混合基板的制造方法和混合基板技术

本发明专利技术涉及能够投入半导体生产线的混合基板的制造方法，即，从硅基板1的表面注入离子而形成离子注入区域3，使上述硅基板的经离子注入的表面与蓝宝石基板4的表面直接或经由绝缘膜2贴合后，在上述离子注入区域3使硅基板1剥离而得到在蓝宝石基板4上具有硅薄膜(半导体层)6的混合基板8的混合基板的制造方法，其特征在于，预先在还原性气氛中将上述蓝宝石基板4进行热处理后，与硅基板1贴合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混合基板的制造方法和混合基板
本专利技术涉及在支持基板上具有半导体层的混合基板的制造方法和采用该制造方法制造的混合基板。
技术介绍
目前为止，以高绝缘性、热导率也高并且具有高频区域中的损失小的特性的蓝宝石作为支持基板，蓝宝石上硅(Silicon-On-Sapphire，SOS)基板等的混合基板已作为高频区域的器件使用。作为SOS的制法，众所周知使硅进行异质外延生长于蓝宝石基板，该方法具有起因于蓝宝石与硅的晶格常数差的缺陷大量产生的缺点(例如，非专利文献1)。鉴于上述问题，提出了通过将注入了氢离子的硅基板与蓝宝石基板贴合，使氢离子注入层脆化，剥离，从而将单晶硅薄膜转印到蓝宝石基板上的方法(例如，特开2010-278337号公报(专利文献1))。现有技术文献专利文献专利文献1：特开2010-278337号公报专利文献2：特开2004-111848号公报非专利文献非专利文献1：Yoshii等，JapaneseJournalofAppliedPhysics第21卷Supplement21-1、第175-179页(1982)
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，上述SOS中，存在作为支持基板使用的蓝宝石基板自身的金属浓度，特别是基板表面的Fe的浓度高的问题。典型的蓝宝石基板中的Fe的浓度为1×1011～1×1012原子/cm2，与使用了硅晶片等的半导体生产线中要求的值1×1010原子/cm2相比，为高1～2个数量级的值。因此，具有上述金属浓度的SOS由于污染半导体生产线，因此存在不能投入该半导体生产线的问题。此外，为了降低金属浓度，考虑了进行例如硅晶片的清洗中使用的SC-2(HCl+H2O2+H2O)清洗，即使实施该清洗，蓝宝石基板中的金属浓度也不太减少，存在达不到1×1010原子/cm2水平的问题。此外，采用贴合法制作的SOS中，存在硅膜的空隙、OSF(OxidationinducedStackingFault；氧化诱导层叠缺陷)状的缺陷等起因于贴合法的缺陷多的问题。本专利技术鉴于上述实际情况而完成，目的在于提供能够投入半导体生产线的混合基板的制造方法和采用该制造方法制造的混合基板。用于解决课题的手段本专利技术人为了解决上述课题深入研究，结果发现，通过对蓝宝石基板在还原性气氛、特别优选地含氢的气氛下进行热处理，从而能够大幅度地除去蓝宝石表面的金属杂质。还发现，对于采用贴合法制作SOS基板，如果使用进行了上述热处理的蓝宝石基板，硅薄膜转印后的硅薄膜上的缺陷数与使用了没有进行热处理的基板时相比，显著减少，完成了本专利技术。再有，将蓝宝石基板在含氢的气氛中热处理的方法，已知例如在蓝宝石基板上直接使氮化物半导体层外延生长前进行处理，记载于例如特开2004-111848号公报(专利文献2)。但是，关于氢热处理对金属杂质浓度的减少具有效果，没有提及。此外，对于将实施了上述热处理的蓝宝石基板用于支持基板制造SOS基板没有记载，关于此时对在支持基板上形成的硅层的缺陷数减少具有效果也没有记载和暗示。此外，混合化后，即对贴合基板在氢气氛中热处理的技术，已在例如SOI(SiliconOnInsulator，绝缘体上硅)等中在硅层的平坦化等中使用，本专利技术人进行了研究，结果即使对混合化的SOS在含氢的气氛中实施热处理，也没有发现硅层的缺陷数减少的效果。即，在进行贴合前在含氢的气氛中对蓝宝石基板进行热处理是重要的，由此，首先，能够将蓝宝石基板的金属杂质除去，并且能够减少根据需要贴合后的硅薄膜的缺陷数。这些效果是由本专利技术首先发现的。因此，本专利技术为了实现上述目的，提供下述的混合基板的制造方法和混合基板。[1]混合基板的制造方法，是从半导体基板的表面注入离子而形成离子注入区域，将上述半导体基板的经离子注入的表面与支持基板的表面直接或经由绝缘膜贴合后，在上述离子注入区域使半导体基板剥离而得到在支持基板上具有半导体层的混合基板的混合基板的制造方法，其特征在于，将上述支持基板预先在还原性气氛中热处理后，与上述半导体基板贴合。[2][1]所述的混合基板的制造方法，其特征在于，上述支持基板的热处理温度为900℃以上。[3][1]或[2]所述的混合基板的制造方法，其特征在于，上述支持基板的热处理温度为1100℃以下。[4][1]～[3]的任一项所述的混合基板的制造方法，其特征在于，上述还原性气氛是氢或含氢的非活性气体气氛。[5][1]～[4]的任一项所述的混合基板的制造方法，其特征在于，上述半导体基板由从硅、硅-锗、碳化硅、锗、氮化镓、氧化锌、镓砷中选择的任一种材料制成。[6][1]～[5]的任一项所述的混合基板的制造方法，其特征在于，上述支持基板由从硅、碳化硅、氮化硅、蓝宝石、金刚石、氮化铝、氮化镓、氧化锌、石英和硼硅酸玻璃中选择的任一种材料制成。[7]采用[1]～[6]的任一项所述的混合基板的制造方法得到的混合基板。专利技术的效果根据本专利技术，由于将支持基板预先在还原性气氛中热处理后，与半导体基板贴合，因此能够制造将支持基板的金属杂质除去、能够投入半导体生产线的混合基板。此外，能够减少半导体层表面的缺陷数。附图说明图1为表示本专利技术涉及的混合基板的制造方法中的制造工序的一例的简要图，(a)为经离子注入的硅基板的断面图，(b)为蓝宝石基板的断面图，(c)为氢气氛下的热处理后的蓝宝石基板的断面图，(d)为表示将硅基板与蓝宝石基板贴合的状态的断面图，(e)为表示在离子注入区域使硅基板剥离的状态的断面图，(f)为混合基板的断面图。具体实施方式以下基于图1、以SOS基板的制造为例对本专利技术涉及的混合基板的制造方法进行说明，但本专利技术并不限定于此。本专利技术涉及的混合基板的制造方法，如图1中所示，按对于硅基板的氢离子(稀有气体离子)注入工序(工序1)、蓝宝石基板的氢气氛下的热处理工序(工序2)、硅基板和/或蓝宝石基板的表面活性化处理工序(工序3)、硅基板与蓝宝石基板的贴合工序(工序4)、可见光照射、剥离处理工序(工序5)、硅层薄化工序(工序6)的顺序进行处理。(工序1：对于硅基板的氢离子(稀有气体离子)注入工序)首先，从单晶硅基板(给体基板)1的表面注入氢离子或稀有气体(即，氦、氖、氩、氪、氙、氡)离子，在基板中形成层状的离子注入区域(也称为离子注入层)3(图1(a))。应予说明，在此，作为用于通过转印形成半导体层的基板(半导体基板)，示出了使用了硅基板的例子，但本专利技术并不限定于此，作为半导体基板，能够使用从硅-锗、碳化硅、锗、氮化镓、氧化锌、镓砷中选择的任一种材料制成的半导体基板。其中，作为半导体基板即单晶硅基板(以下也称为硅基板)1，并无特别限定，可列举例如将采用切克劳斯基单晶拉制(CZ)法育成的单晶切割得到的基板，例如直径为100～300mm、导电型为P型或N型、电阻率为10Ω·cm左右的基板。此外，硅基板1的表面优选预先形成薄的绝缘膜2。这是因为，如果通过绝缘膜2进行离子注入，可获得抑制注入离子的沟流(channeling)的效果。作为绝缘膜2，可列举例如硅氧化物膜、铝氧化物膜、硅氮化物膜等，优选具有50～500nm的厚度的硅氧化物膜。硅氧化物膜能够采用一般的热氧化法形成。对离子注入区域3的形成方法并无特别限定，例如，以能够从硅基板1的表面到所需的深度形成离子注入区域3的注入本文档来自技高网...

【技术保护点】
混合基板的制造方法，其中，从半导体基板的表面注入离子而形成离子注入区域，将上述半导体基板的经离子注入的表面与支持基板的表面直接或经由绝缘膜贴合后，在上述离子注入区域使半导体基板剥离而得到在支持基板上具有半导体层的混合基板，该混合基板的制造方法特征在于，将上述支持基板预先在还原性气氛中热处理后，与上述半导体基板贴合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.25 JP 2012-1646561.混合基板的制造方法，其中，从半导体基板的表面注入离子而形成离子注入区域，将上述半导体基板的经离子注入的表面与绝缘性的蓝宝石基板的表面经由绝缘膜贴合后，在上述离子注入区域使半导体基板剥离而得到在蓝宝石基板上具有半导体层的混合基板，该混合基板的制造方法的特征在于，将上述蓝宝石基板预先在还原性气氛中在700℃～1100℃的热处理温度下热处理后，与上述半导体基板贴合。2.权利要求1所述的混合基板的制造方法，其中，上述蓝宝石基板的热处理为降低该蓝宝石基板表面的金属杂质的浓度、并且降低混合基板的半导体层表面的缺陷数的处理。3.权利要求2所述的混合基板的制造方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：小西繁，久保田芳宏，
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