JP2000349267A - Method of fabricating semiconductor member - Google Patents

Method of fabricating semiconductor member

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JP2000349267A JP2000085020A JP2000085020A JP2000349267A JP 2000349267 A JP2000349267 A JP 2000349267A JP 2000085020 A JP2000085020 A JP 2000085020A JP 2000085020 A JP2000085020 A JP 2000085020A JP 2000349267 A JP2000349267 A JP 2000349267A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To lessen a semiconductor member in manufacturing cost by a method wherein an epitaxial growth layer is formed on the one surface of a substrate specific times as thick as the porous semiconductor layer before a porous semiconductor layer is formed, and a porous semiconductor layer is formed on a separated epitaxial growth layer. SOLUTION: An epitaxial growth layer 12 is formed on the one surface of a first substrate 11. Then, the surface layer of the epitaxial growth layer 12 is turned porous, and a porous semiconductor layer 13 is formed. At this point, the thickness tps of the porous semiconductor layer 13 is set half or below as thick as the thickness te of the epitaxial growth layer 12. Then, a non-porous single crystal semiconductor layer 14 such as a non-porous single crystal silicon layer is formed on the porous semiconductor layer 13. The first substrate 11 and the second substrate 16 are joined together through the intermediary of insulating layers 15 and 17 at a room temperature and then pasted together through anodic bonding, pressurization, or a thermal treatment. The pasted substrates are separated at an interface located in the porous semiconductor layer 3 or either above or below it.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体部材の製造方
法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor member.

【0002】[0002]

【従来の技術】絶縁物上の単結晶半導体層の形成は、シ
リコン オン インシュレーター又はセミコンダクター
オン インシュレーター(以下、SOIと称する。)
技術として広く知られ、通常のシリコン集積回路を作製
するバルクシリコン基板では到達し得ない数々の優位点
を、SOI技術を利用したデバイスが有することから多
くの研究がされてきた。すなわち、SOI技術を利用す
ることで、以下のような利点がある。すなわち、 (1)誘電体分離が容易に高集積化が可能である。 (2)対放射線耐性に優れている。 (3)浮遊容量が低減され高速化が可能である。 (4)ウェル工程が省略できる。 (5)ラッチアップを防止できる。 (6)薄膜化による完全空乏型電界効果トランジスタが
可能である。 等の優位点が得られる。
2. Description of the Related Art A single crystal semiconductor layer is formed on an insulator by using a silicon-on-insulator or a semiconductor-on-insulator (hereinafter, referred to as SOI).
A great deal of research has been conducted on devices using SOI technology, which are widely known as technologies and cannot be attained with a bulk silicon substrate for manufacturing a normal silicon integrated circuit, because they have many advantages. That is, using the SOI technology has the following advantages. That is, (1) high integration can be easily achieved by dielectric isolation. (2) Excellent resistance to radiation. (3) The stray capacitance is reduced and the speed can be increased. (4) The well step can be omitted. (5) Latch-up can be prevented. (6) A fully depleted field effect transistor by thinning is possible. And other advantages.

【0003】SOIウエハの製造方法の中でも米国特許
番号5371037号の明細書に開示された様な多孔質
層上に非単結晶半導体層を形成しこれを絶縁層を介して
支持基板に移し取る方法は、SOI層の膜厚均一性が優
れていること、SOI層の結晶欠陥密度を抑制すること
が容易なこと、SOI層の表面平坦性がよいこと、製造
に際し高価な特殊仕様の装置がいらないこと、数10n
mから10μm程度までのSOI膜厚範囲に対し同一の
装置で製造可能なことなどの点で非常に優れたものであ
る。
[0003] Among the methods for manufacturing an SOI wafer, a method of forming a non-single-crystal semiconductor layer on a porous layer as disclosed in the specification of US Pat. No. 5,371,037 and transferring it to a supporting substrate via an insulating layer. Is that the thickness of the SOI layer is excellent in uniformity, the density of crystal defects in the SOI layer is easily controlled, the surface flatness of the SOI layer is good, and expensive special specification equipment is not required for manufacturing. That, number 10n
This is very excellent in that it can be manufactured with the same apparatus in the SOI film thickness range from about m to about 10 μm.

【0004】さらに上記の方法に米国特許番号5,85
6,229号の明細書に開示されている方法、すなわ
ち、多孔質層を有する第1の基体の前記多孔質層上に非
多孔質単結晶半導体層を形成し、前記非多孔質単結晶層
を第2の基体を貼り合わせた後、多孔質層において第1
の基体と第2の基体とのを両者を破壊することなく分離
し、第1の基体の表面を平滑にして再度多孔質を形成し
再使用することを繰り返せば第1の基体は何回も使用可
能である。
[0004] In addition, US Pat.
6,229, that is, forming a non-porous single-crystal semiconductor layer on the porous layer of the first substrate having a porous layer, After bonding the second substrate to the first substrate,
By separating the first substrate and the second substrate without destroying them, smoothing the surface of the first substrate, forming porous again, and reusing the first substrate, the first substrate can be repeated many times. Can be used.

【0005】したがって、製造コストを大幅に低減する
ことができ、また製造プロセスそのものも単純化するこ
とができるという大きな効果が得られる。この様な第1
の基体と第2の基体の両方を破壊することなく分離する
貼り合わせ基体の分離方法としては、以下のような方法
がある。
[0005] Therefore, there is a great effect that the manufacturing cost can be greatly reduced and the manufacturing process itself can be simplified. Such first
As a method for separating a bonded substrate that separates both the substrate and the second substrate without breaking, the following methods are available.

【0006】たとえば貼り合わせ面に対して垂直な方向
に引っ張る方法、貼り合わせ面に対して平行に揃断応力
をかける方法(たとえば貼り合わせ面に平行な面でそれ
ぞれの基体を互いに反対方向に移動させる方法や円周方
向にそれぞれの基体を反対方向に回転させる方法な
ど)、貼り合わせ面に対して垂直な方向に加圧する方
法、分離領域に超音波などの波動エネルギーを印加する
方法がある。
For example, a method of pulling in the direction perpendicular to the bonding surface, a method of applying a shearing stress in parallel to the bonding surface (for example, moving the respective substrates in directions parallel to the bonding surface in opposite directions) And a method of rotating each substrate in the opposite direction in the circumferential direction), a method of applying pressure in a direction perpendicular to the bonding surface, and a method of applying wave energy such as ultrasonic waves to the separation region.

【0007】さらに、分離領域に貼り合わせ基体の側面
側から貼り合わせ面に平行に剥離用部材(たとえばナイ
フのような鋭利なブレード)を挿入する方法、分離領域
として機能する多孔質層に染み込ませた物質の膨張エネ
ルギーを利用する方法、分離領域として機能する多孔質
層貼り合わせ基体の側面から熱酸化し体積膨張させて分
離する方法、分離領域として機能する多孔質層を貼り合
わせ基体の側面から選択エッチングして分離する方法、
分離領域としてイオン打ち込みにより形成された微少気
泡(microcavity)を得ることのできる層を用いてレー
ザー照射などにより加熱することによって分離する方法
などがある。
Further, a method of inserting a peeling member (for example, a sharp blade such as a knife) into the separation region from the side surface of the bonded substrate in parallel with the bonding surface, soaks the porous layer functioning as the separation region. Method of utilizing the expansion energy of the material that has been used, a method of thermally oxidizing and expanding the volume from the side of the porous layer-bonded substrate that functions as a separation region, and a method of bonding the porous layer that functions as a separation region to the side of the bonded substrate. Selective etching and separation method,
There is a method in which a layer capable of obtaining microcavities formed by ion implantation as a separation region is separated by heating by laser irradiation or the like.

【0008】従来技術の第1の基体の表面に多孔質層を
形成し、該多孔質層上に非多孔質半導体単結晶膜を形成
し、第2の基体と貼り合わせ、該多孔質層を除去し、前
記非多孔質半導体単結晶膜を第2の基体上に移設するこ
とにより半導体部材を作製する方法では、第1の基体の
表面に形成される多孔質層の構造が、多孔質層上に形成
される非多孔質半導体単結晶膜に導入される積層欠陥の
数に密接に関係しており、多孔質層の構造を制御するた
めに第1の基板の比抵抗を制御する必要がある。
In the prior art, a porous layer is formed on the surface of a first substrate, a non-porous semiconductor single crystal film is formed on the porous layer, and the film is bonded to a second substrate. In the method of manufacturing a semiconductor member by removing and transferring the non-porous semiconductor single crystal film on a second substrate, the structure of the porous layer formed on the surface of the first substrate is It is closely related to the number of stacking faults introduced into the non-porous semiconductor single crystal film formed thereon, and it is necessary to control the specific resistance of the first substrate in order to control the structure of the porous layer. is there.

【0009】一般に、積層欠陥は積層欠陥を囲む転位部
分に金属不純物が析出した場合にp−n接合のリーク電
流を高め、少数キャリアライフタイムを劣化させるとい
われている。また、金属析出に伴い酸化膜の絶縁耐圧の
劣化を引き起こす懸念がある。したがって、SOIウエ
ハを実用に供するにあたってかかる積層欠陥密度を低減
することは重要な課題であり、特にバイポーラトランジ
スタではp−n接合のリーク電流の増大は致命的にな
る。
Generally, stacking faults are said to increase the leakage current at the pn junction when metal impurities are deposited at dislocations surrounding the stacking faults, thereby degrading the minority carrier lifetime. Further, there is a concern that the metal deposition causes deterioration of the dielectric strength of the oxide film. Therefore, it is important to reduce the stacking fault density when putting the SOI wafer into practical use. In particular, in a bipolar transistor, an increase in the leakage current of the pn junction is fatal.

【0010】しかし、通常入手可能なCZ基板ではイン
ゴット内でも比抵抗が0.01〜0.02Ωcmと±5
0%ものばらつきがみられる。このように比抵抗がばら
つくと多孔質構造の制御が難しくなり、多孔質構造は多
孔質層上に形成した非多孔質半導体単結晶膜に導入され
る積層欠陥密度や、分離に用いる高多孔度層の構造制御
に大きく影響する。すなわち、SOIウエハ作製におい
て比抵抗を安定して制御することは重要なことではある
がCZ基板を使う限り困難なものである。
However, a normally available CZ substrate has a specific resistance of 0.01 to 0.02 Ωcm and ± 5 even in an ingot.
A variation of as much as 0% is observed. Such a variation in specific resistance makes it difficult to control the porous structure. The porous structure has a high stacking fault density introduced into the non-porous semiconductor single crystal film formed on the porous layer and a high porosity used for separation. It greatly affects the structure control of the layer. That is, it is important to stably control the specific resistance in fabricating an SOI wafer, but it is difficult as long as a CZ substrate is used.

【0011】これを克服する方法としてはたとえば、特
開平9−102594号公報に坂口らによって開示され
ているように、シリコン基板中に導電型を制御し得る元
素を拡散させて拡散領域を形成する方法がある。しか
し、この方法では、拡散領域の厚さを主に熱処理の温度
と時間を制御することで制御を行うため比抵抗の基板面
内均一性及び基板表面からの深さ方向に対しても比抵抗
の分布が生じる。また、CZ基板を使用するため以下に
述べるスワールやCOPの問題が残されている。
As a method for overcoming this, for example, as disclosed by Sakaguchi et al. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-102594, a diffusion region is formed by diffusing an element capable of controlling the conductivity type in a silicon substrate. There is a way. However, in this method, the thickness of the diffusion region is controlled mainly by controlling the temperature and time of the heat treatment, so that the resistivity is uniform within the substrate surface and the resistivity is also uniform in the depth direction from the substrate surface. Distribution occurs. Further, since the CZ substrate is used, the problems of swirl and COP described below remain.

【0012】一般的に使用されているCZ基板には、ス
ワールやCOPが存在する。SOIウエハを作製するに
あたりCOPのある基板を使うとこのCOPがSOI層
中に存在した場合にはHF欠陥と呼ばれる欠陥形成につな
がる。HF欠陥部ではシリコンが存在しないため、SOI
基板としては致命的な欠陥になる。
A swirl or COP exists in a CZ substrate generally used. When a substrate having a COP is used for manufacturing an SOI wafer, when this COP is present in the SOI layer, a defect called an HF defect is formed. Since silicon does not exist in the HF defect, SOI
It becomes a fatal defect as a substrate.

【0013】また、基板面内不純物の濃度むらにより生
じるスワールが存在すると、多孔質層を形成した際に多
孔質構造が多孔質層厚の面内分布むらの原因となる。さ
らに、拡散法でたとえば1018/cm3 のボロンドープ
層を10μmもの厚さで形成しようとすると、その拡散
初期には表面近傍で濃度が1019/cm3〜1020/c
3に達し、欠陥を導入しやすくなる。
In addition, if swirl occurs due to uneven concentration of impurities in the surface of the substrate, the porous structure causes uneven distribution of the thickness of the porous layer when the porous layer is formed. Further, if a boron doped layer of, for example, 10 18 / cm 3 is to be formed with a thickness of 10 μm by the diffusion method, the concentration is 10 19 / cm 3 to 10 20 / c near the surface at the initial stage of the diffusion.
m 3 , making it easier to introduce defects.

【0014】そこで、第1の基体の比抵抗を制御する方
法として、多孔質層を形成する領域にエピタキシャルシ
リコンを用いる方法がある。エピタキシャルシリコン層
中に、多孔質シリコンを形成しその後の工程を経てSO
Iを作製すると、第1の基体上に再びエピタキシャルシ
リコンを形成しなければならなかったため、SOIウエ
ハを形成するのと同じ回数分だけエピタキシャルシリコ
ン形成工程を経る必要がある。エピタキシャルシリコン
を成長させる工程は、工程数が多い上、時間がかかるた
め製造コストの面で課題となる。この点について詳述す
る。
Therefore, as a method of controlling the specific resistance of the first substrate, there is a method of using epitaxial silicon in a region where a porous layer is formed. Porous silicon is formed in the epitaxial silicon layer, and SO 3 is formed through subsequent steps.
When I was manufactured, epitaxial silicon had to be formed again on the first substrate, so that it was necessary to go through the epitaxial silicon forming step the same number of times as forming the SOI wafer. The process of growing epitaxial silicon involves many steps and takes time, which is a problem in terms of manufacturing cost. This point will be described in detail.

【0015】図6は従来の半導体部材の製造方法を説明
するための模式図である。図6の(a)に示すようにシ
リコンのような第1の基体11を用意する。図6の
(b)に示すように第1の基体11の表面上にエピタキ
シャル成長層12を形成する。図6の(c)に示すよう
に、エピタキシャル成長層12を陽極化成等により多孔
質化して多孔質層13を形成する。
FIG. 6 is a schematic view for explaining a conventional method for manufacturing a semiconductor member. As shown in FIG. 6A, a first base 11 such as silicon is prepared. As shown in FIG. 6B, an epitaxial growth layer 12 is formed on the surface of the first base 11. As shown in FIG. 6C, the porous layer 13 is formed by making the epitaxial growth layer 12 porous by anodizing or the like.

【0016】図6の(d)に示すように、多孔質層13
の表面上に非多孔質の半導体層14をエピタキシャル成
長させる。図6の(e)に示すように、半導体層14の
表面に必要に応じて絶縁層15を形成する。図6の
(f)に示すように、シリコンのような第2の基体16
を用意する。必要に応じて絶縁層17を第2の基体16
の表面に形成する。
As shown in FIG. 6D, the porous layer 13
A non-porous semiconductor layer 14 is epitaxially grown on the surface of the substrate. As shown in FIG. 6E, an insulating layer 15 is formed on the surface of the semiconductor layer 14 as necessary. As shown in FIG. 6 (f), a second substrate 16 such as silicon
Prepare If necessary, an insulating layer 17 may be formed on the second base 16.
Formed on the surface of

【0017】図6の(g)に示すように、第1及び第2
の基体11,16を貼り合わせる。図6の(h)に示す
ように、第1及び第2の基体11,16に分離力を外部
から付与すると、機械的強度が相対的に低い多孔質層に
おいて亀裂が発生し、第1及び第2の基板は分離され
る。分離された第1の基体11の分離面上には、残留多
孔質体13Bが、分離された第2の基体16の分離面上
(実際には半導体層14の表面上)には残留多孔質体1
3Aが残る。
As shown in FIG. 6 (g), the first and second
Are bonded together. As shown in FIG. 6H, when a separating force is externally applied to the first and second bases 11 and 16, cracks occur in the porous layer having relatively low mechanical strength, and the first and second bases 11 and 16 are cracked. The second substrate is separated. On the separated surface of the separated first substrate 11, a residual porous body 13B is formed, and on the separated surface of the separated second substrate 16 (actually, on the surface of the semiconductor layer 14). Body 1
3A remains.

【0018】図6の(i)に示すように残留多孔質体を
エッチング等により除去する。図6の(j)に示すよう
に、エッチングによって生じた表面ラフネスを有する面
を水素アニールや研磨等により平滑化する。第2の基体
16上の残留多孔質体13Aも、エッチング等により除
去して、水素アニールで表面を平滑化する。こうして、
図6の(l)に示すようなSOI構造の半導体部材が得
られる。
As shown in FIG. 6I, the residual porous body is removed by etching or the like. As shown in FIG. 6 (j), the surface having the surface roughness caused by the etching is smoothed by hydrogen annealing, polishing or the like. The residual porous body 13A on the second base 16 is also removed by etching or the like, and the surface is smoothed by hydrogen annealing. Thus,
A semiconductor member having an SOI structure as shown in FIG.

【0019】SOI構造の半導体部材をもう一枚作る場
合には、図6の(j)の工程で得られた第1の基体11
の表面に、図6の(b)の工程と同様にして再びエピタ
キシャル成長層12を形成し、図6の(c)〜(h)、
(l)の工程に流せばよい。
When another semiconductor member having the SOI structure is to be formed, the first base member 11 obtained in the step of FIG.
6B, an epitaxial growth layer 12 is formed again in the same manner as in the step of FIG.
What is necessary is just to flow to the process of (l).

【0020】[0020]

【発明が解決しようとしている課題】ここで、図6の
(b)に示すエピタキシャル成長工程は、多孔質層13
を形成する毎に、その前処理工程として必ず行われてい
る。よって、このエピタキシャル成長工程が、半導体部
材を製造する上で製造コストを上昇させていた。
Here, the epitaxial growth step shown in FIG.
Is always performed as a pre-processing step every time is formed. Therefore, this epitaxial growth step has increased the manufacturing cost in manufacturing a semiconductor member.

【0021】そこで、本発明は、低コストで半導体部材
を作製することを課題とする。
Therefore, an object of the present invention is to manufacture a semiconductor member at low cost.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は第1の基体の少なくとも一方の表面に多孔
質半導体層を形成する工程と、前記多孔質半導体層上に
非多孔質単結晶半導体層を形成する工程と、前記第1の
基体の前記非多孔質単結晶半導体層と第2の基体とを貼
り合わせる工程と、前記貼り合わせて構成された基体を
前記多孔質半導体層で分離する工程とを少なくとも有す
る半導体部材の作製方法において、前記多孔質半導体層
を形成する工程の前に前記第1の基体の前記一方の表面
に、エピタキシャル成長層を前記多孔質半導体層の厚み
の少なくともn倍(n≧2)の厚みに形成する工程と、
分離後の前記エピタキシャル成長層に多孔質半導体層を
形成する工程とを備える。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention comprises a step of forming a porous semiconductor layer on at least one surface of a first substrate, and a step of forming a non-porous layer on the porous semiconductor layer. A step of forming a single-crystal semiconductor layer, a step of bonding the non-porous single-crystal semiconductor layer of the first base to a second base, and a step of bonding the base formed by bonding to the porous semiconductor layer. And a method of manufacturing a semiconductor member having at least a step of forming a porous semiconductor layer on the one surface of the first base before the step of forming the porous semiconductor layer. Forming at least n times (n ≧ 2) thickness;
Forming a porous semiconductor layer on the epitaxially grown layer after the separation.

【0023】また、本発明の半導体部材の作製方法は、
第1の基体の表面上に厚さteのエピタキシャル成長層
を形成する工程と、前記エピタキシャル成長層の表面に
前記teの半分の厚さを越えないような厚さtpsの多
孔質層を形成する工程と、前記多孔質層上に非多孔質層
を形成する工程と、前記非多孔質層を前記第1の基体か
ら分離する工程と、分離後の前記エピタキシャル成長層
の表面に多孔質層を形成する工程とを有する。
Further, the method of manufacturing a semiconductor member according to the present invention comprises:
Forming an epitaxially grown layer having a thickness of te on the surface of the first base; and forming a porous layer having a thickness of tps not exceeding half the thickness of te on the surface of the epitaxially grown layer. Forming a non-porous layer on the porous layer, separating the non-porous layer from the first substrate, and forming a porous layer on the surface of the separated epitaxially grown layer And

【0024】さらに、本発明の半導体部材の作製方法
は、前記非多孔質層を前記第1の基体から分離する工程
の後、残留エピタキシャル成長層の表面を平滑化する工
程と、平滑化された前記エピタキシャル成長層の表面に
前記多孔質層を形成する工程と、前記多孔質層上に非多
孔質層を形成する工程と、前記非多孔質層を前記第1の
基体から分離する工程とを更に有するとよい。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor member according to the present invention, after the step of separating the non-porous layer from the first substrate, a step of smoothing the surface of the residual epitaxial growth layer; Forming a porous layer on the surface of an epitaxial growth layer, forming a non-porous layer on the porous layer, and separating the non-porous layer from the first substrate. Good to do.

【0025】すなわち、本発明は、2巡目以降の多孔質
層の形成工程により消耗したエピタキシャル成長層の消
耗分を、予じめ考慮した厚さでエピタキシャル成長させ
るため、少なくとも2巡目の多孔質層を形成する直前に
エピタキシャル成長を再び行う必要がない。
That is, according to the present invention, at least a second round of the porous layer is formed in order to epitaxially grow the consumed portion of the epitaxially grown layer in the porous layer forming step in the second and subsequent rounds to a thickness that is considered in advance. There is no need to perform epitaxial growth again immediately before forming the layer.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】(実施形態1)図1は、本実施形
態の半導体部材の製造工程図である。図1を参照して本
実施形態の半導体部材の製造工程について説明する。図
1(a)に示すように、まず、シリコン単結晶基体等か
らなる第1の基体11を用意する。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a semiconductor member of this embodiment. The manufacturing process of the semiconductor member of the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1A, first, a first base 11 made of a silicon single crystal base or the like is prepared.

【0027】第1の基体としては、P型又はN型の半導
体基板が好ましく用いられる。具体的には第1の基体
は、Siウエハ等の元素半導体の単結晶基板やSiG
e、SiC、GaAs等の化合物半導体の単結晶基板を
用いる。第1の基体は、エピタキシャル成長が施される
ので、比抵抗をたとえば0.01Ω・cm〜100Ω・
cmと許容範囲が広いものを用いる。よって、高品位の
ウエハに限らず一般にダミーグレードとして入手できる
低品位のウエハ等を用いることもできる。
As the first base, a P-type or N-type semiconductor substrate is preferably used. Specifically, the first base is made of a single crystal substrate of an elemental semiconductor such as a Si wafer or SiG.
A single crystal substrate of a compound semiconductor such as e, SiC, or GaAs is used. Since the first substrate is subjected to epitaxial growth, the specific resistance is, for example, 0.01 Ω · cm to 100 Ω ·
Use a material with a wide allowable range of cm. Therefore, not only high-quality wafers but also low-quality wafers generally available as dummy grades can be used.

【0028】つぎに、少なくとも第1の基体11の一方
の表面に、エピタキシャル成長層12を形成する(図1
(b))。このエピタキシャル成長層12の層厚te
は、後述するように、多孔質層の層厚tpsの2倍以
上、より好ましくは3倍以上とする。
Next, an epitaxial growth layer 12 is formed on at least one surface of the first base 11.
(B)). The thickness te of the epitaxial growth layer 12
Is, as described later, at least twice, more preferably at least three times, the layer thickness tps of the porous layer.

【0029】エピタキシャル成長においては、比抵抗を
結晶成長の際の不純物制御により非常に厳密に制御する
ことができ、多孔質構造の制御には非常に有効な手段で
ある。さらに、多孔質層の構造は第1の基板表面に形成
されたエピタキシャル成長層の比抵抗により制御される
ため、エピタキシャル成長層を形成する第1の基体の種
類を選ぶ必要が無くなる。
In epitaxial growth, the specific resistance can be very strictly controlled by controlling impurities during crystal growth, which is a very effective means for controlling the porous structure. Furthermore, since the structure of the porous layer is controlled by the specific resistance of the epitaxial growth layer formed on the surface of the first substrate, it is not necessary to select the type of the first base on which the epitaxial growth layer is formed.

【0030】また、第1の基体11の表面に形成される
エピタキシャル成長層12を形成する方法としては、結
晶欠陥の入りにくいものであれば何でもよいが、具体的
には分子線エピタキシャル成長、プラズマCVD法、熱
CVD法、光CVD法、バイアス・スパッター法、液相
成長法などを用いることができる。
The method of forming the epitaxial growth layer 12 formed on the surface of the first substrate 11 may be any method as long as it does not easily cause crystal defects. , A thermal CVD method, a photo CVD method, a bias sputtering method, a liquid phase growth method, or the like.

【0031】エピタキシャル成長層としては、陽極化成
や水素や不活性ガスのイオン注入等により多孔質化でき
るものであれば良く、Si、Ge、C、SiGe、Si
C、GaAs、GaAl、InP、GaN等の半導体層
から形成できる。
The epitaxial growth layer may be any layer that can be made porous by anodization, ion implantation of hydrogen or an inert gas, or the like. Si, Ge, C, SiGe, Si
It can be formed from a semiconductor layer such as C, GaAs, GaAl, InP, and GaN.

【0032】エピタキシャル成長層12の比抵抗は、多
孔質層形成に適していればよく特に限定されないが、望
ましくは比抵抗の面内分布を±10%〜±5%より狭い
ものであればよい。また、エピタキシャル成長層12の
厚さばらつき±10%〜±3%より狭い領域であればよ
い。
The specific resistance of the epitaxial growth layer 12 is not particularly limited as long as it is suitable for forming a porous layer, but it is preferable that the in-plane distribution of the specific resistance is narrower than ± 10% to ± 5%. In addition, it is sufficient that the thickness of the epitaxial growth layer 12 is smaller than ± 10% to ± 3%.

【0033】分離領域とは、その後の分離工程によっ
て、崩壊する領域あるいは亀裂の入る領域をいう。分離
領域は表面よりも深い部分に表面に平行な層状に形成さ
れ、表面とその近傍を破壊せずに分離できるものが、そ
の主要な例である。
The separation region refers to a region that collapses or cracks in a subsequent separation step. The main example is that the separation region is formed in a layer parallel to the surface at a portion deeper than the surface and can be separated without breaking the surface and its vicinity.

【0034】本実施形態において、好ましくは分離領域
は第1の基体に形成されたエピタキシャル成長層中に形
成され、第2の基体との貼り合わせ界面(接合面)とは
異なる位置にある。分離工程では貼り合わせ界面から分
離するのではなく、貼り合わせ界面とは異なる位置にあ
る分離領域で分離することが必要である。
In the present embodiment, the separation region is preferably formed in the epitaxial growth layer formed on the first substrate, and is located at a position different from the bonding interface (bonding surface) with the second substrate. In the separation step, it is necessary not to separate from the bonding interface but to separate in a separation region at a position different from the bonding interface.

【0035】したがって、分離領域の機械的強度が貼り
合わせ界面の機械強度よりも脆弱であって分離工程にお
いては貼り合わせ界面よりも先に分離領域が破壊される
様にしておくとよい。これにより分離層が破壊されると
第1の基体の表面側の特定の厚さの部分が第2の基体と
貼り合わされたまま第1の基体から分離し、第2の基体
上に移し取られる。分離領域の代表例は独立孔又は連通
孔のうち少なくともいずれか一方を有する多孔質層を用
いるとよい。
Therefore, it is preferable that the mechanical strength of the separation region is weaker than the mechanical strength of the bonding interface, and the separation region is broken before the bonding interface in the separation step. As a result, when the separation layer is broken, a portion having a specific thickness on the surface side of the first substrate is separated from the first substrate while being adhered to the second substrate, and is transferred onto the second substrate. . As a typical example of the separation region, a porous layer having at least one of an independent hole and a communication hole may be used.

【0036】そして、エピタキシャル成長層12の表面
層を多孔質化(図1(c))し、多孔質シリコン層等か
らなる多孔質半導体層13を形成する。この時、多孔質
層13の層厚tpsが、エピタキシャル成長層の層厚t
eの2分の1を越えないようにするとよい。
Then, the surface layer of the epitaxial growth layer 12 is made porous (FIG. 1C) to form a porous semiconductor layer 13 made of a porous silicon layer or the like. At this time, the layer thickness tps of the porous layer 13 is equal to the layer thickness t of the epitaxial growth layer.
It is better not to exceed half of e.

【0037】分離に適した多孔質層の多孔度は一般的に
は10〜80%の範囲であり、より好ましくは20〜6
0%の範囲である。多孔質層は陽極化成法やイオン注入
法等により形成することができる。多孔質層は、単一の
多孔度をもつ単一の層であってもよいが、機械的な分離
を容易にし、亀裂の生じる位置が安定して現われるよう
にするために、複数の多孔質体により形成するとよい。
The porosity of the porous layer suitable for separation is generally in the range of 10 to 80%, more preferably 20 to 6%.
The range is 0%. The porous layer can be formed by an anodizing method, an ion implantation method, or the like. The porous layer may be a single layer having a single porosity, but in order to facilitate mechanical separation and to stably show cracking positions, a plurality of porous layers are used. It may be formed by the body.

【0038】こうした多孔質体は、2層であっても3層
以上であってもよく、それらの層の界面において断続的
に多孔度が変化するものであっても、あるいは連続的に
多孔度が変化するものであってもよい。
Such a porous body may be composed of two layers or three or more layers. The porous body may have an intermittent porosity change at the interface between the layers, or may have a continuous porosity. May change.

【0039】エピタキシャル成長層12側に位置する多
孔質層13としては、比較的多孔度の低い、換言すれば
孔(気泡又は空洞)の占める割合が低い、低多孔度の層
が好ましく用いられ、特にその多孔度がたとえば30%
未満であることが望ましい。低多孔度の層の好適な厚さ
は、たとえば0.1μm〜100μmである。
As the porous layer 13 located on the side of the epitaxial growth layer 12, a layer having a relatively low porosity, in other words, a low porosity layer in which the proportion of holes (bubbles or cavities) is low is preferably used. Its porosity is for example 30%
Desirably less than. Suitable thickness of the low porosity layer is, for example, 0.1 μm to 100 μm.

【0040】エピタキシャル成長層12より離れた位置
にある多孔質層としては、高多孔度の層が好ましく、特
にその多孔度がたとえば30%以上であることが望まし
い。このような高多孔度の層は、比較的機械的強度が低
く、又、その界面において応力が集中して生じ易い。そ
のため、亀裂や崩壊が優先的にこの層の内部又は上下界
面に生じる。高多孔度の層の好適な厚さの上限はたとえ
ば5μmである。
As the porous layer located at a position distant from the epitaxial growth layer 12, a layer with high porosity is preferable, and it is particularly preferable that the porosity is, for example, 30% or more. Such a high porosity layer has relatively low mechanical strength, and tends to be concentrated at the interface thereof. As a result, cracks and collapses occur preferentially inside the layer or at the upper and lower interfaces. A preferred upper limit for the thickness of the high porosity layer is, for example, 5 μm.

【0041】その後、多孔質層13上に非多孔質単結晶
シリコンのような非多孔質単結晶半導体層14を形成す
る。単結晶層14を形成する場合には、たとえば100
0℃以上では多孔質層13内部の孔の再配列が起こり、
増速エッチングの特性が損なわれる。そこで、単結晶層
14を形成する前に、多孔質層13の孔内壁面に保護膜
を形成するとよい。このような保護膜は多孔質層13を
酸化性雰囲気中で300℃〜600℃程の温度で熱処理
することにより形成できる。
Thereafter, a non-porous single-crystal semiconductor layer 14 such as non-porous single-crystal silicon is formed on the porous layer 13. When the single crystal layer 14 is formed, for example, 100
Above 0 ° C., rearrangement of the pores inside the porous layer 13 occurs,
The characteristics of the accelerated etching are impaired. Therefore, before forming the single crystal layer 14, a protective film may be formed on the inner wall surface of the porous layer 13. Such a protective film can be formed by heat-treating the porous layer 13 at a temperature of about 300 ° C. to 600 ° C. in an oxidizing atmosphere.

【0042】その後、単結晶層14を、好ましくは分子
線エピタキシャル成長、プラズマCVD法、熱CVD
法、光CVD法、バイアス・スパッター法、液相成長法
などにより形成する。そして、詳しくは、エピタキシャ
ル成長前に、多孔質層13を水素含有還元性雰囲気中で
熱処理するとよい。水素含有還元性雰囲気とは、水素1
00%雰囲気又は水素と不活性ガスとの混合雰囲気等で
ある。熱処理温度は、たとえば800℃〜1200℃で
ある。
Thereafter, the single crystal layer 14 is preferably formed by molecular beam epitaxial growth, plasma CVD, thermal CVD.
It is formed by a method, a photo CVD method, a bias sputtering method, a liquid phase growth method, or the like. Specifically, before the epitaxial growth, the porous layer 13 may be heat-treated in a hydrogen-containing reducing atmosphere. The hydrogen-containing reducing atmosphere is hydrogen 1
A 00% atmosphere or a mixed atmosphere of hydrogen and an inert gas. The heat treatment temperature is, for example, 800 ° C to 1200 ° C.

【0043】つぎに、図1(e)に示すように、非多孔
質単結晶層14の上に、必要に応じて絶縁層15を形成
する。また、図1(f)に示すように、ガラス、石英又
はシリコン支持基板のような第2の基体16を用意し
て、必要に応じてこれの少なくとも一方の表面に、絶縁
層17を形成する。
Next, as shown in FIG. 1E, an insulating layer 15 is formed on the non-porous single crystal layer 14 as necessary. Further, as shown in FIG. 1F, a second base 16 such as glass, quartz or a silicon support substrate is prepared, and an insulating layer 17 is formed on at least one surface of the second base 16 as necessary. .

【0044】図示したように絶縁性表面同士を貼り合わ
せる場合には、少なくとも一方の表面を窒素プラズマや
酸素プラズマに晒して表面を活性化することも好ましい
ものである。
When the insulating surfaces are bonded to each other as shown in the figure, it is preferable that at least one surface is exposed to nitrogen plasma or oxygen plasma to activate the surfaces.

【0045】それから、第1の基体11と支持基板16
とを、絶縁層15,17を介して室温で接着させた後、
陽極接合、加圧、あるいは熱処理、あるいはこれらの組
み合わせにより貼り合わせる(図1(g))。これによ
り、支持基板16と非多孔質単結晶層14とは、絶縁層
15,17を介して強固に結合する。なお、絶縁層1
5,17は非多孔質単結晶シリコン層14上、シリコン
支持基板16上の少なくとも一方に形成する、あるいは
絶縁層15,17を挟み3枚重ねで貼り合わせてもよ
い。
Then, the first base 11 and the supporting substrate 16
Are bonded at room temperature via the insulating layers 15 and 17,
Bonding is performed by anodic bonding, pressing, heat treatment, or a combination thereof (FIG. 1 (g)). As a result, the support substrate 16 and the non-porous single crystal layer 14 are firmly bonded via the insulating layers 15 and 17. The insulating layer 1
The layers 5 and 17 may be formed on at least one of the non-porous single-crystal silicon layer 14 and the silicon support substrate 16 or may be laminated in three layers with the insulating layers 15 and 17 interposed therebetween.

【0046】つぎに、多孔質層13中及び/又はその上
下いずれかの界面において貼り合わせた基板を分離する
(図1(h))。なお、分離方法の詳細については後述
する。支持基板16側は、残留多孔質体13A/非多孔
質単結晶層14/絶縁層15,17/支持基板16のよ
うな構造の複合部材になる。そして、分離面上に残留す
る残留多孔質体13Aを選択的に除去する。
Next, the bonded substrates are separated in the porous layer 13 and / or at the upper or lower interface (FIG. 1 (h)). The details of the separation method will be described later. On the support substrate 16 side, a composite member having a structure such as the residual porous body 13A / non-porous single crystal layer 14 / insulating layers 15, 17 / support substrate 16 is formed. Then, the residual porous body 13A remaining on the separation surface is selectively removed.

【0047】フッ酸、あるいはフッ酸にアルコール及び
過酸化水素水の少なくともどちらか一方を添加した混合
液、あるいはバッファードフッ酸あるいはバッファード
フッ酸にアルコール及び過酸化水素水の少なくともどち
らか一方を添加した混合液の少なくとも一種類を用いて
残留多孔質体13Aのみを無電解湿式化学エッチングに
より絶縁層15,17と支持基板16との上に薄膜化し
た単結晶層14を残存させる。
Hydrofluoric acid, a mixed solution obtained by adding at least one of alcohol and hydrogen peroxide to hydrofluoric acid, or buffered hydrofluoric acid or at least one of alcohol and hydrogen peroxide to buffered hydrofluoric acid Using at least one of the added mixed liquids, only the residual porous body 13A is subjected to electroless wet chemical etching to leave the single-crystal layer 14 thinned on the insulating layers 15, 17 and the supporting substrate 16.

【0048】上記のように、多孔質体の膨大な表面積に
より選択的に多孔質体のみをエッチング除去可能であ
る。但し、多孔質層13と半導体層14との界面に亀裂
が生じ、残留多孔質体13Aが殆んど存在しない場合に
は、上記エッチング工程は不要となる。多孔質層中に亀
裂が生じて分離され、分離面に多孔質体13が残ってい
る場合にはこのように多孔質体の除去が必要になる。
As described above, only the porous body can be selectively removed by etching due to the huge surface area of the porous body. However, when a crack is generated at the interface between the porous layer 13 and the semiconductor layer 14 and the residual porous body 13A hardly exists, the above-mentioned etching step becomes unnecessary. When the porous layer is cracked and separated and the porous body 13 remains on the separation surface, it is necessary to remove the porous body.

【0049】分離後の第1の基体は、分離後の表面荒れ
を平坦平滑化することにより、表面にエピタキシャル成
長層12が既に形成されている基体として利用すること
が可能となる。分離後の表面荒れを平滑化する方法とし
ては、研磨や、水素アニールによる方法があるが、水素
アニールによる方法の方が基体減少を少なくでき、1回
のエピタキシャルシリコン層の堆積でより多くの回数の
エピタキシャルシリコンの分離工程を経ることができる
ため望ましい。
The first substrate after separation can be used as a substrate on which the epitaxial growth layer 12 has already been formed by flattening and smoothing the surface roughness after separation. Methods for smoothing the surface roughness after separation include polishing and hydrogen annealing, but the method using hydrogen annealing can reduce the reduction of the substrate and can increase the number of times per epitaxial silicon layer deposition. This is preferable because the step of separating epitaxial silicon can be performed.

【0050】水素アニールは、米国特許番号5,86
9,387号の明細書に記載の水素を含む雰囲気中での
熱処理を行うことによりSOI基板の表面を平滑化する
ことを、本発明者らにより提案しているように、基板エ
ッチング後の表面に市販の研磨されたシリコンウェハに
比べて表面の凹凸形状が存在しても研磨仕上げのシリコ
ンウェハ並みに改善される効果を持つことを報告してい
る。
Hydrogen annealing is described in US Pat.
As proposed by the present inventors, it is proposed that the surface of an SOI substrate be smoothed by performing a heat treatment in an atmosphere containing hydrogen as described in the specification of Japanese Patent No. 9,387. Report that even if there is an uneven shape on the surface as compared with a commercially available polished silicon wafer, it has the effect of being improved to the same degree as a polished silicon wafer.

【0051】一方、研磨をすることにより残留多孔質体
の除去と平滑化とを同一工程で達成できる。この場合に
は、非多孔質単結晶層14を研磨ストッパーとして、多
孔質層13を選択研磨で除去する。図1(l)はこうし
て得られる半導体部材を示している。絶縁層15,17
と支持基板16上とに薄膜化した単結晶層14が平坦に
しかも均一に薄膜化されて、ウエハ全域に、大面積に形
成される。こうして、一枚のSOI構造を有する半導体
部材が得られる(一巡目)。さらに、残留多孔質体13
B/エピタキシャル成長層12/11のような構造にな
っているシリコン単結晶基体11側においては、残留多
孔質体13Bを選択的に除去する。
On the other hand, removal and smoothing of the residual porous body can be achieved in the same step by polishing. In this case, the porous layer 13 is removed by selective polishing using the non-porous single crystal layer 14 as a polishing stopper. FIG. 1 (l) shows the semiconductor member thus obtained. Insulating layers 15, 17
The thinned single crystal layer 14 is formed flat and uniformly on the support substrate 16 and is formed in a large area over the entire wafer. Thus, one semiconductor member having the SOI structure is obtained (first round). Further, the residual porous body 13
B / Remaining porous body 13B is selectively removed on the side of silicon single crystal substrate 11 having a structure like epitaxial growth layer 12/11.

【0052】フッ酸、あるいはフッ酸にアルコール及び
過酸化水素水の少なくともどちらか一方を添加した混合
液、あるいはバッファードフッ酸あるいはバッファード
フッ酸にアルコール及び過酸化水素水の少なくともどち
らか一方を添加した混合液の少なくとも一種類を用いて
残留多孔質体13Bのみを無電解湿式化学エッチングし
て除去しエピタキシャル成長層12/単結晶基体11の
構造にする(図1(i))。
Hydrofluoric acid, a mixed solution obtained by adding at least one of alcohol and hydrogen peroxide to hydrofluoric acid, or buffered hydrofluoric acid or at least one of alcohol and hydrogen peroxide to buffered hydrofluoric acid Using at least one of the added liquid mixtures, only the residual porous body 13B is removed by electroless wet chemical etching to obtain a structure of the epitaxial growth layer 12 / single crystal substrate 11 (FIG. 1 (i)).

【0053】残留多孔質体13Bの除去により荒れたエ
ピタキシャル成長層12の表面を、水素を含む還元性雰
囲気中で熱処理し、エピタキシャル成長層12の表面を
平坦平滑化する(図1(j))。平坦平滑化されたエピ
タキシャル成長層12及び第1の基体11は、図1
(b)のエピタキシャル成長層12/単結晶基体11の
構造の基体として再び使用する。このエッチングと水素
アニールに代えて研磨により残留多孔質体13Bの除去
と平滑化を行ってもよい。
The surface of the epitaxial growth layer 12 roughened by the removal of the residual porous body 13B is heat-treated in a reducing atmosphere containing hydrogen to flatten and smooth the surface of the epitaxial growth layer 12 (FIG. 1 (j)). The flattened epitaxial growth layer 12 and the first substrate 11 are shown in FIG.
It is used again as a substrate having the structure of (b) epitaxial growth layer 12 / single crystal substrate 11. Instead of the etching and the hydrogen annealing, the removal and smoothing of the residual porous body 13B may be performed by polishing.

【0054】以下、2巡目の工程(c)〜(l)を行う
ことにより、2枚目のSOI構造の半導体部材が得られ
る。
Thereafter, the second cycle of steps (c) to (l) is performed to obtain a second semiconductor member having an SOI structure.

【0055】前述したとおり、本実施形態では、図1
(b)に示すように、比較的厚いエピタキシャル成長層
12を形成しておいたので、図1(j)に示すように平
坦平滑化エピタキシャル成長層12を備えた第1の基体
11には、エピタキシャル成長を施すことなく図1
(c)の工程に移すことができる。この時残留エピタキ
シャル成長層12の厚さteは次に多孔質化すべき厚さ
tpsよりも充分厚い。
As described above, in the present embodiment, FIG.
As shown in FIG. 1B, since a relatively thick epitaxial growth layer 12 has been formed, the first substrate 11 having the flattened and smooth epitaxial growth layer 12 as shown in FIG. Figure 1 without application
The process can be shifted to the step (c). At this time, the thickness te of the residual epitaxial growth layer 12 is sufficiently larger than the thickness tps to be made porous next.

【0056】たとえば、市販のバッチ式エピタキシャル
成長装置においては、一枚の基体にエピタキシャル成長
を施す毎に、基体の搬入時間、昇温時間、実効的なエピ
タキシャル成長時間、降温時間、基体の搬出時間を要す
る。
For example, in a commercially available batch-type epitaxial growth apparatus, each time one substrate is subjected to epitaxial growth, a substrate loading time, a temperature rising time, an effective epitaxial growth time, a temperature decreasing time, and a substrate unloading time are required.

【0057】本実施形態によれば、一巡目のエピタキシ
ャル成長時に、2巡目以降にに消耗されるエピタキシャ
ル成長層12の分を含めて厚く、形成しているために、
基体の搬入時間、昇温時間、降温時間、基体の搬出時間
を1回分省くことができる。n巡目(n≧3)の分を含
めて厚く形成すれば、n−1回分省くこともできる。
According to this embodiment, at the time of the first round of epitaxial growth, the layer is formed to be thick including the portion of the epitaxial growth layer 12 consumed in the second and subsequent rounds.
The time for carrying in the substrate, the time for raising the temperature, the time for lowering the temperature, and the time for carrying out the substrate can be omitted for one time. If it is formed to be thick including the n-th round (n ≧ 3), it is possible to omit n-1 times.

【0058】また、複数回数分離分の厚さのエピタキシ
ャル成長層12を一括して形成することにより、エピタ
キシャル成長層12に形成時に、基板が受ける高温の履
歴を減らすことができると共に工程数を減少することが
でき、低コスト化を図ることが可能となる。
Further, by forming the epitaxial growth layer 12 having a thickness corresponding to a plurality of separations at a time, it is possible to reduce the history of high temperature applied to the substrate when forming the epitaxial growth layer 12 and to reduce the number of steps. And cost can be reduced.

【0059】さらに、シリコン単結晶基体11とシリコ
ン支持基体16との両方を、破壊することなく分離する
方法としては、以下のような方法を採用することができ
る。
Further, as a method for separating both the silicon single crystal substrate 11 and the silicon support substrate 16 without breaking, the following method can be adopted.

【0060】1つは、貼り合わせ面に対して交差する方
向に引っ張る方法である。これは、図2(a)に示すよ
うに基体11の端部に外力F1を加えることによってシ
リコン単結晶基体11とシリコン支持基体16とを分離
するものである。この場合は、多孔質層13の端部から
内部に向かって、亀裂が延びて行き分離される。
One is a method of pulling in a direction crossing the bonding surface. This is to separate the silicon single crystal base 11 and the silicon support base 16 by applying an external force F1 to the end of the base 11, as shown in FIG. In this case, cracks extend from the end of the porous layer 13 toward the inside and are separated.

【0061】2つ目は、貼り合わせ面に対して平行に剪
断応力をかける方法、より具体的には貼り合わせ面に平
行な面でそれぞれの基体を互いに反対方向に移動させる
方法や円周方向にそれぞれの基体を反対方向に回転させ
る方法などである。このためには、図2(b)に示すよ
うに外力F2を加えればよい。
The second method is to apply a shearing stress in parallel to the bonding surface, more specifically, to move the respective substrates in directions parallel to the bonding surface in opposite directions, or in a circumferential direction. Then, the respective substrates are rotated in opposite directions. For this purpose, an external force F2 may be applied as shown in FIG.

【0062】3つ目は、貼り合わせ面に対して交差する
方向に加圧する方法である。この場合は、図2(a)に
示す外力F1を加える向きを逆にしたと考えればよい。
A third method is to apply pressure in a direction intersecting the bonding surface. In this case, it can be considered that the direction in which the external force F1 shown in FIG. 2A is applied is reversed.

【0063】4つ目は、図2(c)に示すように多孔質
層13の端部に剥離用のエネルギーF3を加える方法で
ある。具体的には、鋭利なブレードを挿入したり、高圧
の流体を吹き付けたりすることにより、端部から剥離す
る。また、基体の端部を熱酸化して多孔質層を体積膨張
させて端面から剥離することもできる。更には、第2の
基体16として、フレキシブル基板を用い、これを湾曲
させるように引っ張ることにより端面から剥離すること
もできる。
A fourth method is to apply energy F3 for peeling to the end of the porous layer 13 as shown in FIG. 2 (c). Specifically, it is peeled off from the end by inserting a sharp blade or spraying a high-pressure fluid. Further, the porous layer can be peeled off from the end surface by thermally oxidizing the end portion of the base to expand the volume of the porous layer. Furthermore, it is also possible to use a flexible substrate as the second base 16 and pull it to bend from the end face.

【0064】本発明に用いることができる分離方法は、
米国特許番号5,856,229号、米国特許番号5,
854,123号の各明細書、特開平9−237884
号公報、特開平10−233352号公報、特開平11
−45840号公報に詳しく記載されている。また、分
離領域として機能する多孔質層を貼り合わせ基体の側面
から選択エッチングして分離する方法によって分離して
もよい。
The separation method that can be used in the present invention is as follows:
U.S. Pat. No. 5,856,229; U.S. Pat.
854,123, JP-A-9-237884
JP-A-10-233352, JP-A-10-233352
No. 45840 describes this in detail. Alternatively, the separation may be performed by a method in which a porous layer functioning as a separation region is selectively etched and separated from the side surface of the bonded substrate.

【0065】貼り合わせ基体の端に水あるいは純水など
の液体又は窒素、エアー、酸素、水素、炭酸ガス、不活
性ガスなどの気体流体を噴射する方法を図2(d)に示
す。NZは流体噴射ノズル、WJは流体であり、面取り
された基体11,16の間にできる凹部に流体を噴き付
けることにより2つに分離する。
FIG. 2D shows a method of injecting a liquid such as water or pure water or a gaseous fluid such as nitrogen, air, oxygen, hydrogen, carbon dioxide, or an inert gas into the end of the bonded substrate. NZ is a fluid ejection nozzle, and WJ is a fluid, which is separated into two by spraying the fluid onto a recess formed between the chamfered bases 11 and 16.

【0066】第1の基体の表面にあらかじめエピタキシ
ャル成長層12を分離に要する厚みの少なくともn倍
(n≧2)の厚みに形成しておくこと及び前記分離され
た第1の基体は表面平滑化工程により再び第1の基体1
1として用いることができる。
The epitaxial growth layer 12 is formed on the surface of the first substrate in advance to a thickness of at least n times (n ≧ 2) the thickness required for separation, and the separated first substrate is subjected to a surface smoothing step. The first substrate 1 again
1 can be used.

【0067】つまり、エピタキシャル成長層12中の分
離領域の表面からの厚さをtpsとしたときに、第1の
基体11に形成するエピタキシャル成長層12の厚さを
teとすると、teの厚さがte≧ntps(n≧2)
の厚さとすることにより1回のエピタキシャル成長層1
2の堆積で複数回数のエピタキシャルシリコンの分離工
程を経ることを可能にするため、従来工程での第1の基
体11を再利用する際の、 1.第1の基体11表面にエピタキシャル成長層12の
形成 2.分離 3.分離後の第1の基体11の表面荒れを平坦化 4.第1の基体11の表面にエピタキシャル成長層12
の形成 という工程が、 1.第1の基体11の表面にn回分離分の厚さのエピタ
キシャル成長層12の形成 2.分離 3.分離後の第1の基体11の表面荒れを平坦化 という工程となる。
That is, assuming that the thickness of the epitaxial growth layer 12 formed on the first substrate 11 is te when the thickness from the surface of the isolation region in the epitaxial growth layer 12 is tps, the thickness of te is te ≧ ntps (n ≧ 2)
The thickness of one epitaxial growth layer 1
To reuse the first substrate 11 in the conventional process in order to enable the epitaxial silicon to be separated a plurality of times in the deposition of 1. 1. Formation of epitaxial growth layer 12 on the surface of first base 11 Separation 3. 3. Flatten the surface roughness of the first substrate 11 after separation. The epitaxial growth layer 12 is formed on the surface of the first base 11.
The process of forming 1. Formation of epitaxial growth layer 12 having a thickness of n separations on the surface of first base 11 Separation 3. This is a step of flattening the surface roughness of the first substrate 11 after the separation.

【0068】また、エピタキシャル成長層12の形成に
市販のバッチ式エピタキシャル成長装置を用いた場合に
は1回のエピタキシャルシリコンの形成につき、チャン
バー内に基板を投入後、昇温、エピタキシャル成長、降
温、等の工程が組み込まれる。
When a commercially available batch type epitaxial growth apparatus is used to form the epitaxial growth layer 12, for each formation of epitaxial silicon, the substrate is put into a chamber, and then the steps such as temperature increase, epitaxial growth, temperature decrease, etc. are performed. Is incorporated.

【0069】したがって、複数回数分離分の厚さのエピ
タキシャル成長層12を一括して形成することにより、
基体が受ける高温の熱履歴を減らすことができるという
効果をもつと共に、工程数を減少することができ、低コ
スト化を図ることが可能となる。
Therefore, by forming the epitaxial growth layer 12 having a thickness corresponding to a plurality of separations at a time,
This has the effect of reducing the high-temperature heat history applied to the substrate, reduces the number of steps, and enables cost reduction.

【0070】また、2巡以上の分離工程を経てエピタキ
シャル成長層12の厚さteがte<ntpx(n≧
1)となった場合、再び第1の基体11上にエピタキシ
ャル成長層12の厚さをte≧nt(n≧2)となるよ
うにエピタキシャル成長層12を形成することにより、
再び複数回の分離工程を経ることが可能な表面にエピタ
キシャル成長層12を形成した第1の基体11として利
用することができるようになる。
After two or more separation steps, the thickness te of the epitaxial growth layer 12 becomes te <ntpx (n ≧ n).
In the case of 1), the epitaxial growth layer 12 is formed on the first substrate 11 again so that the thickness of the epitaxial growth layer 12 becomes te ≧ nt (n ≧ 2).
It can be used as the first base 11 having the epitaxial growth layer 12 formed on the surface that can be subjected to a plurality of separation steps again.

【0071】従来の方法では、第1の基体11の表面に
形成される多孔質層13の構造が、多孔質層13上に形
成される非多孔質半導体層結晶膜に導入される積層欠陥
の数に密接に関係しており、多孔質層13の構造を制御
するために第1の基体11の比抵抗を制御する必要があ
る。
In the conventional method, the structure of the porous layer 13 formed on the surface of the first substrate 11 is changed to the structure of the non-porous semiconductor layer crystal film formed on the porous layer 13. It is closely related to the number, and it is necessary to control the specific resistance of the first base 11 in order to control the structure of the porous layer 13.

【0072】しかし、第1の基体11の表面にエピタキ
シャル成長層12を形成することにより第1の基体11
としてエピタキシャル成長層12を使用することができ
る。エピタキシャル成長層12は比抵抗を結晶成長の際
の不純物制御により非常に厳密に制御することができ、
多孔質構造の制御には非常に有効な手段である。
However, by forming the epitaxial growth layer 12 on the surface of the first substrate 11,
Can be used as the epitaxial growth layer 12. The epitaxial growth layer 12 can control the specific resistance very strictly by controlling impurities during crystal growth,
This is a very effective means for controlling the porous structure.

【0073】さらに、多孔質層13の構造は第1の基体
11の表面に形成されたエピタキシャル成長層12の比
抵抗により制御されるため、エピタキシャル成長層12
を形成する第1の基体11の種類を選ぶ必要が無くな
る。
Further, since the structure of the porous layer 13 is controlled by the specific resistance of the epitaxial growth layer 12 formed on the surface of the first base 11,
There is no need to select the type of the first base 11 that forms

【0074】上記は、つまり任意の比抵抗のエピタキシ
ャル成長層12を形成することができれば、その下地と
なる第1の基板の種類は何でもよいことになる。具体的
には、第1の基板として従来ではp+高品位基板を使用
していたところを、p+低品位基板、p-低品位基板、n
+低品位基板、n-低品位基板、p-高品位基板、n+高品
位基板しいてはn-高品位基板を表面にエピタキシャル
成長層12を形成した第1の基体11として使用するこ
とができるようになるということである。
That is, if the epitaxial growth layer 12 having an arbitrary specific resistance can be formed, the type of the first substrate serving as the base is not limited. Specifically, the p + high-quality substrate, the p + low-quality substrate, the p low-quality substrate, the n +
A + low-quality substrate, an n - low-quality substrate, a p - high-quality substrate, and an n + high-quality substrate, and an n - high-quality substrate can be used as the first base 11 having the epitaxial growth layer 12 formed on the surface. That is to say.

【0075】また、第1の基体11の表面に形成される
多孔質層13の構造は、多孔質層13上に形成される非
多孔質半導体単結晶膜に導入される積層欠陥の数や、分
離に用いる高多孔度層の構造に密接に関係している。通
常のCZ基板では、インゴット内で比抵抗が0.01〜
0.02Ωcmと±50%ものばらつきがみられる。
Further, the structure of the porous layer 13 formed on the surface of the first base 11 depends on the number of stacking faults introduced into the non-porous semiconductor single crystal film formed on the porous layer 13, It is closely related to the structure of the high porosity layer used for separation. In a normal CZ substrate, the specific resistance in the ingot is 0.01 to
A variation of ± 50% is observed at 0.02 Ωcm.

【0076】このように比抵抗がばらつくと第1の基体
11の表面に形成する多孔質構造の制御が難しくなり、
エピタキシャル成長層12の積層欠陥密度のばらつき
や、分離に用いる高多孔度層の構造は分離工程のばらつ
きにつながり安定性に欠けることになり、その制御を非
常に難しいものにしている。
When the specific resistance varies as described above, it becomes difficult to control the porous structure formed on the surface of the first substrate 11,
Variations in the stacking fault density of the epitaxial growth layer 12 and the structure of the high porosity layer used for separation lead to variations in the separation process, resulting in a lack of stability, making the control very difficult.

【0077】したがって、第1の基体11としてエピタ
キシャル成長層12を用いることにより、多孔質層13
を形成する単結晶層の比抵抗を、結晶成長の際の不純物
制御により非常に厳密に制御することができるため、多
孔質層13の構造制御が非常に安定したものとなる。
Therefore, by using the epitaxial growth layer 12 as the first substrate 11, the porous layer 13
Can be very strictly controlled by controlling impurities during crystal growth, so that the structure control of the porous layer 13 is very stable.

【0078】前記、エピタキシャル成長層12の多孔質
層の構造を制御するためには第1の基体11の表面に形
成されるエピタキシャル成長層12はp+又はn+のもの
を形成した方が好ましい。また、一般的に使用されてい
るCZ基板にはスワールやCOPが存在する。SOIウ
エハを作製するにあたりCOPのある基板を使うと、こ
のCOPがSOI層中に存在した場合にはHF欠陥と呼
ばれる欠陥形成につながる。
In order to control the structure of the porous layer of the epitaxial growth layer 12, it is preferable that the epitaxial growth layer 12 formed on the surface of the first substrate 11 be of p + or n + . In addition, swirls and COPs are present in commonly used CZ substrates. When a substrate having a COP is used for manufacturing an SOI wafer, when this COP is present in the SOI layer, a defect called an HF defect is formed.

【0079】前記HF欠陥部ではSiがないため、SO
I基板としては致命的な欠陥である。また、CVD等を
用いて形成したエピタキシャル成長層12では、市販の
もので比抵抗面内ばらつき±5%、ウエハ間ばらつき±
7%と非常に高精度に比抵抗を制御することが可能とな
り、CZ基板に見られる不純物の濃度むらを原因とする
スワールが存在しないため、多孔質層13を形成した際
の多孔質層13の厚さ分布の均一性が高めることができ
る。
Since there is no Si in the HF defect, SO
This is a fatal defect for an I substrate. The epitaxial growth layer 12 formed by CVD or the like is a commercially available epitaxial growth layer 12 having a resistivity in-plane variation of ± 5% and a wafer-to-wafer variation of ± 5%.
Since the specific resistance can be controlled with a very high accuracy of 7%, and there is no swirl due to the uneven concentration of impurities found in the CZ substrate, the porous layer 13 formed when the porous layer 13 is formed Can improve the uniformity of the thickness distribution.

【0080】したがって、第1の基体11としてエピタ
キシャル成長層12を使用することにより、CZ基板に
存在するスワールやCOPが原因とされる欠陥を無くす
ことができるため、SOIウエハを作製するにあたりウ
エハに導入される欠陥を大幅に低減することができる。
Therefore, by using the epitaxial growth layer 12 as the first base 11, defects caused by swirl and COP existing in the CZ substrate can be eliminated. Defects can be greatly reduced.

【0081】しかし、このエピタキシャルを成長させる
工程は工程数が多い上、時間がかかる為製造タクト、製
造コストの面で課題となっていたが、上記本発明を用い
ることで前記課題を解決することができる。
However, the step of growing the epitaxial layer involves many steps and takes a long time, so that it has been a problem in terms of manufacturing tact time and manufacturing cost. Can be.

【0082】(実施形態2)以下、本発明の実施形態1
による半導体部材の製造方法を応用した別の実施形態に
ついて説明する。図4を参照して本実施形態の半導体部
材の製造方法について説明する。525μmの厚みをも
った比抵抗0.01Ω・cm〜100Ω・cmのN型の
4インチ径の第1の(100)単結晶シリコン基板31
(図4(a))上に比抵抗0.01Ω・cmのN型の単
結晶シリコン層32を50μmLPE(Liquid Phase E
pitaxy)法を用いて成長する(図4(b))。
(Embodiment 2) Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described.
Another embodiment to which the method for manufacturing a semiconductor member according to the present invention is applied will be described. A method for manufacturing a semiconductor member according to the present embodiment will be described with reference to FIG. N-type 4 inch diameter first (100) single-crystal silicon substrate 31 having a thickness of 525 μm and a specific resistance of 0.01 Ω · cm to 100 Ω · cm
(FIG. 4A) An N-type single-crystal silicon layer 32 having a specific resistance of 0.01 Ω · cm is formed on 50 μmL PE (Liquid Phase E)
(pitaxy) method (FIG. 4B).

【0083】成長方法としては、単結晶シリコン基板3
1を過飽和状態まで溶かし込んだ900℃の金属インジ
ウム溶媒の中に浸漬し、その後、徐冷して単結晶シリコ
ン層32を50μm程の厚さに形成する。この基板の表
面のエピタキシャルシリコン層32をHF溶液中におい
て陽極化成を行う。こうして、厚さ9μmの多孔質シリ
コン層33を形成する(図3(c))。陽極化成条件は
以下の通りである。
As a growth method, the single crystal silicon substrate 3
1 is immersed in a metal indium solvent at 900 ° C. dissolved in a supersaturated state, and then slowly cooled to form a single-crystal silicon layer 32 having a thickness of about 50 μm. The epitaxial silicon layer 32 on the surface of this substrate is anodized in an HF solution. Thus, a porous silicon layer 33 having a thickness of 9 μm is formed (FIG. 3C). The anodizing conditions are as follows.

【0084】 電流密度 :7(mA・cm-2) 陽極化成溶液 :HF:H2 O:C2 5 OH=1:1:1 時間 :11(分) 多孔質シリコンの厚み:9(μm) 多孔度 :15(%) この基板を酸素雰囲気中400℃で2時間酸化する。こ
の酸化により多孔質シリコン層33の孔の内壁は熱酸化
膜で覆われる。多孔質シリコン層33上にMBE(Mole
cular Beam Epitaxy)法により単結晶シリコン層34を
545nmエピタキシャル成長する(図4(d))。成
長条件は以下の通りである。
Current density: 7 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 11 (min) Thickness of porous silicon: 9 (μm) This substrate is oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 2 hours. Due to this oxidation, the inner wall of the hole of the porous silicon layer 33 is covered with the thermal oxide film. MBE (Mole) on the porous silicon layer 33
The single crystal silicon layer 34 is epitaxially grown to a thickness of 545 nm by a cular beam epitaxy method (FIG. 4D). The growth conditions are as follows.

【0085】 温度 :700℃ 圧力 :1×10-9Torr(約1.3×10-7Pa) 成長速度:0.1nm/sec 温度 :950℃ 成長速度:0.3μm/min さらに、単結晶シリコン層34の表面に、熱酸化により
100nmのSiO2層35を形成する(図4
(e))。別に第2の基体として用意した溶融石英基板
36(図4(f))の表面とSiO2 層35の表面とを
重ね合わせ、接触させた後、400℃で2時間の熱処理
をし、貼り合わせを行う(図4(g))。ここで、重ね
合わせる前にN2 プラズマ処理等の前処理を行う。
Temperature: 700 ° C. Pressure: 1 × 10 −9 Torr (about 1.3 × 10 −7 Pa) Growth rate: 0.1 nm / sec Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min Further, single crystal On the surface of the silicon layer 34, an SiO 2 layer 35 of 100 nm is formed by thermal oxidation.
(E)). Separately, the surface of the fused quartz substrate 36 (FIG. 4 (f)) prepared as the second substrate and the surface of the SiO 2 layer 35 are overlapped and brought into contact, and then heat-treated at 400 ° C. for 2 hours and bonded. (FIG. 4 (g)). Here, pre-processing such as N 2 plasma processing is performed before overlapping.

【0086】貼り合わせたウエハに面内に対して垂直方
向にさらに面内に均一に充分な圧力を加えて多孔質シリ
コン層33を破壊させウエハを二分割する。こうして、
多孔質シリコンを表出させる(図4(h))。その後、
多孔質シリコン層33をバッファード弗酸とH22濃度
30wt%過酸化水素水との混合液(1:5)で撹拌し
ながら選択エッチングする。単結晶シリコンはエッチン
グされずに残り、単結晶シリコンをエッチ・ストップの
材料として、多孔質シリコンは選択エッチングされ、完
全に除去される(図4(l))。
A sufficient pressure is applied to the bonded wafer evenly in a direction perpendicular to the plane and further in the plane to break the porous silicon layer 33 to divide the wafer into two parts. Thus,
The porous silicon is exposed (FIG. 4 (h)). afterwards,
The porous silicon layer 33 is selectively etched while being stirred with a mixed solution (1: 5) of buffered hydrofluoric acid and a hydrogen peroxide solution having an H 2 O 2 concentration of 30 wt%. The single crystal silicon remains without being etched, and the porous silicon is selectively etched and completely removed using the single crystal silicon as a material for the etch stop (FIG. 4 (l)).

【0087】こうして、溶融石英基板36上に0.5μ
mの厚みをもった単結晶シリコン層34が形成できる。
In this way, 0.5 μm
A single crystal silicon layer 34 having a thickness of m can be formed.

【0088】第1の基体31の表面にエピタキシャルシ
リコン層32を形成した基板を用いることにより従来の
CZ基板を用いて作製したSOI基板に比べてスワール
レスで、HF欠陥試験でCOPフリーの高品質な半導体
層を有するSOI基板が得られる。
By using a substrate in which an epitaxial silicon layer 32 is formed on the surface of the first base 31, swirl-less and COP-free high quality in an HF defect test are used as compared with an SOI substrate manufactured using a conventional CZ substrate. An SOI substrate having a simple semiconductor layer can be obtained.

【0089】一方、分離した単結晶シリコン基板31に
残存する多孔質シリコン層33Bを同様のエッチングに
より除去する(図4(i))その後、その基板を水素を
含む還元性雰囲気中でエッチングによる表面荒れを平坦
にするために熱処理する(図4(j))。処理条件は以
下の通りである。
On the other hand, the porous silicon layer 33B remaining on the separated single crystal silicon substrate 31 is removed by similar etching (FIG. 4 (i)), and then the substrate is etched in a reducing atmosphere containing hydrogen. Heat treatment is performed to make the roughness flat (FIG. 4 (j)). The processing conditions are as follows.

【0090】 温度 :1100℃ 時間 :2時間 ソースガス:H2 ガス流量 :10 l/min ガス圧力 :大気圧 水素アニール処理では、表面エネルギーを下げるべく表
面原子のマイグレーションが生じるため選択エッチング
による表面荒れを平坦平滑化することができる。原子間
力顕微鏡での評価において50μm角の領域での平均2
乗荒さを0.2nmで、通常市販されている研磨仕上げ
のシリコン基板と同等以上にすることができる。
Temperature: 1100 ° C. Time: 2 hours Source gas: H 2 gas flow rate: 10 1 / min Gas pressure: Atmospheric pressure In the hydrogen annealing treatment, migration of surface atoms occurs in order to reduce the surface energy, so that the surface is roughened by selective etching. Can be flattened and smoothed. In the evaluation with an atomic force microscope, an average of 2
The roughness is 0.2 nm, which can be equal to or higher than that of a commercially available polished silicon substrate.

【0091】多孔質シリコン層33を形成する基板にエ
ピタキシャルシリコン層32を積んだ基板を用いてSO
I基板を作製する場合には、水素を含む還元性雰囲気中
でエッチングによる表面荒れを平坦にするために熱処理
した後にもスワールがみられず、良好な貼り合わせ状態
となる。
Using a substrate on which an epitaxial silicon layer 32 is stacked on a substrate on which a porous silicon layer 33 is to be formed, SO
In the case of fabricating an I-substrate, no swirl is observed even after heat treatment for flattening surface roughness due to etching in a reducing atmosphere containing hydrogen, and a good bonding state is obtained.

【0092】こうして得られたエピタキシャルシリコン
層32を用いて上述の多孔質層形成工程以降からの工程
を繰り返すことにより高品質な半導体層を有するSOI
基板が5枚得られる。さらに、エピタキシャルシリコン
層32が9μm以下の厚さになった場合には、単結晶シ
リコンを、LPE法を用いて成長させ再びエピタキシャ
ルシリコン層32の厚さを50μmに戻して、上述の多
孔質層形成工程以降からの工程を繰り返すことにより高
品質な半導体層を有する更に5枚のSOI基板を得るこ
とができる。
Using the thus obtained epitaxial silicon layer 32 and repeating the steps from the above-described porous layer forming step onward, an SOI having a high quality semiconductor layer is obtained.
Five substrates are obtained. Further, when the epitaxial silicon layer 32 has a thickness of 9 μm or less, single-crystal silicon is grown by using the LPE method, and the thickness of the epitaxial silicon layer 32 is returned to 50 μm again. By repeating the steps after the formation step, five more SOI substrates having a high-quality semiconductor layer can be obtained.

【0093】(実施形態3)図5を参照して本実施形態
の半導体部材の製造方法について説明する。525μm
の厚みをもった比抵抗0.01Ω・cm〜100Ω・c
mのN型の4インチ径の第1の(100)単結晶シリコ
ン基板41(図5(a))上に比抵抗0.05Ω・cm
のN型の単結晶シリコンをMBE(Mclecular Beam Epi
taxy)法によりエピタキシャル成長し、厚さ20μmの
層42を形成する(図5(b))。成長条件は以下の通
りである。
(Embodiment 3) A method of manufacturing a semiconductor member according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 525 μm
Specific resistance 0.01Ω · cm to 100Ω · c with thickness of
m on a first (100) single-crystal silicon substrate 41 (FIG. 5 (a)) having a diameter of 4 inches and an N-type.
N-type single-crystal silicon from MBE (Mclecular Beam Epi
(taxy) method to form a layer 42 having a thickness of 20 μm (FIG. 5B). The growth conditions are as follows.

【0094】 温度 :700℃ 圧力 :1×10-9Torr(1.3×10-7Pa) 成長速度:0.1nm/sec 温度 :950℃ この基板の表面のエピタキシャルシリコン層42をHF
溶液中において陽極化成を行う。こうして、多孔質シリ
コン層43を形成する(図5(c))。陽極化成条件は
以下の通りである。
Temperature: 700 ° C. Pressure: 1 × 10 −9 Torr (1.3 × 10 −7 Pa) Growth rate: 0.1 nm / sec Temperature: 950 ° C. The epitaxial silicon layer 42 on the surface of this substrate is HF
Anodizing is performed in the solution. Thus, the porous silicon layer 43 is formed (FIG. 5C). The anodizing conditions are as follows.

【0095】 電流密度 :7(mA・cm-2) 陽極化成溶液 :HF:H2 O:C2 5 OH=1:1:1 時間 :5(分) 多孔質シリコンの厚み:5(μm) 多孔度 :20(%) この基板を酸素雰囲気中400℃で1時間酸化する。こ
の酸化により多孔質シリコン層43の孔の内壁は熱酸化
膜で覆われる。多孔質シリコン層43上にMOCVD
(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法によ
り単結晶GaAsをエピタキシャル成長し厚さ1μmの
層44を形成する(図5(d))。成長条件は以下の通
りである。
Current density: 7 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1: 1 Time: 5 (min) Thickness of porous silicon: 5 (μm) This substrate is oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the hole of the porous silicon layer 43 is covered with the thermal oxide film. MOCVD on the porous silicon layer 43
Single crystal GaAs is epitaxially grown by a (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method to form a layer 44 having a thickness of 1 μm (FIG. 5D). The growth conditions are as follows.

【0096】 ソースガス:TMG/AsH3 /H2 ガス圧力 :80Torr(約1.1×104Pa) 温度 :700℃ 別に用意した第2の基体46(図5(f))の表面とG
aAs層44表面とを重ね合わせ、接触させた後、90
0℃で1時間の熱処理をし、貼り合わせを行う(図5
(g))。この熱処理により両基板は強固に貼り合わさ
れる。貼り合わせたウエハに面内に対して垂直方向にさ
らに面内に均一に充分な圧力を加え多孔質シリコン層4
3を破壊させウエハを二分割する(図5(h))。
Source gas: TMG / AsH 3 / H 2 gas pressure: 80 Torr (about 1.1 × 10 4 Pa) Temperature: 700 ° C. Surface of second substrate 46 (FIG. 5 (f)) prepared separately and G
After overlapping and contacting the surface of the aAs layer 44, 90
Heat treatment is performed at 0 ° C. for 1 hour to perform bonding (FIG. 5).
(G)). By this heat treatment, both substrates are firmly bonded. A sufficient pressure is applied uniformly to the bonded wafer in the direction perpendicular to the surface and further in the surface to form a porous silicon layer 4.
3 is broken to divide the wafer into two (FIG. 5 (h)).

【0097】その後、残留多孔質シリコン層43Aの内
壁の酸化膜を弗酸で除去した後、多孔質シリコン43A
を、 エチレンジアミン+ピロカテコール+水(17ml:3
g:8mlの比率)110℃ でエッチングする。単結晶GaAs層44はエッチング
されずに残り、単結晶GaAsをエッチ・ストップの材
料として、多孔質シリコン43Aは選択エッチングさ
れ、完全に除去される(図5(l))。
Then, after removing the oxide film on the inner wall of the residual porous silicon layer 43A with hydrofluoric acid, the porous silicon 43A is removed.
With ethylenediamine + pyrocatechol + water (17ml: 3
g: 8 ml) Etch at 110 ° C. The single-crystal GaAs layer 44 remains without being etched, and the porous silicon 43A is selectively etched using the single-crystal GaAs as a material for an etch stop, and is completely removed (FIG. 5 (l)).

【0098】単結晶GaAsの該エッチング液に対する
エッチング速度は、極めて低く、実用上無視できる膜厚
減少であると考えられる。すなわち、シリコン基板上に
1μmの厚みをもった単結晶GaAs層44が形成でき
る。多孔質シリコン層43の選択エッチングによっても
単結晶GaAs層44には変化はない。
The etching rate of the single crystal GaAs with respect to the etching solution is extremely low, and is considered to be a thickness reduction that can be ignored in practical use. That is, a single-crystal GaAs layer 44 having a thickness of 1 μm can be formed on the silicon substrate. The single crystal GaAs layer 44 does not change even by the selective etching of the porous silicon layer 43.

【0099】透過電子顕微鏡による断面観察を行えば、
GaAs層44には新たな結晶欠陥は導入されておら
ず、良好な結晶性が維持されていることが確認できる。
支持基板46として酸化膜付きのシリコン基板を用いる
ことにより、絶縁膜上のGaAsも同様に作製すること
ができる。
When a cross section is observed with a transmission electron microscope,
No new crystal defects have been introduced into the GaAs layer 44, and it can be confirmed that good crystallinity is maintained.
By using a silicon substrate with an oxide film as the support substrate 46, GaAs on an insulating film can be manufactured in a similar manner.

【0100】一方、分離した単結晶シリコン基板41に
残存する多孔質シリコン層43Bを、同様のエッチング
により除去する(図5(i))。その後、その基板を水
素を含む還元性雰囲気中でエッチングによる表面荒れを
平坦にするために熱処理する(図5(j))。処理条件
は以下の通りである。
On the other hand, the porous silicon layer 43B remaining on the separated single crystal silicon substrate 41 is removed by the same etching (FIG. 5 (i)). Thereafter, the substrate is subjected to a heat treatment in a reducing atmosphere containing hydrogen to flatten the surface roughness due to the etching (FIG. 5 (j)). The processing conditions are as follows.

【0101】 温度 :1100℃ 時間 :1時間 ソースガス:H2 ガス流量 :10 l/min ガス圧力 :大気圧 原子間力顕微鏡での評価において50μm角の領域での
平均2乗荒さを0.2nmで、通常市販されている研磨
仕上げのシリコン基板と同等以上にすることができる。
Temperature: 1100 ° C. Time: 1 hour Source gas: H 2 gas flow rate: 10 l / min Gas pressure: Atmospheric pressure The mean square roughness in a 50 μm square region in the evaluation with an atomic force microscope was 0.2 nm. Thus, it can be made equal to or more than a polished silicon substrate which is usually commercially available.

【0102】こうして得られたエピタキシャルシリコン
層42を用いて上述の多孔質層形成工程以降からの工程
を繰り返すことにより高品質なGaAsからなる半導体層を
有する化合物半導体On Insulator基板が3枚得られる。
By repeating the steps from the above-described porous layer forming step onward using the thus obtained epitaxial silicon layer 42, three compound semiconductor On Insulator substrates having a high-quality GaAs semiconductor layer can be obtained.

【0103】さらに、エピタキシャルシリコン層42が
5μm以下の厚さになった場合には、再びMBE(Mole
cular Beam Epitaxy)法によりエピタキシャルシリコン
層42の厚さを20μmに戻して、上述の多孔質層形成
工程以降からの工程を繰り返すことにより高品質な半導
体層を有する更に3枚の化合物半導体On Insulator基板
を得ることができる。
Further, when the thickness of the epitaxial silicon layer 42 becomes 5 μm or less, the MBE (Mole
The thickness of the epitaxial silicon layer 42 is returned to 20 μm by a cular beam epitaxy method, and the above-described steps after the porous layer forming step are repeated to further three compound semiconductor On Insulator substrates having a high-quality semiconductor layer. Can be obtained.

【0104】[0104]

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0105】[実施例1]再び図1を参照して本実施例
の半導体部材の製造方法を説明する。第1の基体とし
て、725μmの厚みをもった比抵抗0.01Ω・cm
のP型の8インチ径の(100)単結晶シリコン基板1
1(図1(a))上に、エピタキシャル成長層12であ
る比抵抗0.01Ω・cmのP型単結晶シリコン層をC
VD(Chemical Vapor Deposition)法を用いて成長し
厚さ30μmまでのエピタキシャル成長層12を形成し
た(図1(b))。
[Embodiment 1] Referring to FIG. 1 again, a method for manufacturing a semiconductor member of this embodiment will be described. As a first substrate, a specific resistance of 0.01 Ω · cm having a thickness of 725 μm
P type 8-inch diameter (100) single crystal silicon substrate 1
1 (FIG. 1A), a P-type single crystal silicon layer having a specific resistance of 0.01 Ω · cm
The epitaxial growth layer 12 was grown by VD (Chemical Vapor Deposition) to a thickness of 30 μm (FIG. 1B).

【0106】成長条件は以下の通りであった。The growth conditions were as follows.

【0107】 ソースガス:SiHCl3 /H2 ドーパント:B2 6 ガス圧力 :760Torr(約1.0×105Pa) 温度 :1080℃ 成長速度 :2μm/min この基板の表面上のエピタキシャル成長層12をHF溶
液中において陽極化成を行った。こうして、エピタキシ
ャル成長層12の表面にたとえば厚さ11μmの多孔質
シリコン層13を形成した(図1(c))。陽極化成条
件は以下の通りであった。
Source gas: SiHCl 3 / H 2 dopant: B 2 H 6 Gas pressure: 760 Torr (about 1.0 × 10 5 Pa) Temperature: 1080 ° C. Growth rate: 2 μm / min Epitaxially grown layer 12 on the surface of this substrate Was anodized in an HF solution. Thus, a porous silicon layer 13 having a thickness of, for example, 11 μm was formed on the surface of the epitaxial growth layer 12 (FIG. 1C). The anodizing conditions were as follows.

【0108】 電流密度 :5(mA・cm-2) 陽極化成溶液 :HF:H2 O:C2 5 OH=1:1:1 時間 :11分 多孔質の厚み :11μm 多孔度 :20% この基板を酸素雰囲気中400℃で1時間酸化した。こ
の酸化により多孔質シリコン層(多孔質半導体層)13
の孔の内壁は熱酸化膜で覆われた。その後、HF濃度が
1.2wt%HF溶液に30秒浸けて多孔質半導体層の
層表面の熱酸化膜を除去した後、よく水洗し、よく乾燥
してエピタキシャル装置に設置して水素雰囲気中で昇温
した後、多孔質シリコン層13上にCVD法により単結
晶シリコンを、エピタキシャル成長したとえば厚さ10
45nmの単結晶シリコン層14を形成した(図1
(d))。成長条件は以下の通りであった。
Current density: 5 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 11 minutes Porous thickness: 11 μm Porosity: 20% This substrate was oxidized at 400 ° C. for 1 hour in an oxygen atmosphere. By this oxidation, the porous silicon layer (porous semiconductor layer) 13
The inner wall of the hole was covered with a thermal oxide film. Then, after immersing in a HF solution having a HF concentration of 1.2 wt% for 30 seconds to remove the thermal oxide film on the surface of the porous semiconductor layer, the porous semiconductor layer is thoroughly washed with water, dried, placed in an epitaxial apparatus, and placed in an hydrogen atmosphere. After the temperature is raised, single-crystal silicon is epitaxially grown on the porous silicon layer 13 by a CVD method to a thickness of, for example, 10 μm.
A 45 nm single crystal silicon layer 14 was formed (FIG. 1).
(D)). The growth conditions were as follows.

【0109】 ソースガス:SiH2 Cl2 /H2 ガス流量 :0.1/25 l/min ガス圧力 :760Torr(約1.0×105Pa) 温度 :950℃ 成長速度 :0.2μm/min さらに、単結晶シリコン層14の表面に、絶縁層として
熱酸化により100nmのSiO2 層15を形成した
(図1(e))。別に用意した500nmのSiO2
(絶縁層)17を形成したシリコン基板16(図1
(f))のSiO2 層17側とSiO2 層15の表面と
を重ね合わせ、接触させた後、1100℃、2時間の熱
処理をし、貼り合わせを行った(図1(g))。
Source gas: SiH 2 Cl 2 / H 2 gas flow rate: 0.1 / 25 l / min Gas pressure: 760 Torr (about 1.0 × 10 5 Pa) Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.2 μm / min Further, an SiO 2 layer 15 having a thickness of 100 nm was formed as an insulating layer on the surface of the single-crystal silicon layer 14 by thermal oxidation (FIG. 1E). A silicon substrate 16 (FIG. 1) on which a separately prepared 500 nm SiO 2 layer (insulating layer) 17 was formed.
The (f)) side of the SiO 2 layer 17 and the surface of the SiO 2 layer 15 were overlapped and brought into contact with each other, and then heat-treated at 1100 ° C. for 2 hours to perform bonding (FIG. 1 (g)).

【0110】貼り合わせた基板の面に対して垂直方向に
充分な引っ張り力を加えて多孔質シリコン層13が破壊
し基板は2分割され、多孔質シリコンを表出させた(図
1(h))。
The porous silicon layer 13 was broken by applying a sufficient tensile force in the direction perpendicular to the surface of the bonded substrate, and the substrate was divided into two parts to expose the porous silicon (FIG. 1 (h)). ).

【0111】具体的には、貼り合わせた基板の両面にプ
レートを、接着剤を用いて接着し、プレートを互いに引
き離す方向に移動する治具に配した後、それによって2
つに引き離した。その後、多孔質シリコン層13をHF
濃度49wt%のフッ酸とH 22濃度30wt%過酸化
水素水との混合液(1:5)で撹拌しながら選択エッチ
ングした。
[0111] Specifically, both sides of the bonded substrate are pressed.
The plates are glued together with glue and the plates are pulled together.
After arranging on a jig that moves in the separating direction,
Pulled apart. After that, the porous silicon layer 13 is
Hydrofluoric acid with a concentration of 49 wt% and H TwoOTwoConcentration 30wt% peroxide
Selective etching while stirring with a mixture of hydrogen water (1: 5)
I did.

【0112】単結晶シリコンはエッチングされずに残
り、単結晶シリコンをエッチ・ストップの材料として多
孔質シリコンはエッチングされ、完全に除去され一枚の
SOI基板が得られた(図1(l))。
The single-crystal silicon remains without being etched, and the porous silicon is etched and completely removed using the single-crystal silicon as an etch stop material to obtain one SOI substrate (FIG. 1 (l)). .

【0113】非多孔質シリコンのエッチング液に対する
エッチング速度は極めて低く、多孔質層のエッチング速
度との選択比は105以上にも達し、非多孔質単結晶シ
リコン層14のエッチングにおけるエッチング量(数1
0nm程度)は実用上無視できる膜厚減少であった。す
なわち、SiO2層15、17上に1μmの厚みをもっ
た単結晶シリコン層14が形成できた。多孔質シリコン
の選択エッチングによっても単結晶シリコン層14には
変化はなかった。
The etching rate of the non-porous silicon with respect to the etching solution is extremely low, the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches 10 5 or more, and the etching amount (number) 1
(About 0 nm) was a practically negligible decrease in film thickness. That is, the single-crystal silicon layer 14 having a thickness of 1 μm was formed on the SiO 2 layers 15 and 17. The single crystal silicon layer 14 did not change even by the selective etching of the porous silicon.

【0114】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、シ
リコン層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好
な結晶性が維持されていることが確認された。この基板
を、HF濃度がたとえば40wt%〜49wt%のよう
な高濃度HF溶液に15分浸けた後に光学顕微鏡で基板全
面を確認したところHFにより埋め込み酸化膜に穴が空
いている個所は一個所と極めて少なかった。
As a result of observation of a cross section with a transmission electron microscope, it was confirmed that no new crystal defects were introduced into the silicon layer, and good crystallinity was maintained. After immersing this substrate in a high-concentration HF solution having a HF concentration of, for example, 40 wt% to 49 wt% for 15 minutes, the entire surface of the substrate was checked with an optical microscope. And very few.

【0115】つまり、単結晶シリコン基板11表面にエ
ピタキシャル成長層12を形成した基板を用いることに
より、HF欠陥試験で従来のCZ基板を用いて作製したS
OI基板に比べてCOPフリーの高品質な半導体層を有
するSOI基板が得られた。なお、単結晶シリコン層1
4の表面に酸化膜15を形成しないで貼り合わせても同
様の結果が得られる。また、Si基板16の表面に酸化
膜17を形成しないで貼り合わせても、同様の結果が得
られる。
That is, by using a substrate in which the epitaxial growth layer 12 is formed on the surface of the single crystal silicon substrate 11, the S fabricated by using the conventional CZ substrate in the HF defect test.
An SOI substrate having a COP-free high-quality semiconductor layer as compared with the OI substrate was obtained. The single-crystal silicon layer 1
The same result can be obtained by bonding without forming the oxide film 15 on the surface of No. 4. Further, the same result can be obtained even if the bonding is performed without forming the oxide film 17 on the surface of the Si substrate 16.

【0116】一方、多孔質シリコン層13で分離した単
結晶シリコン基板11に残存する多孔質シリコン層13
を、同様のエッチングにより除去した後(図1
(i))、その基板を水素を含む還元性雰囲気中で、エ
ッチングによる表面荒れを平坦にするために、熱処理し
た(図1(j))。熱処理条件は以下の通りであった。
On the other hand, the porous silicon layer 13 remaining on the single crystal silicon substrate 11 separated by the porous silicon layer 13
Is removed by the same etching (FIG. 1).
(I)) The substrate was heat-treated in a reducing atmosphere containing hydrogen to flatten the surface roughness due to etching (FIG. 1 (j)). The heat treatment conditions were as follows.

【0117】 温度 :1100℃ 時間 :1時間 ソースガス:H2 ガス流量 :10 l/min ガス圧力 :760Torr(約1.0×105Pa) 水素アニール処理では、表面エネルギーを下げるべく表
面原子のマイグレーションが生じるため、選択エッチン
グによる表面荒れを平坦平滑化することができた。原子
間力顕微鏡での評価において50μm角の領域での平均
2乗荒さは0.2nmで、通常市販されている研磨仕上
げのシリコン基板と同等以上にすることができた。
Temperature: 1100 ° C. Time: 1 hour Source gas: H 2 gas flow rate: 10 1 / min Gas pressure: 760 Torr (approximately 1.0 × 10 5 Pa) In the hydrogen annealing treatment, surface atoms are reduced to reduce surface energy. Since migration occurs, surface roughness due to selective etching can be flattened and smoothed. In the evaluation with an atomic force microscope, the mean square roughness in a 50 μm square region was 0.2 nm, which could be equal to or more than that of a commercially available polished silicon substrate.

【0118】こうして得られた残りの厚さが約19μm
のエピタキシャル成長層12を用いて、多孔質シリコン
層13形成工程以降からの工程を繰り返すことにより高
品質な半導体層を有するもう一枚のSOI基板2枚が得
られた。
The remaining thickness thus obtained is about 19 μm
By repeating the steps from the step of forming the porous silicon layer 13 using the epitaxially grown layer 12, another two SOI substrates having a high-quality semiconductor layer were obtained.

【0119】そして、エピタキシャル成長層12が約8
μmとなったので、単結晶シリコンを、CVD法を用い
て成長させて再びエピタキシャル成長層12の厚さを3
0μmにして、上述の多孔質層形成工程以降からの工程
を繰り返すことにより高品質な半導体層を有する3枚目
のSOI基板を得た。更に又上記多孔質形成工程以降を
繰り返し4枚目のSOI基板を得た。
The epitaxial growth layer 12 has a thickness of about 8
μm, single-crystal silicon is grown using the CVD method, and the thickness of the epitaxial growth layer 12 is reduced to 3 μm.
The third SOI substrate having a high-quality semiconductor layer was obtained by setting the thickness to 0 μm and repeating the steps from the above-described porous layer forming step onward. Further, the above-described porous formation step and subsequent steps were repeated to obtain a fourth SOI substrate.

【0120】[実施例2]再び図1を参照して、本実施
例の半導体部材の製造方法を示す図である。625μm
の厚みをもった比抵抗0.01Ω・cmのP型の6イン
チ径の(100)単結晶シリコン基板11(図1
(a))を用意し、エピタキシャル成長装置内に配し、
水素中で昇温し比抵抗0.05Ω・cmのP型単結晶シ
リコンをCVD法を用いてシリコン単結晶基板11上に
成長し厚さ40μmのエピタキシャル成長層12を得た
(図1(b))。成長条件は以下の通りであった。
Embodiment 2 Referring again to FIG. 1, it is a diagram showing a method of manufacturing a semiconductor member of the present embodiment. 625 μm
A P-type 6-inch diameter (100) single-crystal silicon substrate 11 having a specific resistance of 0.01 Ω · cm (FIG. 1)
(A)) is prepared and placed in an epitaxial growth apparatus,
The temperature was raised in hydrogen, and P-type single crystal silicon having a specific resistance of 0.05 Ω · cm was grown on the silicon single crystal substrate 11 by the CVD method to obtain an epitaxially grown layer 12 having a thickness of 40 μm (FIG. 1B). ). The growth conditions were as follows.

【0121】 ソースガス:SiHCl3 /H2 ドーパント:B2 6 ガス圧力 :760Torr(約1.0×105Pa) 温度 :1080℃ 成長速度 :2μm/min この基板のエピタキシャルシリコンの表面をHF溶液中
において陽極化成を行った。こうして、たとえば厚さ8
μmの多孔質シリコン層13を形成した(図1
(c))。陽極化成条件は以下の通りであった。
Source gas: SiHCl 3 / H 2 dopant: B 2 H 6 Gas pressure: 760 Torr (approximately 1.0 × 10 5 Pa) Temperature: 1080 ° C. Growth rate: 2 μm / min The surface of the epitaxial silicon of this substrate is HF Anodization was performed in the solution. Thus, for example, a thickness of 8
A μm porous silicon layer 13 was formed (FIG. 1).
(C)). The anodizing conditions were as follows.

【0122】 電流密度 :5(mA・cm-2) 陽極化成溶液 :HF:H2 O:C2 5 OH=1:1:1 時間 :10(分) 多孔質シリコンの厚み:8(μm) 多孔度 :30(%) この基板を酸素雰囲気中400℃で1時間酸化した。こ
の酸化により多孔質シリコン層13の孔の内壁は熱酸化
膜で覆われた。その後、HF濃度が1.0wt%HF溶
液に45秒浸けて、多孔質層の層表面の熱酸化膜を除去
した後、よく水洗し、よく乾燥してエピタキシャル装置
に設置して水素中で昇温し、多孔質シリコン層13上に
CVD法により単結晶シリコンを、エピタキシャル成長
し厚さ1045nmの単結晶シリコン層14を形成した
(図1(d))。成長条件は以下の通りであった。
Current density: 5 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 10 (min) Thickness of porous silicon: 8 (μm) This substrate was oxidized at 400 ° C. for 1 hour in an oxygen atmosphere. Due to this oxidation, the inner wall of the hole of the porous silicon layer 13 was covered with the thermal oxide film. Thereafter, the porous layer is immersed in a 1.0% by weight HF solution for 45 seconds to remove the thermal oxide film on the surface of the porous layer, washed well, dried well, and placed in an epitaxial apparatus to raise the temperature in hydrogen. Then, single crystal silicon was epitaxially grown on the porous silicon layer 13 by a CVD method to form a single crystal silicon layer 14 having a thickness of 1045 nm (FIG. 1D). The growth conditions were as follows.

【0123】 ソースガス:SiH2 Cl2 /H2 ガス流量 :0.5/180 l/min ガス圧力 :80Torr(約1.1×104Pa) 温度 :950℃ 成長速度 :0.3μm/min さらに、単結晶シリコン層14の表面に熱酸化により1
00nmのSiO2 層15を形成した(図1(e))。
別に用意した500nmのSiO2 層17を形成したシ
リコン基板16(図1(f))のSiO2 層17側とS
iO2 層15の表面とを重ね合わせ、接触させた後、9
00℃で2時間の熱処理をし、貼り合わせを行った(図
1(g))。ここで、これらを重ね合わせる前に、貼合
わせ面にN2 プラズマ処理等の前処理を施すとより貼り
合わせ強度が高まる。
Source gas: SiH 2 Cl 2 / H 2 gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr (about 1.1 × 10 4 Pa) Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min Further, the surface of the single crystal silicon layer 14 is
A 00 nm SiO 2 layer 15 was formed (FIG. 1E).
Silicon substrate 16 formed with the SiO 2 layer 17 of 500nm separately prepared SiO 2 layer 17 side and S in (FIG. 1 (f))
After overlapping and contacting the surface of the iO 2 layer 15, 9
Heat treatment was performed at 00 ° C. for 2 hours, and bonding was performed (FIG. 1 (g)). Here, if the bonding surfaces are subjected to a pretreatment such as N 2 plasma treatment before they are superposed, the bonding strength is further increased.

【0124】図2(d)に示したように貼り合わせたウ
エハを垂直に立てて、その両ウエハのベベリングで構成
された隙間(凹部)に、その上方に配置されたウォータ
ージェット装置の0.15mmのノズルから2000k
gf/cm2 の圧力で高圧の純水を、貼り合わせウエハ
の貼り合わせ界面(表面)に平行な方向から噴射した。
その際、ノズルを高圧の純水がベベリングで構成された
隙間に沿って移動する方向に走査した。
As shown in FIG. 2D, the wafers bonded to each other are set upright, and the water jet device placed above the gap (recess) formed by beveling the two wafers is placed above the water jet device. 2000k from 15mm nozzle
High-pressure pure water was sprayed at a pressure of gf / cm 2 from a direction parallel to the bonding interface (surface) of the bonded wafer.
At that time, the nozzle was scanned in a direction in which high-pressure pure water moved along a gap formed by beveling.

【0125】そうしたところ、陽極化成により形成され
た多孔質シリコン層13中においてウエハは2分割され
た(図1(h))。このとき、シリコン単結晶基板11
表面に形成されていたSiO2 層15、単結晶シリコン
層14、及び多孔質シリコン層13の一部が貼り合わせ
を行ったシリコン基板16側に移設された。単結晶シリ
コン基板11上のエピタキシャル成長層12の表面には
多孔質シリコン層13のみが残った。
As a result, the wafer was divided into two in the porous silicon layer 13 formed by anodization (FIG. 1 (h)). At this time, the silicon single crystal substrate 11
A part of the SiO 2 layer 15, the single crystal silicon layer 14, and the porous silicon layer 13 formed on the surface were transferred to the silicon substrate 16 where the bonding was performed. Only the porous silicon layer 13 remained on the surface of the epitaxial growth layer 12 on the single crystal silicon substrate 11.

【0126】その後、多孔質シリコン層13を、HF濃
度49wt%の弗酸とH22濃度30wt%の過酸化水
素水との混合液(1:5)で撹拌しながら選択エッチン
グした。単結晶シリコンはエッチングされずに残り、単
結晶シリコンをエッチ・ストップの材料として、多孔質
シリコンは選択エッチングされ、完全に除去された(図
1(l))。
Thereafter, the porous silicon layer 13 was selectively etched while being stirred with a mixed solution (1: 5) of hydrofluoric acid having a HF concentration of 49 wt% and hydrogen peroxide having a H 2 O 2 concentration of 30 wt%. The single-crystal silicon remained without being etched, and the porous silicon was selectively etched and completely removed using the single-crystal silicon as a material for the etch stop (FIG. 1 (l)).

【0127】すなわち、SiO2層15,17上に1μ
mの厚みをもった単結晶シリコン層14が形成できた。
多孔質シリコンの選択エッチングによっても単結晶シリ
コン層14には変化はなかった。透過電子顕微鏡による
断面観察の結果、シリコン層には新たな結晶欠陥は導入
されておらず、良好な結晶性が維持されていることが確
認された。この基板を、高濃度HF溶液に15分浸けた後
に光学顕微鏡で基板全面を確認したところHFにより埋
め込み酸化膜(BOX)に穴が空いている個所は一個所
と極めて少なかった。
That is, 1 μm is formed on the SiO 2 layers 15 and 17.
The single crystal silicon layer 14 having a thickness of m was formed.
The single crystal silicon layer 14 did not change even by the selective etching of the porous silicon. As a result of cross-sectional observation with a transmission electron microscope, no new crystal defects were introduced into the silicon layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained. After immersing this substrate in a high-concentration HF solution for 15 minutes, the entire surface of the substrate was confirmed by an optical microscope. As a result, there were very few holes in the buried oxide film (BOX) due to HF.

【0128】つまり、単結晶シリコン基板11の表面
に、エピタキシャル成長層12を形成した基板を用いる
ことにより、従来のCZ基板を用いて作製したSOI基
板に比べてスワールレスで、HF 欠陥試験でCOPフリ
ーの高品質な半導体層を有するSOI基板が得られた。
That is, by using a substrate on which the epitaxial growth layer 12 is formed on the surface of the single crystal silicon substrate 11, it is swirlless compared to a SOI substrate manufactured using a conventional CZ substrate, and is free of COP in the HF defect test. An SOI substrate having a high-quality semiconductor layer was obtained.

【0129】一方、多孔質シリコン層13を境に分離し
た単結晶シリコン基板11に残存する多孔質シリコン層
13を、同様のエッチングにより除去した(図1
(i))後、エッチングにより荒れた表面を5μm研磨
除去し、表面荒れを平坦化した(図1(j))。この平
坦化により基板表面は市販されている基板と同等の表面
平坦性をもつようにすることができた。
On the other hand, the porous silicon layer 13 remaining on the single crystal silicon substrate 11 separated by the porous silicon layer 13 was removed by the same etching (FIG. 1).
(I)) Thereafter, the surface roughened by etching was polished and removed by 5 μm to flatten the surface roughness (FIG. 1 (j)). By this flattening, the substrate surface was able to have the same surface flatness as a commercially available substrate.

【0130】こうして得られた残りの約32μm厚のエ
ピタキシャル成長層12を用いて、上述の多孔質層形成
工程以降からの工程を繰り返すことにより高品質な半導
体層を有する2枚目のSOI基板を得られた。更に同様
にして約24μm厚のエピタキシャル成長層12を用い
て3枚目のSOI基板を得た。そして更に16μm厚の
エピタキシャル成長層12を用いて4枚目のSOI基板
を得た。そして8μm厚のエピタキシャル成長層12を
用いて5枚目のSOI基板を得た。
Using the remaining epitaxially grown layer 12 having a thickness of about 32 μm obtained as described above, a second SOI substrate having a high-quality semiconductor layer is obtained by repeating the steps from the above-described step of forming the porous layer. Was done. Further, similarly, a third SOI substrate was obtained using the epitaxial growth layer 12 having a thickness of about 24 μm. Then, a fourth SOI substrate was obtained using the epitaxial growth layer 12 having a thickness of 16 μm. Then, a fifth SOI substrate was obtained using the epitaxial growth layer 12 having a thickness of 8 μm.

【0131】研磨後のエピタキシャルシリコン層が8μ
m未満の厚さになった場合、使用したエピタキシャル成
長層12に相当する分の単結晶シリコンを、CVD法を
用いて形成して再びエピタキシャルシリコン層の厚さを
40μmに戻して、上述の多孔質シリコン層形成工程以
降からの工程を繰り返すことにより高品質な半導体層を
有するSOI基板を更に5枚作ることができる。
The polished epitaxial silicon layer has a thickness of 8 μm.
When the thickness becomes less than m, single-crystal silicon corresponding to the used epitaxial growth layer 12 is formed by CVD, and the thickness of the epitaxial silicon layer is returned to 40 μm again. By repeating the steps after the silicon layer forming step, five more SOI substrates having high-quality semiconductor layers can be manufactured.

【0132】[実施例3]図3を参照して本実施例の半
導体部材の製造方法について説明する。625μmの厚
みをもった比抵抗0.01Ω・cmのP型の6インチ径
の第1の(100)単結晶シリコン基板51(図3
(a))上に比抵抗0.01Ω・cmのP型単結晶シリ
コンをCVD法を用いて成長したとえば厚さ30μmの
エピタキシャルシリコン層52を形成した(図3
(b))。成長条件は以下の通りであった。
[Embodiment 3] A method for manufacturing a semiconductor member of this embodiment will be described with reference to FIG. A P-type first (100) single-crystal silicon substrate 51 having a thickness of 625 μm and a specific resistance of 0.01 Ω · cm and having a diameter of 6 inches (FIG. 3)
(A)) P-type single-crystal silicon having a specific resistance of 0.01 Ω · cm was grown thereon by CVD to form an epitaxial silicon layer 52 having a thickness of, for example, 30 μm (FIG. 3).
(B)). The growth conditions were as follows.

【0133】 ソースガス:SiHCl3 /H2 ドーパント:B2 6 ガス圧力 :760Torr(約1.0×105Pa) 温度 :1080℃ 成長速度 :2μm/min この基板の表面のエピタキシャルシリコン層52の表面
をHF溶液中において第1の条件にて陽極化成を行い、
その後第2の条件にて陽極化成を行った。こうして、複
数の多孔質シリコン層53を形成した(図3(c))。
陽極化成条件は以下の通りであった。 (第1の条件) 電流密度 :7(mA・cm-2) 陽極化成溶液 :HF:H2 O:C2 5 OH=1:1:1 時間 :5(分) 多孔質シリコン層53'の厚み:4.5(μm) 多孔度 :15(%) (第2の条件) 電流密度 :30(mA・cm-2) 陽極化成溶液 :HF:H2 O:C2 5 OH=1:1:1 時間 :10(秒) 多孔質シリコン層53''の厚み:0.2(μm) 多孔度 :40(%) 多孔質シリコン層53を2層構成にすることにより、先
に低電流で陽極化成した表面層の多孔質シリコン層5
3’は高品質エピタキシャルシリコン層を形成するため
のものとして、そして後で高電流で陽極化成した下層の
多孔質シリコン層”は実効的な分離層を形成するための
ものとして、それぞれ形成した。したがって、低電流多
孔質シリコン層53’の厚さは、これに限っておらず、
数100μmから0.1μm程度まで使用できる。ま
た、2層目の多孔質シリコン層53”形成後に3層目以
降を形成しておいてもよい。
Source gas: SiHClThree/ HTwo  Dopant: BTwoH6 Gas pressure: 760 Torr (about 1.0 × 10FivePa) Temperature: 1080 ° C. Growth rate: 2 μm / min Surface of the epitaxial silicon layer 52 on the surface of this substrate
Is anodized in the HF solution under the first condition,
Thereafter, anodization was performed under the second condition. Thus,
A number of porous silicon layers 53 were formed (FIG. 3C).
The anodizing conditions were as follows. (First condition) Current density: 7 (mA · cm)-2) Anodizing solution: HF: HTwoO: CTwoHFiveOH = 1: 1: 1 Time: 5 (min) Thickness of the porous silicon layer 53 ′: 4.5 (μm) Porosity: 15 (%) (Second condition) Current density: 30 (mA · cm)-2) Anodizing solution: HF: HTwoO: CTwoHFiveOH = 1: 1: 1 Time: 10 (sec) Thickness of porous silicon layer 53 ″: 0.2 (μm) Porosity: 40 (%) By forming porous silicon layer 53 into a two-layer structure, Destination
Surface porous silicon layer 5 anodized at low current
3 'to form a high quality epitaxial silicon layer
And later anodized at a high current
Porous silicon layer is used to form an effective separation layer
Each was formed. Therefore, low current
The thickness of the porous silicon layer 53 'is not limited to this,
It can be used from several hundred μm to about 0.1 μm. Ma
After the formation of the second porous silicon layer 53 ″, the third and subsequent layers are formed.
A descent may be formed.

【0134】この基板を酸素雰囲気中400℃で1時間
酸化した。この酸化によりエピタキシャルシリコン表面
に形成された多孔質シリコンの孔の内壁は熱酸化膜で覆
われた。その後、HF濃度1.0wt%のHF溶液に4
5秒浸けた後、よく水洗し、よく乾燥してエピタキシャ
ル装置に設置して水素中で昇温し、多孔質シリコン上に
CVD法によりたとえば1045nm厚の単結晶シリコ
ン層54をエピタキシャル成長した(図3(d))。成
長条件は以下の通りであった。
This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. The inner walls of the pores of the porous silicon formed on the surface of the epitaxial silicon by this oxidation were covered with the thermal oxide film. After that, 4%
After immersion for 5 seconds, the substrate was thoroughly washed with water, dried thoroughly, set in an epitaxial apparatus, heated in hydrogen, and a single-crystal silicon layer 54 having a thickness of, for example, 1045 nm was epitaxially grown on the porous silicon by CVD (FIG. 3). (D)). The growth conditions were as follows.

【0135】 ソースガス:SiH2 Cl2 /H2 ガス流量 :0.5/180 l/min ガス圧力 :80Torr(約1.1×104Pa) 温度 :950℃ 成長速度 :0.3μm/min さらに、このエピタキシャルシリコン層54の表面に熱
酸化により100nmのSiO2 層55を形成した(図
3(e))。別に用意した100nmのSiO 2 層57
を形成したシリコン基板56(図3(f))のSiO2
層57側とSiO2 層55の表面とを重ね合わせ、接触
させた後、900℃で2時間の熱処理をし、第2の基体
56に貼り合わせを行った(図3(g))。
Source gas: SiHTwoClTwo/ HTwo Gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr (about 1.1 × 10FourPa) Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min.
100 nm SiO by oxidationTwoA layer 55 was formed (see FIG.
3 (e)). Separately prepared 100nm SiO TwoLayer 57
Of silicon substrate 56 (FIG. 3 (f)) on whichTwo
Layer 57 side and SiOTwoSuperimpose on the surface of layer 55 and make contact
After that, a heat treatment is performed at 900 ° C. for 2 hours to form a second base.
56 was bonded (FIG. 3 (g)).

【0136】図2(d)に示すように貼り合わせたウエ
ハを垂直に立てて、その両ウエハのベベリングで構成さ
れた隙間に、その上方に配置されたウォータージェット
装置の0.15mmのノズルから2000kgf/cm
2 の圧力で高圧の純水を、貼り合わせウエハの貼り合わ
せ界面(表面)に平行な方向から噴射した。その際、ノ
ズルを高圧の純水がベベリングで構成された隙間に沿っ
て移動する方向に走査した。
As shown in FIG. 2D, the bonded wafers are set upright, and the gap formed by beveling the two wafers is inserted into the gap formed by the 0.15 mm nozzle of the water jet device placed above the gap. 2000kgf / cm
At a pressure of 2 , high-pressure pure water was sprayed from a direction parallel to the bonding interface (surface) of the bonded wafer. At that time, the nozzle was scanned in a direction in which high-pressure pure water moved along a gap formed by beveling.

【0137】そうしたところ、高電流によって形成され
た多孔質シリコン層53”の界面付近に亀裂が生じウエ
ハは二分割された(図3(h))。その結果、元々の基
体表面に形成されたSiO2 層55、エピタキシャルシ
リコン層54、及び多孔質シリコン層53’、53”の
一部が貼り合わせた第2の基体56側に移設された。第
1の基板51表面には多孔質シリコン層53”のみ残っ
た。
As a result, a crack was generated near the interface of the porous silicon layer 53 ″ formed by the high current, and the wafer was divided into two parts (FIG. 3 (h)). As a result, the wafer was formed on the original substrate surface. The SiO 2 layer 55, the epitaxial silicon layer 54, and a part of the porous silicon layers 53 ′ and 53 ″ were transferred to the side of the second substrate 56 where they were bonded. Only the porous silicon layer 53 ″ remained on the surface of the first substrate 51.

【0138】その後、多孔質シリコン層53’、53”
をHF濃度49wt%の弗酸とH22濃度30wt%の
過酸化水素水との混合液(1:5)で撹拌しながら選択
エッチングした。単結晶シリコンはエッチングされずに
残り、単結晶シリコンをエッチ・ストップの材料とし
て、多孔質シリコンは選択エッチングされ、完全に除去
された(図3(l))。
Thereafter, the porous silicon layers 53 ', 53 "
Was selectively etched while stirring with a mixed solution (1: 5) of hydrofluoric acid having an HF concentration of 49 wt% and hydrogen peroxide aqueous solution having an H 2 O 2 concentration of 30 wt%. The single-crystal silicon remained without being etched, and the porous silicon was selectively etched and completely removed using the single-crystal silicon as a material for the etch stop (FIG. 3 (l)).

【0139】すなわち、SiO2層上に1μmの厚みを
もった単結晶シリコン層が形成できた。多孔質シリコン
の選択エッチングによっても単結晶シリコン層54には
変化はなかった。透過電子顕微鏡による断面観察の結
果、シリコン層には新たな結晶欠陥は導入されておら
ず、良好な結晶性が維持されていることが確認された。
この基板を、高濃度HF溶液に15分浸けた後に光学顕微
鏡で基板全面を確認したところHFにより埋め込み酸化
膜(BOX)に穴が空いている個所は一個所と極めて少
なかった。
That is, a single-crystal silicon layer having a thickness of 1 μm was formed on the SiO 2 layer. The single crystal silicon layer 54 did not change even by the selective etching of the porous silicon. As a result of cross-sectional observation with a transmission electron microscope, no new crystal defects were introduced into the silicon layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
After immersing this substrate in a high-concentration HF solution for 15 minutes, the entire surface of the substrate was confirmed by an optical microscope. As a result, there were very few holes in the buried oxide film (BOX) due to HF.

【0140】つまり、単結晶シリコン基板51の表面に
エピタキシャルシリコン層52を形成した基板を用いる
ことにより従来のCZ基板を用いて作製したSOI基板
に比べてスワールレスで、HF defect試験でCOPフリ
ーの高品質な半導体層を有するSOI基板が得られた。
That is, by using a substrate in which an epitaxial silicon layer 52 is formed on the surface of a single crystal silicon substrate 51, it is swirlless compared to an SOI substrate manufactured using a conventional CZ substrate, and a COP-free film is obtained by an HF defect test. An SOI substrate having a high quality semiconductor layer was obtained.

【0141】一方、多孔質シリコン層53”を境に分離
した単結晶シリコン基板51に残存する多孔質シリコン
層53”を同様のエッチングにより除去した(図3
(i))後、その基板を水素を含む還元性雰囲気中でエ
ッチングによる表面荒れを平坦にするために熱処理した
(図3(j))。処理条件は以下の通りであった。
On the other hand, the porous silicon layer 53 ″ remaining on the single crystal silicon substrate 51 separated by the porous silicon layer 53 ″ is removed by the same etching (FIG. 3).
(I)) Thereafter, the substrate was heat-treated in a reducing atmosphere containing hydrogen to flatten the surface roughness due to etching (FIG. 3 (j)). The processing conditions were as follows.

【0142】 温度 :1100℃ 時間 :1時間 ソースガス:H2 ガス流量 :10 l/min ガス圧力 :760Torr(約1.0×105Pa) 原子間力顕微鏡での評価において50μm角の領域での
平均2乗荒さを0.2nmで、通常市販されている研磨
仕上げのシリコン基板と同等以上にすることができた。
Temperature: 1100 ° C. Time: 1 hour Source gas: H 2 gas flow rate: 10 1 / min Gas pressure: 760 Torr (approximately 1.0 × 10 5 Pa) In an area of 50 μm square in the evaluation with an atomic force microscope. Was 0.2 nm, which was equal to or higher than that of a commercially available polished silicon substrate.

【0143】しかし、多孔質層53を形成する基板にエ
ピタキシャルシリコン層54を積んでSOI基板を作製
した場合には、水素を含む還元性雰囲気中でエッチング
による表面荒れを平坦にするために熱処理した後にもス
ワールがみられず、良好な貼り合わせ状態となった。
However, when an SOI substrate was manufactured by stacking the epitaxial silicon layer 54 on the substrate on which the porous layer 53 was formed, heat treatment was performed in a reducing atmosphere containing hydrogen to flatten the surface roughness due to etching. Later, no swirl was observed, and a good bonded state was obtained.

【0144】こうして得られたエピタキシャルシリコン
層52を用いて上述の多孔質層形成工程以降からの工程
を更に5巡繰り返すことにより高品質な半導体層を有す
るSOI基板が合計6枚得られた。
Using the epitaxial silicon layer 52 thus obtained, the steps from the porous layer forming step onward were repeated five more times to obtain a total of six SOI substrates having high quality semiconductor layers.

【0145】そして、エピタキシャルシリコン層52が
5.2μm以下の厚さになった場合には、CVD法を用
いて再びエピタキシャルシリコン層の厚さを30μmに
戻して、上述の多孔質層形成工程以降からの工程を繰り
返すことにより高品質な半導体層を有する更に6枚のS
OI基板作製を得ることができる。
When the thickness of the epitaxial silicon layer 52 becomes 5.2 μm or less, the thickness of the epitaxial silicon layer is returned to 30 μm again by using the CVD method, By repeating the steps from the above, six more S layers having a high-quality semiconductor layer
OI substrate fabrication can be obtained.

【0146】[実施例4]図3を参照して本実施例の半
導体部材の製造方法について説明する。525μmの厚
みをもった比抵抗0.01Ω・cmのN型の4インチ径
の第1の(100)単結晶シリコン基板51(図3
(a))上に比抵抗0.01Ω・cmのN型の単結晶シ
リコン層CVD法を用いて成長し厚さ30μmのエピタ
キシャルシリコン層52を得た(図7(b))。成長条
件は以下の通りであった。
[Embodiment 4] A method of manufacturing a semiconductor member according to this embodiment will be described with reference to FIG. An N-type first (100) single-crystal silicon substrate 51 having a thickness of 525 μm and a specific resistance of 0.01 Ω · cm and a diameter of 4 inches (see FIG. 3)
(A)) An epitaxial silicon layer 52 having a thickness of 30 μm was obtained by growing on the N-type single crystal silicon layer CVD method having a specific resistance of 0.01 Ω · cm (FIG. 7B). The growth conditions were as follows.

【0147】 ソースガス:SiHCl3 /H2 ドーパント:PH3 ガス圧力 :760Torr(約1.0×105Pa) 温度 :1080℃ 成長速度 :2μm/min この基板のエピタキシャルシリコン層の表面をHF溶液
中において第1条件にて陽極化成し、その後第2条件に
て陽極化成を行った。こうして、多孔質シリコン層53
を形成した(図3(c))。陽極化成条件は以下の通り
であった。 (第1条件) 電流密度 :7(mA・cm-2) 陽極化成溶液 :HF:H2 O:C2 5 OH=1:1:1 時間 :5(分) 多孔質シリコン層53'の厚み:4.5(μm) 多孔度 :15% (第2条件) 電流密度 :30(mA・cm-2) 陽極化成溶液 :HF:H2 O:C2 5 OH=1:1:1 時間 :10(秒) 多孔質シリコン層53''の厚み:0.2(μm) 多孔度 :40(%) この基板を酸素雰囲気中400℃で1時間酸化した。こ
の酸化により多孔質シリコン層53の孔の内壁は熱酸化
膜で覆われた。その後、HF濃度1.0wt%HF溶液
に45秒浸け多孔質層の層表面の熱酸化膜を除去した
後、よく水洗し、よく乾燥してエピタキシャル装置に設
置して多孔質シリコン層53上にCVD法により104
5nm厚の単結晶シリコン層54をエピタキシャル成長
した(図3(d))。成長条件は以下の通りであった。
Source gas: SiHCl 3 / H 2 dopant: PH 3 Gas pressure: 760 Torr (approximately 1.0 × 10 5 Pa) Temperature: 1080 ° C. Growth rate: 2 μm / min The surface of the epitaxial silicon layer of this substrate is HF solution In this, anodization was performed under the first condition, and then anodization was performed under the second condition. Thus, the porous silicon layer 53
Was formed (FIG. 3C). The anodizing conditions were as follows. (First condition) Current density: 7 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 5 (min) For porous silicon layer 53 ′ Thickness: 4.5 (μm) Porosity: 15% (Second condition) Current density: 30 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 10 (seconds) Thickness of the porous silicon layer 53 ″: 0.2 (μm) Porosity: 40 (%) This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the hole of the porous silicon layer 53 was covered with the thermal oxide film. After that, the porous oxide layer was immersed in a 1.0% by weight HF solution for 45 seconds to remove the thermal oxide film on the surface of the porous layer, washed well with water, dried well, and placed in an epitaxial device to place the porous layer on the porous silicon layer 53. 104 by CVD
A single-crystal silicon layer 54 having a thickness of 5 nm was epitaxially grown (FIG. 3D). The growth conditions were as follows.

【0148】 ソースガス:SiH2 Cl2 /H2 ガス流量 :0.5/180 l/min ガス圧力 :80Torr(約1.1×104Pa) 温度 :950℃ 成長速度 :0.3μm/min さらに、このエピタキシャルシリコン層54の表面に熱
酸化により100nmのSiO2 層55を形成した(図
3(e))。別に用意した500nmのSiO 2 層57
を形成したシリコン基板56(図3(f))のSiO2
層57側とSiO2 層65の表面とを重ね合わせ、接触
させた後、900℃で2時間の熱処理をし、第2の基体
66に貼り合わせを行った(図3(g))。
Source gas: SiHTwoClTwo/ HTwo Gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr (about 1.1 × 10FourPa) Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min.
100 nm SiO by oxidationTwoA layer 55 was formed (see FIG.
3 (e)). 500nm SiO prepared separately TwoLayer 57
Of silicon substrate 56 (FIG. 3 (f)) on whichTwo
Layer 57 side and SiOTwoOverlap and contact the surface of layer 65
After that, a heat treatment is performed at 900 ° C. for 2 hours to form a second base.
No. 66 was bonded (FIG. 3 (g)).

【0149】図2(d)のように貼り合わせたウエハを
垂直に立てて、その両ウエハのベベリングで構成された
隙間に、その上方に配置されたウォータージェット装置
の0.15mmのノズルから2000kgf/cm2
圧力で高圧の純水を、貼り合わせウエハの貼り合わせ界
面(表面)に平行な方向から噴射した。その際、ノズル
を高圧の純水がベベリングで構成された隙間に沿って移
動する方向に走査した。
The wafer bonded as shown in FIG. 2D is set upright, and the gap between the beveling of both wafers is set to 2000 kgf from the 0.15 mm nozzle of the water jet device placed above it. High-pressure pure water at a pressure of / cm 2 was sprayed from a direction parallel to the bonding interface (surface) of the bonded wafer. At that time, the nozzle was scanned in a direction in which high-pressure pure water moved along a gap formed by beveling.

【0150】そうしたところ、高電流によって形成され
た多孔質シリコン層53"の界面に沿って亀裂が生じウ
エハは二分割された(図3(h))。その結果、第1の
基体51表面に形成されていたSiO2 層55、エピタ
キシャルシリコン層54及び多孔質シリコン層53’、
53”の一部が貼り合わせた第2の基体56側に移設さ
れた。第1の基板51の表面には多孔質シリコン層5
3”のみ残った。
As a result, a crack was generated along the interface of the porous silicon layer 53 ″ formed by the high current, and the wafer was divided into two parts (FIG. 3 (h)). The formed SiO 2 layer 55, epitaxial silicon layer 54 and porous silicon layer 53 ′,
A part of 53 ″ was transferred to the side of the second substrate 56 to which it was bonded. The porous silicon layer 5 was formed on the surface of the first substrate 51.
Only 3 "remained.

【0151】その後、多孔質シリコン層53’、53”
をHF濃度が49wt%の弗酸とH 22濃度が30wt
%の過酸化水素水との混合液(1:5)で撹拌しながら
選択エッチングした。単結晶シリコンはエッチングされ
ずに残り、単結晶シリコンをエッチ・ストップの材料と
して、多孔質シリコンは選択エッチングされ、完全に除
去された(図3(l))。
Thereafter, the porous silicon layers 53 ', 53 "
HF concentration of 49 wt% hydrofluoric acid and H TwoOTwoThe concentration is 30wt
While stirring with a mixed solution (1: 5) with aqueous hydrogen peroxide
Selective etching. Single crystal silicon is etched
And use single crystal silicon as the etch stop material
As a result, the porous silicon is selectively etched and completely removed.
(FIG. 3 (l)).

【0152】すなわち、SiO2層55、57上に1μ
mの厚みをもった単結晶シリコン層54が形成できた。
That is, 1 μm is formed on the SiO 2 layers 55 and 57.
A single crystal silicon layer 54 having a thickness of m was formed.

【0153】多孔質シリコンの選択エッチングによって
も単結晶シリコン層には変化はなかった。透過電子顕微
鏡による断面観察の結果、シリコン層には新たな結晶欠
陥は導入されておらず、良好な結晶性が維持されている
ことが確認された。この基板を、高濃度HF溶液に15分
浸けた後に光学顕微鏡で基板全面を確認したところHF
により埋め込み酸化膜(BOX)に穴が空いている個所
は一個所と極めて少なかった。
The single crystal silicon layer did not change even by the selective etching of the porous silicon. As a result of cross-sectional observation with a transmission electron microscope, no new crystal defects were introduced into the silicon layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained. After immersing this substrate in a high-concentration HF solution for 15 minutes, the entire surface of the substrate was confirmed with an optical microscope.
As a result, there were very few holes with holes in the buried oxide film (BOX).

【0154】つまり、多結晶シリコン基板51の表面
に、エピタキシャルシリコン層52を形成した基板を用
いることにより従来のCZ基板を用いて作製したSOI
基板に比べてスワールレスで、HF 欠陥試験でCOPフ
リーの高品質な半導体層を有するSOI基板が得られ
た。
That is, by using a substrate in which an epitaxial silicon layer 52 is formed on the surface of a polycrystalline silicon substrate 51, an SOI fabricated using a conventional CZ substrate is used.
An SOI substrate having a high-quality COP-free semiconductor layer was obtained in the HF defect test without swirl compared to the substrate.

【0155】一方、単結晶シリコン基板51に残存する
多孔質シリコン層53”を同様のエッチングにより除去
した(図3(i))後、その基板を水素を含む還元性雰
囲気中でエッチングによる表面荒れを平坦にするために
熱処理した(図3(j))。処理条件は以下の通りであ
った。
On the other hand, after the porous silicon layer 53 ″ remaining on the single crystal silicon substrate 51 is removed by the same etching (FIG. 3 (i)), the substrate is roughened by etching in a reducing atmosphere containing hydrogen. (FIG. 3 (j)) The heat treatment was carried out in order to make the surface flat.

【0156】 温度 :1100℃ 時間 :1時間 ソースガス:H2 ガス流量 :10 l/min ガス圧力 :大気圧 水素アニール処理では、表面エネルギーを下げるべく表
面原子のマイグレーションが生じるため選択エッチング
による表面荒れを平坦平滑化することができた。原子間
力顕微鏡での評価において50μm角の領域での平均2
乗荒さを0.2nmで、通常市販されている研磨仕上げ
のシリコン基板と同等以上にすることができた。
Temperature: 1100 ° C. Time: 1 hour Source gas: H 2 gas flow rate: 10 1 / min Gas pressure: Atmospheric pressure In the hydrogen annealing treatment, migration of surface atoms occurs in order to reduce surface energy, so surface roughness due to selective etching Could be flattened and smoothed. In the evaluation with an atomic force microscope, an average of 2
The roughness was 0.2 nm, which was equal to or higher than that of a commercially available polished silicon substrate.

【0157】こうして得られたエピタキシャルシリコン
層52を用いて上述の多孔質層形成工程以降からの工程
を繰り返すことにより高品質な半導体層を有するSOI
基板6枚が得られた。
By using the epitaxial silicon layer 52 thus obtained and repeating the steps after the above-described porous layer forming step, an SOI having a high quality semiconductor layer is obtained.
Six substrates were obtained.

【0158】その後、エピタキシャルシリコン層52が
5μm以下の厚さになった場合、CVD法を用いて再び
エピタキシャルシリコン層52の厚さを30μmに戻し
て、上述の多孔質層形成工程以降からの工程を繰り返す
ことにより高品質な半導体層を有する、更に6枚のSO
I基板作製を得た。
After that, when the thickness of the epitaxial silicon layer 52 becomes 5 μm or less, the thickness of the epitaxial silicon layer 52 is returned to 30 μm again by using the CVD method, and the steps after the above-described porous layer forming step are performed. Is repeated, so that six more SOs having a high-quality semiconductor layer
An I substrate was obtained.

【0159】(比較例)実施例1において、図1の
(b)におけるエピタキシャル成長工程を省いた方法に
よりSOI基板を作製した。すなわち、通常入手可能な
CZ基板にエピタキシャル成長を施すことなく、その表
面に多孔質シリコン層13を形成し、多孔質シリコン層
13上に単結晶シリコン層14を形成し、単結晶シリコ
ン基板11とシリコン基板16とを貼り合わせ、貼り合
わせて構成された基体を多孔質シリコン層13内におい
て分離し、分離された単結晶シリコン基板11上に配さ
れた多孔質シリコン層13を除去し、水素を含む還元性
雰囲気中でエッチングによる表面荒れを平坦にするため
に熱処理した場合には、その表面に光学顕微鏡の微分干
渉でみられるスワールがみられた。
(Comparative Example) An SOI substrate was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the epitaxial growth step in FIG. 1B was omitted. That is, a porous silicon layer 13 is formed on the surface of a normally available CZ substrate without epitaxial growth, and a single-crystal silicon layer 14 is formed on the porous silicon layer 13. The substrate 16 is bonded to the substrate 16, the base formed by bonding is separated in the porous silicon layer 13, the porous silicon layer 13 disposed on the separated single crystal silicon substrate 11 is removed, and hydrogen is contained. When heat treatment was performed in a reducing atmosphere to flatten the surface roughness due to etching, swirl was observed on the surface by differential interference with an optical microscope.

【0160】この基板を再び単結晶シリコン基板11と
してSOI基板を作製した場合には、貼り合わせ工程に
おいてスワール部分による貼り合わせ不良が非常に多く
発生していた。
In the case where an SOI substrate was manufactured using this substrate again as the single crystal silicon substrate 11, the bonding failure due to the swirl portion occurred very much in the bonding step.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態の半導体部材の製造方法を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor member according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明に用いられる分離方法を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a separation method used in the present invention.

【図3】本発明の別の半導体部材の製造方法を示す図で
ある。
FIG. 3 is a view showing another method of manufacturing a semiconductor member according to the present invention.

【図4】本発明の更に別の半導体部材の製造方法を示す
図である。
FIG. 4 is a view showing a method for manufacturing still another semiconductor member of the present invention.

【図5】本発明の他の半導体部材の製造方法を示す図で
ある。
FIG. 5 is a view showing another method for manufacturing a semiconductor member of the present invention.

【図6】従来の半導体部材の製造方法を示す図である。FIG. 6 is a view showing a conventional method for manufacturing a semiconductor member.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 第1の基体 12 エピタキシャル成長層 13 多孔質層 14 単結晶層 15 絶縁層 16 第2の基体 17 絶縁層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 1st base | substrate 12 Epitaxial growth layer 13 Porous layer 14 Single crystal layer 15 Insulating layer 16 2nd base | substrate 17 Insulating layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米原 隆夫 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 4G077 AA03 BA04 DB05 ED06 FB06 FF07 FG13 HA06 HA12 TB02 TC19 5F045 AA03 AA04 AA08 AA11 AA19 AB02 AB05 AB06 AB10 AB12 AB14 AB32 AC01 AC05 AC08 AD11 AD13 AD14 AE03 AE25 AF02 AF03 AF04 AF07 AF16 AF19 DA52 EB15 GH02 GH08 HA14 HA16 5F052 AA11 CA10 DA01 DA05 DB01 DB03 DB06 DB07 DB09 GC03 JA04 KB04  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Takao Yonehara 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo F-term (reference) in Canon Inc. 4G077 AA03 BA04 DB05 ED06 FB06 FF07 FG13 HA06 HA12 TB02 TC19 5F045 AA03 AA04 AA08 AA11 AA19 AB02 AB05 AB06 AB10 AB12 AB14 AB32 AC01 AC05 AC08 AD11 AD13 AD14 AE03 AE25 AF02 AF03 AF04 AF07 AF16 AF19 DA52 EB15 GH02 GH08 HA14 HA16 5F052 AA11 CA10 DA01 DA05 DB01 DB03 DB06 DB07 DB09 GC03 JA04 KB04

Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の基体の少なくとも一方の表面に多
孔質半導体層を形成する工程と、前記多孔質半導体層上
に非多孔質単結晶半導体層を形成する工程と、前記第1
の基体の前記非多孔質単結晶半導体層と第2の基体とを
貼り合わせる工程と、前記貼り合わせて構成された基体
を前記多孔質半導体層で分離する工程とを少なくとも有
する半導体部材の作製方法において、 前記多孔質半導体層を形成する工程の前に前記第1の基
体の前記一方の表面に、エピタキシャル成長層を前記多
孔質半導体層の厚みの少なくともn倍(n≧2)の厚み
に形成する工程と、分離後の前記エピタキシャル成長層
に多孔質半導体層を形成する工程とを備えることを特徴
とする半導体部材の作製方法。
A step of forming a porous semiconductor layer on at least one surface of a first base; a step of forming a non-porous single-crystal semiconductor layer on the porous semiconductor layer;
A method of manufacturing a semiconductor member, comprising: a step of bonding the non-porous single-crystal semiconductor layer of the base and the second base; and a step of separating the bonded base by the porous semiconductor layer. In the above, before the step of forming the porous semiconductor layer, an epitaxial growth layer is formed on the one surface of the first base to a thickness of at least n times (n ≧ 2) the thickness of the porous semiconductor layer. A method for manufacturing a semiconductor member, comprising: a step of forming a porous semiconductor layer on the epitaxially grown layer after separation.
【請求項2】 前記第1の基体と前記第2の基体とを絶
縁層を介して貼り合わせることを特徴とする請求項1に
記載の半導体部材の作製方法。
2. The method according to claim 1, wherein the first base and the second base are bonded together with an insulating layer interposed therebetween.
【請求項3】 前記分離された第1の基体から少なくと
も前記多孔質半導体層を除去する工程と、前記多孔質半
導体層を除去した第1の基体の表面を、水素を含む還元
性雰囲気中で熱処理することによって平滑化する工程と
を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導
体部材の作製方法。
3. The step of removing at least the porous semiconductor layer from the separated first substrate, and the step of removing the surface of the first substrate from which the porous semiconductor layer has been removed in a reducing atmosphere containing hydrogen. 3. The method of manufacturing a semiconductor member according to claim 1, further comprising a step of performing a heat treatment to smooth the semiconductor member.
【請求項4】 前記平滑化は、研磨によって行うことを
特徴とする請求項3に記載の半導体部材の作製方法。
4. The method according to claim 3, wherein the smoothing is performed by polishing.
【請求項5】 前記エピタキシャル成長層の厚さをt
e、前記多孔質半導体層の厚さをtpsとしたときに、 te≦n×tps (n≧1) である場合に、前記エピタキシャル成長層にエピタキシ
ャル成長を施して、 te≧n×tps (n≧2) とすることを特徴とする請求項1に記載の半導体部材の
作製方法。
5. The method of claim 1, wherein the thickness of the epitaxial growth layer is t
e, when the thickness of the porous semiconductor layer is tps, and te ≦ n × tps (n ≧ 1), the epitaxial growth layer is subjected to epitaxial growth, and te ≧ n × tps (n ≧ 2) The method of manufacturing a semiconductor member according to claim 1, wherein:
【請求項6】 前記第1の基体側及び前記第2の基体側
の前記多孔質半導体層の各々は、弗酸、あるいは弗酸に
アルコール及び過酸化水素水の少なくともどちらか一方
を添加したエッチング液あるいは、バッファード弗酸あ
るいはバッファード弗酸にアルコール及び過酸化水素水
の少なくともどちらか一方を添加したエッチング液に、
浸潤させることによって除去することを特徴とする請求
項1〜5のいずれか1項に記載の半導体部材の作製方
法。
6. The etching of each of the porous semiconductor layers on the first substrate side and the second substrate side by adding hydrofluoric acid or at least one of an alcohol and a hydrogen peroxide solution to hydrofluoric acid. Solution or buffered hydrofluoric acid or an etchant obtained by adding at least one of alcohol and hydrogen peroxide to buffered hydrofluoric acid,
The method for manufacturing a semiconductor member according to claim 1, wherein the semiconductor member is removed by infiltration.
【請求項7】 前記第1の基体と前記第2の基体との分
割は、貼り合わせ面に垂直な方向に加圧すること、前記
第1の基体及び前記第2の基体の各々の表面を垂直な方
向に引っ張ること又はせん断応力をかけることのうち、
少なくとも1つ以上の手法によって行うことを特徴とす
る請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体部材の作
製方法。
7. The division of the first base and the second base may be performed by applying pressure in a direction perpendicular to a bonding surface, and by vertically applying a surface to each of the first base and the second base. Pulling or applying shear stress in any direction,
The method for manufacturing a semiconductor member according to claim 1, wherein the method is performed by at least one or more methods.
【請求項8】 前記第1の基体側及び前記第2の基体側
の前記多孔質半導体層の各々は、前記エッチング液によ
り選択的にエッチングして行うことを特徴とする請求項
6に記載の半導体部材の作製方法。
8. The method according to claim 6, wherein each of the porous semiconductor layers on the first substrate side and the second substrate side is selectively etched with the etching solution. A method for manufacturing a semiconductor member.
【請求項9】 前記多孔質半導体層の除去は、前記非多
孔質単結晶半導体層をストッパーとして研磨することを
特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体
部材の作製方法。
9. The method according to claim 1, wherein the removal of the porous semiconductor layer is performed by polishing using the non-porous single-crystal semiconductor layer as a stopper. .
【請求項10】 前記第1の基体と前記第2の基体とを
貼り合わせる工程は、陽極接合、加圧、熱処理、あるい
はそれらの組み合わせの中から選択した手法により行う
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の
半導体部材の作製方法。
10. The method according to claim 1, wherein the step of bonding the first substrate and the second substrate is performed by a method selected from anodic bonding, pressing, heat treatment, or a combination thereof. A method for manufacturing a semiconductor member according to any one of claims 1 to 5.
【請求項11】 前記多孔質半導体層を形成する工程
は、陽極化成によって行うことを特徴とする請求項1〜
5のいずれか1項に記載の半導体部材の作製方法。
11. The method according to claim 1, wherein the step of forming the porous semiconductor layer is performed by anodization.
6. The method for manufacturing a semiconductor member according to any one of the above items 5.
【請求項12】 前記多孔質半導体層は多孔度の異なる
複数層からなることを特徴とする請求項1〜5のいずれ
か1項に記載の半導体部材の作製方法。
12. The method according to claim 1, wherein the porous semiconductor layer includes a plurality of layers having different porosity.
【請求項13】 前記多孔質半導体層は、少なくとも前
記第2の基板の主面側から低多孔度層、高多孔度層の順
に形成されていることを特徴とする請求項12に記載の
半導体部材の作製方法。
13. The semiconductor according to claim 12, wherein the porous semiconductor layer is formed in the order of at least a low porosity layer and a high porosity layer from the main surface side of the second substrate. How to make the member.
【請求項14】 前記低多孔度層の多孔度は、30%未
満であることを特徴とする請求項13に記載の半導体部
材の作製方法。
14. The method according to claim 13, wherein the porosity of the low porosity layer is less than 30%.
【請求項15】 前記高多孔度層の多孔度は、30%以
上であることを特徴とする請求項13に記載の半導体部
材の作製方法。
15. The method according to claim 13, wherein the porosity of the high porosity layer is 30% or more.
【請求項16】 前記高多孔度層の厚さは、5μm以下
であることを特徴とする請求項13に記載の半導体部材
の作製方法。
16. The method according to claim 13, wherein the thickness of the high porosity layer is 5 μm or less.
【請求項17】 前記多孔質半導体層の分離は、前記非
多孔質半導体層表面にフレキシブルなフィルムを貼り、
引き剥がすことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1
項に記載の半導体部材の作製方法。
17. The method for separating the porous semiconductor layer, comprising: attaching a flexible film to the surface of the non-porous semiconductor layer;
6. The method according to claim 1, wherein the film is peeled off.
13. The method for producing a semiconductor member according to the above item.
【請求項18】 前記分離する工程は、貼り合わせ基板
の端にくさびを挿入することを特徴とする請求項1〜5
のいずれか1項に記載の半導体部材の作製方法。
18. The method according to claim 1, wherein the separating step includes inserting a wedge into an end of the bonded substrate.
The method for manufacturing a semiconductor member according to any one of the above.
【請求項19】 前記分離する工程は、貼り合わせ基板
をその表面に垂直な方向に外力を印加し、引っ張るある
いは加圧することを特徴とする請求項1〜5のいずれか
1項に記載の半導体部材の作製方法。
19. The semiconductor according to claim 1, wherein in the separating step, an external force is applied to the bonded substrate in a direction perpendicular to the surface to pull or press the bonded substrate. How to make the member.
【請求項20】 前記分離する工程は、貼り合わせ基板
の端から前記多孔質半導体層を酸化し、その堆積膨張に
より擬くさび挿入することを特徴とする請求項1〜5の
いずれか1項に記載の半導体部材の作製方法。
20. The method according to claim 1, wherein in the separating step, the porous semiconductor layer is oxidized from an end of the bonded substrate, and a pseudo wedge is inserted by expansion of the porous semiconductor layer. A manufacturing method of the semiconductor member according to the above.
【請求項21】 前記分離する工程は、貼り合わせ基板
の端に流体を噴射することを特徴とする請求項1〜5の
いずれか1項に記載の半導体部材の作製方法。
21. The method for manufacturing a semiconductor member according to claim 1, wherein in the separating step, a fluid is jetted to an end of the bonded substrate.
【請求項22】 前記流体は液体であることを特徴とす
る請求項21に記載の半導体部材の作製方法。
22. The method according to claim 21, wherein the fluid is a liquid.
【請求項23】 前記液体は水あるいは純水であること
を特徴とする請求項22に記載の半導体部材の作製方
法。
23. The method according to claim 22, wherein the liquid is water or pure water.
【請求項24】 前記流体は気体であることを特徴とす
る請求項21に記載の半導体部材の作製方法。
24. The method according to claim 21, wherein the fluid is a gas.
【請求項25】 前記気体は窒素、エアー、酸素、水
素、炭酸ガス、不活性ガスのいずれかであることを特徴
とする請求項24に記載の半導体部材の作製方法。
25. The method according to claim 24, wherein the gas is one of nitrogen, air, oxygen, hydrogen, carbon dioxide, and an inert gas.
【請求項26】 第1の基体の表面上に厚さteのエピ
タキシャル成長層を形成する工程と、 前記エピタキシャル成長層の表面に前記teの半分の厚
さを越えないような厚さtpsの多孔質層を形成する工
程と、 前記多孔質層上に非多孔質層を形成する工程と、 前記非多孔質層を前記第1の基体から分離する工程と、 分離後の前記エピタキシャル成長層の表面に多孔質層を
形成する工程とを有することを特徴とする半導体部材の
作製方法。
26. A step of forming an epitaxially grown layer having a thickness of te on the surface of the first substrate; and forming a porous layer having a thickness of tps on the surface of the epitaxially grown layer so as not to exceed half the thickness of te. Forming a non-porous layer on the porous layer; separating the non-porous layer from the first substrate; forming a porous layer on the surface of the epitaxially grown layer after the separation. Forming a layer.
【請求項27】 前記非多孔質層を前記第1の基体から
分離する工程の後に、エピタキシャル成長層の表面を平
滑化する工程と、 平滑化された前記エピタキシャル成長層の表面に前記多
孔質層を形成する工程と、 前記多孔質層上に非多孔質層を形成する工程と、 前記非多孔質層を前記第1の基体から分離する工程と を有することを特徴とする請求項26に記載の半導体部
材の作製方法。
27. After the step of separating the non-porous layer from the first substrate, a step of smoothing the surface of the epitaxial growth layer, and forming the porous layer on the smoothed surface of the epitaxial growth layer. 27. The semiconductor according to claim 26, further comprising: a step of forming a non-porous layer on the porous layer; and a step of separating the non-porous layer from the first base. How to make the member.
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