JPH04199608A - Soiウエハの製造方法 - Google Patents

Soiウエハの製造方法

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JPH04199608A
JPH04199608A JP32597390A JP32597390A JPH04199608A JP H04199608 A JPH04199608 A JP H04199608A JP 32597390 A JP32597390 A JP 32597390A JP 32597390 A JP32597390 A JP 32597390A JP H04199608 A JPH04199608 A JP H04199608A
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JP
Japan
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semiconductor
semiconductor substrate
oxygen
layer
substrate
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JP32597390A
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English (en)
Inventor
Toru Miyayasu
宮保 徹
Fumitoshi Sugimoto
文利 杉本
Yoshihiro Arimoto
由弘 有本
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要] 絶縁層上に半導体層が在る半導体ウェハ、即ち、SOI
ウェハを製造する方法の改良に関し、簡単な手段を採る
ことに依り、Si半導体基板と下地の酸化膜との界面を
実際の貼り合わせ界面とは異なった位置、即ち、Si半
導体基板内に生成させ、貼り合わせ界面に於ける状態の
不安定や重金属などの不純物が半導体装置に悪影響を与
えるのを回避することを目的とし、 過剰な酸素が導入された酸素過剰層を表面にもつ絶縁膜
で覆われたSi半導体支持基板とSi半導体基板を対向
して密着させ且つ熱処理を行って該酸素を該Si半導体
基板に拡散させて酸化物膜を生成させると共にSi半導
体支持基板とSi半導体基板とを貼り合わせ、次いで、
前記Si半導体基板の薄膜化を行ってSi半導体活性層
とする工程が含まれてなるよう構成する。
〔産業上の利用分野] 本発明は、絶縁層上に半導体層が在る半導体つ1/’t
、即ち、SOI  (silicon  on  1n
sulator)ウェハを製造する方法の改良に関する
SOI構造を利用した半導体装置は、接合容量及び配線
容量が低減されるので、素子特性を向上させることがで
き、また、表面から絶縁層に達する絶縁分離領域を形成
することで雑音に対する耐性を高めることができる。
このようなSOI構造のなかでも、素子が作り込まれる
活性層の結晶性、或いは、従来からの半導体装置の製造
プロセスとの整合性などの面から貼り合わせSOIウェ
ハが注目されているのであるが、未だ、解決しなければ
ならない問題を抱えている。
〔従来の技術〕
第5図乃至第8図は高速バイポーラ半導体装置を製造す
る場合に用いて好適なSOIウエノ\を作成する従来の
技術を説明する為の工程要所に於けるSOIウェハの要
部切断側面図を表し、以下、これ等の図を参照しつつ解
説する。尚、SO■ウェハの場合、基本的には、Si半
導体基板とSi半導体支持基板とを貼り合わせるのであ
るが、その貼り合わせを行う前の段階でSi半導体基板
及びSi半導体支持基板にそれぞれ別個に施す処理や加
工は、どちらの基板について先に行うかは任意であり、
また、同時であっても良いことは勿論である。
第5図参照 イオン注入法を通用することに依り、Asなどのドーパ
ント・イオンをSi半導体基板1に打ち込んで、不純物
導入層2を形成する。
第6図参照 熱酸化法を適用することに依り、Si半導体支持基板3
にSin、からなる絶縁膜4を形成する。
第7図参照 不純物導入層2をもつSi半導体基板1と絶縁wA4を
もつSi半導体支持基板3とを不純物導入層2と絶縁膜
4とが対向するようにして貼り合わせる。
第8図参照 Si半導体基板1を研削及び研磨することで薄膜化され
たSi半導体活性層1′を得る。
〔発明が解決しようとする課題〕
一般に、絶縁膜4はSi半導体活性層1′の母体である
Si軍導体基板1側に形成するか、或いは、Si半導体
基板1とSi半導体支持基板3との両方に形成すること
が多い。
若し、Si半導体支持基板3例のみに形成したとすると
、貼り合わせ界面は、前記従来の技術の説明に見られる
ように、Si半導体活性層1′と絶縁wA4との界面そ
のものとなり、Si半導体活性Ill’に半導体装置を
作り込んだ場合、その半導体装置の中に貼り合わせ界面
が入り込んだ状態となる。
本来、貼り合わせ界面は、文字通り、別体のものを貼り
合わせた面なのであるから、その界面には重金属などの
不純物が存在するなど、汚染される虞が極めて高いこと
は云うまでもない。
従って、一般には、少なくとも半導体装置を作り込むべ
きSi半導体活性層1′側を熱酸化して絶縁膜4を形成
するようにしている。そのようにした場合には、Si半
導体活性層1′と絶縁膜4と界面は清浄であって、汚染
物などは全て絶縁膜4の表面に出てしまう。
然しながら、SOIウェハに作り込むべき半導体装置の
種類に依っては、Si半導体活性層1′の母体であるS
i半導体基板1側を熱酸化することが常に可能であると
は限らない。
前記例示した従来の技術の場合もSi半導体基板1側に
絶縁膜4を形成することができないものの一つである。
即ち、そこで必要としているS0Iウェハは、バイポー
ラ半導体装置を組み込む為のものであるから、コレクタ
を引き出す為の埋め込み層を必要とするのであるが、こ
の埋め込み層を形成する為のイオン注入を行ってから、
即ち、不純物導入層2を形成してから熱酸化を行ったの
では、それが熱拡散されてしまって、その制御は容易で
はない、と言うよりも、むしろ、困難と言うべきである
。尚、Si半導体基板1側に絶縁膜4を形成することが
できないケースは、前記事例のみでなく、他にも多くが
存在する。
前記したようなことから、第5図乃至第8図Gこついて
説明した従来の技術では、Si半導体支持基板3側に絶
縁膜4を形成してpsるのである力く、このようにした
場合、Si半導体活性層1′と絶縁膜4との界面が貼り
合わせ界面そのものになることから、その界面の状態は
不安定であり、重金属などの不純物も溜まり易く、しか
も、そのようなことが半導体装置の特性に直接的に悪影
響を及ぼす虞がある。
本発明は、簡単な手段を採ることに依り、Si半導体活
性層と下地の酸化膜との界面を実際の貼り合わせ界面と
は異なった位置、即ち、Si半導体活性層内に生成させ
、貼り合わせ界面に於ける状態の不安定や重金属などの
不純物が半導体装置に悪影響を与えるのを回避しようと
する。
(課題を解決するための手段〕 本発明に依る301ウエハの製造方法に於し)では、 (1)過剰な酸素が導入された酸素過剰層(11えci
14A)を表面にもった絶縁膜(例えば絶縁膜14)で
覆われたSi半導体支持基板(例えばSi半導体支持基
板13)並びにSi半導体基板(例えばSi半導体基板
11)を対向して密着させ且つ熱処理を行って該酸素を
該Si半導体基板に拡散させて酸化物膜(例えば酸化物
膜11A)を生成させると共にSi半導体支持基板とS
i半導体基板とを貼り合わせ、次1.zで、前記Si半
導体基板の薄膜化を行ってSi半導体活性層(例えばS
i半導体活性層11′)とする工程 が含まれてなるか、或いは、 (2)前記(1)に於いて、Si半導体支持基板を覆う
絶縁膜の表面に酸素イオンを注入して酸素過剰層を生成
させること を特徴とするか、或いは、 (3)前記(1)に於いて、Si半導体支持基板と貼り
合わせる側に於けるSi半導体基板の表面に導電性を付
与する不純物層(例えばn型不純物層12)を形成する
こと を特徴とする。
〔作用] 前記手段を採ることで作成されたSOIウェハに於いて
、Si半導体活性層と下地の酸化膜との界面として作用
するのは、実際のSi半導体活性層と酸化膜との界面で
はなく、その貼り合わせの熱処理時に酸化膜中の酸素イ
オン打ち込み層に於ける過剰な酸素がSi半導体活性層
となるSi半導体基板に拡散することで生成される酸化
物層とそのような酸素が入り込まずに残った半導体活性
層との界面となるものであり、換言すると、その界面は
Si半導体基板内に新たに生成されるものである。従っ
て、その実質的な界面に於ける状態の不安定は皆無であ
り、そして、重金属などの不純物が溜まる虞も少なくな
いことから、半導体装置を製造した場合に特性が悪影響
を受けることは少なくなる。
〔実施例〕
第1図乃至第4図は本発明一実施例を説明する為の工程
要所に於けるSOIウェハの要部切断側面図を表し、以
下、これ等の図を参照しつつ詳細に解説する。
第1図参照 イオン注入法を適用することに依り、ドーズ量を例えば
5 X l (l l5(ci+−”) 、また、加速
エネルギを例えば60 (KeV)としてSi半導体基
板11にAsイオンの打ち込みを行ってn型不純物fi
12を形成する。尚、このn型不純物層12は必要に応
じて形成するものであって必須ではなく、不純物イオン
も必要に応じて選択され、Asに限られるものではない
。また、打ち込まれたAsは、熱処理を受けた段階で活
性化されることは云うまでもない。
第2図参照 熱酸化法を適用することに依り、Si半導体支持基板1
3に厚さが例えば1[μm〕のSiO2からなる絶縁膜
14を形成する。
イオン注入法を適用することに依り、ドーズ量を例えば
l x l Q I5(am−2) 、また、加速エネ
ルギを例えば20 (KeV)としてSi半導体基板1
1と貼り合わせられる側の絶縁膜14に酸素イオンの打
ち込みを行って、厚さが例えば50(nm)である酸素
過剰層14Aを生成させる。
第3図参照 Si半導体基板11のn型不純物N12及びSi半導体
支持基板13の酸素過剰層14Aとを対向させ、温度7
00ビC]の雰囲気で密着させ、次いで、温度を100
0(”C)とした窒素雰囲気で30(分〕間の熱処理を
施すことでSi半導体基板11とSi半導体支持基板1
3とを貼り合わせる。
この貼り合わせに於ける前記熱処理の際、酸素過剰層1
4AからSi半導体基板11中に酸素が拡散されるので
、それに依る酸化物膜11AがSi半導体基板ll中に
生成される。尚、第3図に於いては、これに依って新た
に生成された界面を記号15Aで、実際の貼り合わせ界
面を記号15Bで指示しである。
第4図参照 ダイヤモンド砥石を利用してSi半導体基板11の研削
を行い、厚さを例えば10〔μm〕程度とする。
アミンの水溶液にコロイダル・シリカを僅かに混入して
研磨剤とし、また、不織布からなる研磨布を用い、Si
半導体基板11の研削面を研磨して厚さ例えば3〔μm
〕のSi半導体活性層ii’ とする。
前記したところから明らかであるが、作成されたSOI
ウェハに於いて、半導体装置の動作に関与するSi半導
体活性11i11’ と酸化膜との実質的な界面は、S
i半導体活性層11′中に新たに生成されん界面15A
であって、貼り合わせ界面15Bとは異なった位置にあ
り、貼り合わせ界面15Bが半導体装置の中の構成要素
になることはない。
〔発明の効果〕
本発明に依るSOIウェハの製造方法に於いては、酸素
過剰層を表面にもった絶縁膜で覆われたSi半導体支持
基板並びにSi半導体基板を対向して密着させ、熱処理
を行って酸素を該Si半導体基板に拡散させて酸化物膜
を生成させると共にSi半導体支持基板とSi半導体基
板とを貼り合わせ、Si半導体基板の研削及び研磨を行
って薄膜のSi半導体活性層としている。
前記構成を採ることで作成されたSOIウェハに於いて
、31半導体活性層と下地の酸化膜との界面として作用
するのは、実際のSi半導体活性層と酸化膜との界面で
はなく、その貼り合わせの熱処理時に酸化膜中の酸素イ
オン打ち込み層に於ける過剰な酸素がSi半導体活性層
となるSi半導体基板に拡散することで生成される酸化
物層とそのような酸素が入り込まずに残った半導体活性
層との界面となるものであり、換言すると、その界面は
Si半導体基板内に新たに生成されるものである。従っ
て、その実質的な界面に於ける状態の不安定は皆無であ
り、そして、重金属などの不純物が溜まるおそれも少な
くないことから、半導体装置を製造した場合に特性が悪
影響を受けることは少なくなる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図は本発明一実施例を説明する為の工程
要所に於けるS○■ウェハの要部切断側面図、第5図乃
至第8図は従来例を説明する為の工程要所に於けるSO
Iウェハの要部切断側面図をそれぞれ表している。 図に於いて、11はSi半導体基板、IIAは酸化物膜
、12はn型不純物層、13は31半導体支持基板、1
4は絶縁膜、14Aは酸素過剰層、15A及び15Bは
界面をそれぞれ示している。 特許出願人   富士通株式会社 代理人弁理士  相 谷 昭 司 代理人弁理士  渡 邊 弘 − 11・31半導体基板 第1図 第2図 11’: S i半導体活性層 を 第4図 第5図 第6図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)過剰な酸素が導入された酸素過剰層を表面にもつ
    絶縁膜で覆われたSi半導体支持基板並びにSi半導体
    基板を対向して密着させ且つ熱処理を行って該酸素を該
    Si半導体基板に拡散させて酸化物膜を生成させると共
    にSi半導体支持基板とSi半導体基板とを貼り合わせ
    、 次いで、前記Si半導体基板の薄膜化を行ってSi半導
    体活性層とする工程 が含まれてなることを特徴とするSOIウェハの製造方
    法。
  2. (2)Si半導体支持基板を覆う絶縁膜の表面に酸素イ
    オンを注入して酸素過剰層を生成させること を特徴とする請求項1記載のSOIウェハの製造方法。
  3. (3)Si半導体支持基板と貼り合わせる側に於けるS
    i半導体基板の表面に導電性を付与する不純物層を形成
    すること を特徴とする請求項1記載のSOIウェハの製造方法。
JP32597390A 1990-11-29 1990-11-29 Soiウエハの製造方法 Pending JPH04199608A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05136108A (ja) * 1991-11-08 1993-06-01 Shin Etsu Handotai Co Ltd Soi基板の製造方法
JPH06104153A (ja) * 1992-03-16 1994-04-15 American Teleph & Telegr Co <Att> 半導体集積回路の製造方法
JP2013171951A (ja) * 2012-02-20 2013-09-02 Fujitsu Semiconductor Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP2015103785A (ja) * 2013-11-28 2015-06-04 京セラ株式会社 受発光素子の製造方法

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