JPH1187668A - Ｓｏｉ基板の製造方法 - Google Patents
Ｓｏｉ基板の製造方法Info
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- JPH1187668A JPH1187668A JP23917497A JP23917497A JPH1187668A JP H1187668 A JPH1187668 A JP H1187668A JP 23917497 A JP23917497 A JP 23917497A JP 23917497 A JP23917497 A JP 23917497A JP H1187668 A JPH1187668 A JP H1187668A
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- semiconductor substrate
- substrate
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ヘリウムイオン注入後に水素ガスイオン又は水
素分子イオンを注入することにより効率的に半導体基板
のイオン注入領域に気泡を発生できる。 【解決手段】本発明のＳＯＩ基板の製造方法では、先ず
表面に絶縁層１１ａが形成された半導体基板１１に水素
ガスイオン又は水素分子イオン及び希ガスイオンを注入
して半導体基板１１内部に絶縁層１１ａに平行なイオン
注入領域１１ｂを形成した後に、上記半導体基板１１を
支持基板１２に重ね合せて積層体１３を形成する。次に
積層体１３を所定の温度に昇温して半導体基板１１をイ
オン注入領域１１ｂで厚肉部１１ｃ及び薄膜１１ｄに分
離する。上記半導体基板１１内部への注入イオンは水素
ガスイオン又は水素分子イオン及びヘリウムイオンであ
り、これらのイオンの注入順序はヘリウムイオンを注入
した後に水素ガスイオン又は水素分子イオンを注入す
る。
素分子イオンを注入することにより効率的に半導体基板
のイオン注入領域に気泡を発生できる。 【解決手段】本発明のＳＯＩ基板の製造方法では、先ず
表面に絶縁層１１ａが形成された半導体基板１１に水素
ガスイオン又は水素分子イオン及び希ガスイオンを注入
して半導体基板１１内部に絶縁層１１ａに平行なイオン
注入領域１１ｂを形成した後に、上記半導体基板１１を
支持基板１２に重ね合せて積層体１３を形成する。次に
積層体１３を所定の温度に昇温して半導体基板１１をイ
オン注入領域１１ｂで厚肉部１１ｃ及び薄膜１１ｄに分
離する。上記半導体基板１１内部への注入イオンは水素
ガスイオン又は水素分子イオン及びヘリウムイオンであ
り、これらのイオンの注入順序はヘリウムイオンを注入
した後に水素ガスイオン又は水素分子イオンを注入す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶の薄膜を支
持基板上に有するＳＯＩ基板の製造方法に関するもので
ある。
持基板上に有するＳＯＩ基板の製造方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】この種のＳＯＩ基板は将来の超高集積回
路（ＵＬＳＩ）基板として注目されてきている。このＳ
ＯＩ基板の製造方法には、シリコン基板同士を絶縁膜
を介して貼り合わせる方法、絶縁性基板又は絶縁性薄
膜を表面に有する基板の上にシリコン薄膜を堆積させる
方法、シリコン基板の内部に高濃度の酸素イオンを注
入した後、高温でアニール処理してこのシリコン基板表
面から所定の深さの領域に埋込みシリコン酸化層を形成
し、その表面側のＳｉ層を活性領域とするＳＩＭＯＸ法
などがある。
路（ＵＬＳＩ）基板として注目されてきている。このＳ
ＯＩ基板の製造方法には、シリコン基板同士を絶縁膜
を介して貼り合わせる方法、絶縁性基板又は絶縁性薄
膜を表面に有する基板の上にシリコン薄膜を堆積させる
方法、シリコン基板の内部に高濃度の酸素イオンを注
入した後、高温でアニール処理してこのシリコン基板表
面から所定の深さの領域に埋込みシリコン酸化層を形成
し、その表面側のＳｉ層を活性領域とするＳＩＭＯＸ法
などがある。
【０００３】また最近、半導体基板に水素イオン等の注
入を行った後に、この半導体基板をイオン注入面を重ね
合せ面として支持基板に重ね合せ、この積層体を５００
℃を越える温度に昇温して上記半導体基板を上記水素イ
オン等を注入した部分で支持基板から分離し、支持基板
の表面に薄膜を有する薄い半導体材料フィルムの製造方
法が提案されている（特開平５−２１１１２８）。この
方法では、イオンを半導体基板の内部に表面から均一に
注入できれば、均一な厚さの薄膜を有する半導体基板が
得られる。また支持基板の表面に予め酸化層を設けてお
けば、この方法によりＳＯＩ基板を製造することができ
る。
入を行った後に、この半導体基板をイオン注入面を重ね
合せ面として支持基板に重ね合せ、この積層体を５００
℃を越える温度に昇温して上記半導体基板を上記水素イ
オン等を注入した部分で支持基板から分離し、支持基板
の表面に薄膜を有する薄い半導体材料フィルムの製造方
法が提案されている（特開平５−２１１１２８）。この
方法では、イオンを半導体基板の内部に表面から均一に
注入できれば、均一な厚さの薄膜を有する半導体基板が
得られる。また支持基板の表面に予め酸化層を設けてお
けば、この方法によりＳＯＩ基板を製造することができ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の薄い半導体
材料フィルムの製造方法では、半導体基板に水素イオン
のみを注入した場合に、比較的多くの量を注入しなけれ
ばならなず、イオン注入に比較的多くの時間を要する不
具合があった。また上記従来の薄い半導体材料フィルム
の製造方法が記載された特許公報には、水素ガスイオン
及び希ガスイオンを２種以上組合せて使用できるとは記
載されているが、どのような組合せ及び注入順序が好ま
しいかについては全く言及されていない。
材料フィルムの製造方法では、半導体基板に水素イオン
のみを注入した場合に、比較的多くの量を注入しなけれ
ばならなず、イオン注入に比較的多くの時間を要する不
具合があった。また上記従来の薄い半導体材料フィルム
の製造方法が記載された特許公報には、水素ガスイオン
及び希ガスイオンを２種以上組合せて使用できるとは記
載されているが、どのような組合せ及び注入順序が好ま
しいかについては全く言及されていない。
【０００５】本発明の目的は、ヘリウムイオン等の希ガ
スイオン注入後に水素ガスイオン又は水素分子イオンを
注入することにより効率的に半導体基板のイオン注入領
域に気泡を発生できるＳＯＩ基板の製造方法を提供する
ことにある。本発明の別の目的は、従来の水素イオンを
単独で注入した場合より少ないイオンのトータル注入量
でイオン注入領域に気泡を発生できるＳＯＩ基板の製造
方法を提供することにある。
スイオン注入後に水素ガスイオン又は水素分子イオンを
注入することにより効率的に半導体基板のイオン注入領
域に気泡を発生できるＳＯＩ基板の製造方法を提供する
ことにある。本発明の別の目的は、従来の水素イオンを
単独で注入した場合より少ないイオンのトータル注入量
でイオン注入領域に気泡を発生できるＳＯＩ基板の製造
方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、半導体基
板に水素ガスイオン又は水素分子イオン及び希ガスイオ
ンを組合せて注入する実験を繰返したところ、イオンの
注入順序を変えることによりイオンのトータル注入量が
大きく相違することを見出して本発明に到達した。
板に水素ガスイオン又は水素分子イオン及び希ガスイオ
ンを組合せて注入する実験を繰返したところ、イオンの
注入順序を変えることによりイオンのトータル注入量が
大きく相違することを見出して本発明に到達した。
【０００７】請求項１に係る発明は、図１に示すよう
に、表面に絶縁層１１ａが形成された半導体基板１１に
水素ガスイオン又は水素分子イオン及び希ガスイオンを
注入して半導体基板１１内部に絶縁層１１ａに平行なイ
オン注入領域１１ｂを形成する工程と、半導体基板１１
を支持基板１２に重ね合せて積層体１３を形成する工程
と、積層体１３を所定の温度に昇温して半導体基板１１
をイオン注入領域１１ｂで厚肉部１１ｃ及び薄膜１１ｄ
に分離する工程とを含むＳＯＩ基板の製造方法の改良で
ある。その特徴ある構成は、半導体基板１１内部への注
入イオンが水素ガスイオン又は水素分子イオン及びヘリ
ウムイオンであり、イオンの注入順序がヘリウムイオン
を注入した後に水素ガスイオン又は水素分子イオンを注
入したところにある。この請求項１に記載されたＳＯＩ
基板では、水素ガスイオン又はヘリウムイオンを単独で
注入したときと比べて、イオンのトータル注入量が同一
となるようにヘリウムイオン注入後に水素ガスイオン又
は水素分子イオンを注入して薄膜分離熱処理を行うと、
イオン注入領域１１ｂで気泡がより効率的に発生するの
で、半導体基板１１が上記気泡を起点としてイオン注入
領域１１ｂでより容易に割れ、厚肉部１１ｃと薄膜１１
ｄに分離する。
に、表面に絶縁層１１ａが形成された半導体基板１１に
水素ガスイオン又は水素分子イオン及び希ガスイオンを
注入して半導体基板１１内部に絶縁層１１ａに平行なイ
オン注入領域１１ｂを形成する工程と、半導体基板１１
を支持基板１２に重ね合せて積層体１３を形成する工程
と、積層体１３を所定の温度に昇温して半導体基板１１
をイオン注入領域１１ｂで厚肉部１１ｃ及び薄膜１１ｄ
に分離する工程とを含むＳＯＩ基板の製造方法の改良で
ある。その特徴ある構成は、半導体基板１１内部への注
入イオンが水素ガスイオン又は水素分子イオン及びヘリ
ウムイオンであり、イオンの注入順序がヘリウムイオン
を注入した後に水素ガスイオン又は水素分子イオンを注
入したところにある。この請求項１に記載されたＳＯＩ
基板では、水素ガスイオン又はヘリウムイオンを単独で
注入したときと比べて、イオンのトータル注入量が同一
となるようにヘリウムイオン注入後に水素ガスイオン又
は水素分子イオンを注入して薄膜分離熱処理を行うと、
イオン注入領域１１ｂで気泡がより効率的に発生するの
で、半導体基板１１が上記気泡を起点としてイオン注入
領域１１ｂでより容易に割れ、厚肉部１１ｃと薄膜１１
ｄに分離する。
【０００８】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、更にヘリウムイオンの注入量が０．５×１
０16／ｃｍ2であり、かつ水素ガスイオンの注入量が
３．０×１０16〜４．５×１０16／ｃｍ2であることを
特徴とする。請求項３に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、更にヘリウムイオンの注入量が０．５×１
０16／ｃｍ2であり、かつ水素分子イオンの注入量が
１．５×１０16〜２．０×１０16／ｃｍ2であることを
特徴とする。この請求項２又は３に記載されたＳＯＩ基
板の製造方法では、従来の水素ガスイオンを単独で注入
した場合と比べて同等若しくは少ないイオンのトータル
注入量で、薄膜分離熱処理時にイオン注入領域に気泡を
発生させることができる。
明であって、更にヘリウムイオンの注入量が０．５×１
０16／ｃｍ2であり、かつ水素ガスイオンの注入量が
３．０×１０16〜４．５×１０16／ｃｍ2であることを
特徴とする。請求項３に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、更にヘリウムイオンの注入量が０．５×１
０16／ｃｍ2であり、かつ水素分子イオンの注入量が
１．５×１０16〜２．０×１０16／ｃｍ2であることを
特徴とする。この請求項２又は３に記載されたＳＯＩ基
板の製造方法では、従来の水素ガスイオンを単独で注入
した場合と比べて同等若しくは少ないイオンのトータル
注入量で、薄膜分離熱処理時にイオン注入領域に気泡を
発生させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図１に示すように、本発明のＳＯＩ
基板を製造するには、先ずシリコンウェーハからなる半
導体基板１１を熱酸化により基板１１表面に絶縁層であ
る酸化層１１ａ（ＳｉＯ2層）を形成する。次いでこの
基板１１にヘリウムイオン（Ｈｅ+）を０．５×１０16
／ｃｍ2以上のドーズ量でイオン注入した後に（図１
（ａ））、水素ガスイオンである水素イオン（Ｈ+）を
３．０×１０16／ｃｍ2以上又は水素分子イオン
（Ｈ2 +）を１．５×１０16／ｃｍ2以上のドーズ量でイ
オン注入する（図１（ｃ））。符号１１ｂはヘリウムイ
オンやヘリウムイオン及び水素ガスイオンの注入により
半導体基板１１内部に形成されたイオン注入領域であ
り、このイオン注入領域１１ｂは酸化層１１ａに平行に
形成される。また水素ガスイオン（Ｈ+）の場合には、
水素分子イオン（Ｈ2 +）の場合の約２倍の注入量が必要
である。
基づいて説明する。図１に示すように、本発明のＳＯＩ
基板を製造するには、先ずシリコンウェーハからなる半
導体基板１１を熱酸化により基板１１表面に絶縁層であ
る酸化層１１ａ（ＳｉＯ2層）を形成する。次いでこの
基板１１にヘリウムイオン（Ｈｅ+）を０．５×１０16
／ｃｍ2以上のドーズ量でイオン注入した後に（図１
（ａ））、水素ガスイオンである水素イオン（Ｈ+）を
３．０×１０16／ｃｍ2以上又は水素分子イオン
（Ｈ2 +）を１．５×１０16／ｃｍ2以上のドーズ量でイ
オン注入する（図１（ｃ））。符号１１ｂはヘリウムイ
オンやヘリウムイオン及び水素ガスイオンの注入により
半導体基板１１内部に形成されたイオン注入領域であ
り、このイオン注入領域１１ｂは酸化層１１ａに平行に
形成される。また水素ガスイオン（Ｈ+）の場合には、
水素分子イオン（Ｈ2 +）の場合の約２倍の注入量が必要
である。
【００１０】次いで上記半導体基板１１と同一表面積を
有するシリコンウェーハからなる支持基板１２を用意し
（図１（ｂ））、両基板１１，１２をＲＣＡ法により洗
浄した後、支持基板１２上に半導体基板１１を室温で重
ね合せて積層体１３を形成する（図１（ｄ））。この積
層体１３を窒素（Ｎ2）雰囲気中で５００〜８００℃の
範囲に昇温し、この温度範囲に５〜３０分間保持して薄
膜分離熱処理を行う。これにより半導体基板１１がイオ
ン注入領域１１ｂのところで割れて上部の厚肉部１１ｃ
と下部の薄膜１１ｄに分離する（図１（ｅ））。ここ
で、上記熱処理の温度を５００〜８００℃に限定したの
は、５００℃未満では水素による気泡内圧の上昇が十分
でない不具合があり、８００℃を越えると気泡の成長が
進んで表面粗さが増大する不具合があるからである。
有するシリコンウェーハからなる支持基板１２を用意し
（図１（ｂ））、両基板１１，１２をＲＣＡ法により洗
浄した後、支持基板１２上に半導体基板１１を室温で重
ね合せて積層体１３を形成する（図１（ｄ））。この積
層体１３を窒素（Ｎ2）雰囲気中で５００〜８００℃の
範囲に昇温し、この温度範囲に５〜３０分間保持して薄
膜分離熱処理を行う。これにより半導体基板１１がイオ
ン注入領域１１ｂのところで割れて上部の厚肉部１１ｃ
と下部の薄膜１１ｄに分離する（図１（ｅ））。ここ
で、上記熱処理の温度を５００〜８００℃に限定したの
は、５００℃未満では水素による気泡内圧の上昇が十分
でない不具合があり、８００℃を越えると気泡の成長が
進んで表面粗さが増大する不具合があるからである。
【００１１】次に上記半導体基板１１がイオン注入領域
１１ｂで割れた積層体１３の温度を下げ、酸化層１１ａ
を介して薄膜１１ｄが積層された支持基板１２（以下、
単に支持基板１２という）から半導体基板１１の厚肉部
１１ｃ（以下、単に厚肉部１１ｃという）を取除き、こ
の支持基板１２を酸素（Ｏ2）又は窒素（Ｎ2）雰囲気中
で９００〜１２００℃の範囲に昇温しこの温度範囲に３
０〜１２０分間保持する熱処理を行う（図１（ｆ））。
この熱処理は薄膜１１ｄの支持基板１２への貼合せを強
固にする熱処理である。更に支持基板１２及び厚肉部１
１ｃの分離面をそれぞれ研磨（タッチポリッシング）し
て平滑化する（図１（ｈ）及び図１（ｉ））。これによ
り支持基板１２はＳＯＩ基板となり、厚肉部１１ｃは支
持基板又は半導体基板として再びＳＯＩ基板の製造に使
用できる。なお、上記実施の形態では、半導体基板の表
面に熱酸化により絶縁層である酸化層（ＳｉＯ2層）を
形成したが、半導体基板の表面に窒化処理等により絶縁
層を形成してもよい。
１１ｂで割れた積層体１３の温度を下げ、酸化層１１ａ
を介して薄膜１１ｄが積層された支持基板１２（以下、
単に支持基板１２という）から半導体基板１１の厚肉部
１１ｃ（以下、単に厚肉部１１ｃという）を取除き、こ
の支持基板１２を酸素（Ｏ2）又は窒素（Ｎ2）雰囲気中
で９００〜１２００℃の範囲に昇温しこの温度範囲に３
０〜１２０分間保持する熱処理を行う（図１（ｆ））。
この熱処理は薄膜１１ｄの支持基板１２への貼合せを強
固にする熱処理である。更に支持基板１２及び厚肉部１
１ｃの分離面をそれぞれ研磨（タッチポリッシング）し
て平滑化する（図１（ｈ）及び図１（ｉ））。これによ
り支持基板１２はＳＯＩ基板となり、厚肉部１１ｃは支
持基板又は半導体基板として再びＳＯＩ基板の製造に使
用できる。なお、上記実施の形態では、半導体基板の表
面に熱酸化により絶縁層である酸化層（ＳｉＯ2層）を
形成したが、半導体基板の表面に窒化処理等により絶縁
層を形成してもよい。
【００１２】
【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく
説明する。 ＜実施例１＞図１（ａ）及び図１（ｃ）に示すように、
厚さ６２５μｍのシリコンウェーハからなる半導体基板
１１を熱酸化して表面に厚さ４００ｎｍの酸化層１１ａ
を形成した（図１（ａ））。この半導体基板１１に９０
ｋｅＶの電圧を印加してヘリウムイオン（Ｈｅ+）を
０．５×１０16／ｃｍ2注入した後に（図１（ａ））、
この半導体基板に１２０ｋｅＶの電圧を印加して水素分
子イオン（Ｈ2 +）を１．５×１０16／ｃｍ2注入した
（図１（ｃ））。この半導体基板１１を実施例１とし
た。 ＜実施例２＞ヘリウムイオン及び水素分子イオンの注入
量がそれぞれ１．０×１０16／ｃｍ2及び１．５×１０
16／ｃｍ2であることを除いて、上記実施例１と同様に
作製した半導体基板を実施例２とした。
説明する。 ＜実施例１＞図１（ａ）及び図１（ｃ）に示すように、
厚さ６２５μｍのシリコンウェーハからなる半導体基板
１１を熱酸化して表面に厚さ４００ｎｍの酸化層１１ａ
を形成した（図１（ａ））。この半導体基板１１に９０
ｋｅＶの電圧を印加してヘリウムイオン（Ｈｅ+）を
０．５×１０16／ｃｍ2注入した後に（図１（ａ））、
この半導体基板に１２０ｋｅＶの電圧を印加して水素分
子イオン（Ｈ2 +）を１．５×１０16／ｃｍ2注入した
（図１（ｃ））。この半導体基板１１を実施例１とし
た。 ＜実施例２＞ヘリウムイオン及び水素分子イオンの注入
量がそれぞれ１．０×１０16／ｃｍ2及び１．５×１０
16／ｃｍ2であることを除いて、上記実施例１と同様に
作製した半導体基板を実施例２とした。
【００１３】＜実施例３＞ヘリウムイオン及び水素分子
イオンの注入量がそれぞれ２．０×１０16／ｃｍ2及び
１．５×１０16／ｃｍ2であることを除いて、上記実施
例１と同様に作製した半導体基板を実施例３とした。 ＜実施例４＞ヘリウムイオン及び水素分子イオンの注入
量がそれぞれ１．０×１０16／ｃｍ2及び２．０×１０
16／ｃｍ2であることを除いて、上記実施例１と同様に
作製した半導体基板を実施例４とした。 ＜実施例５＞ヘリウムイオン及び水素分子イオンの注入
量がそれぞれ１．０×１０16／ｃｍ2及び２．５×１０
16／ｃｍ2であることを除いて、上記実施例１と同様に
作製した半導体基板を実施例５とした。
イオンの注入量がそれぞれ２．０×１０16／ｃｍ2及び
１．５×１０16／ｃｍ2であることを除いて、上記実施
例１と同様に作製した半導体基板を実施例３とした。 ＜実施例４＞ヘリウムイオン及び水素分子イオンの注入
量がそれぞれ１．０×１０16／ｃｍ2及び２．０×１０
16／ｃｍ2であることを除いて、上記実施例１と同様に
作製した半導体基板を実施例４とした。 ＜実施例５＞ヘリウムイオン及び水素分子イオンの注入
量がそれぞれ１．０×１０16／ｃｍ2及び２．５×１０
16／ｃｍ2であることを除いて、上記実施例１と同様に
作製した半導体基板を実施例５とした。
【００１４】＜比較例１＞ヘリウムイオンを注入せず、
水素分子イオンのみを０．５×１０16／ｃｍ2注入した
ことを除いて、上記実施例１と同様に作製した半導体基
板を比較例１とした。 ＜比較例２＞水素分子イオンの注入量が１．０×１０16
／ｃｍ2であることを除いて、上記比較例１と同様に作
製した半導体基板を比較例２とした。 ＜比較例３＞水素分子イオンの注入量が１．５×１０16
／ｃｍ2であることを除いて、上記比較例１と同様に作
製した半導体基板を比較例３とした。
水素分子イオンのみを０．５×１０16／ｃｍ2注入した
ことを除いて、上記実施例１と同様に作製した半導体基
板を比較例１とした。 ＜比較例２＞水素分子イオンの注入量が１．０×１０16
／ｃｍ2であることを除いて、上記比較例１と同様に作
製した半導体基板を比較例２とした。 ＜比較例３＞水素分子イオンの注入量が１．５×１０16
／ｃｍ2であることを除いて、上記比較例１と同様に作
製した半導体基板を比較例３とした。
【００１５】＜比較例４＞水素分子イオンの注入量が
２．０×１０16／ｃｍ2であることを除いて、上記比較
例１と同様に作製した半導体基板を比較例４とした。 ＜比較例５＞水素分子イオンの注入量が２．５×１０16
／ｃｍ2であることを除いて、上記比較例１と同様に作
製した半導体基板を比較例５とした。 ＜比較例６＞水素分子イオンを注入せず、ヘリウムイオ
ンのみを０．５×１０16／ｃｍ2注入したことを除い
て、上記実施例１と同様に作製した半導体基板を比較例
６とした。
２．０×１０16／ｃｍ2であることを除いて、上記比較
例１と同様に作製した半導体基板を比較例４とした。 ＜比較例５＞水素分子イオンの注入量が２．５×１０16
／ｃｍ2であることを除いて、上記比較例１と同様に作
製した半導体基板を比較例５とした。 ＜比較例６＞水素分子イオンを注入せず、ヘリウムイオ
ンのみを０．５×１０16／ｃｍ2注入したことを除い
て、上記実施例１と同様に作製した半導体基板を比較例
６とした。
【００１６】＜比較例７＞ヘリウムイオンの注入量が
１．０×１０16／ｃｍ2であることを除いて、上記比較
例６と同様に作製した半導体基板を比較例７とした。 ＜比較例８＞ヘリウムイオン及び水素分子イオンの注入
量がそれぞれ１．０×１０16／ｃｍ2及び１．０×１０
16／ｃｍ2であることを除いて、上記実施例１と同様に
作製した半導体基板を比較例８とした。 ＜比較例９＞実施例２とはイオン注入順序を逆にした半
導体基板を比較例９とした。即ち水素分子イオンを１．
５×１０16／ｃｍ2注入した後に、ヘリウムイオンを
１．０×１０16／ｃｍ2注入した半導体基板を比較例９
とした。
１．０×１０16／ｃｍ2であることを除いて、上記比較
例６と同様に作製した半導体基板を比較例７とした。 ＜比較例８＞ヘリウムイオン及び水素分子イオンの注入
量がそれぞれ１．０×１０16／ｃｍ2及び１．０×１０
16／ｃｍ2であることを除いて、上記実施例１と同様に
作製した半導体基板を比較例８とした。 ＜比較例９＞実施例２とはイオン注入順序を逆にした半
導体基板を比較例９とした。即ち水素分子イオンを１．
５×１０16／ｃｍ2注入した後に、ヘリウムイオンを
１．０×１０16／ｃｍ2注入した半導体基板を比較例９
とした。
【００１７】＜比較試験及び評価＞実施例１〜５及び比
較例１〜９の半導体基板を薄膜分離熱処理と同一のアニ
ール処理、即ち窒素（Ｎ2）雰囲気中で６００℃に３０
分間保持した後に、各半導体基板の酸化膜表面にブリス
タ（火ぶくれ）が発生したか否かを調べた。その結果を
表１及び図３に示す。なお、アニール処理後のブリスタ
の発生の有無を調べたのは、ヘリウムイオン及び水素分
子イオンの注入と貼合せ技術とを組合せてＳＯＩ基板を
製造するためには、図２に示すように貼合せ無しの状態
でアニール処理後に半導体基板１１のイオン注入領域１
１ｂで気泡１１ｅが発生することが必要であり、この気
泡１１ｅが発生すると酸化膜１１ａ表面にブリスタ１１
ｆが発生するためである。即ち、ブリスタ１１ｆの発生
の有無によりイオン注入領域１１ｂでの気泡１１ｅの発
生の有無を判断できるからである。また図３において白
丸及び黒丸は火ぶくれが発生したことを示し、×印は火
ぶくれが発生しなかったことを示す。
較例１〜９の半導体基板を薄膜分離熱処理と同一のアニ
ール処理、即ち窒素（Ｎ2）雰囲気中で６００℃に３０
分間保持した後に、各半導体基板の酸化膜表面にブリス
タ（火ぶくれ）が発生したか否かを調べた。その結果を
表１及び図３に示す。なお、アニール処理後のブリスタ
の発生の有無を調べたのは、ヘリウムイオン及び水素分
子イオンの注入と貼合せ技術とを組合せてＳＯＩ基板を
製造するためには、図２に示すように貼合せ無しの状態
でアニール処理後に半導体基板１１のイオン注入領域１
１ｂで気泡１１ｅが発生することが必要であり、この気
泡１１ｅが発生すると酸化膜１１ａ表面にブリスタ１１
ｆが発生するためである。即ち、ブリスタ１１ｆの発生
の有無によりイオン注入領域１１ｂでの気泡１１ｅの発
生の有無を判断できるからである。また図３において白
丸及び黒丸は火ぶくれが発生したことを示し、×印は火
ぶくれが発生しなかったことを示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１及び図３から明らかなように、実施例
２ではブリスタが発生したのに対し、実施例２とはイオ
ン注入順序を逆にした比較例９ではブリスタが発生しな
かった。これは、実施例２では質量の重いヘリウムイオ
ンを先に注入することで、相対的に軽い水素分子イオン
に比べて効果的にイオン注入領域（注入ダメージ層、ア
モルファス層）が形成され、この後に注入された水素分
子イオンの注入分布幅をシャープにし、更にヘリウムイ
オン注入により形成されたダングリングボンドが後で注
入された水素分子イオンにより終端されることで、アニ
ール処理時における結晶の再配列と気泡の凝集が促進さ
れたためであると考えられる。これに対し、比較例９で
は水素分子イオンの注入により形成されたイオン注入領
域の構造が上記とは異なるため、イオンのトータル注入
量が十分であっても、気泡の凝集が発生しなかったため
であると考えられる。
２ではブリスタが発生したのに対し、実施例２とはイオ
ン注入順序を逆にした比較例９ではブリスタが発生しな
かった。これは、実施例２では質量の重いヘリウムイオ
ンを先に注入することで、相対的に軽い水素分子イオン
に比べて効果的にイオン注入領域（注入ダメージ層、ア
モルファス層）が形成され、この後に注入された水素分
子イオンの注入分布幅をシャープにし、更にヘリウムイ
オン注入により形成されたダングリングボンドが後で注
入された水素分子イオンにより終端されることで、アニ
ール処理時における結晶の再配列と気泡の凝集が促進さ
れたためであると考えられる。これに対し、比較例９で
は水素分子イオンの注入により形成されたイオン注入領
域の構造が上記とは異なるため、イオンのトータル注入
量が十分であっても、気泡の凝集が発生しなかったため
であると考えられる。
【００２０】また、実施例１ではヘリウムイオン及び水
素分子イオンのトータル注入量が２．０×１０16／ｃｍ
2と比較的少なくてもブリスタが発生したのに対し、水
素分子イオンを単独で注入した比較例１〜５では水素分
子イオンを２．５×１０16／ｃｍ2注入した比較例５で
初めてブリスタが発生した。これは、比較例１〜５のよ
うに水素分子イオンを単独で注入する場合には、注入過
程初期において注入された水素分子イオンが注入ダメー
ジ層を形成するけれども、この注入ダメージ層を形成す
る水素分子イオンが軽いため、ある程度多くの量を注入
しなければならなかったためであると考えられる。
素分子イオンのトータル注入量が２．０×１０16／ｃｍ
2と比較的少なくてもブリスタが発生したのに対し、水
素分子イオンを単独で注入した比較例１〜５では水素分
子イオンを２．５×１０16／ｃｍ2注入した比較例５で
初めてブリスタが発生した。これは、比較例１〜５のよ
うに水素分子イオンを単独で注入する場合には、注入過
程初期において注入された水素分子イオンが注入ダメー
ジ層を形成するけれども、この注入ダメージ層を形成す
る水素分子イオンが軽いため、ある程度多くの量を注入
しなければならなかったためであると考えられる。
【００２１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、表
面に絶縁層が形成された半導体基板内部への注入イオン
が水素ガスイオン又は水素分子イオン及びヘリウムイオ
ンであり、これらのイオンの注入順序がヘリウムイオン
を注入した後に水素ガスイオン又は水素分子イオンを注
入したので、この状態で薄膜分離熱処理を行うと、イオ
ン注入領域で気泡が発生する。これに対し、上記とは逆
に水素ガスイオン又は水素分子イオン注入後にヘリウム
イオンを注入して薄膜分離熱処理を行うと、それぞれの
イオン注入量が同一であっても、薄膜分離熱処理時にイ
オン注入領域に気泡が発生しない。この結果、本発明で
は、効率的に半導体基板のイオン注入領域に気泡を発生
できる、即ち半導体基板を効率的にイオン注入領域で厚
肉部と薄膜とに分離できる。
面に絶縁層が形成された半導体基板内部への注入イオン
が水素ガスイオン又は水素分子イオン及びヘリウムイオ
ンであり、これらのイオンの注入順序がヘリウムイオン
を注入した後に水素ガスイオン又は水素分子イオンを注
入したので、この状態で薄膜分離熱処理を行うと、イオ
ン注入領域で気泡が発生する。これに対し、上記とは逆
に水素ガスイオン又は水素分子イオン注入後にヘリウム
イオンを注入して薄膜分離熱処理を行うと、それぞれの
イオン注入量が同一であっても、薄膜分離熱処理時にイ
オン注入領域に気泡が発生しない。この結果、本発明で
は、効率的に半導体基板のイオン注入領域に気泡を発生
できる、即ち半導体基板を効率的にイオン注入領域で厚
肉部と薄膜とに分離できる。
【００２２】またヘリウムイオンの注入量を０．５×１
０16／ｃｍ2とし、かつ水素ガスイオンの注入量を３．
０×１０16〜４．５×１０16／ｃｍ2又は水素分子イオ
ンの注入量を１．５×１０16〜２．０×１０16／ｃｍ2
とすれば、従来の水素ガスイオンを単独で注入した場合
（５．０×１０16／ｃｍ2）又は水素分子イオンを単独
で注入した場合（２．５×１０16／ｃｍ2）と比べて同
等若しくは少ないイオンのトータル注入量（Ｈｅ+とＨ+
を注入した場合のトータル注入量は３．５×１０16〜
５．０×１０16／ｃｍ2であり、Ｈｅ+とＨ2 +を注入した
場合のトータル注入量は２．０×１０16〜２．５×１０
16／ｃｍ2である。）で、薄膜分離熱処理時にイオン注
入領域に気泡を発生させることができる。この結果、短
時間でイオン注入を行うことができるので、ＳＯＩ基板
の生産性を向上できる。
０16／ｃｍ2とし、かつ水素ガスイオンの注入量を３．
０×１０16〜４．５×１０16／ｃｍ2又は水素分子イオ
ンの注入量を１．５×１０16〜２．０×１０16／ｃｍ2
とすれば、従来の水素ガスイオンを単独で注入した場合
（５．０×１０16／ｃｍ2）又は水素分子イオンを単独
で注入した場合（２．５×１０16／ｃｍ2）と比べて同
等若しくは少ないイオンのトータル注入量（Ｈｅ+とＨ+
を注入した場合のトータル注入量は３．５×１０16〜
５．０×１０16／ｃｍ2であり、Ｈｅ+とＨ2 +を注入した
場合のトータル注入量は２．０×１０16〜２．５×１０
16／ｃｍ2である。）で、薄膜分離熱処理時にイオン注
入領域に気泡を発生させることができる。この結果、短
時間でイオン注入を行うことができるので、ＳＯＩ基板
の生産性を向上できる。
【図１】本発明実施形態のＳＯＩ基板の製造方法を工程
順に示す図。
順に示す図。
【図２】本発明実施例のヘリウムイオン及び水素分子イ
オンを注入した半導体基板を焼鈍したときに絶縁層表面
に火ぶくれが発生した状態を模式的に示す半導体基板の
断面図。
オンを注入した半導体基板を焼鈍したときに絶縁層表面
に火ぶくれが発生した状態を模式的に示す半導体基板の
断面図。
【図３】実施例１〜５及び比較例１〜８の半導体基板へ
のヘリウムイオン及び水素分子イオンの注入量を変えた
ときのブリスタの発生の有無を示す図。
のヘリウムイオン及び水素分子イオンの注入量を変えた
ときのブリスタの発生の有無を示す図。
１１ 半導体基板 １１ａ 酸化層（絶縁層） １１ｂ イオン注入領域 １１ｃ 厚肉部 １１ｄ 薄膜 １２ 支持基板 １３ 積層体
Claims (3)
- 【請求項１】 表面に絶縁層(11a)が形成された半導体
基板(11)に水素ガスイオン又は水素分子イオン及び希ガ
スイオンを注入して前記半導体基板(11)内部に前記絶縁
層(11a)に平行なイオン注入領域(11b)を形成する工程
と、 前記半導体基板(11)を支持基板(12)に重ね合せて積層体
(13)を形成する工程と、 前記積層体(13)を所定の温度に昇温して前記半導体基板
(11)を前記イオン注入領域(11b)で厚肉部(11c)及び薄膜
(11d)に分離する工程とを含むＳＯＩ基板の製造方法に
おいて、 前記半導体基板(11)内部への注入イオンが前記水素ガス
イオン又は前記水素分子イオン及びヘリウムイオンであ
り、 前記イオンの注入順序が前記ヘリウムイオンを注入した
後に前記水素ガスイオン又は前記水素分子イオンを注入
したことを特徴とするＳＯＩ基板の製造方法。 - 【請求項２】 ヘリウムイオンの注入量が０．５×１０
16／ｃｍ2であり、かつ水素ガスイオンの注入量が３．
０×１０16〜４．５×１０16／ｃｍ2である請求項１記
載のＳＯＩ基板の製造方法。 - 【請求項３】 ヘリウムイオンの注入量が０．５×１０
16／ｃｍ2であり、かつ水素分子イオンの注入量が１．
５×１０16〜２．０×１０16／ｃｍ2である請求項１記
載のＳＯＩ基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23917497A JP3412470B2 (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | Ｓｏｉ基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23917497A JP3412470B2 (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | Ｓｏｉ基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1187668A true JPH1187668A (ja) | 1999-03-30 |
| JP3412470B2 JP3412470B2 (ja) | 2003-06-03 |
Family
ID=17040831
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23917497A Expired - Fee Related JP3412470B2 (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | Ｓｏｉ基板の製造方法 |
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| JP (1) | JP3412470B2 (ja) |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2847075A1 (fr) * | 2002-11-07 | 2004-05-14 | Commissariat Energie Atomique | Procede de formation d'une zone fragile dans un substrat par co-implantation |
| JP2006502593A (ja) * | 2002-10-07 | 2006-01-19 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | 剥離可能な半導体基板を形成するための方法ならびに半導体素子を得るための方法 |
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| US7176108B2 (en) | 2002-11-07 | 2007-02-13 | Soitec Silicon On Insulator | Method of detaching a thin film at moderate temperature after co-implantation |
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| US7772087B2 (en) | 2003-12-19 | 2010-08-10 | Commissariat A L'energie Atomique | Method of catastrophic transfer of a thin film after co-implantation |
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-
1997
- 1997-09-04 JP JP23917497A patent/JP3412470B2/ja not_active Expired - Fee Related
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