JP2003306800A - 処理装置、処理方法、並びに、半導体基板及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電解液中で処理される試料が陽極から溶出する
金属によって汚染されることを低減する。 【解決手段】処理槽１２０中に陽極１３０及び陰極１４
０を対向して配置し、その間に試料（シリコン基板）１
１０を配置する。更に、試料１１０と陽極１３０との間
にイオン交換膜１４０を配置する。イオン交換膜１４０
は、陽極１３０から溶出した金属を捕獲する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、処理装置、処理方
法、並びに、半導体基板及び半導体装置の製造方法に係
り、特に、電解液中で試料を処理する処理装置及び処理
方法、並びに、該装置及び方法を適用した半導体基板及
び半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電解液中に配置された陽極と陰極との間
に半導体基板等の試料を配置し、該電解液により試料を
処理する方法として、例えば陽極処理がある。電解液中
の陽極と陰極との間に試料を配置して処理する方法は、
試料内の電流分布の均一化が容易であるという利点を有
する。このような電気分解を伴う処理においては、一般
に、陽極として貴金属が使用される。しかしながら、陽
極として貴金属を使用した場合においても、試料の処理
中に陽極から微量の金属が溶出して試料に付着又は析出
することを避けることは困難である。半導体の製造プロ
セスでは、半導体部材が金属によって汚染されると、デ
バイス性能の劣化などを引き起こすので、このような汚
染を可能な限り低減しなくてはならない。

【０００３】従来は、この問題を避けるために、陽極を
非金属であるシリコンウェハなどで構成した装置が使用
されることがあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、陽極をシリコ
ンウェハで構成した場合、シリコンウェハが電解液によ
り処理（例えば、侵食、食刻、研磨）されるので、陽極
を定期的に交換しなければならない、或いは、電解液組
成に制約を受けるといった問題があった。

【０００５】本発明は、上記の背景に鑑みてなされたも
のであり、例えば、電解液中で処理される試料が陽極か
ら溶出する金属によって汚染されることを低減すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の側面は、
電解液中で試料を処理する処理装置に係り、陽極と陰極
との間に前記試料を保持する試料保持部と、前記陽極と
前記試料との間に配置された捕獲部材とを備え、前記捕
獲部材は、前記電解液中のイオンのうち前記試料の処理
に寄与するイオンが前記陽極と前記試料との間で移動す
ることを許容する一方で、前記陽極から溶出した金属を
捕獲することを特徴とする。

【０００７】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
捕獲部材は、陽イオン交換膜又は陰イオン交換膜等のイ
オン交換膜を含むことが好ましい。ここで、前記捕獲部
材は、例えば、開口部を有しない部材である。

【０００８】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
捕獲部材は、導電体（例えば、金属、半導体）で構成さ
れた部材であって開口部を有するものであってもよい。
ここで、前記捕獲部材は、少なくとも表面が白金又は金
等の貴金属で構成されていることが好ましい。

【０００９】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
捕獲部材は、複数の板部材を含むことが好ましい。ここ
で、前記複数の板部材は、それぞれ開口部を有し、隣り
合う板部材の開口部が互いに異なる位置に配置されてい
ることが好ましい。

【００１０】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
捕獲部材は、前記開口部が前記陽極と前記試料との間に
蛇行した流路を形成する構造を有することが好ましい。

【００１１】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
処理装置は、前記捕獲部材を通して還元電流を流すため
の電源を更に備えることが好ましい。

【００１２】或いは、前記処理装置は、前記捕獲部材に
所定の電位を与える電源を更に備えることが好ましい。
ここで、前記所定の電位は、標準水素電極の電位よりも
１Ｖ以上卑な電位であることが好ましい。前記電源は、
前記捕獲部材に与える電位をほぼ一定に維持してもよい
し、前記捕獲部材に与える電位を時関経過に従って変化
させてもよい。

【００１３】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
処理装置は、前記試料を陽極処理するように構成されう
る。この陽極処理により、例えば、前記試料に多孔質層
が形成されうる。

【００１４】本発明の第２の側面は、上記の処理装置を
利用して試料を陽極処理し、例えば多孔質層を形成する
処理方法に係る。

【００１５】本発明の第３の側面は、半導体基板の製造
方法に係り、上記の処理装置を適用して基板に多孔質層
を形成し、更に前記多孔質層の上に移設層を形成し、こ
れにより第１の基板を作製する工程と、前記第１の基板
と第２の基板とを貼り合わせて、貼り合わせ基板を作製
する工程と、前記貼り合わせ基板を多孔質層の部分で分
離する工程とを含むことを特徴とする。

【００１６】本発明の第４の側面は、半導体装置の製造
方法に係り、上記の製造方法を適用して製造された、表
面に半導体層を有し内部に絶縁層を有する半導体基板を
準備する工程と、前記半導体基板の前記半導体層を素子
分離して、素子分離された半導体層にトランジスタを作
り込む工程とを含むことを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の好適な実施の形態について説明する。

【００１８】［第１の実施の形態］図１は、本発明の好
適な実施の形態の処理装置の構成を模式的に示す図であ
る。この処理装置１００は、シリコン基板１１０を陽極
処理して多孔質層を形成するために好適である。

【００１９】処理槽１２０の中には、陽極１３０と陰極
１３５とが対向して配置されている。陽極１３０及び陰
極１３５は、白金等の化学的な安定な材料で構成され
る。陽極１３０及び陰極１３５は、例えば、処理対象の
試料であるシリコン基板１１０とほぼ同一の径を有する
円盤形状とすることができる。しかしながら、陽極１３
０及び陰極１３５の形状は、円盤形状にのみ限定される
ものではない。

【００２０】シリコン基板１１０は、陽極１３０と陰極
１３５との間に、基板保持部（試料保持部）１１１によ
って保持される。基板保持部１１１は、シリコン基板１
１０を保持した状態で処理槽１２０を陽極１３０側と陰
極１３５側とに分離する。この実施の形態では、基板保
持部１１１がシリコン基板１１０の外周部と密着してシ
リコン基板１１０を保持することにより、上記の分離が
なされる。そのため、基板保持部１１１は、シリコン基
板１１０と接触する部分に、シリコン基板１１０の外周
部と係合するＶ型の溝を有する。

【００２１】処理槽１２０内には、シリコン基板１１０
を陽極処理することができるように組成が調整された電
解液（例えば、ＨＦ溶液）１６０が満たされる。

【００２２】シリコン基板１１０と陽極１３０との間に
は、電解液１６０を構成するイオン（例えば、電解液が
フッ化水素溶液である場合には、水素イオン及びフッ素
イオン）が陽極１３０とシリコン基板１１０との間で移
動することを許容する一方で、陽極１３０から溶出した
金属（前述の例では、白金）を捕獲（補足）する捕獲部
材としてイオン交換膜１４０が配置されている。イオン
交換膜１４０は、陽イオン交換膜であってもよいし、陰
イオン交換膜であってもよい。

【００２３】イオン交換膜１４０の種類或いは仕様は、
特に限定されないが、例えば、電解液に対して化学的に
安定であること、当該イオン交換膜からの金属イオンの
溶出がないこと、イオン導電性が大きいことが好まし
い。

【００２４】なお、イオン交換膜１４０は、巨視的には
開口部を有せず、処理槽１２０内において、それのシリ
コン基板１１０側と陽極１３０側とを分離するように配
置されているが、電解液１６０を構成するイオン（すな
わち、シリコン基板の処理に寄与するイオン）はイオン
交換膜１４０を透過することができる。

【００２５】このように、試料であるシリコン基板１１
０と陽極１３０との間に捕獲部材としてのイオン交換膜
１４０を配置することにより、陽極１３０から溶出する
金属によるシリコン基板１１０の汚染を低減することが
できる。

【００２６】陽極１３０と陰極１３５との間には、電源
装置１５０が接続される。

【００２７】以下に、シリコン基板１１０の陽極処理に
ついての実施例を挙げる。陽極１３０及び陰極１３５
は、白金で構成し、電解液１６０に接触する部分を直径
１２５ｍｍの円形とした。なお、陽極１３０及び陰極１
３５自体を円盤形状にしてもよいし、直径１２５ｍｍの
円形開口部を有する部材により陽極１３０及び陰極１３
５を覆ってもよい。

【００２８】試料としては、直径５インチ（１２５ｍ
ｍ）の（１００）シリコン基板１１０を用意し、基板保
持部１１１により処理槽１２０内の陽極１３０と陰極１
３５との間に固定した。シリコン基板１１０と陽極１３
０との距離は、３０ｍｍとした。

【００２９】シリコン基板１１０と陽極１３０との間に
は、イオン交換膜１４０を配置した。

【００３０】電解液１６０としては、HF:H₂O:C₂H₅OH=1:
1:1で構成される電解液を用いた。

【００３１】準備が完了した後、電源装置１５０を作動
させて、陽極１３０と陰極１３５との間に電流密度７
［ｍＡ／ｃｍ^２］のほぼ一定の電流を約６０分間供給し
て、シリコン基板１１０を陽極処理した。

【００３２】処理後のシリコン基板１１０を水洗し乾燥
させたところ、シリコン基板１１０の陰極１３５側に多
孔質シリコン層が形成されていることが確認された。一
方、シリコン基板１１０の陽極１３０側への陽極１３０
の構成材料である白金の付着は確認されなかった。

【００３３】比較例として、処理装置１００からイオン
交換膜１４０を取り外して、上記の処理を実施したとこ
ろ、シリコン基板１１０の陰極１３５側に上記と同様の
多孔質シリコン層が形成されていることが確認された。
また、シリコン基板１１０の陽極１３０側では、陽極１
３０の構成材料である白金の付着、すなわち金属汚染が
確認された。

【００３４】［第２の実施の形態］図２は、本発明の第
２の実施の形態の処理装置の構成を模式的に示す図であ
る。この処理装置２００もまた、シリコン基板を陽極処
理して多孔質層を形成するために好適である。

【００３５】処理槽１２０の中には、陽極１３０と陰極
１３５とが対向して配置されている。陽極１３０及び陰
極１３５は、白金等の化学的な安定な材料で構成され
る。陽極１３０及び陰極１３５は、例えば、処理対象の
試料であるシリコン基板１１０とほぼ同一の径を有する
円盤形状とすることができる。しかしながら、陽極１３
０及び陰極１３５の形状は、円盤形状にのみ限定される
ものではない。

【００３６】シリコン基板１１０は、陽極１３０と陰極
１３５との間に、基板保持部（基板ホルダ）１１１によ
って保持される。基板保持部１１１は、基板１１０を保
持した状態で処理槽１２０を陽極１３０側と陰極１３５
側とに分離する。この実施の形態では、基板保持部１１
１がシリコン基板１１０の外周部と密着してシリコン基
板１１０を保持することにより、上記の分離がなされ
る。そのため、基板保持部１１１は、シリコン基板１１
０と接触する部分に、シリコン基板１１０の外周部と係
合するＶ型の溝を有する。

【００３７】処理槽１２０内には、シリコン基板１１０
を陽極処理することができるように組成が調整された電
解液（例えば、ＨＦ溶液）１６０が満たされる。

【００３８】シリコン基板１１０と陽極１３０との間に
は、電解液１６０を構成するイオン（例えば、電解液が
フッ化水素溶液である場合には、水素イオン及びフッ素
イオン）が陽極１３０とシリコン基板１１０との間で移
動することを許容する一方で、陽極１３０から溶出した
金属（前述の例では、白金）を捕獲（補足）する捕獲部
材として、少なくとも１つの開口部１４２を有する捕獲
電極１４１が配置されている。

【００３９】開口部１４２の形状や大きさは、特に限定
されないが、例えば、１〜２０ｍｍの円形とすることが
好ましい。また、開口率（開口部１４２の合計面積と捕
獲電極１４１の全体面積（開口部を含む）との比）は、
特に限定されないが、５〜５０％であることが好まし
い。

【００４０】捕獲電極１４１の材質は、金属又は半導体
等の導電体で構成することができるが、捕獲電極１４１
は、例えば、白金電極、白金がめっきされた電極、又は
金電極等であることが好ましい。すなわち、捕獲電極１
４１は、少なくとも表面（電解液に接触する部分の全
て）が貴金属で構成されていることが好ましい。

【００４１】捕獲電極１４１と陽極１３０との間には、
電源装置１５１により還元電流が流される。この還元電
流により捕獲電極１４１において還元反応が起こり、陽
極１３０から溶出した金属（上記の例では、白金）が捕
獲電極１４１に析出又は付着する。このような現象は、
陽極１３０から溶出した金属が捕獲電極１４１によって
捕獲されることとして理解することができる。

【００４２】このように、試料であるシリコン基板１１
０と陽極１３０との間に捕獲部材としての捕獲電極１４
１を配置し、捕獲電極１４１を通して還元電流を流すこ
とにより、陽極１３０から溶出する金属を捕獲電極１４
１で捕獲し、該金属によるシリコン基板１１０の汚染を
低減することができる。

【００４３】或いは、陽極１３０から溶出した金属が捕
獲電極１４１に析出又は付着するために十分に卑な電位
を電源装置１５１が捕獲電極１４１に対して与えること
によっても、該金属を捕獲電極１４１で捕獲することが
できる。例えば、捕獲電極１４１には、標準水素電極の
電位よりも１Ｖ以上卑な電位が与えられることが好まし
く、このような電位によれば、陽極１３０から溶出した
金属を効率的に捕獲することができる。電源装置１５１
は、捕獲電極１４１に対してほぼ一定の電位を与えても
よいし、時間と共に変化する電位（例えば、時間と共に
低くなる電位）を与えてもよい。

【００４４】電解液１６０を構成するイオン（例えば、
水素イオン及びフッ素イオン）は、捕獲電極４１に設け
られた開口部１４２を通して、陽極１３０とシリコン基
板１１０との間で移動することができる。

【００４５】陽極１３０から溶出した金属を捕獲電極１
４１で更に効率的に捕獲するためには、捕獲電極１４１
をそれぞれ開口部１４２を有する複数の電極１４１ａ〜
１４１ｃで構成することが好ましい。ここで、互いに隣
り合う電極（例えば、１４１ａと１４１ｂ）の開口部１
４２の位置を互いに異ならせ、捕獲電極１４１の一方の
側から他方の側に至る流路を蛇行させることが好まし
い。例えば、１つの電極（例えば、１４１ａ）の開口部
１４２と、それに隣り合う電極（例えば、１４１ｂ）の
開口部１４２とが、開口部１４２の配列ピッチの１／２
程度シフトしている場合に、高い捕集効率で陽極１３０
からの溶出金属を捕獲することができる。

【００４６】このように捕獲電極１４１を通る流路を蛇
行させることにより、陽極１３０からの溶出金属が捕獲
電極１４１において還元反応を起こして捕獲電極１４１
に析出又は付着する確率を高めることができる。捕獲電
極１４１を構成する電極１４１ａ〜１４１ｃの数は、特
に限定されないが、処理装置２００のメンテナンスの容
易性や捕獲効率を考慮すると、３〜５枚であることが好
ましい。

【００４７】陽極１３０と陰極１３５との間には、第１
の実施の形態と同様に、電源装置１５０が配置されてい
る。

【００４８】以下に、シリコン基板１１０の陽極処理に
ついての実施例を挙げる。陽極１３０及び陰極１３５
は、白金で構成し、電解液１４０に接触する部分を直径
１２５ｍｍの円形とした。なお、陽極１３０及び陰極１
３５自体を円盤形状にしてもよいし、直径１２５ｍｍの
円形開口部を有する部材により陽極１３０及び陰極１３
５を覆ってもよい。

【００４９】試料としては、直径５インチ（１２５ｍ
ｍ）の（１００）シリコン基板１１０を用意し、基板保
持部１１１により処理槽１２０内の陽極１３０と陰極１
３５との間に固定した。シリコン基板１１０と陽極１３
０との距離は、３０ｍｍとした。

【００５０】シリコン基板１１０と陽極１３０との間に
は、捕獲電極１４１を配置した。捕獲電極１４１は、陽
極１３０から１０ｍｍ離れた位置に配置した。捕獲電極
１４１は、３枚の白金板１４１ａ〜１４１ｂを２ｍｍ間
隔で平行に配置して構成した。各白金板には、直径４ｍ
ｍの円形の開口部１４２を縦方向、横方向共に１０ｍｍ
ピッチで配置し、隣り合う白金板の開口部１４２の位置
は、互いに、縦方向、横方向共に５ｍｍシフトさせた。

【００５１】電解液１６０としては、HF:H₂O:C₂H₅OH=1:
1:1で構成される電解液を用いた。

【００５２】準備が完了した後、電源装置１５０を作動
させて、陽極１３０と陰極１３５との間に電流密度７
［ｍＡ／ｃｍ^２］のほぼ一定の電流を約６０分間供給し
て、シリコン基板１１０を陽極処理した。この際、電源
装置１５１は、陽極１３０から捕獲電極１４１に０．１
Ａのほぼ一定の還元電流が流れるように調節した。

【００５３】処理後のシリコン基板１１０を水洗し乾燥
させたところ、シリコン基板１１０の陰極１３５側に多
孔質シリコン層が形成されていることが確認された。一
方、シリコン基板１１０の陽極１３０側への陽極１３０
の構成材料である白金の付着は確認されなかった。

【００５４】比較例として、処理装置１００から捕獲電
極１４１を取り外して、上記の処理を実施したところ、
シリコン基板１１０の陰極１３５側に上記と同様の多孔
質シリコンが形成されていることが確認された。また、
シリコン基板１１０の陽極１３０側では、陽極１３０の
構成材料である白金の付着、すなわち金属汚染が確認さ
れた。

【００５５】以上のように、上記の各実施の形態によれ
ば、試料を電解液中で処理してい間に陽極から溶出する
微量の金属による試料の汚染を低減することができると
ともに、陽極等を定期的に交換するなどの煩わしい作業
の必要性を軽減することができる。したがって、処理或
いは製造される基板等の部材の品質を高めるとともに、
そのような部材を得るためのメンテナンスコスト等を低
減することができる。

【００５６】［処理装置の適用例］以下、上記の処理装
置を半導体基板の製造方法に適用した例として、ＳＯＩ
基板等の基板の製造方法を例示的に説明する。

【００５７】図３は、本発明の好適な実施の形態に係る
基板の製造方法を説明する図である。

【００５８】まず、図３（ａ）に示す工程では、第１の
基板（seed wafer）１０を形成するための単結晶Ｓｉ基
板１１を用意して、上記の処理装置１００又は２００を
利用して、その主表面上に分離層としての多孔質Ｓｉ層
１２を形成する。多孔質Ｓｉ層１２は、例えば、電解液
（化成液）中で単結晶Ｓｉ基板１１に陽極化成処理（陽
極処理）を施すことによって形成することができる。

【００５９】ここで、電解液としては、例えば、弗化水
素を含む溶液、弗化水素及びエタノールを含む溶液、弗
化水素及びイソプロピルアルコールを含む溶液等が好適
である。より具体的な例を挙げると、電解液としては、
例えば、ＨＦ水溶液（ＨＦ濃度＝４９ｗｔ％）とエタノ
ールを体積比２：１で混合した混合液が好適である。

【００６０】また、多孔質Ｓｉ層１２を互いに多孔度の
異なる２層以上の層からなる多層構造としてもよい。こ
こで、多層構造の多孔質Ｓｉ層１２は、表面側に第１の
多孔度を有する第１の多孔質Ｓｉ層、その下に、第１の
多孔度より大きい第２の多孔度を有する第２の多孔質Ｓ
ｉ層を含むことが好ましい。このような多層構造を採用
することにより、後の非多孔質層１３の形成工程におい
て、第１の多孔質Ｓｉ層上に、欠陥等の少ない非多孔質
層１３を形成することができると共に、後の分離工程に
おいて、所望の位置で貼り合わせ基板を分離することが
できる。ここで、第１の多孔度としては、１０％〜３０
％が好ましく、１５％〜２５％が更に好ましい。また、
第２の多孔度としては、３５％〜７０％が好ましく、４
０％〜６０％が更に好ましい。

【００６１】電解質溶液として上記の混合液（ＨＦ濃度
が４９ｗｔ％の弗化水素酸：エタノール＝２：１）を利
用する場合は、例えば、電流密度８ｍＡ／ｃｍ^２、処理
時間５〜１１ｍｉｎの条件で第１層（表面側）を生成
し、次いで、電流密度２３〜３３ｍＡ／ｃｍ^２、処理時
間８０ｓｅｃ〜２ｍｉｎの条件で第２層（内部側）を生
成することが好ましい。

【００６２】このように、多孔質層１２を形成するため
に上記の処理装置１００又は２００を利用することによ
り、処理槽内に配置された陽極から溶出する金属による
第１の基板１０の汚染を低減することができる。

【００６３】次いで、次の（１）〜（４）の少なくとも
１つの工程を実施することが好ましい。ここで、
（１）、（２）を順に実施することが好ましく、
（１）、（２）、（３）を順に実施すること、或いは、
（１）、（２）、（４）を順に実施することが更に好ま
しく、（１）、（２）、（３）、（４）を順に実施する
ことが最も好ましい。

【００６４】（１）多孔質Ｓｉ層の孔壁に保護膜を形成
する工程（プリ酸化工程） この工程では、多孔質Ｓｉ層１２の孔壁に酸化膜や窒化
膜等の保護膜を形成し、これにより、後の熱処理による
孔の粗大化を防止する。保護膜は、例えば、酸素雰囲気
中で熱処理（例えば、２００℃〜７００℃が好ましく、
３００℃〜５００℃が更に好ましい）を実施することに
より形成され得る。その後、多孔質Ｓｉ層１２の表面に
形成された酸化膜等を除去することが好ましい。これ
は、例えば、弗化水素を含む溶液に多孔質Ｓｉ層１２の
表面を晒すことによって実施され得る。

【００６５】（２）水素ベ−キング工程（プリベーキン
グ工程） この工程では、水素を含む還元性雰囲気中において８０
０℃〜１２００℃で、多孔質Ｓｉ層１２が形成された第
１の基板１に熱処理を実施する。この熱処理により、多
孔質Ｓｉ層１２の表面の孔をある程度封止することがで
きると共に、多孔質Ｓｉ層１２の表面に自然酸化膜が存
在する場合には、それを除去することができる。

【００６６】（３）微量原料供給工程（プリインジェク
ション工程） 多孔質Ｓｉ層１２上に非多孔質層１３を成長させる場合
は、成長の初期段階で非多孔質層１３の原料物質の供給
を微少量として、低速度で非多孔質膜１３を成長させる
ことが好ましい。このような成長方法により、多孔質Ｓ
ｉ層１２の表面の原子のマイグレーションが促進され、
多孔質Ｓｉ層１２の表面の孔を封止することができる。
具体的には、成長速度が２０ｎｍ／ｍｉｎ以下、好まし
くは１０ｎｍ／ｍｉｎ以下、より好ましくは２ｎｍ／ｍ
ｉｎ以下になるように原料の供給を制御する。

【００６７】（４）高温ベーキング工程（中間ベーキン
グ工程） 上記の水素ベーキング工程及び／又は微量原料供給工程
における処理温度よりも高い温度で、水素を含む還元性
雰囲気中で熱処理を実施することにより、多孔質Ｓｉ層
１２の更なる封止及び平坦化が実現することができる。

【００６８】次いで、図３（ｂ）に示す工程の第１段階
では、多孔質Ｓｉ層１２上に第１の非多孔質層１３を形
成する。第１の非多孔質層１３としては、単結晶Ｓｉ
層、多結晶Ｓｉ層、非晶質Ｓｉ層等のＳｉ層、Ｇｅ層、
ＳｉＧｅ層、ＳｉＣ層、Ｃ層、ＧａＡｓ層、ＧａＮ層、
ＡｌＧａＡｓ層、ＩｎＧａＡｓ層、ＩｎＰ層、ＩｎＡｓ
層等が好適である。

【００６９】次いで、図３（ｂ）に示す工程の第２段階
では、第１の非多孔質層１３の上に第２の非多孔質層と
してＳｉＯ_２層（絶縁層）１４を形成する。これにより
第１の基板１０が得られる。ＳｉＯ_２層１４は、例え
ば、Ｏ_２／Ｈ_２雰囲気、１１００℃、１０〜３３ｍｉｎ
の条件で生成され得る。

【００７０】次いで、図３（ｃ）に示す工程では、第２
の基板（handle wafer）２０を準備し、第１の基板１０
と第２の基板２０とを、第２の基板２０と絶縁層１４と
が面するように室温で密着させて貼り合わせ基板３０を
作成する。

【００７１】なお、絶縁層１４は、上記のように単結晶
Ｓｉ層１３側に形成しても良いし、第２の基板２０上に
形成しても良く、両者に形成しても良く、結果として、
第１の基板と第２の基板を密着させた際に、図３（ｃ）
に示す状態になれば良い。しかしながら、上記のよう
に、絶縁層１４を活性層となる第１の非多孔質層（例え
ば、単結晶Ｓｉ層）１３側に形成することにより、第１
の基板１０と第２の基板２０との貼り合せの界面を活性
層から遠ざけることができるため、より高品位のＳＯＩ
基板等の半導体基板を得ることができる。

【００７２】基板１０、２０が完全に密着した後、両者
の結合を強固にする処理を実施することが好ましい。こ
の処理の一例としては、例えば、１）Ｎ_２雰囲気、１１
００℃、１０ｍｉｎの条件で熱処理を実施し、２）Ｏ_２
／Ｈ_２雰囲気、１１００℃、５０〜１００ｍｉｎの条件
で熱処理（酸化処理）を実施する処理が好適である。こ
の処理に加えて、或いは、この処理に代えて、陽極接合
処理及び／又は加圧処理を実施してもよい。

【００７３】第２の基板２０としては、Ｓｉ基板、Ｓｉ
基板上にＳｉＯ_２層を形成した基板、石英等の光透過性
の基板、サファイヤ等が好適である。しかし、第２の基
板２０は、貼り合わせに供される面が十分に平坦であれ
ば十分であり、他の種類の基板であってもよい。

【００７４】次いで、図３（ｄ）に示す工程では、貼り
合わせ基板３０を機械的強度が脆弱な多孔質層１２の部
分で分離する。この分離方法としては、各種の方法を採
用しうるが、例えば、流体を多孔質層１２に打ち込む方
法、或いは、流体により多孔質層１２に静圧を印加する
方法など、流体を利用する方法が好ましい。

【００７５】この分離工程により、第１の基板１０の移
設層（非多孔質層１３、絶縁層１４）が第２の基板２０
上に移設される。なお、第１の基板１０の多孔質層１２
上に非多孔質層１３のみを形成する場合の移設層は、非
多孔質層１３のみである。

【００７６】図３（ｅ）に示す工程では、分離後の第２
の基板２０上の多孔質層１２”をエッチング等により選
択的に除去する。これにより、絶縁層１４上に非多孔質
層１３を有する基板が得られる。例えば、非多孔質層１
３が半導体層である場合、このような半導体層は、ＳＯ
Ｉ層（SemiconductorOn Insulator）と呼ばれ、また、
このようなＳＯＩ層を有する基板は、ＳＯＩ基板と呼ば
れる。

【００７７】更に、分離後の第１の基板１０’の単結晶
Ｓｉ基板１１上の多孔質層１２’をエッチング等により
選択的に除去する。このようにして得られる単結晶Ｓｉ
基板１１は、再び第１の基板１０を形成するための基
板、又は第２の基板２０として利用され得る。

【００７８】［半導体基板の適用例］次の上記の製造方
法により製造される半導体基板の製造方法の一例を説明
する。

【００７９】図４は、本発明の好適な実施の形態に係る
基板の製造方法を適用して製造され得る半導体基板を利
用した半導体装置の製造方法を示す図である。

【００８０】まず、非多孔質層１３として半導体層、非
多孔質層１４として絶縁層を有するＳＯＩ基板を上記の
基板の製造方法を適用して製造する。そして、埋め込み
絶縁膜１４上の非多孔質半導体層（ＳＯＩ層）１３を島
状にパタニングする方法、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１
３’及び素子分離領域５４を形成する（図４（ａ）参
照）。

【００８１】次いで、ＳＯＩ層の表面にゲート絶縁膜５
６を形成する（図４（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
れ得る。

【００８２】次いで、ゲート絶縁膜５６上にゲート電極
５５を形成する（図４（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
され得る。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
して形成されてもよい。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
で形成されてもよいし、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４（ａ）に示す構造体が得られ
る。

【００８３】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１３’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４（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。

【００８４】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。

【００８５】次いで、再び上記と同一の導電型の不純物
を活性領域１３’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４
（ｂ）に示す構造体が得られる。

【００８６】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４（ｃ）に示す構造体が得られ
る。

【００８７】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４（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。

【００８８】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、Ｆ_２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。

【００８９】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４（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。

【００９０】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膜１４の上面
に届くように活性層（ＳＯＩ層）１０’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
込み酸化膜１４の上面に届かないように活性層（ＳＯＩ
層）１０’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。

【００９１】

【発明の効果】本発明によれば、例えば、電解液中で処
理される試料が陽極から溶出する金属によって汚染され
ることを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の処理装置の概略図
である．

【図２】本発明の第２の実施の形態の処理装置の概略図
である．

【図３】本発明の好適な実施の形態に係る基板の製造方
法を説明する図である。

【図４】本発明の好適な実施の形態に係る基板の製造方
法を適用して製造され得る半導体基板を利用した半導体
装置の製造方法を示す図である。

【符号の説明】

１００、２００ 処理装置 １１０ 試料（例えば、シリコン基板） １１１ 基板保持部 １２０ 処理槽 １３０ 陽極 １３５ 陰極 １４０ イオン交換膜（捕獲部材） １４１ 捕獲電極（捕獲部材） １４１ａ〜１４１ｃ 電極 １４２ 開口部 １５０ 電源装置 １５１ 電源装置 １６０ 電解液

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ２５Ｄ 17/10 Ｃ２５Ｄ 17/10 Ｄ Ｃ２５Ｆ 3/12 Ｃ２５Ｆ 3/12 Ｈ０１Ｌ 21/02 Ｈ０１Ｌ 21/02 Ｂ 21/3063 21/306 Ｌ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解液中で試料を処理する処理装置であ
   って、 陽極と陰極との間に前記試料を保持する試料保持部と、 前記陽極と前記試料との間に配置された捕獲部材と、 を備え、前記捕獲部材は、前記電解液中のイオンのうち
   前記試料の処理に寄与するイオンが前記陽極と前記試料
   との間で移動することを許容する一方で、前記陽極から
   溶出した金属を捕獲することを特徴とする処理装置。
2. 【請求項２】 前記捕獲部材は、イオン交換膜を含むこ
   とを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
3. 【請求項３】 前記捕獲部材は、導電体、金属又は半導
   体で構成された部材であって開口部を有することを特徴
   とする請求項１に記載の処理装置。
4. 【請求項４】 前記捕獲部材を通して還元電流を流すた
   めの電源を更に備えることを特徴とする請求項３に記載
   の処理装置。
5. 【請求項５】 前記捕獲部材に所定の電位を与える電源
   を更に備えることを特徴とする請求項３又は請求項４に
   記載の処理装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に
   記載の処理装置を利用して、試料を陽極処理することを
   特徴とする処理方法。
7. 【請求項７】 陽極処理により前記試料に多孔質層を形
   成することを特徴とする請求項６に記載の処理方法。
8. 【請求項８】 半導体基板の製造方法であって、 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の処理装置
   を適用して基板に多孔質層を形成し、更に前記多孔質層
   の上に移設層を形成し、これにより第１の基板を作製す
   る工程と、 前記第１の基板と第２の基板とを貼り合わせて、貼り合
   わせ基板を作製する工程と、 前記貼り合わせ基板を多孔質層の部分で分離する工程
   と、 を含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。
9. 【請求項９】 半導体装置の製造方法であって、 請求項８に記載の製造方法を適用して製造された、表面
   に半導体層を有し内部に絶縁層を有する半導体基板を準
   備する工程と、 前記半導体基板の前記半導体層を素子分離して、素子分
   離された半導体層にトランジスタを作り込む工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。