JPH0541489A - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor deviceInfo
- Publication number
- JPH0541489A JPH0541489A JP21657491A JP21657491A JPH0541489A JP H0541489 A JPH0541489 A JP H0541489A JP 21657491 A JP21657491 A JP 21657491A JP 21657491 A JP21657491 A JP 21657491A JP H0541489 A JPH0541489 A JP H0541489A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- porous
- layer
- substrate
- single crystal
- etching
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 バイポーラトランジスタBT及び電界効果ト
ランジスタNFET,PFETが、光透過性ガラス基板
2上に形成されており、且つこれらトランジスタの活性
領域を構成する島状単結晶層6,8,10は、多孔質化
したシリコン基体上の非多孔質単結晶層の表面またはそ
の酸化表面を、ガラス基板2に貼り合わせた後、前記多
孔質化したシリコン基体を湿式化学エッチングを含む工
程により除去して得られたものである。
【効果】 ガラス基板2とコレクタとの間の容量の低減
されたバイポーラトランジスタBT、及びソースS、ド
レインDの浮遊容量の低減された絶縁ゲート型電界効果
トランジスタNFET,PFETを作製でき、これらを
組み合わせて高速動作が可能で、ラッチアップ現象がな
く、α線によるソフトエラー等のない耐放射線特性の優
れた回路を提供することができる。
(57) [Summary] [Structure] The bipolar transistor BT and the field effect transistors NFET and PFET are formed on the light-transmissive glass substrate 2, and the island-shaped single crystal layer 6, which constitutes the active region of these transistors, is formed. The steps 8 and 10 include a step of bonding the surface of the non-porous single crystal layer on the porous silicon substrate or the oxidized surface thereof to the glass substrate 2 and then wet-etching the porous silicon substrate. It was obtained by removing by. [Effect] A bipolar transistor BT with a reduced capacitance between the glass substrate 2 and the collector, and an insulated gate field effect transistor NFET, PFET with a reduced floating capacitance of the source S and drain D can be produced, and these are combined. Thus, it is possible to provide a circuit which is capable of high-speed operation, has no latch-up phenomenon, and is free of soft errors due to α rays and has excellent radiation resistance.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、バイポーラトランジス
タと電界効果トランジスタとを有する半導体装置に関
し、特にバイポーラトランジスタと電界効果トランジス
タとが光透過性基体上に形成されている半導体装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a bipolar transistor and a field effect transistor, and more particularly to a semiconductor device having a bipolar transistor and a field effect transistor formed on a light transmissive substrate.
【0002】[0002]
【従来の技術】絶縁物上の単結晶Si半導体層の形成
は、シリコン オン インシュレーター(SOI)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S
i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、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.ウエ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、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 widely known as a silicon-on-insulator (SOI) technique, and is a bulk S that is used to fabricate an ordinary Si integrated circuit.
Much research has been done because devices using SOI technology have numerous advantages that cannot be reached with i-substrates. That is, by using the SOI technology, 1. 1. Easy dielectric separation and high integration 2. Excellent radiation resistance 3. Stray capacitance is reduced and high speed is possible,
4. 4. The well process can be omitted. Latch-up can be prevented, 6. Advantages such as a fully depleted field effect transistor can be obtained by thinning the film.
【0003】上記した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: "
Single-crystal silicon onnon-single-crystal insula
tors"; edited by G.W.Cullen, Journal of CrystalGro
wth, volume 63, no 3, pp 429〜590 (1983)。In order to realize the many advantages in device characteristics as described above, a method for forming an SOI structure has been researched for several decades. The contents are summarized in the following documents, for example. Special Issue: "
Single-crystal silicon onnon-single-crystal insula
tors "; edited by GWCullen, Journal of CrystalGro
wth, volume 63, no 3, pp 429-590 (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−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
功を収めはしたが、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−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。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: 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−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。);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。)。In addition, on old single crystal sapphire substrates,
SOS (silicon-on-sapphire), which is formed by heteroepitaxy Si by CVD (chemical vapor deposition), is known, and although it has succeeded as the most mature SOI technology, the Si layer and underlying sapphire A large amount of crystal defects due to the lattice mismatch at the substrate interface, the mixing of aluminum from the sapphire substrate into the Si layer, and above all, the high cost of the substrate and the delay in increasing the area hinder the spread of its application. There is. In recent years, attempts have been made to realize an SOI structure without using a sapphire substrate. This attempt is broadly divided into the following two: After the surface of the Si single crystal substrate is oxidized, a window is opened to partially expose the Si substrate, and that portion is used as a seed for lateral epitaxial growth to form a Si single crystal layer on SiO 2 (in this case). With the deposition of a Si layer on SiO 2. ); The Si single crystal substrate itself is used as the active layer, and SiO 2 is formed thereunder (this method does not involve deposition of the Si layer).
【0005】これらの方法によって形成された絶縁物上
のシリコン層に種々の半導体素子及びそれらを含んでな
る集積回路が作成されてきている。Various semiconductor elements and integrated circuits including them have been produced on a silicon layer on an insulator formed by these methods.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記1を実現する手段
として、CVD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−ザ−
光等のエネルギ−ビ−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−タ−により帯状に溶融領域を走査する方法
(Zone melting recrystallization) が知られている。
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−ムア
ニ−ル法では、収束ビ−ム走査による処理時間と、ビ−
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 Recrystallization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−デバイスを作成するにいた
っていない。また、いずれの方法もSi基板を必要とす
るため、ガラスの様な透明な非晶質絶縁性基板上に良質
なSi単結晶層は得られない。As means for realizing the above 1, as a method for directly laterally epitaxially growing a single crystal layer Si by CVD, amorphous Si is deposited,
Solid-phase lateral epitaxial growth by heat treatment, amorphous or polycrystalline Si layer with electron beam, laser
A method of converging and irradiating an energy beam such as light to grow a single crystal layer on SiO 2 by melting and recrystallization, and a method of scanning a melting region in a band shape by a rod-shaped heater (Zone melting recrystallization) is known.
Each of these methods has merits and demerits, but there are many problems in controllability, productivity, uniformity, and quality.
Still, there is nothing industrially put into practical use. For example,
The CVD method requires sacrificial oxidation to achieve a flat thin film, and the solid phase growth method has poor crystallinity. In the beam anneal method, the processing time by convergent beam scanning and the beam
There is a problem in the controllability such as the degree of overlapping of frames and focus adjustment.
Of these, the Zone Melting Recrystallization method is the most mature, and relatively large-scale integrated circuits have been prototyped, but still many crystal defects such as sub-grain boundaries remain, and minority carrier-device I haven't made it. Moreover, since each method requires a Si substrate, a good quality Si single crystal layer cannot be obtained on a transparent amorphous insulating substrate such as glass.
【0007】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としては、次の方法
が挙げられる: 1.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。この手法に於
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Si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;2.サイモックス(SIMO
X:Separation 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、S
iO2 層形成をするためには、酸素イオンを1018 ion
s/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、ウエハ−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−デバイスを作製できる充分な品質に
至っていない;3.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。この方法は、P型S
i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(1983))、
もしくは、エピタキシャル成長とパタ−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。The above-mentioned method 2 which does not use the Si substrate as seeds for epitaxial growth includes the following methods: An oxide film is formed on a Si single crystal substrate in which V-shaped grooves are anisotropically etched on the surface, a polycrystalline Si layer is deposited on the oxide film as thick as the Si substrate, and then polished from the back surface of the Si substrate. Thereby forming a Si single crystal region surrounded by the V groove and dielectrically separated on the thick polycrystalline Si layer. In this method, although the crystallinity is good, control is performed in the step of depositing polycrystalline Si to a thickness of several hundreds of microns, and in the step of polishing the single crystal Si substrate from the back surface to leave only the separated Si active layer. Problem in terms of productivity and productivity; 2. SIMOX (SIMO
X: Separation by ion implanted oxygen) is a method for forming a SiO 2 layer by ion implantation of oxygen in a Si single crystal substrate, and is the most mature method at present because it has good compatibility with the Si process. However, S
In order to form an iO 2 layer, oxygen ions are added to 10 18 ion.
Although it is necessary to implant s / cm 2 or more, the implantation time is long, the productivity cannot be said to be high, and the wafer cost is high. Furthermore, many crystal defects remain, and the quality is not industrially sufficient to produce minority carrier devices; 3. A method of forming an SOI structure by dielectric isolation by oxidation of porous Si. This method is a P-type S
Proton ion implantation of N-type Si layer on the surface of i single crystal substrate (Imai et al., J. Crystal Growth, vol 63, 547 (1983)),
Alternatively, it is formed into an island shape by epitaxial growth and patterning, and only the P-type Si substrate is made porous by an anodization method in a HF solution so as to surround the Si island from the surface, and then N-type Si island is accelerated by accelerated oxidation. Is a method of dielectric separation. This method has a problem that the separated Si region is determined before the device process, which may limit the degree of freedom in device design.
【0008】また、ガラスに代表される光透過性基板上
に堆積した薄膜Si層は、一般に非晶質か良くて多結晶
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起因してお
り、単にSi層に堆積しても良質な単結晶層は得られな
い。Further, the thin film Si layer typified by glass, which is deposited on a light transmissive substrate, is generally amorphous and only polycrystal, and a high performance device cannot be manufactured. This is because the crystal structure of the substrate is amorphous, and a simple single crystal layer cannot be obtained by simply depositing it on the Si layer.
【0009】ところで、光透過性基板は受光素子たるコ
ンタクトセンサーや投影型液晶表示装置を構成する上で
重要である。そして、これらセンサーや表示装置を一層
高密度化、高解像度化及び高精細化するためには、高性
能な駆動素子が必要となる。また、画素を切換えるスイ
ッチング素子とその駆動回路及び周辺回路の端子数は膨
大なものとなり、両者を別々に作製して機械的に接続す
ることは極めて困難な密度となる。従って、上記半導体
素子及び周辺駆動回路等は同一の基板に共通のプロセス
で作製するのが好ましく、これらの間の接続は通常の集
積回路で行われている様に導電性薄膜のパターニングに
よってなされるべきであり、それによってはじめて高密
度実装が可能となる。By the way, the light transmissive substrate is important in constructing a contact sensor as a light receiving element or a projection type liquid crystal display device. In order to further increase the density, resolution, and definition of these sensors and display devices, high-performance drive elements are required. In addition, the number of terminals of the switching element for switching the pixel, its driving circuit, and the peripheral circuit becomes enormous, and it is extremely difficult to separately fabricate them and mechanically connect them. Therefore, it is preferable that the semiconductor element, the peripheral driving circuit, and the like are manufactured on the same substrate by a common process, and the connection between them is made by patterning a conductive thin film as is done in a normal integrated circuit. It should only be possible for high-density packaging.
【0010】更に、作製されるべき製品の高性能化とい
う必然的な工業的要請から、光透過性基板に設けられる
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が、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ている或
いは今後要求される十分な性能を持った回路を作製する
ことが難しい。Further, due to the inevitable industrial demand for higher performance of the product to be manufactured, it may be manufactured by using a single crystal layer having excellent crystallinity as an element provided on a light transmissive substrate. As required, amorphous Si or polycrystalline Si
Then, it is difficult to manufacture a circuit having sufficient performance required or required in the future because of the crystal structure having many defects.
【0011】しかし、Si単結晶基板を用いる上記いず
れの方法を用いても、光透過性基板上に良質な単結晶層
を形成するという目的を達成することはできない。However, even if any of the above methods using the Si single crystal substrate is used, the purpose of forming a good quality single crystal layer on the light transmissive substrate cannot be achieved.
【0012】本発明は、上記したような問題点を解決し
上記したような要求に応え得る光透過性基体上にある良
質な単結晶半導体層にバイポーラトランジスタと電界効
果トランジスタとを構成要素として含む集積回路を提供
することを目的とする。The present invention includes a bipolar transistor and a field effect transistor as constituent elements in a high quality single crystal semiconductor layer on a light transmissive substrate which can solve the above problems and meet the above requirements. An object is to provide an integrated circuit.
【0013】更に、本発明は、SOIデバイスの利点を
実現した半導体集積回路を提供することを目的とする。A further object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit that realizes the advantages of SOI devices.
【0014】また、本発明は、SOI構造の大規模集積
回路を作製する際にも、高価なSOSや、SIMOXの
代替足り得、且つより高品質な光透過性基体上の集積回
路を提供することをも目的とする。The present invention also provides a high quality integrated circuit on a light-transmissive substrate, which can replace expensive SOS and SIMOX even when manufacturing a large-scale integrated circuit having an SOI structure. That is also the purpose.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段及び作用】本発明の半導体
装置は、バイポーラトランジスタと電界効果トランジス
タとを有する半導体装置において、前記バイポーラトラ
ンジスタ及び電界効果トランジスタは少なくとも可視光
領域で光透過性を有する基体上に形成されており、且つ
これらバイポーラトランジスタ及び電界効果トランジス
タの活性領域を構成する単結晶層は、多孔質化したシリ
コン基体上の非多孔質単結晶層の表面またはその酸化表
面を、少なくとも可視光領域で光透過性を有する基体に
貼り合わせた後、前記多孔質化したシリコン基体を少な
くとも湿式化学エッチングを含む工程により除去して得
られた単結晶層であることを特徴とする。According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having a bipolar transistor and a field effect transistor, wherein the bipolar transistor and the field effect transistor have a light transmitting property at least in a visible light region. The single crystal layer that is formed on the surface of the non-porous single crystal layer on the porous silicon substrate or its oxidized surface is at least visible. It is characterized in that it is a single crystal layer obtained by attaching the porous silicon substrate by a process including at least wet chemical etching after the substrate is bonded to the substrate having a light transmitting property in the light region.
【0016】本発明において、前記少なくとも可視光領
域で光透過性を有する基体は絶縁性を有するのが好まし
く、また前記少なくとも可視光領域で光透過性を有する
基体はSiO2 を主成分とするガラスであるのが好まし
い。In the present invention, it is preferable that the substrate having a light transmitting property in at least a visible light region has an insulating property, and the substrate having a light transmitting property in at least a visible light region is a glass containing SiO 2 as a main component. Is preferred.
【0017】本発明は、光透過可能な絶縁性SiO2 基
体上において、経済性に優れて、大面積に渡り均一平坦
な、極めて優れた結晶性を有する、欠陥の著しく少ない
Si単結晶層を含んで素子が形成されるために、基体及
びコレクタ間の容量の低減されたバイポーラトランジス
タ、及びソース、ドレインの浮遊容量の低減された絶縁
ゲート型電界効果トランジスタを作製でき、高速動作が
可能で、ラッチアップ現象がなく、α線によるソフトエ
ラー等のない耐放射線特性の優れた回路を提供すること
ができる。The present invention provides a Si single crystal layer which is excellent in cost efficiency, is uniform and flat over a large area, has extremely excellent crystallinity, and has extremely few defects on an optically transparent insulating SiO 2 substrate. Since the device is formed including, a bipolar transistor having a reduced capacitance between the substrate and the collector, and an insulated gate field effect transistor having a reduced floating capacitance of the source and drain can be manufactured, and high-speed operation is possible. It is possible to provide a circuit which is free from the latch-up phenomenon and has no radiation error due to a soft error due to α rays.
【0018】ここで、本発明の理解を容易にするため
に、多孔質シリコン及びその化学エッチングによる除去
に関する一般的技術説明をする。Here, in order to facilitate understanding of the present invention, a general technical description of porous silicon and its removal by chemical etching will be given.
【0019】多孔質Siは、Uhlir 等によって1956
年に半導体の電解研磨の研究過程に於て発見された(A.
Uhlir, Bell Syst.Tech.J., vol 35,p.333(1956)) 。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.
ウナガミ: J. Electrochem.Soc., vol.127, p.476 (198
0) ): Si + 2HF + (2-n)e+ → SiF2 + 2H+ + ne- SiF2 + 2HF → SiF4 + H2 SiF4 + 2HF → H2SiF6 又は、 Si + 4HF + (4-λ)e+ → SiF4 + 4H++ λe- SiF4 + 2HF → H2SiF6 ここで、e+ 及び、e- はそれぞれ、正孔と電子を表し
ている。また、n及びλは夫々シリコン1原子が溶解す
るために必要な正孔の数であり、n>2又は、λ>4な
る条件が満たされた場合に多孔質シリコンが形成される
としている。Porous Si is described in 1956 by Uhlir et al.
It was discovered in the process of research on electropolishing of semiconductors in 2010 (A.
Uhlir, Bell Syst.Tech.J., vol 35, p.333 (1956)). Also, Unami et al. Studied the dissolution reaction of Si in anodization and reported that the anodic reaction of Si in HF solution requires holes, and the reaction is as follows (T .
Unagami: J. Electrochem. Soc., Vol.127, p.476 (198
0)): 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 + + λe - where SiF 4 + 2HF → H 2 SiF 6, e + and, e - respectively represent a positive hole and an electron. Further, n and λ are the numbers of holes required for dissolving one silicon atom, respectively, and porous silicon is formed when the condition of n> 2 or λ> 4 is satisfied.
【0020】以上のことから、正孔の存在するP型シリ
コンは、多孔質化されやすい。この多孔質化に於ける選
択性は長野ら、及び、イマイ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,SSD 79-9549(1979)、及び、K.イマイ;S
olid-State Electronics vol 24,159 (1981))。この様
に正孔の存在するP型シリコンは多孔質化されやすく、
選択的にP型シリコンを多孔質化することができる。From the above, P-type silicon having holes is likely to be made porous. The selectivity of this porosity has been demonstrated by Nagano et al. And Imai (Nagano, Nakajima, Anno, Ohnaka, Kajiwara; IEICE Technical Report, vol 79, SSD 79-9549 (1979). , And K. Imai; S
solid-State Electronics vol 24,159 (1981)). In this way, P-type silicon in which holes are present is likely to be made porous,
The P-type silicon can be selectively made porous.
【0021】一方、高濃度N型シリコンも多孔質化する
という報告(R.P.Holmstorm, I.J.Y.Chi Appl.Phys.Let
t. Vol.42, 386(1983))もあり、P,N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。On the other hand, it is reported that high-concentration N-type silicon also becomes porous (RP Holmstorm, IJYChi Appl.Phys.Let
t. Vol.42, 386 (1983)), there is no particular focus on P and N,
It is important to select a substrate that can realize porosity.
【0022】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、密度がもとのシリコンの半分以下
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。Since the porous layer has a large amount of voids formed therein, the density thereof is reduced to less than half that of the original silicon. 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 etching rate of a normal single crystal layer.
【0023】次に、多孔質層Siの化学エッチングによ
る除去について論じる。一般に、 P=(2. 33−A)/2. 33 (1) をPorosityといい、陽極化成時に、この値を変化させる
ことが可能であり、次のように、表せる: P=(m1 −m2 )/(m1 −m3 ) (2) または、 P=(m1 −m2 )/ρAt (3) ここで、 m1 :陽極化成前の全重量 m2 :陽極化成後の全重量 m3 :多孔質Siを除去した後の全重量 ρ :単結晶Siの密度 A :多孔質化した面積 t :多孔質Siの厚さ 多孔質化する領域の面積を正確に算出できない場合も多
々ある。この場合は、式(2)が有効であるが、m3 を
測定するためには、多孔質Siをエッチングしなければ
ならない。Next, the removal of the porous layer Si by chemical etching will be discussed. Generally, P = (2.33-A) /2.33 (1) is called Porosity, and this value can be changed during anodization, and can be expressed as follows: P = (m 1 −m 2 ) / (m 1 −m 3 ) (2) or P = (m 1 −m 2 ) / ρAt (3) where, m 1 : total weight before anodization m 2 : after anodization Total weight m 3 : Total weight after removing porous Si ρ: Density of single crystal Si A: Porous area t: Thickness of porous Si When area of porous area cannot be calculated accurately There are many. In this case, equation (2) is valid, but porous Si must be etched in order to measure m 3 .
【0024】また、上記した多孔質Si上のエピタキシ
ャル成長において、多孔質Siはその構造的性質のた
め、ヘテロエピタキシャル成長の際に発生する歪みを緩
和して、欠陥の発生を抑制することが可能である。しか
しながら、この場合も、多孔質SiのPorosityが非常に
重要なパラメ−タとなることは明らかである。したがっ
て、上記のPorosityの測定は、この場合も必要不可欠で
ある。In the epitaxial growth on the above-mentioned porous Si, since the porous Si has a structural property, it is possible to relax the strain generated during the heteroepitaxial growth and suppress the generation of defects. .. However, in this case as well, it is clear that the Porosity of the porous Si is a very important parameter. Therefore, the above-mentioned measurement of Porosity is indispensable also in this case.
【0025】本発明に於いては、結晶Siに対しては殆
どエッチング作用を持たず多孔質Siに対して優れたエ
ッチング作用を持つエッチング液を用いて選択エッチン
グする。In the present invention, selective etching is carried out using an etching solution which has almost no etching action on crystalline Si and an excellent etching action on porous Si.
【0026】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600オングストロ−ム程度の径
の孔が形成されており、その密度は単結晶Siに比べる
と、半分以下になるにもかかわらず、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法、プラズマC
VD、減圧CVD、光CVD等のCVD法、バイアス・
スパッタ−法、液相成長法等の低温成長が好適とされ
る。According to observation with a transmission electron microscope, pores having an average diameter of about 600 angstroms are formed in the porous Si layer, and the density thereof is less than half that of single crystal Si. Nevertheless, the single crystallinity is maintained, and it is possible to epitaxially grow the single crystal Si layer on the porous layer. However, 1000 ° C
In the above, rearrangement of the internal holes occurs, and the characteristics of the enhanced etching are impaired. Therefore, for the epitaxial growth of the Si layer, the molecular beam epitaxial growth method, plasma C
CVD method such as VD, low pressure CVD, photo CVD, bias
Low temperature growth such as sputtering method and liquid phase growth method is suitable.
【0027】以下、本発明の半導体装置の実施態様例を
その作製方法とともに図面を参照しながら詳述する。Embodiments of the semiconductor device of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings along with a method of manufacturing the same.
【0028】[0028]
【実施態様例1】図1は本発明による半導体装置の一構
成例を示す部分断面図である。図1において、2は光透
過性を有するSiO2 ガラス基板である。該基板上には
3つの島状単結晶層6,8,10が形成されている。Embodiment 1 FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing one structural example of a semiconductor device according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 2 is a SiO 2 glass substrate having a light transmitting property. Three island-shaped single crystal layers 6, 8 and 10 are formed on the substrate.
【0029】島状単結晶層6内の導電型が図示される様
に適宜のパターンに形成され、更に該島状単結晶層6上
にSi酸化膜12、絶縁層14、ベース電極16、エミ
ッタ電極18、及びコレクタ電極20が形成されて、N
PN型バイポーラトランジスタBTが構成されている。
図1ではバイポーラトランジスタはプレーナ型である
が、横型その他であってもよい。The conductivity type in the island-shaped single crystal layer 6 is formed in an appropriate pattern as shown, and the Si oxide film 12, the insulating layer 14, the base electrode 16 and the emitter are further formed on the island-shaped single crystal layer 6. The electrode 18 and the collector electrode 20 are formed, and N
A PN type bipolar transistor BT is configured.
Although the bipolar transistor is a planar type in FIG. 1, it may be a lateral type or the like.
【0030】島状単結晶層8内の導電型が適宜のパター
ンに形成されソース領域S及びドレイン領域Dが形成さ
れ、更に該島状単結晶層8上にゲート酸化膜22、ゲー
ト24、絶縁層14、ソース電極26、ドレイン電極2
8、及びゲート電極30が形成されて、Nチャネル電界
効果トランジスタNFETが構成されている。The conductivity type in the island-shaped single crystal layer 8 is formed in an appropriate pattern to form the source region S and the drain region D, and the gate oxide film 22, the gate 24, and the insulating film are formed on the island-shaped single crystal layer 8. Layer 14, source electrode 26, drain electrode 2
8 and the gate electrode 30 are formed to configure an N-channel field effect transistor NFET.
【0031】島状単結晶層10内の導電型が適宜のパタ
ーンに形成されソース領域S及びドレイン領域Dが形成
され、更に該島状単結晶層10上にゲート酸化膜32、
ゲート34、絶縁層14、ソース電極36、ドレイン電
極38、及びゲート電極40が形成されて、Pチャネル
電界効果トランジスタPFETが構成されている。The conductivity type in the island-shaped single crystal layer 10 is formed in an appropriate pattern to form a source region S and a drain region D. Further, a gate oxide film 32 is formed on the island-shaped single crystal layer 10.
The gate 34, the insulating layer 14, the source electrode 36, the drain electrode 38, and the gate electrode 40 are formed to form a P-channel field effect transistor PFET.
【0032】図2〜図13に基づき、本構成例の半導体
装置の作製の第1の実施態様を説明する。A first embodiment of manufacturing the semiconductor device of the present configuration example will be described with reference to FIGS.
【0033】ここでは、P型基板あるいは高濃度N型基
板の全てを多孔質化した後に単結晶層をエピタキシャル
成長させる方法が用いられている。図2(a)〜(c)
は本発明の半導体基板の作製方法を説明するための工程
図で、夫々各工程に於ける模式的断面図として示されて
いる。Here, a method is used in which all of the P-type substrate or the high-concentration N-type substrate is made porous and then a single crystal layer is epitaxially grown. 2 (a)-(c)
Are process diagrams for explaining the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention, each of which is shown as a schematic cross-sectional view in each process.
【0034】図2(a)に示すように、先ず、P型(ま
たは高濃度N型)Si単結晶基板52を用意して、その
全部を多孔質化し、引続いて種々の成長法により、エピ
タキシャル成長を多孔質化した基板表面に行い、薄膜単
結晶Si層54を形成する。P型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。この多
孔質Si層は、単結晶Siの密度2.33g/cm3に比べ
て、その密度をHF溶液濃度を50〜20%に変化させ
ることで密度1.1〜0.6g/cm3の範囲に変化させる
ことができる。As shown in FIG. 2A, first, a P-type (or high-concentration N-type) Si single crystal substrate 52 is prepared, all of which are made porous, and subsequently various growth methods are used. Epitaxial growth is performed on the surface of the porous substrate to form a thin film single crystal Si layer 54. The P-type Si substrate is made porous by an anodization method using an HF solution. This porous Si layer has a density of 1.1 to 0.6 g / cm 3 by changing the density of the single crystal Si from 2.33 g / cm 3 to an HF solution concentration of 50 to 20%. It can be changed into a range.
【0035】図2(b)に示すように、多孔質Si基板
52上の単結晶Si層54の表面を酸化して酸化層56
を形成し、ガラスに代表される光透過性基板58を用意
して、多孔質Si基板上の単結晶Si層54の酸化層5
6の表面と該光透過性基板58の表面とを貼り合わせ
る。酸化層56は、作製されるデバイスの特性に重要な
役割を果す。即ち、Si活性層の下地界面より発生する
界面準位は、酸化層56なしで直接貼り合わせを行う場
合に比べて酸化膜界面の準位の方が低くでき、得られる
電子デバイスの特性は著しく向上する。図2(b)に示
す様に、エッチング防止膜としてSi3 N4 層62を堆
積して、貼り合わせた2枚の基板全体を被覆し、多孔質
Si基板52の表面上のSi3 N4 層のみを除去する。
エッチング防止膜としては、Si3 N4 の代りにアピエ
ゾンワックスを用いてもよい。この後に、全体をエッチ
ング液に浸すことによって多孔質Siのみを無電解湿式
化学エッチングして、光透過性基板58上に薄膜化した
非多孔質単結晶シリコン層54を残存させ形成する。As shown in FIG. 2B, an oxide layer 56 is formed by oxidizing the surface of the single crystal Si layer 54 on the porous Si substrate 52.
And a light-transmissive substrate 58 represented by glass is prepared, and the oxide layer 5 of the single crystal Si layer 54 on the porous Si substrate is prepared.
The surface of 6 and the surface of the light transmissive substrate 58 are bonded together. The oxide layer 56 plays an important role in the characteristics of the device to be manufactured. That is, as for the interface level generated from the underlying interface of the Si active layer, the level of the oxide film interface can be lower than that in the case of directly bonding without the oxide layer 56, and the characteristics of the obtained electronic device are remarkably high. improves. As shown in FIG. 2B, a Si 3 N 4 layer 62 is deposited as an etching prevention film to cover the entire two bonded substrates, and the Si 3 N 4 layer on the surface of the porous Si substrate 52 is covered. Remove only the layer.
As the etching prevention film, apiezon wax may be used instead of Si 3 N 4 . After that, the whole is soaked in an etching solution to perform only the electroless wet chemical etching on the porous Si to form the thin film non-porous single crystal silicon layer 54 on the transparent substrate 58.
【0036】図2(c)には本発明で得られる半導体基
板が示されている。即ち、光透過性基板58上に結晶性
がシリコンウエハ−と同等な単結晶Si層54が平坦
に、しかも均一に薄層化されて、ウエハ−全域という大
面積に形成される。FIG. 2C shows a semiconductor substrate obtained by the present invention. That is, the single crystal Si layer 54 having the same crystallinity as that of the silicon wafer is flatly and uniformly thinned on the light transmissive substrate 58 to be formed in a large area of the entire wafer.
【0037】こうして得られた半導体基板は、絶縁分離
された電子素子作製という点から見ても好適に使用する
ことができる。The semiconductor substrate thus obtained can be preferably used from the viewpoint of manufacturing an electronic element which is insulated and separated.
【0038】多孔質Siのみを無電解湿式化学エッチン
グする選択エッチング法について、以下に述べる。A selective etching method for electroless wet chemical etching of only porous Si will be described below.
【0039】結晶Siに対してはエッチング作用を持た
ず、多孔質Siのみを選択エッチング可能なエッチング
液としては、弗酸、バッファード弗酸、過酸化水素水を
加えた弗酸又はバッファード弗酸の混合液、アルコール
を加えた弗酸又はバッファード弗酸の混合液、過酸化水
素水とアルコールとを加えた弗酸又はバッファード弗酸
の混合液が好適に用いられる。As an etching solution which does not have an etching effect on crystalline Si and can selectively etch only porous Si, hydrofluoric acid, buffered hydrofluoric acid, hydrofluoric acid containing hydrogen peroxide or buffered fluorine is used. A mixed solution of acid, a mixed solution of hydrofluoric acid or buffered hydrofluoric acid with alcohol, and a mixed solution of hydrofluoric acid with hydrogen peroxide solution and alcohol or buffered hydrofluoric acid is preferably used.
【0040】図3〜図10は多孔質Siと単結晶Siを
上記種々のエッチング液に浸潤したときのエッチングさ
れた多孔質Siと単結晶Siの厚みのエッチング時間依
存性を示す特性図である。エッチング液は、それぞれ、
図3が49%弗酸、図4が49%弗酸と過酸化水素水と
の混合液(1:5)、図5が49%弗酸とアルコールと
の混合液(10:1)、図6が49%弗酸とアルコール
と過酸化水素水との混合液(10:6:50)であり、
また図7がバッファード弗酸、図8がバッファード弗酸
と過酸化水素水との混合液(1:5)、図9がバッファ
ード弗酸とアルコールとの混合液(10:1)、図10
がバッファード弗酸とアルコールと過酸化水素水との混
合液(10:6:50)である。なお、アルコールを加
えたものについては、撹拌することなしに浸潤し、アル
コールを加えないものについては、撹拌しながら浸潤し
た。3 to 10 are characteristic diagrams showing the etching time dependence of the thickness of the etched porous Si and single crystal Si when the porous Si and single crystal Si are soaked in the above various etching solutions. .. The etching liquids are
Fig. 3 shows 49% hydrofluoric acid, Fig. 4 shows a mixture of 49% hydrofluoric acid and hydrogen peroxide (1: 5), and Fig. 5 shows a mixture of 49% hydrofluoric acid and alcohol (10: 1). 6 is a mixed solution (10: 6: 50) of 49% hydrofluoric acid, alcohol and hydrogen peroxide solution,
FIG. 7 shows buffered hydrofluoric acid, FIG. 8 shows a mixed solution of buffered hydrofluoric acid and hydrogen peroxide solution (1: 5), and FIG. 9 shows a mixed solution of buffered hydrofluoric acid and alcohol (10: 1). Figure 10
Is a mixed solution of buffered hydrofluoric acid, alcohol, and hydrogen peroxide solution (10: 6: 50). It should be noted that the one to which alcohol was added was infiltrated without stirring, and the one to which alcohol was not added was infiltrated with stirring.
【0041】多孔質Siは非多孔質単結晶Siを陽極化
成によって作成し、その条件を以下にしめす。陽極化成
によって形成する多孔質Siの出発材料は、単結晶Si
に限定されるものではなく、他の結晶構造のSiでも可
能である: 印加電圧 : 2.6(V) 電流密度 : 30 (mA・cm-2 ) 陽極化成溶液 : HF:H2O:C2H5OH=1:1:1 時間 : 2. 4 (時間) 多孔質Siの厚み: 300(μm) Porosity: 56 (%) 上記条件により作成した多孔質Siを、室温において上
記種々のエッチング液に浸潤した。Porous Si is produced by anodizing non-porous single crystal Si, and the conditions are as follows. The starting material of porous Si formed by anodization is single crystal Si.
However, it is possible to use Si having other crystal structure as well: Applied voltage: 2.6 (V) Current density: 30 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 hour: 2.4 (hour) Porous Si thickness: 300 (μm) Porosity: 56 (%) Porous Si prepared under the above conditions was subjected to various etchings at room temperature as described above. It infiltrated the liquid.
【0042】49%弗酸(図3の白丸)に撹はんしなが
ら浸潤したものについて、該多孔質Siの厚みの減少を
測定したところ、多孔質Siは急速にエッチングされ、
40分ほどで90μm、更に、80分経過させると20
5μmも、高度の表面性を有して、均一にエッチングさ
れた。When the reduction in the thickness of the porous Si was measured for the one infiltrated in 49% hydrofluoric acid (white circle in FIG. 3) with stirring, the porous Si was rapidly etched,
90 μm in about 40 minutes, 20 after 80 minutes
Even 5 μm had a high degree of surface property and was uniformly etched.
【0043】49%弗酸と過酸化水素水との混合液
(1:5)(図4の白丸)に撹はんしながら浸潤したも
のについて、該多孔質Siの厚みの減少を測定したとこ
ろ、多孔質Siは急速にエッチングされ、40分ほどで
112μm、更に、80分経過させると256μmも、
高度の表面性を有して、均一にエッチングされた。The reduction in the thickness of the porous Si was measured for the one infiltrated in a mixed solution (1: 5) of 49% hydrofluoric acid and hydrogen peroxide solution (white circle in FIG. 4) with stirring. , Porous Si is rapidly etched, 112 μm in about 40 minutes, and 256 μm in 80 minutes.
It had a high degree of surface properties and was uniformly etched.
【0044】49%弗酸とアルコールとの混合液(1
0:1)(図5の白丸)に撹はんすることなしに浸潤し
たものについて、該多孔質Siの厚みの減少を測定した
ところ、多孔質Siは急速にエッチングされ、40分ほ
どで85μm、更に、80分経過させると195μm
も、高度の表面性を有して、均一にエッチングされた。Mixed solution of 49% hydrofluoric acid and alcohol (1
0: 1) (white circles in FIG. 5) infiltrated without stirring, the reduction in the thickness of the porous Si was measured, and the porous Si was rapidly etched to 85 μm in about 40 minutes. , 195 μm after 80 minutes
Also had a high degree of surface properties and was uniformly etched.
【0045】49%弗酸とアルコールと過酸化水素水と
の混合液(10:6:50)(図6の白丸)に撹はんす
ることなしに浸潤したものについて、該多孔質Siの厚
みの減少を測定したところ、多孔質Siは急速にエッチ
ングされ、40分ほどで107μm、更に、80分経過
させると244μmも、高度の表面性を有して、均一に
エッチングされた。The thickness of the porous Si in the case of being infiltrated in a mixed solution (10: 6: 50) of 49% hydrofluoric acid, alcohol and hydrogen peroxide solution (white circles in FIG. 6) without stirring. The porous Si was rapidly etched, and was 107 μm in about 40 minutes, and even 244 μm after 80 minutes had a high degree of surface property and was uniformly etched.
【0046】バッファード弗酸(図7の白丸)に撹拌し
ながら浸潤したものについて、該多孔質Siの厚みの減
少を測定したところ、多孔質Siは急速にエッチングさ
れ、40分ほどで70μm、更に、120分経過させる
と118μmも、高度の表面性を有して、均一にエッチ
ングされた。When the decrease in the thickness of the porous Si was measured for the one that had been soaked in buffered hydrofluoric acid (white circle in FIG. 7) while stirring, the reduction in the thickness of the porous Si was measured, and the porous Si was rapidly etched to 70 μm in about 40 minutes. Further, after 120 minutes, 118 μm had a high surface property and was uniformly etched.
【0047】バッファード弗酸と過酸化水素水との混合
液(1:5)(図8の白丸)に撹拌しながら浸潤したも
のについて、該多孔質Siの厚みの減少を測定したとこ
ろ、多孔質Siは急速にエッチングされ、40分ほどで
88μm、更に、120分経過させると147μmも、
高度の表面性を有して、均一にエッチングされた。The decrease in the thickness of the porous Si was measured for the one that was infiltrated with a mixed solution (1: 5) of buffered hydrofluoric acid and hydrogen peroxide solution (white circles in FIG. 8) while stirring. The quality Si is rapidly etched, and it is 88 μm in about 40 minutes, and 147 μm in 120 minutes.
It had a high degree of surface properties and was uniformly etched.
【0048】バッファード弗酸とアルコールとの混合液
(10:1)(図9の白丸)に撹はんすることなしに浸
潤したものについて、該多孔質Siの厚みの減少を測定
したところ、多孔質Siは急速にエッチングされ、40
分ほどで67μm、更に、120分経過させると112
μmも、高度の表面性を有して、均一にエッチングされ
た。The decrease in the thickness of the porous Si was measured for the one infiltrated in the mixed solution of buffered hydrofluoric acid and alcohol (10: 1) (white circle in FIG. 9) without stirring. Porous Si is rapidly etched,
67 μm in a minute, and 112 after 120 minutes
The μm also had a high degree of surface property and was uniformly etched.
【0049】バッファード弗酸とアルコールと過酸化水
素水との混合液(10:6:50)(図10の白丸)に
撹はんすることなしに浸潤したものについて、該多孔質
Siの厚みの減少を測定したところ、多孔質Siは急速
にエッチングされ、40分ほどで83μm、更に、12
0分経過させると140μmも、高度の表面性を有し
て、均一にエッチングされた。The thickness of the porous Si of a buffered hydrofluoric acid / alcohol / hydrogen peroxide solution mixture (10: 6: 50) (white circles in FIG. 10) which was infiltrated without stirring. The porous Si was rapidly etched, and it was found that it was 83 μm in about 40 minutes.
After a lapse of 0 minutes, it had a high surface property of 140 μm and was uniformly etched.
【0050】なお、過酸化水素水の溶液濃度は、ここで
は30%であるが、下記の過酸化水素水の添加効果がそ
こなわれず、且つ製造工程等で実用上差し支えない濃度
で設定される。バッファード弗酸としては、弗化アンモ
ニウム(NH4 F)36.2%、弗化水素(HF)4.
46%の水溶液が用いられる。The solution concentration of the hydrogen peroxide solution is 30% here, but it is set at a concentration that does not impair the effect of adding the hydrogen peroxide solution described below and is practically acceptable in the manufacturing process and the like. It As buffered hydrofluoric acid, ammonium fluoride (NH 4 F) 36.2%, hydrogen fluoride (HF) 4.
A 46% aqueous solution is used.
【0051】エッチング液に用いられるアルコールとし
ては、エチルアルコールのほか、イソプロピルアルコー
ルなど製造工程等に実用上差し支えなく、さらに下記ア
ルコール添加効果を望むことのできるアルコールを用い
ることができる。As the alcohol used in the etching solution, in addition to ethyl alcohol, isopropyl alcohol and other alcohols that have practically no adverse effect on the production process and can be expected to have the following alcohol addition effects can be used.
【0052】なお、エッチング速度は弗酸,バッファー
ド弗酸,過酸化水素水の溶液濃度及び温度に依存する。
過酸化水素水を添加することによって、シリコンの酸化
を増速し、反応速度を無添加に比べて増速することが可
能となり、更に過酸化水素水の比率を変えることによ
り、その反応速度を制御することができる。また、アル
コールを添加することによって、エッチングによる反応
生成気体の気泡を、瞬時にエッチング表面から、撹拌す
ることなく、除去でき、均一にかつ効率よく多孔質Si
をエッチングすることができる。The etching rate depends on the solution concentration and temperature of hydrofluoric acid, buffered hydrofluoric acid and hydrogen peroxide.
By adding hydrogen peroxide solution, the oxidation of silicon can be accelerated and the reaction rate can be increased as compared with that without addition, and by changing the ratio of hydrogen peroxide solution, the reaction rate can be increased. Can be controlled. Further, by adding alcohol, the bubbles of the reaction product gas due to the etching can be instantly removed from the etching surface without stirring, and the porous Si can be uniformly and efficiently formed.
Can be etched.
【0053】溶液濃度及び温度の条件は、弗酸,バッフ
ァード弗酸及び上記過酸化水素水又は上記アルコールの
効果を奏し、エッチング速度が製造工程等で実用上差し
支えない範囲で設定される。ここでは、一例として、前
述した溶液濃度及び室温の場合について取り上げたが、
本発明はかかる条件に限定されるものではない。The conditions of solution concentration and temperature are set within a range in which the effect of hydrofluoric acid, buffered hydrofluoric acid and the above hydrogen peroxide solution or the above alcohol is exhibited, and the etching rate is practically acceptable in the manufacturing process and the like. Here, as an example, the case of the above-mentioned solution concentration and room temperature was taken up,
The present invention is not limited to such conditions.
【0054】弗酸を用いる場合、エッチング液におい
て、HF濃度は好ましくは1〜95%、より好ましくは
5〜90%、さらに好ましくは5〜80%の範囲で設定
される。When hydrofluoric acid is used, the HF concentration in the etching solution is preferably set in the range of 1 to 95%, more preferably 5 to 90%, and further preferably 5 to 80%.
【0055】バッファード弗酸を用いる場合、エッチン
グ液において、HF濃度は好ましくは1〜95%、より
好ましくは1〜85%、さらに好ましくは1〜70%の
範囲で設定され、NH4 F濃度は好ましくは1〜95
%、より好ましくは5〜90%、さらに好ましくは5〜
80%の範囲で設定される。When buffered hydrofluoric acid is used, the HF concentration in the etching solution is preferably set in the range of 1 to 95%, more preferably 1 to 85%, still more preferably 1 to 70%, and the NH 4 F concentration is set. Preferably 1 to 95
%, More preferably 5 to 90%, further preferably 5 to
It is set in the range of 80%.
【0056】エッチング液において、H2 O2 濃度は好
ましくは1〜95%、より好ましくは5〜90%、さら
に好ましくは10〜80%で、且つ上記過酸化水素水の
効果を奏する範囲で設定される。In the etching solution, the H 2 O 2 concentration is preferably 1 to 95%, more preferably 5 to 90%, still more preferably 10 to 80%, and set within the range where the above hydrogen peroxide solution effect is exhibited. To be done.
【0057】エッチング液において、アルコール濃度は
好ましくは80%以下、より好ましくは60%以下、さ
らに好ましくは40%以下で、且つ上記アルコールの効
果を奏する範囲で設定される。In the etching solution, the alcohol concentration is preferably 80% or less, more preferably 60% or less, still more preferably 40% or less, and set within the range in which the effect of the alcohol is exhibited.
【0058】温度は、好ましくは0〜100℃、より好
ましくは5〜80℃、さらに好ましくは5〜60℃の範
囲で設定される。The temperature is preferably set in the range of 0 to 100 ° C, more preferably 5 to 80 ° C, and further preferably 5 to 60 ° C.
【0059】一方、500μm厚の非多孔質Siを室温
において、上記各種エッチング液に浸潤した。のちに、
該非多孔質Siの厚みの減少を測定した(図3〜図10
の黒丸)。非多孔質Siは、120分経過した後にも、
100オングストローム以下しかエッチングされなかっ
た。On the other hand, non-porous Si having a thickness of 500 μm was infiltrated into the above various etching solutions at room temperature. Later,
The reduction in the thickness of the non-porous Si was measured (FIGS. 3-10).
Black circle). The non-porous Si, even after 120 minutes,
Only less than 100 Å was etched.
【0060】エッチング後の多孔質Siと非多孔質Si
を水洗し、その表面を二次イオン質量分析器により微量
分析したところ何等不純物は検出されなかった。Porous Si and non-porous Si after etching
The sample was washed with water, and its surface was microanalyzed by a secondary ion mass spectrometer. No impurities were detected.
【0061】以上の図2の工程で得られた半導体基板の
表面の単結晶層を部分酸化法により又はエッチングによ
り島状に分離し、図1の島状単結晶層6,8,10を形
成する。尚、図1の光透過性基板2は、図2(c)の光
透過性基板58及び酸化物層56からなるものである。The single crystal layer on the surface of the semiconductor substrate obtained in the above step of FIG. 2 is separated into islands by the partial oxidation method or by etching to form the island-shaped single crystal layers 6, 8 and 10 of FIG. To do. The light transmissive substrate 2 of FIG. 1 is composed of the light transmissive substrate 58 and the oxide layer 56 of FIG.
【0062】図1のNPN型バイポーラトランジスタB
Tを形成する工程を、図11を用いて説明する。NPN type bipolar transistor B of FIG.
The process of forming T will be described with reference to FIG.
【0063】先ず、図11(a)に示す様に、島状単結
晶層6にN型不純物イオンを打ち込んでコレクタ領域と
する。次に、ドライ酸化またはパイロジェニックによる
ウェット酸化等により島状単結晶層6の表面に酸化膜1
2を形成し、該酸化膜をフォトリソグラフィー等を用い
て部分的に除去する。かくして形成された窓からイオン
注入法及び熱拡散法等を用いてP型不純物を拡散し、ベ
ース領域を形成する。次に、フォトレジストにより形成
したマスクパターンを用いてエミッタ領域及びコレクタ
コンタクト領域にN型不純物を高濃度にドープする。First, as shown in FIG. 11A, N-type impurity ions are implanted into the island-shaped single crystal layer 6 to form a collector region. Next, the oxide film 1 is formed on the surface of the island-shaped single crystal layer 6 by dry oxidation or wet oxidation by pyrogenicity.
2 is formed, and the oxide film is partially removed by using photolithography or the like. A P-type impurity is diffused from the window thus formed by an ion implantation method, a thermal diffusion method or the like to form a base region. Next, the emitter region and the collector contact region are heavily doped with N-type impurities using a mask pattern formed of photoresist.
【0064】続いて、図11(b)に示す様に、絶縁層
14をCVD法、バイアススパッタ法等を用いて堆積さ
せる。更に、コンタクトホールをフォトリソグラフィー
とエッチングにより形成した後、ベース領域、エミッタ
領域、コレクタコンタクト領域のそれぞれの電極16,
18,20をAl,Al−Si,W,Mo,Wシリサイ
ド、Ti,Tiシリサイド等により形成することによ
り、バイポーラトランジスタが得られる。Subsequently, as shown in FIG. 11B, the insulating layer 14 is deposited by using the CVD method, the bias sputtering method or the like. Further, after forming contact holes by photolithography and etching, electrodes 16 of the base region, the emitter region, and the collector contact region,
A bipolar transistor is obtained by forming 18 and 20 from Al, Al-Si, W, Mo, W silicide, Ti, Ti silicide, or the like.
【0065】尚、PNP型バイポーラトランジスタも、
不純物の導電型を変えることにより同様にして形成する
ことができる。The PNP bipolar transistor is also
It can be formed in the same manner by changing the conductivity type of impurities.
【0066】図1のNチャネル電界効果トランジスタN
FET及びPチャネル電界効果トランジスタPFETを
形成する工程を、図12を用いて説明する。The N-channel field effect transistor N of FIG.
A process of forming the FET and the P-channel field effect transistor PFET will be described with reference to FIG.
【0067】先ず、図12(a)に示す様に、島状単結
晶層8にP型不純物イオンを、島状単結晶層10にN型
不純物イオンを、それぞれ独立に打ち込む。次に、それ
ぞれの島状単結晶層上にゲート絶縁膜22,32を形成
し、更に多結晶シリコンのゲート24,34をパターニ
ングして形成する。該多結晶シリコンゲートをマスクに
して、自己整合的に不純物をイオン注入することによ
り、ソース領域S及びドレイン領域Dを形成する。この
際、NFETに対してはN型不純物イオンを注入してソ
ース領域S及びドレイン領域Dとし、PFETに対して
はP型不純物イオンを注入してソース領域S及びドレイ
ン領域Dとする。First, as shown in FIG. 12A, P-type impurity ions are implanted into the island-shaped single crystal layer 8 and N-type impurity ions are implanted into the island-shaped single crystal layer 10 independently. Next, gate insulating films 22 and 32 are formed on the respective island-shaped single crystal layers, and gates 24 and 34 of polycrystalline silicon are further patterned and formed. A source region S and a drain region D are formed by self-aligned ion implantation of impurities using the polycrystalline silicon gate as a mask. At this time, N-type impurity ions are implanted into the NFET to form the source region S and the drain region D, and PFETs are implanted into the source region S and the drain region D.
【0068】続いて、図12(b)に示す様に、絶縁層
14を形成し、コンタクトホールを形成した後、ソース
電極26,36、ドレイン電極28,38及びゲート電
極30,40を形成することにより、Nチャネル電界効
果トランジスタ及びPチャネル電界効果トランジスタが
得られる。Subsequently, as shown in FIG. 12B, an insulating layer 14 is formed, contact holes are formed, and then source electrodes 26, 36, drain electrodes 28, 38 and gate electrodes 30, 40 are formed. As a result, an N-channel field effect transistor and a P-channel field effect transistor can be obtained.
【0069】以上の様にして形成されたバイポーラトラ
ンジスタ及び電界効果トランジスタを用い、これらの電
極を例えば薄膜金属配線などで図13に示す様な回路構
成になる様に接続するとにより、集積回路を製造するこ
とができる。An integrated circuit is manufactured by using the bipolar transistor and field effect transistor formed as described above, and connecting these electrodes with a thin film metal wiring or the like so as to have a circuit configuration as shown in FIG. can do.
【0070】[0070]
【実施態様例2】図14に基づき、上記図1の構成例の
半導体装置の作製の第2の実施態様を説明する。[Embodiment 2] A second embodiment of manufacturing the semiconductor device having the configuration example of FIG. 1 will be described with reference to FIG.
【0071】ここでは、多孔質化を行う前にN型層を形
成し、その後、陽極化成により選択的に、P型基板ある
いは高濃度N型基板のみを多孔質化する方法について説
明する。図14(a)〜(d)は本発明による半導体基
板の作製方法を説明するための工程図で、夫々各工程に
於ける模式的断面図として示されている。Here, a method of forming an N-type layer before making it porous and then selectively making only a P-type substrate or a high-concentration N-type substrate porous by anodization will be described. 14A to 14D are process drawings for explaining the method for manufacturing a semiconductor substrate according to the present invention, each of which is shown as a schematic cross-sectional view in each process.
【0072】図14(a)に示すように、種々の薄膜成
長法によるエピタキシャル成長により高濃度N型Si単
結晶基板72の表面に低不純物濃度層74を形成する。
或は、P型Si単結晶基板72の表面をプロトンをイオ
ン注入してN型単結晶層74を形成する。As shown in FIG. 14A, a low impurity concentration layer 74 is formed on the surface of the high concentration N type Si single crystal substrate 72 by epitaxial growth by various thin film growth methods.
Alternatively, the surface of the P-type Si single crystal substrate 72 is ion-implanted with protons to form the N-type single crystal layer 74.
【0073】次に、図14(b)に示すように、P型S
i単結晶基板(または高濃度N型Si単結晶基板)72
を裏面よりHF溶液を用いた陽極化成法によって、多孔
質Si基板73に変質させる。この多孔質Si層は、単
結晶Siの密度2.33g/cm3に比べて、その密度をH
F溶液濃度を50〜20%に変化させることで密度1.
1〜0.6g/cm3の範囲に変化させることができる。Next, as shown in FIG. 14B, a P type S
i single crystal substrate (or high-concentration N-type Si single crystal substrate) 72
Is transformed from the back surface into a porous Si substrate 73 by an anodization method using an HF solution. This porous Si layer has a H density higher than that of single crystal Si, which is 2.33 g / cm 3.
By changing the F solution concentration to 50 to 20%, the density of 1.
It can be changed in the range of 1 to 0.6 g / cm 3 .
【0074】図14(c)に示すように、光透過性基板
76を用意して、多孔質Si基板上の単結晶Si層74
の表面と該光透過性基板76の表面とを貼り合わせる。
この後に、全体をエッチング液に浸すことによって多孔
質Siのみを無電解湿式化学エッチングして、光透過性
基板76上に薄膜化した非多孔質単結晶シリコン層74
を残存させ形成する。As shown in FIG. 14C, a light transmissive substrate 76 is prepared, and a single crystal Si layer 74 on the porous Si substrate is prepared.
And the surface of the light transmissive substrate 76 are bonded together.
After that, the whole is immersed in an etching solution to electrolessly wet-etch the porous Si only, and the thin film non-porous single crystal silicon layer 74 is formed on the light transmissive substrate 76.
Are left to form.
【0075】図14(d)には本発明で得られる半導体
基板が示される。即ち、光透過性基板76上に結晶性が
シリコンウエハ−と同等な単結晶Si層74が平坦に、
しかも均一に薄層化されて、ウエハ−全域という大面積
に形成される。FIG. 14D shows a semiconductor substrate obtained by the present invention. That is, the single crystal Si layer 74 whose crystallinity is equivalent to that of the silicon wafer is flat on the light transmissive substrate 76,
Moreover, the layer is uniformly thinned to be formed over a large area of the entire wafer.
【0076】こうして得られた半導体基板を用いて、上
記実施態様例1と同様にして、図1の半導体装置を作製
することができる。Using the semiconductor substrate thus obtained, the semiconductor device of FIG. 1 can be manufactured in the same manner as in Embodiment 1 above.
【0077】[0077]
【実施例】以下、具体的な実施例によって本発明を説明
する。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to specific examples.
【0078】(実施例1)200ミクロンの厚みを持っ
たP型(100)単結晶Si基板を50%HF溶液中におい
て陽極化成を行った。この時の電流密度は、100mA
/cm2であった。又、この時の多孔質化速度は、8.4μ
m/min.であり200ミクロンの厚みを持ったP型(10
0)Si基板全体は、24分で多孔質化された。Example 1 A P-type (100) single crystal Si substrate having a thickness of 200 μm was anodized in a 50% HF solution. Current density at this time is 100mA
It was / cm 2 . At this time, the porosity rate is 8.4μ.
P-type (10 m / min. and 200 μm thick)
0) The entire Si substrate became porous in 24 minutes.
【0079】該P型(100)多孔質Si基板上にMBE
(分子線エピタキシー:Molecular Beam Epitaxy) 法に
より、Siエピタキシャル層を0.5ミクロン低温成長
させた。堆積条件は、以下のとおりである: 温度: 700 ℃ 圧力: 1 x 10-9 Torr 成長速度: 0.1 nm/sec 。MBE on the P-type (100) porous Si substrate
A Si epitaxial layer was grown at a low temperature of 0.5 micron by a (molecular beam epitaxy) method. The deposition conditions are as follows: temperature: 700 ° C. pressure: 1 x 10 -9 Torr growth rate: 0.1 nm / sec.
【0080】次に、このエピタキシャル層の表面を50
nm熱酸化し、その酸化層表面に、光学研磨を施した溶
融石英ガラス基板を重ね合わせ、酸素雰囲気中で800
℃,0.5 時間加熱することにより、両者の基板は、強固
に接合された。Next, the surface of this epitaxial layer is exposed to 50
nm thermal oxidation, and the fused silica glass substrate with optical polishing was laid on the surface of the oxide layer,
Both substrates were firmly bonded by heating at ℃ for 0.5 hours.
【0081】減圧CVD法によってSi3 N4 層を0.
1μm堆積し、貼り合わせた2枚の基板を被覆して、多
孔質基板上のSi3N4 層のみを反応性イオンエッチン
グにより除去した。[0081] The Si 3 N 4 layer by low pressure CVD method 0.
Two substrates which were deposited and bonded to each other with a thickness of 1 μm were covered, and only the Si 3 N 4 layer on the porous substrate was removed by reactive ion etching.
【0082】その後、該貼り合わせた基板を49%弗酸
とアルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)で撹拌することなく選択エッチングした。6
5分後には、単結晶Si層だけがエッチングされずに残
り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、多孔
質Si基板は選択エッチングされ、完全に除去された。Thereafter, the bonded substrates are mixed with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid, alcohol, and 30% hydrogen peroxide (10:
The selective etching was performed at 6:50) without stirring. 6
After 5 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched and completely removed using the single crystal Si as an etch stop material.
【0083】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65分後でも50
オングストローム以下程度であり、多孔質層のエッチン
グ速度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層
におけるエッチング量(数十オングストローム)は実用
上無視できる膜厚減少である。すなわち、200ミクロ
ンの厚みをもった多孔質化されたSi基板は、除去さ
れ、Si3 N4 層を除去した後には、石英ガラス基板上
に0.5 μm の厚みを持った単結晶Si層が形成できた。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution was extremely low, even after 65 minutes.
It is about angstroms or less, and the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches 10 5 or more, and the etching amount in the non-porous layer (several tens of angstroms) is a practically negligible reduction in film thickness. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 μm is removed, and after removing the Si 3 N 4 layer, a single crystal Si layer having a thickness of 0.5 μm is formed on the quartz glass substrate. did it.
【0084】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 cross-sectional observation with a transmission electron microscope, S
No new crystal defect was introduced into the i layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0085】上記単結晶シリコン層に、上記実施態様例
1に記載した様にして、常法によりNPN型バイポーラ
トランジスタ、Nチャネル電界効果トランジスタ及びP
チャネル電界効果トランジスタを作製し、相互接続する
ことにより、集積回路を作製した。On the above single crystal silicon layer, an NPN bipolar transistor, an N channel field effect transistor and a P-type transistor are formed by a conventional method as described in the first embodiment.
An integrated circuit was manufactured by manufacturing channel field effect transistors and interconnecting them.
【0086】(実施例2)200ミクロンの厚みを持っ
たP型(100)単結晶Si基板を50%HF溶液中におい
て陽極化成を行った。この時の電流密度は、100mA
/cm2であった。又、この時の多孔質化速度は、8.4μ
m/min.であり200ミクロンの厚みを持ったP型(10
0)Si基板全体は、24分で多孔質化された。Example 2 A P-type (100) single crystal Si substrate having a thickness of 200 μm was anodized in a 50% HF solution. Current density at this time is 100mA
It was / cm 2 . At this time, the porosity rate is 8.4μ.
P-type (10 m / min. and 200 μm thick)
0) The entire Si substrate became porous in 24 minutes.
【0087】該P型(100)多孔質Si基板上にプラズマ
CVD法により、Siエピタキシャル層を5 μm低温成
長させた。堆積条件は、以下のとおりである: ガス: SiH4 高周波電力: 100 W 温度: 800 ℃ 圧力: 1 x 10-2 Torr 成長速度: 2.5 nm/sec 。A Si epitaxial layer was grown at a low temperature of 5 μm on the P-type (100) porous Si substrate by the plasma CVD method. The deposition conditions are as follows: Gas: SiH 4 High frequency power: 100 W Temperature: 800 ° C Pressure: 1 x 10 -2 Torr Growth rate: 2.5 nm / sec.
【0088】次に、このエピタキシャル層の表面を50
nm熱酸化し、その酸化層表面に、光学研磨を施した5
00℃近辺に軟化点のあるガラス基板を重ね合わせ、酸
素雰囲気中で450 ℃,0.5 時間加熱することにより、両
者の基板は、強固に接合された。Next, the surface of this epitaxial layer is exposed to 50
nm thermal oxidization, and the oxide layer surface was subjected to optical polishing 5
Glass substrates having a softening point were stacked around 00 ° C. and heated in an oxygen atmosphere at 450 ° C. for 0.5 hours, so that both substrates were firmly bonded.
【0089】プラズマCVD法によってSi3 N4 層を
0.1μm堆積し、貼り合わせた2枚の基板を被覆し
て、多孔質基板上のSi3 N4 層のみを反応性イオンエ
ッチングにより除去した。A Si 3 N 4 layer was deposited to a thickness of 0.1 μm by the plasma CVD method, two bonded substrates were covered, and only the Si 3 N 4 layer on the porous substrate was removed by reactive ion etching. ..
【0090】その後、該貼り合わせた基板を49%弗酸
とアルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)で撹拌することなく選択エッチングした。6
5分後には、単結晶Si層だけがエッチングされずに残
り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、多孔
質Si基板は選択エッチングされ、完全に除去された。Thereafter, the bonded substrates are mixed with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid, alcohol, and 30% hydrogen peroxide (10:
The selective etching was performed at 6:50) without stirring. 6
After 5 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched and completely removed using the single crystal Si as an etch stop material.
【0091】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65分後でも50
オングストローム以下程度であり、多孔質層のエッチン
グ速度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層
におけるエッチング量(数十オングストローム)は実用
上無視できる膜厚減少である。すなわち、200ミクロ
ンの厚みをもった多孔質化されたSi基板は、除去さ
れ、Si3 N4 層を除去した後には、低軟化点ガラス基
板上に5 μm の厚みを持った単結晶Si層が形成でき
た。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution was extremely low, even after 65 minutes.
It is about angstroms or less, and the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches 10 5 or more, and the etching amount in the non-porous layer (several tens of angstroms) is a practically negligible reduction in film thickness. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 μm is removed, and after removing the Si 3 N 4 layer, a single-crystal Si layer having a thickness of 5 μm is formed on the low softening point glass substrate. Could be formed.
【0092】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 cross-sectional observation with a transmission electron microscope, S
No new crystal defect was introduced into the i layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0093】上記単結晶シリコン層に、上記実施態様例
1に記載した様にして、常法によりNPN型バイポーラ
トランジスタ、Nチャネル電界効果トランジスタ及びP
チャネル電界効果トランジスタを作製し、相互接続する
ことにより、集積回路を作製した。On the above single crystal silicon layer, an NPN type bipolar transistor, an N channel field effect transistor and a P-type transistor are formed by a conventional method as described in the first embodiment.
An integrated circuit was manufactured by manufacturing channel field effect transistors and interconnecting them.
【0094】(実施例3)200ミクロンの厚みを持っ
たP型(100)単結晶Si基板を50%HF溶液中におい
て陽極化成を行った。この時の電流密度は、100mA
/cm2であった。又、この時の多孔質化速度は、8.4μ
m/min.であり200ミクロンの厚みを持ったP型(10
0)Si基板全体は、24分で多孔質化された。Example 3 A P-type (100) single crystal Si substrate having a thickness of 200 μm was anodized in a 50% HF solution. Current density at this time is 100mA
It was / cm 2 . At this time, the porosity rate is 8.4μ.
P-type (10 m / min. and 200 μm thick)
0) The entire Si substrate became porous in 24 minutes.
【0095】該P型(100)多孔質Si基板上に減圧CV
D法により、Siエピタキシャル層を5 ミクロン低温成
長させた。堆積条件は、以下のとおりである: ガス: SiH2Cl2 0.6 リットル/min H2 100 リットル/min 温度: 850 ℃ 圧力: 50 Torr 成長速度: 0.1 μm/min 。Reduced pressure CV on the P-type (100) porous Si substrate
The Si epitaxial layer was grown at a low temperature of 5 microns by the D method. The deposition conditions are as follows: Gas: SiH 2 Cl 2 0.6 liter / min H 2 100 liter / min Temperature: 850 ° C. Pressure: 50 Torr Growth rate: 0.1 μm / min.
【0096】次に、このエピタキシャル層の表面を50
nm熱酸化し、その酸化層表面に、光学研磨を施した5
00℃近辺に軟化点のあるガラス基板を重ね合わせ、酸
素雰囲気中で450 ℃,0.5 時間加熱することにより、両
者の基板は、強固に接合された。Next, the surface of this epitaxial layer is exposed to 50
nm thermal oxidization, and the oxide layer surface was subjected to optical polishing 5
Glass substrates having a softening point were stacked around 00 ° C. and heated in an oxygen atmosphere at 450 ° C. for 0.5 hours, so that both substrates were firmly bonded.
【0097】プラズマCVD法によってSi3 N4 層を
0.1μm堆積し、貼り合わせた2枚の基板を被覆し
て、多孔質基板上のSi3 N4 層のみを反応性イオンエ
ッチングにより除去した。A Si 3 N 4 layer was deposited to a thickness of 0.1 μm by the plasma CVD method to cover two bonded substrates, and only the Si 3 N 4 layer on the porous substrate was removed by reactive ion etching. ..
【0098】その後、該貼り合わせた基板を49%弗酸
とアルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)で撹拌することなく選択エッチングした。6
5分後には、単結晶Si層だけがエッチングされずに残
り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、多孔
質Si基板は選択エッチングされ、完全に除去された。After that, the bonded substrates are mixed with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide (10:
The selective etching was performed at 6:50) without stirring. 6
After 5 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched and completely removed using the single crystal Si as an etch stop material.
【0099】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65分後でも50
オングストローム以下程度であり、多孔質層のエッチン
グ速度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層
におけるエッチング量(数十オングストローム)は実用
上無視できる膜厚減少である。すなわち、200ミクロ
ンの厚みをもった多孔質化されたSi基板は、除去さ
れ、Si3 N4 層を除去した後には、低軟化点ガラス基
板上に5 μm の厚みを持った単結晶Si層が形成でき
た。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, even after 65 minutes.
It is about angstroms or less, and the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches 10 5 or more, and the etching amount in the non-porous layer (several tens of angstroms) is a practically negligible reduction in film thickness. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 μm is removed, and after removing the Si 3 N 4 layer, a single-crystal Si layer having a thickness of 5 μm is formed on the low softening point glass substrate. Could be formed.
【0100】また、Si3 N4 層の代りに、アピエゾン
ワックスあるいはエレクトロンワックスを被覆した場合
にも同様の効果があり、多孔質化したSi基板のみを完
全に除去し得た。Further, the same effect can be obtained by coating with apiezon wax or electron wax instead of the Si 3 N 4 layer, and only the porous Si substrate can be completely removed.
【0101】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 cross-sectional observation by a transmission electron microscope, S
No new crystal defect was introduced into the i layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0102】上記単結晶シリコン層に、上記実施態様例
1に記載した様にして、常法によりNPN型バイポーラ
トランジスタ、Nチャネル電界効果トランジスタ及びP
チャネル電界効果トランジスタを作製し、相互接続する
ことにより、集積回路を作製した。On the single crystal silicon layer, an NPN type bipolar transistor, an N-channel field effect transistor and a P-type transistor are formed by a conventional method as described in the first embodiment.
An integrated circuit was manufactured by manufacturing channel field effect transistors and interconnecting them.
【0103】(実施例4)200ミクロンの厚みを持っ
たP型(100)単結晶Si基板を50%HF溶液中におい
て陽極化成を行った。この時の電流密度は、100mA
/cm2であった。又、この時の多孔質化速度は、8.4μ
m/min.であり200ミクロンの厚みを持ったP型(10
0)Si基板全体は、24分で多孔質化された。Example 4 A P-type (100) single crystal Si substrate having a thickness of 200 μm was anodized in a 50% HF solution. Current density at this time is 100mA
It was / cm 2 . At this time, the porosity rate is 8.4μ.
P-type (10 m / min. and 200 μm thick)
0) The entire Si substrate became porous in 24 minutes.
【0104】該P型(100)多孔質Si基板上にバイアス
スパッター法により、Siエピタキシャル層を1.0ミ
クロン低温成長させた。堆積条件は、以下のとおりであ
る: RF周波数: 100 MHz 高周波電力: 600 W 温度: 300 ℃ Arガス圧力: 8 x 10-3 Torr 成長時間: 120 min ターゲット直流バイアス: -200 V 基板直流バイアス: +5 V 。A Si epitaxial layer was grown at a low temperature of 1.0 micron on the P-type (100) porous Si substrate by the bias sputtering method. The deposition conditions are as follows: RF frequency: 100 MHz RF power: 600 W Temperature: 300 ° C Ar gas pressure: 8 x 10 -3 Torr Growth time: 120 min Target DC bias: -200 V Substrate DC bias: +5 V.
【0105】次に、このエピタキシャル層の表面を50
nm熱酸化し、その酸化層表面に、光学研磨を施した5
00℃近辺に軟化点のあるガラス基板を重ね合わせ、酸
素雰囲気中で450 ℃,0.5 時間加熱することにより、両
者の基板は、強固に接合された。Next, the surface of this epitaxial layer is exposed to 50
nm thermal oxidization, and the oxide layer surface was subjected to optical polishing 5
Glass substrates having a softening point were stacked around 00 ° C. and heated in an oxygen atmosphere at 450 ° C. for 0.5 hours, so that both substrates were firmly bonded.
【0106】プラズマCVD法によってSi3 N4 層を
0.1μm堆積し、貼り合わせた2枚の基板を被覆し
て、多孔質基板上のSi3 N4 層のみを反応性イオンエ
ッチングにより除去した。A Si 3 N 4 layer was deposited to a thickness of 0.1 μm by the plasma CVD method to cover two bonded substrates, and only the Si 3 N 4 layer on the porous substrate was removed by reactive ion etching. ..
【0107】その後、該貼り合わせた基板を49%弗酸
とアルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)で撹拌することなく選択エッチングした。6
5分後には、単結晶Si層だけがエッチングされずに残
り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、多孔
質Si基板は選択エッチングされ、完全に除去された。Then, the bonded substrates were mixed with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide (10:
The selective etching was performed at 6:50) without stirring. 6
After 5 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched and completely removed using the single crystal Si as an etch stop material.
【0108】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65分後でも50
オングストローム以下程度であり、多孔質層のエッチン
グ速度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層
におけるエッチング量(数十オングストローム)は実用
上無視できる膜厚減少である。すなわち、200ミクロ
ンの厚みをもった多孔質化されたSi基板は、除去さ
れ、Si3 N4 層を除去した後には、低軟化点ガラス基
板上に1.0μm の厚みを持った単結晶Si層が形成でき
た。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution was extremely low, even after 65 minutes.
It is about angstroms or less, and the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches 10 5 or more, and the etching amount in the non-porous layer (several tens of angstroms) is a practically negligible reduction in film thickness. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 μm was removed, and after removing the Si 3 N 4 layer, a single crystal Si layer having a thickness of 1.0 μm was formed on the low softening point glass substrate. Could be formed.
【0109】また、Si3 N4 層の代りに、アピエゾン
ワックスあるいはエレクトロンワックスを被覆した場合
にも同様の効果があり、多孔質化したSi基板のみを完
全に除去し得た。Further, the same effect can be obtained when Apiezon wax or electron wax is coated instead of the Si 3 N 4 layer, and only the porous Si substrate can be completely removed.
【0110】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 cross-sectional observation with a transmission electron microscope, S
No new crystal defect was introduced into the i layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0111】上記単結晶シリコン層に、上記実施態様例
1に記載した様にして、常法によりNPN型バイポーラ
トランジスタ、Nチャネル電界効果トランジスタ及びP
チャネル電界効果トランジスタを作製し、相互接続する
ことにより、集積回路を作製した。On the single crystal silicon layer, an NPN type bipolar transistor, an N-channel field effect transistor and a P-type transistor are formed by a conventional method as described in the first embodiment.
An integrated circuit was manufactured by manufacturing channel field effect transistors and interconnecting them.
【0112】(実施例5)200ミクロンの厚みを持っ
たP型(100)単結晶Si基板を50%HF溶液中におい
て陽極化成を行った。この時の電流密度は、100mA
/cm2であった。又、この時の多孔質化速度は、8.4μ
m/min.であり200ミクロンの厚みを持ったP型(10
0)Si基板全体は、24分で多孔質化された。Example 5 A P-type (100) single crystal Si substrate having a thickness of 200 μm was anodized in a 50% HF solution. Current density at this time is 100mA
It was / cm 2 . At this time, the porosity rate is 8.4μ.
P-type (10 m / min. and 200 μm thick)
0) The entire Si substrate became porous in 24 minutes.
【0113】該P型(100)多孔質Si基板上に液相成長
法により、Siエピタキシャル層を10ミクロン低温成
長させた。堆積条件は、以下のとおりである: 溶媒: Sn 成長温度: 900℃ 成長雰囲気: H2 成長時間: 20分 。A Si epitaxial layer was grown at a low temperature of 10 microns on the P-type (100) porous Si substrate by liquid phase epitaxy. The deposition conditions are as follows: solvent: Sn growth temperature: 900 ° C. growth atmosphere: H 2 growth time: 20 minutes.
【0114】次に、このエピタキシャル層の表面を50
nm熱酸化し、その酸化層表面に、光学研磨を施した8
00℃近辺に軟化点のあるガラス基板を重ね合わせ、酸
素雰囲気中で750 ℃,0.5 時間加熱することにより、両
者の基板は、強固に接合された。Next, the surface of this epitaxial layer is exposed to 50
nm thermal oxidation, and the surface of the oxide layer was optically polished 8
A glass substrate having a softening point was placed around 00 ° C. and heated at 750 ° C. for 0.5 hour in an oxygen atmosphere, whereby the two substrates were firmly bonded.
【0115】減圧CVD法によってSi3 N4 層を0.
1μm堆積し、貼り合わせた2枚の基板を被覆して、多
孔質基板上のSi3N4 層のみを反応性イオンエッチン
グにより除去した。A Si 3 N 4 layer was formed by a low pressure CVD method.
Two substrates which were deposited and bonded to each other with a thickness of 1 μm were covered, and only the Si 3 N 4 layer on the porous substrate was removed by reactive ion etching.
【0116】その後、該貼り合わせた基板を49%弗酸
とアルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)で撹拌することなく選択エッチングした。6
5分後には、単結晶Si層だけがエッチングされずに残
り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、多孔
質Si基板は選択エッチングされ、完全に除去された。Thereafter, the bonded substrates are mixed with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid, alcohol, and 30% hydrogen peroxide (10:
The selective etching was performed at 6:50) without stirring. 6
After 5 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched and completely removed using the single crystal Si as an etch stop material.
【0117】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65分後でも50
オングストローム以下程度であり、多孔質層のエッチン
グ速度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層
におけるエッチング量(数十オングストローム)は実用
上無視できる膜厚減少である。すなわち、200ミクロ
ンの厚みをもった多孔質化されたSi基板は、除去さ
れ、Si3 N4 層を除去した後には、ガラス基板上に1
0μm の厚みを持った単結晶Si層が形成できた。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution was extremely low, even after 65 minutes.
It is about angstroms or less, and the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches 10 5 or more, and the etching amount in the non-porous layer (several tens of angstroms) is a practically negligible reduction in film thickness. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 μm is removed, and after removing the Si 3 N 4 layer, 1 is left on the glass substrate.
A single crystal Si layer having a thickness of 0 μm could be formed.
【0118】また、Si3 N4 層の代りに、アピエゾン
ワックスあるいはエレクトロンワックスを被覆した場合
にも同様の効果があり、多孔質化したSi基板のみを完
全に除去し得た。Further, the same effect can be obtained when Apiezon wax or electron wax is coated instead of the Si 3 N 4 layer, and only the porous Si substrate can be completely removed.
【0119】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 cross-sectional observation by a transmission electron microscope, S
No new crystal defect was introduced into the i layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0120】上記単結晶シリコン層に、上記実施態様例
1に記載した様にして、常法によりNPN型バイポーラ
トランジスタ、Nチャネル電界効果トランジスタ及びP
チャネル電界効果トランジスタを作製し、相互接続する
ことにより、集積回路を作製した。On the single crystal silicon layer, an NPN type bipolar transistor, an N channel field effect transistor and a P-type transistor are formed by a conventional method as described in the first embodiment.
An integrated circuit was manufactured by manufacturing channel field effect transistors and interconnecting them.
【0121】(実施例6)200ミクロンの厚みを持っ
たP型(100)Si基板上にCVD法により、Siエピタ
キシャル層を0.5ミクロン成長させた。堆積条件は、
以下のとおりである: 反応ガス流量: SiH2Cl2 1000 SCCM H2 230 リットル/min. 温度: 1080℃ 圧力: 80 Torr 時間: 1 min 。Example 6 An Si epitaxial layer was grown to a thickness of 0.5 μm on a P-type (100) Si substrate having a thickness of 200 μm by the CVD method. The deposition conditions are
It is as follows: Reaction gas flow rate: SiH 2 Cl 2 1000 SCCM H 2 230 liter / min. Temperature: 1080 ° C. Pressure: 80 Torr Time: 1 min.
【0122】この基板を50% のHF溶液中において陽極
化成を行った。この時の電流密度は、100mA/cm2で
あった。又、この時の多孔質化速度は、8.4μm/mi
n.であり200ミクロンの厚みを持ったP型(100)Si
基板全体は、24分で多孔質化された。前述したように
この陽極化成では、P型(100)Si基板のみが多孔質化
され、Siエピタキシャル層には変化がなかった。This substrate was anodized in a 50% HF solution. The current density at this time was 100 mA / cm 2 . The rate of porosity at this time is 8.4 μm / mi.
p-type (100) Si with n.
The entire substrate became porous in 24 minutes. As described above, in this anodization, only the P-type (100) Si substrate was made porous, and the Si epitaxial layer remained unchanged.
【0123】次に、このエピタキシャル層の表面を50
nm熱酸化し、その酸化層表面に、光学研磨を施した溶
融石英ガラス基板を重ね合わせ、酸素雰囲気中で800
℃,0.5 時間加熱することにより、両者の基板は、強固
に接合された。Next, the surface of this epitaxial layer is exposed to 50
nm thermal oxidation, and the fused silica glass substrate with optical polishing was laid on the surface of the oxide layer,
Both substrates were firmly bonded by heating at ℃ for 0.5 hours.
【0124】減圧CVD法によってSi3 N4 層を0.
1μm堆積し、貼り合わせた2枚の基板を被覆して、多
孔質基板上のSi3N4 層のみを反応性イオンエッチン
グにより除去した。A Si 3 N 4 layer was formed by a low pressure CVD method.
Two substrates which were deposited and bonded to each other with a thickness of 1 μm were covered, and only the Si 3 N 4 layer on the porous substrate was removed by reactive ion etching.
【0125】その後、該貼り合わせた基板を49%弗酸
とアルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)で撹拌することなく選択エッチングした。6
5分後には、単結晶Si層だけがエッチングされずに残
り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、多孔
質Si基板は選択エッチングされ、完全に除去された。Then, the bonded substrates are mixed with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide (10:
The selective etching was performed at 6:50) without stirring. 6
After 5 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched and completely removed using the single crystal Si as an etch stop material.
【0126】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65分後でも50
オングストローム以下程度であり、多孔質層のエッチン
グ速度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層
におけるエッチング量(数十オングストローム)は実用
上無視できる膜厚減少である。すなわち、200ミクロ
ンの厚みをもった多孔質化されたSi基板は、除去さ
れ、Si3 N4 層を除去した後には、石英ガラス基板上
に0.5μmの厚みを持った単結晶Si層が形成でき
た。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution was extremely low, even after 65 minutes.
It is about angstroms or less, and the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches 10 5 or more, and the etching amount in the non-porous layer (several tens of angstroms) is a practically negligible reduction in film thickness. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 microns was removed, and after removing the Si 3 N 4 layer, a single crystal Si layer having a thickness of 0.5 μm was formed on the quartz glass substrate. I was able to form.
【0127】また、Si3 N4 層の代りに、アピエゾン
ワックスあるいはエレクトロンワックスを被覆した場合
にも同様の効果があり、多孔質化したSi基板のみを完
全に除去し得た。Further, the same effect can be obtained by coating apiezon wax or electron wax instead of the Si 3 N 4 layer, and only the porous Si substrate can be completely removed.
【0128】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 cross-sectional observation by a transmission electron microscope, S
No new crystal defect was introduced into the i layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0129】上記単結晶シリコン層に、上記実施態様例
1に記載した様にして、常法によりNPN型バイポーラ
トランジスタ、Nチャネル電界効果トランジスタ及びP
チャネル電界効果トランジスタを作製し、相互接続する
ことにより、集積回路を作製した。On the single crystal silicon layer, an NPN type bipolar transistor, an N channel field effect transistor and a P-type transistor are formed by a conventional method as described in the first embodiment.
An integrated circuit was manufactured by manufacturing channel field effect transistors and interconnecting them.
【0130】(実施例7)200ミクロンの厚みを持っ
たP型(100)Si基板表面にプロトンのイオン注入によ
って、N型Si層を1ミクロン形成した。H+ 注入量
は、5 X 1015(ions/cm2)であった。Example 7 An N-type Si layer of 1 micron was formed by ion implantation of protons on the surface of a P-type (100) Si substrate having a thickness of 200 microns. The H + injection amount was 5 × 10 15 (ions / cm 2 ).
【0131】この基板を50% のHF溶液中において陽極
化成を行った。この時の電流密度は、100mA/cm2で
あった。又、この時の多孔質化速度は、8.4μm/mi
n.であり200ミクロンの厚みを持ったP型(100)Si
基板全体は、24分で多孔質化された。前述したように
この陽極化成では、P型(100)Si基板のみが多孔質化
され、N型Si層には変化がなかった。This substrate was anodized in a 50% HF solution. The current density at this time was 100 mA / cm 2 . The rate of porosity at this time is 8.4 μm / mi.
p-type (100) Si with n.
The entire substrate became porous in 24 minutes. As described above, in this anodization, only the P-type (100) Si substrate was made porous, and the N-type Si layer remained unchanged.
【0132】次に、このN型単結晶Si層の表面を50
nm熱酸化し、その酸化層表面に、光学研磨を施した溶
融石英ガラス基板を重ね合わせ、酸素雰囲気中で800
℃,0.5 時間加熱することにより、両者の基板は、強固
に接合された。Next, the surface of the N-type single crystal Si layer is exposed to 50
nm thermal oxidation, and the fused silica glass substrate with optical polishing was laid on the surface of the oxide layer,
Both substrates were firmly bonded by heating at ℃ for 0.5 hours.
【0133】減圧CVD法によってSi3 N4 層を0.
1μm堆積し、貼り合わせた2枚の基板を被覆して、多
孔質基板上のSi3N4 層のみを反応性イオンエッチン
グにより除去した。A Si 3 N 4 layer was formed by the low pressure CVD method.
Two substrates which were deposited and bonded to each other with a thickness of 1 μm were covered, and only the Si 3 N 4 layer on the porous substrate was removed by reactive ion etching.
【0134】その後、該貼り合わせた基板を49%弗酸
とアルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)で撹拌することなく選択エッチングした。6
5分後には、単結晶Si層だけがエッチングされずに残
り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、多孔
質Si基板は選択エッチングされ、完全に除去された。Then, the bonded substrates were mixed with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide (10:
The selective etching was performed at 6:50) without stirring. 6
After 5 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched and completely removed using the single crystal Si as an etch stop material.
【0135】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65分後でも50
オングストローム以下程度であり、多孔質層のエッチン
グ速度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層
におけるエッチング量(数十オングストローム)は実用
上無視できる膜厚減少である。すなわち、約200ミク
ロンの厚みをもった多孔質化されたSi基板は、除去さ
れ、Si3 N4 層を除去した後には、石英ガラス基板上
に1μm の厚みを持った単結晶Si層が形成できた。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution was extremely low, even after 65 minutes.
It is about angstroms or less, and the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches 10 5 or more, and the etching amount in the non-porous layer (several tens of angstroms) is a practically negligible reduction in film thickness. That is, the porous Si substrate having a thickness of about 200 μm is removed, and after removing the Si 3 N 4 layer, a single crystal Si layer having a thickness of 1 μm is formed on the quartz glass substrate. did it.
【0136】また、Si3 N4 層の代りに、アピエゾン
ワックスあるいはエレクトロンワックスを被覆した場合
にも同様の効果があり、多孔質化したSi基板のみを完
全に除去し得た。Further, the same effect can be obtained when Apiezon wax or electron wax is coated instead of the Si 3 N 4 layer, and only the porous Si substrate can be completely removed.
【0137】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 cross-sectional observation with a transmission electron microscope, S
No new crystal defect was introduced into the i layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0138】上記単結晶シリコン層に、上記実施態様例
1に記載した様にして、常法によりNPN型バイポーラ
トランジスタ、Nチャネル電界効果トランジスタ及びP
チャネル電界効果トランジスタを作製し、相互接続する
ことにより、集積回路を作製した。On the single crystal silicon layer, an NPN type bipolar transistor, an N-channel field effect transistor and a P-type transistor are formed by a conventional method as described in the first embodiment.
An integrated circuit was manufactured by manufacturing channel field effect transistors and interconnecting them.
【0139】(実施例8)500ミクロンの厚みを持っ
たP型(100)単結晶Si基板を50% のHF溶液中におい
て陽極化成を行った。この時の電流密度は、10mA/c
m2であった。10分で、表面に20ミクロンの厚みを持
った多孔質層が形成された。該P型(100)多孔質Si基
板上に減圧CVD法により、Siエピタキシャル層を
0.5ミクロン低温成長させた。堆積条件は、以下のと
おりである: 反応ガス流量: SiH2Cl2 0.6 リットル/min. H2 100 リットル/min. 温度: 850℃ 圧力: 50 Torr 成長速度: 0.1 μm/min 。Example 8 A P-type (100) single crystal Si substrate having a thickness of 500 μm was anodized in a 50% HF solution. The current density at this time is 10 mA / c
It was m 2 . In 10 minutes, a porous layer having a thickness of 20 μm was formed on the surface. On the P-type (100) porous Si substrate, a Si epitaxial layer was grown at a low temperature of 0.5 micron by a low pressure CVD method. The deposition conditions are as follows: Reaction gas flow rate: SiH 2 Cl 2 0.6 liter / min. H 2 100 liter / min. Temperature: 850 ° C. Pressure: 50 Torr Growth rate: 0.1 μm / min.
【0140】次に、このエピタキシャル層の表面を50
nm熱酸化し、その酸化層表面に、光学研磨を施した溶
融石英ガラス基板を重ね合わせ、酸素雰囲気中で450
℃,0.5 時間加熱することにより、両者の基板は、強固
に接合された。Next, the surface of this epitaxial layer is exposed to 50
nm thermal oxidization, and the fused silica glass substrate with optical polishing was laid on the surface of the oxide layer, and 450 nm
Both substrates were firmly bonded by heating at ℃ for 0.5 hours.
【0141】次いで、Si基板の裏面から研磨を行い、
490μm除去して多孔質層を表出させた。Then, polishing is performed from the back surface of the Si substrate,
After removing 490 μm, a porous layer was exposed.
【0142】プラズマCVD法によってSi3 N4 層を
0.1μm堆積し、貼り合わせた2枚の基板を被覆し
て、多孔質基板上のSi3 N4 層のみを反応性イオンエ
ッチングにより除去した。A Si 3 N 4 layer was deposited to a thickness of 0.1 μm by the plasma CVD method to cover two bonded substrates, and only the Si 3 N 4 layer on the porous substrate was removed by reactive ion etching. .
【0143】その後、該貼り合わせた基板を49%弗酸
とアルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)で撹拌することなく選択エッチングした。1
5分後には、単結晶Si層だけがエッチングされずに残
り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、多孔
質Si基板は選択エッチングされ、完全に除去された。Then, the bonded substrates are mixed with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid, alcohol, and 30% hydrogen peroxide (10:
The selective etching was performed at 6:50) without stirring. 1
After 5 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched and completely removed using the single crystal Si as an etch stop material.
【0144】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15分後でも50
オングストローム以下程度であり、多孔質層のエッチン
グ速度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層
におけるエッチング量(数十オングストローム)は実用
上無視できる膜厚減少である。Si3 N4 層を除去した
後には、石英ガラス基板上に0.5μm の厚みを持った
単結晶Si層が形成できた。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution was extremely low, even after 15 minutes, 50.
It is about angstroms or less, and the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches 10 5 or more, and the etching amount in the non-porous layer (several tens of angstroms) is a practically negligible reduction in film thickness. After removing the Si 3 N 4 layer, a single crystal Si layer having a thickness of 0.5 μm could be formed on the quartz glass substrate.
【0145】また、Si3 N4 層の代りに、アピエゾン
ワックスあるいはエレクトロンワックスを被覆した場合
にも同様の効果があり、多孔質化したSi基板のみを完
全に除去し得た。Further, the same effect can be obtained by coating apiezon wax or electron wax instead of the Si 3 N 4 layer, and only the porous Si substrate can be completely removed.
【0146】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 cross-sectional observation with a transmission electron microscope, S
No new crystal defect was introduced into the i layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0147】上記単結晶シリコン層に、上記実施態様例
1に記載した様にして、常法によりNPN型バイポーラ
トランジスタ、Nチャネル電界効果トランジスタ及びP
チャネル電界効果トランジスタを作製し、相互接続する
ことにより、集積回路を作製した。On the single crystal silicon layer, an NPN type bipolar transistor, an N channel field effect transistor and a P-type transistor are formed by a conventional method as described in the first embodiment.
An integrated circuit was manufactured by manufacturing channel field effect transistors and interconnecting them.
【0148】(実施例9)200ミクロンの厚みを持っ
たP型(100)Si基板上にCVD法により、Siエピタ
キシャル層を1ミクロン成長させた。堆積条件は、以下
のとおりである: 反応ガス流量: SiH2Cl2 1000 SCCM H2 230 リットル/min. 温度: 1080℃ 圧力: 80 Torr 時間: 2 min 。(Example 9) An Si epitaxial layer was grown to 1 micron by a CVD method on a P-type (100) Si substrate having a thickness of 200 micron. The deposition conditions are as follows: Reactant gas flow rate: SiH 2 Cl 2 1000 SCCM H 2 230 liter / min. Temperature: 1080 ° C. Pressure: 80 Torr Time: 2 min.
【0149】この基板を50% のHF溶液中において陽極
化成を行った。この時の電流密度は、100mA/cm2で
あった。又、このときの多孔質化速度は、8.4μm/
minであり、200ミクロンの厚みを持ったP型(100)
Si基板全体は、24分で多孔質化された。前述したよ
うにこの陽極化成では、P型(100)Si基板のみが多孔
質化され、Siエピタキシャル層には変化がなかった。This substrate was anodized in a 50% HF solution. The current density at this time was 100 mA / cm 2 . The rate of porosification at this time is 8.4 μm /
min, P type (100) with a thickness of 200 microns
The entire Si substrate became porous in 24 minutes. As described above, in this anodization, only the P-type (100) Si substrate was made porous, and the Si epitaxial layer remained unchanged.
【0150】次に、このエピタキシャル層の表面に、光
学研磨を施した溶融石英ガラス基板を重ね合わせ、酸素
雰囲気中で800 ℃,0.5 時間加熱することにより、両者
の基板は、強固に接合された。Next, a fused silica glass substrate that had been optically polished was superposed on the surface of this epitaxial layer and heated in an oxygen atmosphere at 800 ° C. for 0.5 hour to firmly bond the two substrates. .
【0151】プラズマCVD法によってSi3 N4 層を
0.1μm堆積し、貼り合わせた2枚の基板を被覆し
て、多孔質基板上のSi3 N4 層のみを反応性イオンエ
ッチングにより除去した。A Si 3 N 4 layer was deposited to a thickness of 0.1 μm by the plasma CVD method, the two bonded substrates were covered, and only the Si 3 N 4 layer on the porous substrate was removed by reactive ion etching. .
【0152】その後、該貼り合わせた基板を49%弗酸
とアルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)で撹拌することなく選択エッチングした。6
5分後には、単結晶Si層だけがエッチングされずに残
り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、多孔
質Si基板は選択エッチングされ、完全に除去された。Then, the bonded substrates are mixed with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid, alcohol, and 30% hydrogen peroxide (10:
The selective etching was performed at 6:50) without stirring. 6
After 5 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched and completely removed using the single crystal Si as an etch stop material.
【0153】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65分後でも50
オングストローム以下程度であり、多孔質層のエッチン
グ速度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層
におけるエッチング量(数十オングストローム)は実用
上無視できる膜厚減少である。すなわち、約200ミク
ロンの厚みをもった多孔質化されたSi基板は、除去さ
れ、Si3 N4 層を除去した後には、石英ガラス基板上
に1μm の厚みを持った単結晶Si層が形成できた。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution was extremely low, even after 65 minutes.
It is about angstroms or less, and the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches 10 5 or more, and the etching amount in the non-porous layer (several tens of angstroms) is a practically negligible reduction in film thickness. That is, the porous Si substrate having a thickness of about 200 μm is removed, and after removing the Si 3 N 4 layer, a single crystal Si layer having a thickness of 1 μm is formed on the quartz glass substrate. did it.
【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 cross-sectional observation with a transmission electron microscope, S
No new crystal defect was introduced into the i layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0155】上記単結晶シリコン層に、上記実施態様例
1に記載した様にして、常法によりNPN型バイポーラ
トランジスタ、Nチャネル電界効果トランジスタ及びP
チャネル電界効果トランジスタを作製し、相互接続する
ことにより、集積回路を作製した。On the above single crystal silicon layer, an NPN type bipolar transistor, an N channel field effect transistor and a P-type transistor are formed by a conventional method as described in the first embodiment.
An integrated circuit was manufactured by manufacturing channel field effect transistors and interconnecting them.
【0156】[0156]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明による半導
体装置は、多孔質基体を選択的に除去することにより光
透過性基体上に形成された良質なる単結晶層に素子を作
製するので、高性能のパイポーラトランジスタと電界効
果トランジスタとにより構成される集積回路が得られ
る。即ち、基体とコレクタとの間の容量が少なくα線に
よるソフトエラー等のないバイポーラトランジスタと、
浮遊容量が少なくラッチアップ現象等のない電界効果ト
ランジスタとを作製でき、これらを適宜組み合わせるこ
とより、高速動作が可能となる等SOIとしての種々の
長所を発揮し得る集積回路を低価格で提供することが可
能となる。As described above in detail, in the semiconductor device according to the present invention, the element is formed on the high quality single crystal layer formed on the light transmissive substrate by selectively removing the porous substrate. An integrated circuit including a high performance bipolar transistor and a field effect transistor can be obtained. That is, a bipolar transistor having a small capacitance between the substrate and the collector and having no soft error due to α rays,
A low-cost integrated circuit that can exhibit various advantages as an SOI such as high-speed operation can be provided by making it possible to fabricate a field-effect transistor having a small stray capacitance and no latch-up phenomenon, and combining these appropriately. It becomes possible.
【0157】更に、本発明においては、光透過性基体を
用いているので、コンタクトセンサーや投影型液晶表示
装置等に適用でき、これらの受光部や表示部の基板に駆
動回路や周辺回路をも形成することが可能となり、これ
ら素子や回路の間の電気的接続を導電性薄膜のパターニ
ングにより行うことができるので、画素の高密度化及び
高精細化ならびに高解像度化が可能になるとともに、多
数処理を短時間で行うことができ生産性及び経済性に優
れている。Further, in the present invention, since the light transmissive substrate is used, it can be applied to a contact sensor, a projection type liquid crystal display device and the like, and a drive circuit and a peripheral circuit are provided on the substrate of these light receiving part and display part. Since it is possible to form these elements and the electrical connection between these elements and circuits can be made by patterning the conductive thin film, it is possible to increase the pixel density, the definition, and the resolution, and The treatment can be carried out in a short time and the productivity and economy are excellent.
【図1】本発明による半導体装置の一構成例を示す部分
断面図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a configuration example of a semiconductor device according to the present invention.
【図2】図1の半導体装置の基板の作製方法を示す工程
図である。2A to 2D are process diagrams showing a method for manufacturing a substrate of the semiconductor device of FIG.
【図3】多孔質Siと非多孔質Siのエッチング特性を
示す図である。FIG. 3 is a diagram showing etching characteristics of porous Si and non-porous Si.
【図4】多孔質Siと非多孔質Siのエッチング特性を
示す図である。FIG. 4 is a diagram showing etching characteristics of porous Si and non-porous Si.
【図5】多孔質Siと非多孔質Siのエッチング特性を
示す図である。FIG. 5 is a diagram showing etching characteristics of porous Si and non-porous Si.
【図6】多孔質Siと非多孔質Siのエッチング特性を
示す図である。FIG. 6 is a diagram showing etching characteristics of porous Si and non-porous Si.
【図7】多孔質Siと非多孔質Siのエッチング特性を
示す図である。FIG. 7 is a diagram showing etching characteristics of porous Si and non-porous Si.
【図8】多孔質Siと非多孔質Siのエッチング特性を
示す図である。FIG. 8 is a diagram showing etching characteristics of porous Si and non-porous Si.
【図9】多孔質Siと非多孔質Siのエッチング特性を
示す図である。FIG. 9 is a diagram showing etching characteristics of porous Si and non-porous Si.
【図10】多孔質Siと非多孔質Siのエッチング特性
を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing etching characteristics of porous Si and non-porous Si.
【図11】図1の半導体装置のバイポーラトランジスタ
の作製方法を示す工程図である。11A to 11D are process diagrams showing a method for manufacturing a bipolar transistor of the semiconductor device of FIG.
【図12】図1の半導体装置の電界効果トランジスタの
作製方法を示す工程図である。12A to 12C are process diagrams showing a method for manufacturing the field effect transistor of the semiconductor device of FIG.
【図13】図1の半導体装置の回路構成を示す図であ
る。13 is a diagram showing a circuit configuration of the semiconductor device of FIG.
【図14】図1の半導体装置の基板の作製方法を示す工
程図である。14A to 14C are process diagrams showing a method for manufacturing a substrate of the semiconductor device of FIG.
2 ガラス基板 6,8,10 島状単結晶層 12 Si酸化膜 14 絶縁層 16 ベース電極 18 エミッタ電極 20 コレクタ電極 22,32 ゲート酸化膜 24,34 ゲート 26,36 ソース電極 28,38 ドレイン電極 30,40 ゲート電極 52 Si基板 54 単結晶Si層 56 酸化層 58 ガラス基板 62 エッチング防止膜 72 Si基板 73 多孔質Si基板 74 単結晶Si層 76 ガラス基板 80 エッチング防止膜 BT バイポーラトランジスタ NFET,PFET 電界効果トランジスタ 2 glass substrate 6,8,10 island-shaped single crystal layer 12 Si oxide film 14 insulating layer 16 base electrode 18 emitter electrode 20 collector electrode 22,32 gate oxide film 24,34 gate 26,36 source electrode 28,38 drain electrode 30 , 40 gate electrode 52 Si substrate 54 single crystal Si layer 56 oxide layer 58 glass substrate 62 etching prevention film 72 Si substrate 73 porous Si substrate 74 single crystal Si layer 76 glass substrate 80 etching prevention film BT bipolar transistor NFET, PFET electric field effect Transistor
Claims (3)
ンジスタとを有する半導体装置において、前記バイポー
ラトランジスタ及び電界効果トランジスタは少なくとも
可視光領域で光透過性を有する基体上に形成されてお
り、且つこれらバイポーラトランジスタ及び電界効果ト
ランジスタの活性領域を構成する単結晶層は、多孔質化
したシリコン基体上の非多孔質単結晶層の表面またはそ
の酸化表面を、少なくとも可視光領域で光透過性を有す
る基体に貼り合わせた後、前記多孔質化したシリコン基
体を少なくとも湿式化学エッチングを含む工程により除
去して得られた単結晶層であることを特徴とする、半導
体装置。1. A semiconductor device having a bipolar transistor and a field effect transistor, wherein the bipolar transistor and the field effect transistor are formed on a substrate which is transparent to light in at least a visible light region, and the bipolar transistor and the field effect transistor. The single crystal layer constituting the active region of the effect transistor is formed by bonding the surface of the non-porous single crystal layer on the porous silicon substrate or its oxidized surface to a substrate having a light transmittance in at least the visible light region. A semiconductor device, which is a single crystal layer obtained by removing the porous silicon substrate by a process including at least wet chemical etching.
有する基体は絶縁性を有する、請求項1に記載の半導体
装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the substrate having a light transmitting property at least in a visible light region has an insulating property.
有する基体はSiO2 を主成分とするガラスである、請
求項1に記載の半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the substrate having light transmissivity in at least a visible light region is glass containing SiO 2 as a main component.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03216574A JP3088033B2 (en) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | Semiconductor device |
| US08/755,356 US5750000A (en) | 1990-08-03 | 1996-11-25 | Semiconductor member, and process for preparing same and semiconductor device formed by use of same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03216574A JP3088033B2 (en) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | Semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0541489A true JPH0541489A (en) | 1993-02-19 |
| JP3088033B2 JP3088033B2 (en) | 2000-09-18 |
Family
ID=16690554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03216574A Expired - Fee Related JP3088033B2 (en) | 1990-08-03 | 1991-08-02 | Semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3088033B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020107890A (en) * | 2014-02-10 | 2020-07-09 | レンセラール ポリテクニック インスティチュート | Selective electrochemical etching of semiconductors |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2608351B2 (en) | 1990-08-03 | 1997-05-07 | キヤノン株式会社 | Semiconductor member and method of manufacturing semiconductor member |
-
1991
- 1991-08-02 JP JP03216574A patent/JP3088033B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020107890A (en) * | 2014-02-10 | 2020-07-09 | レンセラール ポリテクニック インスティチュート | Selective electrochemical etching of semiconductors |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3088033B2 (en) | 2000-09-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3112121B2 (en) | Method for producing semiconductor substrate and semiconductor member | |
| US5750000A (en) | Semiconductor member, and process for preparing same and semiconductor device formed by use of same | |
| JP3214631B2 (en) | Semiconductor substrate and method of manufacturing the same | |
| JP2608351B2 (en) | Semiconductor member and method of manufacturing semiconductor member | |
| US5374581A (en) | Method for preparing semiconductor member | |
| JP3261685B2 (en) | Semiconductor element substrate and method of manufacturing the same | |
| JPH05275329A (en) | Semiconductor element substrate and manufacturing method thereof | |
| JP2910001B2 (en) | Semiconductor substrate and method of manufacturing the same | |
| JP2901031B2 (en) | Semiconductor substrate and method of manufacturing the same | |
| JPH05217821A (en) | Manufacture of semiconductor substrate | |
| US6254794B1 (en) | Etching solution for etching porous silicon, etching method using the etching solution and method of preparing semiconductor member using the etching solution | |
| JPH05206422A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP3347354B2 (en) | Etching method and method of manufacturing semiconductor substrate | |
| JP3128077B2 (en) | Method for manufacturing bipolar transistor and method for manufacturing semiconductor device using the same | |
| JP3088032B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP3112101B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor substrate | |
| JP3088033B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP3112100B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor substrate | |
| JP3098810B2 (en) | Insulated gate field effect transistor and semiconductor device using the same | |
| JP3342442B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor substrate and semiconductor substrate | |
| JP3098811B2 (en) | Insulated gate field effect transistor and semiconductor device using the same | |
| JPH05218316A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP3128076B2 (en) | Method for manufacturing bipolar transistor and method for manufacturing semiconductor device using the same | |
| JP3112102B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP3112103B2 (en) | Semiconductor device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |