ＳＯＩ衬底的制造方法及ＳＯＩ衬底技术

本发明专利技术涉及一种ＳＯＩ衬底的制造方法及ＳＯＩ衬底。本发明专利技术的目的之一在于抑制当贴合玻璃衬底和单晶半导体衬底来制造ＳＯＩ衬底时产生的硅层表面的粗糙。或者，本发明专利技术的目的之一在于提供一种抑制上述粗糙并提高成品率的半导体装置。通过对接合衬底照射加速了的离子来在该接合衬底中形成脆化区，在接合衬底或支撑衬底的表面上形成绝缘层，隔着绝缘层使接合衬底和支撑衬底贴合并在接合衬底和支撑衬底的一部分中形成不贴合的区域，通过进行热处理，在脆化区中分离接合衬底来在支撑衬底上形成半导体层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种SOI (Silicon on Insulator 绝缘体上硅)衬底的制造方法、SOI 衬底以及使用该衬底的半导体装置的制造方法。
技术介绍
近年来，对利用在绝缘表面上存在有较薄的单晶半导体层的SOI (Silicon on Insulator 绝缘体上硅)衬底来代替大块状硅片进行了研讨。通过使用SOI衬底，可以减 小由晶体管的漏极与衬底形成的寄生电容，为此SOI衬底因其可以提高半导体集成电路的 性能而被受关注。作为SOI衬底的制造方法之一，已知智能切割(注册商标)法(例如，参照专利文 献1)。以下对利用智能切割法的SOI衬底的制造方法的概要进行说明。首先，利用离子注 入法对硅片进行氢离子注入，以在离其表面有预定的深度处形成微小气泡层。接着，隔着氧 化硅膜，将注入有氢离子的硅片与其他的硅片接合。然后，通过进行加热处理，将注入有氢 离子的硅片的一部分以微小气泡层为边界分离为薄膜状，并在接合的其他的硅片上形成单 晶娃膜。此外，还提出有一种利用该种智能切割法将单晶硅层形成在由玻璃构成的支撑衬 底上的方法(例如，参照专利文献2)。与硅片相比，玻璃衬底容易实现大面积化，并且其是 廉价的衬底，因此被主要用于液晶显示装置等的制造。通过使用玻璃衬底作为支撑衬底，可 以制造大面积且廉价的SOI衬底。日本专利申请公开H05-211128号公报日本专利申请公开2005-252244号公报当通过上述智能切割法等在玻璃衬底上形成单晶硅层时，与使硅片彼此贴合而制 造SOI衬底时相比，会有硅层的表面的粗糙度变大的趋势。这种表面的粗糙在后面的工序 中引发各种缺陷，而结果成为使半导体元件或半导体装置的成品率降低的主要因素。
技术实现思路
鉴于上述问题，所公开的本专利技术的一个方式的目的之一在于抑制当通过贴合玻璃 衬底等支撑衬底和作为接合衬底的单晶半导体衬底制造SOI衬底时产生的硅层表面的粗 糙。并且，所公开的本专利技术的另一目的在于通过抑制上述粗糙的产生来提高半导体装置的 成品率。在所公开的本专利技术的一个方式中，当通过贴合接合衬底和支撑衬底时，在接合衬 底和支撑衬底的界面的一部分(特别是边缘部)意图性地形成不贴合的区域。下面进行详 细的说明。所公开的本专利技术的一个方式是一种SOI衬底的制造方法，包括以下步骤通过对 接合衬底照射加速了的离子来在该接合衬底中形成脆化区；在接合衬底或支撑衬底的表面 上形成绝缘层；隔着绝缘层使接合衬底和支撑衬底贴合并在接合衬底和支撑衬底的一部分中形成不贴合的区域；以及通过进行热处理，在脆化区中分离接合衬底来在支撑衬底上形 成半导体层。在上述制造方法中，优选对半导体层照射激光。此外，通过在接合衬底或支撑衬底 的表面形成凹部和凸部中的一方或双方来形成不贴合的区域。此外，通过将支撑衬底和接 合衬底贴合时的按压力设定为20N/cm2以上来形成不贴合的区域。优选将不贴合的区域的面积设定为1. Omm2以上。此外，优选将不贴合的区域形成 在接合衬底的角部。此外，优选使接合衬底和支撑衬底的贴合从接合衬底的角部开始进展。 此外，热处理的温度优选是500°C以下。通过上述方法可以提供缺陷(尤其是，其直径是Iym以上的缺陷)的数密度例如 是5. 0个/cm2以下、优选是1. 0个/cm2以下的SOI衬底。此外，通过上述方法可以提供半 导体层的表面的P-V是120nm以下的SOI衬底。此外，通过使用上述SOI衬底制造并提供半导体装置。一般来说，SOI衬底是指具有在绝缘表面上设置有硅半导体层的结构的半导体衬 底，但是在本说明书等中，作为包括在绝缘表面上设置有半导体层的结构的半导体衬底的 概念而使用。换言之，用于SOI衬底的半导体层不局限于硅半导体层。此外，在本说明书等 中，半导体衬底不但表示仅由半导体材料构成的衬底，而且表示包含半导体材料的所有的 衬底。换言之，SOI衬底也包括在半导体衬底的范畴内。注意，在本说明书等中，单晶是指在注目于某个晶轴时，该晶轴的方向在样品的任 何部分都朝向相同方向的结晶。换言之，即使包含结晶缺陷或悬空键，只要是如上述那样晶 轴方向一致的结晶，则都视为单晶。此外，在本说明书等中，半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有 装置。例如，显示装置和集成电路都包括在半导体装置的范畴内。此外，在本说明书等中， 显示装置包括发光显示装置、液晶显示装置和利用电泳元件等的显示装置。发光显示装置 包括发光元件，液晶显示装置包括液晶元件。其亮度由电流或电压控制的元件包括在发光 元件的范畴内，具体包括无机EL(电致发光)和有机EL等。在所公开的本专利技术的一个方式中，在贴合的界面的一部分(边缘部)意图性地形 成不贴合的区域。由此，可以提供一种抑制半导体层表面产生粗糙的SOI衬底。并且，可以 提高利用该SOI衬底的半导体装置的成品率。附图说明图IA至IF是示出SOI衬底及半导体装置的制造方法的一例的截面图；图2A至2C是示出SOI衬底及半导体装置的制造方法的一例的截面图；图3A和3B是示出SOI衬底及半导体装置的制造方法的一例的平面图；图4A至4G是示出SOI衬底及半导体装置的制造方法的一例的截面图；图5A至5C是示出SOI衬底及半导体装置的制造方法的一例的截面图；图6A和6B是示出SOI衬底及半导体装置的制造方法的一例的平面图；图7A至7G是示出SOI衬底及半导体装置的制造方法的一例的截面图；图8A至8D是示出SOI衬底及半导体装置的制造方法的一例的截面图；图9A和9B是示出SOI衬底及半导体装置的制造方法的一例的平面图IOA至IOH是示出SOI衬底及半导体装置的制造方法的一例的截面图；图IlA至IlD是示出SOI衬底及半导体装置的制造方法的一例的截面图；图12A和12B是示出SO I衬底及半导体装置的制造方法的一例的平面图；图13A至13D是示出晶体管的制造方法的一例的截面图；图14A至14D是示出晶体管的制造方法的一例的截面图；图15A和15B分别是晶体管的平面图及截面图；图16A和16B是示出硅层表面的状态的图；图17A和17B是示出硅层表面的状态的图；图18A和18B是示出硅层表面的状态的图；图19是示出玻璃衬底表面的状态的一例的图；图20是示出不贴合的区域的直径与缺陷数量的关系的图；图21A和21B是示出表面粗度的比较结果的图。具体实施例方式下面，关于本专利技术的实施方式将参照附图给予详细的说明。但是，本专利技术不局限于 以下的实施方式的记载内容，所属
的普通技术人员很容易理解本专利技术的方式和 细节可以在不脱离本说明书等所公开的专利技术的宗旨的条件下作各种各样的变换。此外，可 以适当地组合根据不同的实施方式的结构来实施。而且，在以下说明的专利技术的结构中，对相 同的部分或具有同样的功能的部分使用相同的附图标记，而省略其重复说明。实施方式1在本实施方式中，对SOI衬底的制造方法的一例，参照附图进行说明。具体而言， 说明制造在支撑衬底上设置有单晶半导体层的SOI衬底的情况。首先，准备支撑衬底100和单晶半导体衬底110(参照图1A、图1B)。作为支撑衬底100，可以使用由绝缘体构成的衬底。具体而言，可举出用于电子工 业的各种玻璃衬底诸如铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、钡硼硅酸盐玻璃等、石英衬底、陶 瓷衬底、蓝宝石衬底。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝缘体上硅衬底的制造方法，该方法包括如下步骤：在接合衬底中形成脆化区；在所述接合衬底的表面上形成绝缘层；在所述绝缘层中形成凹部；隔着具有所述凹部的所述绝缘层使所述接合衬底和支撑衬底贴合；以及从所述支撑衬底分离所述接合衬底，而使所述接合衬底的表面和所述脆化区之间的层残留在所述支撑衬底上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：奥野直树，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]