SOI衬底的制造方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种即使是将氮化硅膜等用作接合层的情况，也可以降低支撑衬底和半导体衬底之间的结合不良的产生的ＳＯＩ衬底的制造方法。此外，本发明专利技术还有一个目的是提供一种可以抑制工序的增加的ＳＯＩ衬底的制造方法。其步骤如下：准备半导体衬底、以及支撑衬底，在半导体衬底上形成氧化膜，通过透过氧化膜对半导体衬底照射被加速的离子以在距半导体衬底的表面有预定的深度中形成剥离层，在照射离子之后在氧化膜上形成含有氮的层，使半导体衬底与支撑衬底相对并使含有氮的层的表面和支撑衬底的表面接合，加热半导体衬底使其以剥离层为界线分离以在支撑衬底上中间夹着氧化膜以及含有氮的层形成单晶半导体层。

【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 造方法以及利用该SOI衬底制造的半导体装置。
技术介绍
近年开发出利用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)衬底来代替大块状桂片的集成 电路。通过使用SOI衬底，可以减小晶体管的漏极与衬底间的寄生电 容，为此SOI衬底因其可以提高半导体集成电路的性能而受到瞩目。作为SOI衬底的制造方法之一，已知有智能切割(注册商标)法(例 如，参照专利文献l)。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，通过利用离子注入法对硅片进行氢离子注入， 以在距表面有预定的深度中形成离子注入层。接下来，中间夹着氧化 硅膜，将注入有氢离子的硅片与其它的硅片接合。之后，通过进行加 热处理，可以使该离子注入层成为解理面，注入有氢离子的硅片以薄 膜状剥离，并在与之接合的硅片上形成单晶硅层。智能切割法也有被 称为氢离子注入剥离法的情况。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形成的支撑衬底上的方法(例如，参照专利文献2)。在专利文献2 中示出了一种贴合方法，其步骤如下为了防止支撑衬底中的杂质扩 散到单晶硅层一侧，在单晶硅衬底或支撑衬底的一方的表面上设置氮 化硅膜，并将该氮化硅膜上形成的氧化硅膜用作贴合面来进行贴合。专利文献II日本专利申请公开2000-124092号公报 [专利文献2日本专利申请公开2002-170942号公报
技术实现思路
与硅片相比，玻璃衬底可以实现大面积化且为廉价的衬底，所以 被主要用于液晶显示装置的制造。通过将玻璃衬底用作支撑衬底，可以制造大面积且廉价的SOI衬底。另外，当使用如玻璃衬底等含有杂质的衬底作为支撑衬底时，使用氮化硅膜或氮氧化硅膜(以下也记作『 氮化硅膜J)可以有效地防止支撑衬底中含有的杂质的扩散。但是，当使用CVD法等形成氮化硅膜等时，由于形成的膜的表 面出现凹凸等原因，当将该氮化硅膜等用作接合层时，可能导致在进 行支撑衬底与单晶硅衬底的贴合时出现接合不良的情况。此外，当透 过表面有凹凸的氮化硅膜等对单晶硅衬底进行离子添加时，氮化硅膜 等的表面因凹凸部分而产生表面粗糙，所以在进行支撑衬底与单晶硅 衬底的贴合时出现接合不良的概率很高。其结果，在支撑衬底上获取 的单晶硅层有缺陷，即便使用该单晶硅层制造晶体管等的元件也有可 能不能得到具有充分的特性的晶体管等的元件。据此， 一般地，使用具有平坦性的氧化硅膜作为支撑衬底与单晶 硅衬底的贴合面，但在此种情况下，在形成氮化硅膜等之后必然地需 要形成氧化硅膜。此外，当在单晶硅衬底一侧形成氮化硅膜等时，若 将硅与氮化硅膜等相接触地形成，则可能因界面态的影响而导致对晶 体管的特性产生影响，由此需要在硅衬底与氮化硅膜等之间设置绝缘 膜(例如，氧化硅膜等)。其结果，出现如工序增加或受到限制的问题。 在SOI衬底的制造中，由于使用的单晶硅衬底本身昂贵，所以通过工 序的简化等来降低成本是很重要的。再者，随着层叠的绝缘膜的增加， 以及随着工序的增加而产生的尘屑、杂质，有可能导致可靠性的降低 如发生接合不良等。鉴于上述问题，本专利技术的目的之一在于提供一种即便是在将氮化 硅膜等用作接合层的情况下，也可以减少支撑衬底与半导体衬底之间 发生接合不良的方法，此外，本专利技术还有一个目的是提供一种可以抑 制工序的增加的SOI衬底的制造方法。本专利技术之一的一种SOI衬底的制造方法，包括如下步骤准备半导体衬底与支撑衬底，在半导体衬底上形成氧化膜，透过氧化膜对 半导体衬底照射被加速了的离子，以在距半导体衬底的表面的预定深 度中形成剥离层，且在照射离子后在氧化膜上形成含有氮的层，使半 导体衬底与支撑衬底相对，并将含有氮的层的表面与支撑衬底的表面 接合，通过对半导体衬底进行加热使其以剥离层为界限分离，以在支 撑衬底上中间夹着氧化膜以及含有氮的膜形成单晶半导体层。本专利技术之一的一种SOI衬底的制造方法，包括如下步骤准备 半导体衬底与支撑衬底，在半导体村底上形成氧化膜，透过氧化膜对 半导体衬底照射被加速了的离子，以在距半导体衬底的表面的预定深 度中形成剥离层，在支撑衬底上形成含有氮的层，使半导体衬底与支 撑衬底相对，并将氧化膜的表面与含有氮的层的表面接合，通过对半 导体衬底进行加热使其以剥离层为界限分离，以在支撑衬底上中间夹 着氧化膜以及含有氮的层形成单晶半导体层。此外，根据本专利技术之一的一种SOI衬底的制造方法，其中利用 等离子体CVD法且引入氢气，并在将衬底的温度设定为室温以上且 350。C以下的条件下形成含有氮的层。此外，等离子体CVD法还可以 在引入氢气的基础上引入硅烷气以及氨气而进行。再者本专利技术之一的一种SOI衬底的制造方法，包括如下步骤 准备支撑衬底和其表面上中间夹着氧化膜形成有含有氮的层并且在 距表面的预定的深度中形成有剥离层的半导体衬底，使半导体衬底与 支撑衬底相对，并将含有氮的层的表面与支撑衬底的表面接合，通过 对半导体衬底进行加热使其以剥离层为界限分离，在支撑衬底上中间夹着氧化膜以及含有氮的层形成单晶半导体层，其中含有氮的层是通 过引入氢气且在衬底温度为350。C以下的条件下形成。在本说明书中，表面的平均面粗糙度(Ra)是将JISB0601中定义的中心线平均粗糙度扩大为三维以使其能够适用于测定面，它可用r将从基准面到指定面的偏差的绝对值平均而得的值」表示，由下面的数 式(l)来定义。[数式1注意，在数式(1)中，So表示测定面(用坐标 (XhY0(X,，Y2)(X2，Y0(X2，Y2)表示的4点所围绕的长方形的区域)的面 积，Z。表示测定面的平均高度。此外，平方平均面粗糙度(Rms)可用r将从基准面到指定面的偏 差的平方平均而得的值的平方根j表示，由下面的数式(2)来定义。数式2(2 )最大高低差(P-V)是指，在测定面中最高的标高Zmax和最低的 标高Zmin的差。在本说明书中，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，电光装置、半导体电路及电子设备都包括在半导体装置的 范畴内。在本说明书中显示装置包括发光装置、液晶显示装置。发光装置 包括发光元件，液晶显示装置包括液晶元件。作为发光元件，其灰度 由电流或电压控制的元件都包括在其范畴内，具体包括无机EL(电致 发光)和有机EL等。根据本专利技术，在SOI衬底的制造中，即便是将氮化硅膜等用作 接合层的情况下，也可以减少支撑衬底和半导体衬底之间的接合不良 的发生。此外，根据本专利技术，在SOI衬底的制造中，还可以实现工序 的简化。附图说明图1(A-1)至1D是示出本专利技术的SOI衬底的制造方法的一个例子的图2(A-1)至2D是示出本专利技术的SOI衬底的制造方法的一个例子的图；图3A至3D是示出本专利技术的SOI衬底的制造方法的一个例子的图4(A-1)至4D是示出本专利技术的SOI衬底的制造方法的一个例子的图5A至5D是示出使用本专利技术的SOI衬底的半导体装置的制造 方法的一个例子的图6A至6C是示出使用本专利技术的SOI衬底的半导体装置的制造 方法的一个例子的图7示出是使用有本专利技术的SOI衬底的半导体装置的一个例子的图8示出是使用有本专利技术的SOI衬底的半导体装置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＳＯＩ衬底的制造方法，包括如下步骤：　准备半导体衬底、以及支撑衬底；　在所述半导体衬底上形成氧化膜；　通过透过所述氧化膜对所述半导体衬底照射被加速的离子，在距所述半导体衬底的表面的预定深度中形成剥离层；　在对所述 半导体衬底照射所述离子之后，在所述氧化膜上形成含有氮的层；　使所述半导体衬底与所述支撑衬底相对，以使所述含有氮的层的表面与所述支撑衬底的表面接合；　通过加热所述半导体衬底使其以所述剥离层为界线分离，以在所述支撑衬底上中间夹着所述 氧化膜以及所述含有氮的层形成单晶半导体层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：掛端哲弥，栗城和贵，
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]