[發明專利]SOI基板的制造方法

有效

• 申請號: 201210025514.3
• 申請日: 2008-03-28
• 公開（公告）號: CN102543833A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 山崎舜平;比嘉榮二;永野庸治;溝井達也;下村明久
• 申請（專利權）人: 株式會社半導體能源研究所
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762;H01L21/84;H01L21/20;H01L21/321
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 馮雅

本發明是申請人于2008年3月28日提交的、申請號為“200810088335.8”的、發明名稱為“SOI基板的制造方法”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及SOI(Silicon?on?Insulator；絕緣硅)基板，還涉及使用SOI基板而制成的半導體裝置。在本說明書中，半導體裝置是指所有能夠通過利用半導體特性而工作的裝置，電氣光學裝置、半導體電路及電子設備都是半導體裝置。

背景技術

正在對使用在絕緣表面上設置有薄單晶半導體層的被稱為SOI基板的半導體基板的集成電路進行開發，來代替將單晶半導體的錠(ingot)切成薄片而制成的硅片。通過使用SOI基板，可以降低晶體管的漏極和基板之間的寄生電容，因此能夠提高半導體集成電路的性能的SOI基板引人注目。

作為制造SOI基板的方法，已知氫離子注入剝離法(也稱為智能剝離(Smart-cut)法)(例如參照專利文獻1)。專利文獻1的SOI形成方法的概要如下：通過將氫離子注入到硅片，在離表面規定深度處形成微小氣泡層，并將注入有氫離子的硅片介以氧化硅膜接合到另一硅片。然后，通過進行加熱處理，使該微小氣泡層成為劈開面，而將注入有氫離子的硅片剝離成薄膜形狀。氫離子注入剝離法有時被稱為智能剝離法。

因氫離子注入而產生的損傷層殘留在剝離后的SOI基板表面上。專利文獻記載了去除該損傷層的方法。在專利文獻1中，在進行剝離步驟之后，通過在氧化性氣氛下進行熱處理，在SOI基板表面上形成氧化膜，在去除該氧化膜之后，在1000℃～1300℃的還原性氣氛下進行熱處理。

另外，已知將從硅片分離的硅層貼合在玻璃基板上而得的SOI基板(例如參照專利文獻2及3)。

專利文獻1美國專利第6372609號說明書

專利文獻2日本專利特開2004-087606號公報

專利文獻3日本專利特開平11-163363號公報

發明內容

本發明的目的在于使用用來制造液晶面板的玻璃基板等耐熱溫度低的基板提供SOI基板。本發明的目的還在于提供一種使用該SOI基板的半導體裝置。

為了制造SOI基板，將半導體基板表面的凹凸平滑化，并設置具有親水性表面的層作為接合層。作為接合層的一個例子，使用以有機硅烷為硅源氣體通過化學氣相沉積(CVD)法而形成的氧化硅膜。作為有機硅烷氣體，可以適用硅酸乙酯(四乙氧基硅烷，簡稱TEOS，化學式：Si(OC₂H₅)₄)、三甲基硅烷(TMS：(CH₃)₃SiH)、四甲基環四硅氧烷(TMCTS)、八甲基環四硅氧烷(OMCTS)、六甲基二硅氮烷(HMDS)、三乙氧基硅烷(SiH(OC₂H₅)₃)、三(二甲氨基)硅烷(SiH(N(CH₃)₂)₃)等含硅化合物。

SOI基板的半導體層的上表面由于從半導體基板分離而產生凹凸，平坦度受損。因此，照射激光，以提高平坦性。通過照射激光將分離時產生在半導體層上表面的凸部及凹部熔化，并將它固化，從而可以將半導體層的上表面平坦化。

通過形成接合層，可以以700℃以下的溫度從半導體基板分離半導體層并將它固定于基底基板。即使使用玻璃基板等耐熱溫度為700℃以下的基板，也可以形成其接合面具有高結合力的SOI基板。

作為固定半導體層的基底基板，可以使用諸如鋁硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃、鋇硼硅酸鹽玻璃等被稱為無堿玻璃的電子工業用的各種玻璃基板。即，可以在一邊超過1米的基板上形成單晶半導體層。通過使用這種大面積基板，除了諸如液晶顯示器等顯示裝置以外，還可以制造各種各樣的半導體裝置。

通過照射激光，可以將從半導體基板分離的半導體層平坦化。另外，通過照射激光，可以恢復半導體層的結晶性。

附圖說明

圖1是表示SOI基板的結構的截面圖。

圖2是表示SOI基板的結構的截面圖。

圖3是表示SOI基板的結構的截面圖。

圖4是說明SOI基板的制造方法的截面圖。

圖5是說明SOI基板的制造方法的截面圖。

圖6是說明SOI基板的制造方法的截面圖。

圖7是說明SOI基板的制造方法的截面圖。

圖8是說明使用SOI基板的半導體裝置的制造方法的截面圖。