JPH01186612A - 半導体基板の製造方法 - Google Patents

半導体基板の製造方法

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JPH01186612A
JPH01186612A JP595588A JP595588A JPH01186612A JP H01186612 A JPH01186612 A JP H01186612A JP 595588 A JP595588 A JP 595588A JP 595588 A JP595588 A JP 595588A JP H01186612 A JPH01186612 A JP H01186612A
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JP
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semiconductor
element substrate
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semiconductor element
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JP595588A
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Takao Miura
隆雄 三浦
Kazunori Imaoka
今岡 和典
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
    • H01L21/2003Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy characterised by the substrate
    • H01L21/2007Bonding of semiconductor wafers to insulating substrates or to semiconducting substrates using an intermediate insulating layer

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体集積回路などの形成に用いるSOI基板の製造方
法に関し、 半導体素子基板と、半導体支持基板上の絶縁膜との界面
の該半導体素子基板中での反転層又は空乏層の形成を簡
易に、かつ他の特性には影響を与えずに防止し、そこに
形成される半導体集積回路の性能、歩留りの向上を図る
ことを目的とし、第1に、一導電形の半導体素子基板に
絶縁膜を形成する工程と、該半導体素子基板の少なくと
も半導体支持基板と貼り合わせる面の絶8i膜中に反対
導電形の固定電荷を生起する一導電形の不純物又は金属
不純物又は半導体原子を導入する工程と、前記半導体支
持基板に前記半導体素4基板の絶縁膜より厚く絶縁膜を
形成する工程と、前記半導体支持基板と前記半導体素子
基板とを貼り合わせる工程と、前記半導体素子基板を表
面を除去して所定の厚さにする工程とを含み構成し、 第2に、一導電形の半導体素子基板の、少なくとも半導
体支持基板と貼り合わせる面となる表面に局限して一導
電形の高濃度層を形成する工程と、該半導体素子基板と
該半導体支持基板とに絶縁膜を形成する工程と、前記半
導体素子基板と前記半導体支持基板とを貼り合わせる工
程と、前記半導体素子基板の表面を除去して所定の厚さ
にする工程を含み構成する。
〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路などの形成に用いるSOf基板
の製造方法に関する。
S○■基板とは絶縁股上にSi単結晶層を形成した半導
体素子基板である。この半導体素子基板上に集積回路を
形成して絶縁性を改善し、集積回路の性能、歩留りの向
上を図るものである。
〔従来の技術〕
第3図(a)、(b)は従来例のsor基板を用いたM
OS  ICの要部断面図と問題点を説明する図、第4
図(a)、(b)、(c)は従来例のII(イオン注入
)によって背面チャネル形成を防止したMOS  TC
製造工程断面図と問題点を説明する図である。
図において、101は厚さ500am程度のnl又はp
゛形Si支持基板、102は厚さ0.4〜Iμm程度の
SiO□膜、103は厚さ1〜10μm程度のp形のS
i素子基板、104はn゛形のソース領域、105はn
0形ドレイン領域、107は厚さ200人程度のゲート
SiO□膜、10Bはゲートポリシリコン膜、109は
層間5iOz膜、110はAAのソースT1.極、11
1は、11のドレイン電極、B″ IIはボロンイオン
注入を表す。
第3図(a)に示すように、p形Si基板はSiO2膜
10膜中02中オンあるいはp形Si素子基板103と
SiO□膜102との界面準位等により反転層又は空乏
層が形成され易く、ソース領域104とドレイン領域1
05が背面チャネルでつながり素子特性の性能を低下さ
せていた。
そこで同図(b)のようにSi支持基板101にp形S
i素子基板に対して負の電位をかけて該反転層又は空乏
層の形成を防止したり、第4図(a)、  (b)、 
 (c)に示すように、Si素子基板103の表面より
p形不純物であるB9イオンを打込み、SiO□膜10
2とSi基板103の界面近傍にp形高濃度層を形成し
て前記反転層又は空乏層の形成を防止したりしていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、上述の従来例によると、第1に支持基板101
に負の電位をかける例では、電源ラインの増加が必要に
なることおよび多層素子構造の場合には適用できないこ
との問題点がある。第2にSi素子基板103の表面よ
りP形不純物をイオン注入してSiO□膜102とSi
素子基板103の界面近傍にp形高濃度層を形成する例
では、イオン注入されたP形不純物の為にチャネル形成
の闇値電圧が変化してくる。従ってSi素子基板103
の厚さ又はイオン注入のドーズ量のバラツキにより前記
チャネル形成の闇値電圧がバラツキ、素子の性能、歩留
りの向上を図るのが困難だった。
そこで本発明は、Sol基板において半導体素子基板と
半導体支持基板上の絶縁膜との界面の該半導体素子基板
中での反転層又は空乏層の形成を簡易に、かつ他の特性
には影響を及ぼさずに防止し、そこに形成される半導体
集積回路の性能、歩留りの向上を図ることを目的とする
ものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の半導体基板の製造方法の一つは、一導電形の半
導体素子基板に絶縁膜を形成する工程と、該半導体素子
基板の少なくとも半導体支持基板と貼り合わせる面の絶
縁膜中に反対導電形の固定電荷を生起する一導電形の不
純物又は金属不純物又は半導体原子を導入する工程と、
前記半導体支持基板に前記半導体素子基板の絶縁膜より
厚く絶縁膜を形成する工程と、前記半導体支持基板と前
記半導体素子基板とを貼り合わせる工程と、前記半導体
素子基板を表面を除去して所定の厚さにする工程とを含
むことを特徴とし、 本発明の半導体基板の製造方法の他の一つは、一導電形
の半導体素子基板の、少なくとも半導体支持基板と貼り
合わせる面となる表面に局限して一導電形の高濃度層を
形成する工程と、該半導体素子基板と該半導体支持基板
とに絶縁膜を形成する工程と、前記半導体素子基板と前
記半導体支持基板とを貼り合わせる工程と、前記半導体
素子基板の表面を除去して所定の厚さにする工程を含む
ことを特徴としている。
〔作用〕
本発明の半導体基板の製造方法によれば、一導電形の5
1素子基板中の反転層又は空乏層の生じゃすいSing
膜近傍に局限して一導電形の高濃度層を形成することに
より閾値電圧に影響を与えることな(背面チャネルの形
成を防止できる。また絶縁分離の為のSiO□膜中にS
i素子基板の導電形と逆の電荷を生起する準位を導入す
ることによって、背面チャネルの形成を防止できる。こ
れによってSi支持基板に負のバイアスをする為の電源
が不用になる。また一導電形の高濃度層を形成するのに
浅い拡散でよいので、高エネルギーのII装置が必要な
くなり工程が容易になる。
〔実施例〕
次に本発明の実施例について説明する。
第1図(a)、(b)、(c)は本発明の実施例のSO
I基板製造工程断面図で、第2図(a)、(b)、(C
)は本発明の他の実施例のSo!基板製造工程断面図で
ある。
図において、51はP形りt素子基板、53はSi0g
膜、61はno又はp′″形St支持基板、63はSi
O□膜である。
第1図の本発明に係る一つのSO■基板の製造方法にお
いては、先ず同図(a)のようにp形St素子基板51
を酸化し、厚さ0.4〜1μm程度の5iOz膜53を
形成する。同様にno又はp°形Si支持基板61を酸
化し、厚さ0.5〜2μm程度の5iOz膜63を形成
する。このときSi素子基板51に形成されたSiOz
膜は後に導入する固定電荷の効果を大ならしめるため出
来るだけ薄くし、絶縁耐圧の条件を満足させるためには
Si支持基板61に形成した5iOz膜63の厚さを厚
くするようにする。本発明の実施例においては、通常S
i素子基板51に形成された510g1l奨53の膜厚
よりもSi支持基板61に形成された5tO2膜63の
膜厚の方を厚くするようにしである。
次にSi素子基板51の少なくともSi支持基板61と
貼り合わせる面の5toz膜中に、半導体中でp形不純
物となるB、BF、、Ga等の不純物又はA4等の金属
不純物又はGa等の半導体原子を導入し、負の固定電荷
を形成する。また咳負の固定電荷を形成する他の方法と
して、ポリ塩化アルミニウム(A j! *(OH)−
Cj! b−j −(1≦n≦5.m≦10)を100
0〜110000pp溶解した水溶液に浸す方法もある
。又n形のSi素子基板に対しては、正の固定電荷とな
る不純物を導入出来ることはいうまでもない。
こうして出来上がったSi素子基板51とSi支持基板
61とを(b)のように電界を利用してファンデアワー
ルス力の作用によって貼り合わせる。
最後に(c)のようにSi素子基板の表面を化学的エツ
チング又は機械的研磨により、厚さ1〜10μm程度に
してso rg板が完成する。
次に第2図により、本発明の他の実施例に係るSO■基
板の製造方法を説明する。
先ず同図(a)のようにp形素子基板51にp形の不純
物となるB、BF、、Ga、In等を、IT又は熱拡散
により表面に局限して導入し、高濃度のp°形ドープ層
52番形成する。
又、n形りt素子基板に対してはn形の不純物となるP
、As、Sb等を導入し高濃度のno ドープ層を形成
することが出来る。
次に該Si素子基板51とno又はp0形SL支持基板
61を酸化し、それぞれ5iO1膜53とSiO□膜6
3とを厚さ0.4〜1μm程度形成する。
次に(b)に示すように、該Si素子基板51と該Si
支持基板61とを電界をかけてファンデアワールス力の
作用により貼り合わせる。
次に(C)のように、Si素子基板51の表面をsto
glとP゛形ドープ層をとりさるように化学的エツチン
グ又は機械的研磨により除去し、厚さ1〜10μm程度
にする。
このようにして完成したSOI基板は、第1図の製造方
法によるものは、Si素子基板51の背面のSing膜
53中の負の固定電荷によりSi素子基板中に正の電荷
を誘起して、反転層又は空乏層が形成されるのを防止す
る。又第2図の製造方法によるものは、Si素子基板5
1とS10.膜53の界面にp◆形ドープ層を備えてい
るので、反転層又は空乏層が形成されるのを防止できる
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、Si素子基板に補償用の
不純物をイオン注入する必要がないので、闇値電圧のバ
ラツキがな(安定した特性のデバイスが高歩留りで製造
できる。
又、Si支持基板に補償用電位をかける必要もないので
、装置が小型化できるとともに、多層構造のSolが容
易にできる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、(b)、(c)は、本発明の実施例のS
ol基板製造工程断面図、 第2図(a)、(b)、(c)は、本発明の他の実施例
のSoI基板製造工程断面図、第3図は、従来例のSO
I基板を用いたMO3ICの要部断面図と問題点を説明
する図、第4図(a)、(b)、(c)は、従来例のI
Tによって背面チャネル形成を防止したMO3IC製造
工程断面図と問題点を説明する図である。 (符号の説明) 61.101・・・n″″又はP゛形支持基板、53.
63,102・・・Si0g膜、52・・・p0形ドー
プ層、 51.103・・・p形Si素子基板、104・・・n
0ソース領域、 105・・・n2 ドレイン領域、 107・・・ゲートSiO□膜、 108・・・ゲートポリシリコン膜、 109・・・層間Si0g膜、 110・・・ソース電極、 111・・・ドレイン電極、 B”fl・・・ボロンイオン注入。 @ 本発明の実施例のSOI基板裂造工程断面図第1図 本発明の地の実施例のSOI基板製造工程断面図従来例
のSOI基板を用いたMOS ICの要部断面図と問題
点全説明する図第3図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体集積回路に用いるSOI(Silicon
    OnInsulator)基板の製造方法において、一
    導電形の半導体素子基板に絶縁膜を形成する工程と、 該半導体素子基板の少なくとも半導体支持基板と貼り合
    わせる面の絶縁膜中に反対導電形の固定電荷を生起する
    一導電形の不純物又は金属不純物又は半導体原子を導入
    する工程と、 前記半導体支持基板に前記半導体素子基板の絶縁膜より
    厚く絶縁膜を形成する工程と、 前記半導体支持基板と前記半導体素子基板とを貼り合わ
    せる工程と、 前記半導体素子基板の表面を除去して所定の厚さにする
    工程とを含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。
  2. (2)前記半導体支持基板に前記半導体素子基板の絶縁
    膜より厚く絶縁膜を形成することを特徴とする特許請求
    の範囲第1項に記載の半導体基板の製造方法。
  3. (3)一導電形の半導体素子基板の少なくとも半導体支
    持基板と貼り合わせる面となる表面に局限して一導電形
    の高濃度層を形成する工程と、該半導体素子基板と該半
    導体支持基板とに絶縁膜を形成する工程と、 前記半導体素子基板と前記半導体支持基板とを貼り合わ
    せる工程と、 前記半導体素子基板の表面を除去して所定の厚さにする
    工程とを含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。
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