JP3119384B2 - Semiconductor substrate and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor substrate and manufacturing method thereof

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JP3119384B2
JP3119384B2 JP04016513A JP1651392A JP3119384B2 JP 3119384 B2 JP3119384 B2 JP 3119384B2 JP 04016513 A JP04016513 A JP 04016513A JP 1651392 A JP1651392 A JP 1651392A JP 3119384 B2 JP3119384 B2 JP 3119384B2
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板及びその作
製方法に関し、更に詳しくは、誘電体分離あるいは、絶
縁物上の単結晶半導体層に作成され電子デバイス、集積
回路に適する半導体基板及びその作製方法に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor substrate and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor substrate suitable for an electronic device or an integrated circuit formed on a single crystal semiconductor layer on a dielectric isolation or insulator. It relates to a manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】絶縁物上の単結晶Si半導体層の形成
は、シリコン オン インシュレーター(SOI)技術
として広く知られ、通常のSi集積回路を作製するバル
クSi基板では到達しえない数々の優位点をSOI技術
を利用したデバイスが有することから多くの研究が成さ
れてきた。すなわち、SOI技術を利用することで、 1.誘電体分離が容易で高集積化が可能、 2.対放射線耐性に優れている、 3.浮遊容量が低減され高速化が可能、 4.ウエル工程が省略できる、 5.ラッチアップを防止できる、 6.薄膜化による完全空乏型電界効果トランジスタが可
能、等の優位点が得られる。
2. Description of the Related Art The formation of a single-crystal Si semiconductor layer on an insulator is widely known as a silicon-on-insulator (SOI) technique, and has many advantages that cannot be attained by a bulk Si substrate for fabricating a normal Si integrated circuit. Much research has been done because devices using SOI technology have a. That is, by using the SOI technology, 1. Dielectric separation is easy and high integration is possible. 2. Excellent radiation resistance. 3. Higher speed due to reduced stray capacitance. 4. Well step can be omitted; 5. Latch-up can be prevented. Advantages such as the possibility of a fully depleted field-effect transistor by thinning can be obtained.

【0003】上記したようなデバイス特性上の多くの利
点を実現するために、ここ数十年に渡り、SOI構造の
形成方法について研究されてきている。この内容は、例
えば以下の文献にまとめられている。Special
Issue: “Single−crystal si
licon on non−single−cryst
al insulators”; edited by
G.W.Cullen, Journal of C
rystal Growth, volume63,
no 3, pp 429〜590 (1983)。
[0003] In order to realize many of the above advantages in device characteristics, researches have been made on a method of forming an SOI structure for several decades. The contents are summarized in, for example, the following documents. Special
Issue: “Single-crystal si
licon on non-single-cryst
al insulators "; edited by
G. FIG. W. Cullen, Journal of C
rystal Growth, volume63,
no 3, pp 429-590 (1983).

【0004】また、古くは、単結晶サファイア基板上
に、SiをCVD(化学気相法)で、ヘテロエピタキシ
−させて形成するSOS(シリコン オン サファイ
ア)が知られており、最も成熟したSOI技術として一
応の成功を収めはしたが、Si層と下地サファイア基板
界面の格子不整合により大量の結晶欠陥、サファイア基
板からのアルミニュ−ムのSi層への混入、そして何よ
りも基板の高価格と大面積化への遅れにより、その応用
の拡がりが妨げられている。比較的近年には、サファイ
ア基板を使用せずにSOI構造を実現しようという試み
が行なわれている。この試みは、次の二つに大別され
る。
Also, SOS (silicon on sapphire), which is formed by heteroepitaxy of Si on a single-crystal sapphire substrate by CVD (chemical vapor deposition), has been known for a long time. However, a large amount of crystal defects due to the lattice mismatch between the Si layer and the underlying sapphire substrate, the incorporation of aluminum from the sapphire substrate into the Si layer, and above all, the high cost of the substrate The delay in area increase has hindered the spread of applications. In recent years, attempts have been made to realize an SOI structure without using a sapphire substrate. This attempt is roughly divided into the following two.

【0005】1.Si単結晶基板を表面酸化後に、窓を
開けてSi基板を部分的に表出させ、その部分をシ−ド
として横方向へエピタキシャル成長させ、SiO2上へ
Si単結晶層を形成する。(この場合には、SiO2
にSi層の堆積をともなう。) 2.Si単結晶基板そのものを活性層として使用し、そ
の下部ににSiO2を形成する(この方法は、Si層の
堆積をともなわない。)。
[0005] 1. After the surface of the Si single crystal substrate is oxidized, a window is opened to partially expose the Si substrate, and the portion is laterally epitaxially grown as a seed to form a Si single crystal layer on SiO 2 . (In this case, a Si layer is deposited on SiO 2. ) The Si single crystal substrate itself is used as an active layer, and SiO 2 is formed below the active layer (this method does not involve deposition of a Si layer).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとしている課題】上記1を実現する
手段として、CVDにより、直接、単結晶層Siを横方
向エピタキシャル成長させる方法、非晶質Siを堆積し
て、熱処理により固相横方向エピタキシャル成長させる
方法、非晶質あるいは、多結晶Si層に電子線、レ−ザ
−光等のエネルギ−ビ−ムを収束して照射し、溶融再結
晶により単結晶層をSiO2上に成長させる方法、そし
て、棒状ヒ−タ−により帯状に溶融領域を走査する方法
(Zone melting recrystalli
zation)が知られている。これらの方法にはそれ
ぞれ一長一短があるが、その制御性、生産性、均一性、
品質に多大の問題を残しており、いまだに、工業的に実
用化したものはない。たとえば、CVD法は平坦薄膜化
するには、犠牲酸化が必要となり、固相成長法ではその
結晶性が悪い。また、ビ−ムアニ−ル法では、収束ビ−
ム走査による処理時間と、ビ−ムの重なり具合、焦点調
整などの制御性に問題がある。このうち、Zone M
elting Recrystallization法
がもっとも成熟しており、比較的大規模な集積回路も試
作されてはいるが、依然として、亜粒界等の結晶欠陥
は、多数残留しており、少数キャリヤデバイスを作成す
るにいたってない。
As means for realizing the above item 1, a method of directly growing a single crystal layer Si in a lateral direction by CVD, a method of depositing amorphous Si and performing a solid phase lateral epitaxial growth by a heat treatment. A method comprising: converging and irradiating an energy beam such as an electron beam or laser beam onto an amorphous or polycrystalline Si layer to grow a single crystal layer on SiO 2 by melting and recrystallization; Then, a method of scanning the molten region in a band shape by a rod-shaped heater (Zone melting recrystallized).
zation) is known. Each of these methods has its advantages and disadvantages, but its controllability, productivity, uniformity,
It leaves a great deal of quality problems, and none has been commercialized yet. For example, the CVD method requires sacrificial oxidation to make a thin film flat, and the solid phase growth method has poor crystallinity. In the beam annealing method, a convergent beam is used.
There is a problem in the processing time by beam scanning, the degree of beam overlap, and the controllability such as focus adjustment. Of these, Zone M
Although the eluting recrystallization method is the most mature, and relatively large-scale integrated circuits have been prototyped, a large number of crystal defects such as sub-grain boundaries still remain. Not.

【0007】上記2の方法であるSi基板をエピタキシ
ャル成長の種子として用いない方法に於ては、次の3種
類の方法が挙げられる。
[0007] In the above-mentioned method 2 in which the Si substrate is not used as a seed for epitaxial growth, the following three kinds of methods can be mentioned.

【0008】1.V型の溝が表面に異方性エッチングさ
れたSi単結晶基板に酸化膜を形成し、該酸化膜上に多
結晶Si層をSi基板と同じ程厚く堆積した後、Si基
板の裏面から研磨によって、厚い多結晶Si層上にV溝
に囲まれて誘電分離されたSi単結晶領域を形成する。
この手法に於ては、結晶性は、良好であるが、多結晶S
iを数百ミクロンも厚く堆積する工程、単結晶Si基板
を裏面より研磨して分離したSi活性層のみを残す工程
に、制御性、と生産性の点から問題がある。
[0008] 1. An oxide film is formed on a Si single crystal substrate having a V-shaped groove anisotropically etched on its surface, and a polycrystalline Si layer is deposited on the oxide film as thick as the Si substrate, and then polished from the back surface of the Si substrate. Thereby, a dielectrically separated Si single crystal region surrounded by V grooves is formed on the thick polycrystalline Si layer.
In this method, the crystallinity is good, but the polycrystalline S
There is a problem in terms of controllability and productivity in the process of depositing i several hundred microns thick and the process of polishing a single crystal Si substrate from the back surface to leave only the separated Si active layer.

【0009】2.サイモックス(SIMOX:Sepe
ration by ion implanted o
xygen)と称されるSi単結晶基板中に酸素のイオ
ン注入によりSiO2層を形成する方法であり、Siプ
ロセスと整合性が良いため現在もっとも成熟した手法で
ある。しかしながら、SiO2層形成をするためには、
酸素イオンを1018ions/cm2以上も注入する必
要があるが、その注入時間は長大であり、生産性は高い
とはいえず、また、ウエハ−コストは高い。更に、結晶
欠陥は多く残存し、工業的に見て、少数キャリヤ−デバ
イスを作製できる充分な品質に至っていない。
[0009] 2. Simox (SIMOX: Sepe
ratio by ion implanted o
xygen) is a method of forming a SiO 2 layer by ion implantation of oxygen into a Si single crystal substrate, and is the most mature method at present because of its good compatibility with the Si process. However, in order to form a SiO 2 layer,
Oxygen ions must be implanted at 10 18 ions / cm 2 or more, but the implantation time is long, the productivity is not high, and the wafer cost is high. In addition, many crystal defects remain, and from an industrial point of view, the quality has not been sufficient to produce a minority carrier device.

【0010】3.多孔質Siの酸化による誘電体分離に
よりSOI構造を形成する方法。この方法は、p型Si
単結晶基板表面にn型Si層をプロトンイオン注入、
(イマイ他,J.Crystal Growth,vo
l 63, 547(1983)),もしくは、エピタ
キシャル成長とパタ−ニングによって島状に形成し、表
面よりSi層を囲むようにHF溶液中の陽極化成法によ
りp型Si基板のみを多孔質化したのち、増速酸化によ
りn型Si層を誘電体分離する方法である。本方法で
は、分離されるSi領域は、デバイス工程のまえに決定
されており、デバイス設計の自由度を制限する場合があ
るという問題点がある。
[0010] 3. A method of forming an SOI structure by dielectric isolation by oxidation of porous Si. This method uses p-type Si
Proton ion implantation of an n-type Si layer on the surface of the single crystal substrate,
(Imai et al., J. Crystal Growth, vo.
163, 547 (1983)) or an island formed by epitaxial growth and patterning, and only the p-type Si substrate is made porous by anodizing in an HF solution so as to surround the Si layer from the surface. In this method, the n-type Si layer is dielectrically separated by accelerated oxidation. This method has a problem that the Si region to be separated is determined before the device process, which may limit the degree of freedom in device design.

【0011】また、ガラスに代表される光透過性基板上
には一般には、その結晶構造の無秩序性を反映して、非
晶質か、良くて、多結晶層にしかならず、高性能なデバ
イスは作成できない。それは、基板の結晶構造が非晶質
であることによっており、単に、Si層を堆積しても、
良質な単結晶層は得られない。光透過性基板は、光受光
素子であるコンタクトセンサ−、投影型液晶画像表示装
置を構成するうえにおいて重要である。そして、センサ
−や表示装置の画素(絵素)をより一層、高密度化、高
解像度化、高精細化するには、極めて高性能は駆動素子
が必要となる。その結果、光透過性基板上に設けられる
素子としても優れた結晶性を有する単結晶層をもちいて
作成されることが必要となる。
In general, on a light-transmitting substrate represented by glass, reflecting the disorder of the crystal structure, it is generally only amorphous or a good polycrystalline layer. Cannot be created. This is due to the fact that the crystal structure of the substrate is amorphous.
A good single crystal layer cannot be obtained. The light transmissive substrate is important in forming a contact sensor as a light receiving element and a projection type liquid crystal image display device. In order to further increase the density, resolution, and definition of pixels (picture elements) of sensors and display devices, extremely high-performance driving elements are required. As a result, it is necessary that the element provided on the light-transmitting substrate be formed using a single crystal layer having excellent crystallinity.

【0012】したがって、非晶質Siや、多結晶Siで
はその欠陥の多い結晶構造故に要求される、あるいは今
後要求されるに十分な性能を持った駆動素子を作成する
ことが困難である。
[0012] Therefore, it is difficult to produce a driving element having required or required performance in amorphous Si or polycrystalline Si due to its crystal structure having many defects.

【0013】しかし、Si単結晶基板を用いる上記のい
ずれの方法を用いても光透過性基板上に良質な単結晶層
を得るという目的には不適当である。
However, any of the above-described methods using a Si single crystal substrate is not suitable for the purpose of obtaining a high quality single crystal layer on a light transmitting substrate.

【0014】本発明は、上記したような問題点及び上記
したような要求に応える半導体基板を作成する半導体基
板の作成方法を提案することを目的とする。
An object of the present invention is to propose a method of manufacturing a semiconductor substrate for manufacturing a semiconductor substrate which meets the above-mentioned problems and the above-mentioned requirements.

【0015】更に本発明は、従来のSOI構造の利点を
実現し、応用可能な半導体基板の作成方法を提案するこ
とも目的とする。
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor substrate which realizes the advantages of the conventional SOI structure and is applicable.

【0016】また、本発明は、SOI構造の大規模集積
回路を作製する際にも、高価なSOSや、SIMOXの
代替足り得る半導体基板の作製方法を提案することを目
的とする。
Another object of the present invention is to propose a method of manufacturing a semiconductor substrate which can be used in place of expensive SOS or SIMOX even when manufacturing a large-scale integrated circuit having an SOI structure.

【0017】また、本発明は、絶縁層上に結晶性、表面
平坦性が単結晶ウエハ−並に優れたSiを得るうえで、
生産性、均一性、制御性、コストの面において卓越した
半導体基板の作製方法を提案することを目的とする。
The present invention is also directed to obtaining Si having excellent crystallinity and surface flatness on an insulating layer as well as a single crystal wafer.
It is an object of the present invention to propose a method for manufacturing a semiconductor substrate which is excellent in productivity, uniformity, controllability, and cost.

【0018】さらに本発明は、透明基板(光透過性基
板)上に結晶性が単結晶ウエハ−並に優れたSiを得る
うえで、生産性、均一性、制御性、コストの面において
卓越した半導体基板の作成方法を提案することを目的と
する。
Further, the present invention is excellent in productivity, uniformity, controllability, and cost in obtaining Si having excellent crystallinity on a transparent substrate (light-transmitting substrate) as much as a single crystal wafer. It is an object to propose a method for manufacturing a semiconductor substrate.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の発明の半
導体基板の作製方法は、多孔質単結晶半導体領域上にエ
ピタキシャル成長された非多孔質単結晶半導体層を有す
る基板を、前記エピタキシャル成長時の温度よりも高い
温度であって、且つ前記非多孔質単結晶半導体層の融点
以下の温度の還元性雰囲気中で熱処理することによっ
て、前記非多孔質単結晶半導体層の表面を平坦化するこ
とを特徴とする。本発明の第2の発明の半導体基板の作
製方法は、多孔質単結晶半導体層と非多孔質単結晶半導
体層とを有する第1の基板を用意する工程、前記第1の
基板を、還元性雰囲気中で、且つ前記非多孔質単結晶半
導体層の融点以下の温度で熱処理する工程、前記熱処理
された第1の基板と第2の基板とを絶縁層を介して、且
つ前記非多孔質単結晶半導体層が内側に位置する多層構
造体が得られるように貼り合わせる工程、及び前記多層
構造体から前記多孔質単結晶半導体層を除去する工程、
とを有することを特徴とする。本発明の第3の発明の半
導体基板の作製方法は、多孔質単結晶半導体層と非多孔
質単結晶半導体層とを有する第1の基板を用意する工
程、前記第1の基板を、還元性雰囲気中で、且つ前記非
多孔質単結晶半導体層の融点以下の温度で熱処理する工
程、前記熱処理された第1の基板と光透過性の第2の基
板とを、前記非多孔質単結晶半導体層が内側に位置する
多層構造体が得られるように貼り合わせる工程、及び前
記多層構造体から前記多孔質単結晶半導体層を除去する
工程、とを有することを特徴とする。
The first method for manufacturing a semiconductor substrate of the invention of the present invention SUMMARY OF] is a substrate having a non-porous monocrystalline semiconductor layer epitaxially grown on the porous monocrystalline semiconductor region, during the epitaxial growth Higher than the temperature of
The surface of the non-porous single-crystal semiconductor layer is flattened by performing a heat treatment in a reducing atmosphere at a temperature not higher than the melting point of the non-porous single-crystal semiconductor layer. A method for manufacturing a semiconductor substrate according to a second aspect of the present invention includes a step of preparing a first substrate having a porous single-crystal semiconductor layer and a non-porous single-crystal semiconductor layer, wherein the first substrate is reduced. Performing a heat treatment in an atmosphere at a temperature equal to or lower than a melting point of the non-porous single-crystal semiconductor layer; and connecting the heat-treated first substrate and second substrate via an insulating layer to the non-porous single-crystal semiconductor layer. A step of attaching a multilayer structure in which the crystalline semiconductor layer is located inside, and a step of removing the porous single-crystal semiconductor layer from the multilayer structure,
And characterized in that: A method for manufacturing a semiconductor substrate according to a third aspect of the present invention includes a step of preparing a first substrate having a porous single-crystal semiconductor layer and a non-porous single-crystal semiconductor layer, wherein the first substrate is reduced. Performing a heat treatment in an atmosphere at a temperature equal to or lower than a melting point of the non-porous single-crystal semiconductor layer; And a step of removing the porous single crystal semiconductor layer from the multilayer structure so as to obtain a multilayer structure in which the layers are located inside.

【0020】本発明は、経済性に優れて、大面積に渡り
均一な、極めて優れた結晶性を有するSi単結晶基板を
用いて、表面にSi活性層を残して、その片面から該活
性層までを除去して、表面に絶縁層を有する基体上、乃
至は、光透過性基板上に欠陥が著しく少ないSi単結晶
層を得ることにある。
According to the present invention, an Si single crystal substrate which is excellent in economical efficiency and uniform over a large area and has extremely excellent crystallinity is used. To obtain a Si single crystal layer having extremely few defects on a substrate having an insulating layer on the surface or on a light transmitting substrate.

【0021】特に本発明は、還元性雰囲気中で熱処理を
施すことにより、第2の基板に張り合わせるべき表面の
表面性をウエハ並みに平坦平滑にすることにより、張り
合わせの不均一性を解消し、基体全面にわたり、強固で
ばらつきのない張り合わせを実現する。
In particular, the present invention eliminates non-uniform bonding by performing a heat treatment in a reducing atmosphere to make the surface to be bonded to the second substrate flat and smooth like a wafer. A strong and uniform bonding is realized over the entire surface of the substrate.

【0022】[実施態様例1]Si基板を多孔質化した
後に単結晶層をエピタキシャル成長させる方法について
説明する。
Embodiment 1 A method for epitaxially growing a single crystal layer after making a Si substrate porous will be described.

【0023】図1(a)に示すように、先ず、Si単結
晶基板11を用意して、その全部、ないしは、図4
(a)のように一部を多孔質化する。
As shown in FIG. 1A, first, a Si single crystal substrate 11 is prepared, and all or a single crystal substrate 11 shown in FIG.
A part is made porous as shown in FIG.

【0024】Si基板は、HF溶液を用いた陽極化成法
によって、多孔質化させる。この多孔質Si層は、単結
晶Siの密度2.33g/cm3に比べて、その密度を
HF溶液濃度を50〜20%に変化させることで密度
1.1〜0.6g/cm3の範囲に変化させることがで
きる。この多孔質層は、下記の理由により、p型Si基
板に形成されやすい。この多孔質Si層は、透過電子顕
微鏡による観察によれば、平均約50〜600オングス
トロ−ム程度の径の孔が形成される。
The Si substrate is made porous by an anodizing method using an HF solution. The porous Si layer, the monocrystalline Si as compared with the density of 2.33 g / cm 3, the density of 1.1~0.6g / cm 3 by changing the density of HF solution concentration to 50 to 20% Range. This porous layer is easily formed on a p-type Si substrate for the following reasons. According to observation with a transmission electron microscope, the porous Si layer has holes having an average diameter of about 50 to 600 angstroms.

【0025】多孔質Siは、Uhlir等によって19
56年に半導体の電解研磨の研究過程に於て発見された
(A.Uhlir,Bell Syst.Tech.
J.,vol 35,p.333(1956))。ま
た、ウナガミ等は、陽極化成におけるSiの溶解反応を
研究し、HF溶液中のSiの陽極反応には正孔が必要で
あり、その反応は、次のようであると報告している
(T.ウナガミ:J.Electroc−hem.So
c.,vol.127,p.476 (1980))。
[0025] Porous Si is manufactured by Uhlir et al.
It was discovered during the research process of electropolishing of semiconductors in 56 (A. Uhril, Bell Syst. Tech.
J. , Vol 35, p. 333 (1956)). In addition, Unagami et al. Studied the dissolution reaction of Si in anodization and reported that the anodic reaction of Si in an HF solution requires holes, and the reaction is as follows (T Unagi: J. Electroc-hem.
c. , Vol. 127, p. 476 (1980)).

【0026】Si+2HF+(2−n)e+ → Si
2+2H++ne- SiF2+2HF → SiF4+H2 SiF4+2HF → H2SiF6 又は、 Si+4HF+(4−λ)e+ → SiF4+4H+
λe- SiF4+2HF → H2SiF6
Si + 2HF + (2-n) e + → Si
F 2 + 2H + + ne - SiF 2 + 2HF → SiF 4 + H 2 SiF 4 + 2HF → H 2 SiF 6 or, Si + 4HF + (4- λ) e + → SiF 4 + 4H + +
λe - SiF 4 + 2HF → H 2 SiF 6

【0027】ここでe+及び、e-はそれぞれ、正孔と電
子を表している。また、n及びλは夫々シリコン1原子
が溶解するために必要な正孔の数であり、n>2又は、
λ>4なる条件が満たされた場合に多孔質シリコンが形
成されるとしている。
[0027] Here, e + and, e - respectively represent a positive hole and an electron. Further, n and λ are the number of holes required for dissolving one atom of silicon, respectively, and n> 2 or
It is stated that porous silicon is formed when the condition of λ> 4 is satisfied.

【0028】以上のことから、正孔の存在するp型シリ
コンは、多孔質化されやすい。この多孔質化に於ける、
選択性は長野ら及び、イマイによって実証されている
(長野、中島、安野、大中、梶原; 電子通信学会技術
研究報告、vol79,SSD79−9549(197
9)、K.イマイ;Solid−State Elec
tronics vol 24,159 (198
1))。このように正孔の存在するp型シリコンは多孔
質化されやすく、選択的にp型シリコンを多孔質するこ
とができる。
From the above, p-type silicon having holes is easily made porous. In making this porous,
The selectivity has been demonstrated by Nagano et al. And Imai (Nagano, Nakajima, Anno, Onaka, Kajiwara; IEICE Technical Report, vol 79, SSD 79-9549 (197)
9), K. Imai; Solid-State Elec
electronics vol 24,159 (198
1)). As described above, p-type silicon having holes is easily made porous, and p-type silicon can be selectively made porous.

【0029】一方、高濃度n型シリコンも多孔質化する
という報告(R.P.Holmstorm,I.J.
Y.Chi Appl.Phys.Lett. Vo
l.42, 386(1983))もあり、p、nにこ
だわらず、多孔質化を実現できる基板を選ぶことが重要
である。
On the other hand, it has been reported that high-concentration n-type silicon also becomes porous (RP Holmstorm, IJ.
Y. Chi Appl. Phys. Lett. Vo
l. 42, 386 (1983)), and it is important to select a substrate that can realize porosity regardless of p and n.

【0030】続いて、種々の成長法により、多孔質化し
た基板表面にエピタキシャル成長を行ない、薄膜単結晶
層12を形成する。
Subsequently, epitaxial growth is performed on the porous substrate surface by various growth methods to form the thin film single crystal layer 12.

【0031】多孔質Si層には、透過電子顕微鏡による
観察によれば、平均約600オングストロ−ム程度の径
の孔が形成されており、その密度は単結晶Siに比べる
と、半分以下になるにもかかわらず、単結晶性は維持さ
れており、多孔質層の上部へ単結晶Si層をエピタキシ
ャル成長させることも可能である。ただし、1000℃
以上のエピタキシャル成長では、内部の孔の再配列が起
こり、増速エッチングの特性が損なわれる。このため、
Si層のエピタキシャル成長には、分子線エピタキシャ
ル成長、プラズマCVD、熱CVD法、光CVD、バイ
アス・スパッタ−法、液相成長法等の低温成長が好適と
される。
According to observation with a transmission electron microscope, pores having an average diameter of about 600 angstroms are formed in the porous Si layer, and the density thereof is less than half that of single crystal Si. Nevertheless, single crystallinity is maintained, and it is also possible to epitaxially grow a single crystal Si layer on top of the porous layer. However, 1000 ° C
In the above epitaxial growth, rearrangement of internal holes occurs, and the characteristics of the accelerated etching are impaired. For this reason,
For the epitaxial growth of the Si layer, low-temperature growth such as molecular beam epitaxial growth, plasma CVD, thermal CVD, optical CVD, bias sputtering, and liquid phase growth is preferable.

【0032】また、上記した多孔質Si上のエピタキシ
ャル成長において、多孔質Siはその構造的性質のた
め、ヘテロエピタキシャル成長の際に発生する歪みを緩
和して、欠陥の発生を抑制することが可能である。
Further, in the above-described epitaxial growth on porous Si, the porous Si has a structural property, so that strain generated during heteroepitaxial growth can be relaxed to suppress generation of defects. .

【0033】図1(a)、図4(a)に示すように、多
孔質上にエピタキシャル成長した場合、多孔質の形状に
よっては、薄膜単結晶層の表面が荒れて、後に述べる第
2の基板との張り合わせに適さない場合、あるいは張り
合っても後の熱処理工程や、エッチング工程により、薄
膜単結晶層が局所的に剥離してしまうことがある。
As shown in FIGS. 1 (a) and 4 (a), when epitaxial growth is performed on a porous material, the surface of the thin film single crystal layer is roughened depending on the shape of the porous material, and a second substrate described later is used. In some cases, the thin film single crystal layer is locally peeled off due to a heat treatment step or an etching step even if the thin film single crystal layer is not suitable for bonding.

【0034】本発明では、薄膜単結晶層を多孔質上に形
成した後、該薄膜単結晶層を形成した基体を還元性雰囲
気中で熱処理し、図1(b)、図4(b)に示すように
薄膜単結晶シリコン層の表面を平坦にする。
In the present invention, after a thin film single crystal layer is formed on a porous material, the substrate on which the thin film single crystal layer has been formed is subjected to a heat treatment in a reducing atmosphere, as shown in FIGS. 1 (b) and 4 (b). As shown, the surface of the thin film single crystal silicon layer is flattened.

【0035】本発明者らは、張り合わせの不具合の原因
を詳細に検討した結果、その原因の一つに張り合わせ表
面の荒れによることを知見するに至った。前記薄膜単結
晶表面の微小な荒れの除去について、熱処理を用いる方
法の検討した結果、還元性雰囲気中の熱処理では、デバ
イスプロセスと同等以下の温度の熱処理で膜厚を減ずる
ことなく、非多孔質シリコン単結晶表面の荒れを除去で
きることを見いだした。ここでいう還元性雰囲気とは、
例えば水素を含む雰囲気、ないしは、水素雰囲気が挙げ
られる。しかし、これに限定されるものではない。雰囲
気をかえて熱処理による表面荒れの変化を詳細に高分解
能走査型電子顕微鏡や原子間力顕微鏡等を用いて観察し
たところ、熱処理前の表面の凹凸が、還元性雰囲気中で
の熱処理では減少し、平坦な表面を有する単結晶薄層が
得られることを知見するに至った。しかも、研磨等で表
面の荒れを除去する場合には、面内で単結晶層の膜厚に
分布を生じせしめる場合があるが、本発明の還元性雰囲
気での熱処理の場合は、微小な凹凸が除去されるのみ
で、膜厚分布は変化しない。
The present inventors have studied in detail the cause of the bonding defect and have found that one of the causes is the roughening of the bonding surface. As a result of examining a method using heat treatment for the removal of minute roughness on the surface of the thin film single crystal, the heat treatment in a reducing atmosphere was performed at a temperature equal to or lower than that of the device process without reducing the film thickness. It has been found that the roughness of the silicon single crystal surface can be removed. Here, the reducing atmosphere is
For example, an atmosphere containing hydrogen or a hydrogen atmosphere can be given. However, it is not limited to this. When the change in surface roughness due to heat treatment was observed in detail using a high-resolution scanning electron microscope or atomic force microscope while changing the atmosphere, the surface irregularities before heat treatment were reduced by heat treatment in a reducing atmosphere. It has been found that a single-crystal thin layer having a flat surface can be obtained. Moreover, when the surface roughness is removed by polishing or the like, the thickness of the single crystal layer may be distributed in the plane in some cases. However, in the case of the heat treatment in a reducing atmosphere of the present invention, minute unevenness is generated. Is removed, but the film thickness distribution does not change.

【0036】非多孔質シリコン単結晶層の表面の微細な
構造を観察すると、数nmから数十nmの高さ、数nm
から数百nmの周期の凹凸が観察されることがあるが、
還元性雰囲気中で熱処理することにより、少なくとも高
低差が数nm以下、条件を整えれば、2nm以下の単結
晶シリコンウエハ並の平坦な表面が得られることがわか
った。この現象は、エッチングというよりは、むしろ表
面の再構成であると考えられる。即ち、荒れた表面で
は、表面エネルギーの高い稜状の部分が無数に存在する
こと、結晶層の面方位に比して高次の面方位の面が多く
表面に露出しているが、これらの領域の表面エネルギー
は、第1の基板の表面の面方位における表面エネルギー
にくらべて高い。還元性雰囲気の熱処理では、例えば水
素の還元作用により表面の自然酸化膜が水素雰囲気の熱
処理により除去され、熱処理中は常に除去され再付着し
ないために、表面Si原子の移動のエネルギー障壁は下
がる結果、熱エネルギーにより励起されたSi原子が移
動し、表面エネルギーの低い、平坦な表面を構成してい
くのだと考えられる。
Observation of the fine structure of the surface of the non-porous silicon single crystal layer shows that the height is several nm to several tens nm, and several nm.
From several hundred nm period may be observed,
It was found that by performing the heat treatment in a reducing atmosphere, a level surface having a height difference of at most several nm or less and a flat surface as small as a single crystal silicon wafer having a thickness of at most 2 nm can be obtained if the conditions are adjusted. This phenomenon is considered to be a surface reconstruction rather than an etching. That is, in the rough surface, there are countless ridge-like portions having high surface energy, and many surfaces having higher plane orientations are exposed on the surface as compared with the plane orientation of the crystal layer. The surface energy of the region is higher than the surface energy in the plane orientation of the surface of the first substrate. In a heat treatment in a reducing atmosphere, for example, a natural oxide film on the surface is removed by a heat treatment in a hydrogen atmosphere due to a reducing action of hydrogen, and is constantly removed and does not adhere again during the heat treatment, so that the energy barrier for the movement of surface Si atoms is lowered. It is considered that Si atoms excited by thermal energy move to form a flat surface with low surface energy.

【0037】その結果、窒素雰囲気や、希ガス雰囲気で
は、表面が平坦化しないような1200℃以下の温度で
も、十分に平坦化がなされる。本発明による平坦化の温
度は、ガスの組成、圧力等によるが、概ね300℃以上
融点以下の熱処理、より好ましくは、500℃以上、特
に、1200℃以下で有効に作用する。また、圧力は還
元性が強いほど高い圧力でも平坦化が促進されるが、概
ね大気圧以下、より好ましくは200Torr以下であ
る。
As a result, in a nitrogen atmosphere or a rare gas atmosphere, the surface is sufficiently flattened even at a temperature of 1200 ° C. or less so that the surface is not flattened. The flattening temperature according to the present invention depends on the gas composition, pressure, etc., but it is effective at about 300 ° C. or higher but not higher than the melting point, more preferably at 500 ° C. or higher, especially 1200 ° C. or lower. The flattening is promoted at a higher pressure as the pressure is higher as the reducing property is higher. However, the pressure is generally equal to or lower than the atmospheric pressure, and more preferably equal to or lower than 200 Torr.

【0038】また、本現象は表面が清浄な状態で熱処理
することでその進行が開始するのであって、表面に厚く
自然酸化膜が形成されているような場合には、熱処理に
先立って、これを希弗酸などによるエッチングや除去し
ておくことにより、表面の平坦化の開始が早まる。
Further, this phenomenon starts when heat treatment is performed with the surface being clean. When a natural oxide film is thickly formed on the surface, the progress of this phenomenon occurs before the heat treatment. Is etched or removed by dilute hydrofluoric acid or the like, so that the start of surface flattening is accelerated.

【0039】図1(c)、図4(c)に示すように、基
体として、たとえばシリコン基板などの下地材料の表面
に絶縁層を配した基体、あるいは、ガラスに代表される
光透過性基体13を用意して、多孔質Si基板上の単結
晶Si層表面を基体表面に貼りつける。
As shown in FIGS. 1 (c) and 4 (c), as the substrate, for example, a substrate having an insulating layer disposed on the surface of a base material such as a silicon substrate, or a light-transmitting substrate represented by glass 13 is prepared, and the surface of the single crystal Si layer on the porous Si substrate is adhered to the surface of the base.

【0040】貼り合わせに先だって、多孔質Si上の単
結晶Si層表面に酸化層を形成することにより、単結晶
シリコン層と絶縁層の界面をあらかじめ形成しておいて
も良い。該酸化層は、デバイスを作成する際に重要な役
割をはたす。すなわち、Si活性層の下地界面により発
生する界面準位は貼り合わせ界面、とくにガラス界面に
くらべて、単結晶シリコン層を酸化することにより形成
した下地界面の準位のほうがひくくでき、貼り合わせ界
面を活性層から離すことにより、貼り合わせ界面に生じ
ることのある準位を遠ざけることができるので、電子デ
バイスの特性は著しく向上される。また、多孔質Si上
の単結晶Si層表面に酸化層を形成し、Si基板等の任
意の基体に貼り合わせてもよい。
Prior to bonding, an interface between the single crystal silicon layer and the insulating layer may be formed in advance by forming an oxide layer on the surface of the single crystal Si layer on the porous Si. The oxide layer plays an important role in making a device. That is, the interface level generated by the underlying interface of the Si active layer can be lower at the underlying interface formed by oxidizing the single crystal silicon layer than at the bonding interface, especially at the glass interface. By separating from the active layer, a level that may be generated at the bonding interface can be kept away, so that the characteristics of the electronic device are significantly improved. Further, an oxide layer may be formed on the surface of the single crystal Si layer on the porous Si, and may be bonded to an arbitrary substrate such as a Si substrate.

【0041】この後に、多孔質Si基板15を全部化学
エッチングにより除去して、図1(d)に示すように、
表面に絶縁層を有する基体上、ないしは、光透過性基体
上に薄膜化した単結晶シリコン層を残存させ形成する。
エッチングに先立ち、必要に応じてエッチング防止膜を
形成する。たとえばSi34層を堆積して、貼り合せた
2枚の基板全体を被覆して、多孔質シリコン基板の表面
上のSi34 層を除去する。他のエッチング防止膜と
してSi34 層の代わりに、アピエゾンワックスを用
いても良い。
Thereafter, the entire porous Si substrate 15 is removed by chemical etching, and as shown in FIG.
The thin single-crystal silicon layer is formed on a substrate having an insulating layer on its surface or on a light-transmitting substrate while remaining.
Prior to the etching, an etching prevention film is formed as necessary. For example, a Si 3 N 4 layer is deposited, the whole of the two bonded substrates is covered, and the Si 3 N 4 layer on the surface of the porous silicon substrate is removed. Apiezon wax may be used instead of the Si 3 N 4 layer as another etching prevention film.

【0042】多孔質層はその内部に大量の空隙が形成さ
れている為に、密度が半分以下に減少する。その結果、
体積に比べて表面積が飛躍的に増大するため、その化学
エッチング速度は、通常の単結晶層のエッチング速度に
比べて、著しく増速される。
Since the porous layer has a large amount of voids formed therein, the density decreases to less than half. as a result,
Since the surface area is dramatically increased as compared to the volume, the chemical etching rate is significantly increased as compared with the etching rate of a normal single crystal layer.

【0043】多孔質Siをエッチングする方法としては 1.NaOH水溶液で多孔質Siをエッチングする
(G.Bonchil,R.Herino,K.Bar
la,and J.C.Pfister, J.Ele
ctrochem.Soc.,vol.130,no.
7,1611(1983))。 2.単結晶Siをエッチングすることが可能なエッチン
グ液で多孔質Siをエッチングする。 が知られている。
The method for etching porous Si is as follows. Etch porous Si with aqueous NaOH solution (G. Bonchil, R. Herino, K. Barr)
la, and j. C. Pfister, J.M. Ele
trochem. Soc. , Vol. 130, no.
7, 1611 (1983)). 2. Etch porous Si with an etchant capable of etching single crystal Si. It has been known.

【0044】上記2の方法は、通常、フッ硝酸系のエッ
チング液が用いられるが、このときのSiのエッチング
過程は、 Si+2O → SiO2 (10) SiO2+4HF → SiF4+H2O (11) に示される様に、Siが硝酸で酸化され、SiO2に変
質し、そのSiO2をフッ酸でエッチングすることによ
りSiのエッチングが進む。
In the above method 2, an etching solution of a hydrofluoric / nitric acid system is usually used. The etching process of Si at this time is as follows: Si + 2O → SiO 2 (10) SiO 2 + 4HF → SiF 4 + H 2 O (11) as shown in, Si is oxidized by nitric acid, and transformed into SiO 2, the etching of Si proceeds by etching the SiO 2 with hydrofluoric acid.

【0045】同様に結晶Siをエッチングする方法とし
ては、上記フッ硝酸系エッチング液の他に、 エチレンジアミン系 KOH系 ヒドラジン系 などがある。
Similarly, as a method for etching crystalline Si, there are an ethylenediamine-based KOH-based hydrazine-based method and the like in addition to the above-mentioned hydrofluoric-nitric acid-based etchant.

【0046】本発明で特に有効な重要な多孔質Siの選
択エッチング方法は、結晶Siに対してはエッチング作
用を持たない弗酸、あるいはバッファード弗酸を用いる
ものである。このエッチングにおいては、さらに酸化剤
として作用する過酸化水素を添加しても良い。過酸化水
素は、酸化剤として作用し、過酸化水素の比率を変える
ことにより反応速度を制御することが可能である。ま
た、表面活性剤として作用するアルコ−ルを添加しても
よい。アルコールは、表面活性剤として作用し、エッチ
ングによる反応生成気体の気泡を瞬時にエッチング表面
から除去し、均一に、かつ効率良く多孔質Siの選択エ
ッチングが可能となる。
An important method for selectively etching porous Si which is particularly effective in the present invention is to use hydrofluoric acid or buffered hydrofluoric acid having no etching effect on crystalline Si. In this etching, hydrogen peroxide acting as an oxidizing agent may be further added. Hydrogen peroxide acts as an oxidizing agent, and the reaction rate can be controlled by changing the ratio of hydrogen peroxide. Further, an alcohol acting as a surfactant may be added. Alcohol acts as a surface active agent, instantaneously removes bubbles of a reaction product gas from the etching surface, and enables uniform and efficient selective etching of porous Si.

【0047】図4(a)〜(c)の工程の様に、多孔質
Siを基板の一部にのみ形成した場合は、多孔質層が露
出するまで、Siウエハ作製工程で通常用いる研削、研
磨、あるいは、弗酸、硝酸、酢酸の混合溶液等によるエ
ッチング、或はこれらの組み合せにより多孔質層を形成
した基体の裏面側の非多孔質Si層をあらかじめ除去し
たのち(図4(d))、上記した化学エッチングによ
り、多孔質シリコンを除去して、図4(e)に示すよう
に、表面に絶縁層を有する基体上、ないしは、光透過性
基体上に薄膜化した単結晶シリコン層を残存させ形成す
る。
When the porous Si is formed only on a part of the substrate as in the steps shown in FIGS. 4A to 4C, grinding, which is usually used in the Si wafer manufacturing step, is performed until the porous layer is exposed. After removing the non-porous Si layer on the back surface side of the substrate on which the porous layer has been formed by polishing, etching with a mixed solution of hydrofluoric acid, nitric acid, and acetic acid, or a combination thereof (FIG. 4D) 4), the porous silicon is removed by the above-described chemical etching, and as shown in FIG. 4E, a single-crystal silicon layer thinned on a substrate having an insulating layer on its surface or on a light-transmitting substrate. Are formed.

【0048】図1(d)、図4(e)には本発明で得ら
れる半導体基板が示される。すなわち、表面に絶縁層を
有する基板、ないしは、光透過性基板13上に結晶性が
シリコンウエハ−と同等な単結晶Si層12が均一に薄
層化されて、ウエハ−全域に、大面積に形成される。
FIGS. 1D and 4E show a semiconductor substrate obtained by the present invention. That is, a single-crystal Si layer 12 having a crystallinity equivalent to that of a silicon wafer is uniformly thinned on a substrate having an insulating layer on the surface or a light-transmitting substrate 13, and a large area is provided over the entire wafer. It is formed.

【0049】こうして得られた半導体基板は、絶縁分離
された電子素子作製という点から見ても好適に使用する
ことができる。
The semiconductor substrate thus obtained can be suitably used from the viewpoint of producing an insulated electronic element.

【0050】[実施態様例2]以下、本発明の半導体基
板の作製方法を図面を参照しながら詳述する。
Embodiment 2 Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor substrate according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0051】図3(a)〜(e)は本発明の半導体基板
の作製方法を説明するための工程図で、夫々各工程に於
ける模式的切断面図として示されている。
FIGS. 3A to 3E are process diagrams for explaining a method of manufacturing a semiconductor substrate according to the present invention, which are shown as schematic cross-sectional views in each process.

【0052】先ず、図3(a)に示される様に種々の薄
膜成長法によるエピタキシャル成長により低不純物濃度
層32を形成する。或は、p型Si単結晶基板31の表
面をプロトンをイオン注入してn型単結晶層32を形成
する。
First, as shown in FIG. 3A, a low impurity concentration layer 32 is formed by epitaxial growth using various thin film growth methods. Alternatively, protons are ion-implanted into the surface of the p-type Si single-crystal substrate 31 to form the n-type single-crystal layer 32.

【0053】次に、図3(b)に示される様にp型Si
単結晶基板31を裏面よりHF溶液を用いた陽極化成法
によって、多孔質Si33に変質させる。この多孔質S
i層は、単結晶Siの密度2.33g/cm3に比べ
て、その密度をHF溶液濃度を50〜20%に変化させ
ることで密度1.1〜0.6g/cm3の範囲に変化さ
せることができる。この多孔質層は、上述したように、
p型基板に形成される。
Next, as shown in FIG.
The single crystal substrate 31 is transformed from the rear surface into porous Si33 by an anodizing method using an HF solution. This porous S
The i-layer is changed in density from 1.1 to 0.6 g / cm 3 by changing the density of the HF solution to 50 to 20% compared to the density of single crystal Si of 2.33 g / cm 3. Can be done. This porous layer, as described above,
Formed on a p-type substrate.

【0054】この後、第1の実施態様例と同様の方法に
より、非多孔質単結晶シリコン層を有する基体を還元性
雰囲気中で熱処理して、表面のラフネスを改善し(図3
(c))、図3(d)に示すように、表面に絶縁層を有
する基板34を用意して、多孔質Si基板上の単結晶S
i層表面、ないしは、該単結晶Si層を酸化した表面に
該第2の基板34に貼りつける。また、多孔質Si上の
単結晶Si層表面に酸化層を形成し、Si基板等の任意
の基体に貼り合わせてもよい。
Thereafter, in the same manner as in the first embodiment, the substrate having the non-porous single-crystal silicon layer is heat-treated in a reducing atmosphere to improve the surface roughness (FIG. 3).
(C)) As shown in FIG. 3 (d), a substrate 34 having an insulating layer on its surface is prepared, and a single crystal S on a porous Si substrate is prepared.
The second substrate 34 is attached to the surface of the i-layer or the oxidized surface of the single-crystal Si layer. Further, an oxide layer may be formed on the surface of the single crystal Si layer on the porous Si, and may be bonded to an arbitrary substrate such as a Si substrate.

【0055】図3(e)に示すように、多孔質化したS
i基板33の多孔質を全部エッチング除去して、表面に
絶縁層を有する基板上に薄膜化した単結晶シリコン層を
残存させ形成する。
As shown in FIG. 3 (e), porous S
The entire porosity of the i-substrate 33 is removed by etching, and a thin single-crystal silicon layer is formed and left on a substrate having an insulating layer on the surface.

【0056】図3(e)にしめすような本発明で得られ
る半導体基板が示される。すなわち、表面に絶縁層を有
する基体、ないしは光透過性基板34上に結晶性がシリ
コンウエハ−と同等な単結晶Si層32が均一に薄層化
されて、ウエハ−全域に、大面積に形成される。
FIG. 3E shows a semiconductor substrate obtained by the present invention as shown in FIG. That is, a single-crystal Si layer 32 having a crystallinity equivalent to that of a silicon wafer is uniformly thinned on a substrate having an insulating layer on its surface or on a light-transmitting substrate 34, and formed over a large area over the entire wafer. Is done.

【0057】こうして得られた半導体基板は、絶縁分離
された電子素子作製という点から見ても好適に使用する
ことができる。
The semiconductor substrate thus obtained can be suitably used from the viewpoint of producing an insulated electronic device.

【0058】以上は、多孔質化を行う前にn型層を形成
し、その後、陽極化成により選択的にp型基板のみを多
孔質化する方法である。
The above is a method in which an n-type layer is formed before making the substrate porous, and thereafter only the p-type substrate is selectively made porous by anodizing.

【0059】[0059]

【実施例】以下、具体的な実施例によって本発明を説明
する。
The present invention will be described below with reference to specific examples.

【0060】(実施例1)600ミクロンの厚みを持っ
たp型(100)単結晶Si基板を50%のHF溶液中
において20分間、陽極化成を行った。この時の電流密
度は、12mA/cm2であった。この時の多孔質化速
度は、1.1μm/min.であり600ミクロンの厚
みを持ったp型(100)Si基板20μm程多孔質化
された。
(Example 1) A p-type (100) single crystal Si substrate having a thickness of 600 microns was anodized in a 50% HF solution for 20 minutes. The current density at this time was 12 mA / cm 2 . At this time, the rate of making porous is 1.1 μm / min. The p-type (100) Si substrate having a thickness of 600 microns was made porous by about 20 μm.

【0061】該p型(100)多孔質Si基板上にCV
D法により、Siエピタキシャル層を2um成長させ
た。堆積条件は、以下の通りである。
CV is applied on the p-type (100) porous Si substrate.
By the D method, a Si epitaxial layer was grown by 2 μm. The deposition conditions are as follows.

【0062】温度:950℃ 圧力:80Torr ガス:SiH2Cl2/H2;0.5/180(l/mi
n.) 成長速度:0.33um/sec
Temperature: 950 ° C. Pressure: 80 Torr Gas: SiH 2 Cl 2 / H 2 ; 0.5 / 180 (l / mi)
n. ) Growth rate: 0.33um / sec

【0063】この後、水素雰囲気中、950deg℃,
80Torrで熱処理を施した。この試料を原子間力顕
微鏡により表面の平坦性を評価したところ、表面のラフ
ネスは水素処理前の荒れ20nmが1.5nmと良好に
なった。
Thereafter, in a hydrogen atmosphere, at 950 deg.
Heat treatment was performed at 80 Torr. The flatness of the surface of this sample was evaluated by an atomic force microscope. As a result, the surface roughness was as good as 1.5 nm with a roughness of 20 nm before hydrogen treatment.

【0064】次に、このエピタキシャル層の表面を50
nm熱酸化した。該熱酸化膜上に単結晶シリコン基板を
重ねあわせ、窒素雰囲気中で1000℃,2時間加熱す
ることにより、両者の基板は、強固に接合された。
Next, the surface of this epitaxial layer was
nm. A single crystal silicon substrate was superposed on the thermal oxide film and heated at 1000 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere, whereby both substrates were firmly joined.

【0065】その後、多孔質化した基板側を裏面より研
削することにより、多孔質化されていないシリコン基板
領域を除去し、多孔質層を露出させた。その後、該張り
合わせた基板を弗酸とアルコールと過酸化水素水との混
合液(10:6:50)で撹はんすることなく選択エッ
チングする。20分後には、単結晶Si層だけがエッチ
ングされずに残り、単結晶Siをエッチ・ストップの材
料として、多孔質Si基板は選択エッチングされ、完全
に除去された。
Thereafter, the nonporous silicon substrate region was removed by grinding the porous substrate side from the back surface, exposing the porous layer. Thereafter, the bonded substrates are selectively etched without stirring with a mixed solution of hydrofluoric acid, alcohol and aqueous hydrogen peroxide (10: 6: 50). After 20 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched using the single crystal Si as a material for the etch stop, and completely removed.

【0066】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く20分後でも40
オングストローム弱程度であり、多孔質層のエッチング
速度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層に
おけるエッチング量(数十オングストローム)は実用上
無視できる膜厚減少である。すなわち、200ミクロン
の厚みをもった多孔質化されたSi基板は、除去され、
酸化シリコン層を表面に有するシリコン基板上に0.5
μmの厚みを持った単結晶Si層が均一に単結晶Si層
の欠落もなく形成できた。水素中での熱処理を行なわな
かった場合には、未接着領域が50コ/cm2もあった
のが、0.5/cm2に激減した。
The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution was extremely low, and was 40
The selectivity with the etching rate of the porous layer reaches about 10 times or more, and the etching amount (several tens of angstroms) in the non-porous layer is a practically negligible decrease in film thickness. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 microns is removed,
0.5 on a silicon substrate having a silicon oxide layer on the surface
A single-crystal Si layer having a thickness of μm could be formed uniformly without any loss of the single-crystal Si layer. When the heat treatment in hydrogen was not performed, the number of unbonded areas was as large as 50 pieces / cm 2, but was drastically reduced to 0.5 / cm 2 .

【0067】また、透過型電子顕微鏡による断面観察の
結果、Si層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、
良好な結晶性が維持されていることが確認された。
As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope, no new crystal defects were introduced into the Si layer.
It was confirmed that good crystallinity was maintained.

【0068】(実施例2)200ミクロンの厚みを持っ
たp型(100)単結晶Si基板を50%のHF溶液中
において陽極化成を行った。この時の電流密度は、11
0mA/cm2であった。この時の多孔質化速度は、
8.7μm/min.であり200ミクロンの厚みを持
ったp型(100)Si基板全体は、23分で多孔質化
された。
(Example 2) A p-type (100) single crystal Si substrate having a thickness of 200 microns was anodized in a 50% HF solution. The current density at this time is 11
It was 0 mA / cm 2 . The porosity rate at this time is
8.7 μm / min. The entire p-type (100) Si substrate having a thickness of 200 microns was made porous in 23 minutes.

【0069】該p型(100)多孔質Si基板上にMB
E(分子線エピタキシー:Molecular Bea
m Epitaxy)法により、Siエピタキシャル層
を0.5ミクロン低温成長させた。堆積条件は、以下の
通りである。
The MB was placed on the p-type (100) porous Si substrate.
E (Molecular Beam Epitaxy: Molecular Beam)
The Si epitaxial layer was grown at a low temperature of 0.5 μm by the (M Epitaxy) method. The deposition conditions are as follows.

【0070】温度:700℃ 圧力:5×10-8Torr 成長速度:0.1nm/secTemperature: 700 ° C. Pressure: 5 × 10 −8 Torr Growth rate: 0.1 nm / sec

【0071】この後、水素雰囲気中、950deg℃,
80Torrで熱処理を施した。この試料を原子間力顕
微鏡により表面の平坦性を評価したところ、表面のラフ
ネスは水素処理前の荒れ15nmが1.5nmと良好に
なった。
Thereafter, in a hydrogen atmosphere, at 950 deg.
Heat treatment was performed at 80 Torr. The flatness of the surface of this sample was evaluated by an atomic force microscope. As a result, the roughness of the surface was as good as 1.5 nm when the roughness before hydrogen treatment was 15 nm.

【0072】次に、このエピタキシャル層の表面を10
0nm熱酸化した。該熱酸化膜上に熱酸化法により、単
結晶シリコン基板を重ねあわせ、酸素雰囲気中で900
℃,2時間加熱することにより、両者の基板は、強固に
接合された。
Next, the surface of this epitaxial layer was
0 nm was thermally oxidized. A single crystal silicon substrate is superposed on the thermal oxide film by a thermal oxidation method,
By heating at 2 ° C. for 2 hours, both substrates were firmly joined.

【0073】プラズマCVD法によってSi34を0.
1μm堆積して、貼りあわせた2枚の基板を被覆して、
多孔質基板上の窒化膜のみを反応性イオンエッチングよ
って除去する。
[0086] Si 3 N 4 is reduced to 0.
1 μm is deposited, and the two bonded substrates are covered,
Only the nitride film on the porous substrate is removed by reactive ion etching.

【0074】その後、該張り合わせた基板をバッファー
ド弗酸とアルコールと過酸化水素水との混合液(10:
6:50)で撹はんすることなく選択エッチングする。
204分後には、単結晶Si層だけがエッチングされず
に残り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、
多孔質Si基板は選択エッチングされ、完全に除去され
た。
After that, the bonded substrates were mixed with a mixed solution of buffered hydrofluoric acid, alcohol and hydrogen peroxide solution (10:
6:50), selective etching is performed without stirring.
After 204 minutes, only the single crystal Si layer remains without being etched, and the single crystal Si is used as an etch stop material.
The porous Si substrate was selectively etched and completely removed.

【0075】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く204分後でも4
0オングストローム弱程度であり、多孔質層のエッチン
グ速度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層
におけるエッチング量(数十オングストローム)は実用
上無視できる膜厚減少である。すなわち、200ミクロ
ンの厚みをもった多孔質化されたSi基板は、除去さ
れ、Si34層を除去した後には、酸化シリコン層を表
面に有するシリコン基板上に0.5μmの厚みを持った
単結晶Si層が欠落もほとんどなく形成できた。
The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution was extremely low, and the etching rate was 4 minutes even after 204 minutes.
The selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches about 10 times or more, and the etching amount (several tens of angstroms) in the non-porous layer is a film thickness reduction that can be ignored in practical use. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 microns is removed, and after the Si 3 N 4 layer is removed, the silicon substrate having a silicon oxide layer on the surface has a thickness of 0.5 μm. A single-crystal Si layer was formed with almost no loss.

【0076】また、透過型電子顕微鏡による断面観察の
結果、Si層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、
良好な結晶性が維持されていることが確認された。
As a result of observation of a cross section with a transmission electron microscope, no new crystal defects were introduced into the Si layer.
It was confirmed that good crystallinity was maintained.

【0077】(実施例3)200ミクロンの厚みを持っ
たp型(100)単結晶Si基板を50%のHF溶液中
において陽極化成を行った。この時の電流密度は、11
0mA/cm2であった。この時の多孔質化速度は、
8.7μm/min.であり200ミクロンの厚みを持
ったp型(100)Si基板全体は、23分で多孔質化
された。
Example 3 A p-type (100) single crystal Si substrate having a thickness of 200 microns was anodized in a 50% HF solution. The current density at this time is 11
It was 0 mA / cm 2 . The porosity rate at this time is
8.7 μm / min. The entire p-type (100) Si substrate having a thickness of 200 microns was made porous in 23 minutes.

【0078】該p型(100)多孔質Si基板上にプラ
ズマCVD法により、Siエピタキシャル層を5μm低
温成長させた。堆積条件は、以下のとおりである。
A 5 μm low-temperature Si epitaxial layer was grown on the p-type (100) porous Si substrate by plasma CVD. The deposition conditions are as follows.

【0079】ガス:SiH4 高周波電力:120W 温度:800℃ 圧力:1×10-2Torr 成長速度:2.7nm/secGas: SiH 4 High frequency power: 120 W Temperature: 800 ° C. Pressure: 1 × 10 −2 Torr Growth rate: 2.7 nm / sec

【0080】この後、水素雰囲気中、1000deg
℃,760Torrで熱処理を施した。この試料を原子
間力顕微鏡により表面の平坦性を評価したところ、表面
のラフネスは水素処理前の荒れ25nmが1.6nmと
良好になった。
Thereafter, in a hydrogen atmosphere, 1000 deg.
The heat treatment was performed at 760 Torr at a temperature of 760 Torr. The flatness of the surface of this sample was evaluated by an atomic force microscope. As a result, the roughness of the surface became good, with a roughness of 25 nm before hydrogen treatment being 1.6 nm.

【0081】次に、このエピタキシャル層の表面を50
nm熱酸化した。該熱酸化膜上に光学研磨を施した溶融
石英(Fused Silica)基板を重ねあわせ、
酸素雰囲気中で400℃,20時間加熱することによ
り、両者の基板は、強固に接合された。
Next, the surface of this epitaxial layer was
nm. An optically polished fused silica substrate is superimposed on the thermal oxide film,
By heating at 400 ° C. for 20 hours in an oxygen atmosphere, both substrates were firmly joined.

【0082】その後、該張り合わせた基板を弗酸と過酸
化水素水との混合液(1:5)で攪拌しながら選択エッ
チングする。62分後には、単結晶Si層だけがエッチ
ングされずに残り、単結晶Siをエッチ・ストップの材
料として、多孔質Si基板は選択エッチングされ、完全
に除去された。
Thereafter, the bonded substrates are selectively etched while being stirred with a mixed solution (1: 5) of hydrofluoric acid and hydrogen peroxide solution. After 62 minutes, only the single-crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched using the single-crystal Si as a material for the etch stop and completely removed.

【0083】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く62分後でも20
オングストローム弱程度であり、多孔質層のエッチング
速度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層に
おけるエッチング量(数十オングストローム)は実用上
無視できる膜厚減少である。すなわち、200ミクロン
の厚みをもった多孔質化されたSi基板は、除去され、
溶融石英基板上に5μmの厚みを持った単結晶Si層が
均一に単結晶Si層の欠落もなく形成できた。
The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution was extremely low, even after 62 minutes.
The selectivity with the etching rate of the porous layer reaches about 10 times or more, and the etching amount (several tens of angstroms) in the non-porous layer is a practically negligible decrease in film thickness. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 microns is removed,
A single-crystal Si layer having a thickness of 5 μm was uniformly formed on the fused quartz substrate without any loss of the single-crystal Si layer.

【0084】また、透過型電子顕微鏡による断面観察の
結果、Si層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、
良好な結晶性が維持されていることが確認された。
As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope, no new crystal defects were introduced into the Si layer.
It was confirmed that good crystallinity was maintained.

【0085】(実施例4)200ミクロンの厚みを持っ
たp型(100)単結晶Si基板を50%のHF溶液中
において陽極化成を行った。この時の電流密度は、11
0mA/cm2であった。この時の多孔質化速度は、
8.7μm/min.であり200ミクロンの厚みを持
ったp型(100)Si基板全体は、23分で多孔質化
された。
Example 4 A p-type (100) single crystal Si substrate having a thickness of 200 μm was anodized in a 50% HF solution. The current density at this time is 11
It was 0 mA / cm 2 . The porosity rate at this time is
8.7 μm / min. The entire p-type (100) Si substrate having a thickness of 200 microns was made porous in 23 minutes.

【0086】該p型(100)多孔質Si基板上にCV
D法により、Siエピタキシャル層を1ミクロン低温成
長させた。堆積条件は、以下のとおりである。
CV was applied on the p-type (100) porous Si substrate.
By the method D, a Si epitaxial layer was grown at a low temperature of 1 micron. The deposition conditions are as follows.

【0087】ガス:SiH4(0.6l/min),H2
(100l/min) 温度:850℃ 圧力:40Torr 成長速度:0.3um/min
Gas: SiH 4 (0.6 l / min), H 2
(100 l / min) Temperature: 850 ° C. Pressure: 40 Torr Growth rate: 0.3 μm / min

【0088】この後、水素雰囲気中、900deg℃,
10Torrで熱処理を施した。この試料を原子間力顕
微鏡により表面の平坦性を評価したところ、表面のラフ
ネスは水素処理前の荒れ18nmが1.6nmと良好に
なった。
Thereafter, in a hydrogen atmosphere, 900 deg.
Heat treatment was performed at 10 Torr. When the flatness of the surface of this sample was evaluated by an atomic force microscope, the roughness of the surface was as good as 1.6 nm with a roughness of 18 nm before the hydrogen treatment.

【0089】次に、このエピタキシャル層の表面を50
nm熱酸化した。該熱酸化膜上にに光学研磨を施した5
00℃近辺に軟化点のあるガラス基板を重ねあわせ、酸
素雰囲気中で450℃,0.5時間加熱することによ
り、両者の基板は、強固に接合された。
Next, the surface of this epitaxial layer was
nm. Optical polishing was performed on the thermal oxide film.
A glass substrate having a softening point near 00 ° C. was overlaid and heated at 450 ° C. for 0.5 hour in an oxygen atmosphere, whereby both substrates were firmly joined.

【0090】その後、該張り合わせた基板をバッファー
ド弗酸とアルコールと過酸化水素水との混合液(10:
6:50)で撹はんすることなく選択エッチングする。
204分後には、単結晶Si層だけがエッチングされず
に残り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、
多孔質Si基板は選択エッチングされ、完全に除去され
た。
Then, the bonded substrates were mixed with a mixed solution of buffered hydrofluoric acid, alcohol and aqueous hydrogen peroxide (10:
6:50), selective etching is performed without stirring.
After 204 minutes, only the single crystal Si layer remains without being etched, and the single crystal Si is used as an etch stop material.
The porous Si substrate was selectively etched and completely removed.

【0091】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く204分後でも4
0オングストローム弱程度であり、多孔質層のエッチン
グ速度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層
におけるエッチング量(数十オングストローム)は実用
上無視できる膜厚減少である。すなわち、200ミクロ
ンの厚みをもった多孔質化されたSi基板は除去され、
低軟化点ガラス基板上に1μmの厚みを持った単結晶S
i層が均一に単結晶Siの欠落もなく形成できた。
The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution was extremely low, even after 204 minutes.
The selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches about 10 times or more, and the etching amount (several tens of angstroms) in the non-porous layer is a film thickness reduction that can be ignored in practical use. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 microns is removed,
Single crystal S having a thickness of 1 μm on a low softening point glass substrate
The i-layer could be formed uniformly without any loss of single-crystal Si.

【0092】また、透過型電子顕微鏡による断面観察の
結果、Si層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、
良好な結晶性が維持されていることが確認された。
As a result of observation of a cross section with a transmission electron microscope, no new crystal defects were introduced into the Si layer.
It was confirmed that good crystallinity was maintained.

【0093】(実施例5)525ミクロンの厚みを持っ
たp型(100)単結晶Si基板を50%のHF溶液中
において20分間陽極化成を行った。この時の電流密度
は、12mA/cm2であった。この時の多孔質化速度
は、1.1μm/min.であり525ミクロンの厚み
を持ったp型(100)Si基板は、20μm多孔質化
された。
(Example 5) A p-type (100) single-crystal Si substrate having a thickness of 525 microns was anodized in a 50% HF solution for 20 minutes. The current density at this time was 12 mA / cm 2 . At this time, the rate of making porous is 1.1 μm / min. The p-type (100) Si substrate having a thickness of 525 microns was made porous by 20 μm.

【0094】該多孔質化した基板を酸素雰囲気中で、3
00℃1時間熱処理を施した。
The porous substrate is placed in an oxygen atmosphere for 3 hours.
Heat treatment was performed at 00 ° C. for 1 hour.

【0095】該p型(100)多孔質Si基板上にバイ
アス スパッタ−法により、Siエピタキシャル層を
5.0ミクロン低温成長させた。堆積条件は、以下のと
おりである。
On the p-type (100) porous Si substrate, a Si epitaxial layer was grown at a low temperature of 5.0 μm by bias sputtering. The deposition conditions are as follows.

【0096】RF周波数:100MHz 高周波電力:600W 温度:300℃ Arガス圧力:8×10-3Torr 成長時間:120分 タ−ゲット直流バイアス:−200V 基板直流バイアス:+10VRF frequency: 100 MHz High frequency power: 600 W Temperature: 300 ° C. Ar gas pressure: 8 × 10 −3 Torr Growth time: 120 minutes Target DC bias: −200 V Substrate DC bias: +10 V

【0097】この後、水素雰囲気中、900deg℃,
10Torrで熱処理を施した。この試料を原子間力顕
微鏡により表面の平坦性を評価したところ、表面のラフ
ネスは水素処理前の荒れ13nmが1.4nmと良好に
なった。
Thereafter, in a hydrogen atmosphere, 900 deg.
Heat treatment was performed at 10 Torr. When the flatness of the surface of this sample was evaluated by an atomic force microscope, the roughness of the surface was as good as 1.4 nm with a roughness of 13 nm before the hydrogen treatment.

【0098】次に、このエピタキシャル層の表面に熱酸
化法により500nmの酸化シリコン層を形成した。該
熱酸化膜上にSi基板を重ねあわせ、窒素雰囲気中で1
000℃,2時間加熱することにより、両者の基板は、
強固に接合された。
Next, a 500 nm silicon oxide layer was formed on the surface of the epitaxial layer by a thermal oxidation method. An Si substrate is superimposed on the thermal oxide film, and is placed in a nitrogen atmosphere for 1 hour.
By heating at 000 ° C. for 2 hours, both substrates are
Strongly joined.

【0099】その後、多孔質化した基板側を裏面より研
削することにより、多孔質化されていないシリコン基板
領域を除去し、多孔質層を露出させた。
Thereafter, the nonporous silicon substrate region was removed by grinding the porous substrate side from the back surface, exposing the porous layer.

【0100】その後、該張り合わせた基板をバッファー
ド弗酸とアルコールと過酸化水素水との混合液(10:
6:50)で撹はんすることなく選択エッチングする。
20分後には、単結晶Si層だけがエッチングされずに
残り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、多
孔質Si基板は選択エッチングされ、完全に除去され
た。
Thereafter, the bonded substrate was mixed with a mixed solution of buffered hydrofluoric acid, alcohol and hydrogen peroxide solution (10:
6:50), selective etching is performed without stirring.
After 20 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched using the single crystal Si as a material for the etch stop, and completely removed.

【0101】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く204分後でも4
0オングストローム弱程度であり、多孔質層のエッチン
グ速度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層
におけるエッチング量(数十オングストローム)は実用
上無視できる膜厚減少である。すなわち、200ミクロ
ンの厚みをもった多孔質化されたSi基板は、除去さ
れ、Si基板上に500nmの酸化層を介して、0.7
5μmの厚みを持った単結晶Si層が欠落なく形成でき
た。
The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution was extremely low, even after 204 minutes.
The selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches about 10 times or more, and the etching amount (several tens of angstroms) in the non-porous layer is a film thickness reduction that can be ignored in practical use. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 microns is removed, and a 0.7 nm oxide layer is formed on the Si substrate via a 500 nm oxide layer.
A single-crystal Si layer having a thickness of 5 μm was formed without any omission.

【0102】また、透過型電子顕微鏡による断面観察の
結果、Si層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、
良好な結晶性が維持されていることが確認された。
As a result of observation of a cross section with a transmission electron microscope, no new crystal defects were introduced into the Si layer.
It was confirmed that good crystallinity was maintained.

【0103】(実施例6)600ミクロンの厚みを持っ
たp型(100)単結晶Si基板を50%のHF溶液中
において陽極化成を行った。この時の電流密度は、14
mA/cm2であった。この時の多孔質化速度は、1.
3μm/min.であり600ミクロンの厚みを持った
p型(100)Si基板は、20μmの多孔質化され
た。
(Example 6) A p-type (100) single crystal Si substrate having a thickness of 600 microns was anodized in a 50% HF solution. The current density at this time is 14
mA / cm 2 . At this time, the rate of making porous is as follows.
3 μm / min. The p-type (100) Si substrate having a thickness of 600 μm was made porous to 20 μm.

【0104】該p型(100)多孔質Si基板上に液相
成長法により、Siエピタキシャル層を10ミクロン低
温成長させた。成長条件は、以下のとおりである。
A 10 μm low-temperature Si epitaxial layer was grown on the p-type (100) porous Si substrate by a liquid phase growth method. The growth conditions are as follows.

【0105】溶媒:Sn 成長温度:900℃ 成長雰囲気:H2 成長時間:20分Solvent: Sn Growth temperature: 900 ° C. Growth atmosphere: H 2 Growth time: 20 minutes

【0106】この後、水素雰囲気中、950deg℃,
80Torrで熱処理を施した。この試料を原子間力顕
微鏡により表面の平坦性を評価したところ、表面のラフ
ネスは水素処理前の荒れ30nmが1.8nmと良好に
なった。
Thereafter, in a hydrogen atmosphere, at 950 deg.
Heat treatment was performed at 80 Torr. The flatness of the surface of this sample was evaluated by an atomic force microscope. As a result, the roughness of the surface was as good as 1.8 nm with a roughness of 30 nm before hydrogen treatment.

【0107】該Siエピタキシャル層上に表面に1μm
の酸化シリコン層を形成した単結晶シリコン基板を重ね
あわせ、窒素雰囲気中で700℃,5時間加熱すること
により、両者の基板は、強固に接合された。
On the surface of the Si epitaxial layer, 1 μm
The single-crystal silicon substrates on which the silicon oxide layers were formed were superimposed and heated in a nitrogen atmosphere at 700 ° C. for 5 hours, whereby both substrates were firmly joined.

【0108】その後、多孔質化した基板側を裏面より研
削することにより、多孔質化されていないシリコン基板
領域を除去し、多孔質層を露出させた。
Thereafter, the nonporous silicon substrate region was removed by grinding the porous substrate side from the back surface, exposing the porous layer.

【0109】その後、該張り合わせた基板をバッファー
ド弗酸とアルコールと過酸化水素水との混合液(10:
6:50)で撹はんすることなく選択エッチングする。
20分後には、単結晶Si層だけがエッチングされずに
残り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、多
孔質Si基板は選択エッチングされ、完全に除去され
た。
Thereafter, the bonded substrate was mixed with a mixed solution of buffered hydrofluoric acid, alcohol and aqueous hydrogen peroxide (10:
6:50), selective etching is performed without stirring.
After 20 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched using the single crystal Si as a material for the etch stop, and completely removed.

【0110】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く20分後でも10
オングストローム以下であり、多孔質層のエッチング速
度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層にお
けるエッチング量(数十オングストローム)は実用上無
視できる膜厚減少である。すなわち、多孔質化されたS
i基板は除去され、表面に参加層を有するシリコン基板
上に10μmの厚みを持った単結晶Si層が欠落なく形
成できた。
The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution was extremely low, even after 20 minutes.
Angstrom or less, the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches more than ten-fiveth power, and the etching amount (several tens of angstroms) of the non-porous layer is a film thickness decrease that can be ignored in practical use. That is, the porous S
The i-substrate was removed, and a single-crystal Si layer having a thickness of 10 μm was formed on the silicon substrate having the participation layer on the surface without any omission.

【0111】また、透過型電子顕微鏡による断面観察の
結果、Si層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、
良好な結晶性が維持されていることが確認された。
As a result of observation of a cross section with a transmission electron microscope, no new crystal defects were introduced into the Si layer.
It was confirmed that good crystallinity was maintained.

【0112】(実施例7)200ミクロンの厚みを持っ
たp型(100)Si基板表面にプロトンのイオン注入
によって、n型Si層を1ミクロン形成した。H+注入
量は、5×1015(ions/cm2)であった。この
基板を50%のHF溶液中において陽極化成を行った。
この時の電流密度は、100mA/cm2であった。こ
の時の多孔質化速度は、8.4μm/min.であり,
200ミクロンの厚みを持ったp型(100)Si基板
全体は、24分で多孔質化された。前述したようにこの
陽極化成では、p型(100)Si基板のみが多孔質化
されn型Si層には変化がなかった。
Example 7 An n-type Si layer was formed to a thickness of 1 μm on the surface of a p-type (100) Si substrate having a thickness of 200 μm by ion implantation of protons. The H + implantation dose was 5 × 10 15 (ions / cm 2 ). This substrate was anodized in a 50% HF solution.
The current density at this time was 100 mA / cm 2 . At this time, the rate of making porous is 8.4 μm / min. And
The entire p-type (100) Si substrate having a thickness of 200 microns was made porous in 24 minutes. As described above, in this anodization, only the p-type (100) Si substrate was made porous and the n-type Si layer did not change.

【0113】この後、水素雰囲気中、950deg℃,
80Torrで熱処理を施した。この試料を原子間力顕
微鏡により表面の平坦性を評価したところ、表面のラフ
ネスは水素処理前の荒13nmが1.1nmと良好にな
った。
Thereafter, in a hydrogen atmosphere, at 950 deg.
Heat treatment was performed at 80 Torr. When the flatness of the surface of this sample was evaluated by an atomic force microscope, the roughness of the surface was as good as 1.1 nm with a roughness of 13 nm before the hydrogen treatment.

【0114】次に、このn型単結晶層の表面を50nm
熱酸化した。該熱酸化膜上に光学研磨を施した溶融石英
ガラス基板を重ねあわせ、酸素雰囲気中で800℃,
0.5時間加熱することにより、両者の基板は、強固に
接合された。
Next, the surface of the n-type single crystal layer is
Thermally oxidized. An optically polished fused silica glass substrate is superimposed on the thermal oxide film, and is placed at 800 ° C. in an oxygen atmosphere.
By heating for 0.5 hour, both substrates were firmly joined.

【0115】減圧CVD法によってSi34を0.1μ
m堆積して、貼りあわせた2枚の基板を被覆して、多孔
質基板上の窒化膜のみを反応性イオンエッチングよって
除去する。その後、該張り合わせた基板をバッファード
弗酸とアルコールと過酸化水素水との混合液(10:
6:50)で撹はんすることなく選択エッチングする。
204分後には、単結晶Si層だけがエッチングされず
に残り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、
多孔質Si基板は選択エッチングされ、完全に除去され
た。
0.1 μm of Si 3 N 4 is formed by a low pressure CVD method.
Then, the two substrates that have been deposited and adhered are covered, and only the nitride film on the porous substrate is removed by reactive ion etching. After that, the bonded substrates were mixed with a mixed solution of buffered hydrofluoric acid, alcohol and hydrogen peroxide solution (10:
6:50), selective etching is performed without stirring.
After 204 minutes, only the single crystal Si layer remains without being etched, and the single crystal Si is used as an etch stop material.
The porous Si substrate was selectively etched and completely removed.

【0116】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く204分後でも4
0オングストローム弱程度であり、多孔質層のエッチン
グ速度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層
におけるエッチング量(数十オングストローム)は実用
上無視できる膜厚減少である。すなわち、200ミクロ
ンの厚みをもった多孔質化されたSi基板は、除去さ
れ、Si34層を除去した後には、溶融石英ガラス基板
上に1.0μmの厚みを持った単結晶Si層が均一に部
分的な欠落もなく形成できた。
The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution was extremely low, even after 204 minutes.
The selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches about 10 times or more, and the etching amount (several tens of angstroms) in the non-porous layer is a film thickness reduction that can be ignored in practical use. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 μm is removed, and after removing the Si 3 N 4 layer, a single-crystal Si layer having a thickness of 1.0 μm is formed on the fused quartz glass substrate. Was uniformly formed without any partial omission.

【0117】また、Si34層の代わりに、アピエゾン
ワックス、或いは、エレクトロンワックスを被覆した場
合にも同様の効果があり、多孔質化されたSi基板のみ
を完全に除去しえる。
The same effect can also be obtained when apiesone wax or electron wax is applied instead of the Si 3 N 4 layer, and only the porous Si substrate can be completely removed.

【0118】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。
As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope, S
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【0119】[0119]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
上記したような問題点及び上記したような要求に答え得
る半導体基板を作製する半導体基板の作製方法を提案す
ることができる。
As described in detail above, according to the present invention,
It is possible to propose a method of manufacturing a semiconductor substrate for manufacturing a semiconductor substrate which can meet the above-mentioned problems and the above-mentioned requirements.

【0120】また、本発明によれば、表面に絶縁層を有
する基体、ないしは、ガラスに代表される光透過性絶縁
物基体上に結晶性、及び、表面平坦性が単結晶ウエハ−
並に優れたSi結晶層を得るうえで、生産性、均一性、
制御性、経済性の面において卓越した方法を提供するこ
とができる。
According to the present invention, a substrate having an insulating layer on the surface or a light-transmissive insulator substrate represented by glass is formed on a single-crystal wafer having crystallinity and surface flatness.
Productivity, uniformity,
An excellent method in terms of controllability and economy can be provided.

【0121】特に、本発明によれば、単結晶シリコン薄
層表面を平坦化できるので、表面が荒れて形成された単
結晶シリコン薄層をも第2の基板と容易にしかも、均一
に、歩留りよく張り合わせることが可能である。しか
も、単結晶シリコン薄層表面を研磨や、エッチングなど
のように該単結晶シリコン薄層の厚さを減ずることな
く、該表面を平坦化できるので、基板面内における単結
晶シリコン薄層の膜厚のばら付きを低減できる。
In particular, according to the present invention, since the surface of the single-crystal silicon thin layer can be flattened, the yield of the single-crystal silicon thin layer having a rough surface can be easily and uniformly formed with the second substrate. It is possible to bond well. In addition, since the surface of the single-crystal silicon thin layer can be flattened without reducing the thickness of the single-crystal silicon thin layer such as polishing or etching, the film of the single-crystal silicon thin layer can be formed in the substrate plane. Variation in thickness can be reduced.

【0122】更に本発明によれば、従来のSOIデバイ
スの利点を実現し、応用可能な半導体基板の作製方法を
提案することができる。
Further, according to the present invention, it is possible to realize the advantages of the conventional SOI device and propose a method of manufacturing a semiconductor substrate which can be applied.

【0123】また、本発明によれば、SOI構造の大規
模集積回路を作製する際にも、高価なSOSや、SIM
OXの代替足り得る半導体基板の作製方法を提案するこ
とができる。
According to the present invention, even when a large-scale integrated circuit having an SOI structure is manufactured, an expensive SOS or SIM is required.
It is possible to propose a method for manufacturing a semiconductor substrate which can be substituted for OX.

【0124】本発明によれば、元々良質な単結晶Si基
板を出発材料として、単結晶層を表面にのみに残して下
部のSi基板を化学的に除去して光透過性絶縁物基板上
に移設させるものであり、実施例にも詳細に記述したよ
うに、多数処理を短時間に行うことが可能となり、その
生産性と経済性に多大の進歩がある。
According to the present invention, a high-quality single-crystal Si substrate is used as a starting material, and a single-crystal layer is left only on the surface, and the lower Si substrate is chemically removed to form a light-transmissive insulator substrate. As described in detail in the embodiment, it is possible to perform many processes in a short time, and there is a great improvement in productivity and economic efficiency.

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

【図1】本発明の工程を説明するための模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a process of the present invention.

【図2】多孔質と非多孔質Siのエッチング特性を示す
グラフである。
FIG. 2 is a graph showing etching characteristics of porous and non-porous Si.

【図3】本発明の工程を説明するための模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a process of the present invention.

【図4】本発明の工程を説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a process of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 基板 12 非多孔質Si単結晶層 13 基体 14 酸化シリコン膜 15 多孔質シリコン 16 荒れた表面 17 平坦な表面 31 p型Si単結晶基板 32 低不純物濃度層、あるいは、n型単結晶層 33 多孔質シリコン 34 基体 35 荒れた表面 36 平坦な表面 41 基板 42 非多孔質Si単結晶層 43 基体 44 酸化シリコン膜 45 多孔質シリコン 46 荒れた表面 47 平坦な表面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Substrate 12 Non-porous Si single crystal layer 13 Substrate 14 Silicon oxide film 15 Porous silicon 16 Rough surface 17 Flat surface 31 p-type Si single crystal substrate 32 Low impurity concentration layer or n-type single crystal layer 33 Porosity Porous silicon 34 Base 35 Rough surface 36 Flat surface 41 Substrate 42 Non-porous Si single crystal layer 43 Base 44 Silicon oxide film 45 Porous silicon 46 Rough surface 47 Flat surface

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−42818(JP,A) 特開 昭62−123098(JP,A) 特開 平1−183825(JP,A) 特開 平2−248051(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/304,21/306,21/308 H01L 21/02 Continuation of front page (56) References JP-A-3-42818 (JP, A) JP-A-6-123098 (JP, A) JP-A-1-183825 (JP, A) JP-A-2-24851 (JP, A) , A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/304, 21/306, 21/308 H01L 21/02

Claims (40)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 多孔質単結晶半導体領域上にエピタキシ
ャル成長された非多孔質単結晶半導体層を有する基板
を、前記エピタキシャル成長時の温度よりも高い温度で
あって、且つ前記非多孔質単結晶半導体層の融点以下の
温度の還元性雰囲気中で熱処理することによって、前記
非多孔質単結晶半導体層の表面を平坦化することを特徴
とする半導体基板の作製方法。
The method according to claim 1] substrate having a non-porous monocrystalline semiconductor layer epitaxially grown on the porous monocrystalline semiconductor region, at a temperature higher than the temperature during the epitaxial growth
There are, and the by heat treatment in a non-porous below the melting point temperature of the single crystal semiconductor layer reducing atmosphere, the semiconductor substrate, characterized by flattening the surface of said non-porous monocrystalline semiconductor layer Production method.
【請求項2】 前記熱処理を行う前の前記非多孔質単結
晶半導体層の表面は、数nmから数十nmの高さおよび
数nmから数百nmの周期を有する凹凸を有し、前記熱
処理によって前記表面の高低差を2nm以下とする請求
項1に記載の半導体基板の作製方法。
Surface wherein said prior performing the heat treatment non-porous monocrystalline semiconductor layer has irregularities having a period of a few hundred nm from the height and number nm to several tens nm from several nm, the heat treatment 2. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the height difference of the surface is set to 2 nm or less.
【請求項3】 前記還元性雰囲気は、水素雰囲気又は水
素を含む雰囲気である請求項1または2に記載の半導体
基板の作製方法。
3. The method according to claim 1, wherein the reducing atmosphere is a hydrogen atmosphere or an atmosphere containing hydrogen.
【請求項4】 前記熱処理が、大気圧以下の圧力の下で
行われる請求項1〜3のいずれかに記載の半導体基板の
作製方法。
4. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the heat treatment is performed under a pressure lower than the atmospheric pressure.
【請求項5】 前記熱処理が、200Torr以下の圧
力の下で行われる請求項4に記載の半導体基板の作製方
法。
5. The method according to claim 4, wherein the heat treatment is performed under a pressure of 200 Torr or less.
【請求項6】 前記熱処理が、300℃以上の温度で行
われる請求項1〜5のいずれかに記載の半導体基板の作
製方法。
6. The method according to claim 1, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 300 ° C. or higher.
【請求項7】 前記熱処理が、500℃以上の温度で行
われる請求項6に記載の半導体基板の作製方法。
7. The method according to claim 6, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 500 ° C. or higher.
【請求項8】 前記熱処理が、1200℃以下の温度で
行われる請求項1〜7のいずれかに記載の半導体基板の
作製方法。
8. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 1200 ° C. or less.
【請求項9】 前記多孔質単結晶半導体領域及び非多孔
質単結晶半導体層は、単結晶シリコンから成る請求項1
〜8のいずれかに記載の半導体基板の作製方法。
9. The semiconductor device according to claim 1, wherein the porous single crystal semiconductor region and the non-porous single crystal semiconductor layer are made of single crystal silicon.
9. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to any one of items 1 to 8.
【請求項10】 多孔質単結晶半導体層と非多孔質単結
晶半導体層とを有する第1の基板を用意する工程、前記
第1の基板を、還元性雰囲気中で、且つ前記非多孔質単
結晶半導体層の融点以下の温度で熱処理する工程、前記
熱処理された第1の基板と第2の基板とを絶縁層を介し
て、且つ前記非多孔質単結晶半導体層が内側に位置する
多層構造体が得られるように貼り合わせる工程、及び前
記多層構造体から前記多孔質単結晶半導体層を除去する
工程、とを有することを特徴とする半導体基板の作製方
法。
10. A step of preparing a first substrate having a porous single-crystal semiconductor layer and a non-porous single-crystal semiconductor layer, wherein the first substrate is placed in a reducing atmosphere under the non-porous single-crystal semiconductor layer. A step of heat-treating at a temperature equal to or lower than the melting point of the crystalline semiconductor layer; A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising: a step of bonding to obtain a body; and a step of removing the porous single-crystal semiconductor layer from the multilayer structure.
【請求項11】 前記第2の基板は、シリコン基板から
成る請求項10に記載の半導体基板の作製方法。
11. The method according to claim 10, wherein the second substrate comprises a silicon substrate.
【請求項12】 前記第2の基板及び絶縁層は、シリコ
ン基板の表面を酸化することによって形成される請求項
10に記載の半導体基板の作製方法。
12. The method according to claim 10, wherein the second substrate and the insulating layer are formed by oxidizing a surface of a silicon substrate.
【請求項13】 前記第1の基板及び絶縁層は、多孔質
単結晶半導体層と非多孔質単結晶半導体層とを有する基
板の、前記非多孔質単結晶半導体層の表面を酸化するこ
とによって形成される請求項10に記載の半導体基材の
作製方法。
13. The first substrate and the insulating layer are formed by oxidizing a surface of the non-porous single-crystal semiconductor layer of a substrate having a porous single-crystal semiconductor layer and a non-porous single-crystal semiconductor layer. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 10, which is formed.
【請求項14】 前記絶縁層は、第1の絶縁層及び第2
の絶縁層から成り、前記第1の基板及び第1の絶縁層
は、多孔質単結晶半導体層と非多孔質単結晶半導体層と
を有する基板の、前記非多孔質単結晶半導体層の表面を
酸化することによって形成され、前記第2の基板及び第
2の絶縁層は、シリコン基板の表面を酸化することによ
って形成される請求項10に記載の半導体基材の作製方
法。
14. The insulating layer according to claim 1, wherein the insulating layer comprises a first insulating layer and a second insulating layer.
Of made of an insulating layer, the first substrate and the first insulating layer, the substrate having a porous monocrystalline semiconductor layer and a nonporous single crystal semiconductor layer, the surface of the non-porous monocrystalline semiconductor layer The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 10, wherein the second substrate and the second insulating layer are formed by oxidizing, and the second substrate and the second insulating layer are formed by oxidizing a surface of a silicon substrate.
【請求項15】 多孔質単結晶半導体層と非多孔質単結
晶半導体層とを有する第1の基板を用意する工程、前記
第1の基板を、還元性雰囲気中で、且つ前記非多孔質単
結晶半導体層の融点以下の温度で熱処理する工程、前記
熱処理された第1の基板と光透過性の第2の基板とを、
前記非多孔質単結晶半導体層が内側に位置する多層構造
体が得られるように貼り合わせる工程、及び前記多層構
造体から前記多孔質単結晶半導体層を除去する工程、と
を有することを特徴とする半導体基板の作製方法。
15. A step of preparing a first substrate having a porous single-crystal semiconductor layer and a non-porous single-crystal semiconductor layer, wherein the first substrate is placed in a reducing atmosphere under the non-porous single-crystal semiconductor layer. A step of performing a heat treatment at a temperature equal to or lower than the melting point of the crystalline semiconductor layer, the heat-treated first substrate and the light-transmissive second substrate,
Bonding the non-porous single-crystal semiconductor layer so that a multilayer structure located inside is obtained, and removing the porous single-crystal semiconductor layer from the multi-layer structure. Of manufacturing a semiconductor substrate.
【請求項16】 前記第2の基板は、石英基板から成る
請求項15に記載の半導体基板の作製方法。
16. The method according to claim 15, wherein the second substrate is a quartz substrate.
【請求項17】 前記第2の基板は、ガラス基板から成
る請求項15に記載の半導体基板の作製方法。
17. The method according to claim 15, wherein the second substrate is a glass substrate.
【請求項18】 前記多孔質単結晶半導体層及び非多孔
質単結晶半導体層は、シリコンから成る請求項10〜1
7のいずれかに記載の半導体基板の作製方法。
18. The semiconductor device according to claim 10, wherein said porous single-crystal semiconductor layer and said non-porous single-crystal semiconductor layer are made of silicon.
8. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to any one of 7.
【請求項19】 前記非多孔質単結晶半導体層の厚さが
50ミクロン以下である請求項10〜18のいずれかに
記載の半導体基板の作製方法。
19. The method according to claim 10, wherein the thickness of the non-porous single-crystal semiconductor layer is 50 μm or less.
【請求項20】 前記貼り合わせの工程が、酸素雰囲気
又は窒素雰囲気中で加熱する処理を含む請求項10〜1
9のいずれかに記載の半導体基板の作製方法。
20. The bonding step according to claim 10, wherein the bonding step includes a heating treatment in an oxygen atmosphere or a nitrogen atmosphere.
10. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to any one of the above items 9.
【請求項21】 前記非多孔質単結晶半導体層は、前記
多孔質単結晶半導体層上にエピタキシャル成長法によっ
て形成される請求項10〜20のいずれかに記載の半導
体基板の作製方法。
21. The method according to claim 10, wherein the non-porous single-crystal semiconductor layer is formed on the porous single-crystal semiconductor layer by an epitaxial growth method.
【請求項22】 前記非多孔質単結晶半導体層は、分子
線エピタキシャル成長法、プラズマCVD法、熱CVD
法、光CVD法、バイアス・スパッター法、及び液相成
長法から選択される方法によって形成される請求項21
に記載の半導体基板の作製方法。
22. The non-porous single crystal semiconductor layer is formed by a molecular beam epitaxial growth method, a plasma CVD method, or a thermal CVD method.
22. A film formed by a method selected from the group consisting of a CVD method, a photo CVD method, a bias sputtering method, and a liquid phase growth method.
3. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to item 1.
【請求項23】 前記第1の基板の多孔質単結晶半導体
層は、非多孔質単結晶半導体から成る基板の少なくとも
一部を多孔質化することによって形成される請求項10
〜22のいずれかに記載の半導体基板の作製方法。
23. The porous single crystal semiconductor layer of the first substrate is formed by making at least a part of a substrate made of a non-porous single crystal semiconductor porous.
23. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to any one of items 22 to 22.
【請求項24】 前記第1の基板の多孔質単結晶半導体
層は、非多孔質単結晶半導体から成る基板を部分的に多
孔質化することによって形成され、前記貼り合わせ工程
の後、多孔質単結晶半導体層を除去する前に、前記第1
の基板の多孔質化されずに残っている領域を除去する工
程を有する請求項23に記載の半導体基板の作製方法。
24. The porous single-crystal semiconductor layer of the first substrate is formed by partially making a substrate made of a non-porous single-crystal semiconductor porous, and after the bonding step, a porous single-crystal semiconductor layer is formed. Before removing the single crystal semiconductor layer, the first
24. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 23, further comprising a step of removing a region of the substrate that has not been made porous.
【請求項25】 前記第1の基板の多孔質化されずに残
っている領域は、研磨又は研削によって除去される請求
項24に記載の半導体基板の作製方法。
25. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 24, wherein a region of the first substrate that remains without being made porous is removed by polishing or grinding.
【請求項26】 前記第1の基板は、一方の面側をn
型、他方の面側をp型としたシリコン基板のp型に形成
された領域を多孔質化することによって形成される請求
項23に記載の半導体基板の作製方法。
26. The first substrate, wherein one surface side is n
24. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 23, wherein the semiconductor substrate is formed by making a p-type region of a silicon substrate having a mold and the other surface side p-type.
【請求項27】 前記多孔質化は、陽極化成によって行
われる請求項23〜26のいずれかに記載の半導体基板
の作製方法。
27. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 23, wherein said porous layer is formed by anodization.
【請求項28】 前記第1の基板の熱処理に先立って、
前記非多孔質単結晶半導体層の表面を弗酸によって洗浄
する請求項10〜27のいずれかに記載の半導体基板の
作製方法。
28. The method according to claim 28, further comprising:
The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 10, wherein a surface of the non-porous single crystal semiconductor layer is washed with hydrofluoric acid.
【請求項29】 更に前記多孔質単結晶半導体層を除去
した後の、多層構造体の非多孔質単結晶半導体層から単
結晶半導体層をエピタキシャル成長させる請求項10〜
28のいずれかに記載の半導体基板の作製方法。
29. An epitaxial growth of a single crystal semiconductor layer from a non-porous single crystal semiconductor layer of a multilayer structure after removing the porous single crystal semiconductor layer.
29. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to any one of items 28.
【請求項30】 前記多孔質単結晶半導体層の除去は、
エッチングを用いてなされる請求項10〜29のいずれ
かに記載の半導体基板の作製方法。
30. The removal of the porous single crystal semiconductor layer,
The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 10, wherein the method is performed by etching.
【請求項31】 前記エッチングには、エッチャントと
して弗酸を含有する水溶液が用いられる請求項30に記
載の半導体基板の作製方法。
31. The method according to claim 30, wherein an aqueous solution containing hydrofluoric acid is used as the etchant for the etching.
【請求項32】 前記熱処理を行う前の前記非多孔質単
結晶半導体層の表面は、数nmから数十nmの高さおよ
び数nmから数百nmの周期を有する凹凸を有し、前記
熱処理によって前記表面の高低差を2nm以下とする請
求項10〜31のいずれかに記載の半導体基板の作製方
法。
Surface 32. The prior performing the heat treatment non-porous monocrystalline semiconductor layer has irregularities having a period of a few hundred nm from the height and number nm to several tens nm from several nm, the heat treatment 32. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 10, wherein the height difference of the surface is set to 2 nm or less.
【請求項33】 前記還元性雰囲気は、水素雰囲気又は
水素を含む雰囲気である請求項10〜32のいずれかに
記載の半導体基板の作製方法。
33. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 10, wherein the reducing atmosphere is a hydrogen atmosphere or an atmosphere containing hydrogen.
【請求項34】 前記熱処理が、大気圧以下の圧力の下
で行われる請求項10〜33のいずれかに記載の半導体
基板の作製方法。
34. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 10, wherein the heat treatment is performed at a pressure lower than the atmospheric pressure.
【請求項35】 前記熱処理が、200Torr以下の
圧力の下で行われる請求項34に記載の半導体基板の作
製方法。
35. The method according to claim 34, wherein the heat treatment is performed under a pressure of 200 Torr or less.
【請求項36】 前記熱処理が、300℃以上の温度で
行われる請求項10〜35のいずれかに記載の半導体基
板の作製方法。
36. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 10, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 300 ° C. or higher.
【請求項37】 前記熱処理が、500℃以上の温度で
行われる請求項36に記載の半導体基板の作製方法。
37. The method according to claim 36, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 500 ° C. or higher.
【請求項38】 前記熱処理が、1200℃以下の温度
で行われる請求項10〜37のいずれかに記載の半導体
基板の作製方法。
38. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 10, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 1200 ° C. or lower.
【請求項39】 前記熱処理に先だって、前記非多孔質
単結晶半導体層表面の酸化膜を除去する工程を有する請
求項1、10、15記載の半導体基板の作製方法。
39. The non-porous material prior to the heat treatment.
A process for removing an oxide film on the surface of a single crystal semiconductor layer;
16. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, 10, or 15.
【請求項40】 前記請求項1〜3のいずれかに記載
の方法により作製された半導体基板。
40. A semiconductor substrate produced by the method according to any one of the claims 1 to 3 9.
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