[发明专利]SOI基板的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在透明绝缘性基板上具有硅薄膜的SOI基板的制造方法。

背景技术

以形成一种使耐放射线特性和闩锁(latch up)特性优异、同时抑制短沟道(short channel)效应也优异的金属氧化半导体(MOS)晶体管，作为目的，采用一种在氧化膜等的绝缘膜上设有单晶硅(Si)层的所谓的SOI(Silicon onInsulator)晶片，来作为器件(device)形成用基板；其中，通过贴合技术的应用而作成的低缺陷SOI基板，受到重视。又，近年来，此种SOI基板，也开始研讨将其作为光学器件的制造用基板来使用(例如专利文献1～5)。

有关在绝缘基板上具有硅薄膜的SOI基板，已知有SOITEC法(SmartCut法)，此方法是将在其贴合面侧已注入氢离子的硅基板和处理(handling)用基板(支持基板)贴合，并施行大约500℃以上的热处理，而从注入氢离子浓度最高的区域，将硅薄膜热剥离的方法；此方法，是以下述的机构为基础，也即通过加热被称为“氢气泡(hydrogen blister)”(利用注入氢离子而形成)的高密度的“气泡”，使气泡生长，然后利用此“气泡生长”来剥离硅薄膜(例如专利文献6或非专利文献1)。

然而，单晶硅基板，可大致分类成：以浮动区熔(FZ)法育成的FZ硅基板、和以切克劳斯基(CZ)法育成的CZ硅基板；其中总使用量的80％以上为CZ硅基板。此CZ硅基板，是将已装填在高纯度石英制坩埚中的多晶硅，以石墨加热器加热而熔解，然后利用使细晶种的结晶直径逐渐地增大的手段，育成大口径的晶棒，将该晶棒切片后进行研磨而制造出来；但是在晶棒育成中，熔融的硅和石英坩埚在高温环境中进行反应，使得溶在硅溶液中的氧杂质以20～30ppma程度的浓度，混入结晶中。如此地混入的氧杂质，由于位在硅结晶的晶格间，被称为“晶格间氧”；此晶格间氧，在晶棒的冷却过程或器件的工序中，由于会成为过饱和状态而在结晶中析出，由于其析出方式的不同，在电特性方面，也会成为活性的“缺陷”。

例如，如上述SOITEC法(SmartCut法)，在SOI基板的制造过程中，需要大约500℃以上的热处理的情况，当该热处理是在600～700℃的温度范围内进行的情况，发生所谓的“新施体(New Donor)”；而当该热处理是在400～500℃的温度范围内进行的情况，发生所谓的“热施体(Thermal Donor)”，由于这些缺陷(氧施体)，所得到的SOI基板的硅层的电特性(电阻率)，会发生与最初的基板的硅层相异这样的问题。

[专利文献1]日本特开平11-145438号公报

[专利文献2]日本特开平6-18926号公报

[专利文献3]日本特开平11-163363号公报

[专利文献4]日本特开2003-282885号公报

[专利文献5]日本特开2002-110998号公报

[专利文献6]日本特许第3048201号公报

[非专利文献1]A.J.Auberton-Herve et al.，“SMART CUT TECHNOLOGY：INDUSTERIAL  STATUS  of SOI  WAFER PRODUCTION and NEWMATERIAL DEVELOPMENTS”(Electrochemical Society Proceedings Volume99-3(1999)p.93-106)。

发明内容

本发明是鉴于如此的问题而开发出来的，其目的在于，提供一种SOI基板，其不会有起因于氧施体的生成所导致的电特性变动的疑虑。

为了解决此种问题，本发明的SOI基板的制造方法，包括：工序A，是从其晶格间氧浓度为1×10¹⁸cm^-3以下的单晶硅基板的主面，注入氢离子；工序B，是对透明绝缘性基板和上述硅基板的至少其中一方的主面，施行活化处理；工序C，是在室温下贴合上述透明绝缘性基板的主面和上述硅基板的主面彼此之间；工序D，是将该贴合后的基板以350℃以上550℃以下的温度，进行热处理；以及工序E，是从上述硅基板，机械性地剥离硅薄膜，而在上述透明绝缘性基板的主面上，形成硅膜。

优选单晶硅基板的晶格间氧浓度设为5×10¹⁷cm^-3以下，上述工序D中的热处理温度设在400℃以上500℃以下。又，优选上述工序D中的热处理后的冷却速度，是5℃/分钟以下。