JP2000100676A - 半導体基板とその作製方法 - Google Patents
半導体基板とその作製方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高周波トランジスタの作製に適したSOI基
板となり得る半導体基板を提供する。 【解決手段】 半導体層領域を含む第1の基材を第2の
基材に貼り合わせ、該第2の基材上に該半導体層領域を
残して該第1の基材を除去する半導体基板の作製方法に
おいて、前記貼り合わせの雰囲気中におけるP型不純物
の濃度とN型不純物の濃度の大小関係を第2の基材の構
成に応じて選択することを特徴とする方法により半導体
基板を作製する。
板となり得る半導体基板を提供する。 【解決手段】 半導体層領域を含む第1の基材を第2の
基材に貼り合わせ、該第2の基材上に該半導体層領域を
残して該第1の基材を除去する半導体基板の作製方法に
おいて、前記貼り合わせの雰囲気中におけるP型不純物
の濃度とN型不純物の濃度の大小関係を第2の基材の構
成に応じて選択することを特徴とする方法により半導体
基板を作製する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はSOI基板等と呼ば
れる半導体基板及びその作製方法に関する。
れる半導体基板及びその作製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】第1の基材としてのSiウエハを、第2
の基材としての別のSiウエハに絶縁層を介して貼り合
わせ、第1の基材の裏面側の部分を除去することによ
り、第2の基材上に移設された単結晶半導体薄膜を有す
るSOI基板を作製する方法が知られている。
の基材としての別のSiウエハに絶縁層を介して貼り合
わせ、第1の基材の裏面側の部分を除去することによ
り、第2の基材上に移設された単結晶半導体薄膜を有す
るSOI基板を作製する方法が知られている。
【0003】特に特許第2608351号公報、米国特
許第5371037号公報に記載された多孔質層を利用
する方法は、良質のSOI基板が得られる優れた方法で
ある。
許第5371037号公報に記載された多孔質層を利用
する方法は、良質のSOI基板が得られる優れた方法で
ある。
【0004】又、水素イオンのイオン注入及び熱処理を
行うことにより形成される微小気泡の層(多孔質層)を
利用したSOI基板の作製方法も米国特許第53745
64号公報に記されている。
行うことにより形成される微小気泡の層(多孔質層)を
利用したSOI基板の作製方法も米国特許第53745
64号公報に記されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、上記公報
の記載に従って、SOI基板を作製してみた。そして、
このSOI基板を用いてMOSトランジスタを作製した
ところ、このトランジスタを高周波回路に用いる時に
は、その高周波特性をより向上させることが求められる
場合もあることが判明した。
の記載に従って、SOI基板を作製してみた。そして、
このSOI基板を用いてMOSトランジスタを作製した
ところ、このトランジスタを高周波回路に用いる時に
は、その高周波特性をより向上させることが求められる
場合もあることが判明した。
【0006】(発明の目的)本発明の目的は、高周波ト
ランジスタの作製に適したSOI基板となり得る半導体
基板を高歩留まりで提供することにある。
ランジスタの作製に適したSOI基板となり得る半導体
基板を高歩留まりで提供することにある。
【0007】本発明の別の目的は、半導体からなる支持
基板上に絶縁層を介して単結晶半導体からなる半導体層
領域を有する半導体基板において、前記支持基板は、前
記絶縁層直下の半導体表面部分の比抵抗が100Ωcm
以上の半導体からなる構成及び/又は比抵抗が厚さ方向
において前記絶縁層に向かうに従って高くなる領域を有
する構成をもつことを特徴とする半導体基板、及びその
作製方法を提供することにある。
基板上に絶縁層を介して単結晶半導体からなる半導体層
領域を有する半導体基板において、前記支持基板は、前
記絶縁層直下の半導体表面部分の比抵抗が100Ωcm
以上の半導体からなる構成及び/又は比抵抗が厚さ方向
において前記絶縁層に向かうに従って高くなる領域を有
する構成をもつことを特徴とする半導体基板、及びその
作製方法を提供することにある。
【0008】本発明の更に別の目的は半導体層領域を含
む第1の基材と第2の基材とを貼り合せ、該第2の基材
上に該半導体層領域を残して該第1の基材を除去する工
程を含む半導体基板の作製方法において、該第2の基材
の構成に応じて、前記張り合せの工程を行う雰囲気中の
N型不純物の濃度とP型不純物の濃度の大小関係を定め
ることを特徴とする半導体基板の作製方法を提供するこ
とにある。
む第1の基材と第2の基材とを貼り合せ、該第2の基材
上に該半導体層領域を残して該第1の基材を除去する工
程を含む半導体基板の作製方法において、該第2の基材
の構成に応じて、前記張り合せの工程を行う雰囲気中の
N型不純物の濃度とP型不純物の濃度の大小関係を定め
ることを特徴とする半導体基板の作製方法を提供するこ
とにある。
【0009】本発明の他の目的は、半導体からなる支持
基板上に絶縁層を介して単結晶半導体からなる半導体層
領域を有する半導体基板に作り込まれた半導体装置にお
いて、前記支持基板は、前記絶縁層直下の半導体表面部
分の比抵抗が100Ωcm以上の半導体からなる構成及
び/又は比抵抗が厚さ方向において前記絶縁層に向かう
に従って高くなる領域を有する構成をもつことを特徴と
する半導体装置を提供することにある。
基板上に絶縁層を介して単結晶半導体からなる半導体層
領域を有する半導体基板に作り込まれた半導体装置にお
いて、前記支持基板は、前記絶縁層直下の半導体表面部
分の比抵抗が100Ωcm以上の半導体からなる構成及
び/又は比抵抗が厚さ方向において前記絶縁層に向かう
に従って高くなる領域を有する構成をもつことを特徴と
する半導体装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体基板の作
製方法は、半導体層領域を含む第1の基材を第2の基材
に貼り合わせ、該第2の基材上に該半導体領域を残して
該第1の基材を除去する工程を含む半導体基板の作製方
法において、前記貼り合わせの工程をN型不純物の濃度
がP型不純物の濃度より低い雰囲気中で行うとともに、
前記第2の基材として貼り合わせ面側に比抵抗が100
Ωcm以上のN型半導体からなる部分を少なくとも含む
基材を用いることを特徴とする。
製方法は、半導体層領域を含む第1の基材を第2の基材
に貼り合わせ、該第2の基材上に該半導体領域を残して
該第1の基材を除去する工程を含む半導体基板の作製方
法において、前記貼り合わせの工程をN型不純物の濃度
がP型不純物の濃度より低い雰囲気中で行うとともに、
前記第2の基材として貼り合わせ面側に比抵抗が100
Ωcm以上のN型半導体からなる部分を少なくとも含む
基材を用いることを特徴とする。
【0011】本発明にかかる別の半導体基板の作製方法
は、半導体層領域を含む第1の基材を第2の基材に貼り
合わせ、該第2の基材上に該半導体層領域を残して該第
1の基材を除去する工程を含む半導体基板の作製方法に
おいて、前記貼り合わせの工程をP型不純物の濃度がN
型不純物の濃度より低い雰囲気中で行うとともに、前記
第2の基材として貼り合わせ面側に比抵抗が100Ωc
m以上のP型半導体からなる部分を少なくとも含む基材
を用いることを特徴とする。
は、半導体層領域を含む第1の基材を第2の基材に貼り
合わせ、該第2の基材上に該半導体層領域を残して該第
1の基材を除去する工程を含む半導体基板の作製方法に
おいて、前記貼り合わせの工程をP型不純物の濃度がN
型不純物の濃度より低い雰囲気中で行うとともに、前記
第2の基材として貼り合わせ面側に比抵抗が100Ωc
m以上のP型半導体からなる部分を少なくとも含む基材
を用いることを特徴とする。
【0012】本発明にかかる、更に別の半導体基板の作
製方法は、半導体層領域を含む第1の基材を第2の基材
に貼り合わせ、該第2の基材上に該半導体層領域を残し
て該第1の基材を除去する工程を含む半導体基板の作製
方法において、前記貼り合わせの工程をP型不純物の濃
度がN型不純物の濃度より低い雰囲気中で行うととも
に、前記第2の基材として貼り合わせ面側に絶縁層を形
成した比抵抗が300Ωcm以上のN型半導体からなる
部分を少なくとも含む基材を用いることを特徴とする。
製方法は、半導体層領域を含む第1の基材を第2の基材
に貼り合わせ、該第2の基材上に該半導体層領域を残し
て該第1の基材を除去する工程を含む半導体基板の作製
方法において、前記貼り合わせの工程をP型不純物の濃
度がN型不純物の濃度より低い雰囲気中で行うととも
に、前記第2の基材として貼り合わせ面側に絶縁層を形
成した比抵抗が300Ωcm以上のN型半導体からなる
部分を少なくとも含む基材を用いることを特徴とする。
【0013】本発明にかかる半導体からなる支持基板上
に絶縁層を介して単結晶半導体からなる半導体層領域を
有する半導体基板は、前記支持基板が、その比抵抗が厚
さ方向において前記絶縁層に向かうに従って高くなる領
域を前記絶縁層近傍に有することを特徴とする。
に絶縁層を介して単結晶半導体からなる半導体層領域を
有する半導体基板は、前記支持基板が、その比抵抗が厚
さ方向において前記絶縁層に向かうに従って高くなる領
域を前記絶縁層近傍に有することを特徴とする。
【0014】本発明にかかるN型の半導体からなる支持
基板上に絶縁層を介して単結晶半導体からなる半導体層
領域を有する半導体基板は、前記支持基板が、その比抵
抗が厚さ方向において前記絶縁層に向かうに従って低く
なる領域を有し、前記絶縁層直下の部分の比抵抗が10
0Ω・cm以上であることを特徴とする。
基板上に絶縁層を介して単結晶半導体からなる半導体層
領域を有する半導体基板は、前記支持基板が、その比抵
抗が厚さ方向において前記絶縁層に向かうに従って低く
なる領域を有し、前記絶縁層直下の部分の比抵抗が10
0Ω・cm以上であることを特徴とする。
【0015】上述した本発明によれば、SOI基板を作
製した際、絶縁層直下の支持基板の表面近傍において、
その比抵抗の低下が抑制される。
製した際、絶縁層直下の支持基板の表面近傍において、
その比抵抗の低下が抑制される。
【0016】本発明の理解を容易にする為に発明の実施
の形態を説明する前に、本発明をなすに至った技術的知
見について述べる。
の形態を説明する前に、本発明をなすに至った技術的知
見について述べる。
【0017】(実験1)図19を参照して本発明者がま
ず行ったSOI基板の作製の実験について説明する。
ず行ったSOI基板の作製の実験について説明する。
【0018】第1の基材として、多孔質層11、単結晶
半導体からなる半導体層領域12及び酸化シリコンから
なる絶縁層2を有するSiウエハを用意する(図19の
(a))。
半導体からなる半導体層領域12及び酸化シリコンから
なる絶縁層2を有するSiウエハを用意する(図19の
(a))。
【0019】詳しくは、Siウエハの表面を陽極化成に
より多孔質化した後、エピタキシャル成長を行い、半導
体層領域12の表面を熱酸化すれば図19の(a)に示
したようなSiウエハとなる。
より多孔質化した後、エピタキシャル成長を行い、半導
体層領域12の表面を熱酸化すれば図19の(a)に示
したようなSiウエハとなる。
【0020】或いはSiウエハの表面を熱酸化した後、
水素イオンをイオン注入して微小気泡を形成することに
より多孔質層を得てもよい。
水素イオンをイオン注入して微小気泡を形成することに
より多孔質層を得てもよい。
【0021】次に、図19(b)に示すように例えば、
第2の基材10としてSiウエハを別に用意し、そのS
iからなる貼り合わせ面に、上記第1の基材の絶縁層2
の貼り合わせ面を接触させて、900℃〜1200℃程
度の温度で熱処理することにより、第1及び第2の基材
1、10を貼り合わせて、多層構造対を得る。4は貼り
合わせ界面を示す。
第2の基材10としてSiウエハを別に用意し、そのS
iからなる貼り合わせ面に、上記第1の基材の絶縁層2
の貼り合わせ面を接触させて、900℃〜1200℃程
度の温度で熱処理することにより、第1及び第2の基材
1、10を貼り合わせて、多層構造対を得る。4は貼り
合わせ界面を示す。
【0022】そして、図19(c)に示すように、多孔
質層11及びそれより裏面側にある第1の基材1を、研
削、研磨、ウエットエッチング又はドライエッチングに
より除去する。あるいは多孔質層11を境に分割するこ
とにより第1の基材1を除去する。
質層11及びそれより裏面側にある第1の基材1を、研
削、研磨、ウエットエッチング又はドライエッチングに
より除去する。あるいは多孔質層11を境に分割するこ
とにより第1の基材1を除去する。
【0023】こうして得られた半導体層領域12の表面
(露出面)は多孔質層11の影響により粗面19となっ
ている。
(露出面)は多孔質層11の影響により粗面19となっ
ている。
【0024】該粗面19は、研磨又は水素を含む還元性
雰囲気中での熱処理により平滑化される。こうして図1
9(d)に示すようなSiウエハからなる第2の基材3
を支持基板とし、その上に絶縁層(埋込絶縁層)2を介
して単結晶Siの半導体層領域12を有するSOI基板
が得られる。
雰囲気中での熱処理により平滑化される。こうして図1
9(d)に示すようなSiウエハからなる第2の基材3
を支持基板とし、その上に絶縁層(埋込絶縁層)2を介
して単結晶Siの半導体層領域12を有するSOI基板
が得られる。
【0025】具体的には、本実験1では、第1及び第2
の基材として、最も入手し易い硼素(B)がドープされ
た比抵抗10ΩcmのP型単結晶SiからなるCZウエ
ハを用いた。そいて、上述した工程によりSOI基板を
作製した。
の基材として、最も入手し易い硼素(B)がドープされ
た比抵抗10ΩcmのP型単結晶SiからなるCZウエ
ハを用いた。そいて、上述した工程によりSOI基板を
作製した。
【0026】CZウエハとは、チョクラルスキー法によ
り形成された単結晶インゴットから得られるウエハであ
る。
り形成された単結晶インゴットから得られるウエハであ
る。
【0027】そして、このSOI基板を用いてトランジ
スタ回路を作製した。
スタ回路を作製した。
【0028】しかしながらこのトランジスタ回路は高周
波特性に劣っていた。その原因は、SOI基板の支持基
板となる部分(これがP型CZウエハからなる)の抵抗
が低いことに寄因するものであった。
波特性に劣っていた。その原因は、SOI基板の支持基
板となる部分(これがP型CZウエハからなる)の抵抗
が低いことに寄因するものであった。
【0029】SOI基板のSOI層と埋込絶縁膜と支持
基板で構成される寄生容量の増大やリーク電流の増大に
より、高周波特性が低下する為のである。
基板で構成される寄生容量の増大やリーク電流の増大に
より、高周波特性が低下する為のである。
【0030】支持基板を石英ガラスのような絶縁体とす
れば、支持基板の抵抗を高く保つことができる。しかし
ながら絶縁体の採用が全ての課題を解決する理由ではな
い。
れば、支持基板の抵抗を高く保つことができる。しかし
ながら絶縁体の採用が全ての課題を解決する理由ではな
い。
【0031】多くの半導体デバイス製造用の装置は、C
ZウエハのようなバルクSiウエハを処理することを目
的に作られている。石英ガラスはSiとは、熱伝導率、
熱膨張係数、光透過等の点で、特性が異なる。よって、
支持基板が石英ガラスのような絶縁体で構成されている
SOI基板を処理する場合には、半導体デバイス製造用
の装置の処理パラメータを大幅に調整し直さなければな
らない。同様の理由で、半導体デバイスの構造設計や回
路設計等も大幅な変更を迫られることがある。
ZウエハのようなバルクSiウエハを処理することを目
的に作られている。石英ガラスはSiとは、熱伝導率、
熱膨張係数、光透過等の点で、特性が異なる。よって、
支持基板が石英ガラスのような絶縁体で構成されている
SOI基板を処理する場合には、半導体デバイス製造用
の装置の処理パラメータを大幅に調整し直さなければな
らない。同様の理由で、半導体デバイスの構造設計や回
路設計等も大幅な変更を迫られることがある。
【0032】こうした点から、支持基板としては、Si
のような半導体を用いる方が汎用的である。
のような半導体を用いる方が汎用的である。
【0033】(実験2)P型CZウエハに代えて、比抵
抗の高いウエハ例えば、比抵抗1000ΩcmのP型F
Zウエハを用いて前述した方法により、SOI基板を作
製し、それを用いてトランジスタ回路を作製したが、期
待した高周波特性が得られなかった。
抗の高いウエハ例えば、比抵抗1000ΩcmのP型F
Zウエハを用いて前述した方法により、SOI基板を作
製し、それを用いてトランジスタ回路を作製したが、期
待した高周波特性が得られなかった。
【0034】(実験3)上記実験2で作製したSOI基
板の不純物分布の分析を行った結果、埋込絶縁層直下の
P型FZウエハの表面近傍においてより高濃度の硼素が
検出され、そこが高不純物濃度のP型により、1Ωcm
〜10Ωcm程度に低抵抗化していることが判明した。
板の不純物分布の分析を行った結果、埋込絶縁層直下の
P型FZウエハの表面近傍においてより高濃度の硼素が
検出され、そこが高不純物濃度のP型により、1Ωcm
〜10Ωcm程度に低抵抗化していることが判明した。
【0035】(実験4)実験2において貼り合わせ及び
熱処理を行ったクリーンルーム内空間における硼素の濃
度及びリンの濃度を測定した。
熱処理を行ったクリーンルーム内空間における硼素の濃
度及びリンの濃度を測定した。
【0036】硼素の濃度は0.08ng/リットル、リ
ンの濃度は0.002ng/リットル未満であった。
ンの濃度は0.002ng/リットル未満であった。
【0037】因みに上記クリーンルーム内空間は、硼素
含有ガラス繊維からなるHEPAフィルターを用いた。
含有ガラス繊維からなるHEPAフィルターを用いた。
【0038】そのHEPAフィルターを通して清浄空気
が供給されるように構成されている。
が供給されるように構成されている。
【0039】(実験5)硼素フリーのPTFE(ポリテ
トラフルオロエチレン)からなるULPA(Ultra
Low Penetration Air)フィルタ
ーと硼素吸着性のケミカルフィルターを通して清浄空気
が供給されるクリーンルーム内における硼素及びリンの
濃度を測定した。
トラフルオロエチレン)からなるULPA(Ultra
Low Penetration Air)フィルタ
ーと硼素吸着性のケミカルフィルターを通して清浄空気
が供給されるクリーンルーム内における硼素及びリンの
濃度を測定した。
【0040】硼素濃度は0.0003ng/リットル未
満、リン濃度は0.001ng/リットル未満であっ
た。
満、リン濃度は0.001ng/リットル未満であっ
た。
【0041】又、砒素とアンチモンとのそれぞれの濃度
は検出限界未満であり、上記硼素濃度に対して無視出来
る量であった。
は検出限界未満であり、上記硼素濃度に対して無視出来
る量であった。
【0042】HEPAフィルターやULPAフィルター
やケミカルフィルターは、特開平10−165730号
公報や特開平8−24551号公報等で公知である。
やケミカルフィルターは、特開平10−165730号
公報や特開平8−24551号公報等で公知である。
【0043】以上の各実験結果から、貼り合わせ半導体
基板における支持基板となる基材の構成に応じて、貼り
合わせの工程を行う雰囲気中のP型不純物の濃度とN型
不純物の濃度との大小関係を定めることにより、支持基
板の半導体表面部分を高抵抗に維持することが歩留り良
く、容易に達成できることがわかった。
基板における支持基板となる基材の構成に応じて、貼り
合わせの工程を行う雰囲気中のP型不純物の濃度とN型
不純物の濃度との大小関係を定めることにより、支持基
板の半導体表面部分を高抵抗に維持することが歩留り良
く、容易に達成できることがわかった。
【0044】以下、本発明の代表的な3種の実施形態に
よる半導体基板の作製方法について説明する。
よる半導体基板の作製方法について説明する。
【0045】実施形態1〜3は、支持基板となる基材と
してP型の高抵抗半導体を用いた場合にP型不純物の濃
度がN型不純物の濃度より低い雰囲気を選択するもので
ある。
してP型の高抵抗半導体を用いた場合にP型不純物の濃
度がN型不純物の濃度より低い雰囲気を選択するもので
ある。
【0046】
【発明の実施の形態】(実施形態1)図1は本発明によ
る半導体基板の作製方法を示す。
る半導体基板の作製方法を示す。
【0047】図1の(a)に示すように、第1の基材1
として例えばSiウエハを用意して、その表面に絶縁層
2を形成する。
として例えばSiウエハを用意して、その表面に絶縁層
2を形成する。
【0048】又、これとは別に比抵抗が100Ωcm以
上の高抵抗のP型半導体からなる第2の基材3を用意す
る。
上の高抵抗のP型半導体からなる第2の基材3を用意す
る。
【0049】こうして用意した絶縁層2を有する第1の
基材1と、第2の基材3と、を図2に示すような貼り合
わせ雰囲気20N中で貼り合わせる。4は貼り合わせ界
面を示す。
基材1と、第2の基材3と、を図2に示すような貼り合
わせ雰囲気20N中で貼り合わせる。4は貼り合わせ界
面を示す。
【0050】図2はクリーンルーム23内に設けられた
貼り合わせ空間を示しており、21Nは例えばPTFE
フィルター等の低硼素放出性フィルター及び/又は硼素
吸着性の化学フィルター、22は隔壁、24は床、30
は貼り合わせ装置である。必要に応じてこの空間内の雰
囲気20はクラス1以上の高清浄度にするとよい。
貼り合わせ空間を示しており、21Nは例えばPTFE
フィルター等の低硼素放出性フィルター及び/又は硼素
吸着性の化学フィルター、22は隔壁、24は床、30
は貼り合わせ装置である。必要に応じてこの空間内の雰
囲気20はクラス1以上の高清浄度にするとよい。
【0051】第1の基材1と第2の基材3とを貼り合わ
せて得られる多層構造体のうち、第1の基材の絶縁層2
側近傍の半導体層領域12を残して、第1の基材の他の
部分を研削、研磨、エッチング等から選ばれる少なくと
も一種の除去方法により除去する。
せて得られる多層構造体のうち、第1の基材の絶縁層2
側近傍の半導体層領域12を残して、第1の基材の他の
部分を研削、研磨、エッチング等から選ばれる少なくと
も一種の除去方法により除去する。
【0052】更に必要に応じて水素を含む還元雰囲気中
で熱処理すると、図1の(c)に示すSOI基板が得ら
れる。
で熱処理すると、図1の(c)に示すSOI基板が得ら
れる。
【0053】図3は、各種支持基板中の比抵抗の深さ方
向依存性を示している。
向依存性を示している。
【0054】ここでは、第2の基材として比抵抗300
ΩcmのP型Siウエハを用い各種雰囲気中で貼り合わ
せた時の支持基板の比抵抗分布(P11、P12、P1
3)と、N型Siウエハを用いた時の支持基板の比抵抗
分布(C11)と、を示している。
ΩcmのP型Siウエハを用い各種雰囲気中で貼り合わ
せた時の支持基板の比抵抗分布(P11、P12、P1
3)と、N型Siウエハを用いた時の支持基板の比抵抗
分布(C11)と、を示している。
【0055】P11は、貼り合わせた雰囲気から第2の
基材へ侵入するN型不純物濃度Cnが第2の基材に含ま
れているP型不純物濃度Cpの2倍である場合の比抵抗
分布を示し、P12はCnがCpの1.0倍である場合
の比抵抗分布を示し、P13はCnがCpの0.1倍で
ある場合の比抵抗分布を示している。
基材へ侵入するN型不純物濃度Cnが第2の基材に含ま
れているP型不純物濃度Cpの2倍である場合の比抵抗
分布を示し、P12はCnがCpの1.0倍である場合
の比抵抗分布を示し、P13はCnがCpの0.1倍で
ある場合の比抵抗分布を示している。
【0056】P11〜P13はいずれも支持基板の表
面、即ち絶縁層との界面に向かって、比抵抗が高くなる
分布、即ち図3中左上がりになる分布を埋込絶縁層近傍
(界面から少なくとも2μm以内に)に示している。
面、即ち絶縁層との界面に向かって、比抵抗が高くなる
分布、即ち図3中左上がりになる分布を埋込絶縁層近傍
(界面から少なくとも2μm以内に)に示している。
【0057】特にP13は、左下がりになる分布をもつ
領域がないことから、界面付近の比抵抗がバルクの比抵
抗より高くなっており、より好ましいものである。
領域がないことから、界面付近の比抵抗がバルクの比抵
抗より高くなっており、より好ましいものである。
【0058】C11に示すように、第2の基材として比
抵抗300ΩcmのN型ウエハを用いた場合は、貼り合
わせ雰囲気からウエハ内にN型不純物が拡散し界面近傍
の比抵抗は大幅に低下する。
抵抗300ΩcmのN型ウエハを用いた場合は、貼り合
わせ雰囲気からウエハ内にN型不純物が拡散し界面近傍
の比抵抗は大幅に低下する。
【0059】本発明に用いられる貼り合わせ雰囲気と
は、実際に貼り合わせがなされる場所の雰囲気だけでは
なく、実際の貼り合わせ面における不純物の付着状態を
決定する雰囲気も意味する。即ち、実際の貼り合わせ雰
囲気におけるP型又はN型不純物の濃度が比抵抗の低下
をもたらさぬ程非常に低い場合には、その雰囲気に第2
の基材を置く直前の雰囲気に依存する。よって、このよ
うな場合は、その直前の雰囲気を貼り合わせ雰囲気とみ
なすことが出来る。
は、実際に貼り合わせがなされる場所の雰囲気だけでは
なく、実際の貼り合わせ面における不純物の付着状態を
決定する雰囲気も意味する。即ち、実際の貼り合わせ雰
囲気におけるP型又はN型不純物の濃度が比抵抗の低下
をもたらさぬ程非常に低い場合には、その雰囲気に第2
の基材を置く直前の雰囲気に依存する。よって、このよ
うな場合は、その直前の雰囲気を貼り合わせ雰囲気とみ
なすことが出来る。
【0060】貼り合わせ雰囲気中のN型不純物の濃度
(Nn)は、好ましくは0.1ng/リットル以下、よ
り好ましくは0.01ng/リットル以下であり、貼り
合わせ雰囲気中のP型不純物の濃度(Np)は、好まし
くは0.01ng/リットル以下、より好ましくは0.
001ng/リットル以下である。そしてNn<Npを
満足するようにする。
(Nn)は、好ましくは0.1ng/リットル以下、よ
り好ましくは0.01ng/リットル以下であり、貼り
合わせ雰囲気中のP型不純物の濃度(Np)は、好まし
くは0.01ng/リットル以下、より好ましくは0.
001ng/リットル以下である。そしてNn<Npを
満足するようにする。
【0061】Nn<Npを満たす限り、Nn、Npに下
限を定めることは必要でないが、雰囲気の管理を容易に
し、製造ランニングコストを抑える為には、Nn、Np
共に0.0001ng/リットル以上にするとよい。
限を定めることは必要でないが、雰囲気の管理を容易に
し、製造ランニングコストを抑える為には、Nn、Np
共に0.0001ng/リットル以上にするとよい。
【0062】上記雰囲気は、クリーンルーム内、又はク
リーンルーム内に配された高清浄度の局所的クリーンル
ーム内に形成され雰囲気であってもよいし、或いは密閉
されたチャンバー内に形成された雰囲気であってもよ
い。
リーンルーム内に配された高清浄度の局所的クリーンル
ーム内に形成され雰囲気であってもよいし、或いは密閉
されたチャンバー内に形成された雰囲気であってもよ
い。
【0063】前者の場合、雰囲気の主成分はクラス1レ
ベルの高清浄度のクリーンエアであり、後者の場合は窒
素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン等の不活性
ガス又は酸素とすることもできる。
ベルの高清浄度のクリーンエアであり、後者の場合は窒
素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン等の不活性
ガス又は酸素とすることもできる。
【0064】例えば、PTEフィルターを用いることな
く、硼素放出性のHEPAフィルターを用いたクリーン
ルームの場合には、フィルターを構成するガラス中に含
まれるB2 O3 がクリーンルーム中のフッ酸(HF)と
反応してフッ化硼素(BF3)が放出される(B2 O3
+6HF→2BF3 +3H2 O)。
く、硼素放出性のHEPAフィルターを用いたクリーン
ルームの場合には、フィルターを構成するガラス中に含
まれるB2 O3 がクリーンルーム中のフッ酸(HF)と
反応してフッ化硼素(BF3)が放出される(B2 O3
+6HF→2BF3 +3H2 O)。
【0065】従って、クリーンルームの貼り合わせ雰囲
気内は、硼素濃度が0.01ng/リットルをはるかに
越え、且つ同雰囲気内のリン濃度より高くなる。よっ
て、このような雰囲気中で貼り合わせがなされた場合に
は、実験2、3のように第2の基材としてP型の高抵抗
ウエハを用いたとしても、その比抵抗分布は図3のC1
1と同様の結果になる。
気内は、硼素濃度が0.01ng/リットルをはるかに
越え、且つ同雰囲気内のリン濃度より高くなる。よっ
て、このような雰囲気中で貼り合わせがなされた場合に
は、実験2、3のように第2の基材としてP型の高抵抗
ウエハを用いたとしても、その比抵抗分布は図3のC1
1と同様の結果になる。
【0066】本発明に用いられる第2の基材としては、
貼り合わせ面側に比抵抗が100Ωcm以上、より好ま
しくは500Ωcm以上、より好適には比抵抗が100
0Ωcm以上のP型半導体からなる領域を少なくとも含
む基材である。
貼り合わせ面側に比抵抗が100Ωcm以上、より好ま
しくは500Ωcm以上、より好適には比抵抗が100
0Ωcm以上のP型半導体からなる領域を少なくとも含
む基材である。
【0067】特に、フローティングゾーン法により作製
された上記比抵抗を有するSiウエハ(FZウエハ)が
第2の基材として好ましく用いられるがCZウエハであ
ってもよい。
された上記比抵抗を有するSiウエハ(FZウエハ)が
第2の基材として好ましく用いられるがCZウエハであ
ってもよい。
【0068】更に上記第2の基材の表面に絶縁層を形成
した後、その絶縁層表面を貼り合わせ面として、第1の
基材と貼り合わせることも好ましいものである。
した後、その絶縁層表面を貼り合わせ面として、第1の
基材と貼り合わせることも好ましいものである。
【0069】この場合は、この絶縁層がP型不純物侵入
に対するバリアとして働く為、埋込絶縁層直下の比抵抗
が低下し難くなる。このような絶縁層としては酸化シリ
コンが好ましく用いられ、バリアとして働くに充分な絶
縁層の厚さは100nm以上より好ましくは200nm
以上10μm以下である。
に対するバリアとして働く為、埋込絶縁層直下の比抵抗
が低下し難くなる。このような絶縁層としては酸化シリ
コンが好ましく用いられ、バリアとして働くに充分な絶
縁層の厚さは100nm以上より好ましくは200nm
以上10μm以下である。
【0070】貼り合わせされる第1及び第2の基材の貼
り合わせ面は、一方をSiの半導体からなる面、他方を
酸化シリコン等の絶縁体からなる面とした方が、貼り合
わせ界面に空隙等を形成せずに簡単に貼り合わせられ
る。
り合わせ面は、一方をSiの半導体からなる面、他方を
酸化シリコン等の絶縁体からなる面とした方が、貼り合
わせ界面に空隙等を形成せずに簡単に貼り合わせられ
る。
【0071】絶縁体からなる面同士を貼り合わせる場合
には、プラズマイオン注入等により酸素、窒素、硅素な
どの元素を少なくとも一方の貼り合わせ面に導入して貼
り合わせることが望ましい。
には、プラズマイオン注入等により酸素、窒素、硅素な
どの元素を少なくとも一方の貼り合わせ面に導入して貼
り合わせることが望ましい。
【0072】(実施形態2)上述した実施形態1に部分
的に変更を加えた実施形態2について説明する。多孔質
層を用いたSOI基板の作製方法の詳細については
「J.Electrochem.Soc.,Vol.1
42,No.9,September1995,PP.
3116−3122」を参照されたい。
的に変更を加えた実施形態2について説明する。多孔質
層を用いたSOI基板の作製方法の詳細については
「J.Electrochem.Soc.,Vol.1
42,No.9,September1995,PP.
3116−3122」を参照されたい。
【0073】第1の基材1としてP型Siウエハの表面
を陽極化成して表面を多孔質化する。次いで、多孔質化
した表面上に非多孔質の単結晶Siからなる半導体層領
域をエピタキシャル成長により形成する。
を陽極化成して表面を多孔質化する。次いで、多孔質化
した表面上に非多孔質の単結晶Siからなる半導体層領
域をエピタキシャル成長により形成する。
【0074】そして、必要に応じて単半導体層領域12
の表面を酸化して絶縁層2を形成する。
の表面を酸化して絶縁層2を形成する。
【0075】こうして、図4の(a)に示すように第1
の基材が得られる。
の基材が得られる。
【0076】実施形態1で述べた高比抵抗のP型FZS
iウエハのような第2の基材3を用意して、第1の基材
とともにP型不純物濃度の低い(Np<Nn)貼り合わ
せ雰囲気中に配し、両者を絶縁層2表面とP型FZSi
ウエハ表面とを密着させる。この時必要に応じて900
°〜1200°の熱処理を行う。こうして図4の(b)
のような多層構造体を得る。
iウエハのような第2の基材3を用意して、第1の基材
とともにP型不純物濃度の低い(Np<Nn)貼り合わ
せ雰囲気中に配し、両者を絶縁層2表面とP型FZSi
ウエハ表面とを密着させる。この時必要に応じて900
°〜1200°の熱処理を行う。こうして図4の(b)
のような多層構造体を得る。
【0077】その後、第1の基材1の表面側の非多孔質
部分を研削、研磨、エッチングにより除去し、フッ化水
素と過酸化水素とを含むエッチャントを用いた選択ウエ
ットエッチングにより多孔質層11を除去して、図4の
(c)のようなSOI基板を得る。
部分を研削、研磨、エッチングにより除去し、フッ化水
素と過酸化水素とを含むエッチャントを用いた選択ウエ
ットエッチングにより多孔質層11を除去して、図4の
(c)のようなSOI基板を得る。
【0078】或いは、多層構造体の側面に流体を噴き付
けたり、くさびを打ち込んだり、第1の基材と第2の基
材とを離す方向に張力を加える等すると、機械的強度の
弱い多孔質層を境に両者は分離され、第2の基材上に半
導体層領域12を残してSOI基板を得ることもでき
る。
けたり、くさびを打ち込んだり、第1の基材と第2の基
材とを離す方向に張力を加える等すると、機械的強度の
弱い多孔質層を境に両者は分離され、第2の基材上に半
導体層領域12を残してSOI基板を得ることもでき
る。
【0079】更に、水素100%還元雰囲気又は不活性
ガスで水素を希釈した還元雰囲気中で1時間以上熱処理
すると、半導体層領域表面の凹凸19が平滑化され、S
OI基板の表面ラフネスはRrmsで5nm以下に充分
平滑化される。
ガスで水素を希釈した還元雰囲気中で1時間以上熱処理
すると、半導体層領域表面の凹凸19が平滑化され、S
OI基板の表面ラフネスはRrmsで5nm以下に充分
平滑化される。
【0080】こうして、図4(d)に示すようなSOI
基板が得られる。
基板が得られる。
【0081】このSOI基板は埋込絶縁層2下方の支持
基板3の比抵抗が100Ω・cm以上と充分高い為、こ
のSOI基板を用いて作製したトランジスタのリーク電
流が小さくなり、高速動作し得るものとなる。
基板3の比抵抗が100Ω・cm以上と充分高い為、こ
のSOI基板を用いて作製したトランジスタのリーク電
流が小さくなり、高速動作し得るものとなる。
【0082】(実施形態3)実施形態3も実施形態1を
部分的に変更したものである。
部分的に変更したものである。
【0083】図5の(a)に示すようにSiウエハのよ
うな半導体からなる第1の基材1の表面に絶縁層2を形
成する。
うな半導体からなる第1の基材1の表面に絶縁層2を形
成する。
【0084】図5の(b)に示すように水素イオンや希
ガスイオンをイオン注入して第1の基材1の絶縁層2下
面から100nm〜2μm程下に、微小気泡を生成する
ためのイオン注入層15を形成する。必要に応じてその
後、100℃〜400℃で熱処理してイオン注入層15
内に微小気泡を発現させてもよい。
ガスイオンをイオン注入して第1の基材1の絶縁層2下
面から100nm〜2μm程下に、微小気泡を生成する
ためのイオン注入層15を形成する。必要に応じてその
後、100℃〜400℃で熱処理してイオン注入層15
内に微小気泡を発現させてもよい。
【0085】図5の(c)に示すように実施形態1のと
ころで述べたような高抵抗のP型Siウエハ等の半導体
からなる第2の基材3を用意し、図2に示す雰囲気20
N内で絶縁層2と密着させる。そして、500℃〜12
00℃で熱処理することにより、イオン注入層15中に
発現した微小気泡を凝集させたり、微小気泡を発生する
とともに凝集させる。そうするとイオン注入層は脆くな
り、イオン注入層15を境に多層構造体からなる第1の
基材1が、半導体層領域12を残して分離される。
ころで述べたような高抵抗のP型Siウエハ等の半導体
からなる第2の基材3を用意し、図2に示す雰囲気20
N内で絶縁層2と密着させる。そして、500℃〜12
00℃で熱処理することにより、イオン注入層15中に
発現した微小気泡を凝集させたり、微小気泡を発生する
とともに凝集させる。そうするとイオン注入層は脆くな
り、イオン注入層15を境に多層構造体からなる第1の
基材1が、半導体層領域12を残して分離される。
【0086】そして、図5の(d)に示すように、半導
体領域12の露出面を研磨や、水素を含む還元性雰囲気
での熱処理によって平滑化すると実施形態1には及ばな
いが比較的良質のSOI基板が得られる。
体領域12の露出面を研磨や、水素を含む還元性雰囲気
での熱処理によって平滑化すると実施形態1には及ばな
いが比較的良質のSOI基板が得られる。
【0087】こうして得られたSOI基板は不純物の侵
入量やその分布に応じて図3のP11〜P13に示すよ
うな比抵抗分布を有する支持基板をもつものとなる。
入量やその分布に応じて図3のP11〜P13に示すよ
うな比抵抗分布を有する支持基板をもつものとなる。
【0088】なお、イオン注入層の形成においては、プ
ラズマイオン注入を用いることもできる。又、イオン注
入層での分離は、熱処理によらずに、該イオン注入層へ
流体を吹きつけることによっても可能である。流体とし
ては、水、エッチング液などの液体、空気、N2 ガス、
炭酸ガス、希ガスなどを用いてもよい。実施形態6や9
等においても同様である。
ラズマイオン注入を用いることもできる。又、イオン注
入層での分離は、熱処理によらずに、該イオン注入層へ
流体を吹きつけることによっても可能である。流体とし
ては、水、エッチング液などの液体、空気、N2 ガス、
炭酸ガス、希ガスなどを用いてもよい。実施形態6や9
等においても同様である。
【0089】次に述べる実施の形態4〜6は、支持基板
としてN型の高抵抗半導体を用いた場合に、N型の不純
物の濃度がP型不純物の濃度より低い雰囲気を選択する
ものである。
としてN型の高抵抗半導体を用いた場合に、N型の不純
物の濃度がP型不純物の濃度より低い雰囲気を選択する
ものである。
【0090】(実施形態4)図6は本発明による半導体
基板の作製方法を示す。
基板の作製方法を示す。
【0091】図6の(a)に示すように、第1の基材1
として例えばSiウエハを用意して、その表面に絶縁層
2を形成する。
として例えばSiウエハを用意して、その表面に絶縁層
2を形成する。
【0092】又、これとは別に比抵抗が100Ωcm以
上の高抵抗のN型半導体からなる第2の基材3を用意す
る。
上の高抵抗のN型半導体からなる第2の基材3を用意す
る。
【0093】こうして用意した絶縁層2を有する第1の
基材1と、第2の基材13と、を図7に示すような貼り
合わせ雰囲気20P中で貼り合わせる。4は貼り合わせ
界面を示す。
基材1と、第2の基材13と、を図7に示すような貼り
合わせ雰囲気20P中で貼り合わせる。4は貼り合わせ
界面を示す。
【0094】図7はクリーンルーム23内に設けられた
貼り合わせ空間を示しており、21Pは例えばHEPA
フィルター等の硼素放出性のフィルター、22は隔壁、
24は床、30は貼り合わせ装置である。必要に応じて
この空間内の雰囲気20はクラス1〜100の清浄度に
するとよい。
貼り合わせ空間を示しており、21Pは例えばHEPA
フィルター等の硼素放出性のフィルター、22は隔壁、
24は床、30は貼り合わせ装置である。必要に応じて
この空間内の雰囲気20はクラス1〜100の清浄度に
するとよい。
【0095】第1の基材1と第2の基材3とを貼り合わ
せて得られる多層構造体のうち、第1の基材の絶縁層2
側近傍の半導体層領域12を残して、第1の基材の他の
部分を上述した実施形態1のような除去方法により除去
する。
せて得られる多層構造体のうち、第1の基材の絶縁層2
側近傍の半導体層領域12を残して、第1の基材の他の
部分を上述した実施形態1のような除去方法により除去
する。
【0096】更に必要に応じて水素を含む還元雰囲気中
で熱処理すると、図6の(c)に示すSOI基板が得ら
れる。
で熱処理すると、図6の(c)に示すSOI基板が得ら
れる。
【0097】図8は、各種支持基板中の比抵抗の深さ方
向依存性を示している。
向依存性を示している。
【0098】ここでは、第2の基材として比抵抗150
ΩcmのN型Siウエハを用いた時の支持基板の比抵抗
分布(P21、P22)と、P型Siウエハを用いた時
の支持基板の比抵抗分布(C21)と、を示している。
ΩcmのN型Siウエハを用いた時の支持基板の比抵抗
分布(P21、P22)と、P型Siウエハを用いた時
の支持基板の比抵抗分布(C21)と、を示している。
【0099】P21は、貼り合わせた雰囲気から第2の
基材へ侵入するP型不純物濃度Cpが第2の基材に含ま
れているN型不純物濃度Cnの1.0倍である場合の比
抵抗分布を示し、P22は、貼り合わせ前に第2の基材
表面に絶縁層を形成した場合の比抵抗分布を示してい
る。
基材へ侵入するP型不純物濃度Cpが第2の基材に含ま
れているN型不純物濃度Cnの1.0倍である場合の比
抵抗分布を示し、P22は、貼り合わせ前に第2の基材
表面に絶縁層を形成した場合の比抵抗分布を示してい
る。
【0100】P21、P22はいずれも支持基板の表
面、即ち絶縁層との界面に向かって、比抵抗が高くなる
分布即ち図8中左上がりになる分布を埋込絶縁層近傍
(界面から少なくとも3μm以内に)に示している。
面、即ち絶縁層との界面に向かって、比抵抗が高くなる
分布即ち図8中左上がりになる分布を埋込絶縁層近傍
(界面から少なくとも3μm以内に)に示している。
【0101】特にP22は、左下がりになる分布をもつ
領域がないことから、界面付近の比抵抗がバルクの比抵
抗より高くなっており、より好ましいものである。
領域がないことから、界面付近の比抵抗がバルクの比抵
抗より高くなっており、より好ましいものである。
【0102】C21に示すように、第2の基材として比
抵抗150ΩcmのP型ウエハを用いた場合は、貼り合
わせ雰囲気からウエハ内にP型不純物が拡散し界面近傍
の比抵抗は大幅に低下している。
抵抗150ΩcmのP型ウエハを用いた場合は、貼り合
わせ雰囲気からウエハ内にP型不純物が拡散し界面近傍
の比抵抗は大幅に低下している。
【0103】本発明に用いられる貼り合わせ雰囲気と
は、実際に貼り合わせがなされる場所の雰囲気だけでは
なく、実際の貼り合わせ面を生成する雰囲気も意味す
る。即ち、実際の貼り合わせ雰囲気におけるP型又はN
型不純物の濃度が比抵抗の低下をもたらさぬ程低い場合
には、その雰囲気に第2の基材を置く直前の雰囲気に依
存する。よって、このような場合は、その直前の雰囲気
を貼り合わせ雰囲気とみなすことが出来る。
は、実際に貼り合わせがなされる場所の雰囲気だけでは
なく、実際の貼り合わせ面を生成する雰囲気も意味す
る。即ち、実際の貼り合わせ雰囲気におけるP型又はN
型不純物の濃度が比抵抗の低下をもたらさぬ程低い場合
には、その雰囲気に第2の基材を置く直前の雰囲気に依
存する。よって、このような場合は、その直前の雰囲気
を貼り合わせ雰囲気とみなすことが出来る。
【0104】貼り合わせ雰囲気中のP型不純物の濃度
(Np)は、好ましくは0.05ng/リットル以下、
より好ましくは0.004ng/リットル以下であり、
貼り合わせ雰囲気中のN型不純物の濃度(Nn)は、好
ましくは0.01ng/リットル以下、より好ましくは
0.002ng/リットル以下である。そしてNn>N
pを満足するようにする。
(Np)は、好ましくは0.05ng/リットル以下、
より好ましくは0.004ng/リットル以下であり、
貼り合わせ雰囲気中のN型不純物の濃度(Nn)は、好
ましくは0.01ng/リットル以下、より好ましくは
0.002ng/リットル以下である。そしてNn>N
pを満足するようにする。
【0105】Nn>Npを満たす限り、Nn、Npに下
限を定めることは必要でないが、雰囲気の管理を容易に
し、製造ランニングコストを抑える為には、Nn、Np
共に高価で高性能なフィルタを用いずに済む0.001
ng/リットル以上にするとよい。
限を定めることは必要でないが、雰囲気の管理を容易に
し、製造ランニングコストを抑える為には、Nn、Np
共に高価で高性能なフィルタを用いずに済む0.001
ng/リットル以上にするとよい。
【0106】上記雰囲気は、クリーンルーム内、又はク
リーンルーム内に配された高清浄度の局所的クリーンル
ーム内に形成され雰囲気であってもよいし、或いは密閉
されたチャンバー内に形成された雰囲気であってもよ
い。
リーンルーム内に配された高清浄度の局所的クリーンル
ーム内に形成され雰囲気であってもよいし、或いは密閉
されたチャンバー内に形成された雰囲気であってもよ
い。
【0107】前者の場合、雰囲気の主成分はクラス1〜
1000レベルの清浄度のクリーンエアであり、後者の
場合は窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン等
の不活性ガス又は酸素とすることもできる。
1000レベルの清浄度のクリーンエアであり、後者の
場合は窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン等
の不活性ガス又は酸素とすることもできる。
【0108】例えば、実験4のように硼素放出性のHE
PAフィルターを用いた場合には、図7の貼り合わせ雰
囲気20P内は、硼素濃度が同雰囲気20P内のリン濃
度より高くなる。よって、実験2、3のようにこのよう
な雰囲気中で貼り合わせがなされた場合に、第2の基材
としてP型の高抵抗ウエハを用いると、その比抵抗分布
は図8のC21のような結果になる。
PAフィルターを用いた場合には、図7の貼り合わせ雰
囲気20P内は、硼素濃度が同雰囲気20P内のリン濃
度より高くなる。よって、実験2、3のようにこのよう
な雰囲気中で貼り合わせがなされた場合に、第2の基材
としてP型の高抵抗ウエハを用いると、その比抵抗分布
は図8のC21のような結果になる。
【0109】本発明に用いられる第2の基材としては、
貼り合わせ面側に比抵抗が100Ωcm以上、より好ま
しくは500Ωcm以上、より好適には比抵抗が100
0Ωcm以上のN型半導体からなる領域を少なくとも含
む基材である。
貼り合わせ面側に比抵抗が100Ωcm以上、より好ま
しくは500Ωcm以上、より好適には比抵抗が100
0Ωcm以上のN型半導体からなる領域を少なくとも含
む基材である。
【0110】バリアとなる絶縁層を形成しない場合に
は、比抵抗が100Ωcm以上500Ωcm以下のN型
半導体が第2の基材として好ましいこともある。特に、
上記比抵抗を有するFZウエハが好ましく用いられるが
CZウエハであってもよい。
は、比抵抗が100Ωcm以上500Ωcm以下のN型
半導体が第2の基材として好ましいこともある。特に、
上記比抵抗を有するFZウエハが好ましく用いられるが
CZウエハであってもよい。
【0111】更に上記第2の基材の貼り合わせ面側に絶
縁層を形成した後、その絶縁層表面を貼り合わせ面とし
て、第1の基材と貼り合わせることも好ましいものであ
る。
縁層を形成した後、その絶縁層表面を貼り合わせ面とし
て、第1の基材と貼り合わせることも好ましいものであ
る。
【0112】この場合は、この絶縁層がP型不純物侵入
に対するバリアとして働く為、埋込絶縁層直下の比抵抗
が低下し難くなる。このような絶縁層としては酸化シリ
コンが好ましく用いられ、又、バリアとして働くに充分
な絶縁層の厚さは100nm以上より好ましくは200
nm以上10μm以下である。
に対するバリアとして働く為、埋込絶縁層直下の比抵抗
が低下し難くなる。このような絶縁層としては酸化シリ
コンが好ましく用いられ、又、バリアとして働くに充分
な絶縁層の厚さは100nm以上より好ましくは200
nm以上10μm以下である。
【0113】貼り合わせされる第1及び第2の基材の貼
り合わせ面は、一方をSiの半導体からなる面、他方を
酸化シリコン等の絶縁体からなる面とした方が、貼り合
わせ界面に空隙等を形成せずに簡単に貼り合わせられ
る。
り合わせ面は、一方をSiの半導体からなる面、他方を
酸化シリコン等の絶縁体からなる面とした方が、貼り合
わせ界面に空隙等を形成せずに簡単に貼り合わせられ
る。
【0114】絶縁体からなる面同士を貼り合わせる場合
には、酸素、窒素、硅素などの元素を少なくとも一方の
貼り合わせ面に導入して貼り合わせることが望ましい。
には、酸素、窒素、硅素などの元素を少なくとも一方の
貼り合わせ面に導入して貼り合わせることが望ましい。
【0115】(実施形態5)上述した実施形態4に部分
的に変更を加えた実施形態5について説明する。
的に変更を加えた実施形態5について説明する。
【0116】第1の基材1としてP型Siウエハの表面
を陽極化成して表面を多孔質化する。次いで、多孔質化
した表面上に非多孔質の単結晶Siからなる半導体層領
域をエピタキシャル成長により形成する。
を陽極化成して表面を多孔質化する。次いで、多孔質化
した表面上に非多孔質の単結晶Siからなる半導体層領
域をエピタキシャル成長により形成する。
【0117】そして、必要に応じて単半導体層領域12
の表面を酸化して絶縁層2を形成する。
の表面を酸化して絶縁層2を形成する。
【0118】こうして、図9の(a)に示すように第1
の基材が得られる。
の基材が得られる。
【0119】実施形態4で述べた高比抵抗のN型Siの
FZウエハのような第2の基材13を用意して、第1の
基材とともにN型不純物濃度の低い(Np>Nn)貼り
合わせ雰囲気中に配し、両者を絶縁層2表面とN型FZ
ウエハ表面とを密着させる。この時必要に応じて900
℃〜1200℃の熱処理を行う。こうして図9の(b)
のような多層構造体を得る。
FZウエハのような第2の基材13を用意して、第1の
基材とともにN型不純物濃度の低い(Np>Nn)貼り
合わせ雰囲気中に配し、両者を絶縁層2表面とN型FZ
ウエハ表面とを密着させる。この時必要に応じて900
℃〜1200℃の熱処理を行う。こうして図9の(b)
のような多層構造体を得る。
【0120】その後、第1の基材1の表面側の非多孔質
部分を研削、研磨、エッチングにより除去し、フッ化水
素と過酸化水素とを含むエッチャントを用いた選択ウエ
ットエッチングにより多孔質層11を除去して、図9の
(c)のようなSOI基板を得る。
部分を研削、研磨、エッチングにより除去し、フッ化水
素と過酸化水素とを含むエッチャントを用いた選択ウエ
ットエッチングにより多孔質層11を除去して、図9の
(c)のようなSOI基板を得る。
【0121】或いは、多層構造体の側面に流体を噴き付
けたり、くさびを打ち込んだり、第1の基材と第2の基
材とを離す方向に張力を加える等すると、機械的強度の
弱い多孔質層を境に両者は分離され、第2の基材13上
に半導体層領域12を残してSOI基板を得ることもで
きる。
けたり、くさびを打ち込んだり、第1の基材と第2の基
材とを離す方向に張力を加える等すると、機械的強度の
弱い多孔質層を境に両者は分離され、第2の基材13上
に半導体層領域12を残してSOI基板を得ることもで
きる。
【0122】更に、水素100%還元雰囲気又は不活性
ガスで水素を希釈した還元雰囲気中で1時間以上熱処理
すると、半導体層領域表面の凹凸が平滑化され、SOI
基板の表面ラフネスはRrmsで5nm以下に充分平滑
化される。
ガスで水素を希釈した還元雰囲気中で1時間以上熱処理
すると、半導体層領域表面の凹凸が平滑化され、SOI
基板の表面ラフネスはRrmsで5nm以下に充分平滑
化される。
【0123】こうして、図9(d)に示すようなSOI
基板が得られる。
基板が得られる。
【0124】このSOI基板は埋込絶縁層2下方の支持
基板13の比抵抗が100Ω・cm以上と充分高い為
に、このSOI基板を用いて作製したトランジスタのリ
ーク電流が小さくなり、高速動作し得るものとなる。
基板13の比抵抗が100Ω・cm以上と充分高い為
に、このSOI基板を用いて作製したトランジスタのリ
ーク電流が小さくなり、高速動作し得るものとなる。
【0125】(実施形態6)実施形態6も実施形態4を
部分的に変更したものである。
部分的に変更したものである。
【0126】図10の(a)に示すようにSiウエハの
ような半導体からなる第1の基材1の表面に絶縁層2を
形成する。
ような半導体からなる第1の基材1の表面に絶縁層2を
形成する。
【0127】図10の(b)に示すように水素イオンや
希ガスイオンをイオン注入して第1の基材1の絶縁層2
下面から100nm〜2μm程下に、微小気泡を生成す
るためにイオン注入層15を形成する。必要に応じて1
00℃〜400℃で熱処理してイオン注入層15内に微
小気泡を発現させてもよい。
希ガスイオンをイオン注入して第1の基材1の絶縁層2
下面から100nm〜2μm程下に、微小気泡を生成す
るためにイオン注入層15を形成する。必要に応じて1
00℃〜400℃で熱処理してイオン注入層15内に微
小気泡を発現させてもよい。
【0128】図10の(c)に示すように実施形態1の
ところで述べたような高抵抗のP型Siウエハ等の半導
体からなる第2の基材13を用意し、図7に示す雰囲気
20内で絶縁層2と密着させる。そして、500℃〜1
200℃で熱処理することにより、イオン注入層15中
に微小気泡を凝集させたり、微小気泡を発生するととも
に凝集させる。そうするとイオン注入層は脆くなり、イ
オン注入層15を境に多層構造体からなる第1の基材1
が、半導体層領域12を残して分離される。
ところで述べたような高抵抗のP型Siウエハ等の半導
体からなる第2の基材13を用意し、図7に示す雰囲気
20内で絶縁層2と密着させる。そして、500℃〜1
200℃で熱処理することにより、イオン注入層15中
に微小気泡を凝集させたり、微小気泡を発生するととも
に凝集させる。そうするとイオン注入層は脆くなり、イ
オン注入層15を境に多層構造体からなる第1の基材1
が、半導体層領域12を残して分離される。
【0129】そして、図10の(d)に示すように、半
導体領域12の露出面を研磨や、水素を含む還元性雰囲
気での熱処理によって平滑化すると実施形態4には及ば
ないが比較的良質のSOI基板が得られる。
導体領域12の露出面を研磨や、水素を含む還元性雰囲
気での熱処理によって平滑化すると実施形態4には及ば
ないが比較的良質のSOI基板が得られる。
【0130】こうして得られたSOI基板は不純物の侵
入量やその分布に応じて図8のP21〜P22に示すよ
うな比抵抗分布を有する支持基板をもつものとなる。
入量やその分布に応じて図8のP21〜P22に示すよ
うな比抵抗分布を有する支持基板をもつものとなる。
【0131】以下に述べる実施形態7〜9は、支持基板
となる基材を絶縁膜付高抵抗N型半導体とした場合に、
P型不純物の濃度がN型不純物の濃度より低い雰囲気を
選択するものである。
となる基材を絶縁膜付高抵抗N型半導体とした場合に、
P型不純物の濃度がN型不純物の濃度より低い雰囲気を
選択するものである。
【0132】(実施形態7)図11は本発明による半導
体基板の作製方法を示す。
体基板の作製方法を示す。
【0133】図11の(a)に示すように比抵抗が30
0Ωcm以上の高抵抗のN型半導体からなる第2の基材
16を用意し、その少なくとも上面に絶縁層5を形成す
る。
0Ωcm以上の高抵抗のN型半導体からなる第2の基材
16を用意し、その少なくとも上面に絶縁層5を形成す
る。
【0134】図11の(b)に示すように、第1の基材
1として例えばSiウエハを用意する。
1として例えばSiウエハを用意する。
【0135】こうして用意した絶縁層5を貼り合わせ面
側に有する第2の基材16と、第1の基材1と、を図2
に示すような貼り合わせ雰囲気20N中で貼り合わせ
る。4は貼り合わせ界面を示す。
側に有する第2の基材16と、第1の基材1と、を図2
に示すような貼り合わせ雰囲気20N中で貼り合わせ
る。4は貼り合わせ界面を示す。
【0136】図2はクリーンルーム23内に設けられた
貼り合わせ空間を示しており、21Nは例えばPTFE
フィルター等の低硼素放出性フィルター及び/又は硼素
吸着性の化学フィルター、22は隔壁、24は床、30
は貼り合わせ装置である。必要に応じてこの空間内の雰
囲気20Nはクラス1以上の高清浄度にするとよい。
貼り合わせ空間を示しており、21Nは例えばPTFE
フィルター等の低硼素放出性フィルター及び/又は硼素
吸着性の化学フィルター、22は隔壁、24は床、30
は貼り合わせ装置である。必要に応じてこの空間内の雰
囲気20Nはクラス1以上の高清浄度にするとよい。
【0137】第1の基材1と第2の基材16とを貼り合
わせて得られる多層構造体のうち、第1の基材の絶縁層
5側近傍の半導体層領域12を残して、第1の基材の他
の部分を実施形態1と同様の除去方法により除去する。
わせて得られる多層構造体のうち、第1の基材の絶縁層
5側近傍の半導体層領域12を残して、第1の基材の他
の部分を実施形態1と同様の除去方法により除去する。
【0138】更に必要に応じて水素を含む還元雰囲気中
で熱処理すると、図11の(d)に示すSOI基板が得
られる。
で熱処理すると、図11の(d)に示すSOI基板が得
られる。
【0139】図12は、実施形態による支持基板中の比
抵抗の深さ方向依存性を示している。
抵抗の深さ方向依存性を示している。
【0140】ここでは、第2の基材として表面に絶縁層
が形成された比抵抗6000ΩcmのN型Siウエハを
用い、N型不純物が比較的多い雰囲気中で貼り合わせた
時の支持基板の比抵抗分布(P31)と、比較例による
支持基板の比抵抗分布(C31)と、を示している。
が形成された比抵抗6000ΩcmのN型Siウエハを
用い、N型不純物が比較的多い雰囲気中で貼り合わせた
時の支持基板の比抵抗分布(P31)と、比較例による
支持基板の比抵抗分布(C31)と、を示している。
【0141】P31は、本発明による支持基板の比抵抗
分布を示している。
分布を示している。
【0142】P31は絶縁層との界面に向かって、比抵
抗が徐々に低くなる分布即ち図12中左下がりになる分
布を埋込絶縁層直下の部分傍(界面から少なくとも0.
3μm以内に)に示している。
抗が徐々に低くなる分布即ち図12中左下がりになる分
布を埋込絶縁層直下の部分傍(界面から少なくとも0.
3μm以内に)に示している。
【0143】特にP31では、絶縁層5を貼り合わせ前
に第2の基材に形成しておく為に、この絶縁層が不純物
の侵入を防げるよう働き、界面付近の比抵抗がほとんど
減少していない。
に第2の基材に形成しておく為に、この絶縁層が不純物
の侵入を防げるよう働き、界面付近の比抵抗がほとんど
減少していない。
【0144】C31に示すように、第2の基材として比
抵抗6000ΩcmのN型ウエハを用い、第2の基材の
貼り合わせ面にバリアとなる絶縁層を形成することなく
貼り合わせた場合は、第2の基材自体が低不純物濃度の
半導体であるため、N型不純物濃度の吸着量が極微量
(〜1×1011atm/cm2 )であっても貼り合わせ
雰囲気からN型ウエハ内にN型不純物がより多く拡散し
界面近傍が比較的強いN型となり、比抵抗は大幅に低下
している。
抵抗6000ΩcmのN型ウエハを用い、第2の基材の
貼り合わせ面にバリアとなる絶縁層を形成することなく
貼り合わせた場合は、第2の基材自体が低不純物濃度の
半導体であるため、N型不純物濃度の吸着量が極微量
(〜1×1011atm/cm2 )であっても貼り合わせ
雰囲気からN型ウエハ内にN型不純物がより多く拡散し
界面近傍が比較的強いN型となり、比抵抗は大幅に低下
している。
【0145】本発明に用いられる貼り合わせ雰囲気と
は、実際に貼り合わせがなされる場所の雰囲気だけでは
なく、実際の貼り合わせ面を生成する雰囲気も意味す
る。即ち、実際の貼り合わせ雰囲気におけるP型又はN
型不純物の濃度が比抵抗の低下をもたらさぬ程低い場合
には、その雰囲気に第2の基材を置く直前の雰囲気に依
存する。よって、このような場合は、その直前の雰囲気
を貼り合わせ雰囲気とみなすことが出来る。
は、実際に貼り合わせがなされる場所の雰囲気だけでは
なく、実際の貼り合わせ面を生成する雰囲気も意味す
る。即ち、実際の貼り合わせ雰囲気におけるP型又はN
型不純物の濃度が比抵抗の低下をもたらさぬ程低い場合
には、その雰囲気に第2の基材を置く直前の雰囲気に依
存する。よって、このような場合は、その直前の雰囲気
を貼り合わせ雰囲気とみなすことが出来る。
【0146】貼り合わせ雰囲気中のN型不純物の濃度
(Nn)は、好ましくは0.1ng/リットル以下、よ
り好ましくは0.01ng/リットル以下であり、貼り
合わせ雰囲気中のP型不純物の濃度(Np)は、好まし
くは0.01ng/リットル以下より好ましくは0.0
01ng/リットル以下である。そしてNn>Npを満
足するようにする。
(Nn)は、好ましくは0.1ng/リットル以下、よ
り好ましくは0.01ng/リットル以下であり、貼り
合わせ雰囲気中のP型不純物の濃度(Np)は、好まし
くは0.01ng/リットル以下より好ましくは0.0
01ng/リットル以下である。そしてNn>Npを満
足するようにする。
【0147】Nn>Npを満たす限り、Nn、Npに下
限を定めることは重要でないが、雰囲気の管理を容易に
し、製造ランニングコストを抑える為には、例えば、フ
ィルターの交換頻度を少なくするなどして、Nn、Np
共に0.0001ng/リットル以上にするとよい。
限を定めることは重要でないが、雰囲気の管理を容易に
し、製造ランニングコストを抑える為には、例えば、フ
ィルターの交換頻度を少なくするなどして、Nn、Np
共に0.0001ng/リットル以上にするとよい。
【0148】上記雰囲気は、クリーンルーム内、又はク
リーンルーム内に配された高清浄度の局所的クリーンル
ーム内に形成され雰囲気であってもよいし、或いは密閉
されたチャンバー内に形成された雰囲気であってもよ
い。
リーンルーム内に配された高清浄度の局所的クリーンル
ーム内に形成され雰囲気であってもよいし、或いは密閉
されたチャンバー内に形成された雰囲気であってもよ
い。
【0149】前者の場合、雰囲気の主成分はクラス1レ
ベルの高清浄度のクリーンエアであり、後者の場合は窒
素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン等の不活性
ガス又は酸素とすることも出来る。
ベルの高清浄度のクリーンエアであり、後者の場合は窒
素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン等の不活性
ガス又は酸素とすることも出来る。
【0150】例えば、PTFEフィルターを用いること
なく、硼素放出性のHEPAフィルターを用いた場合に
は、クリーンルームの貼り合わせ雰囲気内は、硼素濃度
が0.01ng/リットルをはるかに越え、且つ同雰囲
気内のリン濃度より高くなる。よって、このような雰囲
気中で貼り合わせがなされた場合には、高抵抗のP型ウ
エハを第2の基材として用い難い。なぜなら、貼り合わ
せ側表面がより強いP型になり易いからである。こうな
ると比抵抗分布は図12のC31のように表面側が低抵
抗化してしまう。
なく、硼素放出性のHEPAフィルターを用いた場合に
は、クリーンルームの貼り合わせ雰囲気内は、硼素濃度
が0.01ng/リットルをはるかに越え、且つ同雰囲
気内のリン濃度より高くなる。よって、このような雰囲
気中で貼り合わせがなされた場合には、高抵抗のP型ウ
エハを第2の基材として用い難い。なぜなら、貼り合わ
せ側表面がより強いP型になり易いからである。こうな
ると比抵抗分布は図12のC31のように表面側が低抵
抗化してしまう。
【0151】本発明に用いられる第2の基材としては、
貼り合わせ面が絶縁層で被覆され且つその絶縁層直下に
比抵抗が300Ωcm以上、より好ましくは500Ωc
m、より好適には比抵抗が1000Ωcm以上のN型半
導体からなる領域を少なくとも有する基材である。特
に、絶縁層で被覆された表面を有し且つ上記比抵抗を有
するFZSiウエハが好ましく用いられるが、絶縁層で
被覆されたCZウエハであってもよい。
貼り合わせ面が絶縁層で被覆され且つその絶縁層直下に
比抵抗が300Ωcm以上、より好ましくは500Ωc
m、より好適には比抵抗が1000Ωcm以上のN型半
導体からなる領域を少なくとも有する基材である。特
に、絶縁層で被覆された表面を有し且つ上記比抵抗を有
するFZSiウエハが好ましく用いられるが、絶縁層で
被覆されたCZウエハであってもよい。
【0152】更に上記第1の基材の表面に絶縁層を形成
した後、その絶縁層表面を貼り合わせ面として、第2の
基材の絶縁層表面と貼り合わせることも好ましいもので
ある。
した後、その絶縁層表面を貼り合わせ面として、第2の
基材の絶縁層表面と貼り合わせることも好ましいもので
ある。
【0153】第2の基材表面を被覆する絶縁層がP型不
純物侵入に対するバリアとして働く為、埋込絶縁層直下
の比抵抗が低下し難くなる。このような絶縁層としては
酸化シリコンが好ましく用いられ、バリアとして働くに
充分な絶縁層の厚さは100nm以上より好ましくは2
00nm以上10μm以下である。
純物侵入に対するバリアとして働く為、埋込絶縁層直下
の比抵抗が低下し難くなる。このような絶縁層としては
酸化シリコンが好ましく用いられ、バリアとして働くに
充分な絶縁層の厚さは100nm以上より好ましくは2
00nm以上10μm以下である。
【0154】貼り合わせされる第1及び第2の基材の貼
り合わせ面は、第1の基材の貼り合わせ面をSi等の半
導体からなる面、他方を酸化シリコン等の絶縁体からな
る面とした方が、貼り合わせ界面に空隙等を形成せずに
簡単に貼り合わせられる。
り合わせ面は、第1の基材の貼り合わせ面をSi等の半
導体からなる面、他方を酸化シリコン等の絶縁体からな
る面とした方が、貼り合わせ界面に空隙等を形成せずに
簡単に貼り合わせられる。
【0155】絶縁体からなる面同士を貼り合わせる場合
には、プラズマイオン注入等により酸素、窒素、硅素な
どの元素を少なくとも一方の貼り合わせ面に導入して貼
り合わせることがより重要になる。
には、プラズマイオン注入等により酸素、窒素、硅素な
どの元素を少なくとも一方の貼り合わせ面に導入して貼
り合わせることがより重要になる。
【0156】(実施形態8)上述した実施形態7に部分
的に変更を加えた実施形態8について説明する。
的に変更を加えた実施形態8について説明する。
【0157】第1の基材1としてP型Siウエハの表面
を陽極化成して表面を多孔質化する。次いで、多孔質化
した表面上に非多孔質の単結晶Siからなる半導体層領
域12をエピタキシャル成長により形成する。
を陽極化成して表面を多孔質化する。次いで、多孔質化
した表面上に非多孔質の単結晶Siからなる半導体層領
域12をエピタキシャル成長により形成する。
【0158】そして、必要に応じて半導体層領域12の
表面を酸化して絶縁層2を形成する。
表面を酸化して絶縁層2を形成する。
【0159】こうして、図13の(a)のような第1の
基材が得られる。
基材が得られる。
【0160】実施形態7で述べた高比抵抗のN型FZS
iウエハのような第2の基材16を用意して、少なくと
もその上面を熱酸化する等してバリアとなる絶縁層5を
形成する。必要に応じて絶縁層2又は絶縁層5のうち少
なくともいずれか一方の表面をプラズマ処理する。第1
の基材とともにP型不純物濃度の低い(Np<Nn)貼
り合わせ雰囲気中に配し、両者を密着させる。この時必
要に応じて900℃〜1200℃の熱処理を行う。こう
して図13の(b)のような多層構造体を得る。
iウエハのような第2の基材16を用意して、少なくと
もその上面を熱酸化する等してバリアとなる絶縁層5を
形成する。必要に応じて絶縁層2又は絶縁層5のうち少
なくともいずれか一方の表面をプラズマ処理する。第1
の基材とともにP型不純物濃度の低い(Np<Nn)貼
り合わせ雰囲気中に配し、両者を密着させる。この時必
要に応じて900℃〜1200℃の熱処理を行う。こう
して図13の(b)のような多層構造体を得る。
【0161】その後、第1の基材1の表面側の非多孔質
部分を研削、研磨、エッチング等により除去し、フッ化
水素と過酸化水素とを含むエッチャントを用いた選択ウ
エットエッチングにより多孔質層11を除去して、図1
3の(c)のようなSOI基板を得る。
部分を研削、研磨、エッチング等により除去し、フッ化
水素と過酸化水素とを含むエッチャントを用いた選択ウ
エットエッチングにより多孔質層11を除去して、図1
3の(c)のようなSOI基板を得る。
【0162】或いは、多層構造体の側面に流体を噴き付
けたり、くさびを打ち込んだり、第1の基材と第2の基
材とを離す方向に張力を加える等すると、機械的強度の
弱い多孔質層を境に両者は分離され、第2の基材上に半
導体層領域12を残してSOI基板を得ることもでき
る。
けたり、くさびを打ち込んだり、第1の基材と第2の基
材とを離す方向に張力を加える等すると、機械的強度の
弱い多孔質層を境に両者は分離され、第2の基材上に半
導体層領域12を残してSOI基板を得ることもでき
る。
【0163】更に、水素100%還元雰囲気又は不活性
ガスで水素を希釈した還元雰囲気中で1時間以上熱処理
すると、半導体層領域表面の凹凸19が平滑化され、S
OI基板の表面ラフネスはRrmsで5nm以下に充分
平滑化される。
ガスで水素を希釈した還元雰囲気中で1時間以上熱処理
すると、半導体層領域表面の凹凸19が平滑化され、S
OI基板の表面ラフネスはRrmsで5nm以下に充分
平滑化される。
【0164】こうして、図13(d)に示すようなSO
I基板が得られる。
I基板が得られる。
【0165】このSOI基板は埋込絶縁層2下方の支持
基板3の比抵抗が1000Ω・cm以上と充分高い為
に、このSOI基板を用いて作製したトランジスタの寄
生容量が小さくなり、高速動作し得るものとなる。
基板3の比抵抗が1000Ω・cm以上と充分高い為
に、このSOI基板を用いて作製したトランジスタの寄
生容量が小さくなり、高速動作し得るものとなる。
【0166】(実施形態9)実施形態9も実施形態7を
部分的に変更したものである。
部分的に変更したものである。
【0167】図14の(a)に示すようにSiウエハの
ような半導体からなる第1の基材1の表面に絶縁層2を
形成する。
ような半導体からなる第1の基材1の表面に絶縁層2を
形成する。
【0168】図14の(b)に示すように水素イオンや
希ガスイオンをイオン注入して第1の基材1の絶縁層2
下面から100nm〜2μm程下に、微小気泡を生成す
るためのイオン注入層15を形成する。必要に応じて1
00℃〜400℃で熱処理してイオン注入層15内に微
小気泡を発現させてもよい。
希ガスイオンをイオン注入して第1の基材1の絶縁層2
下面から100nm〜2μm程下に、微小気泡を生成す
るためのイオン注入層15を形成する。必要に応じて1
00℃〜400℃で熱処理してイオン注入層15内に微
小気泡を発現させてもよい。
【0169】図14の(c)に示すように実施形態7の
ところで述べたような高抵抗のN型Siウエハ等の半導
体からなる第2の基材16を用意し、その表面にバリア
となる絶縁層5を形成する。図2に示す雰囲気20N内
で絶縁層2と密着させる。そして、500℃〜1200
℃で熱処理することにより、イオン注入層15中に発生
した微小気泡を凝集させたり、微小気泡を発生するとと
もに凝集させる。そうするとイオン注入層は脆くなり、
イオン注入層15を境に多層構造体からなる第1の基材
1が、半導体層領域12を残して分離される。
ところで述べたような高抵抗のN型Siウエハ等の半導
体からなる第2の基材16を用意し、その表面にバリア
となる絶縁層5を形成する。図2に示す雰囲気20N内
で絶縁層2と密着させる。そして、500℃〜1200
℃で熱処理することにより、イオン注入層15中に発生
した微小気泡を凝集させたり、微小気泡を発生するとと
もに凝集させる。そうするとイオン注入層は脆くなり、
イオン注入層15を境に多層構造体からなる第1の基材
1が、半導体層領域12を残して分離される。
【0170】そして、図14の(d)に示すように、半
導体領域12の露出面を研磨や水素を含む還元性雰囲気
での熱処理によって平滑化すると実施形態7には及ばな
いが比較的良質のSOI基板が得られる。
導体領域12の露出面を研磨や水素を含む還元性雰囲気
での熱処理によって平滑化すると実施形態7には及ばな
いが比較的良質のSOI基板が得られる。
【0171】こうして得られたSOI基板も図12のP
31に示すような比抵抗分布を有する支持基板をもつも
のとなる。
31に示すような比抵抗分布を有する支持基板をもつも
のとなる。
【0172】(実施形態10)図15は本発明による半
導体基板の模式的断面図である。
導体基板の模式的断面図である。
【0173】この半導体基板は、半導体からなる支持基
板43上に絶縁層42を介して単結晶半導体からなる半
導体層領域41を有しており、絶縁層42の直下の半導
体表面部分44Sの比抵抗が100Ωcm以上、より好
ましくは500Ωcm以上、より好適には1000Ωc
m以上になっている。
板43上に絶縁層42を介して単結晶半導体からなる半
導体層領域41を有しており、絶縁層42の直下の半導
体表面部分44Sの比抵抗が100Ωcm以上、より好
ましくは500Ωcm以上、より好適には1000Ωc
m以上になっている。
【0174】このように半導体表面部分44Sの抵抗が
高いので、層領域41、絶縁層、支持基板43で構成さ
れる容量が小さくなる。
高いので、層領域41、絶縁層、支持基板43で構成さ
れる容量が小さくなる。
【0175】(実施形態11)図16は本発明による半
導体装置の模式的断面図である。
導体装置の模式的断面図である。
【0176】この半導体装置は、図15に示した半導体
基板に各種の処理を施すことにより製造されるものであ
り、この半導体基板にトランジスタが作り込まれてい
る。
基板に各種の処理を施すことにより製造されるものであ
り、この半導体基板にトランジスタが作り込まれてい
る。
【0177】LDD(Lightly Doped D
raiu)構造を実現するため不純物濃度が互いに異な
るリース・ドレイン領域46、47が半導体層領域41
中に形成されている。
raiu)構造を実現するため不純物濃度が互いに異な
るリース・ドレイン領域46、47が半導体層領域41
中に形成されている。
【0178】45は素子分離用の絶縁体、48はポリシ
リコン、シリサイド、金属等からなるゲート電極、49
は酸化シリコン等のゲート絶縁膜、50はチャネル領
域、51は絶縁膜、52は絶縁膜51に形成されたコン
タクトホール内に埋込まれたアルミニウムや銅等の金属
からなるリース・ドレイン電極、53は高融点金属(リ
フラクトリーメタル)、シソサイドや導電性窒化物等か
らなるバリアメタルである。
リコン、シリサイド、金属等からなるゲート電極、49
は酸化シリコン等のゲート絶縁膜、50はチャネル領
域、51は絶縁膜、52は絶縁膜51に形成されたコン
タクトホール内に埋込まれたアルミニウムや銅等の金属
からなるリース・ドレイン電極、53は高融点金属(リ
フラクトリーメタル)、シソサイドや導電性窒化物等か
らなるバリアメタルである。
【0179】上述した本発明によるトランジスタを用い
て作り込まれた集積回路は埋込絶縁層42の直下の半導
体表面近傍の領域44が高抵抗であるためリーク電流も
少なく、遮断周波数も高くなり良好な高周波特性を示
す。
て作り込まれた集積回路は埋込絶縁層42の直下の半導
体表面近傍の領域44が高抵抗であるためリーク電流も
少なく、遮断周波数も高くなり良好な高周波特性を示
す。
【0180】(実施形態12)本実施形態12は、図1
5に示した支持基板43の半導体表面部分44Sの抵抗
を高くする為に、半導体表面近傍44内に図中上方に向
かうに従って比抵抗が高くなる領域を有するものであ
る。絶縁層近傍、即ち、半導体表面近傍44中にPN接
合を形したり、半導体表面近傍44の表面側に反対導電
型の不純物を微量導入すれば、このような比抵抗が漸増
する領域を形成することができる。
5に示した支持基板43の半導体表面部分44Sの抵抗
を高くする為に、半導体表面近傍44内に図中上方に向
かうに従って比抵抗が高くなる領域を有するものであ
る。絶縁層近傍、即ち、半導体表面近傍44中にPN接
合を形したり、半導体表面近傍44の表面側に反対導電
型の不純物を微量導入すれば、このような比抵抗が漸増
する領域を形成することができる。
【0181】この実施の形態によれば、支持基板43の
半導体表面部分44Sの比抵抗を容易に100Ωcm以
上、より好ましくは500Ωcm以上、より好適には1
000Ωcm以上に維持することができる。
半導体表面部分44Sの比抵抗を容易に100Ωcm以
上、より好ましくは500Ωcm以上、より好適には1
000Ωcm以上に維持することができる。
【0182】(実施例1)直径6inchで600ミク
ロンの厚みを持ったP型(100)単結晶SiのCZウ
エハに50%のHF溶液中において陽極化成を施した。
この時の電流密度は、10mA/cm2 であった。10
分で表面に20ミクロンの厚みを持った多孔質層が形成
された。このP型多孔質Si層上に減圧CVD法によ
り、Siエピタキシャル層を0.5ミクロンの厚みに成
長させた。堆積条件は、以下のとおりである。
ロンの厚みを持ったP型(100)単結晶SiのCZウ
エハに50%のHF溶液中において陽極化成を施した。
この時の電流密度は、10mA/cm2 であった。10
分で表面に20ミクロンの厚みを持った多孔質層が形成
された。このP型多孔質Si層上に減圧CVD法によ
り、Siエピタキシャル層を0.5ミクロンの厚みに成
長させた。堆積条件は、以下のとおりである。
【0183】ガス:SiH2 Cl2 (0.6リットル/
min)、H2 (100リットル/min) 温度:850℃ 圧力:50Torr 成長速度:0.1μm/min.
min)、H2 (100リットル/min) 温度:850℃ 圧力:50Torr 成長速度:0.1μm/min.
【0184】次に、このエピタキシャル層の表面を50
nm熱酸化した。図2に示すような装置を用い硼素濃度
0.0003ng/リットル、リン濃度0.001ng
/リットルのクリーンエア雰囲気中で得られたCZウエ
ハの熱酸化膜上に比抵抗5000ΩcmのP型FZSi
ウエハを重ねあわせ、900℃、1.5時間加熱するこ
とにより、2つのウエハを強固に貼り合わせた。
nm熱酸化した。図2に示すような装置を用い硼素濃度
0.0003ng/リットル、リン濃度0.001ng
/リットルのクリーンエア雰囲気中で得られたCZウエ
ハの熱酸化膜上に比抵抗5000ΩcmのP型FZSi
ウエハを重ねあわせ、900℃、1.5時間加熱するこ
とにより、2つのウエハを強固に貼り合わせた。
【0185】硼素やアンチモンは硼素濃度に対して無視
できる程低濃度であった。
できる程低濃度であった。
【0186】そののちに、CZウエハの裏面側から58
0ミクロンの研削を施し、次いで、多孔質層を表出させ
るように反応性イオンエッチングした。
0ミクロンの研削を施し、次いで、多孔質層を表出させ
るように反応性イオンエッチングした。
【0187】その後、表出した多孔質層をフッ酸と過酸
化水素水との混合溶液を用いて選択エッチングした。1
5分後には、エピタキシャル成長させた単結晶Si層だ
けがエッチングされずに残り、多孔質Si層は選択的に
完全に除去された。
化水素水との混合溶液を用いて選択エッチングした。1
5分後には、エピタキシャル成長させた単結晶Si層だ
けがエッチングされずに残り、多孔質Si層は選択的に
完全に除去された。
【0188】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く15分後でも40
Å程度であり、多孔質Si層のエッチング速度との選択
比は非常に大きく、非多孔質Si層におけるエッチング
量は実用上無視できる程度であった。
いするエッチング速度は、極めて低く15分後でも40
Å程度であり、多孔質Si層のエッチング速度との選択
比は非常に大きく、非多孔質Si層におけるエッチング
量は実用上無視できる程度であった。
【0189】こうして形成されたSOI基板を、熱処理
炉に入れ、100%水素雰囲気中で1150℃、4時間
熱処理したところ、表面ラフネスRrms=2nm以下
の平滑化されたSOI基板を得た。
炉に入れ、100%水素雰囲気中で1150℃、4時間
熱処理したところ、表面ラフネスRrms=2nm以下
の平滑化されたSOI基板を得た。
【0190】この基板の埋込み絶縁層下の支持基板をS
IMS分析したところ、表面から1μm付近までリンが
侵入し、リン濃度が上昇していることが判明した。
IMS分析したところ、表面から1μm付近までリンが
侵入し、リン濃度が上昇していることが判明した。
【0191】又、比抵抗分布を図17のP14に示す。
このように支持基板の表面近傍に比抵抗が表面に向かう
に従って高くなる層領域(深さが0.5μm〜1μmの
領域)が形成されていることがわかる。
このように支持基板の表面近傍に比抵抗が表面に向かう
に従って高くなる層領域(深さが0.5μm〜1μmの
領域)が形成されていることがわかる。
【0192】(実施例2)実施例1の貼り合わせ前に、
比抵抗5000ΩcmのP型SiのFZウエハの表面を
熱酸化して300nm厚の酸化シリコンからなる絶縁層
を形成した。
比抵抗5000ΩcmのP型SiのFZウエハの表面を
熱酸化して300nm厚の酸化シリコンからなる絶縁層
を形成した。
【0193】そして、該絶縁層の貼り合わせ面に窒素プ
ラズマを照射した後、実施例1と同様に低硼素濃度雰囲
気中で貼り合わせた。
ラズマを照射した後、実施例1と同様に低硼素濃度雰囲
気中で貼り合わせた。
【0194】上述した点以外は実施例1と同様にして、
SOI基板を得た。
SOI基板を得た。
【0195】このSOI基板の支持基板表面の比抵抗分
布は図17のP15に示すようになった。このように支
持基板の表面近傍に比抵抗が漸増する層領域(深さ0〜
0.5μmの領域)が形成されていることがわかる。
布は図17のP15に示すようになった。このように支
持基板の表面近傍に比抵抗が漸増する層領域(深さ0〜
0.5μmの領域)が形成されていることがわかる。
【0196】(実施例3)直径6inchで600ミク
ロンの厚みを持ったP型(100)単結晶SiのCZウ
エハに50%のHF溶液中において陽極化成を施した。
この時の電流密度は、10mA/cm2 であった。10
分で表面に20ミクロンの厚みを持った多孔質層が形成
された。このP型の多孔質Si層上に減圧CVD法によ
り、Siエピタキシャル層を0.5ミクロンの厚みに成
長させた。堆積条件は、以下のとおりである。
ロンの厚みを持ったP型(100)単結晶SiのCZウ
エハに50%のHF溶液中において陽極化成を施した。
この時の電流密度は、10mA/cm2 であった。10
分で表面に20ミクロンの厚みを持った多孔質層が形成
された。このP型の多孔質Si層上に減圧CVD法によ
り、Siエピタキシャル層を0.5ミクロンの厚みに成
長させた。堆積条件は、以下のとおりである。
【0197】ガス:SiH2 Cl2 (0.6リットル/
min)、H2 (100リットル/min) 温度:850℃ 圧力:50Torr 成長速度:0.1μm/min.
min)、H2 (100リットル/min) 温度:850℃ 圧力:50Torr 成長速度:0.1μm/min.
【0198】次に、このエピタキシャル層の表面を50
nm熱酸化した。こうして得られた熱酸化膜上に比抵抗
150ΩcmのN型SiのFZウエハを図7に示すよう
な装置を用い硼素濃度0.004ng/リットル、リン
濃度0.002ng/リットルのクリーンエア雰囲気中
で重ねあわせ、900℃、1.5時間加熱することによ
り、2つのウエハを強固に貼り合わせた。
nm熱酸化した。こうして得られた熱酸化膜上に比抵抗
150ΩcmのN型SiのFZウエハを図7に示すよう
な装置を用い硼素濃度0.004ng/リットル、リン
濃度0.002ng/リットルのクリーンエア雰囲気中
で重ねあわせ、900℃、1.5時間加熱することによ
り、2つのウエハを強固に貼り合わせた。
【0199】そののちに、CZウエハの裏面側から58
0ミクロンの研削及び反応性イオンエッチングを施し、
多孔質層を表出させた。
0ミクロンの研削及び反応性イオンエッチングを施し、
多孔質層を表出させた。
【0200】その後、表出した多孔質層をフッ酸と過酸
化水素水との混合溶液を用いて選択エッチングした。1
5分後には、エピタキシャル成長による単結晶Si層だ
けがエッチングされずに残り、多孔質Si層は選択的に
完全に除去された。
化水素水との混合溶液を用いて選択エッチングした。1
5分後には、エピタキシャル成長による単結晶Si層だ
けがエッチングされずに残り、多孔質Si層は選択的に
完全に除去された。
【0201】こうして形成されたSOI基板を、熱処理
炉に入れ、100%水素雰囲気中で1150℃、4時間
熱処理したところ、表面ラフネスRrms=2nm以下
の平滑化されたSOI基板を得た。
炉に入れ、100%水素雰囲気中で1150℃、4時間
熱処理したところ、表面ラフネスRrms=2nm以下
の平滑化されたSOI基板を得た。
【0202】この基板の埋込み絶縁層下の支持基板をS
IMS分析したところ、表面から1μm付近まで硼素が
侵入し、硼素濃度が上昇していることが判明した。
IMS分析したところ、表面から1μm付近まで硼素が
侵入し、硼素濃度が上昇していることが判明した。
【0203】又、比抵抗分布は図8のP21に示したも
のと同じようになった。
のと同じようになった。
【0204】このように支持基板の表面近傍の層領域
(深さ0〜3μmの領域)にPN接合が形成されている
ことがわかった。
(深さ0〜3μmの領域)にPN接合が形成されている
ことがわかった。
【0205】(実施例4)実施例3の貼り合わせ前に、
比抵抗700ΩcmのN型SiのFZウエハの表面を熱
酸化して300nm厚の酸化シリコンからなる絶縁層を
形成した。
比抵抗700ΩcmのN型SiのFZウエハの表面を熱
酸化して300nm厚の酸化シリコンからなる絶縁層を
形成した。
【0206】そして、該絶縁層の貼り合わせ面に窒素プ
ラズマを照射した後、実施例3と同様に高硼素濃度雰囲
気中で貼り合わせた。
ラズマを照射した後、実施例3と同様に高硼素濃度雰囲
気中で貼り合わせた。
【0207】上述した点以外は実施例3と同様にして、
SOI基板を得た。
SOI基板を得た。
【0208】このSOI基板の支持基板表面の比抵抗分
布は図18のP23に示すようになった。
布は図18のP23に示すようになった。
【0209】このように支持基板の表面近傍の層領域
(深さ0〜2μmの領域)にはPN接合が形成されてい
ることがわかった。
(深さ0〜2μmの領域)にはPN接合が形成されてい
ることがわかった。
【0210】(実施例5)直径6inchで600ミク
ロンの厚みを持ったP型(100)単結晶SiCZウエ
ハに50%のHF溶液中において陽極化成を施した。こ
の時の電流密度は、10mA/cm2 であった。10分
でそのCZウエハの表面に20ミクロンの厚みを持った
多孔質層が形成された。該P型の多孔質Si層上に減圧
CVD法により、Siエピタキシャル層を0.5ミクロ
ンの厚みに成長させた。堆積条件は、以下のとおりであ
る。
ロンの厚みを持ったP型(100)単結晶SiCZウエ
ハに50%のHF溶液中において陽極化成を施した。こ
の時の電流密度は、10mA/cm2 であった。10分
でそのCZウエハの表面に20ミクロンの厚みを持った
多孔質層が形成された。該P型の多孔質Si層上に減圧
CVD法により、Siエピタキシャル層を0.5ミクロ
ンの厚みに成長させた。堆積条件は、以下のとおりであ
る。
【0211】ガス:SiH2 Cl2 (0.6リットル/
min)、H2 (100リットル/min) 温度:850℃ 圧力:50Torr 成長速度:0.1μm/min.
min)、H2 (100リットル/min) 温度:850℃ 圧力:50Torr 成長速度:0.1μm/min.
【0212】これとは、別に比抵抗6000Ω・cmの
N型のFZウエハを用意し、熱酸化により300nmの
バリアとなる絶縁層を形成した。エピタキシャル層表面
に絶縁膜付きの比抵抗6000ΩcmのN型FZSiウ
エハを図2に示すような装置を用い硼素濃度0.000
3ng/リットル、リン濃度0.001ng/リットル
のクリーンエア雰囲気中で重ねあわせ、900℃、1.
5時間加熱することにより、2つのウエハを強固に貼り
合わせた。砒素やアンチモンの濃度は硼素濃度に比べて
無視し得る程低かった。
N型のFZウエハを用意し、熱酸化により300nmの
バリアとなる絶縁層を形成した。エピタキシャル層表面
に絶縁膜付きの比抵抗6000ΩcmのN型FZSiウ
エハを図2に示すような装置を用い硼素濃度0.000
3ng/リットル、リン濃度0.001ng/リットル
のクリーンエア雰囲気中で重ねあわせ、900℃、1.
5時間加熱することにより、2つのウエハを強固に貼り
合わせた。砒素やアンチモンの濃度は硼素濃度に比べて
無視し得る程低かった。
【0213】そののちに、CZウエハの裏面側から58
0ミクロンの研削及び反応性イオンエッチングを施し、
多孔質層を表出させた。
0ミクロンの研削及び反応性イオンエッチングを施し、
多孔質層を表出させた。
【0214】その後、多孔質層をフッ酸と過酸化水素水
との混合溶液を用いて選択エッチングした。15分後に
は、単結晶Si層だけがエッチングされずに残り、多孔
質Si層は選択的に完全に除去された。
との混合溶液を用いて選択エッチングした。15分後に
は、単結晶Si層だけがエッチングされずに残り、多孔
質Si層は選択的に完全に除去された。
【0215】こうして形成されたSOI基板を、熱処理
炉に入れ、100%水素雰囲気中で1150℃、4時間
熱処理したところ、表面ラフネスRrms=2nm以下
の平滑化されたSOI基板を得た。
炉に入れ、100%水素雰囲気中で1150℃、4時間
熱処理したところ、表面ラフネスRrms=2nm以下
の平滑化されたSOI基板を得た。
【0216】この基板の埋込み絶縁層下の支持基板をS
IMS分析したところ、表面から0.3μm付近までリ
ンが侵入し、リン濃度が若干上昇していることが判明し
た。
IMS分析したところ、表面から0.3μm付近までリ
ンが侵入し、リン濃度が若干上昇していることが判明し
た。
【0217】又、比抵抗分布は図12のP31と同じよ
うな結果になった。
うな結果になった。
【0218】(実施例6)実施例5の貼り合わせ前に、
第1の基材としてのCZウエハ上のエピタキシャル層の
表面を熱酸化して50nm厚の酸化シリコンからなる絶
縁層を形成した点が、本実施例6と実施例5との間にお
ける相違点である。
第1の基材としてのCZウエハ上のエピタキシャル層の
表面を熱酸化して50nm厚の酸化シリコンからなる絶
縁層を形成した点が、本実施例6と実施例5との間にお
ける相違点である。
【0219】そして、該絶縁層の貼り合わせ面に窒素プ
ラズマを照射した後、実施例5と同様に低硼素濃度雰囲
気中で貼り合わせた。
ラズマを照射した後、実施例5と同様に低硼素濃度雰囲
気中で貼り合わせた。
【0220】上述した点以外は実施例5と同様にして、
SOI基板を得た。
SOI基板を得た。
【0221】このSOI基板の支持基板表面の比抵抗分
布は図12のP31のようになった。
布は図12のP31のようになった。
【0222】
【発明の効果】本発明によれば、SOI基板を作製した
際、絶縁層直下の支持基板の表面近傍において、その支
持基板表面近傍の比抵抗が低下するのを抑制することが
でき、高周波トランジスタの作製に適したSOI基板と
なり得る半導体基板を提供する事ができる。
際、絶縁層直下の支持基板の表面近傍において、その支
持基板表面近傍の比抵抗が低下するのを抑制することが
でき、高周波トランジスタの作製に適したSOI基板と
なり得る半導体基板を提供する事ができる。
【図1】本発明の第1の実施形態を説明するための模式
的断面図である。
的断面図である。
【図2】本発明に用いられるクリーンルーム内に設けら
れた貼り合わせ空間である。
れた貼り合わせ空間である。
【図3】各種支持基板中の比抵抗の深さ方向依存性を示
すグラフである。
すグラフである。
【図4】本発明の第2の実施形態を説明するための模式
的断面図である。
的断面図である。
【図5】本発明の第3の実施形態を説明するための模式
的断面図である。
的断面図である。
【図6】本発明の第4の実施形態を説明するための模式
的断面図である。
的断面図である。
【図7】本発明に用いられるクリーンルーム内に設けら
れた貼り合わせ空間である。
れた貼り合わせ空間である。
【図8】各種支持基板中の比抵抗の深さ方向依存性を示
すグラフである。
すグラフである。
【図9】本発明の第5の実施形態を説明するための模式
的断面図である。
的断面図である。
【図10】本発明の第6の実施形態を説明するための模
式的断面図である。
式的断面図である。
【図11】本発明の第7の実施形態を説明するための模
式的断面図である。
式的断面図である。
【図12】各種支持基板中の比抵抗の深さ方向依存性を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図13】本発明の第8の実施形態を説明するための模
式的断面図である。
式的断面図である。
【図14】本発明の第9の実施形態を説明するための模
式的断面図である。
式的断面図である。
【図15】本発明による半導体基板の模式的断面図であ
る。
る。
【図16】本発明による半導体装置の模式的断面図であ
る。
る。
【図17】支持基板中の比抵抗の深さ方向依存性を示す
グラフである。
グラフである。
【図18】支持基板中の比抵抗の深さ方向依存性を示す
グラフである。
グラフである。
【図19】SOI基板の作製方法の例を示すための模式
的断面図である。
的断面図である。
1 第1の基材 2、5、42 絶縁層 3、16 第2の基材 4 貼り合わせ界面 10 第2の基材 11 多孔質層 12、41 半導体層領域 13、43 支持基板 19 粗面 15 イオン注入層 20N 貼り合わせ雰囲気 21N フィルター 46 ソース・ドレイン領域 45 絶縁体 48 ゲート電極 49 ゲート絶縁層 50 チャネル領域 51 絶縁層 52 ソース・ドレイン電極
Claims (57)
- 【請求項1】 半導体層領域を含む第1の基材と第2の
基材とを貼り合せ、該第2の基材上に該半導体層領域を
残して該第1の基材を除去する工程を含む半導体基板の
作製方法において、該第2の基材の構成に応じて、前記
貼り合せの工程を行う雰囲気中のN型不純物の濃度とP
型不純物の濃度の大小関係を定めることを特徴とする半
導体基板の作製方法。 - 【請求項2】 前記第2の基材の少なくとも前記貼り合
せ面側の部分が100Ωcm以上のN型半導体の場合に
は、前記貼り合せの工程における雰囲気中のN型不純物
の濃度をP型不純物の濃度より低くし、 前記第2の基材の少なくとも前記貼り合せ面側の部分が
絶縁膜で被覆された300Ωcm以上のN型半導体の場
合には、前記貼り合せ工程における雰囲気中のP型不純
物の濃度をN型不純物の濃度より低くし、 前記第2の基材の少なくとも前記貼り合せ面側の部分が
100Ωcm以上のP型半導体の場合には、前記貼り合
せの工程における雰囲気中のP型不純物の濃度をN型不
純物の濃度より低くする請求項1に記載の半導体基板の
作製方法。 - 【請求項3】 前記P型不純物の濃度は硼素の濃度であ
り、前記N型不純物の濃度はリンの濃度である請求項1
又は2に記載の半導体基板の作製方法。 - 【請求項4】 前記P型不純物の濃度は硼素の濃度であ
ってその値は0.05ng/リットル以下であり、前記
N型不純物の濃度はリンの濃度であってその値は0.1
ng/リットル以下である請求項1又は2に記載の半導
体基板の作製方法。 - 【請求項5】 前記第2の基材はFZシリコンウエハで
ある請求項1又は2に記載の半導体基板の作製方法。 - 【請求項6】 前記貼り合せの工程或いはその後、90
0℃以上の温度で熱処理を行う請求項1又は2に記載の
半導体基板の作製方法。 - 【請求項7】 前記半導体基板を構成している前記第2
の基材の半導体表面部分の比抵抗が100Ωcm以上で
ある請求項1又は2に記載の半導体基板の作製方法。 - 【請求項8】 前記半導体基板を構成している前記第2
の基材の半導体表面近傍に該第2の基材の表面に向かう
に従って比抵抗が高くなる領域が形成されている請求項
1又は2に記載の半導体基板の作製方法。 - 【請求項9】 請求項1又は2に記載の半導体装置の作
製方法により作製されたSOI構造を有する半導体基
板。 - 【請求項10】 半導体からなる支持基板上に絶縁層を
介して単結晶半導体からなる半導体層領域を有する半導
体基板において、 前記支持基板は、前記絶縁層直下の半導体表面部分の比
抵抗が100Ωcm以上の半導体からなる構成及び/又
は比抵抗が厚さ方向において前記絶縁層に向かうに従っ
て高くなる領域を有する構成をもつことを特徴とする半
導体基板。 - 【請求項11】 半導体層領域を含む第1の基材を第2
の基材に貼り合わせ、該第2の基材上に該半導体層領域
を残して該第1の基材を除去する工程を含む半導体基板
の作製方法において、 前記貼り合わせの工程をN型不純物の濃度がP型不純物
の濃度より低い雰囲気中で行うとともに、 前記第2の基材として貼り合わせ面側に比抵抗が100
Ωcm以上のN型半導体からなる部分を少なくとも含む
基材を用いることを特徴とする半導体基板の作製方法。 - 【請求項12】 前記半導体層領域の表面上に絶縁層を
形成した後、前記第2の基材に貼り合わせる請求項11
記載の半導体基板の作製方法。 - 【請求項13】 前記第2の基材は、貼り合わせ面側に
絶縁層を有する請求項11記載の半導体基板の作製方
法。 - 【請求項14】 前記雰囲気から前記第2の基材へ侵入
するP型不純物濃度が前記第2の基材のN型不純物濃度
0.1倍以上2倍以下である請求項11記載の半導体基
板の作製方法。 - 【請求項15】 前記第2の基材はFZSiウエハであ
る請求項11記載の半導体基板の作製方法。 - 【請求項16】 前記雰囲気は、硼素放出性フィルタを
通して供給された清浄空気からなる請求項11記載の半
導体基板の作製方法。 - 【請求項17】 前記N型不純物は、リンである請求項
11記載の半導体基板の作製方法。 - 【請求項18】 前記雰囲気中の硼素の濃度は0.05
ng/リットル以下である請求項11記載の半導体基板
の作製方法。 - 【請求項19】 前記雰囲気中のリン濃度は0.01n
g/リットル以下である請求項11記載の半導体基板の
作製方法。 - 【請求項20】 前記第1の基材は多孔質層及び/又は
イオン注入層を含む請求項11記載の半導体基板の作製
方法。 - 【請求項21】 前記半導体層領域は、多孔質単結晶層
上にエピタキシャル成長させた単結晶半導体からなる請
求項11記載の半導体基板の作製方法。 - 【請求項22】 前記貼り合わせの工程時に900℃以
上の熱処理を行う請求項11記載の半導体基板の作製方
法。 - 【請求項23】 前記第2の基材上に残った前記半導体
層領域を900℃以上で加熱する熱処理を行う請求項1
1記載の半導体基板の作製方法。 - 【請求項24】 N型半導体からなる支持基板上に絶縁
層を介して単結晶半導体からなる半導体層領域を有する
半導体基板において、 前記支持基板は、その比抵抗が厚さ方向において前記絶
縁層に向かうに従って高くする領域を前記絶縁層近傍に
有することを特徴とする半導体基板。 - 【請求項25】 前記支持基板は、前記絶縁層近傍にP
N接合を形成するP型の層領域を有する請求項24記載
の半導体基板。 - 【請求項26】 半導体層領域を含む第1の基材を第2
の基材に貼り合わせ、該第2の基材上に該半導体層領域
を残して該第1の基材を除去する工程を含む半導体基板
の作製方法において、 前記貼り合わせの工程をP型不純物の濃度がN型不純物
の濃度より低い雰囲気中で行うとともに、 前記第2の基材として貼り合わせ面側に比抵抗が100
Ωcm以上のP型半導体からなる部分を少なくとも含む
基材を用いることを特徴とする半導体基板の作製方法。 - 【請求項27】 前記半導体層領域の表面上に絶縁層を
形成した後、前記第2の基材に貼り合わせる請求項26
記載の半導体基板の作製方法。 - 【請求項28】 前記第2の基材は、貼り合わせ面側に
絶縁層を有する請求項1記載の半導体基板の作製方法。 - 【請求項29】 前記雰囲気から前記第2の基材へ侵入
するN型不純物濃度が前記第2の基材のP型不純物濃度
の0.1倍以上2倍以下である請求項26記載の作製方
法。 - 【請求項30】 前記第2の基材はFZSiウエハであ
る請求項26記載の半導体基板の作製方法。 - 【請求項31】 前記雰囲気は、低硼素放出フィルタを
通して供給された清浄空気からなる請求項26記載の半
導体基板の作製方法。 - 【請求項32】 前記P型不純物は、硼素である請求項
26記載の半導体基板の作製方法。 - 【請求項33】 前記雰囲気中の前記硼素の濃度は0.
01ng/リットル以下である請求項32記載の半導体
基板の作製方法。 - 【請求項34】 前記雰囲気中のリン濃度は0.1ng
/リットル以下である請求項26記載の半導体基板の作
製方法。 - 【請求項35】 前記第1の基材は多孔質層及び/又は
イオン注入層を含む請求項26記載の半導体基板の作製
方法。 - 【請求項36】 前記半導体層領域は、多孔質単結晶層
上にエピタキシャル成長させた単結晶半導体からなる請
求項26記載の半導体基板の作製方法。 - 【請求項37】 前記貼り合わせの工程時に900℃以
上の熱処理を行う請求項26記載の半導体基板の作製方
法。 - 【請求項38】 前記第2の基材上に残った前記半導体
層領域を900℃以上で加熱する熱処理を行う請求項2
6記載の半導体基板の作製方法。 - 【請求項39】 半導体からなる支持基板上に絶縁層を
介して単結晶半導体からなる半導体層領域を有する半導
体基板において、 前記支持基板は、その比抵抗が厚さ方向において前記絶
縁層に向かうに従って高くなる領域を前記絶縁層近傍に
有することを特徴とする半導体基板。 - 【請求項40】 前記支持基板は、前記絶縁層近傍にP
N接合を有する請求項39記載の半導体基板。 - 【請求項41】 半導体層領域を含む第1の基材を第2
の基材に貼り合わせ、該第2の基材上に該半導体層領域
を残して該第1の基材を除去する工程を含む半導体基板
の作製方法において、 前記貼り合わせの工程をP型不純物の濃度がN型不純物
の濃度より低い雰囲気中で行うとともに、 前記第2の基材として貼り合わせ面側に絶縁層を形成し
た比抵抗が300Ωcm以上のN型半導体からなる部分
を少なくとも含む基材を用いることを特徴とする半導体
基板の作製方法。 - 【請求項42】 前記半導体層領域の表面上に絶縁層を
形成した後、前記第2の基材に貼り合わせる請求項41
記載の半導体基板の作製方法。 - 【請求項43】 前記絶縁層は、貼り合わせ面側に形成
された酸化物の層である請求項41記載の半導体基板の
作製方法。 - 【請求項44】 前記第2の基材の比抵抗が500Ω・
cm以上である請求項41記載の半導体基板の作製方
法。 - 【請求項45】 前記第2の基材はFZSiウエハであ
る請求項41記載の半導体基板の作製方法。 - 【請求項46】 前記雰囲気は、低硼素放出性フィルタ
を通して供給された清浄空気からなる請求項41記載の
半導体基板の作製方法。 - 【請求項47】 前記P型不純物は、硼素である請求項
1記載の半導体基板の作製方法。 - 【請求項48】 前記雰囲気中の前記硼素の濃度は0.
01ng/リットル以下である請求項47記載の半導体
基板の作製方法。 - 【請求項49】 前記雰囲気中のリン濃度は0.1ng
/リットル以下である請求項41記載の半導体基板の作
製方法。 - 【請求項50】 前記第1の基材は多孔質層及び/又は
イオン注入層を含む請求項41記載の半導体基板の作製
方法。 - 【請求項51】 前記半導体層領域は、多孔質層結晶層
上にエピタキシャル成長させた単結晶半導体からなる請
求項41記載の半導体基板の作製方法。 - 【請求項52】 前記貼り合わせの工程時に900℃以
上の熱処理を行う請求項41記載の半導体基板の作製方
法。 - 【請求項53】 前記第2の基材上に残った前記半導体
層領域を900℃以上で加熱する熱処理を行う請求項4
1記載の半導体基板の作製方法。 - 【請求項54】 N型の半導体からなる支持基板上に絶
縁層を介して単結晶半導体からなる半導体層領域を有す
る半導体基板において、 前記支持基板は、その比抵抗が厚さ方向において前記絶
縁層に向かうに従って低くなる領域を有し、前記絶縁層
直下の部分の比抵抗が100Ω・cm以上であることを
特徴とする半導体基板。 - 【請求項55】 前記支持基板は、FZSiウエハであ
る請求項54記載の半導体基板。 - 【請求項56】 半導体からなる支持基板上に絶縁層を
介して単結晶半導体からなる半導体層領域を有する半導
体基板に作り込まれた半導体装置において、 前記支持基板は、前記絶縁層直下の半導体表面部分の比
抵抗が100Ωcm以上の半導体からなる構成及び/又
は比抵抗が厚さ方向において前記絶縁層に向かうに従っ
て高くなる領域を有する構成をもつことを特徴とする半
導体装置。 - 【請求項57】 請求項56において、 前記半導体装置はトランジスタである。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11194282A JP2000100676A (ja) | 1998-07-23 | 1999-07-08 | 半導体基板とその作製方法 |
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---|---|---|---|
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JP10-208034 | 1998-07-23 | ||
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JP20803598 | 1998-07-23 | ||
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JP20803398 | 1998-07-23 | ||
JP11194282A JP2000100676A (ja) | 1998-07-23 | 1999-07-08 | 半導体基板とその作製方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=27475699
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JP11194282A Pending JP2000100676A (ja) | 1998-07-23 | 1999-07-08 | 半導体基板とその作製方法 |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000100676A (ja) |
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1999
- 1999-07-08 JP JP11194282A patent/JP2000100676A/ja active Pending
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A131 | Notification of reasons for refusal |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041019 |