JP2998330B2 - Ｓｉｍｏｘ基板及びその製造方法 - Google Patents
Ｓｉｍｏｘ基板及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体基板及びその製造
方法に関し、特にＳＯＩ（ＳＩＬＩＣＯＮ−ＯＮ−ＩＮ
ＳＵＬＡＴＯＲ）基板の一種のＳＩＭＯＸ（ＳＥＰＡＲ
ＥＴＩＯＮＢＹ ＩＭＰＬＡＮＴＥＤ ＯＸＹＧＥＮ）
基板の構造とその製造方法に関する。
方法に関し、特にＳＯＩ（ＳＩＬＩＣＯＮ−ＯＮ−ＩＮ
ＳＵＬＡＴＯＲ）基板の一種のＳＩＭＯＸ（ＳＥＰＡＲ
ＥＴＩＯＮＢＹ ＩＭＰＬＡＮＴＥＤ ＯＸＹＧＥＮ）
基板の構造とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】今日の大規模集積回路は、動作速度の高
速化の要請により種々の改善がなされているが、更に高
速化を図るには、大幅な寄生容量の低減が不可欠とされ
ている。この様な寄生容量の低減には、絶縁物層上にシ
リコン単結晶薄膜を形成し、このシリコン単結晶薄膜を
素子形成領域とするＳＯＩ技術が有望と考えられてい
る。
速化の要請により種々の改善がなされているが、更に高
速化を図るには、大幅な寄生容量の低減が不可欠とされ
ている。この様な寄生容量の低減には、絶縁物層上にシ
リコン単結晶薄膜を形成し、このシリコン単結晶薄膜を
素子形成領域とするＳＯＩ技術が有望と考えられてい
る。
【０００３】ＳＩＭＯＸ基板は、この様なＳＯＩ基板の
一種であり、例えば、吉野明他により、電子情報通信学
会，技術研究報告，ＳＤＭ８７−３９，７３ページ，１
９８７年に報告されている。これは図１１に示すよう
に、シリコン単結晶基板２１全面に酸素をイオン注入し
た後１２００℃以上の高温熱処理を施して埋め込み酸化
膜２３とし、ＳＯＩ構造としたものである。ＳＩＭＯＸ
基板は、大面積で且つ結晶性の良好な素子形成領域２２
を容易に得る事ができるため、最も有望なＳＯＩ基板の
ひとつと考えられている。
一種であり、例えば、吉野明他により、電子情報通信学
会，技術研究報告，ＳＤＭ８７−３９，７３ページ，１
９８７年に報告されている。これは図１１に示すよう
に、シリコン単結晶基板２１全面に酸素をイオン注入し
た後１２００℃以上の高温熱処理を施して埋め込み酸化
膜２３とし、ＳＯＩ構造としたものである。ＳＩＭＯＸ
基板は、大面積で且つ結晶性の良好な素子形成領域２２
を容易に得る事ができるため、最も有望なＳＯＩ基板の
ひとつと考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のＳＩＭＯＸ基板
は、埋め込み酸化膜がシリコン単結晶基板全面にわたっ
て形成されるため、素子形成領域を汚染する重金属等の
不純物を除去するゲッタリング技術の応用が困難という
問題があった。
は、埋め込み酸化膜がシリコン単結晶基板全面にわたっ
て形成されるため、素子形成領域を汚染する重金属等の
不純物を除去するゲッタリング技術の応用が困難という
問題があった。
【０００５】ゲッタリングとは、素子形成領域以外に結
晶欠陥等のゲッタリングサイトを形成し、これに汚染不
純物を捕獲，固着する技術であり、通常、このゲッタリ
ングサイトはシリコン単結晶基板の裏面もしくはバルク
に形成される。従って、基板表面（素子形成領域）に付
着し取り込まれた汚染不純物を、付着した部位からゲッ
タリングサイトまで拡散させる必要がある。しかしなが
ら、ＳＩＭＯＸ基板では素子形成領域と基板バルクもし
くは基板裏面との間にシリコン酸化膜が存在するため、
汚染不純物の拡散が著しく妨げられる。これは、一般的
な不純物の拡散係数が、シリコン酸化膜中ではシリコン
単結晶中より極めて小さい値をとることによる。（例え
ば、９００℃におけるシリコン酸化膜中の金の拡散係数
は、シリコン単結晶中の拡散係数の１０-7以下となる。
晶欠陥等のゲッタリングサイトを形成し、これに汚染不
純物を捕獲，固着する技術であり、通常、このゲッタリ
ングサイトはシリコン単結晶基板の裏面もしくはバルク
に形成される。従って、基板表面（素子形成領域）に付
着し取り込まれた汚染不純物を、付着した部位からゲッ
タリングサイトまで拡散させる必要がある。しかしなが
ら、ＳＩＭＯＸ基板では素子形成領域と基板バルクもし
くは基板裏面との間にシリコン酸化膜が存在するため、
汚染不純物の拡散が著しく妨げられる。これは、一般的
な不純物の拡散係数が、シリコン酸化膜中ではシリコン
単結晶中より極めて小さい値をとることによる。（例え
ば、９００℃におけるシリコン酸化膜中の金の拡散係数
は、シリコン単結晶中の拡散係数の１０-7以下となる。
【０００６】以上の様に、ＳＩＭＯＸ基板ではゲッタリ
ング技術の適用が困難であり、素子形成領域に汚染不純
物が残留しやすく、これらの汚染不純物による素子特性
（接合リーク、耐圧）の劣化が生じやすい。
ング技術の適用が困難であり、素子形成領域に汚染不純
物が残留しやすく、これらの汚染不純物による素子特性
（接合リーク、耐圧）の劣化が生じやすい。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のＳＩＭＯＸ基板
は、部分的に埋め込み酸化膜が形成されない領域を有
し、且つ、基板バルクもしくは基板裏面は何らかのゲッ
タリング手段が付与された構造となっている事を特徴と
している。
は、部分的に埋め込み酸化膜が形成されない領域を有
し、且つ、基板バルクもしくは基板裏面は何らかのゲッ
タリング手段が付与された構造となっている事を特徴と
している。
【０００８】この構造を実現するため、シリコン単結晶
基板表面に酸素イオンの注入を遮蔽するマスク材を部分
的に配して酸素イオンを注入し、高温熱処理を行った後
に何らかのゲッタリング手段を基板裏面もしくは基板バ
ルクに付与する工程をとる。
基板表面に酸素イオンの注入を遮蔽するマスク材を部分
的に配して酸素イオンを注入し、高温熱処理を行った後
に何らかのゲッタリング手段を基板裏面もしくは基板バ
ルクに付与する工程をとる。
【０００９】
【作用】上述のように、部分的に埋め込み酸化膜の無い
領域を設ける事により、素子形成領域となる基板表面と
ゲッタリングサイトを有する基板バルクもしくは基板裏
面とが単結晶シリコンのみでつながるため、素子形成領
域に付着した重金属等の汚染原子は容易にゲッタリング
サイトまで拡散する事が可能となる。
領域を設ける事により、素子形成領域となる基板表面と
ゲッタリングサイトを有する基板バルクもしくは基板裏
面とが単結晶シリコンのみでつながるため、素子形成領
域に付着した重金属等の汚染原子は容易にゲッタリング
サイトまで拡散する事が可能となる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１１】図１は本発明の第１の実施例におけるＳＩ
ＭＯＸ基板構造の縦断面概略図である。シリコン単結晶
基板１の表面には、素子形成領域２が形成される。素子
形成領域２の直下には、酸素イオン注入と高温熱処理で
形成された埋め込みシリコン酸化膜３がある。この埋め
込みシリコン酸化膜３には所望の位置に貫通孔４が設け
られており、素子形成領域２は、この貫通孔４を介して
基板バルク５と単結晶シリコンでつながれている。基板
１裏面には、ゲッタリングサイトとなる結晶欠陥もしく
は結晶歪６が導入されている。これは、一般に、ＥＧ
（ＥＸＴＲＩＮＳＩＣ ＧＥＴＴＥＲＩＮＧ）と称され
る手法で採用される欠陥導入法（例えば、サンドブラス
トによる機械的損傷，レーザ照射による溶融・固化，希
ガス等のイオン注入，多結晶シリコン膜の堆積等）がと
られていれば良い。
ＭＯＸ基板構造の縦断面概略図である。シリコン単結晶
基板１の表面には、素子形成領域２が形成される。素子
形成領域２の直下には、酸素イオン注入と高温熱処理で
形成された埋め込みシリコン酸化膜３がある。この埋め
込みシリコン酸化膜３には所望の位置に貫通孔４が設け
られており、素子形成領域２は、この貫通孔４を介して
基板バルク５と単結晶シリコンでつながれている。基板
１裏面には、ゲッタリングサイトとなる結晶欠陥もしく
は結晶歪６が導入されている。これは、一般に、ＥＧ
（ＥＸＴＲＩＮＳＩＣ ＧＥＴＴＥＲＩＮＧ）と称され
る手法で採用される欠陥導入法（例えば、サンドブラス
トによる機械的損傷，レーザ照射による溶融・固化，希
ガス等のイオン注入，多結晶シリコン膜の堆積等）がと
られていれば良い。
【００１２】図２は、本実施例の構造を実現するための
製造工程を示す縦断面概略図である。
製造工程を示す縦断面概略図である。
【００１３】まず、図２（ａ）に示すように、シリコン
単結晶基板１上にシリコン酸化膜を形成し、通常の光リ
ソグラフィー技術を用いて所望の形状のシリコン酸化膜
マスク７を形成する。この時、シリコン酸化膜の厚さ
は、後の工程でイオン注入される酸素の注入深さを考慮
し、シリコン酸化膜マスク７が充分な酸素の遮蔽効果を
有する様に設定される。例えば、酸素のイオン注入が加
速エネルギー１８０ｋｅＶ，ドーズ量１．５×１０18／
ｃｍ2 で行われる場合、厚さは１μｍ程度あればよい。
また、シリコン酸化膜マスク７の形状は、後に素子が形
成されない領域（例えば、スクライブ線領域あるいは素
子分離領域）に対応する形状とする。
単結晶基板１上にシリコン酸化膜を形成し、通常の光リ
ソグラフィー技術を用いて所望の形状のシリコン酸化膜
マスク７を形成する。この時、シリコン酸化膜の厚さ
は、後の工程でイオン注入される酸素の注入深さを考慮
し、シリコン酸化膜マスク７が充分な酸素の遮蔽効果を
有する様に設定される。例えば、酸素のイオン注入が加
速エネルギー１８０ｋｅＶ，ドーズ量１．５×１０18／
ｃｍ2 で行われる場合、厚さは１μｍ程度あればよい。
また、シリコン酸化膜マスク７の形状は、後に素子が形
成されない領域（例えば、スクライブ線領域あるいは素
子分離領域）に対応する形状とする。
【００１４】次に、図２（ｂ）に示すように、高加速エ
ネルギー・高ドーズ量で酸素をイオン注入（例えば加速
エネルギー１８０ｋｅＶ，ドーズ量１．５×１０18／ｃ
ｍ2 ）し、埋め込み酸化膜３を形成する。この時、シリ
コン酸化膜マスク７の直下には酸素は注入されない。続
いて、図２（ｃ）に示すようにシリコン酸化膜マスク７
を除去し、一般にＳＩＭＯＸ基板製造で行われる高温熱
処理（例えば、１２５０℃，２時間程度）を施し、イオ
ン注入により非晶質化した表面層の再結晶化，イオン注
入による結晶欠陥の除去，埋め込み酸化膜３の安定化を
行う。
ネルギー・高ドーズ量で酸素をイオン注入（例えば加速
エネルギー１８０ｋｅＶ，ドーズ量１．５×１０18／ｃ
ｍ2 ）し、埋め込み酸化膜３を形成する。この時、シリ
コン酸化膜マスク７の直下には酸素は注入されない。続
いて、図２（ｃ）に示すようにシリコン酸化膜マスク７
を除去し、一般にＳＩＭＯＸ基板製造で行われる高温熱
処理（例えば、１２５０℃，２時間程度）を施し、イオ
ン注入により非晶質化した表面層の再結晶化，イオン注
入による結晶欠陥の除去，埋め込み酸化膜３の安定化を
行う。
【００１５】最後に、図２（ｄ）に示すように、基板１
裏面にレーザ照射（例えば、５Ｊ／ｃｍ2 程度のエネル
ギー密度のエキシマレーザ照射）を行い、基板１裏面の
みに結晶欠陥もしくは結晶歪６を導入し、ゲッタリング
サイトとする。
裏面にレーザ照射（例えば、５Ｊ／ｃｍ2 程度のエネル
ギー密度のエキシマレーザ照射）を行い、基板１裏面の
みに結晶欠陥もしくは結晶歪６を導入し、ゲッタリング
サイトとする。
【００１６】なお、本実施例では、基板裏面への結晶欠
陥導入にレーザ照射を用いたが、他にイオン注入，サン
ドブラスト等のＥＧ技術として適用可能な手法であれば
いかなる方法でもよく、欠陥密度は１０2 〜１０6 個／
ｃｍ2 の範囲が望ましい。１０2 個／ｃｍ2 未満では、
図３に示すように、ゲッタリング効果が小さく、素子形
成領域２である基板表面の汚染起因結晶欠陥の発生を充
分に抑制できない。また１０6 個／ｃｍ2 を越える値で
は、図４に示すように、基板１全体が塑性変形し大きく
反ってしまう。
陥導入にレーザ照射を用いたが、他にイオン注入，サン
ドブラスト等のＥＧ技術として適用可能な手法であれば
いかなる方法でもよく、欠陥密度は１０2 〜１０6 個／
ｃｍ2 の範囲が望ましい。１０2 個／ｃｍ2 未満では、
図３に示すように、ゲッタリング効果が小さく、素子形
成領域２である基板表面の汚染起因結晶欠陥の発生を充
分に抑制できない。また１０6 個／ｃｍ2 を越える値で
は、図４に示すように、基板１全体が塑性変形し大きく
反ってしまう。
【００１７】図５は本発明の第２の実施例におけるＳＩ
ＭＯＸ基板構造の縦断面概略図である。素子形成領域２
の直下には、酸素イオン注入と高温熱処理で形成された
埋め込みシリコン酸化膜３がある。この埋め込みシリコ
ン酸化膜３には所望の位置に貫通孔４が設けられてお
り、素子形成領域２は、この貫通孔４を介して基板バル
ク１５と単結晶シリコンでつながれている。基板バルク
１５には、格子間酸素の析出核もしくは析出物８が形成
されている。これらの析出核もしくは析出物８は結晶欠
陥（転位，積層欠陥）を発生させる作用を有する。これ
らの結晶欠陥は、一般にＩＧ（ＩＮＴＲＩＮＳＩＣ Ｇ
ＥＴＴＥＲＩＮＧ）と称されるゲッタリング技術におい
てゲッタリングサイトの役割を果たすものである。
ＭＯＸ基板構造の縦断面概略図である。素子形成領域２
の直下には、酸素イオン注入と高温熱処理で形成された
埋め込みシリコン酸化膜３がある。この埋め込みシリコ
ン酸化膜３には所望の位置に貫通孔４が設けられてお
り、素子形成領域２は、この貫通孔４を介して基板バル
ク１５と単結晶シリコンでつながれている。基板バルク
１５には、格子間酸素の析出核もしくは析出物８が形成
されている。これらの析出核もしくは析出物８は結晶欠
陥（転位，積層欠陥）を発生させる作用を有する。これ
らの結晶欠陥は、一般にＩＧ（ＩＮＴＲＩＮＳＩＣ Ｇ
ＥＴＴＥＲＩＮＧ）と称されるゲッタリング技術におい
てゲッタリングサイトの役割を果たすものである。
【００１８】図６は、本実施例の構造を実現するための
製造工程を示す縦断面概略図である。
製造工程を示す縦断面概略図である。
【００１９】まず、図６（ａ）に示すように、チョクラ
ルスキー法により製造され、格子間酸素を含有するシリ
コン単結晶基板（ＣＺ基板）１１上にシリコン酸化膜を
形成し、通常の光リソグラフィー技術を用いて所望の形
状のシリコン酸化膜マスク７を形成する。シリコン酸化
膜マスク７の形状は、後に素子が形成されない領域に対
応する形状とする。
ルスキー法により製造され、格子間酸素を含有するシリ
コン単結晶基板（ＣＺ基板）１１上にシリコン酸化膜を
形成し、通常の光リソグラフィー技術を用いて所望の形
状のシリコン酸化膜マスク７を形成する。シリコン酸化
膜マスク７の形状は、後に素子が形成されない領域に対
応する形状とする。
【００２０】次に、図６（ｂ）に示すように、高加速エ
ネルギー・高ドーズ量でイオン注入し、埋め込み酸化膜
３を形成する。この時、シリコン酸化膜マスク７の直下
には酸素は注入されない。
ネルギー・高ドーズ量でイオン注入し、埋め込み酸化膜
３を形成する。この時、シリコン酸化膜マスク７の直下
には酸素は注入されない。
【００２１】続いて、図６（ｃ）に示すように、シリコ
ン酸化膜マスク７を除去し、１２５０℃／３時間の高温
熱処理を施し、イオン注入により非晶質化した表面層の
再結晶化，イオン注入による結晶欠陥の除去，埋め込み
シリコン酸化膜３の安定化を行うと共に、ＣＺ基板１１
の表面及び裏面から格子間酸素を基板１１外へと外方拡
散させる。この高温熱処理は、一般にＳＩＭＯＸ基板製
造において採用されている１２００〜１３５０℃／１〜
１０時間程度でよく、イオン注入による結晶欠陥の除去
が充分達成出来る条件であれば特に制約はない。
ン酸化膜マスク７を除去し、１２５０℃／３時間の高温
熱処理を施し、イオン注入により非晶質化した表面層の
再結晶化，イオン注入による結晶欠陥の除去，埋め込み
シリコン酸化膜３の安定化を行うと共に、ＣＺ基板１１
の表面及び裏面から格子間酸素を基板１１外へと外方拡
散させる。この高温熱処理は、一般にＳＩＭＯＸ基板製
造において採用されている１２００〜１３５０℃／１〜
１０時間程度でよく、イオン注入による結晶欠陥の除去
が充分達成出来る条件であれば特に制約はない。
【００２２】次いで、７００℃の第１熱処理により、図
６（ｄ）に示すように、基板バルク１５に格子間酸素の
析出核８ａを形成する。第１熱処理は５００〜９００℃
の範囲で行われる事が望ましい。これは、図７に示すよ
うに、おもにこの温度範囲のみで析出核の発生・成長が
おこることによる。第１熱処理の時間について時に制約
はないが、先述の埋め込み酸化膜形成のための高温熱処
理と第１熱処理の組合せで析出核の密度が１０6 〜１０
9 個／ｃｃの範囲になる様調整される事が望ましい。こ
れは図８に示すように、１０6 個／ｃｃ未満では、ゲッ
タリング効果が小さく、素子形成領域である基板表面の
汚染起因結晶欠陥の発生を充分に抑制できない。また１
０9 個／ｃｃを越える値では、図９に示すように、基板
１１全体が塑性変形し大きく反ってしまうことになる。
６（ｄ）に示すように、基板バルク１５に格子間酸素の
析出核８ａを形成する。第１熱処理は５００〜９００℃
の範囲で行われる事が望ましい。これは、図７に示すよ
うに、おもにこの温度範囲のみで析出核の発生・成長が
おこることによる。第１熱処理の時間について時に制約
はないが、先述の埋め込み酸化膜形成のための高温熱処
理と第１熱処理の組合せで析出核の密度が１０6 〜１０
9 個／ｃｃの範囲になる様調整される事が望ましい。こ
れは図８に示すように、１０6 個／ｃｃ未満では、ゲッ
タリング効果が小さく、素子形成領域である基板表面の
汚染起因結晶欠陥の発生を充分に抑制できない。また１
０9 個／ｃｃを越える値では、図９に示すように、基板
１１全体が塑性変形し大きく反ってしまうことになる。
【００２３】更に、図６（ｅ）に示すように、１０００
〜１１５０℃の第２熱処理により析出核８ａを、酸素の
析出物８ｂに大きく成長させ、転位，積層欠陥の発生を
安定化させてもよい。処理時間については特に制約はな
いが、あまり長時間の熱処理は、過度の格子間酸素析出
を起して基板の機械的強度が低下し塑性変形しやすくな
る為、図１０に示すように、基板バルクに残存する格子
間酸素濃度が７×１０18原子／ｃｍ3 以上となる様調整
する必要がある。
〜１１５０℃の第２熱処理により析出核８ａを、酸素の
析出物８ｂに大きく成長させ、転位，積層欠陥の発生を
安定化させてもよい。処理時間については特に制約はな
いが、あまり長時間の熱処理は、過度の格子間酸素析出
を起して基板の機械的強度が低下し塑性変形しやすくな
る為、図１０に示すように、基板バルクに残存する格子
間酸素濃度が７×１０18原子／ｃｍ3 以上となる様調整
する必要がある。
【００２４】なお、格子間酸素析出は素子製造工程にお
いても生じることから、第２熱処理は省略することも可
能である。
いても生じることから、第２熱処理は省略することも可
能である。
【００２５】上述の２つの実施例では、酸素イオン注入
のマスク材としてシリコン酸化膜を用いたが、酸素イオ
ンに対し充分な遮蔽効果を有するものであれば、材質に
関する制限はなく、シリコン窒化膜、光感光性樹脂、金
属薄膜等、あらゆる材料を選択する事が可能である。
のマスク材としてシリコン酸化膜を用いたが、酸素イオ
ンに対し充分な遮蔽効果を有するものであれば、材質に
関する制限はなく、シリコン窒化膜、光感光性樹脂、金
属薄膜等、あらゆる材料を選択する事が可能である。
【００２６】上述の第１，第２の実施例の様に作製した
ＳＩＭＯＸ基板のゲッタリング効果を検証するため、通
常の従来技術によるＳＩＭＯＸ基板を参照サンプルとし
て、重金属の定量汚染による基板表面の結晶欠陥発生量
の比較実験をおこなった。各々のＳＩＭＯＸ基板に５×
１０12原子／ｃｍ2 の銅及びニッケルを塗布し、１１５
０℃及び１０００℃の２段階熱処理を施した後、一般的
な選択エッチング（ライトエッチ等）手法で表面欠陥密
度を測定した。その結果、本発明の第１，第２の実施例
によるＳＩＭＯＸ基板では０〜〈１０個／ｃｍ2 と表面
欠陥はほとんど認められなかったのに対し、従来技術の
ＳＩＭＯＸ基板では１０5 〜１０6 個／ｃｍ2 のピット
及び積層欠陥が観察された。この結果は、本発明により
ＳＩＭＯＸ基板に高いゲッタリング効果を付与できたこ
とを示すものである。
ＳＩＭＯＸ基板のゲッタリング効果を検証するため、通
常の従来技術によるＳＩＭＯＸ基板を参照サンプルとし
て、重金属の定量汚染による基板表面の結晶欠陥発生量
の比較実験をおこなった。各々のＳＩＭＯＸ基板に５×
１０12原子／ｃｍ2 の銅及びニッケルを塗布し、１１５
０℃及び１０００℃の２段階熱処理を施した後、一般的
な選択エッチング（ライトエッチ等）手法で表面欠陥密
度を測定した。その結果、本発明の第１，第２の実施例
によるＳＩＭＯＸ基板では０〜〈１０個／ｃｍ2 と表面
欠陥はほとんど認められなかったのに対し、従来技術の
ＳＩＭＯＸ基板では１０5 〜１０6 個／ｃｍ2 のピット
及び積層欠陥が観察された。この結果は、本発明により
ＳＩＭＯＸ基板に高いゲッタリング効果を付与できたこ
とを示すものである。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、埋め込み
シリコン酸化膜を所望の位置に部分的に設け、基板裏面
もしくはバルクに設けたゲッタリングサイトと素子形成
領域とがつながった構造のＳＩＭＯＸ基板及びその製造
方法を提供したものであり、重金属等の汚染不純物の素
子形成領域外への除去を可能にし、ＳＩＭＯＸ基板上に
形成される素子の特性及び製造歩留りを大幅に改善でき
る効果を有する。
シリコン酸化膜を所望の位置に部分的に設け、基板裏面
もしくはバルクに設けたゲッタリングサイトと素子形成
領域とがつながった構造のＳＩＭＯＸ基板及びその製造
方法を提供したものであり、重金属等の汚染不純物の素
子形成領域外への除去を可能にし、ＳＩＭＯＸ基板上に
形成される素子の特性及び製造歩留りを大幅に改善でき
る効果を有する。
【図１】本発明の第１の実施例の構造を示す縦断面図で
ある。
ある。
【図２】本発明の第１の実施例の製造工程を示す縦断面
概略図である。
概略図である。
【図３】本発明の第１の実施例における裏面結晶欠陥密
度と表面の汚染起因結晶欠陥密度との相関を示すグラフ
である。
度と表面の汚染起因結晶欠陥密度との相関を示すグラフ
である。
【図４】本発明の第１の実施例における裏面結晶欠陥密
度と基板の反りとの相関を示すグラフである。
度と基板の反りとの相関を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施例の構造を示す縦断面概略
図である。
図である。
【図６】本発明の第２の実施例の製造工程を示す縦断面
概略図である。
概略図である。
【図７】本発明の第２の実施例における熱処理温度と発
生する析出核密度との相関を示すグラフである。
生する析出核密度との相関を示すグラフである。
【図８】本発明の第２の実施例における析出核密度と表
面の汚染起因結晶欠陥密度との相関を示すグラフであ
る。
面の汚染起因結晶欠陥密度との相関を示すグラフであ
る。
【図９】本発明の第２の実施例における析出核密度と基
板の反りとの相関を示すグラフである。
板の反りとの相関を示すグラフである。
【図１０】本発明の第２の実施例における残存格子間酸
素濃度と基板の反りとの相関を示すグラフである。
素濃度と基板の反りとの相関を示すグラフである。
【図１１】従来技術によるＳＩＭＯＸ基板の縦断面概略
図である。
図である。
１，１１，２１ シリコン単結晶基板 ２，２２ 素子形成領域 ３，２３ 埋め込みシリコン酸化膜 ４ 貫通孔 ５，１５ 基板バルク ６ 結晶欠陥もしくは結晶歪 ７ シリコン酸化膜マスク ８ 析出核もしくは析出物 ８ａ 析出核 ８ｂ 析出物
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/322 Ｈ０１Ｌ 21/322 Ｐ Ｙ 21/76 27/12 Ｚ 27/12 21/76 Ｒ (56)参考文献 特開 平２−237121（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−128514（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−38235（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−47836（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−237033（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−61932（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−246838（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/265 H01L 21/322 H01L 21/76
Claims (8)
- 【請求項１】 シリコン単結晶基板に対する酸素のイオ
ン注入と高温熱処理とにより形成された埋め込みシリコ
ン酸化膜上にシリコン単結晶層を有するＳＩＭＯＸ基板
において、 前記埋め込みシリコン酸化膜が部分的に形成されない領
域を有し、 シリコン単結晶基板バルクもしくはシリコン単結晶基板
裏面に、結晶欠陥もしくは結晶歪によるゲッタリング手
段が付与された構造を有することを特徴とするＳＩＭＯ
Ｘ基板。 - 【請求項２】 シリコン単結晶基板に対する酸素のイオ
ン注入と高温熱処理により埋め込みシリコン酸化膜と該
埋め込みシリコン酸化膜上にシリコン単結晶層とを形成
するＳＩＭＯＸ基板の製造方法において、 該シリコン単結晶基板の表面の所望の位置に、注入され
る酸素イオンを遮蔽するマスク材を部分的に配置した
後、所望の条件で酸素イオン注入を行う工程と、 前記酸素イオン注入の後、前記マスク材を除去して、前
記高温熱処理を施す工程と、 前記高温熱処理の後、前記シリコン単結晶基板の裏面に
結晶欠陥もしくは結晶歪を導入する工程と、 を含むことを特徴とするＳＩＭＯＸ基板の製造方法。 - 【請求項３】 前記シリコン単結晶基板裏面に導入され
る前記結晶欠陥もしくは前記結晶歪は、レーザ照射もし
くはイオン注入もしくはサンドブラストもしくは多結晶
シリコン膜堆積によって行われることを特徴とする請求
項２記載のＳＩＭＯＸ基板の製造方法。 - 【請求項４】 前記酸素イオン注入の後、前記マスク材
を除去して、１２００〜１３５０℃，１〜１０時間の高
温熱処理を施す工程と、 前記高温熱処理の後、５００〜９００℃で第１の熱処理
を施す工程と、 を含むことを特徴とする請求項２，または請求項３記載
のＳＩＭＯＸ基板の製造方法。 - 【請求項５】 前記第１の熱処理の後、１０００〜１１
５０℃で第２の熱処理を施す工程を含むことを特徴とす
る請求項４記載のＳＩＭＯＸ基板の製造方法。 - 【請求項６】 前記第１の熱処理は、前記高温熱処理と
の組合せで１０6〜１０9 個／ｃｃの範囲で格子間酸素
の析出核を形成できるよう、その処理時間が調整される
ことを特徴とする請求項４，または請求項５記載のＳＩ
ＭＯＸ基板の製造方法。 - 【請求項７】 前記第２の熱処理は、前記高温熱処理と
第１の熱処理との組合せで１０6 〜１０9 個／ｃｃの範
囲で格子間酸素の析出核を形成できるよう、その処理時
間が調整されることを特徴とする請求項４，または請求
項５，または請求項６記載のＳＩＭＯＸ基板の製造方
法。 - 【請求項８】 前記シリコン単結晶基板がチョクラルス
キー法で製造されたシリコン単結晶から製造されている
ことを特徴とする請求項４，請求項５，請求項６，また
は請求項７記載のＳＩＭＯＸ基板の製造方法。
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| JP3238513A JP2998330B2 (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | Ｓｉｍｏｘ基板及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3238513A JP2998330B2 (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | Ｓｉｍｏｘ基板及びその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP2998330B2 true JP2998330B2 (ja) | 2000-01-11 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3238513A Expired - Fee Related JP2998330B2 (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | Ｓｉｍｏｘ基板及びその製造方法 |
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- 1991-09-19 JP JP3238513A patent/JP2998330B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH0582525A (ja) | 1993-04-02 |
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