JPH05217994A

JPH05217994A - 半導体基板の作製方法

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Publication number: JPH05217994A
Application number: JP1651392A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Sato; 信彦佐藤; Takao Yonehara; 隆夫米原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-01-31
Filing date: 1992-01-31
Publication date: 1993-08-27
Anticipated expiration: 2015-12-18
Also published as: JP3119384B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】絶縁層上に結晶性、表面平坦性が単結晶ウエ
ハー並に優れたＳｉを得るうえで、生産性、均一性、制
御性、コストの面において卓越した半導体基板の作製方
法を提案すること。【構成】シリコン基板１１を多孔質化する工程、該多
孔質上に非多孔質シリコン単結晶層１２を形成して第１
の基板を形成する工程、該非多孔質シリコン単結晶の融
点より低い温度の還元性雰囲気中で熱処理する工程と、
該非多孔質シリコン単結晶層１２表面を、絶縁層を介し
て第２の基板１３に貼り合わせたのち、該多孔質化した
シリコン基板を化学エッチング液に浸すことによって、
多孔質Ｓｉ１５を除去する工程とを有することを特徴と
する半導体基板の作製方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基材の作製方法
に関し、更に詳しくは、誘電体分離あるいは、絶縁物上
の単結晶半導体層に作成され電子デバイス、集積回路に
適する半導体基材の作製方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】絶縁物上の単結晶Ｓｉ半導体層の形成
は、シリコンオンインシュレーター（ＳＯＩ）技術
として広く知られ、通常のＳｉ集積回路を作製するバル
クＳｉ基板では到達しえない数々の優位点をＳＯＩ技術
を利用したデバイスが有することから多くの研究が成さ
れてきた。すなわち、ＳＯＩ技術を利用することで、１．誘電体分離が容易で高集積化が可能、２．対放射線耐性に優れている、３．浮遊容量が低減され高速化が可能、４．ウエル工程が省略できる、５．ラッチアップを防止できる、６．薄膜化による完全空乏型電界効果トランジスタが可
能、等の優位点が得られる。

【０００３】上記したようなデバイス特性上の多くの利
点を実現するために、ここ数十年に渡り、ＳＯＩ構造の
形成方法について研究されてきている。この内容は、例
えば以下の文献にまとめられている。Ｓｐｅｃｉａｌ
Ｉｓｓｕｅ： “Ｓｉｎｇｌｅ−ｃｒｙｓｔａｌｓｉ
ｌｉｃｏｎｏｎｎｏｎ−ｓｉｎｇｌｅ−ｃｒｙｓｔ
ａｌｉｎｓｕｌａｔｏｒｓ”；ｅｄｉｔｅｄｂｙ
Ｇ．Ｗ．Ｃｕｌｌｅｎ，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣ
ｒｙｓｔａｌＧｒｏｗｔｈ，ｖｏｌｕｍｅ６３，
ｎｏ３，ｐｐ４２９〜５９０（１９８３）。

【０００４】また、古くは、単結晶サファイア基板上
に、ＳｉをＣＶＤ（化学気相法）で、ヘテロエピタキシ
−させて形成するＳＯＳ（シリコンオンサファイ
ア）が知られており、最も成熟したＳＯＩ技術として一
応の成功を収めはしたが、Ｓｉ層と下地サファイア基板
界面の格子不整合により大量の結晶欠陥、サファイア基
板からのアルミニュ−ムのＳｉ層への混入、そして何よ
りも基板の高価格と大面積化への遅れにより、その応用
の拡がりが妨げられている。比較的近年には、サファイ
ア基板を使用せずにＳＯＩ構造を実現しようという試み
が行なわれている。この試みは、次の二つに大別され
る。

【０００５】１．Ｓｉ単結晶基板を表面酸化後に、窓を
開けてＳｉ基板を部分的に表出させ、その部分をシ−ド
として横方向へエピタキシャル成長させ、ＳｉＯ₂上へ
Ｓｉ単結晶層を形成する。（この場合には、ＳｉＯ₂上
にＳｉ層の堆積をともなう。）２．Ｓｉ単結晶基板そのものを活性層として使用し、そ
の下部ににＳｉＯ₂を形成する（この方法は、Ｓｉ層の
堆積をともなわない。）。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】上記１を実現する
手段として、ＣＶＤにより、直接、単結晶層Ｓｉを横方
向エピタキシャル成長させる方法、非晶質Ｓｉを堆積し
て、熱処理により固相横方向エピタキシャル成長させる
方法、非晶質あるいは、多結晶Ｓｉ層に電子線、レ−ザ
−光等のエネルギ−ビ−ムを収束して照射し、溶融再結
晶により単結晶層をＳｉＯ₂上に成長させる方法、そし
て、棒状ヒ−タ−により帯状に溶融領域を走査する方法
（Ｚｏｎｅｍｅｌｔｉｎｇｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉ
ｚａｔｉｏｎ）が知られている。これらの方法にはそれ
ぞれ一長一短があるが、その制御性、生産性、均一性、
品質に多大の問題を残しており、いまだに、工業的に実
用化したものはない。たとえば、ＣＶＤ法は平坦薄膜化
するには、犠牲酸化が必要となり、固相成長法ではその
結晶性が悪い。また、ビ−ムアニ−ル法では、収束ビ−
ム走査による処理時間と、ビ−ムの重なり具合、焦点調
整などの制御性に問題がある。このうち、ＺｏｎｅＭ
ｅｌｔｉｎｇＲｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ法
がもっとも成熟しており、比較的大規模な集積回路も試
作されてはいるが、依然として、亜粒界等の結晶欠陥
は、多数残留しており、少数キャリヤデバイスを作成す
るにいたってない。

【０００７】上記２の方法であるＳｉ基板をエピタキシ
ャル成長の種子として用いない方法に於ては、次の３種
類の方法が挙げられる。

【０００８】１．Ｖ型の溝が表面に異方性エッチングさ
れたＳｉ単結晶基板に酸化膜を形成し、該酸化膜上に多
結晶Ｓｉ層をＳｉ基板と同じ程厚く堆積した後、Ｓｉ基
板の裏面から研磨によって、厚い多結晶Ｓｉ層上にＶ溝
に囲まれて誘電分離されたＳｉ単結晶領域を形成する。
この手法に於ては、結晶性は、良好であるが、多結晶Ｓ
ｉを数百ミクロンも厚く堆積する工程、単結晶Ｓｉ基板
を裏面より研磨して分離したＳｉ活性層のみを残す工程
に、制御性、と生産性の点から問題がある。

【０００９】２．サイモックス（ＳＩＭＯＸ：Ｓｅｐｅ
ｒａｔｉｏｎｂｙｉｏｎｉｍｐｌａｎｔｅｄｏ
ｘｙｇｅｎ）と称されるＳｉ単結晶基板中に酸素のイオ
ン注入によりＳｉＯ₂層を形成する方法であり、Ｓｉプ
ロセスと整合性が良いため現在もっとも成熟した手法で
ある。しかしながら、ＳｉＯ₂層形成をするためには、
酸素イオンを１０¹⁸ｉｏｎｓ／ｃｍ²以上も注入する必
要があるが、その注入時間は長大であり、生産性は高い
とはいえず、また、ウエハ−コストは高い。更に、結晶
欠陥は多く残存し、工業的に見て、少数キャリヤ−デバ
イスを作製できる充分な品質に至っていない。

【００１０】３．多孔質Ｓｉの酸化による誘電体分離に
よりＳＯＩ構造を形成する方法。この方法は、ｐ型Ｓｉ
単結晶基板表面にｎ型Ｓｉ層をプロトンイオン注入、
（イマイ他，Ｊ．ＣｒｙｓｔａｌＧｒｏｗｔｈ，ｖｏ
ｌ６３，５４７（１９８３）），もしくは、エピタ
キシャル成長とパタ−ニングによって島状に形成し、表
面よりＳｉ層を囲むようにＨＦ溶液中の陽極化成法によ
りｐ型Ｓｉ基板のみを多孔質化したのち、増速酸化によ
りｎ型Ｓｉ層を誘電体分離する方法である。本方法で
は、分離されるＳｉ領域は、デバイス工程のまえに決定
されており、デバイス設計の自由度を制限する場合があ
るという問題点がある。

【００１１】また、ガラスに代表される光透過性基板上
には一般には、その結晶構造の無秩序性を反映して、非
晶質か、良くて、多結晶層にしかならず、高性能なデバ
イスは作成できない。それは、基板の結晶構造が非晶質
であることによっており、単に、Ｓｉ層を堆積しても、
良質な単結晶層は得られない。光透過性基板は、光受光
素子であるコンタクトセンサ−、投影型液晶画像表示装
置を構成するうえにおいて重要である。そして、センサ
−や表示装置の画素（絵素）をより一層、高密度化、高
解像度化、高精細化するには、極めて高性能は駆動素子
が必要となる。その結果、光透過性基板上に設けられる
素子としても優れた結晶性を有する単結晶層をもちいて
作成されることが必要となる。

【００１２】したがって、非晶質Ｓｉや、多結晶Ｓｉで
はその欠陥の多い結晶構造故に要求される、あるいは今
後要求されるに十分な性能を持った駆動素子を作成する
ことが困難である。

【００１３】しかし、Ｓｉ単結晶基板を用いる上記のい
ずれの方法を用いても光透過性基板上に良質な単結晶層
を得るという目的には不適当である。

【００１４】本発明は、上記したような問題点及び上記
したような要求に応える半導体基板を作成する半導体基
板の作成方法を提案することを目的とする。

【００１５】更に本発明は、従来のＳＯＩ構造の利点を
実現し、応用可能な半導体基板の作成方法を提案するこ
とも目的とする。

【００１６】また、本発明は、ＳＯＩ構造の大規模集積
回路を作製する際にも、高価なＳＯＳや、ＳＩＭＯＸの
代替足り得る半導体基板の作製方法を提案することを目
的とする。

【００１７】また、本発明は、絶縁層上に結晶性、表面
平坦性が単結晶ウエハ−並に優れたＳｉを得るうえで、
生産性、均一性、制御性、コストの面において卓越した
半導体基板の作製方法を提案することを目的とする。

【００１８】さらに本発明は、透明基板（光透過性基
板）上に結晶性が単結晶ウエハ−並に優れたＳｉを得る
うえで、生産性、均一性、制御性、コストの面において
卓越した半導体基板の作成方法を提案することを目的と
する。

【００１９】

【課題を解決するための手段および作用】本発明の半導
体基板の作製方法は、シリコン基板を多孔質化する工
程、該多孔質上に非多孔質シリコン単結晶層を形成して
第１の基板を形成する工程、該非多孔質シリコン単結晶
の融点より低い温度の還元性雰囲気中で熱処理する工程
と、該非多孔質シリコン単結晶層表面を、絶縁層を介し
て第２の基板に貼り合わせたのち、該多孔質化したシリ
コン基板を化学エッチング液に浸すことによって、多孔
質Ｓｉを除去する工程とを有することを特徴とする。

【００２０】本発明は、経済性に優れて、大面積に渡り
均一な、極めて優れた結晶性を有するＳｉ単結晶基板を
用いて、表面にＳｉ活性層を残して、その片面から該活
性層までを除去して、表面に絶縁層を有する基体上、乃
至は、光透過性基板上に欠陥が著しく少ないＳｉ単結晶
層を得ることにある。

【００２１】特に本発明は、還元性雰囲気中で熱処理を
施すことにより、第２の基板に張り合わせるべき表面の
表面性をウエハ並みに平坦平滑にすることにより、張り
合わせの不均一性を解消し、基体全面にわたり、強固で
ばらつきのない張り合わせを実現する。

【００２２】［実施態様例１］Ｓｉ基板を多孔質化した
後に単結晶層をエピタキシャル成長させる方法について
説明する。

【００２３】図１（ａ）に示すように、先ず、Ｓｉ単結
晶基板１１を用意して、その全部、ないしは、図４
（ａ）のように一部を多孔質化する。

【００２４】Ｓｉ基板は、ＨＦ溶液を用いた陽極化成法
によって、多孔質化させる。この多孔質Ｓｉ層は、単結
晶Ｓｉの密度２．３３ｇ／ｃｍ³に比べて、その密度を
ＨＦ溶液濃度を５０〜２０％に変化させることで密度
１．１〜０．６ｇ／ｃｍ³の範囲に変化させることがで
きる。この多孔質層は、下記の理由により、ｐ型Ｓｉ基
板に形成されやすい。この多孔質Ｓｉ層は、透過電子顕
微鏡による観察によれば、平均約５０〜６００オングス
トロ−ム程度の径の孔が形成される。

【００２５】多孔質Ｓｉは、Ｕｈｌｉｒ等によって１９
５６年に半導体の電解研磨の研究過程に於て発見された
（Ａ．Ｕｈｌｉｒ，ＢｅｌｌＳｙｓｔ．Ｔｅｃｈ．
Ｊ．，ｖｏｌ３５，ｐ．３３３（１９５６））。ま
た、ウナガミ等は、陽極化成におけるＳｉの溶解反応を
研究し、ＨＦ溶液中のＳｉの陽極反応には正孔が必要で
あり、その反応は、次のようであると報告している
（Ｔ．ウナガミ：Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃ−ｈｅｍ．Ｓｏ
ｃ．，ｖｏｌ．１２７，ｐ．４７６（１９８０））。

【００２６】Ｓｉ＋２ＨＦ＋（２−ｎ）ｅ⁺ → Ｓｉ
Ｆ₂＋２Ｈ⁺＋ｎｅ^- ＳｉＦ₂＋２ＨＦ → ＳｉＦ₄＋Ｈ₂ ＳｉＦ₄＋２ＨＦ → Ｈ₂ＳｉＦ₆ 又は、Ｓｉ＋４ＨＦ＋（４−λ）ｅ⁺ → ＳｉＦ₄＋４Ｈ⁺＋
λｅ^- ＳｉＦ₄＋２ＨＦ → Ｈ₂ＳｉＦ₆

【００２７】ここでｅ⁺及び、ｅ^-はそれぞれ、正孔と電
子を表している。また、ｎ及びλは夫々シリコン１原子
が溶解するために必要な正孔の数であり、ｎ＞２又は、
λ＞４なる条件が満たされた場合に多孔質シリコンが形
成されるとしている。

【００２８】以上のことから、正孔の存在するｐ型シリ
コンは、多孔質化されやすい。この多孔質化に於ける、
選択性は長野ら及び、イマイによって実証されている
（長野、中島、安野、大中、梶原；電子通信学会技術
研究報告、ｖｏｌ７９，ＳＳＤ７９−９５４９（１９７
９）、Ｋ．イマイ；Ｓｏｌｉｄ−ＳｔａｔｅＥｌｅｃ
ｔｒｏｎｉｃｓｖｏｌ２４，１５９（１９８
１））。このように正孔の存在するｐ型シリコンは多孔
質化されやすく、選択的にｐ型シリコンを多孔質するこ
とができる。

【００２９】一方、高濃度ｎ型シリコンも多孔質化する
という報告（Ｒ．Ｐ．Ｈｏｌｍｓｔｏｒｍ，Ｉ．Ｊ．
Ｙ．ＣｈｉＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏ
ｌ．４２，３８６（１９８３））もあり、ｐ、ｎにこ
だわらず、多孔質化を実現できる基板を選ぶことが重要
である。

【００３０】続いて、種々の成長法により、多孔質化し
た基板表面にエピタキシャル成長を行ない、薄膜単結晶
層１２を形成する。

【００３１】多孔質Ｓｉ層には、透過電子顕微鏡による
観察によれば、平均約６００オングストロ−ム程度の径
の孔が形成されており、その密度は単結晶Ｓｉに比べる
と、半分以下になるにもかかわらず、単結晶性は維持さ
れており、多孔質層の上部へ単結晶Ｓｉ層をエピタキシ
ャル成長させることも可能である。ただし、１０００℃
以上のエピタキシャル成長では、内部の孔の再配列が起
こり、増速エッチングの特性が損なわれる。このため、
Ｓｉ層のエピタキシャル成長には、分子線エピタキシャ
ル成長、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ、バイ
アス・スパッタ−法、液相成長法等の低温成長が好適と
される。

【００３２】また、上記した多孔質Ｓｉ上のエピタキシ
ャル成長において、多孔質Ｓｉはその構造的性質のた
め、ヘテロエピタキシャル成長の際に発生する歪みを緩
和して、欠陥の発生を抑制することが可能である。

【００３３】図１（ａ）、図４（ａ）に示すように、多
孔質上にエピタキシャル成長した場合、多孔質の形状に
よっては、薄膜単結晶層の表面が荒れて、後に述べる第
２の基板との張り合わせに適さない場合、あるいは張り
合っても後の熱処理工程や、エッチング工程により、薄
膜単結晶層が局所的に剥離してしまうことがある。

【００３４】本発明では、薄膜単結晶層を多孔質上に形
成した後、該薄膜単結晶層を形成した基体を還元性雰囲
気中で熱処理し、図１（ｂ）、図４（ｂ）に示すように
薄膜単結晶シリコン層の表面を平坦にする。

【００３５】本発明者らは、張り合わせの不具合の原因
を詳細に検討した結果、その原因の一つに張り合わせ表
面の荒れによることを知見するに至った。前記薄膜単結
晶表面の微小な荒れの除去について、熱処理を用いる方
法の検討した結果、還元性雰囲気中の熱処理では、デバ
イスプロセスと同等以下の温度の熱処理で膜厚を減ずる
ことなく、非多孔質シリコン単結晶表面の荒れを除去で
きることを見いだした。ここでいう還元性雰囲気とは、
例えば水素を含む雰囲気、ないしは、水素雰囲気が挙げ
られる。しかし、これに限定されるものではない。雰囲
気をかえて熱処理による表面荒れの変化を詳細に高分解
能走査型電子顕微鏡や原子間力顕微鏡等を用いて観察し
たところ、熱処理前の表面の凹凸が、還元性雰囲気中で
の熱処理では減少し、平坦な表面を有する単結晶薄層が
得られることを知見するに至った。しかも、研磨等で表
面の荒れを除去する場合には、面内で単結晶層の膜厚に
分布を生じせしめる場合があるが、本発明の還元性雰囲
気での熱処理の場合は、微小な凹凸が除去されるのみ
で、膜厚分布は変化しない。

【００３６】非多孔質シリコン単結晶層の表面の微細な
構造を観察すると、数ｎｍから数十ｎｍの高さ、数ｎｍ
から数百ｎｍの周期の凹凸が観察されることがあるが、
還元性雰囲気中で熱処理することにより、少なくとも高
低差が数ｎｍ以下、条件を整えれば、２ｎｍ以下の単結
晶シリコンウエハ並の平坦な表面が得られることがわか
った。この現象は、エッチングというよりは、むしろ表
面の再構成であると考えられる。即ち、荒れた表面で
は、表面エネルギーの高い稜状の部分が無数に存在する
こと、結晶層の面方位に比して高次の面方位の面が多く
表面に露出しているが、これらの領域の表面エネルギー
は、第１の基板の表面の面方位における表面エネルギー
にくらべて高い。還元性雰囲気の熱処理では、例えば水
素の還元作用により表面の自然酸化膜が水素雰囲気の熱
処理により除去され、熱処理中は常に除去され再付着し
ないために、表面Ｓｉ原子の移動のエネルギー障壁は下
がる結果、熱エネルギーにより励起されたＳｉ原子が移
動し、表面エネルギーの低い、平坦な表面を構成してい
くのだと考えられる。

【００３７】その結果、窒素雰囲気や、希ガス雰囲気で
は、表面が平坦化しないような１２００℃以下の温度で
も、十分に平坦化がなされる。本発明による平坦化の温
度は、ガスの組成、圧力等によるが、概ね３００℃以上
融点以下の熱処理、より好ましくは、５００℃以上、特
に、１２００℃以下で有効に作用する。また、圧力は還
元性が強いほど高い圧力でも平坦化が促進されるが、概
ね大気圧以下、より好ましくは２００Ｔｏｒｒ以下であ
る。

【００３８】また、本現象は表面が清浄な状態で熱処理
することでその進行が開始するのであって、表面に厚く
自然酸化膜が形成されているような場合には、熱処理に
先立って、これを希弗酸などによるエッチングや除去し
ておくことにより、表面の平坦化の開始が早まる。

【００３９】図１（ｃ）、図４（ｃ）に示すように、基
体として、たとえばシリコン基板などの下地材料の表面
に絶縁層を配した基体、あるいは、ガラスに代表される
光透過性基体１３を用意して、多孔質Ｓｉ基板上の単結
晶Ｓｉ層表面を基体表面に貼りつける。

【００４０】貼り合わせに先だって、多孔質Ｓｉ上の単
結晶Ｓｉ層表面に酸化層を形成することにより、単結晶
シリコン層と絶縁層の界面をあらかじめ形成しておいて
も良い。該酸化層は、デバイスを作成する際に重要な役
割をはたす。すなわち、Ｓｉ活性層の下地界面により発
生する界面準位は貼り合わせ界面、とくにガラス界面に
くらべて、単結晶シリコン層を酸化することにより形成
した下地界面の準位のほうがひくくでき、貼り合わせ界
面を活性層から離すことにより、貼り合わせ界面に生じ
ることのある準位を遠ざけることができるので、電子デ
バイスの特性は著しく向上される。また、多孔質Ｓｉ上
の単結晶Ｓｉ層表面に酸化層を形成し、Ｓｉ基板等の任
意の基体に貼り合わせてもよい。

【００４１】この後に、多孔質Ｓｉ基板１５を全部化学
エッチングにより除去して、図１（ｄ）に示すように、
表面に絶縁層を有する基体上、ないしは、光透過性基体
上に薄膜化した単結晶シリコン層を残存させ形成する。
エッチングに先立ち、必要に応じてエッチング防止膜を
形成する。たとえばＳｉ₃Ｎ₄層を堆積して、貼り合せた
２枚の基板全体を被覆して、多孔質シリコン基板の表面
上のＳｉ₃Ｎ₄ 層を除去する。他のエッチング防止膜と
してＳｉ₃Ｎ₄ 層の代わりに、アピエゾンワックスを用
いても良い。

【００４２】多孔質層はその内部に大量の空隙が形成さ
れている為に、密度が半分以下に減少する。その結果、
体積に比べて表面積が飛躍的に増大するため、その化学
エッチング速度は、通常の単結晶層のエッチング速度に
比べて、著しく増速される。

【００４３】多孔質Ｓｉをエッチングする方法としては１．ＮａＯＨ水溶液で多孔質Ｓｉをエッチングする
（Ｇ．Ｂｏｎｃｈｉｌ，Ｒ．Ｈｅｒｉｎｏ，Ｋ．Ｂａｒ
ｌａ，ａｎｄＪ．Ｃ．Ｐｆｉｓｔｅｒ，Ｊ．Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，ｖｏｌ．１３０，ｎｏ．
７，１６１１（１９８３））。２．単結晶Ｓｉをエッチングすることが可能なエッチン
グ液で多孔質Ｓｉをエッチングする。が知られている。

【００４４】上記２の方法は、通常、フッ硝酸系のエッ
チング液が用いられるが、このときのＳｉのエッチング
過程は、Ｓｉ＋２Ｏ → ＳｉＯ₂ （１０）ＳｉＯ₂＋４ＨＦ → ＳｉＦ₄＋Ｈ₂Ｏ（１１）に示される様に、Ｓｉが硝酸で酸化され、ＳｉＯ₂に変
質し、そのＳｉＯ₂をフッ酸でエッチングすることによ
りＳｉのエッチングが進む。

【００４５】同様に結晶Ｓｉをエッチングする方法とし
ては、上記フッ硝酸系エッチング液の他に、エチレンジアミン系ＫＯＨ系ヒドラジン系などがある。

【００４６】本発明で特に有効な重要な多孔質Ｓｉの選
択エッチング方法は、結晶Ｓｉに対してはエッチング作
用を持たない弗酸、あるいはバッファード弗酸を用いる
ものである。このエッチングにおいては、さらに酸化剤
として作用する過酸化水素を添加しても良い。過酸化水
素は、酸化剤として作用し、過酸化水素の比率を変える
ことにより反応速度を制御することが可能である。ま
た、表面活性剤として作用するアルコ−ルを添加しても
よい。アルコールは、表面活性剤として作用し、エッチ
ングによる反応生成気体の気泡を瞬時にエッチング表面
から除去し、均一に、かつ効率良く多孔質Ｓｉの選択エ
ッチングが可能となる。

【００４７】図４（ａ）〜（ｃ）の工程の様に、多孔質
Ｓｉを基板の一部にのみ形成した場合は、多孔質層が露
出するまで、Ｓｉウエハ作製工程で通常用いる研削、研
磨、あるいは、弗酸、硝酸、酢酸の混合溶液等によるエ
ッチング、或はこれらの組み合せにより多孔質層を形成
した基体の裏面側の非多孔質Ｓｉ層をあらかじめ除去し
たのち（図４（ｄ））、上記した化学エッチングによ
り、多孔質シリコンを除去して、図４（ｅ）に示すよう
に、表面に絶縁層を有する基体上、ないしは、光透過性
基体上に薄膜化した単結晶シリコン層を残存させ形成す
る。

【００４８】図１（ｄ）、図４（ｅ）には本発明で得ら
れる半導体基板が示される。すなわち、表面に絶縁層を
有する基板、ないしは、光透過性基板１３上に結晶性が
シリコンウエハ−と同等な単結晶Ｓｉ層１２が均一に薄
層化されて、ウエハ−全域に、大面積に形成される。

【００４９】こうして得られた半導体基板は、絶縁分離
された電子素子作製という点から見ても好適に使用する
ことができる。

【００５０】［実施態様例２］以下、本発明の半導体基
板の作製方法を図面を参照しながら詳述する。

【００５１】図３（ａ）〜（ｅ）は本発明の半導体基板
の作製方法を説明するための工程図で、夫々各工程に於
ける模式的切断面図として示されている。

【００５２】先ず、図３（ａ）に示される様に種々の薄
膜成長法によるエピタキシャル成長により低不純物濃度
層３２を形成する。或は、ｐ型Ｓｉ単結晶基板３１の表
面をプロトンをイオン注入してｎ型単結晶層３２を形成
する。

【００５３】次に、図３（ｂ）に示される様にｐ型Ｓｉ
単結晶基板３１を裏面よりＨＦ溶液を用いた陽極化成法
によって、多孔質Ｓｉ３３に変質させる。この多孔質Ｓ
ｉ層は、単結晶Ｓｉの密度２．３３ｇ／ｃｍ³に比べ
て、その密度をＨＦ溶液濃度を５０〜２０％に変化させ
ることで密度１．１〜０．６ｇ／ｃｍ³の範囲に変化さ
せることができる。この多孔質層は、上述したように、
ｐ型基板に形成される。

【００５４】この後、第１の実施態様例と同様の方法に
より、非多孔質単結晶シリコン層を有する基体を還元性
雰囲気中で熱処理して、表面のラフネスを改善し（図３
（ｃ））、図３（ｄ）に示すように、表面に絶縁層を有
する基板３４を用意して、多孔質Ｓｉ基板上の単結晶Ｓ
ｉ層表面、ないしは、該単結晶Ｓｉ層を酸化した表面に
該第２の基板３４に貼りつける。また、多孔質Ｓｉ上の
単結晶Ｓｉ層表面に酸化層を形成し、Ｓｉ基板等の任意
の基体に貼り合わせてもよい。

【００５５】図３（ｅ）に示すように、多孔質化したＳ
ｉ基板３３の多孔質を全部エッチング除去して、表面に
絶縁層を有する基板上に薄膜化した単結晶シリコン層を
残存させ形成する。

【００５６】図３（ｅ）にしめすような本発明で得られ
る半導体基板が示される。すなわち、表面に絶縁層を有
する基体、ないしは光透過性基板３４上に結晶性がシリ
コンウエハ−と同等な単結晶Ｓｉ層３２が均一に薄層化
されて、ウエハ−全域に、大面積に形成される。

【００５７】こうして得られた半導体基板は、絶縁分離
された電子素子作製という点から見ても好適に使用する
ことができる。

【００５８】以上は、多孔質化を行う前にｎ型層を形成
し、その後、陽極化成により選択的にｐ型基板のみを多
孔質化する方法である。

【００５９】

【実施例】以下、具体的な実施例によって本発明を説明
する。

【００６０】（実施例１）６００ミクロンの厚みを持っ
たｐ型（１００）単結晶Ｓｉ基板を５０％のＨＦ溶液中
において２０分間、陽極化成を行った。この時の電流密
度は、１２ｍＡ／ｃｍ²であった。この時の多孔質化速
度は、１．１μｍ／ｍｉｎ．であり６００ミクロンの厚
みを持ったｐ型（１００）Ｓｉ基板２０μｍ程多孔質化
された。

【００６１】該ｐ型（１００）多孔質Ｓｉ基板上にＣＶ
Ｄ法により、Ｓｉエピタキシャル層を２ｕｍ成長させ
た。堆積条件は、以下の通りである。

【００６２】温度：９５０℃ 圧力：８０Ｔｏｒｒガス：ＳｉＨ₂Ｃｌ₂／Ｈ₂；０．５／１８０（ｌ／ｍｉ
ｎ．）成長速度：０．３３ｕｍ／ｓｅｃ

【００６３】この後、水素雰囲気中、９５０ｄｅｇ℃，
８０Ｔｏｒｒで熱処理を施した。この試料を原子間力顕
微鏡により表面の平坦性を評価したところ、表面のラフ
ネスは水素処理前の荒れ２０ｎｍが１．５ｎｍと良好に
なった。

【００６４】次に、このエピタキシャル層の表面を５０
ｎｍ熱酸化した。該熱酸化膜上に単結晶シリコン基板を
重ねあわせ、窒素雰囲気中で１０００℃，２時間加熱す
ることにより、両者の基板は、強固に接合された。

【００６５】その後、多孔質化した基板側を裏面より研
削することにより、多孔質化されていないシリコン基板
領域を除去し、多孔質層を露出させた。その後、該張り
合わせた基板を弗酸とアルコールと過酸化水素水との混
合液（１０：６：５０）で撹はんすることなく選択エッ
チングする。２０分後には、単結晶Ｓｉ層だけがエッチ
ングされずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材
料として、多孔質Ｓｉ基板は選択エッチングされ、完全
に除去された。

【００６６】非多孔質Ｓｉ単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く２０分後でも４０
オングストローム弱程度であり、多孔質層のエッチング
速度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層に
おけるエッチング量（数十オングストローム）は実用上
無視できる膜厚減少である。すなわち、２００ミクロン
の厚みをもった多孔質化されたＳｉ基板は、除去され、
酸化シリコン層を表面に有するシリコン基板上に０．５
μｍの厚みを持った単結晶Ｓｉ層が均一に単結晶Ｓｉ層
の欠落もなく形成できた。水素中での熱処理を行なわな
かった場合には、未接着領域が５０コ／ｃｍ²もあった
のが、０．５／ｃｍ²に激減した。

【００６７】また、透過型電子顕微鏡による断面観察の
結果、Ｓｉ層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、
良好な結晶性が維持されていることが確認された。

【００６８】（実施例２）２００ミクロンの厚みを持っ
たｐ型（１００）単結晶Ｓｉ基板を５０％のＨＦ溶液中
において陽極化成を行った。この時の電流密度は、１１
０ｍＡ／ｃｍ²であった。この時の多孔質化速度は、
８．７μｍ／ｍｉｎ．であり２００ミクロンの厚みを持
ったｐ型（１００）Ｓｉ基板全体は、２３分で多孔質化
された。

【００６９】該ｐ型（１００）多孔質Ｓｉ基板上にＭＢ
Ｅ（分子線エピタキシー：ＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｅａ
ｍＥｐｉｔａｘｙ）法により、Ｓｉエピタキシャル層
を０．５ミクロン低温成長させた。堆積条件は、以下の
通りである。

【００７０】温度：７００℃ 圧力：５×１０^-8Ｔｏｒｒ成長速度：０．１ｎｍ／ｓｅｃ

【００７１】この後、水素雰囲気中、９５０ｄｅｇ℃，
８０Ｔｏｒｒで熱処理を施した。この試料を原子間力顕
微鏡により表面の平坦性を評価したところ、表面のラフ
ネスは水素処理前の荒れ１５ｎｍが１．５ｎｍと良好に
なった。

【００７２】次に、このエピタキシャル層の表面を１０
０ｎｍ熱酸化した。該熱酸化膜上に熱酸化法により、単
結晶シリコン基板を重ねあわせ、酸素雰囲気中で９００
℃，２時間加熱することにより、両者の基板は、強固に
接合された。

【００７３】プラズマＣＶＤ法によってＳｉ₃Ｎ₄を０．
１μｍ堆積して、貼りあわせた２枚の基板を被覆して、
多孔質基板上の窒化膜のみを反応性イオンエッチングよ
って除去する。

【００７４】その後、該張り合わせた基板をバッファー
ド弗酸とアルコールと過酸化水素水との混合液（１０：
６：５０）で撹はんすることなく選択エッチングする。
２０４分後には、単結晶Ｓｉ層だけがエッチングされず
に残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材料として、
多孔質Ｓｉ基板は選択エッチングされ、完全に除去され
た。

【００７５】非多孔質Ｓｉ単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く２０４分後でも４
０オングストローム弱程度であり、多孔質層のエッチン
グ速度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層
におけるエッチング量（数十オングストローム）は実用
上無視できる膜厚減少である。すなわち、２００ミクロ
ンの厚みをもった多孔質化されたＳｉ基板は、除去さ
れ、Ｓｉ₃Ｎ₄層を除去した後には、酸化シリコン層を表
面に有するシリコン基板上に０．５μｍの厚みを持った
単結晶Ｓｉ層が欠落もほとんどなく形成できた。

【００７６】また、透過型電子顕微鏡による断面観察の
結果、Ｓｉ層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、
良好な結晶性が維持されていることが確認された。

【００７７】（実施例３）２００ミクロンの厚みを持っ
たｐ型（１００）単結晶Ｓｉ基板を５０％のＨＦ溶液中
において陽極化成を行った。この時の電流密度は、１１
０ｍＡ／ｃｍ²であった。この時の多孔質化速度は、
８．７μｍ／ｍｉｎ．であり２００ミクロンの厚みを持
ったｐ型（１００）Ｓｉ基板全体は、２３分で多孔質化
された。

【００７８】該ｐ型（１００）多孔質Ｓｉ基板上にプラ
ズマＣＶＤ法により、Ｓｉエピタキシャル層を５μｍ低
温成長させた。堆積条件は、以下のとおりである。

【００７９】ガス：ＳｉＨ₄ 高周波電力：１２０Ｗ温度：８００℃ 圧力：１×１０^-2Ｔｏｒｒ成長速度：２．７ｎｍ／ｓｅｃ

【００８０】この後、水素雰囲気中、１０００ｄｅｇ
℃，７６０Ｔｏｒｒで熱処理を施した。この試料を原子
間力顕微鏡により表面の平坦性を評価したところ、表面
のラフネスは水素処理前の荒れ２５ｎｍが１．６ｎｍと
良好になった。

【００８１】次に、このエピタキシャル層の表面を５０
ｎｍ熱酸化した。該熱酸化膜上に光学研磨を施した溶融
石英（ＦｕｓｅｄＳｉｌｉｃａ）基板を重ねあわせ、
酸素雰囲気中で４００℃，２０時間加熱することによ
り、両者の基板は、強固に接合された。

【００８２】その後、該張り合わせた基板を弗酸と過酸
化水素水との混合液（１：５）で攪拌しながら選択エッ
チングする。６２分後には、単結晶Ｓｉ層だけがエッチ
ングされずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材
料として、多孔質Ｓｉ基板は選択エッチングされ、完全
に除去された。

【００８３】非多孔質Ｓｉ単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く６２分後でも２０
オングストローム弱程度であり、多孔質層のエッチング
速度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層に
おけるエッチング量（数十オングストローム）は実用上
無視できる膜厚減少である。すなわち、２００ミクロン
の厚みをもった多孔質化されたＳｉ基板は、除去され、
溶融石英基板上に５μｍの厚みを持った単結晶Ｓｉ層が
均一に単結晶Ｓｉ層の欠落もなく形成できた。

【００８４】また、透過型電子顕微鏡による断面観察の
結果、Ｓｉ層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、
良好な結晶性が維持されていることが確認された。

【００８５】（実施例４）２００ミクロンの厚みを持っ
たｐ型（１００）単結晶Ｓｉ基板を５０％のＨＦ溶液中
において陽極化成を行った。この時の電流密度は、１１
０ｍＡ／ｃｍ²であった。この時の多孔質化速度は、
８．７μｍ／ｍｉｎ．であり２００ミクロンの厚みを持
ったｐ型（１００）Ｓｉ基板全体は、２３分で多孔質化
された。

【００８６】該ｐ型（１００）多孔質Ｓｉ基板上にＣＶ
Ｄ法により、Ｓｉエピタキシャル層を１ミクロン低温成
長させた。堆積条件は、以下のとおりである。

【００８７】ガス：ＳｉＨ₄（０．６ｌ／ｍｉｎ），Ｈ₂
（１００ｌ／ｍｉｎ）温度：８５０℃ 圧力：４０Ｔｏｒｒ成長速度：０．３ｕｍ／ｍｉｎ

【００８８】この後、水素雰囲気中、９００ｄｅｇ℃，
１０Ｔｏｒｒで熱処理を施した。この試料を原子間力顕
微鏡により表面の平坦性を評価したところ、表面のラフ
ネスは水素処理前の荒れ１８ｎｍが１．６ｎｍと良好に
なった。

【００８９】次に、このエピタキシャル層の表面を５０
ｎｍ熱酸化した。該熱酸化膜上にに光学研磨を施した５
００℃近辺に軟化点のあるガラス基板を重ねあわせ、酸
素雰囲気中で４５０℃，０．５時間加熱することによ
り、両者の基板は、強固に接合された。

【００９０】その後、該張り合わせた基板をバッファー
ド弗酸とアルコールと過酸化水素水との混合液（１０：
６：５０）で撹はんすることなく選択エッチングする。
２０４分後には、単結晶Ｓｉ層だけがエッチングされず
に残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材料として、
多孔質Ｓｉ基板は選択エッチングされ、完全に除去され
た。

【００９１】非多孔質Ｓｉ単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く２０４分後でも４
０オングストローム弱程度であり、多孔質層のエッチン
グ速度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層
におけるエッチング量（数十オングストローム）は実用
上無視できる膜厚減少である。すなわち、２００ミクロ
ンの厚みをもった多孔質化されたＳｉ基板は除去され、
低軟化点ガラス基板上に１μｍの厚みを持った単結晶Ｓ
ｉ層が均一に単結晶Ｓｉの欠落もなく形成できた。

【００９２】また、透過型電子顕微鏡による断面観察の
結果、Ｓｉ層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、
良好な結晶性が維持されていることが確認された。

【００９３】（実施例５）５２５ミクロンの厚みを持っ
たｐ型（１００）単結晶Ｓｉ基板を５０％のＨＦ溶液中
において２０分間陽極化成を行った。この時の電流密度
は、１２ｍＡ／ｃｍ²であった。この時の多孔質化速度
は、１．１μｍ／ｍｉｎ．であり５２５ミクロンの厚み
を持ったｐ型（１００）Ｓｉ基板は、２０μｍ多孔質化
された。

【００９４】該多孔質化した基板を酸素雰囲気中で、３
００℃１時間熱処理を施した。

【００９５】該ｐ型（１００）多孔質Ｓｉ基板上にバイ
アススパッタ−法により、Ｓｉエピタキシャル層を
５．０ミクロン低温成長させた。堆積条件は、以下のと
おりである。

【００９６】ＲＦ周波数：１００ＭＨｚ高周波電力：６００Ｗ温度：３００℃ Ａｒガス圧力：８×１０^-3Ｔｏｒｒ成長時間：１２０分タ−ゲット直流バイアス：−２００Ｖ基板直流バイアス：＋１０Ｖ

【００９７】この後、水素雰囲気中、９００ｄｅｇ℃，
１０Ｔｏｒｒで熱処理を施した。この試料を原子間力顕
微鏡により表面の平坦性を評価したところ、表面のラフ
ネスは水素処理前の荒れ１３ｎｍが１．４ｎｍと良好に
なった。

【００９８】次に、このエピタキシャル層の表面に熱酸
化法により５００ｎｍの酸化シリコン層を形成した。該
熱酸化膜上にＳｉ基板を重ねあわせ、窒素雰囲気中で１
０００℃，２時間加熱することにより、両者の基板は、
強固に接合された。

【００９９】その後、多孔質化した基板側を裏面より研
削することにより、多孔質化されていないシリコン基板
領域を除去し、多孔質層を露出させた。

【０１００】その後、該張り合わせた基板をバッファー
ド弗酸とアルコールと過酸化水素水との混合液（１０：
６：５０）で撹はんすることなく選択エッチングする。
２０分後には、単結晶Ｓｉ層だけがエッチングされずに
残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材料として、多
孔質Ｓｉ基板は選択エッチングされ、完全に除去され
た。

【０１０１】非多孔質Ｓｉ単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く２０４分後でも４
０オングストローム弱程度であり、多孔質層のエッチン
グ速度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層
におけるエッチング量（数十オングストローム）は実用
上無視できる膜厚減少である。すなわち、２００ミクロ
ンの厚みをもった多孔質化されたＳｉ基板は、除去さ
れ、Ｓｉ基板上に５００ｎｍの酸化層を介して、０．７
５μｍの厚みを持った単結晶Ｓｉ層が欠落なく形成でき
た。

【０１０２】また、透過型電子顕微鏡による断面観察の
結果、Ｓｉ層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、
良好な結晶性が維持されていることが確認された。

【０１０３】（実施例６）６００ミクロンの厚みを持っ
たｐ型（１００）単結晶Ｓｉ基板を５０％のＨＦ溶液中
において陽極化成を行った。この時の電流密度は、１４
ｍＡ／ｃｍ²であった。この時の多孔質化速度は、１．
３μｍ／ｍｉｎ．であり６００ミクロンの厚みを持った
ｐ型（１００）Ｓｉ基板は、２０μｍの多孔質化され
た。

【０１０４】該ｐ型（１００）多孔質Ｓｉ基板上に液相
成長法により、Ｓｉエピタキシャル層を１０ミクロン低
温成長させた。成長条件は、以下のとおりである。

【０１０５】溶媒：Ｓｎ成長温度：９００℃ 成長雰囲気：Ｈ₂ 成長時間：２０分

【０１０６】この後、水素雰囲気中、９５０ｄｅｇ℃，
８０Ｔｏｒｒで熱処理を施した。この試料を原子間力顕
微鏡により表面の平坦性を評価したところ、表面のラフ
ネスは水素処理前の荒れ３０ｎｍが１．８ｎｍと良好に
なった。

【０１０７】該Ｓｉエピタキシャル層上に表面に１μｍ
の酸化シリコン層を形成した単結晶シリコン基板を重ね
あわせ、窒素雰囲気中で７００℃，５時間加熱すること
により、両者の基板は、強固に接合された。

【０１０８】その後、多孔質化した基板側を裏面より研
削することにより、多孔質化されていないシリコン基板
領域を除去し、多孔質層を露出させた。

【０１０９】その後、該張り合わせた基板をバッファー
ド弗酸とアルコールと過酸化水素水との混合液（１０：
６：５０）で撹はんすることなく選択エッチングする。
２０分後には、単結晶Ｓｉ層だけがエッチングされずに
残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材料として、多
孔質Ｓｉ基板は選択エッチングされ、完全に除去され
た。

【０１１０】非多孔質Ｓｉ単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く２０分後でも１０
オングストローム以下であり、多孔質層のエッチング速
度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層にお
けるエッチング量（数十オングストローム）は実用上無
視できる膜厚減少である。すなわち、多孔質化されたＳ
ｉ基板は除去され、表面に参加層を有するシリコン基板
上に１０μｍの厚みを持った単結晶Ｓｉ層が欠落なく形
成できた。

【０１１１】また、透過型電子顕微鏡による断面観察の
結果、Ｓｉ層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、
良好な結晶性が維持されていることが確認された。

【０１１２】（実施例７）２００ミクロンの厚みを持っ
たｐ型（１００）Ｓｉ基板表面にプロトンのイオン注入
によって、ｎ型Ｓｉ層を１ミクロン形成した。Ｈ⁺注入
量は、５×１０¹⁵（ｉｏｎｓ／ｃｍ²）であった。この
基板を５０％のＨＦ溶液中において陽極化成を行った。
この時の電流密度は、１００ｍＡ／ｃｍ²であった。こ
の時の多孔質化速度は、８．４μｍ／ｍｉｎ．であり，
２００ミクロンの厚みを持ったｐ型（１００）Ｓｉ基板
全体は、２４分で多孔質化された。前述したようにこの
陽極化成では、ｐ型（１００）Ｓｉ基板のみが多孔質化
されｎ型Ｓｉ層には変化がなかった。

【０１１３】この後、水素雰囲気中、９５０ｄｅｇ℃，
８０Ｔｏｒｒで熱処理を施した。この試料を原子間力顕
微鏡により表面の平坦性を評価したところ、表面のラフ
ネスは水素処理前の荒１３ｎｍが１．１ｎｍと良好にな
った。

【０１１４】次に、このｎ型単結晶層の表面を５０ｎｍ
熱酸化した。該熱酸化膜上に光学研磨を施した溶融石英
ガラス基板を重ねあわせ、酸素雰囲気中で８００℃，
０．５時間加熱することにより、両者の基板は、強固に
接合された。

【０１１５】減圧ＣＶＤ法によってＳｉ₃Ｎ₄を０．１μ
ｍ堆積して、貼りあわせた２枚の基板を被覆して、多孔
質基板上の窒化膜のみを反応性イオンエッチングよって
除去する。その後、該張り合わせた基板をバッファード
弗酸とアルコールと過酸化水素水との混合液（１０：
６：５０）で撹はんすることなく選択エッチングする。
２０４分後には、単結晶Ｓｉ層だけがエッチングされず
に残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材料として、
多孔質Ｓｉ基板は選択エッチングされ、完全に除去され
た。

【０１１６】非多孔質Ｓｉ単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く２０４分後でも４
０オングストローム弱程度であり、多孔質層のエッチン
グ速度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層
におけるエッチング量（数十オングストローム）は実用
上無視できる膜厚減少である。すなわち、２００ミクロ
ンの厚みをもった多孔質化されたＳｉ基板は、除去さ
れ、Ｓｉ₃Ｎ₄層を除去した後には、溶融石英ガラス基板
上に１．０μｍの厚みを持った単結晶Ｓｉ層が均一に部
分的な欠落もなく形成できた。

【０１１７】また、Ｓｉ₃Ｎ₄層の代わりに、アピエゾン
ワックス、或いは、エレクトロンワックスを被覆した場
合にも同様の効果があり、多孔質化されたＳｉ基板のみ
を完全に除去しえる。

【０１１８】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Ｓ
ｉ層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。

【０１１９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
上記したような問題点及び上記したような要求に答え得
る半導体基板を作製する半導体基板の作製方法を提案す
ることができる。

【０１２０】また、本発明によれば、表面に絶縁層を有
する基体、ないしは、ガラスに代表される光透過性絶縁
物基体上に結晶性、及び、表面平坦性が単結晶ウエハ−
並に優れたＳｉ結晶層を得るうえで、生産性、均一性、
制御性、経済性の面において卓越した方法を提供するこ
とができる。

【０１２１】特に、本発明によれば、単結晶シリコン薄
層表面を平坦化できるので、表面が荒れて形成された単
結晶シリコン薄層をも第２の基板と容易にしかも、均一
に、歩留りよく張り合わせることが可能である。しか
も、単結晶シリコン薄層表面を研磨や、エッチングなど
のように該単結晶シリコン薄層の厚さを減ずることな
く、該表面を平坦化できるので、基板面内における単結
晶シリコン薄層の膜厚のばら付きを低減できる。

【０１２２】更に本発明によれば、従来のＳＯＩデバイ
スの利点を実現し、応用可能な半導体基板の作製方法を
提案することができる。

【０１２３】また、本発明によれば、ＳＯＩ構造の大規
模集積回路を作製する際にも、高価なＳＯＳや、ＳＩＭ
ＯＸの代替足り得る半導体基板の作製方法を提案するこ
とができる。

【０１２４】本発明によれば、元々良質な単結晶Ｓｉ基
板を出発材料として、単結晶層を表面にのみに残して下
部のＳｉ基板を化学的に除去して光透過性絶縁物基板上
に移設させるものであり、実施例にも詳細に記述したよ
うに、多数処理を短時間に行うことが可能となり、その
生産性と経済性に多大の進歩がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の工程を説明するための模式図である。

【図２】多孔質と非多孔質Ｓｉのエッチング特性を示す
グラフである。

【図３】本発明の工程を説明するための模式図である。

【図４】本発明の工程を説明するための模式図である。

【符号の説明】

１１基板１２非多孔質Ｓｉ単結晶層１３基体１４酸化シリコン膜１５多孔質シリコン１６荒れた表面１７平坦な表面３１ｐ型Ｓｉ単結晶基板３２低不純物濃度層、あるいは、ｎ型単結晶層３３多孔質シリコン３４基体３５荒れた表面３６平坦な表面４１基板４２非多孔質Ｓｉ単結晶層４３基体４４酸化シリコン膜４５多孔質シリコン４６荒れた表面４７平坦な表面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコン基板を多孔質化する工程、該多
孔質上に非多孔質シリコン単結晶層を形成して第１の基
板を形成する工程、該非多孔質シリコン単結晶の融点よ
り低い温度の還元性雰囲気中で熱処理する工程と、該非
多孔質シリコン単結晶層表面を、絶縁層を介して第２の
基板に貼り合わせたのち、該多孔質化したシリコン基板
を化学エッチング液に浸すことによって、多孔質Ｓｉを
除去する工程とを有することを特徴とする半導体基板の
作製方法。
【請求項２】前記還元性雰囲気は、水素雰囲気である
請求項１に記載の半導体基板の作製方法。
【請求項３】前記還元性雰囲気中での熱処理は、大気
圧以下の圧力で実施する請求項１〜２に記載の半導体基
板の作製方法。
【請求項４】前記第１の基板は、シリコン基板を多孔
質化する工程、該多孔質上に非多孔質シリコン単結晶層
を形成する工程により、形成する請求項１〜３に記載の
半導体基板の作製方法。
【請求項５】前記第１の基板は、一方の面側をｎ型に
したシリコン基板の他方の面側を多孔質化する工程によ
り形成する請求項１〜３に記載の半導体基板の作製方
法。
【請求項６】前記他方の面側がｐ型にされている請求
項５に記載の半導体基板の作製方法。
【請求項７】前記ｎ型とされた領域の厚さが５０ミク
ロン以下である請求項５に記載の半導体基板の作製方
法。
【請求項８】前記ｎ型のシリコンはプロトン照射また
はエピタキシアル成長により形成されている請求項５に
記載の半導体基板の作製方法。
【請求項９】前記絶縁物層は、酸化シリコン層である
請求項１〜８に記載の半導体基材の作製方法。
【請求項１０】前記非多孔質シリコン単結晶層の表面
に形成する酸化シリコン層は熱酸化法により形成する請
求項８に記載の半導体基材の作製方法。
【請求項１１】前記多孔質シリコンの選択エッチング
は、ＨＦを含む溶液による請求項１〜１０に記載の半導
体基材の作製方法。
【請求項１２】前記多孔質化シリコン基板上に形成さ
れた前記シリコン単結晶の厚さが２０ミクロン以下であ
る請求項４に記載の半導体基材の作製方法。
【請求項１３】前記第２の基板は、シリコン基板であ
る請求項１〜１２に記載の半導体基材の作製方法。
【請求項１４】前記第２の基板は、光透過性基板であ
る請求項１〜１２に記載の半導体基材の作製方法。
【請求項１５】前記貼り合わせ工程が酸素を含む雰囲
気中で行われる工程を含む請求項１〜１４に記載の半導
体基材の作製方法。
【請求項１６】前記貼り合わせ工程が窒素を含む雰囲
気中で行われる工程を含む請求項１〜１４に記載の半導
体基材の作製方法。
【請求項１７】前記非多孔質シリコン単結晶層は、エ
ピタキシャル成長により形成される請求項４に記載の半
導体基材の作製方法。
【請求項１８】前記非多孔質シリコン単結晶層は分子
線エピタキシャル法、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、
光ＣＶＤ法、液相成長法、バイアス・スパッタ−法から
選ばれる方法によって形成される請求項１７に記載の半
導体基材の作製方法。
【請求項１９】前記多孔質化する工程は陽極化成であ
る請求項１〜１８に記載の半導体基材の作製方法。
【請求項２０】前記陽極化成はＨＦ溶液中で行われる
請求項１９に記載の半導体基板の作製方法。