热氧化异种复合基板及其制造方法技术

本发明专利技术涉及热氧化异种复合基板，是在处理基板上具有单晶硅膜的异种复合基板，通过在实施超过850℃的热氧化处理前施加650℃～850℃的中间热处理，然后在超过了850℃的温度下实施热氧化处理而得到，根据本发明专利技术，能够得到热氧化后的缺陷数减少的热氧化异种复合基板。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热氧化异种复合基板及其制造方法
本专利技术涉及通过对在玻璃、石英、蓝宝石等的处理基板上形成了单晶硅膜的异种复合基板进行热氧化处理而得到的热氧化异种复合基板及其制造方法。
技术介绍
为了减少寄生电容，实现器件的高速化，已广泛使用绝缘体上硅(SOI(Silicononinsulator))晶片。该SOI晶片中，石英上硅(SOQ(SilicononQuartz))、蓝宝石上硅(SOS(SilicononSapphire))这样的处理晶片由绝缘透明晶片构成的晶片受到关注。期待SOQ在利用了石英的高透明性的光电子学关系、或利用了低的介电损耗的高频器件中的应用。SOS由于处理晶片由蓝宝石构成，因此除了高透明性、低介电损耗以外，还具有对于石英未能获得的高热导率，因此期待在伴有发热的高频器件中的应用。为了层叠具有高品质的单晶，由块体的硅晶片采用贴合-转印法形成硅薄膜是理想的。开发了在R面的蓝宝石上使硅层异质外延生长的方法，在玻璃上使非单晶硅生长、然后采用激光退火等提高结晶性的CG硅等，但可以说不存在胜过贴合法的方法。但是，对于异种材料形成的贴合晶片(例：SOQ、SOS、SOG等)，担心工艺中诱发的缺陷。具体地，通常的器件工艺中包含用于形成栅极氧化膜的超过850℃的高温处理等。对于这些异种材料贴合基板(以下称为异种复合基板)，通过实施这样的高温工艺，硅薄膜受到强的压缩-拉伸应力，有时产生各种缺陷(微小的裂纹等)。其原因在于，异种复合基板在称为处理基板的支持基板与上层的硅薄膜之间存在大的膨胀系数之差，因此可以说是异种复合基板的本质上的问题。
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术鉴于上述实际情况而进行，其目的在于提供为了形成氧化膜而进行了超过850℃的高温处理后使微小裂纹等缺陷尽可能减少的热氧化异种复合基板及其制造方法。用于解决课题的手段本专利技术人为了实现上述目的，反复深入研究，结果发现，在对转印了硅薄膜的绝缘透明晶片(石英、玻璃、蓝宝石等)施以超过850℃的高温工艺前，施加也应称为中间的热处理的热处理，使该中间的热处理的温度为650℃以上850℃以下是有效的。即，该中间的热处理是用于通过将中间热处理(650℃以上850℃以下)介入从而使因超过850℃的高温处理而显现的缺陷减少的处理。也可称为使局部存在的应力在晶片全部表面中平均化的处理。对于局部存在的应力的原因，推测处理基板具有的材料的变形、疏密、贴合工艺的面内不均一等是原因所在。此外，该中间的热处理是用于将贴合界面的贴合强度在到达上述高温处理温度前充分地提高，即使硅薄膜受到了强的应力时也不产生剥离、错位的处理。而且，通过在经过该中间热处理后实施氧化等高温处理，能够减少氧化后的缺陷数。因此，本专利技术提供下述热氧化异种复合基板及其制造方法。[1]热氧化异种复合基板，是在处理基板上具有单晶硅膜的异种复合基板，通过在实施超过850℃的热氧化处理前施加650℃～850℃的中间热处理，然后在超过850℃的温度下实施热氧化处理而得到。[2][1]所述的热氧化异种复合基板，其特征在于，处理基板为玻璃、石英、蓝宝石的任一种。[3][1]或[2]所述的热氧化异种复合基板，其特征在于，在处理基板与单晶硅膜之间存在埋入氧化膜。[4][1]～[3]的任一项所述的热氧化异种复合基板，其特征在于，中间热处理的气氛是氩、氮、氧、氢、氦、或将非活性气体与氧混合而成的气氛。[5][1]～[4]的任一项所述的热氧化异种复合基板，其特征在于，处理基板的热膨胀系数在400℃以下为0.54ppm以上7.4ppm以下。[6][5]所述的热氧化异种复合基板，其特征在于，处理基板为蓝宝石，蓝宝石晶片的膨胀系数在室温～400℃下为7.4ppm以下。[7]热氧化异种复合基板的制造方法，其特征在于，对于在处理基板上具有单晶硅膜的异种复合基板施加650～850℃的中间热处理后，在超过850℃的温度下实施热氧化处理。[8][7]所述的热氧化异种复合基板的制造方法，其特征在于，处理基板为玻璃、石英、蓝宝石的任一种。[9][7]或[8]所述的热氧化异种复合基板的制造方法，其特征在于，异种复合基板在处理基板与单晶硅膜之间存在埋入氧化膜。[10][7]～[9]的任一项所述的热氧化异种复合基板的制造方法，其特征在于，中间热处理的气氛为氩、氮、氧、氢、氦、或将非活性气体与氧混合而成的气氛。[11][7]～[10]的任一项所述的热氧化异种复合基板的制造方法，其特征在于，处理基板的热膨胀系数在400℃以下为0.54ppm以上7.4ppm以下。[12][11]所述的热氧化异种复合基板的制造方法，其特征在于，处理基板为蓝宝石，蓝宝石晶片的膨胀系数在室温～400℃下为7.4ppm以下。专利技术的效果根据本专利技术，能够得到热氧化后的缺陷数减少的热氧化异种复合基板。附图说明图1为表示在各种温度下进行中间热处理时的热氧化SOS晶片基板的HF缺陷数的坐标图。图2为表示在各种温度下进行中间热处理时的热氧化SOQ晶片基板的HF缺陷数的坐标图。图3为表示使用在各种蓝宝石方位具有单晶硅膜的SOS晶片进行中间热处理时的热氧化SOS晶片基板的HF缺陷数的坐标图。具体实施方式本专利技术的热氧化异种复合基板，通过对在处理基板上具有单晶硅膜的异种复合基板施加650～850℃的中间热处理后，在超过850℃的温度下实施热氧化处理而得到。这种情况下，也能够在处理基板与单晶硅膜之间存在埋入氧化膜(BOX层：Box＝Buriedoxide(埋入氧化物))。作为成为本专利技术的对象的复合基板的处理材料，玻璃、石英、蓝宝石等为主要的对象。这些材料具有与硅大不相同的膨胀系数。将其膨胀系数示于下述表1中。[表1]通过将硅与石英贴合而形成的SOQ的膨胀系数之差为2.04ppm，SOS的情形下，最小存在4.4ppm，最大存在5.1ppm。对于蓝宝石，膨胀系数因方位而不同，因此为了使膨胀系数差小，通过使用膨胀系数小的蓝宝石基板，能够进一步提高本专利技术的效果。具体地，避免使用膨胀系数大的A面晶片而使用C面(7.0ppm)或R面(7.4ppm左右)也是有效的。因此，处理基板的热膨胀系数优选在400℃以下为0.54～7.4ppm，在蓝宝石晶片的情形下，优选其膨胀系数在室温～400℃下为7.4ppm以下。此外，上述处理基板的厚度优选500～800μm，特别优选600～725μm，单晶硅膜的厚度优选50～500nm，特别优选100～350nm。中间存在埋入氧化膜(BOX氧化膜)的情况下，其厚度优选25～150nm。再有，BOX氧化膜可采用与在特开2002－305292号公报中对于SOI晶片的埋入氧化膜的成膜所公开的方法同样的方法形成。对上述异种复合基板进行热氧化处理的情况下，首先实施650～850℃、优选地700～850℃的中间热处理。该中间热处理的气氛只要容易处理，则并不会特别受到限定。作为代表性的气氛，可列举氩、氮、氧、氢、氦等。此外，也可将氩、氮等非活性气体与氧化气体混合。此外，中间热处理的时间优选为0.5～6小时，特别优选为1～3小时。如果过短，有可能无法充分实现本专利技术的目的，如果过长，有可能招致成本的上升。上述中间热处理后实施热氧化处理。作为该热氧化处理条件，可采用公知的条件，热处理温度为超过850℃的温度、优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
热氧化异种复合基板，是在处理基板上具有单晶硅膜的异种复合基板，通过在实施超过850℃的热氧化处理前施加650℃～850℃的中间热处理，然后在超过850℃的温度下实施热氧化处理而得到。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.12 JP 2012-0038561.热氧化异种复合基板，是对在厚度500～800μm的处理基板上贴合了厚度50～500nm的单晶硅膜的异种复合基板进行热氧化处理而于单晶硅膜形成有热氧化膜的热氧化异种复合基板，在对所述异种复合基板进行热氧化处理的情形下，通过在实施超过850℃的热氧化处理前施加650℃～850℃、0.5小时以上6小时以下的中间热处理，然后在超过850℃的温度下实施热氧化处理而得到所述热氧化异种复合基板。2.权利要求1所述的热氧化异种复合基板，其特征在于，处理基板为玻璃、石英、蓝宝石的任一种。3.权利要求1或2所述的热氧化异种复合基板，其特征在于，在处理基板与单晶硅膜之间存在埋入氧化膜。4.权利要求1或2所述的热氧化异种复合基板，其特征在于，中间热处理的气氛为氩、氮、氧、氢、氦、或将非活性气体与氧混合而成的气氛。5.权利要求1或2所述的热氧化异种复合基板，其特征在于，处理基板的热膨胀系数在400℃以下为0.54ppm以上7.4ppm以下。6.权利要求1或2所述的热氧化异种复合基板，其特征在于，处理基板为蓝宝石，蓝宝石晶片的膨胀系数在室温～400℃下为7.4ppm以下。7.权利要求1或2所述的热氧化异种复合基板，其特征在于，所述热氧化膜为栅极...

【专利技术属性】
技术研发人员：秋山昌次，飞坂优二，永田和寿，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP