JP2001053257A - Formation of laminated soi substrate - Google Patents

Formation of laminated soi substrate

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JP2001053257A
JP2001053257A JP11226839A JP22683999A JP2001053257A JP 2001053257 A JP2001053257 A JP 2001053257A JP 11226839 A JP11226839 A JP 11226839A JP 22683999 A JP22683999 A JP 22683999A JP 2001053257 A JP2001053257 A JP 2001053257A
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silicon substrate
silicon
concave portion
impurity
etching
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JP11226839A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuji Komatsu
裕司 小松
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a forming method of a laminated SOI substrate, which first suppresses irregularities in the depth directions of recessed parts, which are formed in a first silicon substrate (substrate to be polished) and are used as reference planes for polishing a buried oxide film, to form the laminated SOI substrate, which is formed by a selective polishing method to use the buried oxide film as a polishing stopper and has a SOI layer, which is excellent in the uniformity of its film thickness. SOLUTION: The forming method of a laminated SOI substrate has a process to form recessed parts in the prescribed regions on a first silicon substrate 101, a process to form an insulating film in such a way as to fill at least the recessed parts, a process to laminate together the recessed part formation surfaces of the substrate 101 with a second silicon substrate, a process to grind the surface on the opposite side to the laminated surface of the substrate 101 with the second silicon substrate and a process to selectively polish the ground surface and moreover, the forming method has a process to introduce impurities to change the etching rate of a silicon film in the regions, which are formed with the recessed parts, prior to the formation of the recessed parts.

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、張り合わせSOI
基板の作製方法に関し、特に2枚のウェーハの張り合わ
せと、それに続く一方のウェーハの研削及び研磨ストッ
パーを用いた選択研磨によって作製されるSOI基板で
あって、SOI膜厚の均一性を改善した張り合わせSO
I基板の作製方法に関する。
The present invention relates to a bonded SOI
More particularly, the present invention relates to an SOI substrate manufactured by bonding two wafers, followed by grinding of one wafer and selective polishing using a polishing stopper, wherein the SOI film has improved uniformity in SOI film thickness. SO
The present invention relates to a method for manufacturing an I substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の半導体デバイスにおいては、SO
I(Silicon on Insulator)基板
を用いることによって、素子間同士の完全分離が容易に
なり、またソフトエラーやCMOS(Compleme
ntary Metal−Oxide−Semicon
ductor)トランジスタに特有なラッチアップの抑
制が可能になってきている。そして、比較的早くから5
00nm程度の厚さのシリコン活性層(SOI層)を有
するSOI構造を用いて、CMOSトランジスタを有す
るLSIの高速・高信頼性化の検討が行われてきた。
2. Description of the Related Art In recent semiconductor devices, SO
By using an I (Silicon on Insulator) substrate, complete isolation between elements is facilitated, and a soft error or CMOS (Complete) is used.
nary Metal-Oxide-Semicon
It is becoming possible to suppress latch-up peculiar to a transistor. And from relatively early 5
Using an SOI structure having a silicon active layer (SOI layer) having a thickness of about 00 nm, studies have been made on high speed and high reliability of an LSI having a CMOS transistor.

【0003】また、最近においては、SOI基板表面の
SOI層を100nm程度までさらに薄く、またチャネ
ルの不純物濃度も比較的低い状態に制御して、ほぼシリ
コン活性層全体が空乏化するような条件とすると、短チ
ャネル効果の抑制や、MOSトランジスタの電流駆動能
力の向上等さらに優れた性能が得られることが分かって
きた。
Recently, the SOI layer on the surface of the SOI substrate is further thinned to about 100 nm, and the impurity concentration of the channel is controlled to be relatively low. Then, it has been found that more excellent performance such as suppression of the short channel effect and improvement of the current driving capability of the MOS transistor can be obtained.

【0004】SOI基板の形成方法の代表的なものとし
ては、SIMOX(Separation by Im
planted Oxygen)法と、ウェーハ張り合
わせ法の二つの方法が知られており、それぞれ完成度が
上がりつつあり、注目を集めている。
A typical SOI substrate forming method is SIMOX (Separation by Immo).
2. Description of the Related Art Two methods, a planted oxygen method and a wafer bonding method, are known.

【0005】しかしながら、これらの方法には現時点で
はそれぞれ一長一短がある。例えば、SIMOX法では
SOI層の厚さの均一性に優れている反面、埋め込み酸
化膜との界面での平坦性が悪く、トランジスタの信頼性
等が問題となっている。
However, these methods each have advantages and disadvantages at present. For example, the SIMOX method is excellent in the uniformity of the thickness of the SOI layer, but has poor flatness at the interface with the buried oxide film, and has a problem in transistor reliability and the like.

【0006】一方、ウェーハ張り合わせ法によるSOI
基板は、SOI層の埋め込み酸化膜の特性は良いが、後
述するようにSOI層の厚さの均一性に問題がある。
On the other hand, SOI by wafer bonding method
The substrate has good characteristics of the buried oxide film of the SOI layer, but has a problem in the uniformity of the thickness of the SOI layer as described later.

【0007】従来、かかるウェーハ張り合わせ法による
SOI基板は、次のように作製していた。以下、従来法
について、図面を参照しながら簡単に説明する。
Conventionally, an SOI substrate manufactured by such a wafer bonding method has been manufactured as follows. Hereinafter, the conventional method will be briefly described with reference to the drawings.

【0008】先ず、図10(a)に示すように、例えば
n型シリコン半導体基板301上に、膜厚10nm程度
の熱酸化膜302を形成する。
First, as shown in FIG. 10A, a thermal oxide film 302 having a thickness of about 10 nm is formed on an n-type silicon semiconductor substrate 301, for example.

【0009】次いで、図10(b)に示すように、n型
シリコン半導体基板等の第1のシリコン基板301の凹
部を形成するためのレジストパターン303を形成す
る。さらに、該レジストパターン303をマスクにし
て、第1のシリコン基板301をドライエッチング法に
よりエッチングを行い、レジストパターン303及び熱
酸化膜302を除去することにより、図10(c)に示
す状態を得る。
Next, as shown in FIG. 10B, a resist pattern 303 for forming a concave portion of a first silicon substrate 301 such as an n-type silicon semiconductor substrate is formed. Further, using the resist pattern 303 as a mask, the first silicon substrate 301 is etched by a dry etching method, and the resist pattern 303 and the thermal oxide film 302 are removed to obtain a state shown in FIG. .

【0010】上記プロセスにおいて、第1のシリコン基
板301に形成された凹部の深さ(基板面とは垂直方
向)は、最終的なSOI層の膜厚となる。また、凹部の
形成は、ドライエッチング法によっているが、ドライエ
ッチングの精度は、基板面の垂直方向に対する面内ばら
つきが±3%程度となっている。
In the above process, the depth of the concave portion formed in the first silicon substrate 301 (in the direction perpendicular to the substrate surface) becomes the final thickness of the SOI layer. Further, the concave portions are formed by a dry etching method, and the accuracy of the dry etching has an in-plane variation in the vertical direction of the substrate surface of about ± 3%.

【0011】次に、シリコン基板301の凹部を埋め込
み酸化膜305で覆い、さらにその上にポリシリコン膜
306を堆積させる。その後、ポリシリコン膜306表
面を、CMP(Chemical Mechanica
l Polishing)法により平坦化を行い、図1
1(d)に示す構造を得る。
Next, the concave portion of the silicon substrate 301 is covered with a buried oxide film 305, and a polysilicon film 306 is further deposited thereon. Then, the surface of the polysilicon film 306 is removed by CMP (Chemical Mechanical).
1 Polishing), and flattened.
The structure shown in FIG. 1 (d) is obtained.

【0012】次いで、図11(e)に示すように、第1
のシリコン基板301のポリシリコン膜306表面と、
第2のシリコン基板307とを張り合わせを行い、さら
に、結合強度を高めるための加熱処理(酸素雰囲気下、
1000℃、30分程度)を行う。
Next, as shown in FIG.
The surface of the polysilicon film 306 of the silicon substrate 301 of FIG.
The second silicon substrate 307 is bonded to the substrate and further subjected to a heat treatment (in an oxygen atmosphere,
(1000 ° C., about 30 minutes).

【0013】さらに、第1のシリコン基板301の裏面
(張り合わせ面とは反対側の面)の研削を行い、さら
に、PACE(Plasma Assisted Ch
emical Etching)加工を施し、最後に選
択研磨を行うことにより、図11(f)に示すようなS
OI基板を作製することができる。
Further, the back surface (the surface opposite to the bonding surface) of the first silicon substrate 301 is ground, and further, PACE (Plasma Assisted Ch) is performed.
11 (f) by performing a chemical etching process and finally performing a selective polishing process.
An OI substrate can be manufactured.

【0014】上記研削工程及び選択研磨工程は、いずれ
もウェーハの裏面を基準面として加工を行うものであ
る。また上述したように、最近では、研削を行った後
に、ウェーハ表面を基準にして、いわゆるPACE(P
lasma AssistedChemical Et
ching)加工を行って、選択研磨前のシリコン膜厚
を均一化することにより、より少ないオーバー研磨量で
フィールド部の酸化シリコンをウェーハ全面にわたって
露出させることが可能となった。この方法によれば、い
わゆるDishingを抑制して、膜厚均一性に優れた
張り合わせSOI基板を作製することができる。
In both the grinding step and the selective polishing step, processing is performed using the back surface of the wafer as a reference surface. Further, as described above, recently, after grinding, a so-called PACE (P
lasma Assisted Chemical Et
(Ching) processing to make the silicon film thickness before the selective polishing uniform so that the silicon oxide in the field portion can be exposed over the entire surface of the wafer with a smaller amount of over-polishing. According to this method, a bonded SOI substrate having excellent film thickness uniformity can be manufactured by suppressing so-called dishing.

【0015】以上説明したような張り合わせSOI基板
の作製方法によれば、埋め込み酸化膜厚等を比較的自由
に設定できるだけでなく、被研磨基板を張り合わせる前
に素子や配線等を予め作製しておくことにより、これら
をSOI基板内部に埋め込んでLSIを作製することが
できるため、より集積度の高いLSIを作製することが
可能である。
According to the method for manufacturing a bonded SOI substrate described above, not only can the buried oxide film thickness and the like be set relatively freely, but also elements and wirings can be prepared before bonding the substrate to be polished. By doing so, an LSI can be manufactured by embedding them in the SOI substrate, so that an LSI with a higher degree of integration can be manufactured.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このウ
ェーハ張り合わせ法にて作製したSOI基板は、埋め込
み酸化膜の特性は良いが、特に薄い膜厚でシリコン活性
層を形成した場合に、膜厚均一性に問題がある。
However, the SOI substrate manufactured by this wafer bonding method has good characteristics of the buried oxide film. There is a problem.

【0017】研磨ストッパー膜を用いた選択研磨による
張り合わせSOI基板において、SOI膜の深さ方向の
膜厚の均一性(面内均一性)を悪化させる要因として
は、大きく分けて、(1)第1のシリコン基板(被研磨
基板)に最初に形成するシリコン段差(凹部)の面内均
一性と、(2)選択研磨の精度及び面内均一性の二つが
ある。
In a bonded SOI substrate by selective polishing using a polishing stopper film, factors that deteriorate the thickness uniformity (in-plane uniformity) in the depth direction of the SOI film are roughly classified into (1) There are two in-plane uniformity of a silicon step (recess) formed first on one silicon substrate (substrate to be polished), and (2) precision and in-plane uniformity of selective polishing.

【0018】上記(2)の要因は、如何に研磨ストッパ
ーとなる酸化シリコンの基準面にて研磨をストップさせ
るかに関するものであり、これを改善するにはDish
ingを含めた研磨の均一性を改善する必要がある。
The factor (2) relates to how to stop polishing at the reference surface of silicon oxide serving as a polishing stopper.
It is necessary to improve the uniformity of polishing including ing.

【0019】従来の張り合わせ法では、SOI膜厚の面
内ばらつきを悪化させる原因としては、上記(2)の要
因の占める割合が大きく、選択研磨の面内均一性の向上
や選択研磨での選択比の向上(即ち、フィールド部のシ
リコンをアクティブ部の凹部のシリコンより速く研磨す
る)に注力した検討が主に行われてきた。
In the conventional laminating method, the factor of the above factor (2) is large as the cause of the in-plane variation of the SOI film thickness, and the in-plane uniformity of the selective polishing is improved and the selective polishing is not performed. Consideration has been mainly focused on improving the ratio (that is, polishing silicon in the field portion faster than silicon in the concave portion in the active portion).

【0020】しかし、PACE加工を用いて、選択研磨
前のシリコン膜厚の均一化、薄膜化が可能となってから
は、相対的に(2)の出来上がりのSOI膜厚ばらつき
に与える影響が小さくなってきており、逆に(1)のシ
リコン段差(凹部)の深さ方向の面内バラツキの影響が
大きくなってきている。
However, since it is possible to make the silicon film uniform and thin before the selective polishing by using the PACE processing, the influence of the finished (2) on the variation in the SOI film thickness is relatively small. On the contrary, the influence of the in-plane variation in the depth direction of the silicon step (recess) of (1) is increasing.

【0021】例えば、研削時においては、シリコン活性
層(SOI層)に形成される結晶欠陥の影響を無視でき
る量にする為に、被研磨基板をその裏面側から研削して
薄膜化する場合には、少なくとも約4μm以上シリコン
がウェーハの全領域に残るように研削を行う必要があ
る。この研削は、第2のシリコン基板(支持基板)の裏
面を基準に機械的な精度で行われるので、研削後のシリ
コン膜厚の面内ばらつきは、支持基板の厚さのばらつき
(TTV:Total Thickness Vari
ation)程度以下にすることは不可能である。
For example, at the time of grinding, in order to make the influence of crystal defects formed in the silicon active layer (SOI layer) negligible, the substrate to be polished is thinned by grinding from the back side thereof. Requires that the grinding be performed so that at least about 4 μm or more of silicon remains over the entire area of the wafer. Since this grinding is performed with mechanical precision based on the back surface of the second silicon substrate (support substrate), the in-plane variation of the silicon film thickness after grinding is the variation in the thickness of the support substrate (TTV: Total). Thickness Vari
It is not possible to make it less than the degree.

【0022】現状の200mmφウェーハでは、TTV
の小さい両面研磨のウェーハを用いた場合でも、TTV
は約1.0μmであり、研削後の残りシリコンの膜厚の
ばらつきも少なくとも1.0μm程度は考慮しなければ
ならない。選択研磨の均一性をおよそ10%として、ワ
ーストケースで考えると、選択研磨前のシリコンが最も
厚い部分(約5μm)に対して、オーバー研磨を少なく
とも10%程度は行わなければならない。従って、選択
研磨前のシリコンが最も厚い部分では、面内で最も遅く
研磨が進む場合でも、Just Polishである
が、研磨前のシリコンが最も薄い部分で研磨が最も速く
進んだ場合で、約2μmのオーバー研磨となる(5.5
μmの研磨×研磨面内分布10%−4μm)。
In the current 200 mmφ wafer, TTV
Even when a double-side polished wafer with a small
Is about 1.0 μm, and the variation in the thickness of the remaining silicon after grinding must be at least about 1.0 μm. Assuming that the uniformity of the selective polishing is about 10% and considering the worst case, at least about 10% of overpolishing must be performed on a portion (about 5 μm) where silicon is thickest before selective polishing. Therefore, in the portion where the silicon is thickest before the selective polishing, the polishing is just Polish even if the polishing progresses the slowest in the plane. Over-polishing (5.5
μm polishing × distribution in polished surface 10% -4 μm).

【0023】選択研磨の選択比がおよそ50であるとす
ると、このときの出来上がりのSOI膜厚分布は2μm
/50〜40nmとなる。この40nm(±20nm)
のSOI膜厚分布は、完全空乏型のSOIトランジスタ
の場合、0.35μmルールのデバイスで許容されるS
OI膜厚分布の相当する。
Assuming that the selective ratio of the selective polishing is about 50, the resulting SOI film thickness distribution is 2 μm.
/ 50 to 40 nm. This 40nm (± 20nm)
In the case of a fully depleted SOI transistor, the SOI film thickness distribution of S
This corresponds to the OI film thickness distribution.

【0024】即ち、従来の0.35μmルールのデバイ
スでは、第1のシリコン基板に形成する凹部の深さ(こ
れが選択研磨後のSOI膜厚となる。)は0.1μmで
あり、ドライエッチングによってこの段差を形成した場
合、〜6%(±3%)程度の面内ばらつき(6nm)に
することが可能であったので、シリコン段差の分布の影
響は相対的に小さかった。
That is, in the conventional device of the 0.35 μm rule, the depth of the recess formed in the first silicon substrate (this is the SOI film thickness after selective polishing) is 0.1 μm, When this step was formed, the in-plane variation (6 nm) of about 6% (± 3%) could be achieved, so that the influence of the silicon step distribution was relatively small.

【0025】ところが、最近の0.18μmルールのデ
バイスでは、シリコン段差は約50nmと半分の深さに
なり、ドライエッチングの均一性が同程度(6%)でも
面内分布(ばらつき)の絶対値は3nmとなってしまう
こととなった。
However, in the recent device of the 0.18 μm rule, the silicon step has a depth of about 50 nm, which is half the depth, and the absolute value of the in-plane distribution (variation) even when the dry etching uniformity is about the same (6%) Was 3 nm.

【0026】一方、研削後のシリコン膜厚のばらつきを
PACE加工により均一化することによって、選択研磨
前のシリコン膜厚分布を200±50nm程度にするこ
とが可能となったので、選択研磨前のシリコン膜厚の平
均値に対して、100%のオーバー研磨を行った場合で
も、選択研磨による出来上がりのSOI膜厚のばらつき
は、4nm程度となり、シリコン段差(凹部)の面内均
一性と同程度となってしまう。
On the other hand, by making uniform the variation of the silicon film thickness after grinding by PACE processing, the silicon film thickness distribution before selective polishing can be made about 200 ± 50 nm. Even when 100% overpolishing is performed with respect to the average value of the silicon film thickness, the variation in the SOI film thickness obtained by the selective polishing is about 4 nm, which is about the same as the in-plane uniformity of the silicon step (recess). Will be.

【0027】つまり、図10(c)に示すように、第1
のシリコン基板301に凹部を形成した場合、ドライエ
ッチングの面内ばらつき(深さ方向のエッチングのばら
つき)により、深さ(D,E)ばらつきを有する凹部が
形成されることとなり、この深さばらつきが、最終的に
形成されるSOI層(図11(f)の308)の膜厚
(F,G)のばらつきにそのまま反映されることにな
る。
That is, as shown in FIG.
When the concave portion is formed in the silicon substrate 301, the concave portion having the depth (D, E) variation is formed due to the in-plane variation of the dry etching (variation of the etching in the depth direction). Is directly reflected in the variation of the film thickness (F, G) of the finally formed SOI layer (308 in FIG. 11F).

【0028】従って、現在及び将来の0.18μmルー
ル以下の半導体デバイスでは、PACE加工や選択研磨
の面内均一性の向上及び選択研磨の選択比の向上等によ
って、さらなるSOI膜厚均一性を向上させていく必要
があるが、それと同時に、最初に第1のシリコン基板に
形成する凹部の面内均一性を向上させることが重要とな
る。
Therefore, in the present and future semiconductor devices having a rule of 0.18 μm or less, the SOI film thickness uniformity is further improved by improving the in-plane uniformity of PACE processing and selective polishing and the selective ratio of selective polishing. At the same time, it is important to improve the in-plane uniformity of the concave portion formed first on the first silicon substrate.

【0029】微細化が進む将来のLSIにおいて、使用
されるSOI基板のSOI膜厚は、ますます薄膜化して
きており、膜厚の均一性に対する要求もより厳しいもの
となっている。よって、張り合わせ法により作製される
SOI基板においても、SOI膜厚の均一性に優れたS
OI基板を作製するために、面内均一性が改善された凹
部を形成する為の技術の開発が求められている。
In a future LSI with further miniaturization, the SOI film thickness of an SOI substrate to be used is becoming increasingly thinner, and the demand for uniformity of the film thickness is becoming more severe. Therefore, even in an SOI substrate manufactured by the bonding method, S
In order to manufacture an OI substrate, there is a need to develop a technique for forming a concave portion with improved in-plane uniformity.

【0030】本発明は、かかる実状からなされたもので
あって、埋め込み酸化膜を研磨ストッパーとして用いる
選択研磨により作製される張り合わせSOI基板におい
て、最初に第1のシリコン基板(被研磨基板)に形成す
る研磨の基準面となる凹部の深さ方向のばらつきを抑制
して、膜厚均一性に優れたSOI層を有するSOI基板
を作製する方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a situation. In a bonded SOI substrate manufactured by selective polishing using a buried oxide film as a polishing stopper, the bonded SOI substrate is first formed on a first silicon substrate (substrate to be polished). It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an SOI substrate having an SOI layer having excellent film thickness uniformity by suppressing variation in the depth direction of a concave portion serving as a polishing reference surface.

【0031】[0031]

【課題を解決するための手段】一般に、シリコン中に含
まれる不純物の種類やその濃度又はシリコン結晶中の結
晶欠陥密度の相違により、シリコンのエッチング(特に
ウェットエッチング)速度が変化することが知られてい
る。そして、シリコンをエッチングする際において、そ
のようなエッチング速度に差が生じるようなエッチング
溶液又はエッチング手法を適宜選択することによって、
シリコンの所定領域を選択的に、しかも精度良くエッチ
ングすることが可能である。
In general, it is known that the etching rate (particularly, wet etching) of silicon varies depending on the type and concentration of impurities contained in silicon or the difference in crystal defect density in silicon crystals. ing. Then, when etching silicon, by appropriately selecting an etching solution or an etching method that causes such a difference in the etching rate,
It is possible to selectively and accurately etch a predetermined region of silicon.

【0032】単にシリコンを化学的にエッチングする場
合においては、エッチングの面内均一性(ここで、「エ
ッチングの面内均一性」とは、エッチングにより得られ
る段差形状の均一さ(特に深さ方向)の程度をいう。)
は、ドライエッチングで行う場合以上に向上させるのは
難しい。
In the case where silicon is simply chemically etched, in-plane uniformity of etching (here, “in-plane uniformity of etching” refers to uniformity of a step shape obtained by etching (particularly in a depth direction). ))
Is more difficult to improve than when dry etching is used.

【0033】しかしながら、正確にシリコン基板の所定
領域に、所定の不純物を所定の濃度に導入することによ
り、シリコン基板の所定の領域に、面内均一性に優れた
不純物導入層を形成することは比較的容易である。
However, it is impossible to form an impurity introduction layer having excellent in-plane uniformity in a predetermined region of a silicon substrate by accurately introducing a predetermined impurity into a predetermined region of the silicon substrate at a predetermined concentration. Relatively easy.

【0034】本発明者は、シリコン基板の所定の領域
に、面内均一性に優れた不純物導入層を形成し、該不純
物の種類、不純物濃度、結晶欠陥密度等に基づいて、最
もエッチング速度に差が生じるようなエッチング条件を
適宜選択することにより、従来ドライエッチングで行っ
てきた場合よりも面内均一性に優れた凹部(シリコン段
差)を形成することができることを見出し、本発明を完
成するに至った。
The present inventor has formed an impurity-introduced layer having excellent in-plane uniformity in a predetermined region of a silicon substrate, and based on the type of impurity, impurity concentration, crystal defect density, etc. It has been found that by appropriately selecting an etching condition that causes a difference, a concave portion (silicon step) having excellent in-plane uniformity can be formed as compared with the case where the conventional dry etching is performed, and the present invention is completed. Reached.

【0035】即ち、本発明は、第1のシリコン基板所定
の領域に凹部を形成する工程と、少なくとも前記凹部を
埋めるように絶縁膜を形成する工程と、前記第1のシリ
コン基板の前記凹部形成面と第2のシリコン基板とを張
り合わせる工程と、前記第1のシリコン基板の張り合わ
せ面とは反対側の面を研削する工程と、及び前記研削面
を選択研磨する工程とを有する張り合わせSOI基板の
作製方法であって、前記凹部の形成に先立って、当該凹
部を形成する領域に、シリコンのエッチング速度を変化
させる不純物を導入する工程を有する張り合わせSOI
基板の作製方法を提供する。
That is, the present invention provides a step of forming a concave portion in a predetermined region of a first silicon substrate, a step of forming an insulating film so as to fill at least the concave portion, and a step of forming the concave portion of the first silicon substrate. A bonded SOI substrate having a step of bonding a surface to a second silicon substrate, a step of grinding a surface of the first silicon substrate opposite to the bonded surface, and a step of selectively polishing the ground surface Prior to the formation of the recess, a step of introducing an impurity that changes the etching rate of silicon into a region where the recess is formed.
A method for manufacturing a substrate is provided.

【0036】本発明において、「前記第1のシリコン基
板の前記凹部形成面」とは、前記第1のシリコン基板に
凹部が形成されている側の面をいう。即ち本発明は、前
記第1のシリコン基板の凹部上に形成された表面が平坦
な絶縁膜表面、又は該絶縁膜上に形成された表面が平坦
な平坦化膜表面と、第2のシリコン基板の一方の面とを
張り合わせることによるSOI基板を作製する方法であ
る。
In the present invention, the “surface on which the concave portion is formed on the first silicon substrate” means a surface on the side where the concave portion is formed on the first silicon substrate. That is, the present invention provides an insulating film surface having a flat surface formed on the concave portion of the first silicon substrate, or a planarized film surface having a flat surface formed on the insulating film; This is a method of manufacturing an SOI substrate by bonding one surface of the SOI substrate.

【0037】本発明においては、前記凹部を形成する領
域にシリコンのエッチング速度を変化させる不純物を導
入する工程は、前記凹部を形成する領域に、シリコンの
エッチング速度を変化させる不純物をイオン注入法によ
り導入する工程を有するのが好ましい。
In the present invention, the step of introducing an impurity that changes the etching rate of silicon into the region where the concave portion is formed is performed by implanting the impurity that changes the etching speed of silicon into the region where the concave portion is formed by ion implantation. It is preferable to have a step of introducing.

【0038】また、前記凹部を形成する領域にシリコン
のエッチング速度を変化させる不純物を導入する工程
は、前記凹部を形成する領域に、シリコンの結晶欠陥密
度を変化させる不純物を導入する工程を有するのが好ま
しい。
Further, the step of introducing an impurity that changes the etching rate of silicon into the region where the concave portion is formed includes a step of introducing an impurity that changes the crystal defect density of silicon into the region where the concave portion is formed. Is preferred.

【0039】さらに、前記凹部を形成する領域にシリコ
ンのエッチング速度を変化させる不純物を導入する工程
は、前記凹部を形成する領域に、リン、ホウ素、砒素、
珪素又はこれらの化合物を導入する工程を有するのがよ
り好ましく、これらの物質をイオン注入法により導入す
る工程を有するのがさらに好ましい。
Further, the step of introducing an impurity which changes the etching rate of silicon into the region where the concave portion is to be formed is performed by adding phosphorus, boron, arsenic,
More preferably, the method includes a step of introducing silicon or a compound thereof, and more preferably, a step of introducing these substances by ion implantation.

【0040】また、前記第1のシリコン基板の所定の領
域に凹部を形成する工程は、シリコン基板中に含まれる
不純物の種類又は該不純物の濃度に応じてエッチング速
度が変化する条件で、前記第1のシリコン基板の所定の
領域をエッチングする工程を有するのが好ましい。
In the step of forming a concave portion in a predetermined region of the first silicon substrate, the step of forming the concave portion may be performed under a condition that an etching rate changes according to a type of impurity contained in the silicon substrate or a concentration of the impurity. Preferably, the method includes a step of etching a predetermined region of the one silicon substrate.

【0041】前記第1のシリコン基板の所定の領域に凹
部を形成する工程は、シリコン基板中に含まれる不純物
の種類又は該不純物の濃度に応じてエッチング速度が変
化する条件で、前記第1のシリコン基板の所定領域をウ
ェットエッチング法によりエッチングする工程を有する
のが好ましく、前記第1のシリコン基板の所定の領域を
HF陽極エッチングする工程を有するのがより好まし
い。
The step of forming a concave portion in a predetermined region of the first silicon substrate is performed under the condition that the etching rate changes according to the type of impurity contained in the silicon substrate or the concentration of the impurity. The method preferably includes a step of etching a predetermined area of the silicon substrate by a wet etching method, and more preferably includes a step of HF anodic etching of the predetermined area of the first silicon substrate.

【0042】前記第1のシリコン基板の所定の領域に凹
部を形成する工程は、特に好ましくは、シリコン基板中
に含まれる不純物の種類又は該不純物の濃度に応じて、
前記第1のシリコン基板の所定の領域を、酢酸、水酸化
カリウム、エチレンジアミン又はヒドラジンを含有する
エッチング液を用いてエッチングする工程を有する。
The step of forming a concave portion in a predetermined region of the first silicon substrate is particularly preferably performed according to the type of impurity contained in the silicon substrate or the concentration of the impurity.
A step of etching a predetermined region of the first silicon substrate using an etching solution containing acetic acid, potassium hydroxide, ethylenediamine or hydrazine.

【0043】前記研削面を選択研磨する工程は、前記絶
縁膜を研磨ストッパーとして前記研削面を選択研磨する
工程を有するのが好ましい。
Preferably, the step of selectively polishing the ground surface includes the step of selectively polishing the ground surface using the insulating film as a polishing stopper.

【0044】また本発明においては、前記絶縁膜を形成
する工程と、前記第1シリコン基板の前記凹部形成面と
第2のシリコン基板とを張り合わせる工程との間に、前
記絶縁膜上に平坦化膜を形成する工程をさらに有するの
が好ましい。この場合において、前記絶縁膜上に平坦化
膜を形成する工程は、前記絶縁膜上に表面が平坦なポリ
シリコン膜を形成する工程を有するのがより好ましい。
Further, in the present invention, a flat surface is formed on the insulating film between the step of forming the insulating film and the step of bonding the concave portion forming surface of the first silicon substrate to a second silicon substrate. It is preferable that the method further includes a step of forming an oxide film. In this case, it is more preferable that the step of forming the planarizing film on the insulating film includes the step of forming a polysilicon film having a flat surface on the insulating film.

【0045】さらにまた本発明においては、前記第1の
シリコン基板の張り合わせ面とは反対側の面を研削する
工程と、前記研削面を選択研磨する工程の間に、前記研
削面をPACE(Plasma Assisted C
hemical Etching)加工を行う工程をさ
らに有するのがより好ましい。
Further, in the present invention, between the step of grinding the surface of the first silicon substrate opposite to the surface to be bonded and the step of selectively polishing the ground surface, the ground surface may be PACE (Plasma). Assisted C
More preferably, the method further includes a step of performing a chemical etching process.

【0046】本発明によれば、最初に第1のシリコン基
板の凹部を形成す領域に、面内均一性に優れた不純物導
入層(「結晶欠陥導入層」と称する場合がある。)を形
成し、該不純物導入層(結晶欠陥導入層)を高選択的に
エッチングすることにより、従来のドライエッチング法
による場合よりも優れた面内均一性を有する凹部を形成
することができ、膜厚均一性がさらに向上したSOI層
を有するSOI基板の作製が可能となる。
According to the present invention, an impurity introduction layer having excellent in-plane uniformity (sometimes referred to as a “crystal defect introduction layer”) is first formed in a region of the first silicon substrate where a concave portion is to be formed. Then, by selectively etching the impurity-introduced layer (crystal defect-introduced layer) with high selectivity, it is possible to form a concave portion having better in-plane uniformity than in the case of the conventional dry etching method. It is possible to manufacture an SOI substrate having an SOI layer with further improved performance.

【0047】また、本発明において、イオン注入法によ
って不純物を導入する場合には、不純物の打ち込みエネ
ルギー、打ち込みドーズ量を精密にコントロールするこ
とができるので、面内均一性に極めて優れた不純物導入
層(結晶欠陥導入層)を形成することができる。
In the present invention, when impurities are introduced by ion implantation, the implantation energy and implantation dose of the impurities can be precisely controlled, so that the impurity-introduced layer with extremely excellent in-plane uniformity can be obtained. (A crystal defect introduction layer) can be formed.

【0048】さらに、本発明において、イオン注入法に
よって不純物を導入する場合には、不純物導入層の面内
均一性は、イオン注入の精度によって決定されることに
なるので、大口径のウェーハを用いる場合に特に好まし
く適用することができる。
Further, in the present invention, when impurities are introduced by the ion implantation method, the in-plane uniformity of the impurity-introduced layer is determined by the accuracy of the ion implantation. It can be particularly preferably applied in this case.

【0049】[0049]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
を用いながら説明する。以下の述べるのは、あくまで本
発明の一実施の形態であって、本発明の主旨を逸脱しな
い範囲で、第1及び第2の基板の種類、張り合わせ後の
熱処理条件、選択研磨条件等を適宜選定・変更すること
ができる。なお、以下の本実施形態の説明中、「アクテ
ィブ部」とは、最終的にSOI層が形成される第1シリ
コン基板の表面部領域をいい、「フィールド部」とは、
アクティブ領域以外の第1シリコン基板の表面部領域を
いう。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following is merely an embodiment of the present invention, and the types of the first and second substrates, heat treatment conditions after bonding, selective polishing conditions, and the like are appropriately set without departing from the spirit of the present invention. Can be selected and changed. In the following description of the present embodiment, the “active portion” refers to a surface portion region of the first silicon substrate on which an SOI layer is finally formed, and the “field portion”
It refers to the surface region of the first silicon substrate other than the active region.

【0050】第1実施形態 第1の実施形態は、第1のシリコン基板の凹部を形成す
る領域のみに不純物を注入し、不純物の活性化を行った
後、この不純物の種類及び濃度に応じてシリコンのエッ
チング速度が増大する手法を用いて、不純物を注入した
領域のみを選択的にエッチングすることにより、面内均
一性に優れた段差を形成するSOI基板の作製方法であ
る。
First Embodiment In a first embodiment , an impurity is implanted only into a region of a first silicon substrate where a concave portion is to be formed, the impurity is activated, and then the impurity is activated in accordance with the type and concentration of the impurity. This is a method for manufacturing an SOI substrate in which a step having excellent in-plane uniformity is formed by selectively etching only an impurity-implanted region using a method in which the etching rate of silicon is increased.

【0051】先ず、図1(a)に示すように、第1のシ
リコン基板101上に、例えば、熱酸化法により、膜厚
が10nm程度の熱酸化膜102を形成する。この熱酸
化膜102は、次の工程にて最終的にSOI層となる領
域にレジストマスク等から金属等の汚染物質が混入する
のを防止するとともに、フィールド部にイオンをイオン
注入する時に、イオンのチャネリングを抑制する働きを
併せ持つ。なお、本実施形態では熱酸化膜を形成してい
るが、かかる機能を有する膜であれば熱酸化膜以外の他
の膜を成膜することができる。
First, as shown in FIG. 1A, a thermal oxide film 102 having a thickness of about 10 nm is formed on a first silicon substrate 101 by, for example, a thermal oxidation method. The thermal oxide film 102 prevents contaminants such as metal from entering from a resist mask or the like into a region that will ultimately become an SOI layer in the next step, and is used to implant ions into a field portion. It also has the function of suppressing channeling. Although a thermal oxide film is formed in the present embodiment, any film other than the thermal oxide film can be formed as long as the film has such a function.

【0052】第1のシリコン基板としては、例えば、n
型、p型の低不純物濃度の基板等を用いることができ
る。本実施形態では、濃度で1×1015/cm3 程度の
p型の不純物であるホウ素を含むシリコン基板101
(抵抗率は20Ω・cm程度となっている。)を用いて
いる。
As the first silicon substrate, for example, n
Or a p-type substrate having a low impurity concentration can be used. In this embodiment, the silicon substrate 101 containing boron as a p-type impurity having a concentration of about 1 × 10 15 / cm 3 is used.
(The resistivity is about 20 Ω · cm.).

【0053】次に、図1(b)に示すように、素子分離
のためのレジストパターン103を形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, a resist pattern 103 for element isolation is formed.

【0054】次いで、図1(c)に示すように、レジス
トパターン103をマスクに、フィールド部に選択的に
+ をイオン注入する。このときのイオン注入は、例え
ば、加速電圧:20keV(Rp=〜25nm)、ドー
ズ量:1×1014atoms/cm2 (表面濃度=〜2
×1019atoms/cm3 )で行うことができる。こ
のときのイオン注入は、膜厚10nm程度の熱酸化膜1
02を通して行われるため、シリコン基板102の表面
から15nm程内部に入った部分で不純物(リン)濃度
がピークを持つように不純物を導入することができる。
Next, as shown in FIG. 1C, P + ions are selectively implanted into the field portion using the resist pattern 103 as a mask. The ion implantation at this time is performed, for example, at an acceleration voltage of 20 keV (Rp = p25 nm) and a dose of 1 × 10 14 atoms / cm 2 (surface concentration = 〜2
× 10 19 atoms / cm 3 ). At this time, the ion implantation is performed using the thermal oxide film 1 having a thickness of about 10 nm.
02, the impurity can be introduced such that the impurity (phosphorus) concentration has a peak at a portion that is about 15 nm from the surface of the silicon substrate 102.

【0055】次いで、図2(d)に示すように、レジス
トパターンを、例えばアッシング(Ashing)処理
により除去し、シリコン基板101の熱処理を行う。こ
の熱処理は、不純物を活性化し、次のエッチングの選択
比を高めるために行われる。このときの熱処理は、例え
ば、アルゴン雰囲気下に、950℃で10秒間(「RT
A(Rapid Thermal Annealin
g)処理」と称される。)、シリコン基板101を加熱
処理することにより行うことができる。
Next, as shown in FIG. 2D, the resist pattern is removed by, for example, an ashing process, and the silicon substrate 101 is subjected to a heat treatment. This heat treatment is performed to activate the impurities and increase the selectivity of the next etching. The heat treatment at this time is performed, for example, at 950 ° C. for 10 seconds (“RT
A (Rapid Thermal Annealin)
g) processing. ), Heat treatment of the silicon substrate 101 can be performed.

【0056】この熱処理の後においては、シリコン基板
101表面からおよそ50nm内部に進入した部分ま
で、リン(P)濃度(n+ キャリア濃度)の高い部分が
形成される。
After this heat treatment, a portion having a high phosphorus (P) concentration (n + carrier concentration) is formed from the surface of the silicon substrate 101 to a portion which enters into the inside of about 50 nm.

【0057】その後、図2(e)に示すように、熱酸化
膜102を、例えば希フッ化水素酸水溶液等でエッチン
グ除去した後、シリコン基板101の不純物(リン)が
導入された領域を、例えば、以下のようなエッチング条
件にてエッチングすることにより、シリコン基板101
に凹部Aを形成する。
After that, as shown in FIG. 2E, after the thermal oxide film 102 is removed by etching with, for example, a dilute hydrofluoric acid aqueous solution, the region of the silicon substrate 101 into which the impurity (phosphorus) is introduced is removed. For example, by etching under the following etching conditions, the silicon substrate 101 is etched.
A concave portion A is formed in the substrate.

【0058】(シリコンのエッチング条件) エッチング溶液:HF/HNO3 /CH3 COOH=1
/3/12 処理温度:20℃ 処理時間:10秒
(Silicon Etching Conditions) Etching solution: HF / HNO 3 / CH 3 COOH = 1
/ 3/12 Processing temperature: 20 ° C Processing time: 10 seconds

【0059】上記エッチング条件においては、不純物
(リン)濃度が5×1018atoms/cm3 を越える
シリコン基板101の領域を選択的にエッチングするこ
とができる。このときのエッチング選択比は20程度で
あり、リンが導入されたシリコン基板101の領域にお
いては、深さ方向に50nm程度、面内均一性を保ちな
がらエッチングされるが、アクティブ領域となるp-
(リンが導入されていないシリコン基板101の領域)
においては、2.5nm程度しかエッチングされない。
Under the above etching conditions, a region of the silicon substrate 101 having an impurity (phosphorus) concentration exceeding 5 × 10 18 atoms / cm 3 can be selectively etched. Etching selectivity at this time is about 20, in the region of the silicon substrate 101 to which phosphorus is introduced, 50 nm approximately in the depth direction, but is etched while maintaining in-plane uniformity, the active region p - Layer (region of silicon substrate 101 into which phosphorus has not been introduced)
Is etched only about 2.5 nm.

【0060】従って、上記のようなエッチング条件で処
理を行うことにより、エッチング量の面内均一性を±5
%以内に抑制することができる。即ち、アクティブ部の
シリコンのエッチング量の面内バラツキを0.1〜0.
2nm以内に抑えることができ、また、フィールド部に
おいては、リンの導入深さで定まるエッチング量の面内
バラツキとなり、このアクティブ部及びフィールド部で
のエッチング量の面内バラツキをトータルで加味して
も、エッチング量の面内バラツキを1nm以内に制御す
ることができる。
Therefore, by performing the processing under the above-described etching conditions, the in-plane uniformity of the etching amount can be reduced by ± 5.
%. That is, the in-plane variation of the etching amount of silicon in the active portion is 0.1 to 0.1.
It can be suppressed within 2 nm, and in the field portion, the in-plane variation of the etching amount determined by the depth of introduction of phosphorus is taken into consideration, and the in-plane variation of the etching amount in the active portion and the field portion is considered in total. Also, the in-plane variation of the etching amount can be controlled within 1 nm.

【0061】また、エッチング処理時間は本実施形態で
は10秒であるが、エッチングの制御性をより向上させ
る(即ち、エッチング量の面内均一性をより高める)た
めには、例えば、枚葉式のスピンプロセッサー(Spi
n Processer)等の装置を用いて行うのが好
ましい。
Although the etching time is 10 seconds in this embodiment, in order to further improve the controllability of the etching (ie, to increase the in-plane uniformity of the etching amount), for example, a single wafer type Spin Processor (Spi
n Processer or the like.

【0062】さらに、本実施形態では、エッチング溶液
に緩衝剤成分としてCH3 COOHを用いているが、こ
のCH3 COOHの組成比を高めたり、処理温度を20
℃よりも低い温度に設定したりすることにより(処理時
間を長くする必要がある。)、制御性をさらに向上させ
ることができる。
Furthermore, in this embodiment, CH 3 COOH is used as a buffer component in the etching solution. However, the composition ratio of this CH 3 COOH is increased,
The controllability can be further improved by setting the temperature to a temperature lower than ° C. (the processing time needs to be lengthened).

【0063】以上のようにして、シリコン基板101
に、面内均一性に優れた凹部Aを形成することができ
る。該凹部Aの深さは、SOI層の厚さを決定するた
め、結果として、均一な膜厚のSOI層を形成できるこ
とになる。
As described above, the silicon substrate 101
In addition, the concave portions A having excellent in-plane uniformity can be formed. Since the depth of the concave portion A determines the thickness of the SOI layer, an SOI layer having a uniform thickness can be formed as a result.

【0064】次いで、凹部Aを埋めるように、絶縁膜と
して、膜厚600nm程度の埋め込み酸化膜105を形
成する。埋め込み酸化膜105は、例えば、SiH4
2を用いるCVD(Chemical Vapor
Deposition)法により形成することができ
る。
Next, a buried oxide film 105 having a thickness of about 600 nm is formed as an insulating film so as to fill the recess A. The buried oxide film 105 is made of, for example, SiH 4
CVD using O 2 (Chemical Vapor)
(Deposition) method.

【0065】さらに、埋め込み酸化膜105の上に、張
り合わせのための平坦化膜として、ポリシリコン膜10
6を堆積させる。ポリシリコン膜106は、例えば、S
iH4 を用いるCVD法により形成することができる。
以上のようにして図2(f)に示す構造を得る。本実施
形態では、平坦化膜としてポリシリコン膜を形成してい
るが、平坦化が容易で、第2のシリコン基板と強固に接
合し得る材料からなる膜であれば、他の材料からなる膜
を形成することもできる。
Further, a polysilicon film 10 is formed on the buried oxide film 105 as a flattening film for bonding.
6 is deposited. The polysilicon film 106 is made of, for example, S
It can be formed by a CVD method using iH 4 .
As described above, the structure shown in FIG. In this embodiment, the polysilicon film is formed as the flattening film. However, any other material may be used as long as it is a film made of a material which can be easily flattened and can be firmly bonded to the second silicon substrate. Can also be formed.

【0066】次に、図3(g)に示すように、例えばC
MP(Chemical Mechanical Po
lishing)法により、ポリシリコン膜106表面
の平坦化を行う。
Next, as shown in FIG.
MP (Chemical Mechanical Po)
The surface of the polysilicon film 106 is flattened by a lishing method.

【0067】その後、図3(h)に示すように、第1の
シリコン基板101上のポリシリコン膜106表面と第
2のシリコン基板107との張り合わせを行う。張り合
わせた後は、張り合わせの結合強度を高めるために、例
えば、酸素雰囲気中、1000℃程度、30分程度の熱
処理を行う。また、張り合わせの前には、張り合わせ面
を、例えばRCA洗浄等を行って、親水性の表面状態に
しておくことが好ましい。
Thereafter, as shown in FIG. 3H, the surface of the polysilicon film 106 on the first silicon substrate 101 and the second silicon substrate 107 are bonded. After the bonding, in order to increase the bonding strength of the bonding, for example, heat treatment is performed in an oxygen atmosphere at about 1000 ° C. for about 30 minutes. Before the bonding, it is preferable that the bonding surface is subjected to, for example, RCA cleaning or the like, so as to be in a hydrophilic surface state.

【0068】次いで、図4(i)に示すように、第1の
シリコン基板101の張り合わせ面とは反対側の面の研
削を行うことによって、およそ5μm程度の膜厚まで薄
膜化する。
Next, as shown in FIG. 4I, the surface of the first silicon substrate 101 opposite to the bonding surface is ground to reduce the film thickness to about 5 μm.

【0069】なお、この研削においては、例えば、次の
第2の実施形態で述べるように、張り合わせ前の第1の
シリコン基板101の所定の深さの位置に水素をイオン
注入することにより剥離層を形成した後、第2のシリコ
ン基板107と張り合わせ、張り合わせ基板を加熱する
ことにより、剥離層で第1のシリコン基板を剥離するこ
とにより研削時間を大幅に短縮することもできる。
In this grinding, for example, as described in the next second embodiment, hydrogen is ion-implanted into a position of a predetermined depth of the first silicon substrate 101 before bonding, so that the separation layer is formed. Is formed, the substrate is bonded to the second silicon substrate 107, and the bonded substrate is heated, whereby the first silicon substrate is separated by the separation layer, whereby the grinding time can be significantly reduced.

【0070】さらに、第1のシリコン基板101の研削
面をPACE加工及び選択研磨によりさらに薄膜化す
る。
Further, the ground surface of the first silicon substrate 101 is further thinned by PACE processing and selective polishing.

【0071】PACE加工は、研削研磨によりSOI層
に要求される厚さに均一性よく薄膜加工する技術であ
り、P.B.Mumolaらによって提案されたもので
ある(例えば、P.B.Mumola etal.,2
nd Intern.Symp.on Semicon
ductor Wafer Bonding Scie
nce,Technology and Applic
ations(TheElectrochemical
Society,Pennington,NJ,19
94年参照。)。
The PACE processing is a technique for processing a thin film with a uniform thickness to a thickness required for an SOI layer by grinding and polishing. B. (See, for example, PB Mumola et al., 2).
nd Intern. Symp. on Semicon
ductor Wafer Bonding Scie
nce, Technology and Applic
ations (TheElectrochemical
Society, Pennington, NJ, 19
See 1994. ).

【0072】PACE加工は、先ず、エッチング前にエ
ッチングしたいウェーハの膜厚を、例えば反射分光法に
より測定しておき、その測定データーを基にウェーハ表
面上を走査するPACE電極下にプラズマを発生させ、
このプラズマのエネルギーによって活性化させたSF6
により、エッチング時間を制御してウェーハ表面をエッ
チングすることにより行われる。PACE加工を施すこ
とにより、第1のシリコン基板101の研削面をさらに
平坦化・薄膜化することができる。
In the PACE process, first, the film thickness of a wafer to be etched is measured before etching by, for example, reflection spectroscopy, and plasma is generated under a PACE electrode which scans the wafer surface based on the measured data. ,
SF 6 activated by the energy of this plasma
The etching is performed by controlling the etching time to etch the wafer surface. By performing the PACE processing, the ground surface of the first silicon substrate 101 can be further flattened and thinned.

【0073】本実施形態では、第1のシリコン基板10
1の研削面にPACE加工を施した後にさらに選択研磨
を行う。
In this embodiment, the first silicon substrate 10
After performing PACE processing on the ground surface of No. 1, selective polishing is further performed.

【0074】このときの選択研磨の条件は、例えば次の
ようにして行うことができる。 (第1のシリコン基板101の選択研磨条件) 研磨Pad:湿式発泡系不織布タイプクロス(Suba
800) 研磨圧力:300g/cm2 回転数:60rpm 研磨剤:0.0005%エチレンジアミン水溶液 研磨剤流量:60cc/min
The conditions for the selective polishing at this time can be performed, for example, as follows. (Selective Polishing Conditions for First Silicon Substrate 101) Polishing Pad: Wet foamed nonwoven fabric type cloth (Suba
800) Polishing pressure: 300 g / cm 2 Number of rotations: 60 rpm Abrasive: 0.0005% ethylenediamine aqueous solution Abrasive flow: 60 cc / min

【0075】この選択研磨は埋め込み酸化膜105を研
磨ストッパーとして用いる。フィールド部の酸化シリコ
ン105が完全に露出したら、選択研磨を終了して、図
4(j)に示すようなSOI基板を作製することができ
る。
In this selective polishing, the buried oxide film 105 is used as a polishing stopper. When the silicon oxide 105 in the field portion is completely exposed, the selective polishing is completed, and an SOI substrate as shown in FIG.

【0076】本実施形態では、第1シリコン基板として
p型シリコン半導体基板101を用い、該基板101の
フィールド部に不純物としてリン(P+ )イオンを選択
的に導入する場合を例にとり説明したが、本発明はこれ
に制限されず、例えば、AsやSb等のP以外の他のn
型不純物を導入してもよい。
In the present embodiment, an example has been described in which a p-type silicon semiconductor substrate 101 is used as the first silicon substrate and phosphorus (P + ) ions are selectively introduced as impurities into the field portion of the substrate 101. The present invention is not limited to this. For example, n other than P such as As or Sb may be used.
Type impurities may be introduced.

【0077】また、ホウ素等のp型不純物を導入するこ
とによって、同じ導電型の不純物が含まれる場合であっ
ても、不純物の濃度差(例えば、第1のシリコン基板の
不純物濃度が5×1018atoms/cm3 未満とし、
第1のシリコン基板の所定領域に、5×1018atom
s/cm3 以上の不純物導入層を形成する等)に基づい
てエッチング速度を変化させることにより、選択的、且
つ高い面内均一性にてエッチングすることにより、凹部
を形成することもできる。
Further, by introducing a p-type impurity such as boron, even if impurities of the same conductivity type are contained, the impurity concentration difference (for example, the impurity concentration of the first silicon substrate is 5 × 10 Less than 18 atoms / cm 3 ,
5 × 10 18 atoms in a predetermined region of the first silicon substrate
By changing the etching rate based on the formation of an impurity-introduced layer of s / cm 3 or more, the concave portion can be formed by selectively etching with high in-plane uniformity.

【0078】本実施形態では、エッチング溶液として、
HF/HNO3 /CH3 COOH=1/3/12からな
るエッチング溶液を用いているが、その他に、例えば、
KOH、ヒドラジン(NH2 NH2 )、エチレンジアミ
ン(NH2 (CH2 2 NH2 )を含む水溶液等のアル
カリ性水溶液を用いることができる。
In this embodiment, as the etching solution,
An etching solution consisting of HF / HNO 3 / CH 3 COOH = 1/3/12 is used.
An alkaline aqueous solution such as an aqueous solution containing KOH, hydrazine (NH 2 NH 2 ), and ethylene diamine (NH 2 (CH 2 ) 2 NH 2 ) can be used.

【0079】また、HF水溶液を用いたHF陽極エッチ
ング法(例えば、IEEE Electron Dev
ice Letters.,11(12)588(19
90)等参照)を用いることもできる。このHF陽極エ
ッチング法によれば、微細パターンを精度良く形成する
ことができる。また、この場合は、第1のシリコン基板
は、n型の低濃度不純物含有基板を用い、フィールド部
に導入する不純物は、ホウ素等のp型の不純物とするの
が好ましい。
Further, an HF anodic etching method using an HF aqueous solution (for example, IEEE Electron Dev
ice Letters. , 11 (12) 588 (19
90) can also be used. According to this HF anodic etching method, a fine pattern can be formed with high accuracy. In this case, it is preferable that an n-type low-concentration impurity-containing substrate is used for the first silicon substrate, and that the impurity to be introduced into the field portion is a p-type impurity such as boron.

【0080】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、最初に第1のシリコン基板101の凹部Aを形成す
る領域に、イオン注入法により、面内均一性に優れた不
純物導入層104を形成し、該不純物導入層104を高
選択的にエッチングすることにより、従来のドライエッ
チング法による場合よりも優れた面内均一性を有する凹
部を形成でき、膜厚均一性がさらに向上したSOI層1
08を有するSOI基板を作製することができる。
As described above, according to the present embodiment, first, the impurity introduction layer 104 having excellent in-plane uniformity is formed by ion implantation in the region where the concave portion A of the first silicon substrate 101 is formed. By forming and etching the impurity-doped layer 104 with high selectivity, a concave portion having better in-plane uniformity can be formed as compared with the conventional dry etching method, and the SOI layer with further improved film thickness uniformity can be formed. 1
08 can be manufactured.

【0081】第2実施形態 第2の実施形態は、第1のシリコン基板201に、イオ
ン注入法により、フィールド部にシリコンを注入するこ
とによりシリコンの結晶欠陥を導入し、この結晶欠陥の
密度に応じてシリコンのエッチング速度が増大するよう
なエッチング条件にてエッチングすることにより、第1
のシリコン基板201の所定領域に高い面内均一性を有
する凹部Bを形成する例である。
Second Embodiment In a second embodiment , a silicon crystal defect is introduced into a first silicon substrate 201 by implanting silicon into a field portion by an ion implantation method, and the density of the crystal defect is reduced. Etching is performed under such etching conditions that the etching rate of silicon increases accordingly.
This is an example in which a recess B having high in-plane uniformity is formed in a predetermined region of the silicon substrate 201 of FIG.

【0082】先ず、図5(a)に示すように、最終的に
SOI層を形成する第1のシリコン基板201上に、例
えば熱酸化法により熱酸化膜202を形成する。この熱
酸化膜202は、次の工程にて最終的にSOI層となる
領域にレジストマスク等から金属等の汚染物質が混入す
るのを防止するとともに、フィールド部にイオンをイオ
ン注入する時に、イオンのチャネリングを抑制する働き
を併せ持つ。このときの熱酸化膜202の膜厚は10n
m程度で十分である。
First, as shown in FIG. 5A, a thermal oxide film 202 is formed on a first silicon substrate 201 on which an SOI layer is to be finally formed, for example, by a thermal oxidation method. This thermal oxide film 202 prevents contaminants such as metal from entering from a resist mask or the like into a region that will eventually become an SOI layer in the next step, and also prevents ions from being ion-implanted into a field portion. It also has the function of suppressing channeling. At this time, the thickness of the thermal oxide film 202 is 10 n.
m is sufficient.

【0083】ここで、第1のシリコン基板201は、n
型、p型の低不純物濃度の基板、単結晶シリコン基板等
を用いることができる。本実施形態では、濃度で1×1
15atoms/cm3 程度のp型の不純物であるホウ
素を含むシリコン基板201(抵抗率は20Ω・cm程
度となっている。)を用いている。
Here, the first silicon substrate 201 has n
And a p-type low impurity concentration substrate, a single crystal silicon substrate, or the like can be used. In this embodiment, the density is 1 × 1
A silicon substrate 201 containing boron as a p-type impurity of about 0 15 atoms / cm 3 (resistivity is about 20 Ω · cm) is used.

【0084】次に、図5(b)に示すように、素子分離
のためのレジストパターン203を形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, a resist pattern 203 for element isolation is formed.

【0085】次いで、レジストパターン203をマスク
に、シリコン基板201中に結晶欠陥を導入するための
珪素(Si)イオンをイオン注入法を用いて導入する。
このときのイオン注入の条件は、例えば以下のようであ
る。
Next, using the resist pattern 203 as a mask, silicon (Si) ions for introducing crystal defects into the silicon substrate 201 are introduced by ion implantation.
Conditions for the ion implantation at this time are, for example, as follows.

【0086】(Si+ イオンの注入条件) 加速電圧:40keV(Rp=約50nm) ドーズ量:5×1015/cm2 (Si + ion implantation conditions) Acceleration voltage: 40 keV (Rp = about 50 nm) Dose: 5 × 10 15 / cm 2

【0087】Si+ イオンは、熱酸化膜202を通して
イオン注入されるので、シリコン基板201表面から約
40nm内部に入った部分で濃度分布のピークをもつよ
うに導入される。また、このときのΔRp(イオンの飛
程のばらつき)は10nm程度となる。以上のようにし
て、図5(c)に示すように、シリコン基板201の所
定の領域にシリコンの結晶欠陥導入層204が形成され
る。このシリコンの結晶欠陥導入層204は、Si+
オンがイオン注入法で形成されるため、深さ方向に均一
なものとなっている。
Since the Si + ions are implanted through the thermal oxide film 202, the Si + ions are introduced so as to have a concentration distribution peak at a portion of about 40 nm from the surface of the silicon substrate 201. At this time, ΔRp (variation in the range of ions) is about 10 nm. As described above, as shown in FIG. 5C, the silicon crystal defect introducing layer 204 is formed in a predetermined region of the silicon substrate 201. The silicon crystal defect introduction layer 204 is uniform in the depth direction because Si + ions are formed by ion implantation.

【0088】その後、図6(d)に示すようにレジスト
パターン203をアッシング等で除去した後、図6
(e)に示すように熱酸化膜202を希フッ化水素酸等
の溶液でエッチング除去し、フィールド部のシリコンの
結晶欠陥導入層204を選択的にエッチング除去する。
Thereafter, as shown in FIG. 6D, the resist pattern 203 is removed by ashing or the like.
As shown in (e), the thermal oxide film 202 is etched away with a solution such as dilute hydrofluoric acid, and the silicon crystal defect introduction layer 204 in the field portion is selectively etched away.

【0089】このときのエッチング条件は、例えば、前
記第1の実施形態で用いたのと同じエッチング条件で行
うことができる。即ち、エッチング溶液として、HF/
HNO3 /CH3 COOH=1/3/12の混合溶液を
用い、エッチング温度20℃で、10秒間の処理を行
う。
The etching conditions at this time can be performed, for example, under the same etching conditions as those used in the first embodiment. That is, HF /
Using a mixed solution of HNO 3 / CH 3 COOH = 1/3/12, processing is performed at an etching temperature of 20 ° C. for 10 seconds.

【0090】このときのエッチングにおいては、フィー
ルド部のシリコンの結晶欠陥導入層204のシリコンは
瞬時にエッチングされるが、アクティブ部のシリコン
は、2.5nm程度しかエッチングされない。この場
合、アクティブ部のシリコンのエッチング量の分布(ば
らつき)を0.1〜0.2nm以内に抑えることができ
る。
In the etching at this time, the silicon in the crystal defect introduction layer 204 of silicon in the field portion is instantaneously etched, but the silicon in the active portion is etched only by about 2.5 nm. In this case, the distribution (variation) of the etching amount of silicon in the active portion can be suppressed to within 0.1 to 0.2 nm.

【0091】また、フィールド部のエッチング量の分布
(ばらつき)は、シリコンの結晶欠陥導入層の深さ方向
の均一性によって定まるため、アクティブ部のシリコン
のエッチング量の分布(ばらつき)を加味しても、トー
タルのエッチング量の分布(ばらつき)は、1nm以内
に制御することができる。このようにして、図6(e)
に示すように、面内均一性を±5%以内に抑えた凹部B
を形成することができる。
Further, the distribution (variation) of the etching amount in the field portion is determined by the uniformity of the silicon crystal defect introduction layer in the depth direction. However, the distribution (variation) of the total etching amount can be controlled within 1 nm. In this way, FIG.
As shown in the figure, the concave portion B in which the in-plane uniformity is suppressed to within ± 5%.
Can be formed.

【0092】次いで、図6(f)に示すように、前記第
1の実施形態と同様にして、絶縁膜として埋め込み酸化
膜205、及び平坦化膜としてポリシリコン膜206
を、前記第1実施形態と同様にして順次形成した後、図
7(g)に示すように、例えば、CMP法を用いて、ポ
リシリコン膜206の表面平坦化を行う。
Next, as shown in FIG. 6F, similarly to the first embodiment, a buried oxide film 205 as an insulating film and a polysilicon film 206 as a planarizing film.
Are sequentially formed in the same manner as in the first embodiment, and as shown in FIG. 7G, the surface of the polysilicon film 206 is planarized by using, for example, a CMP method.

【0093】次に、図7(h)に示すように、第1のシ
リコン基板201の所定の深さに水素イオンをイオン注
入することにより、第1のシリコン基板201中に剥離
層201’を形成する。
Next, as shown in FIG. 7H, hydrogen ions are ion-implanted into the first silicon substrate 201 at a predetermined depth to form the release layer 201 ′ in the first silicon substrate 201. Form.

【0094】その後、図8(i)に示すように、第1の
シリコン基板201上のポリシリコン層206表面と、
第2のシリコン基板207との張り合わせを行う。この
とき、張り合わせ面は、例えば、標準的なRCA洗浄を
行い、表面を親水性表面にしておくのが好ましい。張り
合わせた後は、例えば、酸素雰囲気下、1000℃で3
0分間の熱処理を行うことにより、張り合わせ面の結合
強度を強固なものとする。
Thereafter, as shown in FIG. 8I, the surface of the polysilicon layer 206 on the first silicon substrate 201 is
Lamination with the second silicon substrate 207 is performed. At this time, it is preferable that the bonded surface be subjected to, for example, standard RCA cleaning to make the surface hydrophilic. After bonding, for example, at 1000 ° C. in an oxygen atmosphere for 3 hours.
By performing the heat treatment for 0 minutes, the bonding strength of the bonding surfaces is strengthened.

【0095】次いで、図8(j)に示すように、剥離層
201’の張り合わせ面側の境界部で、第1のシリコン
基板201の裏面側部分Cの剥離(分離)を行う。張り
合わせ後の熱処理、あるいはその後の追加の熱処理によ
って、剥離層201’においてはクラックが発生し、剥
離層201’で第1のシリコン基板201が分離しやす
くなっているため、この剥離(分離)は比較的容易であ
る。このようにして、第1のシリコン基板201の裏面
側の研削時間を大幅に短縮することができる。また、第
1のシリコン基板201の剥離部分Cは、再生処理を施
すことにより再利用に供することができる。
Next, as shown in FIG. 8 (j), the separation (separation) of the back surface side portion C of the first silicon substrate 201 is performed at the boundary portion on the bonding surface side of the separation layer 201 '. A crack is generated in the separation layer 201 ′ by heat treatment after bonding or additional heat treatment thereafter, and the first silicon substrate 201 is easily separated by the separation layer 201 ′. Relatively easy. Thus, the grinding time on the back surface side of the first silicon substrate 201 can be significantly reduced. In addition, the peeled portion C of the first silicon substrate 201 can be reused by performing a regeneration process.

【0096】その後は、前記第1の実施形態と同様にし
て、第1のシリコン基板201の裏面の研削、PACE
加工及び選択研磨を行うことにより、図9(k)に示す
ようなSOI基板を作製することができる。
Thereafter, as in the first embodiment, the back surface of the first silicon substrate 201 is ground,
By performing the processing and the selective polishing, an SOI substrate as illustrated in FIG. 9K can be manufactured.

【0097】なお、本実施形態では、張り合わせ前に第
1のシリコン基板201に剥離層201’を形成してい
るが、もちろん、第1の実施形態と同様に、剥離層を形
成せずにそのまま第2のシリコン基板207との張り合
わせを行い、第1のシリコン基板201の裏面研削を行
うこともできる。
In this embodiment, the peeling layer 201 'is formed on the first silicon substrate 201 before the lamination, but it is needless to say that the peeling layer is not formed as in the first embodiment. The back surface of the first silicon substrate 201 can be ground by bonding with the second silicon substrate 207.

【0098】本実施形態によれば、先ず、第1のシリコ
ン基板201の凹部Bを形成する領域に、イオン注入法
により面内均一性に優れた結晶欠陥導入層204を形成
し、次いで、に該結晶欠陥導入層204を高選択的にエ
ッチングすることにより、従来のドライエッチング法に
よる場合よりも優れた面内均一性を有する凹部を形成す
ることができる。従って、膜厚均一性がさらに向上した
SOI層208を有するSOI基板の作製が可能とな
る。
According to the present embodiment, first, a crystal defect introducing layer 204 having excellent in-plane uniformity is formed by ion implantation in a region where the concave portion B of the first silicon substrate 201 is formed. By etching the crystal defect introducing layer 204 with high selectivity, it is possible to form a concave portion having in-plane uniformity superior to that by the conventional dry etching method. Therefore, an SOI substrate having the SOI layer 208 with further improved film thickness uniformity can be manufactured.

【0099】特に本実施形態においては、不純物として
第1のシリコン基板材料と同じシリコンを導入するた
め、第1シリコン基板201中のトータルの不純物濃度
は初期と同じとなっている。従って、本実施形態で作製
されたSOI基板を用いることにより、種々の半導体デ
バイスを自由に設計することができる。
In particular, in this embodiment, since the same silicon as the material of the first silicon substrate is introduced as an impurity, the total impurity concentration in the first silicon substrate 201 is the same as the initial concentration. Therefore, various semiconductor devices can be freely designed by using the SOI substrate manufactured in this embodiment.

【0100】[0100]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
埋め込み酸化膜を研磨ストッパーとして用いる選択研磨
により作製される張り合わせSOI基板において、最初
に第1のシリコン基板(被研磨基板)に形成する研磨の
基準面となる凹部の深さ方向のばらつきを抑制して、膜
厚均一性に優れたSOI層を有するSOI基板を作製す
るすることができる。
As described above, according to the present invention,
In a bonded SOI substrate manufactured by selective polishing using a buried oxide film as a polishing stopper, variation in the depth direction of a concave portion serving as a polishing reference surface formed first on a first silicon substrate (substrate to be polished) is suppressed. Thus, an SOI substrate having an SOI layer with excellent film thickness uniformity can be manufactured.

【0101】また、不純物として第1のシリコン基板材
料と同じシリコンを導入する場合には、第1のシリコン
基板中のトータルの不純物濃度は初期と同じとなってい
る。従って、かかるSOI基板を用いることにより、種
々の半導体デバイスを自由に設計し、製造することがで
きる。
When the same silicon as the first silicon substrate material is introduced as an impurity, the total impurity concentration in the first silicon substrate is the same as the initial concentration. Therefore, various semiconductor devices can be freely designed and manufactured by using such an SOI substrate.

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

【図1】図1は、本発明のSOI基板の作製方法の主要
工程断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing main steps of a method for manufacturing an SOI substrate of the present invention.

【図2】図2は、本発明のSOI基板の作製方法の主要
工程断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing main steps of a method for manufacturing an SOI substrate of the present invention.

【図3】図3は、本発明のSOI基板の作製方法の主要
工程断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing main steps of a method for manufacturing an SOI substrate of the present invention.

【図4】図4は、本発明のSOI基板の作製方法の主要
工程断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing main steps in a method for manufacturing an SOI substrate of the present invention.

【図5】図5は、本発明のSOI基板の作製方法の主要
工程断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing main steps in a method for manufacturing an SOI substrate of the present invention.

【図6】図6は、本発明のSOI基板の作製方法の主要
工程断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing main steps in a method for manufacturing an SOI substrate of the present invention.

【図7】図7は、本発明のSOI基板の作製方法の主要
工程断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing main steps of a method for manufacturing an SOI substrate of the present invention.

【図8】図8は、本発明のSOI基板の作製方法の主要
工程断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing main steps in a method for manufacturing an SOI substrate of the present invention.

【図9】図9は、本発明のSOI基板の作製方法により
作製されるSOI基板の断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of an SOI substrate manufactured by an SOI substrate manufacturing method of the present invention.

【図10】図10は、従来のSOI基板の作製方法の主
要工程断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of main steps in a conventional method for manufacturing an SOI substrate.

【図11】図11は、従来のSOI基板の作製方法の主
要工程断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view of main steps in a conventional method for manufacturing an SOI substrate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,201,301…第1のシリコン基板、10
2,202,302…熱酸化膜、103,203,30
3…レジストパターン、104…不純物導入層、204
…結晶欠陥導入層、105,205,305…絶縁膜
(埋め込み酸化膜)、106,206,306…平坦化
膜(ポリシリコン膜)、107,207,307…第2
のシリコン基板、108,208,308…SOI層
101, 201, 301 ... first silicon substrate, 10
2, 202, 302: thermal oxide film, 103, 203, 30
3 ... resist pattern, 104 ... impurity introduction layer, 204
... crystal defect introduction layer, 105, 205, 305 ... insulating film (buried oxide film), 106, 206, 306 ... flattening film (polysilicon film), 107, 207, 307 ... second
Silicon substrate, 108, 208, 308... SOI layer

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1のシリコン基板の所定の領域に凹部を
形成する工程と、 前記凹部を埋めるように絶縁膜を形成する工程と、 前記第1のシリコン基板の前記凹部形成面と第2のシリ
コン基板とを張り合わせる工程と、 前記第1のシリコン基板の張り合わせ面とは反対側の面
を研削する工程と、及び前記研削面を選択研磨する工程
とを有する張り合わせSOI基板の作製方法であって、 前記凹部の形成に先立って、当該凹部を形成する領域
に、シリコンのエッチング速度を変化させる不純物を導
入する工程を有する張り合わせSOI基板の作製方法。
A step of forming a recess in a predetermined region of the first silicon substrate; a step of forming an insulating film so as to fill the recess; a step of forming the recess in the first silicon substrate; Bonding a silicon substrate, a step of grinding a surface opposite to a bonding surface of the first silicon substrate, and a step of selectively polishing the ground surface. A method for manufacturing a bonded SOI substrate, comprising a step of introducing an impurity that changes the etching rate of silicon into a region where the concave portion is to be formed before the formation of the concave portion.
【請求項2】前記凹部を形成する領域にシリコンのエッ
チング速度を変化させる不純物を導入する工程は、前記
凹部を形成する領域に、シリコンのエッチング速度を変
化させる不純物をイオン注入法により導入する工程を有
する、請求項1記載の張り合わせSOI基板の作製方
法。
2. The step of introducing an impurity which changes the etching rate of silicon into a region where the concave portion is formed is a step of introducing an impurity which changes the etching speed of silicon into the region where the concave portion is formed by ion implantation. The method for manufacturing a bonded SOI substrate according to claim 1, comprising:
【請求項3】前記凹部を形成する領域に、シリコンのエ
ッチング速度を変化させる不純物を導入する工程は、前
記凹部を形成する領域に、シリコンの結晶欠陥密度を変
化させる不純物を導入する工程を有する、 請求項1記載の張り合わせSOI基板の作製方法。
3. The step of introducing an impurity which changes the etching rate of silicon into the region where the concave portion is formed includes the step of introducing an impurity which changes the crystal defect density of silicon into the region where the concave portion is formed. A method for manufacturing a bonded SOI substrate according to claim 1.
【請求項4】前記凹部を形成する領域に、シリコンのエ
ッチング速度を変化させる不純物を導入する工程は、前
記凹部を形成する領域に、リン、ホウ素、砒素、珪素又
はこれらの化合物を導入する工程を有する、 請求項1記載の張り合わせSOI基板の作製方法。
4. The step of introducing an impurity which changes the etching rate of silicon into the region where the recess is formed, the step of introducing phosphorus, boron, arsenic, silicon or a compound thereof into the region where the recess is formed. The method for manufacturing a bonded SOI substrate according to claim 1, comprising:
【請求項5】前記凹部を形成する領域に、シリコンのエ
ッチング速度を変化させる不純物を導入する工程は、前
記凹部を形成する領域に、リン、ホウ素、砒素、珪素又
はこれらの化合物をイオン注入法により導入する工程を
有する、 請求項1記載の張り合わせSOI基板の作製方法。
5. The step of introducing an impurity which changes the etching rate of silicon into the region where the concave portion is to be formed, the method comprises the step of implanting phosphorus, boron, arsenic, silicon or a compound thereof into the region where the concave portion is to be formed. 2. The method for manufacturing a bonded SOI substrate according to claim 1, further comprising:
【請求項6】前記第1のシリコン基板の所定の領域に凹
部を形成する工程は、シリコン基板中に含まれる不純物
の種類又は該不純物の濃度に応じてエッチング速度が変
化する条件で、前記第1のシリコン基板の所定の領域を
エッチングする工程を有する請求項1記載の張り合わせ
SOI基板の作製方法。
6. A step of forming a concave portion in a predetermined region of the first silicon substrate, the step of forming the concave portion in a predetermined region of the first silicon substrate under the condition that an etching rate changes according to a type of impurity contained in the silicon substrate or a concentration of the impurity. 2. The method for manufacturing a bonded SOI substrate according to claim 1, further comprising a step of etching a predetermined region of the one silicon substrate.
【請求項7】前記第1のシリコン基板の所定の領域に凹
部を形成する工程は、シリコン基板中に含まれる不純物
の種類又は該不純物の濃度に応じてエッチング速度が変
化する条件で、前記第1のシリコン基板の所定の領域を
ウェットエッチング法によりエッチングする工程を有す
る請求項1記載の張り合わせSOI基板の作製方法。
7. The step of forming a concave portion in a predetermined region of the first silicon substrate, wherein the step of forming the concave portion in the predetermined region of the first silicon substrate is performed under a condition that an etching rate changes according to a type of impurity contained in the silicon substrate or a concentration of the impurity. 2. The method for manufacturing a bonded SOI substrate according to claim 1, further comprising a step of etching a predetermined region of the one silicon substrate by a wet etching method.
【請求項8】前記第1のシリコン基板の所定の領域に凹
部を形成する工程は、シリコン基板中に含まれる不純物
の種類又は該不純物の濃度に応じてエッチング速度が変
化する条件で、前記第1のシリコン基板の所定の領域を
HF陽極エッチング法によりエッチングする工程を有す
る、 請求項1記載の張り合わせSOI基板の作製方法。
8. A step of forming a concave portion in a predetermined region of the first silicon substrate, the step of forming the concave portion in a predetermined region of the first silicon substrate under the condition that an etching rate changes according to a type of impurity contained in the silicon substrate or a concentration of the impurity. The method for manufacturing a bonded SOI substrate according to claim 1, further comprising a step of etching a predetermined region of the one silicon substrate by HF anodic etching.
【請求項9】前記第1のシリコン基板の所定の領域に凹
部を形成する工程は、シリコン基板中に含まれる不純物
の種類又は該不純物の濃度に応じて、前記第1のシリコ
ン基板の所定の領域を、酢酸、水酸化カリウム、エチレ
ンジアミン又はヒドラジンを含有するエッチング液を用
いてエッチングする工程を有する、 請求項1記載の張り合わせSOI基板の作製方法。
9. The step of forming a concave portion in a predetermined region of the first silicon substrate includes the step of forming a concave portion in the predetermined region of the first silicon substrate according to the type of impurity contained in the silicon substrate or the concentration of the impurity. The method for manufacturing a bonded SOI substrate according to claim 1, further comprising a step of etching the region using an etching solution containing acetic acid, potassium hydroxide, ethylenediamine, or hydrazine.
【請求項10】前記研削面を選択研磨する工程は、前記
絶縁膜を研磨ストッパーとして前記研削面を選択研磨す
る工程を有する、 請求項1記載の張り合わせSOI基板の作製方法。
10. The method for manufacturing a bonded SOI substrate according to claim 1, wherein the step of selectively polishing the ground surface includes the step of selectively polishing the ground surface using the insulating film as a polishing stopper.
【請求項11】前記絶縁膜を形成する工程と、前記第1
のシリコン基板の前記凹部形成面と第2のシリコン基板
とを張り合わせる工程との間に、前記絶縁膜上に平坦化
膜を形成する工程をさらに有する、 請求項1記載の張り合わせSOI基板の作製方法。
11. The step of forming the insulating film, the step of forming
2. The production of a bonded SOI substrate according to claim 1, further comprising a step of forming a flattening film on the insulating film between the step of bonding the concave portion forming surface of the silicon substrate and the second silicon substrate. Method.
【請求項12】前記絶縁膜上に平坦化膜を形成する工程
は、前記絶縁膜上に表面が平坦なポリシリコン膜を形成
する工程を有する、 請求項11記載の張り合わせSOI基板の作製方法。
12. The method for manufacturing a bonded SOI substrate according to claim 11, wherein the step of forming a planarizing film on the insulating film includes a step of forming a polysilicon film having a flat surface on the insulating film.
【請求項13】前記第1のシリコン基板の張り合わせ面
とは反対側の面を研削する工程と、前記研削面を選択研
磨する工程の間に、前記研削面をPACE(Plasm
a Assisted Chemical Etchi
ng)加工を行う工程をさらに有する、 請求項1記載の張り合わせSOI基板の作製方法。
13. A method of polishing a ground surface of a PACE (Plasm) between a step of grinding a surface of the first silicon substrate opposite to a bonding surface and a step of selectively polishing the ground surface.
a Assisted Chemical Etchi
2. The method for manufacturing a bonded SOI substrate according to claim 1, further comprising a step of performing ng) processing.
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