JP2002359247A - 半導体部材、半導体装置およびそれらの製造方法 - Google Patents

半導体部材、半導体装置およびそれらの製造方法

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JP2002359247A JP2001107340A JP2001107340A JP2002359247A JP 2002359247 A JP2002359247 A JP 2002359247A JP 2001107340 A JP2001107340 A JP 2001107340A JP 2001107340 A JP2001107340 A JP 2001107340A JP 2002359247 A JP2002359247 A JP 2002359247A
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insulating layer
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一隆 桃井
Nobuhiko Sato
信彦 佐藤
Noriaki Honma
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Takao Yonehara
隆夫 米原
Masataka Ito
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Abstract

(57)【要約】 【課題】デバイス活性領域が重金属によって汚染されな
い半導体部材、半導体装置及びそれらの製造方法を提供
する。 【解決手段】支持基板、該支持基板上に形成された絶縁
層および該絶縁層上に形成された半導体層から構成され
る半導体部材において、該半導体部材に内在する一つの
界面に沿って複数の微小空隙が配された単一層領域が存
在する。その半導体部材の製造方法は、該半導体層を有
する移設層領域を備えた第1の基板と、第2の基板と、
を用意する工程と、該移設層領域を該第1の基板から該
第2の基板に移す移設工程と、から構成され、該移設工
程には、該第1の基板と該第2の基板とをそれらの間に
該複数の微小空隙が配されるように貼り合わせる、貼り
合わせ工程と、該微小空隙が配された該単一層領域に金
属不純物を捕獲するゲッタリング工程と、が含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、SOIなどに好適
な半導体部材、半導体装置、及びそれらの製造方法に関
する。更に詳しくは、重金属元素の捕獲(ゲッタリン
グ,gettering)能力を有する、半導体部材、半導体装
置、及びそれらの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体部材としては、異種の半導体材料
からなる層を少なくとも2層積層した構成の基板や、絶
縁層上に半導体層を積層したSOI基板などが知られて
いる。
【0003】バルクSiウエハでは、Si結晶中の重金属元
素の偏析係数が極端に小さいため、代表的なウエハ製造
方法、例えばCZ法等によって極めて高純度な結晶を得
ることができる。
【0004】これに対してSOIウエハは、バルクSiを
出発材料とし、どのような作製方法を採用しても必ず絶
縁層形成や表面平坦化のために熱処理工程を通過する。
熱処理工程では高温のガスの流れに乗って炉体の部材や
ヒーター中に含まれる重金属元素が飛来しやすく、これ
が製造途中のSOIウエハ中に拡散する可能性がある。
【0005】また、イオン注入を用いる場合は、真空容
器または注入イオンの通路に存在する部材にイオンが照
射されることにより、部材構成元素がイオン化し、ウエ
ハに注入すべき主たる元素と同時に製造途中のSOIウ
エハへ注入されてしまう可能性がある。
【0006】Si結晶中に進入した重金属元素は、高温処
理中は結晶中を自由に拡散するが、冷却過程で徐々に拡
散が制限され、最終的にはSiとの反応によるシリサイド
化合物の形成や酸素との反応による酸化物の形成によっ
て固定化される。例えば、「シリコン 結晶成長とウェ
ーハ加工 阿部孝夫著 培風館」233ページに記載さ
れているように、NiやCuはシリサイドを形成してSi結晶
中の微小欠陥の周囲に集積することが知られている。ま
たFeが酸化膜を有するSi結晶中に拡散すると、J. Appl.
Phys.,83, 583 (1998). に記載されているように、
Si/SiO2界面でやはりシリサイドを形成して偏析するこ
とが知られている。
【0007】このような重金属元素は、Si結晶中に欠陥
を作ること、およびSiバンドギャップ内に深い準位を形
成することがある。デバイス活性領域である単結晶半導
体層部分に欠陥が形成された場合、この部分に作製され
たチップは不良品となってしまう。また重金属元素によ
る深い準位の形成は、チップの電気特性を変化させる原
因となり、やはりチップ歩留まりを低下させる。デバイ
スの微細化、高集積化に伴い、欠陥や準位形成領域の素
子サイズに対する比率が高まることにより、重金属元素
による汚染低減に対する要求は非常に厳しくなってきて
いる。
【0008】デバイス製造工程では数多くのプロセスが
存在し、常に全プロセスが正常な状態を保ちつづけるこ
とが難しく、いくつかの工程で突発的な異常が発生し、
製造途中のウエハを重金属元素で汚染させてしまう可能
性がある。デバイス製造は日数を要するため、完成品に
なってから途中工程の異常に気づいた場合、その間流動
しているウエハ全てが不良品になってしまう可能性があ
る。
【0009】このような事態を避けるために、バルクSi
ウエハでは、ウエハ裏面や内部に重金属元素を捕獲する
ためのゲッタリングサイトを設けることにより、デバイ
スプロセスで突発的にウエハ中に混入する重金属元素に
よる汚染を防止している。
【0010】次のようなゲッタリング手法がよく知ら
れ、デバイスプロセスにおけるデバイス活性領域からの
重金属元素の除去に効果的に用いられている。 1. Zウエハの酸素析出現象を利用したイントリンジ
ックゲッタリング(intrinsic gettering)によるウエハ
内部へのゲッタリング 2. バックサイドダメージ、ポリシリコン膜形成、リ
ン拡散等のエクストリンジックゲッタリング(extrinsi
c gettering)によるウエハ裏面へのゲッタリング 一方、バルクSiと同様にデバイス工程のスターティング
マテリアルであるSOIウエハに対しても重金属元素に
よる汚染低減に対する要求が高まっており、SOIウエ
ハメーカーでは主に、製造工程において重金属元素をウ
エハ中に混入させないという方向から金属汚染低減に対
する様々な努力を重ねてきた。
【0011】しかしながら熱処理工程時に危惧される重
金属元素による汚染を常に完全に防止することはきわめ
て難しく、出荷されるSOIウエハ全ての金属汚染レベ
ルを厳密に保証することは困難である。またSOIウエ
ハ作製工程中の熱処理やイオン注入によって重金属元素
による汚染がウエハ中に混入した場合には、ゲッタリン
グサイトにこれらの重金属元素を捕獲するような部位が
必要となる。
【0012】更に、仮に完全な結晶品質を有するSOI
ウエハが作製されたとしても、デバイスプロセスにおけ
る熱処理時に重金属元素による汚染が発生した場合、こ
のことによるチップ歩留まり低下が懸念される。
【0013】SOIウエハにおいてトランジスタのよう
な半導体デバイスが作製される領域は、絶縁層(酸化膜)
上の極薄単結晶Si上に限られる。この領域に重金属元素
による汚染がなく、かつ絶縁層である酸化膜が均質に形
成されていれば、重金属元素の汚染によるチップ歩留ま
りの低下を防ぐことができる。
【0014】SOIウエハの作製方法には、大きく分け
てSIMOX(Separation by Ion-Implanted Oxygen)
と称されるSi単結晶基体中に酸素イオンを注入すること
によって絶縁層を形成する方法と、異なる2枚の半導体
基板を貼り合わせ、研磨あるいは分離によって単結晶半
導体層を形成する方法とがある。
【0015】絶縁層である酸化膜の品質は、均質な熱酸
化膜で構成される貼り合わせ方式の方が、酸素イオン打
ち込みとアニールによって形成されるSIMOXよりも
高いと考えられる。また、SIMOXでは、酸素イオン
打ち込みによって単結晶半導体層に結晶欠陥が形成され
やすい。よって、高品質なSOIウエハを製造すること
がより容易な方法は、貼り合わせ方式であると考えられ
る。
【0016】既にSIMOXにおいては、酸素イオン打
ち込みとその後の熱処理によって、絶縁層が形成される
と同時に絶縁層直下にOSF(Oxidation Induced Stac
kingFaults)が形成され、熱処理工程時に混入する危険
性があるCuやNiが、効果的にこのOSFに捕獲されるた
め、単結晶半導体層が重金属元素で汚染されにくいこと
が知られている。このことは、SIMOX製造工程時
に、何ら特殊工程を要することなく自発的にゲッタリン
グサイトが形成されることを意味しており、コスト面で
の優位性がある。
【0017】一方、貼り合わせSOIウエハにおいて
も、基板内部にゲッタリングサイトを形成し、重金属元
素を捕獲させる試みがなされてきた。
【0018】例えば、特開平6−163862号公報に
記載の方法では、貼り合わせる、いずれか一方の基板に
高濃度リン拡散層、イオン注入層または格子不整合層を
作製し、この部分をゲッタリングサイトとしている。
【0019】また、特開平8−293589号公報に記
載の方法では、支持基板側に2段階の熱処理を施して酸
素析出物を形成後、冷却時の熱応力によって表面近傍に
転位群を形成させ、2ヶ所のゲッタリングサイトを設け
ている。
【0020】さらに、特開平8−116038号公報に
記載の方法では、支持基板の裏面に高濃度リン拡散層を
設け、ここをゲッタリングサイトとしている。
【0021】Miao Zhangらによる論文Journal of Appli
ed Physics, Volume 86, Number 8,15 October 1999に
は、水素やヘリウムなどのイオン注入とその後の熱処理
によりSOIウエハ内に多数のマイクロキャビティを形
成すると、これに金属不純物がゲッタリングされること
が記載されている。
【0022】ここで図を参照して従来のSOI基板につ
いて説明する。
【0023】図16は、従来の半導体部材としてのSO
I基板の断面図である。
【0024】SOI基板1は、シリコンウエハなどの単
結晶半導体からなる支持基板2上に、埋め込み絶縁層3
を介して、シリコンからなる単結晶の半導体層4を有し
ている。SOI基板1の表面からのイオン注入と熱処理
により、支持基板2の中、即ち、支持基板2の上界面か
ら所定の深さの層領域5に多数のマイクロキャビティ6
を形成する。
【0025】図17は、従来の別のSOI基板の形態で
あり、単結晶半導体層4の中に多数のマクロキャビティ
6が形成されている。
【0026】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術では、金属不純物をマイクロキャビティに捕獲しよ
うとして、熱処理などを行うと、マイクロキャビティが
崩壊することがあり、場合によってはマイクロキャビテ
ィを有する層領域に亀裂が生じることになる。
【0027】特に、イオン注入と熱処理によるマイクロ
キャビティの生成量と生成部位は、注入イオン種の注入
エネルギーとドーズ量に依存し、しかも、イオンの注入
飛程内に所定の分布をもってマイクロキャビティが生成
される。したがって、マイクロキャビティを有する層領
域の厚さが厚くなり、層領域内でその厚さ方向にマイク
ロキャビティが多数重なって形成されるために、層領域
の機械的強度が弱いものとなっている。場合によって
は、思わぬところにマイクロキャビティが形成され、そ
こに金属不純物が捕獲され、半導体デバイスの製造設計
の際に悪影響を与えることにもなりかねない。
【0028】また、SOI基板の形成後にマイクロキャ
ビティを形成する場合には、半導体層を通してイオンを
注入するので、半導体層に欠陥が生じることになる。
【0029】以上のように、実用的で、優れた特性の半
導体部材を提供するに、従来の技術では未だ不十分であ
り、改善の余地が残されていた。
【0030】本発明の目的は、従来よりも優れた特性を
有する実用的な半導体部材、半導体装置、及びそれらの
製造方法を提供することにある。
【0031】本発明の別の目的は、マイクロキャビティ
の崩壊を抑制して半導体部材の機械的強度を維持し、良
好なゲッタリング作用をもつ半導体部材、半導体装置、
及びそれらの製造方法を提供することにある。
【0032】本発明のさらに別の目的は、ゲッタリング
サイトの形成が容易な半導体部材の製造方法を提供する
ことにある。
【0033】
【課題を解決するための手段】本発明は、支持基板、該
支持基板上に形成された絶縁層および該絶縁層上に形成
された半導体層を備えた半導体部材において、該半導体
部材は、金属不純物を捕獲する為の、該半導体部材に内
在する一つの界面に沿って複数の微小空隙が配された単
一層領域を有することを特徴とする。
【0034】前記界面は前記半導体層と前記絶縁層との
界面であることが好ましい。
【0035】前記界面は貼り合わせ界面であることが好
ましい。
【0036】前記絶縁層は前記支持基板上に形成された
埋め込み絶縁層であり、前記半導体層は該埋め込み絶縁
層上に形成された単結晶半導体層であり、前記界面は、
該単結晶半導体層と該埋め込み絶縁層との界面または該
埋め込み絶縁層と前記支持基板との界面であることが好
ましい。
【0037】前記単一層領域に捕獲されているNi濃度
は5×1010/cm2以下であることが好ましい。
【0038】前記絶縁層は前記支持基板上に形成された
埋め込み絶縁層であり、前記半導体層は該埋め込み絶縁
層上に形成された単結晶半導体層であり、厚さ方向にお
ける前記微小空隙の長さは、該単結晶半導体層または該
埋め込み絶縁層の厚さよりも短いことが好ましい。
【0039】前記微小空隙は、前記界面に平行な面にお
いて、縦辺が10nm〜100nmであり、横辺が10
nm〜100nmである四角形、或いはそれに相当する
面積を持つ微小空隙であることが好ましい。
【0040】前記微小空隙は、前記界面に平行な面にお
いて、縦辺及び横辺がそれぞれ結晶方位に平行な四角形
であることが好ましい。
【0041】前記界面に沿った面内における前記微小空
隙の密度は、5×109/cm2〜5×1011/cm2
あることが好ましい。
【0042】前記微小空隙の内面は被膜で覆われている
ことが好ましい。
【0043】また、本発明は、支持基板、該支持基板上
に形成された絶縁層および該絶縁層上に形成された半導
体層を備えた半導体部材に内在する一つの界面に沿って
複数の微小空隙が配された単一層領域を有する、半導体
部材の製造方法において、該半導体層を有する移設層領
域を備えた第1の基板と、第2の基板と、を用意する工
程と、該移設層領域を該第1の基板から該第2の基板に
移す移設工程と、を含み、該移設工程は、該第1の基板
と該第2の基板とをそれらの間に、金属不純物を捕獲す
る為の該複数の微小空隙が配されるように貼り合わせ
る、貼り合わせ工程を含むことを特徴とする。
【0044】前記界面は前記半導体層と前記絶縁層との
界面であることが好ましい。
【0045】前記移設層領域の表面又は前記第2の基板
の表面のうち一方の面が絶縁性表面であり、他方の面が
半導体表面であり、前記貼り合わせ工程は、それらの面
を密着させる工程を含むことが好ましい。
【0046】貼り合わせ面に前記微小空隙が配されるに
適した貼り合わせ条件を設定し、該貼り合わせ条件下に
おいて前記貼り合わせを行うことが好ましい。
【0047】前記貼り合わせ条件は、前記貼り合わせ面
を疎水化すること、貼り合わせ雰囲気を酸化性雰囲気と
すること、及び貼り合わせ強度を高めるための熱処理を
900℃以上で行うことを含むことが好ましい。
【0048】前記貼り合わせ条件は、前記半導体層をエ
ピタキシャル成長させる時の初期の基板温度を900℃
〜1100℃とすることを含むことが好ましい。
【0049】前記貼り合わせ条件は、貼り合わせ熱処理
の時の基板温度を900℃〜1200℃とすることを含
むことが好ましい。
【0050】前記貼り合わせ条件は、前記貼り合わせ面
を弗化水素含有液で洗浄することを含むことが好まし
い。
【0051】前記貼り合わせ条件は、水および酸素のう
ち少なくとも一種を含む雰囲気で貼り合わせを行うこと
を含むことが好ましい。
【0052】前記第1の基板として、分離層上に前記半
導体層を有する移設層領域を備えた基板を用意すること
が好ましい。
【0053】前記分離層は、機械的強度が相対的に低い
層であることが好ましい。
【0054】前記分離層は、陽極化成により形成された
多孔質層であることが好ましい。
【0055】前記分離層は、イオン注入により形成され
た層であることが好ましい。
【0056】前記第1の基板から前記半導体層を有する
移設層領域を除いた部分を除く除去工程を含むことが好
ましい。
【0057】前記貼り合わせ工程後に、前記複数の微小
空隙が配された単一層領域に金属不純物を捕獲するゲッ
タリング工程を含むことが好ましい。
【0058】前記貼り合わせ工程後に、前記複数の微小
空隙が配された単一層領域に金属不純物を捕獲するゲッ
タリング工程として、不活性雰囲気或いは還元性雰囲気
での熱処理を含むことが好ましい。
【0059】前記金属不純物は、Cr、Fe、NiおよびCuの
うち少なくとも一種類である。
【0060】本発明は、支持基板、該支持基板上に形成
された埋め込み絶縁層および該埋め込み絶縁層上に形成
された単結晶半導体層を備えた半導体部材の該単結晶半
導体層に半導体素子が形成されている半導体装置におい
て、該半導体部材は、金属不純物を捕獲する為の、該埋
め込み絶縁層の少なくとも一つの界面に沿って複数の微
小空隙が配された単一層領域を有することを特徴とす
る。
【0061】前記単一層領域に、金属不純物が捕獲され
ていることが好ましい。
【0062】前記金属不純物は、Cr、Fe、NiおよびCuの
うち少なくとも一種類である。
【0063】前記半導体素子は、完全空乏型の絶縁ゲー
ト型トランジスタであり、前記微小空隙は、前記埋め込
み絶縁層と前記支持基板との界面に沿って配されている
ことが好ましい。
【0064】前記半導体素子は、部分空乏型の絶縁ゲー
ト型トランジスタであり、前記微小空隙は、前記埋め込
み絶縁層と前記支持基板との界面に沿って配されている
ことが好ましい。
【0065】前記半導体素子は、部分空乏型の絶縁ゲー
ト型トランジスタであり、前記微小空隙は、前記埋め込
み絶縁層と前記半導体層との界面に沿って配されている
ことが好ましい。
【0066】本発明は、支持基板、該支持基板上に形成
された埋め込み絶縁層および該埋め込み絶縁層上に形成
された単結晶半導体層からなる半導体部材の該単結晶半
導体層に半導体素子が形成されている半導体装置の製造
方法において、該半導体素子を形成するための形成工程
と、該形成工程中、又は形成工程後の少なくともいずれ
かにおいて、該埋め込み絶縁層の少なくとも一つの界面
に沿って複数の微小空隙が配された単一層領域に、金属
不純物を捕獲するゲッタリング工程と、を含むことを特
徴とする。
【0067】本発明は、支持基板、該支持基板上に形成
された絶縁層および該絶縁層上に形成された半導体層を
備えた半導体部材において、金属不純物を捕獲するため
の複数の微小空隙が、該半導体部材に内在する一つの面
に沿って、該半導体部材の厚さ方向において互いに重な
らないように配されていることを特徴とする。
【0068】本発明は、支持基板、該支持基板上に形成
された絶縁層および該絶縁層上に形成された半導体層を
備えた半導体部材に内在する一つの界面に沿って、複数
の微小空隙が、該半導体部材の厚さ方向において互いに
重ならないように配された、半導体部材の製造方法にお
いて、半導体層を有する移設層領域を有する第1の基板
と、第2の基板と、を用意する工程と、該移設層領域を
該第1の基板から該第2の基板に移す移設工程と、を含
み、該移設工程は、前記第1の基板と前記第2の基板と
を、それらの間に金属不純物を捕獲するための前記複数
の微小空隙が配されるように、貼り合わせる工程を含む
ことを特徴とする。
【0069】本発明は、支持基板、該支持基板上に形成
された埋め込み絶縁層および該埋め込み絶縁層上に形成
された単結晶半導体層を備えた半導体部材の該単結晶半
導体層に半導体素子が形成されている半導体装置におい
て、該埋め込み絶縁層の少なくとも一つの界面に沿っ
て、金属不純物を捕獲する為の複数の微小空隙が、該半
導体部材の厚さ方向において互いに重ならないように、
配されていることを特徴とする。
【0070】本発明は、支持基板、該支持基板上に形成
された埋め込み絶縁層および該埋め込み絶縁層上に形成
された単結晶半導体層を備えた半導体部材の該単結晶半
導体層に半導体素子が形成されている半導体装置の製造
方法において、該半導体素子を形成するための形成工程
と、該半導体素子の形成工程中、又は形成工程後の少な
くともいずれかにおいて、該埋め込み絶縁層の界面に沿
って、該半導体部材の厚さ方向において互いに重ならな
いように、配された複数の微小空隙に、金属不純物を捕
獲するゲッタリング工程と、を含むことを特徴とする。
【0071】本発明は、支持基板、該支持基板上に形成
された絶縁層および該絶縁層上に形成された半導体層を
備えた半導体部材において、該半導体部材の表面に平行
な面において、縦辺が10nm〜100nmであり、横
辺が10nm〜100nmである複数の微小空隙が、5
×109/cm2〜5×1011/cm2の密度で該面に沿
って分散配置されていることを特徴とする。
【0072】本発明は、支持基板、該支持基板上に形成
された絶縁層および該絶縁層上に形成された半導体層を
備えた半導体部材の表面に平行な面において、縦辺が1
0nm〜100nmであり、横辺が10nm〜100n
mである複数の微小空隙が、5×109/cm2〜5×1
11/cm2の密度で該面に沿って分散配置されてい
る、半導体部材の製造方法であって、該半導体層を有す
る移設層領域を備えた第1の基板と、第2の基板と、を
用意する工程と、該移設層領域を該第1の基板から該第
2の基板に移す移設工程と、を含み、該移設工程は、該
第1の基板と該第2の基板とを、それらの間に該複数の
微小空隙が配されるように貼り合わせる、貼り合わせ工
程を含むことを特徴とする。
【0073】本発明は、支持基板、該支持基板上に形成
された埋め込み絶縁層および該埋め込み絶縁層上に形成
された単結晶半導体層を備えた半導体部材の該単結晶半
導体層に半導体素子が形成されている半導体装置におい
て、該埋め込み絶縁層の少なくとも一つの界面におい
て、縦が10nm〜100nmであり、横が10nm〜
100nmである複数の微小空隙が、5×109/cm2
〜5×1011/cm2の密度で該界面に沿って分散配置
されていることを特徴とする。
【0074】本発明は、支持基板、該支持基板上に形成
された埋め込み絶縁層および該埋め込み絶縁層上に形成
された単結晶半導体層を備えた半導体部材の該単結晶半
導体層に半導体素子が形成されている半導体装置の製造
方法において、該半導体素子の形成工程中、又は形成工
程後の少なくともいずれかにおいて、該埋め込み絶縁層
の少なくとも一つの界面において、縦辺が10nm〜1
00nmであり、横辺が10nm〜100nmであり、
5×109/cm2〜5×1011/cm2の密度で該界面
に沿って分散配置されている複数の微小空隙に、金属不
純物を捕獲するための熱処理を行うことを特徴とする。
【0075】本発明は、半導体部材において、該半導体
部材に内在する一つの界面に沿って複数の微小空隙が配
された金属不純物を捕獲するための単一層領域を有する
ことを特徴とする。
【0076】本発明は、半導体部材に内在する一つの界
面に沿って複数の微小空隙が配された単一層領域を有す
る、半導体部材の製造方法において、半導体層を有する
移設層領域を備えた第1の基板と、第2の基板と、を用
意する工程と、該移設層領域を該第1の基板から該第2
の基板に移す移設工程と、を含み、該移設工程は、該第
1の基板と該第2の基板とをそれらの間に、金属不純物
を捕獲する為の該複数の微小空隙が配されるように貼り
合わせる、貼り合わせ工程を含むことを特徴とする。
【0077】本発明は、半導体部材の単結晶半導体層に
半導体素子が形成されている半導体装置において、該半
導体部材は、金属不純物を捕獲する為の、少なくとも一
つの界面に沿って複数の微小空隙が配された単一層領域
を有することを特徴とする。
【0078】本発明は、半導体部材の単結晶半導体層に
半導体素子が形成されている半導体装置の製造方法にお
いて、該半導体素子を形成するための形成工程と、該形
成工程中、又は形成工程後の少なくともいずれかにおい
て、該埋め込み絶縁層の少なくとも一つの界面に沿って
複数の微小空隙が配された単一層領域に、金属不純物を
捕獲するゲッタリング工程と、を含むことを特徴とす
る。
【0079】本発明は、半導体部材において、金属不純
物を捕獲するための複数の微小空隙が、該半導体部材に
内在する一つの面に沿って、該半導体部材の厚さ方向に
おいて互いに重ならないように配されていることを特徴
とする。
【0080】本発明は、半導体部材に内在する一つの界
面に沿って、複数の微小空隙が、該半導体部材の厚さ方
向において互いに重ならないように配された、半導体部
材の製造方法において、半導体層を有する移設層領域を
有する第1の基板と、第2の基板と、を用意する工程
と、該移設層領域を該第1の基板から該第2の基板に移
す移設工程と、を含み、該移設工程は、前記第1の基板
と前記第2の基板とを、それらの間に金属不純物を捕獲
するための前記複数の微小空隙が配されるように、貼り
合わせる工程を含むことを特徴とする。
【0081】本発明は、半導体部材の単結晶半導体層に
半導体素子が形成されている半導体装置において、該埋
め込み絶縁層の少なくとも一つの界面に沿って、金属不
純物を捕獲する為の複数の微小空隙が、該半導体部材の
厚さ方向において互いに重ならないように、配されてい
ることを特徴とする。
【0082】本発明は、半導体部材の単結晶半導体層に
半導体素子が形成されている半導体装置の製造方法にお
いて、該半導体素子を形成するための形成工程と、該半
導体素子の形成工程中、又は形成工程後の少なくともい
ずれかにおいて、該埋め込み絶縁層の界面に沿って、該
半導体部材の厚さ方向において互いに重ならないよう
に、配された複数の微小空隙に、金属不純物を捕獲する
ゲッタリング工程と、を含むことを特徴とする。
【0083】本発明は、半導体部材において、該半導体
部材の表面に平行な面において、縦辺が10nm〜10
0nmであり、横辺が10nm〜100nmである複数
の微小空隙が、5×109/cm2〜5×1011/cm2
の密度で該面に沿って分散配置されていることを特徴と
する。
【0084】本発明は、半導体部材の表面に平行な面に
おいて、縦辺が10nm〜100nmであり、横辺が1
0nm〜100nmである複数の微小空隙が、5×10
9/cm2〜5×1011/cm2の密度で該面に沿って分
散配置されている、半導体部材の製造方法であって、半
導体層を有する移設層領域を備えた第1の基板と、第2
の基板と、を用意する工程と、該移設層領域を該第1の
基板から該第2の基板に移す移設工程と、を含み、該移
設工程は、該第1の基板と該第2の基板とを、それらの
間に該複数の微小空隙が配されるように貼り合わせる、
貼り合わせ工程を含むことを特徴とする。
【0085】本発明は、半導体部材の該単結晶半導体層
に半導体素子が形成されている半導体装置において、少
なくとも一つの界面において、縦が10nm〜100n
mであり、横が10nm〜100nmである複数の微小
空隙が、5×109/cm2〜5×1011/cm2の密度
で該界面に沿って分散配置されていることを特徴とす
る。
【0086】本発明は、半導体部材の単結晶半導体層に
半導体素子が形成されている半導体装置の製造方法にお
いて、該半導体素子の形成工程中、又は形成工程後の少
なくともいずれかにおいて、該埋め込み絶縁層の少なく
とも一つの界面において、縦辺が10nm〜100nm
であり、横辺が10nm〜100nmであり、5×10
9/cm2〜5×1011/cm2の密度で該界面に沿って
分散配置されている複数の微小空隙に、金属不純物を捕
獲するための熱処理を行うことを特徴とする。
【0087】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態による
半導体部材の模式的断面図である。
【0088】ここでは、半導体部材としてSOI基板を
例に挙げて説明する。SOI基板1は、シリコンウエハ
などの単結晶半導体他の材料からなる支持基板2上に、
埋め込み絶縁層3を介して、シリコンなどからなる単結
晶の半導体層4を有している。
【0089】7は微小空隙であり、埋め込み絶縁層3の
下界面に沿って、複数配置されている。複数の微小空隙
7の殆どは、半導体部材の表面に平行な面(X−Y面)
に分散配置されており、深さ方向Z(半導体部材の厚さ
方向)においては、複数の微小空隙は重なっていない。
【0090】換言すれば微小空隙を有する層領域5は、
微小空隙の単一層領域(モノレイヤー)となっており、
機械的強度が十分に高い、ゲッタリングサイトを提供し
ている。
【0091】この形態では、ゲッタリングサイトが半導
体4層から離れているので、半導体層4全体を金属不純
物汚染から護ることができる。この形態は、部分空乏型
だけではなく完全空乏型の絶縁ゲート型トランジスタを
作るためのウエハなどに好ましく用いられる。
【0092】図2は、本発明の別の実施形態による半導
体部材の模式的断面図である。
【0093】ここでも、半導体部材としてSOI基板を
例に挙げて説明する。SOI基板1は、シリコンウエハ
などの単結晶半導体他の材料からなる支持基板2上に、
埋め込み絶縁層3を介して、シリコンなどからなる単結
晶半導体層4を有している。
【0094】7は微小空隙であり、埋め込み絶縁層3の
上界面に沿って、複数配置されている。複数の微小空隙
7の殆どは、半導体部材の表面に平行な面に分散配置さ
れており、深さ方向Zにおいては、複数の微小空隙は重
なっていない。
【0095】換言すれば微小空隙を有する層領域5は、
微小空隙の単一層領域となっており、機械的強度が十分
に高い、ゲッタリングサイトを提供している。
【0096】この形態では、半導体層4にゲッタリング
サイトが形成されるが、半導体層4の最下面に形成され
るので、半導体デバイスが作り込まれる半導体層4の表
面側は金属不純物汚染から護られる。
【0097】この形態は、絶縁層3が1μmを超えるよ
うな比較的厚い絶縁層の場合であって、酸化膜中での拡
散速度が遅いFeなどの金属不純物を捕獲する場合に顕著
な効果を奏する。
【0098】また、この形態は、部分空乏型のトランジ
スタを作製する場合に好適に用いられる。
【0099】図3は、本発明の更に別の実施形態による
半導体部材の模式的断面図である。
【0100】これはちょうど図1の形態と図2の形態と
を組み合わせたものであり、埋め込み絶縁層の上下2つ
の界面に沿って微小空隙が複数配置されている。
【0101】製造上は、図1、2に示した実施形態の方
がより低コストで作製することができる。
【0102】本発明に好適に用いられる半導体層4の厚
さは、特に限定されるものではないが、例えば10nm
〜10μm程度の範囲から選択しうる。半導体層4は単
層である必要はなく、たとえばシリコン層とシリコンゲ
ルマニウムの層との組合わせのように、複数の半導体材
料からなる層の積層体であってもよい。
【0103】本発明に好適に用いられる絶縁層3の厚さ
は、特に限定されるものではないが、例えば10nm〜
10μm程度の範囲から選択しうる。
【0104】本発明に好適に用いられる支持基板2の厚
さは、特に限定されるものではないが、例えば10μm
〜10mm程度の範囲から選択しうる。そして、支持基
板は、好ましくは単結晶シリコンなどからなる半導体基
板が用いられ、必要に応じて表面に多結晶シリコン層な
どを堆積させたものであってもよい。
【0105】本発明に用いられる微小空隙は、貼り合わ
せに不具合があった場合に貼り合わせ界面に生じる直径
1mm〜直径1cm程度のボイドとは異なり、当該ボイ
ドに比べて非常に小さいものである。
【0106】図4は、本発明に用いられる微小空隙を示
す模式的平面図であり、微小空隙が形成された平面(界
面)上における形状を模式的に示している。縦辺Aが1
0nm〜100nm、横辺Bが10nm〜100nmの
四角形となっている。更には、縦辺A及び横辺Bが結晶
方位に平行であるとよい。
【0107】図5は、本発明に用いられる微小空隙を示
す模式的断面であり、層領域の厚さ方向(Z方向)にお
ける微小空隙の長さCは、単結晶半導体層或いは埋め込
み絶縁層の厚さよりも、十分に短いものであり、100
nm以下、より好ましくは1nm〜100nmである。
【0108】このように本発明の微小空隙はナノメータ
サイズであることから、ナノギャップと云うこともでき
る。
【0109】微小空隙の形状はこの四角形に限定される
ことはなく、これに相当する面積を持つものであれば、
三角形、或いは五角形以上の多角形、円形、楕円形、更
には不規則な形の微小空隙であってもよい。
【0110】又、微小空隙の内面に酸化膜などの被膜を
形成することも好ましいものであり、こうすると微小空
隙の熱変形や凝集などをより一層防止できる。
【0111】埋め込み絶縁層の上下2つの界面のよう
に、ある面内における微小空隙の密度は、所定のゲッタ
リング能力をもち、且つその面における機械的強度が十
分な強さに維持されるように、5×109/cm2〜5×
1011/cm2にするとよい。
【0112】図6、7は、いずれも本発明に用いられる
微小空隙の一例を示しており、図6は微小空隙を有する
界面の透過型電子顕微鏡による暗視野像(TEM像)を示
す図面であり、図7は微小空隙を有する界面の透過型電
子顕微鏡による明視野像(TEM像)を示す図面である。
この2つの図面から多数の四角形状の微小空隙が分散し
て配されていることがわかる。
【0113】図8は、本発明に用いられる微小空隙の一
例を示しており、半導体部材の断面における透過型電子
顕微鏡による明視野像(TEM像)を示す図面である。上
方の埋め込み絶縁層と下方の半導体支持基板との界面に
沿って、半導体支持基板側に凹んだ微小空隙が3つ互い
に離間して配置されていることがわかる。
【0114】図9、図10は、それぞれ本発明と比較例
(微小空隙を形成しなかったもの)とによる半導体部材
表面をマイクロドロップ法により6×1010atoms
/cm2のNiで強制汚染した後、窒素雰囲気中におい
て、1050℃で、3時間の熱処理を行った場合の、半
導体部材の表面からの深さ方向(厚さ方向)における各
種原子の分布の様子の一例を示す。このような分布の様
子は2次イオン質量分光分析(以下、SIMSという)
によって確認することができる。
【0115】絶縁物中では2次イオン発生効率が上昇す
るために、シリコン(Si)の濃度が局所的に増加して
いる領域が埋め込み絶縁層としての酸化シリコン層を示
している。
【0116】本発明に係わる図9では、微小空隙が配さ
れた埋め込み絶縁層の下界面付近の層領域にNiが良好
にゲッタリングされた結果、比較例による図10に比べ
て約10倍のNiが局所的に多く検出され、また表面側
でのNiのピークの広がりが狭くなっていることがわか
る。微小空隙を有する界面付近(深さが約0.2μm〜
0.3μmの領域)におけるNi濃度(ピークNi濃度
の積分値)は6×10 12atoms/cm2として検出
されている。微小空隙の無い比較例では、Ni濃度は5
×1011atoms/cm2として検出されている。
【0117】同様にNiに代えて、Feを拡散させ、S
IMSによりFeの分布の様子を確認したところ、微小
空隙が配された埋め込み絶縁層の下界面付近の層領域に
おいては、比較例より約2倍のFeが検出された。
【0118】更に、同様にCuを拡散させ、SIMSに
よりCuの分布の様子を確認したところ、微小空隙が配
された埋め込み絶縁層の下界面付近の層領域において
は、比較例より約3.5倍のCuが検出された。
【0119】特に、埋め込み絶縁層の下界面近傍に微小
空隙を形成した場合には、Cuは700℃、1時間程度
の低温熱処理で良好にゲッタリングできる。FeやNi
は埋め込み絶縁層を透過し難いので、望ましくは100
0℃、1時間程度の熱処理を行うとよい。
【0120】埋め込み絶縁層の上界面付近に微小空隙を
有する場合には、Cu、Fe、Niいずれにおいても7
00℃、1時間程度の低温熱処理でゲッタリングでき
る。
【0121】例えば、SOIウエハのような形態で半導体
部材を出荷する場合には、微小空隙を有する単一層領域
に捕獲されているNi濃度は5×1010/cm2以下、
Cu濃度は1×1011/cm2以下にするとより好まし
いものである。
【0122】(半導体部材の製造方法)本発明の実施形
態による半導体部材の製造方法について説明する。
【0123】図11(a)に示すように、半導体層13
と絶縁層14とを有する移設層領域16を有する第1の
基板11と、第2の基板15と、を用意する。
【0124】次に、移設層領域13を第2の基板15に
移設する工程を図11(b)、図11(c)に示す。
【0125】図11(b)に示すように、第1の基板1
1と第2の基板15とを、それらの間に複数の微小空隙
7が配されるように、貼り合わせる。この時に、第2の
基板の表面には絶縁層を形成しない方がよい。こうする
と、図1に示した構造体と同様に、半導体支持基板とな
る第2の基板15と絶縁層14との界面に沿って微小空
隙7が配されるようになる。
【0126】或いは、半導体層13の表面には、絶縁層
14を形成せずに、第2の基板15の表面に絶縁層を形
成してもよい。こうすると、図2に示した構造体のよう
に、半導体層と絶縁層との間の界面に沿って微小空隙7
が配されるようになる。
【0127】上述した微小空隙7を形成するためには、
貼り合わせ面を若干のマイクロラフネスが残る程度に平
坦化すること、基板を疎水性洗浄液により洗浄し、貼り
合わせ面を疎水性にすること、貼り合わせ熱処理の温度
を900℃〜1200℃で行うこと、半導体層13の成
長初期の温度を900℃〜1100℃とすること、など
の諸条件を組み合わせた条件下で、貼り合わせを行う。
【0128】図11(c)に示すように、第1の基板と
第2の基板とが貼り合わされて形成された多層構造体か
ら、不要な部分、つまり移設層領域16以外の第1の基
板15を除去する。不要な部分の除去方法は、裏面から
の研削、ラッピング、研磨、エッチングから選択される
少なくとも一つの方法を用いるとよい。或いは、移設層
領域16の下方において不要な部分と移設層領域16と
を分離する方法を用いてもよい。分離方法としては、多
層構造体の側面に固体の楔を挿入して、第1及び第2の
基板を互いに引き離す力を加える方法、多層構造体を分
離するに十分な熱を加える方法、超音波振動を加える方
法、多層構造体の側面に流体の楔を挿入して、第1及び
第2の基板を互いに引き離す力を加える方法、などがあ
る。
【0129】そして、新たに露出した半導体層の表面が
荒れている場合には、研磨したり、或いは水素含有還元
性雰囲気において熱処理(水素アニール)を行って、半
導体層の表面を平滑化したりする。研磨後或いは研磨す
ることなく、水素アニールを行うと、万が一水素アニー
ル途中で金属不純物が半導体部材内に混入した場合であ
ってもその金属不純物が微小空隙に捕獲(ゲッタリン
グ)される。
【0130】図12は別の実施形態による半導体部材の
製造方法を示す。
【0131】図12(a)に示すように、シリコンのよ
うな半導体からなる第1の基板11の表面に、陽極化成
などの手法により、単結晶シリコンの多孔質体などから
なる多孔質層12を形成する。多孔質層12は単層であ
ってもよいし、互いに多孔度の異なる複数の多孔質層か
らなる多層構造体あってもよい。後者の場合には、表面
側に多孔度の低い多孔質層が形成され、それより下方側
に多孔度が高い多孔質層が形成されるようにするとよ
い。そして、必要に応じて、多孔質層12を酸化性雰囲
気中で400℃程度で熱処理し、多孔質層12の孔内壁
面に酸化シリコンのような被膜を形成する。更に必要に
応じて、被膜が形成された多孔質層12を希弗化水素酸
などに浸して、多孔質層12の層表面の被膜を除去す
る。
【0132】図12(b)に示すように、多孔質層12
上に非多孔質の単結晶シリコンなどからなる半導体層1
3を形成する。必要に応じて、半導体層13の形成前
に、水素含有雰囲気中で熱処理(水素ベーク)を行い多
孔質層12の層表面にある表面孔の少なくともいくつか
を封止するとよい。また、水素ベークを開始した後、若
干のシリコン含有ガスを加えて、表面孔の封止を促進
し、その後、再び水素ベークを行い、更に、より多いシ
リコン含有ガスを供給して半導体層12を成長させるこ
とも好ましいものである。この時の温度は900℃〜1
100℃にするとよい。
【0133】図12(c)に示すように、熱酸化やCV
Dにより、半導体層13上に絶縁層14を形成する。
【0134】少なくとも第2の基板のシリコンからなる
表面を疎水化するために、弗化水素を含む水溶液によっ
て洗浄し、純水でリンスし、乾燥させる。
【0135】図12(d)に示すように、大気中で、別
に用意したシリコンなどからなる第2の基板15を、第
1の基板に貼り合わせ、酸化性雰囲気中で、900℃〜
1200℃の貼り合わせ熱処理を行う。こうして多層構
造体が形成される。
【0136】図12(e)に示すように、第1の基板1
1の非多孔質部分を研削、ラッピング、研磨、エッチン
グなどにより除去し、露出した多孔質層12をエッチン
グなどにより除去する。或いは、前述した方法で、多孔
質層12の内部或いはその上下界面に亀裂を生じさせ
て、多孔質層12を境に第1の基板15を半導体層13
から分離し、半導体層13上に残留多孔質層がある場合
にはそれをエッチングなどにより除去してもよい。
【0137】こうして、半導体層13は、第1の基板1
1から第2の基板15上に移設され、SOI基板が得ら
れる。
【0138】そして、新たに露出した半導体層13の表
面が荒れている場合には、研磨したり、或いは水素アニ
ールを行って、半導体層13の表面を平滑化したりす
る。
【0139】不図示ではあるが、その後、更にSiG
e,GaAs,InPnなどの化合物半導体層などをヘ
テロエピタキシャル成長させることもできる。
【0140】図13は更に別の実施形態による半導体部
材の製造方法を示す。
【0141】図13(a)に示すように、シリコンのよ
うな半導体からなる第1の基板11の表面に、必要に応
じて、エピタキシャル成長により単結晶の半導体層13
を形成し、更に、熱酸化などの手法により、酸化シリコ
ンなどからなる絶縁層14を形成する。
【0142】図13(b)に示すように、絶縁層14を
通して、水素、又は希ガスから選択される少なくとも一
種のイオン18を第1の基板11に打ち込み、半導体層
13の下方付近にイオン注入層17を形成する。このイ
オン注入層17が後に分離層として働く。イオン注入層
は相対的に注入イオン濃度の高い層領域を示しており、
その上下の界面が明確に存在するわけではない。
【0143】別にシリコンからなる第2の基板15を用
意し、少なくとも第2の基板15のシリコンからなる表
面は、弗化水素を含む水溶液によって洗浄し、純水でリ
ンスし、乾燥させ、疎水面を得る。
【0144】図13(c)に示すように、大気中で、第
2の基板15を絶縁層14を介して第1の基板11に密
着させて、多層構造体を得る。
【0145】図13(d)に示すように、酸化性雰囲気
中で、500℃〜800℃、5分〜30分程度の貼り合
わせ熱処理を行うと、イオン注入層17内においてマイ
クロキャビティが発生し、変形して、イオン注入層17
内に亀裂が生じ。多層構造体が2つに分離される。分離
後更に酸素又は窒素含有雰囲気中において900℃〜1
200℃、30分〜120分間の熱処理を行う。この
時、絶縁層14と第2の基板15との貼り合わせ強度が
向上し、貼り合わせ界面の半導体側に微小空隙が配され
る。
【0146】こうして、半導体層13は、第1の基板1
1から第2の基板15上に移設され、SOI基板が得ら
れる。
【0147】そして、新たに露出した半導体層13の表
面にはイオン注入によりダメージを受けた層領域17A
が残り、表面が荒れているので、必要に応じて、エッチ
ングしたり、研磨したり、或いは水素アニールを行う。
エッチングや研磨はダメージを受けた層領域を除去する
ことができ、研磨や水素アニールは半導体層の表面を平
滑化できる。
【0148】こうして図13(e)に示すように表面が
平滑なSOI基板が得られる。
【0149】図14は更に別の実施形態による半導体部
材の製造方法を示す。
【0150】図14(a)に示すように、シリコンのよ
うな半導体からなる第1の基板11の表面に、必要に応
じて、エピタキシャル成長により単結晶の半導体層13
を形成し、更に、熱酸化などの手法により、酸化シリコ
ンなどからなる絶縁層14を形成する。
【0151】図14(b)に示すように、絶縁層14を
通して、水素、又は希ガスから選択される少なくとも一
種のイオン18を第1の基板に低ドーズ量で打ち込み、
半導体層の下方付近に低濃度のイオン注入層17を形成
する。このイオン注入層17が分離層として働く。
【0152】別にシリコンからなる第2の基板15を用
意し、少なくとも第2の基板15のシリコンからなる表
面は、弗化水素を含む水溶液によって洗浄し、純水でリ
ンスし、乾燥させ、疎水面を得る。
【0153】図14(c)に示すように、大気中で、第
2の基板15を絶縁層14を介して第1の基板11に貼
り合わせて、多層構造体を得る。
【0154】酸化性雰囲気中で、500℃〜800℃、
5〜30分程度の貼り合わせ熱処理を行う。先の工程で
ドーズ量を少なくしたので、このとき、イオン注入層1
7内においては、マイクロキャビティが発生しても、イ
オン注入層17内に亀裂は生じない。
【0155】図14(d)に示すように、多層構造体の
側面に固体或いは流体の楔などを挿入し外力19を加え
る。この外力は第1及び第2の基板11、15を引き剥
がすような方向20の力を付与する作用を奏する。こう
して、イオン注入層17の基板周辺部に亀裂を発生さ
せ、これを伝播させて、半導体層13を第1の基板11
から分離する。
【0156】図14(e)に示すように、半導体層13
は、第1の基板11から第2の基板15上に移設され、
SOI基板が得られる。
【0157】そして、新たに露出した半導体層の表面
に、イオン注入によりダメージを受けた層領域が残った
り、亀裂により表面が荒れている場合には、必要に応じ
て、エッチングしたり、研磨したり、或いは水素アニー
ルを行う。エッチングや研磨はダメージを受けた層領域
を除去することができ、研磨や水素アニールは半導体層
の表面を平滑化できる。
【0158】本発明に用いられる微小空隙の形成方法と
しては、上述した方法の他に、単結晶シリコン或いは多
結晶シリコンなどからなる半導体基板の貼り合わせ面
に、低エネルギー、低ドーズ量でイオン注入を行って微
小空隙のモノレイヤーや微小空隙のモノレイヤーとなる
微細な凹凸を形成して貼り合わせる方法、或いはエッチ
ングなどの別の手法で、表面に微小空隙となる微細な凹
凸を形成してから、貼り合わせる方法であってもよい。
【0159】(半導体装置及びその製造方法)図15を
参照して、本発明の半導体装置の製造方法について説明
する。
【0160】図15は、本発明の好適な実施の形態に係
る半導体装置の製造方法を示す図である。
【0161】まず、図1〜3に示したような半導体部材
を用意する。
【0162】そして、埋め込み絶縁層104上の非多孔
質半導体層(SOI層)103を島状にパターニングす
る方法、又は、LOCOSと呼ばれる酸化法等により、
トランジスタを形成すべき活性領域103’及び素子分
離領域54を形成する(図15(a)参照)。
【0163】次いで、SOI層の表面にゲート絶縁膜5
6を形成する(図15(a)参照)。ゲート絶縁膜56
の材料としては、例えば、酸化シリコン、窒化シリコ
ン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化タンタ
ル、酸化ハフニウム、酸化チタン、酸化スカンジウム、
酸化イットリウム、酸化ガドリニウム、酸化ランタン、
酸化ジルコニウム、及びこれらの混合物ガラス等が好適
である。ゲート酸化膜56は、例えば、SOI層の表面
を酸化させたり、CVD法又はPVD法によりSOI層
の表面に該当する物質を堆積させたりすることにより形
成される。
【0164】次いで、ゲート絶縁膜56上にゲート電極
55を形成する(図15(a)参照)。ゲート電極55
は、例えば、P型又はN型不純物がドープされた多結晶
シリコンや、タングステン、モリブデン、チタン、タン
タル、アルミニウム、銅などの金属又はこれらの少なく
とも1種を含む合金や、モリブデンシリサイド、タング
ステンシリサイド、コバルトシリサイドなどの金属珪化
物や、チタンナイトライド、タングステンナイトライ
ド、タンタルナイトライドなどの金属窒化物などで構成
される。ゲート絶縁膜56は、例えばポリサイドゲート
のように、互いに異なる材料からなる複数の層を積層し
て形成してもよい。ゲート電極55は、例えば、サリサ
イド(セルフアラインシリサイド)と呼ばれる方法で形
成してもよいし、ダマシンゲートプロセスと呼ばれる方
法で形成してもよいし、他の方法で形成してもよい。以
上の工程により図15(a)に示す構造体が得られる。
【0165】次いで、燐、砒素、アンチモンなどのN型
不純物又はボロンなどのP型不純物を活性領域103’
に導入することにより、比較的低濃度のソース、ドレイ
ン領域58を形成する(図15(b)参照)。不純物
は、例えば、イオン打ち込み及び熱処理などにより導入
することができる。
【0166】次いで、ゲート電極55を覆うようにして
絶縁膜を形成した後に、これをエッチバックすることに
より、ゲート電極59の側部にサイドウォール59を形
成する。
【0167】次いで、再び上記と同一の導電型の不純物
を活性領域103’に導入し、比較的高濃度のソース、
ドレイン領域57を形成する。以上の工程により図15
(b)に示す構造体が得られる。
【0168】次いで、ゲート電極55の上面並びにソー
ス及びドレイン領域57の上面に金属珪化物層60を形
成する。金属珪化物層60の材料としては、例えば、ニ
ッケルシリサイド、チタンシリサイド、コバルトシリサ
イド、モリブデンシリサイド、タングステンシリサイド
などが好適である。これらの珪化物は、ゲート電極55
の上面並びにソース及びドレイン領域57の上面を覆う
ように金属を堆積させて、その後、熱処理を施すことに
よって、該金属とその下部のシリコンとを反応させた後
に、該金属のうち未反応部分を硫酸などのエッチャント
で除去することによって形成することができる。ここ
で、必要に応じて、珪化物層の表面を窒化させてもよ
い。以上の工程により図15(c)に示す構造体が得ら
れる。
【0169】次いで、シリサイド化したゲート電極の上
面並びにソース及びドレイン領域の上面を覆うように絶
縁膜61を形成する(図15(d)参照)。絶縁膜61
の材料としては、燐及び/又はボロンを含む酸化シリコ
ンなどが好適である。
【0170】次いで、必要に応じて、CMP法により絶
縁膜61にコンタクトホールを形成する。KrFエキシ
マレーザ、ArFエキシマレーザ、F2エキシマレー
ザ、電子ビーム、X線等を利用したフォトリソグラフィ
ー技術を適用すると、一辺が0.25ミクロン未満の矩
形のコンタクトホール、又は、直径が0.25ミクロン
未満の円形のコンタクトホールを形成することができ
る。
【0171】次いで、コンタクトホール内に導電体を充
填する。導電体の充填方法としては、バリアメタル62
となる高融点金属やその窒化物の膜をコンタクトホール
の内壁に形成した後に、タングステン合金、アルミニウ
ム、アルミニウム合金、銅、銅合金などの導電体63
を、CVD法、PVD法、めっき法などを利用して堆積
させる方法が好適である。ここで、絶縁膜61の上面よ
りも高く堆積した導電体をエッチバック法やCMP法に
より除去してもよい。また、導電体の充填に先立って、
コンタクトホールの底部に露出したソース及びドレイン
領域の珪化物層の表面を窒化させてもよい。以上の工程
によりSOI層にFET等のトランジスタを作り込むこ
とができ、図15(d)に示す構造のトランジスタを有
する半導体装置が得られる。
【0172】ここで、ゲート電極に電圧を印加してゲー
ト絶縁膜下に広がる空乏層が埋め込み絶縁層104の上
面に届くように活性層(SOI層)103’の厚さ及び
不純物濃度を定めると、形成されたトランジスタは、完
全空乏型トランジスタとして動作する。また、空乏層が
埋め込み絶縁層104の上面に届かないように活性層
(SOI層)103’の厚さ及び不純物濃度を定める
と、形成されたトランジスタは、部分空乏型トランジス
タとして動作する。本発明においては、上述した工程中
或いはその後に、熱処理を行い、微小空隙に金属不純物
をゲッタリングさせる。
【0173】
【実施例】(実施例1)比抵抗値0.015 Ωcm、
厚さ725 μmの8インチSi(100) P+型半導体ウエ
ハからなる第1の基板を多数用意した。これらの基板1
1を洗浄後、図12(a)に示すように陽極化成法によっ
て表面層から13μmの深さまでの領域を多孔質化して
多孔質層12を形成した。多孔質層の形成条件は、以下
の通りである。
【0174】化成液:HF (35 wt.%)水溶液+C2H5OH
(10 wt.%)水溶液 化成時間:11分 化成電流:8.15 mA/cm2 続いて、多孔質層の孔がその後の熱処理で構造変化し、
後述する選択エッチング性が劣化するのを防止する目的
で、400℃で60分間の熱酸化を実施し、孔壁に極薄
熱酸化膜を形成した。
【0175】希弗化水素酸により多孔質層の層表面の酸
化膜を除去してから、エピタキシャル成長装置に第1の
基板をセットした。エピタキシャル成長装置内に水素ガ
スを導入しながら、900℃程度の温度まで昇温した。
【0176】その後図12(b)に示すように、エピタキ
シャル成長によって厚さ174nmの単結晶半導体層1
3を形成した。
【0177】(評価1)ここまでの工程で加工された多
数の試料から、一つの試料を選択し、これら試料におけ
る単結晶半導体層13中の重金属元素の濃度を、誘導結
合プラズマ質量分析法(ICP−MS)によって定量し
た。その結果を表1に示す。表1は本発明によるはり合
わせSOIウエハ製造工程におけるエピタキシャル成長
した膜中の金属不純物の定量分析結果を示したものであ
る。
【0178】
【表1】 評価結果は、Cr、 Fe、 Ni、 Cu全ての重金属元素につ
いて、 5×109 atoms/cm2未満であった。こ
の濃度レベルは、ITRS(International Technology
Roadmap for Semiconductors)ロードマップによれば、
2005年にスターティングマテリアルに要求される表
面金属汚染レベルと同等であり、単結晶半導体層13中
は重金属元素による汚染について非常に清浄である。次
に、残りの試料の単結晶半導体層13の上部に、1,0
00℃にて12分45秒間のウエット酸化を施すことに
よって厚さ109nmの絶縁層14を形成した。そし
て、この半導体基板を洗浄した。こうして絶縁層14
(厚さ100nm)、単結晶半導体層13(厚さ108
nm)、多孔質層12(厚さ13μm)からなる図12
(c)に示すような3層構造を形成した。
【0179】(評価2)図12(c)の基板を洗浄後した
後に、多数の試料の中から一つの試料を選択し、絶縁層
14中に含まれる重金属元素をICP−MSによって定
量した。その結果を表2に示す。表2は本発明による貼
り合わせSOIウエハ製造工程における熱絶縁層中の金
属不純物の定量分析結果を示したものである。
【0180】
【表2】 評価結果はCr、 Fe、 Ni、 Cu全ての重金属元素につい
て、5×109 atoms/cm2未満であった。絶縁
層14は重金属元素による汚染がほとんど見られず非常
に清浄であった。
【0181】更に、第2半導体基板として、厚さが72
5 μmで比抵抗値が10〜20 ΩcmのSi(100) 8
インチSiウエハを用意した。
【0182】図12(d)のように、第2半導体基板15
を用意し、クラス1クリーンルーム内で図12(c)の3
層構造を有する第1半導体基板11に空気中で貼り合わ
せた。
【0183】貼り合わせ直前に、図12(c)の3層構造
を有する側の第1半導体基板11の表面、および、第2
半導体基板15の表面共に疎水性洗浄液により洗浄し
た。疎水性表面は、貼り合わせ前洗浄の最終工程を希HF
洗浄(その後純水リンスしてもよい)とすることによっ
て達成することができる。
【0184】図12(d)の構造を保ったまま、貼り合わ
せ強度を高める目的で窒素と酸素の混合ガス雰囲気中で
1,100℃にて60分間の貼り合わせ熱処理としての
「アニール酸化」を実施した。
【0185】アニール後に図12(d)の構造を第1半導
体基板11の裏面側から機械的に研削した。多孔質層1
2の裏面側が現れた時点で研削を止め、HF濃度が0.6
wt.%のHF水溶液と、H22 濃度が6.0 wt.%の過酸
化水素水との混合液からなるエッチング液によって多孔
質層12を3時間エッチングした。このエッチングは選
択エッチングであり、多孔質層12のエッチングレート
は、単結晶半導体層13のエッチングレートの約105
倍である。よって、エッチングは単結晶半導体層13が
露出した段階で完全に停止し、図12(e)に示すSOI
構造となった。
【0186】更に、表面を平坦化させる目的で、1,0
50℃にて3時間の水素アニールを実施し、洗浄するこ
とによって、最終的に厚さ100nmの単結晶半導体層
13と、厚さ100nmの絶縁層14を有するSOI基
板、図12(e)が完成した。
【0187】(評価3)こうして得られたSOI構造の
試料から単結晶半導体層をアルカリエッチングにより除
去した後に、貼り合わせ界面に形成された微小空隙を平
面TEMにより観察した。その結果、微小空隙は1辺1
0〜20nm程度の長方形であり、長方形の各辺がシリ
コン結晶の結晶方位
【0188】
【数1】 のどちらかに平行であることがわかった。
【0189】この微小空隙は異方性を持ち、かつウエハ
面内に均一に散在していた。密度は2.5×1010/c
2程度であり、この試料(8インチウエハ)では、微
小空隙の数は7.9×1012程度であった。
【0190】微小空隙部分を断面TEMにより観察した
ところ、図5に示すように、絶縁層3と支持基板7との
界面(貼り合わせ界面)で、微小空隙7が支持基板7側に
凹んだ状態で存在していた。微小空隙7の深さは、1n
m〜5nm程度であった。
【0191】この微小空隙7は、単結晶半導体層と熱酸
化膜の界面には存在せず、貼り合わせ界面にのみ特徴的
に観察された。よって、金属不純物は、貼り合わせ界面
の支持基板側に捕獲される。
【0192】(評価4)ゲッタリングサイトの有効性を
確認するために、得られたSOI構造の試料を更に熱処
理し、ICP−MSにより分析した。
【0193】分析方法は、以下の通りである。
【0194】超純水と、HNO3濃度が68 wt. %の硝
酸を50mLずつ混合し、ここに0.7mLのHF濃度
が38 wt. %の弗化水素酸を添加したエッチング液を調
製した。なお、HNO3とHFは共に、金属不純物濃度 が1
0ppt未満である超高純度規格品である。また、分析
前処理は、クラス1000クリーンルーム内のクラス1
クリーンドラフト中で行った。このエッチング液12m
Lを試料となるSOIウエハ表面に塗布し、10分間エ
ッチングしたところ、埋め込み絶縁層の表面が露出し
た。このエッチング液をテフロン(登録商標)製蒸発皿
に完全に回収し、「エッチング(単結晶半導体層)」と名付
けた。
【0195】次に、露出した絶縁層を密閉容器中でHF蒸
気によって分解した。分解後、HNO3濃度が40 wt.
% の硝酸を12mLウエハ表面に塗布し、5分間放置し
た後にテフロン製蒸発皿に回収し、「エッチング(熱酸化
膜)」と名付けた。酸化膜中に存在していた金属不純物が
HNO3の強い酸化力で回収されるものの、エッチング液にH
Fが添加されていないため、支持基板をエッチングするこ
となく、酸化膜中の重金属元素のみを回収することがで
きる。
【0196】更に、超純水と硝酸を各48.5mL、弗
化水素酸を3mLの割合で混合したエッチング液によ
り、支持基板を約500nmだけエッチングした。エッ
チング液はテフロン製蒸発皿に回収し、「エッチング(支
持基板)」と名付けた。
【0197】以上3種類のエッチング液を、クリーンド
ラフト中でホットプレート上にて200℃で加熱し、エ
ッチング液を蒸発・乾固させた。蒸発に要した時間は、
2時間であった。
【0198】蒸発皿を室温まで冷却させた後、各皿にH
NO3濃度が1wt. %の硝酸を1mLずつ添加し、分析検
体とした。
【0199】ICP−MSによる検量線法からSOIウ
エハの各層中の金属不純物濃度を求め、試料液量 (1m
L)、金属元素の原子量、およびウエハ面積から、at
oms/cm2単位で金属不純物濃度を算出した。
【0200】なお、蒸発・乾固の操作により、エッチン
グ液中の微量金属不純物までもが濃縮される懸念や、蒸
発皿からの汚染溶出等の影響が懸念されるため、前処理
で用いたエッチング液の残りを利用して、空試験を実施
した。空試験は各エッチング液について3検体ずつ実施
したが、いずれのエッチング液についてもウエハ表面濃
度換算で7×108 atoms/cm2未満であったた
め、ウエハ回収試料のICP−MSによる定量結果をそ
のままウエハ表面の金属元素濃度とした。
【0201】表3はSOIウエハ内部の各層中における
金属不純物の定量分析結果を示したものである。
【0202】
【表3】 (比較例1)比較試料として、支持基板となるシリコン
ウエハを熱酸化して、表面に熱酸化膜を形成し、第1の
基板と貼り合わせてSOIウエハを作製した。シリコン
ウエハを熱酸化すること以外は本実施例と同じ条件で行
った。この比較試料SOIウエハを熱処理し、分析し
た。
【0203】表4は比較試料によるSOIウエハ内部の
各層中における金属不純物の定量分析結果を示したもの
である。
【0204】
【表4】 熱酸化膜形成時に生じる熱酸化膜/Si界面には、実施例
のような空隙が生じない。このため、熱酸化膜同士の貼
り合わせによる酸化膜/支持基板界面には、図5のよう
な空隙は形成されなかった。
【0205】表3から、本発明による貼り合わせSOI
基板の製造方法により、熱処理によって基板中に混入し
たFe、Ni、Cuといった重金属元素が、効果的に貼り合わ
せ界面支持基板上部に存在する空隙に捕獲(ゲッタリン
グ)されていることがわかる。この結果、半導体デバイ
スが作製されるデバイス活性領域である単結晶半導体層
(単結晶Si層)と、熱酸化膜は、試料への重金属元素の
混入にもかかわらず清浄な状態となっている。
【0206】一方、熱酸化膜同士の貼り合わせによる比
較試料の場合、表4からわかるように、Cuが熱酸化膜中
に多く堆積していることがわかった。酸化膜中に耐圧劣
化の原因となるCuが偏析している状態はチップ歩留まり
の低下をもたらす。
【0207】(評価5)上記実施例1によって製造され
た、貼り合わせSOIウエハを熱処理炉に投入した後、
中心部分一点をSIMSによって分析した。Cu濃度の深
さ方向のプロファイルは、貼り合わせ界面の支持基板側
表面近傍のみにピークを有しており、ピーク面積を積分
したところ、1.4×1011 atoms/cm2であっ
た。この結果は、ICP−MSによる定量結果とよく一
致しており、一点の分析結果と面内平均の分析結果の値
が等しいことは、Cu汚染がウエハ面内で均一に捕獲され
ていることを意味する。つまり、ゲッタリング効果は、
ウエハ面内全体にわたって有効である。
【0208】(評価6)実施例1によって形成されたゲ
ッタリング部位のゲッタリング能力の強さを定性的に評
価するために、次のような比較実験を実施した。
【0209】上記熱処理炉に、清浄なバルクSi基板と、
上記実施例1によって製造された、はり合わせSOI基
板とを投入し、熱処理後に表面自然酸化膜中に含まれる
Cu濃度をICP−MSによって分析した。その結果を表
5に示す。この実験により実施例1によって形成された
SOIウエハのゲッタリングサイトのゲッタリング能力
がバルクSiに比べて高いことを示している。
【0210】
【表5】 Shabani等がJ. Electrochem. Soc., 143, 2025 (1996).
に記載しているように、P型半導体基板中において、Cu
は低温で外方拡散し、最終的に表面に析出する。このた
め、表5においてバルクSiでは、4.0×1010 at
oms/cm2 のCuが検出された。ところが本発明によ
るSOI基板では、同時に熱処理されたにもかかわら
ず、Cu量は 0.5×1010 atoms/cm2未満で
あった。この結果は、ゲッタリングサイトが存在しない
貼り合わせSOIウエハに関しては、表面上に一部が析
出する可能性があるCuが、基板内部にゲッタリングされ
ていることを意味する。よって、SOI基板中のゲッタ
リング部位のCu捕獲能力が極めて高いことがわかる。
【0211】また、実施例1の表3の結果からわかるよ
うに、図1のような構成の場合には、ゲッタリングサイ
トは重金属元素の偏析がデバイス特性に影響しない支持
基板部分であるため、従来報告されてきた単結晶半導体
層下部にリン高濃度拡散層を形成しゲッタリングサイト
とする、例えば特開平6−163862号公報のような
技術と比較して、単結晶半導体層に重金属元素がゲッタ
リングされることによる欠陥形成の可能性がないため、
チップの電気特性に与える優位性が高い。
【0212】(実施例2)本実施例では、実施例1の工
程の一部を変更してSOI基板を作製した。
【0213】実施例1と異なる点は、貼り合わせ部分の
強度を高めるための熱処理の温度を1,100℃から
1,000℃に変更したことである。
【0214】形成された空隙のサイズや数は1,100
℃の場合に比べて殆ど変化がなかった。
【0215】また、貼り合わせ熱処理の温度を400℃
としたところ、微小空隙は形成されず、原子間の未結合
によるセンチメートルオーダーからミリメートルオーダ
ーのボイドが局在する構造となった。
【0216】(比較例2)実施例1における貼り合わせ
前の洗浄において、支持基板側の最終洗浄を希アンモニ
ア水と希弗化水素酸とからなる洗浄液を用いたSC−1
洗浄に変更しSOIウエハの比較試料を作製した。この
場合、貼り合わせ前の支持基板表面全面には、自然酸化
膜層が形成されているので、2つの貼り合わせ面はいず
れも酸化シリコンからなる。この比較試料の断面をTE
Mによって観察したところ、微小空隙は形成されなかっ
た。すなわち、貼り合わせ基板表面の水との親和性が微
小空隙形成に重要な役割を果たしている。
【0217】(比較例3)実施例1における貼り合わせ
雰囲気をSiと反応しない不活性ガス雰囲気に変えてSO
Iウエハを作製した。微小空隙は形成されなかった。ま
た、貼り合わせを真空中で実施したところ、同様に微小
空隙は形成されなかった。この結果から実施例1の方法
では貼り合わせ後の界面に空気中の水分、酸素、窒素等
を挟み込むことが、空隙形成のために必要であることが
わかった。
【0218】(実施例3)多孔質層を形成する側の半導
体基板に、表面荒れの多い基板を使用して、実施例1と
同一条件で貼り合わせSOIウエハを作製した。その結
果、微小空隙のサイズは変わらなかったものの、その数
は7.5×1010/cm2となり、実施例1の値に比べ
て約3倍に増加した。
【0219】(実施例4)貼り合わせ界面に形成される
空隙の数は、エピタキシャル成長の初期に成長膜の2次
元成長を促進するためにモノシランガスを微少量導入す
る工程時の基板温度を制御することによって変化させる
ことができる。
【0220】この実施例では、実施例1におけるエピタ
キシャル成長初期にモノシランガスを微量導入し、基板
温度を1,100℃に設定して、多孔質層の表面孔を十
分に封止した。その後、原料ガスをジクロールシランに
替えて、高堆積速度でエピタキシャル成長を行った。
【0221】それ以外の工程は実施例1と同じである。
又、エピタキシャル成長の初期にモノシランガスを微量
導入する時の基板温度を1,100℃から950℃に変
更して、SOI基板を作製した。950℃の場合には、
微小空隙の数が1.3×1011/cm2となり、1,1
00℃に設定した場合と比較して、その微小空隙の数が
約5倍に増大した。よって空隙の数は、多孔質層を形成
する側の第1の基板の工程温度を制御して、任意に調整
できる。
【0222】以上の結果から、微小空隙形成の有無に
は、貼り合わせる基板の水との親和性と貼り合わせ雰囲
気が重要な役割を果たすことがわかった。また、微小空
隙のサイズや数には、多孔質層を形成する基板の表面
性、エピタキシャル成長初期の基板温度、または貼り合
わせ後のアニール酸化の温度が重要な役割を果たすこと
がわかった。
【0223】このため、多孔質層を形成する基板の表面
性、エピタキシャル成長初期の基板温度を任意に変化さ
せ、基板表面を疎水性として貼り合わせ、アニール酸化
の温度を変化させることによって、微小空隙のサイズや
数を任意に変えられるようになった。
【0224】(実施例5)比抵抗値0.015 Ωc
m、厚さ725 μmの8インチSi(100) P+型半導体
ウエハからなる基板を用意した。これらの基板を洗浄
後、陽極化成法によって表面層から所定の深さまでの領
域を多孔質化して多孔質層を形成した。多孔質層の形成
時における初期の電流密度を8.15 mA/cm2とし
て、11分間処理を行い、基板の表面側に多孔度が低い
第1の多孔質層領域を形成した。その後、電流密度を3
3 mA/cm2に変更して、1分間処理を行い、第1の
多孔質層領域より薄く且つ多孔度が高い第2の多孔質層
領域を第1の多孔質層領域の下方に形成した。
【0225】続いて、400℃で60分間の熱酸化を実
施し、孔壁に極薄熱酸化膜を形成した。
【0226】希弗化水素酸により多孔質層の層表面の酸
化膜を除去してから、エピタキシャル成長装置に多孔質
化された基板をセットした。エピタキシャル成長装置内
に水素ガスを導入しながら、900℃程度の温度まで昇
温した。
【0227】その後、エピタキシャル成長によって厚さ
45nmの単結晶半導体層を形成した。
【0228】次に、単結晶半導体層の上部に、ウエット
酸化を施すことによって厚さ50nmの絶縁層を形成し
た。そして、この半導体基板を洗浄した。こうして、絶
縁層、単結晶半導体層、多孔質層からなる3層構造を基
板表面に形成した。
【0229】更に、第2半導体基板15として、厚さが
725 μmで比抵抗値が10〜20 ΩcmのSi(100)
8インチSiウエハを用意した。
【0230】貼り合わせ直前に、3層構造を有する側の
第1半導体基板の表面、および、第2半導体基板の表面
を共に希HF洗浄で洗浄し、その後純水でリンスしてか
ら、乾燥させた。クラス1クリーンルーム内で3層構造
を有する第1半導体基板と第2半導体基板とを空気中で
貼り合わせた。
【0231】貼り合わせた状態を保ったまま、貼り合わ
せ強度を高める目的で窒素と酸素の混合ガス雰囲気中で
1,100℃にて60分間の貼り合わせ熱処理としての
「アニール酸化」を実施し、こうして貼り合わせ基板を
得た。
【0232】貼り合わせ基板の側面の、ウエハのベベリ
ングに因る凹部に、楔を挿入し、貼り合わせ基板を2つ
に分離する力を外部から加えた。こうして、多孔度の高
い多孔質層領域内に、互いに多孔度が異なる多孔質層領
域の界面に沿って、亀裂が入り、貼り合わせ基板は2つ
に完全に分かれた。
【0233】第2半導体基板の表面に露出した多孔質層
を、HF濃度が0.6 wt.%の水溶液と、H22 濃度が
6.0 wt.%の過酸化水素水との混合液からなるエッチ
ング液によって多孔質層をエッチングした。
【0234】更に、1050℃にて3時間の水素アニー
ルを実施し、洗浄することによって、最終的に厚さ20
nmの単結晶半導体層と、厚さ50nmの埋め込み絶縁
層を有するSOI基板を得た。
【0235】続いて、CVD装置内にSOI基板を配し
て、水素ガス30slm、モノシランガス100scc
m、2体積%に希釈されたゲルマンガス300sccm
を供給して、圧力を1.3×104Paに維持して、ラン
プにより650℃に基板を加熱して、Ge濃度が30原
子%のシリコンゲルマニウム単結晶の層を30nmの厚
さでヘテロエピタキシャル成長させた。こうして、絶縁
層上に互いに異なる組成の複数の半導体層を形成した。
【0236】こうして得られたSOI構造の試料の貼り
合わせ界面を平面TEM観察したところ、実施例1と同
様な微小空隙が観察された。また、実施例1と同様にし
て、得られたSOI構造の試料におけるゲッタリング効
果を確認した。
【0237】(実施例6)実施例5と同様にして、多孔
質化された基板を形成し、孔壁に極薄熱酸化膜を形成し
た。
【0238】希弗化水素酸により多孔質層の層表面の酸
化膜を除去してから、エピタキシャル成長装置に多孔質
化された基板をセットした。エピタキシャル成長装置内
に水素ガスを導入しながら、900℃程度の温度まで昇
温した。
【0239】その後、エピタキシャル成長によって厚さ
160nmの単結晶半導体層を形成した。
【0240】次に、単結晶半導体層の上部に、ウエット
酸化を施すことによって厚さ50nmの熱酸化膜を形成
した。
【0241】更に、実施例5と同様に、第2半導体基板
を用意し、貼り合わせ直前に、3層構造を有する側の第
1半導体基板の表面、および、第2半導体基板の表面を
共に希HF洗浄で洗浄し、その後純水でリンスしてから、
乾燥させた。クラス1クリーンルーム内で3層構造を有
する第1半導体基板と第2半導体基板とを空気中で貼り
合わせた。
【0242】貼り合わせた状態を保ったまま、貼り合わ
せ強度を高める目的で窒素と酸素の混合ガス雰囲気中で
1,100℃にて60分間の貼り合わせ熱処理としての
「アニール酸化」を実施し、こうして貼り合わせ基板を
得た。
【0243】実施例5と同様に、貼り合わせ基板を2つ
に完全に分離し、第2半導体基板の表面に露出した多孔
質層をエッチング除去し、水素アニールを実施した。
【0244】この第2半導体基板上の単結晶半導体層を
アンモニア水と過酸化水素水との混合液に浸して80℃
で単結晶半導体層を厚さ115nm除去した。こうし
て、最終的に厚さ20nmの単結晶半導体層と、厚さ5
0nmの埋め込み熱酸化膜を有するSOI基板を得た。
【0245】続いて、CVD装置内にSOI基板を配し
て、水素ガス30slm、モノシランガス100scc
m、2体積%に希釈されたゲルマンガス300sccm
を供給して、圧力を1.3×104Paに維持して、ラ
ンプにより650℃に基板を加熱して、Ge濃度が30
原子%のシリコンゲルマニウム単結晶の層を30nmの
厚さでヘテロエピタキシャル成長させた。
【0246】こうして得られたSOI構造の試料の貼り
合わせ界面を平面TEM観察したところ、実施例1と同
様な微小空隙が観察された。また、実施例1と同様にし
て、得られたSOI構造の試料におけるゲッタリング効
果を確認した。
【0247】実施例5、6における、シリコンゲルマニ
ウム層のCVDにおいては、水素ガス流量は25〜45s
lm、モノシランガス流量は50〜200sccm、希
釈されたゲルマンガス流量は1〜500sccm程度の
範囲から適宜選択してもよい。同様に圧力は1.3×1
3Pa〜1.3×104Pa、基板温度は650℃〜6
80℃とすることも出来る。また、こうして得られる、
成長速度は10nm/分〜50nm/分である。
【0248】また、Ge濃度は0原子%〜30原子%程
度の範囲で層厚方向に変化していてもよく、更にシリコ
ンゲルマニウム単結晶の層の上方に更に単結晶シリコン
層を形成することも好ましいものである。
【0249】そして、微小空隙はヘテロエピタキシャル
成長させた単結晶半導体層による応力を緩和する作用も
あるので、SOI層として互いに異なる単結晶半導体層
を2層以上積層する場合には、埋め込み絶縁膜のSOI
層側界面に微小空隙を形成することも好ましいものであ
る。
【0250】
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、従来よりも優れた特性を有する実用的な半導体部
材、半導体装置、及びそれらの製造方法を提供すること
ができる。
【0251】また、本発明によれば、マイクロキャビテ
ィの崩壊を抑制して半導体部材の機械的強度を維持し、
良好なゲッタリング作用をもつ半導体部材、半導体装
置、及びそれらの製造方法を提供することができる。
【0252】さらに、本発明によれば、ゲッタリングサ
イトの形成が容易な半導体部材の製造方法を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態による半導体部材の模式的断
面図である。
【図2】本発明の別の実施形態による半導体部材の模式
的断面図である。
【図3】本発明の更に別の実施形態による半導体部材の
模式的断面図である。
【図4】本発明に用いられる微小空隙の模式的平面図で
ある。
【図5】本発明の実施形態による微小空隙を含む層領域
近傍の模式的断面図である。
【図6】本発明に用いられる微小空隙のTEM像を示す
図である。
【図7】本発明に用いられる微小空隙のTEM像を示す
図である。
【図8】本発明に用いられる微小空隙のTEM像を示す
図である。
【図9】金属不純物のゲッタリングの様子を説明するた
めの図である。
【図10】金属不純物のゲッタリングの様子を説明する
ための図である。
【図11】本発明の実施形態による半導体部材の製造方
法を説明するための模式的断面図である。
【図12】本発明の別の実施形態による半導体部材の製
造方法を説明するための模式的断面図である。
【図13】本発明の更に別の実施形態による半導体部材
の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図14】本発明の他の実施形態による半導体部材の製
造方法を説明するための模式的断面図である。
【図15】本発明の実施形態による半導体装置の製造方
法を説明するための模式的断面図である。
【図16】従来の半導体部材の模式的断面図である。
【図17】従来の半導体部材の模式的断面図である。
【符号の説明】
1 半導体部材 2 支持基板 3、14、104 絶縁層または埋め込み絶縁層 4、13 半導体層、単結晶Si層または単結晶半導体
層 5 層領域 7 微小空隙 11 第1の基板 12 多孔質層 15 第2の基板 16 移設層領域 17 分離層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/12 H01L 21/76 P (72)発明者 本間 則秋 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 (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 (72)発明者 伊藤 正孝 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) 5F032 AA03 AA06 AA09 CA17 DA13 DA54 DA55 DA67 DA71 5F052 KB05

Claims (57)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】支持基板、該支持基板上に形成された絶縁
    層および該絶縁層上に形成された半導体層を備えた半導
    体部材において、該半導体部材は、金属不純物を捕獲す
    る為の、該半導体部材に内在する一つの界面に沿って複
    数の微小空隙が配された単一層領域を有することを特徴
    とする半導体部材。
  2. 【請求項2】前記界面は前記半導体層と前記絶縁層との
    界面である請求項1に記載の半導体部材。
  3. 【請求項3】前記界面は貼り合わせ界面である請求項1
    に記載の半導体部材。
  4. 【請求項4】前記絶縁層は前記支持基板上に形成された
    埋め込み絶縁層であり、前記半導体層は該埋め込み絶縁
    層上に形成された単結晶半導体層であり、前記界面は、
    該単結晶半導体層と該埋め込み絶縁層との界面または該
    埋め込み絶縁層と前記支持基板との界面である請求項1
    に記載の半導体部材。
  5. 【請求項5】前記単一層領域に捕獲されているNi濃度
    は5×1010/cm 2以下である請求項1に記載の半導
    体部材。
  6. 【請求項6】前記絶縁層は前記支持基板上に形成された
    埋め込み絶縁層であり、前記半導体層は該埋め込み絶縁
    層上に形成された単結晶半導体層であり、厚さ方向にお
    ける前記微小空隙の長さは、該単結晶半導体層または該
    埋め込み絶縁層の厚さよりも短い請求項1に記載の半導
    体部材。
  7. 【請求項7】前記微小空隙は、前記界面に平行な面にお
    いて、縦辺が10nm〜100nmであり、横辺が10
    nm〜100nmである四角形、或いはそれに相当する
    面積を持つ微小空隙である請求項1に記載の半導体部
    材。
  8. 【請求項8】前記微小空隙は、前記界面に平行な面にお
    いて、縦辺及び横辺がそれぞれ結晶方位に平行な四角形
    である請求項1に記載の半導体部材。
  9. 【請求項9】前記界面に沿った面内における前記微小空
    隙の密度は、5×109/cm2〜5×1011/cm2
    ある請求項1に記載の半導体部材。
  10. 【請求項10】前記微小空隙の内面は被膜で覆われてい
    る請求項1に記載の半導体部材。
  11. 【請求項11】支持基板、該支持基板上に形成された絶
    縁層および該絶縁層上に形成された半導体層を備えた半
    導体部材に内在する一つの界面に沿って複数の微小空隙
    が配された単一層領域を有する、半導体部材の製造方法
    において、 該半導体層を有する移設層領域を備えた第1の基板と、
    第2の基板と、を用意する工程と、 該移設層領域を該第1の基板から該第2の基板に移す移
    設工程と、を含み、 該移設工程は、該第1の基板と該第2の基板とをそれら
    の間に、金属不純物を捕獲する為の該複数の微小空隙が
    配されるように貼り合わせる、貼り合わせ工程を含むこ
    とを特徴とする半導体部材の製造方法。
  12. 【請求項12】前記界面は前記半導体層と前記絶縁層と
    の界面である請求項11に記載の半導体部材の製造方
    法。
  13. 【請求項13】前記移設層領域の表面又は前記第2の基
    板の表面のうち一方の面が絶縁性表面であり、他方の面
    が半導体表面であり、前記貼り合わせ工程は、それらの
    面を密着させる工程を含む請求項11に記載の半導体部
    材の製造方法。
  14. 【請求項14】貼り合わせ面に前記微小空隙が配される
    に適した貼り合わせ条件を設定し、該貼り合わせ条件下
    において前記貼り合わせを行う請求項11に記載の半導
    体部材の製造方法。
  15. 【請求項15】前記貼り合わせ条件は、前記貼り合わせ
    面を疎水化すること、貼り合わせ雰囲気を酸化性雰囲気
    とすること、及び貼り合わせ強度を高めるための熱処理
    を900℃以上で行うことを含む請求項14に記載の半
    導体部材の製造方法。
  16. 【請求項16】前記貼り合わせ条件は、前記半導体層を
    エピタキシャル成長させる時の初期の基板温度を900
    ℃〜1100℃とすることを含む請求項14に記載の半
    導体部材の製造方法。
  17. 【請求項17】前記貼り合わせ条件は、貼り合わせ熱処
    理の時の基板温度を900℃〜1200℃とすることを
    含む請求項14に記載の半導体部材の製造方法。
  18. 【請求項18】前記貼り合わせ条件は、前記貼り合わせ
    面を弗化水素含有液で洗浄することを含む請求項14に
    記載の半導体部材の製造方法。
  19. 【請求項19】前記貼り合わせ条件は、水および酸素の
    うち少なくとも一種を含む雰囲気で貼り合わせを行うこ
    とを含む請求項14に記載の半導体部材の製造方法。
  20. 【請求項20】前記第1の基板として、分離層上に前記
    半導体層を有する移設層領域を備えた基板を用意する請
    求項11に記載の半導体部材の製造方法。
  21. 【請求項21】前記分離層は、機械的強度が相対的に低
    い層である請求項20に記載の半導体部材の製造方法。
  22. 【請求項22】前記分離層は、陽極化成により形成され
    た多孔質層である請求項20に記載の半導体部材の製造
    方法。
  23. 【請求項23】前記分離層は、イオン注入により形成さ
    れた層である請求項20に記載の半導体部材の製造方
    法。
  24. 【請求項24】前記第1の基板から前記半導体層を有す
    る移設層領域を除いた部分を除く除去工程を含む請求項
    11に記載の半導体部材の製造方法。
  25. 【請求項25】前記貼り合わせ工程後に、前記複数の微
    小空隙が配された単一層領域に金属不純物を捕獲するゲ
    ッタリング工程を含む請求項11に記載の半導体部材の
    製造方法。
  26. 【請求項26】前記貼り合わせ工程後に、前記複数の微
    小空隙が配された単一層領域に金属不純物を捕獲するゲ
    ッタリング工程として、不活性雰囲気或いは還元性雰囲
    気での熱処理を含む請求項11に記載の半導体部材の製
    造方法。
  27. 【請求項27】前記金属不純物は、Cr、Fe、NiおよびCu
    のうち少なくとも一種類である請求項11に記載の半導
    体部材の製造方法。
  28. 【請求項28】支持基板、該支持基板上に形成された埋
    め込み絶縁層および該埋め込み絶縁層上に形成された単
    結晶半導体層を備えた半導体部材の該単結晶半導体層に
    半導体素子が形成されている半導体装置において、 該半導体部材は、金属不純物を捕獲する為の、該埋め込
    み絶縁層の少なくとも一つの界面に沿って複数の微小空
    隙が配された単一層領域を有することを特徴とする半導
    体装置。
  29. 【請求項29】前記単一層領域に、金属不純物が捕獲さ
    れている請求項28に記載の半導体装置。
  30. 【請求項30】前記金属不純物は、Cr、Fe、NiおよびCu
    のうち少なくとも一種類である請求項29に記載の半導
    体装置。
  31. 【請求項31】前記半導体素子は、完全空乏型の絶縁ゲ
    ート型トランジスタであり、前記微小空隙は、前記埋め
    込み絶縁層と前記支持基板との界面に沿って配されてい
    る請求項28に記載の半導体装置。
  32. 【請求項32】前記半導体素子は、部分空乏型の絶縁ゲ
    ート型トランジスタであり、前記微小空隙は、前記埋め
    込み絶縁層と前記支持基板との界面に沿って配されてい
    る請求項28に記載の半導体装置。
  33. 【請求項33】前記半導体素子は、部分空乏型の絶縁ゲ
    ート型トランジスタであり、前記微小空隙は、前記埋め
    込み絶縁層と前記半導体層との界面に沿って配されてい
    る請求項28に記載の半導体装置。
  34. 【請求項34】支持基板、該支持基板上に形成された埋
    め込み絶縁層および該埋め込み絶縁層上に形成された単
    結晶半導体層からなる半導体部材の該単結晶半導体層に
    半導体素子が形成されている半導体装置の製造方法にお
    いて、 該半導体素子を形成するための形成工程と、 該形成工程中、又は形成工程後の少なくともいずれかに
    おいて、該埋め込み絶縁層の少なくとも一つの界面に沿
    って複数の微小空隙が配された単一層領域に、金属不純
    物を捕獲するゲッタリング工程と、を含むことを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  35. 【請求項35】前記金属不純物は、Cr、Fe、NiおよびCu
    のうち少なくとも一種類である請求項34に記載の半導
    体装置の製造方法。
  36. 【請求項36】支持基板、該支持基板上に形成された絶
    縁層および該絶縁層上に形成された半導体層を備えた半
    導体部材において、 金属不純物を捕獲するための複数の微小空隙が、該半導
    体部材に内在する一つの面に沿って、該半導体部材の厚
    さ方向において互いに重ならないように配されているこ
    とを特徴とする半導体部材。
  37. 【請求項37】支持基板、該支持基板上に形成された絶
    縁層および該絶縁層上に形成された半導体層を備えた半
    導体部材に内在する一つの界面に沿って、複数の微小空
    隙が、該半導体部材の厚さ方向において互いに重ならな
    いように配された、半導体部材の製造方法において、 半導体層を有する移設層領域を有する第1の基板と、第
    2の基板と、を用意する工程と、 該移設層領域を該第1の基板から該第2の基板に移す移
    設工程と、を含み、 該移設工程は、前記第1の基板と前記第2の基板とを、
    それらの間に金属不純物を捕獲するための前記複数の微
    小空隙が配されるように、貼り合わせる工程を含むこと
    を特徴とする半導体部材の製造方法。
  38. 【請求項38】支持基板、該支持基板上に形成された埋
    め込み絶縁層および該埋め込み絶縁層上に形成された単
    結晶半導体層を備えた半導体部材の該単結晶半導体層に
    半導体素子が形成されている半導体装置において、 該埋め込み絶縁層の少なくとも一つの界面に沿って、金
    属不純物を捕獲する為の複数の微小空隙が、該半導体部
    材の厚さ方向において互いに重ならないように、配され
    ていることを特徴とする半導体装置。
  39. 【請求項39】前記微小空隙に、金属不純物が捕獲され
    ている請求項38に記載の半導体装置。
  40. 【請求項40】支持基板、該支持基板上に形成された埋
    め込み絶縁層および該埋め込み絶縁層上に形成された単
    結晶半導体層を備えた半導体部材の該単結晶半導体層に
    半導体素子が形成されている半導体装置の製造方法にお
    いて、 該半導体素子を形成するための形成工程と、 該半導体素子の形成工程中、又は形成工程後の少なくと
    もいずれかにおいて、該埋め込み絶縁層の界面に沿っ
    て、該半導体部材の厚さ方向において互いに重ならない
    ように、配された複数の微小空隙に、金属不純物を捕獲
    するゲッタリング工程と、を含むことを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
  41. 【請求項41】支持基板、該支持基板上に形成された絶
    縁層および該絶縁層上に形成された半導体層を備えた半
    導体部材において、 該半導体部材の表面に平行な面において、縦辺が10n
    m〜100nmであり、横辺が10nm〜100nmで
    ある複数の微小空隙が、5×109/cm2〜5×1011
    /cm2の密度で該面に沿って分散配置されていること
    を特徴とする半導体部材。
  42. 【請求項42】支持基板、該支持基板上に形成された絶
    縁層および該絶縁層上に形成された半導体層を備えた半
    導体部材の表面に平行な面において、縦辺が10nm〜
    100nmであり、横辺が10nm〜100nmである
    複数の微小空隙が、5×109/cm2〜5×1011/c
    mの密度で該面に沿って分散配置されている、半導体部
    材の製造方法であって、 該半導体層を有する移設層領域を備えた第1の基板と、
    第2の基板と、を用意する工程と、 該移設層領域を該第1の基板から該第2の基板に移す移
    設工程と、を含み、 該移設工程は、該第1の基板と該第2の基板とを、それ
    らの間に該複数の微小空隙が配されるように貼り合わせ
    る、貼り合わせ工程を含むことを特徴とする半導体部材
    の製造方法。
  43. 【請求項43】支持基板、該支持基板上に形成された埋
    め込み絶縁層および該埋め込み絶縁層上に形成された単
    結晶半導体層を備えた半導体部材の該単結晶半導体層に
    半導体素子が形成されている半導体装置において、 該埋め込み絶縁層の少なくとも一つの界面において、縦
    が10nm〜100nmであり、横が10nm〜100
    nmである複数の微小空隙が、5×109/cm2〜5×
    1011/cm2の密度で該界面に沿って分散配置されて
    いることを特徴とする半導体装置。
  44. 【請求項44】前記微小空隙に、金属不純物が捕獲され
    ている請求項43に記載の半導体装置。
  45. 【請求項45】支持基板、該支持基板上に形成された埋
    め込み絶縁層および該埋め込み絶縁層上に形成された単
    結晶半導体層を備えた半導体部材の該単結晶半導体層に
    半導体素子が形成されている半導体装置の製造方法にお
    いて、 該半導体素子の形成工程中、又は形成工程後の少なくと
    もいずれかにおいて、該埋め込み絶縁層の少なくとも一
    つの界面において、縦辺が10nm〜100nmであ
    り、横辺が10nm〜100nmであり、5×109
    cm2〜5×1011/cm2の密度で該界面に沿って分散
    配置されている複数の微小空隙に、金属不純物を捕獲す
    るための熱処理を行うことを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  46. 【請求項46】半導体部材において、該半導体部材に内
    在する一つの界面に沿って複数の微小空隙が配された金
    属不純物を捕獲するための単一層領域を有することを特
    徴とする半導体部材。
  47. 【請求項47】半導体部材に内在する一つの界面に沿っ
    て複数の微小空隙が配された単一層領域を有する、半導
    体部材の製造方法において、 半導体層を有する移設層領域を備えた第1の基板と、第
    2の基板と、を用意する工程と、 該移設層領域を該第1の基板から該第2の基板に移す移
    設工程と、を含み、 該移設工程は、該第1の基板と該第2の基板とをそれら
    の間に、金属不純物を捕獲する為の該複数の微小空隙が
    配されるように貼り合わせる、貼り合わせ工程を含むこ
    とを特徴とする半導体部材の製造方法。
  48. 【請求項48】半導体部材の単結晶半導体層に半導体素
    子が形成されている半導体装置において、 該半導体部材は、金属不純物を捕獲する為の、少なくと
    も一つの界面に沿って複数の微小空隙が配された単一層
    領域を有することを特徴とする半導体装置。
  49. 【請求項49】半導体部材の単結晶半導体層に半導体素
    子が形成されている半導体装置の製造方法において、 該半導体素子を形成するための形成工程と、 該形成工程中、又は形成工程後の少なくともいずれかに
    おいて、該埋め込み絶縁層の少なくとも一つの界面に沿
    って複数の微小空隙が配された単一層領域に、金属不純
    物を捕獲するゲッタリング工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  50. 【請求項50】半導体部材において、 金属不純物を捕獲するための複数の微小空隙が、該半導
    体部材に内在する一つの面に沿って、該半導体部材の厚
    さ方向において互いに重ならないように配されているこ
    とを特徴とする半導体部材。
  51. 【請求項51】半導体部材に内在する一つの界面に沿っ
    て、複数の微小空隙が、該半導体部材の厚さ方向におい
    て互いに重ならないように配された、半導体部材の製造
    方法において、 半導体層を有する移設層領域を有する第1の基板と、第
    2の基板と、を用意する工程と、 該移設層領域を該第1の基板から該第2の基板に移す移
    設工程と、を含み、 該移設工程は、前記第1の基板と前記第2の基板とを、
    それらの間に金属不純物を捕獲するための前記複数の微
    小空隙が配されるように、貼り合わせる工程を含むこと
    を特徴とする半導体部材の製造方法。
  52. 【請求項52】半導体部材の単結晶半導体層に半導体素
    子が形成されている半導体装置において、 該埋め込み絶縁層の少なくとも一つの界面に沿って、金
    属不純物を捕獲する為の複数の微小空隙が、該半導体部
    材の厚さ方向において互いに重ならないように、配され
    ていることを特徴とする半導体装置。
  53. 【請求項53】半導体部材の単結晶半導体層に半導体素
    子が形成されている半導体装置の製造方法において、 該半導体素子を形成するための形成工程と、該半導体素
    子の形成工程中、又は形成工程後の少なくともいずれか
    において、該埋め込み絶縁層の界面に沿って、該半導体
    部材の厚さ方向において互いに重ならないように、配さ
    れた複数の微小空隙に、金属不純物を捕獲するゲッタリ
    ング工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
  54. 【請求項54】半導体部材において、 該半導体部材の表面に平行な面において、縦辺が10n
    m〜100nmであり、横辺が10nm〜100nmで
    ある複数の微小空隙が、5×109/cm2〜5×1011
    /cm2の密度で該面に沿って分散配置されていること
    を特徴とする半導体部材。
  55. 【請求項55】半導体部材の表面に平行な面において、
    縦辺が10nm〜100nmであり、横辺が10nm〜
    100nmである複数の微小空隙が、5×109/cm2
    〜5×1011/cm2の密度で該面に沿って分散配置さ
    れている、半導体部材の製造方法であって、 半導体層を有する移設層領域を備えた第1の基板と、第
    2の基板と、を用意する工程と、 該移設層領域を該第1の基板から該第2の基板に移す移
    設工程と、を含み、 該移設工程は、該第1の基板と該第2の基板とを、それ
    らの間に該複数の微小空隙が配されるように貼り合わせ
    る、貼り合わせ工程を含むことを特徴とする半導体部材
    の製造方法。
  56. 【請求項56】半導体部材の該単結晶半導体層に半導体
    素子が形成されている半導体装置において、 少なくとも一つの界面において、縦が10nm〜100
    nmであり、横が10nm〜100nmである複数の微
    小空隙が、5×109/cm2〜5×1011/cm2の密
    度で該界面に沿って分散配置されていることを特徴とす
    る半導体装置。
  57. 【請求項57】半導体部材の単結晶半導体層に半導体素
    子が形成されている半導体装置の製造方法において、 該半導体素子の形成工程中、又は形成工程後の少なくと
    もいずれかにおいて、該埋め込み絶縁層の少なくとも一
    つの界面において、縦辺が10nm〜100nmであ
    り、横辺が10nm〜100nmであり、5×109
    cm2〜5×1011/cm2の密度で該界面に沿って分散
    配置されている複数の微小空隙に、金属不純物を捕獲す
    るための熱処理を行うことを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7193294B2 (en) 2004-12-03 2007-03-20 Toshiba Ceramics Co., Ltd. Semiconductor substrate comprising a support substrate which comprises a gettering site
JP2007507100A (ja) * 2003-09-26 2007-03-22 エス.オー.アイ.テック、シリコン、オン、インシュレター、テクノロジーズ 半導体材料製の多層構造を製造するための方法
WO2007072624A1 (ja) * 2005-12-19 2007-06-28 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Soi基板の製造方法およびsoi基板
JP2007519262A (ja) * 2004-01-22 2007-07-12 クリー インコーポレイテッド ダイアモンド基板上炭化珪素並びに関連するデバイス及び方法
JP2012513674A (ja) * 2008-12-22 2012-06-14 レイセオン カンパニー ダイアモンド層を有する窒化ガリウム層の製造
JPWO2015125722A1 (ja) * 2014-02-21 2017-03-30 信越化学工業株式会社 複合基板
JP2020524893A (ja) * 2017-06-21 2020-08-20 トゥルク ユリオピストTurun yliopisto 結晶酸化ケイ素を有するシリコンオンインシュレータ

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9177828B2 (en) 2011-02-10 2015-11-03 Micron Technology, Inc. External gettering method and device
WO2002050880A1 (fr) * 2000-12-20 2002-06-27 Sony Corporation Procede de cristallisation en phase vapeur, procede de production de semiconducteur, et procede de production pour dispositif a semiconducteur
US6429145B1 (en) * 2001-01-26 2002-08-06 International Business Machines Corporation Method of determining electrical properties of silicon-on-insulator wafers
US6812504B2 (en) * 2003-02-10 2004-11-02 Micron Technology, Inc. TFT-based random access memory cells comprising thyristors
US7563319B2 (en) * 2003-02-14 2009-07-21 Sumitomo Mitsubishi Silicon Corporation Manufacturing method of silicon wafer
JP2004335642A (ja) * 2003-05-06 2004-11-25 Canon Inc 基板およびその製造方法
EP1620583A4 (en) * 2003-05-06 2009-04-22 Canon Kk SEMICONDUCTOR SUBSTRATE, SEMICONDUCTOR DEVICE, LUMINOUS DIODE AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
US20050124137A1 (en) * 2003-05-07 2005-06-09 Canon Kabushiki Kaisha Semiconductor substrate and manufacturing method therefor
TWI242232B (en) * 2003-06-09 2005-10-21 Canon Kk Semiconductor substrate, semiconductor device, and method of manufacturing the same
JP2005005509A (ja) * 2003-06-12 2005-01-06 Canon Inc 薄膜トランジスタ及びその製造方法
JP2005093869A (ja) * 2003-09-19 2005-04-07 Mimasu Semiconductor Industry Co Ltd シリコンウエーハの再生方法及び再生ウエーハ
JP2005136383A (ja) * 2003-10-09 2005-05-26 Canon Inc 有機半導体素子、その製造方法および有機半導体装置
US7662689B2 (en) 2003-12-23 2010-02-16 Intel Corporation Strained transistor integration for CMOS
WO2005073439A1 (ja) * 2004-02-02 2005-08-11 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. シリコン単結晶及びシリコンウェーハ及びそれらの製造装置並びに製造方法
JP4647228B2 (ja) * 2004-04-01 2011-03-09 株式会社ディスコ ウェーハの加工方法
JP4771510B2 (ja) * 2004-06-23 2011-09-14 キヤノン株式会社 半導体層の製造方法及び基板の製造方法
US7495313B2 (en) * 2004-07-22 2009-02-24 Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Germanium substrate-type materials and approach therefor
US7737004B2 (en) * 2006-07-03 2010-06-15 Semiconductor Components Industries Llc Multilayer gettering structure for semiconductor device and method
JP5315596B2 (ja) * 2006-07-24 2013-10-16 株式会社Sumco 貼合せsoiウェーハの製造方法
JP5171016B2 (ja) 2006-10-27 2013-03-27 キヤノン株式会社 半導体部材、半導体物品の製造方法、その製造方法を用いたledアレイ
JP2009094144A (ja) * 2007-10-04 2009-04-30 Canon Inc 発光素子の製造方法
FR2942073B1 (fr) * 2009-02-10 2011-04-29 Soitec Silicon On Insulator Procede de realisation d'une couche de cavites
US9646869B2 (en) 2010-03-02 2017-05-09 Micron Technology, Inc. Semiconductor devices including a diode structure over a conductive strap and methods of forming such semiconductor devices
US9608119B2 (en) 2010-03-02 2017-03-28 Micron Technology, Inc. Semiconductor-metal-on-insulator structures, methods of forming such structures, and semiconductor devices including such structures
US8507966B2 (en) 2010-03-02 2013-08-13 Micron Technology, Inc. Semiconductor cells, arrays, devices and systems having a buried conductive line and methods for forming the same
US8598621B2 (en) 2011-02-11 2013-12-03 Micron Technology, Inc. Memory cells, memory arrays, methods of forming memory cells, and methods of forming a shared doped semiconductor region of a vertically oriented thyristor and a vertically oriented access transistor
US8952418B2 (en) 2011-03-01 2015-02-10 Micron Technology, Inc. Gated bipolar junction transistors
US8519431B2 (en) 2011-03-08 2013-08-27 Micron Technology, Inc. Thyristors
US8772848B2 (en) 2011-07-26 2014-07-08 Micron Technology, Inc. Circuit structures, memory circuitry, and methods
US10290533B2 (en) 2015-03-17 2019-05-14 Globalwafers Co., Ltd. Thermally stable charge trapping layer for use in manufacture of semiconductor-on-insulator structures
KR20180114927A (ko) * 2016-02-16 2018-10-19 쥐-레이 스위츨란드 에스에이 접합된 경계면들에 걸친 전하 운반을 위한 구조물, 시스템 및 방법
US10935896B2 (en) 2016-07-25 2021-03-02 Applied Materials, Inc. Cleaning solution mixing system with ultra-dilute cleaning solution and method of operation thereof
US10461021B2 (en) 2017-02-28 2019-10-29 Deere & Company Electronic assembly with enhanced thermal dissipation
US10580714B2 (en) * 2017-11-01 2020-03-03 Electronics And Telecommunications Research Institute Nano flake defect passivation method and electronic device manufactured using the same

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH665428A5 (de) * 1985-07-26 1988-05-13 Balzers Hochvakuum Verfahren zur beschichtung von mikrovertiefungen.
JP2666945B2 (ja) * 1988-02-08 1997-10-22 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
JP2908150B2 (ja) 1992-11-27 1999-06-21 日本電気株式会社 Soi基板構造及びその製造方法
JPH06252153A (ja) * 1993-03-01 1994-09-09 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
US5864162A (en) * 1993-07-12 1999-01-26 Peregrine Seimconductor Corporation Apparatus and method of making a self-aligned integrated resistor load on ultrathin silicon on sapphire
US5757063A (en) * 1994-03-25 1998-05-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device having an extrinsic gettering film
JP2806277B2 (ja) 1994-10-13 1998-09-30 日本電気株式会社 半導体装置及びその製造方法
DE4445346C2 (de) * 1994-12-19 2001-08-23 Korea Electronics Telecomm Verfahren zur Herstellung eines Heteroübergang-Bipolartransistors
JPH08293589A (ja) 1995-04-21 1996-11-05 Hitachi Ltd 半導体基板および半導体装置
JPH10209168A (ja) * 1997-01-24 1998-08-07 Nec Corp 半導体装置の製造方法
JP4253052B2 (ja) * 1997-04-08 2009-04-08 株式会社東芝 半導体装置
TW429478B (en) * 1997-08-29 2001-04-11 Toshiba Corp Semiconductor device and method for manufacturing the same
WO2000017401A2 (en) * 1998-09-21 2000-03-30 Ramot University Authority For Applied Research & Industrial Development Ltd. Method and apparatus for effecting and monitoring nucleic acid amplification

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007507100A (ja) * 2003-09-26 2007-03-22 エス.オー.アイ.テック、シリコン、オン、インシュレター、テクノロジーズ 半導体材料製の多層構造を製造するための方法
JP2012104855A (ja) * 2003-09-26 2012-05-31 Soitec 半導体材料製の多層構造を製造するための方法
JP2007519262A (ja) * 2004-01-22 2007-07-12 クリー インコーポレイテッド ダイアモンド基板上炭化珪素並びに関連するデバイス及び方法
US7193294B2 (en) 2004-12-03 2007-03-20 Toshiba Ceramics Co., Ltd. Semiconductor substrate comprising a support substrate which comprises a gettering site
WO2007072624A1 (ja) * 2005-12-19 2007-06-28 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Soi基板の製造方法およびsoi基板
US7749861B2 (en) 2005-12-19 2010-07-06 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method for manufacturing SOI substrate and SOI substrate
JP2012513674A (ja) * 2008-12-22 2012-06-14 レイセオン カンパニー ダイアモンド層を有する窒化ガリウム層の製造
JPWO2015125722A1 (ja) * 2014-02-21 2017-03-30 信越化学工業株式会社 複合基板
JP2020524893A (ja) * 2017-06-21 2020-08-20 トゥルク ユリオピストTurun yliopisto 結晶酸化ケイ素を有するシリコンオンインシュレータ
US11443977B2 (en) 2017-06-21 2022-09-13 Turun Yliopisto Silicon-on-insulator with crystalline silicon oxide
JP7246324B2 (ja) 2017-06-21 2023-03-27 トゥルク ユリオピスト 結晶酸化ケイ素を有するシリコンオンインシュレータ
US11923236B2 (en) 2017-06-21 2024-03-05 Turun Yliopisto Silicon-on-insulator with crystalline silicon oxide

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