JPH11329968A - Semiconductor substrate and manufacture of the same - Google Patents

Semiconductor substrate and manufacture of the same

Info

Publication number
JPH11329968A
JPH11329968A JP13342798A JP13342798A JPH11329968A JP H11329968 A JPH11329968 A JP H11329968A JP 13342798 A JP13342798 A JP 13342798A JP 13342798 A JP13342798 A JP 13342798A JP H11329968 A JPH11329968 A JP H11329968A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
substrate
semiconductor substrate
epitaxial
heat treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP13342798A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyobumi Sakaguchi
清文 坂口
Nobuhiko Sato
信彦 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP13342798A priority Critical patent/JPH11329968A/en
Publication of JPH11329968A publication Critical patent/JPH11329968A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an SIMOX wafer with high quality having an Si active layer without any defect due to a CZ bulk Si wafer and a method for manufacturing this. SOLUTION: This semiconductor substrate is formed by a manufacturing process comprising a process for preparing an Si single crystal substrate 11, and forming an epitaxial Si layer 12 without introducing any new defect on the main surface, process for injecting oxygen ion from the main surface of the substrate, and process for operating the heat treatment of the substrate, and forming a Si oxide layer inside in a state that at least one part of the epitaxial layer is left on the surface side.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基材及び半
導体基材の製造方法に関する。更に詳しくは、誘電体分
離あるいは、絶縁物上の単結晶半導体の作製方法、さら
に絶縁物上の単結晶半導体層に作成される電子デバイ
ス、集積回路に適する半導体基材及び半導体基材の作製
方法に関するものである。
The present invention relates to a semiconductor substrate and a method for manufacturing a semiconductor substrate. More specifically, a method for producing a single crystal semiconductor on an insulator, a method for producing a single crystal semiconductor on an insulator, a semiconductor substrate suitable for an integrated circuit, a semiconductor substrate suitable for an integrated circuit and a method for producing a semiconductor substrate It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】〔一般のSOI〕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、 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。SpecialIssue:“Single−c
rystal silicon on non−sin
gle−crystal insulators”;e
dited by G.W.Cullen,Journ
al of Crystal Growth,volu
me 63,no 3,pp 429〜590(198
3)。
2. Description of the Related Art [General SOI] Single crystal Si on insulator
The formation of a semiconductor layer is widely known as a silicon-on-insulator (SOI) technology, and is often performed because a device using the SOI technology has many advantages that cannot be attained by a bulk Si substrate for fabricating a normal Si integrated circuit. Research has been done. That is, by using the SOI technology, 1. Dielectric separation is easy and high integration is possible. 2. Excellent radiation resistance. 3. Higher speed due to reduced stray capacitance. 4. Well step can be omitted; 5. Latch-up can be prevented. It is possible to obtain a fully-depleted field-effect transistor by thinning the film. These are described in detail in the following documents, for example. SpecialIssue: "Single-c
rystal silicon on non-sin
gle-crystal insulators "; e
Ditted by G. W. Cullen, Journal
al of Crystal Growth, volu
me 63, no 3, pp 429-590 (198
3).

【0003】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 co
nference 1994)。
[0003] Furthermore, in recent years, SOI has
Many reports have been made as substrates for realizing high speed and low power consumption of OSFETs (IEEE SOI co.
nference 1994).

【0004】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。
In addition, when the SOI structure is used, since an insulating layer is provided below the device, the device isolation process can be simplified as compared with the case where the device is formed on a bulk Si wafer, and the device process is shortened. You. In other words, MOSFETs and ICs on bulk Si
Compared with, it is expected that the total cost of the wafer cost and the process cost will be reduced.

【0005】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 Deplete
d)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
を歩留まり良くつくるためには、SOI膜厚の均一性が
強く望まれていた。
[0005] Above all, a fully depleted MOSFET is expected to achieve higher speed and lower power consumption by improving the driving force. The threshold voltage (Vth) of a MOSFET is generally determined by the impurity concentration of a channel portion, but is completely depleted (FD) using SOI.
d) In the case of MOSFET, the thickness of the depletion layer is also affected by the thickness of the SOI. Therefore, in order to produce a large-scale integrated circuit with good yield, uniformity of the SOI film thickness has been strongly desired.

【0006】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Ga
As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。
[0006] Devices on a compound semiconductor are Si
It has high performance that cannot be obtained with, for example, high speed and light emission. Currently, these devices are mostly Ga
It is made by epitaxial growth on a compound semiconductor substrate such as As. However, compound semiconductor substrates have problems such as being expensive, having low mechanical strength, and making it difficult to manufacture large-area wafers.

【0007】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。
For these reasons, attempts have been made to heteroepitaxially grow compound semiconductors on Si wafers, which are inexpensive, have high mechanical strength, and can be used to produce large-area wafers.

【0008】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。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(FIPOS:Fully Isol
ation by Porous Oxidized
Silicon)、貼り合わせ法、酸素イオン注入法が
よく研究されている。
Research on the formation of SOI substrates was conducted in 1970.
It has been active since the age of. A method of heteroepitaxially growing single crystal Si on a sapphire substrate which is an insulator (SOS: Sapphire on Silicon)
Or a method of forming an SOI structure by dielectric isolation by oxidation of porous Si (FIPOS: Fully Iso
ation by Porous Oxidized
Silicon, the bonding method, and the oxygen ion implantation method are well studied.

【0009】〔FIPOS〕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.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
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。
[FIPOS] The FIPOS method uses P-type Si.
Proton ion implantation of an N-type Si layer on the surface of a single crystal substrate (Imai et al., J. Crystal Growth, vol.
63, 547 (1983)) or an island is formed by epitaxial growth and patterning, and only the P-type Si substrate is made porous by anodization in an HF solution so as to surround the Si island from the surface, and then the speed is increased. This is a method of separating an N-type Si island from a dielectric substance by oxidation. In this method, the separated Si region is determined before the device process, and there is a problem that the degree of freedom in device design may be limited.

【0010】〔Bonding〕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オーダーがそれ以下に薄膜
化する必要がある。
[Bonding] In addition to the conventional SOI forming method as described above, in recent years, a Si single crystal substrate has been bonded to another thermally oxidized Si single crystal substrate using heat treatment or an adhesive. Attention has been focused on a method of forming an SOI structure. This method requires that the active layer for the device be uniformly thinned. That is, it is necessary to reduce the thickness of a Si single crystal substrate having a thickness of several hundreds of μm to the order of μm or less.

【0011】〔SIMOX〕酸素イオン注入法は、K.
Izumiによって始めて報告されたSIMOXと呼ば
れる方法である。Siウエハに酸素イオンを1017〜1
18/cm2 程度注入したのち、アルゴン・酸素雰囲気
中で1320℃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、SOI構造を得る。
[SIMOX] The oxygen ion implantation method is disclosed in
This is a method called SIMOX first reported by Izumi. 10 17 to 1 oxygen ions on Si wafer
After implanting about 0 18 / cm 2 , annealing is performed at a high temperature of about 1320 ° C. in an argon / oxygen atmosphere. as a result,
Oxygen ions implanted around the depth corresponding to the projection range (R p ) of the ion implantation are combined with Si to form a Si oxide layer, thereby obtaining an SOI structure.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】SIMOXでは、バル
クウエハの表面部直下に絶縁層を形成するが、通常のバ
ルクのSiウエハ(CZウエハ)には、フローパターン
ディフェクト(FPD:Flow Pattern D
efect)(T.Abe,ExtendedAbs
t.Electrochem.Soc.Spring
Meetng vol.95−1,pp.596,(M
ay,1995))やCOP(Crystal Ori
ginated Particles)(山本秀和、
「大口径シリコンウエハへの要求課題」、第23回ウル
トラクリーンテクノロジーカレッジ、(Aug.199
6))等、それに特有の欠陥が存在している。すなわ
ち、上記方法では、これらの欠陥を内在した半導体材料
フィルムが出来上がることになり、デバイス作製の際の
歩留まりを下げてしまうという問題がある。したがっ
て、CZバルクウエハに起因した欠陥のないSIMOX
ウエハを形成する必要がある。
In SIMOX, an insulating layer is formed immediately below the surface of a bulk wafer. However, a flow pattern defect (FPD: Flow Pattern D) is formed on a normal bulk Si wafer (CZ wafer).
effect) (T. Abe, ExtendedAbs
t. Electrochem. Soc. Spring
Meetng vol. 95-1 pp. 596, (M
ay, 1995)) and COP (Crystal Ori).
Ginated Particles) (Hidekazu Yamamoto,
"Requirements for Large Diameter Silicon Wafers", 23rd Ultra Clean Technology College, (Aug. 199
6)) and other defects peculiar thereto. That is, in the above-described method, a semiconductor material film having these defects therein is completed, and there is a problem that the yield at the time of manufacturing a device is reduced. Therefore, SIMOX free from defects caused by CZ bulk wafers
It is necessary to form a wafer.

【0013】また、特開平8−191140では、高濃
度不純物Si基板上にエピタキシャル成長を行い、イオ
ン注入を行うことで、酸化Si層の膜質を制御すること
が開示されているが、この開示されている方法では、エ
ピタキシャルSi膜とSi基板との界面に必ず格子ミス
フィット転位による欠陥が導入されてしまう。
JP-A-8-191140 discloses that epitaxial growth is performed on a high-concentration impurity Si substrate and ion implantation is performed to control the film quality of the Si oxide layer. In this method, defects due to lattice misfit dislocations are necessarily introduced into the interface between the epitaxial Si film and the Si substrate.

【0014】従って、CZバルクウエハに起因した欠陥
のないSIMOXウエハを形成するとともに、その際金
属汚染やパーティクル等の工程不良による欠陥以外の新
たな欠陥を導入しないことが必要である。
Therefore, it is necessary to form a SIMOX wafer free from defects caused by a CZ bulk wafer and to avoid introducing new defects other than defects caused by process defects such as metal contamination and particles.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の目的は、
従来のSIMOXウエハより高品質のSIMOXウエハ
及びその作製方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION A first object of the present invention is to:
An object of the present invention is to provide a SIMOX wafer of higher quality than a conventional SIMOX wafer and a method of manufacturing the same.

【0016】本発明の第2の目的は、CZバルクウエハ
に起因した欠陥のないSi活性層を有するSIMOXウ
エハ及びその作製方法を提供することにある。
A second object of the present invention is to provide a SIMOX wafer having a Si active layer free from defects caused by a CZ bulk wafer and a method of manufacturing the same.

【0017】本発明の第3の目的は、エピタキシャル成
長による新たな欠陥は導入せずに、CZバルクウエハに
起因した欠陥のないSIMOXウエハ及びその作製方法
を提供することにある。
A third object of the present invention is to provide a SIMOX wafer free from defects caused by a CZ bulk wafer without introducing new defects due to epitaxial growth, and a method of manufacturing the same.

【0018】本発明は、Si基板の少なくとも主表面側
にエピタキシャルSi層を新たな欠陥を生じることなく
形成したSi基体を用意する工程と、該Si基体にエピ
タキシャル層側から酸素をイオン注入し、イオン注入層
を形成する工程と、該Si基体を熱処理して、少なくと
もエピタキシャル層の一部を表面側に残した状態で該S
i基体内部に酸化Si層を形成する工程と、を有する作
製工程により形成される半導体基材であることを特徴と
する。これにより、CZバルクウエハに起因した欠陥の
ないSIMOXウエハがえられる。
According to the present invention, there is provided a step of preparing a Si substrate in which an epitaxial Si layer is formed on at least a main surface side of a Si substrate without generating a new defect, and oxygen is ion-implanted into the Si substrate from the epitaxial layer side. Forming an ion-implanted layer; and heat-treating the Si substrate so as to leave at least a part of the epitaxial layer on the surface side.
and a step of forming a Si oxide layer inside the i-base. As a result, a SIMOX wafer free from defects caused by the CZ bulk wafer can be obtained.

【0019】本発明は、Si基板の少なくとも主表面側
にエピタキシャルSi層を新たな欠陥を生じることなく
形成したSi基体を用意する工程と、該エピタキシャル
層表面に絶縁層を形成する工程と、該Si基体に絶縁層
側から酸素をイオン注入し、イオン注入層を形成する工
程と、該Si基体を熱処理して、少なくともエピタキシ
ャル層の一部を表面側に残した状態で該Si基体内部に
酸化Si層を形成する工程と、を有する作製工程により
形成される半導体基材であることを特徴とする。これに
より、CZバルクウエハに起因した欠陥のないSIMO
Xウエハが得られるとともに、イオン注入による表面荒
れを防ぐことができる。
According to the present invention, there is provided a step of preparing a Si substrate on which an epitaxial Si layer is formed on at least a main surface side of a Si substrate without generating a new defect; a step of forming an insulating layer on the surface of the epitaxial layer; A step of ion-implanting oxygen into the Si substrate from the insulating layer side to form an ion-implanted layer, and heat-treating the Si substrate to oxidize the inside of the Si substrate while leaving at least a part of the epitaxial layer on the surface side And a step of forming a Si layer. As a result, a SIMO free from defects caused by the CZ bulk wafer
An X wafer can be obtained, and surface roughness due to ion implantation can be prevented.

【0020】・本発明は、CZバルクSiウエハの、フ
ローパターンディフェクト(FPD;Flow Pat
tern Defect)やCOP(Crystal
Originated Particle)等の特有の
欠陥を含まない基板を作製する;ことにある。
The present invention relates to a flow pattern defect (FPD; Flow Pat) of a CZ bulk Si wafer.
turn Defect) or COP (Crystal)
To produce a substrate free from peculiar defects such as Originated Particle).

【0021】また、前記Si基体は、濃度無指定ウエ
ハ、あるいは再生ウエハであることを特徴とする。
Further, the Si substrate is a wafer with no specified concentration or a reclaimed wafer.

【0022】また、本発明は、CZウエハの欠陥をも排
除することが目的であるので、特開平08−19114
0に記載されている格子ミスフィットによる欠陥導入が
必要不可欠なエピタキシャル成長とは本質的に異なるも
のであり、本発明は、金属汚染やパーティクル等の工程
不良による欠陥の発生以外のエピタキシャル成長による
新たな欠陥の導入はないことが前提となっている。
Further, the present invention aims at eliminating defects of the CZ wafer.
0 is essentially different from epitaxial growth in which the introduction of defects due to lattice misfit is indispensable, and the present invention provides a new defect due to epitaxial growth other than the occurrence of defects due to process defects such as metal contamination and particles. It is assumed that there is no introduction.

【0023】高濃度不純物基板上にエピタキシャル成長
させる場合の格子ミスフィットによる欠陥の導入は、基
板表面の清浄度はもちろんであるが、ミスフィットの度
合いとエピ・基板界面付近での不純物濃度の濃度勾配の
急峻性に特に影響される。特開平8−191140で
は、800℃のジシランガスによるエピやMBEなど比
較的成長温度の低いエピ成長を実施することが開示され
ているが、これらの低温のエピ条件では不純物の拡散が
遅く、エピ・基板界面付近の不純物濃度勾配は急峻であ
り、ミスフィット転位が導入されてしまう。本発明で
は、高濃度不純物基板上にエピタキシャル成長を行なっ
た場合にも、エピ・基板界面近傍の不純物濃度勾配の急
峻性を高温プロセス(850℃ないし900℃以上)を
用いて低くすることで、ミスフィット転位を導入しない
ようにすることが可能である。
Introducing defects due to lattice misfit when epitaxially growing on a high-concentration impurity substrate involves not only the cleanliness of the substrate surface, but also the degree of misfit and the concentration gradient of the impurity concentration near the epi-substrate interface. Is particularly affected by the steepness of Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-191140 discloses that epitaxial growth at a relatively low growth temperature, such as epitaxy or MBE using disilane gas at 800 ° C., is performed. The impurity concentration gradient near the substrate interface is steep, and misfit dislocations are introduced. According to the present invention, even when epitaxial growth is performed on a high-concentration impurity substrate, the steepness of the impurity concentration gradient near the epi-substrate interface is reduced by using a high-temperature process (850 ° C. to 900 ° C. or higher), so that mistakes are made. It is possible not to introduce fit dislocations.

【0024】また、高濃度不純物基板上にエピタキシャ
ル成長する場合に、初めの100nm程度のエピタキシ
ャル層で不純物濃度を徐々に低くし、その上に所望の濃
度のエピタキシャル層を形成することでミスフィット転
位の導入を回避することも可能である。なお、低濃度不
純物基板上にエピタキシャル成長を行った場合には、ミ
スフィット転位は導入されない。
In the case of epitaxial growth on a high-concentration impurity substrate, the impurity concentration of the first epitaxial layer of about 100 nm is gradually lowered, and an epitaxial layer of a desired concentration is formed thereon, whereby misfit dislocations are formed. It is also possible to avoid the introduction. When epitaxial growth is performed on a low-concentration impurity substrate, misfit dislocations are not introduced.

【0025】〔Epi膜〕エピタキシャルSi膜では、
バルクSiに特有の欠陥を排除することができるため、
デバイスの歩留まりを向上させることが可能となる。現
在でも、CPU等の高性能素子には、エピタキシャルウ
エハが使用されている。今後ウエハの大口径化が進み、
高品質結晶の引き上げが難しくなると言われており、バ
ルクウエハの品質は落ちる。よって、ますます、エピタ
キシャルSi膜の必要性は高まり、SIMOXでもエピ
タキシャル膜の需要は高まる。
[Epi Film] In the epitaxial Si film,
Since defects peculiar to bulk Si can be eliminated,
The device yield can be improved. Even now, epitaxial wafers are used for high-performance devices such as CPUs. In the future, wafer diameter will increase,
It is said that it is difficult to pull up high quality crystals, and the quality of bulk wafers is reduced. Therefore, the necessity of an epitaxial Si film is further increased, and the demand for the epitaxial film is also increased in SIMOX.

【0026】〔SOI〕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、従
来のSIMOXの代替足り得る半導体基板の作製方法を
提供する。
[SOI] The present invention also provides a method of manufacturing an expensive SOS or a semiconductor substrate which can be substituted for the conventional SIMOX even when manufacturing a large-scale integrated circuit having an SOI structure.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】〔実施態様例1〕図1は、本発明
の実施態様例1の工程を示す模式断面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 is a schematic sectional view showing the steps of Embodiment 1 of the present invention.

【0028】図1において、まず、第1のSi単結晶基
板11を用意して、主表面上にエピタキシャルSi層1
2を形成する(図1(a))。第1のSi単結晶基板1
1は、出来上がるSOI層がエピタキシャル層12で決
められるため、抵抗無指定ウエハや一般の再生ウエハ等
を用いて構わない。さらに、最表面層にSiO2 13を
形成しておいた方が、イオン注入時の表面荒れを防ぐと
いう意味でも良い。
In FIG. 1, first, a first Si single crystal substrate 11 is prepared, and an epitaxial Si layer 1 is formed on the main surface.
2 is formed (FIG. 1A). First Si single crystal substrate 1
In No. 1, since a completed SOI layer is determined by the epitaxial layer 12, a non-resistance specified wafer or a general reclaimed wafer may be used. Further, forming SiO 2 13 on the outermost surface layer may also mean that surface roughness during ion implantation is prevented.

【0029】また、パワーデバイスなどデバイスの種類
によっては、SOI基板の表面Si層とSiO2層の下
に位置する支持基板の比抵抗・導電性タイプが異なる必
要がある。たとえばSOI層はPタイプ高抵抗(数〜1
0Ω・cm)、支持基板は、nタイプ低抵抗(〜0.0
1Ωcm)となることがのぞまれる。このような構造は
酸素イオン注入に先立って、あらかじめエピタキシャル
層として基板と異なる導電性タイプ、比抵抗のエピタキ
シャル層を形成しておくことによって可能となる。
Further, depending on the type of device such as a power device, it is necessary that the specific resistance and the conductivity type of the support substrate located below the surface Si layer of the SOI substrate and the SiO 2 layer be different. For example, the SOI layer has a P-type high resistance (number to 1).
0Ω · cm), and the supporting substrate is an n-type low resistance (~ 0.0
1 Ωcm). Such a structure can be realized by forming an epitaxial layer having a conductivity type different from that of a substrate and a specific resistance in advance as an epitaxial layer before oxygen ion implantation.

【0030】次に、第1基板の主表面から、酸素をイオ
ン注入する(図1(b))。酸素イオン注入溜り14
は、第1のSi単結晶基板11とエピタキシャル層12
との界面付近あるいはエピタキシャル層12内部になる
ことが好ましい。正確には熱処理後酸素イオン注入溜り
14がSiO2膜15になった時に、エピタキシャル層
12と基板11との界面がSiO2膜15中に含まれる
様に注入エネルギーと注入量とを調整する。
Next, oxygen is ion-implanted from the main surface of the first substrate (FIG. 1B). Oxygen ion implantation reservoir 14
Are the first Si single crystal substrate 11 and the epitaxial layer 12
It is preferable to be near the interface with the substrate or inside the epitaxial layer 12. To be precise, when the oxygen ion implantation reservoir 14 becomes the SiO 2 film 15 after the heat treatment, the implantation energy and the implantation amount are adjusted so that the interface between the epitaxial layer 12 and the substrate 11 is included in the SiO 2 film 15.

【0031】次に、図1(c)に示すように、第1の基
板を熱処理する。
Next, as shown in FIG. 1C, the first substrate is heat-treated.

【0032】エピタキシャル層の形成は、酸素イオン注
入の後に表面の酸化膜を剥離した後に行うことも可能で
ある。その場合には、エピタキシャル成長に伴う熱処理
は、イオン注入した酸素がエピタキシャル層形成時に望
まない変質を遂げないようなるべく低温化することが望
ましい。
The formation of the epitaxial layer can be performed after removing the oxide film on the surface after the oxygen ion implantation. In this case, it is desirable that the temperature of the heat treatment accompanying the epitaxial growth be as low as possible so that the ion-implanted oxygen does not undergo undesirable alteration during the formation of the epitaxial layer.

【0033】エピタキシャル層形成後にイオン注入する
場合は、エピタキシャル層にイオン注入によるダメージ
が残留する可能性があるが、イオン注入後にエピ層を形
成する場合には、イオン注入によるダメージは導入され
ることはない。
When ion implantation is performed after the epitaxial layer is formed, damage due to ion implantation may remain in the epitaxial layer. However, when the epitaxial layer is formed after the ion implantation, damage due to ion implantation is introduced. There is no.

【0034】表面酸化膜13は除去する。図1(d)に
は、本発明で得られる半導体基板が示される。もちろ
ん、表面汚染を避けるため表面酸化膜13は、デバイス
プロセス直前まで除去しなくてもよい。基板11上に単
結晶Si薄膜12がSiO2を介して平坦に、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。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。
The surface oxide film 13 is removed. FIG. 1D shows a semiconductor substrate obtained by the present invention. Of course, the surface oxide film 13 does not have to be removed immediately before the device process in order to avoid surface contamination. A single-crystal Si thin film 12 is flatly and uniformly thinned on the substrate 11 via SiO 2 , and formed over a large area over the entire wafer. The semiconductor substrate obtained in this way can be suitably used from the viewpoint of producing an insulated electronic element.

【0035】さらに、表面酸化膜13を除去した後、水
素を含む還元性雰囲気で熱処理しても良い。本熱処理に
より、表面のラフネスが平滑化される。ケミカルエッチ
ングより機械的研磨の要素の強いTouch Poli
shingを用いずに表面を平滑化できるので、表面に
微小なスクラッチなどが導入されない。
Further, after removing the surface oxide film 13, a heat treatment may be performed in a reducing atmosphere containing hydrogen. By this heat treatment, the roughness of the surface is smoothed. Touch Poli, which has stronger mechanical polishing elements than chemical etching
Since the surface can be smoothed without using shing, minute scratches and the like are not introduced on the surface.

【0036】又、SOI層中にBoronが含まれる場
合、本熱処理により外方拡散する結果濃度を低減するこ
とが可能である。
When Boron is contained in the SOI layer, the concentration can be reduced as a result of outward diffusion by the main heat treatment.

【0037】〔実施態様例2〕図2は、本発明の実施態
様例2の工程を示す模式断面図である。
[Embodiment 2] FIG. 2 is a schematic sectional view showing the steps of Embodiment 2 of the present invention.

【0038】図2において、まず、第1のSi単結晶基
板21を用意して、主表面上にエピタキシャルSi層1
2を形成する(図2(a))。第1のSi単結晶基板2
1は、出来上がるSOI層がエピタキシャル層22で決
められるため、抵抗無指定ウエハや一般の再生ウエハ等
を用いて構わない。さらに、最表面層にSiO2 23を
形成しておいた方が、イオン注入時の表面荒れを防ぐと
いう意味でも良い。
In FIG. 2, first, a first Si single crystal substrate 21 is prepared, and an epitaxial Si layer 1 is formed on the main surface.
2 is formed (FIG. 2A). First Si single crystal substrate 2
In No. 1, since a completed SOI layer is determined by the epitaxial layer 22, a non-resistive wafer or a general reclaim wafer may be used. Further, forming SiO 2 23 on the outermost surface layer may also mean that surface roughness during ion implantation is prevented.

【0039】次に、第1基板の主表面から、酸素をイオ
ン注入する(図2(b))。酸素イオン注入溜り24
は、第1のSi単結晶基板21とエピタキシャル層22
との界面付近あるいはエピタキシャル層22内部になる
ことが好ましい。正確には熱処理後酸素イオン注入溜り
24がSiO2膜25になった時に、エピタキシャル層
22と基板21との界面がSiO2膜25中に含まれる
様に注入エネルギーと注入量とを調整する。
Next, oxygen is ion-implanted from the main surface of the first substrate (FIG. 2B). Oxygen ion implantation pool 24
Are a first Si single crystal substrate 21 and an epitaxial layer 22
It is preferable to be in the vicinity of the interface with the substrate or inside the epitaxial layer 22. To be precise, when the oxygen ion implantation pool 24 becomes the SiO 2 film 25 after the heat treatment, the implantation energy and the implantation amount are adjusted so that the interface between the epitaxial layer 22 and the substrate 21 is included in the SiO 2 film 25.

【0040】次に、図2(c)に示すように、第1の基
板を熱処理する。
Next, as shown in FIG. 2C, the first substrate is heat-treated.

【0041】(多段注入:Multi−I/I)その後
ウエハ洗浄→イオン注入→熱処理を1回以上繰り返し行
う。
(Multi-stage implantation: Multi-I / I) Thereafter, wafer cleaning → ion implantation → heat treatment is repeated one or more times.

【0042】この工程は、、ウエハ洗浄を工程途中に入
れることにより、イオン注入時にウエハ表面パーティク
ルにより、これがマスクになりイオン注入されないこと
を防ぐことが目的である。
The purpose of this step is to prevent a wafer surface particle from being used as a mask during ion implantation to prevent ion implantation by inserting wafer cleaning in the middle of the process.

【0043】表面酸化膜23は除去する。図2(f)に
は、本発明で得られる半導体基板が示される。もちろ
ん、表面汚染を避けるため表面酸化膜23は、デバイス
プロセス直前まで除去しなくてもよい。基板21上に単
結晶Si薄膜22がSiO2を介して平坦に、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。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。
The surface oxide film 23 is removed. FIG. 2F shows a semiconductor substrate obtained by the present invention. Of course, in order to avoid surface contamination, the surface oxide film 23 need not be removed until immediately before the device process. A single-crystal Si thin film 22 is flatly and uniformly thinned on the substrate 21 via SiO 2 , and is formed over a large area over the entire wafer. The semiconductor substrate obtained in this way can be suitably used from the viewpoint of producing an insulated electronic element.

【0044】さらに、表面酸化膜23を除去した後、水
素を含む還元性雰囲気で熱処理しても良い。本熱処理に
より、表面のラフネスが平滑化される。ケミカルエッチ
ングより機械的研磨の要素の強いTouch Poli
shingを用いずに表面を平滑化できるので、表面に
微小なスクラッチなどが導入されない。
Further, after removing the surface oxide film 23, heat treatment may be performed in a reducing atmosphere containing hydrogen. By this heat treatment, the roughness of the surface is smoothed. Touch Poli, which has stronger mechanical polishing elements than chemical etching
Since the surface can be smoothed without using shing, minute scratches and the like are not introduced on the surface.

【0045】又、SOI層中にBoronが含まれる場
合、本熱処理により外方拡散する結果濃度を低減するこ
とが可能である。
When Boron is contained in the SOI layer, the concentration can be reduced as a result of outward diffusion by the main heat treatment.

【0046】〔実施態様例3〕図3は、本発明の実施態
様例3の工程を示す模式断面図である。
[Embodiment 3] FIG. 3 is a schematic sectional view showing the steps of Embodiment 3 of the present invention.

【0047】図3において、まず、第1のSi単結晶基
板31を用意して、主表面上にエピタキシャルSi層3
2を形成する(図3(a))。第1のSi単結晶基板3
1は、出来上がるSOI層がエピタキシャル層32で決
められるため、抵抗無指定ウエハや一般の再生ウエハ等
を用いて構わない。さらに、最表面層にSiO2 33を
形成しておいた方が、イオン注入時の表面荒れを防ぐと
いう意味でも良い。
In FIG. 3, first, a first Si single crystal substrate 31 is prepared, and an epitaxial Si layer 3 is formed on the main surface.
2 is formed (FIG. 3A). First Si single crystal substrate 3
In No. 1, since the SOI layer to be completed is determined by the epitaxial layer 32, a non-resistive wafer or a general reclaim wafer may be used. Further, forming SiO 2 33 on the outermost surface layer may mean that surface roughness during ion implantation is prevented.

【0048】次に、第1基板の主表面から、酸素をイオ
ン注入する(図3(b))。酸素イオン注入溜り34
は、第1のSi単結晶基板11とエピタキシャル層32
との界面付近あるいはエピタキシャル層32内部になる
ことが好ましい。正確には熱処理後酸素イオン注入溜り
34がSiO2膜35になった時に、エピタキシャル層
32と基板11との界面がSiO2膜35中に含まれる
様に注入エネルギーと注入量とを調整する。
Next, oxygen is ion-implanted from the main surface of the first substrate (FIG. 3B). Oxygen ion implantation pool 34
Are the first Si single crystal substrate 11 and the epitaxial layer 32
It is preferable to be in the vicinity of the interface with the substrate or inside the epitaxial layer 32. To be precise, when the oxygen ion implantation reservoir 34 becomes the SiO 2 film 35 after the heat treatment, the implantation energy and the implantation amount are adjusted so that the interface between the epitaxial layer 32 and the substrate 11 is included in the SiO 2 film 35.

【0049】次に、図3(c)に示すように、第1の基
板を熱処理する。
Next, as shown in FIG. 3C, the first substrate is heat-treated.

【0050】(ITOX工程)その後、基板を酸化雰囲
気中で熱処理する。
(ITOX process) Thereafter, the substrate is heat-treated in an oxidizing atmosphere.

【0051】この前に、表面酸化膜を除去しておいても
良い。
Before this, the surface oxide film may be removed.

【0052】この酸化により表面だけでなく内部の酸化
膜35の厚さも厚くなり、内部酸化膜の信頼性が向上す
る。
By this oxidation, not only the surface but also the thickness of the internal oxide film 35 is increased, and the reliability of the internal oxide film is improved.

【0053】酸化雰囲気は酸素と不活性ガスにより構成
することが望ましい。表面の酸化膜形成速度を抑制し、
内部の酸化膜厚の増加を促進するには、雰囲気中の酸素
濃度を下げ、熱処理温度を上げることが望ましい。
The oxidizing atmosphere is desirably composed of oxygen and an inert gas. Suppress the rate of oxide film formation on the surface,
In order to promote an increase in the thickness of the internal oxide film, it is desirable to lower the oxygen concentration in the atmosphere and raise the heat treatment temperature.

【0054】表面酸化膜13は除去する。図3(d)に
は、本発明で得られる半導体基板が示される。もちろ
ん、表面汚染を避けるため表面酸化膜33は、デバイス
プロセス直前まで除去しなくてもよい。基板31上に単
結晶Si薄膜32がSiO2を介して平坦に、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。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。
The surface oxide film 13 is removed. FIG. 3D shows a semiconductor substrate obtained by the present invention. Of course, the surface oxide film 33 does not have to be removed until immediately before the device process in order to avoid surface contamination. A single-crystal Si thin film 32 is flatly and uniformly thinned on the substrate 31 via SiO 2 , and is formed over a large area over the entire wafer. The semiconductor substrate obtained in this way can be suitably used from the viewpoint of producing an insulated electronic element.

【0055】さらに、表面酸化膜33を除去した後、水
素を含む還元性雰囲気で熱処理しても良い。本熱処理に
より、表面のラフネスが平滑化される。ケミカルエッチ
ングより機械的研磨の要素の強いTouch Poli
shingを用いずに表面を平滑化できるので、表面に
微小なスクラッチなどが導入されない。
Further, after removing the surface oxide film 33, heat treatment may be performed in a reducing atmosphere containing hydrogen. By this heat treatment, the roughness of the surface is smoothed. Touch Poli, which has stronger mechanical polishing elements than chemical etching
Since the surface can be smoothed without using shing, minute scratches and the like are not introduced on the surface.

【0056】又、SOI層中にBoronが含まれる場
合、本熱処理により外方拡散する結果濃度を低減するこ
とが可能である。
When Boron is contained in the SOI layer, the concentration can be reduced as a result of outward diffusion by the main heat treatment.

【0057】[0057]

【実施例】(実施例1)第1の単結晶CZ−Si基板上
にCVD(Chemical Vapor Depos
ition)法により単結晶Siを0.35μmエピタ
キシャル成長した。成長条件は以下の通りである。比較
例として、エピタキシャル成長しない基板を用意して、
以下の処理はエピタキシャル成長したものと同様におこ
なった。
(Embodiment 1) A CVD (Chemical Vapor Depos) is formed on a first single crystal CZ-Si substrate.
single-crystal Si was epitaxially grown to 0.35 μm by an ition method. The growth conditions are as follows. As a comparative example, a substrate without epitaxial growth was prepared,
The following processing was performed in the same manner as that for epitaxial growth.

【0058】ソースガス:SiH2Cl2/H2 ガス流量:0.5/230 1/min ガス圧力:80Torr 温度:900℃ 成長速度:0.2μm/minSource gas: SiH 2 Cl 2 / H 2 gas flow rate: 0.5 / 230 1 / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 900 ° C. Growth rate: 0.2 μm / min

【0059】さらに、このエピタキシャルSi層表面に
熱酸化により50nmのSiO2層を形成した。この酸
化膜は、イオン注入時の表面荒れを防止することが目的
であり、なくても良い。
Further, a 50 nm SiO 2 layer was formed on the surface of the epitaxial Si layer by thermal oxidation. The purpose of this oxide film is to prevent surface roughness at the time of ion implantation, and may be omitted.

【0060】表面のSiO2層を通してO+を180ke
Vで2×1018cm-2イオン注入した。注入時の温度
は、550℃とした。これによって、エピタキシャル層
と元の基板界面付近に濃度ピークを持つ酸素イオン注入
層が形成された。
180+ of O + is passed through the SiO 2 layer on the surface.
2 × 10 18 cm −2 ions were implanted with V. The temperature during the injection was 550 ° C. As a result, an oxygen ion implanted layer having a concentration peak near the interface between the epitaxial layer and the original substrate was formed.

【0061】この後、基板をO2(10%)/Ar雰囲
気中で1350℃−4時間の熱処理を行った。表面酸化
膜を除去すると、SOI層150nm/埋め込み酸化膜
400nmのSOIウエハが出来上がった。
Thereafter, the substrate was subjected to a heat treatment at 1350 ° C. for 4 hours in an O 2 (10%) / Ar atmosphere. When the surface oxide film was removed, an SOI wafer having an SOI layer of 150 nm / buried oxide film of 400 nm was completed.

【0062】このSOI層は、元々エピタキシャル層の
一部であるので、CZ−Si基板に起因するCOP、F
PD等の欠陥は皆無であった。
Since this SOI layer is originally a part of the epitaxial layer, COP and F originated from the CZ-Si substrate.
There were no defects such as PD.

【0063】完成したSOI基板を49%HF溶液中に
10分浸漬したのち光学顕微鏡で観察した。SOI層に
COPが内在する場合には、HFからCOP部を通して
SiO2膜をエッチングし、円状にSiO2層から溶解さ
れたHF Voidが観察される。エピタキシャル層を
形成した場合には、HF Voidは0.2コ/cm2
であったが、エピタキシャル層を形成しない比較例で
は、HF Voidは1.5コ/cm2も確認された。
The completed SOI substrate was immersed in a 49% HF solution for 10 minutes and observed with an optical microscope. When COP is present in the SOI layer, the SiO 2 film is etched from HF through the COP portion, and HF voids dissolved from the SiO 2 layer in a circular shape are observed. When an epitaxial layer was formed, HF Void was 0.2 cores / cm 2
However, in the comparative example in which the epitaxial layer was not formed, HF void was confirmed to be 1.5 cores / cm 2 .

【0064】(実施例2)第1の単結晶CZ−Si基板
上にCVD(Chemical Vapor Depo
sition)法により単結晶Siを0.35μmエピ
タキシャル成長した。成長条件は以下の通りである。
Example 2 A CVD (Chemical Vapor Depo) was formed on a first single crystal CZ-Si substrate.
Single-crystal Si was epitaxially grown to a thickness of 0.35 μm by a position (method) method. The growth conditions are as follows.

【0065】ソースガス:SiH2Cl2/H2 ガス流量:0.5/230 1/min ガス圧力:760Torr 温度:1040℃ 成長速度:0.30μm/minSource gas: SiH 2 Cl 2 / H 2 Gas flow rate: 0.5 / 230 1 / min Gas pressure: 760 Torr Temperature: 1040 ° C. Growth rate: 0.30 μm / min

【0066】さらに、このエピタキシャルSi層表面に
熱酸化により50nmのSiO2層を形成した。この酸
化膜は、イオン注入時の表面荒れを防止することが目的
であり、なくても良い。
Further, a 50 nm SiO 2 layer was formed on the surface of the epitaxial Si layer by thermal oxidation. The purpose of this oxide film is to prevent surface roughness at the time of ion implantation, and may be omitted.

【0067】表面のSiO2層を通してO+を180ke
Vで2×1017cm-2イオン注入した。注入時の温度
は、550℃とした。これによって、エピタキシャル層
と元の基板界面付近に濃度ピークを持つ酸素イオン注入
層が形成された。
180+ O + through the surface SiO 2 layer
2 × 10 17 cm −2 ions were implanted with V. The temperature during the injection was 550 ° C. As a result, an oxygen ion implanted layer having a concentration peak near the interface between the epitaxial layer and the original substrate was formed.

【0068】この後、基板をO2(10%)/Ar雰囲
気中で1350℃−4時間の熱処理を行った。埋め込み
酸化膜100nm程度であった。
Thereafter, the substrate was subjected to a heat treatment at 1350 ° C. for 4 hours in an O 2 (10%) / Ar atmosphere. The buried oxide film was about 100 nm.

【0069】このウエハを洗浄した後、再度O+を18
0keVで5×1017cm-2イオン注入し、同様の熱処
理を行った。この洗浄→注入→熱処理を酸素の全注入量
が2×1018cm-2になるまで繰り返した。
[0069] After washing the wafer, again O + 18
5 × 10 17 cm −2 ions were implanted at 0 keV, and the same heat treatment was performed. This washing → implantation → heat treatment was repeated until the total oxygen implantation amount reached 2 × 10 18 cm −2 .

【0070】表面酸化膜を除去すると、SOI層150
nm/埋め込み酸化膜400nmのSOIウエハが出来
上がった。
When the surface oxide film is removed, the SOI layer 150 is removed.
An SOI wafer having a thickness of 400 nm / buried oxide film was completed.

【0071】このSOI層は、元々エピタキシャル層の
一部であるので、CZ−Si基板に起因するCOP、F
PD等の欠陥は皆無であった。
Since this SOI layer is originally a part of the epitaxial layer, COP and F originated from the CZ-Si substrate.
There were no defects such as PD.

【0072】注入エネルギー、注入量は最終的な埋め込
み酸化膜中にエピタキシャル層と元の基板界面を含むよ
うに選択されればよい。
The implantation energy and the implantation amount may be selected so that the final buried oxide film includes the interface between the epitaxial layer and the original substrate.

【0073】(実施例3)第1の単結晶CZ−Si基板
上にCVD(Chemical Vapor Depo
sition)法により単結晶Siを0.35μmエピ
タキシャル成長した。成長条件は以下の通りである。
Example 3 A CVD (Chemical Vapor Depo) was formed on a first single crystal CZ-Si substrate.
Single-crystal Si was epitaxially grown to a thickness of 0.35 μm by a position (method) method. The growth conditions are as follows.

【0074】ソースガス:SiH2Cl2/H2 ガス流量:0.5/180 1/min ガス圧力:80Torr 温度:950℃ 成長速度:0.30μm/minSource gas: SiH 2 Cl 2 / H 2 gas flow rate: 0.5 / 180 1 / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.30 μm / min

【0075】さらに、このエピタキシャルSi層表面に
熱酸化により50nmのSiO2層を形成した。この酸
化膜は、イオン注入時の表面荒れを防止することが目的
であり、なくても良い。
Further, a 50 nm SiO 2 layer was formed on the surface of the epitaxial Si layer by thermal oxidation. The purpose of this oxide film is to prevent surface roughness at the time of ion implantation, and may be omitted.

【0076】表面のSiO2層を通してO+を180ke
Vで4×1017cm-2イオン注入した。注入時の温度
は、550℃とした。これによって、エピタキシャル層
と元の基板界面付近に濃度ピークを持つ酸素イオン注入
層が形成された。
180+ O + through the SiO 2 layer on the surface
4 × 10 17 cm −2 ions were implanted with V. The temperature during the injection was 550 ° C. As a result, an oxygen ion implanted layer having a concentration peak near the interface between the epitaxial layer and the original substrate was formed.

【0077】この後、基板をO2(10%)/Ar雰囲
気中で1350℃−4時間の熱処理を行った。SOI層
300nm/埋め込み酸化膜90nmのウエハが出来上
がった。
Thereafter, the substrate was subjected to a heat treatment at 1350 ° C. for 4 hours in an O 2 (10%) / Ar atmosphere. A wafer having an SOI layer of 300 nm and a buried oxide film of 90 nm was completed.

【0078】この後、O2(70%)/Ar雰囲気中で
1350℃−4時間の熱処理を行った。表面酸化膜を除
去すると、SOI層200nm/埋め込み酸化膜120
nmのSOIウエハが出来上がった。
Thereafter, heat treatment was performed at 1350 ° C. for 4 hours in an O 2 (70%) / Ar atmosphere. When the surface oxide film is removed, the SOI layer 200 nm / the buried oxide film 120 is removed.
nm SOI wafer was completed.

【0079】このSOI層は、元々エピタキシャル層の
一部であるので、CZ−Si基板に起因するCOP、F
PD等の欠陥は皆無であった。
Since this SOI layer is originally a part of the epitaxial layer, COP and F originated from the CZ-Si substrate.
There were no defects such as PD.

【0080】注入エネルギー、注入量は最終的な埋め込
み酸化膜中にエピタキシャル層と元の基板界面を含むよ
うに選択されればよい。
The implantation energy and implantation amount may be selected so as to include the interface between the epitaxial layer and the original substrate in the final buried oxide film.

【0081】上記した実施例において出来上がるSOI
層がエピタキシャル層で決められる為、第1のSi単結
晶基板は、抵抗無指定ウエハや一般の再生ウエハ等を用
いて構わない。低抵抗基板上に高抵抗エピタキシャル層
を形成することももちろん可能である。Si上のエピタ
キシャル成長法はCVD法の他、MBE法、スパッタ
法、液相成長法、等多種の方法で実施でき、CVD法に
限らない。
SOI completed in the above embodiment
Since the layer is determined by the epitaxial layer, the first Si single crystal substrate may be a non-resistance specified wafer or a general reclaim wafer. It is of course possible to form a high-resistance epitaxial layer on a low-resistance substrate. The epitaxial growth method on Si can be carried out by various methods such as MBE method, sputtering method, liquid phase growth method other than CVD method, and is not limited to CVD method.

【0082】(実施例4)Sbドープn型、比抵抗0.
005Ω・cm(100)Siウエハ上にノンドープエ
ピタキシャル層0.5μm成長した。
(Example 4) Sb-doped n-type, specific resistance 0.
A 0.5 μm non-doped epitaxial layer was grown on a 005 Ω · cm (100) Si wafer.

【0083】成長条件は以下の通りである。The growth conditions are as follows.

【0084】ソースガス:SiH2Cl2/H2 ガス流量:0.5/230 1/min ガス圧力:80Torr 温度:900℃ 成長速度:0.20μm/minSource gas: SiH 2 Cl 2 / H 2 gas flow rate: 0.5 / 230 1 / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 900 ° C. Growth rate: 0.20 μm / min

【0085】さらに、このエピタキシャルSi層表面に
熱酸化により50nmのSiO2層を形成した。この酸
化膜は、イオン注入時の表面荒れを防止することが目的
であり、なくても良い。
Further, a 50 nm SiO 2 layer was formed on the surface of the epitaxial Si layer by thermal oxidation. The purpose of this oxide film is to prevent surface roughness at the time of ion implantation, and may be omitted.

【0086】表面のSiO2層を通してO+を180ke
Vで4×1017cm-2イオン注入した。注入時の温度
は、550℃とした。これによって、エピタキシャル層
と元の基板界面付近に濃度ピークを持つ酸素イオン注入
層が形成された。
O + is supplied for 180 ke through the SiO 2 layer on the surface.
4 × 10 17 cm −2 ions were implanted with V. The temperature during the injection was 550 ° C. As a result, an oxygen ion implanted layer having a concentration peak near the interface between the epitaxial layer and the original substrate was formed.

【0087】この後、基板をO2(10%)/Ar雰囲
気中で1350℃−4時間の熱処理を行った。SOI層
300nm/埋め込み酸化膜90nmのSOIウエハが
出来上がった。
Thereafter, the substrate was subjected to a heat treatment at 1350 ° C. for 4 hours in an O 2 (10%) / Ar atmosphere. An SOI wafer having an SOI layer of 300 nm and a buried oxide film of 90 nm was completed.

【0088】この後、O2(70%)/Ar雰囲気中で
1350℃−4時間の熱処理を行った。表面酸化膜を除
去すると、SOI層200nm/埋め込み酸化膜120
nmのSOIウエハが出来上がった。
Thereafter, heat treatment was performed at 1350 ° C. for 4 hours in an O 2 (70%) / Ar atmosphere. When the surface oxide film is removed, the SOI layer 200 nm / the buried oxide film 120 is removed.
nm SOI wafer was completed.

【0089】このSOI層は、元々エピタキシャル層の
一部であるので、CZ−Si基板に起因するCOP、F
PD等の欠陥は皆無であった。
Since this SOI layer is originally a part of the epitaxial layer, COP and F originated from the CZ-Si substrate.
There were no defects such as PD.

【0090】注入エネルギー、注入量は最終的な埋め込
み酸化膜中にエピタキシャル層と元の基板界面を含むよ
うに選択されればよい。
The implantation energy and the implantation amount may be selected so that the final buried oxide film includes the interface between the epitaxial layer and the original substrate.

【0091】(実施例5)第1の単結晶CZ−Si基板
+型(比抵抗0.01Ω・cm)上にCVD(Che
mical Vapor Deposition)法に
より単結晶Siを0.35μmエピタキシャル成長し
た。成長条件は以下の通りである。比較例として、エピ
タキシャル成長しない基板を用意して、以下の処理はエ
ピタキシャル成長したものと同様におこなった。
(Example 5) CVD (Che) on a first single crystal CZ-Si substrate P + type (resistivity 0.01 Ω · cm)
Single crystal Si was epitaxially grown to a thickness of 0.35 μm by a physical vapor deposition (Metal Vapor Deposition) method. The growth conditions are as follows. As a comparative example, a substrate not epitaxially grown was prepared, and the following processing was performed in the same manner as that of the substrate epitaxially grown.

【0092】ソースガス:SiH2Cl2/H2 ガス流量:0.5/230 1/min ガス圧力:80Torr 温度:900℃ 成長速度:0.2μm/minSource gas: SiH 2 Cl 2 / H 2 Gas flow rate: 0.5 / 230 1 / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 900 ° C. Growth rate: 0.2 μm / min

【0093】さらに、このエピタキシャルSi層表面に
熱酸化により50nmのSiO2層を形成した。この酸
化膜は、イオン注入時の表面荒れを防止することが目的
であり、なくても良い。
Further, a 50 nm SiO 2 layer was formed on the surface of the epitaxial Si layer by thermal oxidation. The purpose of this oxide film is to prevent surface roughness at the time of ion implantation, and may be omitted.

【0094】表面のSiO2層を通してO+を180ke
Vで2×1018cm-2イオン注入した。注入時の温度
は、550℃とした。これによって、エピタキシャル層
と元の基板界面付近に濃度ピークを持つ酸素イオン注入
層が形成された。
180+ O + through the SiO 2 layer on the surface
2 × 10 18 cm −2 ions were implanted with V. The temperature during the injection was 550 ° C. As a result, an oxygen ion implanted layer having a concentration peak near the interface between the epitaxial layer and the original substrate was formed.

【0095】この後、基板をO2(10%)/Ar雰囲
気中で1350℃−4時間の熱処理を行った。表面酸化
膜を除去すると、SOI層150nm/埋め込み酸化膜
400nmのSOIウエハが出来上がった。
Thereafter, the substrate was subjected to a heat treatment at 1350 ° C. for 4 hours in an O 2 (10%) / Ar atmosphere. When the surface oxide film was removed, an SOI wafer having an SOI layer of 150 nm / buried oxide film of 400 nm was completed.

【0096】このSOI層は、元々エピタキシャル層の
一部であるので、CZ−Si基板に起因するCOP、F
PD等の欠陥は皆無であった。
Since this SOI layer is originally a part of the epitaxial layer, COP and F originated from the CZ-Si substrate.
There were no defects such as PD.

【0097】完成したSOI基板を49%HF溶液中に
10分浸漬したのち光学顕微鏡で観察した。SOI層に
COPが内在する場合には、HFからCOP部を通して
SiO2膜をエッチングし、円状にSiO2層から溶解さ
れたHF Voidが観察される。エピタキシャル層を
形成した場合には、HF Voidは0.2コ/cm2
であったが、エピタキシャル層を形成しない比較例で
は、HF Voidは1.5コ/cm2も確認された。
The completed SOI substrate was immersed in a 49% HF solution for 10 minutes, and observed with an optical microscope. When COP is present in the SOI layer, the SiO 2 film is etched from HF through the COP portion, and HF voids dissolved from the SiO 2 layer in a circular shape are observed. When an epitaxial layer was formed, HF Void was 0.2 cores / cm 2
However, in the comparative example in which the epitaxial layer was not formed, HF void was confirmed to be 1.5 cores / cm 2 .

【0098】他の注入条件としては、例えば、エネルギ
ー:180keV、注入量:4×1017cm-2で、この
場合、SOI層300nm/埋め込み酸化膜90nmの
SOIウエハが出来る。
Other implantation conditions are, for example, energy: 180 keV, implantation amount: 4 × 10 17 cm −2 , and in this case, an SOI wafer having an SOI layer of 300 nm / a buried oxide film of 90 nm can be obtained.

【0099】注入エネルギー、注入量は最終的な埋め込
み酸化膜中にエピタキシャル層と元の基板界面を含むよ
うに選択されればよい。
The implantation energy and the implantation amount may be selected so that the final buried oxide film includes the interface between the epitaxial layer and the original substrate.

【0100】この期、基板をパラジウム合金を用いた水
素精製器で純化された(purify)水素100%雰
囲気中で熱処理を行った(1100℃、4h)。この後
表面ラフネスを測定したところ熱処理前のRrms=
0.5nmが0.3nmに改善されていた。またBor
on濃度もSOI層中で2×1018/cm3であったも
のが、5×1015/cm3以下に低減されていた。
At this time, the substrate was subjected to a heat treatment in a 100% pure hydrogen atmosphere using a hydrogen purifier using a palladium alloy (1100 ° C., 4 h). After that, the surface roughness was measured.
0.5 nm has been improved to 0.3 nm. Also Bor
The on concentration was 2 × 10 18 / cm 3 in the SOI layer, but was reduced to 5 × 10 15 / cm 3 or less.

【0101】[0101]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
上記したような問題点および上記したような要求に答え
得る半導体基板の作製方法を提案することができる。
As described in detail above, according to the present invention,
It is possible to propose a method for manufacturing a semiconductor substrate which can solve the above problems and the above requirements.

【0102】〔Epi膜〕バルクのSiウエハには、フ
ローパターンディフェクト(FPD:FlowPatt
en Defect)(T.Abe,Extended
Abst.Electrochem.Soc.Spr
ing Meeting vol.95−1,pp.5
96,(May,1995))やCOP(Crysta
l Originated Particles)(山
本秀和、「大口径シリコンウエハへの要求課題」、第2
3回ウルトラクリーンテクノロジーカレッジ、(Au
g.1996))等、それに特有の欠陥が存在してい
る。エピタキシャルSi膜では、上記したようなバルク
Siに特有の欠陥を排除することができるため、デバイ
スの歩留まりを向上させることが可能となる。今後ウエ
ハの大口径化が進み、高品質結晶の引き上げが難しくな
ると言われており、バルクウエハの品質は落ちる。よっ
て、ますます、エピタキシャルSi膜の必要性は高ま
り、SOIでもエピタキシャル膜の需要は高まる。
[Epi Film] A flow pattern defect (FPD: FlowPatt) is applied to a bulk Si wafer.
en Defect) (T. Abe, Extended)
Abst. Electrochem. Soc. Spr
ing Meeting vol. 95-1 pp. 5
96, (May, 1995)) and COP (Crysta
l Originated Particles) (Hidekazu Yamamoto, "Requirements for Large Diameter Silicon Wafers", 2nd ed.
3 times Ultra Clean Technology College, (Au
g. (1996)). In the epitaxial Si film, the above-described defects peculiar to bulk Si can be eliminated, so that the device yield can be improved. It is said that the diameter of wafers will increase in the future, making it difficult to pull up high-quality crystals, and the quality of bulk wafers will decrease. Therefore, the necessity of the epitaxial Si film is further increased, and the demand for the epitaxial film is increased even in SOI.

【0103】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も、高価なSOSや、従来の
SIMOXの代替足り得る半導体基板の作製方法を提案
することができる。
Further, according to the present invention, it is possible to propose a method of manufacturing a semiconductor substrate which can be used as a substitute for expensive SOS or conventional SIMOX even when manufacturing a large-scale integrated circuit having an SOI structure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施態様例1の工程を説明するための
模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a process in a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施態様例2の工程を説明するための
模式的断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a process in Embodiment 2 of the present invention.

【図3】本発明の実施態様例3の工程を説明するための
模式的断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a process of Embodiment 3 of the present invention.

【図4】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。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a process of a first conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,21,31,41 Si基板 12,22,32 エピタキシャルSi層 13,23,33 SiO2層 14,24,34,42 イオン注入溜り 15,25,35,44 埋め込みSiO2層 43 SOI層11, 21, 31, 41 Si substrate 12, 22, 32 Epitaxial Si layer 13, 23, 33 SiO 2 layer 14, 24, 34, 42 Ion implantation pool 15, 25, 35, 44 Embedded SiO 2 layer 43 SOI layer

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Si基板の少なくとも主表面側にエピタ
キシャルSi層を新たな欠陥を生じることなく形成した
Si基体を用意する工程と、該Si基体にエピタキシャ
ル層側から酸素をイオン注入し、イオン注入層を形成す
る工程と、該Si基体を熱処理して、少なくともエピタ
キシャル層の一部を表面側に残した状態で該Si基体内
部に酸化Si層を形成する工程と、を有する作製工程に
より形成されてなることを特徴とする半導体基材。
1. A step of preparing a Si substrate in which an epitaxial Si layer is formed on at least a main surface side of a Si substrate without generating new defects, and oxygen is ion-implanted into the Si substrate from the epitaxial layer side. Forming a layer, and heat-treating the Si substrate to form an Si oxide layer inside the Si substrate while leaving at least a portion of the epitaxial layer on the surface side. A semiconductor substrate, comprising:
【請求項2】 Si基板の少なくとも主表面側にエピタ
キシャルSi層を新たな欠陥を生じることなく形成した
Si基体を用意する工程と、該エピタキシャル層表面に
絶縁層を形成する工程と、該Si基体に絶縁層側から酸
素をイオン注入し、イオン注入層を形成する工程と、該
Si基体を熱処理して、少なくともエピタキシャル層の
一部を表面側に残した状態で該Si基体内部に酸化Si
層を形成する工程と、を有する作製工程により形成され
てなることを特徴とする半導体基材。
2. A step of preparing an Si substrate on which an epitaxial Si layer is formed at least on a main surface side of a Si substrate without generating a new defect; a step of forming an insulating layer on the surface of the epitaxial layer; Ion-implanting oxygen from the insulating layer side to form an ion-implanted layer, and heat-treating the Si substrate so that at least a part of the epitaxial layer is left on the surface side, Si oxide is introduced into the Si substrate.
A semiconductor substrate formed by a manufacturing process including a step of forming a layer.
【請求項3】 前記イオン注入工程後熱処理前に表面層
に絶縁層を形成する工程を行う請求項1に記載の半導体
基材。
3. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein a step of forming an insulating layer on a surface layer is performed after the ion implantation step and before the heat treatment.
【請求項4】 前記熱処理後に a)洗浄 b)イオン注入 c)熱処理 を1サイクル以上行うことを特徴とする請求項1〜3に
記載の半導体基材。
4. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein after the heat treatment, a) cleaning, b) ion implantation, and c) heat treatment are performed one or more cycles.
【請求項5】 前記最終熱処理後に、酸化雰囲気中で熱
処理する工程を行うことを特徴とする請求項1〜4に記
載の半導体基材。
5. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein a heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere after the final heat treatment.
【請求項6】 前記最終熱処理後に、酸化膜を除去した
後、酸化雰囲気中で熱処理する工程を行うことを特徴と
する請求項1〜4に記載の半導体基材。
6. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein a step of performing a heat treatment in an oxidizing atmosphere after removing the oxide film after the final heat treatment is performed.
【請求項7】 前記最終熱処理後に、酸化膜を除去した
後、水素を含む還元性雰囲気で熱処理する工程を行うこ
とを特徴とする請求項1〜4に記載の半導体基材。
7. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein after the final heat treatment, after removing the oxide film, a heat treatment is performed in a reducing atmosphere containing hydrogen.
【請求項8】 前記最終熱処理後に表面絶縁層を除去す
る工程を行う請求項1〜6に記載の半導体基材。
8. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein a step of removing a surface insulating layer after the final heat treatment is performed.
【請求項9】 前記第1のSi基体は、濃度無指定ウエ
ハ、あるいは再生ウエハであることを特徴とする請求項
1〜8に記載の半導体基材。
9. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein said first Si substrate is a wafer with no specified concentration or a reclaimed wafer.
【請求項10】 前記絶縁層は、熱酸化層であることを
特徴とする請求項1〜8に記載の半導体基材。
10. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein the insulating layer is a thermal oxide layer.
【請求項11】 前記熱処理後に、表面に形成された酸
化層を剥離した後、水素を含む還元性雰囲気で熱処理す
る請求項1〜10に記載の半導体基材。
11. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein after the heat treatment, the oxide layer formed on the surface is peeled off, and then heat treatment is performed in a reducing atmosphere containing hydrogen.
【請求項12】 前記エピタキシャルSi層を新たな欠
陥を生じることなく形成する工程は、850℃以上の温
度で行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導
体基材。
12. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein the step of forming the epitaxial Si layer without generating a new defect is performed at a temperature of 850 ° C. or higher.
【請求項13】 前記新たな欠陥は、格子ミスフィット
転位による欠陥である請求項1又は2に記載の半導体基
材。
13. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein the new defect is a defect due to lattice misfit dislocation.
【請求項14】 前記Si基体と前記エピタキシャルS
i層の導電性タイプが互いに異なることを特徴とする請
求項1又は2に記載の半導体基材。
14. The Si substrate and the epitaxial S
The semiconductor substrate according to claim 1, wherein the conductivity types of the i-layers are different from each other.
【請求項15】 前記Si基体と前記エピタキシャルS
i層の比抵抗が互いに異なることを特徴とする請求項1
又は2に記載の半導体基材。
15. The Si substrate and the epitaxial S
2. The method according to claim 1, wherein the specific resistances of the i-layers are different from each other.
Or the semiconductor substrate according to 2.
【請求項16】 前記エピタキシャルSi層を形成する
工程は、CVD法により行われる請求項1又は2に記載
の半導体基材。
16. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein the step of forming the epitaxial Si layer is performed by a CVD method.
【請求項17】 Si基体に酸素イオン注入し、イオン
注入層を形成する工程、該Si基体を熱処理して、該S
i基体内部に酸化Si層を形成する工程、及び、該Si
基体内部に酸化Si層を形成した後、該Si基体表面に
エピタキシャルSi層を新たな欠陥を生じることなく形
成する工程を有する作製工程により形成されてなること
を特徴とする半導体基材。
17. A step of implanting oxygen ions into a Si substrate to form an ion-implanted layer, heat treating the Si substrate,
forming a silicon oxide layer inside the i-substrate;
A semiconductor substrate formed by forming a silicon oxide layer inside a substrate and then forming an epitaxial Si layer on the surface of the Si substrate without generating new defects.
【請求項18】 請求項1〜17に記載の半導体基材の
作製方法。
18. A method for producing a semiconductor substrate according to claim 1.
JP13342798A 1998-05-15 1998-05-15 Semiconductor substrate and manufacture of the same Withdrawn JPH11329968A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13342798A JPH11329968A (en) 1998-05-15 1998-05-15 Semiconductor substrate and manufacture of the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13342798A JPH11329968A (en) 1998-05-15 1998-05-15 Semiconductor substrate and manufacture of the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11329968A true JPH11329968A (en) 1999-11-30

Family

ID=15104527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13342798A Withdrawn JPH11329968A (en) 1998-05-15 1998-05-15 Semiconductor substrate and manufacture of the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11329968A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007507898A (en) * 2003-09-30 2007-03-29 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Thin buried oxide by low dose oxygen implantation into modified silicon

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007507898A (en) * 2003-09-30 2007-03-29 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Thin buried oxide by low dose oxygen implantation into modified silicon
JP4931212B2 (en) * 2003-09-30 2012-05-16 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Thin buried oxide by low dose oxygen implantation into modified silicon

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6054363A (en) Method of manufacturing semiconductor article
US6100165A (en) Method of manufacturing semiconductor article
JP3352340B2 (en) Semiconductor substrate and method of manufacturing the same
JP3257624B2 (en) Semiconductor member manufacturing method
JP3237888B2 (en) Semiconductor substrate and method of manufacturing the same
US5966620A (en) Process for producing semiconductor article
JP3112126B2 (en) Semiconductor article manufacturing method
AU745315B2 (en) Method for manufacturing semiconductor article
JPH05217827A (en) Semiconductor base body and its manufacture
JP2004507084A (en) Manufacturing process of semiconductor products using graded epitaxial growth
JP2002164520A (en) Method for manufacturing semiconductor wafer
JP2994837B2 (en) Semiconductor substrate flattening method, semiconductor substrate manufacturing method, and semiconductor substrate
JP2901031B2 (en) Semiconductor substrate and method of manufacturing the same
JP2910001B2 (en) Semiconductor substrate and method of manufacturing the same
JP3253099B2 (en) Manufacturing method of semiconductor substrate
JP3697052B2 (en) Substrate manufacturing method and semiconductor film manufacturing method
JP3293767B2 (en) Semiconductor member manufacturing method
JP3119384B2 (en) Semiconductor substrate and manufacturing method thereof
JP2002118242A (en) Method for manufacturing semiconductor member
JPH04346418A (en) Manufacture of semiconductor substrate
JPH11329968A (en) Semiconductor substrate and manufacture of the same
JP3342442B2 (en) Method for manufacturing semiconductor substrate and semiconductor substrate
JP3112102B2 (en) Semiconductor device
US20230207382A1 (en) Method for manufacturing a semiconductor-on-insulator substrate for radiofrequency applications
JP3293766B2 (en) Semiconductor member manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20050802