JPH0567627A - バイポーラトランジスタ及びそれを用いた半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板、コレクタ間の容量の低減されたバイポ
ーラトランジスタを作製し、高速動作が可能で、α線に
よるソフトエラー等のない耐放射線特性の優れた半導体
装置を提供する。 【構成】 バイポーラトランジスタ２，３の、少なくと
も活性領域を構成する単結晶層が、多孔質化されたシリ
コン基体上の非多孔質単結晶層の表面或いは、該非多孔
質単結晶層の酸化表面を、少なくとも可視光領域で光透
過性を有する基体１に貼り合わせてのち、該多孔質化さ
れたシリコン基体を少なくとも湿式化学エッチングを含
む工程により除去して得られた、該光透過性基体上の非
多孔質単結晶層４，５である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バイポーラトランジス
タ及びそれを用いた半導体装置に係り、特にバイポーラ
トランジスタが光透過性基体上に形成されたバイポーラ
トランジスタ及びそれを用いた半導体装置に関する。

【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、
．誘電体分離が容易で高集積化が可能、．対放射線
耐性に優れている、．浮遊容量が低減され高速化が可
能、．ウエル工程が省略できる、．ラッチアップを
防止できる、．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、 Special Issue: "Single-crystal silicon on n
on-single-crystal insulators"; edited by G.W.Culle
n, Journal of Crystal Growth, volume 63, no3, pp 4
29 〜590 (1983). にまとめられている。

【０００４】また、古くは、単結晶サファイア基板上
に、ＳｉをＣＶＤ法（化学気相法）で、ヘテロエピタキ
シーさせて形成する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ームの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
の広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。 （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
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ＳｉＯ₂ を形成する（この方法は、Ｓｉ層の
堆積をともなわない。）。

【０００５】これらの方法によって形成された絶縁物上
のシリコン層に種々の半導体素子及びそれらからなる集
積回路が作成されてきている。

【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法により、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、
レーザー光等のエネルギービー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、棒状ヒーターにより帯状に溶融領域を走査
する方法（Zone melting recrystallization) 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
ームアニール法では、収束ビーム走査による処理時間
と、ビームの重なり具合、焦点調整などの制御性に問題
がある。このうち、Zone Melting Recrystallization法
がもっとも成熟しており、比較的大規模な集積回路も試
作されてはいるが依然として、亜粒界等の結晶欠陥は、
多数残留しており、少数キャリヤーデバイスを作成する
にいたってない。また、いずれの方法もＳｉ基板を必要
とするためガラスのような透明な非晶質絶縁物基板上に
良質なＳｉ単結晶層は得られない。

【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】．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方
法である。この方法に於ては、結晶性は、良好である
が、多結晶Ｓｉを数百ミクロンも厚く堆積する工程と、
単結晶Ｓｉ基板を裏面より研磨して分離したＳｉ活性層
のみを残す工程とを要するために、制御性及び生産性の
点から問題がある。

【０００９】．サイモックス（ＳＩＭＯＸ：Seperati
on by ion implanted oxygen) 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
も成熟した方法である。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り、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、ウエハーコストは
高い。更に、結晶欠陥は多く残存し、工業的に見て、少
数キャリヤーデバイスを作製できる充分な品質に至って
いない。

【００１０】．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である。この方法は、Ｐ
型Ｓｉ単結晶基板表面にＮ型Ｓｉ層をプロトンイオン注
入（イマイ他, J.Crystal Growth,vol 63,547(1983) ),
もしくは、エピタキシャル成長とパターニングによっ
て島状に形成し、表面よりＳｉ島を囲むようにＨＦ溶液
中の陽極化成法によりＰ型のＳｉ基板のみを多孔質化し
たのち、増速酸化によりＮ型Ｓｉ島を誘電体分離する方
法である。本方法では、分離されている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】ところで、光透過性基板上に半導体素子を
形成することは、光受光素子であるコンタクトセンサ
ー、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。さらに、センサーや表示装置の画素（絵素）
をより一層、高密度化、高解像度化、高精細化するに
は、高性能な駆動素子が必要となる。又、画素を切り替
えるスイッチング素子とその駆動回路及び周辺回路の端
子数は膨大なものとなり、両者を別々に作成して後の相
互の接続はもはや機械的な接続では不可能な密度とな
る。その結果、上記半導体素子及び、周辺駆動回路は同
一の基板内に同一のプロセスを経ることにより、作成さ
れることが望ましく、その相互間の接続は、通常の集積
回路内に行われているように導電性薄膜のパターニング
によって成されるべきものであり、そのことにより初め
て、高密度実装が可能となるのである。さらに作成され
るべき製品の高性能化という必然的な工業的要請から光
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
有する単結晶層を用いて作製されることが必要となる。

【００１２】しかしながら、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、多結晶層しか形成されず、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製すること
は困難であった。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。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。

【００１３】本発明は、上記したような問題点及び上記
したような要求に答え得る、光透過性絶縁物基板上にあ
る良質な単結晶半導体層に形成できる集積回路の基本単
位であるバイポーラトランジスタ及びそれらよりなる集
積回路を提供することを目的とする。

【００１４】更に本発明は、従来のＳＯＩデバイスの利
点を実現した、半導体集積回路を提供することも目的と
する。

【００１５】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、且つより高品質なる絶縁物上半導体基板上
の半導体素子及び集積回路を提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明のバイポーラトラ
ンジスタは、バイポーラトランジスタの、少なくとも活
性領域を構成する単結晶層が、多孔質化されたシリコン
基体上の非多孔質単結晶層の表面或いは、該非多孔質単
結晶層の酸化表面を、少なくとも可視光領域で光透過性
を有する基体に貼り合わせてのち、該多孔質化されたシ
リコン基体を少なくとも湿式化学エッチングを含む工程
により除去して得られた、該光透過性基体上の非多孔質
単結晶層であることを特徴とする。

【００１７】また本発明の半導体装置は、前記バイポー
ラトランジスタを用いたことを特徴とする。

【００１８】ここで、光透過性基体には、基体上に金属
電極，透明電極等を設けたものも含めるものとする。

【００１９】

【作 用】多孔質シリコンの密度は単結晶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。また多孔質層はその
内部に大量の空隙が形成されているために、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。

【００２０】本発明は、このような多孔質シリコンの性
質を利用して、少なくとも可視光領域で光透過性を有す
る基体（以下、光透過性基体という）上に単結晶半導体
層を作製し、この単結晶半導体層を用いてバイポーラト
ランジスタを作製するものである。すなわち、本発明
は、多孔質化されたシリコン基体上に結晶性の優れた非
多孔質単結晶層を形成し、この非多孔質単結晶層の表面
又は該非多孔質単結晶層の酸化表面を、光透過性基体に
貼り合わせてのち、通常の単結晶層に比べてエッチング
速度が増速されてなる該多孔質化したシリコン基体を少
なくとも湿式化学エッチングを含む工程により除去する
ことで光透過性基体上に単結晶半導体層を作製し、この
単結晶半導体層を用いてバイポーラトランジスタ及びそ
れを用いた半導体装置を構成したものである。

【００２１】本発明においては、光透過性基体上に形成
された、経済性に優れて、大面積に渡り均一平坦な、極
めて優れた結晶性を有する、欠陥の著しく少ないＳｉ単
結晶層上に素子が作成されるため、基板、コレクタ間の
容量の低減されたバイポーラトランジスタを作製でき、
高速動作が可能で、α線によるソフトエラー等のない耐
放射線特性の優れた半導体装置を提供することができ
る。

【００２２】

【実施態様例】以下、本発明の実施態様例を図面を参照
しながら詳述する。

【００２３】図１は、本発明による半導体装置の一実施
例の概略的断面図である。同図において、基体１は、後
述するように多孔質Ｓｉを選択的に除去することによ
り、形成されたＳｉＯ₂ よりなる光透過性基体である。

【００２４】該基体１上には、ＮＰＮ型バイポーラトラ
ンジスタ２、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ３が形成
されており、両者の素子を適宜組み合わせることにより
所望の半導体装置が作製される。なお、図１におけるバ
イポーラトランジスタはプレーナ型であるが、本発明の
バイポーラトランジスタは、横型等、プレーナ型でない
形状を有していてもよい。

【００２５】以下、各トランジスタ２，３の作製工程を
単結晶半導体層を光透過性基体上に作製する工程より図
２，図４を用いて説明する。

【００２６】図２（ａ）〜（ｃ）は本発明による半導体
基体の作製方法を説明するための工程図で、夫々各工程
に於ける模式的断面図として示されている。図４
（ａ），（ｂ）は図１に示したＮＰＮ型バイポーラトラ
ンジスタ２、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ３の作製
工程を示す模式的断面図である。

【００２７】図２（ａ）に示すように、先ず、Ｓｉ単結
晶基体を用意して、それを多孔質化して多孔質Ｓｉ単結
晶基体２１とする。Ｓｉ基体は、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、密度を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基体に形成されやすい。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６００オン
グストローム程度の径の孔が形成される。

【００２８】多孔質Ｓｉは、Uhlir 等によって１９５６
年に半導体の電解研磨の研究過程に於て発見された（A.
Uhlir, Bell Syst.Tech.J., vol 35,p.333(1956)) 。ま
た、ウナガミ等は、陽極化成におけるＳｉの溶解反応を
研究し、ＨＦ溶液中のＳｉの陽極反応には正孔が必要で
あり、その反応は、次のようであると報告している（T.
ウナガミ: J. Electrochem.Soc., vol.127, p.476 (198
0) ）。

【００２９】 Si + 2HF + (2-n)e⁺ → SiF₂ + 2H⁺ + ne^- SiF₂ + 2HF → SiF₄ + H₂ SiF₄ + 2HF → H₂SiF₆ 又は、 Si + 4HF + (4-λ)e⁺ → SiF₄ + 4H⁺ + λe^- SiF₄ + 2HF → H₂SiF₆ 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。

【００３０】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、vol 79,SSD 79-9549(1979)、（K.イマイ;Solid-Sta
te Electronics vol 24,159 (1981)）。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化することができる。

【００３１】一方、高濃度Ｎ型シリコンも多孔質化され
るという報告（R.P.Holmstrom,I.J.Y.Chi Appl.Phys.Le
tt.Vol.42,386(1983)）もあり、Ｐ型、Ｎ型の別にこだ
わらず、多孔質化を実現できる基体を選ぶことが重要で
ある。

【００３２】また、多孔質層はその内部に大量の空隙が
形成されているために、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。

【００３３】Ｓｉ基体の全てを多孔質した後に単結晶を
エピタキシャル成長させる方法について説明する。

【００３４】種々の成長法により、エピタキシャル成長
を多孔質化した基体表面に行い、薄膜単結晶層２２を形
成する。

【００３５】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オングストローム程度の径
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法、プラズマＣ
ＶＤ法、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、バイアス・スパッタ
ー法、液相成長法等の低温成長が好適とされる。

【００３６】図２（ｂ）に示すように、ガラスに代表さ
れる光透過性基体２３を用意して、必要に応じて、多孔
質Ｓｉ基体上の単結晶Ｓｉ層表面を酸化した後、酸化層
２５に光透過性基体２３を貼りつける。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ガラス
界面にくらべて、本発明による酸化膜界面の準位のほう
がひくくでき、電子デバイスの特性は、著しく向上され
る。

【００３７】図２（ｂ）に示すように、エッチング防止
膜として、Ｓｉ₃Ｎ₄ 層２４を堆積して、貼り合せた２
枚の基体全体を被覆して、多孔質シリコン基体の表面上
のＳｉ₃ Ｎ₄ 層を除去する。他のエッチング防止膜とし
てＳｉ₃ Ｎ₄ 層の代わりに、アピエゾンワックス等を用
いても良い。この後に、多孔質Ｓｉ基体２１を全部、エ
ッチング等の手段で除去して光透過性基体２３上に薄膜
化した単結晶シリコン層２２を残存させ形成する。

【００３８】図２（ｃ）には本発明で得られる半導体基
体が示される。すなわち、図２（ｂ）に於けるエッチン
グ防止膜としてのＳｉ₃ Ｎ₄ 層２４を除去することによ
って、光透過性基体２３上に結晶性がシリコンウエハー
と同等な単結晶Ｓｉ層２２が平坦に、しかも均一に薄層
化されて、ウエハー全域に、大面積に形成される。こう
して得られた半導体基体は、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。

【００３９】次に、このようにして作製された、光透過
性基体表面の単結晶薄層を図１に示すように部分酸化法
或いは、島状にエッチングして分離する。次に、ＮＰＮ
トランジスタ（図１の２）を形成しようとする単結晶シ
リコン島（図１の４）にＮ型不純物イオン、ＰＮＰトラ
ンジスタ（図１の３）を形成しようとする単結晶シリコ
ン島（図１の５）にＰ型不純物イオンをそれぞれ独立に
打ち込んでコレクタ領域とする。

【００４０】次に図４（ａ）に示すように、ドライ酸化
あるいはパイロジェニックによるウエット酸化等により
表面に酸化膜８を形成する。続いて、フォトリソグラフ
ィー等を用いて、酸化膜を部分的に除去し、コレクタ領
域６の一部にイオン注入法、及び熱拡散法等を用いて、
コレクタ領域と異なる不純物を拡散し、ベース領域７を
形成する。次にフォトレジストにより、形成したマスク
パターンを用いてエミッタ領域９、コレクタコンタクト
領域１０にイオン注入を行い、コレクタ領域と同タイプ
になるような不純物を高濃度にドープする。

【００４１】次に、図４（ｂ）に示すように、層間絶縁
層１１をＣＶＤ法、バイアススパッタ法等を用いて堆積
させる。更にコンタクトホールをフォトリソグラフィー
とエッチングにより形成した後、ベース領域７、エミッ
タ領域９、及びコレクタコンタクト領域１０のそれぞれ
の電極１２，１３，１４をＡｌ，Ａｌ−Ｓｉ，Ｗ，Ｍ
ｏ，Ｗシリサイド，Ｔｉ，Ｔｉシリサイド等により形成
することにより、本発明のバイポーラトランジスタが得
られる。各素子を相互に薄膜金属配線等によって接続す
ることにより、集積回路が製造される。なお集積回路の
種類は特に限定されない。

【００４２】以下、本発明による他の半導体基体の作製
方法を図面を参照しながら詳述する。

【００４３】図３（ａ）〜（ｄ）は本発明による他の半
導体基体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断面図として示されている。

【００４４】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高濃度シリコ
ン単結晶基体３１上に低不純物濃度層３２を形成する。
或は、Ｐ型Ｓｉ単結晶基体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。

【００４５】次に、図３（ｂ）に示される様にＰ型Ｓｉ
単結晶基体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Ｓｉ基体３３に変質させる。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、上述したよう
に、Ｐ型基体に形成される。

【００４６】図３（ｃ）に示すように、光透過性基体３
４を用意して、多孔質Ｓｉ基体上の単結晶Ｓｉ層表面に
該光透過性基体を貼りつける。図３（ｃ）に示すよう
に、多孔質Ｓｉ基体３３をエッチング除去して光透過性
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。

【００４７】図３（ｄ）には本発明で得られる半導体基
体が示される。すなわち、図３（ｃ）に於けるエッチン
グ防止膜としてのＳｉ₃ Ｎ₄ 層３５を除去することによ
って、光透過性基体３４上に結晶性がシリコンウエハー
と同等な単結晶Ｓｉ層３２が平坦に、しかも均一に薄層
化されて、ウエハー全域に、大面積に形成される。

【００４８】こうして得られた半導体基体は、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。

【００４９】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型基体のみを
多孔質化する方法である。

【００５０】多孔質Ｓｉのみを無電解湿式エッチングす
る選択エッチング法について、以下に述べる。

【００５１】結晶Ｓｉに対してはエッチング作用を持た
ず、多孔質Ｓｉのみを選択エッチング可能なエッチング
液としては、弗酸、バッファード弗酸、過酸化水素水を
加えた弗酸又はバッファード弗酸の混合液、アルコール
を加えた弗酸又はバッファード弗酸の混合液、過酸化水
素水とアルコールとを加えた弗酸又はバッファード弗酸
の混合液が好適に用いられる。図５〜図１２は多孔質Ｓ
ｉと単結晶Ｓｉを上記種々のエッチング液に浸潤したと
きのエッチングされた多孔質Ｓｉと単結晶Ｓｉの厚みの
エッチング時間依存性を示す特性図である。エッチング
液は、それぞれ、図５が４９％弗酸、図６が４９％弗酸
と過酸化水素水との混合液（１：５）、図７が４９％弗
酸とアルコールとの混合液（１０：１）、図８が４９％
弗酸とアルコールと過酸化水素水との混合液（１０：
６：５０）であり、また図９がバッファード弗酸、図１
０がバッファード弗酸と過酸化水素水との混合液（１：
５）、図１１がバッファード弗酸とアルコールとの混合
液（１０：１）、図１２が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）であ
る。なお、アルコールを加えたものについては、撹拌す
ることなしに浸潤し、アルコールを加えないものについ
ては、撹拌しながら浸潤した。

【００５２】多孔質Ｓｉは単結晶Ｓｉを陽極化成によっ
て作成し、その条件を以下にしめす。陽極化成によって
形成する多孔質Ｓｉの出発材料は、単結晶Ｓｉに限定さ
れるものではなく、他の結晶構造のＳｉでも可能であ
る。

【００５３】 印加電圧： ２．６（Ｖ） 電流密度： ３０ （ｍＡ・cm^-2 ） 陽極化成溶液：HF:H₂O:C₂H₅OH=1:1:1 時間： ２. ４ （時間） 多孔質Ｓｉの厚み： ３００（μｍ） Ｐｏｒｏｓｉｔｙ： ５６（％） 上記条件により作成した多孔質Ｓｉを室温において、上
記種々のエッチング液に浸潤した。

【００５４】４９％弗酸（図５の白丸）に撹はんしなが
ら浸潤したものについて、該多孔質Ｓｉの厚みの減少を
測定したところ、多孔質Ｓｉは急速にエッチングされ、
４０分ほどで９０μｍ、更に、８０分経過させると２０
５μｍも、高度の表面性を有して、均一にエッチングさ
れた。

【００５５】４９％弗酸と過酸化水素水との混合液
（１：５）（図６の白丸）に撹はんしながら浸潤したも
のについて、該多孔質Ｓｉの厚みの減少を測定したとこ
ろ、多孔質Ｓｉは急速にエッチングされ、４０分ほどで
１１２μｍ、更に、８０分経過させると２５６μｍも、
高度の表面性を有して、均一にエッチングされた。

【００５６】４９％弗酸とアルコールとの混合液（１
０：１）（図７の白丸）に撹はんすることなしに浸潤し
たものについて、該多孔質Ｓｉの厚みの減少を測定した
ところ、多孔質Ｓｉは急速にエッチングされ、４０分ほ
どで８５μｍ、更に、８０分経過させると１９５μｍ
も、高度の表面性を有して、均一にエッチングされた。

【００５７】４９％弗酸とアルコールと過酸化水素水と
の混合液（１０：６：５０）（図８の白丸）に撹はんす
ることなしに浸潤したものについて、該多孔質Ｓｉの厚
みの減少を測定したところ、多孔質Ｓｉは急速にエッチ
ングされ、４０分ほどで１０７μｍ、更に、８０分経過
させると２４４μｍも、高度の表面性を有して、均一に
エッチングされた。

【００５８】バッファード弗酸（図９の白丸）に撹拌し
浸潤したものについて、該多孔質Ｓｉの厚みの減少を測
定したところ、多孔質Ｓｉは急速にエッチングされ、４
０分ほどで７０μｍ、更に、１２０分経過させると１１
８μｍも、高度の表面性を有して、均一にエッチングさ
れた。

【００５９】バッファード弗酸と過酸化水素水との混合
液（１：５）（図１０の白丸）に浸潤し、撹拌したもの
について、該多孔質Ｓｉの厚みの減少を測定したとこ
ろ、多孔質Ｓｉは急速にエッチングされ、４０分ほどで
８８μｍ、更に、１２０分経過させると１４７μｍも、
高度の表面性を有して、均一にエッチングされた。

【００６０】バッファード弗酸とアルコールとの混合液
（１０：１）（図１１の白丸）に撹はんすることなしに
浸潤したものについて、該多孔質Ｓｉの厚みの減少を測
定したところ、多孔質Ｓｉは急速にエッチングされ、４
０分ほどで６７μｍ、更に、１２０分経過させると１１
２μｍも、高度の表面性を有して、均一にエッチングさ
れた。

【００６１】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）（図１２の白丸）に
撹はんすることなしに浸潤したものについて、該多孔質
Ｓｉの厚みの減少を測定したところ、多孔質Ｓｉは急速
にエッチングされ、４０分ほどで８３μｍ、更に、１２
０分経過させると１４０μｍも、高度の表面性を有し
て、均一にエッチングされた。

【００６２】なお、過酸化水素水の溶液濃度は、ここで
は３０％であるが、下記の過酸化水素水の添加効果がそ
こなわれず、且つ製造工程等で実用上差し支えない濃度
で設定される。バッファード弗酸としては、フッ化アン
モニウム（ＮＨ₄ Ｆ）３６．２％、フッ化水素（ＨＦ）
４．４６％の水溶液が用いられる。

【００６３】なお、エッチング速度は弗酸，バッファー
ド弗酸，過酸化水素水の溶液濃度及び温度に依存する。
過酸化水素水を添加することによって、シリコンの酸化
を増速し、反応速度を無添加に比べて増速することが可
能となり、更に過酸化水素水の比率を変えることによ
り、その反応速度を制御することができる。またアルコ
ールを添加することによって、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、撹拌する
ことなく、除去でき、均一にかつ効率よく多孔質Ｓｉを
エッチングすることができる。

【００６４】溶液濃度及び温度の条件は、弗酸，バッフ
ァード弗酸及び上記過酸化水素水又は上記アルコールの
効果を奏し、エッチング速度が製造工程等で実用上差し
支えない範囲で設定される。

【００６５】本願では、一例として、前述した溶液濃
度、室温の場合について取り上げたが、本発明はかかる
条件に限定されるものではない。

【００６６】バッファード弗酸中のＨＦ濃度は、エッチ
ング液に対して、好ましくは１〜９５％、より好ましく
は１〜８５％、さらに好ましくは１〜７０％の範囲で設
定され、バッファード弗酸中のＮＨ₄ Ｆ濃度は、エッチ
ング液に対して、好ましくは１〜９５％、より好ましく
は５〜９０％、さらに好ましくは５〜８０％の範囲で設
定される。

【００６７】ＨＦ濃度は、エッチング液に対して、好ま
しくは１〜９５％、より好ましくは５〜９０％、さらに
好ましくは５〜８０％の範囲で設定される。

【００６８】Ｈ₂ Ｏ₂ 濃度は、エッチング液に対して、
好ましくは１〜９５％、より好ましくは５〜９０％、さ
らに好ましくは１０〜８０％で、且つ上記過酸化水素水
の効果を奏する範囲で設定される。

【００６９】アルコール濃度は、エッチング液に対し
て、好ましくは８０％以下、より好ましくは６０％以
下、さらに好ましくは４０％以下で、且つ上記アルコー
ルの効果を奏する範囲で設定される。

【００７０】温度は、好ましくは０〜１００℃、より好
ましくは５〜８０℃、さらに好ましくは５〜６０℃の範
囲で設定される。

【００７１】本発明に用いられるアルコールはエチルア
ルコールのほか、イソプロピルアルコールなど製造工程
等に実用上差し支えなく、さらに上記アルコール添加効
果を望むことのできるアルコールを用いることができ
る。

【００７２】また、５００μｍ厚の非多孔質Ｓｉを室温
において、上記各種エッチング液に浸潤した。のちに、
該非多孔質Ｓｉの厚みの減少を測定した。非多孔質Ｓｉ
は、１２０分経過した後にも、１００オングストローム
以下しかエッチングされなかった。

【００７３】エッチング後の多孔質Ｓｉと非多孔質Ｓｉ
を水洗し、その表面を二次イオンにより微量分析したと
ころ何等不純物は検出されなかった。

【００７４】

【実施例】以下、具体的な実施例によって本発明を説明
する。なお、以下に説明する実施例においては、一例と
して４９％弗酸とアルコールと過酸化水素水との混合液
（１０：６：５０）をエッチング液とした場合について
取り上げるが、前述した種々のエッチング液も同様に用
いることができることは勿論である。 （実施例１）２００ミクロンの厚みを持ったＰ型（１０
０）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、１００ｍＡ／ｃｍ
² であった。この時の多孔質化速度は、８．４μｍ／ｍ
ｉｎ．であり２００ミクロンの厚みをもったＰ型（１０
０）Ｓｉ基板全体は、２４分で多孔質化された。

【００７５】該Ｐ型（１００）多孔質Ｓｉ基板上にＭＢ
Ｅ（分子線エピタキシー：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａ
ｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法により、Ｓｉエピタキシャル層
を０．５ミクロン低温成長させた。堆積条件は、以下の
とおりである。

【００７６】 温度： ７００℃ 圧力：１×１０^-9Ｔｏｒｒ 成長速度： ０．１ｎｍ／ｓｅｃ 次に、このエピタキシャル層の表面を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。

【００７７】減圧ＣＶＤ法によってＳｉ₃ Ｎ₄ を０．１
μｍ堆積して、貼り合わせた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によ
って除去する。

【００７８】その後、該貼り合わせた基板を４９％弗酸
とアルコールと過酸化水素水との混合液（１０：６：５
０）で撹はんすることなく選択エッチングする。６５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Ｓ
ｉ基板は選択エッチングされ、完全に除去された。

【００７９】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６５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、Ｓ
ｉ₃Ｎ₄ 層を除去した後には、石英ガラス基板上に０．
５μｍの厚みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。

【００８０】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。

【００８１】上記単結晶シリコン薄膜にＮＰＮバイポー
ラトランジスタを作製した。その結果、単結晶基板上に
同様の素子を形成した場合と比べ、コレクター基板間の
容量がほぼ４分の１の３．４ｆＦに低減した。また、該
トランジスタを主たる構成素子とするＲＡＭ（Random A
ccess Memory）を作製し、その電気特性を評価し、単結
晶基板上の素子と比較した結果、ゲート遅延時間が約１
３％短縮され、消費電力も約１割程度減少していた。な
お、各トランジスタの製造方法については公知の集積回
路製造技術が用いられるので省略するものとし、実質的
な単結晶半導体層の形成方法についてのみ説明を行っ
た。また以下の実施例についても同様である。 （実施例２）２００ミクロンの厚みを持ったＰ型（１０
０）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、１００ｍＡ／ｃｍ
² であった。この時の多孔質化速度は、８．４μｍ／ｍ
ｉｎ．であり２００ミクロンの厚みをもったＰ型（１０
０）Ｓｉ基板全体は、２４分で多孔質化された。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５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。

【００８２】 ガス： ＳｉＨ₄ 高周波電力： １００Ｗ 温度： ８００℃ 圧力： １×１０^-2Ｔｏｒｒ 成長速度： ２．５ｎｍ／ｓｅｃ 次に、このエピタキシャル層の表面を５０ｎｍ熱酸化し
た。該熱酸化膜上に光学研磨を施した５００℃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４
５０℃，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。

【００８３】プラズマＣＶＤ法によってＳｉ₃ Ｎ₄ を
０．１μｍ堆積して、貼り合わせた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
グによって除去する。

【００８４】その後、該貼り合わせた基板を４９％弗酸
とアルコールと過酸化水素水との混合液（１０：６：５
０）で撹はんすることなく選択エッチングする。６５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Ｓ
ｉ基板は選択エッチングされ、完全に除去された。

【００８５】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６５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、
Ｓｉ₃ Ｎ₄ 層を除去した後には、低軟化点ガラス基板上
に５μｍの厚みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。

【００８６】上記単結晶シリコン薄膜にバイポーラトラ
ンジスタを作製し、相互に接続することにより、その集
積回路を作製した。なお、各トランジスタの製造方法に
ついては公知のバイポーラトランンジスタ集積回路製造
技術が用いられる。 （実施例３）２００ミクロンの厚みを持ったＰ型（１０
０）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、１００ｍＡ／ｃｍ
² であった。この時の多孔質化速度は、８．４μｍ／ｍ
ｉｎ．であり２００ミクロンの厚みをもったＰ型（１０
０）Ｓｉ基板全体は、２４分で多孔質化された。

【００８７】該Ｐ型（１００）多孔質Ｓｉ基板上に減圧
ＣＶＤ法により、Ｓｉエピタキシャル層を５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。

【００８８】 ガス： ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ （０．６ ｌ／ｍｉｎ．） Ｈ₂ （１００ ｌ／ｍｉｎ．） 温度： ８５０℃ 圧力： ５０Ｔｏｒｒ 時間： ０．１μｍ／ｍｉｎ． 次に、このエピタキシャル層の表面を５０ｎｍ熱酸化し
た。該熱酸化膜上に光学研磨を施した５００℃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４
５０℃，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。

【００８９】プラズマＣＶＤ法によってＳｉ₃ Ｎ₄ を
０．１μｍ堆積して、貼り合わせた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
グによって除去する。

【００９０】その後、該貼り合わせた基板を４９％弗酸
とアルコールと過酸化水素水との混合液（１０：６：５
０）で撹はんすることなく選択エッチングする。６５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Ｓ
ｉ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６５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、
Ｓｉ₃ Ｎ₄ 層を除去した後には、低軟化点ガラス基板上
に５μｍの厚みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。

【００９２】また、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 層の代わりに、アピエゾ
ンワックス、或は、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。

【００９３】上記単結晶シリコン薄膜にバイポーラトラ
ンジスタを作製し、相互に接続することにより、集積回
路を作製した。なお、各トランジスタの製造方法につい
ては公知の集積回路製造技術が用いられる。 （実施例４）２００ミクロンの厚みを持ったＰ型（１０
０）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、１００ｍＡ／ｃｍ
² であった。この時の多孔質化速度は、８．４μｍ／ｍ
ｉｎ．であり２００ミクロンの厚みをもったＰ型（１０
０）Ｓｉ基板全体は、２４分で多孔質化された。

【００９４】該Ｐ型（１００）多孔質Ｓｉ基板上にバイ
アス・スパッター法により、Ｓｉエピタキシャル層を
１．０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。

【００９５】 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 ターゲット直流バイアス： −２００Ｖ 基板直流バイアス： ＋５Ｖ 次に、このエピタキシャル層の表面を５０ｎｍ熱酸化し
た。該熱酸化膜上に光学研磨を施した５００℃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４
５０℃，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。

【００９６】プラズマＣＶＤ法によってＳｉ₃ Ｎ₄ を
０．１μｍ堆積して、貼り合わせた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
グによって除去する。

【００９７】その後、該貼り合わせた基板を４９％弗酸
とアルコールと過酸化水素水との混合液（１０：６：５
０）で撹はんすることなく選択エッチングする。６５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Ｓ
ｉ基板は選択エッチングされ、完全に除去された。

【００９８】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６５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、
Ｓｉ₃ Ｎ₄ 層を除去した後には、低軟化点ガラス基板上
に１．０μｍの厚みを持った単結晶Ｓｉ層が形成でき
た。

【００９９】また、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 層の代わりに、アピエゾ
ンワックス、或は、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。

【０１００】上記単結晶シリコン薄膜にバイポーラトラ
ンジスタを作製し、相互に接続することにより、集積回
路を作製した。なお、各トランジスタの製造方法につい
ては公知の集積回路製造技術が用いられる。 （実施例５）２００ミクロンの厚みを持ったＰ型（１０
０）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、１００ｍＡ／ｃｍ
² であった。この時の多孔質化速度は、８．４μｍ／ｍ
ｉｎ．であり２００ミクロンの厚みをもったＰ型（１０
０）Ｓｉ基板全体は、２４分で多孔質化された。

【０１０１】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。

【０１０２】 溶媒： Ｓｎ 成長温度： ９００℃ 成長雰囲気： Ｈ₂ 成長時間： ２０分 次に、このエピタキシャル層の表面を５０ｎｍ熱酸化し
た。該熱酸化膜上に光学研磨を施した８００℃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７
５０℃，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。

【０１０３】減圧ＣＶＤ法によってＳｉ₃ Ｎ₄ を０．１
μｍ堆積して、貼り合わせた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によ
って除去する。

【０１０４】その後、該貼り合わせた基板を４９％弗酸
とアルコールと過酸化水素水との混合液（１０：６：５
０）で撹はんすることなく選択エッチングする。６５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Ｓ
ｉ基板は選択エッチングされ、完全に除去された。

【０１０５】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６５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、
Ｓｉ₃ Ｎ₄ 層を除去した後には、ガラス基板上に１０μ
ｍの厚みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。また、Ｓ
ｉ₃ Ｎ₄ 層の代わりに、アピエゾンワックス、或は、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。

【０１０６】上記単結晶シリコン薄膜にバイポーラトラ
ンジスタを作製し、相互に接続することにより、集積回
路を作製した。なお、各トランジスタの製造方法につい
ては公知の集積回路製造技術が用いられる。 （実施例６）２００ミクロンの厚みを持ったＰ型（１０
０）Ｓｉ基板上にＣＶＤ法により、Ｓｉエピタキシャル
層を０．５ミクロン成長させた。堆積条件は、以下のと
おりである。

【０１０７】 反応ガス流量： ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ １０００ ＳＣＣＭ Ｈ₂ ２３０ ｌ／ｍｉｎ ． 温度： １０８０℃ 圧力： ８０Ｔｏｒｒ 時間： １ｍｉｎ． 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Ｓｉエピタキシャル層には変化がなかった。

【０１０８】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
石英ガラス基板を重ね合わせ、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。

【０１０９】減圧ＣＶＤ法によってＳｉ₃ Ｎ₄ を０．１
μｍ堆積して、貼り合わせた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によ
って除去した。

【０１１０】その後、該貼り合わせた基板を４９％弗酸
とアルコールと過酸化水素水との混合液（１０：６：５
０）で撹はんすることなく選択エッチングする。６５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Ｓ
ｉ基板は選択エッチングされ、完全に除去された。

【０１１１】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６５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、Ｓ
ｉ₃Ｎ₃ 層を除去した後には、ガラス基板上に０．５μ
ｍの厚みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。また、Ｓ
ｉ₃ Ｎ₄ 層の代わりに、アピエゾンワックス、或は、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。

【０１１２】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。

【０１１３】上記単結晶シリコン薄膜にバイポーラトラ
ンジスタを作製し、相互に接続することにより、集積回
路を作製した。なお、各トランジスタの製造方法につい
ては公知の集積回路製造技術が用いられる。 （実施例７）２００ミクロンの厚みを持ったＰ型（１０
０）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、５×１
０¹⁵（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。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８０
０℃，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。

【０１１４】減圧ＣＶＤ法によってＳｉ₃ Ｎ₄ を０．１
μｍ堆積して、貼り合わせた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によ
って除去する。

【０１１５】その後、該貼り合わせた基板を４９％弗酸
とアルコールと過酸化水素水との混合液（１０：６：５
０）で撹はんすることなく選択エッチングする。６５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Ｓ
ｉ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６５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、
Ｓｉ₃ Ｎ₃ 層を除去した後には、ガラス基板上に１．０
μｍの厚みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。

【０１１７】また、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 層の代わりに、アピエゾ
ンワックス、或は、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】上記単結晶シリコン薄膜にバイポーラトラ
ンジスタを作製し、相互に接続することにより、集積回
路を作製した。なお、各トランジスタの製造方法につい
ては公知の集積回路製造技術が用いられる。 （実施例８）５００ミクロンの厚みを持ったＰ型（１０
０）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、１０ｍＡ／ｃｍ²
であった。１０分で表面に２０ミクロンの厚みを持った
多孔質層が形成された。該Ｐ型（１００）多孔質Ｓｉ基
板上に減圧ＣＶＤ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、以下のと
おりである。

【０１２０】 ガス：ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ （０．６ １／ｍｉｎ．）， Ｈ₂ （１００ １／ｍｉｎ） 温度： ８５０℃ 圧力： ５０Ｔｏｒｒ 成長速度： ０．１μｍ／ｍｉｎ 次に、このエピタキシャル層の表面を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。

【０１２１】その後に、シリコン基板の裏面から４９０
ミクロン研磨により除去して多孔質層を表出させた。

【０１２２】プラズマＣＶＤ法によってＳｉ₃ Ｎ₄ 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
グによって除去する。

【０１２３】その後、該貼り合わせた基板を４９％弗酸
とアルコールと過酸化水素水との混合液（１０：６：５
０）で撹はんすることなく選択エッチングする。１５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Ｓ
ｉ層は選択エッチングされ、完全に除去された。

【０１２４】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１５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（数オングストローム）は実用上無
視できる膜厚減少である。Ｓｉ₃ Ｎ₄ 層を除去した後に
は、石英溶融ガラス基板上に０．５μｍの厚みを持った
単結晶Ｓｉ層が形成できた。

【０１２５】また、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 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層のみ
を完全に除去しえる。

【０１２６】上記単結晶シリコン薄膜にバイポーラトラ
ンジスタを作製し、相互に接続することにより、集積回
路を作製した。なお、各トランジスタの製造方法につい
ては公知の集積回路製造技術が用いられる。 （実施例９）２００ミクロンの厚みを持ったＰ型（１０
０）Ｓｉ基板上にＣＶＤ法により、Ｓｉエピタキシャル
層を１ミクロン成長させた。堆積条件は、以下のとおり
である。

【０１２７】 反応ガス流量：ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ １０００ ＳＣＣＭ Ｈ₂ ２３０ １／ｍｉｎ． 温度： １０８０℃ 圧力： ８０Ｔｏｒｒ 時間： ２ｍｉｎ 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。又、この時の多孔質化速度は、８．４μｍ／ｍｉ
ｎ．であり２００ミクロンの厚みを持ったＰ型（１０
０）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、Ｓｉエピタキシャル層には変化がな
かった。

【０１２８】次に、このエピタキシャル層の表面に光学
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。

【０１２９】プラズマＣＶＤ法によってＳｉ₃ Ｎ₄ 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
グによって除去する。

【０１３０】その後、該貼り合わせた基板を４９％弗酸
とアルコールと過酸化水素水との混合液（１０：６：５
０）で撹はんすることなく選択エッチングする。６５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Ｓ
ｉ基板は選択エッチングされ、完全に除去された。

【０１３１】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６５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、
Ｓｉ₃ Ｎ₄ 層を除去した後には、石英ガラス基板上に１
μｍの厚みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。

【０１３２】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。上記単結晶シ
リコン薄膜にバイポーラトランジスタを作製し、相互に
接続することにより、集積回路を作製した。なお、各ト
ランジスタの製造方法については公知の集積回路製造技
術が用いられる。

【０１３３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のバイポー
ラトランジスタ及びそれを用いた半導体装置によれば、
少なくとも可視光領域において光透過性を有する基体上
に形成された良質なる単結晶層に作製されることによっ
て、高性能のバイポーラトランジスタが作製される。そ
のため光透過性基体に基板、コレクタの容量の低減され
たバイポーラトランジスタを作製でき、高速動作が可能
なうえ、α線によるソフトエラー等のない耐放射線特性
の優れた素子、及び集積回路を低価格で提供することが
可能となる。

【０１３４】なお、従来、ガラスに代表される光透過性
基体上には、一般には、基体の結晶構造が非晶質である
がゆえに、良質な単結晶層は得らなかったが、本発明に
よれば、元々良質な単結晶Ｓｉ基体を出発材料として、
単結晶層を光透過性基体（例えば、透明なＳｉＯ₂ を主
成分とするガラス基板）上に転移することができ、コン
タクトセンサーや、投影型液晶画像表示装置に必須であ
る光透過性基体上に高性能な駆動素子を作製することが
可能となり、また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も多大の進歩がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるバイポーラトランジスタの模式的
断面図である。

【図２】本発明の基体作製工程を説明するための模式的
断面図である。

【図３】本発明の基体作製工程を説明するための模式的
断面図である。

【図４】本発明の工程を説明するための模式的断面図で
ある。

【図５】多孔質と非多孔質Ｓｉのエッチング特性であ
る。

【図６】多孔質と非多孔質Ｓｉのエッチング特性であ
る。

【図７】多孔質と非多孔質Ｓｉのエッチング特性であ
る。

【図８】多孔質と非多孔質Ｓｉのエッチング特性であ
る。

【図９】多孔質と非多孔質Ｓｉのエッチング特性であ
る。

【図１０】多孔質と非多孔質Ｓｉのエッチング特性であ
る。

【図１１】多孔質と非多孔質Ｓｉのエッチング特性であ
る。

【図１２】多孔質と非多孔質Ｓｉのエッチング特性であ
る。

【符号の説明】

１ 光透過性基板、 ２ ＮＰＮ型バイポーラトランジ
スタ、３ ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ、 ４ 島
状単結晶層、５ 島状単結晶層、 ６ コレクタ領域、
７ ベース領域、８ 酸化膜、 ９ エミッタ領域、
１０ コレクタコンタクト領域、１１ 層間絶縁層、
１２ ベース電極、 １３ エミッタ電極、１４ コ
レクタ電極、２１ 多孔質Ｓｉ基板、 ２２ 非多孔質
Ｓｉ単結晶層、２３ ガラス光透過性基板、 ２４ エ
ッチング防止膜、２５ 酸化シリコン層、３１ Ｐ型Ｓ
ｉ単結晶基板、 ３２ Ｎ型Ｓｉ単結晶層、３３ 多孔
質Ｓｉ基板、 ３４ 光透過性基板、 ３５ エッチン
グ防止膜。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バイポーラトランジスタの、少なくとも
   活性領域を構成する単結晶層が、多孔質化されたシリコ
   ン基体上の非多孔質単結晶層の表面或いは、該非多孔質
   単結晶層の酸化表面を、少なくとも可視光領域で光透過
   性を有する基体に貼り合わせてのち、該多孔質化された
   シリコン基体を少なくとも湿式化学エッチングを含む工
   程により除去して得られた、該光透過性基体上の非多孔
   質単結晶層であるバイポーラトランジスタ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のバイポーラトランジスタ
   はＮＰＮ型であるバイポーラトランジスタ。
3. 【請求項３】 請求項１記載のバイポーラトランジスタ
   はＰＮＰ型であるバイポーラトランジスタ。
4. 【請求項４】 請求項２又は請求項３記載のバイポーラ
   トランジスタを構成要素とする半導体装置。