JPH06326280A - 半導体基体の作成方法 - Google Patents

半導体基体の作成方法

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JPH06326280A
JPH06326280A JP13511593A JP13511593A JPH06326280A JP H06326280 A JPH06326280 A JP H06326280A JP 13511593 A JP13511593 A JP 13511593A JP 13511593 A JP13511593 A JP 13511593A JP H06326280 A JPH06326280 A JP H06326280A
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JP
Japan
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substrate
semiconductor
semiconductor substrate
layer
concentration
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Application number
JP13511593A
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English (en)
Inventor
Masaru Sakamoto
勝 坂本
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、半導体基板と支持台をオー
ム性接触させ、且つ、金属による基板の汚染のない半導
体基体を提供することである。また、この半導体基体上
に形成されたデバイスを安定且つ信頼性高く動作させる
ため、裏面電位をとることも可能とすることである。 【構成】 半導体基板103上に絶縁膜102があり、
更にその上に半導体単結晶領域101を具備した半導体
基体(SOI基体)の製造方法において、前記半導体基
体103の裏面に前記半導体単結晶領域101と同一導
電型の高濃度不純物層104を形成することを特徴とす
る半導体基体の作成方法。また、前記高濃度不純物層1
04が1020cm-3以上の不純物濃度であることを特徴
とする半導体基体の作成方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基体の作成方法
に関し、特に誘電体分離あるいは絶縁物上の単結晶半導
体領域に作成された電子デバイス、集積回路に適する半
導体基体の作成方法に好適に用いられるものである。
【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、
.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】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
徴があるにもかかわらず、絶縁膜上に形成されたデバイ
スは、下地基板の電位により、その特性が大きく変化す
る。
【0004】更には、デバイス作成中においても、基板
電位がとれずに、RIE、スパッタ、イオン注入等の工
程において、分布が劣化する。
【0005】この対策として、半導体基板と該基板を支
持する治具との接触面は低抵抗のオーム性接触とするこ
とが好ましく、このため従来は、基板裏面にシリサイド
膜を形成していた。
【0006】しかしながら、シリサイド膜はその含有す
る金属の汚染やプロセスが複雑である等の欠点を有して
いた。
【0007】[発明の目的]本発明の目的は、半導体基
板と支持台をオーム性接触させ、且つ、金属による基板
の汚染のない半導体基体を提供することである。
【0008】更に、この半導体基体上に形成されたデバ
イスを安定且つ信頼性高く動作させるため、裏面電位を
とることも可能とすることである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述した課題
を解決するための手段として、半導体基板上に絶縁膜が
あり、更にその上に半導体単結晶領域を具備した半導体
基体(SOI基体)の製造方法において、前記半導体基
体の裏面に前記半導体単結晶領域と同一導電型の高濃度
不純物層を形成することを特徴とする半導体基体の作成
方法を提供するものである。
【0010】また、前記高濃度不純物層が1020cm-3
以上の不純物濃度であることを特徴とし、また、前記半
導体基体が、不純物濃度1E17cm-3以上のP型半導
体であり、該半導体基体の支持台としてAl材質を用い
ることを特徴とする半導体基体の作成方法である。
【0011】また、本発明は前記課題を解決するための
手段として、多孔質層上に、単結晶Si層、絶縁層を順
次堆積した第1の基体を形成する工程と、不純物濃度1
E17cm-3以上のP型半導体からなる第2の基体に、
前記第1の基体の絶縁層側の面を貼り合わせる工程と、
前記貼り合わせた基体の前記多孔質層を選択的にエッチ
ング除去する工程と、を有することを特徴とする半導体
基体の作成方法を有する。
【0012】更に本発明は、多孔質層上に、単結晶Si
層、絶縁層を順次堆積した第1の基体を形成する工程
と、低濃度のN型半導体からなる第2の基体に、前記第
1の基体の絶縁層側の面を貼り合わせる工程と、前記貼
り合わせた基体の前記多孔質層を選択的にエッチング除
去する工程と、前記貼り合わせた基体の裏面となる前記
低濃度のN型半導体の表面から不純物をイオン注入し、
不純物濃度1E20cm-3以上の高濃度不純物層を形成
する工程と、を有することを特徴とする半導体基体の作
成方法をその手段とするものである。
【0013】
【作用】以下、本発明の作用を実施態様例を示す図とと
もに詳細に説明する。
【0014】図1は、本発明の実施態様例を好適に示す
半導体基体の断面図である。同図において、101は単
結晶半導体領域、102は絶縁膜、103は低濃度の半
導体基板、104は、103と同一導電型の高濃度不純
物領域である。
【0015】ここで、104の高濃度不純物領域の濃度
は次のように説明される。
【0016】金属の仕事関数をφm 、半導体の仕事関数
をφs とすると、基板がn形の場合、φm >φs の時、
非オーム性接触となる。また、基板がP型の場合、φm
>φs の時、非オーム性接触となる。この場合、基板に
充分の不純物を注入して、金属−半導体間にトンネル電
流を流すことにより、オーム性接触とすることができ
る。熱平衡状態の場合は、このトンネル電流は金属−半
導体間の空間電荷層幅が50Å程度になったとき、大き
く流れ出す。熱平衡状態での空間電荷層幅は、
【0017】
【数1】 となる。κは半導体の比誘電率、ε0 は自由空間の誘電
率:8.854×10-14 F/cm、Ψ0 は金属と半導
体の電位障壁、qは電子の電荷:1.6×10-19 c、
Nは半導体の不純物濃度である。
【0018】上記式においてW=50Åとすると、半導
体の不純物濃度はデバイスの動作時に裏面電位をとるの
みなら1E20cm-3より、低濃度でも電位をとること
は可能である。例えば、裏面がP型半導体基板であり、
最終的にAl配線でとるならば、1E17cm-3以上で
オーム接触とすることが可能である。
【0019】既ち、支持台がAl材質であり、半導体基
体の裏面側がP型半導体であるならば、1E17cm-3
の基板濃度とすることにより本発明は有効に実現でき
る。
【0020】
【実施例】以下、具体的な実施例により本発明を説明す
る。
【0021】[実施例1]図2は、本発明の実施例1の
半導体基体の作成方法を説明するための工程断面模式図
である。以下、同図の工程に沿って詳細に説明してい
く。
【0022】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、約8.4μm/
min.であり200ミクロンの厚みを持ったP型(1
00)Si基板全体201は、24分で多孔質化され
た。
【0023】該P型(100)多孔質Si基板201上
にバイアススパッター法によりSiエピタキシャル層2
02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。
【0024】 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202の表面を50nm熱
酸化して、熱酸化膜203を形成した。
【0025】次に、この基体の熱酸化膜203上に、も
う一方の基体として、化学研磨を施こしたP型半導体2
04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。こ
のとき、P型半導体204の濃度は、1E17cm-3
上の濃度が必要とされる。
【0026】減圧CVD法によってSi3 4 205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。前述したように通常のSi単結晶
のフッ硝酸酢酸溶液に対するエッチング速度は、約毎分
1ミクロン弱程度(フッ硝酸酢酸溶液1:3:8)であ
るが、多孔質層のエッチング速度はその百倍ほど増速さ
れる。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201は、2分で除去された。
【0027】Si3 4 層205を除去した後には、1
E17cm-3以上のP型濃度をもった半導体基板204
の上に熱酸化膜203を50nmはさみ、1.0μmの
厚みをもった単結晶シリコン層202が形成できた。
【0028】〔実施例2〕図3は、本発明の実施例2の
半導体基体の作成方法を説明するための工程断面模式図
である。以下、同図の工程に沿って詳細に説明してい
く。
【0029】本実施例では裏面の半導体基板がn形の場
合について説明する。
【0030】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、約8.4μm/
min.であり200ミクロンの厚みを持ったP型(1
00)Si基板301全体は、24分で多孔質化され
た。
【0031】該P型(100)多孔質Si基板301上
にプラズマCVD法により、Siエピタキシャル層30
2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。
【0032】 ガス: SiH2 Cl2 (0.6 1/min.),H
2 (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、熱酸化膜303を形成した。
【0033】次に、熱酸化膜303上に、他の基体とし
て表面性の良い低濃度のN型半導体基板304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。
【0034】減圧CVD法によってSi3 4 305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。前述したように通常のSi単結晶
のKOH、6M溶液に対するエッチング速度は、約毎分
1ミクロン弱程度であるが、多孔質層のエッチング速度
はその百倍ほど増速される。すなわち、200ミクロン
の厚みを持った多孔質化されたSi基板301は、2分
で除去された。Si3 4 層305を除去した後には、
n形半導体基板304上に酸化膜303をはさみ、5μ
mの厚みをもった単結晶Si層302が形成できた。
【0035】続いて、100nmの熱酸化を行い、裏面
側の熱酸化膜のみを除去する。
【0036】この裏面にイオン注入を行う。As又はP
h等のn形不純物を2E16cm-2程度イオン注入す
る。表面濃度を高くするためには、拡散定数の小さいA
sの方が有利である。
【0037】この後、N2 /O2 雰囲気で1000℃、
0.5時間加熱することにより、不純物は活性化され、
裏面側の表面濃度が1E20cm-3の高濃度不純物層3
07を持つSOI基板ができる。すなわち、1E20/
cm3 以上であれば、オーム性接触となる。
【0038】イオンインプランテーションにより打ち込
むイオンの種類としては、例えば、基板がN型の場合、
As+ ,Ph+ ,Sb+ 、基板がP型の場合、B+ ,B
2 + である。
【0039】また、高濃度不純物層307としてはイオ
ンインプランテーション以外に、液体拡散源からの拡散
により形成することも可能である。この場合、基板がN
型のときは、POCl3 などが好ましく、基板がP型の
ときはBBr3 などが好ましい。
【0040】このようにして、高濃度不純物領域307
を形成した後、デバイスプロセスを行うことにより、均
一性の優れたエッチング、デポジション、不純物導入を
行うことができ、更に基板への金属の汚染が防止でき
る。
【0041】又、そのデバイスを動作させる時、基板の
裏面電位を容易にコントロールすることが可能となり、
ノイズ等に対して強い信頼性の高いICを提供すること
が可能となる。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、SOI基板の裏面
基板の不純物濃度を増加させることにより、半導体基体
と支持台とをオーム性接触とすることができ、かつ従来
のように金属汚染や、複雑なプロセスを無くし、均一性
の優れたエッチング、デポジション、不純物導入を行う
ことができるという効果が得られる。
【0043】更に、半導体基体上のデバイスを動作させ
る時、基板の裏面電位を容易にコントロールすることが
可能となり、ノイズ等に対して強い信頼性の高いICを
提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を好適に示す半導体基体の断面模式図。
【図2】本発明の実施例1の作成方法を示す工程断面模
式図。
【図3】本発明の実施例2の作成方法を示す工程断面模
式図。
【符号の説明】
201,301 多孔質Si 202,302 単結晶Si 203,303 熱酸化膜 204 1017cm-3以上のP型半導体基板 304 低濃度のN型半導体基板 205 多孔質Siエッチング時の保護膜 305 裏面イオン注入時の保護膜 306 裏面基板に導入された不純物 307 1020cm-3以上のn形不純物領域

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に絶縁膜があり、更にその
    上に半導体単結晶領域を具備した半導体基体(SOI基
    体)の製造方法において、 前記半導体基体の裏面に前記半導体単結晶領域と同一導
    電型の高濃度不純物層を形成することを特徴とする半導
    体基体の作成方法。
  2. 【請求項2】 前記高濃度不純物層が1020cm-3以上
    の不純物濃度であることを特徴とする請求項1記載の半
    導体基体の作成方法。
  3. 【請求項3】 前記半導体基体が、不純物濃度1E17
    cm-3以上のP型半導体であり、該半導体基体の支持台
    としてAl材質を用いることを特徴とする請求項1に記
    載の半導体基体基体の作成方法。
  4. 【請求項4】 多孔質層上に、単結晶Si層、絶縁層を
    順次堆積した第1の基体を形成する工程と、 不純物濃度1E17cm-3以上のP型半導体からなる第
    2の基体に、前記第1の基体の絶縁層側の面を貼り合わ
    せる工程と、 前記貼り合わせた基体の前記多孔質層を選択的にエッチ
    ング除去する工程と、を有することを特徴とする半導体
    基体の作成方法。
  5. 【請求項5】 多孔質層上に、単結晶Si層、絶縁層を
    順次堆積した第1の基体を形成する工程と、 低濃度のN型半導体からなる第2の基体に、前記第1の
    基体の絶縁層側の面を貼り合わせる工程と、 前記貼り合わせた基体の前記多孔質層を選択的にエッチ
    ング除去する工程と、 前記貼り合わせた基体の裏面となる前記低濃度のN型半
    導体の表面から不純物をイオン注入し、不純物濃度1E
    20cm-3以上の高濃度不純物層を形成する工程と、を
    有することを特徴とする半導体基体の作成方法。
JP13511593A 1993-05-14 1993-05-14 半導体基体の作成方法 Pending JPH06326280A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6171932B1 (en) 1998-07-23 2001-01-09 Canon Kabushiki Kaisha Semiconductor substrate and production method thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6171932B1 (en) 1998-07-23 2001-01-09 Canon Kabushiki Kaisha Semiconductor substrate and production method thereof
US6472711B1 (en) 1998-07-23 2002-10-29 Canon Kabushiki Kaisha Semiconductor substrate and production method thereof

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