專利名稱：半導(dǎo)體基片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于制作半導(dǎo)體基片的方法，更具體地說，是關(guān)于適用于籍助介質(zhì)隔離或在絕緣體上形成單晶半導(dǎo)體層的電子器件、集成電路的半導(dǎo)體基片的制作方法。
絕緣體上形成單晶硅半導(dǎo)體層，作為絕緣體上外延硅(SOI)技術(shù)是眾所周知的。因?yàn)椴捎眠@種SOI技術(shù)的器件具有采用體硅襯底制作普通的硅集成電路時(shí)所達(dá)不到的種種優(yōu)越性，所以進(jìn)行了許多研究。這就是說，利用SOI技術(shù)可獲得如下這些優(yōu)點(diǎn)1.因易于實(shí)現(xiàn)介質(zhì)隔離，可提高集成度;
2.抗輻射性能良好;
3.雜散電容低，能實(shí)現(xiàn)高速度;
4.可省去形成阱的工序;
5.可防止閂鎖效應(yīng)(Latch up);
6.依靠薄膜工藝可作成耗盡型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
為實(shí)現(xiàn)上述這些器件特性方向的許多優(yōu)點(diǎn)，近數(shù)十年來一直在對(duì)形成SOI結(jié)構(gòu)的方法進(jìn)行研究。這方面的內(nèi)容在專題論文“非單晶絕緣體上外延單晶硅(Single-crystal Silicon on non-Single-crystal insulators)”(G.W.Cullen編寫，Journal of CrystalGrawth.vol.63，no.3.1983pp429-590)中有綜述介紹。
過去公知的是在單晶藍(lán)寶石襯底上，用硅的CVD(化學(xué)汽相淀積)法進(jìn)行異質(zhì)外延，形成所謂的藍(lán)寶石上外延硅(SOS)，作為最成熟的SOI技術(shù)雖然取得了初步的成功。但由于硅層與下面的藍(lán)寶石襯底的界面的晶格不匹配而發(fā)生大量的晶體缺陷，因由藍(lán)寶石襯底有鋁向硅層混入，而且更由于襯底價(jià)格昂貴以及大面積化緩慢，一直防礙其廣泛應(yīng)用。近幾年來，在進(jìn)行實(shí)現(xiàn)不使用藍(lán)寶石襯底的SOI結(jié)構(gòu)的嘗試。這方面的努力可大致分為以下二類1 在單晶硅襯底作表面氧化處理后開窗孔，使部分硅片顯露出來，以這部分作為籽晶朝橫向進(jìn)行外延生長(zhǎng)，從而在氧化硅(SiO2)面上形成單晶硅層(在此種情況下，氧化硅面上同時(shí)產(chǎn)生硅淀積);
2將單晶硅襯底本身作為活性層，在其下部形成氧化硅(采用這種方法，不會(huì)發(fā)生硅層淀積);
作為實(shí)現(xiàn)上述1的手段，現(xiàn)在已知的有籍助CVD工藝、直接地橫向外延生長(zhǎng)單晶硅的方法淀積非晶硅，利用熱處理進(jìn)行固相橫向外延生長(zhǎng)方法;將電子束、激光等能量束聚焦，對(duì)非晶或多晶硅層進(jìn)行照射，依靠熔融再結(jié)晶使氧化硅面上生長(zhǎng)單晶硅層的方法;以及利用棒狀加熱器作帶狀熔區(qū)掃描方法(區(qū)熔再結(jié)晶)。上述這些方法雖然各自有其優(yōu)缺點(diǎn)，但均在其控制性、生產(chǎn)效率、均勻性、品質(zhì)方面尚存在諸多問題，因而還沒有達(dá)到工業(yè)實(shí)用水平。比如說采用CVD法時(shí)，為使薄膜平坦必然會(huì)因氧化處理而帶來一些犧牲;而在固相生長(zhǎng)法中，其晶體性能不好。另外，在能量束退火法中，則因需進(jìn)行能量束聚焦掃描而存在處理時(shí)間的長(zhǎng)短、對(duì)能量束重疊狀況、以及焦點(diǎn)調(diào)整等控制上的問題。其中，區(qū)熔再結(jié)晶法雖然最為成熟，并正進(jìn)行較大規(guī)模集成電路的試生產(chǎn)，但依然由于多半存在有次晶界等晶體缺陷，而無法形成少數(shù)載流子器件。
上述方法2中，不用硅襯底作為外延生長(zhǎng)的籽晶的方法，列舉如下幾種1、在表面上各向異性地腐蝕成V形溝的單晶硅襯底上形成氧化膜，在該氧化膜上淀積與硅襯底同樣厚度的多晶硅層，然后從硅襯底的背面進(jìn)行研磨，以形成在厚的多晶硅層上由V形溝所包圍著的被介質(zhì)隔離開的單晶硅區(qū)。這種作法，雖然結(jié)晶性優(yōu)良，在淀積數(shù)百微米厚多晶硅的工序，及對(duì)單晶硅襯底從背面研磨，僅保留隔離開的硅活性層的工序中存在著控制性和生產(chǎn)效率方面等問題。
2、被稱之為離子注入氧的分離法(SIMOX-Separation by ion implanted oxygen)的系依靠將氧離子注入單晶硅襯底中來形成氧化硅層的方法，由于其硅處理和匹配性良好成為當(dāng)前最成熟的手段。但是，因?yàn)榇藭r(shí)要形成氧化硅層必須注入1016ions/cm-以上的氧離子，注入時(shí)間很長(zhǎng)，難以提高生產(chǎn)效率，而且晶片成本很高。另外，殘留有很多結(jié)晶缺陷，以工業(yè)上的觀點(diǎn)看，尚未達(dá)到能充分地制作少數(shù)載流子器件的質(zhì)量。
3、籍助以多孔硅氧化處理進(jìn)行介質(zhì)隔離來形成SOI結(jié)構(gòu)的方法。此法是利用在P型單晶硅襯底表面上用質(zhì)子離子注入N型硅層(見ィマィ(今井)等，J.Crystal Growth，vol.63.1983，p547)，或者由外延生長(zhǎng)和刻成圖形作成島狀，由表面包圍住這種硅島，利用在HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化方法，僅使P型硅襯底多孔化，然后由增速氧化來將N型硅島作介質(zhì)隔離。采用這一方法時(shí)，被隔離的硅區(qū)域是在器件工序之前確定的，因而存在著限制器件設(shè)計(jì)自由度方面的問題。
因此，透光襯底對(duì)于構(gòu)成用作光敏元件的接觸傳感器及投影式液晶圖象顯示裝置方面是有重要意義的。然而，在要進(jìn)一步提高傳感器及顯示裝置的象素密度、分辯率和清晰度時(shí)，就必須有性能極好的驅(qū)動(dòng)元件。因此，作為被設(shè)置在透光襯底上的元件也就必須采用結(jié)晶性能良好的單晶層來實(shí)現(xiàn)。
但是，在類似玻璃之類的透光襯底上通常反映其結(jié)晶結(jié)構(gòu)的無序性，即使僅只淀積硅層，也只能形成非晶體、較好一點(diǎn)也只能形成多晶層，不能作成高性能器件。這樣，由于襯底晶體結(jié)構(gòu)是非晶的，因而即使僅僅淀積硅層，也得不到優(yōu)質(zhì)的單晶層。由于非晶硅和多晶硅是具有許多這類缺陷的晶體結(jié)構(gòu)，要實(shí)現(xiàn)當(dāng)前或今后所需要的足夠性能的驅(qū)動(dòng)元件是困難的。
而且，不管采用上述單晶襯底的哪一種方法都不適宜于在透光襯底上實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)單晶層。
本發(fā)明的發(fā)明人之一米原隆夫?yàn)榻鉀Q上述存在的問題，在先前的專利申請(qǐng)案特愿平2-206548號(hào)中提出了下面這一方案。亦即在特愿平2-206548號(hào)申請(qǐng)案中揭示的一種形成半導(dǎo)體基片的方法發(fā)明，其特征在于在此半導(dǎo)體基片的形成方法中，先形成具有非多孔質(zhì)的半導(dǎo)體單晶層和多孔質(zhì)的半導(dǎo)體層的襯底，然后將該單晶層的表面與具有絕緣材料表面的襯底相結(jié)合，再籍助腐蝕將多孔半導(dǎo)體層除去。
本發(fā)明是為了進(jìn)一步完善先前提出的方案的專利申請(qǐng)?zhí)卦钙?-206548。在特愿平2-206548號(hào)申請(qǐng)中，闡明了包括利用有選擇地腐蝕過程來除去多孔硅的工序的半導(dǎo)體襯底形成方法。下面對(duì)多孔硅加以說明。
多孔硅是Uhlir等于1956年在對(duì)半導(dǎo)體作電解研磨的研究過程中發(fā)現(xiàn)的(見A.Uhlir.Bell Syst.Tech.J.vol.35.1956.p333)。
此外，ウナガミ(海上)等人對(duì)陽(yáng)極化過程中的硅的熔解反應(yīng)進(jìn)行了研究，在HF溶液中硅的陽(yáng)極反應(yīng)中，空穴是必須的，對(duì)該反應(yīng)的報(bào)告如下(見ウナガミJ.Electrochem.Soc.vol.127.1980.p476)
或者其中，e+和e-分別表示空穴和電子。而n和λ分別為熔解1硅原子所需的空穴數(shù)，在滿足n＞2或λ＞4的條件的情況下，形成多孔硅。
這樣，在要制作多孔硅時(shí)，必須有空穴，與N型硅相比，P型硅容易變?yōu)槎嗫坠?。不過，在N型硅若注入空穴，也發(fā)現(xiàn)能變?yōu)槎嗫坠?見R.P.Holmstrom & J.Y.Chi，Appl.Phys.Lett，vol.42，p386，1983)。
與單晶硅密度2.33g/cm3相對(duì)照，這種多孔硅層在使HF溶液濃度作50-20%范圍變化時(shí)，其密度可在1.1-0.6g/cm3范圍內(nèi)變化。如通過透視電子顯微鏡觀察，可發(fā)現(xiàn)這種多孔硅層形成有平均直徑約600 的小孔。這一密度與單晶硅相比，盡管不足一半，但還保持著單晶的性質(zhì)，仍有可能在多孔層上部外延生長(zhǎng)單晶硅層。
一般，單晶硅一經(jīng)氧化處理，其體積就要增至約2.2倍，但依靠控制多孔硅密度的措施，就有可能抑制這種體積膨脹，從而可避免基片的彎曲和導(dǎo)致表面殘留單晶層的破裂。氧化后的體積對(duì)單晶硅的多孔硅體積之比如下式表示R＝2.2×(A/2.33)(6)其中，A為多孔硅的密度。假如R＝1，也就是說在氧化后體積沒有膨脹的情況下，A＝1.06(g/cm3)，如使多孔硅層密度為1.06的話，就可抑制體積膨脹。
現(xiàn)在，多孔硅總的說來，在進(jìn)行隨后的工序(外延生長(zhǎng)和氧化)中，還保持被作成時(shí)的原貌，多孔硅本身不被加工。其理由在于難以做到既要仔細(xì)控制對(duì)多孔硅的加工，又要去除它。也即，有關(guān)精確控制對(duì)多孔硅進(jìn)行腐蝕的事例尚未有報(bào)導(dǎo)。
而且，一般以P＝(2.33-A)/2.33(7)作為孔隙率(Porosity)，作陽(yáng)極化時(shí)，將此值在30-55%的范圍內(nèi)調(diào)整，由此即可制得與單晶硅氧化膜同等質(zhì)量的氧化多孔硅，孔隙率可被表示為P＝(m1-m2)/(m1-m3)(8)或者P＝(m1-m2)/pAt(9)式中m1陽(yáng)極化前的總重m2陽(yáng)極化后的總重m3除去多孔硅后的總重p單晶硅的密度
A多孔化的面積t多孔硅的厚度但在多數(shù)情況下，還不能正確算出多孔化區(qū)域的面積。在此種情況下，雖然式(8)有效，但為了要測(cè)定m3，就不得不腐蝕多孔硅。
在上述多孔硅上作外延生長(zhǎng)時(shí)，多孔硅由于其結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，減少了異質(zhì)外延生長(zhǎng)時(shí)發(fā)生的畸變，即可能抑制缺陷的發(fā)生。但是，在這種情況下，多孔硅的孔隙率顯然是一個(gè)非常重要的參數(shù)。因此，上述的孔隙率的測(cè)定，在此情況下也是必不可少的。
多孔硅的腐蝕方法現(xiàn)在已知的有(1)用NaOH水溶液將多孔硅腐蝕方法(G.Bonchil，R.Herino.K.Barla，and J.C.Pfister，J.Electrochem.Soc.，vol.130.no.7 1983，p1611)。
(2)用能用于非多孔硅腐蝕的腐蝕液將多孔腐蝕方法。
上述方法(2)雖然通常采用氟硝酸系的腐蝕液，而此時(shí)硅的腐蝕過程如下式所示硅在硝酸中被氧化，變成SiO2，再用氫氟酸腐蝕SiO2，進(jìn)行硅的腐蝕。
非多孔硅的腐蝕方法中，除上述氟硝酸系腐蝕液外，還有乙二胺系，KOH系和肼系等。
這里，為了進(jìn)行多孔硅選擇性腐蝕，除了上述這些非多孔硅用的腐蝕液外，還必須挑選其它能腐蝕多孔硅的腐蝕液。在已往進(jìn)行的多孔硅選擇性腐蝕中，有上述方法(1)中的以NaOH水溶液作為腐蝕液的方法。
如上所述，在氟硝酸系腐蝕液中，雖多孔硅被腐蝕掉了，但非多孔硅也受到腐蝕。
一方面，在已經(jīng)進(jìn)行的采用NaOH水溶液的多孔硅的選擇性腐蝕方法中，Na離子不可避免地會(huì)附著在被腐蝕的表面上。這些Na離子將成為雜質(zhì)污染的主要來源，而且是活動(dòng)的。這只能造成產(chǎn)生界面能級(jí)等惡劣影響，在半導(dǎo)體工藝中引入不應(yīng)有的物質(zhì)。
本發(fā)明的目的在于提供適宜于半導(dǎo)體基片制作的、利用均勻且有選擇地腐蝕多孔硅的腐蝕液制作半導(dǎo)體基片的方法。
對(duì)附圖的簡(jiǎn)要說明

圖1A-1B是說明應(yīng)用本發(fā)明的腐蝕液的腐蝕工序的示意圖;
圖2A-2B是說明應(yīng)用本發(fā)明的腐蝕液的腐蝕工序的示意圖;
圖3A-3C是說明應(yīng)用本發(fā)明的腐蝕液的腐蝕工序的示意圖;
圖4A-4C是說明應(yīng)用本發(fā)明的腐蝕液的腐蝕工序的示意圖;
圖5A-5D是說明應(yīng)用本發(fā)明的腐蝕液的腐蝕工序的示意圖;
圖6A-6H是說明應(yīng)用本發(fā)明的腐蝕液的情況下，多孔硅及非多孔硅的腐蝕特性圖;
圖7A-7H是說明應(yīng)用本發(fā)明的腐蝕液進(jìn)行多孔硅腐蝕時(shí)的被腐蝕的多孔硅厚度與時(shí)間之間的關(guān)系圖;
圖8A-8C是說明用本發(fā)明半導(dǎo)體基片的制作方法工序的示意圖;
圖9A-9D是為說明本發(fā)明的半導(dǎo)體基片的制作方法工序的示意圖;
圖10A-10C是為說明本發(fā)明的半導(dǎo)體基片的制作方法工序的示意圖;
圖11A-11D是為說明本發(fā)明的半導(dǎo)體基片的制作方法的工序示意圖;
圖12A-12C是為說明本發(fā)明的半導(dǎo)體基片的制作方法的工序示意圖;
圖13A-13C是為說明本發(fā)明的半導(dǎo)體基片的制作方法的工序示意圖;
圖14A-14D是為說明本發(fā)明的半導(dǎo)體基片的制作方法的工序示意圖。
本發(fā)明的用于腐蝕多孔硅的腐蝕液的第一種方案如下即，其特征在于以氫氟酸作為腐蝕液的多孔硅化學(xué)腐蝕液。
本發(fā)明的腐蝕液的第二種方案如下，即其特征在于以氫氟酸和(乙)醇的混合液作為腐蝕液的多孔硅化學(xué)腐蝕液。
本發(fā)明的腐蝕液的第三種方案如下，即其特征在于以氫氟酸和雙氧水的混合液作為腐蝕液的多孔硅化學(xué)腐蝕液。
本發(fā)明的腐蝕液的第四種方案如下，即其特征在于以氫氟酸、(乙)醇及雙氧水的混合液作為腐蝕液的多孔硅化學(xué)腐蝕液。
本發(fā)明的腐蝕液的第五種方案如下，即其特征在于以緩沖氫氟酸作為腐蝕多孔硅的化學(xué)腐蝕液。
本發(fā)明的腐蝕液的第六種方案如下，即其特征在于以緩沖氫氟酸和(乙)醇的混合液作為腐蝕液的多孔硅化學(xué)腐蝕液。
本發(fā)明的腐蝕液的第七種方案如下，即其特征在于以緩沖氫氟酸與雙氧水的混合液作為腐蝕液的多孔硅化學(xué)腐蝕液。
本發(fā)明的腐蝕液的第八種方案如下，即其特征在于以緩沖氫氟酸、(乙)醇及雙氧水的混合液作為腐蝕液的多孔硅化學(xué)腐蝕液。
另外，本發(fā)明的腐蝕方法，就是利用上述本發(fā)明的這些腐蝕液來對(duì)多孔硅進(jìn)行有選擇地腐蝕。這方面，本發(fā)明的半導(dǎo)體基片制作法的第1種方案如下，即該半導(dǎo)體基片制作方法的特征在于形成具有非多孔單晶硅層和多孔硅層的襯底;將此單晶層表面與具有絕緣材料表面的襯底相接合;再浸入氫氟酸中進(jìn)行腐蝕以除去其中的多孔硅層。
另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體基片制作方法的第2種方案的特征在于將前述的本發(fā)明半導(dǎo)體基片制作方法第一種方案中用作腐蝕液的氫氟酸代之以本發(fā)明的第二至第八種方案的腐蝕液。
本發(fā)明半導(dǎo)體基片制作方法的第3種方案的特征在于下列工序使硅襯底多孔化的工序;在該經(jīng)多孔化后的硅襯底上形成非多孔單晶硅層的工序;將此非多孔單晶硅層表面粘合到透光玻璃襯底上的工序;將上述經(jīng)過多孔化的硅襯底浸入本發(fā)明的腐蝕液中，以無電解的濕式化學(xué)腐蝕去掉多孔硅，實(shí)現(xiàn)對(duì)多孔硅的有選擇性腐蝕的工序。
本發(fā)明半導(dǎo)體基片制作方法的第4種方案之特征在于具有下列工序硅襯底作多孔化處理的工序;在經(jīng)過多孔化后的硅襯底上形成非多孔單晶硅層的工序;將此非多孔單晶硅層表面粘合到表面上帶有絕緣層一側(cè)的硅襯底上的工序;將上述經(jīng)過多孔化處理的硅襯底浸入本發(fā)明的腐蝕液中，無電解地濕式化學(xué)腐蝕掉多孔硅、完成有選擇地腐蝕多孔硅的工序。
本發(fā)明半導(dǎo)體基片制作方法的第5種方案之特征在于具有下列工序硅襯底作多孔化處理的工序;在經(jīng)多孔化后的硅襯底上形成非多孔單晶硅層的工序;在此非多孔單晶硅表面上形成氧化層的工序;將該氧化層表面粘合到透光襯底上，將除多孔化處理過的硅襯底表面外包覆以保護(hù)材料，浸入本發(fā)明的腐蝕液中，依靠無電解的濕式化學(xué)腐蝕除掉多孔化的硅襯底的工序。
本發(fā)明半導(dǎo)體基片制作方法的第6種方案之特征在于具有下列工序?qū)⒐枰r底作多孔化處理的工序;在經(jīng)多孔化處理的硅襯底上形成非多孔單晶硅層的工序;在該非多孔單晶硅層表面上形成氧化層的工序;將該非多孔單晶硅層上的氧化層表面粘合到表面上具有絕緣物的一側(cè)的硅襯底上，浸入本發(fā)明的腐蝕液中，以無電解的濕式化學(xué)腐蝕除掉多孔化的硅襯底的工序。
若采用本發(fā)明的多孔硅腐蝕液，就不會(huì)有半導(dǎo)體工藝上污染的危險(xiǎn)，而能均勻且高效率地腐蝕多孔硅。
而本發(fā)明的腐蝕方法能適用于通常的半導(dǎo)體工藝、并且由于使用不腐蝕非多孔硅的化學(xué)腐蝕液，而能十分精確地并有選擇性地腐蝕除掉被設(shè)置在與非多孔硅同一襯底上的多孔硅。
此外，若采用本發(fā)明的半導(dǎo)體基片制作方法，在以玻璃為代表的透光絕緣襯底為起始的絕緣襯底上能獲得其結(jié)晶性可與單晶圓片相比美的硅結(jié)晶層，因而，可提供生產(chǎn)性、均勻性、控制性和經(jīng)濟(jì)性均很卓越的方法。
還有，若應(yīng)用本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)已有的SOI器件的優(yōu)點(diǎn)，能提供可用于各個(gè)領(lǐng)域的半導(dǎo)體基片的制作方法。
再有，依本發(fā)明的半導(dǎo)體基片的制作方法，可以提供能替代制作SOI結(jié)構(gòu)的大規(guī)模集成電路時(shí)所使用的昂貴的SOS和SIMOX的半導(dǎo)體基片的制作方法。
本發(fā)明的半導(dǎo)體基片制作方法是，以原本就是優(yōu)質(zhì)的單晶硅襯底為起始材料，僅在表面留下單晶層，以化學(xué)法除去下面的硅襯底，使其再移置于絕緣層上，這樣即可在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行多種處理，其生產(chǎn)性和經(jīng)濟(jì)性均為上乘。
再有，本發(fā)明的半導(dǎo)體基片的制作方法，在腐蝕多孔硅的過程中，能采用不會(huì)給半導(dǎo)體工藝帶來不良影響的濕式化學(xué)腐蝕液，而且多孔硅與非多孔硅之間的腐蝕選擇比為105以上，其控制性和生產(chǎn)性均為極佳。
下面對(duì)本發(fā)明的腐蝕液作詳細(xì)說明。
首先，以圖7A說明以氫氟酸作為針對(duì)多孔硅的無電解的濕式化學(xué)腐蝕液的情況。
圖7A中，展示了以氫氟酸浸潤(rùn)時(shí)，被腐蝕的多孔硅的厚度與腐蝕時(shí)間之間的依存關(guān)系。由單晶硅進(jìn)行陽(yáng)極化，制作多孔硅。其條件如下所述。而且依靠陽(yáng)極化，獲得多孔硅的原始材料，并不限定為單晶硅，其它晶體結(jié)構(gòu)的硅亦可。
制備多孔硅的條件為外加電壓2.6V電流密度 30A·cm-2陽(yáng)極化溶液 HFH2OC2H5OH＝111
時(shí)間2.4H多孔硅厚300μm孔隙率56%將在此條件下制成的多孔硅在室溫下，以49%的氫氟酸(白圈)和20%的氫氟酸(黑點(diǎn))浸潤(rùn)、攪拌。而后測(cè)定多孔硅減薄的厚度。多孔硅在49%的溶液中約40分鐘左右被快速腐蝕90μm，而在20%的溶液中被腐蝕72μm。在49%的溶液中經(jīng)過80分鐘，被腐蝕205μm，其表面平坦腐蝕均勻，在20%的溶液中，則被腐蝕160μm。
腐蝕速度與溶液的濃度和溫度均有關(guān)系。溶液濃度和溫度的條件設(shè)定在不防礙實(shí)用的范圍內(nèi)。在本申請(qǐng)中，作為舉列，將溶液濃度取為49%、20%，溫度采用室溫，然而并不一定限于本發(fā)明中列舉的條件。較理想的是氫氟酸取在5-95%的范圍內(nèi)，溫度則采用一般常用的溫度。
腐蝕后的多孔硅用水沖洗，在對(duì)其表面以二次離子作微量分析時(shí)，沒有檢測(cè)出任何雜質(zhì)。
下面以圖6A對(duì)采用氫氟酸對(duì)多孔硅及非多孔硅的腐蝕特性加以說明，此后，用圖1A及圖1B來說明對(duì)非多孔硅襯底的一面全部成為多孔硅的襯底進(jìn)行腐蝕例子。
圖6A是為說明多孔硅及單晶硅分別以氫氟酸浸潤(rùn)時(shí)，被腐蝕的多孔硅和單晶硅的厚度與腐蝕時(shí)間之間的依從關(guān)系圖。多孔硅由單晶硅經(jīng)陽(yáng)極化得到，其條件同上。由陽(yáng)極化作成多孔硅的原始材料，并不限于單晶硅，也可以是其它晶體結(jié)構(gòu)的硅。
將按上述條件作成的多孔硅在室溫下浸入氫氟酸(白圈)中，并加以攪拌。然后測(cè)量該多孔硅厚度的減薄情況。多孔硅層在49%的溶液中被快速腐蝕40分鐘左右，被腐蝕90μm，而經(jīng)過80分鐘，在49%的溶液中被表面平坦且均勻地腐蝕205μm。腐蝕速度同溶液濃度及溫度之間存在著依賴關(guān)系。溶液濃度和溫度設(shè)定在不妨礙實(shí)用的范圍內(nèi)。本申請(qǐng)中，作為一個(gè)舉例，取49%的氫氟酸和室溫的條件，然而并不一定限于本發(fā)明所列舉的這些條件。最好氫氟酸的濃度取在5%-95%之間，溫度取通常采用的溫度。
另外，將500μm厚的非多孔硅在室溫下浸入49%的氫氟酸(黑丸)中，并攪拌。此后測(cè)量此非多孔硅厚度的減薄情況。經(jīng)過120分鐘，非多孔硅僅僅被腐蝕不到100 。腐蝕速度與溶液濃度和溫度幾乎無關(guān)。
將腐蝕后的多孔硅及非多孔硅以水沖洗，對(duì)其表面以二次離子作微量分析，沒有發(fā)現(xiàn)任何雜質(zhì)。
如圖1A所示，單晶硅襯底22的一面經(jīng)全部陽(yáng)極化處理，變成多孔硅21。此后，將這種結(jié)構(gòu)(多孔硅/單晶硅)的襯底浸入氫氟酸中，即呈現(xiàn)圖1B所示情況。即僅僅除去了多孔硅，只有單晶硅襯底22沒有被腐蝕，而保存下來。以單晶硅作為腐蝕阻擋材料，就可對(duì)多孔硅進(jìn)行有選擇地腐蝕。
下面對(duì)在襯底的同一面設(shè)置的多孔硅和單晶硅的示例加以說明。
如圖2所示，由陽(yáng)極化處理，將單晶硅襯底32的一面的一部分變成多孔硅31。陽(yáng)極化所必須的電流電壓是根據(jù)載流子的濃度的高低左右的。因而，依靠由質(zhì)子和雜質(zhì)的離子注入來部分地改變單晶表面層的載流子濃度，就可以部分地設(shè)置多孔硅。然后，將這種(多孔硅/單晶硅)結(jié)構(gòu)的襯底浸入氫氟酸中，即呈圖2B所示的情況，僅僅將多孔硅除去，而單晶硅襯底32不被腐蝕，而被保留下來，從而能對(duì)多孔硅作選擇腐蝕。
下面敘述在襯底的一面上層狀地設(shè)置多孔硅/多晶硅的示例。
如圖3A所示，依靠淀積，在單晶硅襯底42上設(shè)置多晶硅層41。由陽(yáng)極化法使多晶硅表面層變成多孔硅層43(圖3B)。此后，將這種(多孔硅/多晶/單晶硅)結(jié)構(gòu)的襯底浸入氫氟酸中，即會(huì)呈現(xiàn)圖3C所示的情況，只除去多孔硅，而單晶硅襯底42和多晶硅層41并不被腐蝕而保留下來，因而能以多晶硅作為腐蝕阻擋材料，對(duì)多孔硅進(jìn)行有選擇地腐蝕。
下面說明在襯底的一側(cè)面的多硅晶層表面一部分上設(shè)置多孔硅的示例。
如圖4A所示，在單晶硅襯底52上由淀積法設(shè)置多晶硅層51。采用陽(yáng)極化法，使多晶硅表面的一部分變成多孔硅53(圖4A)。此后將這種(多孔硅/多晶硅/單晶硅)結(jié)構(gòu)的襯底浸入氫氟酸中，即呈現(xiàn)如圖4C所示的情形，僅僅將多孔硅除去，而單晶硅襯底52和多晶硅層51并未被腐蝕而保留下來，因而能有選擇地腐蝕多孔硅。
圖7B說明了以氫氟酸和乙醇的混合液用作對(duì)多孔硅進(jìn)行無電解的濕式腐蝕的腐蝕液的情況。
在圖7B中表示出在氫氟酸和乙醇的混合液中不攪拌地浸潤(rùn)時(shí)，多孔硅的厚度與腐蝕時(shí)間之間的依存關(guān)系。多孔硅由單晶硅經(jīng)陽(yáng)極化處理制成，其條件如下。而且，由陽(yáng)極化法形成多孔硅的原始材料并不限于單晶硅，其它晶體結(jié)構(gòu)的硅也可以。
陽(yáng)極化的條件為外加電壓2.6V電流密度 30A·cm-2
陽(yáng)極化溶液 HFH2OC2H5OH＝111時(shí)間2.4H多孔硅厚度300μm孔隙率56%按此條件制成的多孔硅在室溫下，由49%的氫氟酸和乙醇的混合液(101)(白圈)及20%的氫氟酸和乙醇的混合液(101)(黑點(diǎn))不攪拌地浸潤(rùn)。然后測(cè)量該多孔硅的減薄情形。多孔硅在49%的溶液和乙醇的混合液(101)中快速被腐蝕，約40分鐘，達(dá)85μm，而在20%的溶液和乙醇的混合液(101)中被腐蝕68μm。此外，經(jīng)過80分鐘，在49%溶液和乙醇的混合液(101)中，腐蝕195μm，表面平坦且均勻，而在20%溶液和乙醇的混合液(101)中，則被腐蝕，156μm。腐蝕速度與氫氟酸的濃度和溫度相關(guān)。由于添加了乙醇，由腐蝕而產(chǎn)生的反應(yīng)氣體的氣泡，不經(jīng)攪拌，瞬息即可由腐蝕表面除去，從而能均勻且高效率地腐蝕多孔硅。
溶液濃度和溫度條件可設(shè)定在使腐蝕速度在制作工序中不被妨礙的實(shí)用范圍及使上述乙醇起作用的范圍內(nèi)。本申請(qǐng)中，作為舉例，采用溶液濃度為49%的氫氟酸與乙醇的混合液(101)和20%的氫氟酸與乙醇的混合液(101)，溫度則取室溫的情況，然而并不限定于本發(fā)明所列舉的條件。
對(duì)于腐蝕液，HF濃度可以設(shè)定在1-95%，較好的在5-90%，最好是在5-80%的范圍內(nèi)。至于腐蝕液的乙醇濃度可以設(shè)定在80%以下，較好在60%、最好在40%以下，且能起到上述乙醇的作用的范圍內(nèi)。至于溫度可設(shè)定在0-100℃、較好的在5-80℃、最好是在5-60℃的范圍內(nèi)。
用于本發(fā)明的醇，除乙醇外，也可以使用異丙醇一類在制作工序上不妨礙實(shí)用的醇、而且能起到上述醇的添加效果的醇。
腐蝕后的多孔硅經(jīng)水沖洗，對(duì)其表面作二次離子微量分析，沒有檢查出任何雜質(zhì)。
下面利用圖6B來說明由氫氟酸與乙醇混合液對(duì)多孔硅非多孔硅進(jìn)行腐蝕的特性。
在圖6B中，展示了將多孔硅與單晶硅分別經(jīng)氫氟酸和乙醇的混合液無攪拌浸潤(rùn)時(shí)的多孔硅及單晶硅的厚度與腐蝕時(shí)間之間的依賴關(guān)系。多孔硅由單晶硅經(jīng)陽(yáng)極化工序制成，其條件與上述相同。用于由陽(yáng)極化制作多孔硅的原始材料，并不限定于單晶硅、其它晶體結(jié)構(gòu)的硅亦可以使用。
將按上述條件制得的多孔硅在室溫下，以49%的氫氟酸和乙醇的混合液(101)(白圈)不攪拌地浸潤(rùn)。然后測(cè)量該多孔硅厚度的減薄情形。多孔硅被快速腐蝕，約40分鐘，達(dá)85μm，而在經(jīng)過80分鐘后，被腐蝕195μm，表面平坦、腐蝕均勻。
而且，腐蝕速度與氫氟酸的濃度及溫度有關(guān)。借助添加的醇，則使得因腐蝕而產(chǎn)生的反應(yīng)氣體的氣泡，無需攪拌即可很快由腐蝕表面除掉，從而能夠均勻且高效地進(jìn)行多孔硅腐蝕。
再有將500μm厚的非多孔硅在室溫下，以49%的氫氟酸和乙醇的混合液(101)(黑點(diǎn))不作攪拌地浸潤(rùn)。然后測(cè)量該非多孔硅厚度的減薄情況。非多孔硅在經(jīng)過120分鐘后，僅僅被腐蝕掉不到100 。腐蝕速度與溶液濃度及溫度幾乎都無關(guān)。
腐蝕后的多孔硅及非多孔硅經(jīng)水沖洗，在對(duì)其表面作二次離子微量分析時(shí)，沒有檢測(cè)到任何雜質(zhì)。
即使以氫氟酸和醇的混合液作多孔硅的腐蝕劑用的情況，勿庸置言，也能獲得于上述(1)中以圖1A-1B，圖2A-2B，圖3A-3C以及圖4A-4C所說明的狀態(tài)。
現(xiàn)在利用圖7C來對(duì)以氫氟酸與雙氧水的混合液作為對(duì)多孔硅進(jìn)行無電解的濕式化學(xué)腐蝕液的情況加以說明。
圖7C中展示了以氫氟酸和雙氧水的混合液浸潤(rùn)并攪拌時(shí)，被腐蝕多孔硅的厚度與腐蝕時(shí)間之間的關(guān)系。多孔硅由單晶硅經(jīng)陽(yáng)極化處理制得。其條件如下所示。用作陽(yáng)極化以形成多孔硅的原始材料，并不限定于單晶硅，其它晶體結(jié)構(gòu)的硅也是可以的。
其條件如下外加電壓2.6V電流密度 30A·cm-2陽(yáng)極化溶液 HFH2OC2H5OH＝111時(shí)間2.4H多孔硅厚度300μm孔隙率56%將按上述條件制成的多孔硅在室溫下，以49%的氫氟酸和雙氧水的混合液(15)(白圈)及49%的氫氟酸和雙氧水的混合液(11)(黑點(diǎn))浸潤(rùn)并加以攪拌。而后測(cè)量該多孔硅厚度減薄的情形。多孔硅被迅速腐蝕，在15的溶液中，約40分鐘被腐蝕112μm，而在11的溶液中，則被腐蝕135μm，而且，在經(jīng)過80分鐘后，在15的溶液中，表面平均且均勻地被腐蝕掉256μm，而在11的溶液中被腐蝕307μm。雙氧水，這里雖為30%，也可設(shè)定在下述的無損于雙氧水的添加效果的、且在制作工序中不妨礙實(shí)用的濃度。
而且，腐蝕速度取決于氫氟酸和雙氧水的溶液濃度及溫度。因添加雙氧水可加速硅的氧化，從而可比不添加時(shí)提高反應(yīng)速度，而依靠改變雙氧水的比率即可控制反應(yīng)速度。
溶液濃度和溫度條件可設(shè)定在氫氟酸及上述雙氧水起作用且腐蝕速度在制造工序上不妨礙實(shí)用的范圍內(nèi)。在本申請(qǐng)中作為一個(gè)例子，采取49%的氫氟酸和雙氧水的混合液(15)及49%的氫氟酸和雙氧水的混合液(15)，溫度則用室溫，然而并不限定于本發(fā)明所列舉的這些條件。
關(guān)于腐蝕液，HF濃度可以設(shè)定在1-95%，較好的為5-90%，最好在5-80%的范圍。腐蝕液中的H2O2濃度，可以設(shè)定在1-95%，較好的在5-90%，最好在10-80%，并使上述雙氧水起作用的范圍內(nèi)。
腐蝕后的多孔硅經(jīng)水沖洗，在對(duì)其表面作二次離子微量分析時(shí)，沒有檢測(cè)到任何雜質(zhì)。
下面利用圖6C說明采用氫氟酸和雙氧水的混合液時(shí)對(duì)多孔硅及非晶硅的腐蝕特性。
圖6C表示多孔硅和單晶硅分別浸入氫氟酸及雙氧水的混合液時(shí)，被腐蝕的多孔硅與單晶硅厚度與腐蝕時(shí)間之間的依從關(guān)系。多孔硅由陽(yáng)極化制成，其條件與上面所述相同。以陽(yáng)極化處理得到多孔硅的原始材料并不限定于單晶硅，用其它晶體結(jié)構(gòu)的硅也是可以的。
將按上述條件制成的多孔硅在室溫下浸入到49%的氫氟酸和雙氧水的混合液(15)(白圈)中，并加以攪拌。然后測(cè)量該多孔硅厚度減薄的情況。多孔硅被快速腐蝕，約40分鐘達(dá)112μm，而經(jīng)過80分鐘后，表面平坦且均勻地腐蝕掉256μm。雙氧水濃度，這里雖定為30%，然而也可以設(shè)定在無損于下述添加雙氧水的效果且在制造工序上不妨礙實(shí)用的濃度。
還有，腐蝕速度取決于氫氟酸和雙氧水的濃度及溫度。添加雙氧水，硅的氧化加快，從而能使反應(yīng)速度比未添加時(shí)要快，并可由改變雙氧水的比率來控制反應(yīng)速度。
另外，將500μm的非多孔硅在室溫下浸于49%的氫氟酸和雙氧水的混合液(15)(黑點(diǎn))中，并加以攪拌。然后測(cè)量該非多孔硅厚度減薄的情況。在經(jīng)過120分鐘后，非多孔硅僅僅被腐蝕不到100 。腐蝕速度與溶液濃度及與溫度幾乎無關(guān)。
腐蝕后的多孔硅和非多孔硅經(jīng)水沖洗，在其表面用二次離子作微量分析時(shí)，沒有檢測(cè)到任何雜質(zhì)。
即使以氫氟酸和雙氧水的混合液作為多孔硅的腐蝕用的情況，勿庸置言，也能獲得于上述以圖1A-1B、圖2A-2B、圖3A-3C以及圖4A-4C中所說明的狀態(tài)。
下面以圖7D來說明采用氫氟酸、醇以及雙氧水的混合液作為對(duì)多孔硅進(jìn)行無電解的濕式化學(xué)腐蝕的腐蝕液的情況。
圖7D中展示出多孔硅在氫氟酸、乙醇及雙氧水的混合液中不攪拌地浸潤(rùn)時(shí)，其被腐蝕的厚度同腐蝕時(shí)間之間的依存關(guān)系。多孔硅系由多晶硅經(jīng)陽(yáng)極化形成的。其條件如下所述。用陽(yáng)極化制成多孔硅的原始材料，仍不限定于單晶硅，其它晶體結(jié)構(gòu)的硅亦可。
陽(yáng)極化條件外加電壓2.6V電流密度 30A·cm-2陽(yáng)極化溶液 HFH2OC2H5OH＝111時(shí)間2.4H
多孔硅厚300μm孔隙率56%將按上述條件作成的多孔硅在室溫下浸于49%的氫氟酸、乙醇及雙氧水的混合液(10650)(白圈)中，以及49%的氫氟酸、乙醇及雙氧水的混合液(10210)(黑點(diǎn))中，不加攪拌。此后，測(cè)量該多孔硅厚度的減薄情況。多孔硅被迅速腐蝕，在10650的溶液中約40分鐘被腐蝕掉107μm，而在10210的溶液中，被腐蝕掉128μm。在經(jīng)過80分鐘后，在10650的溶液中，被均勻地腐蝕掉244μm表面平坦，在10210的溶液中，被腐蝕掉292μm。雙氧水的溶液濃度在這里雖定為30%，然而也可以設(shè)定在無損于下述的添加雙氧水的效果且在制作工序中不妨礙實(shí)用的濃度。
還有，腐蝕速度取決于氫氟酸、雙氧水的溶液濃度及溫度。增加雙氧水，會(huì)加速硅的氧化，比之不增加時(shí)反應(yīng)速度加快了，而且，通過改變雙氧水的比率，可以控制其反應(yīng)速度。另外，由于添加了醇，因而腐蝕反應(yīng)產(chǎn)生的氣泡，不需攪拌，瞬時(shí)便可從腐蝕表面除去，能均勻、高效地腐蝕多孔Si。
就溶液濃度及溫度條件的范圍來說，要使氫氟酸及上述雙氧水和上述醇起作用，使腐蝕速度在制造工藝等方面不妨礙實(shí)用。本申請(qǐng)中，作為一個(gè)例子，雖然采用室溫下的49%氫氟酸和乙醇及雙氧水的混合液(10650)、49%氫氟酸和乙醇及雙氧水的混合液(10210)，但本發(fā)明不局限于上述條件。
對(duì)腐蝕液而言，HF濃度可定為1～95%，以5～90%較好，在5～80%的范圍更好。腐蝕液中，H2O2濃度可以為1～95%，以5～90%較好，在10～80%范圍更好，且都設(shè)定在上述雙氧水起作用的范圍內(nèi)。腐蝕液中，醇的濃度可以低于80%，低于60%較好，最好在40%以下，且都設(shè)定在上述醇起作用的范圍內(nèi)。溫度設(shè)定為0～100℃為好，以5～80℃較好，而5～60℃的范圍更好。
用于本發(fā)明的醇除乙醇外，還可以使用異丙醇等那些在制造工藝等方面不妨礙實(shí)用的醇，以及起上述醇的添加效果的醇。
腐蝕后的多孔Si經(jīng)水洗，其表面用二次離子法作微量分析，未檢出任何雜質(zhì)。
在本腐蝕液的情況下，通過添加醇，而使腐蝕反應(yīng)產(chǎn)生的氣泡，不需攪拌，瞬時(shí)即可從腐蝕表面除去，從而使微小凹處能夠形成極其平整、均勻的底部。
下面，利用圖6D，說明氫氟酸、乙醇和雙氧水混合液對(duì)多孔Si和非多孔Si的腐蝕特性。
圖6D表示，多孔Si和單晶Si浸泡在各種氫氟酸、乙醇和雙氧水的混合液中不加攪拌時(shí)，多孔Si和單晶Si的腐蝕厚度與腐蝕時(shí)間的關(guān)系。多孔Si由單晶Si陽(yáng)極化形成，其條件與上述相同。陽(yáng)極化形成多孔Si的原材料不限于單晶Si，用其它結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Si也是可以的。
把按上述條件制成的多孔Si浸泡在室溫下的49%氫氟酸、乙醇和雙氧水的混合液(10650)(白圈)中，不加攪拌，然后測(cè)定該多孔Si厚度的減少。多孔Si迅速地受到腐蝕，約40分鐘后，腐蝕掉107μm，而80分鐘后則腐蝕掉244μm，還具有高度的表面平整性，且腐蝕均勻。雙氧水溶液的濃度，這里雖然為30%，但可以設(shè)定為不喪失下述雙氧水的添加效果、并且在制造工藝中不妨礙實(shí)用的濃度。
還有，腐蝕速度取決于氫氟酸、雙氧水的溶液濃度及溫度。通過增加雙氧水，可加快硅的氧化，比之不添加時(shí)，能加快反應(yīng)速度，而且通過改變雙氧水的比率就能控制其反應(yīng)速度。并且，通過加醇，腐蝕反應(yīng)產(chǎn)生的氣泡，不需攪拌，瞬時(shí)便可從腐蝕表面除去，能高效、均勻地腐蝕多孔Si。
另外，將500μm厚的非多孔Si浸泡在室溫下的49%氫氟酸、乙醇和雙氧水的混合液(10650)(黑點(diǎn))中，不加攪拌，然后測(cè)定該非多孔Si厚度的減少。即使經(jīng)過120分鐘之后，非多孔Si也只被腐蝕掉不到100埃。腐蝕速度幾乎與溶液的濃度及溫度無關(guān)。
腐蝕后的多孔Si與非多孔Si經(jīng)水洗，其表面用二次離子法作微量分析，未檢出任何雜質(zhì)。
在上述工藝中，盡管是將氫氟酸、醇和雙氧水的混合液作為多孔Si的腐蝕液的情況，但不用說，也能獲得上述(1)中的、以圖1A-圖1B、圖2A-圖2B、圖3A-圖3C以及圖4A-圖4C所示的狀況。
Ⅰ-(5)關(guān)于把緩沖氫氟酸用作多孔Si的無電解濕式化學(xué)腐蝕液的情況，將用圖7E加以說明。
至于緩沖氫氟酸，例如用氟化銨(NH4F)36.2%、氟化氫(HF)4.5%的水溶液。
圖7E表示在緩沖氫氟酸中加以攪拌的情況下，多孔Si的腐蝕厚度與腐蝕時(shí)間的關(guān)系。多孔Si由單晶Si陽(yáng)極化制成，其條件如下所列。另外，陽(yáng)極化形成多孔Si的原材料不限于單晶Si，其它結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Si也是可以的。
外加電壓2.6V電流密度 30A·cm-2陽(yáng)極化溶液 HFH2OC2H5OH＝111時(shí)間2.4小時(shí)多孔硅厚300μm孔隙率56%將按上述條件制成的多孔Si，在室溫下浸泡在緩沖氫氟酸(白圈)或稀釋為20%的緩沖氫氟酸(黑點(diǎn))中，并加以攪拌。然后，測(cè)定該多孔Si厚度的減少。多孔Si快速地被腐蝕，約40分鐘后，在緩沖氫氟酸中被腐蝕掉70μm，在20%的稀釋溶液中被腐蝕掉56μm。而經(jīng)過120分鐘后，在緩沖氫氟酸中被腐蝕掉118μm，且腐蝕均勻、具有高度的表面平整性;在20%的稀釋溶液中，則被腐蝕掉94μm。
此外，腐蝕速度取決于溶液的濃度及溫度。溶液的濃度及溫度條件設(shè)定在不妨礙實(shí)用的范圍內(nèi)。本申請(qǐng)中，例如，雖然采用氟化銨(NH4F)36.2%、氟化氫(HF)4.5%的水溶液的緩沖氫氟酸，或者20%的稀釋緩沖氫氟酸，并且溫度取室溫，但本發(fā)明不局限于此條件。
緩沖氫氟酸中的HF濃度，對(duì)于腐蝕液來說，給定的范圍可以為1-95%，以1-85%較好，在1-70%的范圍更好。緩沖氫氟酸中的NH4F濃度，對(duì)腐蝕液來說，給定的范圍可以為1-95%，以5-90%較好，在5-80%的范圍更好。溫度可以定為0-100℃，以5-80℃較好，而5～60℃更好。
腐蝕后的多孔Si經(jīng)水洗，其表面用二次離子法作微量分析，未檢出任何雜質(zhì)。
下面，用圖6E說明有關(guān)緩沖氫氟酸對(duì)多孔Si及非多孔Si的腐蝕特性。
圖6E表示，多孔Si和單晶Si浸泡在各種緩沖氫氟酸中時(shí)，多孔Si和單晶Si的腐蝕厚度與腐蝕時(shí)間的關(guān)系。多孔Si由單晶Si經(jīng)陽(yáng)極化制成，其條件與上述相同。陽(yáng)極化形成多孔Si的原材料不限于單晶Si，其它結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Si也是可以的。
將按上述條件制成的多孔Si，在室溫下，浸泡在緩沖氫氟酸(白圈)中，不加攪拌，然后，測(cè)定該多孔Si厚度的減少。多孔Si迅速地被腐蝕，在該溶液中經(jīng)過40分鐘后，被腐蝕掉70μm，而在該溶液中經(jīng)過120分鐘后，則被腐蝕掉118μm，并且具有高度的表面平整性、腐蝕均勻。另外，腐蝕速度取決于溶液的濃度及溫度。溶液濃度與溫度的條件設(shè)定在不妨礙實(shí)用的范圍內(nèi)。本申請(qǐng)中，作為一例，雖然采用氟化銨(NH4F)36.2%、氟化氫(HF)4.5%的水溶液作緩沖氫氟酸，并且溫度取室溫，但本發(fā)明不限于這樣的溶液濃度及溫度條件。
并且，將500μm厚的非多孔Si在室溫下浸泡在緩沖氫氟酸(黑點(diǎn))中，不加攪拌。然后，測(cè)定該非多孔Si厚度的減少。即使經(jīng)過120分鐘之后，非多孔Si也只被腐蝕掉不到100埃。腐蝕速度幾乎與溶液的濃度及溫度無關(guān)。
腐蝕后的多孔Si和非多孔Si經(jīng)水洗，其表面用二次離子法作微量分析，未檢出任何雜質(zhì)。
在上述工藝中，盡管是將緩沖氫氟酸作為多孔Si的腐蝕液的情況，但不用說，也能獲得上述(1)中的、以圖1A-圖1B、圖2A-圖2B、圖3A-圖3C以及圖4A-圖4C所示的狀況。
Ⅰ-(6)用圖7F說明以緩沖氫氟酸和醇的混合液作為多孔Si的無電解濕式化學(xué)腐蝕液的情況。
至于緩沖氫氟酸，例如，采用氟化銨(NH4F)36.2%、氟化氫(HF)4.5%的水溶液。
圖7F表示，在緩沖氫氟酸和(乙)醇的混合液中不加攪拌而浸泡著的多孔Si的腐蝕厚度與腐蝕時(shí)間的關(guān)系。多孔Si由單晶Si經(jīng)陽(yáng)極化而制成。其條件如下所列。另外，通過陽(yáng)極化形成多孔Si的原材料不限于單晶Si，其它結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Si也是可以的。
外加電壓2.6V電流密度 30A·cm-2陽(yáng)極化溶液 HFH2OC2H5OH＝111時(shí)間2.4H多孔硅厚300μm孔隙率56%按上述條件制成的多孔Si在室溫下浸泡在緩沖氫氟酸和乙醇的混合液(101)(白圈)、20%的稀釋緩沖氫氟酸和乙醇的混合液(101)(黑點(diǎn))中，不加攪拌。然后，測(cè)定該多孔Si厚度的減少。多孔Si迅速地被腐蝕，約40分鐘后，在緩沖氫氟酸和乙醇的混合液(101)中被腐蝕掉67μm，在20%的稀釋緩沖氫氟酸和乙醇的混合液(101)中被腐蝕掉54μm。而經(jīng)過120分鐘后，在緩沖氫氟酸和乙醇的混合液(101)中被腐蝕掉112μm，并且有高度的表面平整性、腐蝕均勻;在20%的稀釋溶液和乙醇混合液(101)中被腐蝕掉90μm。
還有，腐蝕速度取決于緩沖氫氟酸的溶液濃度及溫度。通過添加醇、不需攪拌，瞬時(shí)便可從腐蝕的表面除去因腐蝕反應(yīng)而產(chǎn)生的氣泡，并且能均勻而高效地腐蝕掉多孔Si。
在制造工藝中，溶液的濃度及溫度條件設(shè)定在不妨礙實(shí)用的范圍內(nèi)，以及上述乙醇起作用的范圍內(nèi)。本申請(qǐng)中，作為一例，雖然采用緩沖氫氟酸和乙醇的混合液(101)、20%的稀釋溶液與乙醇的混合液(101)，并且溫度取室溫，但本發(fā)明不限于這樣的溶液濃度及溫度條件。
緩沖氫氟酸中的HF濃度，對(duì)腐蝕液來說，可設(shè)定為1-95%，以1-85%較好，在1-70%的范圍更好。緩沖氫氟酸中的NH4F的濃度，對(duì)腐蝕液來說，可設(shè)定為1-95%，以5-90%較好，在5-80%的范圍內(nèi)更好。對(duì)腐蝕液來說，醇的濃度可以設(shè)定在80%以下，60%以下較好，40%以下更好，且要在起上述醇的效果的范圍內(nèi)。溫度可以設(shè)定為0-100℃，以5-80℃較好，在5-60℃范圍內(nèi)更好。
用于本發(fā)明的醇除乙醇外，還可以用異丙醇等在制造工藝上不妨礙實(shí)用的醇，并且起上述醇的添加效果的醇。
腐蝕后的多孔Si經(jīng)水洗，其表面用二次離子法作微量分析，未檢出任何雜質(zhì)。
在本腐蝕液的情況下，由于添加了醇，而不必?cái)嚢瑁憧伤矔r(shí)從腐蝕表面除去因腐蝕反應(yīng)而產(chǎn)生的氣泡，在微小的凹處可以均勻地形成極平坦的底部。
下面，用圖6F說明有關(guān)多孔Si與非多孔Si在緩沖氫氟酸和乙醇混合液中的腐蝕特性。
圖6F表示，將多孔Si與單晶Si浸泡在各種緩沖氫氟酸和乙醇的混合液中，不加攪拌時(shí)，多孔Si與單晶Si的腐蝕厚度與腐蝕時(shí)間的關(guān)系。多孔Si由單晶Si經(jīng)陽(yáng)極化制成，其條件與上述相同。利用陽(yáng)極化形成多孔Si的原材料不限于單晶Si，其它結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Si也是可以的。
將按上述條件制成的多孔Si，在室溫下，浸泡在緩沖氫氟酸和乙醇的混合液(101)(白圈)中，不加攪拌。然后，測(cè)定該多孔Si厚度的減少。多孔Si迅速地被腐蝕，約40分鐘后，被腐蝕掉67μm，而經(jīng)過120分鐘后，則被腐蝕掉112μm，還具有高度的表面平整性，腐蝕也均勻。
另外，將500μm厚的非多孔Si在室溫下浸泡在緩沖氫氟酸和乙醇的混合液中，不加攪拌。然后，測(cè)定該非多孔Si厚度的減少。即使經(jīng)過120分鐘之后，非多孔Si的腐蝕量也不到100埃。腐蝕的速度幾乎與溶液的濃度及溫度無關(guān)。
腐蝕后的多孔Si與非多孔Si經(jīng)水洗，其表面用二次離子法作微量分析，未檢出任何雜質(zhì)。
在上述工藝中，盡管是將緩沖氫氟酸和醇的混合液作為多孔Si的腐蝕液的情況，但不用說，也能獲得上述(Ⅰ)中的、以圖1A-圖1B、圖2A-圖2B、圖3A-圖3C及圖4A-圖4C所示的狀況。
Ⅰ-(7)用圖7G說明以緩沖氫氟酸與雙氧水的混合液作為多孔Si的無電解濕式化學(xué)腐蝕液的情況。
至于緩沖氫氟酸，例如，用氟化銨(NH4F)36.2%、氟化氫(HF)4.5%的水溶液。
圖7G表示，將多孔Si浸泡在緩沖氫氟酸和雙氧水的混合液中，不加攪拌時(shí)，多孔Si的腐蝕厚度與腐蝕時(shí)間的關(guān)系。多孔Si由單晶Si經(jīng)陽(yáng)極化制成，其條件如下所列。另外，陽(yáng)極化形成多孔Si的原材料不限于單晶Si，其它結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Si也是可以的。
外加電壓2.6V
電流密度 30A·cm-2陽(yáng)極化溶液 HFH2OC2H5OH＝111時(shí)間2.4小時(shí)多孔Si的厚度300μm孔隙率56%將按上述條件制成的多孔Si在室溫下浸泡在緩沖氫氟酸和雙氧水的混合液(15)(白圈)中，或者緩沖氫氟酸和雙氧水的混合液(51)(黑點(diǎn))中，不加攪拌。然后，測(cè)定該多孔Si厚度的減少。多孔Si迅速受到腐蝕，約40分鐘后，在15的溶液中腐蝕掉88μm，而在51的溶液中腐蝕掉105μm。而且經(jīng)過120分鐘后，在15的溶液中腐蝕掉147μm，且腐蝕均勻、具有高度的表面平整性;在51的溶液中則腐蝕掉117μm。雙氧水溶液的濃度，這里雖然為30%，但可設(shè)定為不喪失下述雙氧水的添加效果、并且在制造工藝中不妨礙實(shí)用的濃度。
還有，腐蝕速度取決于緩沖氫氟酸、雙氧水的濃度及溫度。通過添加雙氧水，能加速硅的氧化，并且能使反應(yīng)速度比不加時(shí)快，另外，通過改變雙氧水的比率可以控制反應(yīng)速度。
就溶液濃度及溫度的條件來說，要讓緩沖氫氟酸及雙氧水起作用，使反應(yīng)速度在制造工藝中不妨礙實(shí)用性。本申請(qǐng)中，作為一例，雖然采用緩沖氫氟酸和雙氧水的混合液(15)，或者緩沖氫氟酸和雙氧水的混合液(51)，并采用室溫，但本發(fā)明不局限于這樣的溶液濃度與溫度條件。
緩沖氫氟酸中的HF濃度，對(duì)于腐蝕液來說，可設(shè)定為1-95%，以1-85%較好，而1-70%的范圍更好。緩沖氫氟酸中的NH4F濃度，對(duì)于腐蝕液來說，可設(shè)定為1-95%，以1-90%較好，而5-80%的范圍更好。H2O2的濃度，對(duì)腐蝕液來說，可設(shè)定為1-95%，以5-90%較好，而10-80%的范圍更好，并且在上述雙氧水起作用的范圍內(nèi)。溫度可以設(shè)定為0-100℃，以5-80℃較好;而在5-60℃的范圍內(nèi)更好。
腐蝕后的多孔Si經(jīng)水洗，其表面用二次離子法作微量分析，未檢出任何雜質(zhì)。
下面，再用圖6G說明有關(guān)多孔Si及非多孔Si在緩沖氫氟酸和雙氧水的混合液中的腐蝕特性。
圖6G表示將多孔Si與單晶Si浸泡在各種緩沖氫氟酸和雙氧水的混合液中時(shí)，多孔Si與單晶Si的腐蝕厚度與腐蝕時(shí)間的關(guān)系。多孔Si由單晶Si經(jīng)陽(yáng)極化而制成，其條件與上述相同。用以陽(yáng)極化形成多孔Si的原材料不限于單晶Si，其它結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Si也是可以的。
將按上述條件制成的多孔Si浸泡在室溫下的緩沖氫氟酸和雙氧水的混合液(15)(白圈)中，不加攪拌。然后，測(cè)定該多孔Si厚度的減少。多孔Si迅速受到腐蝕，約40分鐘后腐蝕掉88μm，而經(jīng)過120分鐘后則腐蝕掉147μm，且腐蝕均勻又具有高度的表面平整性。雙氧水的溶液濃度，這里雖為30%，但可設(shè)定為不妨礙下述雙氧水的添加效果、而且在制造工藝中不妨礙實(shí)用的濃度。
腐蝕后的多孔Si與非多孔Si經(jīng)水洗，其表面用二次離子法作微量分析，未檢出任何雜質(zhì)。
在上述工藝中，盡管是將緩沖氫氟酸與雙氧水的混合液作為多孔Si的腐蝕液的情況，但不用說，也能獲得上述(1)中的、以圖1A-圖1B、圖2A-圖2B、圖3A-圖3C及圖4A-圖4C所示的狀況。
Ⅰ-(8)用圖7H說明以緩沖氫氟酸、醇和雙氧水的混合液作為多孔Si的無電解濕式化學(xué)腐蝕液的情況。
至于緩沖氫氟酸，使用氟化銨(NH4F)36.2%、氟化氫(HF)4.5%的水溶液。
圖7H表示不加攪拌地浸泡在緩沖氫氟酸、乙醇和雙氧水的混合液中時(shí)，多孔Si的腐蝕厚度與腐蝕時(shí)間的關(guān)系。多孔Si由單晶Si經(jīng)陽(yáng)極化而制成，其條件如下所列。另外，陽(yáng)極化形成多孔Si的原材料不限于單晶Si，其它結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Si也是可以的。
外加電壓2.6V電流密度 30A·cm-2陽(yáng)極化溶液 HFH2OC2H5OH＝111時(shí)間2.4H多孔Si硅厚300μm孔隙率56%按上述條件制成的多孔Si，不加攪拌地浸泡在室溫下的緩沖氫氟酸、乙醇和雙氧水的混合液(10650)(白圈)中，或緩沖氫氟酸、乙醇和雙氧水的混合液(50610)(黑圈)中。然后，測(cè)定該多孔Si厚度的減少。多孔Si迅速受到腐蝕，約40分鐘后，在10650的溶液中腐蝕掉83μm;在50610的溶液中腐蝕掉100μm。而經(jīng)過120分鐘后，在10650的溶液中腐蝕掉140μm，且腐蝕均勻又具有高度的表面平整性;在50610的溶液中腐蝕掉168μm。雙氧水的濃度，這里雖然為30%，但可以設(shè)定為不喪失下述雙氧水的添加效果。并且在制造工藝中不妨礙實(shí)用的濃度。
還有，腐蝕速度取決于緩沖氫氟酸、雙氧水的溶液濃度及溫度。因添加雙氧水而能加速硅的氧化，比之不加時(shí)的反應(yīng)速度快，而且由于反應(yīng)速度隨雙氧水的比率的變化而變化，因而，能控制其反應(yīng)速度。再者，由于加醇，因而，不必?cái)嚢瑁涂梢园迅g反應(yīng)產(chǎn)生的氣泡瞬時(shí)從腐蝕的表面除去，從而能高效均勻地腐蝕多孔Si。
溶液的濃度與溫度條件，要設(shè)定在使緩沖氫氟酸和上述雙氧水及上述醇起作用，并使腐蝕速度在制造工藝中不妨礙實(shí)用的范圍內(nèi)。本申請(qǐng)中，作為一例，雖然采用緩沖氫氟酸、乙醇和雙氧水的混合液(10650)、緩沖氫氟酸、乙醇和雙氧水的混合液(50610)、并采用室溫，但本發(fā)明不局限于此條件。
緩沖氫氟酸中的HF濃度，對(duì)于腐蝕液來說，可以設(shè)定在1-95%，以1-85%較好，而在1-70%的范圍更好。緩沖氫氟酸中的NH4F濃度，對(duì)于腐蝕液來說，可以設(shè)定在1-95%，以5-90%較好，而在5-80%的范圍內(nèi)更好。H2O2的濃度，對(duì)于腐蝕液來說，可設(shè)定為1-95%，以5-90%較好，而10-80%的范圍內(nèi)更好，且要在上述雙氧水起作用的范圍內(nèi)。醇的濃度，對(duì)于腐蝕液來說，可以設(shè)定在80%以下，以低于60%較好，而低于40%更好，并且在上述醇起作用的范圍內(nèi)。溫度要設(shè)定為0-100℃，以5-80℃較好，而在5-60℃的范圍內(nèi)更好。
用于本發(fā)明的醇，除乙醇外，還可以使用異丙醇等在制造工藝上不妨礙實(shí)用的醇和具有上述醇的添加效果的醇。
腐蝕后的多孔Si經(jīng)水洗，其表面用二次離子法作微量分析，未檢出任何雜質(zhì)。
由于本腐蝕液中添加了醇，因而，腐蝕反應(yīng)產(chǎn)生的氣泡，不需攪拌，瞬時(shí)便可從腐蝕表面除去，所以，在微小的凹處也能形成極其平整、均勻的底部。
在上述工藝中，盡管是將緩沖氫氟酸、醇和雙氧水的混合液作為多孔Si的腐蝕液的情況，但不用說，也能獲得上述(1)中的、以圖1A-圖1B、圖2A-圖2B、圖3A-圖3C及圖4A-圖4C所示的狀況。
Ⅱ接著，下面說明有關(guān)本發(fā)明的半導(dǎo)體基片的制作方法。
上述本發(fā)明的半導(dǎo)體基片的制作方法的第1種實(shí)施方式如下亦即，關(guān)于半導(dǎo)體基片的制作方法，其特征在于形成具有非多孔Si單晶層和多孔Si層的襯底，將該單晶層的表面與具有絕緣材料表面的襯底貼合，將該多孔Si層浸入氫氟酸中而將其腐蝕除去。
而上述本發(fā)明的半導(dǎo)體基片的制作方法的第2實(shí)施例方式是使用上述本發(fā)明的第2至第8種腐蝕液，替換在前述本發(fā)明的半導(dǎo)體基片制作方法的第1實(shí)施方式中所用的氫氟酸腐蝕液。
而且更具體地說，本發(fā)明的半導(dǎo)體基片的制作方法的第1實(shí)施方式及第2實(shí)施方式，就是前述第3實(shí)施方式到第6實(shí)施方式。下面，基于本發(fā)明的第3實(shí)施方式到第6實(shí)施方式，來說明本發(fā)明的半導(dǎo)體基片的制作方法。
Ⅱ-(1)邊參照附圖，邊詳述本發(fā)明的半導(dǎo)體基片的制作方法的第3實(shí)施方式。
實(shí)施方式例1
說明在全襯底多孔化后，使之外延生長(zhǎng)單晶層的方法。圖8A-8C是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體襯底制作方法的工藝圖，示出了各個(gè)工藝步驟的斷面示意圖。
如圖8A所示，首先，準(zhǔn)備Si單晶襯底11，使之全部多孔化，接著用各種生長(zhǎng)法，在多孔化了的襯底表面上進(jìn)行外延生長(zhǎng)，形成單晶Si薄膜層12。用例如HF溶液對(duì)Si襯底進(jìn)行陽(yáng)極化的方法，使該Si襯底多孔化。比之單晶Si的密度2.33g/cm3，該多孔Si層的密度隨HF溶液濃度變化，當(dāng)濃度在50-20%范圍內(nèi)變化時(shí)，其密度在1.1～0.6g/cm3的范圍內(nèi)變化。
如圖8B所示，準(zhǔn)備以玻璃為代表的透光性襯底13，將該透光性襯底13貼合在多孔Si襯底上的單晶Si層12的表面上。如圖8B所示，淀積Si3N4層14，用作腐蝕阻止膜，將貼合的2個(gè)襯底全都包覆住，再除去多孔Si襯底11的表面上的Si3N4。用其它腐蝕阻止膜來替代Si3N4，例如用阿品松臘也是可以的。此后，把多孔Si襯底浸泡在本發(fā)明的腐蝕液中，加以攪拌，僅僅將多孔Si進(jìn)行無電解濕式化學(xué)腐蝕，形成了保留在透光性襯底13上的非多孔Si薄膜層12。
圖8C表示本發(fā)明所得到的半導(dǎo)體基片。亦即，通過除去圖8B中的腐蝕阻止膜Si3N4層，在透光性襯底13上，整個(gè)圓片的大面積上形成了其結(jié)晶性與Si圓片相同的、平整均勻的單晶Si薄層。
而所得到的半導(dǎo)體襯底，從絕緣隔離電子器件制作的觀點(diǎn)來看，是可以適用的。
實(shí)施方式例2在進(jìn)行多孔化前，形成N型層，之后，通過陽(yáng)極化，有選擇地只將P型襯底多孔化，本實(shí)施例說明了這種方法。圖9A-9D是用來說明本發(fā)明的半導(dǎo)體基片制作方法的工藝圖，示出了各工藝步驟的斷面示意圖。
首先，如圖9A所示，用各種薄膜生長(zhǎng)法，在P型Si單晶襯底31的表面上外延生長(zhǎng)，形成低雜質(zhì)濃度層32?；蛘?，對(duì)P型Si單晶襯底31的表面離子注入質(zhì)子，形成N型單晶層32。
接著，如圖9B所示，用例如HF溶液使P型Si單晶襯底31的內(nèi)部陽(yáng)極化，質(zhì)變?yōu)槎嗫譙i襯底33。比之單晶Si的密度2.33g/cm3，該多孔Si層的密度隨HF溶液的濃度而變化，當(dāng)濃度在50-20%范圍內(nèi)變化時(shí)，其密度在1.1～0.6g/cm3的范圍內(nèi)變化。
如圖9C所示，準(zhǔn)備以玻璃為代表的透光性襯底34，把該透光性襯底貼合在多孔Si襯底上的單晶Si層32的表面上。如圖9C所示，淀積Si3N4層35，使其包覆住貼合的2個(gè)襯底整體，用來作為腐蝕阻止膜，但除去多孔Si襯底33的表面上之Si3N4層。用其它腐蝕阻止膜如阿品松臘等去替代Si3N4層也是可以的。然后，將多孔Si襯底浸泡在本發(fā)明的腐蝕液中，加以攪拌，僅僅將多孔Si進(jìn)行無電解濕式化學(xué)腐蝕，形成了保留在透光性襯底34上的非多孔Si薄膜層32。
圖9D表示本發(fā)明所得到的半導(dǎo)體基片。即，圖9D中，已除去所有的腐蝕阻止膜Si3N4層，在透光性襯底34上，所謂全圓片的大面積上形成了其結(jié)晶性與硅圓片相同的、平坦均勻的單晶Si薄層32。
而所得到的半導(dǎo)體基片，從絕緣隔離電子器件制作的觀點(diǎn)來看，是可以適用的。
至于多孔Si層，若用透射式電子顯微鏡觀察，則發(fā)現(xiàn)，形成有平均直徑約600埃的孔，雖然其密度不足單晶Si的一半，但它仍保持單晶特性，所以，在多孔層的上面還能外延生長(zhǎng)出單晶Si層。但是，在1000℃以上，會(huì)引起內(nèi)部孔隙的再排列，損害快速腐蝕的特性，為此，Si層的外延生長(zhǎng)，以分子束外延生長(zhǎng)法;等離子CVD、減壓CVD、光CVD等CVD法;偏置濺射法及液相生長(zhǎng)法等低溫生長(zhǎng)法為合適。
Ⅱ-(2)邊參照附圖，邊詳述本發(fā)明的半導(dǎo)體基片的制作方法的第4實(shí)施方式。
實(shí)施方式例1本例說明對(duì)P型襯底或高濃度N型襯底全部多孔化之后，使之外延生長(zhǎng)單晶層的方法。圖10A-10C是用作說明半導(dǎo)體基片制作方法的工藝圖，示出了各工藝步驟的斷面示意圖。
如圖10A所示，首先，準(zhǔn)備P型(或高濃度N型)Si單晶襯底11，使之全部多孔化，接著用各種各樣的生長(zhǎng)法，在多孔化的襯底表面進(jìn)行外延生長(zhǎng)，形成薄膜單晶Si層12。對(duì)P型Si襯底，例如用HF溶液進(jìn)行陽(yáng)極化，使其多孔化。比之單晶Si的密度2.33g/cm3，該多孔層的密度隨HF溶液的濃度而變化，當(dāng)濃度在50-20%間變化時(shí)，則其密度在1.1-0.6g/cm3的范圍內(nèi)變化。
如圖10B所示，再準(zhǔn)備另一個(gè)Si襯底13，其表面形成絕緣物層(氧化硅層)14之后，將多孔Si襯底上的單晶Si層12的表面與該另一個(gè)Si襯底13上的絕緣物層14的表面加以貼合，此后，將11-14整個(gè)浸入本發(fā)明的腐蝕液中，加以攪拌，僅僅使多孔Si進(jìn)行無電解濕式化學(xué)腐蝕，在絕緣物層14上形成留下的非多孔單晶Si薄膜層12。
圖10C表示由本發(fā)明所得到的半導(dǎo)體基片。即，在Si襯底13上的絕緣物層14上，所謂全圓片的大面積上，形成了其結(jié)晶性與硅圓片相同的、平坦均勻的單晶Si薄層12。
而且所獲得的半導(dǎo)體基片，從絕緣隔離電子器件制作的觀點(diǎn)來看，也是可以適用的。
實(shí)施方式例2在進(jìn)行多孔化之前形成N型層，此后，通過陽(yáng)極化，有選擇地只把P型襯底或高濃度N型襯底多孔化，本例說明這種方法。圖11A-11D是用來說明本發(fā)明的半導(dǎo)體基片制作方法的工藝圖，該圖示出了各工藝步驟的斷面示意圖。
首先，如圖11A所示，用各種薄膜生長(zhǎng)法，在P型(或高濃度N型)Si單晶襯底21的表面上，外延生長(zhǎng)，形成低雜質(zhì)濃度層22?；蛘呦騊型Si單晶襯底21的表面離子注入質(zhì)子，形成N型單晶層22。
其次，如圖11B所示，用例如HF溶液使P型Si單晶襯底21的內(nèi)部陽(yáng)極化，質(zhì)變成多孔Si襯底23。比之單晶Si的密度2.33g/cm3，該多孔Si層的密度隨HF溶液的濃度而變化，濃度在50-20%間變化，則其密度在1.1～0.6g/cm3的范圍內(nèi)變化。如上述那樣，該多孔層在P型區(qū)形成。
如圖11C所示，準(zhǔn)備另一個(gè)Si襯底24，其表面形成絕緣物層(氧化硅層)25后，將多孔Si襯底上的單晶Si層22的表面與該另一個(gè)Si襯底24的絕緣物層25的表面貼合。此后，把22-25整個(gè)浸入到本發(fā)明的腐蝕液中，加以攪拌，僅僅將多孔Si進(jìn)行無電解濕式化學(xué)腐蝕，在絕緣物層25上，形成留下的非多孔單晶Si薄膜層22。
至于圖11D，示出了由本發(fā)明獲得的半導(dǎo)體基片。即，在Si襯底24上的絕緣層25上，所謂全圓片的大面積上，形成了其結(jié)晶性與硅圓片相同的、平坦均勻的單晶Si薄層22。
而且，所得到的半導(dǎo)體基片，從制造絕緣隔離電子器件的觀點(diǎn)來看，也是可以適用的。
Ⅱ-(3)說明有關(guān)本發(fā)明的第5實(shí)施方式。還有，在這里，說明有關(guān)Si襯底全部多孔化之后，外延生長(zhǎng)單晶層的情況。
如圖12A所示，首先，準(zhǔn)備Si單晶襯底11，將其全部多孔化。用各種生長(zhǎng)法，在多孔化的襯底表面上進(jìn)行外延生長(zhǎng)，形成薄膜單晶層12。
用例如HF溶液的陽(yáng)極化法，將Si襯底多孔化。比之單晶Si的密度2.33g/cm3，該多孔Si層的密度隨HF溶液的濃度而變化，濃度在50-20%間變化，則其密度在1.1～0.6g/cm3的范圍內(nèi)變化。如前所述，該多孔Si層易于在P型Si襯底上形成。如果用透射式電子顯微鏡觀察，則可以看出，該多孔Si層形成有平均直徑約600埃的孔。
如圖12B所示，準(zhǔn)備以玻璃為代表的透光性襯底13，將多孔Si襯底上的單晶Si層表面氧化后，把該透光性襯底貼合在形成的氧化層14上。在制作器件時(shí)，該氧化層用來完成重要任務(wù)。就是說，由于有源Si層底下界面處形成界面能級(jí)，與玻璃界面相比，本發(fā)明的氧化膜界面的能級(jí)會(huì)較低，因此，能顯著提高電子器件的特性。
另外，如圖12B所示，作為腐蝕阻止膜(保護(hù)材料)，淀積的Si3N4層15包覆著整個(gè)貼合的兩個(gè)襯底，除去多孔Si襯底表面上的Si3N4層。如果用其它材料的腐蝕阻止膜替代Si3N4層，則可以用阿品松臘。然后，將多孔Si襯底11浸泡在本發(fā)明的腐蝕液中，并加以攪拌，僅對(duì)多孔Si進(jìn)行無電解濕式化學(xué)腐蝕，使之在透光性襯底13上形成留下的薄膜化單晶Si層。
圖12C表示由本發(fā)明所得到的半導(dǎo)體基片。即，通過除去圖12B中的用作腐蝕阻止膜的Si3N4層，在透光性襯底13上，整個(gè)圓片的大面積上形成了其結(jié)晶性與硅圓片相同的、平坦均勻的單晶Si薄膜層12。
而所得到的半導(dǎo)體基片，從絕緣隔離電子器件制作的觀點(diǎn)來看，也是可以適用的。
Ⅱ-(4)說明有關(guān)本發(fā)明的半導(dǎo)體基片的制作方法的第6實(shí)施方式。
實(shí)施方式例1還有，在這里，要說明將Si襯底全部多孔化之后外延生長(zhǎng)單晶層的情況。
圖13A-圖13C是用來說明第1實(shí)施方式例的工藝圖。
如圖13A所示，首先，準(zhǔn)備Si單晶襯底，將其全部多孔化(11)。用各種生長(zhǎng)法，在多孔化了的襯底表面上進(jìn)行外延生長(zhǎng)，形成薄膜單晶層12。用例如HF溶液的陽(yáng)極化法，將Si襯底多孔化。比之單晶Si的密度2.33g/cm3，該多孔Si層的密度隨HF溶液的濃度而變化，濃度在50-20%間變化，則其密度會(huì)在1.1～0.6g/cm3的范圍內(nèi)變化。若用透射式電子顯微鏡觀察，則可看出，該多孔Si層形成有平均直徑約600埃的孔。
接著，如圖13B所示，準(zhǔn)備另一個(gè)Si襯底13，其表面形成絕緣物層14后，將多孔Si襯底上的單晶Si層上形成的氧化層15的表面與表面具有該絕緣物層14的Si襯底相貼合。絕緣物層14當(dāng)然是Si的絕緣層，淀積的硅氧化物、氮化物、氮氧化物、氧化鉭等都合用。該粘貼過程是使洗凈的表面彼此密接，此后在氧氣氣氛或者氮?dú)鈿夥罩屑訜?。另外，形成氧化?5就是為了使最終的有源層的單晶層12的界面能級(jí)降低。
接著，如圖13C所示，將多孔Si襯底11浸泡在本發(fā)明的腐蝕液中，加以攪拌，只對(duì)多孔Si進(jìn)行無電解濕式化學(xué)腐蝕，在絕緣物層上形成留下的薄膜化單晶硅層。用13C示出了本發(fā)明所得到的半導(dǎo)體基片。在絕緣物襯底13上是絕緣物層14、氧化層15，在氧化層15上，整個(gè)圓片大面積地形成了其結(jié)晶性與硅圓片相同的、平坦均勻的薄膜化單晶Si層12。
而且所得到的半導(dǎo)體基片，從絕緣隔離的電子器件制作的觀點(diǎn)來看，也是可以適用的。
實(shí)施方式例2下面，邊參照附圖，邊詳述第2實(shí)施方式例。
圖14A-圖14D是用來說明第2實(shí)施方式例的工藝圖，示出了各個(gè)工藝步驟的斷面示意圖。
首先，如圖14A所示，用各種薄膜生長(zhǎng)法進(jìn)行外延生長(zhǎng)，在P型Si單晶襯底31上，形成低雜質(zhì)濃度層32?；蛘呓oP型單晶襯底31的表面離子注入質(zhì)子，形成N型單晶層32。
接著，如圖14B所示，用HF溶液將P型Si單晶襯底31的內(nèi)部陽(yáng)極化，使之質(zhì)變成多孔Si襯底33。比之單晶Si的密度2.33g/cm3，該多孔Si層的密度隨HF溶液的濃度而變化，濃度在50-20%間變化，則會(huì)使其密度在1.1～0.6g/cm3的范圍變化。該多孔層就如上述的那樣由P型襯底形成。
如圖14C所示，準(zhǔn)備另一個(gè)Si襯底34，其表面形成了絕緣物層35之后，將多孔Si襯底上的單晶Si層上形成的氧化層36的表面與具有該絕緣物35的Si襯底34相貼合。此后，將多孔Si浸泡在本發(fā)明的腐蝕液中，并加以攪拌，只對(duì)多孔Si進(jìn)行無電解濕式化學(xué)腐蝕，形成留下的薄膜化單晶硅層。
圖14D示出了由本發(fā)明所得到的半導(dǎo)體基片。在絕緣物襯底34上是絕緣物層35、氧化層36，在氧化層36上，整個(gè)圓片大面積地形成了其結(jié)晶性與硅圓片相同的、平坦均勻的薄膜化單晶Si層32。
而且所得到的半導(dǎo)體基片，從絕緣隔離的電子器件制作的觀點(diǎn)來看，也是可以適用的。
以上所述的是在進(jìn)行多孔化之前形成N型層，其后，通過陽(yáng)極化，有選擇地僅將P型襯底多孔化的方法。
Ⅲ下面，舉出具體的實(shí)施例，來說明本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1在單晶Si襯底22的整個(gè)上表面，利用陽(yáng)極化形成50μm(t2＝50μm)的多孔Si層21(圖1A)。
陽(yáng)極化條件如下外加電壓2.6V電流密度 30A·cm-2陽(yáng)極化溶液 HFH2OC2H5OH＝111
時(shí)間0.4小時(shí)多孔Si的厚度50μm孔隙率56%此后，將(多孔Si/單晶Si)結(jié)構(gòu)的襯底用49%HF溶液加以選擇性腐蝕。33分鐘后，如圖1B所示，僅單晶Si不受腐蝕而留下，而以單晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例2在單晶Si襯底32的整個(gè)上表面，在陽(yáng)極化之前，按1020cm-3的濃度、100μm間隔的條狀作硼離子注入，如圖2A所示，通過多孔化，形成深1μm(t3＝1μm)、寬100μm(a3＝100μm)、間隔100μm(b3＝100μm)的條狀多孔Si31。
陽(yáng)極化條件如下外加電壓2.6V電流密度 30A·cm-2陽(yáng)極化溶液 HFH2OC2H5OH＝111多孔Si的厚度1μm孔隙率56%此后，將(多孔Si/單晶Si)結(jié)構(gòu)的襯底用49%HF溶液加以選擇性腐蝕。2分鐘后，如圖2B所示，僅單晶Si不受腐蝕地留下，而選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例3在單晶Si襯底42上，用CVD法形成3μm(μ4＝3μm)的多晶Si41(圖3A)，如圖3B所示，將多晶Si41的表面層的2μm(t4＝2μm)，用陽(yáng)極化法，使之質(zhì)變成多孔Si層43。
陽(yáng)極化條件如下外加電壓2.6V電流密度 30A·cm-2陽(yáng)極化溶液 HFH2OC2H5OH＝111多孔Si的厚度2μm孔隙率56%此后，將(多孔Si/多晶Si/單晶Si)結(jié)構(gòu)的襯底，用49%HF溶液，進(jìn)行選擇性腐蝕。4分鐘后，如圖3C所示，多晶Si和單晶Si不受腐蝕留下，而多晶Si用作阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例4在單晶Si襯底52上，用CVD法，形成3μm(μ5＝3μm)的多晶Si51。在多晶Si51的表面上，在陽(yáng)極化之前按1020cm-3的濃度、20μm間隔的條狀，作硼離子注入。如圖4A所示，用陽(yáng)極化法，形成深1μm(t5＝1μm)、間隔20μm(b5＝20μm)、寬20μm(a5＝20μm)的條狀多孔Si。
陽(yáng)極化條件如下外加電壓2.6V電流密度 30A·cm-2陽(yáng)極化溶液 HFH2OC2H5OH＝111多孔Si的厚度1μm孔隙率56%此后，將(多孔Si/多晶Si/單晶Si)結(jié)構(gòu)的襯底，用49%HF溶液，作選擇性腐蝕。2分鐘后，如圖4B所示，多晶Si和單晶Si不受腐蝕被留下，而選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例5在單晶Si襯底62的整個(gè)上表面，用陽(yáng)極化法，形成50μm(μ6＝50μm)的多孔Si層61。
陽(yáng)極化條件如下外加電壓2.6V電流密度 30A·cm-2陽(yáng)極化溶液 HFH2OC2H5OH＝111時(shí)間0.4小時(shí)多孔Si的厚度50μm孔隙率56%如圖5B所示，將抗蝕膜63刻成間隔為100μm(b6＝100μm)、寬100μm(a6＝100μm)的條狀圖形。
此后，將(多晶Si/單晶Si)結(jié)構(gòu)的襯底，在49%HF溶液中作選擇性腐蝕。33分鐘后，如圖5C所示，僅留下不受腐蝕的單晶Si，而選擇性腐蝕掉多孔Si。最后，除去抗蝕膜(圖5D)。
實(shí)施例6除了用49%氫氟酸和乙醇的混合液(101)替換實(shí)施例1的腐蝕液以外，與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行腐蝕。而且，腐蝕開始29分鐘后，如圖1B所示，僅單晶Si不受腐蝕地留下，而以單晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例7除了用49%氫氟酸和乙醇的混合液(101)替換實(shí)施例2的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例2同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過1.7分鐘之后，如圖2B所示，只留下單晶Si沒有被腐蝕。而選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例8除了用49%氫氟酸和乙醇的混合液(101)替換實(shí)施例3的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例3同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過3.4分鐘之后，如圖3C所示，留下多晶Si和單晶Si沒有被腐蝕，并以多晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例9除了用49%氫氟酸和乙醇的混合液(101)替換實(shí)施例4的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例4同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過1.7分鐘之后，如圖4B所示，留下多晶Si和單晶Si沒有被腐蝕，而選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例10除了用49%氫氟酸和乙醇的混合液(101)替換實(shí)施例5的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例5同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過29分鐘之后，如圖5C所示，只留下單晶Si沒有被腐蝕，而選擇性地腐蝕掉多孔Si。最后，除去抗蝕層(圖5D)。
實(shí)施例11除了用49%氫氟酸和雙氧水的混合液(15)替換實(shí)施例1的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例1同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過21分鐘之后，如圖1B所示，只留下單晶Si沒有被腐蝕，并以單晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例12除了用49%氫氟酸和雙氧水的混合液(15)替換實(shí)施例2的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例2同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過1.3分鐘之后，如圖2B所示，只留下單晶Si沒有被腐蝕，而選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例13除了用49%氫氟酸和雙氧水的混合液(15)替換實(shí)施例3的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例3同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過2.6分鐘之后，如圖3C所示，留下多晶Si和單晶Si沒有被腐蝕，并以多晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例14除了用49%氫氟酸和雙氧水的混合液(15)替換實(shí)施例4的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例4同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過1.3分鐘之后，如圖4B所示，留下多晶Si和單晶Si沒有被腐蝕，而選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例15除了用49%氫氟酸和雙氧水的混合液(15)替換實(shí)施例5的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施5同樣的腐蝕。在這種情況下，在腐蝕開始后，如圖5C所示，只留下單晶Si沒有被腐蝕，而選擇性地腐蝕掉多孔Si。最后，除去抗蝕層(圖5D)。
實(shí)施例16除了用49%氫氟酸、乙醇和雙氧水的混合液(10650)替換實(shí)施例1的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例1同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過26分鐘之后，如圖1B所示，只留下單晶Si沒有被腐蝕，并以單晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例17除了用49%氫氟酸、乙醇和雙氧水的混合液(10650)替換實(shí)施例2的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例2同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過1.4分鐘之后，如圖2B所示，只留下單晶Si沒有被腐蝕，而選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例18除了用49%氫氟酸、乙醇和雙氧水的混合液(10650)替換實(shí)施例3的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例3同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過2.8分鐘之后，如圖3C所示，留下多晶Si和單晶Si沒有被腐蝕，并以多晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例19除了用49%氫氟酸、乙醇和雙氧水的混合液(10650)替換實(shí)施例4的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例4同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過1.4分鐘之后，如圖4B所示，留下多晶Si和單晶Si沒有被腐蝕，而選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例20除了用49%氫氟酸、乙醇和雙氧水的混合液(10650)替換實(shí)施例5的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例5同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過28分鐘之后，如圖5C所示，只留下單晶Si沒有被腐蝕，并選擇性地腐蝕掉多孔Si。最后，除去抗蝕層(圖5D)。
實(shí)施例21除了用緩沖氫氟酸(NH4F36.2%，HF4.5%)替換實(shí)施例1的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例1同樣的腐蝕，在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過19分鐘后，如圖1B所示，只留下單晶Si沒有被腐蝕，并以單晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例22除了用緩沖氫氟酸(NH4F36.2%，HF4.5%)替換實(shí)施例2的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例2同樣的腐蝕，在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過7秒鐘后，如圖2B所示，只留下單晶Si沒有被腐蝕，并且選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例23除了用緩沖氫氟酸(NH4F36.2%，HF4.5%)替換實(shí)施例3的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例3同樣的腐蝕，在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過14秒鐘后，如圖3C所示，留下多晶Si和單晶Si沒有被腐蝕，并以多晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例24除了用緩沖氫氟酸(NH4F36.2%，HF4.5%)替換實(shí)施例4的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例4同樣的腐蝕，在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過7秒鐘后，如圖4B所示，留下多晶Si和單晶Si沒有被腐蝕，而選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例25除了用緩沖氫氟酸(NH4F36.2%，HF4.5%)替換實(shí)施例5的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例5同樣的腐蝕，在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過19分鐘后，如圖5C所示，只留下單晶Si沒有被腐蝕，并且選擇性地腐蝕掉多孔Si。最后，除去抗蝕層(圖5D)。
實(shí)施例26除了用緩沖氫氟酸和乙醇的混合液(101)替換實(shí)施例1的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例1同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過21分鐘后，如圖1B所示，只留下單晶Si沒有被腐蝕，并以單晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例27除了用緩沖氫氟酸和乙醇的混合液(101)替換實(shí)施例2的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例2同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過7秒鐘后，如圖2B所示，只留下單晶Si沒有被腐蝕，而選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例28除了用緩沖氫氟酸和乙醇的混合液(101)替換實(shí)施例3的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例3同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過14秒鐘后，如圖3C所示，留下多晶Si和單晶Si沒有被腐蝕，并以多晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例29除了用緩沖氫氟酸和乙醇的混合液(101)替換實(shí)施例4的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例4同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過7秒鐘后，如圖4B所示，留下多晶Si和單晶Si沒有被腐蝕，而選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例30除了用緩沖氫氟酸和乙醇的混合液(101)替換實(shí)施例5的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例5同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過21分鐘后，如圖5C所示，只留下單晶Si沒有被腐蝕，并選擇性地腐蝕掉多孔Si。最后，除去抗蝕層(圖5D)。
實(shí)施例31除了用緩沖氫氟酸和雙氧水的混合液(15)替換實(shí)施例1的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例1同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過9分鐘后，如圖1B所示，只留下單晶Si沒有被腐蝕，并以單晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例32除了用緩沖氫氟酸和雙氧水的混合液(15)替換實(shí)施例2的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例2同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過5秒鐘后，如圖2B所示，只留下單晶Si沒有被腐蝕，而選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例33除了用緩沖氫氟酸和雙氧水的混合液(15)替換實(shí)施例3的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例3同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過10秒鐘后，如圖3C所示，留下多晶Si和單晶Si沒有被腐蝕，并以多晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例34除了用緩沖氫氟酸和雙氧水的混合液(15)替換實(shí)施例4的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例4同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過5秒鐘后，如圖4B所示，留下多晶Si和單晶Si沒有被腐蝕，而選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例35除了用緩沖氫氟酸和雙氧水的混合液(15)替換實(shí)施例5的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例5同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過9分鐘后，如圖5C所示，只留下單晶Si沒有被腐蝕，而選擇性地腐蝕掉多孔Si。最后除去抗蝕層(圖5D)。
實(shí)施例36除了用緩沖氫氟酸(NH4F36.2%，HF4.5%)、乙醇和雙氧水的混合液(10650)替換實(shí)施例1的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例1同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過10分鐘后，如圖1B所示，只留下單晶Si沒有被腐蝕，并以單晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例37除了用緩沖氫氟酸(NH4F36.2%，HF4.5%)、乙醇和雙氧水的混合液(10650)替換實(shí)施例2的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例2同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過6秒鐘后，如圖2B所示，只留下單晶Si沒有被腐蝕，而選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例38除了用緩沖氫氟酸(NH4F36.2%，HF4.5%)、乙醇和雙氧水的混合液(10650)替換實(shí)施例3的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例3同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過12秒鐘后，如圖3C所示，留下多晶Si和單晶Si沒有被腐蝕，并以多晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例39除了用緩沖氫氟酸(NH4F36.2%，HF4.5%)、乙醇和雙氧水的混合液(10650)替換實(shí)施例4的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例4同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過6秒鐘后，如圖4B所示，留下多晶Si和單晶Si沒有被腐蝕，而選擇性地腐蝕掉多孔Si。
實(shí)施例40除了用緩沖氫氟酸(NH4F36.2%，HF4.5%)、乙醇和雙氧水的混合液(10650)替換實(shí)施例5的腐蝕液之外，進(jìn)行與實(shí)施例5同樣的腐蝕。在這種情況下，從腐蝕開始，經(jīng)過10分鐘后，如圖5C所示，只留下單晶Si沒有被腐蝕，而選擇性地腐蝕掉多孔Si。最后，除去抗蝕層(圖5D)。
實(shí)施例41將200μm厚的P型(100)單晶Si襯底在50%的HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化處理。這時(shí)，電流密度為100mA/cm2，多孔化速度為8.4μm/min，經(jīng)24分鐘，200μm厚的P型(100)Si襯底全部被多孔化。
用分子束外延生長(zhǎng)(MBEMoleculer Beam Epitaxy)法在該P(yáng)型(100)多孔Si襯底上低溫生長(zhǎng)0.5μm的外延層。淀積條件如下溫度700℃壓力 1×10-9Torr生長(zhǎng)速度0.1nm/sec其次，將光學(xué)研磨過的熔融石英玻璃襯底與上述外延的表面疊合，在氧氣氣氛中，800℃的溫度下，加熱0.5小時(shí)，使兩個(gè)襯底牢固地接合。
用等離子體CVD法淀積0.1μm的Si3N4，覆蓋貼合的兩個(gè)襯底，通過反應(yīng)離子腐蝕，僅僅除去多孔Si襯底上的氮化膜。其后，將這個(gè)貼合的襯底在49%的氫氟酸中邊攪拌、邊選擇性地腐蝕。78分鐘后，只留下單晶Si層沒有被腐蝕，并以單晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕了多孔Si，將其全部除去。
非多孔Si單晶在該腐蝕液中的腐蝕速度極低，即使78分鐘后，其腐蝕量也低于50 ，多孔層的腐蝕速度與上述非多孔Si單晶的腐蝕速度之比達(dá)到105以上，實(shí)際上，非多孔層的腐蝕量(幾十埃)對(duì)膜厚的減少量可忽略不計(jì)。也就是說，在除去了200μm厚的多孔Si襯底和Si3N4層之后，玻璃襯底上形成的單晶層仍能保持0.5μm厚。
通過透射式電子顯微鏡對(duì)截面觀察的結(jié)果認(rèn)定，Si層上沒有產(chǎn)生新的結(jié)晶缺陷，良好的結(jié)晶性得以保持。
實(shí)施例42將200μm厚的P型(100)單晶Si襯底在50%的HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化處理。這時(shí)，電流密度為100mA/cm2，多孔化速度為8.4μm/min，經(jīng)24分鐘，200μm厚的P型(100)Si襯底全部被多孔化。用等離子體CVD法在該P(yáng)型(100)多孔Si襯底上低溫生長(zhǎng)5μm的Si外延層。淀積條件如下氣體 SiH4高頻電率100W溫度800℃壓力 1×10-2Torr生長(zhǎng)速度2.5nm/sec其次，將光學(xué)研磨過的、軟化點(diǎn)為500℃左右的玻璃襯底與上述外延層的表面疊合，在氧氣氣氛中，450℃溫度下，加熱0.5小時(shí)，使兩個(gè)襯底牢固地接合。
用等離子體CVD法淀積0.1μm的Si3N4，以覆蓋貼合的兩個(gè)襯底，通過反應(yīng)離子腐蝕僅僅除去多孔襯底上的氮化膜。
其后，將該貼合的襯底在49%的氫氟酸中邊攪拌，邊選擇性地腐蝕。經(jīng)78分鐘，只留下單晶Si層沒有被腐蝕，并以單晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕了多孔Si襯底，將其全部除去。
非多孔Si單晶在該腐蝕液中的腐蝕速度極低，即使78分鐘后，其腐蝕量也低于50 ，多孔層的腐蝕速度與上述非多孔Si單晶的腐蝕速度之比達(dá)到105以上，實(shí)際上，非多孔層的腐蝕量(幾十埃)對(duì)膜厚的減少量可忽略不計(jì)。也就是說，在除去了200μm厚的多孔Si襯底和Si3N4層之后，在軟化點(diǎn)低的玻璃襯底上形成的單晶層仍能保持5μm厚。
實(shí)施例43將200μm厚的P型(100)單晶Si襯底在50%的HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化處理。這時(shí)，電流密度為100mA/cm2，多孔化速度為8.4μm/min，經(jīng)24分鐘，200μm厚的P型(100)Si襯底全部被多孔化。用等離子體CVD法在該P(yáng)型(100)多孔Si襯底上低溫生長(zhǎng)1.0μm的Si外延層。淀積條件如下RF頻率 100MHz高頻電功率600W溫度300℃氬氣壓力 8×10-3Torr生長(zhǎng)時(shí)間120分鐘靶的直流偏置-200V襯底的直流偏置+5V其次，將光學(xué)研磨過的、軟化點(diǎn)為500℃左右的玻璃襯底與上述外延層的表面疊合，在氧氣氣氛中、450℃的溫度下，加熱0.5小時(shí)，使兩個(gè)襯底牢固地接合。
用等離子體CVD法淀積0.1μm的Si3N4，以覆蓋貼合的兩個(gè)襯底，通過反應(yīng)離子腐蝕，除去多孔襯底上的氮化膜。
其后，將該貼合的襯底在49%的氫氟酸中邊攪拌、邊選擇性地腐蝕。78分鐘后，只留下單晶Si層沒有被腐蝕，并以單晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕了多孔Si襯底，將其完全除去。
非多孔Si單晶在該腐蝕液中的腐蝕速度極低，即使在78分鐘后，其腐蝕量也低于50 ，多孔層的腐蝕速度與上述非多孔Si單晶的腐蝕速度之比達(dá)到105以上，實(shí)際上，非多孔層的腐蝕量(幾十埃)對(duì)膜厚的減少可以忽略不計(jì)。也就是說，在除去200μm厚的多孔Si襯底和Si3N4層之后，在軟化點(diǎn)低的玻璃襯底上形成的單晶層仍能保持1.0μm厚。
此外，如果用阿比松臘或電子臘代替Si3N4層來覆蓋，則效果是同樣的，僅僅多孔化的Si襯底完全被除去。
實(shí)施例44將200μm厚的N型(100)單晶Si襯底在50%的HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化處理。這時(shí)，電流密度為100mA/cm2，多孔化速度為8.4μm/min，經(jīng)24分鐘，200μm厚的N型(100)Si襯底全部被多孔化。用液相生長(zhǎng)法在該N型(100)多孔Si襯底上低溫生長(zhǎng)10μm的Si外延生長(zhǎng)層。生長(zhǎng)條件如下溶劑Sn生長(zhǎng)溫度900℃生長(zhǎng)氣氛 H2生長(zhǎng)時(shí)間20分鐘其次，將光學(xué)研靡過的、軟化點(diǎn)在800℃左右的玻璃襯底與上述外延層的表面疊合，在氧氣氣氛中，750℃的溫度下，加熱0.5小時(shí)，使兩個(gè)襯底牢固地接合。
用等離子體CVD法淀積0.1μm的Si3N4，以覆蓋貼合的兩個(gè)襯底，通過反應(yīng)離子腐蝕，除去多孔Si襯底上的氮化膜。
其后，將該貼合的襯底在49%的氫氟酸中邊攪拌、邊選擇性地腐蝕。78分鐘后，只留下單晶Si層沒有被腐蝕，并以單晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕了多孔Si襯底，將其完全除去。
非多孔Si單晶在該腐蝕液中的腐蝕速度極低，即使在78分鐘后，其腐蝕量也低于50 ，多孔層的腐蝕速度與上述非多孔Si單晶的腐蝕速度之比達(dá)到105以上，實(shí)際上，非多孔層的腐蝕量(幾十埃)對(duì)膜厚的減少可以忽略不計(jì)。也就是說，在除去200μm厚的多孔Si襯底和Si3N4層之后，在玻璃襯底上形成的單晶Si層仍能保持10μm厚。
此外，如果用阿比松臘替代Si3N4層來覆蓋，則效果是同樣的，僅僅多孔化的Si襯底完全被除去。
實(shí)施例45將200μm厚的P型(100)單晶Si襯底在50%的HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化處理。這時(shí)，電流密度為100mA/cm2，多孔化速度為8.4μm/min，經(jīng)24分鐘后，200μm厚的P型(100)Si襯底全部被多孔化。用減壓CVD法在該P(yáng)型(100)多孔Si襯底上低溫生長(zhǎng)1.0μm的Si外延生長(zhǎng)層。淀積條件如下氣體源 SiH4800 SCCM攜帶氣體 H2150升/分溫度850℃壓力 1×10-2Torr
生長(zhǎng)速度3.3nm/sec其次，將光學(xué)研磨過的熔融石英玻璃襯底與上述外延生長(zhǎng)層的表面疊合，在氧氣氣氛中、800℃的溫度下，加熱0.5小時(shí)，使兩個(gè)襯底牢固地接合。
用等離子體CVD法淀積0.1μm的Si3N4，以覆蓋貼合的兩個(gè)襯底，通過反應(yīng)離子腐蝕，除去多孔Si襯底上的氮化膜。
其后，將該貼合的襯底在49%的氫氟酸中邊攪拌、邊選擇性地腐蝕。78分鐘后，只留下單晶Si層沒有被腐蝕，并以單晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕了多孔Si，將其完全除去。
非多孔Si單晶在該腐蝕液中的腐蝕速度極低，即使在78分鐘之后，其腐蝕量也低于50 ，多孔層的腐蝕速度與非多孔Si單晶的腐蝕速度之比達(dá)到105以上，實(shí)際上，非多孔層的腐蝕量(幾十埃)對(duì)膜厚的減少可以忽略不計(jì)。也就是說，在除去了200μm厚的多孔化Si襯底和Si3N4層之后，在石英玻璃襯底上形成的單晶Si層仍能保持1.0μm厚。
當(dāng)用SiH2Cl2作為氣體源時(shí)，雖然生長(zhǎng)溫度必須提高數(shù)十度，但是仍能保持多孔Si襯底所特有的快速腐蝕特性。
實(shí)施例46用CVD法在200μm厚的P型(100)Si襯底上生長(zhǎng)1μm的Si外延生長(zhǎng)層。淀積條件如下反應(yīng)氣體流量 SiH2Cl21000SCCMH2 230升/分鐘溫度1080℃壓力760Torr
時(shí)間2分鐘將這種襯底在50%的HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化處理。這時(shí)的電流密度為100mA/cm2，而且，這時(shí)的多孔化速度為8.4μm/min，經(jīng)24分鐘后，200μm厚的P型(100)Si襯底全部被多孔化。在上述陽(yáng)極化處理的過程中，只有P型(100)Si襯底被多孔化，而Si外延生長(zhǎng)層沒有發(fā)生變化。
其次，將光學(xué)研磨過的熔融石英玻璃襯底與這種外延生長(zhǎng)層的表面疊合，在氧氣氣氛中、800℃的溫度下加熱0.5小時(shí)，使兩個(gè)襯底牢固地接合。
用等離子體CVD法淀積0.1μm的Si3N4，以覆蓋貼合的兩個(gè)襯底，通過反應(yīng)離子腐蝕，除去多孔Si襯底上的氮化膜。
其后，將該貼合的襯底在49%的氫氟酸中邊攪拌、邊選擇性地腐蝕。78分鐘后，只留下單晶Si層沒有被腐蝕，并以單晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕了多孔Si，將其完全除去。
非多孔Si單晶在該腐蝕液中的腐蝕速度極低，即使在78分鐘后，其腐蝕量也低于50A，多孔層的腐蝕速度與非多孔Si單晶的腐蝕速度之比達(dá)到105以上，實(shí)際上，非多孔層的腐蝕量(幾十埃)對(duì)膜厚的減少可以忽略不計(jì)。也就是說，在除去了200μm厚的多孔化Si襯底和Si3N4層之后，石英玻璃襯底上形成的單晶Si層仍能保持1μm厚。
用透射式電子顯微鏡對(duì)截面觀察的結(jié)果認(rèn)定，Si層上沒有產(chǎn)生新的結(jié)晶缺陷，良好的結(jié)晶性得以保持。
實(shí)施例47用CVD法在200μm厚的P型(100)Si襯底上生長(zhǎng)0.5μm的Si外延層。淀積條件如下反應(yīng)氣體流量 SiH2Cl21000SCCMH2230升/分鐘溫度1080℃壓力80Torr時(shí)間1分鐘將該襯底在50%的HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化處理。這時(shí)的電流密度為100mA/cm2。而且，這時(shí)的多孔化速度為8.4μm/min，經(jīng)24分鐘后，200μm厚的P型(100)Si襯底全部被多孔化。在上述陽(yáng)極化處理過程中，只有P型(100)Si襯底被多孔化，而Si外延生長(zhǎng)層沒有發(fā)生變化。
其次，將光學(xué)研磨過的熔融石英玻璃襯底與上述外延生長(zhǎng)層的表面疊合，在氧氣氣氛中、800℃的溫度下加熱0.5小時(shí)，使兩個(gè)襯底牢固地接合。
用等離子體CVD法淀積0.1μm的Si3N4，以覆蓋貼合的兩個(gè)襯底，通過反應(yīng)離子腐蝕，除去多孔襯底上的氮化膜。
其后，將該貼合的襯底在49%的氫氟酸中邊攪拌、邊選擇性地腐蝕。78分鐘后，只留下單晶Si層沒有被腐蝕，并以單晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕了多孔Si襯底，將其完全除去。
非多孔Si單晶在該腐蝕液中的腐蝕速度極低，即使在78分鐘之后，腐蝕量也低于50 ，多孔層的腐蝕速度與非多孔Si單晶的腐蝕速度之比達(dá)到105以上，實(shí)際上，非多孔層的腐蝕量對(duì)膜厚的減少可以忽略不計(jì)。也就是說，在除去了200μm厚的多孔Si襯底和Si3N4層之后，在石英玻璃襯底上形成的單晶Si層仍能保持0.5μm厚。
用透射式電子顯微鏡觀察截面的結(jié)果認(rèn)定，Si層沒有產(chǎn)生新的結(jié)晶缺陷，良好的結(jié)晶性得以保持。
實(shí)施例48用質(zhì)子的離子注入法在200μm厚的P型(100)Si襯底表面形成1μm的N型Si層。H+的注入量為5×1015ions/cm2。
將這種襯底在50%的HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化處理。這時(shí)的電流密度為100mA/cm2。而且，這時(shí)的多孔化速度為8.4μm/min，經(jīng)24分鐘后，200μm厚的P型(100)Si襯底全部被多孔化。在上述陽(yáng)極化處理過程中，只有P型(100)Si襯底被多孔化，而N型Si層沒有發(fā)生變化。
其次，將光學(xué)研磨過的熔融石英玻璃襯底與上述N型Si層的表面疊合，在氧氣氣氛中，800℃的溫度下，加熱0.5小時(shí)，使兩個(gè)襯底牢固地接合。
用等離子體CVD法淀積0.1μm的Si3N4，以覆蓋貼合的兩個(gè)襯底，通過反應(yīng)離子腐蝕，除去多孔Si襯底上的氮化膜。
其后，將該貼合的襯底在49%的氫氟酸中邊攪拌、邊選擇性地腐蝕。78分鐘之后，只留下單晶Si層沒有被腐蝕，并以單晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕了多孔Si襯底，將其完全除去。
非多孔Si單晶在上述腐蝕液中的腐蝕速度極低，即使在78分鐘后，其腐蝕量也低于50 ，多孔層的腐蝕速度與非多孔Si單晶的腐蝕速度之比達(dá)到105以上，實(shí)際上，非多孔層的腐蝕量(幾十埃)對(duì)膜厚的減少可以忽略不計(jì)。也就是說，在除去200μm厚的多孔Si襯底和Si3N4層之后，石英玻璃襯底上形成的單晶Si層仍能保持1μm厚。
用透射式電子顯微鏡觀察截面的結(jié)果認(rèn)定，Si層上沒有產(chǎn)生新的結(jié)晶缺陷，良好的結(jié)晶性得以保持。
實(shí)施例49將200μm厚的P型(100)單晶Si襯底在HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化處理。陽(yáng)極化的條件如下外加電壓2.6V電流密度 30mA/cm2陽(yáng)極化溶液 HFH2OC2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間1.6小時(shí)多孔的厚度200μm孔隙率(porosity)56%用分子束外延生長(zhǎng)(MBEMolecular Beam Epitaxy)法在該P(yáng)型(100)多孔Si襯底上低溫成長(zhǎng)0.5μm的Si外延生長(zhǎng)層。淀積條件如下溫度700℃壓力 1×10-9Torr生長(zhǎng)速度0.1nm/sec。
其次，將表面形成有5000 厚的氧化層的第二Si襯底與上述外延層的表面疊合，在氧氣氣氛中、800℃的溫度下，加熱0.5小時(shí)，使兩個(gè)襯底牢固地接合。
其后，將該貼合的襯底在49%的氫氟酸中邊攪拌、邊選擇性腐蝕。62分鐘后，只留下單晶Si層沒有被腐蝕，并以單晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕了多孔Si襯底，將其完全除去。
非多孔Si單晶在該腐蝕液中的腐蝕速度極低，即使在62分鐘之后，其腐蝕量也低于50 ，多孔層的腐蝕速度與非多孔Si單晶的腐蝕速度之比達(dá)到105以上，實(shí)際上，非多孔層的腐蝕量(n+ )對(duì)膜厚的減少可以忽略不計(jì)。也就是說，在除去了200μm厚的多孔Si襯底之后，SiO2層上形成的單晶Si層仍能保持0.5μm厚。
用透射式電子顯微鏡觀察截面的結(jié)果認(rèn)定，Si層上沒有產(chǎn)生新的結(jié)晶缺陷，良好結(jié)晶性得以保持。
實(shí)施例50按照與實(shí)施例49同樣的方法將200μm厚的P型(100)單晶Si襯底在HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化處理。
用等離子體CVD法在該P(yáng)型(100)多孔Si襯底上低溫生長(zhǎng)0.5μm的Si外延生長(zhǎng)層。淀積條件如下氣體 SiH4高頻電功率100W溫度800℃壓力 1×10-2Torr生長(zhǎng)速度 2.5nm/sec其次，將表面形成有5000A厚的氧化層的第二Si襯底與上述外延層的表面疊合，在氧氣氣氛中，800℃的溫度下，加熱0.5小時(shí)，使兩個(gè)襯底牢固地接合。
其后，將該貼合的襯底在49%的氫氟酸中邊攪拌、邊選擇性地腐蝕。62分鐘后，只留下單晶Si層沒有被腐蝕，并以單晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕了多孔Si襯底，將其完全除去。
非多孔Si單晶在上述腐蝕液中的腐蝕速度極低，即使在62分鐘后，其腐蝕量也低于50 ，多孔層的腐蝕速度與非多孔Si單晶的腐蝕速度之比達(dá)到105以上，實(shí)際上，非多孔層的腐蝕量(幾十埃)對(duì)膜厚的減少可以忽略不計(jì)。也就是說，在除去200μm厚的多孔Si襯底之后，SiO2層上形成的單晶Si層仍能保持0.5m厚。
實(shí)施例50按照與實(shí)施例49同樣的方法將200μ厚的P型(100)單晶Si襯底在HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化處理。
用偏置濺射法在該P(yáng)型(100)多孔Si襯底上低溫生長(zhǎng)0.5μm的Si外延層。淀積條件如下RF頻率 100MHz高頻電功率600W溫度300℃氬氣壓力 8×10-3Torr生長(zhǎng)時(shí)間60分鐘靶直流偏壓-200V襯底直流偏壓 +5V其次，將表面形成有5000A厚的氧化層的第二Si襯底與上述外延層的表面疊合，在氧氣氣氛中、800℃的溫度下，加熱0.5小時(shí)，使兩個(gè)襯底牢固地接合。
其后，將該貼合的襯底在49%的氫氟酸中邊攪拌、邊選擇性地腐蝕。62分鐘后，只留下單晶Si層沒有被腐蝕，并以單晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕了多孔Si襯底，將其完全除去。
非多孔Si單晶在上述腐蝕液中的腐蝕速度極低，即使在62分鐘后，其腐蝕量也低于50 ，多孔層的腐蝕速度與非多孔Si單晶的腐蝕速度之比達(dá)到105以上，實(shí)際上，非多孔層的腐蝕量(幾十埃)對(duì)膜厚的減少可以忽略不計(jì)。也就是說，在除去200μm厚的多孔Si襯底之后，在SiO2層上形成的單晶Si層仍能保持0.5μm厚。
實(shí)施例52按照與實(shí)施例49同樣的方法將200μm厚的N型(100)單晶Si襯底在HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化處理。
用液相生長(zhǎng)法在該N型(100)多孔Si襯底上低溫生長(zhǎng)5μm的Si外延生長(zhǎng)層。生長(zhǎng)條件如下溶劑 Sn生長(zhǎng)溫度 900℃生長(zhǎng)氣氛 H2生長(zhǎng)時(shí)間 50分鐘其次，將表面形成有5000 厚的氧化層的第二Si襯底與上述外延層的表面疊合，在氧氣氣氛中、800℃的溫度下，加熱0.5小時(shí)，使兩個(gè)襯底牢固的接合。
其后，將該貼合的襯底在49%的氫氟酸中邊攪拌、邊選擇性地腐蝕。62分鐘之后，只留下單晶Si層沒有被腐蝕，并以單晶Si作為阻止腐蝕的材料，選擇性地腐蝕了多孔Si，將其完全除去。
對(duì)于非多孔性Si單晶，該腐蝕液的腐蝕速度是極低的，經(jīng)62分鐘后才為50埃以下，和多孔層的腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上。非多孔層的腐蝕量(數(shù)十埃)在實(shí)際上對(duì)膜厚的減少可忽略不計(jì)。于是有200微米厚度的已多孔化的Si襯底被除去，在SiO2層上可形成5μm厚的單晶Si層。
實(shí)施例53把200微米厚的P型(100)單晶Si襯底，與實(shí)施例49一樣在HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。在該P(yáng)型(100)多孔Si襯底上用減壓CVD法低溫生長(zhǎng)成1.0微米的硅外延層。淀積條件如下氣體源SiH4，運(yùn)載氣體H2溫度850℃，壓力1×10-2乇生長(zhǎng)速度3.3毫微米/秒接著將已在表面上形成5000埃厚氧化層的第二個(gè)Si襯底重疊在該外延層的表面上，在氧氣氣氛中800℃加熱0.5小時(shí)，使二個(gè)襯底牢固地接合在一起。
然后，把該已粘合的襯底放在49%的氫氟酸中一邊攪拌一邊作選擇性腐蝕。經(jīng)62分鐘后，只留下單晶Si層未被腐蝕掉，將單晶Si作為不腐蝕的材料，而多孔性Si襯底經(jīng)選擇性腐蝕全部被除掉。
對(duì)于非多孔性Si單晶，該腐蝕液的腐蝕速度極慢，62分鐘后才為50埃以下。和多孔性層的腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上。非多孔層的腐蝕量(數(shù)十埃)在實(shí)用中，使膜厚的減少可忽略不計(jì)。即是除去200微米厚的多孔化了的Si襯底，在SiO2層上可形成1.0μm厚的單晶Si層。把SiH2Cl2作為氣體源時(shí)，雖然需要把生長(zhǎng)溫度提高幾十度，但在多孔性襯底上保持了加速腐蝕的特性。
實(shí)施例54在200微米厚的P型(100)Si襯底上，用減壓CVD法生長(zhǎng)1微米的Si外延層。淀積條件如下反應(yīng)氣體流量SiH2CL21000SCCMH2230升/分鐘，溫度1080℃，壓力80乇，時(shí)間2分鐘把該襯底放在50%的HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。這時(shí)電流密度為100mA/cm2。并且這時(shí)多孔化速度為8.4微米/分鐘，用24分鐘使整個(gè)200微米厚的P型(100)Si襯底多孔化。如前所述的陽(yáng)極化后，只是P型(100)Si襯底被多孔化，而Si外延層不變。接著把已在表面形成5000埃厚的氧化層的第2個(gè)Si襯底重疊在該外延層表面，在800℃，氧氣氛中，加熱0.5小時(shí)，使二者的襯底被牢固地接合在一起。
然后在49%氫氟酸中一邊攪拌一邊對(duì)已粘合的襯底作選擇性腐蝕。62分鐘后只是單晶Si層留下未被腐蝕，將單晶硅作為不腐蝕的材料，而多孔性Si襯底經(jīng)選擇性腐蝕被全部除掉。
對(duì)于非多孔性Si單晶，該腐蝕液的腐蝕速度是極低的，62分鐘后不足50埃，與多孔層的腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上，非多孔性層的腐蝕量(數(shù)十埃)在實(shí)用上使膜厚的減少可忽略。即是除去200微米厚多孔化了的Si襯底，在SiO2層上形成1.0μm厚的單晶Si層。
通過透射式電子顯微鏡對(duì)截面觀察結(jié)果認(rèn)定，在Si層上未引起新的晶體缺陷，保持了良好的結(jié)晶性。
實(shí)施例55
在200微米厚的P型(100)Si襯底上，用常壓CVD法使Si外延層生長(zhǎng)5微米。淀積條件如下反應(yīng)氣體流量SiHO2Cl2，1000SCCM，H2230升/分鐘溫度1080℃壓力760乇時(shí)間1分鐘與實(shí)施例49一樣把該襯底置于HF溶液進(jìn)行陽(yáng)極化。通過前述的陽(yáng)極化，只是P型(100)Si襯底被多孔化，Si外延層不發(fā)生變化。
接著把已在表面形成5000埃厚的氧化層的第2個(gè)Si襯底重疊在該外延層表面上，在氧氣氛中800℃加熱0.5小時(shí)，使二個(gè)襯底被牢固地接合在一起。
然后，把已粘合的襯底置于49%的氫氟酸中一邊攪拌一邊進(jìn)行選擇性的腐蝕，62分鐘后，只剩下單晶Si層未被腐蝕，作為不腐蝕的材料。而多孔性Si襯底經(jīng)選擇性腐蝕被全部除掉。
對(duì)非多孔性Si單晶，該腐蝕液對(duì)其腐蝕的速度極低，62分鐘后是50埃以下，與多孔層的腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上，非多孔層的腐蝕量(數(shù)十埃)在實(shí)用中使膜厚的減少可忽略。即是除去了200微米厚多孔化了的Si襯底，可在SiO2層上形成5μm厚的單晶Si層。
通過透射式電子顯微鏡對(duì)截面觀察結(jié)果認(rèn)定，在Si層上未引起新的晶體缺陷，保持了良好的結(jié)晶性。
實(shí)施例56在200微米厚的P型(100)Si襯底表面上，通過質(zhì)子的離子注入形成1微米的N型Si層。H+注入量為5×1015(ions/cm2)。
把該襯底置于50%的HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。這時(shí)電流密度為100mA/cm2并且這時(shí)多孔化速度為8.4μm/分鐘，使厚200微米的P型(100)Si襯底整體，用24分鐘全被多孔化。前述的該陽(yáng)極化，僅使P型(100)Si襯底被多孔化，N型Si層無變化。
接著，把表面已形成5000埃厚氧化層的第二個(gè)Si襯底重疊在該N型Si層表面上。在氧氣氛中，800℃加熱0.5小時(shí)，使二個(gè)襯底被牢固地接合在一起。
然后把該已粘合的襯底置于49%的氫氟酸中，一面攪拌一面作選擇性腐蝕。62分鐘后，只剩下單晶Si層未被腐蝕掉，將單晶Si作為不腐蝕材料，多孔性Si襯底經(jīng)選擇性腐蝕被完全除掉了。
對(duì)于非多孔性Si單晶，該腐蝕液對(duì)其的腐蝕速度是極低的，62分鐘后為50埃以下，與多孔性層的腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上。非多孔性層的腐蝕量(數(shù)十埃)在實(shí)用上，使膜厚的減少可忽略。即是除去200微米厚被多孔化了的Si襯底，可在SiO2層上形成1.0μm厚的單晶Si層。
通過透射式電子顯微鏡對(duì)截面觀察結(jié)果認(rèn)定，在Si層上未產(chǎn)生新的晶體缺陷，保持了良好的結(jié)晶性。
實(shí)施例57把200微米厚的P型(100)單晶Si襯底置于50%的HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。這時(shí)電流密度是100mA/cm2，多孔化速度約8.4μm/分鐘，用24分鐘使200微米厚的P型(100)Si襯底整體被多孔化。
用MBE(分子束外延)法，在該P(yáng)型(100)多孔性Si襯底上低溫生長(zhǎng)0.5微米Si外延層。淀積條件如下
溫度700℃，壓力1×10-9乇，生長(zhǎng)速度0.1毫微米/秒接著使該外延層表面熱氧化50毫微米。使經(jīng)光學(xué)研磨的熔融石英玻璃襯底重疊在該熱氧化膜上，在氧氣氛中，以800℃經(jīng)0.5小時(shí)加熱，二個(gè)襯底被牢固接合在一起。
用減壓CVD法淀積上0.1μm厚的Si3N4，被覆已粘合的二張襯底，通過反應(yīng)性離子腐蝕只是去掉多孔性襯底上的氮化膜。
然后，把該已粘合的襯底置于49%的氫氟酸中作選擇性腐蝕。78分鐘后，只有單晶Si層未被腐蝕掉，單晶Si作為不腐蝕材料，而多孔性Si則經(jīng)選擇性腐蝕全部除掉。
對(duì)于非多孔性Si單晶，該腐蝕液對(duì)其腐蝕的速度極慢，78分鐘為50埃以下。與多孔層腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上。非多孔性層的腐蝕量(數(shù)十埃)使其膜厚的減少在實(shí)用上可忽略不計(jì)。即是200微米厚的多孔化了的Si襯底被除去，去掉Si3N4層后，在石英玻璃襯底上可形成0.5μm厚的單晶Si層。
通過透射式電子顯微鏡觀察截面結(jié)果認(rèn)定，在Si層上未引起新的晶體缺陷，保持了良好的結(jié)晶性。
實(shí)施例58把200微米厚的P型(100)單晶硅襯底置于50%HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。這時(shí)，電流密度是100mA/cm2，多孔化速度約8.4μm/分鐘。經(jīng)24分鐘、200微米厚的P型(100)Si襯底整體被多孔化。在該P(yáng)型(100)多孔性Si襯底上，用等離子體CVD法低溫生長(zhǎng)5微米Si外延層。淀積條件為氣體SiH4，高頻電功率100W，溫度800℃
壓力1×10-2乇生長(zhǎng)速度2.5毫微米/秒。
接著，將該外延層表面熱氧化50毫微米。把已進(jìn)行了光學(xué)研磨的軟化點(diǎn)在500℃附近的玻璃襯底重疊在該熱氧化膜上，在氧氣氛中，以450℃經(jīng)0.5小時(shí)加熱，使二襯底被牢固地接合在一起。
用等離子體CVD法淀積0.1μm的Si3N4覆蓋已粘合的二張襯底，只有多孔性襯底上的氮化膜通過反應(yīng)性離子腐蝕被除掉。
然后，在49%的氫氟酸中對(duì)該已粘合的襯底作選擇性腐蝕。78分鐘后，只有單晶Si層未被腐蝕掉。單晶Si作為不腐蝕的材料，多孔性Si襯底則經(jīng)選擇性腐蝕全被除掉。
對(duì)于非多孔性Si單晶，該腐蝕液對(duì)其腐蝕的速度極低，78分鐘后為50埃以下，與多孔層腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上。非多孔層的腐蝕量(數(shù)十埃)使其膜厚的減少在實(shí)用上可忽略不計(jì)。即是200微米厚的多孔化了的Si襯底被除掉，去掉Si3N4層后，可在低軟化點(diǎn)玻璃襯底上形成5μm厚的單晶Si層。
實(shí)施例59把200微米厚的P型(100)單晶Si襯底置于50%的HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。這時(shí)，電流密度為100mA/cm2多孔化速度約8.4μm/分鐘。經(jīng)過24分鐘，200微米厚的P型(100)Si襯底整體被多孔化。在該P(yáng)型(100)多孔性Si襯底上，通過熱CVD法使其低溫生長(zhǎng)5微米的Si外延層。淀積條件如下氣體SiH4(0.6升/分鐘) H2(100升/分鐘)溫度850℃壓力50乇生長(zhǎng)速度0.1μm/分鐘接著使該外延層表面作50毫微米的熱氧化，把經(jīng)光學(xué)研磨過的軟化點(diǎn)在500℃附近的玻璃襯底重疊在該熱氧化膜上，在氧氣氛中，以450℃經(jīng)0.5小時(shí)加熱，使二個(gè)襯底被牢固地接合在一起。
用等離子體CVD法淀積0.1μm的Si3N4，使已粘合在一起的二張襯底被覆蓋，只有多孔性襯底上的氮化膜經(jīng)反應(yīng)性離子腐蝕除掉。
然后，在49%的氫氟酸中選擇性腐蝕該已粘合的襯底。78分鐘后，僅留下未被腐蝕的單晶Si層。單晶Si作為不腐蝕的材料。多孔性Si襯底經(jīng)選擇性腐蝕被全部除去了。
對(duì)于非多孔性Si單晶，該腐蝕液對(duì)其腐蝕的速度極低，78分鐘后不足500埃。與多孔性層腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上。非多孔性的腐蝕量(數(shù)十埃)，使其膜厚的減少在實(shí)用上可忽略不計(jì)。即是200微米厚的多孔化了的Si襯底被除去，除去Si3N4層以后，在低軟化點(diǎn)玻璃襯底上可形成5μm厚的單晶Si層。
并且，取代Si3N4層用阿比松蠟(アピエゾンワツクス)或愛萊克特龍蠟(エレクトロンワシクス)覆蓋時(shí)具有同樣效果，只有多孔化了的Si襯底被完全除掉。
實(shí)施例60把200微米厚的P型(100)單晶Si襯底置于50%的HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。這時(shí)，電流密度為100mA/cm2，多孔化的速度約8.4μm/分鐘。用24分鐘，200微米厚的P型(100)Si襯底整體被多孔化。在該P(yáng)型(100)多孔化Si襯底上，用偏置濺射法低溫生長(zhǎng)1.0微米的Si外延層。淀積條件如下RF頻率100MHz高頻電功率600W，溫度300℃ Ar氣體壓力8×10-3乇生長(zhǎng)時(shí)間20分鐘靶直流偏壓-200V襯底直流偏壓+5V接著，使該外延層表面熱氧化50毫微米。把經(jīng)光學(xué)研磨的軟化點(diǎn)在500℃附近的玻璃襯底重疊在該熱氧化膜上，在氧氣氛中，以450℃，經(jīng)0.5小時(shí)加熱，使二個(gè)襯底被牢固地接合在一起。
用等離子體CVD法淀積0.1μm的Si3N4，覆蓋已互相粘合的二張襯底，只有多孔性襯底上的氮化膜被反應(yīng)性離子腐蝕除去。
然后，將已粘合的襯底置于49%氫氟酸中作選擇性腐蝕。78分鐘后，只剩下單晶Si層未被腐蝕。將單晶Si作為不腐蝕材料，多孔性Si襯底經(jīng)選擇性的腐蝕被全部除掉。
對(duì)于非多孔性Si單晶，該腐蝕液對(duì)其腐蝕的速度極為綏慢，78分鐘后為50埃以下，與多孔性層腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上。非多孔性層的腐蝕量(數(shù)十埃)使其膜厚的減少在實(shí)用上可忽略不計(jì)。即是200微米厚多孔化了的Si襯底被除去，去掉Si3N4層以后，在低融點(diǎn)玻璃襯底上可形成100μm厚的單晶Si層。
并且用阿比松蠟或愛萊特龍蠟取代Si3N4層作覆蓋時(shí)效果相同，只有多孔化了的Si襯底被完全除去。
實(shí)施例61把200微米厚的N型(100)單晶Si襯底置于50%的HF溶液進(jìn)行陽(yáng)極化。這時(shí)，電流密度為100mA/cm2，多孔化速度約8.4μm/分鐘，經(jīng)24分鐘，200微米厚的N型(100)Si襯底整體被多孔化。在該N型(100)多孔化Si襯底上，用液相生長(zhǎng)法低溫生長(zhǎng)10微米的Si外延層。生長(zhǎng)條件如下
溶液Sn 生長(zhǎng)溫度900℃，生長(zhǎng)氣氛H2生長(zhǎng)時(shí)間20分鐘接著使該外延層表面熱氧化50毫微米。把經(jīng)光學(xué)研磨的軟化點(diǎn)在800℃附近的玻璃襯底重疊在該熱氧化膜上。在氧氣氛中以750℃經(jīng)0.5小時(shí)加熱，兩者的襯底被牢固地接合在一起。
用減壓CVD法淀積0.1μm的Si3N4，覆蓋已相互粘合的二張襯底，只有多孔襯底上氮化膜經(jīng)反應(yīng)性離子腐蝕除掉。
然后，把已粘合的襯底在49%的氫氟酸中作選擇性腐蝕。78分鐘后，只剩下單晶Si層未被腐蝕。單晶Si作為不腐蝕的材料。多孔性Si襯底經(jīng)選擇性腐蝕被完全除去。
對(duì)于非多孔性Si單晶該腐蝕液對(duì)其腐蝕的速度極低，78分鐘后為50埃以下與多孔性層腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上。非多孔性層的腐蝕量(數(shù)十埃)使其膜厚的減少在實(shí)用上用可忽略不計(jì)。即是200微米厚的多孔化了的Si襯底被除去。去掉Si3N4層后，在玻璃襯底上形成10μm厚的單晶Si層。
并且用阿比松蠟或愛萊克特龍蠟代替Si3N4層進(jìn)行覆蓋時(shí)效果不變。只有多孔化了的Si襯底被完全除去。
實(shí)施例62在200微米厚的P型(100)Si襯底上，用CVD法生長(zhǎng)0.5微米的Si外延層。淀積條件為反應(yīng)氣體流量SiH2Cl21000SCCMH2230升/分鐘溫度1080℃壓力80乇時(shí)間1分鐘把該襯底置于50%的HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。這時(shí)，電流密度為100mA/cm2，多孔化速度約8.4μm/分鐘，經(jīng)24分鐘，200微米厚的P型(100)Si襯底整體被多孔化。如前所述的陽(yáng)極化只使P型(100)Si襯底多孔化，而Si外延層則無變化。接著，把該外延層表面熱氧化50毫微米。把經(jīng)光學(xué)研磨過的熔融石英玻璃重疊在該熱氧化膜上，在氧氣氛中，以800℃，經(jīng)0.5小時(shí)加熱，使二者襯底牢固地接合在一起。
用減壓CVD法淀積0.1μm的Si3N4，覆蓋二張已粘合的襯底，只有多孔性襯底上的氮化膜經(jīng)反應(yīng)性離子腐蝕除掉。
然后，在49%的氫氟酸中選擇性腐蝕已粘合的襯底。78分鐘后，只剩下單晶Si層未被腐蝕。將單晶Si作為不腐蝕的材料。而多孔性Si襯底則經(jīng)選擇性腐蝕全部除掉。
對(duì)于非多孔性Si單晶，該腐蝕液對(duì)其腐蝕的速度是極慢的，78分鐘后50埃以下。與多孔性層腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上。非多孔性層的腐蝕量(數(shù)十埃)使其膜厚的減少在實(shí)用上可忽略不計(jì)。即是200微米厚的多孔化了的Si襯底被除去。去掉Si3N4層后，在玻璃襯底上可形成0.5μm的單晶Si層。
并且，用阿比松蠟或愛萊克特龍蠟替代此Si3N4層進(jìn)行覆蓋時(shí)效果不變，只有多孔化了的Si襯底被完全除去。
通過透射式電子顯微鏡對(duì)截面作觀察的結(jié)果認(rèn)定，在Si層上未產(chǎn)生新的晶體缺陷，保持了良好的結(jié)晶性。
實(shí)施例63在200微米厚P型(100)Si襯底表面，通過質(zhì)子的離子注入形成1微米的N型Si層。H+注入量是5×1015(ions/cm2)。將該襯底置于50%的HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。這時(shí)，電流密度為100mA/cm2多孔化速度約為8.4μm/分鐘。200微米厚的P型(100)Si襯底全體經(jīng)24分鐘被多孔化。通過前述的陽(yáng)極化;只有P型(100)Si襯底被多孔化而N型Si層則無變化。接著對(duì)該N型單晶層表面作50毫微米的熱氧化處理，把經(jīng)光學(xué)研磨的熔融石英玻璃襯底重疊在該熱氧化膜上，在氧氣氛中，以800℃，經(jīng)0.5小時(shí)加熱，使二個(gè)襯底被相互牢固地接合在一起。
用減在CVD法淀積0.1μm的Si3N4，使已粘合的二張襯底被覆蓋。只有多孔性襯底上的氮化膜經(jīng)反應(yīng)性離子腐蝕除去。然后，把已粘合的襯底在49%氫氟酸中作選擇性腐蝕。78分鐘后，只剩下單晶硅層未被腐蝕。將單晶Si作為不腐蝕材料。而多孔性Si襯底則經(jīng)選擇性腐蝕被全部除去。
對(duì)于非多孔性Si單晶，該腐蝕液對(duì)其腐蝕的速度極低，78分鐘后為50埃以下。與多孔性層腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上。非多孔性層的腐蝕量(數(shù)十埃)使其膜厚的減少量在實(shí)用上可忽略不計(jì)。即是200微米厚的多孔化了的Si襯底被除去。去掉Si3N4層后，在玻璃襯底上可形成1.0μm厚的單晶硅層。
并且用阿比松蠟或愛萊克特龍蠟替代Si3N4層進(jìn)行覆蓋時(shí)，效果不變。只有多孔化了的Si襯底可以被完全除掉。
通過透射式電子顯微鏡對(duì)截面的觀察結(jié)果認(rèn)定，在Si層上未引起新的晶體缺陷，保持了良好的結(jié)晶性。
實(shí)施例64把200微米厚的P型(100)單晶Si襯底置于HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化，條件如下外加電壓2.6(V)，電流密度30(mA.cm-2)。
陽(yáng)極化溶液HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間1.6(小時(shí))，多孔性Si的厚度200(μm)孔隙率56(%)利用MBE(分子束外延)法在該P(yáng)型(100)多孔性Si襯底上低溫生長(zhǎng)0.5微米的Si外延層。淀積條件為溫度700℃，壓力1×10-9乇，生長(zhǎng)速度0.1毫微米/秒接著在該外延層表面形成1000埃的氧化層，并在該氧化層表面上疊合上另外一個(gè)表面上已形成5000埃氧化層的Si襯底。在氧氣氛中，以800℃經(jīng)0.5小時(shí)熱處理，使二者的Si襯底被牢固地貼合在一起。
然后，把已粘合的襯底置于49%氫氟酸中邊攪拌邊作選擇性腐蝕。78分鐘后，只留下單晶Si未被腐蝕。把單晶Si作為不腐蝕的材料。而多孔性Si襯底經(jīng)選擇性腐蝕則被完全除掉。
對(duì)于非多孔性Si單晶，該腐蝕液對(duì)其腐蝕的速度是極為緩慢的，78分鐘后為50埃以下與多孔性層腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上，非多孔性層的腐蝕量(數(shù)十埃)使其膜厚的減少在實(shí)用上可忽略不計(jì)。即是200微米厚的多孔化了的Si襯底被除去，在SiO2上形成0.5μm厚的單晶Si層。用透射式電子顯微鏡對(duì)襯底截面觀察結(jié)果認(rèn)定，在Si層上未引起新的晶體缺陷，保持了良好的結(jié)晶性。
實(shí)施例65把200微米厚的P型(100)單晶Si襯底置于HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。其條件為
外加電壓2.6(V) 電流密度30(mA.cm-2)陽(yáng)極化溶液HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1，時(shí)間1.6(小時(shí))，多孔性Si的厚度200(μm)孔隙率56(%)在該P(yáng)型(100)多孔性Si襯底上利用等離子體CVD法，低溫生長(zhǎng)0.5微米的Si外延層。淀積條件如下氣體SiH4，高頻電功率100W溫度800℃ 壓力1×10-2乇生長(zhǎng)速度2.5毫微米/秒接著，在該外延層表面形成1000埃的氧化層并在該氧化層表面上重迭上另一個(gè)表面已形成5000埃氧化層的Si襯底，在氧氣氛中，以800℃，經(jīng)0.5小時(shí)加熱，使二個(gè)Si襯底被牢固地接合在一起。
然后，把該已粘合了的襯底放在49%氫氟酸中，一邊攪拌一邊作選擇性腐蝕。78分鐘后，只剩下單晶Si層未被腐蝕。將單晶Si作為不腐蝕材料。多孔性Si襯底全部經(jīng)選擇性腐蝕除掉。對(duì)于非多孔性Si單晶，該腐蝕液對(duì)其腐蝕的速度是極低的。78分鐘后為50埃以下。與多孔性層腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上。非多孔性層的腐蝕量(數(shù)十埃)，使其膜厚的減少在實(shí)用上可忽略不計(jì)。即是200微米厚的多孔化了的Si襯底被除掉。在SiO2上形成0.5μm厚的單晶Si層。
實(shí)施例66把200微米厚的P型(100)單晶Si襯底置于HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化，條件如下外加電壓2.6(V)，電流密度30mA.(cm-2)
陽(yáng)極化溶液HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間1.6(小時(shí))，多孔性Si的厚度200(μm)孔隙率56(%)利用偏置濺射法，在該P(yáng)型(100)多孔性Si襯底上低溫生長(zhǎng)0.5微米的Si外延層。淀積條件如下RF頻率100MHz，高頻電功率600W溫度300℃，Ar氣體壓力8×10-3乇生長(zhǎng)時(shí)間60分鐘，靶直流偏壓-200V襯底直流偏壓+5V接著在該外延層表面形成1000埃的氧化層。并在該氧化層表面上重迭上另一個(gè)表面已形成5000埃氧化層的Si襯底。在氧氣氛中，以800℃，經(jīng)0.5小時(shí)加熱，使二者Si襯底被牢固地接合在一起。
然后，把已粘合了的襯底置于49%氫氟酸中一邊攪拌一邊進(jìn)行選擇性腐蝕。78分鐘后，僅留下單晶硅未被腐蝕掉。將單晶Si作為不腐蝕的材料。多孔性Si襯底經(jīng)選擇性腐蝕全部除掉。對(duì)于非多孔性Si單晶，該腐蝕液對(duì)其腐蝕的速度極低，78分鐘后為50埃以下。與多孔性層腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上。非多孔性層的腐蝕量(數(shù)十埃)使其膜厚的減少在實(shí)用上可忽略不計(jì)。即是200微米厚的多孔化了的Si襯底被除去，在SiO2上形成0.5μm厚的單晶Si層。
實(shí)施例67把200微米厚的N型(100)單晶Si襯底置于HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。其條件如下外加電壓2.6(V)，電流密度30(mA.cm-2)
陽(yáng)極化溶液HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間1.6(小時(shí))多孔性Si的厚度200(mm)孔隙率56(%)利用液相生長(zhǎng)法在該N型(100)多孔性Si襯底上低溫生長(zhǎng)5微米Si外延層。生長(zhǎng)條件如下溶液Sn生長(zhǎng)溫度900℃，生長(zhǎng)氣氛H2，生長(zhǎng)時(shí)間50分鐘接著在該外延層的表面上形成1000埃的氧化層。并在該氧化層表面上重迭上另一個(gè)表面已形成5000埃氧化層的Si襯底。在氧氣氛中，以800℃，經(jīng)0.5小時(shí)加熱，使二者的Si襯底牢固地接合在一起。
然后把已粘合的襯底放在49%的氫氟酸中一邊攪拌一邊作選擇性腐蝕。78分鐘后，只剩下單晶Si層未被腐蝕。將單晶Si作為不腐蝕的材料，而多孔性Si襯底經(jīng)選擇性腐蝕則被完全除掉。
對(duì)于非多孔性Si單晶，該腐蝕液對(duì)其腐蝕的速度極低。78分鐘后為50埃以下。與多孔性層腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上。非多孔性層的腐蝕量(數(shù)十埃)使其膜厚的減少在實(shí)用上可忽略不計(jì)。即是200微米厚的多孔化了的Si襯底被除去。在SiO2上可形成5μm厚的單晶Si層。
實(shí)施例68把200微米厚的P型(100)單晶Si襯底置于HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。其條件如下外加電壓2.6(V)、電流密度30(mA.cm-2)
陽(yáng)極化溶液HF∶H2O∶C2N5OH＝1∶1∶1時(shí)間1.6小時(shí)，多孔性Si的厚度200μm孔隙率56(%)利用減壓法CVD在該P(yáng)型(100)多孔性Si襯底上生長(zhǎng)1.0微米的Si外延層。其淀積條件如下氣體源SiH4，運(yùn)載氣體H2溫度850℃，壓力1×10-2乇生長(zhǎng)速度3.3毫微米/秒接著在該外延層表面形成1000埃的氧化層并且在該氧化層表面上重迭上另一個(gè)表面已形成5000埃氧化層的Si襯底。在氧氣氛中，以800℃，經(jīng)0.5小時(shí)熱處理，使二者的Si襯底被牢固地接合在一起。
然后，把該已粘合的襯底放在49%的氫氟酸中一邊攪拌一邊作選擇性腐蝕。78分鐘后，只剩下單晶Si層未被腐蝕，將單晶Si作為不腐蝕的材料。而多孔性Si襯底經(jīng)選擇性腐蝕則被完全除去。
對(duì)于非多孔性Si單晶，該腐蝕液對(duì)其腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上。非多孔性層的腐蝕量(數(shù)十埃)使其膜厚的減少在實(shí)用上可忽略不計(jì)。即是200微米厚多孔化了的Si襯底被除去。在SiO2上可形成1.0μm厚的單晶Si層。用SiH2Cl2作為氣體源時(shí)，雖然需要使生長(zhǎng)溫度提高幾十度，但在多孔性襯底上，特有的加速腐蝕特性仍被保持。
實(shí)施例69利用減壓CVD法，在200微米厚的P型(100)Si襯底上生長(zhǎng)1微米的Si外延層。淀積條件如下
反應(yīng)氣體流量SiH2Cl21000SCCMH2230升/分鐘溫度1080℃，壓力80乇時(shí)間2分鐘把該襯底置于50%的HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化處理。這時(shí)，電流密度為100mA/cm2，多孔化速度8.4μm/分鐘。經(jīng)24分鐘200微米厚的P型(100)Si襯底整體被多孔化。經(jīng)前述的陽(yáng)極化，只有P型(100)Si襯底被多孔化，而Si外延層無變化。
接著在該外延層表面形成1000埃的氧化層。并且在該氧化層表面上重迭上另一個(gè)表面形成了5000埃氧化層的Si襯底。在氧氣氛中，以800℃，經(jīng)0.5小時(shí)加熱，使二者的Si襯底被牢固地接合在一起。
然后把該已粘合的襯底置于49%的氫氟酸中一邊攪拌一邊作選擇性腐蝕。78分鐘后，只剩下單晶Si層未被腐蝕。將單晶Si作為不腐蝕材料。而多孔性Si襯底經(jīng)選擇性腐蝕全部被除掉。
對(duì)于非多孔性Si單晶，該腐蝕液對(duì)其腐蝕的速度極低，78分鐘后為50埃以下。與多孔性層腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上。非多孔性腐蝕量(數(shù)十埃)使其膜厚的減少在實(shí)用上可忽略不計(jì)。即是200微米厚的多孔化了的Si襯底被除去。在SiO2上可形成1.0μm厚的單晶Si層。
用透射式電子顯微鏡對(duì)截面觀察結(jié)果認(rèn)定，在Si層上沒有產(chǎn)生新的晶體缺陷，保持了良好的結(jié)晶性。
實(shí)施例70用常壓CVD法在200微米厚的P型(100)Si襯底上，生長(zhǎng)5微米的Si外延層。淀積條件為
反應(yīng)氣體流量SiH2Cl2，1000SCCMH2230升/分鐘溫度1080℃壓力760乇，時(shí)間1分鐘把上述Si襯底置于HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。其條件如下外加電壓2.6(V) 電流密度30(mA.cm-2)陽(yáng)極化溶液HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間1.6(小時(shí))多孔性厚度200(μm)孔隙率56(%)通過前述陽(yáng)極化，只有P型(100)Si襯底被多孔化Si外延層無變化。
接著在該外延層的表面上形成1000埃的氧化層并且在該氧化層表面上重迭上另一個(gè)表面已形成5000埃的氧化層的Si襯底。在氧氣氛中，以800℃，經(jīng)0.5小時(shí)加熱使二個(gè)Si襯底被牢固地接合在一起。
然后，把該已粘合的襯底放在49%氫氟酸中一邊攪拌一邊作選擇性腐蝕。78分鐘后，只剩下單晶Si層未被腐蝕，將單晶Si作為不腐蝕的材料，而多孔性Si襯底經(jīng)選擇性腐蝕被完全除去。
對(duì)于非多孔性Si單晶，該腐蝕液對(duì)其腐蝕的速度極其緩慢，78分鐘后為50埃以下，與多孔性層的腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上。非多孔性層的腐蝕量(數(shù)十埃)，使其膜厚的減少在實(shí)用上可忽略不計(jì)。即是200微米厚的多孔化了的Si襯底被除去，在SiO2上可形成5μm厚單晶Si層。用透射式電子顯微鏡對(duì)截面觀察結(jié)果認(rèn)定，在Si層上未產(chǎn)生新的晶體缺陷，保持了良好的結(jié)晶性。
實(shí)施例71用質(zhì)子的離子注入，在200微米厚的P型(100)Si襯底表面形成1微米的N型Si層。H+注入量是5×1015(ions/cm2)。將該襯底置于50%的HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。這時(shí)，電流密度是100mA/cm2多孔化速度為8.4μm/分鐘。用24分鐘使200微米厚的P型(100)Si襯底整體被多孔化。通過前述的陽(yáng)極化，只有P型(100)Si襯底被多孔化，在N型Si層上無變化。
接著在該N型Si層表面形成1000埃的氧化層。并且在該氧化層表面上重迭上另一個(gè)表面已形成了5000埃氧化層的Si襯底，在氧氣氛中，以800℃，經(jīng)0.5小時(shí)加熱，使二個(gè)Si襯底被牢固地接合在一起。
然后，將已粘合的襯底放在49%氫氟酸中一邊攪拌一邊作選擇性腐蝕。78分鐘后，只剩下單晶Si層未被腐蝕。將單晶硅作為不腐蝕的材料。而多孔性Si襯底則經(jīng)選擇性腐蝕被完全除掉。
對(duì)于非多孔性Si單晶，該腐蝕液對(duì)其腐蝕的速度極為低下，78分鐘后為50埃以下，與多孔性層的腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上。非多孔性層的腐蝕量(數(shù)十埃)使其膜厚的減少在實(shí)用上可忽略不計(jì)。即是200微米厚多孔化了的Si襯底被除去，在SiO2上形成1.0μm厚的單晶Si層。
用透射式電子顯微鏡對(duì)截面的觀察結(jié)果認(rèn)定，在Si層上未引起新的晶體缺陷，保持了良好的結(jié)晶性。
實(shí)施例72把200微米厚的P型(100)單晶Si襯底置于50%的HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。這時(shí)，電流密度為100mA/cm2，多孔化速度為8.4μm/分鐘，經(jīng)24分鐘，200微米厚的P型(100)Si襯底整體被多孔化。
利用分子束外延(MBE)法在該P(yáng)型(100)多孔性Si襯底上低溫生長(zhǎng)0.5微米的Si外延層。淀積條件如下溫度700℃ 壓力1×10-9乇生長(zhǎng)速度0.1毫微米/秒接著把表面經(jīng)光學(xué)研磨了的熔融石英玻璃襯底重迭在該外延層表面上，在氧氣氛中，以800℃，經(jīng)0.5小時(shí)加熱，使二個(gè)襯底被牢固地接合在一起。
用等離子CVD法淀積1μm的Si3N4，覆蓋已粘合的二張襯底，只有多孔性襯底上氮化膜被反應(yīng)性離子腐蝕除去。然后，把該已粘合的襯底放入氫氟酸和酒精混合液(10∶1)中不攪拌地進(jìn)行選擇性腐蝕。82分鐘后，只有單晶Si層剩下未被腐蝕。單晶Si作為不腐蝕材料。多孔性Si襯底被選擇性腐蝕全部除去。
對(duì)于非多孔性Si單晶，該腐蝕液對(duì)其腐蝕的速度極低，82分鐘后為50埃以下。與多孔性層的腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上。非多孔性層的腐蝕量(數(shù)十埃)使其膜厚的減少在實(shí)用上可忽略不計(jì)。即是200微米厚多孔化了的Si襯底被除去。去掉Si3N4層以后，在玻璃襯底上可形成0.5μm厚的單晶Si層。
用透射式電子顯微鏡對(duì)截面觀察結(jié)果認(rèn)定，在Si層未產(chǎn)生新的晶體缺陷，保持了良好的結(jié)晶性。
實(shí)施例73-86用在實(shí)施例72中使用過的腐蝕液代替實(shí)施例42-55的腐蝕液，作與實(shí)施例42-55相同處理這樣對(duì)任一個(gè)實(shí)施例來說，在絕緣性材料上可形成晶體缺陷極少的單晶Si層。
實(shí)施例87利用質(zhì)子的離子注入，在200微米厚的P型(100)Si襯底表面形成1微米的N型Si層。H+注入量為5×1015(ions/cm2)將該襯底放入50%的HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。這時(shí)，電流密度為100mA/cm2，多孔化速度為8.4μm/分鐘。經(jīng)24分鐘，200微米厚的P型(100)Si襯底整體被多孔化。通過前述的陽(yáng)極化，只有P型(100)Si襯底被多孔化，而N型Si層上無變化。
接著在該N型Si層表面上重迭上表面已形成了5000埃厚的氧化層的第二個(gè)Si襯底。在氧氣氛中，以800℃，經(jīng)0.5小時(shí)加熱，使二個(gè)襯底被牢固地接合在一起。
然后，把該已粘合的襯底置于49%氫氟酸和酒精的混合液(10∶1)中，不攪拌地進(jìn)行選擇性腐蝕。82分鐘后，只有單晶Si層未被腐蝕。單晶Si作為不腐蝕的材料。多孔性Si襯底經(jīng)選擇性腐蝕被全部除去。
對(duì)于非多孔性Si單晶，該腐蝕液對(duì)其腐蝕的速度極慢，82分鐘為50埃以下，與多孔性層腐蝕速度的選擇比達(dá)到105以上。非多孔性層的腐蝕量(數(shù)十埃)使膜厚的減少在實(shí)用上可忽略不計(jì)。即是200微米厚的多孔化了的Si襯底被除去。在SiO2層上可形成1.0μm厚的單晶Si層。
用透射式電子顯微鏡對(duì)截面觀察結(jié)果認(rèn)定，在Si層上未引起新的結(jié)晶缺陷，保持了良好的結(jié)晶性。
實(shí)施例88-102用在實(shí)施例72中使用過的腐蝕液代替實(shí)施例57-71的腐蝕液，進(jìn)行與實(shí)施例57-71相同的處理，這樣對(duì)于任一實(shí)施例來說，在絕緣材料上可形成晶體缺陷極少的單晶Si層。
實(shí)施例103把200微米厚P型(100)單晶Si襯底置于50%HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。這時(shí)，電流密度為100mA/cm2，多孔化速度為8.4μm/分鐘，經(jīng)24分鐘，200微米厚的P型(100)Si襯底整體被多孔化。
利用分子束外延法(MBE)在該P(yáng)型(100)多孔性Si襯底上低溫生長(zhǎng)0.5微米Si外延層。淀積條件溫度700℃ 壓力1×10-9乇生長(zhǎng)速度0.1毫微米/秒接著在該外延層表面上重迭上經(jīng)光學(xué)研磨了的熔融石英玻璃襯底，在氧氣氛中，以800℃經(jīng)0.5小時(shí)加熱，使兩個(gè)襯底被牢固地接合在一起。
用等離子體CVD法淀積0.1μm的Si3N4，使已粘合的二張襯底被覆蓋。只有多孔性襯底上氮化膜被反應(yīng)性離子腐蝕除去。然后，把已粘合的襯底放入49%氫氟酸和雙氧水的混合液(1∶5)中一邊攪拌一邊作選擇性腐蝕。62分鐘后只剩下單晶Si層未被腐蝕。將單晶Si作為不腐蝕的材料。多孔性Si襯底經(jīng)選擇腐蝕全部被除掉。
在于非多孔性Si單晶，該腐蝕液對(duì)其腐蝕的速度極為緩慢，62分鐘后為50埃以下。與多孔性層的腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上。非多孔性層的腐蝕量(數(shù)十埃)，使其膜厚的減少在實(shí)用上可忽略。即是200微米厚的多孔化了的Si襯底被除去，去掉Si3N4層后，可在玻璃襯底上形成0.5μm厚的單晶Si層。
用透射式電子顯微鏡對(duì)截面觀察的結(jié)果認(rèn)定，在Si層上未產(chǎn)生新的晶體缺陷，保持了良好結(jié)晶性。
實(shí)施例104-118
用在實(shí)施例103中使用過的腐蝕液代替實(shí)施例42-56的腐蝕液，進(jìn)行與實(shí)施例42-56相同處理，這樣，對(duì)于任一個(gè)實(shí)施例來說，在絕緣性材料上能形成晶體缺陷極小的單晶Si層。
實(shí)施例119把200微米厚的P型(100)單晶Si襯底置于50%HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。這時(shí)，電流密度為100mA/cm2多孔化速度約為8.4μm/分鐘，用24分鐘，使200微米的P型(100)Si襯底整體被多孔化。
利用分子束外延(MBE)法在該P(yáng)型(100)多孔性Si襯底上低溫生長(zhǎng)0.5微米的Si外延層。淀積條件溫度700℃ 壓力1×10-9乇生長(zhǎng)速度0.1毫微米/秒下面使該外延層表面熱氧化50毫微米。在該熱氧化膜上重迭上經(jīng)光學(xué)研磨了的熔融石英玻璃襯底。在氧氣氛中，以800℃，經(jīng)0.5小時(shí)加熱，使兩個(gè)襯底被牢固地接合在一起。
利用減壓CVD法淀積0.1μm的Si3N4，使已粘合的二張襯底被覆蓋，只有多孔性襯底上的氮化膜被反應(yīng)性離子腐蝕除掉。
然后把該已粘合的襯底置于49%氫氟酸和雙氧水的混合液(1∶5)中作選擇性腐蝕。62分鐘后只留下單晶Si層未被腐蝕掉。單晶Si作為不腐蝕的材料。多孔性Si襯底經(jīng)選擇性腐蝕被完全除去。
對(duì)于非多孔性Si單晶，該腐蝕液對(duì)其腐蝕的速度極低，62分鐘后為50埃以下。與多孔性層的腐蝕速度的選擇比達(dá)到105以上，非多孔性層的腐蝕量(數(shù)十埃)使其膜厚的減少在實(shí)用上可忽略不計(jì)。即是200微米厚的多孔化了的Si襯底被除去，去掉Si3N4后，在石英玻璃襯底上可形成0.5μm厚的單晶Si層。
用透射式電子顯微鏡對(duì)截面觀察結(jié)果認(rèn)定，在Si層上未產(chǎn)生新的晶體缺陷，保持了良好的結(jié)晶性。
實(shí)施例120-133將實(shí)施例58-71中的腐蝕液在實(shí)施例103中使用過的腐蝕液代替，進(jìn)行和實(shí)施例58-71相同的處理。這樣，在任一實(shí)施例中都能在絕緣性材料上形成晶體缺陷很少的單晶硅層。
實(shí)施例134將厚度200μm的P型(100)單晶硅襯底在HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。這時(shí)電流密度為100mA/cm2。這時(shí)的多孔化速度是8.4μm/分鐘，用24分鐘使厚度為200μm的P型(100)硅襯底全部多孔化。
用MBE(分子束外延)法在該P(yáng)型(100)多孔硅襯底上低溫生長(zhǎng)成0.5μm的硅外延層。其淀積條件如下溫度700℃壓力1×10-9乇生長(zhǎng)速度0.1nm/Sec隨后，將進(jìn)行過光學(xué)研磨的熔融石英玻璃襯底重疊到比外延層的表面上，經(jīng)在氧氣氛中800℃下加熱半小時(shí)，使兩者的襯底牢固地接合。
用等離子體CVD法淀積0.1μm的Si3N4，被復(fù)已粘合在一起的兩襯底，通過反應(yīng)性離子腐蝕只除去多孔襯底上的氮化膜。接著將該已粘合的襯底用49%氫氟酸、乙醇和雙氧水的混合液(10650)不攪拌地進(jìn)行選擇腐蝕。在65分鐘后，只有單晶硅層未被腐蝕而殘留下來，將單晶硅作為不腐蝕的材料，多孔硅襯底被選擇腐蝕并被完全除去。
該腐蝕液對(duì)非多孔硅單晶的腐蝕速度非常低，在65分鐘后才腐蝕了40埃，與多孔層腐蝕速度之選擇比達(dá)105以上，非多孔層的腐蝕量(數(shù)十埃)，對(duì)于其膜厚的減少，實(shí)際上可以忽略不計(jì)。也就是說，厚度為200μm的之多孔化的硅襯底被除去，在除去Si3N4層后，能在玻璃襯底上形成厚0.5μm的單晶硅層。
用透過式電子顯微鏡進(jìn)行截面觀察的結(jié)果表明在硅層上未產(chǎn)生新的晶體缺陷，確實(shí)可維持良好的結(jié)晶性。
實(shí)施例135-148將實(shí)施例42-55中的腐蝕液在實(shí)施例134中使用過的腐蝕液代替，進(jìn)行和實(shí)施例42-55相同的處理。這樣，在任一實(shí)施例中都能在絕緣性材料上形成晶粒缺陷很少的單晶硅層。
實(shí)施例149經(jīng)質(zhì)子的離子注入在厚度為200μm的P型(100)硅襯底表面上形成1μm厚的N型硅層。H+注入量為5×1015(離子/cm2)。
將此襯底在50%的HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。這時(shí)的電流密度為100mA/cm2。而這時(shí)的多孔化速度是8.4μm/分鐘，用24分鐘將厚度200μm的P型(100)硅襯底全部多孔化。如上所述，在進(jìn)行該陽(yáng)極化時(shí)，僅P型(100)硅襯底被多孔化，N型硅層不變。
接著把已在表面上形成5000埃厚的氧化層的第2硅襯底粘合到此N型硅層的表面上，經(jīng)在氧氣氣氛中在800℃下加熱半小時(shí)，使兩者的襯底牢固地粘合在一起。
此后，將該已粘合的襯底在49%氫氟酸和乙醇以及30%雙氧水的混合液(10650)中不攪拌地進(jìn)行選擇腐蝕。65分鐘后，僅單晶硅層不腐蝕而殘留下來，將單晶硅做為不腐蝕材料，多孔硅襯底被選擇腐蝕完全除去。
該腐蝕液對(duì)非多孔硅單晶的腐蝕速度極低，既使在65分鐘后才腐蝕掉50埃以下，與多孔層的腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上，非多孔層的腐蝕量(數(shù)十埃)造成的膜厚減少在實(shí)用上可以忽略不計(jì)。也就是說，厚度為200μm已進(jìn)行過多孔化的硅襯底被除去，能在SiO2層上形成1μm厚的單晶硅層。
用透過式電子顯微鏡進(jìn)行截面觀察的結(jié)果表明，在硅層上未產(chǎn)生新的晶體缺陷，確實(shí)能維持良好的結(jié)晶性。
實(shí)施例150-164將實(shí)施例57-71中的腐蝕液用在實(shí)施例134中使用過的腐蝕液代替，進(jìn)行和實(shí)施例51-71相同的處理。這樣，在任一實(shí)施例中都能在絕緣材料上形成晶粒缺陷很少的單晶硅層。
實(shí)施例165將厚度為200μm的P型(100)單晶硅襯底在50%HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。這時(shí)電流密度為100mA/cm2，這時(shí)的多孔化速度為8.4μm/分鐘，經(jīng)24分鐘厚度為200μm的P型(100)硅襯底全部被多孔化。
用MBE(分子束外延)法在該P(yáng)型(100)多孔硅襯底上低溫生長(zhǎng)成0.5μm厚的硅外延層。其淀積條件為溫度700℃壓力1×10-9乇生長(zhǎng)速度0.1nm/sec接著將已進(jìn)行過光學(xué)研磨的熔融石英玻璃襯底粘合到此外延層的表面上，通過在氧氣氣氛中在800℃下加熱半小時(shí)，兩者的襯底即牢固地粘合在一起。
用等離子體CVD法淀積成0.1μm厚的Si3N4，被復(fù)合粘合的二襯底，經(jīng)反應(yīng)性離子腐蝕只除去多孔襯底上的氮化膜。此后，將該已粘合的襯底在緩沖氫氟酸中一邊攪拌一邊進(jìn)行選擇腐蝕。258分鐘后只單晶硅層未被腐蝕殘留下來，將單晶硅作為不腐蝕材料，多孔硅襯底被選擇腐蝕并被完全除去。
該腐蝕液對(duì)非多孔硅單晶的腐蝕速度極低，即使在258分鐘后也才被腐蝕100埃以下，與多孔層腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上，非多孔層的腐蝕量(數(shù)十埃)使膜厚的減少在實(shí)用上可忽略不計(jì)。也就是說，厚度200μm的已多孔化的硅襯底被除去，在除去Si3N4后，能在玻璃襯底上形成厚度為0.1μm的單晶硅層。
用透過式電子顯微鏡進(jìn)行截面觀察的結(jié)果表明，在硅層上未產(chǎn)生新的晶體缺陷，的確能維持良好的結(jié)晶性。
實(shí)施例166-180將實(shí)施例42-56中的腐蝕液用在實(shí)施例165中使用過的腐蝕液代替，進(jìn)行與實(shí)施例42-56相同的處理。這樣，在任何實(shí)施例中都能在絕緣材料上形成晶體缺陷極少的單晶硅層。
實(shí)施例181將厚度為200μm的P型(100)單晶硅襯底在50%HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。這時(shí)的電流密度為100mA/cm2。這時(shí)的多孔化速度約8.4μm/分鐘，用24分鐘使厚度為200μm的P型(100)硅襯底全部多孔化。
用MBE(分子束外延)法在該P(yáng)型(100)多孔硅襯底上低溫生長(zhǎng)成0.5μm的硅外延層，其淀積條件為溫度700℃壓力1×10-9乇生長(zhǎng)速度0.1nm/Sec接著將此外延層的表面熱氧化出50nm的膜將已進(jìn)行過光學(xué)研磨的熔融石英玻璃襯底粘合到該熱氧化膜上，通過在氧氣氣氛中經(jīng)800℃半小時(shí)的過熱，使兩者的襯底牢固地接合起來。
用減壓CVD法淀積成0.1μm厚的Si3N4，被覆已粘合的兩個(gè)襯底，經(jīng)反應(yīng)性離子腐蝕只除去多孔襯底上的氮化膜。
此后，將此已包覆的襯底在緩沖氫氟酸中浸潤(rùn)，攪拌。在258分鐘后，只單晶硅層未被腐蝕而殘留下來，把單晶硅作為不腐蝕材料，多孔硅襯底被選擇腐蝕，完全除去。
該腐蝕液對(duì)非多孔硅單晶的腐蝕速度很低，即使在258分鐘后，也才被腐蝕100埃以下，與多孔層腐蝕速度的選擇比高達(dá)105以上，非多孔層的腐蝕量(數(shù)十埃)導(dǎo)致的膜厚減少在實(shí)用上可以忽略不計(jì)。即，厚度為200μm的已多孔化的硅襯底被除去，在除去Si3N4層后，能在石英玻璃襯底上形成0.5μm的單晶硅層。
用透過式電子顯微鏡進(jìn)行斷面觀察的結(jié)果表明，在硅層上未引起新的晶體缺陷，確認(rèn)可維持良好的結(jié)晶性。
實(shí)施例182-195將實(shí)施例58-71中的腐蝕液用實(shí)施例165中已使用過的腐蝕液代替，進(jìn)行和實(shí)施例58-71同樣的處理。這就能夠在任一實(shí)施例中在絕緣材料上形成晶體缺陷極少的單晶硅層。
實(shí)施例196將厚度為200μm的P型(100)單晶硅襯底在50%的HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。這時(shí)電流密度為100mA/cm2。這時(shí)的多孔化速度是8.4μm/分鐘，用24分鐘將厚度為200μm的P型(100)硅襯底全體多孔化。
用MBE(分子束外延)法在該P(yáng)型(100)多孔硅襯底上低溫生長(zhǎng)成0.5μm的硅外延層，其淀積條件如下
溫度700℃壓力1×10-9乇生長(zhǎng)速度0.1nm/sec隨后將已進(jìn)行過光學(xué)研磨的熔融石英玻璃襯底粘合到此外延層的表面上，經(jīng)過在氧氣氣氛中在800℃下加熱半小時(shí)，使兩者的襯底牢固地接合。
用等離子體CVD法淀積成0.1μm厚的Si3N4，包復(fù)已粘合的二個(gè)襯底，經(jīng)反映性離子腐蝕只除去多孔襯底上的氮化膜。此后，將此已粘合的襯底在緩沖氫氟酸和乙醇混合液(101)中不攪拌地進(jìn)行選擇腐蝕。在275分鐘后，只單晶硅層未被腐蝕而留下來，將單晶硅作為不腐蝕材料，多孔硅襯底被選擇腐蝕而完全除去。
該腐蝕液對(duì)非多孔硅單晶的腐蝕速度極低，即使在275分鐘后，也才被腐蝕100埃以下，與多孔層的腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上，非多孔層的腐蝕量(數(shù)十埃)導(dǎo)致的膜厚減少在實(shí)用上可以忽略不計(jì)。也就是說，厚度為200μm的已多孔化的硅襯底被除去，在除去Si3N4層后，能在玻璃襯底上形成0.5μm厚的單晶硅層。
用透過式電子顯微鏡進(jìn)行截面觀察的結(jié)果表明，在硅層上未產(chǎn)生新的晶體缺陷，確認(rèn)能維持良好的結(jié)晶性。
實(shí)施例197-210將實(shí)施例42-55中的腐蝕液用在實(shí)施例196中使用過的腐蝕液代替，進(jìn)行和實(shí)施例42-55相同的處理。這樣，在任一實(shí)施例中都能在絕緣材料上形成晶體缺陷極小的單晶硅層。
實(shí)施例211通過質(zhì)子的離子注入在厚度為200μm的P型(100)硅襯底表面上形成1μm厚的N型硅層。H+注入量為5×1015(離子/cm2)將此襯底在50%HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。這時(shí)電流密度為100mA/cm2。這時(shí)的多孔化速度是8.4μm/分鐘，用24分鐘將厚度為200μm的P型(100)硅襯底全體進(jìn)行了多孔化。如上述那樣，在進(jìn)行這種陽(yáng)極化中僅P型(100)襯底被多孔化，N型硅層不變。
接著把在表面上已形成5000埃厚的氧化層的第二硅襯底粘合到此N型硅層的表面上，通過在氧氣氣氛中在800℃下加熱半小時(shí)，將兩者的襯底牢固地接合。
以后，將該已粘合的襯底在緩沖氫氟酸(HF4.46%，NH4F36.2%)和乙醇的混合液(101)中不攪拌地進(jìn)行選擇腐蝕。在275分鐘后，只單晶硅層未被腐蝕而剩余下來，把單晶硅作為不腐蝕材料，多孔硅襯底被選擇腐蝕完全除去。
該腐蝕液對(duì)非多孔硅單晶的腐蝕速度極低，即使在275分鐘后，才能被腐蝕40埃以下，與多孔層的腐蝕速度之選擇比達(dá)105以上，非多孔層的腐蝕量(數(shù)十埃)導(dǎo)致膜厚的減少在實(shí)用上可忽略不計(jì)。即是，厚度為200μm的已多孔化的硅襯底被除去，能在SiO2層在形成1.0μm厚的單晶硅層。
用透過式電子顯微鏡觀察截面的結(jié)果表明，在硅層上未引起新的晶體缺陷，確認(rèn)能維持良好的結(jié)晶性。
實(shí)施例212-226將實(shí)施例57-71中的腐蝕液用在實(shí)施例196中使用過的腐蝕液代替，進(jìn)行和實(shí)施例57-71相同的處理。這時(shí)在任一實(shí)施例中都能在絕緣材料上形成晶體缺陷極小的單晶硅層。
實(shí)施例227
將厚度為200μm的P型(100)單晶硅襯底在50%的HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。這時(shí)電流密度為100mA/cm2。這時(shí)的多孔化速度是8.4μm/分鐘，厚度為200μm的P型(100)硅襯底全體經(jīng)24分鐘即已多孔化。
用MBE(分子束外延)法在該P(yáng)型(100)多孔硅襯底上低溫生長(zhǎng)成0.5μm厚的硅外延層。其淀積條件如下溫度700℃壓力1×10-9乇生長(zhǎng)速度0.1nm/sec隨后將已進(jìn)行過光學(xué)研磨的熔融石英玻璃襯底粘合到此外延層的表面上，經(jīng)過在氧氣氣氛中在800℃下加熱半小時(shí)，兩者的襯底被牢固地接合起來。
用等離子體CVD法淀積成0.1μm厚的Si3N4，對(duì)已粘合的二個(gè)襯底進(jìn)行被復(fù)，經(jīng)反應(yīng)性離子腐蝕，只除去多孔襯底上的氮化膜。此后，將該已粘合的襯底在緩沖氫氟酸和雙氧水的混合液(15)中邊攪拌邊進(jìn)行選擇腐蝕。在190分鐘后，只單晶硅層未被腐蝕而殘留下來，將單晶硅作為不腐蝕材料，多孔硅襯底被選擇腐蝕并被完全除去。
該腐蝕液對(duì)非多孔硅單晶的腐蝕速度極低，即使在190分鐘后才被腐蝕50埃以下，與多孔層的腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上，非多孔層的腐蝕量(數(shù)十埃)形成的膜厚度減少在實(shí)用上可以忽略不計(jì)。于是，厚度為200μm的已多孔化的硅襯底被除去，在除去Si3N4層后，能在玻璃襯底上形成0.5μm厚的單晶硅層。
用透過式電子顯微鏡進(jìn)行截面觀察的結(jié)果表明，在硅層上未產(chǎn)生新的晶體缺陷，確認(rèn)可維持良好的結(jié)晶性。
實(shí)施例228-242將實(shí)施例42-56中的腐蝕液用在實(shí)施例227中使用過的腐蝕液代替，進(jìn)行和實(shí)施例42-56相同的處理。這時(shí)在任一實(shí)施例中都能在絕緣材料上形成晶體缺陷極小的單晶硅層。
實(shí)施例243將厚度為200μm的P型(100)單晶硅襯底在50%的HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。這時(shí)電流密度為100mA/cm2。這時(shí)的多孔化速度約8.4μm/分鐘，用24分鐘使厚度為200μm的P型(100)硅襯底全體多孔化。
用MBE(分子束外延)法在該P(yáng)型(100)多孔硅襯底上低溫生長(zhǎng)0.5μm厚的硅外延層。其淀積條件如下溫度700℃壓力1×10-9乇生長(zhǎng)速度0.1nm/sec接著將該外延層表面熱氧化成50nm的膜。將已進(jìn)行過光學(xué)研磨的熔融石英玻璃襯底粘合到該熱氧化膜上，通過在氧氣氣氛中在800℃下過熱半小時(shí)，使兩者的襯底牢固地接合。
用減壓CVD法淀積成0.1μm厚的Si3N4，對(duì)已粘合的兩個(gè)襯底進(jìn)行被覆。經(jīng)反映性離子腐蝕，只有多孔襯底上的氮化膜被除去。
此后，將已疊合的襯底在緩沖氫氟酸和雙氧水的混合液(15)中浸潤(rùn)，攪拌。在190分鐘后，只有單晶硅層未被腐蝕而殘留下來，把單晶硅作為不腐蝕材料，多孔硅襯底被選擇腐蝕完全除去。
該腐蝕液對(duì)非多孔硅單晶的腐蝕速度極低，即使在190分鐘后也只被腐蝕70埃以下，與多孔層的腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上，非多孔層的腐蝕量(數(shù)十埃)造成的膜厚的減少在實(shí)用上可忽略不計(jì)。即是，厚度為200μm的已多孔化的硅襯底被除去，在除去Si3N4層后，在石英玻璃襯底上能形成0.5μm厚的單晶硅層。
用透過式電子顯微鏡觀察截面的結(jié)果表明，在硅層上未產(chǎn)生新的晶體缺陷，確認(rèn)可維持良好的結(jié)晶性。
實(shí)施例244-257將實(shí)施例58-71中的腐蝕液用在實(shí)施例243中使用過的腐蝕液代替，進(jìn)行和實(shí)施例58-71同樣的處理。這時(shí)在任一實(shí)施例中都能在絕緣緣材料上形成晶體缺陷極少的單晶硅層。
實(shí)施例258將厚度為200μm的P型(100)單晶硅襯底在50%HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。這時(shí)電流密度為100mA/cm2。這時(shí)的多孔化速度是8.4μm/分鐘，經(jīng)24分鐘，厚度為200μm的P型(100)硅襯底全體被多孔化。
用MBE(分子束外延)法在該P(yáng)型(100)多孔硅襯底上低溫生長(zhǎng)0.5μm厚的硅外延層。其淀積條件如下溫度700℃壓力1×10-9乇生長(zhǎng)速度0.1nm/sec接著，將已進(jìn)行過光學(xué)研磨的熔融石英玻璃襯底粘合到此外延層的表面上，經(jīng)在氧氣氣氛中在800℃下加熱半小時(shí)，兩者的襯底即被牢固地接合。
借助等離子體CVD法淀積成0.1μm厚的Si3N4，將已粘合的兩個(gè)襯底被覆起來，經(jīng)反映性離子腐蝕只除去多孔襯底上的氮化膜。此后，將該已粘合的襯底在緩沖氫氟酸、乙醇和雙氧水的混合液(10650)中不攪拌地進(jìn)行選擇腐蝕。在205分鐘后，僅單晶硅層未被腐蝕而殘留下來，將單晶硅作為不腐蝕材料，多孔硅襯底被選擇腐蝕完全除去。
該腐蝕液對(duì)非多孔硅單晶的腐蝕速度極低，即使在205分鐘后，才腐蝕了40埃以下，與多孔層腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上，非多孔層的腐蝕量(數(shù)十埃)使膜厚的減少在實(shí)用上可以忽略不計(jì)。即是，厚度為200μm的已多孔化的硅襯底被除去，在除去Si3N4層后，在玻璃襯底上能形成0.5μm厚的單晶硅層。
用透過式電子顯微鏡觀察截面的結(jié)果表明，在硅層上未產(chǎn)生新的晶體缺陷，確認(rèn)可維持良好的結(jié)晶性。
實(shí)施例259-272將實(shí)施例42-55中的腐蝕液用在實(shí)施例258中使用過的腐蝕液代替，進(jìn)行和實(shí)施例42-55同樣的處理。這時(shí)，在任一實(shí)施例中，都能在絕緣材料上形成晶體缺陷極小的單晶硅層。
實(shí)施例273借助質(zhì)子的離子注入在厚200μm的P型(100)硅襯底表面上形成1μm厚的N型硅層，H+注入量為5×1015(離子/cm2)。
將此襯底在50%HF溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化。這時(shí)電流密度為100mA/cm2。而這時(shí)的多孔化速度是8.4μm/分鐘，經(jīng)24分鐘，厚200μm的P型(100)硅襯底全體已多孔化。如上述那樣，在這陽(yáng)極化中僅P型(100)硅襯底被多孔化，N型硅層不變化。
接著，將已在表面上形成5000埃厚的氧化層的第二硅襯底粘合到此N型硅層的表面上，通過在氧氣氣氛中在800℃下加熱半小時(shí)，使兩者的襯底牢固地接合。
此后，將該已粘合的襯底在緩沖氫氟酸(HF4.46%，NH4F36.2%)乙醇和30%雙氧水的混合液(10650)中不攪拌地進(jìn)行選擇腐蝕。在180分鐘后，只單晶硅層未被腐蝕而殘留下來，把單晶硅作為不腐蝕材料，多孔硅襯底被選擇腐蝕完全除去。
該腐蝕液對(duì)非多孔硅單晶的腐蝕速度極低，即使在180分鐘后也只被腐蝕40埃以下，與多孔層腐蝕速度的選擇比達(dá)105以上，非多孔層的腐蝕量(數(shù)十埃)使膜厚的減少在實(shí)用上可以忽略不計(jì)。即是，厚200μm的已多孔化的硅襯底被除去，在SiO2層上能形成1.0μm厚的單晶硅層。
用透過式電子顯微鏡觀察截面的結(jié)果表明，在硅層上未產(chǎn)生新的晶體缺陷，確認(rèn)能維持良好的結(jié)晶性。
實(shí)施例274-288將實(shí)施例57-71中的腐蝕液用在實(shí)施例273中已用過的腐蝕液代替，進(jìn)行和實(shí)施例57-71同樣的處理。這樣以來，在任一實(shí)施例中，在絕緣材料上都能形成晶體缺陷極小的單晶硅層。
權(quán)利要求
1.一種制備半導(dǎo)體基片的方法，包括下列步驟形成一具有一非多孔硅的單晶層和一多孔硅層的襯底；將具有絕緣材料表面的另一襯底粘接到所述單晶層的表面上，以及將上述基片浸入由氫氟酸構(gòu)成的化學(xué)腐蝕液中進(jìn)行腐蝕，以除去所述多孔硅層。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括乙醇。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括雙氧水。
4.如權(quán)利要求1的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括乙醇和雙氧水。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中，氫氟酸由緩沖劑處理過。
6.如權(quán)利要求5的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括乙醇。
7.如權(quán)利要求5的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括雙氧水。
8.如權(quán)利要求5的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括乙醇和雙氧水。
9.一種制備半導(dǎo)體基片的方法，包括下列步驟使硅襯底多孔化;在多孔化的硅襯底上形成非多孔硅單晶層，將一透光玻璃襯底粘合到所述非多孔硅單晶層的表面上;以及將所述多孔化的硅襯底浸入由氫氟酸構(gòu)成的化學(xué)腐蝕液中有選擇地對(duì)多孔硅進(jìn)行化學(xué)腐蝕，以除去多孔硅。
10.一種制備半導(dǎo)體基片的方法，包括下列步驟使硅襯底多孔化;在多孔化的硅襯底上形成非多孔硅單晶層，將其表面具有絕緣層的另一硅襯底粘合在所述非多孔硅單晶層的表面上，以及將所述多孔化的硅襯底浸入由氫氟酸構(gòu)成的化學(xué)腐蝕液中有選擇地對(duì)多孔硅進(jìn)行化學(xué)腐蝕，以除去多孔硅。
11.一種制備半導(dǎo)體基片的方法，包括下列步驟使硅襯底多孔化;在所述多孔化的硅襯底上形成非多孔硅單晶層，在所述非多孔的硅單晶層的表面上形成一氧化層;將一透光襯底粘接到所述氧化層的表面上;以及在用一防護(hù)材料覆蓋住除所述多孔化硅襯底表面以外的其它表面后，將其浸入由氫氟酸構(gòu)成的化學(xué)腐蝕液中進(jìn)行化學(xué)腐蝕，以除去所述多孔化的硅襯底。
12.一種制備半導(dǎo)體基片的方法，包括下列步驟使硅襯底多孔化;在所述多孔化的硅襯底上形成一非多孔硅單晶層，在所述非多孔硅單晶層的表面上形成一氧化層;把其表面具有絕緣材料的另一硅襯底粘接到所述非多孔硅單晶層上的所述氧化層的表面上;以及將如上形成的基片浸入由氫氟酸構(gòu)成的化學(xué)腐蝕液中進(jìn)行化學(xué)腐蝕，以除去所述多孔化的硅襯底。
13.如權(quán)利要求9的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括乙醇。
14.如權(quán)利要求10的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括乙醇。
15.如權(quán)利要求11的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括乙醇。
16.如權(quán)利要求12的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括乙醇。
17.如權(quán)利要求9的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括雙氧水。
18.如權(quán)利要求10的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括雙氧水。
19.如權(quán)利要求11的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括雙氧水。
20.如權(quán)利要求12的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括雙氧水。
21.如權(quán)利要求9的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括乙醇和雙氧水。
22.如權(quán)利要求10的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括乙醇和雙氧水。
23.如權(quán)利要求11的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括乙醇和雙氧水。
24.如權(quán)利要求12的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括乙醇和雙氧水。
25.如權(quán)利要求9的方法，其中，氫氟酸是經(jīng)緩沖劑處理過的。
26.如權(quán)利要求10的方法，其中，氫氟酸是經(jīng)緩沖劑處理過的。
27.如權(quán)利要求11的方法，其中，氫氟酸是經(jīng)緩沖劑處理過的。
28.如權(quán)利要求12的方法，其中，氫氟酸是經(jīng)緩沖劑處理過的。
29.如權(quán)利要求25的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括乙醇。
30.如權(quán)利要求26的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括乙醇。
31.如權(quán)利要求27的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括乙醇。
32.如權(quán)利要求28的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括乙醇。
33.如權(quán)利要求25的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括雙氧水。
34.如權(quán)利要求26的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括雙氧水。
35.如權(quán)利要求27的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括雙氧水。
36.如權(quán)利要求28的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括雙氧水。
37.如權(quán)利要求25的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括乙醇和雙氧水。
38.如權(quán)利要求26的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括乙醇和雙氧水。
39.如權(quán)利要求27的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括乙醇和雙氧水。
40.如權(quán)利要求28的方法，其中，化學(xué)腐蝕液還包括乙醇和雙氧水。
全文摘要
多孔硅腐蝕液，使用該腐蝕液的腐蝕方法及使用該腐蝕液制作半導(dǎo)體基片的方法，其優(yōu)點(diǎn)，提供不給半導(dǎo)體工藝帶來不良影響、不腐蝕非多孔硅，并能高效率、均勻地對(duì)多孔硅進(jìn)行化學(xué)腐蝕的腐蝕液，該腐蝕液可以是氫氟酸。制作半導(dǎo)體基片的制造方法包括如下工序形成具有非多孔硅單晶層和多孔硅層的襯底，將有絕緣性材料表面的襯底接合在該單晶層的表面上，用浸入氫氟酸的方法腐蝕除去多孔硅層。
文檔編號(hào)C23F1/24GK1099905SQ9311889
公開日1995年3月8日 申請(qǐng)日期1993年10月8日 優(yōu)先權(quán)日1991年2月15日
發(fā)明者坂口清文, 米原隆夫, 佐藤信彥 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社