WO2003046992A1 - Soi wafer manufacturing method - Google Patents

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Kiyoshi Mitani
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Shin-Etsu Handotai Co.,Ltd.
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    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/762Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/7624Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
    • H01L21/76251Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques
    • H01L21/76254Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques with separation/delamination along an ion implanted layer, e.g. Smart-cut, Unibond

Definitions

  • An object of the present invention is to reduce both the film thickness uniformity within a wafer and the film thickness uniformity between wafers to a sufficiently small level even when the required film thickness level of the SOI layer is very small. It is possible to suppress quality variation and improve manufacturing yield even when processing into ultra-fine or highly integrated CMOS LSIs. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing an SOI wafer. Disclosure of the invention
  • a method for producing an SOI wafer of the present invention comprises:

Abstract

A second Si layer (23), a first SiGe layer (22), and a first Si layer (21) are formed as a multilayer epitaxial layer in this order on a bond wafer (2). A hydrogen high-concentration layer is formed in the second Si layer (23) by hydrogen ion implantation, and a bonding heat treatment and separation are conducted. A multilayer body, as an epitaxial layer to be separated, comprising the first Si layer (21), the first SiGe layer (22), and the separated second Si layer (23) is formed in one bonded piece on a silicon oxide layer (3). The thus separated second Si layer (23) is selectively etched by using the first SiGe layer (22a) as an etch stop layer. Thus, an SOI wafer can be manufactured such that both the film thickness uniformity of a wafer and that of wafers can be reduced to a sufficiently low level even if the required film thickness level of the SOI layer is very low.

Description

明 細 書  Specification
S O I ゥユーハの製造方法 技術分野 S O I ゥ Yuha manufacturing method
本発明は、 S O I ゥエーハの製造方法に関する。 背景技術  The present invention relates to a method for manufacturing an SOI wafer. Background art
携帯電話等の移動体通信においては、 数 1 0 0 MH z以上の高周波信号を取り扱 うのが一般的となっており、 高周波特性の良好な半導体デバイスが求められている。 例えば、 C M O S— I Cや高耐圧型 I C等の半導体デバイスには、 シリコン単結晶 基板 (以下、 ベースウェーハともいう) 上にシリコン酸化膜絶縁体層を形成し、 そ の上に別のシリコン単結晶層を S O I (Si l icon on Insulator) 層として積層形成 した、 いわゆる S O Iゥェ一ハが使用されている。 これを高周波用の半導体デバイ スに使用する場合、 高周波損失低減のため、 ベースウェーハとして高抵抗率のシリ コン単結晶を使用することが必要である。  In mobile communications such as mobile phones, it is common to handle high-frequency signals of several hundred MHz or higher, and semiconductor devices with good high-frequency characteristics are required. For example, a semiconductor device such as a CMOS IC or a high withstand voltage IC has a silicon oxide film insulator layer formed on a silicon single crystal substrate (hereinafter also referred to as a base wafer), and another silicon single crystal is formed thereon. So-called SOI wafers, in which layers are stacked as SOI (silicon on insulator) layers, are used. When this is used for high-frequency semiconductor devices, it is necessary to use a high-resistivity silicon single crystal as a base wafer to reduce high-frequency loss.
ところで、 S〇 I ゥエーハの代表的な製造方法として貼り合わせ法がある。 この 貼り合わせ法は、 ベースウェーハとなる第一 リコン単結晶基板と、 デバイス形成 領域である S O I層となる第二シリコン単結晶基板 (以下、 ボンドゥエーハともい う) とをシリコン酸化膜を介して貼り合わせた後、 ボンドゥエーハを所望の膜厚ま で減厚し、 薄膜化することによりボンドゥエーハを S O I層とするものである。 ボンドゥエ一ハを減厚する方法としては、 以下のようなスマートカット法 (商標 名) が周知である。 これは、 ボンドゥエーハの貼り合わせ面 (第一主表面とする) に対し、 一定深さ位置にイオン注入層 (微小気泡層) が形成されるように水素ある いは希ガスをイオン注入し、 貼り合わせ後に該イオン注入層にてボンドゥエーハを 剥離するものである。 By the way, there is a bonding method as a typical manufacturing method of SII IHA. In this bonding method, a first silicon single crystal substrate serving as a base wafer is bonded to a second silicon single crystal substrate (hereinafter also referred to as a bond wafer) serving as an SOI layer serving as a device formation region via a silicon oxide film. Then, the bond wafer is reduced to a desired film thickness and thinned to make the bond wafer an SOI layer. The following smart cut method (trade name) is well known as a method for reducing the thickness of bondue. This is because hydrogen or a rare gas is ion-implanted so that an ion-implanted layer (microbubble layer) is formed at a fixed depth position with respect to the bonding surface (referred to as the first main surface) of Bondueha. After the alignment, the bond injection It peels off.
し力 し、 上記の従来のスマートカット法には、 以下のような欠点がある。 すなわ ち、 剥離後に得られる SO Iゥエーハは SO I層の表面に、 イオン注入に伴うダメ ージ層が形成され、 剥離面そのものの粗さも通常製品レベルの S i ゥヱーハの鏡面 と比べて大きくなる。 従来、 このダメージ層を除去するために、 剥離後の SO I層 の表面を、 研磨代の小さい鏡面研磨 (タツチボリッシュと通称され、 機械的化学的 研磨が用いられる) により鏡面化することが行なわれてきた。 この方法を用いると、 得られる S O I層の膜厚の分布が、 同一ゥヱ一ハ内の標準偏差値 σ 1にて 1. 5 〜2 nm程度生ずる。 また、 同一仕様ゥエーハロットにおけるゥエーハ間の、 膜厚 の標準偏差 ί直 σ 2では 3 n m程度以上の分布を生ずる。  However, the conventional smart cut method described above has the following disadvantages. In other words, the SOI wafer obtained after peeling has a damage layer formed by ion implantation on the surface of the SOI layer, and the roughness of the peeled surface itself is larger than the mirror surface of the Si wafer at the product level. Become. Conventionally, in order to remove this damaged layer, the surface of the SOI layer after peeling has been required to be mirror-finished by mirror polishing with a small polishing allowance (commonly referred to as “touch ball polishing” and using mechanical and chemical polishing). Has been done. When this method is used, the resulting thickness distribution of the SOI layer is about 1.5 to 2 nm with a standard deviation value σ1 within the same range. In addition, a distribution of about 3 nm or more occurs in the standard deviation of the film thickness and the standard σ2 between the aehs of the aha lots of the same specification.
こうした膜厚のばらつきは、 現状の鏡面研磨技術の水準からすれば不可避的なも のであり、 SO I層の膜厚が 1 00 nm程度以上の膜厚に留まる限りは、 特に大き な問題となるものではない。 しかしながら、 近年、 SO I ゥエーハの主要な用途で ある CMO S— L S I等においては、 素子の微細化及び高集積化の傾向はますます 著しくなつており、 1 9 9 0年代は 1 0 0 nm程度で超薄膜と称されていたものも、 今ではさして驚くに値するものではなくなつてしまった。 現在、 超薄膜 SO I層と して求められている平均膜厚は 1 00 nmを大きく下回り、 数 1 0 nm (例えば 2 0〜5 0 nm) から場合により 1 0 n m程度にもなつている。 この場合、 上記のよ うな膜厚不均一のレベルは、 狙いとする平均膜厚の 1 0〜数 1 0%にも及び、 SO Iゥエーハを用いた半導体デバイスの品質ばらつきや、 製造歩留まり低下に直結し てしまうことはいうまでもない。  Such a variation in film thickness is inevitable in view of the current level of mirror polishing technology, and becomes a particularly serious problem as long as the thickness of the SOI layer is not more than about 100 nm. Not something. However, in recent years, the trend of miniaturization and high integration of elements in CMOS-LSIs, etc., which are the main applications of SOI wafers, has become more and more remarkable. What used to be called ultra-thin was no longer surprising. At present, the average thickness required for ultra-thin SOI layers is well below 100 nm, ranging from a few 10 nm (for example, 20 to 50 nm) to about 10 nm in some cases. . In this case, the level of non-uniformity of the film thickness as described above reaches 10% to several 10% of the target average film thickness, resulting in quality variation of semiconductor devices using SOI wafers and reduction in manufacturing yield. Needless to say, they are directly connected.
本発明の課題は、 SO I層の要求膜厚レベルが非常に小さい場合においても、 ゥ ェーハ内の膜厚均一性及びゥューハ間の膜厚均一性の双方を十分小さレ、レベルに軽 減することが可能であり、 ひいては超微細あるいは高集積度の CMO S— L S I等 に加工した場合においても、 品質ばらつきを抑制し製造歩留まりを向上させること ができる S O I ゥヱーハの製造方法を提供することにある。 発明の開示 An object of the present invention is to reduce both the film thickness uniformity within a wafer and the film thickness uniformity between wafers to a sufficiently small level even when the required film thickness level of the SOI layer is very small. It is possible to suppress quality variation and improve manufacturing yield even when processing into ultra-fine or highly integrated CMOS LSIs. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing an SOI wafer. Disclosure of the invention
上記課題を解決するために、 本発明の S O Iゥ ーハの製造方法は、  In order to solve the above problems, a method for producing an SOI wafer of the present invention comprises:
第二シリコン単結晶基板 (ボンドゥエーハに相当する) の第一主表面上に、 各々 S i X G e ! _ χ (ただし、 0≤ χ≤ 1 ) からなる単位層を、 隣接する単位層同士の混 晶比 Xが互いに相違するように積層した多層ェピタキシャル層を形成するェピタキ シャル成長工程と、 Second silicon (corresponding to Bondueha) single crystal substrate first major surface of each S i X G e! _ Χ ( However, 0≤ χ≤ 1) a unit layer consisting of, between the adjacent unit layers An epitaxy growth step of forming a multilayer epitaxy layer laminated so that the crystal ratio X is different from each other;
多層ェピタキシャル層をなす単位層のうち、 最表層部をなす単位層から見て一層 以上基板側に位置する単位層または前記第二シリコン単結晶基板内を剥離対象領域 として、 多層ェピタキシャル層の最表面側から水素イオンまたは希ガスイオンの少 なくとも一方を注入することにより、 剥離対象領域内にイオン注入層を形成するィ オン注入層形成工程と、  Of the unit layers forming the multilayer epitaxy layer, the unit layer located at least one side on the substrate side or the inside of the second silicon single crystal substrate as viewed from the unit layer forming the outermost layer portion as a region to be peeled off, Implanting at least one of hydrogen ions or rare gas ions from the outermost surface to form an ion implanted layer in the region to be stripped;
第二シリコン単結晶基板に形成された多層ェピタキシャル層の最表面と、 該第二 シリコン単結晶基板とは別に用意された第一シリコン単結晶基板 (ベースウェーハ に相当する) の第一主表面との少なくともいずれかに絶縁膜を形成し、 該絶縁膜を 介して多層ェピタキシャル層と前記第二シリコン単結晶基板とを結合するとともに、 ィォン注入層において、 多層ェピタキシャル層の当該ィォン注入層よりも絶縁膜側 に位置する部分 (以下、 被剥離ェピタキシャル層部分という) を、 第一シリコン単 結晶基板に結合した状態で、 第二シリコン単結晶基板側の残余の部分から剥離する 結合 ·剥離工程と、  An outermost surface of the multilayer epitaxial layer formed on the second silicon single crystal substrate, and a first main surface of a first silicon single crystal substrate (corresponding to a base wafer) prepared separately from the second silicon single crystal substrate An insulating film is formed on at least one of the above, and the multilayer epitaxy layer and the second silicon single crystal substrate are coupled via the insulating film, and in the ion injection layer, the ion injection layer of the multilayer epitaxy layer is formed. A portion located on the insulating film side (hereinafter, referred to as an epitaxial layer portion to be peeled) is bonded to the first silicon single crystal substrate and is separated from the remaining portion on the second silicon single crystal substrate. A peeling step;
第一シリコン単結晶基板に絶縁層を介して結合された被剥離ェピタキシャル層部 分のうち、 絶縁層と接して位置するものを含む 1以上の単位層を S O I層として残 しつつ、 それよりも剥離面側に位置する 1以上の単位層を、 G e含有率の差に基づ いて選択エッチングするエッチング工程と、 を含むことを特徴とする。 なお、 本明細書において 「SO I層」 とは、 「絶縁層 上のシリコン層」 という文字通りの概念に限定されるものではなく、 S i xG e i_ x ( 0≤ x≤ 1 ) からなる単位層が絶縁層上に形成されている場合も、 SO I層の 概念に含まれるものとする。 While leaving one or more unit layers, including those located in contact with the insulating layer, of the separated epitaxial layer portion bonded to the first silicon single crystal substrate via the insulating layer, An etching step of selectively etching one or more unit layers located on the release surface side based on the difference in Ge content, It is characterized by including. Note that "SO I layer" herein consists not limited to the literal concept of "silicon layer on the insulating layer", S i x G ei _ x (0≤ x≤ 1) The case where the unit layer is formed on the insulating layer is also included in the concept of the SOI layer.
上記本発明の方法においては、 第二シリコン単結晶基板を SO I層に減厚するた めに、 イオン注入により形成されるイオン注入層にて SO I層を剥離する、 いわゆ るスマートカット法を採用する。 この際、 S i xG e i x (ただし、 0≤ χ≤ 1) からなる単位層が、 隣接するもの同士の混晶比 Xが互いに相違するように複数積層 された多層ェピタキシャル層として、 第二シリコン単結晶基板上に形成する。 この 多層ェピタキシャル層には、 SO I層として残すべき部分よりも深層に (つまり基 板側に) 位置する単位層または基板を剥離対象領域として、 最表面側から水素等に よりイオン注入することにより、 該剥離対象領域にイオン注入層が形成される。 こ の状態で、 第二シリコン単結晶基板の多層ェピタキシャル層を、 絶縁層を介して第 ーシリコン単結晶基板に結合し、 イオン注入層にて剥離を行なうと、 第一シリコン 単結晶基板には、 多層ェピタキシャル層の当該イオン注入層よりも絶縁層側に位置 する部分、 つまり SO I層となるべき被剥離ェピタキシャル層部分が該絶縁層を介 して結合される。 In the above-mentioned method of the present invention, the so-called smart cut method, in which the SOI layer is separated by an ion implantation layer formed by ion implantation in order to reduce the thickness of the second silicon single crystal substrate to the SOI layer, Is adopted. At this time, S i x G eix (However, 0≤ χ≤ 1) unit layer consisting of the, as a multilayer Epitakisharu layers stacked as mixed crystal ratio X of adjacent ones are different from each other, the second It is formed on a silicon single crystal substrate. In this multilayer epitaxial layer, ions are implanted with hydrogen or the like from the outermost surface side with the unit layer or substrate located deeper than the part to be left as the SOI layer (that is, on the substrate side) as the region to be peeled. Thereby, an ion implantation layer is formed in the region to be separated. In this state, when the multilayer epitaxial layer of the second silicon single crystal substrate is bonded to the first silicon single crystal substrate via the insulating layer and peeled off by the ion implantation layer, the first silicon single crystal substrate becomes The portion of the multilayer epitaxial layer located on the insulating layer side with respect to the ion-implanted layer, that is, the portion of the separated epitaxial layer to be the SOI layer is bonded via the insulating layer.
剥離された被剥離ェピタキシャル層部分の剥離面には、 水素イオン等の打ち込み によりダメージ層が形成される。 し力、し、 本発明によると、 その後、 被剥離ェピタ キシャル層部分の剥離面側に位置する 1以上の層を、 G e含有率の差に基づいて選 択エッチングするので、 ダメージ層は問題なく除去される。 そして、 選択エツチン グ後に残された単位層が SO I層として用いられるので、 タツチボリッシユエ程が 不要となり、 ゥエーハ内のみならずゥエーハ間においても、 膜厚分布が極めて良好 な SO I層を得ることができる。  A damaged layer is formed on the peeled surface of the peeled epitaxy layer portion by implantation of hydrogen ions or the like. According to the present invention, one or more layers located on the peeling surface side of the portion of the epitaxial layer to be peeled are selectively etched based on the difference in Ge content. Removed without. Then, since the unit layer left after the selective etching is used as the SOI layer, the thickness of the SOI layer is not required as much as that of the contact hole, so that the SOI layer having a very good film thickness distribution not only within the wafer but also between the wafers can be obtained. Obtainable.
なお、 選択エッチングは、 剥離面側の最上層に位置する層のみを除去するように 行ってもよいし、 2層以上の単位層に対し、 選択エッチングを順次繰り返すように してもよレ、。 後者は膜厚均一性をさらに高める上で有効である。 Selective etching should be performed so that only the uppermost layer on the release surface side is removed. Alternatively, the selective etching may be sequentially repeated for two or more unit layers. The latter is effective in further improving the film thickness uniformity.
上記本発明の方法によれば、 得られる S O I層の膜厚均一性は、 ェピタキシャル 層の膜厚均一性に依存するので、 同一ゥユーハ内の膜厚の標準偏差値にて例えば 0 · 4 n m以下に確保できる。 また、 同一仕様のゥエーハ間の標準偏差値にて 2 n m以 下に確保することもできる。 その結果、 S O I層が 2 0 n m以下に超薄膜化される 場合でも、 ゥエーハ内及びゥエーハ間の膜厚バラツキを、 十分実用に耐える範囲に まで軽減することが可能となる。  According to the method of the present invention, since the thickness uniformity of the obtained SOI layer depends on the thickness uniformity of the epitaxial layer, the standard deviation of the film thickness within the same wafer is, for example, 0.4 nm. The following can be secured. In addition, it is possible to secure the standard deviation between ゥ and ゥ of the same specifications to 2 nm or less. As a result, even when the thickness of the SOI layer is reduced to 20 nm or less, it is possible to reduce the variation in the film thickness within the wafer and between the wafers to a range that can sufficiently withstand practical use.
なお、 本発明は、 例えば単一の S i層からなる S O I層を形成する場合に適用可 能である。 この場合、 被剥離ェピタキシャル層部分は、 絶縁層側から第一の S i層 及び第一の S i G e層の少なくとも 2つの層からなり、 エッチング工程は、 第一の S i層をエッチストップ層として、 第一の S i G e層を選択エッチングする工程を 含むものとする。 そして、 第一の S i層を S O I層として残すことにより、 単一の S i層からなる S O I層を容易に得ることができる。 例えば、 エッチング工程にお いて、 第一の S i G e層の選択エッチングのみを行なう場合、 イオン注入層に基づ く剥離面を該第一の S i G e層に形成すればよい。 他方、 2つ以上の層に対して選 択エッチングを順次繰り返す場合は、 必要に応じて第一の S i G e層以降にさらに S i層あるいは S i G e層を積層し、 最初の選択エッチングを行なうべき領域にて 上記の剥離を行なうこととなる。  The present invention is applicable, for example, when forming a SOI layer composed of a single Si layer. In this case, the stripped epitaxial layer portion is composed of at least two layers of the first Si layer and the first Si Ge layer from the insulating layer side, and the etching step etches the first Si layer. As the stop layer, a step of selectively etching the first SiGe layer is included. By leaving the first Si layer as the SOI layer, an SOI layer composed of a single Si layer can be easily obtained. For example, in a case where only the first SiGe layer is selectively etched in the etching step, a peeled surface based on the ion-implanted layer may be formed in the first SiGe layer. On the other hand, when the selective etching is sequentially repeated for two or more layers, if necessary, an additional Si layer or SiGe layer is laminated after the first SiGe layer, and the first selection is performed. The above peeling is performed in the region where the etching is to be performed.
—方、 S O I層は、 S i層と S i G e層とのヘテロ接合により形成されたものと することもできる。 この場合、 絶縁層側に S i層が位置する場合 (第一態様) と、 その逆、 つまり S i G e層が位置する場合 (第二態様) の 2通りがある。  —On the other hand, the SOI layer may be formed by a heterojunction between the Si layer and the SiGe layer. In this case, there are two cases: a case where the Si layer is located on the insulating layer side (first embodiment) and a converse case, that is, a case where the Si Ge layer is located (second embodiment).
例えば、 被剥離ェピタキシャル層部分は、 絶縁層側からこの順序で積層される第 一の S i層、 第一の S i X G e (ただし、 0≤ x < 1 ) 層及び第二の S i層の 少なくとも 3つの層からなるものとすることができる。 この場合、 エッチング工程 は、 第一の S i X G e 層をエッチストップ層として、 第二の S i層を選択エツ チングする工程を含む。 第二の S i層を選択エッチングする工程で終了すれば、 S i層と S i G e層とのヘテロ接合からなる前記第一態様の S O I層が得られるし、 この後さらに第一の S i層をエッチストップ層として第一の S i X G e 層を選 択エッチングすれば、 第一の S i層からなる S O I層を得ることができる。 後者の 場合、 最低 2回の選択エッチングが繰り返されることで、 膜厚均一性をより高める ことができる。 なお、 イオン注入層に基づく剥離面は、 多層ェピタキシャル層中に 形成された第二の S i層か、 又は第二 S i単結晶基板の第二の S i層となるべき表 層部中に形成することができる。 すなわち、 第二の S i層は、 多層ェピタキシャル 層に含まれるものであってもよいし、 イオン注入層を第二シリコン単結晶基板内に 形成し、 該ィオン注入層にて第二シリコン単結晶基板の一部を剥離させることによ り得られる剥離 S i層であっても、 いずれでもよい。 For example, the layer to be peeled is composed of the first S i layer, the first S i X Ge (where 0≤ x <1) layer and the second S layer stacked in this order from the insulating layer side. It can be composed of at least three layers of i-layer. In this case, the etching process It is the first S i X G e layer as an etch stop layer, comprising the step of selecting Etsu quenching the second S i layer. When the step of selectively etching the second Si layer is completed, the SOI layer of the first embodiment including a heterojunction of the Si layer and the SiGe layer is obtained. the i layer when selecting etching the first S i X G e layer as an etch stop layer, it is possible to obtain an SOI layer consisting of the first S i layer. In the latter case, the film thickness uniformity can be further improved by repeating the selective etching at least twice. The peeled surface based on the ion-implanted layer may be located in the second Si layer formed in the multilayer epitaxial layer or in the surface layer to be the second Si layer of the second Si single crystal substrate. Can be formed. That is, the second Si layer may be included in the multilayer epitaxial layer, or the ion implantation layer is formed in the second silicon single crystal substrate, and the second silicon layer is formed in the ion implantation layer. The release Si layer obtained by removing a part of the crystal substrate may be any.
S i層と S i G e層とのヘテロ接合からなる前記第二態様の S O I層は、 引っ張 り歪みを内在した歪み S i層を利用した高速 nチャネル MO S トランジスタの製造 に好適に使用できる。 このような S O I層を得るためには、 被剥離ェピタキシャル 層部分を、 絶縁層側からこの順序で積層される第一の S i G e層、 第一の S i層及 び第二の S i G e層の少なくとも 3つの層からなるものとして形成するようにする。 この場合、 エッチング工程は、 第一の S i層をエッチス トップ層として、 第二の S i G e層を選択エッチングする工程を含むものとする。 そして、 第一の S i層と第 一の S i G e層とを S O I層として残すことにより、 S i S i G eヘテロ接合構 造からなる S O I層を容易に得ることができる。 例えば、 エッチング工程において、 第二の S i G e層の選択エッチングのみを行なう場合、 イオン注入層に基づく剥離 面を第二の S i G e層に形成すればよい。 他方、 2つ以上の層に対して選択エッチ ングを順次繰り返す場合は、 第二の S i G e層以降にさらに S i層あるいは S i G e層を積層し、 最初の選択ェツチングを行なう領域中にて上記の剥離を行なうこと となる ( 図面の簡単な説明 The SOI layer according to the second embodiment, which is composed of a heterojunction of a Si layer and a SiGe layer, can be suitably used for manufacturing a high-speed n-channel MOS transistor using a strained Si layer having a tensile strain. . In order to obtain such an SOI layer, the first layer, the first Si layer, and the second S The iGe layer is formed of at least three layers. In this case, the etching step includes a step of selectively etching the second Si Ge layer using the first Si layer as an etch stop layer. Then, by leaving the first Si layer and the first SiGe layer as SOI layers, an SOI layer having a SiSiGe heterojunction structure can be easily obtained. For example, in the case where only the selective etching of the second SiGe layer is performed in the etching step, a peeled surface based on the ion-implanted layer may be formed in the second SiGe layer. On the other hand, when selective etching is sequentially repeated for two or more layers, an additional Si layer or SiGe layer is stacked after the second SiGe layer, and the area where the first selective etching is performed is performed. Performing the above peeling in ( Brief description of the drawings
図 1は、 本発明による SO Iゥエーハの製造工程の説明図。  FIG. 1 is an explanatory view of a manufacturing process of an SOI wafer according to the present invention.
図 2 Aは、 図 1における多層ェピタキシャル層の厚さと水素高濃度層の形成深さ との関係を示す第一の図。  FIG. 2A is a first diagram showing the relationship between the thickness of the multilayer epitaxial layer and the formation depth of the high hydrogen concentration layer in FIG.
図 2 Bは、 同じく第二の図。  Figure 2B is also the second figure.
図 3は、 本発明による SO Iゥエーハの製造工程の第一変形例を示す図。  FIG. 3 is a view showing a first modification of the manufacturing process of the SOI wafer according to the present invention.
図 4は、 同じく第二変形例を示す工程説明図。 発明を実施するための最良の形態  FIG. 4 is a process explanatory view showing a second modified example. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下、 本発明を実施するための最良の形態について述べる。  Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
図 1は本発明に係る SO Iゥユーハの製造方法を、 概略的に説明するものである。 まず、 工程 (a) に示す第一シリコン単結晶基板としてのベースウェーハ 1と、 ェ 程 (b) に示す第二シリコン単結晶基板としてのボンドゥエ一ハ 2とを用意する。 図 1の実施形態では、 工程 (a ) に示すように、 ベースウェーハ 1の第一主表面 1 aに、 絶縁膜としてのシリコン酸化膜 3を形成している。 このシリコン酸化膜 3の 形成は、 例えば、 ウエット酸化により形成することができるが、 CVD (Chemical Vapor Deposition) 等の方法を採用することも可能である。 シリコン酸化膜の膜厚 t xは、 例えば 0. 05〜2 /im程度の周知の値とする。 なお、 絶縁膜としては、 シリコン酸化膜 3に代えてサファィァ薄膜やダイャモンド薄膜を採用することもで きる。  FIG. 1 schematically illustrates a method for manufacturing an SOI wafer according to the present invention. First, a base wafer 1 as a first silicon single crystal substrate shown in the step (a) and a bondue 2 as a second silicon single crystal substrate shown in the step (b) are prepared. In the embodiment of FIG. 1, a silicon oxide film 3 as an insulating film is formed on the first main surface 1a of the base wafer 1, as shown in step (a). This silicon oxide film 3 can be formed by, for example, wet oxidation, but it is also possible to adopt a method such as CVD (Chemical Vapor Deposition). The thickness tx of the silicon oxide film is a known value, for example, about 0.05 to 2 / im. Note that, as the insulating film, a sapphire thin film or a diamond thin film can be used instead of the silicon oxide film 3.
一方、 ボンドゥエーハ 2には、 工程 (c) に示すように、 第一の S i G e層 2 2 及び第一の S i層 2 1がこの順序で交互に積層された多層ェピタキシャル層が形成 される。 S i層 2 1の成長は、 シランを用いた公知の CVDiChemical Vapor Deposition)法により、 また、 3 1 06層2 2の成長は、 シラン及びゲルマンを用い た CVD法により、 実施することができる。 なお、 図 1ではべ一スウェーハ 1のみ にシリコン酸化膜 3を形成した例を示しているが、 1 0〜数 1 0 nm程度の薄い酸 化膜であれば、 ボンドゥエーハ 2上の S i層 2 1の表面にシリコン酸化膜を形成す ることもできる。 すなわち、 通常行われる 1 000°C以上の高温での酸化を行うと、 S i G e層の組成が変化してしまうため好ましくないが、 薄い膜厚に限定すれば酸 化温度を十分に下げられるのでその心配がない。 酸化膜厚が不足する場合はベース ゥエーハにも酸化膜を形成し、 酸化膜同士の結合とすればよい。 このように、 S i 層 2 1の表面に若干でも酸化膜を形成すれば、 結合界面と SO I層とを離間するこ とができ、 結合界面に生じやすい汚染や界面準位などの SO I層への悪影響を排除 することができる。 On the other hand, as shown in step (c), the bond epitaxial layer 2 has a multilayer epitaxial layer in which the first Si layer 22 and the first Si layer 21 are alternately stacked in this order. Is done. The growth of the Si layer 21 is performed by using a well-known CVD The growth of the 310 layer 22 can be performed by a CVD method using silane and germane. Although FIG. 1 shows an example in which the silicon oxide film 3 is formed only on the base wafer 1, if the oxide film is as thin as 10 to several 10 nm, the Si layer 2 on the bond wafer 2 may be used. A silicon oxide film can also be formed on the surface of (1). In other words, oxidization at a high temperature of 1,000 ° C or more, which is usually performed, is not preferable because the composition of the SiGe layer changes, but if the thickness is limited to a small film thickness, the oxidation temperature can be sufficiently lowered. There is no need to worry. If the oxide film thickness is insufficient, an oxide film may be formed on the base wafer and the oxide films may be bonded together. As described above, if an oxide film is formed even slightly on the surface of the Si layer 21, the bonding interface and the SOI layer can be separated from each other, and SOI such as contamination and interface states that easily occur at the bonding interface can be formed. Adverse effects on the stratum can be eliminated.
次に、 多層ェピタキシャル層の最表面からイオン打ち込み法により例えば水素ィ オン注入を行なうことにより、 ボンドゥエーハ 2内に水素高濃度層 (イオン注入 層) 4を形成する。 最終的に得るべき SO I層は、 第一の S i層 2 1により構成さ れる。  Next, a high-concentration hydrogen layer (ion-implanted layer) 4 is formed in the bond wafer 2 by, for example, implanting hydrogen ions from the outermost surface of the multilayer epitaxial layer by ion implantation. The SOI layer to be finally obtained is constituted by the first Si layer 21.
また、 スムーズで平滑な剥離を行なうには、 水素イオンの注入量 (ドーズ量) を 1 X 1 016個 Zcm2〜: I X 1 017個 cm2、 とすることが望ましい。 水素ィォ ンの注入量が 1 X 1 016個/ c m2未満では正常な剥離が不能となり、 1 X 1 017 個 Z c m2を超えるとイオン打ち込み量が過度に増大するため工程が長時間化し、 製造能率の低下が避けがたくなる。 Further, in order to perform a smooth peel smoothly, injection of hydrogen ions (dose) of 1 X 1 0 16 pieces Zcm 2 ~: IX 1 0 17 atoms cm 2, and it is desirable to. Injection volume of hydrogen I O emissions becomes impossible normal peeling is less than 1 X 1 0 16 atoms / cm 2, 1 X 1 0 17 or Z cm 2 by weight, the process for ion implantation amount is excessively increased in length As time goes on, it will be unavoidable that production efficiency will decrease.
次に、 ベースウェーハ 1及びボンドゥエーハ 2の各主表面を洗浄液にて洗浄した 後、 工程 (e) に示すように、 シリコン酸化膜 3の形成側にて重ね合わせた後、 4 00〜600°C程度の熱処理を加えることによって水素高濃度層 4で剥離すること ができる (工程 (f ) ) 。 その後必要に応じて結合強度を高めるための結合熱処理 を行なう。 この結合熱処理は、 800〜 1 000 °C程度の範囲で行なうことが望ま しい。 温度が 800°C未満では結合力の確保が不十分となり、 1000°Cを超える と、 多層ェピタキシャル層をなす S i層 2 1と S i G e層 2 2との界面の G e濃度 プロファイルが、 拡散により急峻性を失い、 選択エッチング後の SO I層の表面が 荒れたり、 あるいは SO I層の膜厚分布が悪化したりする不具合につながる。 尚、 結合熱処理のみを行ない、 剥離熱処理を省略することもできる。 Next, after cleaning the main surfaces of the base wafer 1 and the bond wafer 2 with a cleaning liquid, as shown in the step (e), they are superposed on the side where the silicon oxide film 3 is formed. By applying a degree of heat treatment, the layer can be peeled off at the hydrogen-rich layer 4 (step (f)). Thereafter, a bonding heat treatment for increasing the bonding strength is performed as necessary. This bonding heat treatment is desirably performed in the range of about 800 to 1 000 ° C. New If the temperature is lower than 800 ° C, the bonding strength is insufficient, and if the temperature is higher than 1000 ° C, the Ge concentration profile at the interface between the Si layer 21 and the Si Ge layer 22 which form a multi-layer epitaxial layer. However, the steepness is lost due to the diffusion, leading to a problem that the surface of the SOI layer after the selective etching is roughened or the thickness distribution of the SOI layer is deteriorated. Note that only the bonding heat treatment may be performed, and the peeling heat treatment may be omitted.
工程 (f ) に示すように、 ボンドゥエ一八 2の多層ェピタキシャル層は、 前記し た水素高濃度層 4の概ね濃度ピーク位置において剥離するとともに、 被剥離ェピタ キシャル層部分、 すなわち、 シリコン酸化膜 3側から、 第一の S i層 2 1、 第一の S i G e層 2 2及び剥離したボンドゥエーハ 2の一部からなる S i層 (第二の S i 層に相当する :以下、 剥離 S i層という) 2 3の順で積層された積層体が、 ベース ゥエーハ 1上のシリコン酸化膜 3を介して結合 ·一体化される。  As shown in the step (f), the multi-layered epitaxial layer of Bondue 182 is peeled at the above-mentioned concentration peak position of the high-concentration hydrogen layer 4, and the portion of the epitaxial layer to be peeled, ie, the silicon oxide film From the three sides, the first Si layer 21, the first Si Ge layer 22, and the Si layer composed of a part of the peeled bondue wafer 2 (corresponding to the second Si layer: hereafter, peeling The stacked body in the order of 23 is bonded and integrated via the silicon oxide film 3 on the base wafer 1.
このとき、 剥離 S i層 2 3の最表面にはイオン注入に伴うダメージ層が形成され るが、 本実施形態では、 このダメージ層を除去するための、 従来のようなタツチポ リツシュを行なわない。 これは、 後述する選択エッチング時にダメージ層を化学的 に除去できるためである。 該選択エッチングにより、 極めて良好な SO I層の JI莫厚 分布が形成されるが、 これを却って悪化させるようなタツチボリッシュは、 むしろ 実施しないことが望ましいといえる。 ただし、 選択エッチング時のエッチング代よ りも研磨代の十分小さいポリッシュであれば、 その実施を妨げるものではない。 次に、 工程 (g) に示すように、 剥離 S i層 2 3を選択エッチングする。 この選 択エッチングは、 S i と S i G eとのエッチング速度が異なるエッチング液を用い て、 剥離 S i層 2 3と第一の S i G e層 2 2との界面付近でエッチングが止まるよ うにする。 この時、 S i G eに対して S iを選択的にエッチングするためのエッチ ング液 (以下、 第一型エッチング液という) としては、 KOHと K2C r 27とプ ロパノールとの混合溶液が適当である (参考文献; Applied Physics Letters, 56 (1990), 373 - 375) 。 続いて、 (h) に示すように、 S i G e層 2 2をエツチン グすることにより、 残った第一の S i層 2 1が SO I層 7となる。 このような選択 エッチングを用いて SO I層 7を形成することにより、 タツチボリッシュを主体に SO I層の減厚を行なう従来の方法と比較して、 ゥ ーハ内のみならずゥエーハ間 においても、 膜厚分布が極めて良好な SO I層を得ることができる。 また、 SO I 層の剥離のための水素イオン打ち込みによるダメージ層は、 このエッチングにより 問題なく除去される。 具体的には、 図 2 Aに示すように、 得られる SO I層 7の膜 厚 tの均一性を、 同一ゥエーハ内の膜厚の標準偏差値 σ 1にて例えば 0. 4 nm 以下に確保でき、 図 2 Bに示すように、 同一仕様のゥエーハ間の膜厚 t (= t 1, t 2, t 3) の標準偏差値 σ 2にて 2 nm以下に確保することもできる。 特に、 SO I層 7が 20 nm以下 (例えば 1 0 nm) に超薄膜化される場合でも、 ゥエー ハ内及びゥエーハ間の膜厚バラツキを、 十分実用に耐える範囲にまで軽減すること が可能となる。 At this time, a damage layer due to ion implantation is formed on the outermost surface of the peeled Si layer 23, but in the present embodiment, a conventional touch-polishing for removing the damage layer is not performed. This is because the damaged layer can be chemically removed during the selective etching described later. By the selective etching, an extremely good JI distribution of the SOI layer is formed, but it can be said that it is preferable to avoid performing a touch-bolishing which worsens this. However, this does not hinder the polishing if the polishing allowance is sufficiently smaller than the etching allowance during the selective etching. Next, as shown in step (g), the exfoliated Si layer 23 is selectively etched. In this selective etching, etching stops near the interface between the exfoliated Si layer 23 and the first Si Ge layer 22 using an etching solution having different etching rates for Si and Si Ge. I will do it. At this time, S i G e etch ing solution for selectively etching the S i with respect to (hereinafter, referred to as a first type etching solution) as the, KOH and K 2 and C r 27 and flop propanol A mixed solution is suitable (references; Applied Physics Letters, 56 (1990), 373-375). Subsequently, as shown in (h), the SiGe layer 22 As a result, the remaining first Si layer 21 becomes the SOI layer 7. By forming the SOI layer 7 by using such selective etching, compared with the conventional method of reducing the thickness of the SOI layer mainly by using touch varnish, not only within the wafer but also between the wafers Also, an SOI layer having an extremely good film thickness distribution can be obtained. In addition, a layer damaged by hydrogen ion implantation for stripping the SOI layer can be removed without any problem by this etching. Specifically, as shown in FIG. 2A, the uniformity of the obtained film thickness t of the SOI layer 7 is secured to, for example, 0.4 nm or less at the standard deviation σ1 of the film thickness in the same wafer. As shown in Fig. 2B, the standard deviation σ2 of the film thickness t (= t1, t2, t3) between wafers of the same specification can be secured to 2 nm or less. In particular, even when the SOI layer 7 is ultra-thin to 20 nm or less (for example, 10 nm), it is possible to reduce the variation in film thickness within and between wafers to a range that can sufficiently withstand practical use. Become.
なお、 より簡便な方法としては、 1回の選択エッチングにより第一の S i層 2 1 からなる SO I層 7を得ることもできる。 図 3は、 その一例を示している。 すなわ ち、 (a) に示すように、 ボンドゥエーハ 2上に多層ェピタキシャル層として第一 の S i G e層 2 2及び第一の S i層 2 1をこの順序に形成し、 該多層ェピタキシャ ル層の最表面から水素イオンを打ち込むことにより、 第一の S i G e層 22内に水 d X素高濃度層を形成して、 (b) に示すように結合熱処理及び剥離を行なう。 す ると、 (c) に示すようにシリコン酸化膜 3上には被剥離ェピタキシャル層部分と して、 第一の S i層 2 1及び剥離した第一の S i G e層 2 2 aからなる積層体が結 合 ·一体化された状態となる。  As a simpler method, the SOI layer 7 composed of the first Si layer 21 can be obtained by one selective etching. Figure 3 shows an example. That is, as shown in (a), a first SiGe layer 22 and a first Si layer 21 are formed in this order as a multi-layer epitaxy layer on Bondueha 2 and the multi-layer epitaxy is formed. By implanting hydrogen ions from the outermost surface of the metal layer, a high concentration layer of water and dX is formed in the first SiGe layer 22, and the bonding heat treatment and peeling are performed as shown in (b). Then, as shown in (c), the first Si layer 21 and the peeled first Si Ge layer 22 a are formed on the silicon oxide film 3 as an epitaxial layer to be peeled. The laminate consisting of is bonded and integrated.
この被剥離ェピタキシャル層部分に対し、 (d) に示すように、 剥離した第一の S i G e層 2 2 aを、 第一の S i層 2 1との界面付近でエッチングが止まるように 選択エッチングする。 S iに対して S i G eを選択エッチングするためのエツチン グ液 (以下、 第二型エッチング液という) としては、 HFと H2O2と CH3COO Hとの混合溶液が適当である (参考文献; Journal of Electrochemical Society, 138 ( 1991) 202-204) 。 また、 この時のエッチング方法として、 ウエットエツチン グ以外に、 ドライエッチングを用いて選択エッチングを行なうことも可能である。 これにより、 第一の S i層 2 1なる S O I層 7が得られる。 As shown in (d), the exfoliated first Si layer 22 a is removed from the epitaxial layer portion so that the etching stops near the interface with the first Si layer 21. Selective etching. HF, H 2 O 2, and CH 3 COO are used as an etching solution (hereinafter referred to as a second type etching solution) for selectively etching Si Ge with respect to Si. A mixed solution with H is suitable (Reference: Journal of Electrochemical Society, 138 (1991) 202-204). In addition, as an etching method at this time, it is also possible to perform selective etching using dry etching in addition to wet etching. Thereby, the SOI layer 7 of the first Si layer 21 is obtained.
また、 上記の方法を応用して、 S i層と S i G e層とのヘテロ接合により形成さ れた S O I層を得ることもできる。 この場合、 図 4に示すように、 被剥離ェピタキ シャル層部分を、 絶縁層 3側からこの順序で積層される第一の S i G e層 2 2、 第 一の S i層 2 1及び第二の S i G e層 2 4の少なくとも 3つの層からなるものとし て形成するようにする。 エッチング工程は、 第一の S i層 2 1をエッチストップ層 として、 第二の S i G e層 2 4を選択エッチングする工程を、 少なくとも含むもの とされる。 そして、 第一の S i層 2 1と第一の S i G e層 2 2とを S O I層として 残すことにより、 絶縁層 3側に第一の S i G e層 2 2が形成された S i / S i G e ヘテロ接合構造からなる S O I層 7を容易に得ることができる。 第一の S i層 2 1 は歪み S i となり、 高速 ηチャネル M O S トランジスタ等に好適に使用できる。 この実施形態では、 図 4の工程 ( a ) に示すように、 被剥離ェピタキシャル層部 分には、 第二の S i G e層 2 4の上に第 2の S i層をさらに積層する形で形成して いる。 ここでは、 図 1と類似の手法、 すなわち、 ボンドゥエーハ 2の表層部にィォ ン注入層 4を形成し、 結合後に該イオン注入層 4にて剥離を行なうことで、 第 2の S i層 2 3をボンドゥエーハ 2からの剥離 S i層として形成している。 そして、 ェ 程 (b ) に示すように第 2の S i層 2 3を選択エッチングし、 さらに工程 (c ) に 示すように、 第二の S i G e層 2 3の選択エッチングを行なうことにより、 S i / S i G eヘテロ接合構造からなる S O I層 7を得ている。 一方、 エッチング工程に おいて、 第二の S i G e層の選択エッチングのみを行なう場合、 イオン注入層に基 づく剥離面を第二の S i G e層 2 4内に形成すればよい。 また、 図 4 ( c ) の第一 の S i層 2 1を、 第一の S i G e層 2 2をエッチストップ層とする選択エッチング により一旦除去した後、 改めて、 その S i G e層 2 2上に S i層をェピタキシャル 成長してもよい。 この場合、 図 4 ( c ) において第一の S i層 2 1を、 新たに成長 した S i層と見直せば、 最終的に得られる積層構造は類似のものとなる。 このェピ タキシャル成長により新規形成した S i層は、 より好適な歪 S i層として活用する ことが可能である。 Further, by applying the above method, an SOI layer formed by a heterojunction between the Si layer and the SiGe layer can be obtained. In this case, as shown in FIG. 4, the epitaxial layer to be peeled is divided into the first Si layer 22, the first Si layer 21, and the first layer 21 stacked in this order from the insulating layer 3 side. The second S i Ge layer 24 is formed as at least three layers. The etching step includes at least a step of selectively etching the second Si Ge layer 24 using the first Si layer 21 as an etch stop layer. By leaving the first Si layer 21 and the first Si Ge layer 22 as SOI layers, the first Si Ge layer 22 on the insulating layer 3 side is formed. An SOI layer 7 having an i / SiGe heterojunction structure can be easily obtained. The first Si layer 21 becomes a strain Si and can be suitably used for a high-speed η-channel MOS transistor or the like. In this embodiment, as shown in step (a) of FIG. 4, a second Si layer is further laminated on the second Si Ge layer 24 in the portion of the epitaxial layer to be peeled. It is formed in shape. Here, the second Si layer 2 is formed by a method similar to that of FIG. 1, that is, by forming an ion implantation layer 4 on the surface layer of the bond wafer 2 and peeling off the ion implantation layer 4 after bonding. 3 is formed as a peeled Si layer from the bond 2. Then, the second Si layer 23 is selectively etched as shown in step (b), and the second Si layer 23 is further selectively etched as shown in step (c). As a result, an SOI layer 7 having a Si / SiGe heterojunction structure is obtained. On the other hand, when only the selective etching of the second SiGe layer is performed in the etching step, a peeled surface based on the ion-implanted layer may be formed in the second SiGe layer 24. Further, selective etching using the first Si layer 21 in FIG. 4C as an etch stop layer and the first Si layer 21 as an etch stop layer. , The Si layer may be epitaxially grown on the Si Ge layer 22 again. In this case, if the first Si layer 21 in FIG. 4 (c) is reconsidered as a newly grown Si layer, the finally obtained laminated structure is similar. The Si layer newly formed by this epitaxial growth can be used as a more suitable strained Si layer.

Claims

請 求 の 範 囲 The scope of the claims
1 . 第二シリコン単結晶基板の第一主表面上に、 各々 S i x G e (ただし、 0 ≤ χ ≤ 1 ) からなる単位層を、 隣接する単位層同士の混晶比 Xが互いに相違する ように積層した多層ェピタキシャノレ層を形成するェピタキシャル成長工程と、 前記多層ェピタキシャル層をなす単位層のうち、 最表層部をなす単位層から見て 一層以上基板側に位置する単位層または前記第二シリコン単結晶基板内を剥離対象 領域として、 前記多層ェピタキシャル層の最表面側から水素イオンまたは希ガスィ オンの少なくとも一方を注入することにより、 前記剥離対象領域内にイオン注入層 を形成するイオン注入層形成工程と、 1. On the first main surface of the second silicon single crystal substrate, a unit layer consisting of S x Ge (where 0 ≤ ≤ ≤ 1) is formed, and the mixed crystal ratios X of adjacent unit layers are different from each other. An epitaxy growth step of forming a multilayer epitaxy layer which is laminated as described above, and, among the unit layers forming the multilayer epitaxy layer, a unit layer or the unit layer located at least one more on the substrate side when viewed from the unit layer forming the outermost layer part. An ion-implanted layer is formed in the separation target region by implanting at least one of hydrogen ions and a rare gas ion from the outermost surface side of the multilayer epitaxial layer with the inside of the second silicon single crystal substrate as a separation target region. An ion implantation layer forming step,
前記第二シリコン単結晶基板に形成された前記多層ェピタキシャル層の最表面と、 該第二シリコン単結晶基板とは別に用意された第一シリコン単結晶基板の第一主表 面との少なくともいずれかに絶縁膜を形成し、 該絶縁膜を介して前記多層ェピタキ シャル層と前記第二シリコン単結晶基板とを結合するとともに、 前記イオン注入層 において、 前記多層ェピタキシャル層の当該イオン注入層よりも前記絶縁膜側に位 置する部分 (以下、 被剥離ェピタキシャル層部分という) を、 前記第一シリコン単 結晶基板に結合した状態で、 前記第二シリコン単結晶基板側の残余の部分から剥離 する結合 ·剥離工程と、  At least one of an outermost surface of the multilayer epitaxial layer formed on the second silicon single crystal substrate, and a first main surface of a first silicon single crystal substrate prepared separately from the second silicon single crystal substrate. Forming an insulating film on the crab, coupling the multilayer epitaxial layer and the second silicon single crystal substrate through the insulating film, and further comprising, in the ion-implanted layer, the ion-implanted layer of the multilayer epitaxy layer. A portion located on the insulating film side (hereinafter referred to as an epitaxial layer portion to be peeled) is peeled off from the remaining portion on the second silicon single crystal substrate side in a state of being bonded to the first silicon single crystal substrate. Bonding and peeling process
前記第一シリコン単結晶基板に前記絶縁層を介して結合された前記被剥離ェピタ キシャル層部分のうち、 前記絶縁層と接して位置するものを含む 1以上の単位層を S O I層として残しつつ、 それよりも剥離面側に位置する 1以上の層を、 G e含有 率の差に基づレ、て選択ェッチングするエッチング工程と、  While leaving one or more unit layers, including those located in contact with the insulating layer, of the separated epitaxial layer portion bonded to the first silicon single crystal substrate via the insulating layer as an SOI layer, An etching step of selectively etching at least one layer located on the release surface side based on the difference in the Ge content,
を含むことを特徴とする S O Iゥエーハの製造方法。  A method for producing an SOI wafer.
2 . 前記 S O I層の膜厚均一性が、 同一ゥエーハ内の膜厚の標準偏差値にて 0 . 4 n m以下とされ、 同一仕様のゥエーハ間の標準偏差^ Sにて 2 n m以下とされるこ とを特徴とする請求の範囲第 1項記載の SO Iゥユーハの製造方法。 2. The thickness uniformity of the SOI layer is set to 0.4 nm or less in the standard deviation of the film thickness in the same wafer, and is set to 2 nm or less in the standard deviation between the wafers of the same specification ^ S. This 2. The method for manufacturing a SOI device according to claim 1, wherein:
3. 前記多層ェピタキシャル層は、 5 1層と 3 06 1 _34 (ただし、 0≤ x < 1) 層とが交互に積層されたものであることを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の SO I ゥユーハの製造方法。 3. The multilayer Epitakisharu layer 5 one layer and 3 06 1 _ 34 (however, 0≤ x <1) layer and the claim 1, wherein, wherein those that are alternately stacked, or Item 2. The method for producing SO I @ Yuha according to Item 2.
4. 前記被剥離ェピタキシャル層部分は、 前記絶縁層側からこの順序で積層され る第一の S i層、 第一の S i XG e (ただし、 0≤x < 1) 層及び第二の S i 層の少なくとも 3つの層からなり、 4. The peeled Epitakisharu layer portion, the first S i layer Ru are stacked from the insulating layer side in this order, the first S i X G e (However, 0≤x <1) layer and the second Consists of at least three layers of the Si layer of
前記エッチング工程は、 前記第一の S i XG e 層をエッチス トップ層として、 前記第二の S i層を選択ェツチングする工程を含むものであることを特徴とする請 求の範囲第 3項記載の S O Iゥエーハの製造方法。 The etching step, said first S i X G e layer as Etchisu top layer, of the second billed ranging third term, wherein a is intended to include the step of selecting Etsuchingu the S i layer SOI ゥ eha manufacturing method.
5. 前記ィオン注入層に基づく剥離面が前記多層ェピタキシャル層中に形成され た前記第二の S i層か、 又は第二 S i単結晶基板の第二の S i層となるべき表層部 中に形成されることを特徴とする請求の範囲第 4項記載の SO Iゥニーハの製造方 法。  5. The second Si layer in which the release surface based on the ion-implanted layer is formed in the multilayer epitaxial layer, or the surface layer portion to be the second Si layer of the second Si single crystal substrate 5. The method for producing a SOI II niha according to claim 4, wherein the SOI niha is formed therein.
6. 前記被剥離ェピタキシャル層部分は、 前記絶縁層側から第一の S i層及び第 一の S i XG e !_χ (ただし、 0≤ χ < 1 ) 層の少なくとも 2つの層からなり、 前記エッチング工程は、 前記第一の S i層をエッチストップ層として、 前記第一 の S i XG e卜 層を選択エッチングする工程を含むことを特徴とする請求の範囲 第 3項に記載の SO I ゥユーハの製造方法。 6. The object to be peeled Epitakisharu layer portion, the insulating layer side of the first S i layer and the first S i X G e! _ Χ ( However, 0≤ χ <1) from at least two layers of layer becomes, the etching step, the first S i layer as an etch stop layer, to claim 3, characterized in that it comprises the first S i X G e Bok layer a step of selective etching The manufacturing method of the described SO I @ Yuha.
7. 前記イオン注入層に基づく剥離面が前記第一の S i xG e i χ層に形成され ることを特徴とする請求の範囲第 6項記載の SO Iゥエーハの製造方法。 7. a manufacturing method of the SO I Ueha ion implantation layer separation plane based on is formed on the first S i x G ei χ layer described range 6 preceding claims, characterized in Rukoto.
8. 前記第一の S i層を前記 SO I層として残すことを特徴とする請求の範囲第 4項ないし第 7項のいずれか 1項に記載の SO Iゥ-ーハの製造方法。 8. The method for manufacturing an SOI wafer according to claim 4, wherein the first Si layer is left as the SOI layer.
9. 前記被剥離ェピタキシャル層部分は、 前記絶縁層側からこの順序で積層され る第一の S i xG e !_χ (但し、 0≤χ< 1) 層、 第一の S i層及び第二の S i XG eい xの少なくとも 3つの層からなり、 9. The peeled epitaxial layer portion includes a first S i x G e! _ Χ (0≤χ <1) layer and a first S i layer laminated in this order from the insulating layer side. And the second S i X G e x consists of at least three layers,
前記エッチング工程は、 前記第一の S i層をエッチストップ層として、 前記第二 の S i xGe を選択エッチングする工程を含むものであることを特徴とする請 求の範囲第 3項記載の SO I ゥエーハの製造方法。 The SOI according to claim 3, wherein the etching step includes a step of selectively etching the second Si x Ge using the first Si layer as an etch stop layer.ゥ Manufacturing method of eha.
10. 前記第二の S i XG eト を選択エッチングした後、 前記第一の S i xGe i 層をエッチストップ層とする選択エッチングにより前記第一の S i層を一旦除 去した後、 改めて、 前記第一の S 13(06 層上に3 i層をェピタキシャル成長 することを特徴とする請求の範囲第 9項記載の SO Iゥユーハの製造方法。 10. After selecting etching the second S i X G e bets, after once dividing removed by the first S i layer by selective etching of the first S i x Ge i layer and the etch stop layer 10. The method for manufacturing an SOI wafer according to claim 9, wherein a 3i layer is epitaxially grown on the first S13 ( 06 layer).
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