衬底的处理方法和装置以及SOI衬底制造方法及图纸

补底处理方法，能够在除去多孔硅时得到满意的腐蚀。包括在电解溶液中阳极氧化单晶硅衬底在单晶硅衬底的主表面上形成多孔硅层，在多孔硅层上生长单晶硅膜，将氧化单晶硅膜表面得到的第一衬底粘接到第二衬底上作为支撑衬底，从第一衬底的下表面侧除去单晶硅部分露出多孔硅层，除去多孔硅层，在氧化步骤之后进行清洗，从电解溶液中除去第一衬底并暴露到空气直到进行清洗的时间限制在防止在腐蚀步骤中多孔硅层留在单晶硅膜上的范围内。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及主要用于批量生产具有均匀质量的SOI衬底的衬底处理方法和装置，具体地涉及制造SOI衬底的多孔硅以及SOI衬底。多孔硅是A.Uhlir和D.R.Turner在研究氢氟酸(下文简称“氟酸”)的水溶液中正电位偏置的单晶硅的电解抛光时发现的。此后，为了探索多孔硅的优良反应性，考查硅集成电路制造时形成厚绝缘结构以用于元件隔离，开发了使用多孔硅氧化膜的完全隔离技术(多孔氧化硅完全隔离)(K.Imai,Solid State Electron 24,159,1981)。这是将多孔硅应用到SOI(绝缘体基外延硅)技术的第一个例子。近来，已经开发了生长在多孔硅上的硅外延层通过氧化膜粘接到非晶衬底或单晶硅衬底的直接粘接的应用技术(日本专利特许公开No.5-21338)。下面介绍该技术的具体内容。首先，在由HF溶液代表的电解溶液中腐蚀第一衬底在衬底的表面上形成多孔硅层。单晶硅膜外延地生长在多孔硅层上。既然下层为多孔，生长该层作为无孔单晶薄层。随后，氧化外延层的表面。清洗之后，通过热处理将氧化膜表面和第二衬底粘接并成一体。从第一衬底的下表面侧研磨所得结构露出多孔层。最后，通过腐蚀除去暴露到表面的多孔硅层，由此得到具有SOI结构的衬底。然而，通常当通过腐蚀除去多孔硅层时，多孔硅层会部分地留在单晶硅膜上。本专利技术要解决以上问题，目的是提供一种衬底处理方法和装置，能够在通过腐蚀除去多孔硅层的工艺中得到满意的腐蚀。本专利技术的另一目的是提供一种由以上处理方法和装置制造的SOI衬底。为了解决以上问题并获得以上目的，根据本专利技术第一方案的衬底处理方法具有以下步骤。提供一种衬底处理方法，包括在电解溶液中阳极氧化单晶硅衬底在单晶硅衬底的主表面上形成多孔硅层的阳极氧化步骤，在多孔硅层上生长单晶硅膜的硅膜形成步骤，将氧化单晶硅膜表面得到的第一衬底粘接到第二衬底上作为支撑衬底，从第一衬底的下表面侧除去单晶硅部分露出多孔硅层的除去步骤，以及腐蚀露出的多孔硅层除去单晶硅膜上的多孔硅层的腐蚀步骤，其中在氧化步骤之后进行清洗，从电解溶液中除去第一衬底并暴露到空气直到进行清洗的时间限制在防止在腐蚀步骤中多孔硅层留在单晶硅膜上的范围内。根据本专利技术第一方案的SOI衬底具有以下结构。提供一种由权利要求1到5中任意一个的衬底处理方法制造的SOI衬底。根据本专利技术第二方案的衬底处理方法具有以下步骤。提供一种衬底处理方法，包括在电解溶液中阳极氧化单晶硅衬底在单晶硅衬底的主表面上形成多孔硅层的阳极氧化步骤，在多孔硅层上生长单晶硅膜的硅膜形成步骤，将氧化单晶硅膜表面得到的第一衬底粘接到第二衬底上作为支撑衬底，从第一衬底的下表面侧除去单晶硅部分露出多孔硅层的除去步骤，以及腐蚀露出的多孔硅层除去单晶硅膜上的多孔硅层的腐蚀步骤，其中在氧化步骤之后进行清洗，从电解溶液中除去第一衬底并暴露到空气直到进行清洗的时间设置为短于由电解溶液制得的化合物粘贴到由阳极氧化形成的孔的内壁的时间。根据本专利技术第二方案的SOI衬底具有以下结构。提供一种由权利要求7到13中任意一个的衬底处理方法制造的SOI衬底。根据本专利技术第三方案的衬底处理方法具有以下步骤。提供一种衬底处理方法，包括在电解溶液中阳极氧化单晶硅衬底在单晶硅衬底的主表面上形成多孔硅层的阳极氧化步骤，在多孔硅层上生长单晶硅膜的硅膜形成步骤，将氧化单晶硅膜表面得到的第一衬底粘接到第二衬底上作为支撑衬底，从第一衬底的下表面侧除去单晶硅部分露出多孔硅层的除去步骤，以及腐蚀露出的多孔硅层除去单晶硅膜上的多孔硅层的腐蚀步骤，其中在氧化步骤之后进行清洗，从电解溶液中除去第一衬底并暴露到空气直到进行清洗的时间限制到不超过3分钟的时间。根据本专利技术第三方案的SOI衬底具有以下结构。提供一种由权利要求15到18中任意一个的衬底处理方法制造的SOI衬底。根据本专利技术第一方案的衬底处理装置具有以下设置。提供一种衬底处理装置，用于进行在电解溶液中阳极氧化单晶硅衬底在单晶硅衬底的主表面上形成多孔硅层的阳极氧化步骤，在多孔硅层上生长单晶硅膜的硅膜形成步骤，将氧化单晶硅膜表面得到的第一衬底粘接到第二衬底上作为支撑衬底，从第一衬底的下表面侧除去单晶硅部分露出多孔硅层的除去步骤，以及腐蚀露出的多孔硅层除去单晶硅膜上的多孔硅层的腐蚀步骤，其中在氧化步骤中同时处理多个第一衬底，阳极氧化步骤之后进行清洗，在从电解溶液中除去每个第一衬底并暴露到空气直到进行清洗的时间限制在防止腐蚀步骤中多孔硅层留在单晶硅膜上的范围内可以移走所有的第一衬底。根据本专利技术第四方案的SOI衬底具有以下结构。提供一种由权利要求20到24中任意一个的衬底处理装置制造的SOI衬底。根据本专利技术第二方案的衬底处理装置具有以下设置。提供一种衬底处理装置，用于进行在电解溶液中阳极氧化单晶硅衬底在单晶硅衬底的主表面上形成多孔硅层的阳极氧化步骤，在多孔硅层上生长单晶硅膜的硅膜形成步骤，将氧化单晶硅膜表面得到的第一衬底粘接到第二衬底上作为支撑衬底，从第一衬底的下表面侧除去单晶硅部分露出多孔硅层的除去步骤，以及腐蚀露出的多孔硅层除去单晶硅膜上的多孔硅层的腐蚀步骤，其中在氧化步骤中同时处理多个第一衬底，阳极氧化步骤之后进行清洗，在从电解溶液中除去每个第一衬底并暴露到空气直到进行清洗的时间设置为短于由电解溶液制得的化合物粘贴到由阳极氧化形成的孔的内壁的时间内可以移走所有的第一衬底。根据本专利技术第五方案的SOI衬底具有以下结构。提供一种由权利要求26到32中任意一个的衬底处理装置制造的SOI衬底。根据本专利技术第三方案的衬底处理装置具有以下设置。提供一种衬底处理装置，用于进行在电解溶液中阳极氧化单晶硅衬底在单晶硅衬底的主表面上形成多孔硅层的阳极氧化步骤，在多孔硅层上生长单晶硅膜的硅膜形成步骤，将氧化单晶硅膜表面得到的第一衬底粘接到第二衬底上作为支撑衬底，从第一衬底的下表面侧除去单晶硅部分露出多孔硅层的除去步骤，以及腐蚀露出的多孔硅层除去单晶硅膜上的多孔硅层的腐蚀步骤，其中在氧化步骤中同时处理多个第一衬底，阳极氧化步骤之后进行清洗，所有的第一衬底可以在从电解溶液中除去每个第一衬底并暴露到空气直到进行清洗的时间不超过3分钟的时间内可以移走所有的第一衬底。根据本专利技术第六方案的SOI衬底具有以下的结构。提供一种由权利要求34到37中任意一个的衬底处理装置制造的SOI衬底。从下面对本专利技术优选实施例的说明中，以上讨论之外的其它目的和优点对本领域的技术人员来说很显然。在说明书中，参考了为说明书一部分并示出本专利技术一个例子的附图。然而，该例不是本专利技术不同实施例的穷举，因此应参考说明书后面的权利要求书确定本专利技术范围。附图说明图1A到1F示出了半导体衬底的制造步骤；图2为介绍阳极氧化装置的支撑部分和单个衬底的传送机械手的示意性剖面图；图3为介绍阳极氧化槽的一个例子的图；图4为介绍阳极氧化装置的系统的一个例子的图；图5为介绍阳极氧化装置的系统的另一个例子的图；图6为介绍图5所示的系统中部分衬底的传送机械手的图；图7为介绍图5所示的系统中部分衬底的传送机械手的图；图8A到8D示出了阳极氧化之后所得的结构留在空气中一段时间然后进行清洗和干燥时多孔层中的状态；以及图9A到9C示出了当阳极氧化之后立即进行清洗和干燥时多孔层中的状态；以及图10示出了阳极氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种衬底处理方法，包括： 在电解溶液中阳极氧化单晶硅衬底在单晶硅衬底的主表面上形成多孔硅层的阳极氧化步骤； 在多孔硅层上生长单晶硅膜的硅膜形成步骤； 将具有单晶硅膜的第一衬底粘接到第二衬底作为支撑衬底以便单晶硅膜夹在第一衬底和第二衬底之间的粘接步骤；从第一衬底的下表面侧除去单晶硅部分露出多孔硅层的除去步骤；以及 腐蚀露出的多孔硅层除去单晶硅膜上的多孔硅层的腐蚀步骤， 其中在氧化步骤之后进行清洗，从电解溶液中除去第一衬底并暴露到空气直到进行清洗的时间限制在防止在腐蚀步骤中多孔硅层留在单晶硅膜上的范围内。

【技术特征摘要】
JP 1997-12-26 361017/971．一种衬底处理方法，包括在电解溶液中阳极氧化单晶硅衬底在单晶硅衬底的主表面上形成多孔硅层的阳极氧化步骤；在多孔硅层上生长单晶硅膜的硅膜形成步骤；将具有单晶硅膜的第一衬底粘接到第二衬底作为支撑衬底以便单晶硅膜夹在第一衬底和第二衬底之间的粘接步骤；从第一衬底的下表面侧除去单晶硅部分露出多孔硅层的除去步骤；以及腐蚀露出的多孔硅层除去单晶硅膜上的多孔硅层的腐蚀步骤，其中在氧化步骤之后进行清洗，从电解溶液中除去第一衬底并暴露到空气直到进行清洗的时间限制在防止在腐蚀步骤中多孔硅层留在单晶硅膜上的范围内。2．根据权利要求1的方法，还包括粘接第一和第二衬底之后进行热处理。3．根据权利要求1的方法，其中除去步骤包括分离单晶硅部分来除去单晶硅部分。4．根据权利要求1的方法，还包括在粘接步骤之前氧化单晶硅膜表面的氧化步骤。5．根据权利要求1的方法，其中在腐蚀步骤中防止多孔硅层留在单晶硅膜上的时间不超过3分钟。6．根据权利要求1的衬底处理方法制造的SOI(绝缘体基外延硅)衬底。7．一种衬底处理方法，包括在电解溶液中阳极氧化单晶硅衬底在单晶硅衬底的主表面上形成多孔硅层的阳极氧化步骤；在多孔硅层上生长单晶硅膜的硅膜形成步骤；将具有单晶硅膜的第一衬底粘接到第二衬底作为支撑衬底以便单晶硅膜夹在第一衬底和第二衬底之间的粘接步骤；从第一衬底的下表面侧除去单晶硅部分露出多孔硅层的除去步骤；以及腐蚀露出的多孔硅层除去单晶硅膜上的多孔硅层的腐蚀步骤，其中在氧化步骤之后进行清洗，从电解溶液中除去第一衬底并暴露到空气直到进行清洗的时间设置为短于由电解溶液制得的化合物粘贴到由阳极氧化形成的孔的内壁的时间。8．根据权利要求7的方法，其中电解溶液为含氟酸的混合溶液。9．根据权利要求8的方法，其中化合物为H2SiF6。10．根据权利要求7的方法，还包括粘接第一和第二衬底之后进行热处理。11．根据权利要求7的方法，其中除去步骤包括分离单晶硅部分来除去单晶硅部分。12．根据权利要求7的方法，还包括在粘接步骤之前氧化单晶硅膜表面的氧化步骤。13．根据权利要求7的方法，其中由电解溶液制得的化合物粘贴到由阳极氧化形成的孔的内壁的时间不超过3分钟。14．根据权利要求7的衬底处理方法制造的SOI(绝缘体基外延硅)衬底。15．一种衬底处理方法，包括在电解溶液中阳极氧化单晶硅衬底在单晶硅衬底的主表面上形成多孔硅层的阳极氧化步骤；在多孔硅层上生长单晶硅膜的硅膜形成步骤；将具有单晶硅膜的第一衬底粘接到第二衬底作为支撑衬底以便单晶硅膜夹在第一衬底和第二衬底之间的粘接步骤；从第一衬底的下表面侧除去单晶硅部分露出多孔硅层的除去步骤；以及腐蚀露出的多孔硅层除去单晶硅膜上的多孔硅层的腐蚀步骤，其中在氧化步骤之后进行清洗，从电解溶液中除去第一衬底并暴露到空气直到进行清洗的时间限制到不超过3分钟的时间。16．根据权利要求15的方法，还包括粘接第一和第二衬底之后进行热处理。17．根据权利要求15的方法，其中除去步骤包括分离单晶硅部分来除去单晶硅部分。18．根据权利要求15的方法，还包括在粘接步骤之前氧化单晶硅膜表面的氧化步骤。19．根据权利要求15的衬底处理方法制造的SOI(绝缘体基外延硅)衬底。20．一种衬底处理装置，用于实现在电解溶液中阳极氧化单晶硅衬底在...

【专利技术属性】
技术研发人员：山方宪二，坂口清文，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]