这里，根据本发明，支撑基板的切口由多晶烧结体的烧成面形成。烧成面指的是，陶瓷成形体烧结时得到的面，是未进行机械性表面加工的面。
[0026]在这里，所述烧成面中，与研磨面不同，可以观察到来源于陶瓷多晶的晶界。通过光学式显微镜(倍率200倍)的观察，可以理解该烧成面与研磨面的差异。烧成面的拍摄例如图5所示，CMP研磨面的拍摄例如图6所示。
[0027]可以知道，烧成面上，拍摄的粒子较明亮，大量排列。另外，邻接的粒子之间形成有相对较暗的线状部分。线状部分相互连接，由此在平面观察下形成网状结构，形成连续相。另一方面，各粒子分别被线状部分包围，形成分散相。可以认为，在烧成面中，由于粒子比晶界略微高出一点，因此容易照射到光，变得明亮。
[0028]另一方面，研磨面中，整体的明暗对比度变小。这是由于，存在于烧成面上的大量粒子的表面分别被研磨而变低，与晶界的高低差变小。其结果是，比周围稍高的突起随处可见，在突起的周边存在稍暗的部分。据推测，该突起部分大致相当于粒子，与突起邻接的稍暗部分大致相当于晶界。但是，较亮部分与较暗部分的对比度小，晶界的形状也不鲜明。其结果是，研磨面上，存在与粒子邻接的稍暗的部分，可以认为是晶界，但是，较暗部分在平面观察下没有形成网状结构，也没有形成连续相。此外，各粒子也没有形成被网状的较暗部分包围的分散相。
[0029]切口的形状加工较难，在进行磨削、研磨加工时，容易产生微粒和微细的开裂。因此，以烧成面为切口是非常有效的。
[0030]例如6英寸晶片中一般的取向平面的情况下，形状上不容易产生微粒和开裂，因此在这一点上，取向平面的情况与本发明的性质不同。
[0031]适宜的实施方式中，所述烧成面的表面粗糙度Ra在0.5 μπι以下，更优选0.4μηι以下，进一步优选0.2 μπι以下。在这里，烧成面的Ra是通过AFM(Atomic ForceMicroscope:原子间力电子显微镜)拍摄烧成面的70um x 70um的视野范围，根据JISB0601算出的数值。
另外，可以通过研磨形成的切口表面的表面粗糙度Ra在0.7 μπι以上。
[0032]适宜的实施方式中，支撑基板的接合面3的表面粗糙度Ra优选在7nm以下，更优选2nm以下。其较大的话，由于分子间力，会降低施主基板的接合强度。其最优选Inm以下。另外，该Ra是通过AFM(Atomic Force Microscope:原子间力电子显微镜)，对接合面3的70 μmX70 μπι的视野范围进行拍摄，根据JIS Β0601算出的数值。
[0033]构成支撑基板的烧结体的晶粒的平均粒径优选为10?50μπι，更优选20?40 μ mD
[0034]在这里，晶粒的平均粒径如下测定。
(1)对多晶陶瓷烧结体的截面镜面研磨，热蚀刻使晶界变得明显后，拍摄显微镜照片(100?200倍)，数出单位长度的直线横穿过的粒子数。对不同的3处进行此项操作。另夕卜，单位长度的范围是500 μ m?1000 μ m。
(2)取进行操作的3处粒子的平均个数。
(3)通过下式算出平均粒径。
[计算式]
D= (4/ JT) X (L/n)
[D:平均粒径，L:直线的单位长度，η:3处的平均粒子个数]
[0035]平均粒径的计算例如图2所示。不同的3处位置中，单位长度(例如500 μ m)的直线横穿过的粒子个数分别为22、23、19时，通过上述计算式算出平均粒径D为: