[发明专利]SOI基板的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在绝缘性基板上具有硅薄膜的SOI基板的制造方法。

背景技术

作为在绝缘性基板上具有硅薄膜的SOI(silicon on insulator)基板的制造方法，以往，已知有SmartCut法和SiGen法等；SmartCut法，是将在其贴合面侧已注入氢离子的硅基板和支持基板贴合后，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(例如专利文献1、或非专利文献2)；SiGen法，是在贴合其贴合面侧已注入氢离子的硅基板和硅基板或是其它材料的基板之前，将这些基板的贴合面施行等离子体处理使其表面活化，在此状态下将两基板贴合，然后以低温(例如100～300℃)施行热处理来提高接合强度后，于常温下机械性地进行剥离，来得到SOI基板(例如专利文献2～4)。

此种方法之外，近年来，有作为用来使贴合SOI基板的硅层薄膜化的技术，提出一种“回蚀法”(参照非专利文献2等)。此方法，是对成为活性层的硅晶片(接合晶片)的表层，离子注入或扩散硼(B)，例如形成其硼浓度为10¹⁹/cm³以上(电阻率大约为0.01Ωcm以下)的高浓度p层(p⁺⁺层)，与支持基板(基底晶片)贴合后，从背面化学性地蚀刻接合晶片来实行薄膜化。

此回蚀法，其用以化学性地蚀刻硅结晶的碱溶液，对于未添加硼的硅结晶或普通的硼浓度的硅结晶，具有比较高的蚀刻速度，另一方面，对于高浓度地添加硼后的硅结晶，则具有极低蚀刻速度，也即此方法是利用所谓的“蚀刻选择性”。另外，此“蚀刻选择性”(选择比)，系取决于结晶中的硼浓度比，通常是在1～1000的范围内，硼浓度比越高则选择比越大。

[专利文献1]日本特许第3048201号公报

[专利文献2]美国专利第6263941号说明书

[专利文献3]美国专利第6513564号说明书

[专利文献4]美国专利第6582999号说明书

[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)。

[非专利文献2]Q.-Y.Tong，U.Goesele et al.，“Semiconductor WaferBonding”Wiley(1998)Chapter 6.

发明内容

但是，以上述回蚀法薄膜化后的硅层，由于电阻值极低(电阻率大约为0.01Ωcm以下)，所以大幅地偏离一般半导体器件所适用的电阻率(电阻率大约为0.1～100Ωcm)，而使得其应用范围狭窄。又，为了使薄膜化后的硅层的电阻率，作成适用于一般半导体器件的电阻率，则若要以电阻率成为0.1～100Ωcm程度的方式，来掺杂p层的硼浓度，则上述「蚀刻选择性」(选择比)并不充分，难以在基板面内均匀地得到所期望的厚度。

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基板的制造方法，在以回蚀法薄膜化后的硅层(SOI层)的基板面内，其膜厚均匀性和电阻率均匀性优异。

为了解决此种问题，本发明的SOI基板的制造方法，具备：工序A，是贴合硅基板和绝缘性基板的表面彼此之间，该硅基板在其最表面具有深度L的高浓度硼添加p层；工序B，是通过至少包含化学性蚀刻的工序的薄板化手段，从背面将上述贴合后的硅基板薄板化，使该硅基板的厚度为L以下；以及工序C，是对上述厚度L以下的硅层，在含氢气氛中施行热处理。

上述高浓度硼添加p层的电阻率为0.01Ωcm以下；高浓度硼添加p层，其从硅基板的最表面算起的深度L，例如为10μm以下。

又，上述化学性蚀刻中所使用的蚀刻剂，例如是含有氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化铯(CsOH)、氢氧化铵(NH₄OH)、乙二胺-邻苯二酚(EDP；Ethylenediamine-pyrocatechol)或氢氧化四甲铵(TMAH；Tetramethylammonium hydroxide)的碱性水溶液；在上述含氢气氛中的热处理温度，例如是700℃至1250℃。