JP3391984B2 - 半導体基板の製造方法およびｓｏｉ基板 - Google Patents
半導体基板の製造方法およびｓｏｉ基板Info
- Publication number
- JP3391984B2 JP3391984B2 JP17900096A JP17900096A JP3391984B2 JP 3391984 B2 JP3391984 B2 JP 3391984B2 JP 17900096 A JP17900096 A JP 17900096A JP 17900096 A JP17900096 A JP 17900096A JP 3391984 B2 JP3391984 B2 JP 3391984B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- porous
- substrate
- layer
- manufacturing
- semiconductor substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 186
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 28
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 28
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 101
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 64
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 51
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 38
- 229910021426 porous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 36
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 17
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 12
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 11
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 11
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 10
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 claims description 9
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 123
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 71
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 69
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 69
- 239000010408 film Substances 0.000 description 45
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 33
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 20
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 18
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 7
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 6
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 3
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 3
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N dichlorosilane Chemical compound Cl[SiH2]Cl MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005361 soda-lime glass Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1892—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof methods involving the use of temporary, removable substrates
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁体上に結晶性
が単結晶ウエハー並に優れた単結晶層を有するＳＯＩ基
板を得るうえで、特に均一性、制御性に優れた半導体基
板の製造方法およびＳＯＩ基板に関するものである。
が単結晶ウエハー並に優れた単結晶層を有するＳＯＩ基
板を得るうえで、特に均一性、制御性に優れた半導体基
板の製造方法およびＳＯＩ基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】絶縁物上の単結晶シリコン半導体層の形
成は、Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ（Ｓ
ＯＩ）技術として広く知られ、通常のシリコン集積回路
を作製するバルクシリコン基板では到達しえない数々の
優位点をこの基板が有することから、多くの研究が成さ
れてきた。
成は、Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ（Ｓ
ＯＩ）技術として広く知られ、通常のシリコン集積回路
を作製するバルクシリコン基板では到達しえない数々の
優位点をこの基板が有することから、多くの研究が成さ
れてきた。
【０００３】最近報告されたＳＯＩ形成法の中で、特に
質的に優れているものとして通称「貼り合わせＳＯＩ」
がある。これは、少なくとも一方が酸化等により絶縁膜
が形成されている２枚のウエハーの鏡面同士を密着さ
せ、熱処理を施して密着界面の結合を強力なものとした
後、どちらか一方側から基板を研磨、或いはエッチング
することによって絶縁膜上に任意の厚みを持ったシリコ
ン単結晶薄膜を残すという技術である。この技術におい
て最も重要なのはシリコン基板を薄膜化する工程であ
る。即ち通常数百μｍもの厚さのシリコン基板を均一に
数μｍ、もしくは１μｍ以下の厚さまで研磨、或いはエ
ッチングしなければならず、その制御性や均一性の面で
技術的に極めて困難である。
質的に優れているものとして通称「貼り合わせＳＯＩ」
がある。これは、少なくとも一方が酸化等により絶縁膜
が形成されている２枚のウエハーの鏡面同士を密着さ
せ、熱処理を施して密着界面の結合を強力なものとした
後、どちらか一方側から基板を研磨、或いはエッチング
することによって絶縁膜上に任意の厚みを持ったシリコ
ン単結晶薄膜を残すという技術である。この技術におい
て最も重要なのはシリコン基板を薄膜化する工程であ
る。即ち通常数百μｍもの厚さのシリコン基板を均一に
数μｍ、もしくは１μｍ以下の厚さまで研磨、或いはエ
ッチングしなければならず、その制御性や均一性の面で
技術的に極めて困難である。
【０００４】ここでシリコンの薄膜化の方法には大別し
て２通りある。１つは研磨のみで行なう方法（ＢＰＳＯ
Ｉ：Ｂｏｎｄｉｎｇ ａｎｄ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ Ｓ
ＯＩ）であり、もう１つは残すべきシリコン薄膜の直上
（単体の基板作製時では直下）にエッチングストップ層
を設け、基板エッチングとエッチングストップ層のエッ
チングの２段階で行なう方法（ＢＥＳＯＩ：Ｂｏｎｄ
ａｎｄ Ｅｔｃｈｂａｃｋ ＳＯＩ）である。
て２通りある。１つは研磨のみで行なう方法（ＢＰＳＯ
Ｉ：Ｂｏｎｄｉｎｇ ａｎｄ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ Ｓ
ＯＩ）であり、もう１つは残すべきシリコン薄膜の直上
（単体の基板作製時では直下）にエッチングストップ層
を設け、基板エッチングとエッチングストップ層のエッ
チングの２段階で行なう方法（ＢＥＳＯＩ：Ｂｏｎｄ
ａｎｄ Ｅｔｃｈｂａｃｋ ＳＯＩ）である。
【０００５】残すべきシリコン膜厚の均一性に着目する
と、ＢＰＳＯＩは前述したように非常に制御が困難であ
る。つまり研磨の場合は研磨機の試料を置く面が基準面
となるために、支持基板となるウエハー自体に少しでも
厚みの分布があれば、それがそのまま活性層の厚み分布
に影響してしまうからである。通常薄膜ＳＯＩ基板の活
性層は数十オングストロームの分布の制御が必要となる
ため、基板そのものにこれだけの制御性を求めるのは実
質上不可能であり、従ってＢＰＳＯＩの膜厚制御性は困
難と言わざるを得ない。一方ＢＥＳＯＩではシリコン活
性層は予め形成してあるエッチングストップ層の上にエ
ピタキシャル成長する場合が多いので、膜厚の均一性を
確保するにはこのＢＥＳＯＩが現在のところ有利とされ
ている。しかしながらエッチングストップ層は不純物を
高濃度に含んでいる場合が多く、その濃度差によってエ
ッチングの選択性を得ている場合が殆どである。つまり
このことは貼り合わせ後のアニール等の熱処理時に不純
物が拡散すると、エッチング特性を変化させてしまう可
能性も含んでいる。また一般的に不純物の濃度差による
エッチング速度比、即ちエッチング選択比は高々数十か
ら数百であり、どうしても活性層のオーバーエッチン
グ、もしくは分布の発生を避けられない。
と、ＢＰＳＯＩは前述したように非常に制御が困難であ
る。つまり研磨の場合は研磨機の試料を置く面が基準面
となるために、支持基板となるウエハー自体に少しでも
厚みの分布があれば、それがそのまま活性層の厚み分布
に影響してしまうからである。通常薄膜ＳＯＩ基板の活
性層は数十オングストロームの分布の制御が必要となる
ため、基板そのものにこれだけの制御性を求めるのは実
質上不可能であり、従ってＢＰＳＯＩの膜厚制御性は困
難と言わざるを得ない。一方ＢＥＳＯＩではシリコン活
性層は予め形成してあるエッチングストップ層の上にエ
ピタキシャル成長する場合が多いので、膜厚の均一性を
確保するにはこのＢＥＳＯＩが現在のところ有利とされ
ている。しかしながらエッチングストップ層は不純物を
高濃度に含んでいる場合が多く、その濃度差によってエ
ッチングの選択性を得ている場合が殆どである。つまり
このことは貼り合わせ後のアニール等の熱処理時に不純
物が拡散すると、エッチング特性を変化させてしまう可
能性も含んでいる。また一般的に不純物の濃度差による
エッチング速度比、即ちエッチング選択比は高々数十か
ら数百であり、どうしても活性層のオーバーエッチン
グ、もしくは分布の発生を避けられない。
【０００６】ＢＥＳＯＩのように活性層の膜厚が均一
で、従来のＢＥＳＯＩよりもエッチバックの選択性が数
桁も良いという例では本出願人が提案したものがある。
この方法は、シリコン基板の表面を陽極化成により多孔
質化し、この上にシリコン活性層をエピタキシャル成長
させた後、貼り合わせを行なうことで該シリコン層を他
方の基板に移しかえ、ＳＯＩ基板を作製するというもの
である（特開平５−２１３３８号公報）。この方法は、
多孔質シリコンが非多孔質単結晶シリコンに比べてエッ
チング液に対するエッチングレートが非常に大きいこと
を利用するものであり、良質なＳＯＩ基板を低コストで
作製し得る優れた方法である。本発明者らは、上記方法
に適用し得るエッチャントについても提案を行なってい
る（特開平６−３４２７８４号公報他）。
で、従来のＢＥＳＯＩよりもエッチバックの選択性が数
桁も良いという例では本出願人が提案したものがある。
この方法は、シリコン基板の表面を陽極化成により多孔
質化し、この上にシリコン活性層をエピタキシャル成長
させた後、貼り合わせを行なうことで該シリコン層を他
方の基板に移しかえ、ＳＯＩ基板を作製するというもの
である（特開平５−２１３３８号公報）。この方法は、
多孔質シリコンが非多孔質単結晶シリコンに比べてエッ
チング液に対するエッチングレートが非常に大きいこと
を利用するものであり、良質なＳＯＩ基板を低コストで
作製し得る優れた方法である。本発明者らは、上記方法
に適用し得るエッチャントについても提案を行なってい
る（特開平６−３４２７８４号公報他）。
【０００７】本発明者らの研究によれば、多孔質シリコ
ンの高選択エッチング特性は、例えばフッ酸と過酸化水
素水の混合液などのフッ酸系エッチャントにより得られ
る。
ンの高選択エッチング特性は、例えばフッ酸と過酸化水
素水の混合液などのフッ酸系エッチャントにより得られ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フッ酸
系のエッチング液は、活性層に含まれる結晶欠陥をも選
択的にエッチングしてしまうことが最近になって報告さ
れた（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｓ １９４４ ＩＥＥＥ Ｉ
ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＳＯＩ Ｃｏｎｆｅｒｅｎ
ｃｅ，ｐｌｌｌ）。本発明者らの検討の結果この作用に
よると条件によっては活性層の微小孔（ピンホール）の
形成や、更にこのピンホールを通って下地酸化膜の侵食
等貼り合わせ基板の貼り合わせ界面におけるボイド（ｖ
ｏｉｄ）形成の要因となる場合があることがわかった。
系のエッチング液は、活性層に含まれる結晶欠陥をも選
択的にエッチングしてしまうことが最近になって報告さ
れた（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｓ １９４４ ＩＥＥＥ Ｉ
ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＳＯＩ Ｃｏｎｆｅｒｅｎ
ｃｅ，ｐｌｌｌ）。本発明者らの検討の結果この作用に
よると条件によっては活性層の微小孔（ピンホール）の
形成や、更にこのピンホールを通って下地酸化膜の侵食
等貼り合わせ基板の貼り合わせ界面におけるボイド（ｖ
ｏｉｄ）形成の要因となる場合があることがわかった。
【０００９】本発明の目的は、上記多孔質層を選択的に
エッチングする技術を用いたＳＯＩ基板形成法におい
て、多孔質層のエッチングの際に、結晶欠陥のエッチン
グに起因するボイドの発生を極めて低く抑制することに
ある。
エッチングする技術を用いたＳＯＩ基板形成法におい
て、多孔質層のエッチングの際に、結晶欠陥のエッチン
グに起因するボイドの発生を極めて低く抑制することに
ある。
【００１０】本発明の別の目的は、貼り合わせ界面にお
けるボイド及び非多孔質単結晶シリコン層中の欠陥の数
を極めて低い値に制御し得る半導体基板の製造方法を提
供することにある。
けるボイド及び非多孔質単結晶シリコン層中の欠陥の数
を極めて低い値に制御し得る半導体基板の製造方法を提
供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
本発明の半導体基板の製造方法は、下述する構成のもの
である。即ち、本発明の半導体基板の製造方法は、多孔
質シリコン層上に非多孔質単結晶シリコン層をエピタキ
シャル成長させた第１の基板を用意する工程、前記第１
の基板と第２の基板とを少なくともいずれか一方の基板
の貼り合わせ面に酸化シリコン層を有する状態で且つ、
前記非多孔質単結晶シリコン層が貼り合わされた基板の
内側に位置するように貼り合わせる工程、及び前記多孔
質シリコン層をエッチング除去する工程を有する半導体
基板の製造方法において、フッ酸と過酸化水素水との混
合液、またはフッ酸と硝酸との混合液もしくは該フッ酸
と硝酸との混合液に酢酸を加えた液からなり、非多孔質
単結晶シリコン及び酸化シリコンに対するエッチング速
度が共に１０オングストローム／分以下であるエッチン
グ液を用いて、前記多孔質シリコン層をエッチング除去
することを特徴とするものである。また、本発明のＳＯ
Ｉ基板は、本発明の半導体基板の製造方法により製造さ
れたものである。
本発明の半導体基板の製造方法は、下述する構成のもの
である。即ち、本発明の半導体基板の製造方法は、多孔
質シリコン層上に非多孔質単結晶シリコン層をエピタキ
シャル成長させた第１の基板を用意する工程、前記第１
の基板と第２の基板とを少なくともいずれか一方の基板
の貼り合わせ面に酸化シリコン層を有する状態で且つ、
前記非多孔質単結晶シリコン層が貼り合わされた基板の
内側に位置するように貼り合わせる工程、及び前記多孔
質シリコン層をエッチング除去する工程を有する半導体
基板の製造方法において、フッ酸と過酸化水素水との混
合液、またはフッ酸と硝酸との混合液もしくは該フッ酸
と硝酸との混合液に酢酸を加えた液からなり、非多孔質
単結晶シリコン及び酸化シリコンに対するエッチング速
度が共に１０オングストローム／分以下であるエッチン
グ液を用いて、前記多孔質シリコン層をエッチング除去
することを特徴とするものである。また、本発明のＳＯ
Ｉ基板は、本発明の半導体基板の製造方法により製造さ
れたものである。
【００１２】上記構成の本発明によれば、上述した解決
すべき課題が解決され、極めて良質なＳＯＩ基板を製造
し得る。
すべき課題が解決され、極めて良質なＳＯＩ基板を製造
し得る。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の半導体基板の製造方法
は、前述したとおりの構成のものである。
は、前述したとおりの構成のものである。
【００１４】本発明は、１例として非多孔質単結晶シリ
コン基板の表層を部分的に多孔質化して得られる多孔質
単結晶シリコン層上に非多孔質単結晶シリコン層をエピ
タキシャル成長させたものを第１の基板として用い、該
第１の基板と、第２の基板を貼り合わせた後、第１の基
板の多孔質化せずに非多孔質単結晶シリコンとして残っ
ている領域の一部もしくは全部を研削や研磨等の機械的
な除去方法により除去する態様をも包含する。
コン基板の表層を部分的に多孔質化して得られる多孔質
単結晶シリコン層上に非多孔質単結晶シリコン層をエピ
タキシャル成長させたものを第１の基板として用い、該
第１の基板と、第２の基板を貼り合わせた後、第１の基
板の多孔質化せずに非多孔質単結晶シリコンとして残っ
ている領域の一部もしくは全部を研削や研磨等の機械的
な除去方法により除去する態様をも包含する。
【００１５】本発明において、非多孔質単結晶シリコン
基板の多孔質化は、陽極化成（ａｎｏｄｉｚａｔｉｏ
ｎ）により形成される。こうして得られた多孔質シリコ
ン層は、平均約６００Å程度の径の孔が多数形成され、
且つ単結晶性を維持した層となる。
基板の多孔質化は、陽極化成（ａｎｏｄｉｚａｔｉｏ
ｎ）により形成される。こうして得られた多孔質シリコ
ン層は、平均約６００Å程度の径の孔が多数形成され、
且つ単結晶性を維持した層となる。
【００１６】多孔質単結晶シリコン層の選択エッチング
メカニズムは次の通りである。まずエッチング液が毛細
管現象によって孔内に浸透し、それと同時に多孔質の壁
面のエッチングが開始される。このとき単結晶シリコン
に対するエッチング速度が十分に遅いと、多孔質層の内
壁が完全にエッチングされる前に、毛細管現象によって
エッチング液が活性層（多孔質層上にエピタキシャル成
長させた非多孔質単結晶シリコン層）と多孔質層の界面
にまで到達する。そして内壁の厚みが零になったとき
に、多孔質層全体が崩壊するように消滅するのである。
このとき活性層も多少エッチングされることになるが、
実際には多孔質の内壁の厚さの１／２程度がエッチング
されたことにしかならない。即ち数十オングストローム
である。従って厚い多孔質層を全てエッチングしても、
活性層は殆どエッチングされずに残るのである。
メカニズムは次の通りである。まずエッチング液が毛細
管現象によって孔内に浸透し、それと同時に多孔質の壁
面のエッチングが開始される。このとき単結晶シリコン
に対するエッチング速度が十分に遅いと、多孔質層の内
壁が完全にエッチングされる前に、毛細管現象によって
エッチング液が活性層（多孔質層上にエピタキシャル成
長させた非多孔質単結晶シリコン層）と多孔質層の界面
にまで到達する。そして内壁の厚みが零になったとき
に、多孔質層全体が崩壊するように消滅するのである。
このとき活性層も多少エッチングされることになるが、
実際には多孔質の内壁の厚さの１／２程度がエッチング
されたことにしかならない。即ち数十オングストローム
である。従って厚い多孔質層を全てエッチングしても、
活性層は殆どエッチングされずに残るのである。
【００１７】一方、エッチング液の単結晶シリコンに対
するエッチング速度が速い場合は、毛細管現象によって
液が孔内に染み込むより速く多孔質層表面からのエッチ
ングが優勢となり、多孔質の内壁が崩壊する前に多孔質
層が表層から等速度でエッチングされることになる。そ
してそのままの速度で活性層も連続してエッチングさ
れ、良好な選択性は現れない。
するエッチング速度が速い場合は、毛細管現象によって
液が孔内に染み込むより速く多孔質層表面からのエッチ
ングが優勢となり、多孔質の内壁が崩壊する前に多孔質
層が表層から等速度でエッチングされることになる。そ
してそのままの速度で活性層も連続してエッチングさ
れ、良好な選択性は現れない。
【００１８】つまり、良好な選択エッチングが成立する
のは、ある時間ｔでの多孔質表面からのエッチング量
（厚み）をｙs ，同時間における多孔質内への液の染み
込み距離をｙp としたとき、ｙs ＜ｙp での条件を満た
したときである。更に言えばｙ s はエッチング速度ａ
に、ｙp は液体の多孔質内への浸透速度ｋにそれぞれ依
存する。ｙp の値は多孔質の孔径等で決定されるが、通
常多孔質上に良質な単結晶薄膜をエピタキシャル成長さ
せるためには、ある限定された条件（孔度など）の多孔
質だけが用いられる。従ってｋ値はほぼ一定となり、ａ
の値によってエッチングの選択性が決定されるのであ
る。
のは、ある時間ｔでの多孔質表面からのエッチング量
（厚み）をｙs ，同時間における多孔質内への液の染み
込み距離をｙp としたとき、ｙs ＜ｙp での条件を満た
したときである。更に言えばｙ s はエッチング速度ａ
に、ｙp は液体の多孔質内への浸透速度ｋにそれぞれ依
存する。ｙp の値は多孔質の孔径等で決定されるが、通
常多孔質上に良質な単結晶薄膜をエピタキシャル成長さ
せるためには、ある限定された条件（孔度など）の多孔
質だけが用いられる。従ってｋ値はほぼ一定となり、ａ
の値によってエッチングの選択性が決定されるのであ
る。
【００１９】そして、その値は約１０オングストローム
／分以下であり、好ましくは２オングストローム／分前
後であることが実験により求められた。また１オングス
トローム／分より小さな値では、選択性は出るものの総
エッチング時間が膨大なものとなってしまうために不適
当である。また、１０オングストローム／分よりも大き
いと、エッチングの選択性が劣化し、残すべき単結晶薄
膜のエッチング量が大きくなることにより、膜厚分布が
大きくなるため、不適当である。
／分以下であり、好ましくは２オングストローム／分前
後であることが実験により求められた。また１オングス
トローム／分より小さな値では、選択性は出るものの総
エッチング時間が膨大なものとなってしまうために不適
当である。また、１０オングストローム／分よりも大き
いと、エッチングの選択性が劣化し、残すべき単結晶薄
膜のエッチング量が大きくなることにより、膜厚分布が
大きくなるため、不適当である。
【００２０】従来、多孔質の選択エッチングはフッ酸系
の溶液で、単結晶シリコンに対するエッチング速度が十
分に遅いように調整されたものが用いられてきた。例え
ばフッ酸（４９％）と過酸化水素水（３０％）の１：５
混合液などが代表的な例である。
の溶液で、単結晶シリコンに対するエッチング速度が十
分に遅いように調整されたものが用いられてきた。例え
ばフッ酸（４９％）と過酸化水素水（３０％）の１：５
混合液などが代表的な例である。
【００２１】しかしこれは選択エッチングが成立するこ
とだけを満足するための条件である。つまり従来の選択
エッチング液は、活性層に含まれる各種欠陥に対するエ
ッチング速度や下地酸化膜に対するエッチング速度に対
しては考慮されていないのである。
とだけを満足するための条件である。つまり従来の選択
エッチング液は、活性層に含まれる各種欠陥に対するエ
ッチング速度や下地酸化膜に対するエッチング速度に対
しては考慮されていないのである。
【００２２】そこで本発明者らは、従来のように単結晶
シリコンに対するエッチング速度が十分小さく、尚且つ
下地ＳｉＯ2 に対するエッチング速度も共に小さいエッ
チング液を用いて、多孔質シリコンを選択エッチングす
ることとした。
シリコンに対するエッチング速度が十分小さく、尚且つ
下地ＳｉＯ2 に対するエッチング速度も共に小さいエッ
チング液を用いて、多孔質シリコンを選択エッチングす
ることとした。
【００２３】この例として有機アルカリであるＴＭＡＨ
（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）が挙
げられる。ＴＭＡＨ水溶液は常温において、図９のよう
なシリコンエッチング速度の溶液濃度依存性を示す。ま
たＳｉＯ2 に対するエッチング速度は、溶液濃度によら
ずいずれも検出限界以下であった。
（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）が挙
げられる。ＴＭＡＨ水溶液は常温において、図９のよう
なシリコンエッチング速度の溶液濃度依存性を示す。ま
たＳｉＯ2 に対するエッチング速度は、溶液濃度によら
ずいずれも検出限界以下であった。
【００２４】従って、多孔質の選択エッチングにＴＭＡ
Ｈ水溶液を用いる場合、エッチング速度を１０オングス
トローム／分以下とするためには、液濃度が約５０ｐｐ
ｍ以下のものを使用すればよいことになる。
Ｈ水溶液を用いる場合、エッチング速度を１０オングス
トローム／分以下とするためには、液濃度が約５０ｐｐ
ｍ以下のものを使用すればよいことになる。
【００２５】別の例としてフッ酸と過酸化水素水の混合
溶液の例を図１０に示す。この溶液はＴＭＡＨとは逆
に、シリコンに対するエッチング速度は広い濃度範囲で
ほぼ２〜３オングストローム／分と一定であり、ＳｉＯ
2に対するエッチング速度に濃度依存性が現れる。
溶液の例を図１０に示す。この溶液はＴＭＡＨとは逆
に、シリコンに対するエッチング速度は広い濃度範囲で
ほぼ２〜３オングストローム／分と一定であり、ＳｉＯ
2に対するエッチング速度に濃度依存性が現れる。
【００２６】従って、この溶液を用いて多孔質シリコン
とＳｉＯ2 の両方のエッチング速度を１０オングストロ
ーム以下にするためには、過酸化水素水に対するフッ酸
濃度を約０．５％以下にしなければならない。尚上記過
酸化水素水の８０％を水に置き換えてもほぼ同じエッチ
ング特性を示すこともわかっている。
とＳｉＯ2 の両方のエッチング速度を１０オングストロ
ーム以下にするためには、過酸化水素水に対するフッ酸
濃度を約０．５％以下にしなければならない。尚上記過
酸化水素水の８０％を水に置き換えてもほぼ同じエッチ
ング特性を示すこともわかっている。
【００２７】また、アルカリ系の例としては、ＫＯＨ水
溶液、ＮａＯＨ水溶液、アンモニア水（ＮＨ4 ＯＨ）等
が挙げられる。これらはＴＭＡＨ同様ＳｉＯ2 に対する
エッチング速度は溶液濃度によらずほぼ一定で極めて小
さい。
溶液、ＮａＯＨ水溶液、アンモニア水（ＮＨ4 ＯＨ）等
が挙げられる。これらはＴＭＡＨ同様ＳｉＯ2 に対する
エッチング速度は溶液濃度によらずほぼ一定で極めて小
さい。
【００２８】またフッ酸系の例としては、フッ酸・硝酸
・（水）混合溶液、フッ酸・硝酸・酢酸・（水）混合溶
液等が挙げられ、これらはある一定領域でフッ酸・過酸
化水素水溶液同様の濃度／エッチング特性を示す。
・（水）混合溶液、フッ酸・硝酸・酢酸・（水）混合溶
液等が挙げられ、これらはある一定領域でフッ酸・過酸
化水素水溶液同様の濃度／エッチング特性を示す。
【００２９】本発明は、上述のように多孔質層のエッチ
ングをどのようなエッチャントを用いて行なうかに特徴
があるが、良質なＳＯＩ基板を得るに際しては、いくつ
かの実施形態がある。
ングをどのようなエッチャントを用いて行なうかに特徴
があるが、良質なＳＯＩ基板を得るに際しては、いくつ
かの実施形態がある。
【００３０】以下、図面を参照しながら、本発明の方法
について説明する。
について説明する。
【００３１】（態様１）まず図１及び図８を用いて説明
する。
する。
【００３２】単結晶シリコン基板１００を陽極化成して
多孔質シリコン１０１を形成する（図１Ａ）。このとき
多孔質化する厚みは、基板の片側表面層数μｍ〜数十μ
ｍでよい。またシリコン基板１００全体を陽極化成して
もかまわない。
多孔質シリコン１０１を形成する（図１Ａ）。このとき
多孔質化する厚みは、基板の片側表面層数μｍ〜数十μ
ｍでよい。またシリコン基板１００全体を陽極化成して
もかまわない。
【００３３】多孔質シリコンの形成方法については、図
８を用いて説明する。まず基板としてＰ型の単結晶シリ
コン基板６００を用意する。Ｎ型でも不可能ではない
が、その場合は低抵抗の基板に限定されるか、または光
を基板表面に照射してホールの生成を促進した状態で行
なわなければならない。基板６００を図８（Ａ）に示す
ような装置にセッティングする。即ち基板の片側がフッ
酸系の溶液６０４に接していて、溶液側に負の電極６０
６がとられており、逆側は正の金属電極６０５に接して
いる。これと別に図８（Ｂ）に示すように、正電極側６
０５′も溶液６０４′を介して電位をとってもかまわな
い。いずれにせよフッ酸系溶液に接している負の電極側
から多孔質化が起こる。フッ酸系溶液６０４としては、
一般的には濃フッ酸（４９％ＨＦ）を用いる。純水（Ｈ
2 Ｏ）で希釈していくと、流す電流値にもよるが、ある
濃度からエッチングが起こってしまうので好ましくな
い。また陽極化成中に基板６００の表面から気泡が発生
してしまい、この気泡を効率よく取り除く目的から、界
面活性剤としてアルコールを加えることもできる。アル
コールとしてメタノール、エタノール、プロパノール、
イソプロパノール等が用いられる。また界面活性剤の代
わりに撹はん器を用いて、溶液を撹はんしながら陽極化
成を行ってもよい。負電極６０６に関しては、フッ酸溶
液に対して侵食されないような材料、例えば金（Ａ
ｕ）、白金（Ｐｔ）等が用いられる。正側の電極６０５
の材質は一般に用いられる金属材料でかまわないが、陽
極化成が基板６００すべてになされた時点で、フッ酸系
溶液６０４が正電極６０５に達するので、正電極６０５
の表面にも耐フッ酸溶液性の金属膜をコーティングして
おくとよい。陽極化成を行う電流値は最大数百ｍＡ／ｃ
ｍ2 であり、最小値は零でなければよい。この値は多孔
質化したシリコンの表面に良質のエピタキシャル成長が
できる範囲内で決定される。通常電流値が大きいと陽極
化成の速度が増すと同時に、多孔質シリコン層の密度が
小さくなる。即ち孔の占める体積が大きくなる。これに
よってエピタキシャル成長の条件が変わってくるのであ
る。
８を用いて説明する。まず基板としてＰ型の単結晶シリ
コン基板６００を用意する。Ｎ型でも不可能ではない
が、その場合は低抵抗の基板に限定されるか、または光
を基板表面に照射してホールの生成を促進した状態で行
なわなければならない。基板６００を図８（Ａ）に示す
ような装置にセッティングする。即ち基板の片側がフッ
酸系の溶液６０４に接していて、溶液側に負の電極６０
６がとられており、逆側は正の金属電極６０５に接して
いる。これと別に図８（Ｂ）に示すように、正電極側６
０５′も溶液６０４′を介して電位をとってもかまわな
い。いずれにせよフッ酸系溶液に接している負の電極側
から多孔質化が起こる。フッ酸系溶液６０４としては、
一般的には濃フッ酸（４９％ＨＦ）を用いる。純水（Ｈ
2 Ｏ）で希釈していくと、流す電流値にもよるが、ある
濃度からエッチングが起こってしまうので好ましくな
い。また陽極化成中に基板６００の表面から気泡が発生
してしまい、この気泡を効率よく取り除く目的から、界
面活性剤としてアルコールを加えることもできる。アル
コールとしてメタノール、エタノール、プロパノール、
イソプロパノール等が用いられる。また界面活性剤の代
わりに撹はん器を用いて、溶液を撹はんしながら陽極化
成を行ってもよい。負電極６０６に関しては、フッ酸溶
液に対して侵食されないような材料、例えば金（Ａ
ｕ）、白金（Ｐｔ）等が用いられる。正側の電極６０５
の材質は一般に用いられる金属材料でかまわないが、陽
極化成が基板６００すべてになされた時点で、フッ酸系
溶液６０４が正電極６０５に達するので、正電極６０５
の表面にも耐フッ酸溶液性の金属膜をコーティングして
おくとよい。陽極化成を行う電流値は最大数百ｍＡ／ｃ
ｍ2 であり、最小値は零でなければよい。この値は多孔
質化したシリコンの表面に良質のエピタキシャル成長が
できる範囲内で決定される。通常電流値が大きいと陽極
化成の速度が増すと同時に、多孔質シリコン層の密度が
小さくなる。即ち孔の占める体積が大きくなる。これに
よってエピタキシャル成長の条件が変わってくるのであ
る。
【００３４】以上のようにして形成した多孔質層１０１
上に、非多孔質の単結晶シリコン層１０２をエピタキシ
ャル成長させる（図１Ｂ）。エピタキシャル成長は一般
的な熱ＣＶＤ、減圧ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、分子線エ
ピタキシー、スパッタ法等で行なわれる。成長する膜厚
はＳＯＩ層の設計値と同じくすれば良い。
上に、非多孔質の単結晶シリコン層１０２をエピタキシ
ャル成長させる（図１Ｂ）。エピタキシャル成長は一般
的な熱ＣＶＤ、減圧ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、分子線エ
ピタキシー、スパッタ法等で行なわれる。成長する膜厚
はＳＯＩ層の設計値と同じくすれば良い。
【００３５】エピタキシャル層１０２の表面を酸化して
ＳｉＯ2 層１０３（熱酸化を含む）を形成する（図１
Ｃ）。これはエピタキシャル層を次の工程で直接支持基
板と貼り合わせた場合、貼り合わせ界面には不純物が偏
析しやすく、また界面の原子の非結合手（ダングリング
ボンド）が多くなり、薄膜デバイスの特性を不安定化さ
せる要因になるからである。但し必ずしもこの工程は必
須ではなく、上記現象が問題とならないようなデバイス
構成を考えるならば省略してもかまわない。ここで、Ｓ
ｉＯ2 層１０３は、ＳＯＩ基板の絶縁層としての機能を
果たすが、絶縁層は、貼り合わせる基板表面の少なくと
も１面に形成される必要があり、絶縁層の形成に際して
は種々の態様がある。
ＳｉＯ2 層１０３（熱酸化を含む）を形成する（図１
Ｃ）。これはエピタキシャル層を次の工程で直接支持基
板と貼り合わせた場合、貼り合わせ界面には不純物が偏
析しやすく、また界面の原子の非結合手（ダングリング
ボンド）が多くなり、薄膜デバイスの特性を不安定化さ
せる要因になるからである。但し必ずしもこの工程は必
須ではなく、上記現象が問題とならないようなデバイス
構成を考えるならば省略してもかまわない。ここで、Ｓ
ｉＯ2 層１０３は、ＳＯＩ基板の絶縁層としての機能を
果たすが、絶縁層は、貼り合わせる基板表面の少なくと
も１面に形成される必要があり、絶縁層の形成に際して
は種々の態様がある。
【００３６】尚、酸化する場合酸化膜厚は、貼り合わせ
界面に取り込まれる大気中からのコンタミネーションの
影響を受けない程度の厚みがあれば良い。
界面に取り込まれる大気中からのコンタミネーションの
影響を受けない程度の厚みがあれば良い。
【００３７】上記表面が酸化されたエピタキシャル面を
有する基板１００と、支持基板となるＳｉＯ2 層１０４
を表面に有する基板１１０を用意する。支持基板１１０
はシリコン基板表面を酸化（熱酸化を含む）したもの、
石英ガラス、結晶化ガラス、任意基板上にＳｉＯ2 を堆
積したものなどが挙げられる。
有する基板１００と、支持基板となるＳｉＯ2 層１０４
を表面に有する基板１１０を用意する。支持基板１１０
はシリコン基板表面を酸化（熱酸化を含む）したもの、
石英ガラス、結晶化ガラス、任意基板上にＳｉＯ2 を堆
積したものなどが挙げられる。
【００３８】上記用意した２枚の基板を洗浄した後に貼
り合わせる（図１Ｄ）。洗浄方法は通常の半導体基板を
（例えば酸化前に）洗浄する工程に準じて行なう。
り合わせる（図１Ｄ）。洗浄方法は通常の半導体基板を
（例えば酸化前に）洗浄する工程に準じて行なう。
【００３９】貼り合わせた後に基板を全面で加圧する
と、接合の強度を高める効果がある。
と、接合の強度を高める効果がある。
【００４０】そして次に貼り合った基板を熱処理する。
熱処理温度は高い方が好ましいが、あまり高すぎると多
孔質層１０１が構造変化をおこしてしまったり、基板に
含まれていた不純物がエピタキシャル層に拡散すること
があるので、これらをおこさない温度と時間を選択する
必要がある。具体的には６００〜１１００℃程度が好ま
しい。また基板によっては高温で熱処理できないものが
ある。例えば支持基板１１０が石英ガラスである場合に
は、シリコンと石英の熱膨張係数の違いから、２００℃
程度以下の温度でしか熱処理できない。この温度を越え
ると貼り合わせた基板が応力で剥がれたり、または割れ
たりしてしまう。ただし熱処理は次の工程で行なうバル
クシリコン１００の研削やエッチングの際の応力に耐え
られれば良い。従って２００℃以下の温度であっても活
性化の表面処理条件を最適化することで、プロセスは行
なえる。
熱処理温度は高い方が好ましいが、あまり高すぎると多
孔質層１０１が構造変化をおこしてしまったり、基板に
含まれていた不純物がエピタキシャル層に拡散すること
があるので、これらをおこさない温度と時間を選択する
必要がある。具体的には６００〜１１００℃程度が好ま
しい。また基板によっては高温で熱処理できないものが
ある。例えば支持基板１１０が石英ガラスである場合に
は、シリコンと石英の熱膨張係数の違いから、２００℃
程度以下の温度でしか熱処理できない。この温度を越え
ると貼り合わせた基板が応力で剥がれたり、または割れ
たりしてしまう。ただし熱処理は次の工程で行なうバル
クシリコン１００の研削やエッチングの際の応力に耐え
られれば良い。従って２００℃以下の温度であっても活
性化の表面処理条件を最適化することで、プロセスは行
なえる。
【００４１】次にエピタキシャル成長層１０２を残して
シリコン基板部分１００と多孔質部分１０１を選択的に
除去する（図１Ｅ）。まずシリコン基板部分１００は表
面グラインダー等による研削や研磨、或いは水酸化カリ
ウム、アンモニア水等のアルカリ溶液、或いはＴＭＡＨ
等の有機アルカリ溶液を用いたエッチングにより除去す
る。エッチングの場合は１００℃以下の温溶液中で行な
うのが効果的である。アルカリ系の溶液はＳｉＯ2 を殆
どエッチングしないので、支持基板がガラスかもしくは
酸化膜で覆われたシリコン基板であれば、シリコン基板
部分のみを選択的にエッチングできる。また、フッ酸と
硝酸、もしくはこれに酢酸等を加えた酸混合液でエッチ
ング除去することも可能である。但しフッ酸硝酸系エッ
チャントは支持基板をも多少エッチングするので、長時
間の使用は避けた方がよい。
シリコン基板部分１００と多孔質部分１０１を選択的に
除去する（図１Ｅ）。まずシリコン基板部分１００は表
面グラインダー等による研削や研磨、或いは水酸化カリ
ウム、アンモニア水等のアルカリ溶液、或いはＴＭＡＨ
等の有機アルカリ溶液を用いたエッチングにより除去す
る。エッチングの場合は１００℃以下の温溶液中で行な
うのが効果的である。アルカリ系の溶液はＳｉＯ2 を殆
どエッチングしないので、支持基板がガラスかもしくは
酸化膜で覆われたシリコン基板であれば、シリコン基板
部分のみを選択的にエッチングできる。また、フッ酸と
硝酸、もしくはこれに酢酸等を加えた酸混合液でエッチ
ング除去することも可能である。但しフッ酸硝酸系エッ
チャントは支持基板をも多少エッチングするので、長時
間の使用は避けた方がよい。
【００４２】シリコン基板部分１００を機械的研磨ある
いはエッチングにより除去し、多孔質部分１０１が露出
した時点でエッチングを一旦終了する。そして露出した
多孔質部分１０１を、前述したような単結晶シリコン及
びＳｉＯ2 に対するエッチング速度が共に１０オングス
トローム／分以下になるような溶液を用いてエッチング
除去する。エッチングの際に膜の均一性を出すために、
超音波洗浄装置を用いるとよい。但し超音波によってエ
ッチング速度が若干上昇するので注意が必要である。
いはエッチングにより除去し、多孔質部分１０１が露出
した時点でエッチングを一旦終了する。そして露出した
多孔質部分１０１を、前述したような単結晶シリコン及
びＳｉＯ2 に対するエッチング速度が共に１０オングス
トローム／分以下になるような溶液を用いてエッチング
除去する。エッチングの際に膜の均一性を出すために、
超音波洗浄装置を用いるとよい。但し超音波によってエ
ッチング速度が若干上昇するので注意が必要である。
【００４３】更に、以上説明した工程に下述する工程を
付加することもできる。
付加することもできる。
【００４４】（１）多孔質層の孔の内壁の酸化
多孔質シリコン層の隣接する孔の間の壁の厚みは、数ｎ
ｍ〜数十ｎｍと非常に薄い。このためエピタキシャルシ
リコン層形成時、貼り合わせ後の熱処理時等、多孔質層
に高温処理を施すと孔壁が凝集することにより、孔壁が
粗大化して孔をふさぎ、エッチング速度が低下してしま
う場合がある。そこで多孔質層の形成後、孔壁に薄い酸
化膜を形成して、孔の粗大化を抑制することができる。
しかし、多孔質層上には非多孔質単結晶シリコン層をエ
ピタキシャル成長させる必要があることから、多孔質層
の孔壁の内部には、単結晶性が残るように孔の内壁の表
面だけを酸化する必要がある。ここで形成される酸化膜
は、数Å〜数十Åの膜厚とするのが望ましい。このよう
な膜厚の酸化膜は、酸素雰囲気中で２００℃〜７００℃
の温度、より好ましくは２５０℃〜５００℃の温度での
熱処理により形成される。
ｍ〜数十ｎｍと非常に薄い。このためエピタキシャルシ
リコン層形成時、貼り合わせ後の熱処理時等、多孔質層
に高温処理を施すと孔壁が凝集することにより、孔壁が
粗大化して孔をふさぎ、エッチング速度が低下してしま
う場合がある。そこで多孔質層の形成後、孔壁に薄い酸
化膜を形成して、孔の粗大化を抑制することができる。
しかし、多孔質層上には非多孔質単結晶シリコン層をエ
ピタキシャル成長させる必要があることから、多孔質層
の孔壁の内部には、単結晶性が残るように孔の内壁の表
面だけを酸化する必要がある。ここで形成される酸化膜
は、数Å〜数十Åの膜厚とするのが望ましい。このよう
な膜厚の酸化膜は、酸素雰囲気中で２００℃〜７００℃
の温度、より好ましくは２５０℃〜５００℃の温度での
熱処理により形成される。
【００４５】（２）水素アニール処理
本発明者らは、先にＥＰ５５３８５２Ａ２公報におい
て、水素雰囲気下の熱処理により、シリコン表面の微小
な荒れ（ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）を除去し、非常になめら
かなシリコン表面が得られることを示した。本発明にお
いても、水素雰囲気下でのアニールを適用することがで
きる。水素アニールは、例えば、多孔質シリコン層形成
後、エピタキシャルシリコン層形成前に行なうことがで
き、これと別に多孔質シリコン層のエッチング除去後に
得られるＳＯＩ基板に行なうことができる。エピタキシ
ャルシリコン層形成前に行なう水素アニール処理によっ
ては、多孔質シリコン表面を構成する水素原子のマイグ
レーション（ｍｉｇｒａｔｉｏｎ）により、孔の最表面
が閉塞されるという現象が生ずる。孔の最表面が閉塞さ
れた状態でエピタキシャルシリコン層の形成が行なわれ
ると、より結晶欠陥の少ないエピタキシャルシリコン層
が得られる。一方、多孔質シリコン層のエッチング後に
行なう水素アニールによっては、エッチングにより多少
荒れたエピタキシャルシリコン表面をなめらかにする作
用と、ボンディングの際に貼り合わせ界面に不可避的に
とり込まれるクリーンルーム中のボロンをとばすという
作用がある。
て、水素雰囲気下の熱処理により、シリコン表面の微小
な荒れ（ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）を除去し、非常になめら
かなシリコン表面が得られることを示した。本発明にお
いても、水素雰囲気下でのアニールを適用することがで
きる。水素アニールは、例えば、多孔質シリコン層形成
後、エピタキシャルシリコン層形成前に行なうことがで
き、これと別に多孔質シリコン層のエッチング除去後に
得られるＳＯＩ基板に行なうことができる。エピタキシ
ャルシリコン層形成前に行なう水素アニール処理によっ
ては、多孔質シリコン表面を構成する水素原子のマイグ
レーション（ｍｉｇｒａｔｉｏｎ）により、孔の最表面
が閉塞されるという現象が生ずる。孔の最表面が閉塞さ
れた状態でエピタキシャルシリコン層の形成が行なわれ
ると、より結晶欠陥の少ないエピタキシャルシリコン層
が得られる。一方、多孔質シリコン層のエッチング後に
行なう水素アニールによっては、エッチングにより多少
荒れたエピタキシャルシリコン表面をなめらかにする作
用と、ボンディングの際に貼り合わせ界面に不可避的に
とり込まれるクリーンルーム中のボロンをとばすという
作用がある。
【００４６】（態様２）図２に示した態様について説明
する。なお、図２中の１１００〜１１１０は図１の１０
０〜１１０に対応している。態様１においては、貼り合
わされる２枚の基板の表面は、ＳｉＯ2 層１０３とＳｉ
Ｏ2 層１０４であったが、必らずしも両面がＳｉＯ2 層
である必要はなく、少なくとも１つの面がＳｉＯ2 で構
成されていれば良い。ここで示す態様は、多孔質シリコ
ン層上に形成されたエピタキシャルシリコン層１１０２
（Ｂ１）表面を、シリコン基板１１１０上に形成された
酸化膜１１０４表面と貼り合わせる（Ｃ１）ものと、エ
ピタキシャルシリコン層１１０２（Ｂ２）の表面を熱酸
化して形成した酸化膜１１０３表面を酸化処理していな
いシリコン基板１１１０の表面と貼り合わせる（Ｃ２）
ものである。ここで示す態様においても、他の工程は、
態様１と同様に行なうことができる。
する。なお、図２中の１１００〜１１１０は図１の１０
０〜１１０に対応している。態様１においては、貼り合
わされる２枚の基板の表面は、ＳｉＯ2 層１０３とＳｉ
Ｏ2 層１０４であったが、必らずしも両面がＳｉＯ2 層
である必要はなく、少なくとも１つの面がＳｉＯ2 で構
成されていれば良い。ここで示す態様は、多孔質シリコ
ン層上に形成されたエピタキシャルシリコン層１１０２
（Ｂ１）表面を、シリコン基板１１１０上に形成された
酸化膜１１０４表面と貼り合わせる（Ｃ１）ものと、エ
ピタキシャルシリコン層１１０２（Ｂ２）の表面を熱酸
化して形成した酸化膜１１０３表面を酸化処理していな
いシリコン基板１１１０の表面と貼り合わせる（Ｃ２）
ものである。ここで示す態様においても、他の工程は、
態様１と同様に行なうことができる。
【００４７】（態様３）図３に示した態様について説明
する。図３に付した番号のうち図２と同じ番号のもの
は、図２と同様の部位を表わす。ここで示す態様におい
ては、エピタキシャルシリコン膜が形成された基板（Ｂ
１，Ｂ２）と貼り合わせる基板に、石英ガラス、青板ガ
ラス等のガラス材料１２１０（Ｃ１，Ｃ２）を用いるこ
とが特徴的である。この態様としては、エピタキシャル
シリコン層１１０２（Ｂ１）をガラス基板１２１０と貼
り合わせる（Ｃ１）態様と、エピタキシャルシリコン層
１１０２の表面を熱酸化して形成された酸化膜１１０３
（Ｂ２）とガラス基板１２１０と貼り合わせる（Ｃ２）
態様が示されている。ここで示す態様においても他の工
程は、態様１と同様に行なうことができる。
する。図３に付した番号のうち図２と同じ番号のもの
は、図２と同様の部位を表わす。ここで示す態様におい
ては、エピタキシャルシリコン膜が形成された基板（Ｂ
１，Ｂ２）と貼り合わせる基板に、石英ガラス、青板ガ
ラス等のガラス材料１２１０（Ｃ１，Ｃ２）を用いるこ
とが特徴的である。この態様としては、エピタキシャル
シリコン層１１０２（Ｂ１）をガラス基板１２１０と貼
り合わせる（Ｃ１）態様と、エピタキシャルシリコン層
１１０２の表面を熱酸化して形成された酸化膜１１０３
（Ｂ２）とガラス基板１２１０と貼り合わせる（Ｃ２）
態様が示されている。ここで示す態様においても他の工
程は、態様１と同様に行なうことができる。
【００４８】以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳
細に説明する。
細に説明する。
【００４９】（実施例１）６２５ミクロンの厚みを持っ
た５インチＰ型（１００）単結晶シリコン基板（０．１
〜０．２Ωｃｍ）を用意し、これを図８（Ａ）に示す装
置にセットして陽極化成を行なった。これによりシリコ
ン基板１００の表面に２０μｍの多孔質シリコン層１０
１を形成した（図１（Ａ））。この時の溶液６０４には
４９％ＨＦ溶液を用い、電流密度は１ｍＡ／ｃｍ2 であ
った。そしてこの時の多孔質化速度は約１μｍ／分であ
り、２０μｍの厚みの多孔質層は約２０分で得られた。
た５インチＰ型（１００）単結晶シリコン基板（０．１
〜０．２Ωｃｍ）を用意し、これを図８（Ａ）に示す装
置にセットして陽極化成を行なった。これによりシリコ
ン基板１００の表面に２０μｍの多孔質シリコン層１０
１を形成した（図１（Ａ））。この時の溶液６０４には
４９％ＨＦ溶液を用い、電流密度は１ｍＡ／ｃｍ2 であ
った。そしてこの時の多孔質化速度は約１μｍ／分であ
り、２０μｍの厚みの多孔質層は約２０分で得られた。
【００５０】こうして得られた多孔質シリコン層１０１
上にＣＶＤ法により、単結晶シリコン層１０２を０．２
５μｍの厚みにエピタキシャル成長させた（図１
（Ｂ））。堆積条件は以下のとおりである。
上にＣＶＤ法により、単結晶シリコン層１０２を０．２
５μｍの厚みにエピタキシャル成長させた（図１
（Ｂ））。堆積条件は以下のとおりである。
【００５１】使用ガス：ＳｉＨ4 ／Ｈ2
ガス流量：０．６２／１４０（ｌ／ｍｉｎ）
温度：８５０℃
圧力：８０Ｔｏｒｒ
成長速度：０．１２μｍ／分
上記方法にて作成した基板を水蒸気雰囲気中９００℃の
条件で処理し、０．１μｍの酸化膜１０３を得た（図１
（Ｃ））。
条件で処理し、０．１μｍの酸化膜１０３を得た（図１
（Ｃ））。
【００５２】次いで上記表面を酸化した基板と、これと
は別に用意しておいた表面に０．５μｍの酸化膜１０４
を有する５インチ基板１１０を酸・アンモニアを用いた
系で洗浄し、スピン乾燥した後に処理面同士を貼り合わ
せた（図１（Ｄ））。その後に８００℃、６時間の熱処
理を行なった。
は別に用意しておいた表面に０．５μｍの酸化膜１０４
を有する５インチ基板１１０を酸・アンモニアを用いた
系で洗浄し、スピン乾燥した後に処理面同士を貼り合わ
せた（図１（Ｄ））。その後に８００℃、６時間の熱処
理を行なった。
【００５３】熱処理後にシリコン基板１００側を表面研
削装置で６１０μｍ研削し、多孔質シリコン１０１を露
出させた。
削装置で６１０μｍ研削し、多孔質シリコン１０１を露
出させた。
【００５４】この基板を引き続き選択エッチング溶液中
に浸し、超音波をかけながら多孔質部分１０１のみを選
択的に全てエッチングした（図１（Ｅ））。このとき選
択エッチング溶液の組成と単結晶シリコンに対するエッ
チング速度、ＳｉＯ2 に対するエッチング速度は次のと
おりとした。
に浸し、超音波をかけながら多孔質部分１０１のみを選
択的に全てエッチングした（図１（Ｅ））。このとき選
択エッチング溶液の組成と単結晶シリコンに対するエッ
チング速度、ＳｉＯ2 に対するエッチング速度は次のと
おりとした。
【００５５】
選択エッチング液＝ＴＭＡＨ水溶液（２４ｐｐｍ）
対シリコンエッチング速度＝５オングストローム／分
対ＳｉＯ2 エッチング速度＝１オングストローム／分以
下 この結果、０．６μｍのシリコン酸化膜上に約０．２μ
ｍの単結晶シリコン膜を備えたＳＯＩ基板が出来上が
り、ＳＯＩ膜のボイドの密度は、従来のＳｉＯ2のエッ
チング速度の大きなエッチング液で多孔質層をエッチン
グしたものに比べて約１／１００に減少した。
下 この結果、０．６μｍのシリコン酸化膜上に約０．２μ
ｍの単結晶シリコン膜を備えたＳＯＩ基板が出来上が
り、ＳＯＩ膜のボイドの密度は、従来のＳｉＯ2のエッ
チング速度の大きなエッチング液で多孔質層をエッチン
グしたものに比べて約１／１００に減少した。
【００５６】（実施例２）図４を用いて説明する。
【００５７】３００μｍの厚みを持った抵抗率０．０１
Ω・ｃｍの４インチＰ型（１００）シリコン基板２００
を用意し、その表層を実施例１と同様にして２０μｍだ
け多孔質シリコン層２０１とした（図４（Ａ））。
Ω・ｃｍの４インチＰ型（１００）シリコン基板２００
を用意し、その表層を実施例１と同様にして２０μｍだ
け多孔質シリコン層２０１とした（図４（Ａ））。
【００５８】得られた多孔質面上に実施例１と同様にし
てエピタキシャル層２０２を０．１５μｍの厚みに形成
した（図４（Ｂ））。
てエピタキシャル層２０２を０．１５μｍの厚みに形成
した（図４（Ｂ））。
【００５９】上記方法にて作成した基板を１０００℃の
水蒸気中で０．１μｍ酸化した（図４（Ｃ））。
水蒸気中で０．１μｍ酸化した（図４（Ｃ））。
【００６０】上記表面を酸化した基板２００と、これと
は別に用意しておいた４インチの石英基板２１０を、洗
浄した後に互いの鏡面を貼り合わせた（図４（Ｄ））。
続いて１８０℃、２４時間の熱処理を行なった。
は別に用意しておいた４インチの石英基板２１０を、洗
浄した後に互いの鏡面を貼り合わせた（図４（Ｄ））。
続いて１８０℃、２４時間の熱処理を行なった。
【００６１】次に、２８０μｍあるシリコン基板部分２
００をフッ酸／硝酸／酢酸の１：１０：１０混合溶液で
エッチングし、表面に多孔質シリコン層２０１を露出さ
せた。
００をフッ酸／硝酸／酢酸の１：１０：１０混合溶液で
エッチングし、表面に多孔質シリコン層２０１を露出さ
せた。
【００６２】次いで、多孔質層２０１を、フッ酸／過酸
化水素水の１：３００の混合液で選択的にエッチングし
た（図４（Ｅ））。選択エッチングに用いた溶液の単結
晶シリコン及びＳｉＯ2 に対するエッチング速度は次の
とおりである。
化水素水の１：３００の混合液で選択的にエッチングし
た（図４（Ｅ））。選択エッチングに用いた溶液の単結
晶シリコン及びＳｉＯ2 に対するエッチング速度は次の
とおりである。
【００６３】対シリコン＝３オングストローム／分
対ＳｉＯ2 ＝６オングストローム／分
この結果、石英基板上に０．１μｍのシリコン単結晶薄
膜を備えたＳＯＩ基板が出来上がり、ＳＯＩのボイド密
度は従来のＳｉＯ2 に対するエッチング速度の大きな溶
液を用いた場合に比べ、約１／１００に減少した。
膜を備えたＳＯＩ基板が出来上がり、ＳＯＩのボイド密
度は従来のＳｉＯ2 に対するエッチング速度の大きな溶
液を用いた場合に比べ、約１／１００に減少した。
【００６４】（実施例３）図５を用いて説明する。
【００６５】４００μｍの厚みを持った抵抗率０．０１
Ω・ｃｍの５インチＰ型（１００）シリコン基板３００
を用意し、その表面から２０μｍの厚みだけ多孔質層３
０１を形成した（図５（Ａ））。
Ω・ｃｍの５インチＰ型（１００）シリコン基板３００
を用意し、その表面から２０μｍの厚みだけ多孔質層３
０１を形成した（図５（Ａ））。
【００６６】得られた基板の多孔質表面に実施例１と同
様にしてエピタキシャル層３０２を０．５μｍの厚みに
形成した（図５（Ｂ））。
様にしてエピタキシャル層３０２を０．５μｍの厚みに
形成した（図５（Ｂ））。
【００６７】上記基板のエピタキシャル層３０２表面を
１０００℃の水蒸気中で０．２μｍ酸化してＳｉＯ2 層
３０３を得た（図５（Ｃ））。この結果エピタキシャル
層のシリコン単結晶部分が０．４μｍ、酸化膜部分が
０．２μｍの膜厚に各々なった。
１０００℃の水蒸気中で０．２μｍ酸化してＳｉＯ2 層
３０３を得た（図５（Ｃ））。この結果エピタキシャル
層のシリコン単結晶部分が０．４μｍ、酸化膜部分が
０．２μｍの膜厚に各々なった。
【００６８】上記方法にて作成した基板３００と、これ
とは別に用意しておいた合成石英基板３１０の貼り合わ
せ面を活性化するために、両基板表面にＲＦプラズマ処
理を施した（図５（Ｄ））。処理条件は次のとおりであ
る。
とは別に用意しておいた合成石英基板３１０の貼り合わ
せ面を活性化するために、両基板表面にＲＦプラズマ処
理を施した（図５（Ｄ））。処理条件は次のとおりであ
る。
【００６９】使用ガス：ＣＦ4 ／Ｏ2
ガス流量：７０／６（ｓｃｃｍ）
圧力：３０（ｐａ．）
ＲＦ出力：３５０Ｗ
処理時間：３０秒
上記処理基板を１０％の過酸化水素水で洗浄し、更に純
水でリンスした後に乾燥させ、互いの基板を貼り合わせ
た（図５（Ｅ））。次いで貼り合わせた基板に７０トン
の圧力をかけて１０分間置いた。
水でリンスした後に乾燥させ、互いの基板を貼り合わせ
た（図５（Ｅ））。次いで貼り合わせた基板に７０トン
の圧力をかけて１０分間置いた。
【００７０】上記基板を熱処理することなしに、そのま
まシリコン基板側を溶液にてエッチングした。まずシリ
コン基板を覆っている熱酸化膜を希フッ酸で除去した
後、ＴＭＡＨの２．４％水溶液に浸し、９０℃で約５時
間処理した。これによりシリコン基板側のバルクシリコ
ン部分３００は全てエッチングされ、多孔質層３０１が
露出した。
まシリコン基板側を溶液にてエッチングした。まずシリ
コン基板を覆っている熱酸化膜を希フッ酸で除去した
後、ＴＭＡＨの２．４％水溶液に浸し、９０℃で約５時
間処理した。これによりシリコン基板側のバルクシリコ
ン部分３００は全てエッチングされ、多孔質層３０１が
露出した。
【００７１】引き続いて、多孔質部分３０１を室温のＴ
ＭＡＨ２４ｐｐｍ水溶液で選択的にエッチングした（図
５（Ｆ））。
ＭＡＨ２４ｐｐｍ水溶液で選択的にエッチングした（図
５（Ｆ））。
【００７２】上記工程により得られた石英基板３１０上
の単結晶シリコン薄膜３０２を、設計された素子の活性
層にあたる部分を、面積、形状、配置に合わせて島状に
パターニングした（図５（Ｇ））。パターニング後に素
子形成の第１工程として、各々の島状領域を１０００℃
の酸素雰囲気中で０．０５μｍ酸化した。従ってこの酸
化工程を熱処理と兼ねることとし、結果、透明基板上に
厚さ約０．４μｍの単結晶シリコン薄膜を備えたＳＯＩ
基板を得た。ボイドは観察されなかった。
の単結晶シリコン薄膜３０２を、設計された素子の活性
層にあたる部分を、面積、形状、配置に合わせて島状に
パターニングした（図５（Ｇ））。パターニング後に素
子形成の第１工程として、各々の島状領域を１０００℃
の酸素雰囲気中で０．０５μｍ酸化した。従ってこの酸
化工程を熱処理と兼ねることとし、結果、透明基板上に
厚さ約０．４μｍの単結晶シリコン薄膜を備えたＳＯＩ
基板を得た。ボイドは観察されなかった。
【００７３】（実施例４）図６を用いて説明する。
【００７４】４００μｍの厚みを持った抵抗率０．０１
Ω・ｃｍの５インチＰ型（１００）シリコン基板４００
を用意し、その表面から２０μｍの厚みだけ多孔質層４
０１を形成した（図６（Ａ））。
Ω・ｃｍの５インチＰ型（１００）シリコン基板４００
を用意し、その表面から２０μｍの厚みだけ多孔質層４
０１を形成した（図６（Ａ））。
【００７５】得られた基板の多孔質表面に実施例１と同
様にしてエピタキシャル層４０２を０．５μｍの厚みに
形成した（図６（Ｂ））。
様にしてエピタキシャル層４０２を０．５μｍの厚みに
形成した（図６（Ｂ））。
【００７６】上記基板のエピタキシャル層４０２表面を
９００℃の水蒸気中で０．０５μｍ酸化（熱酸化）して
ＳｉＯ2 層４０３を得た（図６（Ｃ））。
９００℃の水蒸気中で０．０５μｍ酸化（熱酸化）して
ＳｉＯ2 層４０３を得た（図６（Ｃ））。
【００７７】上記方法にて作成した基板４００と、これ
とは別に用意しておいた５インチの合成石英基板４１０
を洗浄した後に貼り合わせた（図６（Ｄ））。更に同基
板を１８０℃、２４時間の熱処理を行なった。
とは別に用意しておいた５インチの合成石英基板４１０
を洗浄した後に貼り合わせた（図６（Ｄ））。更に同基
板を１８０℃、２４時間の熱処理を行なった。
【００７８】上記基板のシリコン基板側から、表面研削
装置を用いてシリコン基板を１００μｍ残すところまで
研削した（図６（Ｅ））。次いでこれに３００℃、２４
時間の熱処理を行なった。
装置を用いてシリコン基板を１００μｍ残すところまで
研削した（図６（Ｅ））。次いでこれに３００℃、２４
時間の熱処理を行なった。
【００７９】残っていたバルクの部分４００を引き続き
表面研削装置で研削し、多孔質シリコン部分４０１を露
出させた。
表面研削装置で研削し、多孔質シリコン部分４０１を露
出させた。
【００８０】引き続き、０．０４％アンモニア水で多孔
質層を選択エッチングした（図６（Ｆ））。選択エッチ
ングに用いた溶液の単結晶シリコン及びＳｉＯ2 に対す
るエッチング速度は次の通りとした。
質層を選択エッチングした（図６（Ｆ））。選択エッチ
ングに用いた溶液の単結晶シリコン及びＳｉＯ2 に対す
るエッチング速度は次の通りとした。
【００８１】対シリコン＝４オングストローム／分
対ＳｉＯ2 ＝１オングストローム／分以下
この結果、石英基板上に約０．４μｍ厚の単結晶シリコ
ン薄膜４０２を備えたＳＯＩ基板が出来上がり、ＳＯＩ
のボイド密度は従来のＳｉＯ2 に対するエッチング速度
の大きな溶液を用いた場合に対して、約１／１００に減
少した。
ン薄膜４０２を備えたＳＯＩ基板が出来上がり、ＳＯＩ
のボイド密度は従来のＳｉＯ2 に対するエッチング速度
の大きな溶液を用いた場合に対して、約１／１００に減
少した。
【００８２】（実施例５）図７を用いて説明する。
【００８３】３００μｍの厚みを持った抵抗率０．０１
Ω・ｃｍの４インチＰ型（１００）シリコン基板５００
を用意し、その表層を実施例１と同様にして２０μｍだ
け多孔質シリコン５０１とした（図７（Ａ））。
Ω・ｃｍの４インチＰ型（１００）シリコン基板５００
を用意し、その表層を実施例１と同様にして２０μｍだ
け多孔質シリコン５０１とした（図７（Ａ））。
【００８４】得られた多孔質面上に実施例１と同様にし
てエピタキシャル層５０２を０．１５μｍの厚みに形成
した（図７（Ｂ））。
てエピタキシャル層５０２を０．１５μｍの厚みに形成
した（図７（Ｂ））。
【００８５】上記基板のエピタキシャル層５０２表面を
１０００℃の水蒸気中で０．１μｍの厚みに熱酸化して
ＳｉＯ2 層５０３を得た（図７（Ｃ））。この結果エピ
タキシャル層のシリコン単結晶部分が０．１μｍ、酸化
膜部分が０．１μｍの膜厚に各々なった。
１０００℃の水蒸気中で０．１μｍの厚みに熱酸化して
ＳｉＯ2 層５０３を得た（図７（Ｃ））。この結果エピ
タキシャル層のシリコン単結晶部分が０．１μｍ、酸化
膜部分が０．１μｍの膜厚に各々なった。
【００８６】上記基板のエピタキシャル面と、これとは
別に用意しておいたベアーのシリコン基板５１０を、酸
・アルカリ洗浄を行なった後に貼り合わせた（図７
（Ｄ））。更に同基板を１０００℃、３０分間アニール
した。
別に用意しておいたベアーのシリコン基板５１０を、酸
・アルカリ洗浄を行なった後に貼り合わせた（図７
（Ｄ））。更に同基板を１０００℃、３０分間アニール
した。
【００８７】上記のエピタキシャル成長した側の基板５
００を表面研削機により研削し、多孔質シリコン部分５
０１を露出させた。
００を表面研削機により研削し、多孔質シリコン部分５
０１を露出させた。
【００８８】引き続き、フッ酸（４９％）／硝酸（７０
％）／酢酸（１００％）／水が各々１：８０：８０／３
４０で混合した溶液を用いて、多孔質層を選択エッチン
グした（図７（Ｅ））。選択エッチングに用いた溶液の
単結晶シリコン及びＳｉＯ2に対するエッチング速度は
次の通りである。
％）／酢酸（１００％）／水が各々１：８０：８０／３
４０で混合した溶液を用いて、多孔質層を選択エッチン
グした（図７（Ｅ））。選択エッチングに用いた溶液の
単結晶シリコン及びＳｉＯ2に対するエッチング速度は
次の通りである。
【００８９】対シリコン＝４オングストローム／分
対ＳｉＯ2 ＝３オングストローム／分
この結果、０．１μｍのシリコン酸化膜上に０．１μｍ
の単結晶シリコン膜を備えたＳＯＩ基板が出来上がり、
ＳＯＩ膜のボイドの密度は、従来のＳｉＯ2 に対するエ
ッチング速度の大きな溶液を用いた場合に比べて約１／
１００に減少した。
の単結晶シリコン膜を備えたＳＯＩ基板が出来上がり、
ＳＯＩ膜のボイドの密度は、従来のＳｉＯ2 に対するエ
ッチング速度の大きな溶液を用いた場合に比べて約１／
１００に減少した。
【００９０】（実施例６）図７を用いて説明する。
【００９１】３００μｍの厚みを持った抵抗率０．０１
Ω・ｃｍの４インチＰ型（１００）シリコン基板５００
を用意し、その表層を実施例１と同様にして２０μｍだ
け多孔質シリコン５０１とした（図７（Ａ））。
Ω・ｃｍの４インチＰ型（１００）シリコン基板５００
を用意し、その表層を実施例１と同様にして２０μｍだ
け多孔質シリコン５０１とした（図７（Ａ））。
【００９２】こうして得られた基板を酸素雰囲気中で４
００℃の温度で１時間保持し、熱処理を行なった。この
熱処理により多孔質シリコン層５０１の表面と孔壁に非
常に薄い酸化膜が形成された。
００℃の温度で１時間保持し、熱処理を行なった。この
熱処理により多孔質シリコン層５０１の表面と孔壁に非
常に薄い酸化膜が形成された。
【００９３】次いで、多孔質層５０１の表面をＨＦ溶液
に侵すことで多孔質層５０１の孔壁に形成された酸化膜
はそのままで、多孔質シリコン層５０１の最表面に形成
された酸化膜を除去することで多孔質単結晶シリコン層
を露出させた。続いて、基板に水素雰囲気下、１１００
℃の温度で７分間の熱処理を行なって、多孔質シリコン
層表面の孔の閉塞を進めた後、エピタキシャルシリコン
層の原料ガスとしてジクロルシランを成膜チャンバー内
に導入することによりエピタキシャルシリコン層５０２
を０．１５μｍの厚みに形成した（図７（Ｂ））。次い
で該エピタキシャルシリコン層５０２の表面を熱酸化し
て熱酸化膜５０３を形成した（図７（Ｃ））。この後、
熱酸化膜５０３の表面と、これとは別に用意しておいた
酸化処理のなされていないシリコン基板５１０を、酸・
アルカリ洗浄を行なった後に貼り合わせた（図７
（Ｄ））。更に同基板を１０００℃、３０分間アニール
した。
に侵すことで多孔質層５０１の孔壁に形成された酸化膜
はそのままで、多孔質シリコン層５０１の最表面に形成
された酸化膜を除去することで多孔質単結晶シリコン層
を露出させた。続いて、基板に水素雰囲気下、１１００
℃の温度で７分間の熱処理を行なって、多孔質シリコン
層表面の孔の閉塞を進めた後、エピタキシャルシリコン
層の原料ガスとしてジクロルシランを成膜チャンバー内
に導入することによりエピタキシャルシリコン層５０２
を０．１５μｍの厚みに形成した（図７（Ｂ））。次い
で該エピタキシャルシリコン層５０２の表面を熱酸化し
て熱酸化膜５０３を形成した（図７（Ｃ））。この後、
熱酸化膜５０３の表面と、これとは別に用意しておいた
酸化処理のなされていないシリコン基板５１０を、酸・
アルカリ洗浄を行なった後に貼り合わせた（図７
（Ｄ））。更に同基板を１０００℃、３０分間アニール
した。
【００９４】次いでエピタキシャル層を形成した側の基
板５００を１部を残して表面研削機により研削し、残し
た部分をエッチングにより除去して多孔質シリコン部分
５０１を露出させた。
板５００を１部を残して表面研削機により研削し、残し
た部分をエッチングにより除去して多孔質シリコン部分
５０１を露出させた。
【００９５】引き続き、フッ酸（４９％）／硝酸（７０
％）／酢酸（１００％）／水が各々１：８０：８０：３
４０で混合した溶液を用いて、多孔質層を選択エッチン
グした（図７（Ｅ））。選択エッチングに用いた溶液の
単結晶シリコン及びＳｉＯ2に対するエッチング速度は
次の通りである。
％）／酢酸（１００％）／水が各々１：８０：８０：３
４０で混合した溶液を用いて、多孔質層を選択エッチン
グした（図７（Ｅ））。選択エッチングに用いた溶液の
単結晶シリコン及びＳｉＯ2に対するエッチング速度は
次の通りである。
【００９６】対シリコン＝４オングストローム／分
対ＳｉＯ2 ＝３オングストローム／分
こうして得られたＳＯＩ基板に水素雰囲気下、１０００
℃の温度で熱処理を施した。
℃の温度で熱処理を施した。
【００９７】この結果、０．１μｍのシリコン酸化膜上
に０．１μｍの単結晶シリコン膜を備えたＳＯＩ基板が
出来上がり、ＳＯＩ膜のボイドの密度は、従来のＳｉＯ
2 に対するエッチング速度の大きな溶液を用いた場合に
比べて約１／２００に減少した。
に０．１μｍの単結晶シリコン膜を備えたＳＯＩ基板が
出来上がり、ＳＯＩ膜のボイドの密度は、従来のＳｉＯ
2 に対するエッチング速度の大きな溶液を用いた場合に
比べて約１／２００に減少した。
【図１】本発明の工程の１例を示すための模式図であ
る。
る。
【図２】本発明の工程の１例を示すための模式図であ
る。
る。
【図３】本発明の工程の１例を示すための模式図であ
る。
る。
【図４】本発明の工程の１例を示すための模式図であ
る。
る。
【図５】本発明の工程の１例を示すための模式図であ
る。
る。
【図６】本発明の工程の１例を示すための模式図であ
る。
る。
【図７】本発明の工程の１例を示すための模式図であ
る。
る。
【図８】シリコン基板を多孔質化する際の装置の模式図
である。
である。
【図９】ＴＭＡＨの単結晶シリコン及びＳｉＯ2 に対す
るエッチング速度の溶液濃度依存性を示すグラフであ
る。
るエッチング速度の溶液濃度依存性を示すグラフであ
る。
【図１０】フッ酸／過酸化水素水混合溶液の、単結晶シ
リコン及びＳｉＯ2 に対するエッチング速度のフッ酸濃
度依存性を示すグラフである。
リコン及びＳｉＯ2 に対するエッチング速度のフッ酸濃
度依存性を示すグラフである。
１００ 単結晶シリコン基板
１０１ 多孔質シリコン
１０２ 非多孔質単結晶シリコン層
１０３ ＳｉＯ2 層
１０４ ＳｉＯ2 層
１１０ 支持基板
１１０２ エピタキシャルシリコン層
１１１０ シリコン基板
１１０４ 酸化膜
１１０３ 酸化膜
１２１０ ガラス材料
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 米原 隆夫
東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ
ヤノン株式会社内
(56)参考文献 特開 平６−216027（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−217821（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−21338（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−275329（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−275663（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−275664（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 27/12
H01L 21/02
H01L 21/306 - 21/3063
H01L 21/308
Claims (17)
- 【請求項１】 多孔質シリコン層上に非多孔質単結晶シ
リコン層をエピタキシャル成長させた第１の基板を用意
する工程、 前記第１の基板と第２の基板とを少なくともいずれか一
方の基板の貼り合わせ面に酸化シリコン層を有する状態
で且つ、前記非多孔質単結晶シリコン層が貼り合わされ
た基板の内側に位置するように貼り合わせる工程、 及び前記多孔質シリコン層をエッチング除去する工程を
有する半導体基板の製造方法において、フッ酸と過酸化水素水との混合液、またはフッ酸と硝酸
との混合液もしくは該フッ酸と硝酸との混合液に酢酸を
加えた液からなり、 非多孔質単結晶シリコン及び酸化シ
リコンに対するエッチング速度が共に１０オングストロ
ーム／分以下であるエッチング液を用いて、前記多孔質
シリコン層をエッチング除去することを特徴とする半導
体基板の製造方法。 - 【請求項２】 前記多孔質化は、陽極化成により行なわ
れる請求項１に記載の半導体基板の製造方法。 - 【請求項３】 前記酸化シリコン層は、前記第１の基板
側に形成される請求項１に記載の半導体基板の製造方
法。 - 【請求項４】 前記酸化シリコン層は、前記エピタキシ
ャル成長させた非多孔質単結晶シリコン層の表面を熱酸
化したものである請求項３に記載の半導体基板の製造方
法。 - 【請求項５】 前記第２の基板は、単結晶シリコン基板
である請求項３若しくは請求項４に記載の半導体基板の
製造方法。 - 【請求項６】 前記第２の基板の貼り合わせ面には、前
記酸化シリコン層が形成されている請求項５に記載の半
導体基板の製造方法。 - 【請求項７】 前記第２の基板の貼り合わせ面は、単結
晶シリコンからなる請求項５に記載の半導体基板の製造
方法。 - 【請求項８】 前記第２の基板はガラスからなる請求項
３若しくは請求項４に記載の半導体基板の製造方法。 - 【請求項９】 前記酸化シリコン層は前記第２の基板側
に形成される請求項１に記載の半導体基板の製造方法。 - 【請求項１０】 前記酸化シリコン層は、単結晶シリコ
ン基板を熱酸化して形成される請求項９に記載の半導体
基板の製造方法。 - 【請求項１１】 前記酸化シリコン層は、ガラス基板の
一部を構成している請求項９に記載の半導体基板の製造
方法。 - 【請求項１２】 前記第１の基板の貼り合わせ面には、
前記エピタキシャル成長させた非多孔質単結晶シリコン
層が存在する請求項９〜請求項１１のいずれかの請求項
に記載の半導体基板の製造方法。 - 【請求項１３】 前記非多孔質単結晶シリコン層は、前
記多孔質層の孔の内壁を酸化した後にエピタキシャル成
長させたものである請求項１に記載の半導体基板の製造
方法。 - 【請求項１４】 前記非多孔質単結晶シリコン層は、前
記多孔質層を水素雰囲気下で熱処理した後にエピタキシ
ャル成長させたものである請求項１３に記載の半導体基
板の製造方法。 - 【請求項１５】 貼り合わされた前記第１及び第２の基
板から、前記第１の基板のうち裏面側の非多孔質部分を
除去した後、露出した前記多孔質シリコン層をエッチン
グ除去する請求項１記載の半導体基板の製造方法。 - 【請求項１６】 前記エッチング除去の後、水素雰囲気
下での熱処理を行なう請求項１〜請求項１５のいずれか
の請求項に記載の半導体基板の製造方法。 - 【請求項１７】 請求項１〜請求項１６のいずれかの請
求項に記載の半導体基板の製造方法により製造されたＳ
ＯＩ基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17900096A JP3391984B2 (ja) | 1995-07-13 | 1996-07-09 | 半導体基板の製造方法およびｓｏｉ基板 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-177189 | 1995-07-13 | ||
| JP17718995 | 1995-07-13 | ||
| JP17900096A JP3391984B2 (ja) | 1995-07-13 | 1996-07-09 | 半導体基板の製造方法およびｓｏｉ基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0992803A JPH0992803A (ja) | 1997-04-04 |
| JP3391984B2 true JP3391984B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
ID=26497825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17900096A Expired - Fee Related JP3391984B2 (ja) | 1995-07-13 | 1996-07-09 | 半導体基板の製造方法およびｓｏｉ基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3391984B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3685678B2 (ja) * | 2000-03-21 | 2005-08-24 | 沖電気工業株式会社 | 半導体ウエハの評価方法 |
| JP4581349B2 (ja) * | 2003-08-29 | 2010-11-17 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | 貼合せｓｏｉウェーハの製造方法 |
-
1996
- 1996-07-09 JP JP17900096A patent/JP3391984B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0992803A (ja) | 1997-04-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6103598A (en) | Process for producing semiconductor substrate | |
| JP3416163B2 (ja) | 半導体基板及びその作製方法 | |
| EP0553859B1 (en) | Semiconductor substrate and process for producing the same | |
| JP3294934B2 (ja) | 半導体基板の作製方法及び半導体基板 | |
| US6103009A (en) | Fabrication process for a SOI substrate | |
| US5695557A (en) | Process for producing a semiconductor substrate | |
| JP3112126B2 (ja) | 半導体物品の製造方法 | |
| JP3112121B2 (ja) | 半導体基材の作製方法および半導体部材 | |
| KR100246902B1 (ko) | 반도체기판 및 그의 제작방법 | |
| JPH05275663A (ja) | 半導体素子基体及びその作製方法 | |
| JPH09331049A (ja) | 貼り合わせｓｏｉ基板の作製方法及びｓｏｉ基板 | |
| JPH05217821A (ja) | 半導体基板の作製方法 | |
| JPH05217823A (ja) | 半導体基材の作製方法 | |
| JPH05217893A (ja) | 半導体基材の作製方法 | |
| JP3262470B2 (ja) | 半導体基板およびその作製方法 | |
| JP3297600B2 (ja) | 半導体基板の作製方法 | |
| JP3391984B2 (ja) | 半導体基板の製造方法およびｓｏｉ基板 | |
| JP3171463B2 (ja) | 半導体基材の作製方法 | |
| JP3112101B2 (ja) | 半導体基材の作製方法 | |
| JPH0536951A (ja) | 半導体基材の作製方法 | |
| JPH06350063A (ja) | 半導体基板の作製方法 | |
| JPH05217993A (ja) | 半導体基板とその作製方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090124 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090124 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100124 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110124 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120124 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130124 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140124 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |