JP3472171B2 - Semiconductor substrate etching method and etching apparatus, and semiconductor substrate manufacturing method using the same - Google Patents

Semiconductor substrate etching method and etching apparatus, and semiconductor substrate manufacturing method using the same

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JP3472171B2 JP37402698A JP37402698A JP3472171B2 JP 3472171 B2 JP3472171 B2 JP 3472171B2 JP 37402698 A JP37402698 A JP 37402698A JP 37402698 A JP37402698 A JP 37402698A JP 3472171 B2 JP3472171 B2 JP 3472171B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基材のエッ
チング方法、エッチング装置及び半導体基材の作製方法
に関し、更に詳しくは、シリコン膜を有する半導体基材
のエッチング方法、エッチング装置及び半導体基材の作
製方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for etching a semiconductor substrate, an etching apparatus and a method for manufacturing a semiconductor substrate, and more particularly, a method for etching a semiconductor substrate having a silicon film, an etching apparatus and a semiconductor substrate. The manufacturing method of.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリコン系半導体デバイス、集積回路技
術において、セミコンダクター オンインシュレーター
(SOI)構造、すなわち絶縁膜上の単結晶半導体膜を
利用したデバイスは、寄生容量の低減、対放射線耐性に
優れること、素子分離の容易化等により、トランジスタ
の高速化、低電圧化、低消費電力化、高集積化、およ
び、ウエル工程の省略を始めとする工程簡略化を含めた
トータルコストの削減をもたらす技術としてこれまでに
幾多の研究がなされてきた。
2. Description of the Related Art In silicon-based semiconductor devices and integrated circuit technology, a semiconductor-on-insulator (SOI) structure, that is, a device using a single crystal semiconductor film on an insulating film is excellent in reducing parasitic capacitance and radiation resistance. As a technology that brings about higher cost of transistors, lower voltage, lower power consumption, higher integration, and reduction of total cost including simplification of processes such as omission of well process by facilitating element isolation Many studies have been made so far.

【0003】SOI構造を有する基板(SOI基板)と
しては、SOS(シリコン オンサファイア)、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、その部分をシードとして横方向へエピタキ
シャル成長させ、SiO2上へSi単結晶膜(層)を形
成した基板、Si単結晶基板そのものを活性層として使
用し、その下部に酸化シリコン膜を形成した基板、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
結晶領域を有する基板、FIPOS法(Full is
olation by porous Silico
n)による多孔質Siの酸化による誘電体分離によりS
OI基板等である。
As a substrate having an SOI structure (SOI substrate), after SOS (silicon on sapphire) or Si single crystal substrate is surface-oxidized, a window is opened to partially expose the Si substrate, and the portion is used as a seed. A substrate in which a Si single crystal film (layer) is formed on SiO 2 by lateral epitaxial growth, a Si single crystal substrate itself is used as an active layer, and a silicon oxide film is formed under the substrate, a thick polycrystalline Si layer. A substrate having a Si single crystal region surrounded by a V groove and dielectrically separated, a FIPOS method (Full is)
lation by porous Silico
S) by dielectric separation by oxidation of porous Si according to
An OI substrate or the like.

【0004】最近はSOIの形成技術として、酸素打ち
込み法(SIMOX:Separation by I
mplanted Oxygen)とウエハ貼り合わせ
法が主流となってきた。SIMOXは1978年に報告
された(K.Izumi,M.Doken,and
H.Ariyoshi,Electron.Lett.
14(1978)p.593)。シリコン基板に酸素を
イオン注入した後、高温で熱処理することで、埋め込み
酸化シリコン膜とする方法である。
Recently, as a technique for forming SOI, an oxygen implantation method (SIMOX: Separation by I) is used.
(Planted Oxygen) and a wafer bonding method have become mainstream. SIMOX was reported in 1978 (K. Izumi, M. Doken, and.
H. Arioshi, Electron. Lett.
14 (1978) p. 593). In this method, oxygen is ion-implanted into a silicon substrate and then heat-treated at a high temperature to form a buried silicon oxide film.

【0005】貼り合わせ法によるSOI形成では、貼り
合わせ後に一方のウエハを薄層化する手法に多くのバリ
エーションがある。
In the SOI formation by the bonding method, there are many variations in the method of thinning one wafer after bonding.

【0006】(BPSOI)もっとも基本的な手法は研
磨を使用する。2枚のウエハの両方、ないしは、どちら
か一方の表面に酸化シリコン層を形成したのち、貼り合
わせる。その後、一方のウエハを研削、研磨により薄層
化していく。
(BPSOI) The most basic technique uses polishing. A silicon oxide layer is formed on the surface of both or one of the two wafers and then bonded. After that, one of the wafers is thinned by grinding and polishing.

【0007】(PACE)研磨で得られたSOI層の膜
厚均一性を高めるために開発されたのが、Plasma
assisted chemical etchin
g法(PACE)法である。ウエハ上で数千ポイントと
いう高密度の測定ポイントで膜厚を予め計測する。次に
この膜厚分布に対応させた走査速度で直径数mmのプラ
ズマ源を走査させて、エッチング量を膜厚分布に対応さ
せて変化させることにより、膜厚分布を改善するのであ
る。
Plasma has been developed in order to improve the film thickness uniformity of the SOI layer obtained by (PACE) polishing.
assisted chemical etch
g method (PACE) method. The film thickness is measured in advance at a high density measurement point of several thousand points on the wafer. Next, a plasma source having a diameter of several mm is scanned at a scanning speed corresponding to the film thickness distribution, and the etching amount is changed in accordance with the film thickness distribution, thereby improving the film thickness distribution.

【0008】(水素注入剥離法)最近、(M.Brue
l,Electronics Letters,31
(1995)p.1201)特開平5−211128号
公報、USP5,374,564に新規な貼り合わせS
OIを報告した。この方法では、あらかじめ水素や不活
性ガス等の軽元素を酸化したウエハ全面にイオン打ち込
みしたウエハを貼り合わせ、熱処理する。すると、熱処
理中にイオン打ち込まれた深さでウエハが剥離する。こ
れにより、イオン打ち込みの投影飛程より上の層が他方
のウエハ上に移設され、SOI構造が形成される。
(Hydrogen injection stripping method) Recently, (M. Brue
l, Electronics Letters, 31
(1995) p. 1201) Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-211128, USP 5,374,564 with a novel bonding S
Reported OI. In this method, an ion-implanted wafer is bonded to the entire surface of a wafer previously oxidized with a light element such as hydrogen or an inert gas, and heat-treated. Then, the wafer is peeled off at the depth to which ions are implanted during the heat treatment. As a result, the layer above the projection range of the ion implantation is transferred onto the other wafer, and the SOI structure is formed.

【0009】(エピタキシャル層移設法)特許第260
8351号公報、USP5,371,037には、多孔
質層上の単結晶層を別の基板上に移設する優れたSOI
基板の作製方法が提案されている。
(Epitaxial Layer Transfer Method) Japanese Patent No. 260
No. 8351, USP 5,371,037 discloses an excellent SOI in which a single crystal layer on a porous layer is transferred onto another substrate.
Substrate fabrication methods have been proposed.

【0010】この方法は「ELTRAN(登録商標)」
とも呼称される。(T.Yonehara,K.Sak
aguchi,N.Sato,Appl,Phys.L
ett.64(1994),p.2108) このようなSOI基板の分野においては、エッチングや
イオン注入、及び、イオン注入に引き続く熱処理などに
より導入された表面ラフネスを除去して表面を平滑化す
ること、および、単結晶層に拡散された高濃度ボロンを
除去してボロン濃度の低いシリコン膜からなるSOI層
を形成することはMOSFETのゲート酸化膜耐圧やキ
ャリア移動度の向上などデバイス特性の向上のための課
題であり、これを克服する方法が、それぞれのSOI基
板の作製法に対して提案されてきた。
This method is called "ELTRAN (registered trademark)".
Also called. (T. Yonehara, K. Sak
aguchi, N .; Sato, Appl, Phys. L
ett. 64 (1994), p. 2108) In the field of such an SOI substrate, the surface roughness introduced by etching, ion implantation, and heat treatment subsequent to ion implantation is removed to smooth the surface and to diffuse into a single crystal layer. The formation of an SOI layer made of a silicon film having a low boron concentration by removing the high concentration boron is an issue for improving the device characteristics such as the withstand voltage of the gate oxide film of MOSFET and the improvement of carrier mobility, which is overcome. A method of doing so has been proposed for each SOI substrate fabrication method.

【0011】水素注入剥離法では、イオンの投影飛程で
ウエハが分離した後の表面は平均二乗粗さ(Rrms)
で10nmというラフネスがあり、表面層にはイオン注
入損傷があり、タッチポリッシュと呼ばれる研磨で、表
面層を少し除去することで平滑化と注入損傷層を除去し
ている(M.Bruel,et.al.Proc.19
95 IEEE Int.SOI Conf.(199
5)p.178)。
In the hydrogen implantation delamination method, the surface after the wafer is separated by the projected range of ions has a root mean square roughness (Rrms).
The surface layer has a roughness of 10 nm, and the surface layer has an ion implantation damage. By polishing called touch polishing, the surface layer is slightly removed to smooth and remove the implantation damage layer (M. Bruel, et. al. Proc. 19
95 IEEE Int. SOI Conf. (199
5) p. 178).

【0012】PACE法の場合はプラズマエッチング直
後の表面はピーク ツー バレーで10.66nmの表
面ラフネスが原子間力顕微鏡により測定される。このラ
フネスはtouch polishと呼ばれる微小量の
研磨によって元の表面と同等の0.62nmまで平滑化
される。(T.Feng,M.Matloubian,
G.J.Gardopee,and D.P.Math
ur,Proc.1994 IEEE Int.SOI
Conf.(1994)p.77.)。
In the case of the PACE method, the surface roughness of 10.66 nm in the peak-to-valley of the surface immediately after plasma etching is measured by an atomic force microscope. This roughness is smoothed up to 0.62 nm, which is equivalent to the original surface, by a minute amount of polishing called touch polish. (T. Feng, M. Matloubian,
G. J. Gardopee, and D.M. P. Math
ur, Proc. 1994 IEEE Int. SOI
Conf. (1994) p. 77. ).

【0013】BESOI法においては、エッチング後に
生じたピーク ツー バレーで5−7nm程度の表面ラ
フネスを除去するためにその3〜5倍の厚み、すなわち
20−30nmを除去する必要がある。この研磨の結
果、膜厚均一性は平均すると0.005μm(=5n
m)程度、均一性が劣化してくる。
In the BESOI method, in order to remove the surface roughness of about 5-7 nm in the peak-to-valley generated after etching, it is necessary to remove 3 to 5 times the thickness, that is, 20-30 nm. As a result of this polishing, the average film thickness uniformity is 0.005 μm (= 5 n
m), the uniformity deteriorates.

【0014】すなわち、タッチ ポリッシュ又はキス
ポリッシュと呼ばれるような微小量の研磨においても、
表面ラフネスが除去されるのと同時に必ず膜厚の減少を
伴い、結果として膜厚均一性を劣化させることがある。
研磨の終了は時間によって管理されることが一般的であ
るが、同じ研磨時間であっても、研磨液や研磨時の定盤
の温度、さらには研磨布の劣化具合などによって面内、
面間、バッチ間の研磨量は変動することが知られてお
り、研磨量を一定に制御することは極めて難しい。特
に、ウエハ外周の研磨量が多くなる現象が知られてい
る。
That is, touch polish or kiss
Even in a minute amount of polishing called polish,
At the same time as the surface roughness is removed, the film thickness is always reduced, and as a result, the film thickness uniformity may be deteriorated.
The end of polishing is generally controlled by time, but even with the same polishing time, in-plane depending on the polishing liquid, the temperature of the surface plate during polishing, and the degree of deterioration of the polishing cloth,
It is known that the polishing amount varies between surfaces and batches, and it is extremely difficult to control the polishing amount constant. In particular, it is known that the polishing amount on the outer periphery of the wafer increases.

【0015】又、ボロンが高濃度にSOI層の膜厚方向
全体に拡散している場合には、研磨によって低濃度化す
ることはできない。
Further, when boron is diffused at a high concentration in the entire thickness direction of the SOI layer, the concentration cannot be lowered by polishing.

【0016】酸素のイオン注入を用いるSIMOX法で
作製されたSOI層の表面ラフネスはバルクに比べると
1桁程度大きい。S.Nakashima,K.Izu
mi(J.Mater.Res.(1990)Vol.
5,No.9,p.1918)によれば、1260℃
(窒素中)2時間、ないしは、1300℃(アルゴンを
含む0.5%酸素)4時間の熱処理で、数十nm径の窪
みが無数に存在するSIMOX基板の荒れは消失すると
報告されている。一方、1150℃の熱処理では、表面
の荒れは変化しないとある。しかしながら、このように
1200℃を越えるような高温の熱処理では、耐熱性の
点から石英チューブが使用し難い。また、高温プロセス
は、ウエハサイズの増大とともにスリップラインの導入
を深刻化させる。
The surface roughness of the SOI layer formed by the SIMOX method using oxygen ion implantation is about one digit larger than that of the bulk. S. Nakashima, K .; Izu
mi (J. Mater. Res. (1990) Vol.
5, No. 9, p. 1918) according to 1260 ℃
It has been reported that the heat treatment of 2 hours (in nitrogen) or 1300 ° C. (0.5% oxygen containing argon) for 4 hours eliminates the roughness of the SIMOX substrate in which dents with a diameter of several tens nm are numerous. On the other hand, the heat treatment at 1150 ° C. does not change the surface roughness. However, in such a high temperature heat treatment exceeding 1200 ° C., it is difficult to use the quartz tube in terms of heat resistance. Also, the high temperature process makes the introduction of slip lines more serious as the wafer size increases.

【0017】又、酸素打ち込み法においては、クリーン
ルームの空気に含有されるボロンが基板表面に付着し、
かつ、この酸素打ち込み時に同時に打ち込まれてしまっ
たり、イオン注入された酸素を埋め込み酸化シリコン層
に転化せしめる高温の熱処理前に付着したボロンが熱処
理によって、シリコン層内部全体に拡散することがあ
る。クリーンルーム内空気に含まれるボロンは貼り合わ
せSOIにおいても同様の問題を引き起こすことがあ
る。
Further, in the oxygen implantation method, boron contained in the air in the clean room adheres to the substrate surface,
Moreover, the oxygen may be simultaneously implanted at the time of implanting oxygen, or the boron attached before the high temperature heat treatment for converting the ion-implanted oxygen into the buried silicon oxide layer may diffuse into the entire silicon layer by the heat treatment. Boron contained in the air in the clean room may cause the same problem in the bonded SOI.

【0018】特開平5−218053号公報、特開平5
−217821号公報には、水素を含む雰囲気中で熱処
理を行うことによりSOI基板の表面を平滑化すること
が本発明者らにより提案されている。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-218053 and Japanese Unexamined Patent Publication No.
In Japanese Patent Laid-Open No. 217821, the present inventors propose that the surface of the SOI substrate is smoothed by performing a heat treatment in an atmosphere containing hydrogen.

【0019】SOI基板のエッチング後の表面など市販
の研磨されたシリコンウエハに比して粗な表面の凹凸形
状が存在しても、それは水素アニールによって平滑化さ
れ、市販のシリコンウエハの表面(研磨された面)並み
に改善される。同時に絶縁物上に形成された単結晶シリ
コン膜を表面に有する基板を水素中でアニールすること
で、単結晶シリコン膜中のボロンを気相中に外方拡散さ
せて単結晶シリコン膜中のボロン濃度を低濃度化され
る。ボロンのシリコン中での拡散速度は比較的速いが、
酸化雰囲気中での熱処理、あるいは、不活性ガス中の熱
処理においては、表面に形成された自然酸化膜等の酸化
シリコン層中でのボロンの拡散速度が小さいため、ボロ
ンはシリコン層に閉じ込められたままである。ところ
が、水素等を含む還元性雰囲気中でアニールすることで
この拡散バリアになっているSOI層表面の酸化シリコ
ン膜を除去し、かつ、プロセス中での酸化膜の再形成を
抑制できる結果、ボロンの外方拡散が促進され、SOI
層全体に高濃度のボロンが存在する場合でも、外方拡散
によりSOI層全体の不純物濃度をデバイス作製が可能
なレベルまで低減することができる(N.Sato a
nd T.Yonehara,Appl.Phys.L
ett.65(1994)p.1924)。
Even if a rough surface unevenness is present as compared with a commercially available polished silicon wafer such as the surface of an SOI substrate after etching, it is smoothed by hydrogen annealing and the surface of the commercially available silicon wafer (polished The surface is improved). Simultaneously, the substrate having the single crystal silicon film formed on the insulator on the surface is annealed in hydrogen, so that the boron in the single crystal silicon film is diffused outward into the gas phase and the boron in the single crystal silicon film is diffused. The concentration is lowered. The diffusion rate of boron in silicon is relatively fast,
During heat treatment in an oxidizing atmosphere or in an inert gas, the diffusion rate of boron in a silicon oxide layer such as a natural oxide film formed on the surface is small, so that boron is not confined in the silicon layer. Up to. However, by annealing in a reducing atmosphere containing hydrogen or the like, the silicon oxide film on the surface of the SOI layer, which is the diffusion barrier, can be removed and the reformation of the oxide film in the process can be suppressed. Outward diffusion is promoted, and SOI
Even when high-concentration boron is present in the entire layer, the impurity concentration in the entire SOI layer can be reduced to a level at which device fabrication can be performed by outward diffusion (N. Sato a.
nd T.N. Yonehara, Appl. Phys. L
ett. 65 (1994) p. 1924).

【0020】水素を含む雰囲気での熱処理は、シリコン
層中のボロンの外方拡散とシリコン表面の大きなラフネ
スの平滑化を実現する極めて有効な方法である。
The heat treatment in an atmosphere containing hydrogen is an extremely effective method for realizing the out-diffusion of boron in the silicon layer and smoothing the large roughness of the silicon surface.

【0021】そして、水素を含む雰囲気中での熱処理は
SIMOX法によるSOI基板においても、勿論好適で
あり水素雰囲気中、1200℃以下の熱処理でラフネス
が平滑化できることが上記論文で報告されている。
It has been reported in the above-mentioned paper that the heat treatment in an atmosphere containing hydrogen is also suitable for the SOI substrate by SIMOX method, and the roughness can be smoothed by the heat treatment at 1200 ° C. or less in the hydrogen atmosphere.

【0022】SOI基板を水素アニールする場合、膜厚
の減少率は、摂氏1150℃において0.08nm/m
inと研磨と比べ極めて小さい。
When the SOI substrate is annealed by hydrogen, the reduction rate of the film thickness is 0.08 nm / m at 1150 ° C.
In comparison with polishing, it is extremely small.

【0023】一方、SOI基板ではなく、バルクSiウ
エハを水素アニールする場合は、L.Zhong et
al.Appl.Phys.Lett.68(199
6)p.1229には、1200℃において、約0.1
nm/minと小さい減少率が報告されている。
On the other hand, when hydrogen annealing is performed on the bulk Si wafer instead of the SOI substrate, L.S. Zhong et
al. Appl. Phys. Lett. 68 (199
6) p. 1229 has about 0.1 at 1200 ° C.
A reduction rate as small as nm / min has been reported.

【0024】しかし、B.M.Gallois et
al.J.Am.Ceram.Soc.,77(199
4)pp.2949には、10nm/min〜100n
m/minと比較的大きい減少率が報告されている。
However, B. M. Gallois et
al. J. Am. Ceram. Soc. , 77 (199
4) pp. 2949 includes 10 nm / min to 100 n
A relatively large reduction rate of m / min has been reported.

【0025】[0025]

【発明が解決しようとする課題】減少率やエッチング量
が、制御できないと、熱処理後のウエハ面内、複数のウ
エハ同士の間での膜厚均一性が劣化しやすい。
If the reduction rate and the etching amount cannot be controlled, the film thickness uniformity in the wafer surface after heat treatment and between a plurality of wafers tends to deteriorate.

【0026】SOI基板におけるSOI層の膜厚ばらつ
きは、デバイス特性、特に完全空乏型のSOI−MOS
トランジスタのしきい値電圧等の特性に大きく影響する
ので、膜厚をウエハ内、ウエハ間共に高精度に制御する
ことが極めて重要である。
The variation in the film thickness of the SOI layer on the SOI substrate is caused by the device characteristics, particularly the complete depletion type SOI-MOS.
Since the characteristics such as the threshold voltage of the transistor are greatly influenced, it is extremely important to control the film thickness within the wafer and between the wafers with high accuracy.

【0027】上述した膜厚の均一性以外にもSOI基板
に求められる要求はいくつかある。
In addition to the above-mentioned film thickness uniformity, there are some requirements for SOI substrates.

【0028】SOI基板を用いて製造する各種半導体デ
バイスの特性に応じて、求められるSOI層の膜厚も異
なってくる。そこで、得られたSOI層の表面を熱酸化
した後、形成された熱酸化膜をフッ酸でウエットエッチ
ングすること(犠牲酸化)も考えられるが、それでは、
作製工程が複雑になってしまう。
The required film thickness of the SOI layer varies depending on the characteristics of various semiconductor devices manufactured using the SOI substrate. Therefore, it is conceivable to thermally oxidize the surface of the obtained SOI layer and then wet-etch the formed thermal oxide film with hydrofluoric acid (sacrificial oxidation).
The manufacturing process becomes complicated.

【0029】又、水素注入剥離法等にみられるように、
得られたSOI層の最表層は比較的多くの欠陥を含み易
いので、この欠陥を減らすことも大切である。
Further, as seen in the hydrogen injection peeling method and the like,
Since the outermost layer of the obtained SOI layer is likely to contain a relatively large number of defects, it is also important to reduce these defects.

【0030】[発明の目的]本発明の目的は、エッチン
グ量の制御が容易であり、複数の基板を処理しても常に
均一なエッチングが可能なエッチング方法、エッチング
装置及び半導体基材の作製方法を提供することにある。
[Object of the Invention] An object of the present invention is to easily control the etching amount and to always perform uniform etching even when a plurality of substrates are processed, an etching apparatus, and a method for manufacturing a semiconductor substrate. To provide.

【0031】本発明の別の目的は、膜厚均一性を維持し
つつ、膜中に含有されるボロンのような不純物を効率よ
く低減できるエッチング方法、エッチング装置及び半導
体基材の作製方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an etching method, an etching apparatus and a method for manufacturing a semiconductor substrate which can efficiently reduce impurities such as boron contained in the film while maintaining the film thickness uniformity. To do.

【0032】本発明の更に別の目的は、半導体基材を用
いて製造されるデバイスの特性ばらつきを小さくできる
エッチング方法、エッチング装置及び半導体基材の作製
方法を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide an etching method, an etching apparatus and a method for manufacturing a semiconductor substrate, which can reduce the characteristic variations of devices manufactured using the semiconductor substrate.

【0033】本発明の更に他の目的は、犠牲酸化を行う
必要がなく任意の膜厚が容易に得られ、且つ表面欠陥の
少ない、低コストなエッチング方法、エッチング装置及
び半導体基材の作製方法を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a low-cost etching method, etching apparatus, and semiconductor substrate manufacturing method that does not require sacrificial oxidation to easily obtain an arbitrary film thickness and has few surface defects. To provide.

【0034】[0034]

【課題を解決するための手段】本発明のエッチング方法
は、シリコンからなる表面を有する半導体基材をエッチ
ングするエッチング方法において、酸化シリコンからな
る面に、前記半導体基材の前記シリコンからなる表面を
所定の間隔をおいて対向させた状態で、前記シリコンか
らなる表面を水素を含む還元性雰囲気中で熱処理する工
程を含むことを特徴とする。
The etching method of the present invention is an etching method for etching a semiconductor substrate having a surface made of silicon, in which the surface made of silicon is provided on the surface made of silicon oxide. The method is characterized by including a step of heat-treating the surface made of silicon in a reducing atmosphere containing hydrogen in a state of being opposed to each other at a predetermined interval.

【0035】又、本発明の半導体基材の作製方法は、2
つの基材を貼り合わせ、一方の基材の不要な部分を除去
して、得られたシリコンからなる表面を上記エッチング
方法によりエッチングする工程を含むことを特徴とす
る。
The method for producing a semiconductor substrate of the present invention is 2
The method is characterized by including a step of adhering two base materials, removing an unnecessary portion of one base material, and etching the obtained surface made of silicon by the above-mentioned etching method.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の好適な実施の形
態によるエッチング装置を示す模式図である。
1 is a schematic diagram showing an etching apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

【0037】このエッチング装置は半導体基材Wを収容
する為のエッチング室を構成する排気可能な反応炉1
と、基材W及び炉1内のガスを加熱する為のヒーター2
とを有し、水素ガス源5に少なくとも1つのバルブ6を
介して接続されるとともに、排気ポンプ8に少なくとも
1つのバルブ7を介して接続されている。
This etching apparatus is an exhaustable reaction furnace 1 which constitutes an etching chamber for accommodating a semiconductor substrate W.
And a heater 2 for heating the gas in the substrate W and the furnace 1.
And a hydrogen gas source 5 via at least one valve 6 and an exhaust pump 8 via at least one valve 7.

【0038】基材Wの被処理面側には、表面に酸化シリ
コン4を有する対向面構成部材3が基材Wと所定の間隔
ASをおいて配されている。9は、基材Wと対向面構成
部材3とを支持する支持体である。
On the side of the surface to be processed of the base material W, the facing surface constituting member 3 having the silicon oxide 4 on the surface is arranged at a predetermined distance AS from the base material W. Reference numeral 9 is a support that supports the base material W and the facing surface constituting member 3.

【0039】本実施の形態によるエッチング方法は以下
のとおりである。
The etching method according to the present embodiment is as follows.

【0040】まず、反応炉1内に基材Wと対向面構成部
材3とを収容し、炉内を排気ポンプ8によって排気し減
圧する。そして、ヒーター2により加熱を行う。
First, the base material W and the facing surface constituting member 3 are housed in the reaction furnace 1, and the inside of the furnace is evacuated by the exhaust pump 8 to reduce the pressure. Then, heating is performed by the heater 2.

【0041】次に、ガス源5から水素ガスを炉内に導入
する。ヒーター2による発熱量を制御して、炉内及び基
材Wの温度を所定の温度に維持する。
Next, hydrogen gas is introduced from the gas source 5 into the furnace. The amount of heat generated by the heater 2 is controlled to maintain the temperature inside the furnace and the temperature of the substrate W at a predetermined temperature.

【0042】すると、基材W表面(被処理面)にあるシ
リコンがエッチングされる。
Then, the silicon on the surface of the substrate W (the surface to be processed) is etched.

【0043】本発明によりエッチングされる基材Wとし
ては、CZ法等により作製されるバルクSiウエハ、エ
ピタキシャル成長させた層を有するエピタキシャルSi
ウエハ、バルクSiウエハを水素アニール処理したSi
ウエハ、前述した各種SOIウエハ、シリコン膜を有す
る基板等が挙げられるが、とりわけ研磨後何らかの表面
処理が施されて表面に凹凸が形成されているウエハや、
研磨されていない表面を有するウエハ、貼り合わせ法や
SIMOX法による作製工程途中のSOIウエハ等が好
適な基材である。本発明においては、基材Wを水素を含
む還元性雰囲気中において熱処理を行う為、炉内に供給
するガスとしては、100%水素ガス、希ガス等の不活
性ガスにより水素が1〜99%程になるよう希釈された
水素ガス等が用いられる。特に水素を含む還元性雰囲気
の露点が−92℃以下になるように充分脱水された炉内
に、水素精製器を通して比較的高純度のガスを導入する
とよい。
As the substrate W to be etched according to the present invention, a bulk Si wafer produced by the CZ method or the like, an epitaxial Si having an epitaxially grown layer are used.
Wafer, bulk Si wafer is hydrogen annealed Si
Examples thereof include wafers, the above-described various SOI wafers, substrates having a silicon film, and the like, and in particular, wafers that have been subjected to some surface treatment after polishing to have irregularities on the surface,
A suitable base material is a wafer having an unpolished surface, an SOI wafer in the middle of a manufacturing process by a bonding method or a SIMOX method, and the like. In the present invention, since the substrate W is heat-treated in a reducing atmosphere containing hydrogen, the gas supplied to the furnace is 100% hydrogen gas, 1 to 99% hydrogen with an inert gas such as a rare gas. Hydrogen gas or the like diluted to an appropriate degree is used. In particular, it is advisable to introduce a gas of relatively high purity through a hydrogen purifier into a furnace that has been sufficiently dehydrated so that the dew point of the reducing atmosphere containing hydrogen is −92 ° C. or lower.

【0044】雰囲気内の残留酸素、水分は昇温時にはシ
リコン表面を酸化して被膜として表面の平滑化を阻害す
るので、低く抑制することが必要である。また、高温に
おいては、酸化及びエッチング作用により予期しないシ
リコン膜厚の減少を引き起こすので、やはり、低く抑制
することが必要である。そこで、上述したように露点が
−92℃以下になるように雰囲気を制御することが望ま
しい。
Residual oxygen and moisture in the atmosphere oxidize the silicon surface at the time of temperature rise to form a coating and hinder the smoothing of the surface. Further, at high temperatures, the oxidation and etching actions cause an unexpected decrease in the silicon film thickness, so it is also necessary to suppress it to a low level. Therefore, it is desirable to control the atmosphere so that the dew point is −92 ° C. or lower as described above.

【0045】水素を含む還元性雰囲気の圧力としては、
加圧、大気圧、減圧いずれの雰囲気圧力でもよいが、好
ましくは大気圧以下が好ましい。
The pressure of the reducing atmosphere containing hydrogen is
Atmospheric pressure may be any of increased pressure, atmospheric pressure, and reduced pressure, but atmospheric pressure or lower is preferable.

【0046】表面平滑化効果、不純物の外方拡散効果を
向上させるためには、圧力は低い方が好ましい。
In order to improve the surface smoothing effect and the outward diffusion effect of impurities, it is preferable that the pressure is low.

【0047】溶融石英のような石英ガラスで構成したエ
ッチング炉を用いる場合には、炉の変形を防止する為、
圧力の下限は3.9×104 Paより好ましくは6.6
×104 Paにするとより好ましい。
When an etching furnace made of quartz glass such as fused quartz is used, in order to prevent deformation of the furnace,
The lower limit of the pressure is more than 3.9 × 10 4 Pa, preferably 6.6.
More preferably, it is set to × 10 4 Pa.

【0048】以上の点を考慮すると、大気圧乃至1.3
Paの範囲から使用環境に応じて選択することが合理的
であろう。
Considering the above points, atmospheric pressure to 1.3
It would be rational to select from the range of Pa according to the usage environment.

【0049】本発明に用いられる水素を含むガスの流量
は特に制限はない。しかし以下に述べる流速が得られる
ようにするとより好ましい。
The flow rate of the gas containing hydrogen used in the present invention is not particularly limited. However, it is more preferable to obtain the flow rate described below.

【0050】流速は炉心管の断面積より、半導体基材の
断面積を除いた領域を通過するガスの速度をいう。
The flow velocity means the velocity of gas passing through the region excluding the cross-sectional area of the semiconductor substrate from the cross-sectional area of the core tube.

【0051】流速が速すぎると、基材表面からの反応生
成物の除去速度が早まり、エッチング抑制効果が下が
る。一方、流速が遅すぎると、反応生成物の除去が著し
く低下するため、半導体単結晶層のボロン等の不純物を
外方拡散による除去能力が低下する。
If the flow rate is too fast, the reaction product is removed from the surface of the substrate at a high rate, and the effect of suppressing etching is reduced. On the other hand, if the flow rate is too slow, the removal of the reaction product is significantly reduced, and the ability of removing impurities such as boron in the semiconductor single crystal layer by outward diffusion is reduced.

【0052】本発明において、流速は10cc/min
・cm2 〜300cc/min・cm2 より好ましくは
30cc/min・cm2 〜150cc/min・cm
2 。流速は、基材表面での反応生成物が基材側方に拡散
し、除去される速度を制御するパラメータである。
In the present invention, the flow rate is 10 cc / min.
-Cm 2 to 300 cc / min-cm 2 more preferably 30 cc / min-cm 2 to 150 cc / min-cm
2 . The flow rate is a parameter that controls the rate at which the reaction product on the surface of the substrate diffuses to the side of the substrate and is removed.

【0053】水素を含む雰囲気中では、窒素雰囲気や、
希ガス雰囲気では、表面が平滑化しないような1200
℃以下の温度でも、十分にエッチングとともに表面の平
滑化がなされる。本発明による平滑化作用のあるエッチ
ング時の温度は、ガスの組成、圧力等に依存する。具体
的にはその温度の下限概ね300℃以上はより好ましく
は、500℃以上、さらに好ましくは800℃以上、で
ある。その温度の下限はSiの融点以下であるが、特
に、1200℃以下が有効である。また、平滑化の進行
が遅い場合には、熱処理時間を延ばすことで同様に平滑
な面を得ることができる。対向する面の構成材料の影響
は、圧力を低くすることによって同じ面間隔であって
も、対向面との相互作用によるエッチングを効率化でき
る。これは、ガス分子の拡散長が圧力の低下に伴い、長
くなるためである。
In an atmosphere containing hydrogen, a nitrogen atmosphere or
1200 in which the surface does not become smooth in a rare gas atmosphere
Even at a temperature of not higher than 0 ° C, the surface is sufficiently smoothed with etching. The temperature at the time of etching having a smoothing effect according to the present invention depends on the composition of gas, pressure and the like. Specifically, the lower limit of the temperature is about 300 ° C. or higher, more preferably 500 ° C. or higher, and further preferably 800 ° C. or higher. The lower limit of the temperature is not higher than the melting point of Si, but 1200 ° C. or lower is particularly effective. Further, when the smoothing progresses slowly, a smooth surface can be similarly obtained by extending the heat treatment time. The influence of the constituent material of the facing surface can improve the efficiency of etching due to the interaction with the facing surface even if the spacing is the same by lowering the pressure. This is because the diffusion length of gas molecules becomes longer as the pressure decreases.

【0054】本発明に用いられる対向面構成部材3とし
ては、少なくとも対向面側に酸化シリコンが形成されて
いるものであれば何でもよいが、好ましくは、表面に酸
化シリコン膜を形成したSiウエハ、石英ウエハ等であ
り、対向面側に酸化シリコン膜があれば、エッチングす
べき基材と同じ構造のウエハを用いることも好ましいも
のである。
The facing surface constituting member 3 used in the present invention may be any as long as silicon oxide is formed on at least the facing surface side, but a Si wafer having a silicon oxide film formed on its surface is preferable. If it is a quartz wafer or the like and has a silicon oxide film on the opposite surface side, it is also preferable to use a wafer having the same structure as the substrate to be etched.

【0055】そして対向面を平面として、被処理面と平
行になるようにすべきである。又、対向面の大きさや形
状は、基材Wの被処理面と同じかそれ以上の大きさをも
ち、基材とほぼ同じ形状のものが好ましく用いられる。
The opposing surface should be a plane and parallel to the surface to be processed. The size and shape of the facing surface are preferably the same as or larger than the surface to be processed of the base material W, and those having substantially the same shape as the base material are preferably used.

【0056】更には、対向面構成部材を、基材の保持
体、例えばトレイ等と兼用させることも好ましいもので
ある。
Further, it is also preferable that the opposing surface constituting member is also used as a holding member for the base material such as a tray.

【0057】対向面と基材との間の距離即ち間隔ASの
距離は半導体基材のシリコンからなる表面(エッチング
面)の大きさに依存するが、直径100mm以上の半導
体基材においては、概ね20mm以下、より好ましくは
10mm以下であれば、対向面材料との相互作用による
エッチングの増速効果が得られる。距離の下限は、特に
限定されないが、1mm以上より好ましくは3mm以上
あった方がよい。
The distance between the facing surface and the base material, that is, the distance AS depends on the size of the surface (etching surface) made of silicon of the semiconductor base material. When it is 20 mm or less, and more preferably 10 mm or less, the effect of enhancing the etching by the interaction with the facing surface material can be obtained. The lower limit of the distance is not particularly limited, but is preferably 1 mm or more, more preferably 3 mm or more.

【0058】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、基材の表面に厚く自然酸
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で除去しておく
ことにより、表面の平滑化の開始時点が早まる。
This phenomenon begins to progress by heat treatment with the surface being clean. Therefore, when a thick natural oxide film is formed on the surface of the base material, this is preceded by the heat treatment. By removing by etching with dilute hydrofluoric acid or the like, the start point of the surface smoothing is advanced.

【0059】こうして得られた平滑なシリコン表面は、
半導体デバイス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 smooth silicon surface thus obtained is
It can be preferably used from the viewpoint of manufacturing a semiconductor device.

【0060】また、シリコンやSiCからなる部材の表
面に形成した酸化シリコン膜を基材に対して対向させて
エッチングを行うと酸化シリコン膜がエッチングによっ
て膜厚を減じ、消失した時点で、基材のエッチング速度
は1/10程度に低下する。この現象を利用して、予め
酸化シリコン膜の厚みをエッチングして除去したいシリ
コン厚みに含まれるSi原子量と同数のSi原子が含ま
れる厚みに設定しておけば、Siの除去量を再現性よく
制御できる。対向面の酸化シリコン膜が熱酸化法により
形成された化学量論組成のSiO2 膜の場合、酸化シリ
コンの厚み(t ox)を除去したいシリコン膜厚のおよそ
2.22倍に設定した対向面構成部材を用いるとよい。
A table of members made of silicon or SiC
Face the silicon oxide film formed on the surface to the substrate
When the etching is performed, the silicon oxide film is
When the film thickness is reduced by
Is reduced to about 1/10. By utilizing this phenomenon,
Silicon that you want to remove by etching the thickness of the silicon oxide film
Contains the same number of Si atoms as the amount of Si atoms contained in the thickness
If the thickness is set so that the amount of Si removed can be reproducibly
You can control. The silicon oxide film on the opposite surface is
Stoichiometric SiO formed2 In the case of a film, oxidized silicon
Con thickness (t ox) Of the silicon film thickness
It is preferable to use the facing component member set to 2.22 times.

【0061】又、処理時間のマージンを見込む場合に
は、少なくとも上記厚みtoxを除去したいシリコン膜の
厚さの2.22倍以上に設定する。
Further, when considering the margin of the processing time, at least the thickness t ox is set to 2.22 times or more the thickness of the silicon film to be removed.

【0062】本発明においては、シリコン膜のエッチン
グレートを1.0×10-3nm/min〜1.0nm/
minの範囲で容易に制御できるが、処理効率を考慮す
れば、温度を比較的高い1080℃以上に保ち0.04
6nm/min以上のレートでエッチングするか、温度
を1100℃以上に保ち0.11nm/min以上のレ
ートでエッチングすることが好ましい。
In the present invention, the etching rate of the silicon film is 1.0 × 10 −3 nm / min to 1.0 nm / min.
It can be easily controlled within the range of min, but considering the processing efficiency, the temperature is kept at a relatively high temperature of 1080 ° C or higher and 0.04
It is preferable to perform etching at a rate of 6 nm / min or higher, or to keep the temperature at 1100 ° C. or higher and perform etching at a rate of 0.11 nm / min or higher.

【0063】又、このエッチングによりシリコン膜表面
を10nm〜200nm程エッチングすれば、表面欠陥
等を十分低減できる。とりわけSOI基板の場合には、
本発明を利用すれば50nm〜500nm厚のシリコン
膜にエッチングを施して20nm〜250nm厚のSO
I層を得ることが、容易に出来るようになる。
If the surface of the silicon film is etched by about 10 nm to 200 nm by this etching, surface defects and the like can be sufficiently reduced. Especially in the case of SOI substrate,
According to the present invention, a silicon film having a thickness of 50 nm to 500 nm is etched to obtain an SO having a thickness of 20 nm to 250 nm.
It becomes easy to obtain the I layer.

【0064】又、犠牲酸化ではHF欠陥が増加する傾向
にあるが、本発明ではこのような欠陥増加を抑制し得
る。
Although HF defects tend to increase with sacrificial oxidation, the present invention can suppress such increase in defects.

【0065】そして、得られる表面も例えば1μm角エ
リアにおけるRrmsが少なくとも0.4nm以下好ま
しくは、0.2nm以下、更には0.15nm以下が容
易に達成できる。
The Rrms of the surface obtained, for example, in a 1 μm square area is at least 0.4 nm or less, preferably 0.2 nm or less, and more preferably 0.15 nm or less.

【0066】ガス導入の方式は、図1の方式に限定され
ることはなく、後述する各種の形態にすることも好まし
いものである。
The method of introducing gas is not limited to the method shown in FIG. 1, and it is preferable to adopt various modes described later.

【0067】反応炉1の構成材料としては、SiCを用
いてもよいが、石英ガラスがより好ましく用いられる。
Although SiC may be used as the constituent material of the reaction furnace 1, quartz glass is more preferably used.

【0068】ヒーター2としては、抵抗加熱器、高周波
加熱器やランプが用いられる。
As the heater 2, a resistance heater, a high frequency heater or a lamp is used.

【0069】ここで、本発明をなす動機付けとなった知
見について説明しておく。
Here, the knowledge that motivates the present invention will be described.

【0070】(対向材料によるエッチング量の差に関す
る知見)本発明者らは、シリコン単結晶表面の微小な荒
れを除去できる水素を含む還元性雰囲気での熱処理の条
件を検討していたところ、単結晶シリコンのエッチング
速度は、該単結晶シリコン表面と向かい合う面(対向
面)の材質によって大きく変化することを発見した。
(Knowledge Regarding Difference in Etching Amount Due to Opposing Material) The inventors of the present invention have examined the conditions of heat treatment in a reducing atmosphere containing hydrogen capable of removing minute roughness on the surface of a silicon single crystal. It has been discovered that the etching rate of crystalline silicon varies greatly depending on the material of the surface (opposing surface) facing the surface of the single crystal silicon.

【0071】図2は、対向面材料によるエッチング速度
の温度依存性を示す図であり、下側の横軸は温度Tの逆
数を示している。上側の横軸は1/Tに対応する温度を
表示している。縦軸は、エッチングレート(nm/分)
を対数プロットしてある。SOI基板を用いる場合市販
の光反射式の膜厚計を用いて、比較的容易にSOI層、
すなわち、埋込絶縁膜上の単結晶シリコン層の膜厚を測
定することができる。熱処理時間を変えて、熱処理前後
の膜厚の変化量を測定し、そのエッチング時間に対する
傾きを求めれば、エッチング速度が得られる。
FIG. 2 is a diagram showing the temperature dependence of the etching rate depending on the material of the facing surface, and the horizontal axis on the lower side shows the reciprocal of the temperature T. The horizontal axis on the upper side represents the temperature corresponding to 1 / T. The vertical axis shows the etching rate (nm / min)
Is a logarithmic plot. When an SOI substrate is used, an SOI layer can be relatively easily
That is, the film thickness of the single crystal silicon layer on the embedded insulating film can be measured. The etching rate can be obtained by changing the heat treatment time, measuring the amount of change in the film thickness before and after the heat treatment, and determining the slope with respect to the etching time.

【0072】図中データAは、SiO2 基材をSi対向
面に対向させて各温度でのエッチングレートを示してお
り、この際、これらプロットの最小二乗法による近似直
線の傾きより活性化エネルギーEa を求めたところ、約
4.3eVであった。
In the figure, data A indicates the etching rate at each temperature with the SiO 2 base material facing the Si facing surface. At this time, the activation energy was calculated from the slope of the approximate straight line by the least square method of these plots. When E a was determined, it was about 4.3 eV.

【0073】またデータBは、Si基材をSiO2 対向
面に対向させて熱処理した場合を示す。
Data B shows the case where the Si substrate is heat-treated while facing the SiO 2 facing surface.

【0074】またデータCは、Si基材をSi対向面に
対向させて熱処理した場合であり、この際、活性化エネ
ルギーEa は、約4.1eVであった。
Data C shows the case where the Si base material was heat-treated with the Si facing surface facing the Si facing surface, and the activation energy E a was about 4.1 eV.

【0075】またデータDは、SiO2 基材をSiO2
対向面に対向させて熱処理した場合であり、この際、活
性化エネルギーEa は、約5.9eVであった。
Data D shows that the SiO 2 base material is SiO 2
This was the case where the heat treatment was performed so as to face the facing surface, and at this time, the activation energy E a was about 5.9 eV.

【0076】図2に示す如く、水素雰囲気の熱処理で
は、シリコンのエッチング速度は対向面の材質をシリコ
ンから酸化シリコンに変えることによって、図中のBと
Cのエッチング速度の差に示されるように、温度によら
ず、およそ9倍に増速されることが明らかになった。
As shown in FIG. 2, in the heat treatment in a hydrogen atmosphere, the etching rate of silicon is as shown by the difference between the etching rates of B and C in the figure by changing the material of the facing surface from silicon to silicon oxide. , It became clear that the speed was increased about 9 times regardless of the temperature.

【0077】単結晶シリコン同士が向かい合っている場
合、エッチング速度は1200℃で概ね0.045nm
/min以下と極めて小さい(図中C)。60分の熱処
理でのエッチング量は、3nm以下である。一方、シリ
コンの対向面を酸化シリコンとした場合、エッチング速
度は1200℃でおよそ0.36nm/minであり
(図中B)、1時間のエッチング量は21.6nmに達
してしまう。このエッチング量はタッチポリッシュによ
る除去量に近い。
When single crystal silicon faces each other, the etching rate is about 0.045 nm at 1200 ° C.
/ Min or less (C in the figure). The etching amount in the heat treatment for 60 minutes is 3 nm or less. On the other hand, when the opposing surface of silicon is made of silicon oxide, the etching rate is about 0.36 nm / min at 1200 ° C. (B in the figure), and the etching amount per hour reaches 21.6 nm. This etching amount is close to the amount removed by touch polishing.

【0078】図3は、SiとSiO2 が対向する場合の
エッチング量を示す図であり、横軸はエッチング時間
(分)であり、縦軸はエッチング厚(nm)であり、温
度Tは1200℃として、白丸は、SiO2 基材をSi
対向面に対向させて熱処理した場合であり、黒丸は、S
i基材をSiO2 対向面に対向させて熱処理した場合を
示す。
FIG. 3 is a diagram showing the etching amount when Si and SiO 2 face each other, the horizontal axis is the etching time (minutes), the vertical axis is the etching thickness (nm), and the temperature T is 1200. The white circle indicates that the SiO 2 base material is Si.
This is the case where the heat treatment is performed so as to face the facing surface, and the black circles indicate S.
The case where the i base material is heat-treated while facing the SiO 2 facing surface is shown.

【0079】図3に示すように、同一時間では、白丸に
示すSiO2 基材をSi対向面に対向させて熱処理した
場合の方が、黒丸に示すSi基材をSiO2 対向面に対
向させてエッチングした場合に比べて、エッチング量は
大きくなっている。つまり、SiO2 とSiとを対向さ
せて熱処理した場合、SiO2 の方が厚くエッチング除
去されるのである。
As shown in FIG. 3, at the same time, when the SiO 2 base material shown by the white circle is opposed to the Si facing surface and heat-treated, the Si base material shown by the black circle is opposed to the SiO 2 facing surface. The etching amount is larger than that in the case of etching by etching. That is, when heat treatment is performed with SiO 2 and Si facing each other, SiO 2 is removed by etching thicker.

【0080】図4は、対向面をSiとしたSiO2 のエ
ッチングと、対向面をSiO2 としたSiのエッチング
において、Si面とSiO2 面のそれぞれの面がエッチ
ングされることにより除去されるSi原子数を、図3よ
り計算して図示したものであり、横軸はエッチング時
間、縦軸は除去されたSiの原子数(atoms/cm
2 )であり、図中、白色の丸、三角、四角は、SiO2
面を示し、黒色の丸、三角、四角は、Si面を示す。
FIG. 4 shows SiO with the opposite surface made of Si.2 D
And the opposite surface is SiO2 Etching of Si
At Si surface and SiO2 Each face is etched
Fig. 3 shows the number of Si atoms removed by
Calculated and illustrated, the horizontal axis is during etching
Meanwhile, the vertical axis represents the number of removed Si atoms (atoms / cm
2 ), White circles, triangles, and squares are SiO.2 
A black circle, a triangle, or a square indicates a Si surface.

【0081】図4に示すように、図3に示した酸化シリ
コン面と単結晶シリコン面のエッチング量をシリコン原
子数に換算したところ、図4に示すように概ね一致して
結果が得られた。SiとSiO2 を対向させて熱処理し
た場合、両表面からは、ほぼ同量のSi原子が失われる
ことが判明した。
As shown in FIG. 4, when the etching amounts of the silicon oxide surface and the single crystal silicon surface shown in FIG. 3 were converted into the number of silicon atoms, the results were almost the same as shown in FIG. . It was found that, when Si and SiO 2 were opposed to each other and heat treated, almost the same amount of Si atoms was lost from both surfaces.

【0082】すなわち、シリコンのエッチング速度は対
向する酸化シリコン面との相互作用により増速され、反
応式は包括的には下記の如くで、シリコンと酸化シリコ
ンが1:1に反応する。
That is, the etching rate of silicon is accelerated by the interaction with the facing silicon oxide surface, and the reaction formula is generally as follows, and silicon and silicon oxide react 1: 1.

【0083】Si+SiO2 →2SiO また、かかるSiのエッチング速度は対向する面との距
離の影響も受ける。シリコンを対向面に配置した場合に
は、面間距離を狭めるほどエッチング速度は抑制され
る。これに対して酸化シリコンを対向面として配置した
場合には、逆に、面間距離を近づけるほどエッチング速
度が増速されることがわかった。
Si + SiO 2 → 2SiO Further, the etching rate of such Si is affected by the distance from the facing surface. When silicon is arranged on the facing surface, the etching rate is suppressed more as the distance between the surfaces is reduced. On the contrary, when the silicon oxide is arranged as the facing surface, it is found that the etching rate is increased as the surface distance is decreased.

【0084】また、雰囲気ガスに水素に代表される還元
性ガスが含まれない場合のエッチング速度は水素を含む
場合に比べると著しく小さかった。すなわち、係る増速
エッチングには水素に代表される還元性ガスの存在が寄
与している。シリコンと酸化シリコンが対向する場合、
エッチングはいずれかの表面材料が水素に代表される還
元性ガスとの反応を介して他方の表面にたどり着いて反
応することによって、両表面がエッチングされる。例え
ば、Si+H2 →SiH2 、SiH2 +SiO 2 →2S
iO+H2 という反応がある。Si表面から解離したS
i原子が気相中を輸送され、酸化シリコン表面でSiO
2 と反応して飽和蒸気圧の高いSiOに転化される。S
iH2 は随時消費されるのでSi表面でのエッチングも
促進される。Si同士が対向する場合には、Si表面か
ら解離したSi原子が気相中で飽和濃度に到達すると、
以後の反応は気相中の拡散によって律速される。この
時、解離したSiの飽和濃度は高くないためにエッチン
グ速度はそれほど高まらない。
Further, reduction represented by hydrogen is used as the atmospheric gas.
Etching rate without hydrogen gas contains hydrogen
It was significantly smaller than the case. That is, such speedup
The presence of a reducing gas typified by hydrogen contributes to etching.
I am giving. When silicon and silicon oxide face each other,
Etching is a process in which either surface material is typified by hydrogen.
Reach the other surface through reaction with the original gas and react.
By responding, both surfaces are etched. example
For example, Si + H2 → SiH2 , SiH2 + SiO 2 → 2S
iO + H2 There is a reaction. S dissociated from the Si surface
i atoms are transported in the gas phase, and SiO
2 Is converted into SiO having a high saturated vapor pressure. S
iH2 Is consumed at any time, so etching on the Si surface is also
Be promoted. If Si faces each other, is it the Si surface?
When the dissociated Si atoms reach a saturation concentration in the gas phase,
Subsequent reactions are rate-limited by diffusion in the gas phase. this
Since the saturation concentration of dissociated Si is not high,
The speed is not so high.

【0085】一方、SiにSiO2 を対向させた場合、
Si表面より解離したSi原子は酸化膜表面において、
消費されるため、反応は抑制されずさらに進行する。S
iO 2 表面側で生成されるSiOは蒸気圧が高いため、
Si同士が対向する場合に比べると、反応は律速されに
くい。
On the other hand, SiO is added to Si.2 When facing each other,
Si atoms dissociated from the Si surface are
Since it is consumed, the reaction is not suppressed and proceeds further. S
iO 2 Since SiO generated on the surface side has a high vapor pressure,
The reaction is rate-controlled as compared with the case where Sis face each other.
Peg.

【0086】また、単結晶シリコン膜に対向する面の材
料をSiCとした場合の単結晶シリコン膜のエッチング
量は対向面をシリコンとした場合とほぼ同等であった。
また、対向する面の材料を窒化シリコンとした場合も同
様に単結晶シリコン膜のエッチング量は対向面をシリコ
ンとした場合と同様に抑制された。
When the material of the surface facing the single crystal silicon film was SiC, the etching amount of the single crystal silicon film was almost the same as when the facing surface was silicon.
Also, when the material of the facing surface was silicon nitride, the etching amount of the single crystal silicon film was suppressed similarly to the case where the facing surface was made of silicon.

【0087】すなわち、シリコンを水素含有雰囲気中で
熱処理する場合、対向面を酸化シリコンとすれば、シリ
コンのエッチング量はシリコンを対向面とする場合に比
して、およそ10倍となる。
That is, in the case of heat treating silicon in a hydrogen-containing atmosphere, if the facing surface is made of silicon oxide, the etching amount of silicon is about 10 times that in the case of using silicon as the facing surface.

【0088】(エッチング装置)本発明に用いられるエ
ッチング装置の代表例は図1に示したとおりであるが、
以下に述べるように各種変更がなされたものでもよい。
(Etching device) A typical example of the etching device used in the present invention is as shown in FIG.
Various changes may be made as described below.

【0089】図5は別の実施の形態によるエッチング装
置を示す。
FIG. 5 shows an etching apparatus according to another embodiment.

【0090】図5の装置では、ガス源5からの水素を含
むガスの一部は基材Wと対向面構成部材3との間の間
隔、即ち作用空間ASを通過して、排気ポンプ8へと流
れるように構成されている。
In the apparatus of FIG. 5, a part of the gas containing hydrogen from the gas source 5 passes through the space between the base material W and the facing surface constituting member 3, that is, the working space AS, and is sent to the exhaust pump 8. It is configured to flow.

【0091】そして、基材Wと対向面構成部材3との配
置方法は、図1に示したように炉1を構成する炉管の長
手方向(図中横方向)に平行にすることに限定されるこ
とはなく、図5のようにしてもよい。或いは後述するよ
うに、横型炉に基材Wと部材3とを傾斜させて配置した
り、垂直に立てて配置してもよい。
The method of arranging the base material W and the facing surface constituting member 3 is limited to parallel to the longitudinal direction (horizontal direction in the drawing) of the furnace tube constituting the furnace 1 as shown in FIG. However, it may be configured as shown in FIG. Alternatively, as will be described later, the substrate W and the member 3 may be arranged in an inclined manner in a horizontal furnace, or may be vertically arranged.

【0092】又、1つの炉内に複数の基材Wをそれぞれ
平行になるよう間隔をおいて重ねて配置することもでき
る。
It is also possible to arrange a plurality of base materials W in a single furnace in parallel so as to be parallel to each other.

【0093】図6はこのような複数の基材を一括してエ
ッチングできるエッチング装置を示している。
FIG. 6 shows an etching apparatus capable of collectively etching a plurality of such base materials.

【0094】表面に酸化シリコン膜を有する基材W1,
Wを全てが共に上向きになるように配置する。この時、
最上位にある基材W1の表面には対向する面がない為、
この基材W1の表面では所望のエッチングがなされな
い。よって、この場合、基材W1はダミー基材として機
能する。最上位の基材W1を除く、他の基材Wは、それ
ぞれ対向面が上にある基材Wの酸化シリコンからなる裏
面に対向している為、基材Wのシリコンからなる表面
は、エッチングされる。
Substrate W1 having a silicon oxide film on its surface
Arrange W so that they are all facing upward. At this time,
Since there is no facing surface on the surface of the base material W1 at the top,
Desired etching is not performed on the surface of the base material W1. Therefore, in this case, the base material W1 functions as a dummy base material. Except for the uppermost base material W1, the other base materials W are opposed to the back surface made of silicon oxide of the base material W having the facing surface, so that the front surface made of silicon of the base material W is etched. To be done.

【0095】全ての基材W1,Wを下向きに配置する場
合は、最下位の基材がダミー基材となる。
When all the base materials W1 and W are arranged downward, the lowest base material is the dummy base material.

【0096】又、図6はいわゆる縦型炉の構成の要部を
示しているが、これを横に向ければ、複数の基材を一括
してエッチングできる横型炉になる。
Further, FIG. 6 shows the main part of the constitution of a so-called vertical furnace, but if this is oriented horizontally, it becomes a horizontal furnace capable of collectively etching a plurality of base materials.

【0097】図6の装置は酸化シリコンからなる裏面を
有する基材を処理する場合でなければ、複数の基材を一
括してエッチングできない。
The apparatus of FIG. 6 cannot collectively etch a plurality of substrates unless the substrate having a back surface made of silicon oxide is processed.

【0098】そこで、裏面がSiやSiC,SiNのよ
うに非酸化シリコンからなる基材の場合にも適用できる
ようにした例を図7に示す。
Therefore, FIG. 7 shows an example in which the back surface can be applied to a base material made of non-oxidized silicon such as Si, SiC, and SiN.

【0099】即ち、2つの基材の間に少なくとも裏面が
酸化シリコンからなる対向面構成部材31を介在させる
ことにより、基材W2のSi表面が部材31の酸化シリ
コンからなる裏面(対向面4)に対向させている。この
構成により基材W2のSi表面がエッチングされる。
That is, the Si surface of the base material W2 is a back surface made of silicon oxide of the member 31 (opposing surface 4) by interposing the facing surface constituting member 31 having at least a back surface made of silicon oxide between the two base materials. Is facing. With this configuration, the Si surface of the base material W2 is etched.

【0100】又、図7では部材31の形状を基材を保持
するトレイ状に加工しているが、このような形状に限定
されることはなく、単なる板状であってもよい。
Further, although the shape of the member 31 is processed into a tray shape for holding the base material in FIG. 7, the shape is not limited to such a shape and may be a simple plate shape.

【0101】いずれの場合も対向面との距離が、直径1
00mm以上の半導体基材においては、概ね20mm以
下、より好ましくは10mm以下であれば、対向面材料
との相互作用によるエッチングの増速効果が得られる。
In any case, the distance from the facing surface is 1
In the case of a semiconductor substrate having a length of 00 mm or more, if it is approximately 20 mm or less, and more preferably 10 mm or less, the effect of enhancing etching due to the interaction with the facing surface material can be obtained.

【0102】また、水素を含む還元性雰囲気中での熱処
理工程における基材の主面(表面)のシリコンのエッチ
ング速度は雰囲気ガス中に含まれる水分、酸素分等の酸
化性不純物の存在により増速される。これら水分や酸素
の供給を抑制すべく主面近傍の雰囲気ガスの流速を小さ
くすれば、これら不純物ガスによるエッチング分は低下
する。こうして酸化シリコン対向面との相互効果による
エッチング制御性が高まる。特に図8に示すように、炉
心管1に設置した基材Wの表面をガス流11,14に対
して直交するように配置した上で、酸化シリコンで構成
される対向面4を間隔を20mm以下として配置すれ
ば、前記表面上の雰囲気ガスの流速12を実質的に0と
することができ、対向する酸化シリコンによるエッチン
グ効果を十分に引き出すことができる。
Further, the etching rate of silicon on the main surface (surface) of the substrate in the heat treatment step in a reducing atmosphere containing hydrogen is increased by the presence of oxidizing impurities such as water and oxygen contained in the atmospheric gas. Be speeded up. If the flow rate of the atmospheric gas near the main surface is reduced in order to suppress the supply of these moisture and oxygen, the amount of etching due to these impurity gases decreases. In this way, the etching controllability by the mutual effect with the silicon oxide facing surface is enhanced. In particular, as shown in FIG. 8, the surface of the base material W installed in the core tube 1 is arranged so as to be orthogonal to the gas flows 11 and 14, and the facing surface 4 made of silicon oxide is spaced by 20 mm. By arranging as follows, the flow rate 12 of the atmospheric gas on the surface can be substantially zero, and the etching effect by the facing silicon oxide can be sufficiently brought out.

【0103】図8では、基材Wとして、シリコン基板2
1上に埋込み絶縁膜22とシリコンからなるSOI層2
3を有するSOI基板と、表面に酸化シリコン膜が形成
されたシリコン基板からなる対向面構成部材3を用いる
例を示している。
In FIG. 8, the silicon substrate 2 is used as the base material W.
Embedded insulating film 22 and SOI layer 2 made of silicon
3 shows an example of using the facing surface constituting member 3 composed of an SOI substrate having a No. 3 and a silicon substrate having a silicon oxide film formed on the surface thereof.

【0104】図9は、図5に示した縦型炉を有するエッ
チング装置を変更したものである。
FIG. 9 shows a modification of the etching apparatus having the vertical furnace shown in FIG.

【0105】4つの基材Wとダミー基材W1とが同軸上
に配されて、支持体としてのボート13の突起部に保持
されている。
The four base materials W and the dummy base material W1 are coaxially arranged and held by the protrusions of the boat 13 as a support.

【0106】ここでは、ダミー基材W1として表面及び
裏面に酸化シリコン膜が形成されたSi基板を用い、基
材Wとして裏面に酸化シリコン膜24が形成されたSO
I基板を用いた例を示している。
Here, a Si substrate having a silicon oxide film formed on the front and back surfaces is used as the dummy base material W1, and an SO having the silicon oxide film 24 formed on the back surface as the base material W is used.
An example using an I substrate is shown.

【0107】この例においても炉心管の断面積より半導
体基材の断面積を除いた領域(即ち外周部)を通過する
ガスの流速が、10cc/min・cm2 〜300cc
/min・cm2 となるようにして、基材Wの表面近傍
で該表面と平行な方向のガス流速12は、基材Wの外周
部の該表面と垂直な方向のガス流速11より小さくなる
ようにしている。
Also in this example, the flow velocity of the gas passing through the region (that is, the outer peripheral portion) excluding the cross-sectional area of the semiconductor base material from the cross-sectional area of the core tube is 10 cc / min · cm 2 to 300 cc.
/ Min · cm 2 so that the gas flow velocity 12 in the direction near the surface of the substrate W in the direction parallel to the surface is smaller than the gas flow velocity 11 in the direction perpendicular to the surface of the outer peripheral portion of the substrate W. I am trying.

【0108】更に、炉心管の断面積より半導体基材の断
面積を除いた領域(外周部)の流速11を30cc/m
in・cm2 〜150cc/min・cm2 程度にし
て、基材Wの表面の中心近傍のガスの流速12を実質的
に0にするとよい。
Furthermore, the flow velocity 11 in the region (outer peripheral portion) excluding the cross-sectional area of the semiconductor base material from the cross-sectional area of the core tube was 30 cc / m.
The flow velocity 12 of the gas in the vicinity of the center of the surface of the base material W may be set to substantially 0 by setting it to be about in cm 2 to 150 cc / min · cm 2 .

【0109】以上、説明した各エッチング装置において
も、図1の装置と同様、炉1、トレイ31、支持体9,
13等は石英ガラス等により作製されたものを用いると
よい。
In each of the etching apparatuses described above, the furnace 1, tray 31, support 9,
As 13 and the like, those made of quartz glass or the like may be used.

【0110】又、ヒーター2としては、抵抗加熱器、ラ
ンプ加熱器、高周波加熱器等が用いられる。
As the heater 2, a resistance heater, a lamp heater, a high frequency heater or the like is used.

【0111】(半導体基材の作製方法)次に、本発明の
エッチング方法を利用した半導体基材の作製方法につい
て述べる。
(Method for Producing Semiconductor Base Material) Next, a method for producing a semiconductor base material using the etching method of the present invention will be described.

【0112】図10は、水素注入剥離法、PACE法、
エピタキシャル層移設法に代表される貼り合わせSOI
基板の作製方法のフローチャートを示す。
FIG. 10 shows the hydrogen injection peeling method, the PACE method,
Bonded SOI represented by the epitaxial layer transfer method
6 shows a flowchart of a method for manufacturing a substrate.

【0113】まず、工程S1では第1の基材を用意す
る。例えば、少なくとも一表面を酸化した絶縁膜付Si
ウエハに水素イオンや希ガスイオンを注入し、所定の深
さの位置に分離層(潜在層)を形成しておく。或いはS
iウエハの表面を多孔質化した後、非多孔質Si層をエ
ピタキシャル成長させる。
First, in step S1, a first base material is prepared. For example, Si with an insulating film having at least one surface oxidized
Hydrogen ions or rare gas ions are implanted into the wafer to form a separation layer (latent layer) at a predetermined depth position. Or S
After making the surface of the i-wafer porous, a non-porous Si layer is epitaxially grown.

【0114】又、PACE法の場合は酸化膜のないSi
ウエハ又は表面を酸化させたSiウエハを用意する。
In the case of the PACE method, Si without an oxide film is used.
A wafer or a Si wafer whose surface is oxidized is prepared.

【0115】一方、工程S2では、第2の基材を用意す
る。例えば通常のSiウエハ表面を酸化させたSiウエ
ハや、自然酸化膜を除去したSiウエハや、石英ウエハ
や金属基板等を用意する。
On the other hand, in step S2, a second base material is prepared. For example, a normal Si wafer whose surface is oxidized, a Si wafer from which a natural oxide film is removed, a quartz wafer, a metal substrate, and the like are prepared.

【0116】続いて、工程S3では、上記工程S1,S
2で用意した第1及び第2の基材を直接又は間に接着層
を介して間接的に貼り合わせる。
Succeedingly, in a step S3, the steps S1 and S are performed.
The first and second base materials prepared in 2 are directly or indirectly bonded to each other via an adhesive layer.

【0117】この時、第1の基材の貼り合わせ面又は第
2の基材の貼り合わせ面のうち少なくともいずれか一方
が絶縁体で形成されていればよりよい。勿論SOI構造
以外の基材を作製する場合は、この限りではない。
At this time, it is more preferable that at least one of the bonding surface of the first base material and the bonding surface of the second base material is formed of an insulator. Of course, this is not the case when a base material other than the SOI structure is manufactured.

【0118】更に、貼り合わせ前に絶縁体からなる貼り
合わせ面に水素、酸素、窒素、希ガスのイオンを照射し
て貼り合わせ面を活性化してもよい。
Further, before bonding, the bonding surface made of an insulator may be irradiated with ions of hydrogen, oxygen, nitrogen or a rare gas to activate the bonding surface.

【0119】次に、工程S4では、貼り合わされた第1
及び第2の基材(アセンブリ)から第1の基材の一部
(不要部分)を除去する。除去方法は大きく分けると2
種類あり、一つは第1の基材の裏面から、研削及び/又
はエッチング等により第1の基材の一部を除去する方法
である。もう一つは第1の基材に形成された分離層にお
いて、第1の基材の裏面側部分と表面側部分とを分離す
る方法である。後者の方法によれば、不要部分はウエハ
形状を維持しているので、再び、第1の基材又は第2の
基材として利用することができる。分離方法としては、
熱処理する方法、アセンブリの側面に液体や気体からな
る流体を吹きつける方法、機械的に剥す方法等がある。
Next, in step S4, the first bonded
And a part (unnecessary part) of the first base material is removed from the second base material (assembly). There are two major removal methods.
There are various types, one is a method of removing a part of the first base material from the back surface of the first base material by grinding and / or etching or the like. The other is a method of separating the back surface side portion and the front surface side portion of the first base material in the separation layer formed on the first base material. According to the latter method, since the unnecessary portion maintains the wafer shape, it can be used again as the first base material or the second base material. As a separation method,
There are a method of heat treatment, a method of spraying a fluid composed of a liquid or a gas on the side surface of the assembly, a method of mechanically peeling off.

【0120】そして、不要部分が除去されたアセンブリ
(SOI基板)のシリコン層(SOI層)の表面は、注
入されたイオンにより生じた空隙、多孔質体の孔、研
削、エッチング等に起因した凹凸を有する粗面になって
いる。そこで、工程S5では上述したエッチングを施す
ことにより粗面となっているシリコン層の上層部を除去
する。この時、エッチングされたシリコン層表面は、併
せて起こる平滑化効果により、表面粗さが0.2nm以
下(1μm角エリア)の平滑な面になる、条件を最適化
すれば0.15nm以下、更には0.1nm以下にする
こともできる。
Then, the surface of the silicon layer (SOI layer) of the assembly (SOI substrate) from which the unnecessary portions have been removed is uneven due to voids generated by the implanted ions, holes in the porous body, grinding, etching and the like. It has a rough surface. Therefore, in step S5, the upper layer portion of the silicon layer, which is the rough surface, is removed by performing the above-described etching. At this time, the surface of the etched silicon layer becomes a smooth surface with a surface roughness of 0.2 nm or less (1 μm square area) due to the smoothing effect that occurs together. If the conditions are optimized, it is 0.15 nm or less, Further, it can be made 0.1 nm or less.

【0121】図11はSIMOX法に代表されるSOI
基板の作製方法のフローチャートを示す。
FIG. 11 shows an SOI represented by the SIMOX method.
6 shows a flowchart of a method for manufacturing a substrate.

【0122】まず、工程S11では、出発物質としてS
iウエハを用意する。
First, in step S11, S is used as a starting material.
Prepare an i-wafer.

【0123】次に工程S12では、加速電圧100ke
V〜300keV、2×1017cm -2〜4×1018cm
-2程のドーズ量で酸素イオンを打ち込む。
Next, in step S12, the acceleration voltage is 100 ke.
V to 300 keV, 2 × 1017cm -2~ 4 x 1018cm
-2Implant oxygen ions with a moderate dose.

【0124】工程S13では酸素イオンが注入されたウ
エハを1000℃〜1400℃の温度で熱処理して埋込
酸化膜を形成する。
In step S13, the oxygen ion-implanted wafer is heat-treated at a temperature of 1000 ° C. to 1400 ° C. to form a buried oxide film.

【0125】次いて、工程S14ではSOI層の表面に
酸化膜が形成されている場合には、その表面酸化膜を除
去する。
Next, in step S14, if an oxide film is formed on the surface of the SOI layer, the surface oxide film is removed.

【0126】こうして得られたSOI基板のSOI層の
表面は出発物質として研磨されたウエハを用いたとして
も、酸素イオン打ち込み(工程S12)と、埋込酸化膜
の生成(工程S13)に起因した凹凸を有する表面とな
っている。そこで、工程S15では、上述したエッチン
グを施すことによりSOI層の凹凸を有する上層部を除
去する。この時、平滑化効果によりエッチングされた後
のSOI層表面は1μm角エリアにおけるRrmsが
0.4nm以下50μm角エリアにおけるRrmsが
1.5nm以下の平滑な面になる。
The surface of the SOI layer of the SOI substrate thus obtained was caused by oxygen ion implantation (step S12) and formation of a buried oxide film (step S13) even if a polished wafer was used as a starting material. The surface has irregularities. Therefore, in step S15, the upper layer portion having the unevenness of the SOI layer is removed by performing the above-described etching. At this time, the surface of the SOI layer after being etched by the smoothing effect becomes a smooth surface with Rrms in a 1 μm square area of 0.4 nm or less and Rrms in a 50 μm square area of 1.5 nm or less.

【0127】以上説明した本発明による半導体基材の作
製方法のうち、水素注入剥離法を利用したSOI基板の
作製工程について、より詳しく述べる。
Among the methods for manufacturing a semiconductor substrate according to the present invention described above, the steps for manufacturing an SOI substrate using the hydrogen implantation delamination method will be described in more detail.

【0128】工程S21では、第1の基材としてのSi
ウエハ31の少なくとも表面を熱酸化して埋込み絶縁膜
22となる酸化シリコン層を形成し、水素イオン又は希
ガスイオンをドーズ量1×1016cm-2〜1×1019
-2、加速電圧10keV〜500keVにてイオン打
ち込みを行う。イオン打ち込みの方法は、イオン打ち込
み装置を用いる以外に、水素や希ガスのプラズマとウエ
ハとの電位差を利用してそのプラズマからイオンをウエ
ハに打ち込む方法を用いることもできる。こうして、分
離層32を形成する。
In step S21, Si as the first base material is used.
At least the surface of the wafer 31 is thermally oxidized to form a silicon oxide layer to be the buried insulating film 22, and hydrogen ions or rare gas ions are dosed at 1 × 10 16 cm −2 to 1 × 10 19 c.
Ion implantation is performed at m −2 and an acceleration voltage of 10 keV to 500 keV. As the ion implantation method, a method of implanting ions from the plasma using the potential difference between the plasma of hydrogen or a rare gas and the wafer can be used instead of using the ion implantation apparatus. Thus, the separation layer 32 is formed.

【0129】工程S22では、第2の基材としての別の
Si基板21の表面を酸化し、必要に応じて図12のよ
うに貼り合わせ面にある酸化膜を除去し、露出したSi
表面と、絶縁膜22の表面と、を貼り合わせる。こうし
て2つのSi基板が貼り合わされたアセンブリが出来
る。
In step S22, the surface of another Si substrate 21 as the second base material is oxidized, and if necessary, the oxide film on the bonding surface is removed as shown in FIG. 12 to expose the exposed Si.
The surface and the surface of the insulating film 22 are attached to each other. In this way, an assembly in which two Si substrates are bonded together can be made.

【0130】工程S23では、分離層32において、ア
センブリを分離する。分離の為には、アセンブリの側面
に高圧の流体(例えば、液体や気体)を付与すれば、分
離層は比較的機械的に強度の弱い脆弱層となっている
為、シリコン膜22をウエハ21上に残したままウエハ
31がアセンブリから剥離(分離)される。
In step S23, the assembly is separated at the separation layer 32. For separation, if a high-pressure fluid (eg, liquid or gas) is applied to the side surface of the assembly, the separation layer becomes a fragile layer having relatively low mechanical strength. The wafer 31 is peeled (separated) from the assembly while being left on.

【0131】或いは、貼り合わせ工程と同時又はその工
程後に500℃以上の熱処理を行うと、分離層において
水素イオン又は希ガスイオンに起因して生じた微少気泡
が成長し、シリコン膜22をウエハ21上に残したまま
ウエハ31がアセンブリから分離される。
Alternatively, when heat treatment is performed at a temperature of 500 ° C. or higher at the same time as or after the bonding step, minute bubbles generated due to hydrogen ions or rare gas ions grow in the separation layer, and the silicon film 22 is formed on the wafer 21. The wafer 31 is separated from the assembly, leaving it above.

【0132】このようにアセンブリから分離・除去され
たウエハ31は、シリコン膜23の厚さ分、厚みが減少
しているものの、ウエハ形状を維持しているので、再び
第1又は第2の基材として利用できる。再利用の場合
は、分離により露出した面を研磨した後、エピタキシャ
ル成長により単結晶シリコン膜を成長させるとよい。
The wafer 31 separated and removed from the assembly as described above maintains the wafer shape even though the thickness is reduced by the thickness of the silicon film 23. Therefore, the first or second substrate is again formed. It can be used as a material. In the case of reuse, after polishing the surface exposed by separation, it is preferable to grow a single crystal silicon film by epitaxial growth.

【0133】分離後のシリコン膜25の表面は、微小気
泡(微小空隙)に起因した凹凸を有する粗面となってい
る。そこで、工程S24では上述したように、酸化シリ
コンからなる面を対向させて水素含有還元性雰囲気中で
熱処理を行い粗面を有するシリコン膜25の上層部をエ
ッチング除去する。この時、エッチング後のシリコン膜
25の表面は平滑な面になる。
The surface of the silicon film 25 after separation is a rough surface having irregularities due to minute bubbles (minute voids). Therefore, in step S24, as described above, heat treatment is performed in a hydrogen-containing reducing atmosphere with the surfaces made of silicon oxide facing each other, and the upper layer portion of the silicon film 25 having a rough surface is removed by etching. At this time, the surface of the silicon film 25 after etching becomes a smooth surface.

【0134】図12の例では、裏面に酸化シリコン膜2
4を有するウエハ21を用いた為、工程S23終了後の
SOI基板の裏面にも酸化シリコン膜が残っている。よ
って、このようなSOI基板は図6、図9に示した装置
を用いて複数枚同時に本発明によるエッチングが行え
る。
In the example of FIG. 12, the silicon oxide film 2 is formed on the back surface.
Since the wafer 21 having No. 4 is used, the silicon oxide film remains on the back surface of the SOI substrate after the process S23 is completed. Therefore, a plurality of such SOI substrates can be simultaneously etched by the present invention by using the apparatus shown in FIGS. 6 and 9.

【0135】この裏面の酸化シリコン膜の形成法として
は、図12のように貼り合わせ前に形成しておく方法に
代えて、分離後に形成する方法、或いは、貼り合わせの
熱処理を酸化性雰囲気中で行い貼り合わせ工程時に同時
に裏面酸化膜24を形成する方法を採用してもよい。
As the method of forming the silicon oxide film on the back surface, instead of the method of forming before bonding as shown in FIG. 12, the method of forming after separation or the heat treatment of bonding in an oxidizing atmosphere. The method of forming the back surface oxide film 24 at the same time as the bonding step may be adopted.

【0136】次に、エピタキシャル層移設法を利用した
半導体基材の作製法についてより詳しく述べる。
Next, a method of manufacturing a semiconductor substrate using the epitaxial layer transfer method will be described in more detail.

【0137】図13に示すようにまず工程S31では、
第1の基材としてSi単結晶からなる基板31を用意し
て、少なくとも主表面側に多孔質構造の層33を形成す
る。多孔質Siは、Si基板をHF溶液中で陽極化成
(Anodization)することにより形成でき
る。多孔質層は10-1nm〜10nm程度の直径の孔が
10-1nm〜10nm程度の間隔で並んだスポンジのよ
うな構造をしている。その密度は、単結晶Siの密度
2.33g/cm3 に比べて、HF溶液濃度を50〜2
0%に変化させたり、アルコール添加比率を可変した
り、電流密度を変化させることで2.1〜0.6g/c
3 の範囲に変化させることができる。また、多孔質化
される部分の比抵抗と電気伝導型を予め変調しておけ
ば、これに基づいて多孔度を可変することが可能であ
る。p型においては、同じ陽極化成条件においては、縮
退基板(P+ )に比べ、比縮退基板(P- )は孔径は細
くなるものの孔密度が1桁程度増加し、多孔度が高い。
すなわち、多孔度はこれらの諸条件を可変することによ
って制御することが可能であり、いずれかの方法に限定
されるものではない。多孔質層33は単層、多孔度の異
なる層が複数積層された構造のいずれでも構わない。陽
極化成により形成された多孔質層中に投影飛程が含まれ
るようにイオン注入を行えば、投影飛程近傍では多孔質
の孔壁中に気泡が形成され、多孔度を高めることもでき
る。イオン注入は陽極化成による多孔質層形成の前であ
っても、後であっても構わない。さらには多孔質層33
上に単結晶半導体層構造を形成した後であっても構わな
い。
As shown in FIG. 13, first in step S31,
A substrate 31 made of Si single crystal is prepared as a first base material, and a layer 33 having a porous structure is formed on at least the main surface side. Porous Si can be formed by anodizing a Si substrate in an HF solution. The porous layer has a sponge-like structure in which pores having a diameter of about 10 -1 nm to 10 nm are arranged at intervals of about 10 -1 nm to 10 nm. The density is 50 to 2 as compared with the density of single crystal Si of 2.33 g / cm 3.
2.1-0.6 g / c by changing to 0%, changing alcohol addition ratio, and changing current density
It can be changed in the range of m 3 . Further, if the specific resistance and the electric conduction type of the portion to be made porous are previously modulated, the porosity can be varied based on this. In the p-type, under the same anodization conditions, the specific degenerate substrate (P ) has a smaller pore size, but the pore density increases by about one digit and the porosity is higher than that of the degenerate substrate (P + ).
That is, the porosity can be controlled by varying these various conditions, and is not limited to any method. The porous layer 33 may have a single layer or a structure in which a plurality of layers having different porosities are laminated. If the ion implantation is performed so that the projection range is included in the porous layer formed by anodization, bubbles are formed in the porous hole wall near the projection range, and the porosity can be increased. Ion implantation may be performed before or after formation of the porous layer by anodization. Furthermore, the porous layer 33
It may be after the single crystal semiconductor layer structure is formed thereover.

【0138】次に、工程S32では多孔質層33上に少
なくとも1層の非多孔質単結晶半導体の層23を形成す
る。非多孔質単結晶半導体の層23は、エピタキシャル
成長により形成した単結晶Si層、多孔質層33の表面
層を非多孔質化した層などの中から任意に選ばれる。さ
らに、単結晶Siの層33上に酸化シリコン層22を熱
酸化法により形成すると、単結晶シリコン層と埋め込み
酸化膜の界面を界面準位の少ない熱酸化により形成され
た界面とすることができ、好適である。工程S33では
前記非多孔質単結晶Siの層23を形成した半導体基板
の主面(貼り合わせ面)を第2の基板21の表面(貼り
合わせ面)と室温で密着させる。密着させる前には表面
の付着物、異物を除去するために洗浄することが望まし
い。第2の基板は、Si、Si基板上に酸化Si膜を形
成したもの、石英等の光透過性基板、サファイアなどか
ら選択することができるが、これに限定されるものでは
なく、貼り合わせに供される面が十分に平坦、平滑であ
れば構わない。図13では、第2の基板と第1の基板と
を絶縁層22を介して貼り合わせた様子を示してある
が、絶縁層22はなくてもよい。
Next, in step S32, at least one non-porous single crystal semiconductor layer 23 is formed on the porous layer 33. The non-porous single crystal semiconductor layer 23 is arbitrarily selected from a single crystal Si layer formed by epitaxial growth, a layer obtained by making the surface layer of the porous layer 33 non-porous, and the like. Further, when the silicon oxide layer 22 is formed on the single-crystal Si layer 33 by the thermal oxidation method, the interface between the single-crystal silicon layer and the buried oxide film can be an interface formed by thermal oxidation with a small interface state. Is preferred. In step S33, the main surface (bonding surface) of the semiconductor substrate having the non-porous single crystal Si layer 23 formed thereon is brought into close contact with the surface (bonding surface) of the second substrate 21 at room temperature. It is desirable to clean the surface before removing it to remove foreign matter and foreign matter. The second substrate can be selected from Si, a Si substrate on which an oxidized Si film is formed, a light-transmissive substrate such as quartz, sapphire, etc., but is not limited to this and can be used for bonding. It does not matter if the surface provided is sufficiently flat and smooth. Although FIG. 13 shows a state in which the second substrate and the first substrate are bonded together via the insulating layer 22, the insulating layer 22 may be omitted.

【0139】貼り合わせに際しては絶縁性の薄板を第1
及び第2の基板の間にはさみ3枚重ねで貼り合わせるこ
とも可能である。
When laminating, the insulating thin plate is firstly placed.
It is also possible to bond three scissors between the second substrate and the second substrate.

【0140】続いて、第1の基板31の裏面側の不要部
分と多孔質層33を除去して非多孔質単結晶Si層23
を表出させる。これには、前述したとおり2つの方法が
挙げられるが、これに限定されるものではない。
Subsequently, the unnecessary portion on the back surface side of the first substrate 31 and the porous layer 33 are removed to remove the non-porous single crystal Si layer 23.
Express. As mentioned above, there are two methods, but the method is not limited thereto.

【0141】第1の方法では、第1の基板21を裏面側
より除去して多孔質層33を表出させる(工程S3
4)。
In the first method, the first substrate 21 is removed from the back surface side to expose the porous layer 33 (step S3).
4).

【0142】続いて、多孔質層33を除去して非多孔質
単結晶シリコン層23を表出させる(工程S35)。
Then, the porous layer 33 is removed to expose the non-porous single crystal silicon layer 23 (step S35).

【0143】多孔質層の除去は選択エッチングによるこ
とが望ましい。少なくとも弗酸と過酸化水素水を含む混
合液を用いると多孔質シリコンは非多孔質単結晶シリコ
ンに対して、105 倍選択的にエッチングできる。上記
したエッチング液には、気泡の付着を防止するための界
面活性剤を添加してもよい。特にエチルアルコールのよ
うなアルコールが好適に用いられる。多孔質層が薄けれ
ば、この選択エッチングを省略してもよい。
It is desirable to remove the porous layer by selective etching. When a mixed solution containing at least hydrofluoric acid and hydrogen peroxide is used, porous silicon can be selectively etched 10 5 times with respect to non-porous single crystal silicon. A surfactant for preventing bubbles from adhering may be added to the above etching solution. Particularly, alcohol such as ethyl alcohol is preferably used. If the porous layer is thin, this selective etching may be omitted.

【0144】第2の方法では、分離層となる多孔質層3
3中で基板を分離して、図13の工程S34のような状
態を得る。分離する方法としては、加圧、引っ張り、せ
ん断、楔、等の外力をかける方法;超音波を印加する方
法;熱をかける方法;酸化により多孔質Siを周辺から
膨張させ多孔質Si内に内圧をかける方法;パルス状に
加熱し、熱応力をかけるか、あるいは軟化させる方法;
ウォータージェット、ガスジェット等の流体を噴出する
方法等があるがこの方法に限定されるものではない。
In the second method, the porous layer 3 serving as the separation layer
The substrate is separated in 3 to obtain the state as in step S34 of FIG. As a method of separating, a method of applying an external force such as pressurization, tension, shearing, a wedge, a method of applying ultrasonic waves; a method of applying heat; Method of applying; pulsed heating to apply thermal stress or softening;
There is a method of ejecting a fluid such as a water jet or a gas jet, but the method is not limited to this.

【0145】続いて、工程S35では第2の基板21の
表面側に残留する多孔質層33をエッチングにより除去
する。多孔質のエッチング方法は前記多孔質層33をエ
ッチングにより表出させる方法と同様である。第2の基
板21側に残留した多孔質シリコン層33が極めて薄
く、均一な厚みであるならば、フッ酸と過酸化水素水と
による多孔質層のウエットエッチングは実施しなくても
よい。
Subsequently, in step S35, the porous layer 33 remaining on the surface side of the second substrate 21 is removed by etching. The porous etching method is the same as the method for exposing the porous layer 33 by etching. If the porous silicon layer 33 remaining on the second substrate 21 side is extremely thin and has a uniform thickness, wet etching of the porous layer with hydrofluoric acid and hydrogen peroxide solution may not be performed.

【0146】続いて、工程S36では水素を含む還元性
雰囲気での熱処理を施し、単結晶Si層23の凹凸を有
する上層部25をエッチング除去する。この時、単結晶
シリコン層中のボロン濃度の低減及び、表面平滑化、も
同時に達成できる。
Subsequently, in step S36, heat treatment is performed in a reducing atmosphere containing hydrogen to remove the upper layer portion 25 of the single crystal Si layer 23 having irregularities by etching. At this time, reduction of boron concentration in the single crystal silicon layer and surface smoothing can be achieved at the same time.

【0147】本発明で得られる半導体基板では、第2の
基板21上に単結晶Si膜23が絶縁層22を介して平
坦に、しかも均一に薄層化されて、基板全域に大面積に
形成されている。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。
In the semiconductor substrate obtained by the present invention, the single crystal Si film 23 is flatly and uniformly thinned on the second substrate 21 via the insulating layer 22 to form a large area over the entire substrate. Has been done. The semiconductor substrate thus obtained can be suitably used from the viewpoint of manufacturing an electronic element that is insulated and separated.

【0148】分離された第1のSi単結晶基板31はそ
の分離面に残留する多孔質層を除去して、更に表面平滑
性が許容できないほど荒れている場合には表面平滑化を
行う、こうすれば再度第1のSi単結晶基板31、ある
いは次の第2の基板21として使用できる。
For the separated first Si single crystal substrate 31, the porous layer remaining on the separated surface is removed, and if the surface smoothness is unacceptably rough, the surface is smoothed. Then, it can be used again as the first Si single crystal substrate 31 or the next second substrate 21.

【0149】図13に示した例では、基板21の裏面に
は酸化シリコンが形成されていない。多数枚同時エッチ
ングの場合に、SOI基板の裏面を酸化シリコンからな
る対向面として利用する為には、基板21の裏面に酸化
シリコン膜を形成する必要がある。
In the example shown in FIG. 13, silicon oxide is not formed on the back surface of the substrate 21. In the case of simultaneously etching a large number of wafers, a silicon oxide film needs to be formed on the back surface of the substrate 21 in order to use the back surface of the SOI substrate as an opposing surface made of silicon oxide.

【0150】そこで、工程S35の後にシリコン膜23
をマスクして裏面に酸化シリコン膜を形成したり、貼り
合わせ工程S33の前に基板21の裏面に酸化シリコン
膜を形成したり、貼り合わされた状態(S33)で基板
21の裏面に酸化シリコン膜を形成すればよい。
Therefore, after the step S35, the silicon film 23 is formed.
To form a silicon oxide film on the back surface of the substrate 21, a silicon oxide film on the back surface of the substrate 21 before the bonding step S33, or a silicon oxide film on the back surface of the substrate 21 in the bonded state (S33). Should be formed.

【0151】図14は、本発明によるエッチング前後の
シリコン表面の様子を模式的に示している。
FIG. 14 schematically shows the state of the silicon surface before and after etching according to the present invention.

【0152】W3は、エッチング前の基材の断面を示
し、W4は、エッチング後の基材の断面を示している。
W3 shows the cross section of the base material before etching, and W4 shows the cross section of the base material after etching.

【0153】エッチング前、1μm角のエリアを原子間
力顕微鏡で観察した時、表面の平均二乗粗さ(Rrm
s)が0.2nm〜20nm程であった粗面も、本発明
によるエッチングによって平滑化され、Rrmsは0.
07nm〜0.15nm程になる。これは、研磨された
Siウエハと同等か、それよりも一層平滑な面に相当す
る値である。
Before etching, when observing a 1 μm square area with an atomic force microscope, the surface mean square roughness (Rrm
The rough surface whose (s) was about 0.2 nm to 20 nm was also smoothed by the etching according to the present invention, and Rrms was 0.
It is about 07 nm to 0.15 nm. This is a value equivalent to that of a polished Si wafer or a surface smoother than that.

【0154】図14中、hは高低差(ピーク ツー バ
レー)、pは周期、tはエッチング厚さを示している。
In FIG. 14, h is the height difference (peak to valley), p is the period, and t is the etching thickness.

【0155】本発明によれば、表面粗さは、少なくとも
3分の1程度平滑化されるので、例えば高低差hが数n
mから数十nmと大きく、周期pが数nmから数百nm
の大きな凹凸が観察されるシリコン表面であっても、エ
ッチングにより、少なくとも高低差がその値より低い値
例えば2nm以下より好ましくは0.4nm以下の平坦
な表面にすることができる。
According to the present invention, the surface roughness is smoothed by at least about one-third, so that the height difference h is several n.
Large from m to several tens of nm, and the period p is from several nm to several hundred nm
Even on a silicon surface where large irregularities are observed, it is possible to form a flat surface having at least a height difference lower than that value, for example, 2 nm or less, more preferably 0.4 nm or less, by etching.

【0156】この現象は、エッチングと同時に生じる表
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し、
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、単
結晶表面の面方位に依存する表面エネルギーにくらべて
高い。水素を含む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Si原子の移動のエネルギー障
壁は下がり、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、平坦な又は平滑な表面
を構成していくと考えられる。単結晶表面の面方位は低
指数であるほど、本発明による平坦化・平滑化は促進さ
れる。
This phenomenon is considered to be surface reconstruction that occurs at the same time as etching. That is, on a rough surface, there are innumerable ridges with high surface energy,
Many planes of higher plane orientation than the plane orientation of the crystal layer are exposed on the surface, but the surface energy of these regions is higher than the surface energy depending on the plane orientation of the single crystal surface. In the heat treatment in a reducing atmosphere containing hydrogen, for example, the energy barrier for the transfer of surface Si atoms is lowered by the reducing action of hydrogen, the Si atoms excited by thermal energy are transferred, and the surface energy is low, flat or smooth. It is considered that the The lower the plane orientation of the single crystal surface, the more the flattening / smoothing according to the present invention is promoted.

【0157】(実施例1:エピタキシャル層移設/横型
炉/対向面SiO2 )比抵抗が0.015Ωcmのボロ
ンドープSiからなる(100)配向の6インチウエハ
表面を49%HFとエチルアルコールを2:1で混合し
た溶液中で陽極化成してウエハの表面に多孔質シリコン
を10μmの厚みで形成した。このシリコンウエハを酸
素雰囲気中400℃で1時間熱処理した後、1.25%
のHF水溶液に30秒浸け、多孔質の表面および表面近
傍に形成された極薄酸化膜を除去した後、よく水洗して
乾燥させた。続いてこのシリコンウエハをエピタキシャ
ル成長装置に設置し、1100℃水素雰囲気で熱処理し
て多孔質シリコンの表面の孔をほとんど封止した。引き
続いて、水素ガスにシリコンソースガスとしてジクロル
シランを添加することにより該多孔質シリコン上に単結
晶シリコン膜を平均300nmプラス・マイナス5nm
の厚みで形成した。このシリコンウエハをエピタキシャ
ル成長装置より取り出して、酸化炉に設置し、酸素と水
素の燃焼ガスにより該単結晶シリコン膜表面を酸化して
酸化シリコン膜を200nm形成した。酸化された結果
単結晶シリコン膜の厚さは210nmになった。このシ
リコンウエハとは別に第2のシリコンウエハを用意し、
それぞれのシリコンウエハに一般的にシリコンデバイス
プロセス等で用いられるウェット洗浄を施して、清浄な
表面を形成したのち、貼り合わせた。貼り合わせたシリ
コンウエハアセンブリを熱処理炉に設置し、1100℃
1時間の熱処理を施し、貼り合わせ面の接着強度を高め
た。熱処理の雰囲気は窒素であった。このシリコンウエ
ハアセンブリの第1のシリコンウエハ側の裏面を研削し
て、多孔質シリコンを露出させた。HFと過酸化水素水
の混合溶液中に浸して、多孔質シリコンをエッチングに
より除去し、ウェット洗浄にてよく洗浄した。エピタキ
シャル成長により形成した単結晶シリコン膜は酸化シリ
コン膜と共に第2のシリコンウエハ上に移設され、SO
Iウエハが作製された。
(Example 1: Transfer of epitaxial layer / horizontal furnace / opposite surface SiO 2 ) 49% HF and 2% ethyl alcohol were used on a 6-inch wafer surface of (100) orientation made of boron-doped Si having a specific resistance of 0.015 Ωcm: Porous silicon was formed on the surface of the wafer to a thickness of 10 μm by anodizing in the solution mixed in 1. After heat-treating this silicon wafer in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour, 1.25%
After being immersed in the HF aqueous solution for 30 seconds to remove the ultrathin oxide film formed on the porous surface and in the vicinity of the surface, it was thoroughly washed with water and dried. Subsequently, this silicon wafer was placed in an epitaxial growth apparatus and heat-treated in a hydrogen atmosphere at 1100 ° C. to seal most of the pores on the surface of the porous silicon. Subsequently, by adding dichlorosilane as a silicon source gas to hydrogen gas, a single crystal silicon film on the porous silicon has an average of 300 nm plus / minus 5 nm.
It was formed with a thickness of. This silicon wafer was taken out from the epitaxial growth apparatus, placed in an oxidation furnace, and the surface of the single crystal silicon film was oxidized by a combustion gas of oxygen and hydrogen to form a silicon oxide film of 200 nm. As a result of being oxidized, the thickness of the single crystal silicon film became 210 nm. Prepare a second silicon wafer separately from this silicon wafer,
Each silicon wafer was subjected to wet cleaning generally used in a silicon device process or the like to form a clean surface, and then bonded. The bonded silicon wafer assembly is placed in a heat treatment furnace, and the temperature is 1100 ° C.
Heat treatment was performed for 1 hour to increase the adhesive strength of the bonded surfaces. The heat treatment atmosphere was nitrogen. The back surface of the first silicon wafer side of this silicon wafer assembly was ground to expose the porous silicon. It was dipped in a mixed solution of HF and hydrogen peroxide water to remove the porous silicon by etching, and washed well by wet washing. The single crystal silicon film formed by epitaxial growth is transferred onto the second silicon wafer together with the silicon oxide film,
An I-wafer was made.

【0158】移設された単結晶シリコンの膜厚を面内1
0mmの格子点でそれぞれ測定したところ、膜厚の平均
は210nm、ばらつきはプラス・マイナス5nmであ
った。SOI層を200nmにするために、およそ10
nm除去する必要があった。また、表面粗さを原子間力
顕微鏡で1μm角、50μm角の範囲について256×
256の測定ポイントで測定したところ、表面粗さは平
均二乗粗さ(Rrms)でそれぞれ10.1nm、9.
8nmであった。また、ボロン濃度を二次イオン質量分
析法(SIMS)により測定したところ、単結晶シリコ
ン膜中のボロン濃度は1.2×1018/cm3 であっ
た。
The film thickness of the transferred single crystal silicon is set to 1 in the plane.
When measured at 0 mm grid points, the average film thickness was 210 nm, and the variation was plus or minus 5 nm. Approximately 10 to make the SOI layer 200 nm
nm had to be removed. In addition, the surface roughness is 256 × in the range of 1 μm square and 50 μm square with an atomic force microscope.
When measured at 256 measurement points, the surface roughness is 10.1 nm in terms of mean square roughness (Rrms) and 9.
It was 8 nm. When the boron concentration was measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS), the boron concentration in the single crystal silicon film was 1.2 × 10 18 / cm 3 .

【0159】このSOIウエハを裏面を予め弗酸などで
クリーニングして自然酸化膜等を除去した後、石英製の
円筒状の炉心管からなる横形熱処理炉内に設置した。ガ
スは炉心管の一方より他方へと流れる。4つのSOIウ
エハは、以下の4つの方式により設置した。 試料A:図15(a):SOIウエハW1枚を、炉内に
水平に設置、SOIウエハWの上方に表面に200nm
の酸化シリコン膜4を形成したシリコンウエハ3を向か
い合わせに平行に設置。ウエハ間の距離は約10mm; 試料B:図15(b):SOIウエハW1枚を、炉内に
水平に設置、SOIウエハWの上方にベアシリコンウエ
ハ84を向かい合わせに平行に設置。ウエハ間の距離は
約10mm; 試料C:図8(c):SOIウエハW1枚を、表面に2
00nmの酸化シリコン膜4を形成したシリコンウエハ
3を対向させて炉内に傾斜して設置; 試料D:図8(d):SOIウエハW1枚を炉内の流れ
の上流方向にSOI層を向けるようにして、かつ表面に
200nmの酸化シリコン膜4を形成したシリコンウエ
ハ3を対向させてウエハの中心が炉の中心線上にくるよ
うにして、かつ、中心線に垂直になるようにして設置; ウエハはいずれの場合も不図示ではあるが、石英で構成
される治具を用いて支持した。
The back surface of this SOI wafer was previously cleaned with hydrofluoric acid or the like to remove the natural oxide film and the like, and then the SOI wafer was placed in a horizontal heat treatment furnace composed of a cylindrical core tube made of quartz. Gas flows from one of the core tubes to the other. The four SOI wafers were set by the following four methods. Sample A: FIG. 15 (a): One SOI wafer W is horizontally installed in a furnace, and 200 nm above the SOI wafer W on the surface.
The silicon wafer 3 having the silicon oxide film 4 formed thereon is placed in parallel with each other. The distance between the wafers is about 10 mm. Sample B: FIG. 15B: One SOI wafer W is horizontally installed in the furnace, and the bare silicon wafer 84 is installed above the SOI wafer W in parallel with each other. The distance between the wafers is about 10 mm; Sample C: FIG. 8C: One SOI wafer W, two on the surface
The silicon wafer 3 on which the silicon oxide film 4 of 00 nm is formed is placed so as to be opposed to and inclined in the furnace; Sample D: FIG. 8D: One SOI wafer W is oriented with the SOI layer in the upstream direction of the flow in the furnace. In this way, the silicon wafer 3 having the silicon oxide film 4 of 200 nm formed on its surface is opposed to the wafer so that the center of the wafer is on the center line of the furnace and is perpendicular to the center line. Although not shown in the drawings, the wafer was supported by using a jig made of quartz.

【0160】それぞれ、炉内の雰囲気を水素に置換した
のち、温度を1100℃まで昇温し、4時間保持したの
ち、再び降温し、ガス雰囲気を窒素に置換したのち、ウ
エハを取出し、単結晶シリコン膜の膜厚を再び測定し
た。膜厚減少量は以下の通りであった。水素ガスの流量
は5slmであった。膜厚は面内で10mm間隔の格子
点上で測定して平均化した。
After the atmosphere in the furnace was replaced with hydrogen, the temperature was raised to 1100 ° C., the temperature was maintained for 4 hours, then the temperature was lowered again, the gas atmosphere was replaced with nitrogen, and then the wafer was taken out to obtain a single crystal. The film thickness of the silicon film was measured again. The amount of film thickness reduction was as follows. The flow rate of hydrogen gas was 5 slm. The film thickness was measured and averaged on grid points at intervals of 10 mm in the plane.

【0161】 SOIウエハの膜厚減少量は、酸化シリコンを対向面と
した場合、約10nmとなり、仕様に合致した膜厚にす
ることができた。一方、比較例即ち、対向面をシリコン
ウエハとした試料Bの場合には、膜厚減少量が1nmと
極めて小さく、エッチングとは到底呼べるような処理に
はならなかった。
[0161] The amount of decrease in the film thickness of the SOI wafer was about 10 nm when silicon oxide was used as the facing surface, and the film thickness was able to meet the specifications. On the other hand, in the comparative example, that is, in the case of the sample B in which the facing surface was a silicon wafer, the amount of reduction in film thickness was extremely small at 1 nm, and etching could never be called a treatment.

【0162】また、上記熱処理後の単結晶シリコン膜の
表面粗さを原子間力顕微鏡で測定したところ、平均二乗
粗さ(Rrms)は と市販シリコンウエハ(0.13nm、0.31nm)
並みに平滑化されていた。
When the surface roughness of the single crystal silicon film after the above heat treatment was measured by an atomic force microscope, the mean square roughness (Rrms) was found to be And commercial silicon wafers (0.13nm, 0.31nm)
It was smoothed to the same level.

【0163】単結晶シリコン膜中のボロン濃度について
も、それぞれ熱処理後に二次イオン質量分析(SIM
S)で測定したところ、いずれも5×1015/cm3
下に低減されデバイス作製が十分に可能なレベルに低減
されていた。
Regarding the boron concentration in the single crystal silicon film, secondary ion mass spectrometry (SIM
When measured by S), all were reduced to 5 × 10 15 / cm 3 or less, which was a level at which device fabrication was sufficiently possible.

【0164】(実施例2:エピタキシャル層移設/縦形
炉/各種ボート/裏面酸化膜)比抵抗が0.017Ωc
mのボロンドープのSiからなる(100)配向の6イ
ンチウエハ表面を49%HFとエチルアルコールを2:
1で混合した溶液中で陽極化成してウエハの表面に多孔
質シリコンを10μmの厚みで形成した。このシリコン
ウエハを酸素雰囲気中400℃で1時間熱処理した後、
1.25%のHF水溶液に30秒浸け、多孔質の表面お
よび表面近傍に形成された極薄酸化膜を除去した後、よ
く水洗して乾燥させた。続いてこのシリコンウエハをエ
ピタキシャル成長装置に設置し、1100℃水素雰囲気
で極微量のシランガスを添加しながら熱処理して多孔質
シリコンの表面の孔をほとんど封止した。引き続いて、
水素ガスにシリコンソースガスとしてシランを添加する
ことにより該多孔質シリコン上に単結晶シリコン膜を平
均310nm(誤差5nm)の厚みで形成した。このシ
リコンウエハをエピタキシャル成長装置より取り出し
て、酸化炉に設置し、酸素と水素の燃焼ガスにより該単
結晶シリコン膜表面を酸化して酸化シリコン膜を200
nm形成した。酸化された結果単結晶シリコン膜の厚さ
は210nmになった。このシリコンウエハと、熱酸化
によって200nmの酸化シリコン膜を表裏全面に形成
した第2のシリコンウエハとに、それぞれ一般的にシリ
コンデバイスプロセス等で用いられるウェット洗浄を施
して、清浄な表面を形成したのち、それらを貼り合わせ
た。貼り合わせたシリコンウエハアセンブリを熱処理炉
に設置し、1100℃1時間の熱処理を施し、貼り合わ
せ面の接着強度を高めた。熱処理の雰囲気は窒素、酸素
の混合気中で昇温し、酸素と水素の燃焼ガスに置換して
1100℃1時間保持し、窒素雰囲気中で降温した。こ
のシリコンウエハアセンブリの第1のシリコンウエハ側
の裏面を研削して、多孔質シリコンを露出させた。HF
と過酸化水素水の混合溶液中に浸して、多孔質シリコン
をエッチングにより除去し、ウェット洗浄にてよく洗浄
した。エピタキシャル成長により形成した単結晶シリコ
ン膜は酸化シリコン膜と共に第2のシリコンウエハ上に
移設され、SOIウエハが作製された。
(Example 2: Transfer of epitaxial layer / vertical furnace / boats / backside oxide film) Specific resistance is 0.017 Ωc
The surface of a 6-inch (100) -oriented wafer made of boron-doped Si of m is 49% HF and 2: 2.
Porous silicon was formed on the surface of the wafer to a thickness of 10 μm by anodizing in the solution mixed in 1. After heat-treating this silicon wafer in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour,
After soaking in a 1.25% HF aqueous solution for 30 seconds to remove the ultrathin oxide film formed on the porous surface and in the vicinity of the surface, it was thoroughly washed with water and dried. Subsequently, this silicon wafer was placed in an epitaxial growth apparatus and heat-treated at 1100 ° C. in a hydrogen atmosphere while adding a very small amount of silane gas to seal almost all pores on the surface of the porous silicon. Then,
By adding silane as a silicon source gas to hydrogen gas, a single crystal silicon film was formed on the porous silicon with an average thickness of 310 nm (error 5 nm). This silicon wafer is taken out from the epitaxial growth apparatus, placed in an oxidation furnace, and the surface of the single crystal silicon film is oxidized by a combustion gas of oxygen and hydrogen to form a silicon oxide film of 200
nm formed. As a result of being oxidized, the thickness of the single crystal silicon film became 210 nm. This silicon wafer and a second silicon wafer having a 200 nm silicon oxide film formed on the entire front and back surfaces by thermal oxidation were each subjected to wet cleaning generally used in a silicon device process or the like to form a clean surface. After that, I stuck them together. The bonded silicon wafer assembly was placed in a heat treatment furnace and heat-treated at 1100 ° C. for 1 hour to increase the adhesive strength of the bonded surface. The atmosphere of the heat treatment was heated in a mixture of nitrogen and oxygen, replaced with a combustion gas of oxygen and hydrogen, held at 1100 ° C. for 1 hour, and cooled in the nitrogen atmosphere. The back surface of the first silicon wafer side of this silicon wafer assembly was ground to expose the porous silicon. HF
The porous silicon was removed by etching by immersing it in a mixed solution of hydrogen peroxide and hydrogen peroxide, and washed well by wet washing. The single crystal silicon film formed by epitaxial growth was transferred onto the second silicon wafer together with the silicon oxide film, and the SOI wafer was manufactured.

【0165】1つの試料において移設された単結晶シリ
コンの膜厚を面内10mmの格子点でそれぞれ測定した
ところ、膜厚の平均は210nm、ばらつきはプラス・
マイナス4.3nmであった。また、表面粗さを原子間
力顕微鏡で1μm角、50μm角の範囲について256
×256の測定ポイントで測定したところ、表面粗さは
平均二乗粗さ(Rrms)でそれぞれ10.1nm、
9.8nmであった。また、ボロン濃度を二次イオン質
量分析法(SIMS)により測定したところ、単結晶シ
リコン膜中のボロン濃度は1.2×1018/cm3 であ
った。
When the film thickness of the single crystal silicon transferred in one sample was measured at each in-plane lattice point of 10 mm, the average film thickness was 210 nm and the variation was positive.
It was minus 4.3 nm. Further, the surface roughness is 256 with respect to the range of 1 μm square and 50 μm square by an atomic force microscope.
When measured at measurement points of × 256, the surface roughness is 10.1 nm in terms of mean square roughness (Rrms),
It was 9.8 nm. When the boron concentration was measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS), the boron concentration in the single crystal silicon film was 1.2 × 10 18 / cm 3 .

【0166】図9に示した石英製の炉心管からなる縦形
熱処理炉にこれらSOIウエハを裏面の酸化シリコン膜
がついたまま設置した。ガスは炉上部より下方へと流れ
る。
These SOI wafers were placed in the vertical heat treatment furnace consisting of the quartz core tube shown in FIG. 9 with the silicon oxide film on the back surface attached. The gas flows downward from the upper part of the furnace.

【0167】ウエハ1は、図9の如く、水平に、かつ、
1枚のSOIウエハの裏面の酸化シリコン24が別のS
OIウエハのSOI層23の表面とおよそ6mm間隔で
向かい合うように、かつ、ウエハの中心と炉心管の中心
線が一致するようにして、支持体としての石英製のボー
ト13上に設置し、一番上のSOIウエハの上にはシリ
コン酸化膜4を形成したシリコンウエハ3を同じ間隔で
配置した。炉内の雰囲気を水素に置換したのち、温度を
1100℃まで昇温し、6時間保持したのち、再び降温
し、ウエハを取出し、SOI層の膜厚を再び測定した。
SOIウエハの膜厚減少量は全てのウエハにおいて、平
均10nmプラス・マイナス1nm以下で、設計仕様ど
おりの膜厚200nmを実現することができた。
The wafer 1 is horizontally and as shown in FIG.
The silicon oxide 24 on the back surface of one SOI wafer is another S
The wafer was placed on a quartz boat 13 as a support so as to face the surface of the SOI layer 23 of the OI wafer at an interval of about 6 mm, and to align the center of the wafer with the center line of the core tube. On the uppermost SOI wafer, the silicon wafers 3 having the silicon oxide film 4 formed thereon were arranged at the same intervals. After replacing the atmosphere in the furnace with hydrogen, the temperature was raised to 1100 ° C., held for 6 hours, then lowered again, the wafer was taken out, and the film thickness of the SOI layer was measured again.
The reduction in film thickness of SOI wafers was 10 nm plus or minus 1 nm or less on average for all wafers, and it was possible to achieve the film thickness of 200 nm as designed.

【0168】一方、ウエハを支持するボート13をSi
C製のものに代えて同様な実験を試みたところ、あるウ
エハではウエハ中央部のエッチング量は石英製ボートの
場合と同様に10nmであったが、ボートで支持されて
いる位置即ちウエハ周辺付近でのエッチング量が最小で
1nmと小さくなり、結果として面内でのエッチング量
のばらつきを生じてしまった。すなわち、ボート材質を
SiO2 にすると好ましいことが判明した。
On the other hand, the boat 13 supporting the wafer is set to Si.
When a similar experiment was attempted in place of the C-made one, the etching amount in the central part of the wafer was 10 nm as in the case of the quartz boat, but at a position supported by the boat, that is, near the wafer periphery. The etching amount in 1 was as small as 1 nm, and as a result, the etching amount varied in-plane. That is, it was found that it is preferable to use SiO 2 as the boat material.

【0169】一方、熱処理前に裏面の酸化シリコン膜を
剥離して、SOI層と向かい合う面がシリコンとなるよ
うにして、上と同じ水素雰囲気中の熱処理を施した場合
には、SOIウエハと向かい合ったSOI層の膜厚減少
量は最大でも1nmと小さかった。すなわち、向かい合
う面の材質をシリコンにするとエッチング効果が得られ
なかった。
On the other hand, when the silicon oxide film on the back surface is peeled off before the heat treatment so that the surface facing the SOI layer becomes silicon and the heat treatment is performed in the same hydrogen atmosphere as above, it faces the SOI wafer. In addition, the reduction in the thickness of the SOI layer was as small as 1 nm at the maximum. That is, the etching effect was not obtained when the material of the facing surfaces was silicon.

【0170】また、熱処理後の単結晶シリコン膜の表面
粗さを原子間力顕微鏡で測定したところ、平均二乗粗さ
(Rrms)は1μm角で0.11nm、50μm角で
0.35nmと市販シリコンウエハ並みに平滑化されて
いた。単結晶シリコン膜中のボロン濃度についても、熱
処理後に二次イオン質量分析(SIMS)で測定したと
ころ、いずれも5×1015/cm3 以下に低減されデバ
イス作製が十分に可能なレベルに低減されていた。
Further, the surface roughness of the single crystal silicon film after the heat treatment was measured by an atomic force microscope. The root mean square roughness (Rrms) was 0.11 nm at 1 μm square and 0.35 nm at 50 μm square. It was as smooth as a wafer. The boron concentration in the single crystal silicon film was also measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS) after the heat treatment, and it was reduced to 5 × 10 15 / cm 3 or less, which was a level at which device fabrication was sufficiently possible. Was there.

【0171】(実施例3:エピタキシャル層移設/縦形
炉/石英トレイ)比抵抗が0.017Ωcmのボロンド
ープSiからなる(100)配向の8インチウエハ表面
を49%HFとエチルアルコールを2:1で混合した溶
液中で陽極化成してウエハの表面に多孔質シリコンを1
0μmの厚みで形成した。このシリコンウエハを酸素雰
囲気中400℃で1時間熱処理した後、1.25%のH
F水溶液に30秒浸け、多孔質の表面および表面近傍に
形成された極薄酸化膜を除去した後、よく水洗して乾燥
させた。続いてこのシリコンウエハをエピタキシャル成
長装置に設置し、1100℃水素雰囲気で極微量のシラ
ンガスを添加しながら熱処理して多孔質シリコンの表面
の孔をほとんど封止した。引き続いて、水素ガスにシリ
コンソースガスとしてジクロルシランを添加することに
より該多孔質シリコン上に単結晶シリコン膜を平均34
0nmプラス・マイナス5nmの厚みで形成した。この
シリコンウエハをエピタキシャル成長装置より取り出し
て、酸化炉に設置し、酸素と水素の燃焼ガスにより該単
結晶シリコン膜表面を酸化して酸化シリコン膜を200
nm形成した。酸化された結果単結晶シリコン膜の厚さ
は250nmになった。このシリコンウエハと、第2の
シリコンウエハとにそれぞれ一般的にシリコンデバイス
プロセス等で用いられるウェット洗浄を施して、清浄な
表面を形成したのち、それらを貼り合わせた。貼り合わ
せたシリコンウエハアセンブリを熱処理炉に設置し、1
100℃1時間の熱処理を施し、貼り合わせ面の接着強
度を高めた。このシリコンウエハアセンブリの第1のシ
リコンウエハ側の裏面を研削して、多孔質シリコンを露
出させた。HFと過酸化水素水の混合溶液中に浸して、
多孔質シリコンをエッチングにより除去し、ウェット洗
浄にてよく洗浄した。単結晶シリコン膜は酸化シリコン
膜と共に第2のシリコンウエハ上に移設され、SOIウ
エハが作製された。
(Example 3: Transfer of Epitaxial Layer / Vertical Furnace / Quartz Tray) 49% HF and ethyl alcohol are 2: 1 on the surface of a (100) -oriented 8-inch wafer made of boron-doped Si having a specific resistance of 0.017 Ωcm. Porous silicon is anodized on the surface of wafer by anodizing in mixed solution.
It was formed with a thickness of 0 μm. This silicon wafer was heat-treated in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour, and then treated with 1.25% H 2.
After soaking in the F aqueous solution for 30 seconds to remove the ultrathin oxide film formed on the porous surface and in the vicinity of the surface, it was thoroughly washed with water and dried. Subsequently, this silicon wafer was placed in an epitaxial growth apparatus and heat-treated at 1100 ° C. in a hydrogen atmosphere while adding a very small amount of silane gas to seal almost all pores on the surface of the porous silicon. Subsequently, by adding dichlorosilane as a silicon source gas to hydrogen gas, a single crystal silicon film is formed on the porous silicon on an average of 34%.
It was formed with a thickness of 0 nm plus or minus 5 nm. This silicon wafer is taken out from the epitaxial growth apparatus, placed in an oxidation furnace, and the surface of the single crystal silicon film is oxidized by a combustion gas of oxygen and hydrogen to form a silicon oxide film of 200
nm formed. As a result of being oxidized, the thickness of the single crystal silicon film became 250 nm. This silicon wafer and the second silicon wafer were each subjected to wet cleaning generally used in a silicon device process or the like to form a clean surface, and then they were bonded together. Place the bonded silicon wafer assembly in the heat treatment furnace and
Heat treatment was performed at 100 ° C. for 1 hour to increase the adhesive strength of the bonded surfaces. The back surface of the first silicon wafer side of this silicon wafer assembly was ground to expose the porous silicon. Immerse in a mixed solution of HF and hydrogen peroxide water,
The porous silicon was removed by etching and washed well by wet washing. The single crystal silicon film was transferred onto the second silicon wafer together with the silicon oxide film, and the SOI wafer was manufactured.

【0172】移設された単結晶シリコンの膜厚を面内1
0mmの格子点でそれぞれ測定したところ、膜厚の平均
は242nm、ばらつきはプラス・マイナス4nmであ
った。また、表面粗さを原子間力顕微鏡で1μm角、5
0μm角の範囲について256×256の測定ポイント
で測定したところ、表面粗さは平均二乗粗さ(Rrm
s)でそれぞれ10.1nm、9.8nmであった。ま
た、ボロン濃度を二次イオン質量分析法(SIMS)に
より測定したところ、単結晶シリコン膜中のボロン濃度
は1.2×1018/cm3 であった。
The film thickness of the transferred single crystal silicon is set to be in-plane 1
When measured at 0 mm grid points, the average film thickness was 242 nm, and the variation was plus or minus 4 nm. In addition, the surface roughness was measured with an atomic force microscope at 1 μm square, 5
When measured at 256 × 256 measurement points in a 0 μm square range, the surface roughness is the mean square roughness (Rrm
s) was 10.1 nm and 9.8 nm, respectively. When the boron concentration was measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS), the boron concentration in the single crystal silicon film was 1.2 × 10 18 / cm 3 .

【0173】石英製の炉心管からなる縦形熱処理炉にフ
ッ酸で裏面の自然酸化膜を除去したこれらSOIウエハ
をすべて石英製のトレイに載せて設置した。ガスは炉上
部より下方へと流れる。ウエハは図7の如く、水平に、
かつ、1枚のSOIウエハを載せたトレイの裏面が別の
SOIウエハのSOI層表面とおよそ6mm間隔で向か
い合うように、かつ、ウエハの中心と炉心管の中心線が
一致するようにして、石英製のボート上に設置し、一番
上のSOIウエハの上にも石英のトレイに載せた市販の
シリコンウエハを同じ間隔で配置した。炉内の雰囲気を
水素に置換したのち、温度を1180℃まで昇温し、1
時間保持したのち、再び降温し、ウエハを取出し、SO
I層の膜厚を再び測定した。SOIウエハの膜厚減少量
は全てのウエハにおいて、41.5nmであり、SOI
層の膜厚は200.5nmになった。
All of these SOI wafers from which the natural oxide film on the back surface was removed with hydrofluoric acid were placed on a quartz tray in a vertical heat treatment furnace composed of a quartz core tube. The gas flows downward from the upper part of the furnace. The wafer should be horizontal, as shown in Figure 7.
In addition, the back surface of the tray on which one SOI wafer is placed faces the SOI layer surface of another SOI wafer at an interval of about 6 mm, and the center of the wafer is aligned with the center line of the furnace core tube. A commercially available silicon wafer placed on a quartz tray was placed at the same interval on the uppermost SOI wafer. After replacing the atmosphere in the furnace with hydrogen, the temperature was raised to 1180 ° C and
After holding for a while, lower the temperature again, take out the wafer, and
The thickness of the I layer was measured again. The amount of film thickness reduction of SOI wafers is 41.5 nm for all wafers.
The layer thickness was 200.5 nm.

【0174】すなわち、裏面に酸化シリコンがない場合
でも、ウエハを石英のトレイに載せて、直下のウエハの
対向面を石英にすることで、シリコン層をエッチングす
ることができた。
That is, even if there is no silicon oxide on the back surface, the silicon layer could be etched by placing the wafer on a quartz tray and setting the opposing surface of the wafer directly below to quartz.

【0175】また、熱処理後の単結晶シリコン膜の表面
粗さを原子間力顕微鏡で測定したところ、平均二乗粗さ
(Rrms)は1μm角で0.11nm、50μm角で
0.30nmと市販シリコンウエハ並みに平滑化されて
いた。単結晶シリコン膜中のボロン濃度についても、熱
処理後に二次イオン質量分析(SIMS)で測定したと
ころ、いずれも1×1015/cm3 以下に低減されデバ
イス作製が十分に可能なレベルに低減されていた。
Further, the surface roughness of the single crystal silicon film after the heat treatment was measured by an atomic force microscope. As a result, the root mean square roughness (Rrms) was 0.11 nm at 1 μm square and 0.30 nm at 50 μm square. It was as smooth as a wafer. The boron concentration in the single crystal silicon film was also measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS) after the heat treatment, and as a result, it was reduced to 1 × 10 15 / cm 3 or less, which was a level sufficient for device fabrication. Was there.

【0176】(実施例4:WJによる分離)比抵抗が
0.017ΩcmのボロンドープSiからなる(10
0)配向の8インチウエハ表面を49%HFとエチルア
ルコールを2:1で混合した溶液中で陽極化成してウエ
ハの表面に多孔質シリコンを10μmの厚みで形成し
た。その際、電流を変化させることにより、厚さ1μ
m、多孔度60%程度の高多孔度層、とその上に厚さ5
μm多孔度20%の低多孔度層を形成した。このシリコ
ンウエハを酸素雰囲気中400℃で1時間熱処理した
後、1.25%のHF水溶液に30秒浸け、多孔質の表
面および表面近傍に形成された極薄酸化膜を除去した
後、よく水洗して乾燥させた。続いてこのシリコンウエ
ハをエピタキシャル成長装置に設置し、1100℃水素
雰囲気で極微量のシランガスを添加しながら熱処理して
多孔質シリコンの表面の孔をほとんど封止した。引き続
いて、水素ガスにシリコンソースガスとしてジクロルシ
ランを添加することにより該多孔質シリコン上に単結晶
シリコン膜を平均340nmプラス・マイナス5nmの
厚みで形成した。このシリコンウエハをエピタキシャル
成長装置より取り出して、酸化炉に設置し、酸素と水素
の燃焼ガスにより該単結晶シリコン膜表面を酸化して酸
化シリコン膜を200nm形成した。酸化された結果単
結晶シリコン膜の厚さは210nmになった。このシリ
コンウエハと、熱酸化によって200nmの酸化シリコ
ン膜を全面に形成した第2のシリコンウエハとにそれぞ
れ一般的にシリコンデバイスプロセス等で用いられるウ
ェット洗浄を施して、清浄な表面を形成したのち、それ
らを貼り合わせた。貼り合わせたシリコンウエハアセン
ブリを熱処理炉に設置し、1100℃1時間の熱処理を
施し、貼り合わせ面の接着強度を高めた。熱処理の雰囲
気は窒素、酸素の混合気中で昇温し、酸素と水素の燃焼
ガスに置換して1100℃1時間保持し、窒素雰囲気中
で降温した。このシリコンウエハアセンブリの側面にウ
ォータージェットによる高圧の水流をあて、流体くさび
の作用によって高多孔度多孔質層中でこのシリコンウエ
ハアセンブリを分離して、多孔質層を露出させた。この
うち第2のシリコンウエハの方をHFと過酸化水素水の
混合溶液中に浸して、多孔質シリコンをエッチングによ
り除去し、ウェット洗浄にてよく洗浄した。単結晶シリ
コン膜は酸化シリコン膜と共に第2のシリコンウエハ上
に移設され、SOIウエハが作製された。
(Example 4: Separation by WJ) Boron-doped Si having a specific resistance of 0.017 Ωcm (10)
The surface of the 0) oriented 8-inch wafer was anodized in a solution of 49% HF and ethyl alcohol mixed at a ratio of 2: 1 to form porous silicon on the surface of the wafer to a thickness of 10 μm. At that time, by changing the current, the thickness of 1μ
m, a high porosity layer with a porosity of about 60%, and a thickness of 5 on it.
A low porosity layer with a micrometer porosity of 20% was formed. This silicon wafer was heat-treated in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour, then immersed in a 1.25% HF aqueous solution for 30 seconds to remove the ultrathin oxide film formed on the porous surface and in the vicinity of the surface, and then washed thoroughly with water. And dried. Subsequently, this silicon wafer was placed in an epitaxial growth apparatus and heat-treated at 1100 ° C. in a hydrogen atmosphere while adding a very small amount of silane gas to seal almost all pores on the surface of the porous silicon. Subsequently, a single crystal silicon film having an average thickness of 340 nm plus / minus 5 nm was formed on the porous silicon by adding dichlorosilane as a silicon source gas to hydrogen gas. This silicon wafer was taken out from the epitaxial growth apparatus, placed in an oxidation furnace, and the surface of the single crystal silicon film was oxidized by a combustion gas of oxygen and hydrogen to form a silicon oxide film of 200 nm. As a result of being oxidized, the thickness of the single crystal silicon film became 210 nm. This silicon wafer and a second silicon wafer having a 200 nm silicon oxide film formed on the entire surface by thermal oxidation are subjected to wet cleaning generally used in a silicon device process or the like to form a clean surface. I stuck them together. The bonded silicon wafer assembly was placed in a heat treatment furnace and heat-treated at 1100 ° C. for 1 hour to increase the adhesive strength of the bonded surface. The atmosphere of the heat treatment was heated in a mixture of nitrogen and oxygen, replaced with a combustion gas of oxygen and hydrogen, held at 1100 ° C. for 1 hour, and cooled in the nitrogen atmosphere. A high-pressure water jet was applied to the side surface of the silicon wafer assembly to separate the silicon wafer assembly in the high-porosity porous layer by the action of a fluid wedge to expose the porous layer. Of these, the second silicon wafer was dipped in a mixed solution of HF and hydrogen peroxide solution to remove the porous silicon by etching and thoroughly washed by wet cleaning. The single crystal silicon film was transferred onto the second silicon wafer together with the silicon oxide film, and the SOI wafer was manufactured.

【0177】移設された単結晶シリコンの膜厚を面内1
0mmの格子点でそれぞれ測定したところ、膜厚の平均
は242nmばらつきはプラス・マイナス6nmであっ
た。また、表面粗さを原子間力顕微鏡で1μm角、50
μm角の範囲について256×256の測定ポイントで
測定したところ、表面粗さは平均二乗粗さ(Rrms)
でそれぞれ10.1nm、9.8nmであった。また、
ボロン濃度を二次イオン質量分析法(SIMS)により
測定したところ、単結晶シリコン膜中のボロン濃度は
1.2×1018/cm3 であった。
The thickness of the transferred single crystal silicon is set to be in-plane 1
When measured at 0 mm grid points, the average film thickness was 242 nm with a variation of plus or minus 6 nm. In addition, the surface roughness was measured with an atomic force microscope at 1 μm square, 50
The surface roughness was measured as a root mean square roughness (Rrms) when measured at 256 × 256 measurement points in the μm angle range.
And 10.1 nm and 9.8 nm, respectively. Also,
When the boron concentration was measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS), the boron concentration in the single crystal silicon film was 1.2 × 10 18 / cm 3 .

【0178】石英製の炉心管からなる縦形熱処理炉にこ
れらSOIウエハを裏面の酸化シリコン膜が残存してい
ることを確認して設置した。ガスは炉上部より下方へと
流れる。ウエハは図9の如く、水平に、かつ、1枚のS
OIウエハの裏面のシリコンが別のSOIウエハのSO
I層表面とおよそ6mm間隔で向かい合うように、か
つ、ウエハの中心と炉心管の中心線が一致するようにし
て、石英製のボート上に設置し、一番上のSOIウエハ
の上には表面と裏面に酸化シリコン膜を形成した市販の
シリコンウエハを同じ間隔で配置した。炉内の雰囲気を
水素に置換したのち、温度を1180℃まで昇温し、1
時間保持したのち、再び降温し、ウエハを取出し、SO
I層の膜厚を再び測定した。SOIウエハの膜厚減少量
は平均43.2nmであった。
These SOI wafers were placed in a vertical heat treatment furnace composed of a quartz core tube while confirming that the silicon oxide film on the back surface remained. The gas flows downward from the upper part of the furnace. As shown in FIG. 9, the wafer is horizontal and one S
The silicon on the back side of the OI wafer is the SO of another SOI wafer.
The wafer is placed on a quartz boat so that it faces the surface of the I layer at an interval of about 6 mm, and the center of the wafer coincides with the center line of the core tube. A commercially available silicon wafer having a silicon oxide film formed on its back surface was arranged at the same intervals. After replacing the atmosphere in the furnace with hydrogen, the temperature was raised to 1180 ° C and
After holding for a while, lower the temperature again, take out the wafer, and
The thickness of the I layer was measured again. The average film thickness reduction amount of the SOI wafer was 43.2 nm.

【0179】すなわち、向かい合う面の材質を酸化シリ
コンにすることによって、シリコン層をエッチング所望
の膜厚に設定することができた。
In other words, the silicon layer could be set to a desired film thickness for etching by using silicon oxide as the material of the surfaces facing each other.

【0180】また、熱処理後の単結晶シリコン膜の表面
粗さを原子間力顕微鏡で測定したところ、平均二乗粗さ
(Rrms)は1μm角で0.12nm、50μm角で
0.34nmと市販シリコンウエハ並みに平滑化されて
いた。単結晶シリコン膜中のボロン濃度についても、熱
処理後に二次イオン質量分析(SIMS)で測定したと
ころ、いずれも5×1015/cm3 以下に低減されデバ
イス作製が十分に可能なレベルに低減されていた。
Further, the surface roughness of the single crystal silicon film after the heat treatment was measured by an atomic force microscope. As a result, the root mean square roughness (Rrms) was 0.12 nm at 1 μm square and 0.34 nm at 50 μm square. It was as smooth as a wafer. The boron concentration in the single crystal silicon film was also measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS) after the heat treatment, and it was reduced to 5 × 10 15 / cm 3 or less, which was a level at which device fabrication was sufficiently possible. Was there.

【0181】(実施例5:BESOI/縦形炉/石英ボ
ート)比抵抗が0.007ΩcmのボロンドープSiか
らなる(100)配向の8インチウエハをエピタキシャ
ル成長装置に設置し、1100℃水素雰囲気で熱処理
し、温度を900℃に下げた後、水素ガスにシリコンソ
ースガスとしてジクロルシランを添加することにより単
結晶シリコン膜を平均300nmプラス・マイナス5n
mの厚みで形成した。このシリコンウエハをエピタキシ
ャル成長装置より取り出して、酸化炉に設置し、酸素と
水素の燃焼ガスにより該単結晶シリコン膜表面を酸化し
て酸化シリコン膜を200nm形成した。酸化された結
果単結晶シリコン膜の厚さは200nmになった。この
シリコンウエハと、熱酸化によって200nmの酸化シ
リコン膜を全面に形成した第2のシリコンウエハと、に
それぞれ一般的にシリコンデバイスプロセス等で用いら
れるウェット洗浄を施して、清浄な表面を形成した。そ
して、それらに酸素プラズマ処理を施して両表面を活性
化したのち、それらを水洗し、貼り合わせた。貼り合わ
せたシリコンウエハアセンブリを熱処理炉に設置し、4
00℃10時間の熱処理を施し、貼り合わせ面の接着強
度を高めた。熱処理の雰囲気は窒素とした。このシリコ
ンウエハアセンブリの第1のシリコンウエハ側の裏面を
第1のシリコンウエハの厚みが5μm程度になるまで研
削した。この後、弗酸と硝酸と酢酸の1:3:8混合液
に浸け、P+ 層を選択エッチングした。単結晶シリコン
膜は酸化シリコン膜と共に第2のシリコンウエハ上に移
設され、SOIウエハが作製された。
(Example 5: BESOI / vertical furnace / quartz boat) A (100) -oriented 8-inch wafer made of boron-doped Si having a specific resistance of 0.007 Ωcm was placed in an epitaxial growth apparatus and heat-treated at 1100 ° C. in a hydrogen atmosphere. After lowering the temperature to 900 ° C., dichlorosilane is added to the hydrogen gas as a silicon source gas to form an average single crystal silicon film of 300 nm plus / minus 5 n.
It was formed with a thickness of m. This silicon wafer was taken out from the epitaxial growth apparatus, placed in an oxidation furnace, and the surface of the single crystal silicon film was oxidized by a combustion gas of oxygen and hydrogen to form a silicon oxide film of 200 nm. As a result of being oxidized, the thickness of the single crystal silicon film became 200 nm. This silicon wafer and a second silicon wafer having a 200 nm silicon oxide film formed on the entire surface by thermal oxidation were subjected to wet cleaning generally used in a silicon device process or the like to form a clean surface. Then, after subjecting them to oxygen plasma treatment to activate both surfaces, they were washed with water and bonded. Place the bonded silicon wafer assembly in the heat treatment furnace, and
Heat treatment was performed at 00 ° C. for 10 hours to increase the adhesive strength of the bonded surfaces. The heat treatment atmosphere was nitrogen. The back surface of this silicon wafer assembly on the side of the first silicon wafer was ground until the thickness of the first silicon wafer became about 5 μm. Then, the P + layer was selectively etched by immersing in a 1: 3: 8 mixed solution of hydrofluoric acid, nitric acid and acetic acid. The single crystal silicon film was transferred onto the second silicon wafer together with the silicon oxide film, and the SOI wafer was manufactured.

【0182】移設された単結晶シリコンの膜厚を面内1
0mmの格子点でそれぞれ測定したところ、膜厚の平均
は190nm、ばらつきはプラス・マイナス20nmで
あった。また、表面粗さを原子間力顕微鏡で1μm角、
50μm角の範囲について256×256の測定ポイン
トで測定したところ、表面粗さは平均二乗粗さ(Rrm
s)でそれぞれ2nm、2.2nmであった。
The film thickness of the transferred single crystal silicon is set to be in-plane 1
When measured at 0 mm grid points, the average film thickness was 190 nm, and the variation was plus or minus 20 nm. In addition, the surface roughness can be measured with an atomic force microscope at 1 μm square,
When the surface roughness was measured at 256 × 256 measurement points in a 50 μm square area, the surface roughness was a mean square roughness (Rrm
2 nm and 2.2 nm in s).

【0183】石英製の炉心管からなる縦形熱処理炉にこ
れらSOIウエハを裏面に酸化シリコン膜があることを
確認して設置した。ガスは炉上部より下方へと流れる。
ウエハは図9の如く、水平に、かつ、1枚のSOIウエ
ハの裏面の酸化シリコンが別のSOIウエハのSOI層
表面とおよそ6mm間隔で向かい合うように、かつ、ウ
エハの中心と炉心管の中心線が一致するようにして、石
英製のボート上に設置し、一番上のSOIウエハの上に
は、表面と裏面に酸化シリコン膜を形成したシリコンウ
エハを同じ間隔で配置した。炉内の雰囲気を水素に置換
したのち、温度を1180℃まで昇温し、1時間保持し
たのち、再び降温し、ウエハを取出し、SOI層の膜厚
を再び測定した。SOIウエハの膜厚減少量は平均で4
0.8nmで、SOI層は149.2nmとなり、設計
仕様である150nmにほぼ近いものができた。
These SOI wafers were placed in a vertical heat treatment furnace consisting of a quartz mandrel after confirming that there was a silicon oxide film on the back surface. The gas flows downward from the upper part of the furnace.
The wafer is horizontal as shown in FIG. 9, and the silicon oxide on the back surface of one SOI wafer faces the surface of the SOI layer of another SOI wafer at an interval of about 6 mm, and the center of the wafer and the center of the core tube They were placed on a boat made of quartz so that the lines coincide with each other, and a silicon wafer having a silicon oxide film formed on the front surface and the back surface was arranged at the same interval on the uppermost SOI wafer. After replacing the atmosphere in the furnace with hydrogen, the temperature was raised to 1180 ° C., held for 1 hour, then lowered again, the wafer was taken out, and the film thickness of the SOI layer was measured again. SOI wafer thickness reduction on average is 4
At 0.8 nm, the SOI layer was 149.2 nm, which was close to the design specification of 150 nm.

【0184】また、熱処理後の単結晶シリコン膜の表面
粗さを原子間力顕微鏡で測定したところ、平均二乗粗さ
(Rrms)は1μm角で0.11nm、50μm角で
0.35nmと市販シリコンウエハ並みに平滑化されて
いた。単結晶シリコン膜中のボロン濃度についても、熱
処理後に二次イオン質量分析(SIMS)で測定したと
ころ、いずれも5×1015/cm3 以下に低減されデバ
イス作製が十分に可能なレベルであった。
When the surface roughness of the single crystal silicon film after the heat treatment was measured by an atomic force microscope, the root mean square roughness (Rrms) was 0.11 nm at 1 μm square and 0.35 nm at 50 μm square, which was commercially available silicon. It was as smooth as a wafer. The boron concentration in the single crystal silicon film was also measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS) after the heat treatment, and all were reduced to 5 × 10 15 / cm 3 or less, which was a level at which a device could be manufactured sufficiently. .

【0185】(実施例6:水素注入剥離/縦形炉/石英
ボート)比抵抗が10ΩcmのボロンドープSiからな
る(100)配向のSi8インチウエハ表面300nm
酸化したのち、注入条件を50KeV、4×1016/c
2 として水素をイオン注入した。このシリコンウエハ
と、酸化膜を形成した第2のシリコンウエハと、にそれ
ぞれ一般的にシリコンデバイスプロセス等で用いられる
ウェット洗浄を施して、清浄な表面を形成したのち、そ
れらを貼り合わせた。貼り合わせたシリコンウエハアセ
ンブリを熱処理炉に設置し、800℃10時間の熱処理
を施し、貼り合わせ面の接着強度を高めた。熱処理の雰
囲気は窒素とした。この熱処理中にシリコンウエハアセ
ンブリはイオン注入の投影飛程に相当する深さで分離し
た。単結晶シリコン膜は酸化シリコン膜と共に第2のシ
リコンウエハ上に移設され、SOIウエハが作製され
た。
(Example 6: Hydrogen injection delamination / vertical furnace / quartz boat) (100) -oriented Si 8-inch wafer surface 300 nm made of boron-doped Si having a specific resistance of 10 Ωcm
After oxidation, the implantation conditions are 50 KeV, 4 × 10 16 / c
Hydrogen was ion-implanted as m 2 . This silicon wafer and the second silicon wafer having an oxide film formed thereon were each subjected to wet cleaning generally used in a silicon device process or the like to form a clean surface, and then bonded to each other. The bonded silicon wafer assembly was placed in a heat treatment furnace and subjected to heat treatment at 800 ° C. for 10 hours to increase the adhesive strength of the bonded surface. The heat treatment atmosphere was nitrogen. During this heat treatment, the silicon wafer assembly was separated at a depth corresponding to the projected range of ion implantation. The single crystal silicon film was transferred onto the second silicon wafer together with the silicon oxide film, and the SOI wafer was manufactured.

【0186】移設された単結晶シリコンの膜厚を面内1
0mmの格子点でそれぞれ測定したところ、膜厚の平均
は280nm、ばらつきはプラス・マイナス10nmで
あった。また、表面粗さを原子間力顕微鏡で1μm角、
50μm角の範囲について256×256の測定ポイン
トで測定したところ、表面粗さは平均二乗粗さ(Rrm
s)でそれぞれ9.4nm、8.5nmであった。
The thickness of the transferred single crystal silicon is set to be in-plane 1
When measured at 0 mm grid points, the average film thickness was 280 nm and the variation was plus or minus 10 nm. In addition, the surface roughness can be measured with an atomic force microscope at 1 μm square,
When the surface roughness was measured at 256 × 256 measurement points in a 50 μm square area, the surface roughness was a mean square roughness (Rrm
In s), they were 9.4 nm and 8.5 nm, respectively.

【0187】石英製の炉心管からなる縦形熱処理炉にこ
れらSOIウエハを裏面の酸化シリコン膜をつけたまま
設置した。ガスは炉上部より下方へと流れる。ウエハは
図9の如く、水平に、かつ、1枚のSOIウエハの裏面
の酸化シリコンが別のSOIウエハのSOI層表面とお
よそ6mm間隔で向かい合うように、かつ、ウエハの中
心と炉心管の中心線が一致するようにして、石英製のボ
ート上に設置し、一番上のSOIウエハの上には表面に
酸化シリコン膜を形成した市販のシリコンウエハを、同
じ間隔で配置した。炉内の雰囲気を水素に置換したの
ち、温度を1180℃まで昇温し、2時間保持したの
ち、再び降温し、ウエハを取出し、SOI層の膜厚を再
び測定した。SOIウエハの膜厚減少量は平均で80.
3nmで、SOI層は199.6nmになった。
These SOI wafers were placed in a vertical heat treatment furnace consisting of a quartz core tube with the silicon oxide film on the back surface attached. The gas flows downward from the upper part of the furnace. The wafer is horizontal as shown in FIG. 9, and the silicon oxide on the back surface of one SOI wafer faces the surface of the SOI layer of another SOI wafer at an interval of about 6 mm, and the center of the wafer and the center of the core tube They were placed on a boat made of quartz so that the lines were aligned with each other, and a commercially available silicon wafer having a silicon oxide film formed on the surface thereof was placed on the uppermost SOI wafer at the same intervals. After replacing the atmosphere in the furnace with hydrogen, the temperature was raised to 1180 ° C., held for 2 hours, then lowered again, the wafer was taken out, and the film thickness of the SOI layer was measured again. The average film thickness reduction of SOI wafer is 80.
At 3 nm, the SOI layer became 199.6 nm.

【0188】また、熱処理後の単結晶シリコン膜の表面
粗さを原子間力顕微鏡で測定したところ、平均二乗粗さ
(Rrms)は1μm角で0.11nm、50μm角で
0.35nmと市販シリコンウエハ並みに平滑化されて
いた。単結晶シリコン膜中のボロン濃度についても、熱
処理後に二次イオン質量分析(SIMS)で測定したと
ころ、いずれも5×1015/cm3 以下に低減されデバ
イス作製が十分に可能なレベルであった。
Further, the surface roughness of the single crystal silicon film after the heat treatment was measured by an atomic force microscope. As a result, the root mean square roughness (Rrms) was 0.11 nm at 1 μm square and 0.35 nm at 50 μm square. It was as smooth as a wafer. The boron concentration in the single crystal silicon film was also measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS) after the heat treatment, and all were reduced to 5 × 10 15 / cm 3 or less, which was a level at which a device could be manufactured sufficiently. .

【0189】また、断面TEMで水素雰囲気中の熱処理
前後の様子を観察したところ、熱処理前にSOI層表面
近傍に観察された転位群が熱処理後には観察されなかっ
た。熱処理によるエッチングで除去された領域に含まれ
ていた転位がエッチングでSOI層ごと除去されたため
と考えられる。
Further, when the state before and after the heat treatment in a hydrogen atmosphere was observed by a cross-sectional TEM, dislocation groups observed near the surface of the SOI layer before the heat treatment were not observed after the heat treatment. It is considered that dislocations contained in the region removed by the heat treatment were removed together with the SOI layer by the etching.

【0190】(実施例7:Simox/縦形炉/石英ボ
ート)比抵抗が10ΩcmのボロンドープSiからなる
(100)配向の8インチウエハの研磨済の表面に酸素
をイオン打込みした。打込み条件は、550℃、180
KeV、4×1017/cm2 であった。このシリコンウ
エハを熱処理炉に設置し、Ar+O2 の混合気中で13
50℃20時間の熱処理を施して、埋め込み酸化膜を形
成した。
(Example 7: Simox / vertical furnace / quartz boat) Oxygen was ion-implanted into the polished surface of a (100) -oriented 8-inch wafer made of boron-doped Si having a specific resistance of 10 Ωcm. Implantation conditions are 550 ° C, 180
KeV was 4 × 10 17 / cm 2 . This silicon wafer was placed in a heat treatment furnace, and was placed in an Ar + O 2 mixture for 13
A buried oxide film was formed by performing heat treatment at 50 ° C. for 20 hours.

【0191】埋込酸化膜上の単結晶シリコンの膜厚を面
内10mmの格子点でそれぞれ測定したところ、膜厚の
平均は200nm、ばらつきはプラス・マイナス10n
mであった。また、表面粗さを原子間力顕微鏡で1μm
角、50μm角の範囲について256×256の測定ポ
イントで測定したところ、表面粗さは平均二乗粗さ(R
rms)でそれぞれ0.5nm、2nmであり、酸素イ
オン打込み前より粗くなった。また、単結晶シリコン膜
中のボロン濃度を二次イオン質量分析(SIMS)で測
定したところ、いずれも5×1017/cm3 であった。
When the film thickness of the single crystal silicon on the buried oxide film was measured at each in-plane lattice point of 10 mm, the average film thickness was 200 nm and the variation was plus or minus 10 n.
It was m. Also, the surface roughness is 1 μm with an atomic force microscope.
The surface roughness is measured as a mean square roughness (R
rms) was 0.5 nm and 2 nm, respectively, and became rougher than before oxygen ion implantation. Further, when the boron concentration in the single crystal silicon film was measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS), all were 5 × 10 17 / cm 3 .

【0192】石英製の炉心管からなる縦形熱処理炉にこ
れらSOIウエハを裏面の酸化シリコン膜をつけたまま
設置した。ガスは炉上部より下方へと流れる。ウエハは
図9の如く、水平に、かつ、1枚のSOIウエハの裏面
のシリコンが別のSOIウエハのSOI層表面とおよそ
6mm間隔で向かい合うように、かつ、ウエハの中心と
炉心管の中心線が一致するようにして、石英製のボート
上に設置し、一番上のSOIウエハの上には表面と裏面
に酸化シリコン膜を形成したシリコンウエハを同じ間隔
で配置した。炉内の雰囲気を水素に置換したのち、温度
を1180℃まで昇温し、1.2時間保持したのち、再
び降温し、ウエハを取出し、SOI層の膜厚を再び測定
した。SOIウエハの膜厚減少量は全てのウエハにおい
て、50nmであり、SOI層の膜厚は150nmプラ
ス・マイナス10nmになった。
These SOI wafers were placed in a vertical heat treatment furnace consisting of a quartz core tube with the silicon oxide film on the back surface attached. The gas flows downward from the upper part of the furnace. As shown in FIG. 9, the wafer is horizontal, and the silicon on the back surface of one SOI wafer faces the surface of the SOI layer of another SOI wafer at an interval of about 6 mm, and the center of the wafer and the center line of the core tube. So that they coincide with each other, they were placed on a boat made of quartz, and a silicon wafer having a silicon oxide film formed on the front surface and the back surface was arranged at the same interval on the uppermost SOI wafer. After replacing the atmosphere in the furnace with hydrogen, the temperature was raised to 1180 ° C., the temperature was maintained for 1.2 hours, the temperature was lowered again, the wafer was taken out, and the film thickness of the SOI layer was measured again. The amount of reduction in the film thickness of the SOI wafer was 50 nm in all the wafers, and the film thickness of the SOI layer was 150 nm plus or minus 10 nm.

【0193】また、熱処理後の単結晶シリコン膜の表面
粗さを原子間力顕微鏡で測定したところ、平均二乗粗さ
Rrmsは1μm角で0.3nm、50μm角で1.5
nmと市販シリコンウエハ並みに平滑化されていた。単
結晶シリコン膜中のボロン濃度についても、熱処理後に
二次イオン質量分析(SIMS)で測定したところ、い
ずれも5×1015/cm3 以下に低減されデバイス作製
が十分に可能なレベルであった。
When the surface roughness of the single crystal silicon film after the heat treatment was measured by an atomic force microscope, the mean square roughness Rrms was 0.3 nm at 1 μm square and 1.5 at 50 μm square.
nm and smoothed to the same level as a commercially available silicon wafer. The boron concentration in the single crystal silicon film was also measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS) after the heat treatment, and all were reduced to 5 × 10 15 / cm 3 or less, which was a level at which a device could be manufactured sufficiently. .

【0194】(実施例8:エピタキシャル層移設/縦形
炉/石英トレイ)比抵抗が0.017Ωcmのボロンド
ープのSiからなる(100)配向の8インチSiウエ
ハ表面を49%HFとエチルアルコールを2:1で混合
した溶液中で陽極化成してウエハの表面に多孔質シリコ
ンを10μmの厚みで形成した。このシリコンウエハを
酸素雰囲気中400℃で1時間熱処理した後、1.25
%のHF水溶液に30秒浸け、多孔質の表面および表面
近傍に形成された極薄酸化膜を除去した後、よく水洗し
て乾燥させた。続いてこのシリコンウエハをエピタキシ
ャル成長装置に設置し、1100℃水素雰囲気で極微量
のシランガスを添加しながら熱処理して多孔質シリコン
の表面の孔をほとんど封止した。引き続いて、水素ガス
にシリコンソースガスとしてジクロルシランを添加する
ことにより該多孔質シリコン上に単結晶シリコン膜を平
均320nmプラス・マイナス5nmの厚みで形成し
た。このシリコンウエハをエピタキシャル成長装置より
取り出して、酸化炉に設置し、酸素と水素の燃焼ガスに
より該単結晶シリコン膜表面を酸化して酸化シリコン膜
を200nm形成した。酸化された結果、単結晶シリコ
ン膜の厚さは220nmになった。このシリコンウエハ
を熱酸化によって200nmの酸化シリコン膜を全面に
形成した第2のシリコンウエハをそれぞれ一般的にシリ
コンデバイスプロセス等で用いられるウェット洗浄を施
して、窒素プラズマで表面を活性化したのち、水洗し
て、乾燥させたのち、貼り合わせた。貼り合わせたシリ
コンウエハアセンブリを熱処理炉に設置し、400℃1
0時間の熱処理を施し、貼り合わせ面の接着強度を高め
た。このシリコンウエハアセンブリの第1のシリコンウ
エハ側の裏面を研削して、多孔質シリコンを露出させ
た。HFと過酸化水素水の混合溶液中に浸して、多孔質
シリコンをエッチングにより除去し、ウェット洗浄にて
よく洗浄した。単結晶シリコン膜は酸化シリコン膜と共
に第2のシリコンウエハ上に移設され、SOIウエハが
作製された。
Example 8 Transfer of Epitaxial Layer / Vertical Furnace / Quartz Tray 49% HF and 2% ethyl alcohol were used on the surface of a (100) -oriented 8 inch Si wafer made of boron-doped Si having a specific resistance of 0.017 Ωcm. Porous silicon was formed on the surface of the wafer to a thickness of 10 μm by anodizing in the solution mixed in 1. After this silicon wafer was heat-treated at 400 ° C. for 1 hour in an oxygen atmosphere, 1.25
% HF aqueous solution for 30 seconds to remove the ultrathin oxide film formed on the porous surface and in the vicinity of the surface, then thoroughly washed with water and dried. Subsequently, this silicon wafer was placed in an epitaxial growth apparatus and heat-treated at 1100 ° C. in a hydrogen atmosphere while adding a very small amount of silane gas to seal almost all pores on the surface of the porous silicon. Subsequently, a single crystal silicon film having an average thickness of 320 nm plus or minus 5 nm was formed on the porous silicon by adding dichlorosilane as a silicon source gas to hydrogen gas. This silicon wafer was taken out from the epitaxial growth apparatus, placed in an oxidation furnace, and the surface of the single crystal silicon film was oxidized by a combustion gas of oxygen and hydrogen to form a silicon oxide film of 200 nm. As a result of being oxidized, the thickness of the single crystal silicon film was 220 nm. A second silicon wafer having a 200 nm silicon oxide film formed on the entire surface by thermal oxidation is subjected to wet cleaning generally used in a silicon device process or the like, and the surface is activated by nitrogen plasma. It was washed with water, dried, and then laminated. The bonded silicon wafer assembly is placed in a heat treatment furnace, and the temperature is 400 ° C.
Heat treatment was performed for 0 hours to increase the adhesive strength of the bonded surfaces. The back surface of the first silicon wafer side of this silicon wafer assembly was ground to expose the porous silicon. It was dipped in a mixed solution of HF and hydrogen peroxide water to remove the porous silicon by etching, and washed well by wet washing. The single crystal silicon film was transferred onto the second silicon wafer together with the silicon oxide film, and the SOI wafer was manufactured.

【0195】移設された単結晶シリコンの膜厚を面内1
0mmの格子点でそれぞれ測定したところ、膜厚の平均
は220nm、ばらつきはプラス・マイナス7nmであ
った。また、表面粗さを原子間力顕微鏡で1μm角、5
0μm角の範囲について256×256の測定ポイント
で測定したところ、表面粗さは平均二乗粗さ(Rrm
s)でそれぞれ10.1nm、9.8nmであった。ま
た、ボロン濃度を二次イオン質量分析法(SIMS)に
より測定したところ、単結晶シリコン膜中のボロン濃度
は1.2×1018/cm3 であった。
The thickness of the transferred single crystal silicon is set to be in-plane 1
When measured at 0 mm grid points, the average film thickness was 220 nm and the variation was plus or minus 7 nm. In addition, the surface roughness was measured with an atomic force microscope at 1 μm square, 5
When measured at 256 × 256 measurement points in a 0 μm square range, the surface roughness is the mean square roughness (Rrm
s) was 10.1 nm and 9.8 nm, respectively. When the boron concentration was measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS), the boron concentration in the single crystal silicon film was 1.2 × 10 18 / cm 3 .

【0196】石英製の炉心管からなる縦形熱処理炉にこ
れらSOIウエハをすべて石英製のトレイに載せて設置
した。ガスは炉上部より下方へと流れる。ウエハは図9
の如く、水平に、かつ、1枚のSOIウエハを載せたト
レイの裏面が別のSOIウエハのSOI層表面とおよそ
6mm間隔で向かい合うように、かつ、ウエハの中心と
炉心管の中心線が一致するようにして、石英製のボート
93上に設置し、一番上のSOIウエハの上にも石英製
トレイに載せたシリコンウエハを同じ間隔で配置した。
炉内の雰囲気を水素に置換したのち、温度を1000℃
まで昇温し、15時間保持したのち、再び降温し、ウエ
ハを取出し、SOI層の膜厚を再び測定した。SOIウ
エハの膜厚を10nm減ずることができた。
All of these SOI wafers were placed on a quartz tray and placed in a vertical heat treatment furnace consisting of a quartz core tube. The gas flows downward from the upper part of the furnace. Wafer is shown in FIG.
As shown in the figure, the tray on which one SOI wafer is placed is horizontally opposed to the surface of the SOI layer of another SOI wafer at an interval of about 6 mm, and the center of the wafer is aligned with the center line of the core tube. Thus, the quartz wafer was set on the quartz boat 93, and the silicon wafers placed on the quartz tray were also arranged at the same intervals on the uppermost SOI wafer.
After replacing the atmosphere in the furnace with hydrogen, raise the temperature to 1000 ° C.
After raising the temperature to 15 hours and holding the temperature again, the temperature was lowered again, the wafer was taken out, and the film thickness of the SOI layer was measured again. The film thickness of the SOI wafer could be reduced by 10 nm.

【0197】また、熱処理後の単結晶シリコン膜の表面
粗さを原子間力顕微鏡で測定したところ、平均二乗粗さ
Rrmsは1μm角で0.11nm、50μm角で0.
50nmと市販シリコンウエハ並みに平滑化されてい
た。単結晶シリコン膜中のボロン濃度についても、熱処
理後に二次イオン質量分析(SIMS)で測定したとこ
ろ、いずれも1×1016/cm3 以下に低減されデバイ
ス作製が十分に可能なレベルに低減されていた。
When the surface roughness of the single crystal silicon film after the heat treatment was measured by an atomic force microscope, the root mean square roughness Rrms was 0.11 nm at 1 μm square, and was 0.1 μm at 50 μm square.
It was as smooth as 50 nm, which is equivalent to that of a commercially available silicon wafer. The boron concentration in the single crystal silicon film was also measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS) after the heat treatment, and both were reduced to 1 × 10 16 / cm 3 or less, which was a level at which device fabrication was sufficiently possible. Was there.

【0198】(実施例9:エピタキシャル層移設/横型
炉/対向面SiO2 )比抵抗が0.015Ωcmのボロ
ンドープSiからなる(100)配向の6インチウエハ
表面を49%HFとエチルアルコールを2:1で混合し
た溶液中で陽極化成してウエハの表面に多孔質シリコン
を10μmの厚みで形成した。このシリコンウエハを酸
素雰囲気中400℃で1時間熱処理した後、1.25%
のHF水溶液に30秒浸け、多孔質の表面および表面近
傍に形成された極薄酸化膜を除去した後、よく水洗して
乾燥させた。続いてこのシリコンウエハをエピタキシャ
ル成長装置に設置し、1100℃水素雰囲気で熱処理し
て多孔質シリコンの表面の孔をほとんど封止した。引き
続いて、水素ガスにシリコンソースガスとしてジクロル
シランを添加することにより該多孔質シリコン上に単結
晶シリコン膜を平均300nm(誤差5nm)の厚みで
形成した。このシリコンウエハをエピタキシャル成長装
置より取り出して、酸化炉に設置し、酸素と水素の燃焼
ガスにより該単結晶シリコン膜表面を酸化して酸化シリ
コン膜を200nm形成した。酸化された結果単結晶シ
リコン膜の厚さは210nmになった。このシリコンウ
エハと第2のシリコンウエハと、にそれぞれ一般的にシ
リコンデバイスプロセス等で用いられるウェット洗浄を
施して、清浄な表面を形成したのち、それらを貼り合せ
た。貼り合わせたシリコンウエハアセンブリを熱処理炉
に設置し、1100℃1時間の熱処理を施し、貼り合わ
せ面の接着強度を高めた。熱処理の雰囲気は窒素とし
た。このシリコンウエハアセンブリの第1のシリコンウ
エハ側の裏面を研削して、多孔質シリコンを露出させ
た。HFと過酸化水素水の混合液中に浸して、多孔質シ
リコンをエッチングにより除去し、ウェット洗浄にてよ
く洗浄した。単結晶シリコン膜は酸化シリコン膜と共に
第2のシリコンウエハ上に移設され、SOIウエハが作
製された。
(Embodiment 9: Transfer of epitaxial layer / horizontal furnace / opposite surface SiO 2 ) 49% HF and ethyl alcohol were mixed with 2% of a 6-inch wafer surface of (100) orientation made of boron-doped Si having a specific resistance of 0.015 Ωcm: Porous silicon was formed on the surface of the wafer to a thickness of 10 μm by anodizing in the solution mixed in 1. After heat-treating this silicon wafer in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour, 1.25%
After being immersed in the HF aqueous solution for 30 seconds to remove the ultrathin oxide film formed on the porous surface and in the vicinity of the surface, it was thoroughly washed with water and dried. Subsequently, this silicon wafer was placed in an epitaxial growth apparatus and heat-treated in a hydrogen atmosphere at 1100 ° C. to seal most of the pores on the surface of the porous silicon. Subsequently, by adding dichlorosilane as a silicon source gas to hydrogen gas, a single crystal silicon film was formed on the porous silicon with an average thickness of 300 nm (error 5 nm). This silicon wafer was taken out from the epitaxial growth apparatus, placed in an oxidation furnace, and the surface of the single crystal silicon film was oxidized by a combustion gas of oxygen and hydrogen to form a silicon oxide film of 200 nm. As a result of being oxidized, the thickness of the single crystal silicon film became 210 nm. This silicon wafer and the second silicon wafer were each subjected to wet cleaning generally used in a silicon device process or the like to form a clean surface, and then they were bonded together. The bonded silicon wafer assembly was placed in a heat treatment furnace and heat-treated at 1100 ° C. for 1 hour to increase the adhesive strength of the bonded surface. The heat treatment atmosphere was nitrogen. The back surface of the first silicon wafer side of this silicon wafer assembly was ground to expose the porous silicon. The porous silicon was removed by etching by immersing it in a mixed solution of HF and hydrogen peroxide water, and washed well by wet washing. The single crystal silicon film was transferred onto the second silicon wafer together with the silicon oxide film, and the SOI wafer was manufactured.

【0199】移設された単結晶シリコンの膜厚を面内1
0mmの格子点でそれぞれ測定したところ、膜厚の平均
は210nm、ばらつきはプラス・マイナス5nmであ
った。150nmを設計仕様としたので、およそ60n
m除去する必要があった。また、表面粗さを原子間力顕
微鏡で1μm角、50μm角の範囲について256×2
56の測定ポイントで測定したところ、表面粗さは平均
二乗粗さ(Rrms)でそれぞれ10.1nm、9.8
nmであった。また、ボロン濃度を二次イオン質量分析
法(SIMS)により測定したところ、単結晶シリコン
膜中のボロン濃度は1.2×1018/cm3 であった。
The film thickness of the transferred single crystal silicon is set to be in-plane 1
When measured at 0 mm grid points, the average film thickness was 210 nm, and the variation was plus or minus 5 nm. Since the design specification is 150nm, it is about 60n.
m had to be removed. Moreover, the surface roughness is 256 × 2 in the range of 1 μm square and 50 μm square by an atomic force microscope.
When measured at 56 measurement points, the surface roughness is 10.1 nm in mean square roughness (Rrms) and 9.8, respectively.
was nm. When the boron concentration was measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS), the boron concentration in the single crystal silicon film was 1.2 × 10 18 / cm 3 .

【0200】このSOIウエハを、石英製の円筒状の炉
心管からなる横形熱処理炉内に設置した。ガスは炉心管
の一方より他方へと流れる。SOIウエハは、以下のよ
うな設置の仕方を試験した。
This SOI wafer was placed in a horizontal heat treatment furnace consisting of a quartz-made cylindrical core tube. Gas flows from one of the core tubes to the other. The SOI wafer was tested for installation as follows.

【0201】試料E SOIウエハを炉内の流れの上流
方向に単結晶シリコン膜を向けるようにして、かつ、表
面に133.3nmの酸化シリコン膜を形成したシリコ
ンウエハを対向させてウエハの中心が炉の中心線上にく
るようにして、かつ、中心線に垂直になるようにして設
置。
Sample E The SOI wafer was made so that the single crystal silicon film was oriented in the upstream direction of the flow in the furnace, and the silicon wafer having a 133.3 nm silicon oxide film formed on its surface was made to face to the center of the wafer. Installed on the center line of the furnace and perpendicular to the center line.

【0202】試料F SOIウエハを炉内の流れの上流
方向に単結晶シリコン膜を向けるようにして、かつ、表
面に200nmの酸化シリコン膜を形成したシリコンウ
エハを対向させてウエハの中心が炉の中心線上にくるよ
うにして、かつ、中心線に垂直になるようにして設置。
Sample F The SOI wafer was made so that the single crystal silicon film was oriented in the upstream direction of the flow in the furnace, and the silicon wafer having a 200 nm silicon oxide film formed on the surface was opposed to the wafer so that the center of the wafer was the furnace. Installed so that it is on the center line and perpendicular to the center line.

【0203】ウエハはいずれの場合も支持体としての石
英で構成される治具を用いて設置した。
In each case, the wafer was set using a jig made of quartz as a support.

【0204】炉内の雰囲気を水素に置換したのち、温度
を1180℃まで昇温し、2時間保持したのち、再び降
温し、ガス雰囲気を窒素に置換したのち、ウエハを取出
し、単結晶シリコン膜を膜厚を再び測定した。膜厚減少
量は以下の通りであった。流量は5slmであった。膜
厚は面内で10mm間隔の格子点上で測定して平均し
た。
After replacing the atmosphere in the furnace with hydrogen, the temperature was raised to 1180 ° C., the temperature was held for 2 hours, then the temperature was lowered again, and the gas atmosphere was replaced with nitrogen. Then, the wafer was taken out and the single crystal silicon film was formed. The film thickness was measured again. The amount of film thickness reduction was as follows. The flow rate was 5 slm. The film thickness was measured on the in-plane lattice points at intervals of 10 mm and averaged.

【0205】 熱処理後にSOI膜に対向する酸化シリコン膜の厚みを
測定したところ、試料Eでは酸化シリコンは完全に除去
されていた。一方、試料Fでは酸化シリコンは23nm
だけ残存していた。すなわち、試料EではSOI層は酸
化シリコン膜がなくなるまでエッチングされ、酸化シリ
コン膜が消失した以降は、SOI膜のエッチングは進行
しなかった。つまり、酸化シリコン厚によってエッチン
グされるシリコン量を制御できた。
[0205] When the thickness of the silicon oxide film facing the SOI film was measured after the heat treatment, the silicon oxide was completely removed in Sample E. On the other hand, in sample F, silicon oxide has a thickness of 23 nm
Only remained. That is, in Sample E, the SOI layer was etched until the silicon oxide film disappeared, and after the silicon oxide film disappeared, the etching of the SOI film did not proceed. That is, the amount of silicon etched can be controlled by the thickness of silicon oxide.

【0206】更に、本発明により得られた基材の表面に
ヘテロエピタキシーによりSi以外の半導体材料を成膜
することもできる。
Further, a semiconductor material other than Si can be deposited on the surface of the base material obtained by the present invention by heteroepitaxy.

【0207】[0207]

【発明の効果】本発明によれば、エッチング量の制御が
容易であり、複数の基板を処理しても常に均一なエッチ
ングが可能なエッチング方法、エッチング装置及び半導
体基材の作製方法を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide an etching method, an etching apparatus, and a method for manufacturing a semiconductor substrate, in which the etching amount can be easily controlled and uniform etching can be always performed even when a plurality of substrates are processed. be able to.

【0208】また、膜厚均一性を維持しつつ、膜中に含
有されるボロンのような不純物を効率よく低減できるエ
ッチング方法、エッチング装置及び半導体基材の作製方
法を提供することができる。
Further, it is possible to provide an etching method, an etching apparatus and a method for manufacturing a semiconductor substrate which can efficiently reduce impurities such as boron contained in the film while maintaining the film thickness uniformity.

【0209】また、更に、半導体基材を用いて製造され
るデバイスの特性ばらつきを小さくできるエッチング方
法、エッチング装置及び半導体基材の作製方法を提供す
ることができる。
Further, it is possible to provide an etching method, an etching apparatus and a method for manufacturing a semiconductor substrate, which can reduce the characteristic variations of devices manufactured by using the semiconductor substrate.

【0210】また、更に、犠牲酸化を行う必要がなく任
意の膜厚が容易に得られ、且つ表面欠陥の少ない、低コ
ストなエッチング方法、エッチング装置及び半導体基材
の作製方法を提供することができる。
Further, it is possible to provide an etching method, an etching apparatus and a method for manufacturing a semiconductor substrate, which can easily obtain an arbitrary film thickness without the need for sacrificial oxidation, have few surface defects. it can.

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

【図1】本発明の一実施の形態によるエッチング装置の
模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of an etching apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】対向面材料によるエッチング速度の温度依存性
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the temperature dependence of the etching rate depending on the facing surface material.

【図3】SiとSiO2 が対向する場合のエッチング量
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an etching amount when Si and SiO 2 face each other.

【図4】SiとSiO2 が対向する場合の除去されるS
i原子量を示す図である。
FIG. 4 S removed when Si and SiO 2 face each other
It is a figure which shows i atomic weight.

【図5】本発明の別の実施の形態によるエッチング装置
の模式的断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an etching apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の更に別の実施の形態によるエッチング
装置の主要部の模式的断面図である。
FIG. 6 is a schematic sectional view of a main part of an etching apparatus according to still another embodiment of the present invention.

【図7】本発明に用いられる対向面構成部材の一例を示
す模式的断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of a facing surface constituent member used in the present invention.

【図8】本発明に用いられる対向面構成部材の別の例を
示す模式的断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing another example of the facing surface constituting member used in the present invention.

【図9】本発明の別の実施の形態によるエッチング装置
の主要部の模式的断面図である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a main part of an etching apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図10】本発明のエッチング方法を利用した半導体基
材の作製方法の一例のフローチャートを示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a flowchart of an example of a method for manufacturing a semiconductor substrate using the etching method of the present invention.

【図11】本発明のエッチング方法を利用した半導体基
材の作製方法の別の例のフローチャートを示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing a flowchart of another example of a method for producing a semiconductor substrate using the etching method of the present invention.

【図12】本発明のエッチング方法と水素注入剥離法と
を利用した半導体基材の作製方法を説明する為の模式図
である。
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a method for manufacturing a semiconductor substrate using the etching method and the hydrogen injection peeling method of the present invention.

【図13】本発明のエッチング方法とエピタキシャル層
移設法とを利用した半導体基材の作製方法を説明する為
の模式図である。
FIG. 13 is a schematic diagram for explaining a method for manufacturing a semiconductor substrate using the etching method and the epitaxial layer transfer method of the present invention.

【図14】本発明のエッチング方法による作用を説明す
る為の模式図である。
FIG. 14 is a schematic view for explaining the action of the etching method of the present invention.

【図15】エッチング時における基材の配置方法を説明
する為の模式図である。
FIG. 15 is a schematic diagram for explaining a method of disposing a base material during etching.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−168768(JP,A) 特開 平2−28323(JP,A) 特開 平4−146620(JP,A) 特開 平3−123027(JP,A) 特開 平10−308355(JP,A) 特開 平10−200078(JP,A) 特開 平9−307084(JP,A) 特開 平7−249749(JP,A) 特開 平7−86540(JP,A) 特開 平4−115511(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/302 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-4-168768 (JP, A) JP-A-2-28323 (JP, A) JP-A-4-146620 (JP, A) JP-A-3-123027 (JP , A) JP 10-308355 (JP, A) JP 10-200078 (JP, A) JP 9-307084 (JP, A) JP 7-249749 (JP, A) JP 7-86540 (JP, A) JP-A-4-115511 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/302

Claims (76)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 シリコン表面を有する半導体基材をエッ
チングするエッチング方法において、 酸化シリコンからなる平面に、前記半導体基材の前記シ
リコン表面を所定の間隔をおいて対向させた状態で、前
記シリコン表面を水素を含む還元性雰囲気中で熱処理す
る工程を含むことを特徴とする半導体基材のエッチング
方法。
1. An etching method for etching a semiconductor substrate having a silicon surface, wherein the silicon surface of the semiconductor substrate is opposed to a plane made of silicon oxide at a predetermined interval. A method for etching a semiconductor substrate, comprising the step of: heat-treating the substrate in a reducing atmosphere containing hydrogen.
【請求項2】 前記半導体基材は、単結晶シリコン膜を
有するSOI基板である請求項1記載の半導体基材のエ
ッチング方法。
2. The method for etching a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is an SOI substrate having a single crystal silicon film.
【請求項3】 前記シリコンからなる表面の1μm角の
領域における平均二乗粗さは、0.2nm以上である請
求項1又は2に記載の半導体基材のエッチング方法。
3. The method for etching a semiconductor substrate according to claim 1, wherein a mean square roughness in a 1 μm square region of the surface made of silicon is 0.2 nm or more.
【請求項4】 前記シリコン表面は、研磨されていない
面である請求項1又は2に記載の半導体基材のエッチン
グ方法。
4. The method for etching a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the silicon surface is an unpolished surface.
【請求項5】 前記シリコン表面は、多孔質Si層に起
因する粗面を有する請求項1又は2に記載の半導体基材
のエッチング方法。
5. The method for etching a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the silicon surface has a rough surface caused by a porous Si layer.
【請求項6】 エッチング前の前記シリコンからなる表
面は、微小空隙に起因する粗面を有する請求項1又は2
記載の半導体基材のエッチング方法。
6. The surface made of silicon before etching has a rough surface due to minute voids.
A method for etching a semiconductor substrate according to claim 1.
【請求項7】 前記単結晶シリコン膜を有する半導体基
材は、あらかじめ分離位置を規定する為の分離層を内在
させた第1のシリコン基材と第2の基材を貼り合わせ、 該貼り合わされた基材を、前記分離位置を規定する為の
分離層で分離することによって、前記第2の基材上に移
設された単結晶シリコン膜を有するSOI基板である請
求項2記載の半導体基材のエッチング方法。
7. A semiconductor base material having the single crystal silicon film is bonded to a first silicon base material and a second base material having a separation layer for defining a separation position in advance, and the second base material is bonded to each other. 3. The semiconductor substrate according to claim 2, which is an SOI substrate having a single crystal silicon film transferred to the second substrate by separating the substrate with a separation layer for defining the separation position. Etching method.
【請求項8】 前記分離層は、不活性ガス又は、水素を
イオン注入した層である請求項7に記載の半導体基材の
エッチング方法。
8. The method for etching a semiconductor substrate according to claim 7, wherein the separation layer is a layer into which an inert gas or hydrogen is ion-implanted.
【請求項9】 前記分離層は、多孔質層である請求項7
に記載の半導体基材のエッチング方法。
9. The separation layer is a porous layer.
The method for etching a semiconductor substrate according to.
【請求項10】 前記半導体基材はシリコンウエハに酸
素をイオン注入し、熱処理することにより得られた埋込
酸化層を有する請求項2記載の半導体基材のエッチング
方法。
10. The method of etching a semiconductor substrate according to claim 2, wherein the semiconductor substrate has a buried oxide layer obtained by ion-implanting oxygen into a silicon wafer and heat-treating it.
【請求項11】 前記エッチング工程において、前記シ
リコン表面近傍で該表面と平行な方向のガス流速は、該
半導体基材の外周部の該表面と垂直な方向のガス流速よ
り小さくなるようにして処理する請求項1に記載の半導
体基材のエッチング方法。
11. In the etching step, the gas flow rate in the direction near the silicon surface in a direction parallel to the surface is set to be lower than the gas flow rate in a direction perpendicular to the surface of the outer peripheral portion of the semiconductor substrate. The method for etching a semiconductor substrate according to claim 1.
【請求項12】 前記半導体基材の表面近傍のガスの流
速が実質的に0になるようにして処理する請求項11記
載の半導体基材のエッチング方法。
12. The method for etching a semiconductor substrate according to claim 11, wherein the treatment is performed such that the gas flow rate in the vicinity of the surface of the semiconductor substrate is substantially zero.
【請求項13】 前記半導体基材のシリコン表面に対向
して、酸化シリコン膜を表面に形成したシリコンウエハ
を配置し、前記シリコンウエハの該酸化シリコン膜がエ
ッチングされて下地シリコンが露出するまで熱処理する
請求項1に記載の半導体基材のエッチング方法。
13. A silicon wafer having a silicon oxide film formed on the surface thereof is arranged so as to face the silicon surface of the semiconductor substrate, and heat treatment is performed until the silicon oxide film of the silicon wafer is etched to expose underlying silicon. The method for etching a semiconductor substrate according to claim 1.
【請求項14】 前記半導体基材の前記シリコン表面に
対向させて酸化シリコンにより構成されるトレイを配す
る請求項1に記載の半導体基材のエッチング方法。
14. The method for etching a semiconductor substrate according to claim 1, wherein a tray made of silicon oxide is provided so as to face the silicon surface of the semiconductor substrate.
【請求項15】 前記水素を含む還元性雰囲気は、10
0%水素、又は水素と不活性ガスからなる請求項1に記
載の半導体基材のエッチング方法。
15. The reducing atmosphere containing hydrogen is 10
The method for etching a semiconductor substrate according to claim 1, comprising 0% hydrogen, or hydrogen and an inert gas.
【請求項16】 前記水素を含む還元性雰囲気の露点
は、−92℃以下である請求項1に記載の半導体基材の
エッチング方法。
16. The method for etching a semiconductor substrate according to claim 1, wherein a dew point of the reducing atmosphere containing hydrogen is −92 ° C. or lower.
【請求項17】 前記半導体基材を支持する部材は、少
なくとも表面が酸化シリコンを主成分とする材料により
構成されている請求項1に記載の半導体基材のエッチン
グ方法。
17. The method for etching a semiconductor substrate according to claim 1, wherein at least the surface of the member supporting the semiconductor substrate is made of a material containing silicon oxide as a main component.
【請求項18】 前記半導体基材はその表面が、容器内
の水素を含むガスの主たる流れに対して垂直になるよう
に配置される請求項1に記載の半導体基材のエッチング
方法。
18. The method of etching a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is arranged such that its surface is perpendicular to the main flow of the gas containing hydrogen in the container.
【請求項19】 前記シリコン膜を有する半導体基材を
複数、容器内に所定の間隔で平行にかつ同軸上に並べ、
該半導体基材の周囲に水素を含むガスを流し、前記単結
晶シリコン膜表面上でのガスの流れが実質的に0になる
ようにして、熱処理する請求項1記載の半導体基材のエ
ッチング方法。
19. A plurality of semiconductor base materials having the silicon film are arranged in a container in parallel and coaxially at predetermined intervals,
The method for etching a semiconductor substrate according to claim 1, wherein a gas containing hydrogen is flowed around the semiconductor substrate so that the gas flow on the surface of the single crystal silicon film becomes substantially zero, and the heat treatment is performed. ..
【請求項20】 前記半導体基材の前記単結晶シリコン
膜に水素を含むガスを介して対向させて石英板を配置し
て熱処理する請求項1に記載の半導体基材のエッチング
方法。
20. The method of etching a semiconductor substrate according to claim 1, wherein a quartz plate is arranged so as to face the single crystal silicon film of the semiconductor substrate with a gas containing hydrogen interposed therebetween and heat treatment is performed.
【請求項21】 前記半導体基材の裏面に酸化シリコン
を形成し、かつ、前記半導体基材の裏面を他の前記半導
体基材のシリコン表面と水素を含むガスを介して対向さ
せる請求項1に記載の半導体基材のエッチング方法。
21. The method according to claim 1, wherein silicon oxide is formed on the back surface of the semiconductor base material, and the back surface of the semiconductor base material is opposed to the silicon surface of another semiconductor base material through a gas containing hydrogen. A method for etching a semiconductor substrate according to claim 1.
【請求項22】 内壁面が酸化シリコンからなる容器内
に前記基材を配する請求項1記載の半導体基材のエッチ
ング方法。
22. The method for etching a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the substrate is arranged in a container whose inner wall surface is made of silicon oxide.
【請求項23】 内壁面が酸化シリコンからなる容器内
に、複数の前記半導体基材が平行になるように表面が酸
化シリコンからなる支持部材によって支持した前記複数
の半導体基材を配する請求項1記載の半導体基材のエッ
チング方法。
23. The plurality of semiconductor base materials supported by a support member whose surface is made of silicon oxide are arranged in a container whose inner wall surface is made of silicon oxide so that the plurality of semiconductor base materials are parallel to each other. 1. The method for etching a semiconductor substrate according to 1.
【請求項24】 前記シリコン表面を10nm〜200
nm程エッチングにより除去する請求項1記載の半導体
基材のエッチング方法。
24. The silicon surface has a thickness of 10 nm to 200 nm.
The method for etching a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the etching is performed by removing about 1 nm by etching.
【請求項25】 前記シリコン表面のエッチングレート
は1.0×10-3nm/min〜1.0nm/minで
ある請求項1記載の半導体基材のエッチング方法。
25. The method for etching a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the etching rate of the silicon surface is 1.0 × 10 −3 nm / min to 1.0 nm / min.
【請求項26】 エッチング後の前記シリコン表面の1
μm角の領域における平均二乗粗さを0.4nm以下に
する請求項1、23〜25のいずれかに記載の半導体基
材のエッチング方法。
26. One of the silicon surfaces after etching
The method for etching a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the average square roughness in a μm square region is 0.4 nm or less.
【請求項27】 前記酸化シリコンの厚さは、前記シリ
コン表面のエッチング厚さの2.2倍以上である請求項
1、23〜25のいずれかに記載の半導体基材のエッチ
ング方法。
27. The method of etching a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the thickness of the silicon oxide is at least 2.2 times the etching thickness of the silicon surface.
【請求項28】 複数の前記半導体基材を、所定の間隔
にて同じ向きになるよう同軸上に配し、 先頭の前記半導体基材の前記シリコン表面に対向するよ
うに、表面に酸化シリコン膜を有するダミー基板又は石
英ウエハ基板を配する請求項1、19、23のいずれか
に記載の半導体基材のエッチング方法。
28. A plurality of the semiconductor base materials are coaxially arranged at a predetermined interval in the same direction, and a silicon oxide film is formed on the surface of the semiconductor base material so as to face the silicon surface of the top semiconductor base material. 24. The method for etching a semiconductor substrate according to claim 1, wherein a dummy substrate or a quartz wafer substrate having the above is arranged.
【請求項29】 前記シリコン表面を呈する単結晶シリ
コン膜は、エピタキシャル成長により形成されたSOI
層である請求項2、23〜25のいずれかに記載の半導
体基材のエッチング方法。
29. The single crystal silicon film presenting the silicon surface is an SOI formed by epitaxial growth.
It is a layer, The etching method of the semiconductor substrate in any one of Claims 2-23.
【請求項30】 エッチング前の前記シリコン表面を呈
する単結晶シリコン膜は、50nm〜500nm厚であ
る請求項2、23〜25のいずれかに記載の半導体基材
のエッチング方法。
30. The method for etching a semiconductor substrate according to claim 2, wherein the single crystal silicon film presenting the silicon surface before etching has a thickness of 50 nm to 500 nm.
【請求項31】 酸化シリコン膜を支持材料の表面に形
成した対向面構成部材を前記基材に対向させて配置し、
該酸化シリコン膜がエッチングされて支持材料面が露出
するに十分な時間、前記熱処理することを特徴とする請
求項1に記載の半導体基材のエッチング方法。
31. An opposing surface constituting member having a silicon oxide film formed on a surface of a supporting material is disposed so as to face the base material,
The method for etching a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the heat treatment is performed for a time sufficient to expose the support material surface by etching the silicon oxide film.
【請求項32】 エッチング後の前記シリコン表面を呈
する単結晶シリコン膜は、20nm〜250nm厚であ
る請求項2、23〜25のいずれかに記載の半導体基材
のエッチング方法。
32. The method for etching a semiconductor substrate according to claim 2, wherein the single crystal silicon film presenting the silicon surface after etching has a thickness of 20 nm to 250 nm.
【請求項33】 厚さ50nm〜500nmの範囲内か
ら選ばれる厚さをもつ前記シリコン表面を呈する単結晶
シリコン膜を、20nm〜250nm厚になるまでエッ
チングする請求項2、23〜25のいずれかに記載の半
導体基材のエッチング方法。
33. The single crystal silicon film exhibiting the silicon surface having a thickness selected from the range of 50 nm to 500 nm is etched to a thickness of 20 nm to 250 nm. The method for etching a semiconductor substrate according to.
【請求項34】 請求項1のエッチング方法を実行する
エッチング装置。
34. An etching apparatus for carrying out the etching method according to claim 1.
【請求項35】 前記半導体基材を収容し、減圧にし得
る石英ガラス製の反応炉を有する請求項34記載のエッ
チング装置。
35. The etching apparatus according to claim 34, further comprising a quartz glass reactor capable of containing the semiconductor substrate and reducing the pressure.
【請求項36】 シリコン膜を有する半導体基材の作製
方法において、 分離位置を規定する為の分離層を内在させた第1の基材
と第2の基材を貼り合わせる工程と、該貼り合わされた
前記第1及び第2の基材を、前記分離位置を規定する層
において分離することによって、シリコン膜を前記第2
の基材上に移設する工程と、 前記第2の基材上に移設された前記シリコン膜に酸化シ
リコンからなる平面を対向させて、水素を含む還元性雰
囲気中で、前記シリコン膜を熱処理することにより、前
記シリコン膜の表面をエッチングするエッチング工程
と、を含む半導体基材の作製方法。
36. In a method for manufacturing a semiconductor substrate having a silicon film, a step of bonding a first base material and a second base material having a separation layer for defining a separation position therein, and the bonding step. By separating the first and second base materials in the layer defining the separation position, the silicon film is separated into the second film.
The step of transferring the silicon film to the base material, and the silicon film transferred to the second base material with a plane made of silicon oxide facing the silicon film, and the silicon film is heat-treated in a reducing atmosphere containing hydrogen. Accordingly, an etching step of etching the surface of the silicon film, thereby producing a semiconductor substrate.
【請求項37】 シリコン膜を有する半導体基材の作製
方法において、 第1の基材と第2の基材とを貼り合わせる工程と、 貼り合わされた前記第1及び第2の基材から前記第1の
基材の一部を、前記第2の基材上にシリコン膜を残し
て、除去する除去工程と、 前記シリコン膜の研磨されていない表面に、酸化シリコ
ンからなる平面を、対向させて、水素を含む還元性雰囲
気中で、前記シリコン膜を熱処理することにより、前記
シリコン膜の表面をエッチングするエッチング工程と、
を含む半導体基材の作製方法。
37. A method of manufacturing a semiconductor base material having a silicon film, the step of bonding a first base material and a second base material, and the step of bonding the first and second base materials to each other. A removal step of removing a part of the first base material leaving the silicon film on the second base material; and a flat surface made of silicon oxide facing the unpolished surface of the silicon film. An etching step of etching the surface of the silicon film by heat-treating the silicon film in a reducing atmosphere containing hydrogen,
A method for manufacturing a semiconductor substrate including:
【請求項38】 前記第2の基材の裏面に、前記酸化シ
リコンからなる面を提供する酸化シリコン膜を形成する
工程を含む請求項36又は37記載の半導体基材の作製
方法。
38. The method for producing a semiconductor base material according to claim 36, further comprising the step of forming a silicon oxide film on the back surface of the second base material to provide a surface made of the silicon oxide.
【請求項39】 多孔質シリコン層上に非多孔質の単結
晶シリコン膜を形成した前記第1の基材を用意し、該非
多孔質単結晶シリコン膜を、第2の基材に貼り合わせ、
更に、エッチング前に前記多孔質シリコンを除去する工
程を含む請求項36又は37記載の半導体基材の作製方
法。
39. The first base material having a non-porous single crystal silicon film formed on a porous silicon layer is prepared, and the non-porous single crystal silicon film is attached to a second base material,
38. The method for producing a semiconductor substrate according to claim 36, further comprising a step of removing the porous silicon before etching.
【請求項40】 前記分離層は多孔質層であり、分離後
に前記シリコン膜上に残留する多孔質層を選択的にエッ
チングした後、前記エッチング工程を行う請求項36記
載の半導体基材の作製方法。
40. The fabrication of a semiconductor substrate according to claim 36, wherein the separation layer is a porous layer, and the etching step is performed after selectively etching the porous layer remaining on the silicon film after separation. Method.
【請求項41】 前記分離層は多孔質層であり、分離後
に前記シリコン膜上に多孔質層を残留させた状態で前記
エッチング工程を行う請求項36記載の半導体基材の作
製方法。
41. The method for producing a semiconductor substrate according to claim 36, wherein the separation layer is a porous layer, and the etching step is performed in a state where the porous layer remains on the silicon film after separation.
【請求項42】 前記分離層は、不活性ガス又は水素イ
オンを注入した層であり、分離後に露出した前記シリコ
ン膜表面を研磨することなく、前記エッチング工程を行
う請求項36記載の半導体基材の作製方法。
42. The semiconductor substrate according to claim 36, wherein the separation layer is a layer into which an inert gas or hydrogen ions is implanted, and the etching step is performed without polishing the surface of the silicon film exposed after separation. Of manufacturing.
【請求項43】 前記除去工程は、前記シリコン膜上に
残る多孔質層の除去工程を含む請求項37記載の半導体
基材の作製方法。
43. The method for producing a semiconductor substrate according to claim 37, wherein the removing step includes a step of removing the porous layer remaining on the silicon film.
【請求項44】 前記除去工程後には前記シリコン膜上
に多孔質層が残留している請求項37記載の半導体基材
の作製方法。
44. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 37, wherein the porous layer remains on the silicon film after the removing step.
【請求項45】 前記除去工程後の前記シリコン膜の表
面はプラズマエッチング処理された表面である請求項3
7記載の半導体基材の作製方法。
45. The surface of the silicon film after the removing step is a plasma-etched surface.
7. The method for producing a semiconductor substrate according to 7.
【請求項46】 前記シリコン膜表面の1μm角の領域
における平均二乗粗さは、0.2nm以上であることを
特徴とする請求項36又は37に記載の半導体基材の作
製方法。
46. The method for producing a semiconductor substrate according to claim 36, wherein a mean square roughness in a 1 μm square region of the silicon film surface is 0.2 nm or more.
【請求項47】 前記シリコン膜の表面は、多孔質Si
層に起因する粗面を有することを特徴とする請求項36
又は37に記載の半導体基材の作製方法。
47. The surface of the silicon film is porous Si.
37. Having a rough surface due to a layer.
Or the method for producing a semiconductor substrate according to 37.
【請求項48】 前記分離層は、不活性ガス又は、水素
をイオン注入した層であることを特徴とする請求項36
に記載の半導体基材の作製方法。
48. The separation layer is a layer in which an inert gas or hydrogen is ion-implanted.
The method for producing a semiconductor substrate according to.
【請求項49】 前記分離層は、多孔質層であることを
特徴とする請求項36に記載の半導体基材の作製方法。
49. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 36, wherein the separation layer is a porous layer.
【請求項50】 前記エッチング工程において、前記半
導体基材表面近傍で該表面と平行な方向のガス流速は、
該半導体基材の外周部の該表面と垂直な方向のガス流速
より小さくなるようにして処理することを特徴とする請
求項36又は37に記載の半導体基材の作製方法。
50. In the etching step, a gas flow velocity in a direction parallel to the surface of the semiconductor substrate near the surface is
38. The method for producing a semiconductor substrate according to claim 36 or 37, wherein the treatment is performed so as to be smaller than the gas flow velocity in the direction perpendicular to the surface of the outer peripheral portion of the semiconductor substrate.
【請求項51】 前記半導体基材の表面近傍のガスの流
速が実質的に0になるようにして処理することを特徴と
する請求項50記載の半導体基材の作製方法。
51. The method for producing a semiconductor substrate according to claim 50, wherein the treatment is performed such that the gas flow rate near the surface of the semiconductor substrate is substantially zero.
【請求項52】 前記半導体基材のシリコン膜に対向し
て、酸化シリコン膜を表面に形成したシリコンウエハを
配置し、前記シリコンウエハの該酸化シリコン膜がエッ
チングされて下地シリコンが露出するまで、熱処理する
ことを特徴とする請求項36又は37に記載の半導体基
材の作製方法。
52. A silicon wafer having a silicon oxide film formed on a surface thereof is arranged so as to face the silicon film of the semiconductor substrate, and the silicon oxide film of the silicon wafer is etched to expose underlying silicon. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 36 or 37, characterized by performing heat treatment.
【請求項53】 前記半導体基材の前記シリコン膜に対
向させて酸化シリコンにより構成されるトレイを配する
ことを特徴とする請求項36又は37に記載の半導体基
材の作製方法。
53. The method for producing a semiconductor substrate according to claim 36, wherein a tray made of silicon oxide is arranged so as to face the silicon film of the semiconductor substrate.
【請求項54】 前記水素を含む還元性雰囲気は、10
0%水素、又は水素と不活性ガスからなることを特徴と
する請求項36又は37に記載の半導体基材の作製方
法。
54. The reducing atmosphere containing hydrogen is 10
38. The method for producing a semiconductor substrate according to claim 36 or 37, which comprises 0% hydrogen or hydrogen and an inert gas.
【請求項55】 前記水素を含む還元性雰囲気の露点
は、−92℃以下であることを特徴とする請求項36又
は37に記載の半導体基材の作製方法。
55. The method for producing a semiconductor substrate according to claim 36, wherein a dew point of the reducing atmosphere containing hydrogen is −92 ° C. or lower.
【請求項56】 前記半導体基材を支持する部材は、少
なくとも表面が酸化シリコンを主成分とする材料により
構成されていることを特徴とする請求項36又は37に
記載の半導体基材の作製方法。
56. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 36, wherein at least the surface of the member supporting the semiconductor substrate is made of a material containing silicon oxide as a main component. .
【請求項57】 前記半導体基材はその表面が、容器内
の水素を含むガスの主たる流れに対して垂直になるよう
に配置されることを特徴とする請求項36又は37に記
載の半導体基材の作製方法。
57. The semiconductor substrate according to claim 36, wherein the semiconductor substrate is arranged so that its surface is perpendicular to the main flow of the gas containing hydrogen in the container. How to make wood.
【請求項58】 前記シリコン膜を有する半導体基材を
複数、容器内に所定の間隔で平行にかつ同軸上に並べ、
該半導体基材の周囲に水素を含むガスを流し、前記シリ
コン膜表面上でのガスの流れが実質的に0になるように
して、熱処理することを特徴とする請求項36又は37
に記載の半導体基材の作製方法。
58. A plurality of semiconductor substrates having the silicon film are arranged in a container in parallel and coaxially at predetermined intervals,
38. The heat treatment is performed by causing a gas containing hydrogen to flow around the semiconductor substrate so that the gas flow on the surface of the silicon film becomes substantially zero.
The method for producing a semiconductor substrate according to.
【請求項59】 前記半導体基材の前記シリコン膜に水
素を含むガスを介して対向させて石英板を配置して熱処
理することを特徴とする請求項36又は37に記載の半
導体基材の作製方法。
59. The manufacturing of a semiconductor substrate according to claim 36, wherein a quartz plate is arranged so as to face the silicon film of the semiconductor substrate with a gas containing hydrogen interposed therebetween and heat treatment is performed. Method.
【請求項60】 前記半導体基材の裏面に酸化シリコン
を形成し、かつ、前記半導体基材の裏面を他の前記半導
体基材のシリコン膜表面と水素を含むガスを介して対向
させることを特徴とする請求項36又は37に記載の半
導体基材の作製方法。
60. A silicon oxide is formed on the back surface of the semiconductor substrate, and the back surface of the semiconductor substrate is opposed to a silicon film surface of another semiconductor substrate via a gas containing hydrogen. The method for producing a semiconductor substrate according to claim 36 or 37.
【請求項61】 内壁面が酸化シリコンからなる容器内
に前記基材を配する請求項36又は37記載の半導体基
材の作製方法。
61. The method for producing a semiconductor base material according to claim 36, wherein the base material is arranged in a container whose inner wall surface is made of silicon oxide.
【請求項62】 内壁面が酸化シリコンからなる容器内
に、複数の前記半導体基材が平行になるように表面が酸
化シリコンからなる支持部材によって支持した前記複数
の半導体基材を配する請求項36又は37記載の半導体
基材の作製方法。
62. A container having an inner wall surface made of silicon oxide, wherein the plurality of semiconductor base materials supported by a supporting member having a surface made of silicon oxide are arranged so that the plurality of semiconductor base materials are parallel to each other. 36. The method for producing a semiconductor substrate according to 36 or 37.
【請求項63】 前記シリコン膜の表面を10nm〜2
00nm程エッチングにより除去する請求項36又は3
7記載の半導体基材の作製方法。
63. The surface of the silicon film has a thickness of 10 nm to 2 nm.
The method according to claim 36 or 3, wherein the film is removed by etching to a thickness of about 00 nm.
7. The method for producing a semiconductor substrate according to 7.
【請求項64】 前記シリコン膜の表面のエッチングレ
ートは1.0×10 -3nm/min〜1.0nm/mi
nである請求項36又は37記載の半導体基材の作製方
法。
64. An etching mask for the surface of the silicon film.
1.0 x 10 -3nm / min to 1.0 nm / mi
The method for producing a semiconductor substrate according to claim 36 or 37, wherein n is n.
Law.
【請求項65】 エッチング後の前記シリコン膜の表面
の平均二乗粗さを0.4nm以下にする請求項36又は
37記載の半導体基材の作製方法。
65. The method for producing a semiconductor substrate according to claim 36, wherein the mean square roughness of the surface of the silicon film after etching is 0.4 nm or less.
【請求項66】 前記酸化シリコンの厚さは、前記シリ
コンからなる表面のエッチング厚さの2.2倍以上であ
る請求項36又は37記載の半導体基材の作製方法。
66. The method for producing a semiconductor substrate according to claim 36, wherein the thickness of the silicon oxide is 2.2 times or more the etching thickness of the surface made of silicon.
【請求項67】 複数の前記半導体基材を、所定の間隔
にて同じ向きになるよう同軸上に配し、先頭の前記半導
体基材の前記シリコン膜の表面に対向するように、表面
に酸化シリコン膜を有するダミー基板又は石英ウエハ基
板を配する請求項36又は37記載の半導体基材の作製
方法。
67. A plurality of the semiconductor base materials are coaxially arranged at predetermined intervals in the same direction, and are oxidized on the surface so as to face the surface of the silicon film of the top semiconductor base material. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 36 or 37, wherein a dummy substrate having a silicon film or a quartz wafer substrate is arranged.
【請求項68】 前記単結晶シリコン膜は、エピタキシ
ャル成長により形成されたSOI層である請求項36又
は37記載の半導体基材の作製方法。
68. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 36, wherein the single crystal silicon film is an SOI layer formed by epitaxial growth.
【請求項69】 エッチング前の前記シリコン膜は、5
0nm〜500nm厚である請求項36又は37記載の
半導体基材の作製方法。
69. The silicon film before etching is 5
The method for producing a semiconductor substrate according to claim 36 or 37, which has a thickness of 0 nm to 500 nm.
【請求項70】 エッチング後の前記シリコン膜は、2
0nm〜250nm厚である請求項36又は37記載の
半導体基材の作製方法。
70. The silicon film after etching is 2
The method for producing a semiconductor substrate according to claim 36 or 37, which has a thickness of 0 nm to 250 nm.
【請求項71】 厚さ50nm〜500nmの範囲内か
ら選ばれる厚さをもつ前記シリコン膜を、20nm〜2
50nm厚になるまでエッチングする請求項36又は3
7記載の半導体基材の作製方法。
71. The silicon film having a thickness selected from the range of 50 nm to 500 nm is formed in the range of 20 nm to 2 nm.
The etching according to claim 36 or 3, wherein etching is performed to a thickness of 50 nm.
7. The method for producing a semiconductor substrate according to 7.
【請求項72】 前記熱処理の温度は300℃以上シリ
コンの融点以下である請求項1記載の半導体基材のエッ
チング方法。
72. The method of etching a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the temperature of the heat treatment is 300 ° C. or higher and the melting point of silicon or lower.
【請求項73】 前記熱処理の温度は800℃以上シリ
コンの融点以下である請求項1記載の半導体基材のエッ
チング方法。
73. The method for etching a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the temperature of the heat treatment is 800 ° C. or higher and the melting point of silicon or lower.
【請求項74】 前記熱処理の温度は300℃以上シリ
コンの融点以下である請求項36又は37記載の半導体
基材の作製方法。
74. The method for producing a semiconductor substrate according to claim 36, wherein the temperature of the heat treatment is 300 ° C. or higher and the melting point of silicon or lower.
【請求項75】 前記熱処理の温度は、800℃以上シ
リコンの融点以下である請求項36又は37記載の半導
体基材の作製方法。
75. The method for producing a semiconductor substrate according to claim 36, wherein the temperature of the heat treatment is 800 ° C. or higher and the melting point of silicon or lower.
【請求項76】 炉内の前記半導体基材の外周部を流れ
るガスの流速を10cc/min・cm2 以上300c
c/min・cm2 以下とする請求項1記載の半導体基
材のエッチング方法、又は請求項36又は37記載の半
導体基材の作製方法。
76. The flow velocity of the gas flowing in the outer peripheral portion of the semiconductor base material in the furnace is set to 10 cc / min · cm 2 or more and 300 c or more.
The method for etching a semiconductor substrate according to claim 1, which is c / min · cm 2 or less, or the method for producing a semiconductor substrate according to claim 36 or 37.
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