JPH08279605A

JPH08279605A - 張り合わせ基板の製造方法

Info

Publication number: JPH08279605A
Application number: JP11675195A
Authority: JP
Inventors: Makoto Hashimoto; 誠橋本
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-02-09
Filing date: 1995-05-16
Publication date: 1996-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、ＳＩＭＯＸ基板を用いたＳＯＩ基
板の製造において生じるシリコン基板と酸化層との界面
およびその近傍の欠陥層を含まないＳＯＩ層の形成を図
る。【構成】第１工程で、シリコン基板11中に酸素を導入
して熱処理を行うことにより酸化層12を形成しその上部
のシリコン基板11でシリコン層13を形成するとともに、
シリコン層13の表面に酸化シリコン層14を形成する。第
２工程で、シリコン層13の表面に少なくとも酸化シリコ
ン層14を介して他の基板16に張り合わせる。第３工程
で、シリコン基板11をその裏面側から除去し、さらに酸
化層12をシリコン層13に対して選択的に除去する。第４
工程で、残したシリコン層13に生じている欠陥層22を除
去してＳＯＩ層17を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、張り合わせと選択研磨
を組み合わせた張り合わせ基板の製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】酸化シリコンのような絶縁膜上の単結晶
シリコン層にトランジスタを形成するＳＯＩ（Silicon
on Insulator）技術は、優れた耐放射線特性、ラッチア
ップ耐性を有し、ショートチャネル効果の抑制にも適し
ている。このＳＯＩ技術では、絶縁膜上に薄膜の単結晶
シリコン層（ＳＯＩ層）を形成するかが重要であり、こ
れを実現するための一つの方法として、いわゆるＳＩＭ
ＯＸ（Separation by Implanted Oxygen）技術を利用し
た方法が提案されている。この方法は、シリコン基板中
に高ドーズ量の酸素（Ｏ⁺）をイオン注入し、高温でア
ニーリングすることで、シリコン基板中に酸化層を形成
する。その後上記シリコン基板の表面に少なくとも酸化
シリコン膜を介して他の基板に張り合わせる。そして上
記シリコン基板の裏面側からこのシリコン基板を除去
し、さらに酸化層を選択的に除去することで、上記酸化
シリコン膜上にシリコン基板を残す。この残したシリコ
ン基板が単結晶シリコン薄膜のＳＯＩ層になる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記方法では、イオン
注入を用いているため、シリコン基板中の欠陥密度は、
通常のチョクラルスキー法によって形成される単結晶シ
リコンの１００倍程度になる。この欠陥（例えば結晶欠
陥）は、酸化層とシリコン基板との界面に集中している
ことが知られている。このように欠陥が多いと、シリコ
ン基板からなるＳＯＩ層に素子（例えばトランジスタ）
を形成した場合、素子特性の低いものになる。また、Ｓ
ＩＭＯＸ技術の酸化層の代わりに、シリコン基板中に不
純物層を形成し、この不純物層を選択的に除去する方法
でも、同様の課題が生じる。

【０００４】本発明は、イオン注入で生じる欠陥を含ま
ないＳＯＩ層を有する張り合わせ基板の製造方法を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされた張り合わせ基板の製造方法であ
る。第１の方法では、第１工程で、シリコン基板中に酸
素を導入し、熱処理を行うことにより酸素を導入した領
域に酸化層を形成して、この酸化層上のシリコン基板を
シリコン層とする。続いてシリコン層の表面に絶縁層を
形成する。そして第２工程で、シリコン層の表面に少な
くとも上記絶縁層を介して他の基板に張り合わせる。続
いて第３工程で、シリコン基板をその裏面側から除去
し、さらに酸化層をシリコン層に対して選択的に除去す
る。その後第４工程で、シリコン層に形成されている欠
陥層を除去して、シリコン層からなるＳＯＩ層を形成す
る。

【０００６】また第２の方法では、第１工程で、シリコ
ン基板中に酸素を導入した後、熱処理を行うことによっ
て酸素を導入した領域に酸化層を形成する。そして酸化
層上のシリコン基板をシリコン層とする。続いてシリコ
ン層の表面側に溝を形成した後、この溝を埋め込む状態
にシリコン層の表面に絶縁層を形成する。その後第１の
方法と同様に第２，第３工程を行って、第４工程で、シ
リコン層に形成されている欠陥層を除去するとともに、
溝内の絶縁層を研磨ストッパにしてこのシリコン層を研
磨し、溝間にシリコン層からなるＳＯＩ層を形成する。

【０００７】第３の方法では、第１工程で、シリコン基
板の表面に絶縁層を形成するとともに、この絶縁層を形
成する前または形成した後にシリコン基板中に不純物層
を形成する。そして不純物層上のシリコン基板をシリコ
ン層とする。次いで第２工程で、シリコン基板の表面に
少なくとも絶縁層を介して他の基板に張り合わせる。続
いて第３工程で、シリコン基板をその裏面側から除去
し、さらに不純物層をシリコン層に対して選択的に除去
する。その後第４工程で、シリコン層に形成されている
欠陥層を除去して、シリコン層からなるＳＯＩ層を形成
する。

【０００８】また第４の方法では、第１工程で、シリコ
ン基板中に不純物層を形成してこの不純物層上のシリコ
ン基板をシリコン層とし、次いでシリコン層の表面側に
溝を形成した後、この該溝を埋め込む状態にシリコン層
の表面に絶縁層を形成する。その後第３の方法と同様に
第２，第３工程を行って、第４工程で、シリコン層に形
成されている欠陥層を除去するとともに、溝内の絶縁層
を研磨ストッパにしてこのシリコン層を研磨し、溝間に
シリコン層からなるＳＯＩ層を形成する。

【０００９】

【作用】上記第１，第２の方法では、シリコン基板中に
形成した酸化層とシリコン基板との界面およびその近傍
に欠陥層を生じるが、第４工程で、その欠陥層は除去さ
れる。このため、シリコン層（シリコン基板）からなる
ＳＯＩ層には、酸化層の形成に伴う欠陥は存在しない。

【００１０】また上記第２の方法では、シリコン層の表
面側に溝を形成しこの溝内に絶縁層を埋め込むことか
ら、ＳＯＩ層は溝内に埋め込まれた絶縁層によって電気
的に分離される。

【００１１】上記第３，第４の方法では、シリコン基板
中に形成した不純物層とシリコン基板との界面およびそ
の近傍に欠陥層を生じるが、第４工程で、その欠陥層は
除去される。このため、シリコン層（シリコン基板）か
らなるＳＯＩ層には、不純物層の形成に伴う欠陥は存在
しない。

【００１２】また上記第４の方法では、第２の方法と同
様に、シリコン層の表面側に溝を形成しこの溝内に絶縁
層を埋め込むことから、ＳＯＩ層は溝内に埋め込まれた
絶縁層によって電気的に分離される。

【００１３】

【実施例】第１発明の実施例を図１の製造工程図によっ
て説明する。図１では一例としてＳＩＭＯＸ技術を利用
した張り合わせ基板（以下、ＳＯＩ基板という）の製造
方法を示す。

【００１４】図１の（１）に示すように、第１工程で
は、イオン注入法によって、単結晶シリコンからなるシ
リコン基板１１中に酸素（例えばＯ⁺）を導入して、酸
素を含む層を形成する。このイオン注入は、例えばドー
ズ量を１Ｅ〔以下、Ｅ（exa ）はＳＩ単位系における接
頭語で×１０¹⁸を表す〕個・ｃｍ^-2、注入深さを例えば
２００ｎｍに設定する。その後、シリコンと注入した酸
素（Ｏ₂）とが反応する条件で熱処理を行い、上記酸素
を含む層を酸化して酸化層１２を形成する。そしてこの
酸化層１２上のシリコン基板１１がシリコン層１３にな
る。さらに熱酸化およびＣＶＤ法によって、上記シリコ
ン層１３の表面上に絶縁層として、酸化シリコン層（厚
さが例えば１００ｎｍ〜１μｍの間の所定の厚さ）１４
を形成する。このように、少なくともシリコン層１３と
の界面に形成する酸化シリコン層１４を熱酸化膜とする
ことで、シリコン層１３と酸化シリコン層１４との界面
の界面準位が低減される。上記イオン注入では、イオン
注入領域（酸化層１２）とシリコン基板１１との界面お
よびその近傍には欠陥層２１，２２（例えば結晶欠陥）
が生じる。

【００１５】次いで図１の（２）に示す第２工程を行
う。この工程では、さらにＣＶＤ法によって、上記酸化
シリコン層１４上に多結晶シリコン層１５（例えば厚さ
が５μｍ）を形成する。そして、多結晶シリコン層１５
の表面側を平坦化研磨して平坦な張り合わせ面を形成す
る。その後、上記多結晶シリコン層１５の表面を他の基
板１６（例えばシリコン基板）の表面に張り合わせる。
この張り合わせは、多結晶シリコン層１５と他の基板１
６との水素結合力で合体させた後、例えば酸素（Ｏ₂）
雰囲気中で８５０℃、３０分間の熱処理を行うことによ
る。

【００１６】続いて図１の（３）に示す第３工程を行
う。まずシリコン基板１１を上下逆さまにしてシリコン
基板１１の裏面が上向きになるようにする。図ではシリ
コン基板１１の裏面を上向きにした状態で示した。また
この工程で除去する部分は２点鎖線および１点鎖線で示
した。この工程では、シリコン基板１１の２点鎖線で示
す部分をその裏面側から研削、研磨し、酸化層１２で一
旦止める。このとき、欠陥層２１も除去される。続いて
エッチング液として例えばフッ酸水溶液を用いて、酸化
層１２（１点鎖線で示す部分）を下地になるシリコン層
１３に対して選択的にエッチングして除去する。また
は、テトラフルオロメタン（ＣＦ₄）と酸素（Ｏ₂）と
の混合ガスを用いたドライエッチングによって酸化層１
２を除去してもよい。

【００１７】その後図１の（４）に示す第４工程を行
う。この工程では、例えば、精密研磨（例えばメカノケ
ミカルポリシング）によって、上記シリコン層１３の上
層に生じている欠陥層２２（２点鎖線で示す部分）を除
去する。この欠陥層２２の除去はエッチングによって行
ってもよい。このようにして、酸化シリコン層１４上に
シリコン層１３からなる欠陥のない単結晶シリコンのＳ
ＯＩ層１７が形成され、ＳＯＩ基板１が製造される。

【００１８】上記実施例では欠陥層２２を除去するた
め、第１工程で形成する酸化層１２は、第４工程での欠
陥層２２の除去量を見込んだ深さに形成する必要があ
る。

【００１９】上記第１の方法の実施例では、第１工程の
イオン注入で酸化層１２とシリコン基板１１との界面お
よびその近傍に欠陥層２２を生じるが、第４工程で、形
成されるＳＯＩ層１７側の欠陥層２２は除去される。こ
のため、ＳＯＩ層１７には酸化層１２の形成に伴う欠陥
は存在しない。

【００２０】次に第２発明の実施例を図２の製造工程図
によって説明する。図２では一例としてＳＩＭＯＸ技術
を利用するとともに、ＳＯＩ層となるＳＯＩ層を島状に
形成する方法を示す。また、図では上記図１で説明した
のと同様の構成部品には同一符号を付した。

【００２１】図２の（１）に示すように、第１工程で
は、上記第１発明と同様に、イオン注入法によってシリ
コン基板１１中に酸素（例えばＯ⁺）を導入した後、熱
処理によって導入した酸素とシリコン基板のシリコンと
を酸化反応させて酸化層１２を形成する。そしてこの酸
化層１２上のシリコン基板１１がシリコン層１３にな
る。上記イオン注入では、イオン注入領域（酸化層１
２）とシリコン基板１１との界面およびその近傍には欠
陥層２１，２２（例えば結晶欠陥）が生じる。次いでリ
ソグラフィー技術とエッチングとによって、上記シリコ
ン層１３の表面側に素子分離となる溝３１を形成する。
この溝３１は、上記欠陥層２２に達しないように形成す
る。その後熱酸化およびＣＶＤ法によって、上記溝３１
を埋め込む状態に上記シリコン層１３の表面上に絶縁層
として、酸化シリコン層（厚さが例えば１００ｎｍ〜１
μｍの間の所定の厚さ）１４を形成する。

【００２２】次いで上記第１発明の実施例で説明したと
同様に、第２工程および第３工程を行って、シリコン基
板１１の裏面側から酸化層１２までを除去する。そして
図２の（２）に示すように、他の基板１６上に多結晶シ
リコン層１５，酸化シリコン層１４，シリコン層１３を
積層した状態を形成する。したがって、シリコン層１３
の表層には欠陥層２２が残っている。

【００２３】その後図２の（３）に示す第４工程を行
う。この工程では、上記第１発明の実施例で説明した第
４工程と同様にして、シリコン層１３の表層に生じてい
る欠陥層２２（２点鎖線で示す部分）を除去する。その
際、溝３１に埋め込まれた酸化シリコン層１４を研磨ス
トッパとしてシリコン層１３の１点鎖線で示す部分を研
磨することによって、酸化シリコン層１４上にシリコン
層１３からなるＳＯＩ層１７が島状に形成される。この
ようにして、欠陥のないＳＯＩ基板２が製造される。

【００２４】上記実施例では欠陥層２２を除去するた
め、第１工程で形成する酸化層１２は、第４工程での欠
陥層２２の除去量を見込んだ深さに形成する必要があ
る。

【００２５】上記第２の方法の実施例では、第１工程の
イオン注入では、酸化層１２とシリコン基板１１との界
面およびその近傍に欠陥層２２を生じるが、第４工程
で、ＳＯＩ層１７側のの欠陥層２２は除去される。この
ため、ＳＯＩ層１７には酸化層１２の形成に伴う欠陥は
存在しない。また、溝３１を形成することから、ＳＯＩ
層１７は溝３１に埋め込まれた酸化シリコン層１４によ
って電気的に分離される。

【００２６】次に第３発明の実施例を図３の製造工程図
によって説明する。図３では一例として上記第１発明で
説明した酸化層の代わりに不純物層を用いて形成するＳ
ＯＩ基板の製造方法を示す。また、図では上記図１で説
明したのと同様の構成部品には同一符号を付した。

【００２７】図３の（１）に示すように、第１工程で
は、イオン注入法によって、シリコン基板１１にホウ素
（例えばＢ⁺）イオンを注入して、このシリコン基板１
１の内部に高濃度の不純物層１８を形成する。この不純
物層１８はシリコン基板１１に対してエッチング選択比
が取れるように、例えばホウ素によって形成される。そ
してイオンの注入分布を考慮して、高エネルギーでイオ
ン注入する必要があり、その注入深さは例えば５００ｎ
ｍ以上に設定する。また、ホウ素の注入濃度が、例えば
１０Ｅ個・ｃｍ^-3以上、好ましくは５０Ｅ個・ｃｍ^-3〜
１００Ｅ個・ｃｍ ^-3の高濃度になるようにドーズ量を設
定する。このようなイオン注入条件によって、不純物層
１８上に厚さが０．１μｍ〜１．０μｍの範囲の所定膜
厚のシリコン層１３が形成される。上記イオン注入で
は、不純物層１８とシリコン基板１１との界面およびそ
の近傍には欠陥層２１，２２（例えば結晶欠陥）が生じ
る。

【００２８】次いで熱酸化およびＣＶＤ法によって、シ
リコン層１３の表面上に絶縁層として、酸化シリコン層
（厚さが例えば１００ｎｍ〜１μｍの間の所定の厚さ）
１４を形成する。

【００２９】ここでは、酸化シリコン層１４を形成する
前に、上記不純物層１８を形成したが、酸化シリコン層
１４を形成した後に、例えばイオン注入法によって上記
不純物層１８を形成することも可能である。この場合に
は、酸化シリコン層１４を通してのイオン注入となるた
め、上記よりもさらに高エネルギーでイオン注入するこ
とになる。

【００３０】次に図３の（２）に示す第２工程を行う。
この工程では、さらにＣＶＤ法によって、上記酸化シリ
コン層１４上に多結晶シリコン層１５（例えば厚さが５
μｍ）を形成する。そして、多結晶シリコン層１５の表
面側を平坦化研磨して平坦な張り合わせ面を形成する。

【００３１】そして上記多結晶シリコン層１５の表面を
他の基板１６（例えばシリコン基板）の表面に張り合わ
せる。この張り合わせは、多結晶シリコン層１５と他の
基板１６との水素結合力で合体させた後、例えば酸素
（Ｏ₂）雰囲気中で８５０℃、３０分間の熱処理を行う
ことによる。そして、シリコン基板１１を上下逆さまに
してシリコン基板１１の裏面が上向きになるようにす
る。図ではシリコン基板１１の裏面を上向きにした状態
で示した。

【００３２】次に図３の（３）に示す第３工程を行う。
なお、この工程で除去する部分は、２点鎖線、１点鎖
線、破線で示している。この工程では、シリコン基板１
１をその裏面側から研削し、図面の２点鎖線で示すシリ
コン基板１１の部分を除去して上記不純物層１８の手
前、例えばシリコン基板１１が３μｍ〜３０μｍ程度の
厚さだけ残る状態のときに研削を止める。この残す量は
望ましくは５μｍ〜１０μｍ程度である。不純物層１８
の近傍に近づいたときに研磨によってシリコン基板１１
の除去を行ってもよい。

【００３３】続いてアルカリ性のエッチング液として、
例えば２０％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液で８０
℃で、不純物層１８上に残したシリコン基板１１（１点
鎖線で示す部分）をエッチングする。上記エッチングで
は、エチレンジアミン−ピロカテコール水溶液（Ethlen
diamne-Pyrocatechol-Water:EDW,組成はEthlendiamne:1
7ml,Pyrocatechol:3g,Water:8ml ）を用いることもでき
る。このエッチングによって、欠陥層２１も除去され
る。

【００３４】このシリコン基板１１のエッチングでは、
シリコン基板１１と不純物層１８とでは不純物濃度がお
よそ３桁〜６桁程度違うため、エッチングレートが２桁
程度違う。そのため、たとえ張り合わせる前のシリコン
基板１１に厚さのばらつきによって、残したシリコン基
板１１の膜厚がばらついていても、シリコン基板１１の
エッチングは不純物層１８で停止する。

【００３５】次に、酸性のエッチングとして、例えばフ
ッ酸（ＨＦ）：硝酸（ＨＮＯ₃）：酢酸（ＣＨ₃ＣＯＯ
Ｈ）＝１：３：８の割合の混合液を用いて、不純物層１
８（破線で示す部分）をエッチング除去する。その結
果、不純物層１８がエッチング除去されて、エッチング
レートの遅いシリコン層１３が残る。このシリコン層１
３の表層には欠陥層２２が残っている。

【００３６】その後図３の（４）に示す第４工程を行
う。この工程では、例えば、精密研磨（例えばメカノケ
ミカルポリシング）によって、上記シリコン層１３の表
層に生じている欠陥層２２（２点鎖線で示す部分）を除
去する。この欠陥層２２の除去はエッチングによって行
ってもよい。このようにして、酸化シリコン層１４上に
シリコン層１３からなる欠陥のない単結晶シリコンのＳ
ＯＩ層１７が形成され、ＳＯＩ基板３が製造される。

【００３７】上記実施例では欠陥層２２を除去するた
め、第１工程で形成する不純物層１８は、第４工程での
欠陥層２２の除去量を見込んだ深さに形成する必要があ
る。

【００３８】上記第３の方法の実施例では、第１工程の
イオン注入で不純物層１８とシリコン基板１１との界面
およびその近傍に欠陥層２２を生じるが、第４工程で、
形成されるＳＯＩ層１７側の欠陥層２２は除去される。
このため、ＳＯＩ層１７には不純物層１８の形成に伴う
欠陥は存在しない。

【００３９】上記第３の方法の実施例では、不純物層１
８を形成するためにホウ素（Ｂ⁺）をイオン注入した
が、ホウ素の代わりに窒素（Ｎ⁺）またはゲルマニウム
（Ｇｅ ⁺）をイオン注入してもよい。

【００４０】まず、窒素をイオン注入して不純物層１８
を形成する場合を以下に説明する。なお、上記第３の方
法の実施例とは不純物層１８の成分のみが異なるので、
ここでの説明では上記図３を用いる。

【００４１】図３の（１）に示すように、第１工程で
は、イオン注入法によって、シリコン基板１１中に窒素
（Ｎ⁺）を導入して、窒素を含む層を形成する。このイ
オン注入は、例えばドーズ量を１Ｅ個・ｃｍ^-2、注入深
さを例えば２００ｎｍに設定する。その後、イオン注入
によって発生した結晶欠陥等を回復するための熱処理を
行って、窒化シリコン層からなる不純物層１８を形成す
る。そしてこの不純物層１８上のシリコン基板１１がシ
リコン層１３になる。このイオン注入でも、上記説明し
たのと同様に、不純物層１８とシリコン基板１１との界
面およびその近傍には欠陥層２１，２２（例えば結晶欠
陥）が生じる。

【００４２】その後、上記図３の（１）〜（４）によっ
て説明した熱酸化およびＣＶＤ法による酸化シリコン層
１４を形成する工程以降を行う。

【００４３】このとき図３の（３）に示すように、不純
物層１８上に残したシリコン基板１１（１点鎖線で示す
部分）の除去は、不純物層１８を研磨ストッパにした精
密研磨（例えばメカノケミカルポリシング）によって行
う。さらに、窒化シリコンからなる不純物層１８の除去
は、例えば熱リン酸溶液を用いたウェットエッチングに
よる。

【００４４】上記のように、窒素をイオン注入して不純
物層１８を形成する方法でも、上記第３の方法の実施例
で説明したのと同等の効果が得られる。

【００４５】次にゲルマニウムをイオン注入して不純物
層１８を形成する場合を以下に説明する。なお、上記第
３の方法の実施例とは不純物層１８の成分のみが異なる
ので、ここでの説明でも上記図３を用いる。

【００４６】図３の（１）に示すように、第１工程で
は、イオン注入法によって、シリコン基板１１中にゲル
マニウム（Ｇｅ⁺）を導入して、ゲルマニウムを含む層
を形成する。このイオン注入は、例えばドーズ量を０．
１Ｅ個・ｃｍ^-2、注入深さを例えば２００ｎｍに設定す
る。その後、イオン注入によって発生した結晶欠陥等を
回復するための熱処理を行って、シリコン・ゲルマニウ
ム化合物層からなる不純物層１８を形成する。そしてこ
の不純物層１８上のシリコン基板１１がシリコン層１３
になる。このイオン注入でも、上記説明したのと同様
に、不純物層１８とシリコン基板１１との界面およびそ
の近傍には欠陥層２１，２２（例えば結晶欠陥）が生じ
る。

【００４７】その後、上記図３の（１）〜（４）によっ
て説明した熱酸化およびＣＶＤ法による酸化シリコン層
１４を形成する工程以降を行う。上記イオン注入でも、
上記説明したのと同様に、不純物層１８とシリコン基板
１１との界面およびその近傍には欠陥層２１，２２（例
えば結晶欠陥）が生じる。

【００４８】このとき図３の（３）に示すように、不純
物層１８上に残したシリコン基板１１（１点鎖線で示す
部分）の除去は、不純物層１８を研磨ストッパにした精
密研磨（例えばメカノケミカルポリシング）によって行
う。さらに、シリコン・ゲルマニウム化合物層からなる
不純物層１８の除去は、例えば過酸化水素水（Ｈ₂Ｏ₂
＋Ｈ₂Ｏ）を用いたウェットエッチングによる。または
洗浄に用いるような過酸化水素水にアンモニア水（ＮＨ
₃・Ｈ₂Ｏ）または塩酸（ＨＣｌ・Ｈ₂Ｏ）を添加した
ものを用いることも可能である。このような洗浄に用い
るような溶液の場合には、過酸化水素水（Ｈ₂Ｏ₂＋Ｈ
₂Ｏ）を主たる成分としたものを用いる。

【００４９】上記のように、ゲルマニウムをイオン注入
して不純物層１８を形成する方法でも、上記第３の方法
の実施例で説明したのと同等の効果が得られる。

【００５０】次に第４発明の実施例を図４の製造工程図
によって説明する。図４では一例として不純物層を用い
るとともに、ＳＯＩ層となるＳＯＩ層を島状に形成する
方法を示す。

【００５１】図４の（１）に示すように、第１工程で
は、上記第３発明と同様に、イオン注入法によってシリ
コン基板１１中に例えばホウ素を導入して不純物層１８
を形成する。そして不純物層１８上のシリコン基板１１
をシリコン層１３とする。このイオン注入では、不純物
層１８とシリコン基板１１との界面およびその近傍には
欠陥層２１，２２（例えば結晶欠陥）を生じる。次いで
リソグラフィー技術とエッチングとによって、上記シリ
コン層１３の表面側に素子分離となる溝３１を形成す
る。この溝３１は、欠陥層２２に達しないように形成す
る。その後熱酸化およびＣＶＤ法によって、上記溝３１
を埋め込む状態に上記シリコン層１３の表面上に絶縁層
として、酸化シリコン層（厚さが例えば１００ｎｍ〜１
μｍの間の所定の厚さ）１４を形成する。

【００５２】次いで上記第３発明の実施例で説明したと
同様に、第２工程および第３工程を行って、シリコン基
板１１の裏面側から不純物層１８までを除去する。そし
て図４の（２）に示すように、他の基板１６上に多結晶
シリコン層１５，酸化シリコン層１４，シリコン層１３
を積層した状態を形成する。そしてシリコン層１３の表
面側には欠陥層２２が残っている。

【００５３】その後図４の（３）に示す第４工程を行
う。この工程では、上記第３発明の実施例で説明した第
４工程と同様にして、シリコン層１３の表層に生じてい
る欠陥層２２（２点鎖線で示す部分）を除去する。その
際、溝３１に埋め込まれた酸化シリコン層１４を研磨ス
トッパとしてシリコン層１３の１点鎖線で示す部分を研
磨することによって、酸化シリコン層１４上にシリコン
層１３からなるＳＯＩ層１７が島状に形成される。この
ようにして、欠陥のないＳＯＩ基板４が製造される。

【００５４】上記実施例では欠陥層２２を除去するた
め、第１工程で形成する不純物層１８は、第４工程での
欠陥層２２の除去量を見込んだ深さに形成する必要があ
る。

【００５５】上記第４の方法の実施例では、第１工程の
イオン注入では、不純物層１８とシリコン基板１１との
界面およびその近傍に欠陥層２２を生じるが、第４工程
で、ＳＯＩ層１７側のの欠陥層２２は除去される。この
ため、ＳＯＩ層１７には不純物層１８の形成に伴う欠陥
は存在しない。また、溝３１を形成することから、ＳＯ
Ｉ層１７は溝３１に埋め込まれた酸化シリコン層１４に
よって電気的に分離される。

【００５６】上記第４の方法の実施例では、不純物層１
８を形成するためにホウ素（Ｂ⁺）をイオン注入した
が、上記第３の方法で説明したのと同様に、ホウ素の代
わりに窒素（Ｎ⁺）またはゲルマニウム（Ｇｅ⁺）をイ
オン注入してもよい。

【００５７】まず、窒素をイオン注入して不純物層１８
を形成する場合を以下に説明する。なお、上記第４の方
法の実施例とは不純物層１８の成分のみが異なるので、
ここでの説明では上記図４を用いる。

【００５８】図４の（１）に示すように、第１工程で
は、イオン注入法によって、シリコン基板１１中に窒素
（Ｎ⁺）を導入して、窒素を含む層を形成する。このイ
オン注入は、例えばドーズ量を１Ｅ個・ｃｍ^-2、注入深
さを例えば２００ｎｍに設定する。その後、イオン注入
によって発生した結晶欠陥等を回復するための熱処理を
行って、窒化シリコン層からなる不純物層１８を形成す
る。そしてこの不純物層１８上のシリコン基板１１がシ
リコン層１３になる。このイオン注入でも、上記説明し
たのと同様に、不純物層１８とシリコン基板１１との界
面およびその近傍には欠陥層２１，２２（例えば結晶欠
陥）が生じる。

【００５９】その後、上記図４の（１）〜（３）によっ
て説明したように、リソグラフィー技術とエッチングと
による上記シリコン層１３の表面側に素子分離となる溝
３１を形成する工程以降を行う。

【００６０】その際、不純物層１８上のシリコン基板１
１の除去は、不純物層１８の近傍まで研削によってシリ
コン基板１１を除去した後、不純物層１８を研磨ストッ
パにした精密研磨（例えばメカノケミカルポリシング）
によって、不純物層１８上の残りのシリコン基板１１を
除去する。さらに、窒化シリコンからなる不純物層１８
の除去は、例えば熱リン酸溶液を用いたウェットエッチ
ングによる。

【００６１】上記のように、窒素をイオン注入して不純
物層１８を形成する方法でも、上記第４の方法の実施例
で説明したのと同等の効果が得られる。

【００６２】次にゲルマニウムをイオン注入して不純物
層１８を形成する場合を以下に説明する。なお、上記第
４の方法の実施例とは不純物層１８の成分のみが異なる
ので、ここでの説明でも上記図４を用いる。

【００６３】図４の（１）に示すように、第１工程で
は、イオン注入法によって、シリコン基板１１中にゲル
マニウム（Ｇｅ⁺）を導入して、ゲルマニウムを含む層
を形成する。このイオン注入は、例えばドーズ量を０．
１Ｅ個・ｃｍ^-2、注入深さを例えば２００ｎｍに設定す
る。その後、イオン注入によって発生した結晶欠陥等を
回復するための熱処理を行って、シリコン・ゲルマニウ
ム化合物層からなる不純物層１８を形成する。そしてこ
の不純物層１８上のシリコン基板１１がシリコン層１３
になる。このイオン注入でも、上記説明したのと同様
に、不純物層１８とシリコン基板１１との界面およびそ
の近傍には欠陥層２１，２２（例えば結晶欠陥）が生じ
る。

【００６４】その後、上記図４の（１）〜（３）によっ
て説明したように、リソグラフィー技術とエッチングと
による上記シリコン層１３の表面側に素子分離となる溝
３１を形成する工程以降を行う。

【００６５】その際、不純物層１８上のシリコン基板１
１の除去は、不純物層１８の近傍まで研削によってシリ
コン基板１１を除去した後、不純物層１８を研磨ストッ
パにした精密研磨（例えばメカノケミカルポリシング）
によって、不純物層１８上の残りのシリコン基板１１を
除去する。さらに、シリコン・ゲルマニウム化合物から
なる不純物層１８の除去は、例えば過酸化水素水（Ｈ₂
Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏ）を用いたウェットエッチングによる。ま
たは洗浄に用いるような過酸化水素水にアンモニア水
（ＮＨ₃・Ｈ₂Ｏ）または塩酸（ＨＣｌ・Ｈ₂Ｏ）を添
加したものを用いることも可能である。このような溶液
の場合には、過酸化水素水（Ｈ₂Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏ）を主た
る成分としたものを用いる。

【００６６】上記のように、ゲルマニウムをイオン注入
して不純物層１８を形成する方法でも、上記第４の方法
の実施例で説明したのと同等の効果が得られる。

【００６７】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
シリコン基板中に形成した酸化層または不純物層とシリ
コン基板との界面およびその近傍に欠陥層を生じるが、
第４工程で欠陥層は除去されるので、欠陥のないＳＯＩ
層を形成することができる。またシリコン基板の表面側
に溝を形成しこの溝内に絶縁層を埋め込む方法によれ
ば、上記効果とともに、ＳＯＩ層は溝内に埋め込まれた
絶縁層によって電気的に分離することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１発明の実施例の製造工程図である。

【図２】第２発明の実施例の製造工程図である。

【図３】第３発明の実施例の製造工程図である。

【図４】第４発明の実施例の製造工程図である。

【符号の説明】

１〜４ＳＯＩ基板１１シリコン基板１２酸化層１３シリコン層１４酸化シリコン層１６他の基板１７ＳＯＩ層１８不純物層２２欠陥層３１溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコン基板中に酸素を導入した後、熱
処理を行うことによって該酸素を導入した領域に酸化層
を形成するとともに該酸化層上のシリコン基板をシリコ
ン層とし、該シリコン層の表面に絶縁層を形成する第１
工程と、前記シリコン層の表面に少なくとも前記絶縁層を介して
他の基板に張り合わせる第２工程と、前記シリコン基板をその裏面側から除去し、さらに前記
酸化層を前記シリコン層に対して選択的に除去する第３
工程と、前記シリコン層に形成されている欠陥層を除去して該シ
リコン層からなるＳＯＩ層を形成する第４工程とからな
ることを特徴とする張り合わせ基板の製造方法。
【請求項２】シリコン基板中に酸素を導入した後、熱
処理を行うことによって該酸素を導入した領域に酸化層
を形成するとともに該酸化層上のシリコン基板をシリコ
ン層とし、次いで該シリコン層の表面側に溝を形成した
後、該溝を埋め込む状態に該シリコン層の表面に絶縁層
を形成する第１工程と、前記シリコン層の表面に少なくとも前記絶縁層を介して
他の基板に張り合わせる第２工程と、前記シリコン基板をその裏面側から除去し、さらに前記
酸化層を前記シリコン層に対して選択的に除去する第３
工程と、前記シリコン層に形成されている欠陥層を除去するとと
もに、前記溝内の絶縁層を研磨ストッパにして該シリコ
ン層を研磨し、該溝間に該シリコン層からなるＳＯＩ層
を形成する第４工程とからなることを特徴とする張り合
わせ基板の製造方法。
【請求項３】シリコン基板の表面に絶縁層を形成する
とともに、前記絶縁層を形成する前または形成した後に
前記シリコン基板中に不純物層を形成し、該不純物層上
の該シリコン基板をシリコン層とする第１工程と、前記シリコン層の表面に少なくとも前記絶縁層を介して
他の基板に張り合わせる第２工程と、前記シリコン基板をその裏面側から除去し、さらに前記
不純物層を前記シリコン層に対して選択的に除去する第
３工程と、前記シリコン層に形成されている欠陥層を除去して該シ
リコン層からなるＳＯＩ層を形成する第４工程とからな
ることを特徴とする張り合わせ基板の製造方法。
【請求項４】シリコン基板中に不純物層を形成して該
不純物層上の該シリコン基板をシリコン層とし、次いで
該シリコン層の表面側に溝を形成した後、該溝を埋め込
む状態に該シリコン層の表面に絶縁層を形成する第１工
程と、前記シリコン層の表面に少なくとも前記絶縁層を介して
他の基板に張り合わせる第２工程と、前記シリコン基板をその裏面側から除去し、さらに前記
不純物層を前記シリコン層に対して選択的に除去する第
３工程と、前記シリコン層の上層に形成されている欠陥層を除去す
るとともに、前記溝内の絶縁層を研磨ストッパにして該
シリコン層を研磨し、該溝間に該シリコン層からなるＳ
ＯＩ層を形成する第４工程とからなることを特徴とする
張り合わせ基板の製造方法。