JPH10326884A - Semiconductor substrate, its manufacture and its composite member - Google Patents
Semiconductor substrate, its manufacture and its composite memberInfo
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- JPH10326884A JPH10326884A JP7555198A JP7555198A JPH10326884A JP H10326884 A JPH10326884 A JP H10326884A JP 7555198 A JP7555198 A JP 7555198A JP 7555198 A JP7555198 A JP 7555198A JP H10326884 A JPH10326884 A JP H10326884A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板及びそ
の製造方法とその複合部材に関し、特に複数の多孔質層
を備えた半導体基板及びその製造方法とその複合部材に
関する。The present invention relates to a semiconductor substrate, a method of manufacturing the same, and a composite member thereof, and more particularly, to a semiconductor substrate having a plurality of porous layers, a method of manufacturing the same, and a composite member thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】絶縁物上の単結晶Si半導体層の形成
は、セミコンダクター・オン・インシュレーター(SO
I)技術として広く知られ、通常のSi集積回路を作製
するバルクSi基板では到達しえない数々の優位点を、
SOI技術を利用したデバイスが有することから多くの
研究が成されてきた。すなわち、SOI技術を利用する
ことで、バルクSi基板に対して、(1)誘電体分離が
容易で、高集積化が可能、(2)対放射線耐性に優れて
いる、(3)浮遊容量が低減され、高速化が可能、
(4)ウェル工程が省略できる、(5)ラッチアップを
防止できる、(6)薄膜化による完全空乏型電界効果ト
ランジスタが可能、(7)薄膜化による使用材料の低減
と材料減による地球環境への優しさ、等の優位点が得ら
れる。2. Description of the Related Art The formation of a single-crystal Si semiconductor layer on an insulator is performed by using a semiconductor-on-insulator (SO
I) A number of advantages that are widely known as technology and cannot be reached with a bulk Si substrate for fabricating a normal Si integrated circuit,
Much research has been done on the use of devices utilizing SOI technology. That is, by using the SOI technology, (1) dielectric separation is easy and high integration is possible, (2) the radiation resistance is excellent, and (3) the floating capacitance is higher than the bulk Si substrate. Reduced, faster possible,
(4) A well process can be omitted; (5) Latch-up can be prevented; (6) A fully depleted field-effect transistor can be formed by thinning; Advantages such as tenderness, etc. are obtained.
【0003】上記のようなデバイス特性上の多くの利点
を実現するために、ここ数十年に渡り、SOI構造の形
成方法について研究されてきている。この内容は、例え
ば以下の文献にまとめられている。Special Issue:“Si
ngle-crystal silicon on non-single-crystal insulat
ors";edited by G.W.Cullen,Journal of Crystal Growt
h,volume63,no3,pp429〜590(1983)。[0003] In order to realize many of the above advantages in device characteristics, researches have been made on a method of forming an SOI structure for several decades. The contents are summarized in, for example, the following documents. Special Issue: “Si
ngle-crystal silicon on non-single-crystal insulat
ors "; edited by GWCullen, Journal of Crystal Growt
h, volume63, no3, pp429-590 (1983).
【0004】また、古くは、単結晶サファイア基板上
に、SiをCVD(化学気相法)で、ヘテロエピタキシ
ーさせて形成するSOS(シリコン・オン・サファイ
ア)が知られており、最も成熟したSOI技術として一
応の成功は収めはしたが、Si層と下地サファイア基板
界面の格子不整合により大量の結晶欠陥、サファイア基
板からのアルミニュームのSi層への混入、そして何よ
りも基板の高価格と大面積化への遅れにより、その応用
の広がりが妨げられている。Also, SOS (silicon-on-sapphire), which is formed by heteroepitaxy of Si on a single-crystal sapphire substrate by CVD (chemical vapor deposition), has been known for a long time. Although the technology achieved some success, a large amount of crystal defects due to the lattice mismatch between the Si layer and the underlying sapphire substrate, the incorporation of aluminum from the sapphire substrate into the Si layer, and above all the high cost of the substrate The delay in increasing the area has hindered the spread of its applications.
【0005】比較的近年には、サファイア基板を使用せ
ずに、SOI構造を実現しようという試みが行なわれて
いる。この試みは、次の二つに大別される。[0005] In recent years, attempts have been made to realize an SOI structure without using a sapphire substrate. This attempt is roughly divided into the following two.
【0006】(1)Si単結晶基板を表面酸化後に、窓
を開けてSi基板を部分的に表出させ、その部分をシー
ドとして、横方向へエピタキシャル成長させ、SiO2
上へSi単結晶層を形成する(この場合には、SiO2
上に、Si層の堆積をともなう。)。(1) After the surface of the Si single crystal substrate is oxidized, a window is opened to partially expose the Si substrate, and the portion is used as a seed to epitaxially grow in the lateral direction to form SiO 2.
An Si single crystal layer is formed thereon (in this case, SiO 2
On top, with the deposition of a Si layer. ).
【0007】(2)Si単結晶基板そのものを活性層と
して使用し、その下部にSiO2 を形成する(この方法
は、Si層の堆積をともなわない。)。(2) Using an Si single crystal substrate itself as an active layer, and forming SiO 2 thereunder (this method does not involve the deposition of a Si layer).
【0008】また、化合物半導体上のデバイスは、Si
では得られない高い性能、たとえば、高速、発光など、
を持っている。現在は、これらのデバイスはほとんどG
aAs等の化合物半導体基板上にエピタキシャル成長を
して、その中に作り込まれている。Further, the device on the compound semiconductor is Si
High performance that cannot be obtained with, for example, high speed, light emission, etc.
have. Currently, these devices are mostly G
It is formed by epitaxial growth on a compound semiconductor substrate such as aAs.
【0009】しかし、化合物半導体基板は、高価で、機
械的強度が低く、大面積ウェハは作成が困難などの問題
点がある。However, compound semiconductor substrates have problems such as being expensive, having low mechanical strength, and making it difficult to form large-area wafers.
【0010】このようなことから、安価で、機械的強度
も高く、大面積ウェハが作製できるSiウェハ上に、化
合物半導体をヘテロエピタキシャル成長させる試みがな
されている。For these reasons, attempts have been made to heteroepitaxially grow compound semiconductors on Si wafers which are inexpensive, have high mechanical strength, and can be used to produce large-area wafers.
【0011】上記(1)を実現する手段として、CVD
法により、直接、単結晶層Siを横方向エピタキシャル
成長させる方法、非晶質Siを堆積して、熱処理により
固相横方向エピタキシャル成長させる方法、非晶質ある
いは、多結晶Si層に電子線、レーザー光等のエネルギ
ービームを収束して照射し、溶融再結晶により単結晶層
をSiO2 上に成長させる方法、そして、棒状ヒーター
により帯状に溶融領域を走査する方法(Zone Melting R
ecrystallization)が知られている。As means for achieving the above (1), CVD is used.
A method of directly growing a single crystal layer Si in a lateral direction by a method, a method of depositing an amorphous Si and a solid-phase lateral epitaxial growth by a heat treatment, and a method of applying an electron beam or a laser beam to an amorphous or polycrystalline Si layer. A method in which a single crystal layer is grown on SiO 2 by converging and irradiating an energy beam such as a laser beam, and a method in which a molten region is scanned in a band shape by a rod-shaped heater (Zone Melting R)
ecrystallization) is known.
【0012】これらの方法にはそれぞれ一長一短がある
が、その制御性、生産性、均一性、品質に多大の問題を
残しており、いまだに、工業的に実用化したものはな
い。たとえば、CVD法は平坦薄膜化するには、犠牲酸
化が必要となり、固相成長法ではその結晶性が悪い。ま
た、ビームアニール法では、収束ビーム走査による処理
時間と、ビームの重なり具合、焦点調整などの制御性に
問題がある。このうち、Zone Melting Recrystallizati
on法がもっとも成熟しており、比較的大規模な集積回路
も試作されてはいるが、依然として、亜粒界等の結晶欠
陥は、多数残留しており、少数キャリヤーデバイスを作
成するにいたってない。Each of these methods has its advantages and disadvantages, but it has great problems in controllability, productivity, uniformity, and quality, and there is no industrially practical method yet. For example, the CVD method requires sacrificial oxidation to make a thin film flat, and the solid phase growth method has poor crystallinity. Further, the beam annealing method has a problem in controllability such as processing time by convergent beam scanning, beam overlap, focus adjustment, and the like. Among them, Zone Melting Recrystallizati
Although the on method is the most mature and relatively large-scale integrated circuits have been prototyped, a large number of crystal defects such as sub-grain boundaries still remain. Absent.
【0013】上記(2)の方法であるSi基板をエピタ
キシャル成長の種子として用いない方法においては、次
の4種類の方法が挙げられる。In the above method (2) in which the Si substrate is not used as a seed for epitaxial growth, the following four types of methods can be mentioned.
【0014】(a)V型の溝が表面に異方性エッチング
されたSi単結晶基板に酸化膜を形成し、該酸化膜上に
多結晶Si層をSi基板と同じ程厚く堆積した後、Si
基板の裏面から研磨によって、厚い多結晶Si層上にV
溝に囲まれて誘電分離されたSi単結晶領域を形成す
る。この手法においては、結晶性は、良好であるが、多
結晶Siを数百ミクロンも厚く堆積する工程、単結晶S
i基板を裏面より研磨して分離したSi活性層のみを残
す工程に、制御性と生産性の点から問題がある。(A) An oxide film is formed on a Si single crystal substrate having a V-shaped groove anisotropically etched on its surface, and a polycrystalline Si layer is deposited on the oxide film as thick as the Si substrate. Si
Polishing from the back side of the substrate, V
A dielectrically separated Si single crystal region surrounded by the groove is formed. In this method, the crystallinity is good, but the step of depositing polycrystalline Si several hundred microns thick,
There is a problem from the viewpoint of controllability and productivity in the process of polishing the i-substrate from the back surface to leave only the separated Si active layer.
【0015】(b)サイモックス(SIMOX:Separa
tion by ion implanted oxygen)と称されるSi単結晶
基板中に、酸素のイオン注入によりSiO2 層を形成す
る方法であり、Siプロセスと整合性が良いため、現在
もっとも成熟した手法である。しかしながら、SiO2
層を形成するためには、酸素イオンを1018ions/
cm2 以上も注入する必要があるが、その注入時間は長
大であり、生産性は高いとはいえず、また、ウェハーコ
ストは高い。更に、結晶欠陥は多く残存し、工業的に見
て、少数キャリヤーデバイスを作製できる充分な品質に
至っていない。(B) Simox (SIMOX: Separa)
This is a method of forming an SiO 2 layer by ion implantation of oxygen into a Si single crystal substrate called “tion by ion implanted oxygen”, which is the most mature method at present because it has good compatibility with the Si process. However, SiO 2
In order to form a layer, oxygen ions are formed at 10 18 ions /
It is necessary to implant more than 2 cm 2 , but the implantation time is long, the productivity is not high, and the wafer cost is high. Furthermore, many crystal defects remain, and from an industrial point of view, the quality has not reached a level sufficient to produce a minority carrier device.
【0016】(c)多孔質Siの酸化による誘電体分離
によりSOI構造を形成する方法である。この方法は、
P型Si単結晶基板表面に、N型Si層をプロトンイオ
ン注入(イマイ他,J.Crystal Growth,vol.63,547(198
3))、もしくは、エピタキシャル成長とパターニングに
よって島状に形成し、表面よりSi島を囲むようにHF
溶液中の陽極化成法により、P型Si基板のみを多孔質
化したのち、増速酸化によりN型Si島を誘電体分離す
る方法である。本方法では、分離されているSi領域
は、デバイス工程のまえに決定されており、デバイス設
計の自由度を制限する場合があるという問題点がある。(C) This is a method of forming an SOI structure by dielectric isolation by oxidation of porous Si. This method
Proton ion implantation of an N-type Si layer on the surface of a P-type Si single crystal substrate (Imai et al., J. Crystal Growth, vol. 63, 547 (198
3)) Alternatively, an island is formed by epitaxial growth and patterning, and HF is
This is a method in which only the P-type Si substrate is made porous by anodization in a solution, and then N-type Si islands are dielectrically separated by accelerated oxidation. In this method, the separated Si region is determined before the device process, and there is a problem that the degree of freedom in device design may be limited.
【0017】(d)また、上記のような従来のSOIの
形成方法とは別に、近年、Si単結晶基板を、熱酸化し
た別のSi単結晶基板に、熱処理又は接着剤を用いて貼
り合せ、SOI構造を形成する方法が注目を浴びてい
る。この方法は、デバイスのための活性層を均一に薄膜
化する必要がある。すなわち、数百ミクロンもの厚さの
Si単結晶基板をミクロンオーダーか、それ以下に薄膜
化する必要がある。この薄膜化には以下のように2種類
の方法がある。(D) In addition to the above-described conventional SOI forming method, in recent years, a Si single crystal substrate has been bonded to another thermally oxidized Si single crystal substrate using heat treatment or an adhesive. Attention has been focused on a method of forming an SOI structure. This method requires that the active layer for the device be uniformly thinned. That is, it is necessary to reduce the thickness of a Si single crystal substrate having a thickness of several hundred microns to the order of microns or less. There are two types of thinning as described below.
【0018】(a)研磨による薄膜化 (b)選択エッチングによる薄膜化 しかしながら、(a)の研磨では均一に薄膜化すること
が困難である。特にサブミクロンの薄膜化は、ばらつき
が数十%にもなってしまい、この均一化は大きな問題と
なっている。さらにウェハの大口径化が進めば、その困
難度は増すばかりである。(A) Thinning by polishing (b) Thinning by selective etching However, it is difficult to make a uniform thinning by the polishing of (a). In particular, when the thickness is reduced to a submicron, the variation becomes tens of percent, and the uniformity is a serious problem. If the diameter of the wafer is further increased, the difficulty will only increase.
【0019】また、(b)のエッチングは均一な薄膜化
に有効とされているが、(i)せいぜい102 と選択比
が充分でない、(ii)エッチング後の表面性が悪い、
(iii)イオン注入、高濃度BドープSi層上のエピタ
キシャル成長あるいはヘテロエピタキシャル成長を用い
ているため、絶縁膜上の半導体層(SOI層)の結晶性
が悪い、等の問題点がある(C.Harendt,et.al.,J.Elec
t.Mater.Vol.20,267(1991)、H.Baumgart,et.al.,Extende
d Abstract of ECS 1st International Symposium of W
afer Bonding,pp-733(1991)、C.E.Hunt,Extended Abstra
ct of ECS1st International Symposium of Wafer Bond
ing,pp-696(1991))。Although the etching of (b) is effective for uniform thinning, (i) the selectivity is not sufficient at most to 10 2 , (ii) the surface properties after etching are poor,
(Iii) Since ion implantation or epitaxial growth or heteroepitaxial growth on a high concentration B-doped Si layer is used, there are problems such as poor crystallinity of a semiconductor layer (SOI layer) on an insulating film (C. Harendt) , et.al., J.Elec
t.Mater.Vol.20,267 (1991), H.Baumgart, et.al., Extende
d Abstract of ECS 1st International Symposium of W
afer Bonding, pp-733 (1991), CEHunt, Extended Abstra
ct of ECS1st International Symposium of Wafer Bond
ing, pp-696 (1991)).
【0020】さらに貼り合わせを用いた半導体基板は、
必ず2枚のウェハを必要とし、そのうち1枚は、ほとん
ど大部分が研磨・エッチング等により無駄に除去され捨
てられてしまい、限りある地球の資源を無駄使いしてし
まう。Further, the semiconductor substrate using the bonding is
Inevitably, two wafers are required, and one of them is almost completely removed and discarded by polishing, etching, etc., thereby wasting limited earth resources.
【0021】したがって、貼り合わせによるSOIにお
いては、現状の方法では、その制御性、均一性さらには
経済性に多くの問題点が存在する。Therefore, in the SOI by bonding, the current method has many problems in controllability, uniformity, and economy.
【0022】また、ガラスに代表される光透過性基板上
には、一般には、その結晶構造の無秩序性から、堆積し
た薄膜Si層は、基板の無秩序性を反映して、非晶質
(アモルファス)か、良くて多結晶層にしかならず、高
性能なデバイスは作製できない。それは、基板の結晶構
造が非晶質であることによっており、単に、Si層を堆
積しても、良質な単結晶層は得られない。In general, on a light-transmitting substrate represented by glass, the deposited thin-film Si layer reflects the disorder of the substrate due to the disorder of the crystal structure thereof. ) Or, it is only a polycrystalline layer at best, and a high-performance device cannot be manufactured. This is due to the fact that the crystal structure of the substrate is amorphous, and even if a Si layer is simply deposited, a high-quality single crystal layer cannot be obtained.
【0023】ところで、光透過性基板は、光受光素子で
あるコンタクトセンサーや投影型液晶画像表示装置を構
成するうえにおいて重要である。そして、センサーや表
示装置の画素(絵素)をより一層、高密度化、高解像度
化、高精密化するには、高性能な駆動素子が必要とな
る。その結果、光透過性基板上に設けられている素子と
しても優れた結晶性を有する単結晶層を用いて作製され
ることが必要となる。Incidentally, the light-transmitting substrate is important in forming a contact sensor or a projection type liquid crystal image display device as a light receiving element. In order to further increase the density, resolution, and precision of pixels (picture elements) of sensors and display devices, high-performance driving elements are required. As a result, it is necessary that the element provided on the light transmitting substrate be manufactured using a single crystal layer having excellent crystallinity.
【0024】したがって、非晶質Siや多結晶Siで
は、その欠陥の多い結晶構造ゆえに要求される、あるい
は今後要求されるに十分な性能を持った駆動素子を作製
することが難しい。Therefore, it is difficult to fabricate a driving element having a required or sufficient performance in the amorphous Si or polycrystalline Si due to its crystal structure having many defects.
【0025】上記で述べたように、化合物半導体のデバ
イス作製には化合物半導体の基板が必要不可欠となって
いる。しかし、化合物半導体の基板は高価で、しかも、
大面積化が非常に困難である。As described above, a compound semiconductor substrate is indispensable for manufacturing a compound semiconductor device. However, compound semiconductor substrates are expensive, and
It is very difficult to increase the area.
【0026】さらに、Si基板上にGaAs等の化合物
半導体をエピタキシャル成長させることが試みられてい
るが、格子定数や熱膨張係数の違いにより、その成長膜
は結晶性が悪く、デバイスに応用することは非常に困難
となっている。Further, it has been attempted to epitaxially grow a compound semiconductor such as GaAs on a Si substrate. However, the grown film has poor crystallinity due to differences in lattice constant and thermal expansion coefficient, and it is difficult to apply the film to a device. It has become very difficult.
【0027】また、格子のミスフィットを緩和するた
め、多孔質Si上に化合物半導体をエピタキシャル成長
させることが試みられているが、多孔質Siの熱安定性
の低さ、経時変化等によりデバイスを作製中あるいは、
作製した後の基板としての安定性、信頼性に欠ける。In order to alleviate lattice misfit, attempts have been made to epitaxially grow a compound semiconductor on porous Si. However, due to the low thermal stability of porous Si and the change over time, devices are manufactured. Inside or
Lack of stability and reliability as a substrate after fabrication.
【0028】このようなSOIウエーハの製造方法の中
でも特開平5−21338号公報に開示された様な、多
孔質層上に非単結晶半導体層を形成し、これを絶縁層を
介して支持基板に移し取る方法は、SOI層の膜厚均一
性が優れていること、SOI層の結晶欠陥密度を低く押
さえることが容易なこと、SOI層の表面平坦性がよい
こと、製造に際し高価な特殊仕様の装置がいらないこ
と、数100オングストロームから10ミクロン程度ま
での広SOI膜厚範囲に対し同一の装置で製造可能なこ
となどの点で非常に優れたものである。In such a method for manufacturing an SOI wafer, a non-single-crystal semiconductor layer is formed on a porous layer as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-21338. The method of transferring the SOI layer is that the uniformity of the thickness of the SOI layer is excellent, that the crystal defect density of the SOI layer is easy to keep low, the surface flatness of the SOI layer is good, This is very excellent in that the above-described device is not required, and that the same device can be used for a wide SOI film thickness range from several hundred angstroms to about 10 microns.
【0029】また、特開平7−302889号公報の一
実施例に記載されているように、第一の基板と第二の基
板を貼り合わせた後、唯一の多孔質層において前記第一
と第二基板を両者を破壊することなく分離し、第一及び
第二の基板の表面にそれぞれ残った多孔質層の残留層を
平滑にして、再度多孔質を形成し、再使用することを繰
り返せば、第一の基板は何回も再使用可能である。した
がって製造コストを大幅に低減することが出来、また製
造プロセスそのものも単化することが出来るという大き
な効果が得られる。Further, as described in one embodiment of JP-A-7-302889, after the first substrate and the second substrate are bonded, only the first and second substrates are formed on the only porous layer. Separating the two substrates without destroying them, smoothing the residual layers of the porous layers remaining on the surfaces of the first and second substrates, forming porous again, and reusing The first substrate can be reused many times. Therefore, a great effect is obtained that the manufacturing cost can be greatly reduced and the manufacturing process itself can be simplified.
【0030】[0030]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多孔質
層で貼り合わせウエーハを分離しようとする場合、基本
的には前記の方法で可能ではあるものの、いくつかの解
決すべき課題もある。まず第一に多孔質層で、貼り合わ
せウエーハを分離しようとすると、前記第一の基体また
は第二の基体の一部が破裂したり、多孔質層上に形成し
た非多孔質単結晶半導体層にクラックや転位などの欠陥
が入ることがある。また原因不明で、頻度も低いが、多
孔質層で分離出来ないこともある。より安定に分離する
ためには特開平7−302889号公報の別の実施例に
開示されているように、陽極化成の途中、化成電流を変
化させて、2つの多孔質層を形成することが効果的であ
る。However, when the bonded wafer is to be separated by the porous layer, the above method is basically possible, but there are some problems to be solved. First, when the bonded wafer is to be separated by the porous layer, a part of the first substrate or the second substrate is ruptured or the non-porous single crystal semiconductor layer formed on the porous layer Defects such as cracks and dislocations may occur. Although the cause is unknown and the frequency is low, separation may not be possible in the porous layer. To separate more stably, as disclosed in another embodiment of JP-A-7-302889, it is necessary to change the formation current during the anodization to form two porous layers. It is effective.
【0031】このような方法を採用した場合、貼り合わ
せた基体の分離は容易になるが、しかし、その一方で多
孔質層の陽極化成工程から貼り合わせ完了までの、いず
れかの工程で多孔質層が先に破壊される。すると、貼り
合わせが不可能になったり、途中で破壊された多孔質層
や、その上に形成された非多孔質単結晶層がパーテイク
ルの原因となって、製造工程を汚染するという問題が発
生することがある。たとえば、陽極化成装置の化成工程
の途中で、多孔質層が一部でも剥がれると、その基体は
もはやその表面に非多孔質単結晶層を均一に形成するこ
とが出来なくなる。When such a method is adopted, separation of the bonded substrates becomes easy, however, on the other hand, the porous substrate can be separated in any step from the anodizing step of the porous layer to the completion of the bonding. The layers are destroyed first. Then, the bonding becomes impossible, and the porous layer broken in the middle and the non-porous single crystal layer formed on it cause particles, contaminating the manufacturing process. May be. For example, if any part of the porous layer is peeled off during the chemical conversion step of the anodizing apparatus, the substrate can no longer uniformly form a non-porous single crystal layer on its surface.
【0032】また陽極化成槽の電解液中で、多孔質層が
剥がれる場合には、均一に多孔質層だけが剥がれて回収
できる場合は少なく、多孔質層の一部が部分的に剥がれ
たりする。或いは剥がれた多孔質層が細かく割れて、多
孔質層の細かい破片からなるパーテイクルが飛び散る。
これらパーテイクルが他の第一の基体の表面に付着する
と、多孔質層の表面均一性を低下させたり、非多孔質半
導体層の形成時に該半導体層のピンホールの原因にな
る。或いは、半導体層の膜厚の均一性の低下や結晶欠陥
の原因になる。又上記の付着パーテイクルが原因となっ
て、2つの基板同士の貼り合わせの際に非接着部となる
ボイドが形成されることがある。When the porous layer is peeled off in the electrolytic solution of the anodization tank, it is rare that only the porous layer is peeled off and collected, and the porous layer is partially peeled off. . Alternatively, the peeled porous layer is finely broken, and particles composed of fine pieces of the porous layer are scattered.
When these particles adhere to the surface of the other first substrate, the uniformity of the surface of the porous layer is reduced, or a pinhole of the non-porous semiconductor layer is formed when the non-porous semiconductor layer is formed. Alternatively, it causes a decrease in the uniformity of the film thickness of the semiconductor layer and a crystal defect. Further, due to the adhesion particles described above, a void may be formed as a non-adhesion portion when two substrates are bonded to each other.
【0033】以上の様な貼り合わせ前に多孔質層が剥が
れる現象は、陽極化成工程だけで起こるのではなく、そ
の後の加熱炉による酸化工程やCVD装置などによる非
多孔質半導体層の形成工程、貼り合わせ後の貼り合わせ
強度を高める加熱炉中のアニール工程、各工程の間に必
要に応じて何度も必要になる洗浄工程など、貼り合わせ
工程の前後のあらゆる工程で起こり得る。The above-mentioned phenomenon that the porous layer is peeled off before bonding does not occur only in the anodizing step, but also in the subsequent oxidizing step using a heating furnace or the non-porous semiconductor layer forming step using a CVD apparatus. This can occur in all steps before and after the bonding step, such as an annealing step in a heating furnace that increases the bonding strength after bonding, and a cleaning step that is required as many times as necessary between each step.
【0034】これらの各工程のどこで多孔質層の一部が
壊れても、所望の半導体基体を作成することは出来なく
なるし、また各種プロセス装置が多孔質層の破片からな
るパーテイクルで汚染されると、それらの装置の使用を
停止して、パーテイクルの徹底的な除去を行わなければ
ならない。If a part of the porous layer is broken at any of these steps, a desired semiconductor substrate cannot be formed, and various processing apparatuses are contaminated with particles made of the fragments of the porous layer. The use of these devices must be stopped and the particles must be thoroughly removed.
【0035】又、分離工程前に多孔質層の破壊が生じな
かったとしても、分離後に、第二の基体上に転写された
非多孔質半導体層の表面に残留する多孔質層の厚さが基
板面内で均一にならないことがある。これは多孔質層の
部分的な崩壊や剥離による。このように不均一な厚さの
多孔質層が残留すると、その後のエッチング工程で、非
多孔質半導体層が部分的に過度にエッチングされて均一
な膜厚の層にならないこともある。Even if the porous layer is not broken before the separation step, the thickness of the porous layer remaining on the surface of the non-porous semiconductor layer transferred onto the second substrate after the separation is reduced. It may not be uniform in the plane of the substrate. This is due to partial collapse or peeling of the porous layer. If the porous layer having the non-uniform thickness remains as described above, the non-porous semiconductor layer may be partially excessively etched in the subsequent etching step, and may not be a layer having a uniform thickness.
【0036】本発明の目的は、貼り合わせ基板の分離前
に多孔質領域の破壊が生じ難い半導体基板及びその作製
方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a semiconductor substrate in which a porous region is unlikely to be broken before separation of a bonded substrate, and a method for manufacturing the same.
【0037】本発明の別の目的は、多孔質領域の所定の
位置の分離が再現性良く起こる半導体基板及びその作製
方法を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a semiconductor substrate in which separation of a predetermined position of a porous region occurs with good reproducibility, and a method for manufacturing the same.
【0038】本発明の更に別の目的は、良質のSOI基
板を安価に提供できる半導体基板及びその作製方法を提
供することにある。Still another object of the present invention is to provide a semiconductor substrate capable of providing a high-quality SOI substrate at low cost and a method for manufacturing the same.
【0039】[0039]
【課題を解決するための手段】本発明は、多孔質領域
と、前記多孔質領域上に配された非多孔質半導体層を有
する第一の基体を用意する工程、前記非多孔質半導体層
を、第二の基体に貼り合わせる工程、貼り合わされた前
記第一及び第二の基体を前記多孔質領域において分離す
る工程、分離された第二の基体上に残留する前記多孔質
領域を除去する工程、を含む半導体基板の作製方法にお
いて、前記多孔質領域が、前記非多孔質半導体層に隣接
する第一の多孔質層と、該第一の多孔質層より多孔度が
高く且つ厚みが小さい第二の多孔質層と、を有し、且つ
該第二の多孔質層の厚みが該第一の多孔質層の80%以
下で該第二の多孔質層の多孔度が30%乃至60%とな
るように、前記多孔質領域を形成することを特徴とす
る。According to the present invention, there is provided a method for preparing a first substrate having a porous region and a non-porous semiconductor layer disposed on the porous region, the method comprising: Bonding the first and second substrates to each other in the porous region, and removing the porous region remaining on the separated second substrate. Wherein the porous region has a first porous layer adjacent to the non-porous semiconductor layer, and a first porous layer having a higher porosity and a smaller thickness than the first porous layer. A second porous layer having a thickness of 80% or less of the first porous layer and a porosity of the second porous layer of 30% to 60%. The porous region is formed such that
【0040】又、本発明の半導体基板用の複合部材は、
第一の基板と、該第一の基板上に設けられた多孔質領域
と、該多孔質領域上に設けられた非多孔質半導体層と、
該非多孔質半導体層上に設けられた第二の基板と、を有
する半導体基板用の複合部材において、前記多孔質領域
が、前記非多孔質半導体層に隣接する第一の多孔質層
と、該第一の多孔質層より多孔度が高く且つ厚みが小さ
い第二の多孔質層と、を有し、前記第二の多孔質層の厚
みが、前記第一の多孔質層の厚みの80%以下であり、
前記第二の多孔質層の多孔度が30%乃至60%である
ことを特徴とする。Further, the composite member for a semiconductor substrate of the present invention comprises:
A first substrate, a porous region provided on the first substrate, a non-porous semiconductor layer provided on the porous region,
A second substrate provided on the non-porous semiconductor layer; and a composite member for a semiconductor substrate having the porous region, the first porous layer adjacent to the non-porous semiconductor layer, A second porous layer having a higher porosity and a smaller thickness than the first porous layer, wherein the thickness of the second porous layer is 80% of the thickness of the first porous layer. Is the following,
The porosity of the second porous layer is 30% to 60%.
【0041】ここで、「多孔度(porosity)」とは、多
孔質層の体積の中で多孔質層の素材に対して、孔(po
re)が占める体積の割合を表す。Here, the term “porosity” refers to pores in the volume of the porous layer relative to the material of the porous layer.
re) represents the proportion of the volume occupied.
【0042】貼り合わせ後の分離を容易にするために、
第二の多孔質層の多孔度を30%以上60%以下であ
り、望ましくは40%以上60%以下とする。これより
低い多孔度でも分離を行うことは不可能ではない。しか
し、分離の際、第一の基体または第二の基体あるいは第
一の基体の多孔質層上に形成してあった非多孔質層など
が部分的に破壊されたり、クラックが入ったり、スリッ
プ転位が生じる場合がある。これらを防止する為には、
第二の多孔質層の多孔度を30〜60%の範囲内にす
る。また、非多孔質半導体層と隣接する第一の多孔質層
の厚さをt1、第二の多孔質層の厚さをt2、とした
時、0.8t1≧t2、即ち、t2をt1の80%以
下、より好ましくは50%以下とする。In order to facilitate separation after bonding,
The porosity of the second porous layer is 30% or more and 60% or less, preferably 40% or more and 60% or less. It is not impossible to perform the separation at a lower porosity. However, at the time of separation, the first substrate, the second substrate, or the non-porous layer formed on the porous layer of the first substrate is partially broken, cracked, or slipped. Dislocation may occur. To prevent these,
The porosity of the second porous layer is in the range of 30 to 60%. When the thickness of the first porous layer adjacent to the non-porous semiconductor layer is t1, and the thickness of the second porous layer is t2, 0.8t1 ≧ t2, that is, t2 is equal to t1. 80% or less, more preferably 50% or less.
【0043】こうすることにより、分離後に非多孔質半
導体層上に残留する多孔質領域の厚さが、第二の基板面
内に亘って、ほぼ均一になる。よって、その後、残留多
孔質領域を選択エッチングすると、エッチングされずに
残る非多孔質半導体層の厚さが均一になる。By doing so, the thickness of the porous region remaining on the non-porous semiconductor layer after separation becomes substantially uniform over the second substrate surface. Therefore, when the remaining porous region is thereafter selectively etched, the thickness of the non-porous semiconductor layer remaining without being etched becomes uniform.
【0044】そして、上述した多孔度と厚さの相対的関
係をもつ多孔質領域の存在により、分離工程前に多孔質
領域が剥がれたり、崩壊したりすることが防止できる。The presence of the porous region having the above-described relative relationship between the porosity and the thickness can prevent the porous region from peeling or collapsing before the separation step.
【0045】[0045]
【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、図面
を参照しつつ詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0046】[基本的な半導体基板の作製方法]まず、
図1を参照して、本発明の基本的な半導体基板の作製方
法について説明する。[Basic Method for Manufacturing Semiconductor Substrate]
With reference to FIG. 1, a basic method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention will be described.
【0047】図1の(a)に示すように、多孔質領域1
と、多孔質領域1上に設けられた非多孔質半導体層13
と、を有する第一の基体10を用意する。As shown in FIG. 1A, the porous region 1
And the non-porous semiconductor layer 13 provided on the porous region 1
Is prepared.
【0048】この時、多孔質領域1が、非多孔質半導体
層13と隣接する第一の多孔質層11と、第二の多孔質
層12と、を少なくとも含む構造になるように、多孔質
領域1を形成する。At this time, the porous region 1 is formed so as to have a structure including at least the first porous layer 11 and the second porous layer 12 adjacent to the non-porous semiconductor layer 13. Region 1 is formed.
【0049】第二の多孔質層12の多孔度P2は、第一
の多孔質層11の多孔度P1より高いものとし、多孔度
P2を30%乃至60%の範囲内にする。The porosity P2 of the second porous layer 12 is higher than the porosity P1 of the first porous layer 11, and the porosity P2 is in the range of 30% to 60%.
【0050】第二の多孔質層12の厚みt2は、第一の
多孔質層11の厚みt1の80%より大きくならないよ
うにする。The thickness t2 of the second porous layer 12 should not be larger than 80% of the thickness t1 of the first porous layer 11.
【0051】図1の(b)に示すように、第一の基体1
0と、第二の基体14と、を間に絶縁層15を介して貼
り合わせる。こうして、半導体基板形成用の複合部材2
が得られる。As shown in FIG. 1B, the first base 1
0 and the second base 14 are bonded together with the insulating layer 15 interposed therebetween. Thus, the composite member 2 for forming a semiconductor substrate
Is obtained.
【0052】絶縁層15は、貼り合わせ前に、第一の基
体10の表面或いは第二の基体14の表面の少なくとも
いずれか一方に形成しておけばより好ましいものであ
る。It is more preferable that the insulating layer 15 be formed on at least one of the surface of the first substrate 10 and the surface of the second substrate 14 before bonding.
【0053】次に図1の(c)に示すように、第一及び
第二の基体を分離する。これにより第一の多孔質層11
と第二の多孔質層12との界面又は、第二の多孔質層の
うちその界面に近い側の部分、或いは第二の多孔質層全
層のいずれかで分離される。Next, as shown in FIG. 1C, the first and second substrates are separated. Thereby, the first porous layer 11
And the second porous layer 12, the portion of the second porous layer closer to the interface, or the entire second porous layer.
【0054】こうして、第二の基体には第一の多孔質層
11の均一な厚さの残留層11bが残る。Thus, the residual layer 11b of the first porous layer 11 having a uniform thickness remains on the second substrate.
【0055】第一の基体には、第二の多孔質層12の残
留層12bは残ることもあるし、残らないこともある。The residual layer 12b of the second porous layer 12 may or may not remain on the first base.
【0056】そして、図1の(d)に示すように、第二
の基体14の表面即ち非多孔質半導体層13の表面上に
残った第一の多孔質半導体層11bを除去する。こうし
て、第二の基体14上に絶縁層15を介して設けられた
非多孔質半導体層13を有するSOI基板が得られる。Then, as shown in FIG. 1D, the first porous semiconductor layer 11b remaining on the surface of the second base 14, ie, the surface of the non-porous semiconductor layer 13 is removed. Thus, an SOI substrate having the non-porous semiconductor layer 13 provided on the second base 14 via the insulating layer 15 is obtained.
【0057】又、第一の基体10上に残った第二の多孔
質層12bを必要に応じて除去すれば、分離された第一
の基体10は再び第一又は第二の基体として用いること
ができる。If the second porous layer 12b remaining on the first substrate 10 is removed as necessary, the separated first substrate 10 can be used again as the first or second substrate. Can be.
【0058】本発明に用いられる多孔質領域1の形成前
の第一の基体の出発材料としては、Si,Ge,GaA
s,InP,SiC,SiGe等の半導体材料が好まし
く用いられる。The starting material of the first substrate before the formation of the porous region 1 used in the present invention is Si, Ge, GaAs.
Semiconductor materials such as s, InP, SiC, and SiGe are preferably used.
【0059】多孔質領域1は、出発材料の表面を多孔質
化して形成してもよいし、出発材料の表面上に形成して
もよい。The porous region 1 may be formed by making the surface of the starting material porous, or may be formed on the surface of the starting material.
【0060】ここで、多孔質体の多孔度P(%)とは、
多孔質体の体積の中で多孔質体の素材に対して、孔(p
ore)が占める体積の割合を表す。この多孔度は、多
孔質体の密度mとその多孔質体と同じ材料からなる非多
孔質体の密度Mを用いてつぎの式で表される。Here, the porosity P (%) of the porous body is
In the volume of the porous body, the pores (p
ore). The porosity is expressed by the following equation using the density m of the porous body and the density M of the non-porous body made of the same material as the porous body.
【0061】 P=((M−m)/M)×100 (%) ……(1) ここで、多孔質体の密度mとは、孔を含む多孔質体の見
かけの重量Gを、孔を含む多孔質体の見かけの体積Vで
除したものであり、数式では、m=G/Vと表現でき
る。P = ((M−m) / M) × 100 (%) (1) Here, the density m of the porous body refers to an apparent weight G of the porous body including the pores, Is divided by the apparent volume V of the porous body containing, and can be expressed as m = G / V in the mathematical formula.
【0062】実際に、表面から深さdまでの表層だけが
多孔質体になっている第一の基体の多孔質層の多孔度P
(%)を求めるには、多孔質層を形成する前の第一の基
体の重量A、多孔質層を形成後の前記第一の基体の重量
a、多孔質層を完全に除去した後の第一の基体の重量B
を用いて次で求められる。Actually, the porosity P of the porous layer of the first substrate in which only the surface layer from the surface to the depth d is a porous body
To determine (%), the weight A of the first substrate before forming the porous layer, the weight a of the first substrate after forming the porous layer, and the weight A after completely removing the porous layer are obtained. Weight of first substrate B
Is calculated using the following.
【0063】 P=((A−a)/(A−B))×100 (%) ……(2) この多孔度P(%)を一つのパラメータとして、この多
孔度P(%)の相違によって貼り合わせ後の基体の分離
の容易さや、パーティクルの発生防止等を図られる。P = ((A−a) / (A−B)) × 100 (%) (2) Using the porosity P (%) as one parameter, the difference of the porosity P (%) This facilitates separation of the substrates after bonding, prevents generation of particles, and the like.
【0064】また、非多孔質半導体層と接する第一の多
孔質層の多孔度をできる限り低くしておくことが、その
後の非多孔質半導体層の形成の際に、非多孔質半導体層
の結晶欠陥を減らすためには、望まれる。これは非多孔
質半導体層を多孔質領域上に形成する初期に、多孔質領
域の表面の孔を埋めることになるが、多孔度が低い方が
孔が埋まり易く、その結果として非多孔質半導体層の結
晶欠陥を少なくすることが出来るからである。このため
第一の多孔質層の多孔度は30%未満、望ましくは20
%以下とすることが望ましい。Further, it is preferable that the porosity of the first porous layer in contact with the non-porous semiconductor layer is made as low as possible, when the non-porous semiconductor layer is subsequently formed. It is desired to reduce crystal defects. This means that the pores on the surface of the porous region are filled in the initial stage of forming the non-porous semiconductor layer on the porous region. This is because crystal defects in the layer can be reduced. Therefore, the porosity of the first porous layer is less than 30%, preferably 20%.
% Is desirable.
【0065】また貼り合わせ後の基体の分離をより一層
容易に実現するためには、第二の多孔質層の多孔度を3
0%以上となる40%以上、60%以下の範囲に選ぶこ
とが望ましい。これは多孔質層の孔の壁の部分を少なく
して、多孔質構造を脆弱にし、その部分で破壊し易くす
るためである。In order to more easily realize the separation of the substrate after bonding, the porosity of the second porous layer is set to 3
It is desirable to select the range of 40% or more and 60% or less, which is 0% or more. This is to reduce the portion of the wall of the pore of the porous layer to make the porous structure brittle and to easily break at that portion.
【0066】第二の多孔質層の厚さは貼り合わせ基体の
分離のためには薄くてよい。50nm以上好ましくは1
00nm以上の厚さがあれば基体の分離に効果がある。
しかし余り薄すぎると第二の多孔質層の厚さを精密に制
御することが困難になってくる。The thickness of the second porous layer may be small for separating the bonded substrates. 50 nm or more, preferably 1
A thickness of 00 nm or more is effective for separating the substrate.
However, if it is too thin, it becomes difficult to precisely control the thickness of the second porous layer.
【0067】また第二の多孔質層の厚さが厚すぎると、
その多孔度がそれほど高くなくても、貼り合わせ前に第
一の多孔質層が剥がれることがある。これを防ぐために
は、前記第二の多孔質層の厚さを第一の多孔質層よりも
薄くしておくことが効果的である。多孔度の低い部分に
は、内部応力が働いているので、多孔度の高い部分の厚
さを、この部分の厚さよりも厚く設定すると、多孔度の
大きい部分の強度が弱くなりすぎて貼り合わせ前に多孔
質層が、多孔度の高い部分から破壊され、多孔度の低い
部分が剥がれ落ちることが起き易くなる。たとえ第一の
多孔質層がかなり厚くても3ミクロンを越えて第二の多
孔質層を厚くするのは好ましくない。よって第二の多孔
質層の厚さは3ミクロンを越えないようにする。更に分
離し易さを考慮すると、6インチ径以下の基板の場合は
第二の多孔質層の厚さを1nm〜1ミクロンとし、8イ
ンチ径以上の基板の場合は1ミクロン〜3ミクロンにす
るとよい。If the thickness of the second porous layer is too large,
Even if the porosity is not so high, the first porous layer may peel off before bonding. In order to prevent this, it is effective to make the thickness of the second porous layer smaller than that of the first porous layer. Since the internal stress is acting on the low porosity part, if the thickness of the high porosity part is set to be thicker than this part, the strength of the high porosity part will be too weak and it will be bonded. Before this, the porous layer is likely to be broken from the high porosity part, and the low porosity part is likely to peel off. Even though the first porous layer is quite thick, it is not preferred to thicken the second porous layer beyond 3 microns. Thus, the thickness of the second porous layer should not exceed 3 microns. In consideration of the ease of separation, the thickness of the second porous layer should be 1 nm to 1 micron for a substrate of 6 inches or less, and 1 micron to 3 microns for a substrate of 8 inches or more. Good.
【0068】なお、必要なら第一及び第二の多孔質層の
間、または第二の多孔質層の第一の多孔質層と反対側
に、多孔度が、第一の多孔質層と第二の多孔質層との中
間の値となる層を設けることもできる。多孔度が最も大
きい層に分離の際の応力が集中し、そこが第二の多孔質
層として機能する。If necessary, between the first and second porous layers or on the side of the second porous layer opposite to the first porous layer, the porosity is equal to that of the first porous layer. It is also possible to provide a layer having an intermediate value between the two porous layers. The stress at the time of separation concentrates on the layer having the highest porosity, which functions as the second porous layer.
【0069】以下に、シリコンを例に挙げて詳細に説明
する。多孔質Siの機械的強度は多孔度により異なる
が、バルクSiよりも十分に弱いと考えられる。すなわ
ち、貼り合わせウェハに圧縮、引っ張りあるいは剪断力
をかけると、まず多孔質Si層が先に破壊されることに
なる。また、多孔度を増加させれば、より弱い力で多孔
質層を破壊できる。多孔質層が多孔度の異なる複数の層
からなる場合には、多孔度の最も大きい層に応力が集中
し、そこから破壊が始まる。Hereinafter, silicon will be described in detail using silicon as an example. The mechanical strength of porous Si differs depending on the porosity, but is considered to be sufficiently weaker than bulk Si. That is, when compressive, tensile or shearing force is applied to the bonded wafer, first, the porous Si layer is broken first. Further, if the porosity is increased, the porous layer can be broken with a weaker force. When the porous layer is composed of a plurality of layers having different porosity, stress is concentrated on the layer having the highest porosity, and breakage starts therefrom.
【0070】Si基板はHF溶液を用いた陽極化成法に
よって多孔質化させることができる。この多孔質Si層
は、単結晶Siの密度2.33g/cm3 に比べて、H
F溶液濃度を50〜20%に変化させることでその密度
を1.1〜0.6g/cm3の範囲に変化させることが
できる。この多孔質層は、下記の理由により、N型Si
層には形成され難く、P型Si基板に容易に形成され
る。この多孔質Si層は、透過電子顕微鏡による観察に
よれば、平均約100〜600オングストローム程度の
径の孔が形成される。The Si substrate can be made porous by anodization using an HF solution. This porous Si layer has a higher H density than the density of single crystal Si of 2.33 g / cm 3.
By changing the F solution concentration to 50 to 20%, the density can be changed to a range of 1.1 to 0.6 g / cm 3 . This porous layer is made of N-type Si for the following reason.
It is difficult to form a layer, and is easily formed on a P-type Si substrate. According to observation with a transmission electron microscope, this porous Si layer has pores with an average diameter of about 100 to 600 angstroms.
【0071】多孔質Siは、Uhlir等によって19
56年に半導体の電解研磨の研究過程において発見され
た(A.Uhlir,Bell Syst.Tech.J.,vol.35,333(1956))。The porous Si was prepared by Uhril et al.
It was discovered during the research process of electropolishing semiconductors in 1956 (A. Uhlir, Bell Syst. Tech. J., vol. 35, 333 (1956)).
【0072】また、ウナガミ等は陽極化成におけるSi
の溶解反応を研究し、HF溶液中のSiの陽極反応には
正孔が必要であり、その反応は、次のようであると報告
している(T.ウナカ゛ミ、J.Electrochem.Soc.,vol.127,476(1
980))。In addition, eel and the like are the
And reported that the anodic reaction of Si in HF solution requires holes, and the reaction is as follows (T. Unakami, J. Electrochem. Soc., vol.127,476 (1
980)).
【0073】Si+2HF+(2−n)e+ →SiF2
+2H+ +ne- SiF2 +2HF→SiF4 +H2 SiF4 +2HF→H2 SiF6 または、 Si+4HF+(4−λ)e+ →SiF4 +4H+ +λ
e- SiF4 +2HF→H2 SiF6 ここで、e+ およびe- はそれぞれ正孔と電子を表して
いる。また、nおよびλは、それぞれSi原子が溶解す
るために必要な正孔の数であり、n>2またはλ>4な
る条件が満たされる場合に、多孔質Siが形成されると
している。Si + 2HF + (2-n) e + → SiF 2
+ 2H + + ne - SiF 2 + 2HF → SiF 4 + H 2 SiF 4 + 2HF → H 2 SiF 6 or Si + 4HF + (4-λ) e + → SiF 4 + 4H + + λ
e − SiF 4 + 2HF → H 2 SiF 6 Here, e + and e − represent holes and electrons, respectively. Further, n and λ are the number of holes required for dissolving Si atoms, respectively, and it is described that when the condition of n> 2 or λ> 4 is satisfied, porous Si is formed.
【0074】以上のことから、正孔の存在するp型Si
は多孔質化されるが、n型Siは多孔質化されない。こ
の多孔質化における選択性は長野等および今井によって
実証されている(長野、中島、安野、大中、梶原、電子
通信学会技術研究報告、vol.79,SSD79-9549(1979))、
(K.Imai,Solid-State Electronics,vol.24,159(198
1))。しかし、高濃度n型Siであれば多孔質化される
との報告もあり(R.P.Holmstrom and J.Y.Chi,Appl.Phy
s.Lett.,vol.42,386(1983))、p型、n型の別にこだわ
らず、多孔質化を実現できる基板を選ぶことが重要であ
る。From the above, p-type Si having holes
Is made porous, but n-type Si is not made porous. The selectivity in this porous formation has been demonstrated by Nagano et al. And Imai (Nagano, Nakajima, Yasuno, Onaka, Kajiwara, IEICE Technical Report, vol.79, SSD79-9549 (1979)),
(K. Imai, Solid-State Electronics, vol. 24, 159 (198
1)). However, there is a report that high-concentration n-type Si can be made porous (RP Holmstrom and JYChi, Appl. Phy.
s. Lett., vol. 42, 386 (1983)), it is important to select a substrate capable of realizing porosity regardless of whether it is p-type or n-type.
【0075】多孔質Si層には、透過電子顕微鏡による
観察によれば、平均約100〜600オングストローム
程度の径の孔が形成されており、その密度が単結晶Si
に比べると、半分以下になっても単結晶性は維持されて
おり、多孔質層の上部へ単結晶Si層をエピタキシャル
成長させることも可能である。ただし、1000℃以上
では、内部の孔の再配列が起こり、増速エッチングの特
性が損なわれる。このため、Si層のエピタキシャル成
長には、分子線エピタキシャル成長、プラズマCVD
法、減圧CVD法、光CVD法、バイアス・スパッター
法、液相成長法等の低温成長が好適とされている。According to observation with a transmission electron microscope, pores having an average diameter of about 100 to 600 angstroms are formed in the porous Si layer, and the density of the pores is reduced to a single crystal Si.
As compared with the above, the single crystallinity is maintained even when the thickness is reduced to half or less, and it is also possible to epitaxially grow a single crystal Si layer on the porous layer. However, if the temperature is higher than 1000 ° C., rearrangement of the internal holes occurs, and the characteristics of the accelerated etching are impaired. For this reason, the epitaxial growth of the Si layer includes molecular beam epitaxial growth and plasma CVD.
It is considered that low-temperature growth such as a low pressure CVD method, a low pressure CVD method, a photo CVD method, a bias sputtering method, and a liquid phase growth method is suitable.
【0076】また、多孔質層はその内部に大量の空隙が
形成されている為に、密度が半分以下に減少する。その
結果、体積に比べて表面積が飛躍的に増大するため、そ
の化学エッチング速度は、通常の単結晶層のエッチング
速度に比べて、著しく増速される。Further, since the porous layer has a large amount of voids formed therein, the density is reduced to less than half. As a result, the surface area is dramatically increased as compared with the volume, so that the chemical etching rate is significantly increased as compared with the ordinary etching rate of the single crystal layer.
【0077】本発明に用いられる非多孔質半導体層とし
ては、Si,Ge,GaAs,InP,SiC,SiG
e,GaN,GaP等の半導体の単層或いは、複数の層
である。複数の層の場合は、導電型や導電度の異なる層
或いは間にヘテロ接合を形成する層である。As the non-porous semiconductor layer used in the present invention, Si, Ge, GaAs, InP, SiC, SiG
e, a single layer of a semiconductor such as GaN, GaP, or a plurality of layers. In the case of a plurality of layers, the layers are different in conductivity type or conductivity, or a layer forming a hetero junction therebetween.
【0078】非多孔質半導体層の形成方法としては、多
孔質領域上に、非多孔質半導体層を堆積させても、非多
孔質の出発材料の表面層下にイオン注入等により多孔質
層を形成することで、多孔質化されずに残った表面層を
非多孔質半導体層としてもよい。As a method of forming the non-porous semiconductor layer, even if the non-porous semiconductor layer is deposited on the porous region, the porous layer is formed by ion implantation or the like below the surface layer of the non-porous starting material. By forming the surface layer, the surface layer remaining without being made porous may be used as a non-porous semiconductor layer.
【0079】本発明に用いられる第二の基体としては、
Si,Ge,SiC,SiGe,GaAs,InP等の
半導体が挙げられる。或いは石英、溶融石英、シリカガ
ラス、ガラス、サファイア等の絶縁体であってもよい。As the second substrate used in the present invention,
Semiconductors such as Si, Ge, SiC, SiGe, GaAs, and InP are exemplified. Alternatively, an insulator such as quartz, fused quartz, silica glass, glass, and sapphire may be used.
【0080】貼り合わせ基体の分離方法としては、特開
平7−302889号公報に開示されているような分離
方法が利用可能である。例えば超音波などの波動エネル
ギーを照射する方法、剥離用部材を貼り合わせ基体の貼
り合わせ面に平行に多孔質層側面から挿入する方法、多
孔質層に染み込ませた物質の膨張エネルギーを利用する
方法、盤状基板の側面の該多孔質層に対する選択エッチ
ングを利用する方法、該多孔質層をむき出しにしてから
多孔質層側面より多孔質層を酸化し、この際の体積膨張
を利用する方法などがいずれも使用可能である。As a method for separating the bonded substrates, a separation method as disclosed in JP-A-7-302889 can be used. For example, a method of irradiating wave energy such as ultrasonic waves, a method of inserting a peeling member from the side of a porous layer parallel to a bonding surface of a bonding substrate, and a method of using expansion energy of a material impregnated in a porous layer A method of using selective etching of the porous layer on the side surface of the board-like substrate, a method of exposing the porous layer and then oxidizing the porous layer from the side surface of the porous layer, and utilizing the volume expansion at this time. Can be used.
【0081】[半導体基板の作製方法の第1の実施形
態]図2に本発明の一実施の形態による半導体基板の作
製方法を示す。この方法は、図1に示した基本的な作製
方法に基づいている。[First Embodiment of Method of Manufacturing Semiconductor Substrate] FIG. 2 shows a method of manufacturing a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention. This method is based on the basic manufacturing method shown in FIG.
【0082】図2の(a)に示すように、第一の基体1
0の表面に第一の多孔質層11と第二の多孔質層12と
を形成する。第二の多孔質層12の多孔度を30%以上
とし、第一の多孔質層11の多孔度を30%未満とす
る。厚さは、第二の多孔質層12の厚さが第一の多孔質
層11の厚さの0.8倍以下となるようにする。As shown in FIG. 2A, the first base 1
The first porous layer 11 and the second porous layer 12 are formed on the surface of the "0". The porosity of the second porous layer 12 is set to 30% or more, and the porosity of the first porous layer 11 is set to less than 30%. The thickness is such that the thickness of the second porous layer 12 is 0.8 times or less the thickness of the first porous layer 11.
【0083】第一及び第二の多孔質層をこのように形成
する為には、陽極化成を利用するとよい。まず、第一の
化成電流により第一の多孔質層11を第一の基体の表面
に形成した後、電流値を増大させて、第一の多孔質層下
にある第一の基体の非多孔質部分を多孔質化して、第二
の多孔質層12を形成する。In order to form the first and second porous layers in this manner, anodization may be used. First, after the first porous layer 11 is formed on the surface of the first base by the first formation current, the current value is increased, and the non-porous of the first base under the first porous layer is increased. The porous portion is made porous to form the second porous layer 12.
【0084】電流値を増大させる代わりに、化成液を交
換して、同じ電流値で陽極化成を行うことにより第二の
多孔質層12を形成してもよい。Instead of increasing the current value, the second porous layer 12 may be formed by exchanging the chemical forming solution and performing anodization at the same current value.
【0085】図2の(b)に示すように、多孔質層11
の表面の上に非多孔質半導体層13を形成する。次に、
必要に応じて非多孔質半導体層13の表面を絶縁化す
る。As shown in FIG. 2B, the porous layer 11
The non-porous semiconductor layer 13 is formed on the surface of. next,
The surface of the non-porous semiconductor layer 13 is insulated as necessary.
【0086】次に、図2の(c)に示すように、絶縁層
15を有する第二の基体14である支持基板17と、各
層11,12,13を有する第一の基体10である基板
16とを、室温で密着させた後、陽極接合、加圧、ある
いは熱処理、あるいはこれらの組み合わせにより貼り合
わせる。Next, as shown in FIG. 2C, a supporting substrate 17 which is a second substrate 14 having an insulating layer 15 and a substrate which is a first substrate 10 having each of the layers 11, 12 and 13. 16 are adhered at room temperature, and then bonded by anodic bonding, pressing, heat treatment, or a combination thereof.
【0087】これにより、第二の基体14と非多孔質半
導体層13とは絶縁層15を介して強固に結合する。絶
縁層15は非多孔質半導体層13上又は第二の基体14
上の少なくとも一方に形成する、あるいは絶縁性の薄板
をはさみ3枚重ねで貼り合わせてもよい。Thus, the second base 14 and the non-porous semiconductor layer 13 are firmly bonded via the insulating layer 15. The insulating layer 15 is formed on the non-porous semiconductor layer 13 or on the second substrate 14.
It may be formed on at least one of the above, or may be laminated with three sheets of insulating thin plates.
【0088】次に、多孔質Si層12で基板を基板18
と基板19とに分離する。基体19は、第一の多孔質層
11と非多孔質半導体層13と絶縁層15と第二の基体
14のような構造となる。Next, the substrate 18 is
And the substrate 19. The base 19 has a structure like the first porous layer 11, the non-porous semiconductor layer 13, the insulating layer 15, and the second base 14.
【0089】さらに、多孔質層11を選択的に除去す
る。通常のSiのエッチング液、あるいは多孔質Siの
選択エッチング液である弗酸、あるいは弗酸にアルコー
ルおよび過酸化水素水の少なくともどちらか一方を添加
した混合液、あるいは、バッファード弗酸、あるいはバ
ッファード弗酸にアルコールおよび過酸化水素水の少な
くともどちらか一方を添加した混合液、の少なくとも1
種類を用いて、多孔質層11のみを、無電解湿式化学エ
ッチングして絶縁層15上に移された非多孔質半導体層
13を残存させ形成する(図2の(e)参照)。Further, the porous layer 11 is selectively removed. Hydrofluoric acid, which is a normal Si etchant, or a porous Si selective etchant, or a mixed solution obtained by adding at least one of alcohol and hydrogen peroxide to hydrofluoric acid, or buffered hydrofluoric acid, or a buffer At least one of a mixture obtained by adding at least one of alcohol and hydrogen peroxide solution to hydrofluoric acid.
Using the type, only the porous layer 11 is subjected to electroless wet chemical etching to leave the non-porous semiconductor layer 13 transferred on the insulating layer 15 and formed (see FIG. 2E).
【0090】あるいは、非多孔質層13を研磨ストッパ
ーとして多孔質層11を選択研磨で除去してもよい。Alternatively, the porous layer 11 may be removed by selective polishing using the non-porous layer 13 as a polishing stopper.
【0091】図2の(e)には、本発明で得られる半導
体基板が示される。絶縁性表面を有する基板14上に、
非多孔質半導体層13が平坦に、しかも均一に薄層化さ
れて結晶欠陥の少ないものとなっている。FIG. 2E shows a semiconductor substrate obtained by the present invention. On a substrate 14 having an insulating surface,
The non-porous semiconductor layer 13 is made flat and uniform, and has few crystal defects.
【0092】[半導体基板の作製方法の第2の実施形
態]図3は、図2に示した半導体基板の作製方法の変形
例であり、第二の基体として、光透過性絶縁基板を用い
る例を示す。[Second Embodiment of Manufacturing Method of Semiconductor Substrate] FIG. 3 shows a modification of the manufacturing method of the semiconductor substrate shown in FIG. 2, in which a light-transmitting insulating substrate is used as the second base. Is shown.
【0093】図3の(a),(b)に示す工程は、図2
の(a),(b)と同じであり、重複する説明を省略す
る。The steps shown in FIGS. 3A and 3B correspond to FIG.
(A) and (b), and redundant description is omitted.
【0094】図3の(c)に示すように、石英やガラス
に代表される光透過性絶縁基板24と、第一の基体26
とを、室温で密着させた後、陽極接合、加圧、あるいは
熱処理、あるいはこれらの組み合わせにより貼り合わせ
る。これにより、光透過性絶縁基板24と非多孔質半導
体層13とは絶縁層15を介して強固に結合する。絶縁
層15は非多孔質半導体層13上又は、光透過性絶縁基
板24上の少なくとも一方に形成するか、あるいは絶縁
性の薄板をはさむか、のいずれかの方式により3枚重ね
で貼り合わせる。As shown in FIG. 3C, a light-transmitting insulating substrate 24 typified by quartz or glass and a first base 26
Are adhered at room temperature, and then bonded by anodic bonding, pressing, heat treatment, or a combination thereof. Thereby, the light-transmitting insulating substrate 24 and the non-porous semiconductor layer 13 are firmly bonded via the insulating layer 15. The insulating layer 15 is formed on at least one of the non-porous semiconductor layer 13 and the light-transmitting insulating substrate 24, or is sandwiched with an insulating thin plate.
【0095】次に、図3の(d)に示すように基板28
と基板29とに分割する。光透過性絶縁基板24上は、
第一の多孔質層11と非多孔質半導体層13と、絶縁層
15との積層構造をもつ。Next, as shown in FIG.
And the substrate 29. On the light transmitting insulating substrate 24,
It has a laminated structure of the first porous layer 11, the non-porous semiconductor layer 13, and the insulating layer 15.
【0096】さらに、多孔質層11を選択的に除去す
る。通常のSiのエッチング液、あるいは多孔質Siの
選択エッチング液である弗酸、あるいは弗酸にアルコー
ルおよび過酸化水素水の少なくともどちらか一方を添加
した混合液、あるいは、バッファード弗酸、あるいはバ
ッファード弗酸にアルコールおよび過酸化水素水の少な
くともどちらか一方を添加した混合液の少なくとも1種
類を用いて、多孔質Si21のみを無電解湿式化学エッ
チングして、光透過性絶縁基板24上に薄膜化した非多
孔質半導体層13を残存させ形成する。Further, the porous layer 11 is selectively removed. Hydrofluoric acid, which is a normal Si etchant, or a porous Si selective etchant, or a mixed solution obtained by adding at least one of alcohol and hydrogen peroxide to hydrofluoric acid, or buffered hydrofluoric acid, or a buffer Electroless wet chemical etching of only porous Si 21 is performed by using at least one kind of a mixed solution obtained by adding at least one of alcohol and hydrogen peroxide solution to hydrofluoric acid to form a thin film on light-transmitting insulating substrate 24. The remaining non-porous semiconductor layer 13 is formed.
【0097】上記詳述したように、多孔質体の膨大な表
面積により通常のエッチング液でも選択的に多孔質体の
みをエッチングして、非多孔質体を残すことが可能であ
る。あるいは、非多孔質層13を研磨ストッパーとし
て、多孔質層11を選択研磨で除去してもよい。As described in detail above, the enormous surface area of the porous body makes it possible to selectively etch only the porous body with an ordinary etching solution and leave the non-porous body. Alternatively, the porous layer 11 may be removed by selective polishing using the non-porous layer 13 as a polishing stopper.
【0098】図3の(e)には、本実施形態で得られる
半導体基板が示される。光透過性絶縁性基体24の表面
上に非多孔質半導体層13が平坦に、しかも均一に薄層
化されて、ウェハ全域に、大面積に形成される。FIG. 3E shows a semiconductor substrate obtained in this embodiment. The non-porous semiconductor layer 13 is flatly and uniformly thinned on the surface of the light-transmitting insulating substrate 24, and is formed over a large area over the entire wafer.
【0099】つぎに、リサイクル、リユースという点か
ら、第一の基体10は、残留多孔質層12を除去して、
表面平坦性が許容できないほど荒れている場合には、必
要に応じて表面平坦化を行なった後、再度第一の基体1
0として使用する。Next, from the viewpoint of recycling and reuse, the first substrate 10 is formed by removing the residual porous layer 12 and
If the surface flatness is unacceptably rough, after the surface is flattened as necessary,
Used as 0.
【0100】[半導体基板の作製方法の第3の実施形
態]図4は、一枚の基板の両面に多孔質層と非多孔質半
導体層を形成し、3枚の基板を貼り合わせる方法を示
す。[Third Embodiment of Manufacturing Method of Semiconductor Substrate] FIG. 4 shows a method of forming a porous layer and a non-porous semiconductor layer on both surfaces of one substrate and bonding the three substrates together. .
【0101】図4の(a)に示すように、まず第一の基
体30を用意して、その両面の表面層に、多孔度の異な
る二つの層31,32及び33,34からなる二層構造
の多孔質領域を形成する。第一の多孔質層31,33上
に非多孔質半導体層35,36を形成する(図4の
(b)参照)。第一の多孔質層31,33は多孔度が3
0%未満、第二の多孔質層32,34は多孔度が30%
以上になるように陽極化成する。As shown in FIG. 4A, first, a first base 30 is prepared, and two surface layers 31 and 32 and two layers 33 and 34 having different porosity are formed on the surface layers on both sides thereof. Form a porous region of the structure. Non-porous semiconductor layers 35 and 36 are formed on first porous layers 31 and 33 (see FIG. 4B). The first porous layers 31 and 33 have a porosity of 3
Less than 0%, the porosity of the second porous layers 32, 34 is 30%
Anodization is performed as described above.
【0102】次に、図4の(c)に示すように、2枚の
第二の基体39,40と、非多孔質半導体層35,36
を有する第一の基体30とを、それぞれ絶縁層37,3
8を間に介して、室温で密着させた後、陽極接合、加
圧、あるいは熱処理、あるいはこれらの組み合わせによ
り貼り合わせる。Next, as shown in FIG. 4C, two second bases 39 and 40 and non-porous semiconductor layers 35 and 36 are formed.
With the first base 30 having the insulating layers 37 and 3 respectively.
After being brought into close contact with each other at room temperature with an intervening member 8 therebetween, they are bonded by anodic bonding, pressing, heat treatment, or a combination thereof.
【0103】これにより、基体39,40と非多孔質半
導体層35,36とは絶縁層37,38を介して強固に
結合する。絶縁層37,38は非多孔質半導体層35,
36上、又は基体39,40上の少なくとも一方に形成
する。あるいは各基体とは別体の絶縁性の薄板を層3
5,36として用意し、これらをはさみ、5枚重ねで貼
り合わせてもよい。As a result, the bases 39 and 40 and the non-porous semiconductor layers 35 and 36 are firmly bonded via the insulating layers 37 and 38. The insulating layers 37, 38 are made of a non-porous semiconductor layer 35,
36, or at least one of the substrates 39 and 40. Alternatively, an insulating thin plate separate from each substrate is formed in layer 3
5, 36 may be prepared, and these may be sandwiched and laminated by five sheets.
【0104】次に、基板を40,41,42の3つに三
分割する(図4の(d)参照)。2枚の基体39,40
は、多孔質層と非多孔質半導体層と絶縁層との積層構造
をもつ。Next, the substrate is divided into three parts 40, 41 and 42 (see FIG. 4D). Two substrates 39, 40
Has a laminated structure of a porous layer, a non-porous semiconductor layer, and an insulating layer.
【0105】さらに、両多孔質層31,33を選択的に
研磨又はエッチングで除去する。こうして薄膜化した非
多孔質半導体層35,36を基体39,40上に残存さ
せる。Further, both porous layers 31, 33 are selectively removed by polishing or etching. The non-porous semiconductor layers 35 and 36 thus thinned are left on the bases 39 and 40.
【0106】図4の(e)には、本実施形態で得られる
半導体基板が示される。基体39,40上に非多孔質半
導体層35,36がそれぞれ平坦に、しかも均一に薄層
化されて、2体同時に形成される。なお、絶縁介在層3
7,38はなくても良い。また、基体39,40は同一
材料のものでなくても良い。FIG. 4E shows a semiconductor substrate obtained in this embodiment. The non-porous semiconductor layers 35 and 36 are formed on the bases 39 and 40, respectively, in a flat and uniform manner, and are simultaneously formed. The insulating intermediate layer 3
7, 38 may not be provided. Further, the bases 39 and 40 may not be made of the same material.
【0107】また、一度用いた第一の基板を再利用とい
う面で、第一の基体30は、残留多孔質層を除去して、
または表面平坦処理を施して再利用する。Further, in terms of reusing the first substrate used once, the first base 30 is formed by removing the residual porous layer,
Alternatively, the surface is flattened and reused.
【0108】[半導体基板の作製方法の第4の実施形
態]次に、本発明に用いられる多孔質領域の形成法のう
ち陽極化成を利用するものについて述べる。[Fourth Embodiment of Manufacturing Method of Semiconductor Substrate] Next, a method of forming a porous region used in the present invention using anodization will be described.
【0109】多孔質層の多孔度を厚さ方向に変える方法
としては、例えば多孔質層の陽極化成の際に化成中に化
成電流を変化させる方法がある。また化成液の濃度を変
更する方法でもよい。例えば、Journal of Electrochem
ical Society:SOLID-STATE SCIENCE AND TECHNOLOGY 第
134巻 第8号 第1994ページなどに開示されて
いるように、HFを用いた化成液の濃度を変更したり、
化成電流を変えることにより、多孔質層の多孔度や孔の
サイズを変化させることが出来る。化成液の組成を変化
させる場合には、化成液に後からフッ酸を加えたり、水
を加えることにより組成を変化させることが出来る。As a method of changing the porosity of the porous layer in the thickness direction, for example, there is a method of changing the formation current during formation of the porous layer during anodization. Further, a method of changing the concentration of the chemical solution may be used. For example, Journal of Electrochem
ical Society: SOLID-STATE SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol. 134, No. 8, page 1994, etc.
By changing the formation current, the porosity and pore size of the porous layer can be changed. When the composition of the chemical conversion liquid is changed, the composition can be changed by adding hydrofluoric acid or water to the chemical conversion liquid later.
【0110】また、HF濃度が高い化成液で多孔度の低
い多孔質層を化成し、その後化成液をHF濃度の低いも
のに置換して多孔度の大きい多孔質層を化成することに
よっても、多孔度の異なる複数の層を形成することが出
来る。ただし本発明者らが研究を進めたところによる
と、この現象を半導体基板の製造のための貼り合わせ基
体の分離に応用しようとすると、後に説明するようにも
っと複雑な現象が現れる場合がある。つまり従来のやり
方を単純に踏襲するだけではきわめて限定された効果し
か得られない。例えば化成電流を単純に増やしたからと
いって、多孔度がいくらでも上げられるのではなく、多
孔度が上がる替わりに化成速度が増加するだけになり、
多孔度が余り増えない結果になる場合がある。本発明の
様な構造を得るには以下に説明する方法を採用すると低
コストで多孔質層が得られる。Alternatively, a porous layer having a low porosity can be formed with a chemical solution having a high HF concentration, and then a chemical layer having a high porosity can be formed by substituting a chemical solution having a low HF concentration. A plurality of layers having different porosity can be formed. However, according to studies conducted by the present inventors, if this phenomenon is applied to separation of a bonded substrate for manufacturing a semiconductor substrate, a more complicated phenomenon may appear as described later. In other words, simply following the conventional method can provide very limited effects. For example, simply increasing the formation current does not mean that the porosity can be increased arbitrarily, but only increases the formation rate instead of increasing the porosity.
The result may be that the porosity does not increase very much. If a method described below is employed to obtain a structure like the present invention, a porous layer can be obtained at low cost.
【0111】実用上最も手軽な方法は、化成液の組成を
変えずに化成電流を変化させる方法である。化成液はさ
まざまな組成が使用できる。例えば、HFを30%程度
含むふっ酸やこれにアルコールを添加したものなどが良
好な結果を与える。この様な化成液中で陽極化成を行
う。化成電流の電流密度はSi基板を陽極として直流
0.5〜1.0A/cm2 程度あれば、多孔度20〜3
0%程度の多孔質Siが形成できる。その厚さは化成時
間を変化させることにより、必要に応じ任意に選択でき
るが、この様な多孔度の比較的低い多孔質Siは、その
表面に単結晶のSiをエピ成長するのに適する。この様
な比較的多孔度が低い多孔質層を形成した後に電流を高
くすることによって、多孔度が高い多孔質層を形成す
る。The simplest practical method is to change the formation current without changing the composition of the formation solution. Various compositions can be used for the chemical conversion liquid. For example, hydrofluoric acid containing about 30% of HF or a substance obtained by adding an alcohol thereto gives good results. Anodization is performed in such a chemical solution. If the current density of the formation current is about 0.5 to 1.0 A / cm 2 with the Si substrate as the anode, the porosity is 20 to 3
About 0% of porous Si can be formed. The thickness can be arbitrarily selected as needed by changing the formation time. However, such porous Si having relatively low porosity is suitable for epitaxially growing single-crystal Si on the surface. By increasing the current after forming such a porous layer having relatively low porosity, a porous layer having high porosity is formed.
【0112】この時の電流の変化のさせかたの一例を図
5に示す。第一の多孔質層の多孔度が20%程度で厚さ
が10ミクロン程度の場合に第二の多孔質層の化成電流
を第一の多孔質層の化成電流の2〜3倍程度にすると第
一の多孔質層の下に多孔度30〜60%程度の第二の多
孔質層が形成できる。FIG. 5 shows an example of how the current is changed at this time. When the porosity of the first porous layer is about 20% and the thickness is about 10 μm, the formation current of the second porous layer is set to about two to three times the formation current of the first porous layer. A second porous layer having a porosity of about 30 to 60% can be formed below the first porous layer.
【0113】本研究者らが鋭意研究した結果、上記第二
の多孔質層の多孔度は電流の大きさだけで決まっている
のではなく、第一の多孔質層の膜厚や多孔度にも依存し
ていることが分かった。第二の多孔質層の化成電流を等
しく設定しても、第一の多孔質層の膜厚が厚いか、多孔
度が低いと、第二の多孔質層の多孔度が高くなる傾向が
ある。このため例えば第一の多孔質層の厚さを薄くして
いくと、第二の多孔質層の多孔度を高く保つには、第二
の多孔質層の化成電流をより高くする必要がある。この
関係を示したものが、図6である。As a result of intensive studies conducted by the present researchers, the porosity of the second porous layer is not determined only by the magnitude of the current, but is determined by the thickness and porosity of the first porous layer. Was also found to be dependent. Even if the formation current of the second porous layer is set equal, if the thickness of the first porous layer is large or the porosity is low, the porosity of the second porous layer tends to be high. . Therefore, for example, when the thickness of the first porous layer is reduced, it is necessary to further increase the formation current of the second porous layer in order to keep the porosity of the second porous layer high. . FIG. 6 shows this relationship.
【0114】もし、第二の多孔質層の化成電流を一定に
保てば、第一の多孔質層の厚さが変わると第二の多孔質
層の多孔度が影響を受ける。この関係を示したのが図7
である。If the formation current of the second porous layer is kept constant, if the thickness of the first porous layer changes, the porosity of the second porous layer is affected. FIG. 7 shows this relationship.
It is.
【0115】第一の多孔質層を形成した後、これとは独
立に第二の多孔質層を形成できるのではなく、第一の多
孔質層の特性が第二の多孔質層の多孔度に影響を与える
ことは明らかである。この様な現象の詳細なメカニズム
は完全には解明できていない。しかし後述するごとく多
孔質Siの形成には、化成液中のF-イオンが必要だと
されており、poreの先端のpore形成部でF- イ
オンが消費されれば多孔質Siの表面側から、pore
内を通って新たなF- イオンが輸送されて、poreの
先端に供給される必要がある。この様なpore内のF
- イオンの電界または拡散による輸送の実効的な易動度
は、第一の多孔質層のporeサイズやporeの長さ
すなわち第一の多孔質層の厚さに依存すると考えられ
る。すなわち陽極化成によって形成される第一の多孔質
層自身がその先の多孔質層形成に必要なイオンの輸送を
制限する。After the formation of the first porous layer, the second porous layer cannot be formed independently of the first porous layer, but the characteristics of the first porous layer are determined by the porosity of the second porous layer. It is clear that it affects The detailed mechanism of such a phenomenon has not been completely elucidated. However, as described later, formation of porous Si requires F - ions in the chemical conversion solution, and if F - ions are consumed in the pore formation portion at the tip of the pore, the surface side of the porous Si will , Pore
New F - ions need to be transported through the interior and supplied to the tip of the pore. F in such a pore
- effective mobility of transport by electric field or diffusion of ions will depend on the thickness of the length of the pore size and pore of the first porous layer or first porous layer. That is, the first porous layer formed by anodization itself limits the transport of ions necessary for forming the subsequent porous layer.
【0116】したがって、形成された第一の多孔質層
が、その先の多孔質層の形成に必要なF- イオン輸送の
実効的な易動度制限層として働く。化成電流が一定な
ら、相当の厚さまで多孔度が余り変わらずに化成が進行
する。これは一定の電流ではF-イオンの消費と供給の
バランスで決まるあるサイズのporeが形成される
が、途中で電流を増やすと、すでに形成済みの多孔質層
の存在によりF- イオンの消費と供給のバランスが変わ
って、poreサイズが大きく変化するためと考えられ
る。[0116] Thus, the first porous layer is formed, F necessary for the formation of the porous layer of the above - act as effective mobility limiting layer of ion transport. If the formation current is constant, formation proceeds without significant change in porosity to a considerable thickness. This means that at a constant current, a pore of a certain size is formed, which is determined by the balance between the consumption and supply of F - ions, but when the current is increased on the way, the consumption of F - ions is reduced due to the presence of the already formed porous layer. This is probably because the supply balance changes and the pore size changes significantly.
【0117】第一の多孔質層の厚さが増加して、その中
を輸送されるF- イオンの実効的易動度が下がればpo
re先端でのF- イオン濃度が低下し、pore内の化
成液中にイオン欠乏層が広がることによって、化成液と
pore内のSi単結晶表面との界面のポテンシャル障
壁が低くなる部分が広がり、そこでSiがエッチングさ
れて、poreサイズが増加している可能性がある。実
際、化成電流を単純に大きくしても、Si表面に易動度
制限層が存在しなければ、多孔度は余り増大せず、むし
ろ化成速度が増大してしまう。従って化成電流の増大に
より多孔度を大きく変化させようとする場合には、多孔
度増大層と化成液との間に、上記のような何らかのF-
イオンの易動度制限層が必要である。When the thickness of the first porous layer increases and the effective mobility of F − ions transported therein decreases, po
The F - ion concentration at the tip of the re decreases, and the ion-deficient layer spreads in the chemical conversion solution in the pore, so that the portion where the potential barrier at the interface between the chemical conversion solution and the surface of the Si single crystal in the pore expands, Then, Si may be etched and the pore size may have increased. In fact, even if the formation current is simply increased, the porosity does not increase much but the formation rate increases if the mobility limiting layer does not exist on the Si surface. Therefore, when the porosity is to be largely changed by increasing the formation current, some kind of F − as described above is placed between the porosity increase layer and the formation solution.
An ion mobility limiting layer is required.
【0118】本発明はこの様な陽極化成のメカニズムを
巧みに利用し、初めに形成する第一の多孔質層を生かし
て、簡単に第二の多孔質層の多孔度の増加を達成できる
点にも大きな特徴がある。第二の多孔質層の多孔度を高
くするためには第一の多孔質層の厚さはある程度必要で
あり、第一の多孔質層が5ミクロン以上の場合には容易
に多孔度が大きな第二の多孔質層を形成できる。The present invention makes use of such an anodizing mechanism and makes it possible to easily increase the porosity of the second porous layer by utilizing the first porous layer formed first. Also has a great feature. In order to increase the porosity of the second porous layer, the thickness of the first porous layer is required to some extent, and when the first porous layer is 5 microns or more, the porosity is easily increased. A second porous layer can be formed.
【0119】この様な作用を持つ第一の多孔質層である
から、その膜厚制御は第二の多孔質層の多孔度制御にと
って重要である。例えば第一の多孔質層の面内均一性を
十分確保する必要がある。そうしないと第二の多孔質層
の多孔度が、面内でばらつくことになる。第二の多孔質
層の多孔度の面内ばらつきがあると、第二の多孔質層の
強度が部分的に弱すぎたり強すぎたりし、SOIウエー
ハ作成プロセスの途中で部分的にはがれが生じたり、ま
たは分離工程において部分的にきれいに分離出来ない箇
所が出来たりして、SOIウエーハの製造歩留まりを低
下させる。第一の多孔質層の厚さの基体面内変動は35
%以下、望ましくは25%以下である必要がある。Since the first porous layer has such an action, its thickness control is important for controlling the porosity of the second porous layer. For example, it is necessary to ensure sufficient in-plane uniformity of the first porous layer. Otherwise, the porosity of the second porous layer will vary in the plane. If there is an in-plane variation in the porosity of the second porous layer, the strength of the second porous layer may be partially too weak or too strong, and partial peeling may occur during the SOI wafer preparation process. In some cases, a part of the wafer cannot be separated cleanly in the separation step, thereby lowering the production yield of the SOI wafer. The in-plane variation of the thickness of the first porous layer was 35
% Or less, preferably 25% or less.
【0120】上記第一の多孔質層の厚さを5ミクロンよ
りも大幅に薄くしていこうとする場合、特に3ミクロン
以下の場合には、上記易動度制限層の効果が小さくなる
のであるから、そのままでは多孔度の増大が次第に難し
くなる。図6の様に第一の多孔質層を薄くすればするほ
ど、第二の多孔質層の化成電流を限りなく増加させる必
要が出てくる。電流を大きくとることはもちろん不可能
ではないが、必要な電源容量の増大と、それに伴う電流
の制御精度の低下や電流の測定精度の低下という犠牲
を、ある程度覚悟しなければならない。さらに電流増大
に伴い、化成速度が高くなるので、第二の多孔質層の膜
厚制御の精度が下がる恐れも出てくる。この様な場合に
は電流制御だけで全てを実現しようとしなくてもよい。
化成液のHF濃度を下げることにより、pore先端で
のF- イオン濃度を下がり易くすることが出来る。If the thickness of the first porous layer is to be made much smaller than 5 μm, especially if the thickness is 3 μm or less, the effect of the mobility limiting layer becomes small. Therefore, it becomes difficult to increase the porosity as it is. As shown in FIG. 6, the thinner the first porous layer becomes, the more the formation current of the second porous layer needs to be increased without limit. Although it is of course not impossible to increase the current, it is necessary to be prepared to some extent at the expense of an increase in the required power supply capacity and a decrease in the accuracy of current control and the accuracy of current measurement. Further, the formation rate increases with an increase in the current, so that the accuracy of controlling the thickness of the second porous layer may be reduced. In such a case, it is not necessary to try to realize all by current control alone.
By lowering the HF concentration of the chemical conversion solution, the F - ion concentration at the tip of the pore can be easily reduced.
【0121】第一の多孔質層をまず形成する場合には、
上記易動度制限層がまだ存在しないから、化成電流を十
分に下げておけば、HF濃度をある程度下げても消費さ
れるF- イオンを十分に補給することが出来るので、多
孔度はほとんど増大しない。例えばHF:C2 H5 O
H:H2 O=1:1:4程度にしても、化成電流を1m
A/cm2 程度以下に抑えると、多孔度は20%程度に
抑えられる。しかし第一の多孔質層が形成された後は、
上記易動度制限層が形成されたことになるので、化成電
流の増加が小さくてもpore先端のF- イオンが不足
する状態を作ることが出来、多孔度を増大させることが
可能になる。上記の様な第一の多孔質層を3ミクロン形
成した後でも、電流を5mA/cm2 程度に上げるだけ
で、30〜60%程度の多孔度の大きな第二の多孔質層
を形成することが出来る。これに対し、もし化成液中の
HF濃度がもっと高くHF:C2 H5 OH:H2 O=
1:1:1程度なら、第二の多孔質層の多孔度を30〜
60%に高めるためには、10mA/cm2 程度以上必
要になる。When the first porous layer is formed first,
Since the mobility limiting layer does not yet exist, if the formation current is sufficiently reduced, the consumed F - ions can be sufficiently supplied even if the HF concentration is reduced to some extent, so that the porosity almost increases. do not do. For example, HF: C 2 H 5 O
Even if H: H 2 O = 1: 1: 4, the formation current is 1 m
If it is suppressed to about A / cm 2 or less, the porosity can be suppressed to about 20%. However, after the first porous layer is formed,
Since the mobility limiting layer is formed, it is possible to create a state in which the F - ions at the tip of the pore are insufficient even if the increase in the formation current is small, and it is possible to increase the porosity. Even after the formation of the first porous layer having a thickness of 3 μm as described above, the second porous layer having a large porosity of about 30 to 60% can be formed only by increasing the current to about 5 mA / cm 2. Can be done. On the other hand, if the HF concentration in the chemical conversion solution is higher, HF: C 2 H 5 OH: H 2 O =
When the ratio is about 1: 1: 1, the porosity of the second porous layer is 30 to
To increase to 60%, about 10 mA / cm 2 or more is required.
【0122】ところで上記の構造とは順序が逆の二層構
造、つまり第一の多孔質層の多孔度が、第二の多孔質層
よりも大きな構造を形成しようとする場合には、第一の
多孔質層の多孔度が大きいために、F- イオンの輸送が
妨げられ難いので、上記のメカニズムから第一の多孔質
層化成の電流と第二の多孔質層化成の電流とを、単純に
逆にしただけでは第一の多孔質層の多孔度は余り大きく
ならない。By the way, when a two-layer structure in which the order is opposite to the above structure, that is, a structure in which the porosity of the first porous layer is larger than that of the second porous layer is to be formed, Because the porosity of the porous layer is large, the transport of F 2 - ions is hardly hindered. Therefore, the current of the first porous layer formation and the current of the second porous layer formation can be simply calculated from the above mechanism. By simply reversing the above, the porosity of the first porous layer does not become too large.
【0123】このように多孔度の異なる複数の多孔質層
を形成しようとする場合には、各層毎に化成液の組成を
変化させるという方法も採用することが出来る。多孔度
が小さく且つ5ミクロンよりも薄い第一の多孔質層と、
多孔度が大きい第二の多孔質層を順次形成する場合、電
流変化だけでこれを達成するには、上記のように第二の
多孔質層の化成電流を比較的大きくしなければならな
い。しかしまず化成液のHF濃度が高い化成液で第一の
多孔質層を形成した後、いったん化成を中断し、基体を
化成液から引き上げて、槽内の化成液をHF濃度の低い
ものに交換し、再び基体をこのHF濃度の高い化成液中
に入れて化成を行うことにより、多孔度が30〜60%
またはそれ以上の第二の多孔質層を化成電流を極端に増
加することなく形成出来る。When a plurality of porous layers having different porosity are to be formed, a method of changing the composition of the chemical conversion liquid for each layer can be adopted. A first porous layer having a low porosity and less than 5 microns;
When sequentially forming the second porous layers having large porosity, in order to achieve this only by changing the current, the formation current of the second porous layer must be relatively large as described above. However, first, after forming the first porous layer with a chemical conversion solution having a high HF concentration, the chemical formation is suspended, the substrate is pulled out of the chemical conversion solution, and the chemical conversion solution in the tank is replaced with a low-HF concentration chemical solution. Then, the substrate is again put into the chemical conversion solution having a high HF concentration to carry out the chemical conversion so that the porosity is 30 to 60%.
Alternatively, the second porous layer can be formed without increasing the formation current excessively.
【0124】上記のような化成の中断の場合、中断して
いる間に、基体に付着している化成液を洗浄して除去し
たり、乾燥したりしても差し支えない。In the case where the chemical conversion is interrupted as described above, the chemical conversion solution adhering to the substrate may be removed by washing or dried during the interruption.
【0125】[0125]
【実施例】次に、本発明の実施例により、さらに詳しく
説明する。Next, an embodiment of the present invention will be described in more detail.
【0126】(実施例1)第一の基体として、625μ
mの厚みを持った比抵抗0.01Ω・cmのp型の5イ
ンチ径のSiウェハを用意した。HF溶液中において陽
極化成を行った。この結果、Siウェハの表面層に多孔
度の異なる二つの層11,12からなる二層構造の多孔
質Si領域を形成した。この陽極化成条件は以下のとお
りであった。Example 1 625 μm was used as the first substrate.
A p-type 5-inch diameter Si wafer having a specific resistance of 0.01 Ω · cm and a thickness of m was prepared. Anodization was performed in an HF solution. As a result, a porous Si region having a two-layer structure composed of two layers 11 and 12 having different porosity was formed on the surface layer of the Si wafer. The anodizing conditions were as follows.
【0127】 電流密度: 7(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:1:1 時間: 11(分) 多孔質Siの厚み: 10(μm) 多孔度: 15(%) さらに 電流密度: 25(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:3:2 時間: 20(秒) 多孔質Siの厚み: 200(nm) 多孔度: 55(%) 次に、このSiウェハを、酸素雰囲気中400℃で1時
間酸化した。この酸化により多孔質Siの孔の内壁面は
熱酸化膜で覆われた。多孔質Si上にCVD法により単
結晶Siを0.3μmエピタキシャル成長した。この結
果、多孔質Si上に非多孔質単結晶Si層を形成した。
成長条件は以下の通りである。Current density: 7 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 11 (min) Thickness of porous Si: 10 (μm) ) Porosity: 15 (%) Current density: 25 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 3: 2 Time: 20 (seconds) Porous Si Next, the Si wafer was oxidized at 400 ° C. for 1 hour in an oxygen atmosphere. Due to this oxidation, the inner wall surface of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. Single-crystal Si was epitaxially grown on the porous Si by 0.3 μm by CVD. As a result, a non-porous single-crystal Si layer was formed on the porous Si.
The growth conditions are as follows.
【0128】 ソースガス: SiH4 キャリヤーガス: H2 温度: 850℃ 圧力: 1.3Pa 成長速度: 3.3nm/sec さらに、このエピタキシャルSi層表面に熱酸化により
100nmのSiO2層を形成した。Source gas: SiH 4 Carrier gas: H 2 Temperature: 850 ° C. Pressure: 1.3 Pa Growth rate: 3.3 nm / sec Further, a 100 nm SiO 2 layer was formed on the surface of the epitaxial Si layer by thermal oxidation.
【0129】第二の基体としてSiウェハを用意し、表
面を熱酸化した。A Si wafer was prepared as a second substrate, and the surface was thermally oxidized.
【0130】第一のウェハの該SiO2 層表面と、別に
用意した500nmのSiO2 層を形成した第二のSi
ウェハの表面とを重ね合わせ、接触させた後、700℃
で、2時間の熱処理をし、貼り合わせをおこなった。The surface of the SiO 2 layer of the first wafer and the second Si having a separately prepared 500 nm SiO 2 layer were formed.
After superimposing and contacting the wafer surface, 700 ° C
Then, heat treatment was performed for 2 hours, and bonding was performed.
【0131】ウェハ端面に多孔質層を表出させ、端面の
多孔質Siをある程度エッチング除去し、そこへ剃刀の
刃のように鋭利な板を挿入したところ、多孔質Si層が
破壊し、ウェハは二分割され、多孔質Siが表出した。A porous layer was exposed on the end face of the wafer, the porous Si on the end face was removed by etching to some extent, and a sharp plate like a razor blade was inserted there. Was divided into two parts, and porous Si was exposed.
【0132】その後、多孔質Si層をHF/HNO3 /
CH3 COOH系のエッチング液で選択エッチングし
た。多孔質Siは選択エッチングされ完全に除去され
た。After that, the porous Si layer was subjected to HF / HNO 3 /
Selective etching was performed using a CH 3 COOH-based etchant. The porous Si was selectively etched and completely removed.
【0133】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く、非多孔質層にお
けるエッチング量は実用上無視できる膜厚減少である。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, and the amount of etching in the non-porous layer is a practically negligible decrease in film thickness.
【0134】すなわち、Si酸化膜上に0.2μmの厚
みを持った単結晶Si層が形成できた。多孔質Siの選
択エッチングによっても単結晶Si層には何ら変化はな
かった。That is, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.2 μm was formed on the Si oxide film. There was no change in the single crystal Si layer even by selective etching of the porous Si.
【0135】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。また、エピタ
キシャルSi層表面に酸化膜を形成しなくても同様の結
果が得られた。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope, S
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained. Similar results were obtained without forming an oxide film on the surface of the epitaxial Si layer.
【0136】第一のSiウェハは残留多孔質Siを除去
して、再度第一の基体として使用した。The first Si wafer was used again as a first substrate after removing residual porous Si.
【0137】(実施例2)第一の基体としては、625
μmの厚みを持った比抵抗0.01Ω・cmのp型5イ
ンチウェハを用意した。HF溶液中において陽極化成を
行い、第一のSiウェハの表面層に多孔度の異なる以下
の二つの層からなる二層構造の多孔質Si領域を形成し
た。陽極化成条件は以下のとおりであった。(Example 2) As the first substrate, 625 was used.
A p-type 5-inch wafer having a specific resistance of 0.01 Ω · cm and a thickness of μm was prepared. Anodization was performed in an HF solution to form a porous Si region having a two-layer structure including the following two layers having different porosity on the surface layer of the first Si wafer. The anodizing conditions were as follows.
【0138】 電流密度: 7(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:1:1 時間: 5(分) 多孔質Siの厚み: 5(μm) 多孔度: 15(%) さらに 電流密度: 38(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:3:2 時間: 10(秒) 多孔質Siの厚み: 250(nm) 多孔度: 50(%) このウェハを酸素雰囲気中400℃で1時間酸化した。
この酸化により多孔質Siの孔の内壁面は熱酸化膜で覆
われた。多孔質Si上にCVD法により単結晶Siを
0.3μmエピタキシャル成長した。成長条件は以下の
通りである。Current density: 7 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 5 (min) Thickness of porous Si: 5 (μm) ) Porosity: 15 (%) Further, Current density: 38 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 3: 2 Time: 10 (sec) Porous Si Thickness: 250 (nm) Porosity: 50 (%) This wafer was oxidized at 400 ° C. for 1 hour in an oxygen atmosphere.
Due to this oxidation, the inner wall surface of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. Single-crystal Si was epitaxially grown on the porous Si by 0.3 μm by CVD. The growth conditions are as follows.
【0139】 ソースガス: SiH4 キャリヤーガス: H2 温度: 850℃ 圧力: 1.3Pa 成長速度: 3.3nm/sec さらに、このエピタキシャルSi層表面に熱酸化によ
り、100nmのSiO 2層を形成した。該SiO2 層
表面と別に用意した500nmのSiO2 層を形成した
第二のSiウェハの表面とを重ね合わせ、接触させた
後、700℃で、2時間の熱処理をし、貼り合わせをお
こなった。Source gas: SiHFour Carrier gas: HTwo Temperature: 850 ° C. Pressure: 1.3 Pa Growth rate: 3.3 nm / sec Further, the surface of this epitaxial Si layer was thermally oxidized.
100nm SiO TwoA layer was formed. The SiOTwolayer
500nm SiO prepared separately from the surfaceTwoFormed layer
The surface of the second Si wafer was overlapped and brought into contact
After that, heat treatment is performed at 700 ° C. for 2 hours, and bonding is performed.
I got this.
【0140】ウェハ端面に多孔質層を表出させ、端部の
多孔質Siをある程度エッチングし、そこへ剃刀の刃の
ように鋭利な板を挿入したところ多孔質Si層が破壊し
ウェハは二分割され、多孔質Siが表出した。A porous layer was exposed on the end face of the wafer, the porous Si at the end was etched to some extent, and a sharp plate was inserted into it like a razor blade. It was divided and porous Si was exposed.
【0141】その後、多孔質Si層をHF/HNO3 /
CH3 COOH系のエッチング液で選択エッチングす
る。多孔質Siは選択エッチングされ完全に除去され
た。After that, the porous Si layer was subjected to HF / HNO 3 /
Selective etching is performed using a CH 3 COOH-based etchant. The porous Si was selectively etched and completely removed.
【0142】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く、非多孔質層にお
けるエッチング量は実用上無視できる膜厚減少である。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, and the amount of etching in the non-porous layer is a practically negligible decrease in film thickness.
【0143】すなわち、第二のウェハのSi酸化膜上に
0.2μmの厚みを持った単結晶Si層が形成できた。
多孔質Siの選択エッチングによっても、単結晶Si層
には何ら変化はなかった。That is, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.2 μm was formed on the Si oxide film of the second wafer.
The selective etching of the porous Si did not change the single crystal Si layer at all.
【0144】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0145】エピタキシャルSi層表面に酸化膜を形成
しなくても、同様の結果が得られた。第一のSiウェハ
は残留多孔質Siを除去して、再度第一の基体として使
用した。Similar results were obtained without forming an oxide film on the surface of the epitaxial Si layer. The first Si wafer was used as a first substrate again after removing residual porous Si.
【0146】(実施例3)第一の基体としては、625
μmの厚みを持った比抵抗0.01Ω・cmのp型の5
インチウェハを用意した。HF溶液中において陽極化成
を行い、Siウェハの表面層に多孔度の異なる以下の二
つの層からなる二層構造の多孔質Si領域を形成した。
陽極化成条件は以下のとおりであった。(Example 3) As the first substrate, 625 was used.
p-type 5 with a specific resistance of 0.01 Ω · cm and a thickness of μm
An inch wafer was prepared. Anodization was performed in an HF solution to form a porous Si region having a two-layer structure including the following two layers having different porosity on the surface layer of the Si wafer.
The anodizing conditions were as follows.
【0147】 電流密度: 7(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:1:1 時間: 1(分) 多孔質Siの厚み: 1(μm) 多孔度: 15(%) さらに 電流密度: 160(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:3:2 時間: 5(秒) 多孔質Siの厚み: 500(nm) 多孔度: 45(%) このウェハを酸素雰囲気中400℃で1時間酸化した。
この酸化により多孔質Siの孔の内壁面は熱酸化膜で覆
われた。多孔質Si上にCVD法により単結晶Siを
0.3μmエピタキシャル成長した。成長条件は以下の
通りである。Current density: 7 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 1 (min) Thickness of porous Si: 1 (μm) ) Porosity: 15 (%) Current density: 160 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 3: 2 Time: 5 (seconds) Porous Si Thickness: 500 (nm) Porosity: 45 (%) This wafer was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour.
Due to this oxidation, the inner wall surface of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. Single-crystal Si was epitaxially grown on the porous Si by 0.3 μm by CVD. The growth conditions are as follows.
【0148】 ソースガス: SiH4 キャリヤーガス: H2 温度: 850℃ 圧力: 1.3Pa 成長速度: 3.3nm/sec さらに、このエピタキシャルSi層表面に、熱酸化によ
り100nmのSiO 2 層を形成した。Source gas: SiHFour Carrier gas: HTwo Temperature: 850 ° C. Pressure: 1.3 Pa Growth rate: 3.3 nm / sec Further, the surface of this epitaxial Si layer was thermally oxidized.
100nm SiO TwoA layer was formed.
【0149】第一のウェハの該SiO2 層表面と、別に
用意した500nmのSiO2 層を形成した第二のSi
ウェハの表面とを重ね合わせ、接触させた後、700℃
で、2時間の熱処理をし、貼り合わせをおこなった。The surface of the SiO 2 layer of the first wafer and the second Si having a separately prepared 500 nm SiO 2 layer were formed.
After superimposing and contacting the wafer surface, 700 ° C
Then, heat treatment was performed for 2 hours, and bonding was performed.
【0150】ウェハ端面に多孔質層を表出させ、端面の
多孔質Siをある程度エッチングし、そこへ剃刀の刃の
ように鋭利な板を挿入したところ、多孔質Si層が破壊
し、ウェハは二分割され、多孔質Siが表出した。The porous layer was exposed on the end face of the wafer, the porous Si on the end face was etched to some extent, and a sharp plate was inserted into it like a razor blade. It was divided into two parts, and porous Si was exposed.
【0151】その後、多孔質Si層をHF/HNO3 /
CH3 COOH系のエッチング液で選択エッチングす
る。多孔質Siは選択エッチングされ完全に除去され
た。After that, the porous Si layer was subjected to HF / HNO 3 /
Selective etching is performed using a CH 3 COOH-based etchant. The porous Si was selectively etched and completely removed.
【0152】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く、非多孔質層にお
けるエッチング量は実用上無視できる膜厚減少である。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, and the amount of etching in the non-porous layer is a practically negligible decrease in film thickness.
【0153】すなわち、第二のSiウェハのSi酸化膜
上に0.2μmの厚みを持った単結晶Si層が形成でき
た。多孔質Siの選択エッチングによっても、単結晶S
i層には何ら変化はなかった。That is, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.2 μm was formed on the Si oxide film of the second Si wafer. Single crystal S can also be obtained by selective etching of porous Si.
There was no change in the i-layer.
【0154】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observing the cross section with a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0155】エピタキシャルSi層表面に酸化膜を形成
しなくても、同様の結果が得られた。第一のSiウェハ
は残留多孔質Siを除去して、再度第一の基体として使
用した。Similar results were obtained without forming an oxide film on the surface of the epitaxial Si layer. The first Si wafer was used as a first substrate again after removing residual porous Si.
【0156】(実施例4)第一の基体として、625μ
mの厚みを持った比抵抗0.01Ω・cmのp型あるい
はn型の5インチウェハを用意し、HF溶液中において
陽極化成を行った。陽極化成条件は以下のとおりであっ
た。Example 4 625 μm was used as the first substrate.
A p-type or n-type 5-inch wafer having a specific resistance of 0.01 Ω · cm and a thickness of m was prepared, and anodized in an HF solution. The anodizing conditions were as follows.
【0157】 電流密度: 7(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:1:1 時間: 5(分) 多孔質Siの厚み: 5(μm) 多孔度: 15(%) さらに 電流密度: 38(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:3:2 時間: 40(秒) 多孔質Siの厚み: 1.2(nm) 多孔度: 45(%) このウェハを酸素雰囲気中400℃で1時間酸化した。
この酸化により多孔質Siの孔の内壁面は熱酸化膜で覆
われた。多孔質Si上にCVD法により、単結晶Siを
0.3μmエピタキシャル成長した。成長条件は以下の
通りである。Current density: 7 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 5 (min) Thickness of porous Si: 5 (μm) ) Porosity: 15 (%) Current density: 38 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 3: 2 Time: 40 (seconds) Porous Si Thickness: 1.2 (nm) Porosity: 45 (%) This wafer was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour.
Due to this oxidation, the inner wall surface of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. Single-crystal Si was epitaxially grown on the porous Si by 0.3 μm by CVD. The growth conditions are as follows.
【0158】 ソースガス: SiH4 キャリヤーガス: H2 温度: 850℃ 圧力: 1.3Pa 成長速度: 3.3nm/sec さらに、このエピタキシャルSi層表面に熱酸化によ
り、100nmのSiO 2層を形成した。該SiO2 層
表面と、別に用意した500nmのSiO2 層を形成し
た第二のSiウェハの表面と、を重ね合わせ、接触させ
た後、700℃で、2時間の熱処理をし、貼り合わせを
おこなった。Source gas: SiHFour Carrier gas: HTwo Temperature: 850 ° C. Pressure: 1.3 Pa Growth rate: 3.3 nm / sec Further, the surface of this epitaxial Si layer was thermally oxidized.
100nm SiO TwoA layer was formed. The SiOTwolayer
Surface and separately prepared 500nm SiOTwoForming layers
And the surface of the second Si wafer
After that, heat treatment is performed at 700 ° C for 2 hours, and bonding is performed.
I did it.
【0159】貼り合わせたウェハの両面にプレートを接
着剤を用いて接着し、該プレートに貼り合わせたウェハ
の外表面に対して垂直方向に、十分な圧力を均一に加え
たところ多孔質Si層がつぶれて破壊されウェハは二分
割され、多孔質Siの残留部が表出した。A plate was adhered to both surfaces of the bonded wafer using an adhesive, and a sufficient pressure was applied uniformly in a direction perpendicular to the outer surface of the wafer bonded to the plate. Was broken and broken, the wafer was divided into two parts, and the remaining portion of the porous Si was exposed.
【0160】その後、残留多孔質Si層をHF/HNO
3 /CH3 COOH系のエッチング液で選択エッチング
する。多孔質Siは選択エッチングされ完全に除去され
た。After that, the remaining porous Si layer was removed by HF / HNO
Selective etching is performed with a 3 / CH 3 COOH-based etchant. The porous Si was selectively etched and completely removed.
【0161】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く、非多孔質層にお
けるエッチング量は実用上無視できる膜厚減少である。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, and the amount of etching in the non-porous layer is a practically negligible decrease in film thickness.
【0162】すなわち、第二のウェハのSi酸化膜上に
0.2μmの厚みを持った単結晶Si層が形成できた。
多孔質Siの選択エッチングによっても、単結晶Si層
には何ら変化はなかった。That is, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.2 μm was formed on the Si oxide film of the second wafer.
The selective etching of the porous Si did not change the single crystal Si layer at all.
【0163】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope, S
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0164】エピタキシャルSi層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。第一のSiウェハは
残留多孔質Siを除去して、再度第一の基体として使用
した。The same result was obtained without forming an oxide film on the surface of the epitaxial Si layer. The first Si wafer was used as a first substrate again after removing residual porous Si.
【0165】(実施例5)第一の単結晶Si基板10
は、625μmの厚みを持った比抵抗0.01Ω・cm
のp型の5インチウェハを用意し、HF溶液中において
陽極化成を行った。陽極化成条件は以下のとおりであっ
た。(Embodiment 5) First single-crystal Si substrate 10
Has a specific resistance of 0.01 Ω · cm having a thickness of 625 μm.
Was prepared and anodized in an HF solution. The anodizing conditions were as follows.
【0166】 電流密度: 7(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:1:1 時間: 11(分) 多孔質Siの厚み: 10(μm) 多孔度: 15(%) さらに 電流密度: 25(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:3:2 時間: 20(秒) 多孔質Siの厚み: 200(nm) 多孔度: 55(%) このウェハを酸素雰囲気中400℃で1時間酸化した。
この酸化により多孔質Siの孔の内壁面は熱酸化膜で覆
われた。多孔質Si上にCVD法により単結晶Siを
0.3μmエピタキシャル成長した。成長条件は以下の
通りである。Current density: 7 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 11 (min) Thickness of porous Si: 10 (μm) ) Porosity: 15 (%) Current density: 25 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 3: 2 Time: 20 (seconds) Porous Si Thickness: 200 (nm) Porosity: 55 (%) This wafer was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour.
Due to this oxidation, the inner wall surface of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. Single-crystal Si was epitaxially grown on the porous Si by 0.3 μm by CVD. The growth conditions are as follows.
【0167】 ソースガス: SiH4 キャリヤーガス: H2 温度: 850℃ 圧力: 1.3Pa 成長速度: 3.3nm/sec さらに、このエピタキシャルSi層表面に熱酸化により
100nmのSiO2層を形成した。該SiO2 層表面
と、別に用意した500nmのSiO2 層を形成した第
二のSiウェハの表面と、を重ね合わせ、接触させた
後、700℃で、2時間の熱処理をし、貼り合わせをお
こなった。Source gas: SiH 4 Carrier gas: H 2 Temperature: 850 ° C. Pressure: 1.3 Pa Growth rate: 3.3 nm / sec Further, a 100 nm SiO 2 layer was formed on the surface of the epitaxial Si layer by thermal oxidation. And the SiO 2 layer surface, superimposing a second Si wafer surface was formed a 500 nm SiO 2 layer separately prepared, and, after contacting, at 700 ° C., and the heat treatment for 2 hours, the bonding I did it.
【0168】次にウェハ端面に多孔質層を表出させ、多
孔質Siをある程度エッチングし、洗浄後純水を満たし
た超音波洗浄槽に浸して超音波を照射したところ、多孔
質Si層が破壊しウエーハは二分割され、多孔質Siが
表出した。Next, the porous layer was exposed on the end face of the wafer, the porous Si was etched to some extent, and after cleaning, the porous Si layer was immersed in an ultrasonic cleaning tank filled with pure water and irradiated with ultrasonic waves. The wafer was broken and the wafer was divided into two parts, and porous Si was exposed.
【0169】その後、これを乾燥し残留多孔質Si層を
HF/HNO3 /CH3 COOH系のエッチング液で選
択エッチングした。多孔質Siは選択エッチングされ完
全に除去された。Thereafter, this was dried, and the residual porous Si layer was selectively etched with an HF / HNO 3 / CH 3 COOH-based etchant. The porous Si was selectively etched and completely removed.
【0170】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く、非多孔質層にお
けるエッチング量は実用上無視できる膜厚減少である。
すなわち、Si酸化膜上に0.2μmの厚みを持った単
結晶Si層が形成できた。多孔質Siの選択エッチング
によっても単結晶Si層には何ら変化はなかった。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, and the amount of etching in the non-porous layer is a practically negligible decrease in film thickness.
That is, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.2 μm was formed on the Si oxide film. There was no change in the single crystal Si layer even by selective etching of the porous Si.
【0171】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope, S
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0172】エピタキシャルSi層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。第一のSiウェハは
残留多孔質Siを除去して、再度第一の基体として使用
した。The same result was obtained without forming an oxide film on the surface of the epitaxial Si layer. The first Si wafer was used as a first substrate again after removing residual porous Si.
【0173】(実施例6)第一の基体として、625μ
mの厚みを持った比抵抗0.01Ω・cmのp型の5イ
ンチウェハを用意し、HF溶液中において陽極化成を行
った。陽極化成条件は以下のとおりであった。Example 6 625 μm was used as the first substrate.
A 5-inch p-type wafer having a specific resistance of 0.01 Ω · cm and a thickness of m was prepared, and anodized in an HF solution. The anodizing conditions were as follows.
【0174】 電流密度: 7(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:1:1 時間: 5(分) 多孔質Siの厚み: 5(μm) 多孔度: 15(%) さらに 電流密度: 38(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:3:2 時間: 10(秒) 多孔質Siの厚み: 250(nm) 多孔度: 50(%) このウェハを酸素雰囲気中400℃で1時間酸化した。
この酸化により多孔質Siの孔の内壁面は熱酸化膜で覆
われた。多孔質Si上にCVD法により単結晶Siを
0.3μmエピタキシャル成長した。成長条件は以下の
通りである。Current density: 7 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 5 (min) Thickness of porous Si: 5 (μm) ) Porosity: 15 (%) Further, Current density: 38 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 3: 2 Time: 10 (sec) Porous Si Thickness: 250 (nm) Porosity: 50 (%) This wafer was oxidized at 400 ° C. for 1 hour in an oxygen atmosphere.
Due to this oxidation, the inner wall surface of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. Single-crystal Si was epitaxially grown on the porous Si by 0.3 μm by CVD. The growth conditions are as follows.
【0175】 ソースガス: SiH4 キャリヤーガス: H2 温度: 850℃ 圧力: 1.3Pa 成長速度: 3.3nm/sec さらに、このエピタキシャルSi層表面に熱酸化により
100nmのSiO2層を形成した。該SiO2 層表面
と、別に用意した自然酸化膜を除去した第二のSiウェ
ハの半導体表面とを重ね合わせ、接触させた後、700
℃で、2時間の熱処理をし、貼り合わせをおこなった。Source gas: SiH 4 Carrier gas: H 2 Temperature: 850 ° C. Pressure: 1.3 Pa Growth rate: 3.3 nm / sec Further, a 100 nm SiO 2 layer was formed on the surface of the epitaxial Si layer by thermal oxidation. After the surface of the SiO 2 layer and the semiconductor surface of the second Si wafer from which the natural oxide film prepared separately was removed were brought into contact with each other, 700
Heat treatment was performed at 2 ° C. for 2 hours, and bonding was performed.
【0176】ウェハ端面に多孔質層を表出させ、多孔質
Siをある程度エッチングし、そこへ剃刀の刃のように
鋭利な板を挿入したところ多孔質Si層が破壊しウェハ
は二分割され、多孔質Siが表出した。A porous layer was exposed on the edge of the wafer, the porous Si was etched to some extent, and a sharp plate was inserted into it like a razor blade. When the porous Si layer was broken, the wafer was divided into two parts. Porous Si appeared.
【0177】その後、多孔質Si層をHF/HNO3 /
CH3 COOH系のエッチング液で選択エッチングす
る。多孔質Siは選択エッチングされ完全に除去され
た。After that, the porous Si layer was subjected to HF / HNO 3 /
Selective etching is performed using a CH 3 COOH-based etchant. The porous Si was selectively etched and completely removed.
【0178】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く、非多孔質層にお
けるエッチング量は実用上無視できる膜厚減少である。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, and the amount of etching in the non-porous layer is a practically negligible decrease in film thickness.
【0179】すなわち、Si酸化膜上に0.2μmの厚
みを持った単結晶Si層が形成できた。多孔質Siの選
択エッチングによっても単結晶Si層には何ら変化はな
かった。That is, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.2 μm was formed on the Si oxide film. There was no change in the single crystal Si layer even by selective etching of the porous Si.
【0180】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope, S
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0181】エピタキシャルSi層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。第一のSiウェハは
残留多孔質Siを除去して、再度第一の基体として使用
した。Similar results were obtained without forming an oxide film on the surface of the epitaxial Si layer. The first Si wafer was used as a first substrate again after removing residual porous Si.
【0182】(実施例7)第一の基体として、625μ
mの厚みを持った比抵抗0.01Ω・cmのp型の5イ
ンチSiウェハを用意し、HF溶液中において陽極化成
を行った。陽極化成条件は以下のとおりであった。(Example 7) As the first substrate, 625 μm
A p-type 5 inch Si wafer having a specific resistance of 0.01 Ω · cm and a thickness of m was prepared, and anodized in an HF solution. The anodizing conditions were as follows.
【0183】 電流密度: 7(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:1:1 時間: 5(分) 多孔質Siの厚み: 5(μm) 多孔度: 15(%) さらに 電流密度: 38(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:3:2 時間: 10(秒) 多孔質Siの厚み: 250(nm) 多孔度: 50(%) このウェハを酸素雰囲気中400℃で1時間酸化した。
この酸化により多孔質Siの孔の内壁は熱酸化膜で覆わ
れた。多孔質Si上にCVD法により単結晶Siを0.
3μmエピタキシャル成長した。成長条件は以下の通り
である。Current density: 7 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 5 (min) Thickness of porous Si: 5 (μm) ) Porosity: 15 (%) Further, Current density: 38 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 3: 2 Time: 10 (sec) Porous Si Thickness: 250 (nm) Porosity: 50 (%) This wafer was oxidized at 400 ° C. for 1 hour in an oxygen atmosphere.
Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. Single crystal Si is added to porous Si by CVD method.
3 μm epitaxial growth was performed. The growth conditions are as follows.
【0184】 ソースガス: SiH4 キャリヤーガス: H2 温度: 850℃ 圧力: 1.3Pa 成長速度: 3.3nm/sec さらに、このエピタキシャルSi層表面に熱酸化により
100nmのSiO2層を形成した。該SiO2 層表面
と、別に用意した酸素プラズマ照射した石英ガラス基板
の表面とを重ね合わせ、接触させた後、500℃で、2
時間の熱処理をし、貼り合わせをおこなった。Source gas: SiH 4 Carrier gas: H 2 Temperature: 850 ° C. Pressure: 1.3 Pa Growth rate: 3.3 nm / sec Further, a 100 nm SiO 2 layer was formed on the surface of the epitaxial Si layer by thermal oxidation. The surface of the SiO 2 layer and the surface of a separately prepared quartz glass substrate irradiated with oxygen plasma were overlapped and brought into contact with each other.
Heat treatment was performed for a long time, and bonding was performed.
【0185】ウェハ端面に多孔質層を表出させ、端面の
多孔質Siをある程度エッチングし、そこへ剃刀の刃の
ように鋭利な板を挿入したところ多孔質Si層が破壊し
ウェハは二分割され、多孔質Siが表出した。The porous layer was exposed on the end face of the wafer, the porous Si on the end face was etched to some extent, and a sharp plate like a razor blade was inserted there, and the porous Si layer was broken, and the wafer was divided into two parts. As a result, porous Si was exposed.
【0186】その後、多孔質Si層をHF/HNO3 /
CH3 COOH系のエッチング液で選択エッチングす
る。多孔質Siは選択エッチングされ完全に除去され
た。After that, the porous Si layer was subjected to HF / HNO 3 /
Selective etching is performed using a CH 3 COOH-based etchant. The porous Si was selectively etched and completely removed.
【0187】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く、非多孔質層にお
けるエッチング量は実用上無視できる膜厚減少である。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, and the amount of etching in the non-porous layer is a practically negligible decrease in film thickness.
【0188】すなわち、ガラス基板上に0.2μmの厚
みを持った単結晶Si層が形成できた。多孔質Siの選
択エッチングによっても単結晶Si層には何ら変化はな
かった。That is, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.2 μm was formed on the glass substrate. There was no change in the single crystal Si layer even by selective etching of the porous Si.
【0189】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope, S
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0190】エピタキシャルSi層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。第一のSiウェハは
残留多孔質Siを除去して、再度第一の基体として使用
した。Similar results were obtained without forming an oxide film on the surface of the epitaxial Si layer. The first Si wafer was used as a first substrate again after removing residual porous Si.
【0191】(実施例8)まず、第一の基体として、6
25μmの厚みを持った比抵抗0.01Ω・cmのp型
の5インチ径の第一の(100)単結晶Siウェハを、
HF溶液中において陽極化成を行った。陽極化成条件は
以下のとおりであった。Example 8 First, as a first substrate, 6
A p-type 5-inch diameter first (100) single-crystal Si wafer having a thickness of 25 μm and a specific resistance of 0.01 Ω · cm,
Anodization was performed in an HF solution. The anodizing conditions were as follows.
【0192】 電流密度: 7(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:1:1 時間: 11(分) 多孔質Siの厚み: 10(μm) 多孔度: 15(%) さらにいったん上記単結晶Si基板を化成装置から引き
上げ、水洗して保管し、化成装置内の化成液を交換して
から、再度該Si基板を化成装置内にセットし、多孔度
の大きな多孔質層の化成を次の条件で行った。Current density: 7 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 11 (min) Thickness of porous Si: 10 (μm) ) Porosity: 15 (%) Further, once the above-mentioned single crystal Si substrate is pulled out of the chemical conversion device, washed and stored with water, the chemical conversion liquid in the chemical formation device is replaced, and then the Si substrate is set in the chemical formation device again. A porous layer having a large porosity was formed under the following conditions.
【0193】 電流密度: 25(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:3:2 時間: 3(分) 多孔質Siの厚み: 3(μm) 多孔度: 55(%) この基板を酸素雰囲気中400℃で1時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Siの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Si上にCVD法により単結晶Siを0.3
μmエピタキシャル成長した。成長条件は以下の通りで
ある。Current density: 25 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 3: 2 Time: 3 (min) Thickness of porous Si: 3 (μm) This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. 0.3% single crystal Si is deposited on porous Si by CVD.
μm epitaxial growth was performed. The growth conditions are as follows.
【0194】 ソースガス: SiH4 キャリヤーガス: H2 温度: 850℃ 圧力: 1.3Pa 成長速度: 3.3nm/sec さらに、このエピタキシャルSi層表面に、熱酸化によ
り200nmのSiO 2層を形成した。Source gas: SiHFour Carrier gas: HTwo Temperature: 850 ° C. Pressure: 1.3 Pa Growth rate: 3.3 nm / sec Further, the surface of this epitaxial Si layer was thermally oxidized.
200nm SiO TwoA layer was formed.
【0195】これを別に用意したSi基板の表面とを重
ね合わせ、接触させた後、1100℃で1時間の熱処理
をし、貼り合わせをおこなった。This was superposed on the surface of a separately prepared Si substrate and brought into contact with each other, and then heat-treated at 1100 ° C. for 1 hour and bonded.
【0196】ウェハ端面に多孔質層を表出させ、多孔質
Siをある程度エッチングし、そこへ剃刀の刃のように
鋭利な板を挿入したところ多孔質Si層が破壊しウェハ
は二分割され、多孔質Siが表出した。The porous layer was exposed on the end face of the wafer, the porous Si was etched to some extent, and a sharp plate was inserted into it like a razor blade. When the porous Si layer was broken, the wafer was divided into two parts. Porous Si appeared.
【0197】その後、多孔質Si層をHF/HNO3 /
CH3 COOH系のエッチング液で選択エッチングす
る。多孔質Siは選択エッチングされ完全に除去され
た。After that, the porous Si layer was subjected to HF / HNO 3 /
Selective etching is performed using a CH 3 COOH-based etchant. The porous Si was selectively etched and completely removed.
【0198】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く、非多孔質層にお
けるエッチング量は実用上無視できる膜厚減少である。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, and the amount of etching in the non-porous layer is a practically negligible decrease in film thickness.
【0199】すなわち、Si酸化膜上に0.2μmの厚
みを持った単結晶Si層が形成できた。多孔質Siの選
択エッチングによっても、単結晶Si層には何ら変化は
なかった。That is, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.2 μm was formed on the Si oxide film. The selective etching of the porous Si did not change the single crystal Si layer at all.
【0200】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0201】エピタキシャルSi層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。第一のSiウェハは
残留多孔質Siを除去して、再度第一の基体として使用
した。Similar results were obtained without forming an oxide film on the surface of the epitaxial Si layer. The first Si wafer was used as a first substrate again after removing residual porous Si.
【0202】(実施例9)まず、第一の基体として、6
25μmの厚みを持った比抵抗0.01Ω・cmのp型
の5インチ径の第一の(100)単結晶Siウェハを、
HF溶液中において陽極化成を行った。陽極化成条件は
以下のとおりであった。Example 9 First, as a first substrate, 6
A p-type 5-inch diameter first (100) single-crystal Si wafer having a thickness of 25 μm and a specific resistance of 0.01 Ω · cm,
Anodization was performed in an HF solution. The anodizing conditions were as follows.
【0203】 電流密度: 7(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:1:1 時間: 5.5(分) 多孔質Siの厚み: 10(μm) 多孔度: 15(%) さらに化成液にH2 OとC2 H5 OHを加えて化成液中
のHF濃度を変更して多孔度の異なる層を化成する。Current density: 7 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 5.5 (min) Thickness of porous Si: 10 (Μm) Porosity: 15 (%) Further, H 2 O and C 2 H 5 OH are added to the formation solution to change the HF concentration in the formation solution to form layers having different porosity.
【0204】 電流密度: 25(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:3:2 時間: 1(分) 多孔質Siの厚み: 1(μm) 多孔度: 55(%) この基板を酸素雰囲気中400℃で1時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Siの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Si上にCVD法により単結晶Siを0.3
μmエピタキシャル成長した。成長条件は以下の通りで
ある。Current density: 25 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 3: 2 Time: 1 (min) Thickness of porous Si: 1 (μm) This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. 0.3% single crystal Si is deposited on porous Si by CVD.
μm epitaxial growth was performed. The growth conditions are as follows.
【0205】 ソースガス: SiH4 キャリヤーガス: H2 温度: 850℃ 圧力: 1.3Pa 成長速度: 3.3nm/sec さらに、このエピタキシャルSi層表面に熱酸化により
100nmのSiO2層を形成した。Source gas: SiH 4 Carrier gas: H 2 Temperature: 850 ° C. Pressure: 1.3 Pa Growth rate: 3.3 nm / sec Further, a 100 nm SiO 2 layer was formed on the surface of the epitaxial Si layer by thermal oxidation.
【0206】これと、別に用意したSi基板の表面とを
重ね合わせ、接触させた後、1180℃で5分の熱処理
をし、貼り合わせをおこなった。This was superposed on and contacted with the surface of a separately prepared Si substrate, and then heat-treated at 1180 ° C. for 5 minutes to perform bonding.
【0207】ウェハ端面に多孔質層を表出させ、多孔質
Siをある程度エッチングし、そこへ剃刀の刃のように
鋭利な板を挿入したところ、多孔質Si層が破壊し、ウ
ェハは二分割され、多孔質Siが表出した。When the porous layer was exposed on the edge of the wafer, the porous Si was etched to some extent, and a sharp plate was inserted into it like a razor blade. The porous Si layer was broken, and the wafer was divided into two parts. As a result, porous Si was exposed.
【0208】その後、多孔質Si層をHF/HNO3 /
CH3 COOH系のエッチング液で選択エッチングす
る。多孔質Siは選択エッチングされ完全に除去され
た。After that, the porous Si layer was subjected to HF / HNO 3 /
Selective etching is performed using a CH 3 COOH-based etchant. The porous Si was selectively etched and completely removed.
【0209】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く、非多孔質層にお
けるエッチング量は実用上無視できる膜厚減少である。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, and the amount of etching in the non-porous layer is a thickness reduction that can be ignored in practical use.
【0210】すなわち、Si酸化膜上に0.2μmの厚
みを持った単結晶Si層が形成できた。多孔質Siの選
択エッチングによっても単結晶Si層には何ら変化はな
かった。That is, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.2 μm was formed on the Si oxide film. There was no change in the single crystal Si layer even by selective etching of the porous Si.
【0211】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0212】エピタキシャルSi層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。第一のSi単結晶ウ
ェハは残留多孔質Siを除去して、再度第一の基体とし
て使用した。The same result was obtained without forming an oxide film on the surface of the epitaxial Si layer. The first Si single crystal wafer was used as a first substrate again after removing residual porous Si.
【0213】(実施例10)まず、第一の基体として、
625μmの厚みを持った比抵抗0.01Ω・cmのp
型の5インチ径の第一の(100)単結晶Siウェハ
を、HF溶液中において陽極化成を行った。陽極化成条
件は以下のとおりであった。Example 10 First, as a first substrate,
P with a specific resistance of 0.01 Ω · cm and a thickness of 625 μm
A 5 inch diameter first (100) single crystal Si wafer of the mold was anodized in an HF solution. The anodizing conditions were as follows.
【0214】 電流密度: 7(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:1:1 時間: 11(分) 多孔質Siの厚み: 10(μm) 多孔度: 15(%) さらに 電流密度: 25(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:1:1 時間: 3(分) 多孔質Siの厚み: 3(μm) 多孔度: 40(%) この基板を酸素雰囲気中400℃で1時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Siの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Si上にCVD法により単結晶Siを0.3
μmエピタキシャル成長した。成長条件は以下の通りで
ある。Current density: 7 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 11 (min) Thickness of porous Si: 10 (μm) ) Porosity: 15 (%) Further, Current density: 25 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 3 (min) Porous Si Thickness: 3 (μm) Porosity: 40 (%) This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. 0.3% single crystal Si is deposited on porous Si by CVD.
μm epitaxial growth was performed. The growth conditions are as follows.
【0215】 ソースガス: SiH4 キャリヤーガス: H2 温度: 850℃ 圧力: 1.3Pa 成長速度: 3.3nm/sec さらに、このエピタキシャルSi層表面に熱酸化により
100nmのSiO2層を形成した。Source gas: SiH 4 Carrier gas: H 2 Temperature: 850 ° C. Pressure: 1.3 Pa Growth rate: 3.3 nm / sec Further, a 100 nm SiO 2 layer was formed on the surface of the epitaxial Si layer by thermal oxidation.
【0216】これと、別に用意したSi基板の表面とを
重ね合わせ、接触させた後、1180℃で5分の熱処理
をし、貼り合わせをおこなった。[0216] This was superimposed on the surface of a separately prepared Si substrate and brought into contact with each other, and then heat-treated at 1180 ° C for 5 minutes to perform bonding.
【0217】ウェハ端面に多孔質層を表出させ、多孔質
Siをある程度エッチングし、そこへ剃刀の刃のように
鋭利な板を挿入したところ多孔質Si層が破壊しウェハ
は二分割され、多孔質Siが表出した。The porous layer was exposed on the end face of the wafer, the porous Si was etched to some extent, and a sharp plate like a razor blade was inserted there. When the porous Si layer was broken, the wafer was divided into two parts. Porous Si appeared.
【0218】その後、多孔質Si層をHF/HNO3 /
CH3 COOH系のエッチング液で選択エッチングす
る。多孔質Siは選択エッチングされ完全に除去され
た。Thereafter, the porous Si layer was subjected to HF / HNO 3 /
Selective etching is performed using a CH 3 COOH-based etchant. The porous Si was selectively etched and completely removed.
【0219】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く、非多孔質層にお
けるエッチング量は実用上無視できる膜厚減少である。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, and the amount of etching in the non-porous layer is a practically negligible decrease in film thickness.
【0220】すなわち、Si酸化膜上に0.2μmの厚
みを持った単結晶Si層が形成できた。多孔質Siの選
択エッチングによっても単結晶Si層には何ら変化はな
かった。That is, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.2 μm was formed on the Si oxide film. There was no change in the single crystal Si layer even by selective etching of the porous Si.
【0221】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0222】エピタキシャルSi層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。第一のSi単結晶ウ
ェハは残留多孔質Siを除去して、再度第一の基体とし
て使用した。The same result was obtained without forming an oxide film on the surface of the epitaxial Si layer. The first Si single crystal wafer was used as a first substrate again after removing residual porous Si.
【0223】(実施例11)まず、第一の基体として、
625μmの厚みを持った比抵抗0.01Ω・cmのp
型の5インチ径の第一の(100)単結晶Siウェハ
を、HF溶液中において陽極化成を行った。陽極化成条
件は以下のとおりであった。Example 11 First, as a first substrate,
P with a specific resistance of 0.01 Ω · cm and a thickness of 625 μm
A 5 inch diameter first (100) single crystal Si wafer of the mold was anodized in an HF solution. The anodizing conditions were as follows.
【0224】 電流密度: 0.5(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:4:1 時間: 80(分) 多孔質Siの厚み: 3(μm) 多孔度: 20(%) さらに 電流密度: 5(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:4:1 時間: 1(分) 多孔質Siの厚み: 1.8(μm) 多孔度: 45(%) この基板を酸素雰囲気中400℃で1時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Siの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Si上にCVD法により、単結晶Siを0.
3μmエピタキシャル成長した。成長条件は以下の通り
である。Current density: 0.5 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 4: 1 Time: 80 (min) Thickness of porous Si: 3 (Μm) Porosity: 20 (%) Current density: 5 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 4: 1 Time: 1 (min) Porosity Thickness of porous Si: 1.8 (μm) Porosity: 45 (%) This substrate was oxidized at 400 ° C. for 1 hour in an oxygen atmosphere. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. Single-crystal Si is added to porous Si by CVD method.
3 μm epitaxial growth was performed. The growth conditions are as follows.
【0225】 ソースガス: SiH4 キャリヤーガス: H2 温度: 850℃ 圧力: 1.3Pa 成長速度: 3.3nm/sec さらに、このエピタキシャルSi層表面に熱酸化により
100nmのSiO2層を形成した。Source gas: SiH 4 Carrier gas: H 2 Temperature: 850 ° C. Pressure: 1.3 Pa Growth rate: 3.3 nm / sec Further, a 100 nm SiO 2 layer was formed on the surface of the epitaxial Si layer by thermal oxidation.
【0226】これと、別に用意したSi基板の表面とを
重ね合わせ、接触させた後、1180℃で5分の熱処理
をし、貼り合わせをおこなった。This was superposed on and contacted with the surface of a separately prepared Si substrate, and then heat-treated at 1180 ° C. for 5 minutes to perform bonding.
【0227】ウェハ端面に多孔質層を表出させ、多孔質
Siをある程度エッチングし、そこへ剃刀の刃のように
鋭利な板を挿入したところ、多孔質Si層が破壊しウェ
ハは二分割され、多孔質Siが表出した。When the porous layer was exposed on the end face of the wafer, the porous Si was etched to some extent, and a sharp plate like a razor blade was inserted into the porous Si. The porous Si layer was broken and the wafer was divided into two parts. , And porous Si appeared.
【0228】その後、多孔質Si層をHF/HNO3 /
CH3 COOH系のエッチング液で選択エッチングす
る。多孔質Siは選択エッチングされ完全に除去され
た。After that, the porous Si layer was subjected to HF / HNO 3 /
Selective etching is performed using a CH 3 COOH-based etchant. The porous Si was selectively etched and completely removed.
【0229】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く、非多孔質層にお
けるエッチング量は実用上無視できる膜厚減少である。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, and the amount of etching in the non-porous layer is a practically negligible decrease in film thickness.
【0230】すなわち、Si酸化膜上に0.2μmの厚
みを持った単結晶Si層が形成できた。多孔質Siの選
択エッチングによっても、単結晶Si層には何ら変化は
なかった。In other words, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.2 μm was formed on the Si oxide film. The selective etching of the porous Si did not change the single crystal Si layer at all.
【0231】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope, S
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0232】エピタキシャルSi層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。第一のSi単結晶ウ
ェハは残留多孔質Siを除去して、再度第一の基体とし
て使用した。The same result was obtained without forming an oxide film on the surface of the epitaxial Si layer. The first Si single crystal wafer was used as a first substrate again after removing residual porous Si.
【0233】(比較例1)まず、第一の基体として、6
25μmの厚みを持った比抵抗0.01Ω・cmのp型
の5インチSiウェハを用意し、HF溶液中において陽
極化成を行った。陽極化成条件は以下のとおりであっ
た。(Comparative Example 1) First, as a first substrate, 6
A p-type 5-inch Si wafer having a specific resistance of 0.01 Ω · cm and a thickness of 25 μm was prepared, and anodized in an HF solution. The anodizing conditions were as follows.
【0234】 電流密度: 7(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:1:1 時間: 11(分) 第一の多孔質Si層の厚み: 10(μm) 多孔度: 15(%) さらに 電流密度: 25(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:3:2 時間: 20(分) 第二の多孔質Si層の厚み: 13(μm) 多孔度: 55(%) この基板を酸素雰囲気中400℃で1時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Siの孔の内壁面は熱酸化膜で覆わ
れた。Current density: 7 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 11 (min) Thickness of first porous Si layer : 10 (μm) Porosity: 15 (%) Current density: 25 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 3: 2 Time: 20 (min) ) Thickness of second porous Si layer: 13 (μm) Porosity: 55 (%) This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall surface of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film.
【0235】その後は、実施例8同様に、貼り合わせ及
び分離の処理を行った。Thereafter, as in the case of Example 8, bonding and separation were performed.
【0236】その結果、分離後の第二のウェハ上の単結
晶Si上に均一に残留すべき多孔質Si層は一部がはが
れてしまっていた。As a result, the porous Si layer that should remain uniformly on the single-crystal Si on the second wafer after the separation was partially peeled off.
【0237】これは、加熱を受ける工程中で、高多孔度
の多孔質Si層が応力に耐えられずに破壊されたことに
よる影響と思われる。This is considered to be due to the fact that the porous Si layer having high porosity was broken without being able to withstand the stress during the step of receiving the heat.
【0238】(比較例2)第一の単結晶Siウェハの表
面層を、HF溶液中において陽極化成により多孔質化し
た。(Comparative Example 2) The surface layer of the first single crystal Si wafer was made porous by anodizing in an HF solution.
【0239】陽極化成条件は以下の通りであった。Anodizing conditions were as follows.
【0240】 電流密度: 7(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:1:1 時間: 5.5(分) 多孔質Siの厚み: 6(μm) さらに 電流密度: 70(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:1:1 時間: 0.5(分) 多孔質Siの厚み: 5(μm) この基板を酸素雰囲気中400℃で1時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Siの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Si上にCVD法により、単結晶Siを0.
3μmエピタキシャル成長した。成長条件は以下の通り
である。Current density: 7 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 5.5 (min) Thickness of porous Si: 6 (Μm) Current density: 70 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 0.5 (min) Thickness of porous Si: 5 (μm) This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. Single-crystal Si is added to porous Si by CVD method.
3 μm epitaxial growth was performed. The growth conditions are as follows.
【0241】 ソースガス: SiH4 /H2 ガス圧力: 1.3Pa 温度: 850℃ 成長速度: 3.3nm/sec さらに、このエピタキシャルSi層表面に熱酸化により
200nmのSiO2層を形成した。Source gas: SiH 4 / H 2 gas pressure: 1.3 Pa Temperature: 850 ° C. Growth rate: 3.3 nm / sec Further, a 200 nm SiO 2 layer was formed on the surface of the epitaxial Si layer by thermal oxidation.
【0242】このSiO2 層を形成したSiウェハを、
別に用意したSi基板(第二の基板)の表面に重ね合わ
せ、接触させた。The Si wafer having the SiO 2 layer formed thereon was
It was superposed on and contacted with the surface of a separately prepared Si substrate (second substrate).
【0243】その後は、実施例8と同様に分離したとこ
ろ、分離された第二のウェハ上に転写されたエピタキシ
ャル単結晶Siの表面上に残留する低多孔度の第一の多
孔質層の厚さがウェハ面内において均一に残留していな
かった。After that, when the separation was performed in the same manner as in Example 8, the thickness of the low-porosity first porous layer remaining on the surface of the epitaxial single-crystal Si transferred onto the separated second wafer was determined. Did not remain uniformly in the wafer plane.
【0244】部分的に多孔質Siが崩壊している箇所も
みられた。In some cases, the porous Si was partially collapsed.
【0245】この為にHF/HNO3 /CH3 COOH
系エッチング液でエッチングすると、均一な厚さで残る
べきエピタキシャル単結晶Si層の厚さに市販のSiウ
ェハより劣る面内分布が生じてしまった。For this purpose, HF / HNO 3 / CH 3 COOH
Etching with a system-based etchant resulted in an in-plane distribution inferior to that of a commercially available Si wafer in the thickness of the epitaxial single crystal Si layer to be left with a uniform thickness.
【0246】[0246]
【発明の効果】本発明によれば、分離前に多孔質領域の
破壊が生じ難く、多孔質領域内での分離位置の再現性に
優れた、半導体基板作製用の複合部材、及び半導体基板
の作製方法、を提供できる。According to the present invention, a composite member for manufacturing a semiconductor substrate and a composite member for manufacturing a semiconductor substrate, which are less likely to break the porous region before separation and have excellent reproducibility of the separation position in the porous region. Production method.
【0247】また、本発明によれば、貼合せ基体の分離
前には多孔層の破壊が起こらず、かつ貼合せ後の基体の
分離は、確実容易に行なうことができ、安定に均一で、
欠陥のないSOI基板を低コストで製造することができ
る。Further, according to the present invention, the porous layer is not broken before the bonded substrate is separated, and the separated substrate can be easily and reliably separated after bonding.
A defect-free SOI substrate can be manufactured at low cost.
【図1】本発明の基本的な半導体基板の作製方法を説明
するための模式的断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a basic method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention.
【図2】本発明の一実施の形態による半導体基板の作製
方法を説明するための模式的断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a semiconductor substrate according to one embodiment of the present invention.
【図3】本発明の一実施の形態による半導体基板の作製
方法を説明するための模式的断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor substrate according to one embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施の形態による半導体基板の作製方
法を説明するための模式的断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention.
【図5】本発明に用いられる陽極化成における化成時間
と化成電流との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the formation time and the formation current in the anodization used in the present invention.
【図6】第一の多孔質層の厚さと、第二の多孔質層の形
成用の化成電流との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the thickness of a first porous layer and the formation current for forming a second porous layer.
【図7】第一の多孔質層の厚さと、第二の多孔質層の多
孔度との関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the thickness of a first porous layer and the porosity of a second porous layer.
10 Si単結晶基板 11 多孔度の小さな多孔質Si層 12 多孔度の大きな多孔質Si層 13 非多孔質単結晶Si層 14 Si支持基板 15 絶縁層 20 Si単結晶基板 21 多孔度の小さな多孔質Si層 22 多孔度の大きな多孔質Si層 23 非多孔質単結晶Si層 24 Si支持基板 25 絶縁層 30 Si単結晶基板 31 多孔度の小さな多孔質Si層 32 多孔度の大きな多孔質Si層 33 多孔度の小さな多孔質Si層 34 多孔度の大きな多孔質Si層 35 非多孔質単結晶Si層 36 非多孔質単結晶Si層 37 絶縁層 38 絶縁層 39 Si支持基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Single crystal silicon substrate 11 Porous Si layer with small porosity 12 Porous Si layer with large porosity 13 Nonporous single crystal Si layer 14 Si support substrate 15 Insulating layer 20 Single crystal silicon substrate 21 Porous with small porosity Si layer 22 Porous Si layer with large porosity 23 Non-porous single crystal Si layer 24 Si support substrate 25 Insulating layer 30 Si single crystal substrate 31 Porous Si layer with small porosity 32 Porous Si layer with large porosity 33 Porous Si layer with small porosity 34 Porous Si layer with large porosity 35 Non-porous single-crystal Si layer 36 Non-porous single-crystal Si layer 37 Insulating layer 38 Insulating layer 39 Si supporting substrate
Claims (28)
れた非多孔質半導体層を有する第一の基体を用意する工
程と、 前記非多孔質半導体層を、第二の基体に貼り合わせる工
程と、 貼り合わされた前記第一及び第二の基体を前記多孔質領
域において分離する工程と、 分離された第二の基体上に残留する前記多孔質領域を除
去する工程と、 を含む半導体基板の作製方法において、 前記多孔質領域が、前記非多孔質半導体層に隣接する第
一の多孔質層と、該第一の多孔質層より多孔度が高く且
つ厚みが小さい第二の多孔質層と、を有し、且つ該第二
の多孔質層の厚みが該第一の多孔質層の80%以下で該
第二の多孔質層の多孔度が30%乃至60%となるよう
に、前記多孔質領域を形成することを特徴とする半導体
基板の作製方法。A step of preparing a first substrate having a porous region and a non-porous semiconductor layer disposed on the porous region; and attaching the non-porous semiconductor layer to a second substrate. A semiconductor comprising: a joining step; a step of separating the bonded first and second substrates in the porous region; and a step of removing the porous region remaining on the separated second substrate. In the method for manufacturing a substrate, the porous region has a first porous layer adjacent to the non-porous semiconductor layer, and a second porous layer having a higher porosity and a smaller thickness than the first porous layer. And the thickness of the second porous layer is 80% or less of the first porous layer and the porosity of the second porous layer is 30% to 60%. And a method of manufacturing a semiconductor substrate, comprising forming the porous region.
求項1に記載の半導体基板の作製方法。2. The method according to claim 1, wherein the separation is performed at the second porous layer.
満である請求項1記載の半導体基板の作製方法。3. The method according to claim 1, wherein the porosity of the first porous layer is less than 30%.
の多孔質層の厚さの50%以下である請求項1に記載の
半導体基板の作製方法。4. The method according to claim 1, wherein the thickness of the second porous layer is 50% or less of the thickness of the first porous layer.
以下である請求項1記載の半導体基板の作製方法。5. The method according to claim 1, wherein the thickness of the second porous layer is 3 μm or less.
孔質領域を除去して得られる基体に新たに多孔質領域を
形成し、これを前記第一の基体として再度利用し、別の
新たな第二の基体と貼り合わせる請求項1記載の半導体
基板の作製方法。6. A new porous region is formed on a substrate obtained by removing a porous region remaining on the separated first substrate, and the porous region is reused as the first substrate. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is bonded to a new second substrate.
孔質領域を除去して得られる基体を第二の基体として再
度利用し、多孔質領域と前記多孔質層上に配された非多
孔質半導体とを有する別の新たな第一の基体と貼り合わ
せる請求項1記載の半導体基板の作製方法。7. A substrate obtained by removing a porous region remaining on the separated first substrate is reused as a second substrate, and a non-porous region disposed on the porous region and the porous layer is reused. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is bonded to another new first base having a porous semiconductor.
半導体層の表面に形成した後、前記第二の基体と貼り合
わせる請求項1記載の半導体基板の作製方法。8. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein an insulating layer is formed on the surface of the non-porous semiconductor layer of the first base and then bonded to the second base.
後、前記第一の基体と貼り合わせる請求項1記載の半導
体基板の作製方法。9. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein an insulating layer is formed on the surface of the second substrate and then bonded to the first substrate.
半導体層上に残留する前記多孔質領域を除去する工程を
含む請求項1記載の半導体基板の作製方法。10. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, further comprising a step of removing the porous region remaining on the non-porous semiconductor layer of the separated second substrate.
の半導体ウェハであり、前記第二の多孔質層の厚さが1
nm乃至1μmである請求項1記載の半導体基板の作製
方法。11. The first substrate is a semiconductor wafer having a diameter of 6 inches or less, and the thickness of the second porous layer is 1 inch.
2. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the thickness is from nm to 1 μm.
の半導体ウェハであり、前記第二の多孔質層の厚さが1
μm乃至3μmである請求項1記載の半導体基板の作製
方法。12. The first substrate is a semiconductor wafer having a diameter of 8 inches or more, and the thickness of the second porous layer is 1 inch.
2. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the thickness is from 3 μm to 3 μm.
た前記第二の基体を有する半導体基板。13. A semiconductor substrate having the second base obtained by the manufacturing method according to claim 1.
られた多孔質領域と、該多孔質領域上に設けられた非多
孔質半導体層と、該非多孔質半導体層上に設けられた第
二の基板と、を有する半導体基板用の複合部材におい
て、 前記多孔質領域が、前記非多孔質半導体層に隣接する第
一の多孔質層と、該第一の多孔質層より多孔度が高く且
つ厚みが小さい第二の多孔質層と、を有し、 前記第二の多孔質層の厚みが、前記第一の多孔質層の厚
みの80%以下であり、 前記第二の多孔質層の多孔度が30%乃至60%である
半導体基板用の複合部材。14. A first substrate, a porous region provided on the first substrate, a non-porous semiconductor layer provided on the porous region, and a non-porous semiconductor layer provided on the non-porous semiconductor layer A composite member for a semiconductor substrate, comprising: a first porous layer adjacent to the non-porous semiconductor layer; and a porous layer that is more porous than the first porous layer. A second porous layer having a high degree and a small thickness, wherein the thickness of the second porous layer is 80% or less of the thickness of the first porous layer; A composite member for a semiconductor substrate, wherein the porosity of the porous layer is 30% to 60%.
未満である請求項14記載の複合部材。15. The porosity of the first porous layer is 30%.
15. The composite member according to claim 14, which is less than.
一の多孔質層の厚さの50%以下である請求項14に記
載の複合部材。16. The composite member according to claim 14, wherein the thickness of the second porous layer is 50% or less of the thickness of the first porous layer.
ン以下である請求項14記載の複合部材。17. The composite member according to claim 14, wherein the thickness of the second porous layer is 3 μm or less.
の半導体ウェハであり、前記第二の多孔質層の厚さが1
nm乃至1μmである請求項14記載の複合部材。18. The semiconductor device according to claim 18, wherein said first substrate is a semiconductor wafer having a diameter of 6 inches or less, and said second porous layer has a thickness of 1 inch.
The composite member according to claim 14, wherein the thickness is from nm to 1 µm.
の半導体ウェハであり、前記第二の多孔質層の厚さが1
μm乃至3μmである請求項14記載の複合部材。19. The method according to claim 19, wherein the first substrate is a semiconductor wafer having a diameter of 8 inches or more, and the thickness of the second porous layer is 1 inch.
The composite member according to claim 14, wherein the thickness is from 3 µm to 3 µm.
間的に変化させる事により多孔度の異なる複数の層を形
成する請求項1に記載の半導体基板の作製方法。20. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein a plurality of layers having different porosity are formed by using an anodization method and changing the formation current over time.
ン以上である事を特徴とする請求項20に記載の半導体
基板の作製方法。21. The method according to claim 20, wherein the thickness of the first porous layer is 3 μm or more.
化成法により形成する際、化成液の組成を変えて化成を
行う事により多孔度を変化させる請求項1に記載の半導
体基板の作製方法。22. The production of a semiconductor substrate according to claim 1, wherein when forming a plurality of porous layers having different porosity by an anodizing method, the porosity is changed by changing the composition of a chemical conversion solution to carry out formation. Method.
で化成液に化成液の少なくとも成分を個別に加える事に
より多孔度を変化させる請求項1に記載の半導体基板の
作製方法。23. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the porosity is changed by individually adding at least the components of the chemical conversion solution to the chemical formation solution during the chemical conversion when changing the composition of the chemical formation solution.
化成法により形成する際、化成液組成と化成電流の双方
を変えて化成を行う事により多孔度を変化させる請求項
1に記載の半導体基板の作製方法。24. The method according to claim 1, wherein, when a plurality of porous layers having different porosity are formed by anodization, the porosity is changed by performing the formation while changing both the chemical composition and the formation current. A method for manufacturing a semiconductor substrate.
基体を化成液から引き上げ、化成液組成を変えるか化成
電流の設定を変え、しかる後基体を再び化成液中に入れ
て化成電流を流す事により化成を再開する請求項1に記
載の半導体基板の作製方法。25. A process in which the formation current is stopped once during the formation, the substrate is pulled out of the formation solution, the composition of the formation solution is changed, or the setting of the formation current is changed. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the chemical formation is restarted by the following.
他の領域よりも小さな多孔質層の厚さの面内変動が35
%以下である請求項1に記載の半導体基板の作製方法。26. The in-plane variation of the thickness of the porous layer adjacent to the non-porous semiconductor layer whose porosity is smaller than that of the other region is 35.
2. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein
ン以上、前記第二の多孔質層の厚さが3ミクロン以下で
ある請求項1記載の半導体基板の作製方法。27. The method according to claim 1, wherein the thickness of the first porous layer is 5 μm or more, and the thickness of the second porous layer is 3 μm or less.
ン以上、前記第二の多孔質層の厚さが3ミクロン以下で
ある請求項14記載の複合部材。28. The composite member according to claim 14, wherein the thickness of the first porous layer is 5 microns or more, and the thickness of the second porous layer is 3 microns or less.
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