JP3097827B2 - Ｓｏｉ基板の製造方法 - Google Patents
Ｓｏｉ基板の製造方法Info
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- Y02E60/32—Hydrogen storage
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は絶縁層上にシリコン層を
形成するＳＯＩ（Silicon-On-Insulator）基板の製造方
法に関する。更に詳しくはＳＩＭＯＸ（Separation by
Implanted Oxygen）技術によるＳＯＩ基板の製造方法に
関するものである。
形成するＳＯＩ（Silicon-On-Insulator）基板の製造方
法に関する。更に詳しくはＳＩＭＯＸ（Separation by
Implanted Oxygen）技術によるＳＯＩ基板の製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＳＯＩ基板は将来の超高集積回路（ＵＬ
ＳＩ）基板として注目されてきている。このＳＯＩ基板
の製造方法には、シリコン基板同士を絶縁膜を介して貼
り合わせる方法、絶縁性基板又は絶縁性薄膜を表面に有
する基板の上にシリコン薄膜を堆積させる方法、ＳＩＭ
ＯＸ法などがある。このＳＩＭＯＸ法は、シリコン基板
の内部に絶縁層を埋込む法の１つであって、具体的には
シリコン基板内部に高濃度の酸素イオンを注入した後、
高温でアニール処理してこのシリコン基板表面から所定
の深さの領域に埋込みシリコン酸化層を形成し、その表
面側のＳｉ層を活性領域とする方法である。このＳＩＭ
ＯＸ法ではシリコン基板内部に酸素を一度に過剰にイオ
ン注入することにより、格子位置のシリコン原子を放出
して格子間シリコン原子にするとともに格子位置に空孔
を形成する。引き続いて、高温アニール処理してシリコ
ン基板を体積膨張させることにより、注入した酸素イオ
ンと格子間シリコン原子を再配列させてイオン注入損傷
領域に極めて短時間のうちにシリコン酸化層を析出させ
ている。
ＳＩ）基板として注目されてきている。このＳＯＩ基板
の製造方法には、シリコン基板同士を絶縁膜を介して貼
り合わせる方法、絶縁性基板又は絶縁性薄膜を表面に有
する基板の上にシリコン薄膜を堆積させる方法、ＳＩＭ
ＯＸ法などがある。このＳＩＭＯＸ法は、シリコン基板
の内部に絶縁層を埋込む法の１つであって、具体的には
シリコン基板内部に高濃度の酸素イオンを注入した後、
高温でアニール処理してこのシリコン基板表面から所定
の深さの領域に埋込みシリコン酸化層を形成し、その表
面側のＳｉ層を活性領域とする方法である。このＳＩＭ
ＯＸ法ではシリコン基板内部に酸素を一度に過剰にイオ
ン注入することにより、格子位置のシリコン原子を放出
して格子間シリコン原子にするとともに格子位置に空孔
を形成する。引き続いて、高温アニール処理してシリコ
ン基板を体積膨張させることにより、注入した酸素イオ
ンと格子間シリコン原子を再配列させてイオン注入損傷
領域に極めて短時間のうちにシリコン酸化層を析出させ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のＳ
ＩＭＯＸ法では過剰な格子間シリコン原子により微小欠
陥を生じ、この微小欠陥は高温アニール処理による再配
列時に基板表面近傍で成長して転位欠陥を形成し易い不
具合があった。また上記方法ではイオン注入する酸素の
原子量が比較的大きく、このために高い加速電圧を要す
ることから、注入した基板表面からの深さ方向に酸素濃
度が広く分布し易く、しかも基板表面が粗くなり、埋込
みシリコン酸化層の境界が急峻でない傾向があった。特
に埋込みシリコン酸化層を基板表面から深く形成しよう
とするとその傾向が顕著であった。換言すれば、酸素イ
オン注入の場合には、ＳＯＩ基板の表面粗さが大きく、
しかもイオン注入損傷領域が広くなり易く、その分だけ
アニール処理で所定の深さ領域に境界が急峻な埋込みシ
リコン酸化層を形成することが困難であった。更に上記
方法では酸素イオン注入の際に、イオン注入装置からＦ
ｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｒなどの重金属が不純物とし
てシリコン基板の表面近傍に高い濃度で侵入し易い。こ
れらの重金属が基板表面の活性領域のＳｉ層に存在する
とデバイスとなったときの電気特性に大きな影響を及ぼ
す問題点があった。
ＩＭＯＸ法では過剰な格子間シリコン原子により微小欠
陥を生じ、この微小欠陥は高温アニール処理による再配
列時に基板表面近傍で成長して転位欠陥を形成し易い不
具合があった。また上記方法ではイオン注入する酸素の
原子量が比較的大きく、このために高い加速電圧を要す
ることから、注入した基板表面からの深さ方向に酸素濃
度が広く分布し易く、しかも基板表面が粗くなり、埋込
みシリコン酸化層の境界が急峻でない傾向があった。特
に埋込みシリコン酸化層を基板表面から深く形成しよう
とするとその傾向が顕著であった。換言すれば、酸素イ
オン注入の場合には、ＳＯＩ基板の表面粗さが大きく、
しかもイオン注入損傷領域が広くなり易く、その分だけ
アニール処理で所定の深さ領域に境界が急峻な埋込みシ
リコン酸化層を形成することが困難であった。更に上記
方法では酸素イオン注入の際に、イオン注入装置からＦ
ｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｒなどの重金属が不純物とし
てシリコン基板の表面近傍に高い濃度で侵入し易い。こ
れらの重金属が基板表面の活性領域のＳｉ層に存在する
とデバイスとなったときの電気特性に大きな影響を及ぼ
す問題点があった。
【０００４】本発明の目的は、基板表面の活性領域のＳ
ｉ層に転位欠陥を形成しにくいＳＯＩ基板の製造方法を
提供することにある。本発明の別の目的は、比較的低い
加速電圧により、基板表面粗さを小さくして、かつ所定
の深さ領域に境界が急峻で層厚の小さな埋込みシリコン
酸化層を形成し得るＳＯＩ基板の製造方法を提供するこ
とにある。本発明の更に別の目的は、基板中の重金属を
低減し得るＳＯＩ基板の製造方法を提供することにあ
る。
ｉ層に転位欠陥を形成しにくいＳＯＩ基板の製造方法を
提供することにある。本発明の別の目的は、比較的低い
加速電圧により、基板表面粗さを小さくして、かつ所定
の深さ領域に境界が急峻で層厚の小さな埋込みシリコン
酸化層を形成し得るＳＯＩ基板の製造方法を提供するこ
とにある。本発明の更に別の目的は、基板中の重金属を
低減し得るＳＯＩ基板の製造方法を提供することにあ
る。
【０００５】
【０００６】
【０００７】
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１（ａ）〜図１（ｅ）に示すように、シリコン基板２
１に真空中で少なくともＨｅイオン、Ｈイオン、Ａｒイ
オン又はＳｉイオンを注入することによりシリコン基板
２１内部にイオン注入損傷領域２２を形成する工程と、
イオン注入損傷領域２２が形成されたシリコン基板２１
を８００〜１４００℃の温度でアニール処理してイオン
注入損傷領域２２に注入されたＨｅ原子、Ｈ原子、Ａｒ
原子又はＳｉ原子をこの領域２２より放出して空孔領域
２３を形成する工程と、シリコン基板２１内部に酸素イ
オンを注入して空孔領域２３を中心にＳｉＯｘ領域２４
を形成する工程と、ＳｉＯｘ領域２４が形成されたシリ
コン基板２１を酸化性雰囲気中で１０００℃〜１４００
℃の温度でアニール処理してシリコン基板２１表面から
所定の深さの領域に埋込みシリコン酸化層２６を形成し
てシリコン基板表面に単結晶Ｓｉ層２１ａを形成する工
程とを含むＳＯＩ基板２０の製造方法である。この方法
によれば、基板外へのＨｅ原子、Ｈ原子、Ａｒ原子又は
Ｓｉ原子（図中、ｈを円で囲んで表す）の放出により生
じた空孔領域２３に酸素原子（図中、●印で示す）がイ
オン注入により侵入してＳｉＯｘを形成するため、埋込
みシリコン酸化層を安定して形成することができる。
図１（ａ）〜図１（ｅ）に示すように、シリコン基板２
１に真空中で少なくともＨｅイオン、Ｈイオン、Ａｒイ
オン又はＳｉイオンを注入することによりシリコン基板
２１内部にイオン注入損傷領域２２を形成する工程と、
イオン注入損傷領域２２が形成されたシリコン基板２１
を８００〜１４００℃の温度でアニール処理してイオン
注入損傷領域２２に注入されたＨｅ原子、Ｈ原子、Ａｒ
原子又はＳｉ原子をこの領域２２より放出して空孔領域
２３を形成する工程と、シリコン基板２１内部に酸素イ
オンを注入して空孔領域２３を中心にＳｉＯｘ領域２４
を形成する工程と、ＳｉＯｘ領域２４が形成されたシリ
コン基板２１を酸化性雰囲気中で１０００℃〜１４００
℃の温度でアニール処理してシリコン基板２１表面から
所定の深さの領域に埋込みシリコン酸化層２６を形成し
てシリコン基板表面に単結晶Ｓｉ層２１ａを形成する工
程とを含むＳＯＩ基板２０の製造方法である。この方法
によれば、基板外へのＨｅ原子、Ｈ原子、Ａｒ原子又は
Ｓｉ原子（図中、ｈを円で囲んで表す）の放出により生
じた空孔領域２３に酸素原子（図中、●印で示す）がイ
オン注入により侵入してＳｉＯｘを形成するため、埋込
みシリコン酸化層を安定して形成することができる。
【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、アニール処理して埋込シリコン酸化層２６
を形成した後にシリコン基板２１表面を研磨する工程を
更に含むＳＯＩ基板の製造方法である。この方法によれ
ば、基板の表面粗さをより小さくすることができ、マイ
クロラフネスがより小さい単結晶Ｓｉ層２１ａが得られ
る。請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明
であって、注入するイオンがＨｅイオン又はＨイオンで
あるとき、そのイオン注入時のドーズ量が１×１０16／
ｃｍ2〜５×１０17／ｃｍ2で、加速電圧が４０ｋｅＶ〜
２００ｋｅＶであるＳＯＩ基板の製造方法である。請求
項４に係る発明は、請求項１〜３いずれかに係る発明で
あって、埋込シリコン酸化層２６を形成するためのアニ
ール処理が酸化性雰囲気中、１０〜１００気圧下で行わ
れるＳＯＩ基板の製造方法である。この方法によれば、
埋込みシリコン酸化層をより一層安定して形成すること
ができる。
明であって、アニール処理して埋込シリコン酸化層２６
を形成した後にシリコン基板２１表面を研磨する工程を
更に含むＳＯＩ基板の製造方法である。この方法によれ
ば、基板の表面粗さをより小さくすることができ、マイ
クロラフネスがより小さい単結晶Ｓｉ層２１ａが得られ
る。請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明
であって、注入するイオンがＨｅイオン又はＨイオンで
あるとき、そのイオン注入時のドーズ量が１×１０16／
ｃｍ2〜５×１０17／ｃｍ2で、加速電圧が４０ｋｅＶ〜
２００ｋｅＶであるＳＯＩ基板の製造方法である。請求
項４に係る発明は、請求項１〜３いずれかに係る発明で
あって、埋込シリコン酸化層２６を形成するためのアニ
ール処理が酸化性雰囲気中、１０〜１００気圧下で行わ
れるＳＯＩ基板の製造方法である。この方法によれば、
埋込みシリコン酸化層をより一層安定して形成すること
ができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明において、注入するイオン
がＡｒイオン又はＳｉイオンの場合には、Ａｒ又はＳｉ
の原子量はＨｅと比べて大きいため、埋込みシリコン酸
化層の表面からの深さに応じてそのイオン注入時のドー
ズ量は１×１０15／ｃｍ2〜１×１０17／ｃｍ2であり、
このときの加速電圧は１５０ｋｅＶ〜２００ｋｅＶであ
る。本発明のイオン注入時の基板温度は５００℃〜７０
０℃が好ましく、６００℃が更に好ましい。アニール処
理は、酸化性雰囲気中、１０００℃〜１４００℃の温度
範囲で１〜８時間行われる。この処理温度は１３００℃
〜１４００℃が好ましく、１３５０℃が更に好ましい。
またその時間は４〜８時間が好ましく、６時間程度が更
に好ましい。酸化性雰囲気としては、１０〜１００％濃
度の酸素雰囲気が挙げられ、１００％濃度に近い高濃度
の酸素雰囲気が好ましい。またイオン注入損傷領域に注
入されたＨｅ原子又はＨ原子をこの損傷領域より放出し
て空孔領域を形成するためのアニール処理の雰囲気は
０．５〜３％Ｏ2、残部不活性ガスの混合ガス雰囲気が
好ましい。酸素を僅かに含むのは、基板表面の荒れを防
ぐためである。シリコン基板の表面研磨はシリコンウェ
ーハ用研磨機、レンズ研磨機などにより軽く行われる。
この研磨では基板表面が厚さ５０オングストローム〜５
００オングストローム、好ましくは１００オングストロ
ーム程度の深さ磨滅させることが望ましい。
がＡｒイオン又はＳｉイオンの場合には、Ａｒ又はＳｉ
の原子量はＨｅと比べて大きいため、埋込みシリコン酸
化層の表面からの深さに応じてそのイオン注入時のドー
ズ量は１×１０15／ｃｍ2〜１×１０17／ｃｍ2であり、
このときの加速電圧は１５０ｋｅＶ〜２００ｋｅＶであ
る。本発明のイオン注入時の基板温度は５００℃〜７０
０℃が好ましく、６００℃が更に好ましい。アニール処
理は、酸化性雰囲気中、１０００℃〜１４００℃の温度
範囲で１〜８時間行われる。この処理温度は１３００℃
〜１４００℃が好ましく、１３５０℃が更に好ましい。
またその時間は４〜８時間が好ましく、６時間程度が更
に好ましい。酸化性雰囲気としては、１０〜１００％濃
度の酸素雰囲気が挙げられ、１００％濃度に近い高濃度
の酸素雰囲気が好ましい。またイオン注入損傷領域に注
入されたＨｅ原子又はＨ原子をこの損傷領域より放出し
て空孔領域を形成するためのアニール処理の雰囲気は
０．５〜３％Ｏ2、残部不活性ガスの混合ガス雰囲気が
好ましい。酸素を僅かに含むのは、基板表面の荒れを防
ぐためである。シリコン基板の表面研磨はシリコンウェ
ーハ用研磨機、レンズ研磨機などにより軽く行われる。
この研磨では基板表面が厚さ５０オングストローム〜５
００オングストローム、好ましくは１００オングストロ
ーム程度の深さ磨滅させることが望ましい。
【００１１】特に注入イオンがＨｅイオン又はＨイオン
の場合には、Ｈｅ，Ｈは原子量が小さいため、従来の酸
素イオン注入と比べて、基板の表面近傍のＳｉ層の転位
欠陥が生じにくくなると同時に酸素イオンよりも低い加
速電圧で所定の深さにイオン注入損傷領域を形成するこ
とができる。この加速電圧が低いことに起因して、イオ
ン注入損傷領域に境界が急峻で層厚の小さな埋込みシリ
コン酸化層を形成し易くなり、結果としてＳｉＯ2の析
出制御が容易となる。またイオン注入時にＳｉ層表面の
スパッタリングが減少し、基板の表面粗さが小さくな
る。同時に装置内壁のスパッタリングが大幅に低減さ
れ、基板への重金属の汚染が低減される。
の場合には、Ｈｅ，Ｈは原子量が小さいため、従来の酸
素イオン注入と比べて、基板の表面近傍のＳｉ層の転位
欠陥が生じにくくなると同時に酸素イオンよりも低い加
速電圧で所定の深さにイオン注入損傷領域を形成するこ
とができる。この加速電圧が低いことに起因して、イオ
ン注入損傷領域に境界が急峻で層厚の小さな埋込みシリ
コン酸化層を形成し易くなり、結果としてＳｉＯ2の析
出制御が容易となる。またイオン注入時にＳｉ層表面の
スパッタリングが減少し、基板の表面粗さが小さくな
る。同時に装置内壁のスパッタリングが大幅に低減さ
れ、基板への重金属の汚染が低減される。
【００１２】
【実施例】次に、本発明の実施例を比較例とともに図面
に基づいて詳しく説明する。
に基づいて詳しく説明する。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】＜比較例１＞厚さ６２５μｍのシリコン基
板の所定の領域（例えば、基板表面から約０．４μｍの
領域）に次の条件で酸素イオン（Ｏ+）を注入した。 加速電圧： １２０ ｋｅＶ ドーズ量： ０．４×１０18／ｃｍ2 基板加熱温度：６００℃ シリコン基板１１に酸素イオン注入した後、Ａｒ９７％
でＯ2３％の混合ガス雰囲気中で１３２５℃、６時間シ
リコン基板をアニール処理してＳＯＩ基板を得た。
板の所定の領域（例えば、基板表面から約０．４μｍの
領域）に次の条件で酸素イオン（Ｏ+）を注入した。 加速電圧： １２０ ｋｅＶ ドーズ量： ０．４×１０18／ｃｍ2 基板加熱温度：６００℃ シリコン基板１１に酸素イオン注入した後、Ａｒ９７％
でＯ2３％の混合ガス雰囲気中で１３２５℃、６時間シ
リコン基板をアニール処理してＳＯＩ基板を得た。
【００２１】＜実施例１＞ 図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、厚さ６２５μｍの
シリコン基板２１の所定の領域に次の条件でＨｅイオン
（Ｈｅ+）を注入した。 加速電圧： ４０ ｋｅＶ ドーズ量： １×１０17／ｃｍ2 基板加熱温度：６００℃ このイオン注入によりシリコン基板２１の表面から約
０．３μｍのイオン注入損傷領域２２が形成された。イ
オン注入後、図１（ｃ）及び（ｄ）に示すようにシリコ
ン基板２１をＡｒ９９％でＯ2１％の混合ガス雰囲気中
で１３２５℃、２時間アニール処理を施して、イオン注
入損傷領域２２に注入されたＨｅ原子をこの損傷領域２
２より放出して空孔領域２３を形成した。
シリコン基板２１の所定の領域に次の条件でＨｅイオン
（Ｈｅ+）を注入した。 加速電圧： ４０ ｋｅＶ ドーズ量： １×１０17／ｃｍ2 基板加熱温度：６００℃ このイオン注入によりシリコン基板２１の表面から約
０．３μｍのイオン注入損傷領域２２が形成された。イ
オン注入後、図１（ｃ）及び（ｄ）に示すようにシリコ
ン基板２１をＡｒ９９％でＯ2１％の混合ガス雰囲気中
で１３２５℃、２時間アニール処理を施して、イオン注
入損傷領域２２に注入されたＨｅ原子をこの損傷領域２
２より放出して空孔領域２３を形成した。
【００２２】引き続き、次の条件でシリコン基板２１内
部に酸素イオン（Ｏ+）を注入した。 加速電圧： １５０ ｋｅＶ ドーズ量： ４×１０17／ｃｍ2 基板加熱温度：６００℃ シリコン基板２１に酸素イオン注入した後、Ａｒ９９％
でＯ2１％の混合ガス雰囲気中で１３６０℃、４時間シ
リコン基板をアニール処理を施してＳＯＩ基板を得た。
部に酸素イオン（Ｏ+）を注入した。 加速電圧： １５０ ｋｅＶ ドーズ量： ４×１０17／ｃｍ2 基板加熱温度：６００℃ シリコン基板２１に酸素イオン注入した後、Ａｒ９９％
でＯ2１％の混合ガス雰囲気中で１３６０℃、４時間シ
リコン基板をアニール処理を施してＳＯＩ基板を得た。
【００２３】＜実施例２＞ イオン注入損傷領域２２を形成したシリコン基板２１を
Ａｒ９９％でＯ2１％の混合ガス雰囲気中で１０００
℃、２時間アニール処理を施した以外は、シリコン基板
を実施例１と同様に処理してＳＯＩ基板を得た。
Ａｒ９９％でＯ2１％の混合ガス雰囲気中で１０００
℃、２時間アニール処理を施した以外は、シリコン基板
を実施例１と同様に処理してＳＯＩ基板を得た。
【００２４】＜評価＞ (a) 欠陥の密度 実施例１、実施例２及び比較例１の各ＳＯＩ基板の基板
表面のＳｉ層中の転位欠陥密度を測定した。この転位欠
陥密度はＳＯＩ基板を酸化クロムを含む溶液により基板
表面をエッチングし、エッチングで拡大した転位欠陥を
電子顕微鏡で観察することにより求めた。その結果を表
１に示す。
表面のＳｉ層中の転位欠陥密度を測定した。この転位欠
陥密度はＳＯＩ基板を酸化クロムを含む溶液により基板
表面をエッチングし、エッチングで拡大した転位欠陥を
電子顕微鏡で観察することにより求めた。その結果を表
１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】表１から明らかなように、酸素イオン注入
後にＡｒとＯ2の混合ガス雰囲気中で高温アニール処理
した比較例１の転位欠陥密度と比べて、Ｓｉと反応しな
いＨｅイオンを注入した後にＡｒとＯ 2 の混合ガス雰囲
気中で高温アニール処理した実施例１及び実施例２の転
位欠陥密度は、いずれも小さかった。
後にＡｒとＯ2の混合ガス雰囲気中で高温アニール処理
した比較例１の転位欠陥密度と比べて、Ｓｉと反応しな
いＨｅイオンを注入した後にＡｒとＯ 2 の混合ガス雰囲
気中で高温アニール処理した実施例１及び実施例２の転
位欠陥密度は、いずれも小さかった。
【００２７】(b) ＳＯＩ基板の表面粗さ 実施例１及び比較例１の各ＳＯＩ基板表面の２μｍ×２
μｍの領域における表面粗さを原子間力顕微鏡を用いて
測定した。その結果を表２に示す。表２において、Ｒa
は表面粗さのうち平均粗さ、Ｒmaxは最大高さ、Ｒzは十
点平均粗さを意味する。
μｍの領域における表面粗さを原子間力顕微鏡を用いて
測定した。その結果を表２に示す。表２において、Ｒa
は表面粗さのうち平均粗さ、Ｒmaxは最大高さ、Ｒzは十
点平均粗さを意味する。
【００２８】
【表２】
【００２９】表２から明らかなように、比較例１のＳＯ
Ｉ基板の表面粗さは著しく大きかったのに対して、実施
例１のＳＯＩ基板の表面粗さは小さくなり、初期のシリ
コンウェーハ程度であった。
Ｉ基板の表面粗さは著しく大きかったのに対して、実施
例１のＳＯＩ基板の表面粗さは小さくなり、初期のシリ
コンウェーハ程度であった。
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】(c) 埋込みシリコン酸化層の境界実施例１、実施例２ 及び比較例１の各ＳＯＩ基板の断面
を透過電子顕微鏡で観察し、埋込みシリコン酸化層の境
界の急峻性を観察した。その結果、比較例１の埋込みシ
リコン酸化層の境界がそれ程急峻でないのに対して、実
施例１及び２の埋込みシリコン酸化層の境界は急峻であ
った。
を透過電子顕微鏡で観察し、埋込みシリコン酸化層の境
界の急峻性を観察した。その結果、比較例１の埋込みシ
リコン酸化層の境界がそれ程急峻でないのに対して、実
施例１及び２の埋込みシリコン酸化層の境界は急峻であ
った。
【００３４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のＳＯＩ基板
の製造方法によれば、シリコン基板に真空中でシリコン
と反応しないＨｅイオン等を注入して基板内部にイオン
注入損傷領域を形成した後、アニール処理をして空孔領
域を形成し、更に酸素イオンを注入し、この基板を酸化
性雰囲気中で高温でアニール処理することにより、酸素
原子が基板内部に拡散律速により拡散し、イオン注入に
より形成された空孔の存在により優先的にイオン注入損
傷領域に埋込みシリコン酸化層を形成することができ
る。従来の酸素イオン注入が極めて短時間に埋込みシリ
コン酸化層を形成して格子間シリコン原子を急激に生じ
ていたのに対して、この酸化は拡散律速で進行するた
め、格子間シリコン原子の急激な発生はなく、転位欠陥
を抑制することができる。特に注入イオンがＨｅイオン
又はＨイオンのような原子量が小さい元素のイオンであ
る場合には、より一層基板の表面近傍のＳｉ層の転位欠
陥が生じにくくなるとともに、酸素イオンに比べて低い
加速電圧で所定の深さにイオン注入損傷領域を形成でき
る。換言すれば、同じ加速電圧でも酸素イオン注入と比
べて本発明のイオン注入ではより深い領域に埋込みシリ
コン酸化層を形成することができる。この低い加速電圧
は境界が急峻で層厚の小さな埋込みシリコン酸化層の形
成を容易にし、ＳｉＯ2の析出制御を容易にする。また
イオン注入時にＳｉ層表面のスパッタリングが減少し、
基板の表面粗さが小さくなる。同時に装置内壁のスパッ
タリングが大幅に低減され、基板への重金属の汚染が低
減される。
の製造方法によれば、シリコン基板に真空中でシリコン
と反応しないＨｅイオン等を注入して基板内部にイオン
注入損傷領域を形成した後、アニール処理をして空孔領
域を形成し、更に酸素イオンを注入し、この基板を酸化
性雰囲気中で高温でアニール処理することにより、酸素
原子が基板内部に拡散律速により拡散し、イオン注入に
より形成された空孔の存在により優先的にイオン注入損
傷領域に埋込みシリコン酸化層を形成することができ
る。従来の酸素イオン注入が極めて短時間に埋込みシリ
コン酸化層を形成して格子間シリコン原子を急激に生じ
ていたのに対して、この酸化は拡散律速で進行するた
め、格子間シリコン原子の急激な発生はなく、転位欠陥
を抑制することができる。特に注入イオンがＨｅイオン
又はＨイオンのような原子量が小さい元素のイオンであ
る場合には、より一層基板の表面近傍のＳｉ層の転位欠
陥が生じにくくなるとともに、酸素イオンに比べて低い
加速電圧で所定の深さにイオン注入損傷領域を形成でき
る。換言すれば、同じ加速電圧でも酸素イオン注入と比
べて本発明のイオン注入ではより深い領域に埋込みシリ
コン酸化層を形成することができる。この低い加速電圧
は境界が急峻で層厚の小さな埋込みシリコン酸化層の形
成を容易にし、ＳｉＯ2の析出制御を容易にする。また
イオン注入時にＳｉ層表面のスパッタリングが減少し、
基板の表面粗さが小さくなる。同時に装置内壁のスパッ
タリングが大幅に低減され、基板への重金属の汚染が低
減される。
【図１】本発明の実施例のＳＯＩ基板の製造方法を模式
的に示す図。
的に示す図。
【符号の説明】２０ ＳＯＩ基板２１ シリコン基板２１ａ 基板表面のＳｉ層２２ イオン注入損傷領域２３ 空孔領域 ２４ ＳｉＯｘ領域２５ 酸素原子２６ 埋込みシリコン酸化層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−191140（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−111453（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−108764（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−21979（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 27/12 H01L 21/265
Claims (4)
- 【請求項１】 シリコン基板(21)に真空中で少なくとも
Ｈｅイオン、Ｈイオン、Ａｒイオン又はＳｉイオンを注
入することにより前記シリコン基板(21)内部にイオン注
入損傷領域(22)を形成する工程と、 前記イオン注入損傷領域(22)が形成されたシリコン基板
(21)を８００〜１４００℃の温度でアニール処理して前
記領域(22)に注入されたＨｅ原子、Ｈ原子、Ａｒ原子又
はＳｉ原子を前記領域(22)より放出して空孔領域(23)を
形成する工程と、 前記シリコン基板(21)内部に酸素イオンを注入して前記
空孔領域(23)を中心にＳｉＯｘ領域(24)を形成する工程
と、 前記ＳｉＯｘ領域(24)が形成されたシリコン基板(21)を
酸化性雰囲気中で１０００℃〜１４００℃の温度でアニ
ール処理して前記シリコン基板(21)表面から所定の深さ
の領域に埋込みシリコン酸化層(26)を形成して前記基板
表面に単結晶Ｓｉ層(21a)を形成する工程とを含むこと
を特徴とするＳＯＩ基板の製造方法。 - 【請求項２】 アニール処理して埋込シリコン酸化層(2
6)を形成した後にシリコン基板(21)表面を研磨する工程
を更に含む請求項１記載のＳＯＩ基板の製造方法。 - 【請求項３】 注入するイオンがＨｅイオン又はＨイオ
ンであるとき、そのイオン注入時のドーズ量が１×１０
16／ｃｍ2〜５×１０17／ｃｍ2で、加速電圧が４０ｋｅ
Ｖ〜２００ｋｅＶである請求項１又は２記載のＳＯＩ基
板の製造方法。 - 【請求項４】 埋込シリコン酸化層(26)を形成するため
のアニール処理が酸化性雰囲気中、１０〜１００気圧下
で行われる請求項１ないし３いずれか記載のＳＯＩ基板
の製造方法。
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| JP7-60219 | 1995-03-20 | ||
| JP6021995 | 1995-03-20 | ||
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| JPH08321594A JPH08321594A (ja) | 1996-12-03 |
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| JP (1) | JP3097827B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200478682Y1 (ko) * | 2014-11-05 | 2015-11-13 | 유재정 | 다용도 건조장치 |
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-
1996
- 1996-03-19 JP JP08062534A patent/JP3097827B2/ja not_active Expired - Fee Related
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