特表 2023-549029 ハイブリッド基板構造の形成を可能にするための高抵抗シリコンハンドルウェハの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-11-22

(54)【発明の名称】ハイブリッド基板構造の形成を可能にするための高抵抗シリコンハンドルウェハの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20231115BHJP

   H01L 21/02 20060101ALI20231115BHJP

   B24B 1/00 20060101ALI20231115BHJP

   B24B 7/00 20060101ALI20231115BHJP

   B24B 37/005 20120101ALI20231115BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 622W

H01L21/304 622R

H01L21/02 B

H01L27/12 B

B24B1/00 A

B24B7/00

B24B37/005 A

B24B37/005 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023520210

(86)(22)【出願日】2021-10-08

(85)【翻訳文提出日】2023-03-31

(86)【国際出願番号】 FI2021050664

(87)【国際公開番号】W WO2022074297

(87)【国際公開日】2022-04-14

(31)【優先権主張番号】20205989

(32)【優先日】2020-10-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FI

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】513251131

【氏名又は名称】オクメティック オーイー

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】シエヴィラ、パイヴィ

(72)【発明者】

【氏名】シエヴァネン、サムリ

(72)【発明者】

【氏名】ラハテーンマキ、ユッカ－ペッカ

(72)【発明者】

【氏名】マンネルマー、カッリ

(72)【発明者】

【氏名】サルミ、ヨエル

(72)【発明者】

【氏名】ハーパリンナ、アッテ

【テーマコード（参考）】

3C043

3C049

3C158

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C043BA09

3C043BA12

3C043BA14

3C043CC02

3C049AA02

3C049AA07

3C049AA12

3C049AC02

3C049AC04

3C049BA04

3C049BA07

3C049BA08

3C049CA01

3C049CB01

3C158AA02

3C158AA07

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3C158AC02

3C158AC04

3C158BA04

3C158BA07

3C158BA08

3C158CB01

3C158DA12

3C158DA17

5F057AA02

5F057BA12

5F057BA15

5F057BA19

5F057BB03

5F057BB14

5F057CA02

5F057CA11

5F057CA14

5F057DA03

5F057DA11

5F057GA01

5F057GA03

5F057GA05

5F057GB02

5F057GB03

5F057GB13

(57)【要約】

ハイブリッド基板構造（３３６）の形成を可能にするための高抵抗シリコンハンドルウェハ（２３０）の製造方法（１００）。方法は、結晶配向識別子（２１０）を有するウェハ（２１２）を生成することと、薄化ウェハ（２２２）を得るために、生成されたウェハを薄化することと、薄化ウェハの前面（２２１）上に表面不動態化層（２２９）を設けることと、ハイブリッド基板構造を形成するために、ウェハ（２３０）の研磨された前面（２３２）が活性層接合を可能にするように、不動態化層を研磨することと、を含む。薄化のステップは、ハイブリッド基板構造の形成を可能にするための所望のサブミクロン総厚変動を有するウェハを製造するために、識別子によって引き起こされる非円形非対称性の影響の少なくとも大部分を排除するチャック構成を用いた、生成された結晶配向識別子包含ウェハ（２１８）の制御された片面固定砥粒研削を含む。
【選択図】図２ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハイブリッド基板構造（３３６）の形成を可能にするための高抵抗シリコンハンドルウェハ（２３０）の製造方法（１００）であって、
結晶配向識別子（２１０）及び特定の厚さ（ｈ１）を有するウェハ（２１２）を生成するステップ（１０８、１１２、１１４）と、
薄化ウェハ（２２２）を得るために、前記生成されたウェハを、前記特定の厚さから前記ウェハ（２２２）の所望の厚さ（ｈ５）まで薄化するステップ（１１６、１２２）と、
前記薄化ウェハの前面（２２１）に、特定の層厚（ｈ６）を有する表面不動態化層（２２９）を設けるステップ（１２８）と、
前記不動態化層を、前記特定の層厚から前記不動態化層の所望の最終層厚（ｈ９）まで研磨するステップであって、したがって、前記ハイブリッド基板構造を形成するために、前記ウェハ（２３０）の前記研磨された前面（２３２）が活性層接合を可能にする、ステップ（１３０）と
を含み、
前記薄化のステップは、前記ハイブリッド基板構造の前記形成を可能にするための所望のサブミクロン総厚変動を有する前記ウェハ（２１８、２２２）を製造するために、前記識別子によって引き起こされる非円形非対称の影響の少なくとも大部分を排除するチャック構成を用いた、前記生成された結晶配向識別子包含ウェハ（２１８）の制御された片面固定砥粒研削（１１６、１１８、１２０）を含むことを特徴とする、方法。

【請求項2】

前記制御された研削のステップは、前記所望の総厚変動を達成するために、前記制御された研削（１１６）の間の少なくとも１つの研削パラメータの連続制御（１１８）と、必要に応じて、前記少なくとも１つの研削パラメータの調整（１２０）と、を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記少なくとも１つの研削パラメータの連続制御のステップは、前記チャック構成の冷却水温度、前記チャック構成の研削チャック傾斜、及び研削砥石の研削送り速度のうちの少なくとも１つの制御（１１８）を含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記少なくとも１つの研削パラメータの連続制御のステップは、光学測定及び／又は電荷キャリア調整容量測定による前記制御された研削の監視（１１８）を含む、請求項２又は請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記薄化のステップは、前記ウェハの前記前面の状態を制御するために、前記片面固定砥粒研削ウェハ（２１８）の、その研削された前面（２１７）からの、制御された研磨（１２２、１２４、１２６）を更に含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記制御された研磨のステップは、前記片面固定砥粒研削ハンドルウェハの研磨（１２２、１２４、１２６）を含む、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記制御された研磨のステップは、前記ウェハの前記所望の厚さを達成するために、前記制御された研磨（１２２）の間の少なくとも１つの研磨パラメータの連続制御（１２４）と、必要に応じて、前記少なくとも１つの研磨パラメータの調整（１２６）と、を含む、請求項５又は請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記少なくとも１つの研磨パラメータの連続制御のステップは、前記ウェハ（２２２）及び研磨パッドの研磨圧力、前記ウェハ及び前記研磨パッドの回転速度、並びに前記研磨パッドに対する前記ウェハの位置のうちの少なくとも１つの制御（１２４）を含む、請求項５～７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記少なくとも１つの研磨パラメータの連続制御のステップは、魔鏡、光学測定機器又は幾何学的形状監視のための搬送調整容量測定機器、及び表面走査機器による、前記制御された研磨の監視（１２４）を含む、請求項５～８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記ウェハの直径（ｄ）が１５０～２００ｍｍであり、前記ハンドルウェハの表面配向が｛１１１｝であり、完成ウェハの前記所望の総厚変動が６００ｎｍ未満である、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記表面不動態化層の生成のステップは、化学蒸着プロセスによる、前記薄化ウェハ（２２２）の前記前面（２２１）上への前記特定の層厚（ｈ６）を有する少なくとも１つのポリシリコン層（２２９）の堆積（１２８）を含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記表面不動態化層の研磨のステップは、化学機械研磨プロセスによる、前記製造されたウェハ（２２２）上での、前記少なくとも１つの堆積されたポリシリコン層の前記特定の層厚から前記少なくとも１つの堆積されたポリシリコン層の所望の最終層厚（ｈ９）までの、前記少なくとも１つの堆積されたポリシリコン層の制御された研磨（１３０）を含み、したがって、前記ウェハ（２３０）の化学機械研磨された前面（２３２）である、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記制御された化学機械研磨のステップは、前記所望の最終層厚を達成するために、前記制御された化学機械研磨（１３０）の間の少なくとも１つの化学機械研磨パラメータの連続制御（１３２）と、必要に応じて、前記少なくとも１つの化学機械研磨パラメータの調整（１３４）と、を含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記少なくとも１つの化学機械研磨パラメータの連続制御のステップは、前記ウェハの前面（２２３、２３２）からの除去速度及び前記ウェハの前記前面の研磨時間の制御（１３２）を含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記少なくとも１つの化学機械研磨パラメータの連続制御のステップは、可視光～近赤外線（ＶＩＳ－ＮＩＲ）範囲の光波長範囲を使用する光学測定機器による、前記制御された化学機械研磨の監視（１３４）を含む、請求項１３又は請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

ハイブリッド基板構造（３３６）の形成を可能にするための高抵抗シリコンハンドルウェハ（２３０）であって、請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法（１００）のステップによって製造され、
前記結晶配向識別子（２１０）と、
前記所望の厚さ（ｈ１０）と、
前記ハイブリッド基板構造の前記形成を可能にするための前記研磨された前面（２３２）を確立するために、前記所望のサブミクロン総厚変動を有する前記片面固定砥粒研削されたウェハの前記前面（２２１）上に、前記所望の最終層厚（ｈ９）を有する前記研磨された表面不動態化層（２２９）と
を備え、
前記識別子によって引き起こされる非円形非対称性の影響の少なくとも大部分が前記ウェハから排除されている、高抵抗シリコンハンドルウェハ（２３０）。

【請求項17】

請求項１６に記載の高抵抗シリコンハンドルウェハ（２３０）を含む、ハイブリッド基板構造（３３６）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、概して、ハイブリッド基板構造の形成を可能にするための高抵抗シリコンハンドルウェハの製造方法、高抵抗シリコンハンドルウェハ、及びハイブリッド基板構造に関する。

【背景技術】

【0002】

ハイブリッドウェハ上に製造されるデバイスは、単結晶シリコンハンドルウェハに接合され、それに対して薄化される活性層を利用する。ハンドルウェハは、標準的なシリコンウェハ加工用に設計された高度なツールを用いて、ハイブリッド材料の信頼性のある取り扱いを可能にし、機械的安定性と、半導体製造に使用される清浄性及び化学薬品との両立性と、を提供する。そのようなデバイスの１つの例は、例えばピエゾ材料で作られた薄い活性層を利用するように設計されたピエゾ音響薄膜表面音響波（ＴＦ－ＳＡＷ）フィルタである。

【0003】

数百ＭＨｚ～数十ＧＨｚの無線周波数（ＲＦ）で動作するデバイスに使用されるハイブリッドウェハ構造は、ＲＦ信号とハンドルウェハとの相互作用を最小限に抑えるために、追加の寄生電流抑制表面不動態化層を特徴とする、（５０００Ω－ｃｍを超える）非常に高い抵抗率のシリコン基板の使用を必要とする。

【0004】

薄層化された活性層上にあるこれらのデバイスの性能は、それらの幾何学的精度によって大きく制限される。最終的なデバイスの幾何学的形状は、デバイスの製造プロセスと、基板プロセスにおける活性層の厚さ制御との両方によって規定される。デバイス製造プロセスの精度はリソグラフィを使用して規定されるので、現代のプロセスで達成可能な精度は非常に高い。これにより、活性層の厚さの変動の相対的な重要性が、この寸法は同じ方法で制御することができないので、増大する。

【0005】

ハンドルウェハの幾何学的形状は、薄層化された活性層の幾何学的形状に強く影響し、典型的には、絶対値（μｍ）でほぼ同じ厚さの変動をもたらす。活性層は、ハンドルウェハの厚さと比較して非常に薄いので、比例する幾何学的形状の変動は著しく大きくなる。したがって、ハンドルウェハの平坦性要件は、標準的なシリコン基板のものをはるかに超えている。ＳＥＭＩ Ｍ１によれば、直径１５０ｍｍを有する６２５μｍの研磨されたウェハについて、総厚変動（ＴＴＶ）は１０μｍと規定されている。

【0006】

更なる回転式活性層薄化プロセスは、半径方向では比較的容易に調整することができるが、他の形状を補正することははるかに複雑であるので、ウェハ表面にわたって非円形対称に現れる場合、ＴＴＶは特に重要である。

【0007】

先の欠点は、薄層化された活性層を有する既存のデバイスの性能を著しく制限している。

【発明の概要】

【0008】

発明の１つの目的は、周知の解決策の欠点を取り除くことと、生成された結晶配向識別子の幾何学的影響を補償し、直径１５０～２００ｍｍのシリコンハンドルウェハのより高い平坦性を可能にする、高抵抗表面不動態化シリコンハンドルウェハのための製造方法を提供することと、である。そのような製造されたシリコンハンドルウェハは、ハイブリッド基板構造の形成に使用され、次いで、形成されたハイブリッド基板構造は、半導体デバイス（コンポーネント）を製造するために、フロントエンド法及びバックエンド法などのデバイス製造方法に使用され得る。

【0009】

発明の１つの目的は、独立請求項に記載の製造方法、高抵抗シリコンハンドルウェハ、及びハイブリッド基板構造を提供することによって達成される。

【0010】

発明の実施形態は、独立請求項に記載の製造方法、高抵抗シリコンハンドルウェハ、及びハイブリッド基板構造によって特定される。

【0011】

ハイブリッド基板構造の形成を可能にするための高抵抗シリコンハンドルウェハの１つの製造方法は、結晶配向識別子及び特定の厚さを有するウェハを生成するステップを含む。方法は、薄化ウェハを得るために、生成されたウェハを特定の厚さからウェハの所望の厚さに薄化するステップを更に含む。方法は、薄化ウェハの前面上に、特定の層厚を有する表面不動態化層を設けるステップを更に含む。方法は、不動態化層を、特定の層厚から不動態化層の所望の最終層厚まで研磨するステップであって、したがって、ハイブリッド基板構造を形成するために、ウェハの研磨された前面が活性層接合（活性層の接合）を可能にする、ステップを更に含む。薄化のステップは、ハイブリッド基板構造の形成を可能にするための所望のサブミクロン総厚変動を有するウェハを製造するために、識別子によって引き起こされる非円形非対称性の影響の少なくとも大部分を排除するチャック構成を用いた、生成された結晶配向識別子包含ウェハの、制御された片面固定砥粒研削を含む。

【0012】

ハイブリッド基板構造の形成を可能にするための１つの高抵抗シリコンハンドルウェハは、先の方法のステップに従って製造される。

【0013】

１つのハイブリッド基板構造は、先のハンドルウェハによる高抵抗シリコンを備える。

【0014】

添付の図を参照して、発明の例示的な実施形態を説明する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1a】ハンドルウェハの製造方法のフローチャートを表す。

【図1b】ハンドルウェハの製造方法のフローチャートを表す。

【図2a】製造方法の間にハンドルウェハがどのように加工されるかを表す。

【図2b】製造方法の間にハンドルウェハがどのように加工されるかを表す。

【図3a】フロントエンド製造方法においてハイブリッド基板構造を形成するために、活性層が、製造されたハンドルウェハにどのように接合され薄化されるかを表す。

【図3b】フロントエンド製造方法においてハイブリッド基板構造を形成するために、活性層が、製造されたハンドルウェハにどのように接合され薄化されるかを表す。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１ａ及び図１ｂは、ハイブリッド基板構造３３６の形成（製造）に使用される準備ができた（準備された）高抵抗シリコン（ＨＲＳ）ハンドルウェハ２３０の製造方法１００のステップがどのように進行するかを表し、方法ステップに加えて、図２ａ及び図２ｂは、各方法ステップがウェハ２３０にどのように影響するかを表す。

【0017】

ウェハ２３０の製造は、ハイブリッド基板構造３３６の形成と、形成されたハイブリッド基板構造３３６が少なくとも１つのデバイス製造方法（プロセス）に暴露されるデバイス製造フェーズとの前に実行される。例えばフロントエンド法（プロセス）及びバックエンド法（プロセス）を含むデバイス製造方法は、半導体デバイス（コンポーネント）を得るために（製造するために、加工するために）、ハイブリッド基板構造３３６を対象とする。

【0018】

図３ａ及び図３ｂは、加工されたウェハ２３０をハンドルウェハとして使用することによってフロントエンド法で製造され、薄層化材料層に基づく、ピエゾ音響薄膜表面音響波（ＴＦ－ＳＡＷ）フィルタその他、例えば、サファイアオンシリコン、ＩＩＩ－ＩＶハイブリッド基板構造、又はＩＩ－ＶＩハイブリッド基板構造の製造に使用され得る、ハイブリッド基板構造３３６を表す。ハイブリッド基板構造３３６は、サファイア又は化合物半導体材料で作られ、フロントエンド法の間、図３ａに従って融着され、図３ｂに従ってウェハ２３０に対して薄化される、薄い活性層３３４を利用する。

【0019】

ステップ１０８では、フロートゾーン（ＦＺ）又は磁気チョクラルスキー（ＭＣｚ）シリコン結晶成長のいずれかに好適な結晶引上げが、結晶成長に使用される。非常に低い不純物の嚢胞成長に必要な特別な準備、例えば結晶成長チャンバの非常に高度な清浄状態の検証、非常に高純度の不活性ガスの利用可能性、及び使用されるポリシリコン電荷に付加される不純物の非常に厳密な制御が行われる。

【0020】

次いで、ステップ１０８では、１５０～２１０ｍｍ、例えば１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、又は２００ｍｍの目標直径（ｄ）を有するＨＲＳインゴットが、ウェハ２３０の生成の第１の段階として成長チャンバ内に引き込まれる。成長させたＨＲＳインゴットは、例えば、ＨＲＳインゴットの直径ｄが１５０ｍｍであるときにはプライマリフラットであり、又は直径ｄが２００ｍｍであるときにはノッチである、結晶配向識別子２１０を生成するために、ＨＲＳインゴットの側面に沿って、切断及び研削される。

【0021】

これらの図において識別子２１０の一例として使用されるプライマリフラット２１０は、１５０ｍｍシリコンウェハ２３０の表面配向を識別するために、標準識別子として使用される。シリコンウェハ２３０の表面配向は、典型的には最大で０．５度の許容誤差で、ちょうど｛１１１｝であるか若しくはそれに非常に近い、又はちょうど｛１００｝であるか若しくはそれに非常に近い必要がある。プライマリフラット２１０は、ウェハ製造で典型的に使用される機械的薄化ステップ、例えば研削及び研磨ステップ１１６、１２２で、いつも平坦性の劣化を引き起こす、シリコンウェハ２３０の丸い形状における不規則性である。

【0022】

方法１００は、シリコンウェハ２３０について、例えば、このウェハサイズの処理ツール要件のために、その仕様が典型的にはプライマリフラット２１０を必要とする直径１５０ｍｍのシリコンウェハ２３０について、及び直径２００ｍｍのシリコンウェハ２３０について、識別子２１０の影響を補償し、より高い平坦性を可能にする。

【0023】

ステップ１１２では、例えば現在の業界標準によるマルチワイヤスライシングによって、生成されたＨＲＳインゴットからＨＲＳウェハ２１２がスライスされる。スライシングプロセスは、機械的な力を加えて材料を取り除き、スライスされたウェハ２１２の前（上）面２０９の内及び下に、表面下結晶格子損傷を生じさせる。当然ながら、同様の結晶格子損傷はまた、スライスされたウェハ２１２の背面２１１の内及び下にも組み込まれる。組み込まれた結晶格子損傷は、スライスされたウェハ２１２の前（上）側に不規則格子損傷ゾーン２１３を作り出し、スライスされたウェハ２１２の背側に（図には示されていない）別の不規則格子損傷ゾーンを作り出す。

【0024】

各スライスされたウェハ２１２は、単結晶シリコン、識別子２１０、及び前面２０９と背面２１１との間の距離である第１の厚さｈ１を備える。

【0025】

ステップ１１４では、スライシングベースの結晶損傷、すなわち不規則ゾーン２１３を少なくとも部分的に除去するために、スライスされたウェハ２１２は、ラップ仕上げによって、少なくともその前側から薄化され得、ラップ仕上げされたウェハ２１２は、洗浄され得る。

【0026】

ラップ仕上げプロセスはまた、スライスされたウェハ２１２内にいくつかの表面下結晶格子損傷を機械的に組み込むので、ラップ仕上げされたウェハ２１２は、不規則ゾーン２１３を含む。あるいは、スライシングベースの結晶損傷がラップ仕上げされたウェハ２１２内に少なくとも部分的に保持されることが意図されている場合、スライシングベースの不規則ゾーン２１３の少なくとも一部が残るようにラップ仕上げプロセスを変更することが可能であり、その結果、ラップ仕上げされたウェハ２１２は、スライシングベース及びラップ仕上げベースの結晶損傷を含む。

【0027】

次いで、ステップ１１４では、生成された結晶損傷を少なくとも部分的に除去するために、ラップ仕上げされたウェハ２１２は酸性エッチングされ得、次いで、エッチングされたウェハ２１２は、視覚的に検査され、洗浄され、熱ドナーアニールによって処理される。

【0028】

ステップ１１６では、処理された識別子２１０包含ウェハ２１２は、研削機のチャック構成に取り付けられ、ウェハ２１２の前側にあるその前面２０９のみが、研削機の回転研削砥石によって実行される、制御された片面固定砥粒研削に暴露される。

【0029】

固定砥粒研削プロセスの結果として、ウェハ２１８の厚さは、第１の厚さｈ１から第３の厚さｈ３まで、おおよそ距離ｈ２だけ減少し、したがって、その前面２１７が、ウェハ２１８の背面に距離ｈ２だけ近づく。加えて、固定砥粒研削プロセスは、研削されたウェハ２１８の前面２１７の内及び下にいくつかの表面下結晶格子損傷を再び機械的に組み込み、そのようなものがまだ存在しない場合、研削されたウェハ２１８の前側に不規則ゾーン２１３を作り出す。

【0030】

効果的で短い制御ループで制御された固定砥粒研削プロセスは、ウェハ２１８上で所望の総厚変動（ＴＴＶ）を得ることが可能であるように、研削されたウェハ２１８の前面２１７から、識別子２１０によって少なくとも部分的に引き起こされる非対称変動（非円形非対称）の影響を、少なくとも部分的に、実際にはその少なくとも大部分を（ほとんどを、重大なことに、実質的に完全に）排除する。ＴＴＶは、図２ａによるウェハ２１８、２２２、２３０の最小限（最小、最低）の厚さと最大限（最大、最高）の厚さとの間の差を規定する。制御された固定砥粒研削プロセスは、識別子によって引き起こされる非対称変動を取り除くか、又はこの非対称変動を少なくとも最小化して、あまりに些細なのでＴＴＶへのその影響が排除されるようにする。

【0031】

ステップ１１８では、固定砥粒研削プロセスの間、それは、光学測定（機器、システム）及び電荷キャリア調整容量測定（機器、システム）のうちの少なくとも一方によって連続的に監視され、少なくとも１つの研削パラメータが連続的に制御される。

【0032】

ＨＲＳウェハ２１２、２１８については、測定される材料の導電性の欠如の故に、標準的な容量測定を信頼性をもって適用することができない。加えて、厚さの達成可能な精度の制御は十分ではない。したがって、より高い精度を可能にする光学又は電荷キャリア調整容量測定の使用が、ハイブリッド基板構造３３６に使用されるウェハ２３０の厚さ変動要件を満たすために必要とされる。

【0033】

容量測定を使用する場合、有効静電放電（ＥＳＤ）が測定機器に組み込まれる。光学及び好適に変更された容量性幾何学的形状測定の相互相関は、これらの技術は互いに補完するので、測定システム全体を強化する。超高抵抗シリコンでもウェハ全体の幾何学的形状の高精度で高分解能のデータを信頼性をもって提供する測定システムは、要求される正確な幾何学的形状制御を得るために必要な、効果的で短いフィードバックループを可能にする。方法１００では、典型的にはＴＴＶにおいて１～２μｍの能力を主張する、シリコンウェハ２１２の片面研削のための典型的な市販のツールに見ることができる統合型の自動平坦性制御機能と比較して、明らかに優れた平坦性機能を達成することが可能である。

【0034】

研削パラメータは、チャック構成の冷却水温度、チャック構成の研削チャック傾斜、及び研削砥石の研削送り速度のうちの少なくとも１つを含む。

【0035】

ステップ１２０では、所定の研削計画又は監視の結果として出現した必要性のために研削パラメータを調整する必要がある場合、所望のＴＴＶを達成するために、固定砥粒研削プロセスの間、研削パラメータが調整される。

【0036】

例えば、冷却水温度の許容範囲は、±１℃又はそれより良いものである。ウェハ２１２と研削砥石との間の研削チャックの傾斜は、一定の動作において、一定的に、例えば１時間当たり０．５～２回、監視され、短いフィードバックループを用いて調整される。入ってくるＴＴＶは、１～５μｍの範囲である。高い表面品質を得るため、及び研削砥石の安定した切削効率を可能にするために、研削送り速度は、１秒当たり０．１５～１μｍの範囲である。加えて、スループット、堅牢性、及び表面品質の最良の組み合わせのために、研削砥石のダイヤモンドのサイズ及びタイプが選択される。入ってくるウェハ２１８の粒子の清浄性は、局所的な過剰材料除去の生成を防止するのに十分でなければならない。

【0037】

ステップ１２２では、片面研削されたウェハ２１８は、研磨機のウェハ担体に取り付けられ、ウェハ２１８の前側にあるその研削された前面２１７のみが、研磨機の回転研磨パッドによって行われる制御された研磨に曝露される。

【0038】

研磨プロセスの結果として、ウェハ２２２の厚さ、並びにその格子損傷ゾーン２１３は、第３の厚さｈ３から第５の厚さｈ５まで、おおよそ第４の距離ｈ４だけ減少し、したがって、その研磨された前面２２２は、ウェハ２２２の背面に第４の距離ｈ４だけ近づく。加えて、研磨プロセスにより、研磨されたウェハ２１８の前面２２１の下の表面下結晶格子損傷が取り除かれる。

【0039】

研磨プロセスは、研磨されたウェハ２２２からの厚さ変動の排除を終了し、したがって、研磨されたウェハ２２２は所望のＴＴＶレベルを満たす。

【0040】

ウェハ２２２、２３０の所望のＴＴＶは、６００ｎｍ未満、例えば２００、３００、４００、又は５００ｎｍ未満である。

【0041】

ステップ１２４では、研磨プロセスの間、それは、魔鏡、光学測定（機器）又は幾何学的形状監視に好適な搬送調整容量測定（機器、システム）、及び表面走査機器（システム）によって連続的に監視され、少なくとも１つの研磨パラメータが連続的に制御される。

【0042】

研磨パラメータは、ウェハ２２２及び研磨パッドの研磨圧力、ウェハ２２２及び研磨パッドの回転速度、並びに研磨パッドに対するウェハ２２２の位置のうちの少なくとも１つを含む。

【0043】

ステップ１２６では、所定の研磨計画又は監視の結果として出現した必要性のために研磨パラメータを調整する必要がある場合、少なくとも１つの研磨パラメータは、所望のＴＴＶを達成するために研磨プロセスの間に調整されて、薄化ステップ１１６、１２２を完了し、したがって、薄化ウェハ２２２は、無線周波数（ＲＦ）において寄生電流抑制を生じる処置に対する準備ができる。

【0044】

ステップ１２８では、薄化ウェハ２２２は、堆積機の堆積チャンバ内にセットされ、その前面２２１上に、少なくとも１つのポリシリコン層２２９が化学蒸着（ＣＶＤ）プロセスによって堆積される。堆積されたポリシリコン層２２９は、総層厚ｈ６を有する高度に均一なポリシリコンフィルムからなる。

【0045】

堆積プロセスの結果として、ウェハ２２２の厚さは、第５の厚さｈ５から第７の厚さｈ７まで、総層厚ｈ６に等しい、おおよそ第６の距離ｈ６だけ増加し、したがって、その前面２２３は、ウェハ２２２の背面から第６の距離ｈ６だけ遠ざかる。

【0046】

ステップ１３０では、堆積されたポリシリコン層２２９を含むウェハ２２２は、化学機械研磨に好適な研磨機のウェハ担体に取り付けられ、ウェハ２２２の前側にあるその堆積された前面２２３のみが、研磨機の回転研磨パッドによって行われる制御された化学機械研磨に暴露される。

【0047】

化学機械研磨プロセスの結果として、ウェハ２３０の厚さは、第７の厚さｈ７から第１０の厚さｈ１０まで、おおよそ８の距離ｈ８だけ減少し、堆積されたポリシリコン層２２９の厚さは、第６の厚さｈ６から第９の厚さｈ９まで、おおよそ８の距離ｈ８だけ減少し、したがって、その前面２３２は、ウェハ２３０の背面に８の距離ｈ８だけ近づく。加えて、化学機械研磨プロセスは、ポリシリコン層２２９に、所望の厚さｈ９と、フロントエンド法でハイブリッド基板構造３３６を融着させるのに好適な鏡面研磨前面２３２とを提供する。

【0048】

ステップ１３４では、可視（ＶＩＳ）～近赤外線（ＮＩＲ）の光波長範囲を使用して、光学測定（機器）、例えば干渉測定、反射測定、又はエリプソメトリ測定を用いて、研磨されたウェハ２３０を測定することによって、化学機械研磨プロセスが連続的に監視され、少なくとも１つの化学機械研磨パラメータが連続的に制御される。

【0049】

光学測定の動作原理は、前面２２３及びポリシリコン層の界面から広帯域光を反射させ、得られたスペクトルから層厚を計算することに基づく。反射光は、層厚対波長に基づく周期的干渉スペクトルを示し、厚さは、整合周期を有する層の理論モデルを使用して、信号から計算される。多結晶及び単結晶のシリコン材料の屈折率の小さな差異の故に、多結晶－単結晶シリコン界面は弱い反射しか生じない。スペクトルの可視部分ではそれでも中程度の差が見られるが、同じ波長領域で、シリコンの吸光度は高い。見出された最適なスペクトル範囲は、６００ｎｍ～９００ｎｍである。

【0050】

化学機械研磨パラメータは、ウェハ２２２の前面２２３からの材料の除去速度及びウェハ２２２の前面２２３の研磨時間のうちの少なくとも１つを含む。

【0051】

ステップ１３６では、所定の研磨計画又は監視の結果として出現した必要性のために化学機械研磨パラメータを調整する必要がある場合、ポリシリコン層２２９の所望の最終層厚ｈ９を達成するため、及び、研磨ステップ１３０を完了するために、化学機械研磨プロセスの間、化学機械研磨パラメータが調整され、したがって、加工されたウェハ２３０は、図３ａに従って活性層３３４と融着させて、フロントエンド法においてハイブリッド基板構造３３６を形成する準備ができる。代替的に又は追加的に、バックエンド法（プロセス）では、ウェハ２３０の背面に他の構造が形成（加工）されてもよい。

【0052】

この方法１００は、円形対称の固定砥粒研削プロセスを用いて、ウェハ形状規定の圧倒的大部分の材料除去を行うことによって、ウェハ２３０の幾何学的形状、特にその非円形対称変動の決定的な重要性に対処する。このタイプのプロセスの両側変数は、直径３００ｍｍのウェハを製造する際に非常に厳密な形状に到達するために広く使用されるが、単結晶シリコンウェハ２３０に接合された基板に関連するより小さなウェハサイズでは同じことは不可能である。

【0053】

これらのウェハサイズについて、片面研削ツールが市販されているが、典型的なプロセスでは必要とされる幾何学的精度が得られない。方法１００は、非常によく制御された片面研削を使用して、非常に正確に規定された幾何学的形状を製造し、ウェハ２３０に、典型的には５００ｎｍレベルのＴＴＶをもたらす。重要なのは、半径方向加工のため、この変動は主に、円対称形状として現れ、厚さ変動の非対称部分は２００ｎｍほどの低度である。

【0054】

上記の例示的な実施形態を参照して、発明は上述され、そのいくつかの利点が示された。発明が、これらの実施形態に限定されるだけでなく、以下の特許請求の範囲内の全ての考えられる実施形態を含むことは明らかである。

【図1a】

【図1b】

【図2a】

【図2b】

【図3a】

【図3b】

【国際調査報告】