JPH10200079A

JPH10200079A - 半導体部材の製造方法および半導体部材

Info

Publication number: JPH10200079A
Application number: JP31033197A
Authority: JP
Inventors: Kiyobumi Sakaguchi; 清文坂口; Takao Yonehara; 隆夫米原; Tadashi Ahei; 忠司阿閉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1997-11-12
Publication date: 1998-07-31
Anticipated expiration: 2017-11-12
Also published as: JP3293767B2

Abstract

(57)【要約】【課題】多層構造体を多孔質層で良好、簡易に分離す
るのが困難。【解決手段】多孔質シリコン層１２を有するシリコン
基板の多孔質シリコン層１２上に非多孔質半導体層１３
が配された第１の基体１１を用意する工程、第１の基体
１１と第２の基体１４とを非多孔質半導体層１３が内側
に位置する多層構造体が得られるように貼り合わせる工
程、多層構造体を加熱することにより多孔質シリコン層
１２において多層構造体を分離する工程、分離された第
２の基体１４側に残った多孔質シリコン層１２を除去す
る工程、とを有する。さらに分離された第１の基体１１
側に残った多孔質シリコン層１２を除去して得られる基
体を第１の基体１１または第２の基体１４の原料材とし
て使用する工程、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路
や、太陽電池、半導体レーザー、発光ダイオード等の半
導体素子を形成する為の半導体部材の製造方法および半
導体部材に関し、特に半導体層を別の基体上に移設（ｔ
ｒａｎｓｆｅｒ）する工程を含む半導体部材の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体部材は、半導体ウェハー、半導体
基板、半導体装置等の名称で知られており、その半導体
領域を利用して半導体素子が形成されているものや、半
導体素子が形成される前の状態のものを含むものとす
る。

【０００３】このような半導体部材のなかには、絶縁物
上に半導体層を有するものある。

【０００４】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Ｓ
ｉ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。これらは例えば以下の文献に詳
しい。Special Issue:“Single-crystal silicon on no
n-single-crystal insulators";edited by G.W.Cullen,
Journal of Crystal Growth,volume 63,no 3,pp429〜59
0(1983) 。

【０００５】さらにここ数年においては、ＳＯＩが、Ｍ
ＯＳＦＥＴの高速化、低消費電力化を実現する基板とし
て多くの報告がなされている（IEEE SOI conference 19
94）。また、ＳＯＩ構造を用いると素子の下部に絶縁層
があるので、バルクＳｉウエハ上に素子を形成する場合
と比べて、素子分離プロセスが単純化できる結果、デバ
イスプロセス工程が短縮される。すなわち、高性能化と
合わせて、バルクＳｉ上のＭＯＳＦＥＴ、ＩＣに比べ
て、ウエハコスト、プロセスコストのトータルでの低価
格化が期待されている。

【０００６】なかでも完全空乏型ＭＯＳＦＥＴは駆動力
の向上による高速化、低消費電力化が期待されている。
ＭＯＳＦＥＴの閾値電圧（Ｖth）は一般的にはチャネル
部の不純物濃度により決定されるが、ＳＯＩを用いた完
全空乏型（ＦＤ；Fully Depleted）ＭＯＳＦＥＴの場合
には空乏層厚がＳＯＩの膜厚の影響も受けることにな
る。したがって、大規模集積回路を歩留まりよくつくる
ためには、ＳＯＩ膜厚の均一性が強く望まれていた。

【０００７】また、化合物半導体上のデバイスはＳｉで
は得られない高い性能、たとえば、高速、発光などを持
っている。現在は、これらのデバイスはほとんどＧａＡ
ｓ等の化合物半導体基板上にエピタキシャル成長をして
その中に作り込まれている。しかし、化合物半導体基板
は、高価で、機械的強度が低く、大面積ウエハは作製が
困難などの問題点がある。

【０００８】このようなことから、安価で、機械的強度
も高く、大面積ウエハが作製できるＳｉウエハ上に、化
合物半導体をヘテロエピタキシャル成長させる試みがな
されている。

【０００９】ＳＯＩ基板の形成に関する研究は1970年代
頃から盛んであった。初期には、絶縁物であるサファイ
ア基板の上に単結晶Ｓｉをヘテロエピタキシャル成長す
る方法（ＳＯＳ：Sapphire on Silicon）や、多孔質Ｓ
ｉの酸化による誘電体分離によりＳＯＩ構造を形成する
方法（ＦＩＰＯＳ：Fully Isolation by Porous Oxidiz
ed Silicon）、酸素イオン注入法がよく研究された。

【００１０】ＦＩＰＯＳ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.Cr
ystal 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】酸素イオン注入法は、K.Izumiによって初
めて報告されたＳＩＭＯＸと呼ばれる方法である。Ｓｉ
ウエハに酸素イオンを１０¹⁷〜１０¹⁸／ｃｍ²程度注入
したのち、アルゴン・酸素雰囲気中で１３２０度程度の
高温でアニールする。その結果、イオン注入の投影飛程
（Ｒｐ）に相当する深さを中心に注入された酸素イオン
がＳｉと結合して酸化Ｓｉ層が形成される。その際、酸
化Ｓｉ層の上部の酸素イオン注入によりアモルファス化
したＳｉ層も再結晶化して、単結晶Ｓｉ層となる。表面
のＳｉ層中に含まれる欠陥は従来１０⁵／ｃｍ²と多か
ったが、酸素の打ち込み量を４×１０¹⁷／ｃｍ²付近に
することで、〜１０²／ｃｍ²まで低減することに成功
している。しかしながら、酸化Ｓｉ層の膜質、表面Ｓｉ
層の結晶性等を維持できるような注入エネルギー、注入
量の範囲が狭いために、表面Ｓｉ層、埋め込み酸化Ｓｉ
層（ＢＯＸ；Burried Oxide）の膜厚は特定の値に制限
されていた。所望の膜厚の表面Ｓｉ層を得るためには、
犠牲酸化、ないしは、エピタキシャル成長することが必
要であった。その場合、膜厚の分布には、これらプロセ
スによる劣化分が重畳される結果、膜厚均一性が劣化す
るという問題点がある。

【００１２】また、ＳＩＭＯＸはパイプと呼ばれる酸化
Ｓｉの形成不良領域が存在することが報告されている。
この原因のひとつとしては、注入時のダスト等の異物が
考えられている。パイプの存在する部分では活性層と支
持基板の間のリークによりデバイス特性の劣化が生じて
しまう。

【００１３】ＳＩＭＯＸのイオン注入は前述の通り、通
常の半導体プロセスで使用するイオン注入と比べ注入量
が多いため、専用の装置が開発されてもなお、注入時間
は長い。イオン注入は所定の電流量のイオンビームをラ
スタースキャンして、あるいは、ビームを拡げて行われ
るため、ウエハの大面積化に伴い、注入時間の増大が想
定される。また、大面積ウエハの高温熱処理では、ウエ
ハ内の温度分布によるスリップの発生などの問題がより
シビアになることが指摘されている。ＳＩＭＯＸでは１
３２０℃というＳｉ半導体プロセスでは通常使用しない
高温での熱処理が必須であることから、装置開発を含め
て、この問題の重要性がさらに大きくなることが懸念さ
れている。

【００１４】また、上記のような従来のＳＯＩの形成方
法とは別に、近年、Ｓｉ単結晶基板を、熱酸化した別の
Ｓｉ単結晶基板に、熱処理又は接着剤を用いて貼り合
せ、ＳＯＩ構造を形成する方法が注目を浴びている。こ
の方法は、デバイスのための活性層を均一に薄膜化する
必要がある。すなわち、数百μｍもの厚さのＳｉ単結晶
基板をμｍオーダーかそれ以下に薄膜化する必要があ
る。この薄膜化には以下のように３種類の方法がある。（１）．研磨による薄膜化（２）．局所プラズマエッチングによる薄膜化（３）．選択エッチングによる薄膜化（１）の研磨では均一に薄膜化することが困難である。
特にサブμｍの薄膜化は、ばらつきが数十％にもなって
しまい、この均一化は大きな問題となっている。さらに
ウエハの大口径化が進めばその困難度は増すばかりであ
る。

【００１５】（２）の方法は、あらかじめ（１）の方法
で１〜３μｍ程度まで（１）の研磨による方法で薄膜化
したのち、膜厚分布を全面で多点測定する。このあとこ
の膜厚分布にもとづいて、直径数ｍｍのＳＦ₆などを用
いたプラズマをスキャンさせることにより膜厚分布を補
正しながらエッチングして、所望の膜厚まで薄膜化す
る。この方法では膜厚分布を±１０ｎｍ程度にできるこ
とが報告されている。しかし、プラズマエッチングの際
に基板上異物（パーティクル）があるとこの異物がエッ
チングマスクとなるために基板上に突起が形成されてし
まう。

【００１６】また、エッチング直後には表面が荒れてい
るために、プラズマエッチング終了後にタッチポリッシ
ングが必要であるが、ポリッシング量の制御は時間管理
によって行われるので、最終膜厚の制御、および、ポリ
ッシングによる膜厚分布の劣化が指摘されている。さら
に研磨ではコロイダルシリカ等の研磨剤が直接に活性層
になる表面を擦るので、研磨による破砕層の形成、加工
歪みの導入も懸念されている。さらにウエハが大面積化
された場合にはウエハ面積の増大に比例して、プラズマ
エッチング時間が増大するため、スループットの著しい
低下も懸念される。

【００１７】（３）の方法は、あらかじめ薄膜化する基
板に選択エッチング可能な膜構成をつくり込んでおく方
法である。例えば、Ｐ型基板上にボロンを１０¹⁹／ｃｍ
³以上の濃度に含んだＰ⁺−Ｓｉの薄層とＰ型Ｓｉの薄
層をエピタキシャル成長などの方法で積層し、第１の基
板とする。これを酸化膜等の絶縁層を介して、第２の基
板と貼り合わせたのち、第１の基板の裏面を、研削、研
磨で予め薄くしておく。その後、Ｐ型層の選択エッチン
グで、Ｐ⁺層を露出、さらにＰ⁺層の選択エッチングで
Ｐ型層を露出させ、ＳＯＩ構造を完成させるものであ
る。この方法はMaszaraの報告に詳しい（W.P.Maszara,
J.Electrochem.Soc.,vol.138,341(1991)）。

【００１８】選択エッチングは均一な薄膜化に有効とさ
れているが、・せいぜい１０²と選択比が十分でない。

【００１９】・エッチング後の表面性が悪いため、エッ
チング後にタッチポリッシュが必要となる。しかし、そ
の結果、膜厚が減少するとともに、膜厚均一性も劣化し
やすい。特にポリッシングは時間によって研磨量を管理
するが、研磨速度のばらつきが大きいため、研磨量の制
御が困難である。したがって、１００ｎｍというような
極薄ＳＯＩ層の形成において、特に問題となる。

【００２０】・イオン注入、高濃度ＢドープＳｉ層上の
エピタキシャル成長あるいはヘテロエピタキシャル成長
を用いているためＳＯＩ層の結晶性が悪い。また、被貼
り合わせ面の表面性も通常のＳｉウエハより劣る。等の
問題点がある（C.Harendt,et.al.,J.Elect.Mater.Vol.2
0,267(1991)、H.Baumgart,et.al.,Extended Abstract of
ECS 1st International Symposium of Wafer Bonding,
pp-733(1991)、C.E.Hunt,Extended Abstract of ECS 1st
International Symposium of Wafer Bonding,pp-696(1
991)）。また、選択エッチングの選択性はボロン等の不
純物の濃度差とその深さ方向プロファイルの急峻性に大
きく依存している。したがって、貼り合わせ強度を高め
るための高温のボンディングアニールや結晶性を向上さ
せるために高温のエピタキシャル成長を行ったりする
と、不純物濃度の深さ方向分布が拡がり、エッチングの
選択性が劣化してしまう。すなわち、エッチングの選択
比の向上の結晶性は貼り合わせ強度の向上の両立は困難
であった。

【００２１】こうしたなか、本出願人は、先に特開平５
−２１３３８号公報において、新規な半導体部材の製造
方法を提案した。当該公報に開示された方法は、次のと
おりのものである。即ち、多孔質単結晶半導体領域上に
非多孔質単結晶半導体領域を配した部材を形成し、前記
非多孔質単結晶半導体領域の表面に、表面が絶縁性物質
で構成された部材の表面を貼り合わせた後、前記多孔質
単結晶半導体領域をエッチングにより除去することを特
徴とする半導体部材の製造方法である。

【００２２】また、本発明の発明者である、米原らは膜
厚均一性や結晶性に優れ、バッチ処理が可能な貼り合わ
せＳＯＩを報告した（T.Yonehara et.al.,Appl.Phys.Le
tt.vol.64,2108(1994)）。以下、この貼り合わせＳＯＩ
の作製方法について図３（ａ）〜（ｃ）を用いて説明す
る。

【００２３】この方法では、Ｓｉ基板３１上の多孔質層
３２を選択エッチングを行なう材料として用いる。多孔
質層３２の上に非多孔質単結晶Ｓｉ層３３をエピタキシ
ャル成長した後、酸化Ｓｉ層３５を介して第２の基板３
４と貼り合わせる（図３（ａ））。第１の基板を裏面よ
り研削等の方法で薄層化し、基板全面において多孔質Ｓ
ｉを露出させる（図３（ｂ））。露出させた多孔質Ｓｉ
はＫＯＨ、ＨＦ＋Ｈ₂Ｏ₂などの選択エッチング液によ
りエッチングして除去する（図３（ｃ））。このとき、
多孔質ＳｉのバルクＳｉ（非多孔質単結晶Ｓｉ）に対す
るエッチングの選択比を１０万倍と十分に高くできるの
で、あらかじめ多孔質上に成長した非多孔質単結晶Ｓｉ
層を膜厚を殆ど減じることなく、第２の基板の上に移設
（ｔｒａｎｓｆｅｒ）し、ＳＯＩ基板を形成することが
できる。したがって、ＳＯＩの膜厚均一性はエピタキシ
ャル成長時にほぼ決定づけられる。エピタキシャル成長
は通常半導体プロセスで使用されるＣＶＤ装置が使用で
きるので、佐藤らの報告（ＳＳＤＭ９５）によれば、そ
の均一性は例えば１００ｎｍ±２％以内が実現されてい
る。また、エピタキシャルＳｉ層の結晶性も良好で３．
５×１０²／ｃｍ²が報告された。

【００２４】従来の方法ではエッチングの選択性は不純
物濃度の差とその深さ方向のプロファイルによっていた
ため、濃度分布を拡げてしまう熱処理の温度（貼り合わ
せ、エピタキシャル成長、酸化等）は概ね８００℃以下
と大きく制約されていた。一方、この方法におけるエッ
チングは多孔質とバルクという構造の差がエッチングの
速度を決めているため、熱処理温度の制約は小さく、１
１８０℃程度の熱処理が可能であることが報告されてい
る。例えば貼り合わせ後の熱処理は、ウエハ同士の接着
強度を高め、貼り合わせ界面に生じる空隙（void）の
数、大きさを減少させることが知られている。また、斯
様な構造差にもとづくエッチングでは多孔質Ｓｉ上に付
着したパーティクルがあっても、膜厚均一性に影響を及
ぼさない。

【００２５】しかしながら、貼り合わせを用いた半導体
基板は、必ず２枚のウエハを必要とし、そのうち１枚は
ほとんど大部分が研磨・エッチング等により無駄に除去
され捨てられており、限りある地球の資源が無駄となっ
ている。したがって、貼り合わせによるＳＯＩにおいて
は、その制御性、均一性の他低コスト化、経済性の向上
が望まれているところである。

【００２６】即ち、品質が十分なＳＯＩ基板を再現性よ
く作製するとともに、同時にウエハの再使用等による省
資源、コストダウンを実現する方法が望まれていた。

【００２７】こうしたなか、本出願人は、先に２板の基
板を貼り合わせた後、貼り合わされた基板を多孔質層に
おいて分離し、分離後の一方の基板から残留多孔質を除
去して、この基板を再利用する半導体基板の製造方法を
特開平７−３０２８８９号公報で提案した。

【００２８】当該公報に開示された方法の１例を以下に
図４（ａ）〜（ｃ）を用い説明する。

【００２９】第１のＳｉ基板４１の表面層を多孔質化し
て多孔質層４２を形成したのち、その上に単結晶Ｓｉ層
４３を形成し、この単結晶Ｓｉ層と第１のＳｉ基体とは
別の第２のＳｉ基板４４の主面とを絶縁層４５を介して
貼り合わせる（図４（ａ））。この後、多孔質層で貼り
合わせたウエハを分割し（図４（ｂ））、第２のＳｉ基
体側の表面に露出した多孔質Ｓｉ層を選択的に除去する
ことにより、ＳＯＩ基板を形成する（図４（ｃ））。第
１の基板４１は、残留した多孔質層を除去して再利用す
ることができる。そして貼り合わせたウエハの分割は、
例えば次の手法を用いてなし得るとしている。

【００３０】即ち、・垂直方向にさらに面内に均一に十分な引っ張り力ない
し圧力を加える、・超音波等の波動エネルギーを印加する、・ウエハ端面に多孔質層を表出させ、多孔質Ｓｉをある
程度エッチングし、そこへ剃刀の刃のようなものを挿入
する、・ウエハ端面に多孔質層を表出させ、多孔質Ｓｉに水等
の液体をしみ込ませた後、貼り合わせウエハ全体を加熱
あるいは冷却し液体を膨張させる、・第１（あるいは第２）の基板に対して第２（あるいは
第１）の基板に水平方向に力を加える、等の方法により、多孔質Ｓｉ層を破壊するという方法を
用いている。

【００３１】これらは、いずれも多孔質Ｓｉの機械的強
度がporosityに依存するが、バルクＳｉよりも十分に弱
いと考えられることに基づく。たとえば、porosityが５
０％であれば機械的強度はバルクの半分と考えて良い。
すなわち、貼り合わせウエハに圧縮、引っ張りあるいは
剪断力をかけると、まず多孔質Ｓｉ層が破壊されること
になる。また、porosityを増加させればより弱い力で多
孔質層を破壊できる。しかしながら実際には、多孔質Ｓ
ｉ上に高品質なエピタキシャル成長をさせることが必要
となるため、表面層のporosityを小さくして、そして、
分離させるために内部側のporosityを大きくするような
工夫がなされることが望ましかった。このため、特開平
07-302889 号公報の実施例にも書かれているように、陽
極化成時に通電する電流を制御してporosityを変化させ
ることが行なわれていた。

【００３２】一方、特開平8-213645号公報には、多孔質
層で機械的に破断を生じさせ、基体から素子形成層を分
離する方法が記載されているが、多孔質層のporosityの
層構成については記載されていない。いずれにせよ、こ
のように多孔質層を境に基板を分離するには、機械的な
手法を用いて多孔質層をこわすか、陽極化成時の電流を
制御してporosityを変化させることになる。

【００３３】貼合わせウエハに外力を加えて多孔質層を
境に基板を分離する場合、貼り合わせ面の接着強度が多
孔質Ｓｉ層の強度とくらべて弱い場合、あるいは、局所
的に弱い部分が存在する場合、貼り合わせ面で２枚のウ
エハが分割されてしまう恐れがある。また貼り合わせ工
程を用いていない手法の場合であっても、機械的に多孔
質層でうまく分離するには、分離のための綿密な制御が
必要となる。

【００３４】さらに、特開平5-211128号公報にイオン注
入によりバブル層を作り、熱処理により結晶再配列と気
泡の凝集とを生じさせ、バブル層を境にはがす方法が提
案されている。この方法においては、熱処理の最適化が
容易ではなく、さらに、４００〜６００℃という低温で
行われる。このような低温では、上述したようにボイド
の発生を抑えることはできず、一度生じたボイドは薄膜
化後に高温再熱処理しても消滅しない。つまり、ボイド
の数、大きさの減少は２枚のウエハが貼合わされた状態
で高温熱処理されたとき生じる現象で、薄膜化後に高温
熱処理しても密着部の強度が強くなるのみでボイドは減
少しない。またこの方法では、剥がした後の表面を研磨
して平坦化する必要があり膜厚分布の劣化が生じる。

【００３５】以上説明したように、多孔質層を境に基板
を分離する方法にはそれぞれ課題とすべきものがある
が、以下に説明するように、貼合わせＳＯＩ技術の利用
分野は拡大しており、その解決が望まれるところであ
る。

【００３６】ガラスに代表される光透過性基板は、光受
光素子であるコンタクトセンサーや、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。その結果、光透過性基板上に設けられて
い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。さらに単結晶層を用い
れば、画素を駆動する周辺回路や画像処理用の回路を画
素と同一の基板に組み込み、チップの小型化・高速化を
図ることができる。

【００３７】しかし、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から、堆積
した薄膜Ｓｉ層は、基板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
作製できない。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。

【００３８】すなわち、非晶質Ｓｉや多結晶Ｓｉでは、
その欠陥の多い結晶構造ゆえ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
とが難しい。したがって、上述したような貼合わせＳＯ
Ｉ等のＳＯＩ技術が望まれるのである。

【００３９】また、化合物半導体のデバイス作製には化
合物半導体の基板が必要不可欠となっているものの、化
合物半導体基板は、高価で、機械的強度が低く、大面積
ウエハは作製が困難などの問題点がある。このようなこ
とから、安価で、機械的強度も高く、大面積ウエハが作
製できるＳｉウエハ上に、化合物半導体をヘテロエピタ
キシャル成長させる試みがなされている。

【００４０】しかし、Ｓｉ基板上にＧａＡｓ等の化合物
半導体をエピタキシャル成長させることが試みられては
いるが、格子定数や熱膨張係数の違いにより、その成長
膜は結晶性が悪く、デバイスに応用することは非常に困
難となっている。

【００４１】一方、格子のミスフィットを緩和するため
多孔質Ｓｉ上に化合物半導体をエピタキシャル成長させ
ることが試みられているが、多孔質Ｓｉの熱安定性の低
さ、経時変化等によりデバイスを作製中あるいは、作製
した後の基板としての安定性、信頼性に欠ける。そこ
で、多孔質Ｓｉ上に化合物半導体をエピタキシャル成長
させた後に化合物半導体を他の基板に移す、上述したよ
うな貼合わせＳＯＩ技術の利用が考えられる。

【００４２】本発明の目的は、２つの基体を貼り合わせ
る工程を有する半導体部材の製造方法であって、該基体
の１部を該半導体部材の原材料として再利用し得る半導
体部材の製造方法を提供することにある。

【００４３】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体部材の製
造方法は、多孔質シリコン層を有するシリコン基板の前
記多孔質シリコン層上に非多孔質半導体層が配された第
１の基体を用意する工程、前記第１の基体と第２の基体
とを前記非多孔質半導体層が内側に位置する多層構造体
が得られるように貼り合わせる工程、前記多層構造体を
加熱することにより前記多孔質シリコン層において前記
多層構造体を分離する工程、前記分離された第２の基体
側に残った多孔質シリコン層を除去する工程、とを有す
ることを特徴とする。

【００４４】本発明の半導体部材の製造方法は、多孔質
シリコン層を有するシリコン基板の前記多孔質シリコン
層上に非多孔質半導体層が配された第１の基体を用意す
る工程、前記第１の基体と第２の基体とを前記非多孔質
半導体層が内側に位置する多層構造体が得られるように
貼り合わせる工程、前記多層構造体を加熱することによ
り前記多孔質シリコン層において前記多層構造体を分離
する工程、前記分離された第２の基体側に残った多孔質
シリコン層を除去する工程、前記分離された第１の基体
側に残った多孔質シリコン層を除去して得られる基体を
前記第１の基体の原料材として使用する工程、とを有す
ることを特徴とする。

【００４５】更に本発明の半導体部材の製造方法は、多
孔質シリコン層を有するシリコン基板の前記多孔質シリ
コン層上に非多孔質半導体層が配された第１の基体を用
意する工程、前記第１の基体と第２の基体とを前記非多
孔質半導体層が内側に位置する多層構造体が得られるよ
うに貼り合わせる工程、前記多層構造体を加熱すること
により前記多孔質シリコン層において前記多層構造体を
分離する工程、前記分離された第２の基体側に残った多
孔質シリコン層を除去する工程、前記分離された第１の
基体側に残った多孔質シリコン層を除去して得られる基
体を前記第２の基体の原料材として使用する工程、とを
有することを特徴とする。

【００４６】従来の多層構造の貼り合わせ基体に外圧を
加えて多孔質Ｓｉで基体を分離する方法では、強度の弱
い界面や部分的に弱い領域がある場合にはそこから剥が
れてしまうが、本発明は、多孔質Ｓｉが構造的に脆弱で
あることを利用し、貼り合わせた多層構造体全体を、又
は、多孔質Ｓｉを、あるいはその近傍を加熱し、その時
の熱応力、あるいは軟化等により多孔質Ｓｉを境に基体
を分離させることができる。従って、多孔質Ｓｉ層の層
構成は問題ではなく、均一でも、ｐｏｒｏｓｉｔｙを層
状に変化させても良くなる。また、本発明によれば、多
孔質Ｓｉの脆弱性を利用し、熱応力により多孔質Ｓｉ層
に内圧をかけることができるので、それにより多孔質Ｓ
ｉ層中で制御良く基体を分割することができる。

【００４７】さらに、従来の貼り合わせ基体の作製は第
１の基体（Ｓｉ基体）を研削やエッチングにより片面か
ら順次除去していく方法を用いているため、第１の基体
の両面を有効活用し支持基板に貼り合わせることは不可
能であるが、本発明によれば、第１の基体（Ｓｉ基体）
はその表面層以外は元のまま保持されているため、第１
の基体の両面を共に主面とし、その面にそれぞれ支持基
板を貼り合わせることにより、２枚の貼り合わせ基板を
同時に１枚の第１の基体から作製することもでき、生産
性を向上することができる。もちろん、分離された第１
の基体は再利用することが可能である。

【００４８】しかも本発明は、第１の基体を除去する際
に、大面積に多孔質層を介して一括して分離することが
できるため、工程を短縮し、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Ｓｉ単結
晶層あるいは化合物半導体単結晶層等の非多孔質薄膜を
第２の基体に歩留まり良く、移設することができる。す
なわち、Ｓｉ単結晶層が絶縁層上に形成されたＳＯＩ構
造を膜厚の均一性良く、しかも、歩留まり良く得ること
ができる。

【００４９】本発明において、レーザーを加熱に使用す
る場合には、貼り合わせ基体全体を加熱せずに、ある特
定の層にのみエネルギーを吸収させ、加熱できる。従っ
て多孔質Ｓｉ層、あるいは多孔質Ｓｉ近傍の層のにみ吸
収する波長のレーザーを用いることにより局所加熱が行
える。

【００５０】本発明においては、電流を多孔質Ｓｉ層あ
るいは多孔質Ｓｉ近傍にウエハ面内に通電することによ
り、多孔質Ｓｉ層を加熱できる。

【００５１】本発明によれば、多孔質基板を分離したあ
との第１の基体（Ｓｉ基体）は、再利用することが可能
である。また、この第１の基体（Ｓｉ基体）は強度的に
使用不可となるまで何度でも再使用することが可能であ
る。

【００５２】本発明によれば、大面積に多孔質層を境に
して２つの基体を一括して分離することができるため、
第１の基体を除去し多孔質Ｓｉ層を露出するために従来
行なっていた研削、研磨、エッチング工程を省略し、工
程を短縮することができる。しかも、あらかじめ希ガ
ス、水素、および、窒素のうち少なくとも１種の元素を
該多孔質層内に投影飛程をもつようにイオン注入してお
くことにより、分離する位置を多孔質Ｓｉ層中の限定さ
れた深さのところに規定できるので、第２の基体側にの
こる多孔質層の厚みが均一になり、選択性のそれほど良
くないエッチング液でも多孔質層を均一に除去すること
が可能となる。

【００５３】本発明によれば、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非多孔
質半導体層（Ｓｉ層あるいは化合物層等）を第２の基体
（半導体、絶縁体等）上に形成することができる。

【００５４】本発明は、透明基板（光透過性基板）上に
結晶性が単結晶ウェハ並に優れた非多孔質半導体層（Ｓ
ｉあるいは化合物半導体単結晶層等）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
導体部材の製造方法を提供することができる。

【００５５】本発明によれば、選択比が抜群に優れてい
る選択エッチングを行うことにより、大面積に渡り均一
平坦な、極めて優れた結晶性を有する単結晶半導体層を
配して構成される半導体部材を提供することができる。

【００５６】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、高価なＳＯＳや、ＳＩＭＯ
Ｘの代替足り得る半導体部材の製造方法を提供すること
ができる。

【００５７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施態様例
について述べるが、本発明はこれらの実施態様例に限定
されるものではなく、本発明の目的が達成されるもので
あれば良い。［多孔質シリコンの形成］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おいて発見さ
れた（A.Uhlir,Bell Syst.Tech.J.,vol.35,333(195
6)）。多孔質ＳｉはＳｉ基板をＨＦ溶液中で陽極化成
（Anodization）することにより形成することができ
る。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.127,476(1980)）。

【００５８】Ｓｉ＋２ＨＦ＋（２−ｎ）ｅ⁺ → Ｓｉ
Ｆ₂＋２Ｈ⁺＋ｎｅ^- ＳｉＦ₂＋２ＨＦ → ＳｉＦ₄＋Ｈ₂ ＳｉＦ₄＋２ＨＦ → Ｈ₂ＳｉＦ₆ または、Ｓｉ＋４ＨＦ＋（４−λ）ｅ⁺ → ＳｉＦ₄＋４Ｈ⁺
＋λｅ^- ＳｉＦ₄＋２ＨＦ → Ｈ₂ＳｉＦ₆ ここで、ｅ⁺およびｅ^-はそれぞれ正孔と電子を表して
いる。また、ｎおよびλはそれぞれＳｉ１原子が溶解す
るために必要な正孔の数であり、ｎ＞２またはλ＞４な
る条件が満たされた場合に多孔質Ｓｉが形成されるとし
ている。

【００５９】以上のことからすると正孔の存在するＰ型
Ｓｉは多孔質化され、Ｎ型Ｓｉは多孔質化されないとい
うことになるが、条件を変えることでＮ型Ｓｉも多孔質
化できる。

【００６０】本発明においては、単結晶性を有する多孔
質Ｓｉは、単結晶Ｓｉ基板を例えばＨＦ溶液中で陽極化
成（Anodization）することにより形成することができ
る。多孔質層は１０^-1〜１０ｎｍ程度の直径の孔が１０
^-1〜１０ｎｍ程度の間隔で並んだスポンジのような構造
をしている。その密度は、単結晶Ｓｉの密度２．３３ｇ
／ｃｍ³に比べて、ＨＦ溶液濃度を５０〜２０％に変化
させたり、電流密度を変化させることで２．１〜０．６
ｇ／ｃｍ³の範囲に変化させることができる。すなわ
ち、Porosityを可変することが可能である。このように
多孔質Ｓｉの密度は単結晶Ｓｉに比べると、半分以下に
できるにもかかわらず、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。

【００６１】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。

【００６２】多孔質Ｓｉの機械的強度はporosityにより
異なるが、バルクＳｉよりも弱いと考えられる。たとえ
ば、porosityが５０％であれば機械的強度はバルクの半
分と考えて良い。すなわち、貼り合わせウエハに圧縮、
引っ張りあるいは剪断力をかけると、まず多孔質Ｓｉ層
が破壊されることになる。また、porosityを増加させれ
ばより弱い力で多孔質層を破壊できる。

【００６３】バルクＳｉ中にヘリウムや水素をイオン注
入し、熱処理を加えると注入された領域に直径数ｎｍ〜
数十ｎｍの微小な空洞（micro-cavity）が〜１０^16-17
／ｃｍ³もの密度で形成されることが報告されている
（例えば、A.Van Veen,C.C.Griffioen,and J.H.Evans,M
at.Res.Soc.Symp.Proc.107(1988,Material Res.Soc.Pit
tsburgh,Pennsylvania)p.449.）。最近はこれら微小空
洞群を金属不純物のゲッタリングサイトとして利用する
ことが研究されている。

【００６４】V.RaineriとS.U.Campisanoは、バルクＳｉ
中にヘリウムイオンを注入、熱処理して形成された空洞
群を形成した後、基板に溝を形成して空洞群の側面を露
出し酸化処理を施した。その結果、空洞群は選択的に酸
化されて埋め込み酸化Ｓｉ層を形成した。すなわち、Ｓ
ＯＩ構造を形成できることを報告した（V.Raineri,and
S.U.Campisano,Appl.Phys.Lett.66(1995)p.3654）。し
かしながら、彼らの方法では表面Ｓｉ層と埋め込み酸化
Ｓｉ層の厚みは空洞群の形成と酸化時の体積膨張により
導入されるストレスの緩和の両方を両立させる点に限定
されている上に選択酸化のために溝の形成が必要であ
り、基板全面にＳＯＩ構造を形成することができなかっ
た。

【００６５】［非多孔質半導体層］本発明において非多
孔質半導体層としては、好適には、単結晶Ｓｉ、多結晶
Ｓｉ、非晶質Ｓｉの他、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＡｓ
Ｐ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＡｓ、ＡｌＧａＳｂ、ＩｎＧａ
Ａｓ、ＺｎＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＳｉＧｅ等の化合
物半導体等を用いることができる。そして非多孔質半導
体層は、ＦＥＴ（ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎ
ｓｉｓｔｏｒ）等の半導体素子を既に作り込んだもので
あっても良い。

【００６６】［第１の基体］本発明において、第１の基
体とは、多孔質シリコン層を有するシリコン基板の多孔
質層上に非多孔質半導体層が配されたものをいう。従っ
て、第１の基体は、非多孔質半導体層上に、更に異なる
層、例えばＳｉＮ、ＳｉＯ₂膜等の絶縁膜等が形成され
たものをも包含する。

【００６７】一例として、第１の基体は、シリコン基板
中に形成された多孔質シリコン層上に、上述の非多孔質
半導体層を形成するか、もしくは、非多孔質半導体層が
設けられたシリコン基板中に部分的に多孔質シリコン層
を形成することにより構成できる。

【００６８】多孔質シリコン層上に非多孔質半導体層を
形成するには、減圧ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、光ＣＶ
Ｄ、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ−ＯｒｇａｎｉｃＣＶ
Ｄ）等のＣＶＤ法の他、スパッター法（バイアススパッ
ター法を含む）、分子線エピタキシャル成長法、液相成
長法等を採用することができる。

【００６９】［第２の基体］非多孔質半導体層が移設
（ｔｒａｎｓｆｅｒ）される第２の基体としては、例え
ば単結晶シリコン基板のような半導体基板、半導体基板
表面に酸化膜（熱酸化膜を含む）や窒化膜等の絶縁膜を
設けたもの、石英基板（Ｓｉｌｉｃａｇｌａｓｓ）や
ガラス基板のような光透過性基板、あるいは、金属基
板、アルミナ等の絶縁性基板などがあげられる。このよ
うな第２の基体は、半導体部材の用途に応じて適宜選択
される。

【００７０】［貼り合わせ］本発明においては、前記第
１の基体と第２の基体とを非多孔質半導体層が内側に位
置する多層構造体が得られるように貼り合わせる。本発
明において、多層構造体は、第１の基体の非多孔質半導
体層が直接第２の基体に貼り合わされたもののみなら
ず、非多孔質半導体層上に形成されたＳｉＮ、ＳｉＯ₂
等の例えば絶縁層等が第２の基体に貼り合わされて構成
される多層構造体をも包含する。

【００７１】第１の基体と第２の基体の貼り合わせ面を
平坦なものとしておくことにより、両者を例えば室温で
密着させることにより貼り合わせることができる。この
他、貼り合わせ強度を増すために、陽極接合、加圧、熱
処理等を施すこともできる。

【００７２】［多層構造体の加熱］本発明においては、
多孔質シリコン層と非多孔質半導体層とを有する第１の
基体を、上述の第２の基体と、貼り合わせ（非多孔質半
導体層が内側に位置するように）て、多層構造体を得た
後、非多孔質半導体層を第２の基体側に移設するために
多層構造体を、多孔質シリコン層において分離する。こ
の分離は、多層構造体を加熱することによって行なわれ
るが、この加熱とは、多層構造体全体を加熱することの
他、多層構造体を構成する特定部分、例えば多孔質シリ
コン層を部分的に加熱する場合も含む。具体的な加熱手
段としては、炉（例えば熱処理炉）を用いて、多層構造
体を例えば６００〜１２００℃程度に加熱する方法や、
レーザー照射により、多層構造体全体を加熱するのでは
なく、ある特定の層にのみエネルギーを吸収させ、特定
層を加熱する方法も採用できる。後者の場合、多孔質Ｓ
ｉ層、あるいは多孔質Ｓｉ近傍の層のみに吸収される波
長のレーザーを用いることにより局所加熱が行える。

【００７３】更に、局所加熱の例として、電流を多孔質
Ｓｉ層あるいは多孔質Ｓｉ近傍のウエハ面内に流すこと
により、多孔質Ｓｉ層を加熱する方法もある。

【００７４】［多孔質層の除去］第１の基体と第２の基
体を貼り合わせて得られる多層構造体を多孔質Ｓｉ層に
おいて分離した後、分離された基体に残留する多孔質Ｓ
ｉ層は、該多孔質Ｓｉ層の機械的強度が低いことと、表
面積が非常に大きいことを利用して、選択的に除去する
ことができる。選択的な除去方法としては、研削や研磨
を用いた機械的な方法の他、エッチング液を用いた化学
エッチングや、イオンエッチング（例えば反応性イオン
エッチング）等の方法を採用することができる。

【００７５】多孔質Ｓｉ層をエッチング液を用いて選択
エッチングする場合、エッチング液としては、４９％弗
酸と３０％過酸化水素水との混合液に限らず、弗酸、弗
酸にアルコールを添加した混合液、弗酸にアルコールお
よび過酸化水素水を添加した混合液、バッファード弗
酸、バッファード弗酸にアルコールを添加した混合液、
バッファード弗酸に過酸化水素水を添加した混合液、バ
ッファード弗酸にアルコールおよび過酸化水素水を添加
した混合液、あるいは弗酸・硝酸・酢酸の混合液のよう
なものを採用することができる。多孔質層を選択除去し
た後、非多孔質半導体層が移設されて得られた半導体部
材を水素を含む雰囲気下で熱処理することにより、非多
孔質半導体層の平坦性を増すことができる。

【００７６】以下、本発明の実施の形態について図面を
用いて説明する。

【００７７】［実施形態例１］図１（ａ）に示すよう
に、まず第１のＳｉ単結晶基板１１を用意して、その主
面の最表面層に少なくとも１層の非多孔質薄膜１３、そ
の直下に多孔質Ｓｉ層１２を形成する。非多孔質薄膜１
３、多孔質Ｓｉ層１２の作製方法としては、次の方法が
ある。

【００７８】ａ）陽極化成により多孔質Ｓｉ層１２を形
成した後、該多孔質Ｓｉ層上に非多孔質薄膜１３を形成
する方法。

【００７９】ｂ）希ガス、水素、および、窒素のうち少
なくとも一種の元素をイオン注入して、多孔質Ｓｉ層１
２と非多孔質薄膜１３とを同時形成する方法。

【００８０】ｃ）ａ）に、さらに希ガス、水素、およ
び、窒素のうち少なくとも一種の元素をイオン注入し
て、porosityの異なる領域を形成する方法。のいずれかから選ばれる。非多孔質薄膜１３は、単結晶
Ｓｉ、多結晶Ｓｉ、非晶質Ｓｉ、あるいは、金属膜、化
合物半導体薄膜、超伝導薄膜などの中から任意に選ばれ
る。あるいは、ＭＯＳＦＥＴ等の素子構造を形成してし
まっても構わない。さらに、最表面層にＳｉＯ₂を形成
しておいた方が、貼合わせ界面の界面準位を活性層から
離すことが出来るという意味でもよい。注入層を透過型
電子顕微鏡などで観察すると微小空洞が無数に形成され
ることがわかる。注入するイオンは荷電状態は特に限定
されない。加速エネルギーは注入したい深さに投影飛程
がくるように設定する。注入量に応じて、形成される微
小空洞の大きさ、密度は変化するが、注入量は、概ね１
×１０¹⁴／ｃｍ²以上、より好ましくは１×１０¹⁵／ｃ
ｍ²である。投影飛程を深く設定したい場合には、チャ
ネリングイオン注入によっても構わない。注入後には必
要に応じて、熱処理を行う。図１（ａ）に示すように、
第２の基板１４と第１の基板の表面とを室温で密着させ
る。その後、陽極接合、加圧、あるいは必要に応じて熱
処理、あるいはこれらの組み合わせにより貼合わせを強
固にしてもよい。

【００８１】単結晶Ｓｉを堆積形成した場合には、単結
晶Ｓｉの表面には熱酸化等の方法で酸化Ｓｉを形成した
のち貼り合わせることが好ましい。また、第２の基板
は、Ｓｉ、Ｓｉ基板上に酸化Ｓｉ膜を形成したもの、石
英等の光透過性基板、サファイアなどから選択すること
ができるが、これに限定されるものではなく、貼り合わ
せに供される面が十分に平坦で有れば構わない。図１
（ａ）は第２の基板と第１の基板とは絶縁層１５を介し
て貼り合わせた様子を示してあるが、非多孔質薄膜１３
がＳｉでない場合、あるいは第２の基板がＳｉでない場
合には絶縁層１５はなくてもよい。貼り合わせに際して
は絶縁性の薄板をはさみ３枚重ねで貼り合わせることも
可能である。

【００８２】非多孔質薄膜をエピタキシャル成長させた
単結晶シリコンで構成する場合、あるいは非多孔質薄膜
をこれ以外のもので構成する場合であっても、エピタキ
シャル成長時の熱処理や、これ以降の工程で熱処理を使
用する場合、熱により多孔質シリコン層の内部の孔の再
配列が生じて孔がふさがり、多孔質層をエッチング除去
する際のエッチング特性が損なわれる恐れがある。そこ
で、例えば、２００℃〜７００℃程度の温度であらかじ
め熱処理を行い孔の側壁に薄い酸化膜（多孔質層として
の単結晶性は維持されている）を形成して再配列を防止
し、多孔質層の構造を安定化させることが可能である。

【００８３】また、極めて欠陥の少ないエピタキシャル
シリコン膜を形成する為には次の工程を採用することも
できる。

【００８４】多孔質シリコン層は、単結晶としての構造
を維持しているものの、多孔質シリコン層の表面に存在
する多数の孔に起因してエピタキシャルシリコン膜に欠
陥が入る可能性がある。そこで、エピタキシャルシリコ
ン膜が接触する多孔質シリコン層の最表面を単結晶シリ
コンで閉塞する手法が考えられる。

【００８５】この方法の１つには、水素を含有する雰囲
気中での熱処理がある。この水素熱処理によっては、多
孔質シリコンの表面を構成するシリコン原子のマイグレ
ーションが生じ、多孔質シリコン層の孔の最表面が閉塞
される。この場合の熱処理の温度は、５００℃〜１３０
０℃、好ましくは９００℃〜１３００℃の範囲である。

【００８６】また、この手法と別に、シリコン原子を含
有する原料ガスを微量、成膜チャンバー内に流すことで
非常にゆっくりとした速度でシリコン膜を形成し、多孔
質シリコン層の孔の最表面を閉塞させることもできる。

【００８７】上述の孔の側壁に薄い酸化膜を形成した後
に孔の閉塞およびエピタキシャルシリコン膜の形成を行
う場合、孔を閉塞させる際には、多孔質シリコン層の最
表面には、単結晶が露出していることが望ましい。この
単結晶の露出は、孔の側壁に薄い酸化膜を形成した多孔
質シリコン層の最表面をＨＦ等の酸につけ、最表面に形
成された薄い酸化膜を除去することで行うことができ
る。

【００８８】次に貼り合わせ基体（多層構造体）の全
体、あるいは多孔質Ｓｉを、あるいはその近傍を加熱
し、その時の熱応力、あるいは軟化等により多孔質Ｓｉ
層を境にして貼り合わせ基体を分離させる（図１
（ｂ））。熱処理炉で基体全体を加熱してもよい。ある
いは、多孔質Ｓｉ層、あるいは多孔質Ｓｉ近傍の層にの
み吸収する波長のレーザーを用いることにより局所加熱
が行えてもよい。また、電流を多孔質Ｓｉ層あるいは多
孔質Ｓｉ近傍にウエハ面内に通電することにより、多孔
質Ｓｉ層を加熱することもできる。

【００８９】さらに、多孔質Ｓｉ１２を選択的に除去す
る。非多孔質薄膜が単結晶Ｓｉの場合には通常のＳｉの
エッチング液、あるいは多孔質Ｓｉの選択エッチング液
である弗酸、あるいは弗酸にアルコールおよび過酸化水
素水の少なくともどちらか一方を添加した混合液、ある
いは、バッファード弗酸あるいはバッファード弗酸にア
ルコールおよび過酸化水素水の少なくともどちらか一方
を添加した混合液の少なくとも１種類を用いて、多孔質
Ｓｉ１２のみを無電解湿式化学エッチングして第２の基
板上に予め第１の基板の多孔質上に形成した膜を残存さ
せる。上記詳述したように、多孔質Ｓｉの膨大な表面積
により通常のＳｉのエッチング液でも選択的に多孔質Ｓ
ｉのみをエッチングすることが可能である。あるいは、
非多孔質薄膜層１３を研磨ストッパーとして多孔質Ｓｉ
１２を選択研磨で除去する。

【００９０】化合物半導体層を多孔質上に形成している
場合には化合物半導体に対してＳｉのエッチング速度の
速いエッチング液を用いて、多孔質Ｓｉ１２のみを化学
エッチングして第２の基板１４上に薄膜化した単結晶化
合物半導体層１３を残存させ形成する。あるいは、単結
晶化合物半導体層１３を研磨ストッパーとして多孔質Ｓ
ｉ１２を選択研磨で除去する。

【００９１】図１（ｃ）には、本発明で得られる半導体
部材が示される。第２の基板１４上に非多孔質薄膜、例
えば単結晶Ｓｉ薄膜１３が平坦に、しかも均一に薄層化
されて、ウエハ全域に、大面積に形成される。第２の基
板１４として絶縁性基板を用いれば、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。

【００９２】第１のＳｉ単結晶基板１１は残留多孔質Ｓ
ｉを除去して、表面平坦性が許容できないほど荒れてい
る場合には表面平坦化を行った後、再度第１のＳｉ単結
晶基板１１、あるいは次の第２の基体１４として使用で
きる。

【００９３】［実施形態例２］本実施形態例は図２に示
すように、第１の基体となる第１のＳｉ単結晶基板２１
の両面に多孔質Ｓｉ層２２、非多孔質薄膜２３を形成
し、それぞれの面に絶縁層２６を介して第２の基体２
４，２５を貼合わせ、半導体基板を同時に２枚作製した
ものである。各製造工程は上記実施形態例１に示した工
程と同様である。

【００９４】第１のＳｉ単結晶基板２１は残留多孔質Ｓ
ｉを除去して、表面平坦性が許容できないほど荒れてい
る場合には表面平坦化を行った後、再度第１のＳｉ単結
晶基板２１、あるいは次の第２の基体２４（または２
５）として使用できる。

【００９５】支持基板２４，２５の材料，厚さ等は同一
でなくても良い。非多孔質薄膜２３は、両面を同一の材
料，膜厚等としなくてもよい。

【００９６】

【実施例】以下、具体的に実施例を挙げて本発明を説明
する。

【００９７】（実施例１）第１の単結晶Ｓｉ基板の表面
層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。陽極化成条
件は以下の通りであった。

【００９８】電流密度：７（ｍＡ・ｃｍ^-2）陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：
１時間：１１（分）多孔質Ｓｉの厚み：１２（μｍ）この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法により単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシャル
成長した。成長条件は以下の通りである。

【００９９】ソースガス：ＳｉＨ₂Ｃｌ₂／Ｈ₂ ガス流量：０．５／１８０ｌ／ｍｉｎガス圧力：８０Ｔｏｒｒ温度：９５０℃ 成長速度：０．３μｍ／ｍｉｎさらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。

【０１００】該ＳｉＯ₂層表面と、これと別に用意した
５００ｎｍのＳｉＯ₂層を表面に形成したＳｉ基板（第
２の基板）の表面とを重ね合わせ、接触させた。これに
より多層構造体が形成された。

【０１０１】第１の基板の裏面酸化膜を除去した後、第
１の基板側から５００〜１０００Ｗ程度の出力のＣＯ₂
レーザーをウエハ全面に照射した。ＣＯ₂レーザーは、
貼合わせ界面の５００ｎｍのＳｉＯ₂層に吸収され、そ
の近傍のエピタキシャル層および多孔質Ｓｉ層の温度が
急激に上昇し、下部の多孔質Ｓｉ層中の急激な熱応力に
より下部の多孔質Ｓｉ層中で分離した。レーザーは連続
でもパルスでも構わない。

【０１０２】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
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は選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。

【０１０３】非多孔質Ｓｉ単結晶の該エッチング液に対
するエッチング速度は、極めて低く、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程度）
は実用上無視できる膜厚減少である。

【０１０４】すなわち、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの厚
みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単結
晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定した
ところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであった。

【０１０５】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。

【０１０６】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が導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。

【０１０７】エピタキシャルＳｉ層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。

【０１０８】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチ
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は選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として酸化膜形成工程に投入することがで
きた。

【０１０９】（実施例２）第１の単結晶Ｓｉ基板の表面
層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。陽極化成条
件は以下の通りであった。

【０１１０】電流密度：７（ｍＡ・ｃｍ^-2）陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：
１時間：１１（分）多孔質Ｓｉの厚み：１２（μｍ）この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法によりＰ⁺単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシ
ャル成長した。成長条件は以下の通りである。なお、不
純物ガスとしてはＢ₂Ｈ₆を導入した。

【０１１１】ソースガス：ＳｉＨ₂Ｃｌ₂／Ｈ₂ ガス流量：０．５／１８０ｌ／ｍｉｎガス圧力：８０Ｔｏｒｒ温度：９５０℃ 成長速度：０．３μｍ／ｍｉｎさらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。

【０１１２】該ＳｉＯ₂層表面と、別に用意した５００
ｎｍのＳｉＯ₂層を形成したＳｉ基板（第２の基板）の
表面と、を重ね合わせ、接触させた。

【０１１３】第１の基板の高濃度Ｐ⁺単結晶Ｓｉ層にの
み１０〜１００Ａ程度の電流を流した（高濃度Ｐ⁺単結
晶Ｓｉ層の不純物濃度は電流を流せる程度に低抵抗化で
きる濃度であればよい。）。なお、電流はＳｉＯ₂を除
去してウエハ端部に高濃度Ｐ⁺ 単結晶Ｓｉ層を表出さ
せ、ウエハ端面のみさわる＋電極と−電極でウエハを挟
み込むようにして流す。その結果、下部の多孔質Ｓｉ層
中に急激な熱応力が加わり下部の多孔質Ｓｉ層中で分離
した。電流は連続でもパルスでも構わない。

【０１１４】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
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は選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。

【０１１５】これにより、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの
厚みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単
結晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定し
たところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであっ
た。

【０１１６】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。

【０１１７】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。

【０１１８】エピタキシャルＳｉ層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。

【０１１９】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチ
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は選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として酸化膜形成工程に投入することがで
きた。

【０１２０】（実施例３）第１の単結晶Ｓｉ基板の表面
層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。陽極化成条
件は以下の通りであった。

【０１２１】電流密度：７（ｍＡ・ｃｍ^-2）陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：
１時間：１１（分）多孔質Ｓｉの厚み：１２（μｍ）この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法により単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシャル
成長した。成長条件は以下の通りである。

【０１２２】ソースガス：ＳｉＨ₂Ｃｌ₂／Ｈ₂ ガス流量：０．５／１８０ｌ／ｍｉｎガス圧力：８０Ｔｏｒｒ温度：９５０℃ 成長速度：０．３μｍ／ｍｉｎさらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。

【０１２３】該ＳｉＯ₂層表面と、別に用意した５００
ｎｍのＳｉＯ₂層を形成したＳｉ基板（第２の基板）の
表面と、を（貼り合わせ強度を向上させるべく）それぞ
れ窒素プラズマに曝した後、重ね合わせ、接触させ、４
００℃−１０ｈアニールした。

【０１２４】第１の基板の裏面酸化膜を除去した後、第
１の基板側から５００〜１０００Ｗ程度の出力のＣＯ₂
レーザーをウエハ全面に照射した。ＣＯ₂レーザーは、
貼合わせ界面の５００ｎｍのＳｉＯ₂層に吸収され、そ
の近傍のエピタキシャル層および多孔質Ｓｉ層の温度が
急激に上昇し、下部の多孔質Ｓｉ層中の急激な熱応力に
より下部の多孔質Ｓｉ層中で分離した。レーザーは連続
でもパルスでも構わない。

【０１２５】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層をＨＦ／ＨＮＯ₃／ＣＨ₃ＣＯＯＨ系のエッチング液
で選択エッチングした。多孔質Ｓｉは選択エッチングさ
れ、完全に除去された。単結晶Ｓｉはほとんどエッチン
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は選択エッチングされ、完全に除去
された。

【０１２６】非多孔質Ｓｉ単結晶の該エッチング液に対
するエッチング速度は、極めて低く、非多孔質層におけ
るエッチング量は実用上無視できる膜厚減少である。

【０１２７】これにより、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの
厚みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単
結晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定し
たところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであっ
た。

【０１２８】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。

【０１２９】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。

【０１３０】エピタキシャルＳｉ層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。

【０１３１】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、ＨＦ／ＨＮＯ₃／ＣＨ₃ＣＯＯＨ系のエッチン
グ液で選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチングさ
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は選択エッチングされ、完全に除去さ
れ、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるいは第
２の基板として酸化膜形成工程に投入することができ
た。

【０１３２】（実施例４）第１の単結晶Ｓｉ基板の表面
層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。陽極化成条
件は以下の通りであった。

【０１３３】電流密度：７（ｍＡ・ｃｍ^-2）陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：
１時間：１１（分）多孔質Ｓｉの厚み：１２（μｍ）この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法によりＰ⁺単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシ
ャル成長した。成長条件は以下の通りである。なお、不
純物ガスとしてはＢ₂Ｈ₆を導入した。

【０１３４】ソースガス：ＳｉＨ₂Ｃｌ₂／Ｈ₂ ガス流量：０．５／１８０ｌ／ｍｉｎガス圧力：８０Ｔｏｒｒ温度：９５０℃ 成長速度：０．３μｍ／ｍｉｎさらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。

【０１３５】該ＳｉＯ₂層表面と、別に用意した５００
ｎｍのＳｉＯ₂層を形成したＳｉ基板（第２の基板）の
表面と、を重ね合わせ、接触させた。

【０１３６】第１の基板の高濃度Ｐ⁺単結晶Ｓｉ層にの
み１０〜１００Ａ程度の電流を流した（高濃度Ｐ⁺単結
晶Ｓｉ層の不純物濃度は電流を流せる程度に低抵抗化で
きる濃度であればよい。）。なお、電流はＳｉＯ₂を除
去してウエハ端部に高濃度Ｐ⁺ 単結晶Ｓｉ層を表出さ
せ、ウエハ端面のみさわる＋電極と−電極でウエハを挟
み込むようにして流す。その結果、下部の多孔質Ｓｉ層
中に急激な熱応力が加わり下部の多孔質Ｓｉ層中で分離
した。電流は連続でもパルスでも構わない。

【０１３７】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を選択研磨した。単結晶Ｓｉは研磨されずに残り、単
結晶Ｓｉを研磨ストップの材料として、多孔質Ｓｉは選
択研磨され、完全に除去された。

【０１３８】非多孔質Ｓｉ単結晶の研磨速度は、極めて
低く、研磨量（数十オングストローム程度）は実用上無
視できる膜厚減少である。

【０１３９】こうして、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの厚
みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単結
晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定した
ところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであった。

【０１４０】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。

【０１４１】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。

【０１４２】エピタキシャルＳｉ層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。

【０１４３】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、選択研磨する。単結晶Ｓｉは研磨されずに残
り、単結晶Ｓｉを研磨ストップの材料として、多孔質Ｓ
ｉは選択研磨され、完全に除去され、再び第１の基板と
して陽極化成工程に、あるいは第２の基板として酸化膜
形成工程に投入することができた。

【０１４４】（実施例５）第１の単結晶Ｓｉ基板の表面
層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。

【０１４５】陽極化成条件は以下の通りであった。

【０１４６】電流密度：７（ｍＡ・ｃｍ^-2）陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：
１時間：１１（分）多孔質Ｓｉの厚み：１２（μｍ）この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法によりＰ⁺単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシ
ャル成長した。成長条件は以下の通りである。なお、不
純物ガスとしてはＢ₂Ｈ₆を導入した。

【０１４７】ソースガス：ＳｉＨ₂Ｃｌ₂／Ｈ₂ ガス流量：０．５／１８０ｌ／ｍｉｎガス圧力：８０Ｔｏｒｒ温度：９５０℃ 成長速度：０．３μｍ／ｍｉｎさらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。

【０１４８】該ＳｉＯ₂層表面と、別に用意した石英基
板（第２の基板）の表面と、をそれぞれ窒素プラズマに
曝した後、重ね合わせ、接触させ、２００℃−１０ｈア
ニールした。

【０１４９】第１の基板の高濃度Ｐ⁺単結晶Ｓｉ層にの
み１０〜１００Ａ程度の電流を流した（高濃度Ｐ⁺単結
晶Ｓｉ層の不純物濃度は電流を流せる程度に低抵抗化で
きる濃度であればよい。）。なお、電流はＳｉＯ₂を除
去してウエハ端部に高濃度Ｐ⁺ 単結晶Ｓｉ層を表出さ
せ、ウエハ端面のみさわる＋電極と−電極でウエハを挟
み込むようにして流す。その結果、下部の多孔質Ｓｉ層
中に急激な熱応力が加わり下部の多孔質Ｓｉ層中で分離
した。電流は連続でもパルスでも構わない。

【０１５０】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
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は選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。

【０１５１】すなわち、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの厚
みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単結
晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定した
ところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであった。

【０１５２】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。

【０１５３】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。

【０１５４】エピタキシャルＳｉ層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。

【０１５５】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチ
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は選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に投入する
ことができた。

【０１５６】（実施例６）第１の単結晶Ｓｉ基板の表面
層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。

【０１５７】陽極化成条件は以下の通りであった。

【０１５８】電流密度：７（ｍＡ・ｃｍ^-2）陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：
１時間：１１（分）多孔質Ｓｉの厚み：１２（μｍ）この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemic
al Vapor Deposition）法により単結晶ＧａＡｓを１μ
ｍエピタキシャル成長した。成長条件は以下の通りであ
る。

【０１５９】ソースガス：ＴＭＧ／ＡｓＨ₃／Ｈ₂ ガス圧力：８０Ｔｏｒｒ温度：７００℃ 該ＧａＡｓ層表面と、別に用意したＳｉ基板（第２の基
板）の表面と、を重ね合わせ、接触させた。

【０１６０】第１の基板の裏面酸化膜を除去した後、第
１の基板側から５００〜１０００Ｗ程度の出力のＣＯ₂
レーザーをウエハ全面に照射した。ＣＯ₂レーザーは、
ＧａＡｓ層に吸収され、その近傍の多孔質Ｓｉ層の温度
が急激に上昇し、下部の多孔質Ｓｉ層中の急激な熱応力
により下部の多孔質Ｓｉ層中で分離した。レーザーは連
続でもパルスでも構わない。

【０１６１】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層をエチレンジアミン＋ピロカテコール＋水（17ｍｌ：
３ｇ：８ｍｌの比率）１１０℃でエッチングした。単結
晶ＧａＡｓはエッチングされずに残り、単結晶ＧａＡｓ
をエッチ・ストップの材料として、多孔質Ｓｉおよび酸
化された多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除去
された。

【０１６２】非多孔質ＧａＡｓ単結晶の該エッチング液
に対するエッチング速度は、極めて低く、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程度）は実
用上無視できる膜厚減少である。

【０１６３】こうして、Ｓｉ上に１μｍの厚みを持った
単結晶ＧａＡｓ層が形成できた。形成された単結晶Ｇａ
Ａｓ層の膜厚を面内全面について１００点を測定したと
ころ、膜厚の均一性は１μｍ±２９．８ｎｍであった。

【０１６４】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Ｇ
ａＡｓ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。

【０１６５】支持基板として酸化膜付きのＳｉ基板を用
いることにより、絶縁膜上のＧａＡｓも同様に作製でき
た。

【０１６６】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングする。単結晶Ｓｉはエッチ
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は選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として貼り合わせ工程に投入することがで
きた。

【０１６７】（実施例７）第１の単結晶Ｓｉ基板の表面
層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。

【０１６８】陽極化成条件は以下の通りであった。

【０１６９】電流密度：７（ｍＡ・ｃｍ^-2）陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：
１時間：１１（分）多孔質Ｓｉの厚み：１２（μｍ）この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemic
al Vapor Deposition）法により単結晶ＩｎＰを１μｍ
エピタキシャル成長した。

【０１７０】該ＩｎＰ表面と、別に用意した石英基板
（第２の基板）の表面と、をそれぞれ窒素プラズマに曝
した後、重ね合わせ、接触させ、２００℃−１０ｈアニ
ールした。

【０１７１】第１の基板の裏面酸化膜を除去した後、第
１の基板側から５００〜１０００Ｗ程度の出力のＣＯ₂
レーザーをウエハ全面に照射した。ＣＯ₂レーザーは、
ＩｎＰ層に吸収され、その近傍の多孔質Ｓｉ層の温度が
急激に上昇し、下部の多孔質Ｓｉ層中の急激な熱応力に
より下部の多孔質Ｓｉ層中で分離した。レーザーは連続
でもパルスでも構わない。

【０１７２】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶ＩｎＰはエッチン
グされずに残り、単結晶ＩｎＰをエッチ・ストップの材
料として、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除
去された。

【０１７３】こうして、石英基板上に１μｍの厚みを持
った単結晶ＩｎＰ層が形成できた。形成された単結晶Ｉ
ｎＰ層の膜厚を面内全面について１００点を測定したと
ころ、膜厚の均一性は１μｍ±２９．０ｎｍであった。

【０１７４】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Ｉ
ｎＰ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。

【０１７５】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチ
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は選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に投入する
ことができた。

【０１７６】（実施例８）第１の単結晶Ｓｉ基板の両面
にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。

【０１７７】陽極化成条件は以下の通りであった。な
お、陽極化成は片面１１分づつ行った。

【０１７８】電流密度：７（ｍＡ・ｃｍ^-2）陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：
１時間：１１×２（分）多孔質Ｓｉの厚み：１２（μｍ）この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。両面多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depos
ition）法により単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシ
ャル成長した。成長条件は以下の通りである。

【０１７９】ソースガス：ＳｉＨ₂Ｃｌ₂／Ｈ₂ ガス流量：０．５／１８０ｌ／ｍｉｎガス圧力：８０Ｔｏｒｒ温度：９５０℃ 成長速度：０．３μｍ／ｍｉｎさらに、この両面エピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化に
より１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。

【０１８０】該ＳｉＯ₂層表面と、別に用意した５００
ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した２枚のＳｉ基板（第２の基
板）の表面と、を重ね合わせ、接触させた。

【０１８１】２枚の第２の基板の裏面酸化膜を除去した
後、第２の基板側から５００〜１０００Ｗ程度の出力の
ＣＯ₂レーザーをウエハ全面に照射した。ＣＯ₂レーザ
ーは、貼合わせ界面の５００ｎｍのＳｉＯ₂層に吸収さ
れ、その近傍のエピタキシャル層および多孔質Ｓｉ層の
温度が急激に上昇し、下部の多孔質Ｓｉ層中の急激な熱
応力により下部の多孔質Ｓｉ層中で分離した。レーザー
は連続でもパルスでも構わない。

【０１８２】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
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は選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。

【０１８３】こうして、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの厚
みを持った単結晶Ｓｉ層が２枚形成できた。形成された
単結晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定
したところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであっ
た。

【０１８４】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。

【０１８５】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。

【０１８６】エピタキシャルＳｉ層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。

【０１８７】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチ
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は選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として酸化膜形成工程に投入することがで
きた。

【０１８８】（実施例９）第１の単結晶Ｓｉ基板の表面
に熱酸化により１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。主
表面に水素イオンを加速電圧２５ｋｅＶで１×１０¹⁷／
ｃｍ²注入した。これにより、表面下０．３μｍ付近の
深さのところに水素バブルによる多孔質構造が形成され
た。

【０１８９】第１のＳｉ基板のＳｉＯ₂層表面と、別に
用意した５００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成したＳｉ基板
（第２の基板）の表面と、を重ね合わせ、接触させた。

【０１９０】第１の基板の裏面酸化膜を除去した後、第
１の基板側から５００〜１０００Ｗ程度の出力のＣＯ₂
レーザーをウエハ全面に照射した。ＣＯ₂レーザーは、
貼合わせ界面の５００ｎｍのＳｉＯ₂層に吸収され、そ
の近傍のエピタキシャル層および多孔質Ｓｉ層の温度が
急激に上昇し、下部の多孔質Ｓｉ層中の急激な熱応力に
より下部の多孔質Ｓｉ層中で分離した。レーザーは連続
でもパルスでも構わない。

【０１９１】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
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は選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。

【０１９２】すなわち、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの厚
みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単結
晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定した
ところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであった。

【０１９３】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。

【０１９４】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。

【０１９５】エピタキシャルＳｉ層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。

【０１９６】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングする。単結晶Ｓｉはエッチ
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は選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として酸化膜形成工程に投入することがで
きた。

【０１９７】（実施例１０）第１の単結晶Ｓｉ基板の表
面層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。

【０１９８】陽極化成条件は以下の通りであった。

【０１９９】電流密度：７（ｍＡ・ｃｍ^-2）陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：
１時間：１１（分）多孔質Ｓｉの厚み：１２（μｍ）この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法により単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシャル
成長した。成長条件は以下の通りである。

【０２００】ソースガス：ＳｉＨ₂Ｃｌ₂／Ｈ₂ ガス流量：０．５／１８０ｌ／ｍｉｎガス圧力：８０Ｔｏｒｒ温度：９５０℃ 成長速度：０．３μｍ／ｍｉｎさらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。

【０２０１】主表面に水素イオンを加速電圧１８０ｋｅ
Ｖで５×１０¹⁶／ｃｍ²注入した。

【０２０２】該ＳｉＯ₂層表面と、別に用意した５００
ｎｍのＳｉＯ₂層を形成したＳｉ基板（第２の基板）の
表面と、を重ね合わせ、接触させた。

【０２０３】第１の基板の裏面酸化膜を除去した後、第
１の基板側から５００〜１０００Ｗ程度の出力のＣＯ₂
レーザーをウエハ全面に照射した。ＣＯ₂レーザーは、
貼合わせ界面の５００ｎｍのＳｉＯ₂層に吸収され、そ
の近傍のエピタキシャル層および多孔質Ｓｉ層の温度が
急激に上昇し、下部の多孔質Ｓｉ層中の急激な熱応力に
より下部の多孔質Ｓｉ層中で分離した。レーザーは連続
でもパルスでも構わない。イオン注入により分離位置は
ほぼ制御され、貼り合わせ前のＳｉＯ₂表面からおよそ
１．５μｍのところの多孔質Ｓｉ層中で分離した。

【０２０４】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
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は選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。

【０２０５】これにより、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの
厚みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単
結晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定し
たところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであっ
た。

【０２０６】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。

【０２０７】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。

【０２０８】エピタキシャルＳｉ層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。

【０２０９】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチ
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は選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として酸化膜形成工程に投入することがで
きた。

【０２１０】（実施例１１）第１の単結晶Ｓｉ基板の表
面層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。

【０２１１】陽極化成条件は以下の通りであった。

【０２１２】電流密度：７（ｍＡ・ｃｍ^-2）陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：
１時間：１１（分）多孔質Ｓｉの厚み：１２（μｍ）この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法により単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシャル
成長した。成長条件は以下の通りである。

【０２１３】ソースガス：ＳｉＨ₂Ｃｌ₂／Ｈ₂ ガス流量：０．５／１８０ｌ／ｍｉｎガス圧力：８０Ｔｏｒｒ温度：９５０℃ 成長速度：０．３μｍ／ｍｉｎさらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。

【０２１４】該ＳｉＯ₂層表面と、別に用意したＳｉ基
板（第２の基板）の表面と、を重ね合わせ、接触させ
た。

【０２１５】第１の基板の裏面酸化膜を除去した後、第
１の基板側から５００〜１０００Ｗ程度の出力のＣＯ₂
レーザーをウエハ全面に照射した。ＣＯ₂レーザーは、
貼合わせ界面の５００ｎｍのＳｉＯ₂層に吸収され、そ
の近傍のエピタキシャル層および多孔質Ｓｉ層の温度が
急激に上昇し、下部の多孔質Ｓｉ層中の急激な熱応力に
より下部の多孔質Ｓｉ層中で分離した。レーザーは連続
でもパルスでも構わない。

【０２１６】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
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は選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。

【０２１７】こうして、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの厚
みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単結
晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定した
ところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであった。

【０２１８】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。

【０２１９】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。

【０２２０】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングする。単結晶Ｓｉはエッチ
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は選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として貼合わせ工程に投入することができ
た。

【０２２１】（実施例１２）第１の単結晶Ｓｉ基板の表
面層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。

【０２２２】陽極化成条件は以下の通りであった。

【０２２３】電流密度：７（ｍＡ・ｃｍ^-2）陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：
１時間：５．５（分）多孔質Ｓｉの厚み：６（μｍ）さらに電流密度：７０（ｍＡ・ｃｍ^-2）陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：
１時間：０．５（分）多孔質Ｓｉの厚み：５（μｍ）この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法により単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシャル
成長した。成長条件は以下の通りである。

【０２２４】ソースガス：ＳｉＨ₂Ｃｌ₂／Ｈ₂ ガス流量：０．５／１８０ｌ／ｍｉｎガス圧力：８０Ｔｏｒｒ温度：９５０℃ 成長速度：０．３μｍ／ｍｉｎさらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。

【０２２５】該ＳｉＯ₂層表面と、別に用意したＳｉ基
板（第２の基板）の表面と、を重ね合わせ、接触させ
た。

【０２２６】第１の基板の裏面酸化膜を除去した後、第
１の基板側から５００〜１０００Ｗ程度の出力のＣＯ₂
レーザーをウエハ全面に照射した。ＣＯ₂レーザーは、
貼合わせ界面の５００ｎｍのＳｉＯ₂層に吸収され、そ
の近傍のエピタキシャル層および多孔質Ｓｉ層の温度が
急激に上昇し、下部の多孔質Ｓｉ層中の急激な熱応力に
より下部の多孔質Ｓｉ層中で分離した。レーザーは連続
でもパルスでも構わない。

【０２２７】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
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は選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。

【０２２８】すなわち、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの厚
みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単結
晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定した
ところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであった。

【０２２９】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。

【０２３０】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。

【０２３１】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングする。単結晶Ｓｉはエッチ
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は選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として貼合わせ工程に投入することができ
た。

【０２３２】（実施例１３）第１の単結晶Ｓｉ基板の表
面層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。

【０２３３】陽極化成条件は以下の通りであった。

【０２３４】電流密度：７（ｍＡ・ｃｍ^-2）陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：
１時間：３．５（分）多孔質Ｓｉの厚み：４（μｍ）さらに電流密度：１００（ｍＡ・ｃｍ^-2）陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：
１時間：０．２（分）多孔質Ｓｉの厚み：３（μｍ）さらに電流密度：７（ｍＡ・ｃｍ^-2）陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：
１時間：３．５（分）多孔質Ｓｉの厚み：４（μｍ）この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法により単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシャル
成長した。成長条件は以下の通りである。

【０２３５】ソースガス：ＳｉＨ₂Ｃｌ₂／Ｈ₂ ガス流量：０．５／１８０ｌ／ｍｉｎガス圧力：８０Ｔｏｒｒ温度：９５０℃ 成長速度：０．３μｍ／ｍｉｎさらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。

【０２３６】該ＳｉＯ₂層表面と、別に用意したＳｉ基
板（第２の基板）の表面と、を重ね合わせ、接触させ
た。

【０２３７】第１の基板の裏面酸化膜を除去した後、第
１の基板側から５００〜１０００Ｗ程度の出力のＣＯ₂
レーザーをウエハ全面に照射した。ＣＯ₂レーザーは、
貼合わせ界面の５００ｎｍのＳｉＯ₂層に吸収され、そ
の近傍のエピタキシャル層および多孔質Ｓｉ層の温度が
急激に上昇し、中間の多孔質Ｓｉ層中の急激な熱応力に
より中間の多孔質Ｓｉ層中で分離した。レーザーは連続
でもパルスでも構わない。

【０２３８】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
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は選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。

【０２３９】こうして、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの厚
みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単結
晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定した
ところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであった。

【０２４０】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。

【０２４１】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が導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。

【０２４２】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングする。単結晶Ｓｉはエッチ
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は選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として貼合わせ工程に投入することができ
た。

【０２４３】（実施例１４）第１の単結晶Ｓｉ基板の表
面層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。

【０２４４】陽極化成条件は以下の通りであった。

【０２４５】電流密度：７（ｍＡ・ｃｍ^-2）陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：
１時間：１１（分）多孔質Ｓｉの厚み：１２（μｍ）この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法により単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシャル
成長した。成長条件は以下の通りである。

【０２４６】ソースガス：ＳｉＨ₂Ｃｌ₂／Ｈ₂ ガス流量：０．５／１８０ｌ／ｍｉｎガス圧力：８０Ｔｏｒｒ温度：９５０℃ 成長速度：０．３μｍ／ｍｉｎさらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。

【０２４７】該ＳｉＯ₂層表面と、別に用意したＳｉ基
板（第２の基板）の表面と、を重ね合わせ、接触させ
た。

【０２４８】その後、貼り合わせ基体を熱処理炉で１２
５０℃程度に加熱した。多孔質Ｓｉ層の急激な熱応力に
より多孔質Ｓｉ層中で分離した。さらに、貼り合わせ強
度を高めるために、熱処理を加えてもよい。

【０２４９】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
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は選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。

【０２５０】こうして、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの厚
みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単結
晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定した
ところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであった。

【０２５１】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。

【０２５２】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。

【０２５３】エピタキシャルＳｉ層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。

【０２５４】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングする。単結晶Ｓｉはエッチ
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は選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として貼合わせ工程に投入することができ
た。

【０２５５】（実施例１５）第１の単結晶Ｓｉ基板の表
面層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。

【０２５６】陽極化成条件は以下の通りであった。

【０２５７】電流密度：７（ｍＡ・ｃｍ^-2）陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：
１時間：１１（分）多孔質Ｓｉの厚み：１２（μｍ）この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法により単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシャル
成長した。成長条件は以下の通りである。

【０２５８】ソースガス：ＳｉＨ₂Ｃｌ₂／Ｈ₂ ガス流量：０．５／１８０ｌ／ｍｉｎガス圧力：８０Ｔｏｒｒ温度：９５０℃ 成長速度：０．３μｍ／ｍｉｎさらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。

【０２５９】該ＳｉＯ₂層表面と、別に用意した５００
ｎｍのＳｉＯ₂層を形成したＳｉ基板（第２の基板）の
表面と、を重ね合わせ、接触させた。

【０２６０】その後、貼り合わせ基体を熱処理炉で１２
５０℃程度に加熱した。多孔質Ｓｉ層の急激な熱応力に
より多孔質Ｓｉ層中で分離した。さらに、貼り合わせ強
度を高めるために、熱処理を加えてもよい。

【０２６１】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
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は選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。

【０２６２】こうして、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの厚
みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単結
晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定した
ところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであった。

【０２６３】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。

【０２６４】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。

【０２６５】エピタキシャルＳｉ層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。

【０２６６】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチ
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は選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として酸化膜形成工程に投入することがで
きた。

【０２６７】（実施例１６）第１の単結晶Ｓｉ基板の表
面層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。

【０２６８】陽極化成条件は以下の通りであった。

【０２６９】電流密度：７（ｍＡ・ｃｍ^-2）陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：
１時間：３．５（分）多孔質Ｓｉの厚み：４（μｍ）さらに電流密度：１００（ｍＡ・ｃｍ^-2）陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：
１時間：０．２（分）多孔質Ｓｉの厚み：３（μｍ）さらに電流密度：７（ｍＡ・ｃｍ^-2）陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：
１時間：３．５（分）多孔質Ｓｉの厚み：４（μｍ）この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法により単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシャル
成長した。成長条件は以下の通りである。

【０２７０】ソースガス：ＳｉＨ₂Ｃｌ₂／Ｈ₂ ガス流量：０．５／１８０ｌ／ｍｉｎガス圧力：８０Ｔｏｒｒ温度：９５０℃ 成長速度：０．３μｍ／ｍｉｎさらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。

【０２７１】該ＳｉＯ₂層表面と、別に用意したＳｉ基
板（第２の基板）の表面と、を重ね合わせ、接触させ
た。

【０２７２】その後、貼り合わせ基体を熱処理炉で６０
０〜１２００℃程度に加熱した。多孔質Ｓｉ層の急激な
熱応力により多孔質Ｓｉ層中で分離した。さらに、貼り
合わせ強度を高めるために、熱処理を加えてもよい。

【０２７３】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
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は選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。

【０２７４】すなわち、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの厚
みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単結
晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定した
ところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであった。

【０２７５】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。

【０２７６】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。

【０２７７】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングする。単結晶Ｓｉはエッチ
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は選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として貼合わせ工程に投入することができ
た。

【０２７８】（実施例１７）第１の単結晶Ｓｉ基板の表
面層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。

【０２７９】陽極化成条件は以下の通りであった。

【０２８０】電流密度：７（ｍＡ・ｃｍ^-2）陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：
１時間：５．５（分）多孔質Ｓｉの厚み：６（μｍ）さらに電流密度：７０（ｍＡ・ｃｍ^-2）陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：
１時間：０．５（分）多孔質Ｓｉの厚み：５（μｍ）この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は薄い熱酸化膜で覆
われた。

【０２８１】次いで、この基板の多孔質層が形成された
側の最表面を、１．２５％のＨＦ溶液に浸して最表面に
形成された薄い酸化膜を除去した。こうして得られた基
板に今度は、Ｈ₂を２３０リットル／ｍｉｎ流しながら
１０５０℃、７６０Ｔｏｒｒの条件で１分間の熱処理を
施すと共に、さらにＳｉＨ₄を５０ｓｃｃｍ添加した条
件で５分間の熱処理を施した。

【０２８２】次いで多孔質Ｓｉ層上にＣＶＤ（Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によ
り単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシャル成長した。
成長条件は以下の通りである。

【０２８３】ソースガス：ＳｉＨ₂Ｃｌ₂／Ｈ₂ ガス流量：０．５／１８０ｌ／ｍｉｎガス圧力：８０Ｔｏｒｒ温度：９５０℃ 成長速度：０．３μｍ／ｍｉｎさらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。

【０２８４】該ＳｉＯ₂層表面と、別に用意したＳｉ基
板（第２の基板）の表面と、を重ね合わせ、接触させ
た。

【０２８５】第１の基板の裏面酸化膜を除去した後、第
１の基板側から５００〜１０００Ｗ程度の出力のＣＯ₂
レーザーをウエハ全面に照射した。ＣＯ₂レーザーは、
貼り合わせ界面の５００ｎｍのＳｉＯ₂層に吸収され、
その近傍のエピタキシャル層および多孔質Ｓｉ層の温度
が急激に上昇し、下部の多孔質Ｓｉ層中の急激な熱応力
により下部の多孔質Ｓｉ層中で分離した。レーザーは連
続でもパルスでも構わない。

【０２８６】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
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は選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。

【０２８７】すなわち、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの厚
みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単結
晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定した
ところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであった。

【０２８８】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。

【０２８９】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。

【０２９０】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングする。単結晶Ｓｉはエッチ
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は選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として貼合わせ工程に投入することができ
た。

【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的断面図で
ある。

【図２】本発明の工程を説明するための模式的断面図で
ある。

【図３】第１の従来例の工程を説明するための模式的断
面図である。

【図４】第２の従来例の工程を説明するための模式的断
面図である。

【符号の説明】

１１Ｓｉ基板１２多孔質Ｓｉ１３非多孔質薄膜１４第２の基板１５絶縁層２１Ｓｉ基板２２多孔質Ｓｉ２３非多孔質薄膜２４第２の基板２５第２の基板２６絶縁層３１Ｓｉ基板３２多孔質Ｓｉ３３単結晶薄膜３４支持基板３５絶縁層４１Ｓｉ基板４２多孔質Ｓｉ４３単結晶薄膜４４支持基板４５絶縁層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多孔質シリコン層を有するシリコン基板
の前記多孔質シリコン層上に非多孔質半導体層が配され
た第１の基体を用意する工程、前記第１の基体と第２の
基体とを前記非多孔質半導体層が内側に位置する多層構
造体が得られるように貼り合わせる工程、前記多層構造
体を加熱することにより前記多孔質シリコン層において
前記多層構造体を分離する工程、前記分離された第２の
基体側に残った多孔質シリコン層を除去する工程、とを
有することを特徴とする半導体部材の製造方法。
【請求項２】多孔質シリコン層を有するシリコン基板
の前記多孔質シリコン層上に非多孔質半導体層が配され
た第１の基体を用意する工程、前記第１の基体と第２の
基体とを前記非多孔質半導体層が内側に位置する多層構
造体が得られるように貼り合わせる工程、前記多層構造
体を加熱することにより前記多孔質シリコン層において
前記多層構造体を分離する工程、前記分離された第２の
基体側に残った多孔質シリコン層を除去する工程、前記
分離された第１の基体側に残った多孔質シリコン層を除
去して得られる基体を前記第１の基体の原料材として使
用する工程、とを有することを特徴とする半導体部材の
製造方法。
【請求項３】多孔質シリコン層を有するシリコン基板
の前記多孔質シリコン層上に非多孔質半導体層が配され
た第１の基体を用意する工程、前記第１の基体と第２の
基体とを前記非多孔質半導体層が内側に位置する多層構
造体が得られるように貼り合わせる工程、前記多層構造
体を加熱することにより前記多孔質シリコン層において
前記多層構造体を分離する工程、前記分離された第２の
基体側に残った多孔質シリコン層を除去する工程、前記
分離された第１の基体側に残った多孔質シリコン層を除
去して得られる基体を前記第２の基体の原料材として使
用する工程、とを有することを特徴とする半導体部材の
製造方法。
【請求項４】前記加熱を熱処理炉を用いて行う請求項
１〜３のいずれかに記載の半導体部材の製造方法。
【請求項５】前記加熱が、前記多層構造体を部分的に
加熱するものである請求項１〜３のいずれかに記載の半
導体部材の製造方法。
【請求項６】前記加熱がレーザー照射によりなされる
請求項５に記載の半導体部材の製造方法。
【請求項７】前記レーザーは、炭酸ガスレーザーであ
る請求項６に記載の半導体部材の製造方法。
【請求項８】前記加熱が、前記多孔質シリコン層に電
流を流すことによりなされる請求項５に記載の半導体部
材の製造方法。
【請求項９】前記シリコン基板の２つの面に前記多孔
質シリコン層を形成した後、該２つの多孔質シリコン層
上に前記非多孔質半導体層を形成する請求項１〜３のい
ずれかに記載の半導体部材の製造方法。
【請求項１０】前記多孔質シリコン層は、前記シリコ
ン基板に陽極化成を施して得られる請求項１〜３のいず
れかに記載の半導体部材の製造方法。
【請求項１１】前記第１の基体は、希ガス、水素、及
び窒素から選ばれた元素を前記シリコン基板にイオン注
入することで、シリコン基板の表面からある深さのイオ
ン注入領域を前記多孔質シリコン層とし、表面層を前記
非多孔質半導体層として構成される請求項１〜３のいず
れかに記載の半導体部材の製造方法。
【請求項１２】前記第１の基体は、前記シリコン基板
中に前記多孔質シリコン層を形成した後、該多孔質シリ
コン層上に前記非多孔質半導体層を形成して構成される
請求項１〜３のいずれかに記載の半導体部材の製造方
法。
【請求項１３】前記非多孔質半導体層が単結晶シリコ
ン層で構成される請求項１〜３のいずれかに記載の半導
体部材の製造方法。
【請求項１４】前記単結晶シリコン層は、エピタキシ
ャル成長により形成される請求項１３に記載の半導体部
材の製造方法。
【請求項１５】前記単結晶シリコン層の表面に酸化シ
リコン層が形成されて前記第１の基体を構成する請求項
１３に記載の半導体部材の製造方法。
【請求項１６】前記酸化シリコン層は、熱酸化により
形成される請求項１５に記載の半導体部材の製造方法。
【請求項１７】前記多孔質半導体層が、化合物半導体
層で構成される請求項１〜３のいずれかに記載の半導体
部材の製造方法。
【請求項１８】前記化合物半導体層が単結晶を構成す
る請求項１７に記載の半導体部材の製造方法。
【請求項１９】前記第２の基体として単結晶シリコン
基板を用いる請求項１〜３のいずれかに記載の半導体部
材の製造方法。
【請求項２０】前記第２の基体として単結晶シリコン
基板の表面に酸化膜を形成した基板を用いる請求項１〜
３のいずれかに記載の半導体部材の製造方法。
【請求項２１】前記第２の基体として光透過性基体を
用いる請求項１〜３のいずれかに記載の半導体部材の製
造方法。
【請求項２２】前記光透過性基体に、ガラス基板を用
いる請求項２１に記載の半導体部材の製造方法。
【請求項２３】前記貼り合わせ工程は、２つの基体を
密着させることによりなされる請求項１〜３のいずれか
に記載の半導体部材の製造方法。
【請求項２４】前記貼り合わせ工程は、陽極接合、加
圧、熱処理を用いてなされる請求項１〜３のいずれかに
記載の半導体部材の製造方法。
【請求項２５】前記多孔質シリコン層の除去は、研磨
によりなされる請求項１〜３のいずれかに記載の半導体
部材の製造方法。
【請求項２６】前記多孔質シリコン層の除去は、エッ
チングによりなされる請求項１〜３のいずれかに記載の
半導体部材の製造方法。
【請求項２７】前記エッチングは、弗酸を用いてなさ
れる請求項２６に記載の半導体部材の製造方法。
【請求項２８】請求項１〜請求項２７のいずれかに記
載の製造方法に製造された半導体部材。