TW200406893A - Substrate and manufacturing method therefor - Google Patents

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Nobuhiko Sato
Kiyofumi Sakaguchi
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Canon Kk
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Description

200406893 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係相關於基底及其製造方法，尤其是相關於具 有局部絕緣層在其中之基底及其製造方法。 【先前技術】 對於當作能夠增加用於邏輯電路的諸如c Μ 0 S F E T ( 互補金氧半導體場效電晶體）等裝置速度並且減少電力消 耗之結構的s 〇1 (絕緣體矽晶片）已有許多硏究報告。但 是，這些S 01結構用於形成例如DR AM (動態隨機存取記 憶體）、類比ic、電力ic等並不一定適合。例如，爲了 減低漏流和確保資料保留特性，D R A Μ理想上並不是形成 在被絕緣層絕緣的基底之區中（下文中稱作” S Ο I區，，）， 而是形成在未與基底絕緣之塊狀矽區中（下文中稱作，，非 S ΟI區”）。在某些例子中，非s ΟI區比S ΟI區更適合形 成類比類比1C、電力1C等。 在某些情況下，有建議組合單晶體層形成在絕緣層上 的SOI區和非SOI區之結構（下文中稱作，，局部S〇i結構 ”）。藉由此局部SOI結構，邏輯電路能夠與DRAM、類 比1C、或電力1C組合，藉以在單一晶片上製造電子系統 所需的電路系統。 然而，在微圖型處理中應用局部SOI結構可能引起諸 如降低曝光準確性等問題。例如，在具有精細閘長度的 C Μ 0 S (互補金氧半導體）電晶體中，使用短波長光線執 (2) 200406893 行圖型曝光，而且焦距深度小。因此’在半導體基底上的 S Ο I區和非S ΟI區之間若有高度差’則曝光準確性會下降 。尤其是，在藉由去除SOI和BOX層以曝光基底所獲得 之S Ο I基底的局部S 0 I結構中，在s 0 I區和非s Ο I區之 間具有寬大的高度差。因此，此結構不適用於微圖型處理
在日本專利先行公開號碼1 1 - 1 700 1中，在形成於半 導體基底上的SOI結構中，SOI層和埋設絕緣層被局部去 除，而單晶體層被外延生長到該去除區上，藉以消除SOI 區和非 S ΟI區之間的高度差。然而，此方法需要在 SOI 區形成諸如絕緣薄膜等薄膜，以防止在外延生長步驟中單 晶體層外延生長到SOI層。藉由此方法，若由於外來物質 等使不均勻產生在薄膜上，則在外延生長步驟期間單晶體 核形成在S Ο I層上，必須去除這些單晶體核必須。此外， 此方法需要在外延生長步驟之前形成薄膜並且在外延生長 步驟之後去除薄膜，如此增加處理步驟數目。 日本專利號碼2794702揭示使用接合方法形成SOI基 底的方法。此方法係相關於製造在SOI絕緣薄膜下面直接 具有聚矽的半導體之方法。然而，此方法使用原有基底當 作形成在所製造的最後基底中之裝置上的一部位，如此厚 度過大。因此，此方法並未享有一般S Ο I基底的有利點。 此外，利用此方法處理的基底具有單晶體和多晶體層組合 在其上的表面。因此，該表面無法僅藉由拋光被平面化， 並且在接合之後所獲得的接合基底強度低。 -5- (3) (3)200406893 【發明內容】 本發明已考慮到上述問題’並且以製造一具有在其中 的絕緣層及絕緣層上的半導體層之新型有用的基底與其製 〜 造方法爲本發明的目的。 - 根據本發明的第一觀點，提供有基底製造方法，包含 以下步驟：形成具有半導體區和第一基底表面上的絕緣區 _ 之第一基底；及以單晶體半導體層塗層第一基底，其中在 塗層步驟中，單晶體半導體縱向生長在半導體區，然後橫 φ 向生長。 根據本發明的較佳實施例，形成第一基底的步驟包含 在第一基底中形成分離層之步驟，及該方法另外包含將第 二基底接合到塗層有單晶體半導體層之第一基底以形成接 合基底之步驟，及在分離層劃分接合基底之步驟。 根據本發明的較佳實施例，該方法最好另外包含在形 成接合基底的步驟之前，平面化第一基底上的單晶體半導
根據本發明的第二觀點，設置有能夠利用上述製造方 法製造之基底。 根據本發明的第三觀點，設置有一基底，包含第一單 晶體半導體層，接合到基底；局部絕緣層，埋設在第一單 晶體半導體層；及第二半導體層，配置在第一晶體半導體 層和局部絕緣層上。 根據本發明的較佳實施例，藉由在第二半導體層上外 延生長第一單晶體半導體層加以形成第一單晶體半導體層 -6- (4) (4)200406893 較好。 根據本發明的較佳實施例，在晶體面及平面內取向的 至少其中一晶體取向中，第一單晶體半導體層不同於第二 半導體層較佳。 根據本發明的較佳實施例，晶體缺陷被引進第一單晶 體半導體層和基底之間較佳。 根據本發明的較佳實施例，第一單晶體半導體層在絕 緣層附近具有晶體缺陷較佳。 根據本發明的較佳實施例，基底包括選自Si，Ge， SiGe，SiC，C，GaAs，AlGaAs，InGaAs，InP，及 InAs 的單晶體半導體較佳。 自連同附圖的下面說明將可更明白本發明的其他特徵 和優點，附圖中的相同參照符號表示所有圖式中的相同或 類似部分。 【實施方式】 下文中將參照附圖說明本發明的較佳實施例。 圖1 A到U爲根據本發明的較佳實施例之基底製造方 法的說明圖。在圖1A所示的步驟中，備製基底（籽晶基 底）11，及在圖1B所示的步驟中，分離層12形成在基底 (籽晶基底）1 1上。基底1 1除了單晶體矽之外，還包括 Ge，Si〇e ’ S i C ’ C ’ G a A s ’ A1G a A s ’ InGaAs，InP ’ InAs 等其中之一的單晶體半導體。使用例如藉由陽極處理單晶 體S i基底1 1表面所形成的多孔層當作分離層1 2較佳。 (5) (5)200406893 可藉由將陽極和陰極放在含氫氟酸電解溶液中、將單晶體 S i基底1 1放在電極之間、及施加電流在電極之間加以執 行此陽極化。多孔層可包含兩或更多層不同多孔性的層。 尤其是，以低電流密度形成分離層（多孔層）12b當作Si 基底1 1表面上的第一層之後，增加電流密度。然後，可 以形成分離層（多孔層）1 2a當作結果層下面的第二層。 需注意在此實施例中，分離層1 2除了單多孔S i層或多孔 S i層之外，還包括植入氫、氦等離子之層或藉由堆疊具 有不同晶格常數的單晶體層所形成的層。 在圖1 C所示的步驟中，單晶體s i層1 3藉由外延生 長形成在分離層1 2上。外延生長使單晶體S i層13的形 成具有良好品質。 在圖1 D所示的步驟中，充作絕緣層的氧化膜1 4形 成在單晶體S i層1 3上。雖然可藉由例如熱氧化作用形成 氧化膜1 4，但是本發明並不侷限於此。可使用電漿氧化 、液相生長、化學汽相澱積（C V D )等加以取代。通常， 藉由熱氧化作用可形成品質良好的氧化膜。可使用任何其 他諸如氮化薄膜等絕緣材料取代氧化膜1 4加以形成絕緣 層。 在圖1 E所示的步驟中，在氧化膜1 4塗層有抗飩劑之 後，藉由石版印刷術圖型化以形成開口。藉由諸如活性離 子蝕刻（RIE )等乾蝕刻或例如化學溶液等濕蝕刻蝕刻露 出開口底部的氧化膜1 4部分。藉由此操作，局部氧化膜 1 4 ’形成在單晶體S i層1 3上。局部氧化膜被定義成被形 -8- (6) (6)200406893 成至少局部露出單晶體Si層1 3之氧化膜。 在圖1 F所示的步驟中，單晶體S i層（單晶體半導體 層）1 5選擇性生長在局部氧化膜1 4 ’（絕緣區）中的單晶 體S i層1 3之露出部位（半導體區）上以覆蓋單晶體S i 基底1 1上的局部氧化膜1 4 ’。圖5 A到5 C爲單晶體S i層 1 5如何生長的槪要圖。能夠藉由在單晶體S i層1 3的露 出部位上（見圖5 A )外延及縱向生長單晶體矽和外延及 橫向生長單晶體矽（見圖5 B )加以形成覆蓋整個基底表 面之單晶體S i層1 5 (見圖5 C )。 單晶體矽的縱向外延生長意謂整個看來主要縱向生長 單晶體S i層。同樣地，單晶體砍的橫向外延生長意謂整 個看來主要橫向生長單晶體Si層。並不特別指定橫向外 延生長的生長率和縱向外延生長的生長率之間的關係，重 要的是橫向外延生長的生長率至少不是0。在縱向外延生 長時抑制氧化膜上核的形成也是重要的。 爲了僅在單晶體矽上選擇性和外延生長單晶體矽，可 使用例如CVD、濺射、LPE、固相生長等。在CVD中， 最好是，基底在1,00(TC被預烤3 min，然後各自在900 °C 80 Torr 中以流率 0.53 liters/min，1.2 liters/min，及 180 liters/min 或 0·2 liters/min，0.4 liters/min，及 22 liters/min提供SiH2Cl2氣體、HC1氣體、及H2氣體。此 實施例並不侷限於這些條件。上述HC1的添加能夠可抑制 局部氧化膜1 4 ’上的S i核之形成，並且能夠在露出的單晶 體S i層1 3上選擇性和外延生長單晶體矽。若在這些條件 -9- (7) (7)200406893 之下外延生長矽，則已外延和縱向生長在單晶體Si層1 3 上之單晶體矽能夠橫向生長到局部氧化膜1 4 ’上以覆蓋局 部氧化膜1 4 ’。爲了覆蓋局部氧化膜1 4 ’，最好是，局部 氧化膜1 4 ’具有小型區並且被設定成單晶體S i層1 5能夠 容易覆蓋局部氧化膜1 4 5。例如，局部氧化膜1 4，能夠被 設定成其寬度等於SOI電晶體寬度。然而，本發明並不侷 限於此，只要單晶體S i層1 5能夠容易覆蓋局部氧化膜 1 4 5，本發明可設定成任何寬度。 在以上述方式生長單晶體S i層1 5之後，單晶體S i 層1 5的表面可被硏磨拋光以便成爲平面（見圖2 )。在 此例中，分離層12無需被事先形成。單晶體S i層i 5的 選擇生長可在單晶體S i層1 5的表面不是平面的狀態中完 成，並且如圖3所示，在接合步驟中（稍後說明）可緊接 在局部氧化膜14’下面形成未接合部位16。然後，當作晶 體缺陷的金屬沾污用除氣位置可形成在單晶體Si層1 5和 弟一基底2 0 (稍後說明）之間。此外，如圖4所示，在 單晶體S i層1 5的選擇生長時，缺陷1 7可引進局部氧化 膜1 4 ’上的橫向外延層，及可使用缺陷1 7當作金屬沾污 用除氣位置。 在圖1G所示的步驟中，第二基底（柄基底）20接合 到如圖1 F所示之第一基底1 〇的表面（露出單晶體s i層 1 5的表面）以形成接合基底3 0。典型上可使用單晶體s i 基底或藉由在單晶體S i基底上形成絕緣薄膜（如氧化膜 )所獲得的基底當作第二基底2 0。然而，也可使用任何 -10- (8) (8)200406893 諸如絕緣基底（如玻璃基底）等其他基底當作第=S底 2 0。雖然爲了方便，具有如圖1 G所示的結構之基底被稱 作第一基底，但是具有如圖1 A到1 F所示的任一個結構 之基底也可被稱作第一基底。 在圖1 Η所示的步驟中，藉由在分離層1 2劃分接合 基底將接合基底30劃分成兩基底。典型上藉由將當作第 一層的分離層（多孔層）12a與當作第二層的分離層（多 孔層）1 2b分離劃分接合基底3 0。可使用例如流體執行此 劃分。使用形成流體（液體或氣體）噴射並且將它注射到 分離層1 2中之方法、或利用流體的靜壓之方法等當作使 用流體方法較佳。在這些方法之中，利用水當作流體之方 法被稱作水噴射方法。也可藉由例如退火接合基底3 0執 行上述劃分。在形成離子植入層當作分離層1 2時，藉由 退火的此種劃分特別有效。此外，也可藉由例如插入諸如 實心楔子等元件到分離層1 2中執行劃分。 除了上述劃分方法之外，還可使用硏磨拋光接合基底 3 〇的背表面（露出表面）以留有具預設厚度的單晶體S i 層在絕緣薄膜1 4 ’上之硏磨拋光方法。在此例中，分離層 1 2無需事先被形成。 在圖Π所示的步驟中，使用蝕刻劑等去除留在單晶 體Si層13上的分離層12c。此時，可使用單晶體Si層 1 3當作蝕刻止子層。然後視需要，可藉由執行諸如氫退 火步驟、拋光步驟等平面化步驟平面化基底表面。 在此方式中，如圖1 J所示，能夠製造包含單晶體S i -11 - (9) (9)200406893 層1 5、埋設在單晶體s i層1 5中的局部氧化膜1 4 ’、配置 在單晶體S i層1 5上的單晶體S i層1 3、及局部氧化膜 14’之基底。 如上述，本發明的較佳實施例能夠形成S 0 I區（絕緣 區）和非SOI區（半導體區）的上表面是平面之局部SOI 結構。因此，在S 01和非S 01區之間不會產生高度差（ 不均勻等），露出的表面能夠被防止偏離例如使用短波長 光線微圖型時的焦距深度。 藉由在接合時緊接在絕緣薄膜下面形成未接合部位， 能夠形成金屬沾污用除氣位置。若缺陷被引進絕緣薄膜上 的橫向外延層，則能夠使用缺陷當作金屬沾污用除氣位置 。若生長的選擇外延層之表面被平面化，則無需拋光就可 執行接合。因爲基底的表面塗層有單晶體，所以能夠抑制 表面的微小粗糙處，並且接合的基底和基底之間的接合強 度會變高。
[例子] 下面將說明本發明的較佳例子。 (例子1 ) 首先，備製具有電阻係數0.01到0.02 Ω · cm的p型 或η型的第一單晶體S i基底1 1 (此對應於圖1 A所示的 步驟）。 然後’在陽極處理溶液中陽極處理單晶體Si基底1 1 -12- (10) 200406893 ’藉以形成當作分離層1 2的多孔S i層。陽極處理 下： 電流密度：7 ( mA · cm·2 ) 陽極處理溶液：H F : Η 2 Ο : C 2 Η 5 Ο Η = 1 : 1 : 1 時間：1 1 ( m i η ) 多孔矽的厚度：1 2 ( # m ) 能夠根據形成的分離層（多孔S i層）1 2的厚 構等適當變化電流密度和陽極處理溶液的各自成分 電流密度落在0到7 0 0 m A / c m 2範圍內，及陽極處 的上述成分濃度之間的比例落在1 : 1 〇 :丨〇到i ·· 圍內較佳。 因爲高品質外延Si層形成在其上並且多孔Si 分離層，所以多孔Si層是有幫助的。若第一和第 接合在一起以形成接合基底’然後接合基底被硏磨 第一基底部分，則無需使用多孔Si層當作分離層 處理溶液只需要含HF，並不需要含乙醇。然而， 於自基底表面去除任何氣泡是有用的，所以添加到 理溶液較佳。具有去除氣泡功能的化學劑例子除了 外，還包括例如諸如甲醇及異丙醇等醇、表面活性 藉由超音波振動等也可取代添加這些化學劑自基底 除氣泡。 多孔Si層的厚度並不侷限於上述例子。只要 在例如幾百V m到〇 · 1 # m的範圍內能夠獲得令人 結果。 條件如 度、結 濃度。 理溶液 0 ·· 0 範 層充作 二基底 以去除 。陽極 乙醇對 陽極處 乙醇之 劑等。 表面消 厚度落 滿意的 -13- (11) (11)200406893 在40 0 °C的氧氣中氧化陽極處理基底1 hr。利用此氧 化步驟，多孔Si層之孔的內牆被覆蓋有熱氧化膜。 具有厚度0.3 // m的單晶體S i層1 3藉由化學汽相澱 積（CVD )外延生長在多孔Si層上（此對應於圖1C所示 的步驟）。生長條件如下： 源氣體：SiH2Cl2/H2 氣體流率：0.5/1 80 L/min 氣體壓力：80 Torr 溫度：9 5 0 °C 生長率：〇 . 3 // m / m i η 需注意能夠根據單晶體S i層1 3的所需規格適當變化 這些生長條件。 在外延生長步驟之前，可在氫氣中的外延反應器中烘 烤基底，及/或最少的矽源量可被供應到外延反應器中的 基底。然後，多孔S i層表面中的孔可被塡滿以平面化基 底。藉由執行此種額外步驟，能夠在多孔S i層上形成具 有最少缺陷密度（104 cm_2或更少）的外延層。 具有厚度200 nm的氧化膜14藉由熱氧化作用形成在 外延S i層1 3上（此對應於圖1 D所示的步驟）。 掩模材料（S i N等較佳）被殿積在氧化膜上，及抗倉虫 劑另外被塗於其表面。這些材料相繼被圖型化成開口形成 在非SOI區（或厚Si層形成在絕緣薄膜上之厚SOI區） 。因爲此例使用第一基底和第二基底接合在一起之接合方 法（如’ ELTRAN :註冊商標），所以必須如此執行圖型 -14 - (12) (12)200406893 化以便形成直角圖型的鏡像。 若掩模材料未澱積在氧化膜1 4上，則抗蝕劑被塗於 氧化膜1 4並且被圖型化以形成抗蝕圖型。然後，經由抗 蝕圖型的開口蝕刻氧化膜1 4以露出外延S i層1 3。 另一方面，若掩模材料澱積在氧化膜1 4上，則抗蝕 劑被塗於掩模材料並且被圖型化以形成抗蝕圖型。然後， 經由抗蝕圖型的開口蝕刻掩模材料，藉以對掩模材料執行 圖型化。經由抗蝕圖型的開口蝕刻氧化膜1 4直到露出外 延Si層1 3爲止，藉以對氧化膜1 4執行圖型化。此時， 在掩模材料的圖型化之後和氧化膜1 4的圖型化之前去除 抗鈾劑。 當去除抗蝕劑和‘掩模材料時，獲得局部露出外延S i 層1 3之基底。 藉由再次執行外延生長步驟，單晶體半導體層1 5縱 向生長在外延S i層1 3的露出部位上，然後橫向生長以覆 蓋當作絕緣層的局部氧化膜1 4 ’（此對應於圖1 F所示的 步驟）。爲了藉由CVD形成單晶體半導體層15，最好是 ，基底在l，〇〇〇°C被預烤3 min，然後各自在900 °C 80 Torr 中以流率 0.53 liters/min，1.2 liters/min，及 180 liters/min 或 0.2 liters/min，0.4 liters/min，及 22 liters/min提供SiH2Cl2氣體、HC1氣體、及H2氣體。此 本發明並不侷限於這些條件。上述H C 1的添加能夠可抑制 局部氧化膜14’上的Si核之形成，並且能夠在露出的外延 Si層1 3上選擇性和外延生長單晶體矽。若在這些條件之 -15- (13) (13)200406893 τ外延生長矽，則單晶體矽橫向生長到局部氧化膜1 4 ’上 以覆S局部氧化膜1 4 ’。爲了覆蓋局部氧化膜1 4 ’，局部 氧化膜1 4’具有小型區較佳。例如，理想上，局部氧化膜 14,的寬度等於SOI電晶體寬度並且被設定成單晶體半導 體jf 1 5能夠容易覆蓋局部氧化膜1 4 ’。能夠根據最後半 導體基底所需的規格適當決定單晶體半導體層1 5的厚度 。例如，厚度能夠設定成1 0 // m。 分開備製的第一基底1 〇的表面和第二S i基底2 0的 表面被彼此重疊和接觸。之後，兩基底在1，1 00 °c的氮氣 或氧氣中經過1· hr退火以增加第一基底10和第二基底20 之間的接合強度（此對應於圖1 G所示的步驟）。藉由此 操作，獲得接合基底3 0。在基底重疊步驟之前，可藉由 拋光基底表面減少第二半導體層15的厚度。可執行CMP 當作拋光步驟。爲了去除任何因爲拋光步驟中的拋光所破 壞的部位，可另外執行淸洗步驟及/或蝕刻步驟。 在500 kgf/cm2高壓中，以平行於接合基底30的接合 介面之方向，自噴水裝置的0.1-mm噴嘴朝接合基底30的 凹部位（由兩基底1 〇及2 0的斜面部位所形成的凹部位） 注射純水。藉由此操作，接合基底3 0在分離層1 2中被劃 分成兩基底（此對應於圖1 Η所示的步驟）。純水壓力落 在幾十 kgf/cm2 到 1,000 kgf/cm2 較佳。 在此劃分步驟中，可執行任何一個下列操作。 (1 )噴嘴執行掃描，使得自噴嘴注射的純水水注沿 著斜面部位所形成的凹部位移動。 -16- (14) 200406893 (2 )接合基底3 0由晶圓支托物支托並且在其軸上轉 動以注射純水到接合基底四周附近的斜面部位所形成之凹 部位。 (3 )組合執行操作（i )及（2 )。
結果，原先形成在第一基底1 0側的局部氧化膜1 4、 外延S i層1 3及1 5、和多孔S i層1 2的部分1 2 c移動到第 二基底2 0側。只有多孔s i層1 2 a留在第一基底1 1表面 上。 可使用氣體噴射或可插入實心楔子到接合基底的分離 層中取代以噴水方法劃分接合基底。另外，諸如張力、剪 力等機械力可施加到接合基底或超音波也可施加到接合基 底。此外，也可使用任何其他方法。
而且，在構成接合基底的兩基底之外，無需劃分接合 基底就可藉由硏磨、拋光、鈾刻等去除自第一基座1 0的 背表面到多孔 s i層之部位，藉以露出多孔矽層的整個表 面。 此時，可執行任何一個下列操作。 (1 )連續硏磨自接合基底之第一基底的露出表面到 多孔s i層之部位。 (2) 連續硏磨自接合基底之第一基底的露出表面直 到剛好到達多孔Si層之前，並且藉由諸如RIE等乾蝕刻 或濕蝕刻去除剩下的塊狀矽。 (3) 連續硏磨自接合基底之第一基底的露出表面直 到剛好到達多孔S i層之前，並且藉由拋光去除剩下的塊 -17- (15) (15)200406893 狀矽。 使用至少49%氫氟酸溶液、30%過氧化氫溶液、和水 混合之蝕刻劑選擇性蝕刻移動到第二基底20的最上表面 之多孔Si層1 2c (此對應於圖1J所示的步驟）。單晶體 Si層1 3被留下並未蝕刻。使用單晶體Si層1 3當作蝕刻 止子選擇性蝕刻並且完全去除多孔S i層1 2 c。若在起動/ 停止使用組合有循環器之裝置產生超音波並且轉動晶圓的 同時執行選擇性蝕刻，則能夠抑制基底表面和基底之間的 不均勻蝕刻。另外，若醇或表面活性劑與蝕刻劑混合，則 能夠抑制表面上的氣體反應產物所導致的蝕刻不均勻。 利用蝕刻劑之非多孔單晶體 Si層的蝕刻速度極慢， 及對多孔層的蝕刻速度之選擇比達到1 〇5或更多。非多孔 層中的蝕刻量（大約幾十人）以實際上可忽略的量減少薄 膜厚度。 藉由上述步驟，可獲得在局部氧化膜1 4 ’上具有厚度 0.2// m的單晶體Si層13及在局部氧化膜14’中具有單晶 體Si層15之半導體基底。雖然多孔Si層12c被選擇性 蝕刻，但是在單晶體S i層1 3中並沒有發生任何變化。當 在遍及表面各處的1 〇〇點中量測形成的單晶體S i層1 3之 薄膜厚度時，薄膜厚度的均勻性是2 0 1 n m ± 4 n m。 利用透射電子顯微鏡觀察截面發現單晶體Si層1 3未 具有額外的晶體缺陷並且保持良好晶性。 而且，基底在1, l〇(TC的氫氣中經過1 hr退火（氫退 火），並且利用原子力顯微鏡評估表面粗糙度。在50- //m- -18- (16) (16)200406893 平方區的均方根粗糙度大約是〇 · 2 nm，等於市面上可買到 的矽晶圓之粗糙度。 可藉由諸如C Μ P等的拋光加以平面化表面取代氫退 火。 若爲至少將接合的第一和第二基底之各自表面的其中 之一執行電漿處理當作接合步驟的預處理，則即使藉由低 溫中的退火，仍可增加接合強度。另外，已接受電漿處理 的基底以純水沖洗較佳。 在劃分步驟中，複數接合基底可排列在其晶體面中， 並且噴水裝置的噴嘴可沿著晶體面執行掃描，藉以連續劃 分複數接合基底。 另外，複數接合基底能夠以垂直於每一平面的方向排 列，並且噴水裝置的噴嘴可設置有Χ-Υ掃描功能。然後 ，水噴射可相繼朝複數接合部位注射，接合基底可自動化 並且連續被劃分。 單晶體Si層13及單晶體Si層15可由例如SiGe， GaAs，SiC，C等製成以取代矽（Si )。 除了 Si基底之外，還可使用例如石英、藍寶石、陶 瓷、碳、SiC等製成的基底當作第二基底20。 (例子2 ) 此例是例子1的改良例子，除了陽極處理條件之外， 其他皆與例子1相同。 在此例中，備製單晶體Si基底1 1並且在任一下列的 -19- (17) 200406893 陽極處理條件之下，在含HF溶液中陽極處理單晶體S i基 底1 1 (此對應於圖1 B所示的步驟）。 (第一陽極處理條件） (第一步驟） 電流密度：8 ( m A · c πΓ2 )
陽極處理溶液：HF : Η20 : C2H5OH 二 1 : 1 : 1 時間：1 1 ( m i η ) 多孔矽的厚度：1 3 ( // m ) (第二步驟） 電流密度：22 ( mA · cm_2 ) 陽極處理溶液·· HF : H20 : C2H5OH = 1 : 1 : 1 時間：2 ( m i η ) 多孔矽的厚度：3 ( // m )
或 (第二陽極處理條件） (第一步驟） 電流密度：8 ( mA · cm_2 ) 陽極處理溶液：HF: H20: C2H5OH = l: 1: 1 時間：5 ( m i η ) 多孔矽的厚度：6 ( // m ) -20- (18) 200406893 (第二步驟） 電流密度：3 3 ( m A · c ηΤ2 ) 陽極處理溶液：H F : Η 2 Ο : C 2 Η 5 Ο Η = 1 : 1 : 1 時間：1 · 3 ( m i η ) 多孔矽的厚度：3 ( // m ) 在陽極化的第一步驟所形成的第一多孔S i層 於在其上形成高品質外延S i層。使用在陽極化的 驟中之第一多孔Si層12b下面所形成的第二多 12a當作分離層。需注意若藉由硏磨接合基底去除 底，則無需使用多孔S i層當作分離層。 分離表面（被分離的表面）的位置被限制在 S i層1 2 b和第一多孔S i層1 2 a之間的介面附近。 離表面的平面化中是有作用的。 (例子3 ) 具有溝槽電容器的DRAM形成在半導體基底的 區，該半導體基底由例子1及2所說明的每一種方 並且具有如圖1 J所示的結構。包括邏輯電路的其 形成在S ΟI區。因爲例子1及2所說明的方法是接 ，所以所製造的半導體基底表面是平面的。因此， 印刷步驟中，整個曝光鏡頭區落在投射光學系統的 距範圍內，及沒有局部散焦（由於基底表面的不均 致的散焦）發生。因爲具有足夠厚度的單晶體Si 在非S 01區，所以在形成溝槽電容器時不會發生問 12b用 第二步 Si層 第一基 第〜孔 此在分 丨非S Ο I 法製造 他裝置 合方法 在石版 深度焦 勻所導 層形成 題。 -21 - (19) 200406893 除了 DRAM埋設型之外，上述半導體基底高效率地 用於形成積體電路。 (其他例子） 諸如C V D、Μ B E、濺射、液相生長等各種薄膜形成技 術能夠應用於用以形成單晶體半導體層的外延生長步驟。 再者’除了如上述之4 9 %氫氟酸溶液、3 0 %過氧化氫 溶液、和水的混合物之外，還能夠將各種蝕刻劑（例如， 氫氟酸溶液、硝酸溶液、及乙酸溶液的混合物）應用到選 擇性蝕刻由於劃分時所留下的分離層之步驟。 根據本發明，能夠設置一在其中具有絕緣層並且在絕 緣層上具有半導體層之新型有用的基底及其製造方法。 如同在不違背本發明的精神及範圍之下可做許多本發 明的不同實施例一般，可明白除了申請專利範圍所定義的 之外，本發明並不侷限於其指定的實施例。
【圖式簡單說明】 倂入並且構成本申請案的一部分之附圖連同說明闡釋 本發明的實施例，並且用於說明本發明的原理。 圖1 Α爲根據本發明的較佳實施例之基底製造方法的 說明圖； 圖1 B爲根據本發明的較佳實施例之基底製造方法的 說明圖； 圖1 C爲根據本發明的較佳實施例之基底製造方法的 說明圖； -22- (20) 200406893 圖1 D爲根據本發明的較佳實施例之基底製造方法的 說明圖； 圖1 E爲根據本發明的較佳實施例之基底製造方法的 說明圖； 圖1 F爲根據本發明的較佳實施例之基底製造方法的 說明圖； 圖1 G爲根據本發明的較佳實施例之基底製造方法的 說明圖； 圖1 Η爲根據本發明的較佳實施例之基底製造方法的 說明圖； 圖1 I爲根據本發明的較佳實施例之基底製造方法的 說明圖； 圖1 J爲根據本發明的較佳實施例之基底製造方法的 說明圖； # 圖2爲根據本發明的較佳實施例之基底製造方法的說 明圖； 圖3爲根據本發明的較佳實施例之基底製造方法的說 明圖； 圖4爲根據本發明的較佳實施例之基底製造方法的說 明圖，及 圖5 Α到5 C爲根據本發明的較佳實施例之基底製造 方法的說明圖。 主要元件對照表 -23- (21)200406893 10 11 12 12a 12b 12c 13 14 14, 15 15 16 17 20 30 第一基底 米子晶基底 分離層 分離層 分離層 分離層 單晶體S i層 氧化膜 局部氧化膜 單晶體s i層 單晶體半導體層 未接合部位 缺陷 第二基底 接合基底 -24-

Claims (1)

  1. 200406893 ⑴ 拾、申請專利範圍 1. 一種基底製造方法，包含： 开夕成桌一基底之步驟，第一基底具有半導體區和在其 表面上的絕緣區；及 以單晶體半導體層塗層第一基底之步驟， 其中在塗層步驟中，單晶體半導體縱向生長在半導體 區，然後橫向生長。 2 ·根據申請專利範圍第1項之方法，其中 开夕成第一基底之步驟包含在第一基底中形成分離層之 步驟，及 該方法另外包含： 將桌一基底接合到塗層有單晶體半導體層之第一基底 以形成接合基底之步驟，及 在分離層劃分接合基底之步驟。 3 ·根據申請專利範圍第2項之方法，另外包含在形成 接合基底的步驟之前，平面化第一基底上的單晶體半導體 層之步驟。 4 · 一種基底，係藉由如申請專利範圍第1項之基底製 造方法所製成。 5 . —種基底，包含： 第一單晶體半導體層，接合到基底； 局部絕緣層，埋設在該第一單晶體半導體層；及 第二半導體層，配置在該第一晶體半導體層和該局部 絕緣層上。 -25- (2) (2)200406893 6. 根據申請專利範圍第5項之基底，其中藉由在該第 二半導體層上外延生長第一單晶體半導體層加以形成該第 一單晶體半導體層。 7. 根據申請專利範圍第6項之基底，其中在晶體面及 晶體面取向的至少其中一晶體取向中，該第一單晶體半導 體層不同於該第二半導體層。 8·根據申請專利範圍第7項之基底，其中晶體缺陷被 引進該第一單晶體半導體層和基底之間。 9·根據申請專利範圍第5項之基底，其中該第--單晶 體半導體層在該絕緣層附近具有晶體缺陷。 1 〇 ·根據申請專利範圍第5項之基底，其中基底包括 运自 S i ’ Ge ’ SiGe ’ SiC ’ C，GaAs，AlGaAs，InGaAs， InP，及InAs的單晶體半導體。 -26-
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