[发明专利]SOI衬底的制造方法及半导体装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有在绝缘表面上设置有半导体层的所谓的SOI(绝缘体上硅； Silicon on Insulator)结构的SOI衬底的制造方法及具有SOI结构的半导体 装置的制造方法。

背景技术

目前正在开发使用被称为绝缘体上硅片(下面也称为SOI)的半导体衬底 的集成电路，该半导体衬底在绝缘表面上设置有较薄的单晶半导体层而代替将 单晶半导体锭切成薄片来制造的硅片。使用SOI衬底的集成电路因为使晶体管 的漏极和衬底之间的寄生电容降低而提高集成电路的性能而引人注目。

作为制造SOI衬底的方法，已知氢离子注入剥离法(例如参照专利文献1)。 在氢离子注入剥离法中，通过将氢离子注入到硅片，在离其表面有预定的深度 的区域中形成微小气泡层，以该微小气泡层为解理面来将较薄的硅层接合到另 外的硅片。除了剥离硅层的热处理，还需要通过在氧气气氛中的热处理来在硅 层形成氧化膜，然后去除该氧化膜，其次在1000℃至1300℃的温度下进行热 处理来提高接合强度。

另一方面，已经公开了在如高耐热玻璃等的绝缘衬底上设置硅层的半导体 装置(例如参照专利文献2)。该半导体装置具有如下结构：使用绝缘硅膜保 护其热应变点为750℃以上的晶化玻璃的整个表面，并且将通过氢离子注入剥 离法而得到的硅层固定在上述绝缘硅膜上。

[专利文献1]日本专利申请公开2000-124092号公报

[专利文献2]日本专利申请公开Heill-163363号公报

在为形成脆化层而进行的离子注入工序中，硅层从被注入的离子受到损 伤。在用来提高硅层和支撑衬底之间的接合强度的上述热处理中，还进行由于 离子注入工序导致的硅层损坏的恢复。

但是，在使用玻璃衬底等的耐热温度低的衬底作为支撑衬底的情况下，由 于不能进行1000℃以上的热处理，所以不能充分恢复由于离子注入工序导致的 上述硅层损坏。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种SOI衬底的制造方法，该SOI 衬底具备即使在使用玻璃衬底等的耐热温度低的衬底时也可以承受实际工作 的半导体层。另外，本发明的目的还在于提供使用这种SOI衬底的可靠性高的 半导体装置。

在制造SOI衬底的工序中，为了恢复从半导体衬底分离且接合在具有绝缘 表面的支撑衬底上的半导体层的结晶性，进行光照射。

通过光照射，可以使半导体层的至少部分区域熔化，使得半导体层中的结 晶缺陷减少。由于通过使用光照射处理可以抑制支撑衬底的温度上升，所以可 以使用玻璃衬底等的耐热温度低的衬底作为支撑衬底。

在本发明中，使用能够在半导体层中反射并共振而进行加热处理的波长为 365nm以上且700nm以下的光来进行对半导体层的光照射处理。作为波长为 365nm以上且700nm以下的所谓的可见光，可以使用从固体激光振荡器振荡的 激光束，其生产率比振荡紫外光的受激准分子激光器等的优越。

但是，如上那样的波长为365nm以上且700nm以下的所谓的可见光显然呈 现薄膜干扰效应。图24A示出用作半导体层的单晶硅的折射率的波长分散数据， 而图24B示出单晶硅的消光系数的波长分散数据。如图24B所示，在比大约 365nm高波长的光中，单晶硅的消光系数急剧减少，与波长为350nm以下的短 波长相比非常小。