JPH07249622A

JPH07249622A - 半導体基板及びその製造方法及び半導体装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH07249622A
Application number: JP4231294A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kuniyone; 和夫國米; Mamoru Miyawaki; 守宮脇
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-03-14
Filing date: 1994-03-14
Publication date: 1995-09-26

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、多孔質層を形成する半導体
基板に付着するパーティクル等を防止して、高品質の半
導体基板を提供し、これにより、信頼性と歩留まりの高
い半導体装置を実現することにある。【構成】表面を酸化膜２で保護された半導体基板１
（ａ）を、化成槽３内に格納する工程（ｂ）と、酸化膜
除去液６を注入して該酸化膜２を除去する工程（ｃ）
と、前記酸化膜除去液６を排出後、連続して陽極化成液
４を前記化成槽３内に注入して前記半導体基板を陽極化
成する工程（ｄ）と、を有することを特徴とする半導体
基板あるいは半導体装置の製造方法及び半導体基板及び
半導体装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板および半導
体装置の製造方法に関するものであり、特に多孔質半導
体層を有する半導体基板および半導体装置の製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】フッ酸溶液中にシリコンウエハを入れ電
流を流すと、シリコンウエハ上に１〜１０ｎｍ程度の細
長く伸びた空孔を多数有する多孔質シリコンが形成され
る。この工程を陽極化成という（Ａ．Ｉｈｌｉｒ：Ｂｅ
ｌｌＳｙｓｔ．Ｔｅｃｈ．Ｊ．３５（１９５６）、３
３３．）。このようにして得られた多孔質シリコンは、
電圧を印加すると発光する性質を持つことから、次世代
発光素子として研究開発が進められている他、シリコン
に比べ反応性にすぐれている性質を利用して、シリコン
集積回路において厚い絶縁物を形成して素子間分離を行
う工程に応用されている。例えば多孔質シリコン酸化膜
による集積回路の完全分離技術であるＦＩＰＯＳ（Ｆｕ
ｌｌＩｓｏｌａｔｉｏｎｂｙＰｏｒｏｕｓＯｘ
ｉｄｉｚｅｄＳｉｌｉｃｏｎ）や、多孔質シリコン基
板上に成長させたシリコン・エピタキシャル層を酸化膜
を介して非晶質基板上や単結晶シリコンウエハ基板上に
貼り付けるシリコン直接接合技術などへの応用がそれで
ある。

【０００３】陽極化成を行ってシリコンウエハ上に多孔
質シリコン層を形成する場合、陽極化成を行う前にシリ
コンウエハを洗浄して、多孔質シリコン層を形成する部
分のウエハ表面を清浄にしなければならない。シリコン
ウエハ表面を清浄にするためには、シリコンウエハ表面
の（１）パーティクル、（２）イオン汚染、（３）有機
物、（４）自然酸化膜などを除去する必要がある。シリ
コンウエハの洗浄方法としてはウエット洗浄とドライ洗
浄とがあり、近年半導体プロセスのドライ化が進んでい
る（阿部・中田：応用物理４７（１９７８）４９０、阿
部：応用物理５１（１９８２）３４８など）ため、ドラ
イ洗浄の割合が高くなってきている。ドライ洗浄は除去
対象物が上記（２）〜（４）のうち１つに限定される場
合非常に有効な手段であるが、（１）パーティクルのよ
うに成分の多様なものの除去については十分有効ではな
い。ウエット洗浄はパーティクルの除去能力が非常にす
ぐれており、さらに洗浄時シリコンウエハに与えるダメ
ージが少ない。このことから、今後ドライ洗浄の割合は
さらに増加していくと考えられるが、ウエット洗浄の重
要性も失われることはないと考えられる。

【０００４】シリコンウエハのウエット洗浄法には、目
的に合わせてさまざまな方法が用いられているが、その
基本となっているのはＲＣＡ洗浄である（Ｗ．Ｋｅｒ
ｎ：“ＣｌｅａｎｉｎｇＳｏｌｕｔｉｏｎｓＢａｓ
ｅｄｏｎＨｙｄｒｏｇｅｎＰｒｅｏｘｉｄｅｆｏ
ｒＵｓｅｉｎＳｉｌｉｃｏｎＳｅｍｉｃｏｎｄ
ｕｃｔｏｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”ＲＣＡＲｅｖ．
（１９７０）１８７）。一般的なＲＣＡ洗浄は（１）８
０℃アンモニア過水（ＮＨ₄ＯＨ：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏ＝
１：１：５）による有機物・パーティクル除去、（２）
純水リンス、（３）希フッ酸による自然酸化膜、銅、金
以外の金属イオン除去、（４）純水リンス、（５）塩酸
過水（ＨＣｌ：Ｈ₂Ｏ₂；Ｈ₂Ｏ＝１：１：６）による
金属イオン除去と表面安定化、（６）純水リンス、
（７）乾燥という工程をとる。この洗浄方法では工程が
複雑で洗浄に要する時間が長くなること、洗浄装置の大
型化、使用薬液管理の煩雑性などの問題点があるため、
現状では、目的に合わせて若干の改良を加えたさまざま
な方法が用いられている。例えば、（１）１２０℃硫酸
過水（Ｈ₂ＳＯ₄：Ｈ₂Ｏ₂＝５：１）、（２）純水リ
ンス、（３）希フッ酸、（４）純水リンス、（５）乾燥
という洗浄方法もその１つであり、陽極化成をはじめさ
まざまな工程の前処理として広く用いられている。

【０００５】図６に従来の陽極化成の工程図を示す。こ
こで１はシリコンウエハ、２は酸化膜、３は陽極化成槽
（以下、化成槽）、４は陽極化成液（以下、化成液）５
は多孔質シリコン層である。

【０００６】図６における工程は以下の通りである。
（ａ）シリコンウエハ１を洗浄する。これによって
（ｂ）シリコンウエハ表面からパーティクル、有機物、
重金属イオン、自然酸化膜２などが除去され、シリコン
ウエハ１表面は清浄な状態になる。（ｃ）シリコンウエ
ハ１を化成液４（ＨＦ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ：Ｈ₂Ｏ＝１：
１：１）を満たした化成槽３中に入れる。（ｄ）陽極化
成を行って、シリコンウエハ１上に多孔質シリコン層５
を形成する。

【０００７】図６において、陽極化成は、例えば特開昭
６０−９４７３７号記載の陽極化成装置など、さまざま
な形態の装置が用いられているが、ここでは簡略化して
化成槽３とシリコンウエハ１のみを示しており、ウエハ
ホルダー、電極、シール材などは省略している。また、
図６で化成槽３は密閉型で表しているが、開放型化成槽
であってもよい。

【０００８】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例では、シリコンウエハ１を化成槽３内へ搬送す
る際や、化成槽３へセットする際に、露出しているシリ
コンウエハ１表面にパーティクルなどが付着しやすくな
るという問題が生じる。

【０００９】また、パーティクルが表面に付着した状態
で陽極化成を行った場合、その付着部分が化成されな
い、あるいは付着物によってはシリコンウエハ１表面に
電解の不均一な部分が生じ、多孔質シリコン層５の厚さ
が不均一になるなどの問題が生じる。

【００１０】（発明の目的）本発明の目的は、多孔質半
導体層を形成する半導体基板に付着するパーティクル等
を防止して、高品質の半導体基板を提供し、これによ
り、信頼性と歩留まりの高い半導体装置を実現すること
にある。

【００１１】

【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、表面が酸化膜で保護され
た半導体基板を化成槽に格納後、該酸化膜を除去し、前
記酸化膜を除去した半導体基板を前記化成槽から取り出
さずに、陽極化成処理を行なって形成された多孔質層を
有することを特徴とする半導体基板を提供するものであ
る。

【００１２】また、この半導体基板を用いて作製された
ことを特徴とする半導体装置をその手段とする。

【００１３】また、表面が酸化膜で保護された半導体基
板を陽極化成槽に格納後、該酸化膜を除去する工程と、
前記酸化膜を除去した半導体基板を前記陽極化成槽から
取り出さずに、陽極化成処理を行なう工程と、を有する
ことを特徴とする半導体基板の製造方法により前記課題
を解決しようとするものである。

【００１４】更にまた、前記酸化膜で保護された半導体
基板に、前記酸化膜の除去を含む洗浄を行なう工程と、
前記酸化膜を除去した前記半導体基板上に酸化膜を形成
する工程と、前記半導体基板を陽極化成槽内に格納後、
前記酸化膜を除去する工程と、前記酸化膜を除去した
後、該陽極化成槽内に陽極化成液を注入して前記半導体
基板を陽極化成する工程と、を有することを特徴とする
半導体基板の製造方法であっても良い。

【００１５】更にまた、前記酸化膜で保護された半導体
基板を、前記酸化膜を除去することなく洗浄する工程
と、前記半導体基板を陽極化成槽内に格納後、前記酸化
膜を除去する工程と、前記酸化膜を除去した後、該陽極
化成槽内に陽極化成液を注入して前記半導体基板を陽極
化成する工程と、を有することを特徴とする半導体基板
の製造方法であっても良い。

【００１６】更にまた、前記酸化膜で保護された半導体
基板を、前記陽極化成槽内に格納後、酸化膜除去液を注
入して該酸化膜を除去する工程と、前記酸化膜除去液を
排出後、陽極化成液を前記化成槽内に注入して前記半導
体基板を陽極化成する工程と、を有することを特徴とす
る半導体基板の製造方法であっても良い。

【００１７】更にまた、上述の半導体基板の製造方法を
含むことを特徴とする半導体装置の製造方法を上記課題
を解決するための手段とするものである。

【００１８】

【作用】本発明によれば、表面が酸化膜で保護された半
導体基板を化成槽に格納後、該酸化膜を除去し、前記酸
化膜を除去した半導体基板を前記化成槽から取り出さず
に、連続して陽極化成処理を行なうことにより、従来の
ように、酸化膜を除去した半導体基板にパーティクル等
が付着することがなくなる。

【００１９】また、表面が酸化膜で保護された半導体基
板を前記酸化膜を除去することなく洗浄する工程を行な
うことにより、半導体基板を汚染することがない。

【００２０】また、前記酸化膜で保護された半導体基板
を化成槽内に格納後、酸化膜除去液を注入して該酸化膜
を除去する工程と、前記酸化膜除去液を排出後、連続し
て陽極化成液を前記化成槽内に注入して前記半導体基板
を陽極化成する工程と、を有することにより、酸化膜を
除去した半導体基板が汚染されることなく、多孔質化す
ることができる。

【００２１】

【実施例】

［第１の実施例］図１は、本発明による半導体基板の製
造方法の第１の実施例を示す工程図である。ここで１は
シリコンウエハ、２は自然酸化膜、３は化成槽、４は化
成液、５は多孔質シリコン層、６はフッ酸水溶液であ
る。

【００２２】図１における工程は以下の通りである。
（ａ）シリコンウエハ１の洗浄を行う。この後、シリコ
ンウエハ１表面に自然酸化膜２を形成する。（ｂ）シリ
コンウエハ１を化成槽３中にセットして、フッ酸水溶液
６を化成槽３ないに満たす。（ｃ）シリコンウエハ１表
面の自然酸化膜２を除去する。（ｄ）フッ酸水溶液６を
排出した後化成槽３内に化成液４を満たして、陽極化成
を行い、シリコンウエハ１上に多孔質シリコン層５を形
成する。

【００２３】第１の実施例に示す工程を用いて具体的に
半導体基板を作製した一例を以下に示す。厚さ６２５μ
ｍ、直径５インチ、比抵抗０．０１〜０．０２Ωｃｍの
Ｐ型シリコンウエハを１２０℃硫酸過水（Ｈ₂ ＳＯ₄ ：
Ｈ₂ Ｏ₂ ＝５：１）で１０分間洗浄を行って、有機物お
よびパーティクルを除去する。続いて１％希フッ酸水溶
液で２０秒間処理して、Ｐ型シリコンウエハ表面の自然
酸化膜を除去する。その後、塩酸過水（ＨＣｌ：Ｈ₂ Ｏ
₂ ：Ｈ₂ Ｏ＝１：１：５）で１０分間洗浄を行って、銅
など金属イオンを除去する。続いて１％希フッ酸水溶液
で２０秒間処理して、ウエハ表面の自然酸化膜を除去す
る。その後８０℃のアンモニア過水（ＮＨ₄ ＯＨ：Ｈ₂
Ｏ₂ ：Ｈ₂ Ｏ＝１：１：５）で１０分間洗浄を行って、
有機物およびパーティクルを除去する。続いて、８０℃
の純水で１０分間洗浄を行う。各洗浄および処理工程の
後には、１０分間の純水リンスを行う。全ての洗浄処理
および純水リンスが終わった後、１２０℃硫酸過水（Ｈ
₂ ＳＯ₄ ：Ｈ₂ Ｏ₂ ＝４：１）で１０分間処理して、洗
浄したＰ型シリコンウエハ表面に数Å程度の自然酸化膜
を形成する。続いて純水リンスを１０分間行った後、ス
ピンドライヤで乾燥する。その後、化成槽中にＰ型シリ
コンウエハをセットして、２．５％希フッ酸水溶液を満
たし、２０秒間処理してＰ型シリコンウエハ表面の自然
酸化膜およびパーティクルを除去する。希フッ酸水溶液
を排出した後、化成液（ＨＦ：Ｃ₂ Ｈ ₅ ＯＨ：Ｈ₂ Ｏ＝
１：１：１）を満たす。化成液中に、Ｐ型シリコンウエ
ハの表面および裏面に対向して白金電極板をセットし
て、表面と対向する白金電極板を陰極、裏面と対向する
白金電極板を陽極として直流電流を印加すると、陽極化
成が行われ、Ｐ型シリコンウエハの表面側に多孔質シリ
コン層が形成する。１．０Ａ／ｃｍ² の電流を１４分間
流すと、Ｐ型シリコンウエハ表面に厚さ１５μｍの多孔
質シリコン層が形成する。

【００２４】第１の実施例に示す工程を用いることで、
シリコンウエハ表面へパーティクルが付着しにくく、シ
リコンウエハ表面に均一で欠陥の少ない多孔質シリコン
層を形成することができる。

【００２５】本実施例では自然酸化膜の形成に硫酸過水
を用いているが、この他に塩酸過水（例えばＨＣｌ：Ｈ
₂ Ｏ₂ ：Ｈ₂ Ｏ＝１：１：５）や、アンモニア過水（例
えばＮＨ₄ ＯＨ：Ｈ₂ Ｏ₂ ：Ｈ₂ Ｏ＝１：１：５）など
を用いることが可能である。また本実施例では自然酸化
膜およびパーティクルの除去に希フッ酸水溶液を用いて
いるが、この他に希フッ酸過水（例えばＨＦ：Ｈ₂ Ｏ
₂ ：Ｈ₂ Ｏ＝１：５：１０）や、バッファードフッ酸を
用いることも可能である。さらにパーティクルの除去方
法として、メガソニック超音波を加えたり、超純水によ
るアイススクライバや、洗浄液を高圧スプレーでウエハ
表面に吹きつける方法などがあり、これらを適当に組み
合わせて洗浄を行うことも可能である。例えば、２５℃
のアンモニア過水に超音波を加えて有機物およびパーテ
ィクルの除去を行ってから自然酸化膜除去後、陽極化成
を行うことも可能であり、化成槽中に希フッ酸を満たし
て自然酸化膜を除去する際に、パーティクル除去効果を
上げるために超音波を加えることも可能である。また希
フッ酸水溶液を高圧スプレーでウエハ表面に吹きつけて
同様の効果を得ることも可能である。

【００２６】本実施例では自然酸化膜除去以外の洗浄工
程をウェット洗浄によって行っているが、紫外線、オゾ
ンクリーニングなどドライ洗浄を用いることも可能であ
る。また、ウェット洗浄を用いる場合も、目的に合わせ
てさまざまな方法を用いることが可能である。例えば
（１）硫酸過水（２）純水リンス（３）希フッ酸処理
（４）純水リンスを行う洗浄方法、上記（１）〜（４）
の後（５）塩酸過水（６）純水リンス（７）希フッ酸処
理（８）純水リンスを行う洗浄方法、上記（１）〜
（４）の後（５）アンモニア過水（６）純水リンス
（７）８０℃の純水洗浄（８）純水リンスを行う洗浄方
法などが可能である。

【００２７】本実施例ではスピンドライヤでシリコンウ
エハの乾燥を行っているがアセトン、イソプロピルアル
コールを用いて有機乾燥を行うことも可能である。

【００２８】本実施例では特に述べていないが、化成槽
の構造は密閉型、開放型いずれの場合でも用いることが
可能である。密閉型の場合、希フッ酸水溶液および化成
液は化成槽内を循環させて、自然酸化膜除去および陽極
化成を行うことが可能である。化成槽が開放型の場合、
希フッ酸水溶液および化成液は化成槽内を循環させて、
自然酸化膜除去および陽極化成を行うことが可能であ
る。また、化成槽が開放型の場合、希フッ酸水溶液およ
び化成液は循環させないで自然酸化膜除去および陽極化
成を行うことが可能である。この場合、自然酸化膜除去
および陽極化成は、オーバーフロー方式、クイックダン
プ方式、オーバーフロー付クイックダンプ方式、カスケ
ードオーバーフロー方式、静置方式などで行うことが可
能であり、それぞれ異なる形式（例えば自然酸化膜除去
はオーバーフロー方式、陽極化成は静置方式など）で行
うことも可能である。また本実施例ではＰ型シリコンウ
エハ表面全面に多孔質シリコン層を形成しているが、ウ
エハホルダの形状や、ウエハ表面のマスクパターニング
などにより、選択的にさまざまな形状で形成することも
可能である。

【００２９】本実施例では自然酸化膜の形成されたシリ
コンウエハを用いているが、熱酸化膜の形成されたシリ
コンウエハを用いることも可能である。

【００３０】〔第２の実施例〕図２は本発明による半導
体基板の製造方法の第２の実施例を示す工程図である。
図中１〜６は図１と同一である。

【００３１】図２における工程は以下の通りである。
（ａ）シリコンウエハ１の洗浄を行う。このときシリコ
ンウエハ１表面に形成された自然酸化膜２は除去しな
い。（ｂ）シリコンウエハ１を化成槽３中にセットし
て、フッ酸水溶液６を化成槽３内に満たす。（ｃ）シリ
コンウエハ１表面の自然酸化膜２を除去する。（ｄ）フ
ッ酸水溶液６を排出した後化成槽３内に化成液４を満た
して、陽極化成を行い、シリコンウエハ１上に多孔質シ
リコン層５を形成する。

【００３２】第２の実施例に示す工程を用いて、具体的
に半導体基板を作製した一例を以下に示す。厚さ６２５
μｍ、直径５インチ、比抵抗０．０２ΩｃｍのＰ型シリ
コンウエハを、１２０℃硫酸過水（Ｈ₂ＳＯ₄：Ｈ₂Ｏ
₂＝４：１）で１０分間洗浄を行って、有機物およびパ
ーティクルを除去する。続いて純水リンスを１０分間行
った後、スピンドライヤで乾燥する。その後、化成槽中
にＰ型シリコンウエハをセットして、２．５％希フッ酸
水溶液を満たし、２０秒間処理してＰ型シリコンウエハ
表面の自然酸化膜およびパーティクルを除去する。希フ
ッ酸水溶液を排出した後、化成液（ＨＦ：Ｃ₂Ｈ₅Ｏ
Ｈ：Ｈ₂Ｏ＝１：１：１）を満たす。化成液中に、Ｐ型
シリコンウエハの表面および裏面に対向して白金電極板
をセットして、表面と対向する白金電極板を陰極、裏面
と対向する白金電極板を陽極として直流電流を印加する
と、陽極化成が行われ、Ｐ型シリコンウエハの表面側に
多孔質シリコン層が形成する。１．０Ａ／ｃｍ²の電流
を１４分間流すと、Ｐ型シリコンウエハ表面に厚さ１５
μｍの多孔質シリコン層が形成する。

【００３３】第２の実施例に示す工程を用いることで、
シリコンウエハ表面へパーティクルが付着しにくく、シ
リコンウエハ表面に均一で欠陥の少ない多孔質シリコン
層を形成することができるとともに、自然酸化膜を除去
することなくシリコンウエハの洗浄を行なうため、洗浄
工程を簡略化できるという利点がある。

【００３４】本実施例では有機物およびパーティクルの
除去に硫酸過水を用いているが、この他に８０℃のアン
モニア過水（例えばＮＨ₄ＯＨ：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏ＝
１：１：５）などを用いることが可能である。

【００３５】本実施例では自然酸化膜の形成されたシリ
コンウエハを用いているが、熱酸化膜の形成されたシリ
コンウエハを用いることも可能である。

【００３６】その他、細部について第１の実施例に示し
たことを適用することが可能である。

【００３７】〔第３の実施例〕図３は本発明による半導
体基板の製造方法の第３の実施例を示す工程図である。
ここで１〜６は図２と同一であり、７はオゾン添加純水
である。

【００３８】図３における工程は以下の通りである。
（ａ）表面に自然酸化膜２の形成されたシリコンウエハ
１を化成槽３中にセットして、オゾン添加純水７を化成
槽３内に満たす。（ｂ）オゾン添加純水７により有機物
除去を行った後、オゾン添加純水７を排出して、フッ酸
水溶液６を化成槽３内に満たす。（ｃ）シリコンウエハ
１表面の自然酸化膜２を除去した後、フッ酸水溶液６を
排出して、化成槽３内に化成液４を満たす。（ｄ）陽極
化成を行って、シリコンウエハ１上に多孔質シリコン層
５を形成する。

【００３９】第３の実施例に示す工程を用いて、具体的
に半導体基板を作製した一例を以下に示す。厚さ６２５
μｍ、直径５インチ、比抵抗１０ΩｃｍのＰ型シリコン
ウエハを化成槽中にセットした後、２５ｐｐｍのオゾン
添加純水を満たし、１０分間洗浄を行って有機物を除去
する。オゾン添加純水を排出した後、５％希フッ酸過水
で２０秒間処理を行ってＰ型シリコンウエハ表面の自然
酸化膜、パーティクルおよび金属イオンを除去する。希
フッ酸過水を排出した後、化成液（ＨＦ：Ｃ₂Ｈ₅Ｏ
Ｈ：Ｈ₂Ｏ＝１：１：１）を満たして陽極化成を行う。
１．０Ａ／ｃｍ²の電流を７分間流すと、Ｐ型シリコン
ウエハ表面に厚さ８μｍの多孔質シリコン層が形成す
る。

【００４０】第３の実施例に示す工程を用いることで、
シリコンウエハ表面へパーティクルが付着しにくく、シ
リコンウエハ表面に均一で欠陥の少ない多孔質シリコン
層を形成することができるとともに、シリコンウエハの
洗浄から陽極化成までを同一の装置内で行うことができ
るため、洗浄作業が簡略化できるとともに、洗浄ライン
からの搬送時にパーティクルが付着する問題が生じない
という利点がある。

【００４１】その他、細部については第１の実施例に示
す場合を適用することが可能である。

【００４２】〔第４の実施例〕図４は本発明による半導
体基板の製造方法の一応用例を示す工程図である。ここ
で１はシリコンウエハ、２は自然酸化膜、５は多孔質シ
リコン層、８は単結晶シリコン層、９は酸化膜、１０は
別のシリコンウエハである。

【００４３】図４における工程は以下の通りである。
（ａ）シリコンウエハ１を洗浄した後、自然酸化膜２を
形成する。あるいはシリコンウエハ１を自然酸化膜２を
残したまま洗浄を行う。（ｂ）自然酸化膜２を除去した
後、陽極化成を行ってシリコンウエハ１上に多孔質シリ
コン層５を形成する。（ｃ）多孔質シリコン層上にエピ
タキシャル成長を行って単結晶シリコン層８を形成す
る。（ｄ）単結晶シリコン層８と、別のシリコンウエハ
１０上に形成した酸化膜９とを貼り合わせる。（ｅ）熱
処理を行った後、シリコンウエハ１と多孔質シリコン層
５とを選択的に除去して、酸化膜９上に単結晶シリコン
層８が形成されたＳＯＩ構造の半導体基板を得ることが
できる。

【００４４】第４の実施例で示した工程を用いて、具体
的にＳＯＩ基板を作製した一例を以下に示す。厚さ６２
５μｍ、直径５インチ、比抵抗０．０１ΩｃｍのＰ型シ
リコンウエハを８０℃のアンモニア過水（ＮＨ₄ＯＨ：
Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏ＝１：１：５）で１０分間洗浄後、
２．５ｐｐｍのオゾンを添加した純水で１０分間洗浄を
行う。その後、Ｐ型シリコンウエハを化成槽にセットし
て２．５％希フッ酸水溶液を満たし、２０秒間処理して
Ｐ型シリコンウエハ表面の自然酸化膜を除去する。希フ
ッ酸水溶液を排出した後、化成液を満たし、第１の実施
例に示す方法で陽極化成を行って、Ｐ型シリコンウエハ
上に厚さ１５μｍの多孔質シリコン層を形成する。

【００４５】このＰ型シリコンウエハを４００℃で４５
分間酸化した後、２０秒間の希フッ酸処理を行う。この
後、多孔質シリコン層上にエピタキシャル成長を行って
単結晶シリコン層を形成する。例えば９００℃、８０Ｔ
ｏｒｒ、ジクロロシラン０．１リットル／ｍｉｎ、水素
２３０リットル／ｍｉｎで３９分間エピタキシャル成長
を行うと、多孔質シリコン層上に厚さ２．６μｍの単結
晶シリコン層を得ることができる。

【００４６】この単結晶シリコン層を、別のシリコンウ
エハ（直径５インチ、厚さ６２５μｍ）上に形成した厚
さ８０００Åの酸化膜とを、大気中で貼り合わせた後、
１１５０℃で５分間熱処理を行って両者を完全に貼り合
わせる。その後フッ硝酸（ＨＦ：ＨＮＯ₃：ＣＨ₃ＣＯ
ＯＨ＝２４：２００：２００）でＰ型シリコン基板を、
フッ酸過水（ＨＦ：Ｈ₂Ｏ₂＝１：５）で多孔質シリコ
ン層をそれぞれエッチングした後、単結晶シリコン層を
１．６μｍ研磨して、厚さ８０００Åの酸化膜上に厚さ
１μｍの単結晶シリコン層が形成されたＳＯＩ構造の半
導体基板が得られる。

【００４７】第４の実施例に示す工程を用いることで、
パーティクルなどの影響による欠陥が少なく、均一に形
成された多孔質シリコン層を有する半導体基板を用い
て、ＳＯＩ構造の半導体基板を作製することができる。
多孔質シリコン層表面にパーティクルが付着した状態で
エピタキシャル成長を行うと、その部分は単結晶シリコ
ン層が成長せず、ピットとよばれる単結晶シリコン層の
欠落した部分が生じる。このピットは、以後の貼り合わ
せ工程で、ウエハの貼り合わないボイドとよばれる領域
の核となる場合があり、またボイドの核とならない場合
でも、単結晶シリコン層上に種々のデバイス作製を行っ
た場合、ピットの部分には素子や配線を形成できないた
め、デバイスが目的通り動作しないという問題が生じ
る。また、シリコンウエハ表面が均一に化成されない場
合、その部分が核となって上記のピットのような欠陥を
生じる場合がある。さらに、多孔質シリコン層の厚さが
不均一になった場合、エッチングを均一に行うことがで
きないため、単結晶シリコン層がオーバーエッチングさ
れるなどのダメージをうけるという問題が生じる。従っ
て、本実施例に示す工程を用いることで均一に形成さ
れ、欠陥の少ない単結晶シリコン層が得られるととも
に、この単結晶シリコン層上に形成されたデバイスには
欠陥が少ないため、高品質な半導体装置を高歩留で生産
することが可能となる。例えば、ＴＦＴ液晶画像表示装
置を作製する場合、ＳＯＩ基板を用いることで高速動作
が可能となり、高精細な画像表示素子を形成することが
可能となるが、本実施例に示す工程を用いることで、画
像表示素子の欠陥を少なくすることができるため、欠陥
の少ない画像表示が可能となる。また、目的通りの画像
表示が行えることから、製造上の歩留を向上することが
可能となる。

【００４８】本実施例では具体例として種々の数値を挙
げているが、いずれもここに挙げた数値のみに限定され
ず、さまざまな範囲の中で自由に選択することが可能で
ある。例えばウエハの貼り合わせ時の熱処理温度として
は８００〜１１５０℃の範囲で任意に選択することが可
能である。

【００４９】陽極化成前のウエハ洗浄方法および自然酸
化膜除去方法については第１〜第３の実施例に示すよう
に種々の方法を用いることが可能である。

【００５０】多孔質シリコン層上へのエピタキシャル成
長法としては熱分解法、分子線エピタキシー法などさま
ざまな方法を用いることが可能である。また、エピタキ
シャル成長に用いられるソースガスはジクロロシランの
他、トリクロロシラン、シランガスなどを用いることも
可能である。Ｐ型シリコンウエハおよび多孔質シリコン
層のエッチングについても本実施例以外に種々の方法が
可能であり、またＰ型シリコンウエハを研削して除去し
た後、多孔質シリコン層のみエッチングにより除去する
ことも可能である。

【００５１】〔第５の実施例〕図５は本発明により作製
された半導体装置の一応用例を示す。ここで１はＰ型シ
リコン層、５は多孔質シリコン層、１１および１２は金
属電極である。

【００５２】図５に示す半導体装置は以下に示す工程に
より作製される。第１および第２の実施例に示す工程に
より、Ｐ型シリコン層１上に多孔質シリコン層５を形成
する。この後、Ｐ型シリコン層１上および多孔質シリコ
ン層５上に金属電極１１および１２を形成して図５に示
す半導体装置を得る。この半導体装置は発光素子であ
り、金属電極１１を陰極、１２を陽極として直流電流を
印加すると、多孔質シリコン層５が発光するものであ
る。

【００５３】図５に示す発光素子を具体的に作製した一
例を以下に示す。第１〜第３の実施例に示すいずれかの
工程により、陽極化成を行ってＰ型シリコンウエハ上に
多孔質シリコン層を形成する。ここでＰ型シリコンウエ
ハは、面方位＜１１１＞、比抵抗１０〜２０Ωｃｍであ
り、陽極化成は１０ｍＡ／ｃｍ²で５分間行って、厚さ
３μｍの多孔質シリコン層を得る。このとき、多孔質シ
リコン層はシリコン窒化膜によりマスクパターニングを
行って画素６ｍｍ×６ｍｍとして形成する。この後、多
孔質シリコン層上に厚さ１００Åの金薄膜を、Ｐ型シリ
コンウエハ裏面上に厚さ２０００Åのアルミニウム薄膜
を、それぞれ蒸着して金属電極を形成する。この素子に
７Ｖ、９０ｍＡ／ｃｍ²の直流電流を印加すると、多孔
質シリコン層から橙色の可視面発光が得られる。図５に
示す発光素子は最も単純な形式を示しており、この他に
も種々の形式をとることが可能である。また発光素子以
外にも種々の半導体装置に応用することが可能である。

【００５４】本実施例では具体例として種々の数値を挙
げているが、いずれもここに挙げた数値のみに限定され
ず、目的に応じて自由に選択することが可能である。例
えば、発光部のサイズ、金属電極のサイズなどがこれに
あてはまる。また金属電極の種類についてもさまざまな
ものを用いることが可能である。陽極化成以前の工程に
ついては、第１〜第３の実施例に示すようにさまざまな
方法をとることが可能である。

【００５５】本発明により作製された半導体基板を用い
て、本実施例に示すような半導体装置を形成する場合、
パーティクルなどによる欠陥が少なく、均一に形成され
た多孔質シリコン層を利用することができるので、目的
通りの動作を行う素子が得られ、従来と同程度のコスト
で高歩留が可能となる。発光素子の場合、欠陥が少なく
均一な多孔質シリコン層を形成できることから、発光効
率の安定化、素子構造の微細化などが可能となる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、表面に酸化膜を形
成した半導体基板を化成槽に格納後、酸化膜を除去し、
酸化膜を除去した半導体基板を化成槽から取り出さずに
陽極化成を行うことで、半導体基板表面に多孔質半導体
層を確実に、かつ均一に形成できる効果がある。

【００５７】またこのことにより、多孔質半導体層を利
用する半導体プロセスおよび多孔質半導体層を有する半
導体装置において、従来と同程度のコストで、歩留を大
きく向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による半導体基板の製造方法の第１の実
施例を示す工程図。

【図２】本発明による半導体基板の製造方法の第２の実
施例を示す工程図。

【図３】本発明による半導体基板の製造方法の第３の実
施例を示す工程図。

【図４】本発明による半導体基板の製造方法の一応用例
を示す工程図。

【図５】本発明により作製された半導体装置の一応用例
を示す断面模式図。

【図６】従来の陽極化成の工程図。

【符号の説明】

１シリコンウエハ（シリコン層）２自然酸化膜３化成槽４化成液５多孔質シリコン層６フッ酸水溶液７オゾン添加純水８単結晶シリコン層９酸化膜１０別のシリコンウエハ１１金属電極１２金属電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面が酸化膜で保護された半導体基板を
化成槽に格納後、該酸化膜を除去し、前記酸化膜を除去
した半導体基板を前記化成槽から取り出さずに、陽極化
成処理を行なって形成された多孔質層を有することを特
徴とする半導体基板。
【請求項２】請求項１に記載の半導体基板を用いて作
製されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】表面が酸化膜で保護された半導体基板を
陽極化成槽に格納後、該酸化膜を除去する工程と、前記酸化膜を除去した半導体基板を前記陽極化成槽から
取り出さずに、陽極化成処理を行なう工程と、を有する
ことを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項４】前記酸化膜で保護された半導体基板に、
前記酸化膜の除去を含む洗浄を行なう工程と、前記酸化膜を除去した前記半導体基板上に酸化膜を形成
する工程と、前記半導体基板を陽極化成槽内に格納後、前記酸化膜を
除去する工程と、前記酸化膜を除去した後、該陽極化成槽内に陽極化成液
を注入して前記半導体基板を陽極化成する工程と、を有
することを特徴とする請求項３に記載の半導体基板の製
造方法。
【請求項５】前記酸化膜で保護された半導体基板を、
前記酸化膜を除去することなく洗浄する工程と、前記半導体基板を陽極化成槽内に格納後、前記酸化膜を
除去する工程と、前記酸化膜を除去した後、該陽極化成槽内に陽極化成液
を注入して前記半導体基板を陽極化成する工程と、を有
することを特徴とする請求項３に記載の半導体基板の製
造方法。
【請求項６】前記酸化膜で保護された半導体基板を、
前記陽極化成槽内に格納後、酸化膜除去液を注入して該
酸化膜を除去する工程と、前記酸化膜除去液を排出後、陽極化成液を前記化成槽内
に注入して前記半導体基板を陽極化成する工程と、を有
することを特徴とする請求項３に記載の半導体基板の製
造方法。
【請求項７】請求項３〜６のいずれか１項に記載の半
導体基板の製造方法による半導体基板に半導体装置を形
成する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造
方法。