[發明專利]SOI基板的制造方法

有效

• 申請號: 200810088667.6
• 申請日: 2008-04-10
• 公開（公告）號: CN101286442A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 秋山昌次;久保田芳宏;伊藤厚雄;川合信;飛坂優二;田中好一
• 申請（專利權）人: 信越化學工業株式會社
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;H01L21/20;H01L21/762;H01L21/84;H01L21/336
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司
• 代理人: 吳小瑛;劉春生

技術領域

本發明涉及一種在絕緣性基板上具有硅薄膜的SOI基板的制造方法。

背景技術

作為在絕緣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，是將在其貼合面側已注入氫離子的硅基板和支持基板貼合后，施行大約500℃以上的熱處理，而從注入氫離子濃度最高的區域，將硅薄膜熱剝離的方法(例如專利文獻1、或非專利文獻2)；SiGen法，是在貼合其貼合面側已注入氫離子的硅基板和硅基板或是其它材料的基板之前，將這些基板的貼合面施行等離子體處理使其表面活化，在此狀態下將兩基板貼合，然后以低溫(例如100～300℃)施行熱處理來提高接合強度后，于常溫下機械性地進行剝離，來得到SOI基板(例如專利文獻2～4)。

此種方法之外，近年來，有作為用來使貼合SOI基板的硅層薄膜化的技術，提出一種“回蝕法”(參照非專利文獻2等)。此方法，是對成為活性層的硅晶片(接合晶片)的表層，離子注入或擴散硼(B)，例如形成其硼濃度為10¹⁹/cm³以上(電阻率大約為0.01Ωcm以下)的高濃度p層(p⁺⁺層)，與支持基板(基底晶片)貼合后，從背面化學性地蝕刻接合晶片來實行薄膜化。

此回蝕法，其用以化學性地蝕刻硅結晶的堿溶液，對于未添加硼的硅結晶或普通的硼濃度的硅結晶，具有比較高的蝕刻速度，另一方面，對于高濃度地添加硼后的硅結晶，則具有極低蝕刻速度，也即此方法是利用所謂的“蝕刻選擇性”。另外，此“蝕刻選擇性”(選擇比)，系取決于結晶中的硼濃度比，通常是在1～1000的范圍內，硼濃度比越高則選擇比越大。

[專利文獻1]日本特許第3048201號公報

[專利文獻2]美國專利第6263941號說明書

[專利文獻3]美國專利第6513564號說明書

[專利文獻4]美國專利第6582999號說明書

[非專利文獻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)。

[非專利文獻2]Q.-Y.Tong，U.Goesele?et?al.，“Semiconductor?WaferBonding”Wiley(1998)Chapter?6.

發明內容

但是，以上述回蝕法薄膜化后的硅層，由于電阻值極低(電阻率大約為0.01Ωcm以下)，所以大幅地偏離一般半導體器件所適用的電阻率(電阻率大約為0.1～100Ωcm)，而使得其應用范圍狹窄。又，為了使薄膜化后的硅層的電阻率，作成適用于一般半導體器件的電阻率，則若要以電阻率成為0.1～100Ωcm程度的方式，來摻雜p層的硼濃度，則上述「蝕刻選擇性」(選擇比)并不充分，難以在基板面內均勻地得到所期望的厚度。

本發明是鑒于如此的問題而開發出來的，其目的在于提供一種SOI基板的制造方法，在以回蝕法薄膜化后的硅層(SOI層)的基板面內，其膜厚均勻性和電阻率均勻性優異。

為了解決此種問題，本發明的SOI基板的制造方法，具備：工序A，是貼合硅基板和絕緣性基板的表面彼此之間，該硅基板在其最表面具有深度L的高濃度硼添加p層；工序B，是通過至少包含化學性蝕刻的工序的薄板化手段，從背面將上述貼合后的硅基板薄板化，使該硅基板的厚度為L以下；以及工序C，是對上述厚度L以下的硅層，在含氫氣氛中施行熱處理。

上述高濃度硼添加p層的電阻率為0.01Ωcm以下；高濃度硼添加p層，其從硅基板的最表面算起的深度L，例如為10μm以下。

又，上述化學性蝕刻中所使用的蝕刻劑，例如是含有氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化銫(CsOH)、氫氧化銨(NH₄OH)、乙二胺-鄰苯二酚(EDP；Ethylenediamine-pyrocatechol)或氫氧化四甲銨(TMAH；Tetramethylammonium?hydroxide)的堿性水溶液；在上述含氫氣氛中的熱處理溫度，例如是700℃至1250℃。