[发明专利]半导体基板的制造方法及半导体基板

说明书

本发明涉及一种半导体基板的制造方法，通过在单晶硅基板的表面依次形成绝缘膜及半导体单晶层，而制造在所述绝缘膜上具有所述半导体单晶层的半导体基板，至少包含以下工序：在含氮气气氛下对单晶硅基板进行热处理，在所述单晶硅基板的表面形成与所述单晶硅基板保持外延关系的氮化硅膜作为绝缘膜；以及在所述氮化硅膜上外延生长所述半导体单晶层。由此，提供一种半导体基板的制造方法及半导体基板，即使在将设置于单晶硅基板与半导体单晶层之间的绝缘膜设置为氮化硅膜的情况下，也能够以简便的方法高生产率且低成本地获得半导体基板。

技术领域

本发明涉及SOI(Silicon On Insulator，绝缘体上硅)基板等在绝缘膜上具有半导体单晶层的半导体基板的制造方法及半导体基板。

背景技术

作为半导体元件用的半导体基板之一，有在作为绝缘膜的氧化硅膜之上形成有硅层(以下，有时称为SOI层)的SOI(Silicon On Insulator，绝缘体上硅)基板。在该SOI基板中，由于作为器件制作区域的基板表层部的SOI层通过埋入式氧化膜层(BOX层)而与基板内部电分离，因此具有寄生电容小，抗放射性能力高等特征。因此，期待高速、低功耗动作、防止软错误等效果，而有望成为高性能半导体元件用的基板。

作为制造该SOI基板的代表性方法，可举出晶圆贴合法、SIMOX法。晶圆贴合法例如在两片单晶硅基板(硅晶圆)中的一个的表面形成热氧化膜后，经由该形成的热氧化膜使两片晶圆贴紧，通过实施结合热处理而提高结合力，之后，通过镜面抛光等将其中一个晶圆(形成SOI层的晶圆(以下称为结合晶圆)薄膜化，由此制造SOI基板。作为该薄膜化的方法，有将结合晶圆磨削、磨光至所期望厚度的方法、或称为离子注入剥离法的方法等，该离子注入剥离法预先将氢离子或稀有气体离子的至少一种注入至结合晶圆的内部而形成离子注入层，贴合后，在离子注入层中将结合晶圆剥离。SIMOX法将氧离子注入至单晶硅基板的内部，之后进行高温热处理(氧化膜形成热处理)，使注入的氧与硅反应而形成BOX层，由此制造SOI基板。

专利文献1、2记载了：通过在单晶硅基板的表面形成与单晶硅基板保持外延关系的氧化膜，并在该氧化膜上堆积外延层，而制作SOI晶圆。另外，专利文献3记载了：在以离子注入剥离法进行的SOI晶圆的制造方法中，可使用氮化硅膜作为埋入式绝缘膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公报第5168990号

专利文献2：日本专利公报第5205840号

专利文献3：国际公开第2004/010505号

发明内容

(一)要解决的技术问题

作为SOI晶圆的制造方法，如上所述有贴合法，但是由于贴合两片晶圆，因此有耗费材料成本、制造工序数较多的问题。另外，在SIMOX法中，也有离子注入、高温热处理等制造工序数较多的问题。如果考虑形成的SOI层与BOX层的品质、膜厚的自由度及均匀性，则在前述SOI基板的制造方法中，离子注入剥离法最有前景，但是，例如为了获得厚度10nm的SOI层，需要在形成了比该厚度厚的SOI层之后，进行牺牲氧化处理来调整膜厚，因此工序变得复杂，无法避免高成本。

记载于专利文献3的作为绝缘膜的氮化硅膜与氧化硅膜相比介电常数大，因此具有以较薄的膜厚作为SOI晶圆的埋入式绝缘膜发挥功能的优点。然而，在专利文献1、2中，并未公开形成氮化硅膜作为埋入式绝缘膜的内容或给出启示。在形成氮化硅膜作为埋入式绝缘膜的情况下，尚未知晓能够以简便的方法高生产率地获得SOI基板的方法。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种半导体基板的制造方法及半导体基板，在SOI基板那样的半导体基板中，即使在将设置于单晶硅基板与半导体单晶层之间的绝缘膜设置为氮化硅膜的情况下，也能够以简便的方法高生产率且低成本地获得半导体基板，该SOI基板在单晶硅基板的表面具有绝缘膜和该绝缘膜上的半导体单晶层。

(二)技术方案