專利名稱：半導(dǎo)體基片及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體襯底及其制造方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一種能用來介質(zhì)隔離的半導(dǎo)體襯底，或用于在絕緣體上的單晶半導(dǎo)體層上制造的電子器件或集成電路，及半導(dǎo)體襯底的制造方法。
絕緣膜上單晶Si半導(dǎo)體層的形成是一種早已公知的被稱作絕緣體上的硅(SOI)技術(shù)的工藝過程。對該技術(shù)已進(jìn)行了許多研究，這是因為，由于利用該SOI技術(shù)的器件可獲得許多用體Si襯底來制造的常規(guī)Si集成電路不能獲得的優(yōu)點。因此，在這種情況下，利用SOI技術(shù)，提供了以下優(yōu)點1)容易介質(zhì)隔離，并具有大規(guī)模集成能力。
2)優(yōu)異的抗輻射能力。
3)寄生電容減小，速度增加。
4)可省去制作阱的步驟。
5)具有防止閂鎖的能力。
6)在膜厚減小時，可制備充分耗盡型場效應(yīng)晶體管。
例如，在Special Issue“Single-crystal silicon on non-singlecrystalinsulators”(edited by G.W Cullen，journal of CrystalGrowth，Volume 63，No.3，pp.429 to 590(1983))中說明了形成SOI襯底的方法有許多有利于器件的特性。
先前已研究的方法有一種被稱作SOS(蘭寶石上硅)的方法，它包括利用CVD法由異質(zhì)外延生長在單晶蘭寶石襯底上形成Si。該方法，作為最成熟的SOI技術(shù)，已成功地應(yīng)用；但，因為Si層和蘭寶石襯底底層間的表面晶格不匹配，鋁從蘭寶石襯底向Si層滲透，而導(dǎo)致了許多晶體缺陷，及尤其是因為該襯底的生產(chǎn)成本高，和增加襯底尺寸的技術(shù)正在研究之中，所以SOS的應(yīng)用受到了限制。因此，近來，人們已試圖提供不用蘭寶石襯底的SOI襯底。通常，這些努力是通過以下兩種工藝之一來實現(xiàn)的。
1)在氧化了單晶Si襯底的表面之后，露出Si襯底的一部分，并用該部分作籽晶，在SiO2上外延橫向生長Si，形成單晶Si層(在這種情況下，與該步驟同時在SiO2上淀積Si)。
2)用一種單晶Si襯底作有源層，并在有源層下形成SiO2(這里不與該步驟同時淀積Si層)。
進(jìn)行工藝1)的公知方法有用CVD法直接外延橫向生長單晶層Si的方法；淀積，并通過熱處理以固相外延橫向生長非晶Si的方法；用會聚能量束，如電子束或激光束照射非晶或多晶Si層，由熔融重結(jié)晶在SiO2上生長單晶層的方法；以及用棒加熱器將熔融區(qū)作為一個帶進(jìn)行掃描的方法(區(qū)熔和重結(jié)晶)。這些方法都有優(yōu)點和缺點，并且它們都或多或少地存在控制、生產(chǎn)率、均勻性和質(zhì)量上的問題，其中任何一個都沒有實際應(yīng)用。例如，用CVD法，為了形成一平面薄膜，需要犧牲氧化，而其在固相生長法中提供的結(jié)晶化并不好。而且，關(guān)于光束退火處理法，會有會聚光束掃描所需的處理時間、光束覆蓋的控制和焦點調(diào)節(jié)等問題。盡管區(qū)熔重結(jié)晶法最成熟，并且以實驗為基礎(chǔ)已用于制造較大集成電路，但用該方法，會產(chǎn)生許多晶體缺陷，例如亞晶粒邊界缺陷，所以該方法也沒有實際用于制造少子器件。
關(guān)于工藝2)，可用三種方法進(jìn)行該工藝。
1)在其表面上有各向異性腐蝕的V形槽的Si單晶襯底上形成氧化膜，并在氧化膜上淀積多晶Si層，該層與Si襯底一樣厚。磨光襯底的反面，在厚多晶Si層上形成并由V形槽所限定的是介質(zhì)隔離的Si單晶區(qū)。用該方法，盡管結(jié)晶度較佳，但在用淀積幾百微米的多晶Si層的方法時，和在用磨光單晶Si襯底的反面以獲得隔離的有源Si層的方法時，仍存在控制和生產(chǎn)率問題。
2)一種叫做SIMOX(離子注入氧隔離)的方法，是將氧離子注入到單晶Si襯底中，形成SiO2層，該方法是目前最成熟的方法，因為該方法與Si工藝能很好地匹配。但，由于必須注入1018離子/cm2氧離子，以形成SiO2層，且離子注入所需時間長，所以生產(chǎn)率不高。另外，SIMOX晶片很貴，并且具有很多晶體缺陷。關(guān)于工業(yè)應(yīng)用，用于制造少子器件，最終產(chǎn)品的質(zhì)量不高。
3)利用多孔Si的氧化介質(zhì)隔離形成SOI襯底的方法；其一是在P型Si單晶襯底上由質(zhì)子離子注入(Imai，et al.“J.Crystal growth”，Vol.63，547(1983))或外延生長和構(gòu)圖形成島形N型Si層，用在HF溶液中的陽極氧化使P型Si襯底變成多孔，從而在表面上露出Si島，并由高速氧化來介質(zhì)隔離N型Si島。根據(jù)該方法，應(yīng)在進(jìn)行器件形成工藝之前確定隔離的Si區(qū)，這樣便限制了器件設(shè)計的自由度。
在日本特許公開5-21338中，本申請人提出了解決上述問題的新方法。
根據(jù)該公開于日本特許公開5-21338中的制造半導(dǎo)體部件的方法，用其上設(shè)置了無孔單晶半導(dǎo)體區(qū)的多孔單晶半導(dǎo)體區(qū)形成部件；然后，將其表面為絕緣材料的另一部件粘接到無孔單晶半導(dǎo)體區(qū)；最后，腐蝕除去多孔單晶半導(dǎo)體區(qū)。
該方法能用于制造SOI襯底，是一個很好的方法，用它可選擇地腐蝕多孔單晶半導(dǎo)體區(qū)和無孔單晶半導(dǎo)體區(qū)，獲得具有例如厚度均勻的硅有源層的SOI襯底。公開于日本特許公開5-21338中的制造SOI襯底的方法的一個實例主要包括以下步驟使單晶硅襯底變成具有多孔性；在多孔硅層上外延生長單晶硅；形成在多孔硅層上的外延硅膜通過一絕緣層粘接到另一襯底上；并從粘接的襯底上除去多孔硅層，以留下絕緣層上的外延層。
從該實例可明顯看出，對于在絕緣層上形成象單晶片一樣有很好結(jié)晶度的Si單晶層來說，上述方法可提供很好的生產(chǎn)率、均勻性、控制性和簡化的操作，根據(jù)該方法，可由如CVD法等膜形成技術(shù)來形成構(gòu)成SOI襯底的單晶硅層(有源層)，進(jìn)行粘接工藝，不對單晶硅層(有源層)而是對多孔硅選擇腐蝕，除去多孔硅層。
為了作進(jìn)一步的改進(jìn)，本發(fā)明者研究了公開于日本特許公開5-21338中的方法，并確定可以減少制造成本。即，在實驗室水平可很好地實現(xiàn)日本特許公開5-21338中的方法，并且，如果用該方法在大工廠中制造半導(dǎo)體部件可進(jìn)一步減少成本，則該方法會對產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。
為此，本發(fā)明者研究了上述方法，得到了以下認(rèn)識，選擇欲使之變成多孔性的硅襯底的類型，可使制造本成本進(jìn)一步降低。
下面說明使硅(Si)變成多孔性的轉(zhuǎn)變。
用HF溶液通過陽極氧化可將Si襯底變成多孔性。因為下述理由，在P型Si層中比在N型Si層中更容易形成多孔Si層。
Uhlir在1956年，在研究半導(dǎo)體的電解研磨工藝時，發(fā)現(xiàn)了多孔Si(A.Uhlir，Bell syst.Tech.J.，Vol.35，333，(1956))。
Unagami等人研究了在陽極氧化過程中Si的溶解反應(yīng)，報道了在HF溶液中Si的陽極反應(yīng)需要正空穴，反應(yīng)如下(T.Unagami，J.Electrochem.Soc.Vol.127，476(1980))。
或式中e+和e-分別表示正空穴和電子，n和λ分別表示溶解Si原子所需空穴數(shù)。假定當(dāng)滿足n＞2或λ＞4時形成多孔Si。
結(jié)果，有正空穴的P型Si容易變成多孔，而N型Si則難以變成多孔。由Nagano等人和Imai(Nagano，Nakajima，Yasuno，Onaka andKajiwara，Electronic communication society study report，Vol.79，SSD79-9549(1979))和(K.Imai，“Solid-state Electronics”，Vol.24，159(1981)證實了多孔硅襯底轉(zhuǎn)變的選擇性。
從用透射電子顯微鏡所作觀察看，當(dāng)多孔Si層的孔平均直徑為幾十至幾百埃時；它仍為單晶，并且可在多孔層上外延生長單晶Si層。然而，在1000℃以上，內(nèi)部孔可能重新排列，可以使較高速腐蝕降低。關(guān)于Si層的外延生長，較好是低溫生長，例如分子束外延淀積、等離子CVD、分解CVD、光CVD、偏置濺射、或液相外延。
由于多孔層內(nèi)形成了許多空隙，其密度減少到一半以下。結(jié)果，表面積明顯增加，與體積相比，并與一般的單晶層腐蝕速率相比，該層的化學(xué)腐蝕速率顯著增加。
通過利用多孔Si的上述特點，可用深腐蝕法來制備粘接晶片，正如先前說明的日本特許公開5-21338中說明的。
日本特許公開5-21338中所公開的制備多孔硅襯底的方法如下(1)準(zhǔn)備P型襯底，并使之轉(zhuǎn)變成多孔性。
(2)用如外延淀積等薄膜淀積法在P型襯底上形成低雜質(zhì)密度的層，并使P型襯底轉(zhuǎn)變成多孔層。
(3)將質(zhì)子離子注入到P型襯底的表面，形成N型單晶層，并使剩余的P型部分轉(zhuǎn)變成多孔層。
在(1)至(3)所示的方法中，使用P型硅襯底。為了在大工廠中制造大量均勻多孔硅襯底，必須使用嚴(yán)格調(diào)節(jié)了電阻率值的P型硅，這是因為要利用硅的陽極反應(yīng)進(jìn)行陽極化，而且具有特定電阻率的硅襯底較貴。如果能用不管其電阻率大小的硅襯底，則能進(jìn)一步減少SOI襯底的制造成本。
因此本發(fā)明的一個目的是提供一種制造半導(dǎo)體襯底的方法，該方法是通過改進(jìn)公開于日本特許公開5-21338中的方法而獲得的。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種制造半導(dǎo)體襯底的方法，從而能進(jìn)一步降低SOI襯底的制造成本。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種制造半導(dǎo)體襯底的方法，該方法適于在工廠中制造半導(dǎo)體襯底。
通過如下所述的本發(fā)明可實現(xiàn)上述目的。
根據(jù)本發(fā)明的第一方案，制造半導(dǎo)體襯底的方法包括以下步驟使用擴(kuò)散法將能控制導(dǎo)電類型的元素擴(kuò)散進(jìn)硅襯底中，形成擴(kuò)散區(qū)；在擴(kuò)散區(qū)中形成多孔層；在多孔層上形成無孔單晶層；無孔單晶層粘接到襯底上，同時在要與無孔單晶層粘接的表面上加絕緣層，或在要與襯底粘接的表面上加絕緣層。
除去多孔層。
根據(jù)本發(fā)明的第二方案，制造半導(dǎo)體襯底的方法包括以下步驟使用擴(kuò)散法將能控制導(dǎo)電類型的元素擴(kuò)散進(jìn)硅襯底的第一表面中和與第一表面相反的第二表面中，形成擴(kuò)散區(qū)；在第一表面上形成的擴(kuò)散區(qū)中形成多孔層；在多孔層上形成無孔單晶層；無孔單晶層粘接到襯底上，同時在與無孔單晶層粘接的表面上加絕緣層或在與底部襯底粘接的表面上加絕緣層；以及除去多孔層。
通過本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)上述各目的。本發(fā)明中，由擴(kuò)散法擴(kuò)散能控制導(dǎo)電類型的元素，形成擴(kuò)散區(qū)，并在該區(qū)中形成多孔層。因而，即使不使用嚴(yán)格控制電阻率的硅襯底，該硅襯底也能轉(zhuǎn)變成均勻的多孔。換句話說可以使用價格低廉、其電阻率不是特定的硅襯底。
而且，按照在襯底的兩表面上形成擴(kuò)散層的方法，可以減少在形成擴(kuò)散層過程中發(fā)生的彎曲。結(jié)果，可以進(jìn)行令人滿意的粘接工藝，并且粘接襯底的剝離可能性明顯減少。因此，可增加半導(dǎo)體襯底的成品率，并可降低襯底制造成本。另外，還可以減小當(dāng)由陽極氧化形成多孔層時產(chǎn)生的接觸電阻。


圖1A至1 F是表示根據(jù)本發(fā)明制造半導(dǎo)體襯底的方法的一個實例的具體示意圖；圖2A至2H是表示根據(jù)本發(fā)明制造半導(dǎo)體襯底的方法的另一個實例的具體示意圖；圖3A至3H是表示根據(jù)本發(fā)明制造半導(dǎo)體襯底的方法的又一個實例的具體示意圖；圖4A至4F是表示根據(jù)本發(fā)明制造半導(dǎo)體襯底的方法的再一個實例的具體示意圖；圖5A至5F是表示根據(jù)本發(fā)明制造半導(dǎo)體襯底的方法的又一個實例的具體示意圖；圖6是表示能用于本發(fā)明的擴(kuò)散工藝的一個實例的具體示意圖；以及圖7A和7B是表示形成多孔硅層的方法的具體示意圖。
前面說明了根據(jù)本發(fā)明制造半導(dǎo)體襯底的方法。本發(fā)明的制造方法的最顯著的特點是，在用擴(kuò)散法在硅襯底中形成擴(kuò)散區(qū)后，在擴(kuò)散區(qū)中形成多孔層?；谠撎攸c，下面將參考圖1A至1F詳細(xì)說明本發(fā)明。
實例1圖1A至1F是表示根據(jù)本發(fā)明制造半導(dǎo)體襯底的方法的一個實例的具體示意圖。首先，用擴(kuò)散法將控制導(dǎo)電的元素擴(kuò)散進(jìn)單晶硅襯底(硅晶片)100中(圖1A)。
本發(fā)明中，利用擴(kuò)散法在單晶硅襯底中形成具有使其容易變成多孔的密度的擴(kuò)散層。即使不使用嚴(yán)格控制電阻率的較貴單晶硅襯底，仍可以穩(wěn)定進(jìn)行使硅襯底轉(zhuǎn)變成多孔性的工藝，同時可減少硅襯底間的差異。
本發(fā)明中，能控制導(dǎo)電類型且將要由擴(kuò)散法擴(kuò)散進(jìn)硅襯底中的元素是那些通常用于半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)中例如示于表1中的那些元素。
表1.能控制導(dǎo)電類型的元素
考慮到要用的擴(kuò)散法的制造成本，最好將能控制導(dǎo)電類型的元素?zé)釘U(kuò)散進(jìn)硅襯底中。表2示出了這一方法的一些實例。
表2.元素擴(kuò)散法
本發(fā)明中，在擴(kuò)散區(qū)中形成多孔層，在P型擴(kuò)散區(qū)中比在N型擴(kuò)散區(qū)中更容易形成多孔層。因此，例如表3示出了擴(kuò)散B的技術(shù)。
表3.硼擴(kuò)散技術(shù)
根據(jù)表3所示的技術(shù)，基本上是在“爐”中用熱處理將由源供應(yīng)的元素擴(kuò)散進(jìn)硅襯底中。
例如，進(jìn)行下面的用旋涂膜的擴(kuò)散法。
利用旋涂機(jī)，將由有機(jī)粘合劑和含B2O3的溶劑構(gòu)成的混合物均勻地涂敷在硅襯底(硅晶片)上。此后，干燥并退火處理硅襯底，在其上形成B2O3膜。然后，把所得硅襯底置于圖6所示的爐中，用熱處理擴(kuò)散硼(B)。圖6中，標(biāo)號301表示爐，302表示基座。把B2O3膜涂敷在硅襯底100的一個表面上。用圖6所示的設(shè)備，在900℃至1300℃對硅襯底100進(jìn)行熱處理，將硼(B)擴(kuò)散進(jìn)硅襯底100中。此時，不僅在B2O3膜淀積于其上的表面中形成擴(kuò)散區(qū)，而且利用在另一相鄰硅襯底上形成的B2O3膜作源在反面也形成擴(kuò)散區(qū)。因為在用陽極氧化形成多孔中能減少與HF溶液接觸時的電阻值，所以對于硅襯底的兩表面上形成擴(kuò)散層來說很方便。
本發(fā)明中，在考慮多孔形成工藝和在多孔硅層上形成的外延膜的特性的同時，通常使能控制導(dǎo)電類型且含于擴(kuò)散區(qū)中的元素濃度在5.0×1016/cm3至5.0×1020/cm3范圍內(nèi)，或較好在1.0×1017/cm3至2.0×1020/cm3范圍內(nèi)，和最好在5.0×1017/cm3至1.0×1020/cm3范圍內(nèi)。
通過調(diào)節(jié)加熱溫度和時間周期，可控制按本發(fā)明形成的擴(kuò)散區(qū)的厚度。擴(kuò)散層的厚度一般在100埃以上，或較好在500埃以上，或最好在5000埃以上。然而，由于在擴(kuò)散區(qū)形成后要進(jìn)行的多孔形成工藝容易覆蓋擴(kuò)散區(qū)，所以所形成的擴(kuò)散區(qū)不總是厚的。
圖1A中，盡管只在硅襯底100的一個表面上形成擴(kuò)散層101，但也可在硅襯底100的兩個表面上都形成擴(kuò)散層101。
對于本發(fā)明，基本上可采用任何類型的單晶硅襯底(硅晶片)作為在其上形成擴(kuò)散層的硅襯底。然而，當(dāng)目的是制造低成本的半導(dǎo)體襯底時，最好使用較便宜的硅襯底，不特別指定其電阻；或使用通常用于IC工藝的檢驗片；或使用所謂的再制晶片，即，拋光其表面以便再用于IC工藝的晶片。
本發(fā)明中，在形成擴(kuò)散層后形成多孔層。
通過陽極氧化可使無孔單晶硅襯底(硅晶片)轉(zhuǎn)變成多孔性。所得到的多孔層的多孔的平均勻直徑約50埃至300埃，并且該層仍可為單晶結(jié)構(gòu)。
參考圖1B，在擴(kuò)散層101中形成多孔層200。可使整個擴(kuò)散層101轉(zhuǎn)變成多孔，或如圖1B所示，可從該工藝中略去部分?jǐn)U散層?？梢允构枰r底100的整個擴(kuò)散層101和一部分轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗫仔浴?br> 多孔形成層的厚度只需在襯底一邊表面層上的約5μm至20μm。可以陽極氧化整個硅襯底100。
下面將參考圖7A和7B說明形成多孔硅層的方法。將其上形成有擴(kuò)散層的襯底600置于圖7A所示的裝置中，更具體地，把其上形成有擴(kuò)散層的襯底600的面與內(nèi)有負(fù)電極606的氟化物溶液接觸。襯底600的另一邊與正金屬電極605接觸。關(guān)于另一種設(shè)置，如圖7B所示，正電極605′也可通過溶液604′獲得電位。通常用濃縮氟化物(49％HF)作氟化物溶液604。用純水(H2O)稀釋溶液是不合適的，因為腐蝕發(fā)生在特定的溶液濃度，并取決于流過的電流強(qiáng)度。當(dāng)陽極氧化過程中襯底600的表面上產(chǎn)生氣泡時，為了有效地去除氣泡，可加入醇作表面活性劑。該醇可以是甲醇、乙醇、丙醇或異丙醇。而且，可用攪拌裝置來代替表面活性劑，在陽極氧化中攪拌溶液。由金(Au)或鉑(Pt)等材料構(gòu)成負(fù)電極606，它們在氟化物溶液中會腐蝕。正電極605則由一般的金屬材料構(gòu)成。由于在陽極氧化襯底600完成時，氟化物溶液604到達(dá)正電極605，所以也應(yīng)在正電極605的表面上涂在氟化物溶液中耐腐蝕的金屬膜。陽極氧化的最大電流強(qiáng)度為幾百mA/cm2，最小電流強(qiáng)度可以是大于零的任何值。所確定的該電流強(qiáng)度范圍，正是在多孔硅襯底表面上可獲得優(yōu)質(zhì)外延生長的范圍。通常，電流強(qiáng)度大，陽極氧化的速度增加，同時多孔硅層的密度減小。換句話說，孔的內(nèi)部體積增加。因而改變了外延生長的條件。本發(fā)明中，考慮到外延層的特性和制造成本，一般使多孔硅層的孔隙率(孔體積/(剩余的硅體積＋孔體積))為50％以下，較好在1％至40％范圍內(nèi)，和最好在5％至30％范圍內(nèi)。
在這樣形成的多孔層101上外延生長無孔單晶硅層102(圖1C)。為了在多孔層101上形成單晶半導(dǎo)體層102，可采用如CVD(化學(xué)汽相淀積)法、MBE(分子束外延)法或偏置濺射法等常規(guī)外延晶體生長法。
然后，在外延層102上形成絕緣層103(圖1D)。用CVD法淀積的膜(例如，SiO2膜或Si3N4膜)可形成絕緣層103，或由外延層102的表面的熱氧化也可形成絕緣層103。在外延層102上形成絕緣層103對下一步驟是有用的，可用它直接將外延層102粘接到襯底上，因而可以減少薄膜器件的特性不穩(wěn)定性，該不穩(wěn)定性是由粘接表面的雜質(zhì)分離及表面上原子頻繁發(fā)生懸空鍵引起的，這兩種現(xiàn)象皆容易在粘接過程中發(fā)生。
在外延層102上形成SiO2膜103的步驟不是必要的步驟，如果將器件設(shè)計成使上述現(xiàn)象不會變成問題，則可省去該步驟。盡管用SiO2層103作SOI襯底的絕緣層，但必須在欲粘接的襯底之一的至少一個表面上形成絕緣層，并且可用各種方法形成絕緣層。該絕緣層并不限于SiO2。
當(dāng)進(jìn)行氧化時，只需使氧化膜的厚度足以不受由粘接表面從空氣中所吸收的污染的影響即可。
與具有氧化表面的外延面的襯底100分開制備，其上具有SiO2層104的襯底110，用該襯底作底部襯底。底層110是其表面氧化(包括熱氧化)了的硅襯底、石英玻璃襯底、結(jié)晶玻璃襯底或其上淀積有SiO2的任意襯底。也可使用其上沒有形成SiO2層104的硅襯底。
與用于清洗一般的半導(dǎo)體襯底(例如氧化前的)的工藝一樣的工藝清洗所制備的兩種襯底，并將它們粘接在一起(圖1E)。
在將襯底粘接在一起時，對它們的表面加壓可使粘接強(qiáng)度增加。
在粘接的襯底上進(jìn)行熱處理，以增加粘接強(qiáng)度。雖然最好在高溫加熱，但如果溫度過高，多孔層101的結(jié)構(gòu)會變化，襯底中所含雜質(zhì)會擴(kuò)散到外延層。所以，必須選擇加熱的溫度和時間周期，以確保不發(fā)生這些現(xiàn)象。具體地，最好在600℃至1100℃。然而，不能對某些襯底進(jìn)行熱處理，例如，只能將由石英玻璃構(gòu)成的底部襯底加熱到200℃以下，因為石英的熱膨脹系數(shù)與硅的熱膨脹系數(shù)不同。當(dāng)加熱溫度超過200℃時，由于應(yīng)力作用使粘接的襯底會相互剝離或破裂。但應(yīng)該注意，熱處理只需提供足夠抗后續(xù)工藝的研磨或體硅100腐蝕過程中產(chǎn)生的應(yīng)力強(qiáng)度。因此，如果為激活而進(jìn)行表面處理的條件最佳，甚至也可在200℃以下進(jìn)行熱處理。
然后，除去硅襯底100和多孔層200，而保留外延層102(圖1F)。以此方式，可獲得SOI襯底。如果已使整個硅襯底100轉(zhuǎn)變成多孔，則不需要除去硅襯底。
根據(jù)本發(fā)明，最好腐蝕，選擇地除去多孔層。腐蝕劑可以是例如，一般的Si腐蝕溶液，用于選擇腐蝕多孔Si的氫氟酸、由氫氟酸和醇或過氧化氫的至少之一種構(gòu)成的混合液，緩沖氫氟酸或由緩沖氫氟酸和醇或過氧化氫中至少之一構(gòu)成的混合液。由于多孔Si層具有大表面面積，所以甚至可以用一般的Si腐蝕液選擇地腐蝕。雖然在如圖1A至1F所示的實例中把層102當(dāng)作外延硅層，但也可由單晶化合物半導(dǎo)體例如，II-VI族或III-V族的化合物，形成該層102，也可將這種化合物半導(dǎo)體層層疊到外延層上。
另外，可將下列步驟加到上述說明的步驟中。
(1)多層孔的孔內(nèi)壁的過氧化反應(yīng)多孔層內(nèi)相鄰孔間的壁非常薄，有幾nm至幾十nm厚。在高溫下加熱多孔層的工藝過程中，例如，在形成外延硅層或熱處理粘接襯底的工藝過程中，孔壁變得具有粘著力和變粗并閉塞孔，結(jié)果，降低了腐蝕速率。因此，為了防止孔壁變粗，在形成多孔層后，在孔壁上淀積薄氧化膜。但，由于需要在多孔層上外延生長無孔單晶硅層，所以必須只氧化多孔層中的孔壁的內(nèi)表面，以便使孔壁的內(nèi)表面仍為單晶結(jié)構(gòu)。最好使氧化膜為幾埃至幾十埃。這種厚度的氧化膜是在氧氣氛中在200℃至700℃最好在250℃至500℃的溫度下熱處理形成的。
(2)氫焙燒處理本發(fā)明者在歐州專利公開EP553852-A2中說明了在氫氣氛中加熱表面，從硅表面除去微小粗糙度，結(jié)果可獲得很光滑的硅表面?？砂言跉錃夥罩械谋簾糜诒景l(fā)明。例如在多孔硅層形成后和外延硅層形成前可進(jìn)行氫焙燒工藝，也可在腐蝕除去多孔硅層后所獲得的SOI襯底上進(jìn)行氫焙燒工藝。在外延硅層形成前進(jìn)行的氫焙燒工藝中，產(chǎn)生了由構(gòu)成多孔硅層的表面的硅原子的遷移而使孔的最外表面閉塞的現(xiàn)象。當(dāng)形成外延硅表面時，孔的最外表面閉塞，所得的外延硅層只有很少晶體缺陷。在腐蝕除去多孔硅層后進(jìn)行的氫焙燒工藝中，外延硅層由于腐蝕而多多少少地使有些粗糙的表面光滑了，而且在潔凈室內(nèi)的粘接過程中粘接表面不可避免地吸收的硼會蒸發(fā)。
上面已參考圖1A至1F說明了本發(fā)明制造半導(dǎo)體襯底的方法的一個實例。下面將說明欲粘接的部件結(jié)構(gòu)不同的另一實例。
實例2下面將說明圖2A至2H所示的一個實例。用于圖1A至1F的相同的參考標(biāo)號也用于圖2A至2H中，表示相應(yīng)或相同的部件。雖然圖1A至1F所示的實例中，是在要粘接在一起的兩襯底的各自的表面上形成了絕緣層(SiO2層)103和104，但并不總是在兩表面上形成絕緣層(例如SiO2)，而只需要在至少一個表面上形成絕緣層。在該實例中示出了一種結(jié)構(gòu)(圖2D)，其中將淀積在多孔硅層200上的外延硅層1102(圖2C)的表面粘接到形成在硅襯底1110上的絕緣膜1104(例如氧化膜)的表面；且在該結(jié)構(gòu)(2G)中，將形成在外延硅層1102上的絕緣膜1103(圖2F)(例如由熱氧化形成的氧化膜)的表面粘接到其表面未氧化的硅襯底1110上，可按與圖1A至1F所示的相同的方法進(jìn)行其它步驟。
實例3下面將說明圖3A至3H所示實例。用于圖1A至1F中的相同的參考標(biāo)號也用于圖3A至3H，表示相同或相似的部件。該實例的特點是用如石英玻璃或綠玻璃等玻璃材料作要粘接到其上有外延硅膜101的襯底100(圖3C和3F)上的襯底1210(圖3D和3G)。圖3D示出的該實例中一個模式是將外延硅層1102(圖3C)粘接到玻璃襯底1210上，(圖3F)所示的模式將形成在外延硅層1102上的絕緣膜1103(例如，由熱氧化所得的氧化膜)粘接到玻璃襯底1210上。該實例中，可按與圖1A至1F所示的相同的方式進(jìn)行其它步驟。
下面將說明在單晶硅襯底的兩邊形成擴(kuò)散層的實例。
實例4下面將參考圖4A至4F和圖5A至5F說明實例。
該實例中，首先在單晶硅襯底100的第一表面上和位于相反一側(cè)(圖4A)的第二表面上形成擴(kuò)散層(例如，+P型層)101。
然后，把一側(cè)的擴(kuò)散層轉(zhuǎn)變成多孔性，以提供多孔層200(圖4B)?？赏ㄟ^把整個擴(kuò)散層101區(qū)轉(zhuǎn)換制成多孔層200，當(dāng)把它轉(zhuǎn)換成多孔而制成多孔層200時保持?jǐn)U散層101如圖4B所示。接著，在多孔層200上形成單晶半導(dǎo)體層102(圖4C)。該單晶半導(dǎo)體層102可由硅形成，也可由如II-VI族或III-V族的化合物半導(dǎo)體材料102形成。將單晶半導(dǎo)體層102的表面粘接到底部襯底300上(圖4D)。在硅襯底110上形成絕緣層104，從而可提供底部襯底300，或由單一透射玻璃襯底、非透明的單一絕緣件或它們的層疊件形成底部襯底?？傊?，只要求底部襯底300是其表面上形成有絕緣材料的襯底。所用的具體的粘接方法是陽極粘接法、加壓法、加熱法或這些方法的組合。從所得粘接結(jié)構(gòu)(圖4E)上除去擴(kuò)散層101、硅襯底100和多孔層200。該去除所用方法，不僅可用如研磨等機(jī)械方法，而且可用如腐蝕等化學(xué)方法。
用于圖4A至4F的相同的參考標(biāo)號也用于圖5A至5F中，表示相應(yīng)或相同的部件，這里不再作詳細(xì)說明。圖5A至5F所示的實例與圖4A至4F所示的實例的不同存在于圖5D中，圖5D中，在單晶半導(dǎo)體層102上形成絕緣層103，且絕緣層103與底部襯底300粘接。在該實例中，底部襯底300可以是單一的硅襯底或是單一的玻璃襯底或是一種膜或襯底層疊在該襯底上的結(jié)構(gòu)。
該實例中，按參考圖1A至1F所說明的相同的方法形成擴(kuò)散層。另外，該實例中可采用在硅襯底的一側(cè)邊上形成擴(kuò)散層的實例中所說明的各種步驟。
該實例的襯底的兩側(cè)上形成擴(kuò)散層，起到了在進(jìn)行陽極氧化時減小接觸電阻和在形成擴(kuò)散層時減少彎曲的作用。
下面將詳細(xì)說明本發(fā)明的最佳實施例。但本發(fā)明并不限于這些實施例。
(第一實施例)制備電阻值不固定的單晶Si襯底。用擴(kuò)散法，在硅襯底的第一表面上形成5μm的P+高濃度層。
利用擴(kuò)散法形成5μm的P+高濃度層的過程如下。通過旋涂在Si襯底的主表面上涂敷含B2O3的溶劑。然后，在140℃退火處理襯底，并使溶劑蒸發(fā)。將所得結(jié)構(gòu)置于擴(kuò)散爐中6個小時，同時使?fàn)t體中心管的溫度保持在1200℃。在襯底上進(jìn)行所謂的推進(jìn)擴(kuò)散，形成P+高濃度層。
將其上形成有P+高濃度層的Si襯底浸入HF溶液中，陽極氧化第一表面，在第一表面上形成多孔層。陽極氧化的條件如下電流密度 7(mA.cm-2)陽極氧化溶液 HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時間 11分鐘多孔Si的厚度 12μm
然后，在氧氣氛中，在400℃下氧化其上形成有多孔層的襯底1小時。通過氧化，多孔Si層的孔內(nèi)壁被熱氧化膜所覆蓋。接著，用CVD(化學(xué)汽相淀積)法，在多孔Si層上外延生長0.2μm的單晶Si層。生長條件如下源氣SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180(1/分鐘)氣體壓力80(Torr)溫度950(℃)生長速度0.3(μm/分鐘)在外延Si層的表面上熱氧化形成50nm厚的SiO2層。
將該SiO2層表面和其上形成有500nm的SiO2層的第二襯底精確對準(zhǔn)，并接觸，在900℃加熱所得結(jié)構(gòu)2小時進(jìn)行粘接。結(jié)果，可獲得粘接襯底。
研磨其上形成有P+層的粘接襯底的表面，除去P+層，和無孔單晶Si區(qū)，以便充分露出多孔Si層。
然后，用49％的氫氟酸和30％的過氧化物溶液選擇地腐蝕露出的多孔Si層，不腐蝕單晶Si層。同時利用單晶Si層作腐蝕停止層，選擇腐蝕，完全除去多孔Si層。
和腐蝕液有關(guān)的無孔Si單晶的腐蝕速度很低。該速度與多孔層的選擇腐蝕速度之比為105以上，且無孔層腐蝕的量小(幾nm)到實際上可以忽略不計。
通過這一系列步驟，在Si氧化膜上形成0.2μm的單晶Si層，并可獲得所謂的SOI襯底。當(dāng)用透射電子顯微鏡觀察SOI襯底的截面時，證實沒有新的晶體缺陷引入單晶Si層，且能保持較好的晶體結(jié)構(gòu)。
(第二實施例)在Si襯底的正面和反面淀積B2O3旋涂膜，形成擴(kuò)散區(qū)，按與第一實施例相同的方式制造SOI襯底，以與第一實施例相同的方式觀察所得SOI襯底時，證實該單晶Si薄膜的質(zhì)量很好，且只有極少的晶體缺陷。
(第三實施例)用把有機(jī)粘合劑和溶劑加入B2O3而得的漿料，在Si襯底上形成旋涂膜，把10片Si襯底置入擴(kuò)散爐中，在其上形成擴(kuò)散區(qū)，除襯底的數(shù)量外，以與第一實施例相同的工藝制造SOI襯底。
該實施例中，通過相鄰襯底上的B2O3膜的汽相擴(kuò)散，在硅襯底的兩邊形成擴(kuò)散層，證實本實施例所得的SOI襯底的質(zhì)量也很好，而且也只有極少的晶體缺陷。
(第四實施例)制備電阻不固定的單晶Si襯底，用擴(kuò)散法在硅襯底的第一表面和相反的表面上形成5μm的P+高濃度層。
以下是用擴(kuò)散法形成P+高濃度層的過程。把Si襯底放入爐體中心管中，把N2導(dǎo)入含BBr3的液態(tài)擴(kuò)散源，從而產(chǎn)生氣泡。用攜帶氣體(N2＋O2)把汽化了的材料導(dǎo)入爐體中心管中，使?fàn)t體中心管的溫度保持在1050℃1小時，形成B2O3層。然后，使?fàn)t體中心管保持在1200℃的溫度，在襯底上進(jìn)行所謂的推進(jìn)擴(kuò)散，形成P+高濃度層。
把其上形成了P+高濃度層的Si襯底浸入HF溶液中，陽極氧化第一表面，并在其上形成多孔層，陽極氧化的條件如下電流密度7(mA.cm-2)陽極氧化溶液HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時間11(分鐘)多孔Si的厚度12(μm)然后，在氧氣氛中，在400℃的溫度下氧化其上形成了多孔層的襯底1小時，通過氧化，由熱氧化膜覆蓋多孔Si層的孔內(nèi)壁。接著，用CVD(化學(xué)汽相淀積)法在多孔Si層上外延生長0.2μm的單晶Si層。生長條件如下源氣SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180(1/分鐘)氣體壓力80(Torr)溫度950(℃)生長速度0.3(μm/分鐘)在外延Si層的表面上熱氧化形成50nm的SiO2層。
將該SiO2層表面和其上形成有500nm的SiO2層的第二襯底精確對準(zhǔn)，并接觸，在900℃加熱所得結(jié)構(gòu)2小時進(jìn)行粘接。結(jié)果，可獲得粘接襯底。
研磨其上形成P+層的粘接襯底的表面，除去P+層和無孔單晶Si區(qū)，以便充分露出多孔Si層。
然后，用49％的氫氟酸和30％的過氧化物溶液選擇地腐蝕露出的多孔Si層，不腐蝕單晶Si層。同時利用單晶Si層作腐蝕停止層，用選擇腐蝕完全除去多孔Si層。
和腐蝕液有關(guān)的無孔Si單晶的腐蝕速度很低。該速度與多孔層的選擇腐蝕速度之比為105以上，且無孔層腐蝕量小(幾nm)到實際上可以忽略不計。
通過這一系列步驟，在Si氧化膜上形成0.2μm的單晶Si層，并可獲得所謂的SOI襯底。當(dāng)用透射電子顯微鏡觀察SOI襯底的截面時，證實沒有新的晶體缺陷引入單晶Si層，且能保持較好的晶體結(jié)構(gòu)。
在該實施例中，由于在襯底的兩邊形成P+層，可減少在形成多孔層時的接觸電阻，并可減少形成P+層時的彎曲。結(jié)果，襯底可粘接得極穩(wěn)定，并且可獲得SOI襯底。
(第五實施例)
該實施例中，除(i)至(iii)所述的條件改變外，以與第四實施例相同的方式制造半導(dǎo)體襯底。
(i)陽極氧化條件為電流密度 5(mA.cm-2)陽極氧化溶液 HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時間 12(分鐘)多孔Si的厚度 10(μm)(ii)用MOCVD(金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積)法，在多孔Si層上外延生長1μm的單晶GaAs層，生長條件為源氣 TMG/AsH3/H2氣體壓力 80(Torr)溫度 700(℃)(iii)將GaAs層表面和其上形成有500nm的SiO2層的另一Si襯底精確對準(zhǔn)，并接觸，在700℃加熱2小時使所得結(jié)構(gòu)進(jìn)行粘接。
以此方式，可獲得在Si氧化膜上形成了1μm的單晶GaAs層的襯底。當(dāng)用透射電子顯微鏡觀察SOI襯底的截面時，證實沒有新的晶體缺陷引入單晶GaAs層，且能保持較好的晶體結(jié)構(gòu)。
該實施例中，還可減少形成P+層時的彎曲，并可極穩(wěn)定地制造SOI襯底。
(第六實施例)除(i)和(ii)所述的條件改變外，以與實施例四相同的方式制造SOI襯底。
(i)陽極氧化條件為電流密度 5(mA.cm-2)陽極氧化溶液 HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時間 12(分鐘)多孔Si的厚度 10(μm)(ii)用CVD(化學(xué)汽相淀積)法在多孔Si層上外延生長0.2μm的單晶Si層。生長條件如下源氣 SiH2Cl2/H2氣體流速 0.25/230(1/分鐘)氣體壓力 760(Torr)溫度 1040(℃)生長速度 0.14(μm/分鐘)獲得Si氧化膜上形成了0.2μm的單晶Si層的SOI襯底。
用透射電子顯微鏡觀察所得襯底的截面時，證實沒有新的晶體缺陷引入單晶Si層，且能保持較好的晶體結(jié)構(gòu)。
(第七實施例)除(i)至(iv)所述的條件改變外，以與實施例四相同的方式制造半導(dǎo)體襯底。
(i)用擴(kuò)散法形成10μm厚的P+高濃度層。
(ii)陽極氧化條件為電流密度 5(mA.cm-2)陽極氧化溶液 HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時間 12(分鐘)多孔Si的厚度 10(μm)(iii)用CVD(化學(xué)汽相淀積)法在多孔Si層上外延生長0.2μm的單晶Si層。生長條件如下源氣 SiH2Cl2/H2氣體流速 0.4/230(1/分鐘)氣體壓力 80(Torr)溫度 900(℃)生長速度 0.13(μm/分鐘)(iv)在外延Si層的表面上熱氧化形成50nm的SiO2層，將該SiO2層表面和分開制備的石英襯底的表面對準(zhǔn)，并通過另外的薄膜形成工藝和熱處理工藝(在400℃的最高溫度)，將襯底粘接在一起。
以此方式，獲得了Si氧化膜上形成了0.2μm的單晶Si層的半導(dǎo)體襯底。
用透射電子顯微鏡觀察所得襯底的截面時，證實沒有新的晶體缺陷引入單晶Si層，且能保持較好的晶體結(jié)構(gòu)。
(第八實施例)除將GaAs層表面與分開制備的石英襯底的表面對準(zhǔn)、并通過另外的薄膜形成工藝和熱處理工藝(在400℃的最高溫度)把它們粘接在一起外，以與實施例四相同的方式制造半導(dǎo)體襯底。該實施例中，與第五實施例一樣，可獲得其上具有極好結(jié)晶性半導(dǎo)體層的襯底。
(第九實施例)除(i)和(ii)所述的改變的條件外，以與實施例四相同的方式制造半導(dǎo)體襯底。
(i)陽極氧化條件為電流密度 5(mA.cm-2)陽極氧化溶液 HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時間 12分鐘多孔Si的厚度 10(μm)(ii)在外延Si層的表面上熱氧化形成50nm的SiO2層，將該SiO2層表面和分開制備的石英襯底的表面對準(zhǔn)，并通過另外的薄膜形成工藝和熱處理工藝(在400℃的最高溫度)，將它們粘接在一起。該實施例中，與第四實施例一樣，可獲得其上具有極好結(jié)晶性半導(dǎo)體層的襯底。
(第十實施例)該實施例中，除(i)至(iii)所述的條件改變外，以與第四實施例相同的方式制造半導(dǎo)體襯底。
(i)使用再制單晶Si襯底。
(ii)用擴(kuò)散法形成10μm厚的P+高濃度層。
(iii)用CVD(化學(xué)汽相淀積)法在多孔Si層上外延生長0.2μm的單晶Si層。生長條件如下源氣SiH2Cl2/H2氣體流速0.25/230(1/分鐘)氣體壓力760(Torr)溫度1040(℃)生長速度0.14(μm/分鐘)該實施例中，與第四實施例一樣，可獲得其上具有極好結(jié)晶性半導(dǎo)體層的襯底。
(第十一實施例)除使用再制單晶Si襯底并在其上形成P+高濃度層外，以與實施例第五相同的方式制造半導(dǎo)體襯底。該實施例中，與第五實施例一樣，可獲得其上具有極好結(jié)晶性半導(dǎo)體層的襯底。
(第十二實施例)除使用再制單晶Si襯底并在其上形成P+高濃度層外，以與實施例六相同的方式制造半導(dǎo)體襯底。該實施例中，與第六實施例一樣，可獲得其上具有極好結(jié)晶性半導(dǎo)體層的襯底。
(第十三實施例)除使用再制單晶Si襯底并在其上形成P+高濃度層外，以與實施例九相同的方式制造半導(dǎo)體襯底。該實施例中，與第九實施例一樣，可獲得其上具有極好結(jié)晶性半導(dǎo)體層的襯底。
(第十四實施例)除使用再制單晶Si襯底并在其上形成P+高濃度層外，以與實施例八相同的方式制造半導(dǎo)體襯底。該實施例中，與第八實施例一樣，可獲得其上具有極好結(jié)晶性半導(dǎo)體層的襯底。
(第十五實施例)用CVD(化學(xué)汽相淀積)在多孔Si層上形成單晶Si層的條件如下源氣SiH2Cl2/H2氣體流速0.25/230(1/分鐘)氣體壓力760(Torr)溫度1040(℃)生長速度0.14(μm/分鐘)除這些條件外，以與實施例十三相同的方式制造半導(dǎo)體襯底，該實施例中，與第十三實施例一樣，可獲得其上具有極好結(jié)晶性半導(dǎo)體層的襯底。
(第十六實施例)除把外延Si層粘接到其上形成了SiO2層的另一Si襯底，來代替外延Si層的表面上形成SiO2層外，以與實施例四相同的方式制造SOI襯底。該實施例中，也可獲得具有極好結(jié)晶性的SOI襯底。
(第十七實施例)除把由熱氧化外延Si層形成的SiO2層粘接到其上沒形成SiO2層的另一Si襯底外，以與實施例四相同的方式制造SOI襯底。該實施例中，也可獲得具有極好結(jié)晶性的SOI襯底。
(第十八實施例)(1)首先，用如第一實施例所示的方法，在硅晶片中形成P+擴(kuò)散層。
(2)將硅晶片放入49％HF和乙酸以2∶1的比例混合的溶液中作陽極，把5英寸直徑的鉑盤放入該溶液中與硅晶片相對作陰極。涂敷硅晶片的反面，使之不會通過溶液與鉑導(dǎo)電，涂敷硅晶片的正面和端面，使整個正面變成可通過溶液與鉑導(dǎo)電。在硅晶片和鉑間加10mA/cm2的電流9分鐘結(jié)果，陽極氧化硅晶片，并在正面上形成12μm的多孔硅層。從溶液中取出其上形成了多孔層的晶片，并測量孔隙率，孔隙率約為20％。
(3)接著，在氧氣氛中，在400℃的溫度下，對其上形成了多孔硅層的晶片進(jìn)行1小時的氧化。由于在氧化過程中僅僅形成了約50埃以下的氧化膜，所以僅在多孔硅層的表面和孔的側(cè)壁上形成了氧化硅膜，內(nèi)部仍為單晶硅區(qū)。
(4)把晶片浸入稀釋到1.25％的HF溶液中，然后，沖洗除去形成在多孔表面上的極薄的氧化硅膜。
(5)把晶片放入CVD生長爐中，并在下列條件下連續(xù)進(jìn)行熱處理。
A)溫度1120(℃)壓力80(Torr)氣體H2；230(1/min)時間7.5(min)B)溫度900(℃)壓力80(Torr)氣體H2/SiH2Cl2；230/0.4(1/min)通過氧化處理，形成了約0.29μm的單晶硅層。
(6)將晶片暴露于900℃的氧和氫混合氣氛中，氧化單晶硅層，形成200nm的氧化硅膜。
(7)用常規(guī)半導(dǎo)體制造工藝中所用的藥品溶液清洗所得晶片和第二Si晶片。然后，將它們浸入用于最終藥品清洗的稀釋的HF溶液中，用純水漂洗，并干燥。然后，慢慢地對準(zhǔn)這兩片晶片的表面，使它們接觸并粘接在一起。接著，在1180℃的溫度下對所得結(jié)構(gòu)進(jìn)行5分鐘處理。
(8)然后，研磨其上形成了多孔硅層的晶片的反面，露出整個襯底表面上的多孔硅層。之后，把晶片浸入HF和H2O2的溶液中2小時。腐蝕除去多孔硅層，并通過硅氧化膜在第二襯底上形成約0.2μm的外延硅層。
(9)在100％的氫氣氛中，在1100℃的溫度下，熱氧化該襯底4小時。
(10)用Nomarski差分干涉光學(xué)顯微鏡精細(xì)地觀察外延硅層的表面時，證實可獲得具有極少晶體缺陷的SOI襯底。
(第十九實施例)以與第一實施例相同的方式，在單晶Si襯底的第一表面上形成旋涂膜，隨后烘烤。然后，把所得晶片放入爐體中心管中，以與第四實施例相同的方式，在襯底的反面形成擴(kuò)散層。接著，進(jìn)行與第四實施例相同的處理，制造SOI襯底。所獲得的SOI襯底具有很好的結(jié)晶性。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體襯底的方法，包括以下步驟使用擴(kuò)散法將能控制導(dǎo)電類型的元素擴(kuò)散進(jìn)硅襯底，形成擴(kuò)散區(qū)；在所說擴(kuò)散區(qū)中形成多孔層；在所說多孔層上形成無孔單晶層；粘接所說無孔單晶層與底部襯底，同時提供其一個表面與無孔單晶層粘接而另一表面與底部襯底粘接的絕緣層；以及除去所說多孔層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于；能控制所說導(dǎo)電類型的所說元素是能控制導(dǎo)電N型硅的元素。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于能控制所說導(dǎo)電類型的所說元素選自由P、As、和Sb組成的元素組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于能控制所說導(dǎo)電類型的所說元素是能控制導(dǎo)電P型硅的元素。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于能控制所說導(dǎo)電類型的所說元素是B。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說擴(kuò)散法是將所說元素?zé)釘U(kuò)散進(jìn)硅襯底的工藝。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于能控制所說導(dǎo)電類型的所說元素是由用作源的氣體供應(yīng)的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說氣體是B2H6。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于能控制所說導(dǎo)電類型的所說元素是由用作源的液體供應(yīng)的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說液體是BBr3。
11.根據(jù)權(quán)利要求5的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于能控制所說導(dǎo)電類型的所說元素是由用作源的固體供應(yīng)的。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說固體是B2O3。
13.根據(jù)權(quán)利要求5的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于能控制所說導(dǎo)電類型的所說元素是由形成在所說硅襯底上的固體材料供應(yīng)的。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說固體材料選自CVD膜、BSG和旋涂膜。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于能控制所說導(dǎo)電類型且包含在所說擴(kuò)散層中的所說元素的濃度被調(diào)節(jié)成使所說濃度在5.0×1016/cm35.0×1020/cm3范圍內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于能控制所說導(dǎo)電類型且包含在所說擴(kuò)散層中的所說元素的濃度被調(diào)節(jié)成使所說濃度在1.0×1017cm3至2.0×1020/cm3范圍內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于能控制所說導(dǎo)電類型且包含在所說擴(kuò)散層中的所說元素的濃度被調(diào)節(jié)成使所說濃度在5.0×1017/cm3至1.0×1020/cm3范圍內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說擴(kuò)散層的厚度為500埃以上。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說多孔層的孔隙率被控制在50％以下。
20.根據(jù)權(quán)利要求19制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說多孔層的孔隙率被控制在1％至40％范圍內(nèi)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說多孔層的孔隙率被控制在5％至30％的范圍內(nèi)。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說無孔單晶層是單晶Si層。
23.根據(jù)權(quán)利要求1的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說無孔單晶層是單晶化合物半導(dǎo)體層。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說絕緣層選自由熱氧化膜、淀積SiO2膜和淀積Si3N4組成的組中。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說絕緣層形成在所說無孔單晶層的一邊。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說絕緣層是由熱氧化所說單晶硅層的表面形成的。
27.根據(jù)權(quán)利要求1的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說底部襯底是單晶硅襯底。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于氧化層形成在欲粘接的所說底部襯底的一個面上。
29.根據(jù)權(quán)利要求27的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于欲粘接的所說底部襯底的所說面是由單晶硅形成的。
30.根據(jù)權(quán)利要求1的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說底部襯底是玻璃制成的。
31.根據(jù)權(quán)利要求24的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說絕緣層形成在所說底部襯底的一邊。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說絕緣層是由熱氧化單晶硅襯底形成的。
33.根據(jù)權(quán)利要求31制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說絕緣層構(gòu)成玻璃襯底。
34.根據(jù)權(quán)利要求31的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于不用所說的絕緣層形成在所說無孔單晶層上即進(jìn)行粘接。
35.根據(jù)權(quán)利要求22的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說無孔硅層是在氧化了所說多孔層的孔內(nèi)壁后由外延生長形成的。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說無孔硅層是在氫氣氛中對所說多孔層上進(jìn)行了熱處理后由外延生長形成的。
37.根據(jù)權(quán)利要求1的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說多孔層是用氫氟酸、氫氟酸和醇或過氧化氫中至少一種的混合液、或緩沖氫氟酸和醇或過氧化氫中至少一種的混合液除去的。
38.根據(jù)權(quán)利要求1的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于在除去所說多孔層后，在氫氣氛中進(jìn)行熱處理。
39.一種制造半導(dǎo)體襯底的方法，包括以下步驟使用擴(kuò)散法將能控制導(dǎo)電類型的元素擴(kuò)散進(jìn)硅襯底的第一表面和與第一表面相反的第二表面，形成擴(kuò)散區(qū)；在第一表面上形成的擴(kuò)散區(qū)中形成多孔層；在多孔層上形成無孔單晶層；粘接所說無孔單晶層與底部襯底，同時提供其一個表面與無孔單晶層粘接而另一表面與底部襯底粘接的絕緣層；以及除去所說多孔層。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于能控制所說導(dǎo)電類型的所說元素是能控制導(dǎo)電N型硅的元素。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于能控制所說導(dǎo)電類型的所說元素選自由P、As、和Sb組成的組中。
42.根據(jù)權(quán)利要求1的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于能控制所說導(dǎo)電類型的所說元素是能控制導(dǎo)電P型硅的元素。
43.根據(jù)權(quán)利要求42的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于能控制所說導(dǎo)電類型的所說元素是B。
44.根據(jù)權(quán)利要求39的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說擴(kuò)散法是將所說元素?zé)釘U(kuò)散進(jìn)硅襯底的工藝。
45.根據(jù)權(quán)利要求43的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于能控制所說導(dǎo)電類型的所說元素是由用作源的氣體供應(yīng)的。
46.根據(jù)權(quán)利要求45的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說氣體是B2H6。
47.根據(jù)權(quán)利要求43的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于能控制所說導(dǎo)電類型的所說元素是由用作源的液體供應(yīng)的。
48.根據(jù)權(quán)利要求47的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說液體是BBr3。
49.根據(jù)權(quán)利要求43的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于能控制所說導(dǎo)電類型的所說元素是由用作源的固體供應(yīng)的。
50.根據(jù)權(quán)利要求49的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說固體是B2O3。
51.根據(jù)權(quán)利要求43的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于能控制所說導(dǎo)電類型的所說元素是由形成在所說硅襯底上的固體材料供應(yīng)的。
52.根據(jù)權(quán)利要求51的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說固體材料選自CVD膜、BSG和旋涂膜。
53.根據(jù)權(quán)利要求39的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于能控制所說導(dǎo)電類型且包含在所說擴(kuò)散層中的所說元素的濃度被調(diào)節(jié)成使所說濃度在5.0×1016cm3至5.0×1020/cm3范圍內(nèi)。
54.根據(jù)權(quán)利要求53的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于能控制所說導(dǎo)電類型且包含在所說擴(kuò)散層中的所說元素的濃度被調(diào)節(jié)成使所說濃度在1.0×1017cm3至2.0×1020/cm3范圍內(nèi)。
55.根據(jù)權(quán)利要求53的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于能控制所說導(dǎo)電類型且包含在所說擴(kuò)散層中的所說元素的濃度被調(diào)節(jié)成使所說濃度在5.0×1017cm3至1.0×1020/cm3范圍內(nèi)。
56.根據(jù)權(quán)利要求54的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說擴(kuò)散層的厚度為500埃以上。
57.根據(jù)權(quán)利要求39的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說多孔層的孔隙率被控制在50％以下。
58.根據(jù)權(quán)利要求57制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說多孔層的孔隙率被控制在1％至40％范圍內(nèi)。
59.根據(jù)權(quán)利要求58的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說多孔層的孔隙率被控制在5％至30％的范圍內(nèi)。
60.根據(jù)權(quán)利要求39的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說無孔單晶層是單晶Si層。
61.根據(jù)權(quán)利要求39的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說無孔單晶層是單晶化合物半導(dǎo)體層。
62.根據(jù)權(quán)利要求60的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說絕緣層選自由熱氧化膜、淀積SiO2膜和淀積Si3N4組成的組中。
63.根據(jù)權(quán)利要求62的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說絕緣層形成在所說無孔單晶層的一邊。
64.根據(jù)權(quán)利要求62的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說絕緣層是由熱氧化所說單晶硅層的表面形成的。
65.根據(jù)權(quán)利要求39的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說底部襯底是單晶硅襯底。
66.根據(jù)權(quán)利要求65的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于氧化膜形成在欲粘接的所說底部襯底的一個面上。
67.根據(jù)權(quán)利要求65的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于欲粘接的所說底部襯底的所說面是由單晶硅形成的。
68.根據(jù)權(quán)利要求39的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說底部襯底是玻璃制成的。
69.根據(jù)權(quán)利要求62的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說絕緣層形成在所說底部襯底的一邊。
70.根據(jù)權(quán)利要求69的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說絕緣層是由熱氧化單晶硅襯底形成的。
71.根據(jù)權(quán)利要求69制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說絕緣層構(gòu)成玻璃襯底。
72.根據(jù)權(quán)利要求69的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于不用所說的絕緣層形成在所說無孔單晶層上即進(jìn)行粘接。
73.根據(jù)權(quán)利要求60的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說無孔硅層是在氧化了所說多孔層的孔內(nèi)壁后由外延生長形成的。
74.根據(jù)權(quán)利要求73的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說無孔硅層是在氫氣氛中對所說多孔層上進(jìn)行了熱處理后由外延生長形成的。
75.根據(jù)權(quán)利要求39的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于所說多孔層是用氫氟酸、氫氟酸和醇或過氧化氫中的至少一種的混合液、或緩沖氫氟酸和至少醇或過氧化氫之一的混合液除去的。
76.根據(jù)權(quán)利要求39的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于在除去所說多孔層后，在氫氣氛中進(jìn)行熱處理。
77.根據(jù)權(quán)利要求39的制造半導(dǎo)體襯底的方法，其特征在于把每片都具有形成在所說第一表面上的所說固體材料的多片硅襯底放入爐中并加熱，在所說多片襯底的每個的所說第一表面上和第二表面上形成所說擴(kuò)散區(qū)。
78.一種半導(dǎo)體襯底，該襯底是根據(jù)權(quán)利要求1至77之任何一個的方法所獲得的。
全文摘要
一種制造半導(dǎo)體襯底的方法，包括以下步驟使用擴(kuò)散法將能控制導(dǎo)電類型的元素擴(kuò)散進(jìn)硅襯底，形成擴(kuò)散區(qū)；在擴(kuò)散區(qū)中形成多孔層；在多孔層上形成無孔單晶層；粘接無孔單晶層與底部襯底，同時提供其一個表面與無孔單晶層粘接而另一表面與底部襯底粘接的絕緣層；以及除去多孔層。
文檔編號H01L21/762GK1152187SQ9611212
公開日1997年6月18日 申請日期1996年8月1日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月2日
發(fā)明者坂口清文, 米原隆夫 申請人:佳能株式會社