JP3293767B2 - Semiconductor member manufacturing method - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路
や、太陽電池、半導体レーザー、発光ダイオード等の半
導体素子を形成する為の半導体部材の製造方法に関し、
特に半導体層を別の基体上に移設（ｔｒａｎｓｆｅｒ）
する工程を含む半導体部材の製造方法に関する。The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor member for forming a semiconductor device such as a semiconductor integrated circuit, a solar cell, a semiconductor laser, a light emitting diode, and the like.
In particular, transfer of a semiconductor layer onto another substrate (transfer)
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor member including a step of performing

【０００２】[0002]

【従来の技術】半導体部材は、半導体ウェハー、半導体
基板、半導体装置等の名称で知られており、その半導体
領域を利用して半導体素子が形成されているものや、半
導体素子が形成される前の状態のものを含むものとす
る。2. Description of the Related Art A semiconductor member is known by the name of a semiconductor wafer, a semiconductor substrate, a semiconductor device, or the like, and includes a semiconductor element formed using a semiconductor region and a semiconductor element formed before the semiconductor element is formed. The state of the above shall be included.

【０００３】このような半導体部材のなかには、絶縁物
上に半導体層を有するものある。Some of such semiconductor members have a semiconductor layer on an insulator.

【０００４】絶縁物上の単結晶Ｓｉ半導体層の形成は、
シリコン オン インシュレーター（ＳＯＩ）技術とし
て広く知られ、通常のＳｉ集積回路を作製するバルクＳ
ｉ基板では到達しえない数々の優位点をＳＯＩ技術を利
用したデバイスが有することから多くの研究が成されて
きた。すなわち、ＳＯＩ技術を利用することで、 １．誘電体分離が容易で高集積化が可能、 ２．対放射線耐性に優れている、 ３．浮遊容量が低減され高速化が可能、 ４．ウエル工程が省略できる、 ５．ラッチアップを防止できる、 ６．薄膜化による完全空乏型電界効果トランジスタが可
能、 等の優位点が得られる。これらは例えば以下の文献に詳
しい。Special Issue:“Single-crystal silicon on no
n-single-crystal insulators";edited by G.W.Cullen,
Journal of Crystal Growth,volume 63,no 3,pp429〜59
0(1983) 。The formation of a single-crystal Si semiconductor layer on an insulator involves
Known widely as silicon-on-insulator (SOI) technology, bulk S for fabricating ordinary Si integrated circuits
Much research has been done because devices utilizing SOI technology have many advantages that cannot be achieved with i-substrates. That is, by using the SOI technology, 1. Dielectric separation is easy and high integration is possible. 2. Excellent radiation resistance. 3. Higher speed due to reduced stray capacitance. 4. Well step can be omitted; 5. Latch-up can be prevented. It is possible to obtain a fully-depleted field-effect transistor by thinning the film. These are described in detail in the following documents, for example. Special Issue: “Single-crystal silicon on no
n-single-crystal insulators "; edited by GWCullen,
Journal of Crystal Growth, volume 63, no 3, pp429〜59
0 (1983).

【０００５】さらにここ数年においては、ＳＯＩが、Ｍ
ＯＳＦＥＴの高速化、低消費電力化を実現する基板とし
て多くの報告がなされている（IEEE SOI conference 19
94）。また、ＳＯＩ構造を用いると素子の下部に絶縁層
があるので、バルクＳｉウエハ上に素子を形成する場合
と比べて、素子分離プロセスが単純化できる結果、デバ
イスプロセス工程が短縮される。すなわち、高性能化と
合わせて、バルクＳｉ上のＭＯＳＦＥＴ、ＩＣに比べ
て、ウエハコスト、プロセスコストのトータルでの低価
格化が期待されている。Further, in recent years, SOI has been
Many reports have been made as substrates for realizing high speed and low power consumption of OSFETs (IEEE SOI conference 19
94). In addition, when an SOI structure is used, since an insulating layer is provided below the device, the device isolation process can be simplified as compared with the case where the device is formed on a bulk Si wafer, and the device process steps are shortened. That is, it is expected that the total cost of the wafer cost and the process cost is reduced as compared with the MOSFET and the IC on the bulk Si together with the high performance.

【０００６】なかでも完全空乏型ＭＯＳＦＥＴは駆動力
の向上による高速化、低消費電力化が期待されている。
ＭＯＳＦＥＴの閾値電圧（Ｖth）は一般的にはチャネル
部の不純物濃度により決定されるが、ＳＯＩを用いた完
全空乏型（ＦＤ；Fully Depleted）ＭＯＳＦＥＴの場合
には空乏層厚がＳＯＩの膜厚の影響も受けることにな
る。したがって、大規模集積回路を歩留まりよくつくる
ためには、ＳＯＩ膜厚の均一性が強く望まれていた。Above all, a fully depleted MOSFET is expected to achieve higher speed and lower power consumption by improving the driving force.
The threshold voltage (Vth) of the MOSFET is generally determined by the impurity concentration of the channel portion. In the case of a fully depleted (FD) MOSFET using SOI, the thickness of the depletion layer is equal to the thickness of the SOI. It will be affected. Therefore, in order to produce a large-scale integrated circuit with high yield, uniformity of the SOI film thickness has been strongly desired.

【０００７】また、化合物半導体上のデバイスはＳｉで
は得られない高い性能、たとえば、高速、発光などを持
っている。現在は、これらのデバイスはほとんどＧａＡ
ｓ等の化合物半導体基板上にエピタキシャル成長をして
その中に作り込まれている。しかし、化合物半導体基板
は、高価で、機械的強度が低く、大面積ウエハは作製が
困難などの問題点がある。[0007] Devices on compound semiconductors have high performance that cannot be obtained with Si, for example, high speed and light emission. At present, these devices are mostly GaAs
s and the like are formed by epitaxial growth on a compound semiconductor substrate. However, compound semiconductor substrates have problems such as being expensive, having low mechanical strength, and making it difficult to manufacture large-area wafers.

【０００８】このようなことから、安価で、機械的強度
も高く、大面積ウエハが作製できるＳｉウエハ上に、化
合物半導体をヘテロエピタキシャル成長させる試みがな
されている。[0008] For these reasons, attempts have been made to heteroepitaxially grow compound semiconductors on Si wafers, which are inexpensive, have high mechanical strength, and can be used to produce large-area wafers.

【０００９】ＳＯＩ基板の形成に関する研究は1970年代
頃から盛んであった。初期には、絶縁物であるサファイ
ア基板の上に単結晶Ｓｉをヘテロエピタキシャル成長す
る方法（ＳＯＳ：Sapphire on Silicon）や、多孔質Ｓ
ｉの酸化による誘電体分離によりＳＯＩ構造を形成する
方法（ＦＩＰＯＳ：Fully Isolation by Porous Oxidiz
ed Silicon）、酸素イオン注入法がよく研究された。Research on the formation of SOI substrates has been active since the 1970s. Initially, a method of heteroepitaxially growing single crystal Si on a sapphire substrate, which is an insulator (SOS: Sapphire on Silicon), or a porous S
Method of forming SOI structure by dielectric isolation by oxidation of i (FIPOS: Fully Isolation by Porous Oxidiz
ed Silicon), an oxygen ion implantation method has been well studied.

【００１０】ＦＩＰＯＳ法は、Ｐ型Ｓｉ単結晶基板表面
にＮ型Ｓｉ層をプロトンイオン注入、（イマイ他，J.Cr
ystal Growth,vol 63,547(1983)）、もしくは、エピタ
キシャル成長とパターニングによって島状に形成し、表
面よりＳｉ島を囲むようにＨＦ溶液中の陽極化成法によ
りＰ型Ｓｉ基板のみを多孔質化したのち、増速酸化によ
りＮ型Ｓｉ島を誘電体分離する方法である。本方法で
は、分離されているＳｉ領域は、デバイス工程のまえに
決定されており、デバイス設計の自由度を制限する場合
があるという問題点がある。In the FIPOS method, an N-type Si layer is implanted with proton ions on the surface of a P-type Si single crystal substrate, (Imai et al., J. Cr.
ystal Growth, vol 63, 547 (1983)), or after forming an island shape by epitaxial growth and patterning, making only the P-type Si substrate porous by anodizing in HF solution so as to surround the Si island from the surface. This is a method of separating an N-type Si island from a dielectric by accelerated oxidation. In this method, the separated Si region is determined before the device process, and there is a problem that the degree of freedom in device design may be limited.

【００１１】酸素イオン注入法は、K.Izumiによって初
めて報告されたＳＩＭＯＸと呼ばれる方法である。Ｓｉ
ウエハに酸素イオンを１０¹⁷〜１０¹⁸／ｃｍ² 程度注入
したのち、アルゴン・酸素雰囲気中で１３２０度程度の
高温でアニールする。その結果、イオン注入の投影飛程
（Ｒｐ）に相当する深さを中心に注入された酸素イオン
がＳｉと結合して酸化Ｓｉ層が形成される。その際、酸
化Ｓｉ層の上部の酸素イオン注入によりアモルファス化
したＳｉ層も再結晶化して、単結晶Ｓｉ層となる。表面
のＳｉ層中に含まれる欠陥は従来１０⁵ ／ｃｍ² と多か
ったが、酸素の打ち込み量を４×１０¹⁷／ｃｍ² 付近に
することで、〜１０² ／ｃｍ² まで低減することに成功
している。しかしながら、酸化Ｓｉ層の膜質、表面Ｓｉ
層の結晶性等を維持できるような注入エネルギー、注入
量の範囲が狭いために、表面Ｓｉ層、埋め込み酸化Ｓｉ
層（ＢＯＸ；Burried Oxide）の膜厚は特定の値に制限
されていた。所望の膜厚の表面Ｓｉ層を得るためには、
犠牲酸化、ないしは、エピタキシャル成長することが必
要であった。その場合、膜厚の分布には、これらプロセ
スによる劣化分が重畳される結果、膜厚均一性が劣化す
るという問題点がある。The oxygen ion implantation method is a method called SIMOX first reported by K. Izumi. Si
After oxygen ions are implanted into the wafer at about 10 ¹⁷ to 10 ¹⁸ / cm ² , annealing is performed at a high temperature of about 1320 ° C. in an argon / oxygen atmosphere. As a result, oxygen ions implanted around the depth corresponding to the projection range (Rp) of the ion implantation are combined with Si to form an Si oxide layer. At this time, the Si layer which has been made amorphous by oxygen ion implantation on the upper part of the Si oxide layer is also recrystallized to become a single crystal Si layer. Defects contained in the Si layer on the surface were conventionally as high as 10 ⁵ / cm ² , but by reducing the amount of implanted oxygen to around 4 × 10 ¹⁷ / cm ² , it was possible to reduce it to 10 ² / cm ^2. Successful. However, the film quality of the Si oxide layer, the surface Si
Since the range of the implantation energy and the implantation amount for maintaining the crystallinity of the layer is narrow, the surface Si layer and the buried Si oxide
The thickness of the layer (BOX; Burried Oxide) was limited to a specific value. In order to obtain a surface Si layer having a desired thickness,
Sacrificial oxidation or epitaxial growth was required. In this case, there is a problem that the uniformity of the film thickness is deteriorated as a result of superimposing the deterioration due to these processes on the film thickness distribution.

【００１２】また、ＳＩＭＯＸはパイプと呼ばれる酸化
Ｓｉの形成不良領域が存在することが報告されている。
この原因のひとつとしては、注入時のダスト等の異物が
考えられている。パイプの存在する部分では活性層と支
持基板の間のリークによりデバイス特性の劣化が生じて
しまう。Further, it has been reported that SIMOX has a formation defect region of Si oxide called a pipe.
One of the causes is considered to be foreign matter such as dust at the time of injection. In the portion where the pipe is present, device characteristics deteriorate due to leakage between the active layer and the supporting substrate.

【００１３】ＳＩＭＯＸのイオン注入は前述の通り、通
常の半導体プロセスで使用するイオン注入と比べ注入量
が多いため、専用の装置が開発されてもなお、注入時間
は長い。イオン注入は所定の電流量のイオンビームをラ
スタースキャンして、あるいは、ビームを拡げて行われ
るため、ウエハの大面積化に伴い、注入時間の増大が想
定される。また、大面積ウエハの高温熱処理では、ウエ
ハ内の温度分布によるスリップの発生などの問題がより
シビアになることが指摘されている。ＳＩＭＯＸでは１
３２０℃というＳｉ半導体プロセスでは通常使用しない
高温での熱処理が必須であることから、装置開発を含め
て、この問題の重要性がさらに大きくなることが懸念さ
れている。As described above, the ion implantation of SIMOX has a larger implantation amount than the ion implantation used in a normal semiconductor process. Therefore, even if a dedicated apparatus is developed, the implantation time is long. Since the ion implantation is performed by raster-scanning or expanding the ion beam having a predetermined current amount, the implantation time is expected to increase with an increase in the area of the wafer. In addition, it has been pointed out that in the high-temperature heat treatment of a large-area wafer, problems such as generation of slip due to temperature distribution in the wafer become more severe. 1 for SIMOX
Since the heat treatment at a high temperature that is not normally used is required in the Si semiconductor process of 320 ° C., there is a concern that the importance of this problem will be further increased, including the development of the device.

【００１４】また、上記のような従来のＳＯＩの形成方
法とは別に、近年、Ｓｉ単結晶基板を、熱酸化した別の
Ｓｉ単結晶基板に、熱処理又は接着剤を用いて貼り合
せ、ＳＯＩ構造を形成する方法が注目を浴びている。こ
の方法は、デバイスのための活性層を均一に薄膜化する
必要がある。すなわち、数百μｍもの厚さのＳｉ単結晶
基板をμｍオーダーかそれ以下に薄膜化する必要があ
る。この薄膜化には以下のように３種類の方法がある。 （１）．研磨による薄膜化 （２）．局所プラズマエッチングによる薄膜化 （３）．選択エッチングによる薄膜化 （１）の研磨では均一に薄膜化することが困難である。
特にサブμｍの薄膜化は、ばらつきが数十％にもなって
しまい、この均一化は大きな問題となっている。さらに
ウエハの大口径化が進めばその困難度は増すばかりであ
る。In addition to the conventional SOI forming method as described above, in recent years, a Si single crystal substrate has been bonded to another thermally oxidized Si single crystal substrate using heat treatment or an adhesive to form an SOI structure. The method of forming has attracted attention. This method requires that the active layer for the device be uniformly thinned. That is, it is necessary to reduce the thickness of a Si single crystal substrate having a thickness of several hundred μm to the order of μm or less. There are three methods for reducing the thickness as follows. (1). Thinning by polishing (2). Thinning by local plasma etching (3). Thinning by Selective Etching It is difficult to achieve a uniform thinning by the polishing of (1).
In particular, when the thickness is reduced to sub-μm, the variation becomes several tens%, and the uniformity is a serious problem. Further, as the diameter of the wafer increases, the difficulty only increases.

【００１５】（２）の方法は、あらかじめ（１）の方法
で１〜３μｍ程度まで（１）の研磨による方法で薄膜化
したのち、膜厚分布を全面で多点測定する。このあとこ
の膜厚分布にもとづいて、直径数ｍｍのＳＦ₆ などを用
いたプラズマをスキャンさせることにより膜厚分布を補
正しながらエッチングして、所望の膜厚まで薄膜化す
る。この方法では膜厚分布を±１０ｎｍ程度にできるこ
とが報告されている。しかし、プラズマエッチングの際
に基板上異物（パーティクル）があるとこの異物がエッ
チングマスクとなるために基板上に突起が形成されてし
まう。In the method (2), the film thickness is reduced to about 1 to 3 μm by the method (1) in advance by the method (1), and then the film thickness distribution is measured at multiple points over the entire surface. Thereafter, based on this film thickness distribution, etching is performed while correcting the film thickness distribution by scanning a plasma using SF ₆ having a diameter of several mm or the like to reduce the film thickness to a desired film thickness. It is reported that this method can make the film thickness distribution approximately ± 10 nm. However, if foreign matter (particles) is present on the substrate during plasma etching, the foreign matter serves as an etching mask, so that a projection is formed on the substrate.

【００１６】また、エッチング直後には表面が荒れてい
るために、プラズマエッチング終了後にタッチポリッシ
ングが必要であるが、ポリッシング量の制御は時間管理
によって行われるので、最終膜厚の制御、および、ポリ
ッシングによる膜厚分布の劣化が指摘されている。さら
に研磨ではコロイダルシリカ等の研磨剤が直接に活性層
になる表面を擦るので、研磨による破砕層の形成、加工
歪みの導入も懸念されている。さらにウエハが大面積化
された場合にはウエハ面積の増大に比例して、プラズマ
エッチング時間が増大するため、スループットの著しい
低下も懸念される。In addition, since the surface is rough immediately after the etching, touch polishing is required after the plasma etching. However, since the polishing amount is controlled by time management, the final film thickness control and the polishing are performed. It is pointed out that the film thickness distribution is deteriorated due to the above. Further, in the polishing, since an abrasive such as colloidal silica directly rubs the surface to be the active layer, there is a concern about formation of a crushed layer and introduction of processing distortion by polishing. Further, when the area of the wafer is increased, the plasma etching time increases in proportion to the increase of the wafer area, and there is a concern that the throughput may be significantly reduced.

【００１７】（３）の方法は、あらかじめ薄膜化する基
板に選択エッチング可能な膜構成をつくり込んでおく方
法である。例えば、Ｐ型基板上にボロンを１０¹⁹／ｃｍ
³ 以上の濃度に含んだＰ⁺ −Ｓｉの薄層とＰ型Ｓｉの薄
層をエピタキシャル成長などの方法で積層し、第１の基
板とする。これを酸化膜等の絶縁層を介して、第２の基
板と貼り合わせたのち、第１の基板の裏面を、研削、研
磨で予め薄くしておく。その後、Ｐ型層の選択エッチン
グで、Ｐ⁺ 層を露出、さらにＰ⁺ 層の選択エッチングで
Ｐ型層を露出させ、ＳＯＩ構造を完成させるものであ
る。この方法はMaszaraの報告に詳しい（W.P.Maszara,
J.Electrochem.Soc.,vol.138,341(1991)）。The method (3) is a method in which a film structure that can be selectively etched is formed in advance on a substrate to be thinned. For example, boron is deposited on a P-type substrate at 10 ¹⁹ / cm
A thin layer of P ⁺ -Si and a thin layer of P-type Si, each having a concentration of ³ or more, are laminated by a method such as epitaxial growth to form a first substrate. After bonding this to the second substrate via an insulating layer such as an oxide film, the back surface of the first substrate is thinned in advance by grinding and polishing. Thereafter, the P ⁺ layer is exposed by selective etching of the P-type layer, and the P-type layer is exposed by selective etching of the P ⁺ layer, thereby completing the SOI structure. This method is detailed in Maszara's report (WPMaszara,
J. Electrochem. Soc., Vol. 138, 341 (1991)).

【００１８】選択エッチングは均一な薄膜化に有効とさ
れているが、 ・せいぜい１０²と選択比が十分でない。Although selective etching is considered to be effective for uniform thinning, the selectivity is not sufficient at most to 10 ² .

【００１９】・エッチング後の表面性が悪いため、エッ
チング後にタッチポリッシュが必要となる。しかし、そ
の結果、膜厚が減少するとともに、膜厚均一性も劣化し
やすい。特にポリッシングは時間によって研磨量を管理
するが、研磨速度のばらつきが大きいため、研磨量の制
御が困難である。したがって、１００ｎｍというような
極薄ＳＯＩ層の形成において、特に問題となる。Touch polishing is required after etching because of poor surface properties after etching. However, as a result, as the film thickness decreases, the film thickness uniformity tends to deteriorate. In particular, in polishing, the polishing amount is controlled by time, but it is difficult to control the polishing amount because the polishing rate varies widely. Therefore, there is a particular problem in forming an ultra-thin SOI layer having a thickness of 100 nm.

【００２０】・イオン注入、高濃度ＢドープＳｉ層上の
エピタキシャル成長あるいはヘテロエピタキシャル成長
を用いているためＳＯＩ層の結晶性が悪い。また、被貼
り合わせ面の表面性も通常のＳｉウエハより劣る。等の
問題点がある（C.Harendt,et.al.,J.Elect.Mater.Vol.2
0,267(1991)、H.Baumgart,et.al.,Extended Abstract of
ECS 1st International Symposium of Wafer Bonding,
pp-733(1991)、C.E.Hunt,Extended Abstract of ECS 1st
International Symposium of Wafer Bonding,pp-696(1
991)）。また、選択エッチングの選択性はボロン等の不
純物の濃度差とその深さ方向プロファイルの急峻性に大
きく依存している。したがって、貼り合わせ強度を高め
るための高温のボンディングアニールや結晶性を向上さ
せるために高温のエピタキシャル成長を行ったりする
と、不純物濃度の深さ方向分布が拡がり、エッチングの
選択性が劣化してしまう。すなわち、エッチングの選択
比の向上の結晶性は貼り合わせ強度の向上の両立は困難
であった。The crystallinity of the SOI layer is poor due to the use of ion implantation, epitaxial growth on a high concentration B-doped Si layer or heteroepitaxial growth. Further, the surface properties of the surface to be bonded are inferior to those of a normal Si wafer. (C. Harendt, et.al., J. Elect. Mater. Vol.2
0,267 (1991), H. Baumgart, et.al., Extended Abstract of
ECS 1st International Symposium of Wafer Bonding,
pp-733 (1991), CEHunt, Extended Abstract of ECS 1st
International Symposium of Wafer Bonding, pp-696 (1
991)). Further, the selectivity of the selective etching largely depends on the concentration difference of impurities such as boron and the steepness of the profile in the depth direction. Therefore, when a high-temperature bonding anneal for increasing the bonding strength or a high-temperature epitaxial growth for improving the crystallinity are performed, the depth direction distribution of the impurity concentration is widened, and the etching selectivity is deteriorated. That is, it is difficult to achieve both the improvement in the selectivity of etching and the improvement in the bonding strength in the crystallinity.

【００２１】こうしたなか、本出願人は、先に特開平５
−２１３３８号公報において、新規な半導体部材の製造
方法を提案した。当該公報に開示された方法は、次のと
おりのものである。即ち、多孔質単結晶半導体領域上に
非多孔質単結晶半導体領域を配した部材を形成し、前記
非多孔質単結晶半導体領域の表面に、表面が絶縁性物質
で構成された部材の表面を貼り合わせた後、前記多孔質
単結晶半導体領域をエッチングにより除去することを特
徴とする半導体部材の製造方法である。Under these circumstances, the applicant of the present invention has previously described in
In Japanese Patent Publication No. 21338, a new method for manufacturing a semiconductor member was proposed. The method disclosed in this publication is as follows. That is, a member in which a non-porous single-crystal semiconductor region is arranged on a porous single-crystal semiconductor region is formed, and the surface of the member whose surface is made of an insulating material is formed on the surface of the non-porous single-crystal semiconductor region. After bonding, the porous single-crystal semiconductor region is removed by etching.

【００２２】また、本発明の発明者である、米原らは膜
厚均一性や結晶性に優れ、バッチ処理が可能な貼り合わ
せＳＯＩを報告した（T.Yonehara et.al.,Appl.Phys.Le
tt.vol.64,2108(1994)）。以下、この貼り合わせＳＯＩ
の作製方法について図３（ａ）〜（ｃ）を用いて説明す
る。In addition, Yonehara et al., The inventor of the present invention, reported a bonded SOI having excellent film thickness uniformity and crystallinity and capable of batch processing (T. Yonehara et.al., Appl. Phys. Le
tt.vol.64, 2108 (1994)). Hereinafter, this bonded SOI
3A to 3C will be described with reference to FIGS.

【００２３】この方法では、Ｓｉ基板３１上の多孔質層
３２を選択エッチングを行なう材料として用いる。多孔
質層３２の上に非多孔質単結晶Ｓｉ層３３をエピタキシ
ャル成長した後、酸化Ｓｉ層３５を介して第２の基板３
４と貼り合わせる（図３（ａ））。第１の基板を裏面よ
り研削等の方法で薄層化し、基板全面において多孔質Ｓ
ｉを露出させる（図３（ｂ））。露出させた多孔質Ｓｉ
はＫＯＨ、ＨＦ＋Ｈ₂Ｏ₂ などの選択エッチング液によ
りエッチングして除去する（図３（ｃ））。このとき、
多孔質ＳｉのバルクＳｉ（非多孔質単結晶Ｓｉ）に対す
るエッチングの選択比を１０万倍と十分に高くできるの
で、あらかじめ多孔質上に成長した非多孔質単結晶Ｓｉ
層を膜厚を殆ど減じることなく、第２の基板の上に移設
（ｔｒａｎｓｆｅｒ）し、ＳＯＩ基板を形成することが
できる。したがって、ＳＯＩの膜厚均一性はエピタキシ
ャル成長時にほぼ決定づけられる。エピタキシャル成長
は通常半導体プロセスで使用されるＣＶＤ装置が使用で
きるので、佐藤らの報告（ＳＳＤＭ９５）によれば、そ
の均一性は例えば１００ｎｍ±２％以内が実現されてい
る。また、エピタキシャルＳｉ層の結晶性も良好で３．
５×１０² ／ｃｍ²が報告された。In this method, the porous layer 32 on the Si substrate 31 is used as a material for performing selective etching. After epitaxially growing a non-porous single-crystal Si layer 33 on the porous layer 32, the second substrate 3 is
4 (FIG. 3A). The first substrate is thinned from the back surface by grinding or the like, and porous S
i is exposed (FIG. 3B). Exposed porous Si
Is removed by etching with a selective etching solution such as KOH, HF + H ₂ O ₂ (FIG. 3C). At this time,
Since the etching selectivity of porous Si to bulk Si (non-porous single-crystal Si) can be sufficiently increased to 100,000 times, the non-porous single-crystal Si previously grown on the porous
The layers can be transferred onto a second substrate with little decrease in film thickness to form an SOI substrate. Therefore, the thickness uniformity of the SOI is substantially determined during the epitaxial growth. Since epitaxial growth can use a CVD apparatus usually used in a semiconductor process, according to a report by Sato et al. (SSDM95), the uniformity is realized within, for example, 100 nm ± 2%. Also, the crystallinity of the epitaxial Si layer is good.
5 × 10 ² / cm ² was reported.

【００２４】従来の方法ではエッチングの選択性は不純
物濃度の差とその深さ方向のプロファイルによっていた
ため、濃度分布を拡げてしまう熱処理の温度（貼り合わ
せ、エピタキシャル成長、酸化等）は概ね８００℃以下
と大きく制約されていた。一方、この方法におけるエッ
チングは多孔質とバルクという構造の差がエッチングの
速度を決めているため、熱処理温度の制約は小さく、１
１８０℃程度の熱処理が可能であることが報告されてい
る。例えば貼り合わせ後の熱処理は、ウエハ同士の接着
強度を高め、貼り合わせ界面に生じる空隙（void）の
数、大きさを減少させることが知られている。また、斯
様な構造差にもとづくエッチングでは多孔質Ｓｉ上に付
着したパーティクルがあっても、膜厚均一性に影響を及
ぼさない。In the conventional method, the selectivity of etching depends on the difference in impurity concentration and the profile in the depth direction. Therefore, the temperature of heat treatment (bonding, epitaxial growth, oxidation, etc.) for expanding the concentration distribution is generally 800 ° C. or less. Was greatly restricted. On the other hand, in the etching in this method, since the difference in the structure between porous and bulk determines the etching speed, the restriction of the heat treatment temperature is small and
It is reported that heat treatment at about 180 ° C. is possible. For example, it is known that heat treatment after bonding increases the bonding strength between wafers and reduces the number and size of voids generated at the bonding interface. Further, in the etching based on such a structural difference, even if particles adhere to the porous Si, the uniformity of the film thickness is not affected.

【００２５】しかしながら、貼り合わせを用いた半導体
基板は、必ず２枚のウエハを必要とし、そのうち１枚は
ほとんど大部分が研磨・エッチング等により無駄に除去
され捨てられており、限りある地球の資源が無駄となっ
ている。したがって、貼り合わせによるＳＯＩにおいて
は、その制御性、均一性の他低コスト化、経済性の向上
が望まれているところである。However, a semiconductor substrate using bonding always requires two wafers, and almost one of them is wastefully removed and discarded by polishing, etching, etc., and the limited resources of the earth Is wasted. Therefore, in SOI by bonding, controllability and uniformity as well as cost reduction and improvement in economic efficiency are desired.

【００２６】即ち、品質が十分なＳＯＩ基板を再現性よ
く作製するとともに、同時にウエハの再使用等による省
資源、コストダウンを実現する方法が望まれていた。That is, there has been a demand for a method for producing an SOI substrate having sufficient quality with good reproducibility, and at the same time, realizing resource saving and cost reduction by reusing a wafer.

【００２７】こうしたなか、本出願人は、先に２板の基
板を貼り合わせた後、貼り合わされた基板を多孔質層に
おいて分離し、分離後の一方の基板から残留多孔質を除
去して、この基板を再利用する半導体基板の製造方法を
特開平７−３０２８８９号公報で提案した。Under these circumstances, the present applicant has previously bonded two substrates, separated the bonded substrates in a porous layer, and removed residual porous material from one of the separated substrates. A method of manufacturing a semiconductor substrate by reusing this substrate has been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-302889.

【００２８】当該公報に開示された方法の１例を以下に
図４（ａ）〜（ｃ）を用い説明する。One example of the method disclosed in the publication will be described below with reference to FIGS.

【００２９】第１のＳｉ基板４１の表面層を多孔質化し
て多孔質層４２を形成したのち、その上に単結晶Ｓｉ層
４３を形成し、この単結晶Ｓｉ層と第１のＳｉ基体とは
別の第２のＳｉ基板４４の主面とを絶縁層４５を介して
貼り合わせる（図４（ａ））。この後、多孔質層で貼り
合わせたウエハを分割し（図４（ｂ））、第２のＳｉ基
体側の表面に露出した多孔質Ｓｉ層を選択的に除去する
ことにより、ＳＯＩ基板を形成する（図４（ｃ））。第
１の基板４１は、残留した多孔質層を除去して再利用す
ることができる。そして貼り合わせたウエハの分割は、
例えば次の手法を用いてなし得るとしている。After the surface layer of the first Si substrate 41 is made porous to form a porous layer 42, a single crystal Si layer 43 is formed thereon, and this single crystal Si layer and the first Si base are Is bonded to the main surface of another second Si substrate 44 via an insulating layer 45 (FIG. 4A). Thereafter, the wafer bonded with the porous layer is divided (FIG. 4B), and the SOI substrate is formed by selectively removing the porous Si layer exposed on the surface on the second Si substrate side. (FIG. 4C). The first substrate 41 can be reused by removing the remaining porous layer. And the division of the bonded wafer is
For example, it can be achieved by using the following method.

【００３０】即ち、 ・垂直方向にさらに面内に均一に十分な引っ張り力ない
し圧力を加える、 ・超音波等の波動エネルギーを印加する、 ・ウエハ端面に多孔質層を表出させ、多孔質Ｓｉをある
程度エッチングし、そこへ剃刀の刃のようなものを挿入
する、 ・ウエハ端面に多孔質層を表出させ、多孔質Ｓｉに水等
の液体をしみ込ませた後、貼り合わせウエハ全体を加熱
あるいは冷却し液体を膨張させる、 ・第１（あるいは第２）の基板に対して第２（あるいは
第１）の基板に水平方向に力を加える、 等の方法により、多孔質Ｓｉ層を破壊するという方法を
用いている。More specifically, a sufficient tensile force or pressure is applied evenly in a plane in the vertical direction. Wave energy such as ultrasonic waves is applied. Porous layer is exposed on the end face of the wafer to form porous Si. To some extent, insert something like a razor blade into it, ・ Expose a porous layer on the end face of the wafer, impregnate liquid such as water into porous Si, and then heat the whole bonded wafer Alternatively, the porous Si layer is broken by a method such as cooling and expanding the liquid, and applying a horizontal force to the second (or first) substrate with respect to the first (or second) substrate. Is used.

【００３１】これらは、いずれも多孔質Ｓｉの機械的強
度がporosityに依存するが、バルクＳｉよりも十分に弱
いと考えられることに基づく。たとえば、porosityが５
０％であれば機械的強度はバルクの半分と考えて良い。
すなわち、貼り合わせウエハに圧縮、引っ張りあるいは
剪断力をかけると、まず多孔質Ｓｉ層が破壊されること
になる。また、porosityを増加させればより弱い力で多
孔質層を破壊できる。しかしながら実際には、多孔質Ｓ
ｉ上に高品質なエピタキシャル成長をさせることが必要
となるため、表面層のporosityを小さくして、そして、
分離させるために内部側のporosityを大きくするような
工夫がなされることが望ましかった。このため、特開平
07-302889 号公報の実施例にも書かれているように、陽
極化成時に通電する電流を制御してporosityを変化させ
ることが行なわれていた。These are based on the fact that the mechanical strength of porous Si depends on porosity, but is considered to be sufficiently weaker than bulk Si. For example, if porosity is 5
If it is 0%, the mechanical strength can be considered to be half that of the bulk.
That is, when compressive, tensile or shearing force is applied to the bonded wafer, first, the porous Si layer is destroyed. Also, if the porosity is increased, the porous layer can be broken with a weaker force. However, in practice, porous S
Since it is necessary to perform high quality epitaxial growth on i, the porosity of the surface layer is reduced, and
It was desired that some measure be taken to increase the internal porosity in order to separate them. For this reason,
As described in the example of JP-A-07-302889, the porosity is changed by controlling the current supplied during anodization.

【００３２】一方、特開平8-213645号公報には、多孔質
層で機械的に破断を生じさせ、基体から素子形成層を分
離する方法が記載されているが、多孔質層のporosityの
層構成については記載されていない。いずれにせよ、こ
のように多孔質層を境に基板を分離するには、機械的な
手法を用いて多孔質層をこわすか、陽極化成時の電流を
制御してporosityを変化させることになる。On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-213645 describes a method in which a porous layer is mechanically broken to separate an element forming layer from a substrate. The configuration is not described. In any case, in order to separate the substrate at the porous layer in this way, the porous layer is broken using a mechanical method, or the porosity is changed by controlling the current during anodization. .

【００３３】貼合わせウエハに外力を加えて多孔質層を
境に基板を分離する場合、貼り合わせ面の接着強度が多
孔質Ｓｉ層の強度とくらべて弱い場合、あるいは、局所
的に弱い部分が存在する場合、貼り合わせ面で２枚のウ
エハが分割されてしまう恐れがある。また貼り合わせ工
程を用いていない手法の場合であっても、機械的に多孔
質層でうまく分離するには、分離のための綿密な制御が
必要となる。When an external force is applied to the bonded wafer to separate the substrate at the boundary of the porous layer, when the bonding strength of the bonding surface is weaker than the strength of the porous Si layer, or when a locally weak portion is formed. If there is, there is a risk that the two wafers will be split at the bonding surface. Even in the case of a method that does not use a bonding step, careful control for separation is necessary for mechanically separating well with a porous layer.

【００３４】さらに、特開平5-211128号公報にイオン注
入によりバブル層を作り、熱処理により結晶再配列と気
泡の凝集とを生じさせ、バブル層を境にはがす方法が提
案されている。この方法においては、熱処理の最適化が
容易ではなく、さらに、４００〜６００℃という低温で
行われる。このような低温では、上述したようにボイド
の発生を抑えることはできず、一度生じたボイドは薄膜
化後に高温再熱処理しても消滅しない。つまり、ボイド
の数、大きさの減少は２枚のウエハが貼合わされた状態
で高温熱処理されたとき生じる現象で、薄膜化後に高温
熱処理しても密着部の強度が強くなるのみでボイドは減
少しない。またこの方法では、剥がした後の表面を研磨
して平坦化する必要があり膜厚分布の劣化が生じる。Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-111128 discloses a method in which a bubble layer is formed by ion implantation, crystal rearrangement and bubble aggregation are caused by heat treatment, and the bubble layer is separated. In this method, it is not easy to optimize the heat treatment, and the heat treatment is performed at a low temperature of 400 to 600 ° C. At such a low temperature, the generation of voids cannot be suppressed as described above, and once formed, the voids do not disappear even if the film is heat-treated at a high temperature after thinning. In other words, the decrease in the number and size of voids is a phenomenon that occurs when high-temperature heat treatment is performed in a state where two wafers are bonded together. do not do. Further, in this method, it is necessary to polish and flatten the surface after peeling, and the film thickness distribution is deteriorated.

【００３５】以上説明したように、多孔質層を境に基板
を分離する方法にはそれぞれ課題とすべきものがある
が、以下に説明するように、貼合わせＳＯＩ技術の利用
分野は拡大しており、その解決が望まれるところであ
る。As described above, there are various methods for separating the substrate at the porous layer boundary, but as described below, the application field of the bonded SOI technology is expanding. That is where the solution is desired.

【００３６】ガラスに代表される光透過性基板は、光受
光素子であるコンタクトセンサーや、投影型液晶画像表
示装置を構成するうえにおいて重要である。そして、セ
ンサーや表示装置の画素（絵素）をより一層、高密度
化、高解像度化、高精細化するには、高性能な駆動素子
が必要となる。その結果、光透過性基板上に設けられて
いる素子としても優れた結晶性を有する単結晶層を用い
て作製されることが必要となる。さらに単結晶層を用い
れば、画素を駆動する周辺回路や画像処理用の回路を画
素と同一の基板に組み込み、チップの小型化・高速化を
図ることができる。A light-transmitting substrate represented by glass is important in forming a contact sensor as a light receiving element and a projection type liquid crystal image display device. In order to further increase the density, resolution, and definition of pixels (picture elements) of sensors and display devices, high-performance driving elements are required. As a result, it is necessary that the element provided on the light transmitting substrate be manufactured using a single crystal layer having excellent crystallinity. Further, if a single crystal layer is used, a peripheral circuit for driving a pixel and a circuit for image processing can be incorporated on the same substrate as the pixel, and the chip can be reduced in size and speed.

【００３７】しかし、ガラスに代表される光透過性基板
上には、一般には、その結晶構造の無秩序性から、堆積
した薄膜Ｓｉ層は、基板の無秩序性を反映して、非晶質
か、良くて多結晶層にしかならず、高性能なデバイスは
作製できない。それは、基板の結晶構造が非晶質である
ことによっており、単に、Ｓｉ層を堆積しても、良質な
単結晶層は得られない。However, on a light-transmitting substrate typified by glass, generally, the deposited thin film Si layer is amorphous, reflecting the disorder of the substrate, due to the disorder of the crystal structure. It is only a polycrystalline layer at best, and a high-performance device cannot be manufactured. This is due to the fact that the crystal structure of the substrate is amorphous, and even if a Si layer is simply deposited, a high-quality single crystal layer cannot be obtained.

【００３８】すなわち、非晶質Ｓｉや多結晶Ｓｉでは、
その欠陥の多い結晶構造ゆえに要求されるあるいは今後
要求されるに十分な性能を持った駆動素子を作製するこ
とが難しい。したがって、上述したような貼合わせＳＯ
Ｉ等のＳＯＩ技術が望まれるのである。That is, in the case of amorphous Si or polycrystalline Si,
Due to the crystal structure having many defects, it is difficult to produce a driving element having required or sufficient performance in the future. Therefore, the bonding SO as described above
SOI technology such as I is desired.

【００３９】また、化合物半導体のデバイス作製には化
合物半導体の基板が必要不可欠となっているものの、化
合物半導体基板は、高価で、機械的強度が低く、大面積
ウエハは作製が困難などの問題点がある。このようなこ
とから、安価で、機械的強度も高く、大面積ウエハが作
製できるＳｉウエハ上に、化合物半導体をヘテロエピタ
キシャル成長させる試みがなされている。Further, although a compound semiconductor substrate is indispensable for manufacturing a compound semiconductor device, the compound semiconductor substrate is expensive, has low mechanical strength, and it is difficult to manufacture a large-area wafer. There is. For these reasons, attempts have been made to heteroepitaxially grow a compound semiconductor on an Si wafer that is inexpensive, has high mechanical strength, and can be used to form a large-area wafer.

【００４０】しかし、Ｓｉ基板上にＧａＡｓ等の化合物
半導体をエピタキシャル成長させることが試みられては
いるが、格子定数や熱膨張係数の違いにより、その成長
膜は結晶性が悪く、デバイスに応用することは非常に困
難となっている。However, although attempts have been made to epitaxially grow a compound semiconductor such as GaAs on a Si substrate, the grown film has poor crystallinity due to differences in lattice constants and coefficients of thermal expansion. Has become very difficult.

【００４１】一方、格子のミスフィットを緩和するため
多孔質Ｓｉ上に化合物半導体をエピタキシャル成長させ
ることが試みられているが、多孔質Ｓｉの熱安定性の低
さ、経時変化等によりデバイスを作製中あるいは、作製
した後の基板としての安定性、信頼性に欠ける。そこ
で、多孔質Ｓｉ上に化合物半導体をエピタキシャル成長
させた後に化合物半導体を他の基板に移す、上述したよ
うな貼合わせＳＯＩ技術の利用が考えられる。On the other hand, attempts have been made to epitaxially grow a compound semiconductor on porous Si in order to alleviate lattice misfit. However, due to the low thermal stability of porous Si and its aging, devices are being manufactured. Alternatively, it lacks stability and reliability as a substrate after fabrication. Therefore, it is conceivable to use the above-mentioned bonded SOI technique in which a compound semiconductor is epitaxially grown on porous Si and then the compound semiconductor is transferred to another substrate.

【００４２】本発明の目的は、２つの基体を貼り合わせ
る工程を有する半導体部材の製造方法であって、該基体
の１部を該半導体部材の原材料として再利用し得る半導
体部材の製造方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor member having a step of bonding two substrates, and a method for manufacturing a semiconductor member capable of reusing a part of the substrate as a raw material of the semiconductor member. Is to do.

【００４３】[0043]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体部材の製
造方法は、シリコン基板表面に、該シリコン基板に陽極
化成を施して、前記シリコン基板側から、第１の多孔質
シリコン領域と前記第１の多孔質シリコン領域より多孔
度の小さい第２の多孔質シリコン領域とがこの順で配さ
れた多孔質シリコン層を形成し、前記多孔質シリコン層
上に非多孔質半導体層を形成して、第１の基体を用意す
る工程、前記第１の基体と第２の基体とを前記非多孔質
半導体層が内側に位置する多層構造体が得られるように
貼り合わせる工程、前記多層構造体を加熱することによ
り前記多孔質シリコン層において前記多層構造体を分離
する分離工程、前記分離された第２の基体側に残った前
記多孔質シリコン層を除去する工程、とを有することを
特徴とする。According to a method of manufacturing a semiconductor member of the present invention , an anode is provided on a surface of a silicon substrate.
Chemical conversion to form a first porous material from the silicon substrate side;
More porous than the silicon region and the first porous silicon region
The second porous silicon region having the smaller degree is arranged in this order.
Forming a porous silicon layer, wherein the porous silicon layer
Forming a nonporous semiconductor layer on a step of preparing a first substrate, a multilayer structure in which the first of the a base and the second base nonporous semiconductor layer located inside is obtained step of bonding manner, the separation step of separating the multilayer structure at said porous silicon layer by heating the multilayer structure, before remaining in the second substrate side, which is the separation
Removing the serial porous silicon layer, and having a city.

【００４４】本発明の半導体部材の製造方法は、シリコ
ン基板表面に、該シリコン基板に陽極化成を施して、前
記シリコン基板側から、第１の多孔質シリコン領域と前
記第１の多孔質シリコン領域より多孔度の小さい第２の
多孔質シリコン領域とがこの順で配された多孔質シリコ
ン層を形成し、前記多孔質シリコン層上に非多孔質半導
体層を形成して、第１の基体を用意する工程、前記第１
の基体と第２の基体とを前記非多孔質半導体層が内側に
位置する多層構造体が得られるように貼り合わせる工
程、前記多孔質シリコン層および／または前記多孔質シ
リコン層近傍を部分的に加熱することにより前記多孔質
シリコン層において前記多層構造体を分離する分離工
程、前記分離された第２の基体側に残った前記多孔質シ
リコン層を除去する工程、とを有することを特徴とす
る。According to the method for manufacturing a semiconductor member of the present invention , anodizing is performed on the surface of a silicon substrate,
From the silicon substrate side, the first porous silicon region and the front
A second porous silicon region having a porosity smaller than that of the first porous silicon region;
Porous silicon in which porous silicon regions are arranged in this order
Forming a down layer, and forming a nonporous semiconductor layer on the porous silicon layer, a step of preparing a first substrate, the first
Bonding the base body and the second base body so that a multilayer structure in which the non-porous semiconductor layer is located inside is obtained, and the porous silicon layer and / or the vicinity of the porous silicon layer are partially separation step of separating the multilayer structure at said porous silicon layer by heating, the step of removing the porous silicon layer remaining on the second substrate side, which is the separation, characterized by having a capital .

【００４５】[0045]

【００４６】従来の多層構造の貼り合わせ基体に外圧を
加えて多孔質Ｓｉで基体を分離する方法では、強度の弱
い界面や部分的に弱い領域がある場合にはそこから剥が
れてしまうが、本発明は、多孔質Ｓｉが構造的に脆弱で
あることを利用し、貼り合わせた多層構造体全体を、又
は、多孔質Ｓｉを、あるいはその近傍を加熱し、その時
の熱応力、あるいは軟化等により多孔質Ｓｉを境に基体
を分離させることができる。従って、多孔質Ｓｉ層の層
構成は問題ではなく、均一でも、ｐｏｒｏｓｉｔｙを層
状に変化させても良くなる。また、本発明によれば、多
孔質Ｓｉの脆弱性を利用し、熱応力により多孔質Ｓｉ層
に内圧をかけることができるので、それにより多孔質Ｓ
ｉ層中で制御良く基体を分割することができる。In the conventional method of applying an external pressure to a bonded substrate having a multilayer structure and separating the substrate with porous Si, if there is an interface having a weak strength or a partially weak region, the substrate is separated from the interface. The invention takes advantage of the fact that porous Si is structurally fragile, and heats the entire laminated multilayer structure, or the porous Si, or its vicinity, by thermal stress or softening at that time. The substrate can be separated from porous Si. Therefore, the layer configuration of the porous Si layer is not a problem, and the layer configuration may be uniform or the porosity may be changed in a layered manner. Further, according to the present invention, the internal pressure can be applied to the porous Si layer by thermal stress by utilizing the fragility of the porous Si.
The substrate can be divided in the i-layer with good control.

【００４７】さらに、従来の貼り合わせ基体の作製は第
１の基体（Ｓｉ基体）を研削やエッチングにより片面か
ら順次除去していく方法を用いているため、第１の基体
の両面を有効活用し支持基板に貼り合わせることは不可
能であるが、本発明によれば、第１の基体（Ｓｉ基体）
はその表面層以外は元のまま保持されているため、第１
の基体の両面を共に主面とし、その面にそれぞれ支持基
板を貼り合わせることにより、２枚の貼り合わせ基板を
同時に１枚の第１の基体から作製することもでき、生産
性を向上することができる。もちろん、分離された第１
の基体は再利用することが可能である。Further, in the conventional production of a bonded substrate, a method is used in which the first substrate (Si substrate) is sequentially removed from one surface by grinding or etching, so that both surfaces of the first substrate are effectively utilized. Although it is impossible to bond to the supporting substrate, according to the present invention, the first substrate (Si substrate)
Is kept intact except for its surface layer,
By making both surfaces of the base material both main surfaces and bonding a support substrate to each of the surfaces, two bonded substrates can be simultaneously produced from one first base material, thereby improving productivity. Can be. Of course, the separated first
The substrate can be reused.

【００４８】しかも本発明は、第１の基体を除去する際
に、大面積に多孔質層を介して一括して分離することが
できるため、工程を短縮し、経済性に優れて、大面積に
渡り均一平坦な、極めて優れた結晶性を有するＳｉ単結
晶層あるいは化合物半導体単結晶層等の非多孔質薄膜を
第２の基体に歩留まり良く、移設することができる。す
なわち、Ｓｉ単結晶層が絶縁層上に形成されたＳＯＩ構
造を膜厚の均一性良く、しかも、歩留まり良く得ること
ができる。Further, according to the present invention, when the first substrate is removed, it is possible to collectively separate the first substrate through a porous layer over a large area. A non-porous thin film such as an Si single crystal layer or a compound semiconductor single crystal layer having extremely excellent crystallinity, which is uniform and flat, can be transferred to the second substrate with good yield. That is, the SOI structure in which the Si single crystal layer is formed on the insulating layer can be obtained with good film thickness uniformity and high yield.

【００４９】本発明において、レーザーを加熱に使用す
る場合には、貼り合わせ基体全体を加熱せずに、ある特
定の層にのみエネルギーを吸収させ、加熱できる。従っ
て多孔質Ｓｉ層、あるいは多孔質Ｓｉ近傍の層のにみ吸
収する波長のレーザーを用いることにより局所加熱が行
える。In the present invention, when a laser is used for heating, energy can be absorbed and absorbed only in a specific layer without heating the entire bonded substrate. Therefore, local heating can be performed by using a laser having a wavelength that absorbs only the porous Si layer or a layer near the porous Si.

【００５０】本発明においては、電流を多孔質Ｓｉ層あ
るいは多孔質Ｓｉ近傍にウエハ面内に通電することによ
り、多孔質Ｓｉ層を加熱できる。In the present invention, the porous Si layer can be heated by applying a current to the porous Si layer or in the vicinity of the porous Si within the wafer surface.

【００５１】本発明によれば、多孔質基板を分離したあ
との第１の基体（Ｓｉ基体）は、再利用することが可能
である。また、この第１の基体（Ｓｉ基体）は強度的に
使用不可となるまで何度でも再使用することが可能であ
る。According to the present invention, the first substrate (Si substrate) after separating the porous substrate can be reused. The first substrate (Si substrate) can be reused any number of times until the first substrate becomes unusable in terms of strength.

【００５２】本発明によれば、大面積に多孔質層を境に
して２つの基体を一括して分離することができるため、
第１の基体を除去し多孔質Ｓｉ層を露出するために従来
行なっていた研削、研磨、エッチング工程を省略し、工
程を短縮することができる。しかも、あらかじめ希ガ
ス、水素、および、窒素のうち少なくとも１種の元素を
該多孔質層内に投影飛程をもつようにイオン注入してお
くことにより、分離する位置を多孔質Ｓｉ層中の限定さ
れた深さのところに規定できるので、第２の基体側にの
こる多孔質層の厚みが均一になり、選択性のそれほど良
くないエッチング液でも多孔質層を均一に除去すること
が可能となる。According to the present invention, two substrates can be collectively separated on a large area with a porous layer as a boundary.
The grinding, polishing, and etching steps conventionally performed to remove the first base and expose the porous Si layer can be omitted, and the steps can be shortened. In addition, by preliminarily ion-implanting at least one element of a rare gas, hydrogen, and nitrogen into the porous layer so as to have a projection range, the separation position can be determined in the porous Si layer. Since it can be defined at a limited depth, the thickness of the porous layer on the side of the second substrate becomes uniform, and it is possible to uniformly remove the porous layer even with an etching solution having poor selectivity. Become.

【００５３】本発明によれば、経済性に優れて、大面積
に渡り均一平坦な、極めて優れた結晶性を有する非多孔
質半導体層（Ｓｉ層あるいは化合物層等）を第２の基体
（半導体、絶縁体等）上に形成することができる。According to the present invention, a non-porous semiconductor layer (such as a Si layer or a compound layer) which is economical, has excellent flatness over a large area, and has extremely excellent crystallinity is formed on the second substrate (semiconductor layer). , Insulator, etc.).

【００５４】本発明は、透明基板（光透過性基板）上に
結晶性が単結晶ウェハ並に優れた非多孔質半導体層（Ｓ
ｉあるいは化合物半導体単結晶層等）を得るうえで、生
産性、均一性、制御性、コストの面において卓越した半
導体部材の製造方法を提供することができる。According to the present invention, a non-porous semiconductor layer (S) having a crystallinity superior to that of a single crystal wafer is formed on a transparent substrate (light transmitting substrate).
i or a compound semiconductor single crystal layer), it is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor member which is excellent in productivity, uniformity, controllability, and cost.

【００５５】本発明によれば、選択比が抜群に優れてい
る選択エッチングを行うことにより、大面積に渡り均一
平坦な、極めて優れた結晶性を有する単結晶半導体層を
配して構成される半導体部材を提供することができる。According to the present invention, a single crystal semiconductor layer having extremely excellent crystallinity, which is uniform and flat over a large area, is formed by performing selective etching having an excellent selection ratio. A semiconductor member can be provided.

【００５６】また、本発明によれば、ＳＯＩ構造の大規
模集積回路を作製する際に、高価なＳＯＳや、ＳＩＭＯ
Ｘの代替足り得る半導体部材の製造方法を提供すること
ができる。According to the present invention, when fabricating a large-scale integrated circuit having an SOI structure, an expensive SOS or SIMO
It is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor member which can be substituted for X.

【００５７】[0057]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施態様例
について述べるが、本発明はこれらの実施態様例に限定
されるものではなく、本発明の目的が達成されるもので
あれば良い。 ［多孔質シリコンの形成］多孔質ＳｉはUhlir等によっ
て1956年に半導体の電解研磨の研究過程において発見さ
れた（A.Uhlir,Bell Syst.Tech.J.,vol.35,333(195
6)）。多孔質ＳｉはＳｉ基板をＨＦ溶液中で陽極化成
（Anodization）することにより形成することができ
る。ウナガミ等は陽極化成におけるＳｉの溶解反応を研
究し、ＨＦ溶液中のＳｉの陽極反応には正孔が必要であ
り、その反応は、次のようであると報告している（T.ウ
ナガミ、J.Electrochem.Soc.,vol.127,476(1980)）。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to these embodiments, and it is sufficient if the object of the present invention is achieved. . [Formation of Porous Silicon] Porous Si was discovered by Uhlir et al. In 1956 in the course of research on semiconductor electropolishing (A. Uhlir, Bell Syst. Tech. J., vol. 35, 333 (195).
6)). Porous Si can be formed by anodizing a Si substrate in an HF solution. Unagami et al. Studied the dissolution reaction of Si in anodization and reported that the anodic reaction of Si in HF solution requires holes, and the reaction is as follows (T. Unagami, J. Electrochem. Soc., Vol. 127, 476 (1980)).

【００５８】Ｓｉ＋２ＨＦ＋（２−ｎ）ｅ⁺ → Ｓｉ
Ｆ₂ ＋２Ｈ⁺ ＋ｎｅ^- ＳｉＦ₂ ＋２ＨＦ → ＳｉＦ₄ ＋Ｈ₂ ＳｉＦ₄ ＋２ＨＦ → Ｈ₂ ＳｉＦ₆ または、 Ｓｉ＋４ＨＦ＋（４−λ）ｅ⁺ → ＳｉＦ₄ ＋４Ｈ⁺
＋λｅ^- ＳｉＦ₄ ＋２ＨＦ → Ｈ₂ ＳｉＦ₆ ここで、ｅ⁺ およびｅ^- はそれぞれ正孔と電子を表して
いる。また、ｎおよびλはそれぞれＳｉ１原子が溶解す
るために必要な正孔の数であり、ｎ＞２またはλ＞４な
る条件が満たされた場合に多孔質Ｓｉが形成されるとし
ている。Si + 2HF + (2-n) e ⁺ → Si
_{^{F 2 + 2H + + ne -}} SiF 2 + 2HF → SiF 4 + H 2 SiF 4 + 2HF → H 2 SiF 6 or, Si + 4HF + (4- λ) e + → SiF 4 + 4H +
+ Λe ⁻ SiF ₄ + 2HF → H ₂ SiF ₆ Here, e ⁺ and e ⁻ represent holes and electrons, respectively. Further, n and λ are the number of holes required for dissolving the Si1 atom, and it is assumed that porous Si is formed when the condition of n> 2 or λ> 4 is satisfied.

【００５９】以上のことからすると正孔の存在するＰ型
Ｓｉは多孔質化され、Ｎ型Ｓｉは多孔質化されないとい
うことになるが、条件を変えることでＮ型Ｓｉも多孔質
化できる。According to the above, P-type Si having holes is made porous and N-type Si is not made porous. However, by changing the conditions, N-type Si can be made porous.

【００６０】本発明においては、単結晶性を有する多孔
質Ｓｉは、単結晶Ｓｉ基板を例えばＨＦ溶液中で陽極化
成（Anodization）することにより形成することができ
る。多孔質層は１０^-1〜１０ｎｍ程度の直径の孔が１０
^-1〜１０ｎｍ程度の間隔で並んだスポンジのような構造
をしている。その密度は、単結晶Ｓｉの密度２．３３ｇ
／ｃｍ³ に比べて、ＨＦ溶液濃度を５０〜２０％に変化
させたり、電流密度を変化させることで２．１〜０．６
ｇ／ｃｍ³ の範囲に変化させることができる。すなわ
ち、Porosityを可変することが可能である。このように
多孔質Ｓｉの密度は単結晶Ｓｉに比べると、半分以下に
できるにもかかわらず、単結晶性は維持されており、多
孔質層の上部へ単結晶Ｓｉ層をエピタキシャル成長させ
ることも可能である。In the present invention, porous Si having single crystallinity can be formed by anodizing a single crystal Si substrate, for example, in an HF solution. The porous layer has pores having a diameter of about 10 ^-1 to 10 nm.
^It has a structure like a sponge arranged at intervals of about ^{-1 to} 10 nm. Its density is 2.33 g of single crystal Si.
/ Cm ³ , by changing the HF solution concentration to 50 to 20% or changing the current density to 2.1 to 0.6.
g / cm ³ . That is, it is possible to vary Porosity. In this way, the density of porous Si can be reduced to less than half that of single-crystal Si, but the single-crystal property is maintained, and a single-crystal Si layer can be epitaxially grown on top of the porous layer. It is.

【００６１】また、多孔質層はその内部に大量の空隙が
形成されている為に、密度が半分以下に減少する。その
結果、体積に比べて表面積が飛躍的に増大するため、そ
の化学エッチング速度は、通常の単結晶層のエッチング
速度に比べて、著しく増速される。The density of the porous layer is reduced to less than half since a large amount of voids are formed inside the porous layer. As a result, the surface area is dramatically increased as compared with the volume, so that the chemical etching rate is significantly increased as compared with the ordinary etching rate of the single crystal layer.

【００６２】多孔質Ｓｉの機械的強度はporosityにより
異なるが、バルクＳｉよりも弱いと考えられる。たとえ
ば、porosityが５０％であれば機械的強度はバルクの半
分と考えて良い。すなわち、貼り合わせウエハに圧縮、
引っ張りあるいは剪断力をかけると、まず多孔質Ｓｉ層
が破壊されることになる。また、porosityを増加させれ
ばより弱い力で多孔質層を破壊できる。The mechanical strength of porous Si depends on porosity, but is considered to be weaker than bulk Si. For example, if the porosity is 50%, the mechanical strength can be considered to be half that of the bulk. That is, compression on the bonded wafer,
When a tensile or shearing force is applied, the porous Si layer is first broken. Also, if the porosity is increased, the porous layer can be broken with a weaker force.

【００６３】バルクＳｉ中にヘリウムや水素をイオン注
入し、熱処理を加えると注入された領域に直径数ｎｍ〜
数十ｎｍの微小な空洞（micro-cavity）が〜１０^16-17
／ｃｍ³ もの密度で形成されることが報告されている
（例えば、A.Van Veen,C.C.Griffioen,and J.H.Evans,M
at.Res.Soc.Symp.Proc.107(1988,Material Res.Soc.Pit
tsburgh,Pennsylvania)p.449.）。最近はこれら微小空
洞群を金属不純物のゲッタリングサイトとして利用する
ことが研究されている。When helium or hydrogen is ion-implanted into bulk Si and heat treatment is performed, a diameter of several nm
Micro-cavity of several tens nm is -10 ^16-17
/ Cm ³ have been reported (eg, A. Van Veen, CC Griffioen, and JHEvans, M.
at.Res.Soc.Symp.Proc.107 (1988, Material Res.Soc.Pit
tsburgh, Pennsylvania) p.449.). Recently, it has been studied to use these microcavities as gettering sites for metal impurities.

【００６４】V.RaineriとS.U.Campisanoは、バルクＳｉ
中にヘリウムイオンを注入、熱処理して形成された空洞
群を形成した後、基板に溝を形成して空洞群の側面を露
出し酸化処理を施した。その結果、空洞群は選択的に酸
化されて埋め込み酸化Ｓｉ層を形成した。すなわち、Ｓ
ＯＩ構造を形成できることを報告した（V.Raineri,and
S.U.Campisano,Appl.Phys.Lett.66(1995)p.3654）。し
かしながら、彼らの方法では表面Ｓｉ層と埋め込み酸化
Ｓｉ層の厚みは空洞群の形成と酸化時の体積膨張により
導入されるストレスの緩和の両方を両立させる点に限定
されている上に選択酸化のために溝の形成が必要であ
り、基板全面にＳＯＩ構造を形成することができなかっ
た。V. Raineri and SUCampisano are bulk Si
After helium ions were implanted therein and heat treatment was performed to form cavities, a groove was formed in the substrate to expose the side surfaces of the cavities and oxidize. As a result, the cavities were selectively oxidized to form a buried Si oxide layer. That is, S
Reported that an OI structure can be formed (V. Raineri, and
SUCampisano, Appl. Phys. Lett. 66 (1995) p. 3654). However, according to their method, the thicknesses of the surface Si layer and the buried Si oxide layer are limited to a point that both the formation of the cavity group and the relaxation of the stress introduced by the volume expansion during the oxidation are compatible. Therefore, a groove must be formed, and an SOI structure cannot be formed on the entire surface of the substrate.

【００６５】［非多孔質半導体層］本発明において非多
孔質半導体層としては、好適には、単結晶Ｓｉ、多結晶
Ｓｉ、非晶質Ｓｉの他、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＡｓ
Ｐ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＡｓ、ＡｌＧａＳｂ、ＩｎＧａ
Ａｓ、ＺｎＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＳｉＧｅ等の化合
物半導体等を用いることができる。そして非多孔質半導
体層は、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎ
ｓｉｓｔｏｒ）等の半導体素子を既に作り込んだもので
あっても良い。[Non-porous Semiconductor Layer] In the present invention, the non-porous semiconductor layer is preferably made of GaAs, InP, GaAs in addition to single crystal Si, polycrystal Si, amorphous Si.
P, GaAlAs, InAs, AlGaSb, InGa
Compound semiconductors such as As, ZnS, CdSe, CdTe, and SiGe can be used. Then, the non-porous semiconductor layer is formed of an FET (Field Effect Tran).
It may be one in which a semiconductor element such as a resister has already been fabricated.

【００６６】［第１の基体］本発明において、第１の基
体とは、多孔質シリコン層を有するシリコン基板の多孔
質層上に非多孔質半導体層が配されたものをいう。従っ
て、第１の基体は、非多孔質半導体層上に、更に異なる
層、例えばＳｉＮ、ＳｉＯ₂膜等の絶縁膜等が形成され
たものをも包含する。[First Substrate] In the present invention, the first substrate refers to a silicon substrate having a porous silicon layer in which a non-porous semiconductor layer is disposed on a porous layer. Therefore, the first base includes a non-porous semiconductor layer on which a different layer such as an insulating film such as a SiN or SiO ₂ film is formed.

【００６７】一例として、第１の基体は、シリコン基板
中に形成された多孔質シリコン層上に、上述の非多孔質
半導体層を形成するか、もしくは、非多孔質半導体層が
設けられたシリコン基板中に部分的に多孔質シリコン層
を形成することにより構成できる。As an example, the first substrate is formed by forming the above-described non-porous semiconductor layer on a porous silicon layer formed in a silicon substrate, or by forming a silicon substrate having a non-porous semiconductor layer provided thereon. It can be constituted by forming a porous silicon layer partially in the substrate.

【００６８】多孔質シリコン層上に非多孔質半導体層を
形成するには、減圧ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、光ＣＶ
Ｄ、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ ＣＶ
Ｄ）等のＣＶＤ法の他、スパッター法（バイアススパッ
ター法を含む）、分子線エピタキシャル成長法、液相成
長法等を採用することができる。In order to form a non-porous semiconductor layer on a porous silicon layer, low pressure CVD, plasma CVD, light CV
D, MOCVD (Metal-Organic CV)
In addition to the CVD method such as D), a sputtering method (including a bias sputtering method), a molecular beam epitaxial growth method, a liquid phase growth method, and the like can be employed.

【００６９】［第２の基体］非多孔質半導体層が移設
（ｔｒａｎｓｆｅｒ）される第２の基体としては、例え
ば単結晶シリコン基板のような半導体基板、半導体基板
表面に酸化膜（熱酸化膜を含む）や窒化膜等の絶縁膜を
設けたもの、石英基板（Ｓｉｌｉｃａ ｇｌａｓｓ）や
ガラス基板のような光透過性基板、あるいは、金属基
板、アルミナ等の絶縁性基板などがあげられる。このよ
うな第２の基体は、半導体部材の用途に応じて適宜選択
される。[Second Substrate] As the second substrate to which the non-porous semiconductor layer is transferred (transferred), for example, a semiconductor substrate such as a single crystal silicon substrate, an oxide film (a thermal oxide film is formed on the surface of the semiconductor substrate). And an insulating film such as a nitride film, a light-transmitting substrate such as a quartz substrate (silica glass) or a glass substrate, a metal substrate, or an insulating substrate such as alumina. Such a second base is appropriately selected according to the use of the semiconductor member.

【００７０】［貼り合わせ］本発明においては、前記第
１の基体と第２の基体とを非多孔質半導体層が内側に位
置する多層構造体が得られるように貼り合わせる。本発
明において、多層構造体は、第１の基体の非多孔質半導
体層が直接第２の基体に貼り合わされたもののみなら
ず、非多孔質半導体層上に形成されたＳｉＮ、ＳｉＯ₂
等の例えば絶縁層等が第２の基体に貼り合わされて構成
される多層構造体をも包含する。[Lamination] In the present invention, the first substrate and the second substrate are laminated so as to obtain a multilayer structure in which the non-porous semiconductor layer is located inside. In the present invention, the multilayer structure includes not only the non-porous semiconductor layer of the first base directly bonded to the second base, but also the SiN, SiO ₂ formed on the non-porous semiconductor layer.
For example, the present invention also includes a multilayer structure constituted by bonding an insulating layer or the like to the second base.

【００７１】第１の基体と第２の基体の貼り合わせ面を
平坦なものとしておくことにより、両者を例えば室温で
密着させることにより貼り合わせることができる。この
他、貼り合わせ強度を増すために、陽極接合、加圧、熱
処理等を施すこともできる。When the first substrate and the second substrate have a flat bonding surface, they can be bonded by, for example, bringing them into close contact at room temperature. In addition, anodic bonding, pressing, heat treatment, and the like can be performed to increase the bonding strength.

【００７２】［多層構造体の加熱］本発明においては、
多孔質シリコン層と非多孔質半導体層とを有する第１の
基体を、上述の第２の基体と、貼り合わせ（非多孔質半
導体層が内側に位置するように）て、多層構造体を得た
後、非多孔質半導体層を第２の基体側に移設するために
多層構造体を、多孔質シリコン層において分離する。こ
の分離は、多層構造体を加熱することによって行なわれ
るが、この加熱とは、多層構造体全体を加熱することの
他、多層構造体を構成する特定部分、例えば多孔質シリ
コン層を部分的に加熱する場合も含む。具体的な加熱手
段としては、炉（例えば熱処理炉）を用いて、多層構造
体を例えば６００〜１２００℃程度に加熱する方法や、
レーザー照射により、多層構造体全体を加熱するのでは
なく、ある特定の層にのみエネルギーを吸収させ、特定
層を加熱する方法も採用できる。後者の場合、多孔質Ｓ
ｉ層、あるいは多孔質Ｓｉ近傍の層のみに吸収される波
長のレーザーを用いることにより局所加熱が行える。[Heating of Multilayer Structure] In the present invention,
A first substrate having a porous silicon layer and a non-porous semiconductor layer is bonded to the above-mentioned second substrate (so that the non-porous semiconductor layer is located inside) to obtain a multilayer structure. After that, the multilayer structure is separated at the porous silicon layer in order to transfer the non-porous semiconductor layer to the second substrate side. This separation is performed by heating the multilayer structure. This heating includes heating the entire multilayer structure, and also partially heating a specific portion of the multilayer structure, for example, a porous silicon layer. Heating is also included. As a specific heating means, a method of heating the multilayer structure to, for example, about 600 to 1200 ° C. using a furnace (for example, a heat treatment furnace),
Instead of heating the entire multilayer structure by laser irradiation, it is also possible to adopt a method in which energy is absorbed only in a specific layer and the specific layer is heated. In the latter case, the porous S
Local heating can be performed by using a laser having a wavelength that is absorbed only by the i-layer or a layer near the porous Si.

【００７３】更に、局所加熱の例として、電流を多孔質
Ｓｉ層あるいは多孔質Ｓｉ近傍のウエハ面内に流すこと
により、多孔質Ｓｉ層を加熱する方法もある。Further, as an example of the local heating, there is a method of heating the porous Si layer by flowing an electric current into the porous Si layer or the wafer surface near the porous Si.

【００７４】［多孔質層の除去］第１の基体と第２の基
体を貼り合わせて得られる多層構造体を多孔質Ｓｉ層に
おいて分離した後、分離された基体に残留する多孔質Ｓ
ｉ層は、該多孔質Ｓｉ層の機械的強度が低いことと、表
面積が非常に大きいことを利用して、選択的に除去する
ことができる。選択的な除去方法としては、研削や研磨
を用いた機械的な方法の他、エッチング液を用いた化学
エッチングや、イオンエッチング（例えば反応性イオン
エッチング）等の方法を採用することができる。[Removal of Porous Layer] After the multilayer structure obtained by bonding the first substrate and the second substrate is separated at the porous Si layer, the porous S remaining on the separated substrate is separated.
The i-layer can be selectively removed by utilizing the low mechanical strength of the porous Si layer and the extremely large surface area. As a selective removal method, in addition to a mechanical method using grinding or polishing, a method such as chemical etching using an etchant or ion etching (for example, reactive ion etching) can be employed.

【００７５】多孔質Ｓｉ層をエッチング液を用いて選択
エッチングする場合、エッチング液としては、４９％弗
酸と３０％過酸化水素水との混合液に限らず、弗酸、弗
酸にアルコールを添加した混合液、弗酸にアルコールお
よび過酸化水素水を添加した混合液、バッファード弗
酸、バッファード弗酸にアルコールを添加した混合液、
バッファード弗酸に過酸化水素水を添加した混合液、バ
ッファード弗酸にアルコールおよび過酸化水素水を添加
した混合液、あるいは弗酸・硝酸・酢酸の混合液のよう
なものを採用することができる。多孔質層を選択除去し
た後、非多孔質半導体層が移設されて得られた半導体部
材を水素を含む雰囲気下で熱処理することにより、非多
孔質半導体層の平坦性を増すことができる。When the porous Si layer is selectively etched using an etchant, the etchant is not limited to a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide solution, but also includes hydrofluoric acid and alcohol in hydrofluoric acid. A mixed solution obtained by adding an alcohol and a hydrogen peroxide solution to hydrofluoric acid, a mixed solution obtained by adding an alcohol to a buffered hydrofluoric acid, a buffered hydrofluoric acid,
Use a mixture of buffered hydrofluoric acid with aqueous hydrogen peroxide, a mixture of buffered hydrofluoric acid with alcohol and aqueous hydrogen peroxide, or a mixture of hydrofluoric acid, nitric acid, and acetic acid Can be. After the porous layer is selectively removed, the flatness of the non-porous semiconductor layer can be increased by heat-treating the semiconductor member obtained by transferring the non-porous semiconductor layer in an atmosphere containing hydrogen.

【００７６】以下、本発明の実施の形態について図面を
用いて説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【００７７】［実施形態例１］図１（ａ）に示すよう
に、まず第１のＳｉ単結晶基板１１を用意して、その主
面の最表面層に少なくとも１層の非多孔質薄膜１３、そ
の直下に多孔質Ｓｉ層１２を形成する。非多孔質薄膜１
３、多孔質Ｓｉ層１２の作製方法としては、次の方法が
ある。[Embodiment 1] As shown in FIG. 1 (a), first, a first Si single crystal substrate 11 is prepared, and at least one non-porous thin film 13 is formed on the outermost surface layer of its main surface. Then, a porous Si layer 12 is formed immediately below. Non-porous thin film 1
3. As a method for forming the porous Si layer 12, there are the following methods.

【００７８】ａ）陽極化成により多孔質Ｓｉ層１２を形
成した後、該多孔質Ｓｉ層上に非多孔質薄膜１３を形成
する方法。A) A method of forming the porous Si layer 12 by anodization, and then forming a non-porous thin film 13 on the porous Si layer.

【００７９】ｂ）希ガス、水素、および、窒素のうち少
なくとも一種の元素をイオン注入して、多孔質Ｓｉ層１
２と非多孔質薄膜１３とを同時形成する方法。B) At least one element of rare gas, hydrogen and nitrogen is ion-implanted to form a porous Si layer 1
2 and the non-porous thin film 13 are simultaneously formed.

【００８０】ｃ）ａ）に、さらに希ガス、水素、およ
び、窒素のうち少なくとも一種の元素をイオン注入し
て、porosityの異なる領域を形成する方法。 のいずれかから選ばれる。非多孔質薄膜１３は、単結晶
Ｓｉ、多結晶Ｓｉ、非晶質Ｓｉ、あるいは、金属膜、化
合物半導体薄膜、超伝導薄膜などの中から任意に選ばれ
る。あるいは、ＭＯＳＦＥＴ等の素子構造を形成してし
まっても構わない。さらに、最表面層にＳｉＯ₂ を形成
しておいた方が、貼合わせ界面の界面準位を活性層から
離すことが出来るという意味でもよい。注入層を透過型
電子顕微鏡などで観察すると微小空洞が無数に形成され
ることがわかる。注入するイオンは荷電状態は特に限定
されない。加速エネルギーは注入したい深さに投影飛程
がくるように設定する。注入量に応じて、形成される微
小空洞の大きさ、密度は変化するが、注入量は、概ね１
×１０¹⁴／ｃｍ² 以上、より好ましくは１×１０¹⁵／ｃ
ｍ² である。投影飛程を深く設定したい場合には、チャ
ネリングイオン注入によっても構わない。注入後には必
要に応じて、熱処理を行う。図１（ａ）に示すように、
第２の基板１４と第１の基板の表面とを室温で密着させ
る。その後、陽極接合、加圧、あるいは必要に応じて熱
処理、あるいはこれらの組み合わせにより貼合わせを強
固にしてもよい。C) A method in which at least one element of noble gas, hydrogen and nitrogen is further ion-implanted into a) to form regions having different porosity. Selected from any of The non-porous thin film 13 is arbitrarily selected from single crystal Si, polycrystalline Si, amorphous Si, a metal film, a compound semiconductor thin film, a superconducting thin film, and the like. Alternatively, an element structure such as a MOSFET may be formed. Further, forming SiO ₂ on the outermost surface layer may mean that the interface state of the bonding interface can be separated from the active layer. Observation of the injection layer with a transmission electron microscope or the like reveals that numerous microcavities are formed. The charge state of the implanted ions is not particularly limited. The acceleration energy is set so that the projection range comes to the depth to be injected. The size and density of the formed micro-cavities change according to the injection amount, but the injection amount is generally 1 unit.
× 10 ¹⁴ / cm ² or more, more preferably 1 × 10 ¹⁵ / c
m ² . If it is desired to set the projection range deep, channeling ion implantation may be used. After the implantation, heat treatment is performed as necessary. As shown in FIG.
The second substrate 14 is brought into close contact with the surface of the first substrate at room temperature. Thereafter, the bonding may be strengthened by anodic bonding, pressing, heat treatment as needed, or a combination thereof.

【００８１】単結晶Ｓｉを堆積形成した場合には、単結
晶Ｓｉの表面には熱酸化等の方法で酸化Ｓｉを形成した
のち貼り合わせることが好ましい。また、第２の基板
は、Ｓｉ、Ｓｉ基板上に酸化Ｓｉ膜を形成したもの、石
英等の光透過性基板、サファイアなどから選択すること
ができるが、これに限定されるものではなく、貼り合わ
せに供される面が十分に平坦で有れば構わない。図１
（ａ）は第２の基板と第１の基板とは絶縁層１５を介し
て貼り合わせた様子を示してあるが、非多孔質薄膜１３
がＳｉでない場合、あるいは第２の基板がＳｉでない場
合には絶縁層１５はなくてもよい。貼り合わせに際して
は絶縁性の薄板をはさみ３枚重ねで貼り合わせることも
可能である。When single-crystal Si is deposited and formed, it is preferable that the surface of the single-crystal Si is bonded to the surface after forming the silicon oxide by a method such as thermal oxidation. The second substrate can be selected from Si, a substrate in which an Si oxide film is formed on a Si substrate, a light-transmitting substrate such as quartz, sapphire, etc., but is not limited thereto. It suffices if the surface provided for alignment is sufficiently flat. FIG.
(A) shows a state in which the second substrate and the first substrate are bonded to each other with the insulating layer 15 interposed therebetween.
Is not Si, or when the second substrate is not Si, the insulating layer 15 may not be provided. At the time of bonding, it is also possible to sandwich three thin sheets with insulating thin plates.

【００８２】非多孔質薄膜をエピタキシャル成長させた
単結晶シリコンで構成する場合、あるいは非多孔質薄膜
をこれ以外のもので構成する場合であっても、エピタキ
シャル成長時の熱処理や、これ以降の工程で熱処理を使
用する場合、熱により多孔質シリコン層の内部の孔の再
配列が生じて孔がふさがり、多孔質層をエッチング除去
する際のエッチング特性が損なわれる恐れがある。そこ
で、例えば、２００℃〜７００℃程度の温度であらかじ
め熱処理を行い孔の側壁に薄い酸化膜（多孔質層として
の単結晶性は維持されている）を形成して再配列を防止
し、多孔質層の構造を安定化させることが可能である。Even when the non-porous thin film is made of single-crystal silicon epitaxially grown, or when the non-porous thin film is made of something other than this, heat treatment during epitaxial growth and heat treatment in the subsequent steps In the case of using, the heat may cause rearrangement of the pores in the porous silicon layer to close the pores, thereby impairing the etching characteristics when the porous layer is removed by etching. Therefore, for example, a heat treatment is performed in advance at a temperature of about 200 ° C. to 700 ° C. to form a thin oxide film (while maintaining single crystallinity as a porous layer) on the side walls of the holes to prevent rearrangement, It is possible to stabilize the structure of the porous layer.

【００８３】また、極めて欠陥の少ないエピタキシャル
シリコン膜を形成する為には次の工程を採用することも
できる。In order to form an epitaxial silicon film having very few defects, the following steps can be adopted.

【００８４】多孔質シリコン層は、単結晶としての構造
を維持しているものの、多孔質シリコン層の表面に存在
する多数の孔に起因してエピタキシャルシリコン膜に欠
陥が入る可能性がある。そこで、エピタキシャルシリコ
ン膜が接触する多孔質シリコン層の最表面を単結晶シリ
コンで閉塞する手法が考えられる。Although the porous silicon layer maintains the structure as a single crystal, the epitaxial silicon film may have a defect due to a large number of holes existing on the surface of the porous silicon layer. Therefore, a method of closing the outermost surface of the porous silicon layer in contact with the epitaxial silicon film with single crystal silicon is conceivable.

【００８５】この方法の１つには、水素を含有する雰囲
気中での熱処理がある。この水素熱処理によっては、多
孔質シリコンの表面を構成するシリコン原子のマイグレ
ーションが生じ、多孔質シリコン層の孔の最表面が閉塞
される。この場合の熱処理の温度は、５００℃〜１３０
０℃、好ましくは９００℃〜１３００℃の範囲である。One of the methods is a heat treatment in an atmosphere containing hydrogen. By this hydrogen heat treatment, migration of silicon atoms constituting the surface of the porous silicon occurs, and the outermost surface of the pores of the porous silicon layer is closed. The temperature of the heat treatment in this case is 500 ° C. to 130 ° C.
0 ° C., preferably in the range of 900 ° C. to 1300 ° C.

【００８６】また、この手法と別に、シリコン原子を含
有する原料ガスを微量、成膜チャンバー内に流すことで
非常にゆっくりとした速度でシリコン膜を形成し、多孔
質シリコン層の孔の最表面を閉塞させることもできる。In addition to this technique, a very small amount of a raw material gas containing silicon atoms is allowed to flow into the film formation chamber to form a silicon film at a very slow speed, and the outermost surface of the pores in the porous silicon layer is formed. Can be closed.

【００８７】上述の孔の側壁に薄い酸化膜を形成した後
に孔の閉塞およびエピタキシャルシリコン膜の形成を行
う場合、孔を閉塞させる際には、多孔質シリコン層の最
表面には、単結晶が露出していることが望ましい。この
単結晶の露出は、孔の側壁に薄い酸化膜を形成した多孔
質シリコン層の最表面をＨＦ等の酸につけ、最表面に形
成された薄い酸化膜を除去することで行うことができ
る。When a hole is closed and an epitaxial silicon film is formed after forming a thin oxide film on the side wall of the hole, when closing the hole, a single crystal is formed on the outermost surface of the porous silicon layer. It is desirable to be exposed. The single crystal can be exposed by exposing the outermost surface of the porous silicon layer having a thin oxide film formed on the side wall of the hole to an acid such as HF and removing the thin oxide film formed on the outermost surface.

【００８８】次に貼り合わせ基体（多層構造体）の全
体、あるいは多孔質Ｓｉを、あるいはその近傍を加熱
し、その時の熱応力、あるいは軟化等により多孔質Ｓｉ
層を境にして貼り合わせ基体を分離させる（図１
（ｂ））。熱処理炉で基体全体を加熱してもよい。ある
いは、多孔質Ｓｉ層、あるいは多孔質Ｓｉ近傍の層にの
み吸収する波長のレーザーを用いることにより局所加熱
が行えてもよい。また、電流を多孔質Ｓｉ層あるいは多
孔質Ｓｉ近傍にウエハ面内に通電することにより、多孔
質Ｓｉ層を加熱することもできる。Next, the entire bonded substrate (multilayer structure) or the porous Si or the vicinity thereof is heated, and the porous Si is heated by thermal stress or softening at that time.
The bonded substrates are separated at the layer boundaries (FIG. 1).
(B)). The entire substrate may be heated in a heat treatment furnace. Alternatively, local heating may be performed by using a laser having a wavelength that absorbs only into the porous Si layer or a layer near the porous Si. In addition, the porous Si layer can be heated by applying a current to the porous Si layer or the vicinity of the porous Si in the plane of the wafer.

【００８９】さらに、多孔質Ｓｉ１２を選択的に除去す
る。非多孔質薄膜が単結晶Ｓｉの場合には通常のＳｉの
エッチング液、あるいは多孔質Ｓｉの選択エッチング液
である弗酸、あるいは弗酸にアルコールおよび過酸化水
素水の少なくともどちらか一方を添加した混合液、ある
いは、バッファード弗酸あるいはバッファード弗酸にア
ルコールおよび過酸化水素水の少なくともどちらか一方
を添加した混合液の少なくとも１種類を用いて、多孔質
Ｓｉ１２のみを無電解湿式化学エッチングして第２の基
板上に予め第１の基板の多孔質上に形成した膜を残存さ
せる。上記詳述したように、多孔質Ｓｉの膨大な表面積
により通常のＳｉのエッチング液でも選択的に多孔質Ｓ
ｉのみをエッチングすることが可能である。あるいは、
非多孔質薄膜層１３を研磨ストッパーとして多孔質Ｓｉ
１２を選択研磨で除去する。Further, the porous Si 12 is selectively removed. When the non-porous thin film is single-crystal Si, an ordinary Si etching solution, or hydrofluoric acid, which is a selective etching solution for porous Si, or at least one of an alcohol and a hydrogen peroxide solution is added to hydrofluoric acid. Electroless wet chemical etching of only porous Si12 is performed using at least one kind of a mixed solution or a mixed solution obtained by adding at least one of alcohol and hydrogen peroxide to buffered hydrofluoric acid or buffered hydrofluoric acid. The film previously formed on the porous material of the first substrate is left on the second substrate. As described in detail above, the enormous surface area of the porous Si allows the porous S
It is possible to etch only i. Or,
Porous Si using the non-porous thin film layer 13 as a polishing stopper
12 is removed by selective polishing.

【００９０】化合物半導体層を多孔質上に形成している
場合には化合物半導体に対してＳｉのエッチング速度の
速いエッチング液を用いて、多孔質Ｓｉ１２のみを化学
エッチングして第２の基板１４上に薄膜化した単結晶化
合物半導体層１３を残存させ形成する。あるいは、単結
晶化合物半導体層１３を研磨ストッパーとして多孔質Ｓ
ｉ１２を選択研磨で除去する。When the compound semiconductor layer is formed on a porous substrate, only the porous Si 12 is chemically etched on the second substrate 14 using an etching solution having a high Si etching rate with respect to the compound semiconductor. The thin-film single-crystal compound semiconductor layer 13 is formed. Alternatively, the porous S
i12 is removed by selective polishing.

【００９１】図１（ｃ）には、本発明で得られる半導体
部材が示される。第２の基板１４上に非多孔質薄膜、例
えば単結晶Ｓｉ薄膜１３が平坦に、しかも均一に薄層化
されて、ウエハ全域に、大面積に形成される。第２の基
板１４として絶縁性基板を用いれば、こうして得られた
半導体基板は、絶縁分離された電子素子作製という点か
ら見ても好適に使用することができる。FIG. 1C shows a semiconductor member obtained by the present invention. A non-porous thin film, for example, a single-crystal Si thin film 13 is flatly and uniformly thinned on the second substrate 14 and formed over a large area over the entire wafer. If an insulating substrate is used as the second substrate 14, the semiconductor substrate thus obtained can be suitably used from the viewpoint of manufacturing an insulated and separated electronic element.

【００９２】第１のＳｉ単結晶基板１１は残留多孔質Ｓ
ｉを除去して、表面平坦性が許容できないほど荒れてい
る場合には表面平坦化を行った後、再度第１のＳｉ単結
晶基板１１、あるいは次の第２の基体１４として使用で
きる。The first Si single crystal substrate 11 is made of a residual porous S
If i is removed and the surface flatness is unacceptably rough, after the surface is flattened, it can be used again as the first Si single crystal substrate 11 or the next second substrate 14.

【００９３】［実施形態例２］本実施形態例は図２に示
すように、第１の基体となる第１のＳｉ単結晶基板２１
の両面に多孔質Ｓｉ層２２、非多孔質薄膜２３を形成
し、それぞれの面に絶縁層２６を介して第２の基体２
４，２５を貼合わせ、半導体基板を同時に２枚作製した
ものである。各製造工程は上記実施形態例１に示した工
程と同様である。[Embodiment 2] In this embodiment, as shown in FIG. 2, a first Si single crystal substrate 21 serving as a first base is provided.
A porous Si layer 22 and a non-porous thin film 23 are formed on both surfaces of the second substrate 2 with an insulating layer 26 interposed therebetween.
4 and 25 were bonded together to produce two semiconductor substrates at the same time. Each manufacturing process is the same as the process described in the first embodiment.

【００９４】第１のＳｉ単結晶基板２１は残留多孔質Ｓ
ｉを除去して、表面平坦性が許容できないほど荒れてい
る場合には表面平坦化を行った後、再度第１のＳｉ単結
晶基板２１、あるいは次の第２の基体２４（または２
５）として使用できる。The first Si single crystal substrate 21 is made of a residual porous S
i is removed, and if the surface flatness is unacceptably rough, the surface is flattened, and then the first Si single crystal substrate 21 or the next second substrate 24 (or 2
Can be used as 5).

【００９５】支持基板２４，２５の材料，厚さ等は同一
でなくても良い。非多孔質薄膜２３は、両面を同一の材
料，膜厚等としなくてもよい。The materials and thicknesses of the support substrates 24 and 25 need not be the same. The non-porous thin film 23 does not need to be made of the same material, film thickness, etc. on both surfaces.

【００９６】[0096]

【実施例】以下、具体的に実施例を挙げて本発明を説明
する。The present invention will be described below by way of specific examples.

【００９７】（実施例１）第１の単結晶Ｓｉ基板の表面
層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。陽極化成条
件は以下の通りであった。(Example 1) Anodization was performed on a surface layer of a first single crystal Si substrate in an HF solution. The anodizing conditions were as follows.

【００９８】 電流密度： ７（ｍＡ・ｃｍ^-2） 陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂ Ｏ：Ｃ₂ Ｈ₅ ＯＨ＝１：１：
１ 時 間： １１（分） 多孔質Ｓｉの厚み：１２（μｍ） この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法により単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシャル
成長した。成長条件は以下の通りである。Current density: 7 (mA · cm ⁻² ) Anodizing solution: HF: H ₂ O: C ₂ H ₅ OH = 1: 1:
1 hour: 11 (min) Thickness of porous Si: 12 (μm) This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. CVD (Chemical Vapor Depositio) on porous Si
Single crystal Si was epitaxially grown to a thickness of 0.15 μm by the method n). The growth conditions are as follows.

【００９９】 ソースガス： ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ／Ｈ₂ ガス流量 ： ０．５／１８０ ｌ／ｍｉｎ ガス圧力 ： ８０Ｔｏｒｒ 温 度 ： ９５０℃ 成長速度 ： ０．３μｍ／ｍｉｎ さらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。Source gas: SiH ₂ Cl ₂ / H ₂ gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min Furthermore, heat is applied to the surface of this epitaxial Si layer. A 100 nm SiO ₂ layer was formed by oxidation.

【０１００】該ＳｉＯ₂ 層表面と、これと別に用意した
５００ｎｍのＳｉＯ₂ 層を表面に形成したＳｉ基板（第
２の基板）の表面とを重ね合わせ、接触させた。これに
より多層構造体が形成された。[0100] overlay the said and the SiO ₂ layer surface Separately surface of the Si substrate a layer of SiO ₂ prepared was 500nm was formed on the surface (a second substrate) were brought into contact. As a result, a multilayer structure was formed.

【０１０１】第１の基板の裏面酸化膜を除去した後、第
１の基板側から５００〜１０００Ｗ程度の出力のＣＯ₂
レーザーをウエハ全面に照射した。ＣＯ₂ レーザーは、
貼合わせ界面の５００ｎｍのＳｉＯ₂層に吸収され、そ
の近傍のエピタキシャル層および多孔質Ｓｉ層の温度が
急激に上昇し、下部の多孔質Ｓｉ層中の急激な熱応力に
より下部の多孔質Ｓｉ層中で分離した。レーザーは連続
でもパルスでも構わない。After removing the back surface oxide film of the first substrate, CO _{2 having} an output of about 500 to 1000 W is output from the first substrate side.
The laser was applied to the entire surface of the wafer. CO ₂ laser
Absorbed by the 500 nm SiO ₂ layer at the bonding interface, the temperature of the epitaxial layer and the porous Si layer in the vicinity rises sharply, and the lower porous Si layer Separated in. The laser may be continuous or pulsed.

【０１０２】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
されずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材料と
して、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。Thereafter, the porous Si remaining on the second substrate side
The layer was selectively etched with a mixture of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide while stirring. The single-crystal Si remained without being etched, and the porous Si was selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop.

【０１０３】非多孔質Ｓｉ単結晶の該エッチング液に対
するエッチング速度は、極めて低く、多孔質層のエッチ
ング速度との選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質
層におけるエッチング量（数十オングストローム程度）
は実用上無視できる膜厚減少である。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, and the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches more than ten-fiveth power. About 10 angstroms)
Is a practically negligible decrease in film thickness.

【０１０４】すなわち、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの厚
みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単結
晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定した
ところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであった。That is, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.1 μm was formed on the Si oxide film. When the film thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points over the entire surface in the plane, the film thickness uniformity was 101 nm ± 3 nm.

【０１０５】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。Further, a heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour. When the surface roughness was evaluated with an atomic force microscope, the mean square roughness in a 50 μm square area was about 0.2.
nm, which was equivalent to that of a commercially available Si wafer.

【０１０６】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Ｓ
ｉ層には新たな結晶欠陥が導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope, S
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【０１０７】エピタキシャルＳｉ層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。Similar results were obtained without forming an oxide film on the surface of the epitaxial Si layer.

【０１０８】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチ
ングされずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材
料として、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として酸化膜形成工程に投入することがで
きた。The porous Si remaining on the first substrate was also selectively etched while stirring with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The single-crystal Si remains without being etched, and the porous Si is selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop, and then again subjected to the anodization step as the first substrate or to the second substrate. As an oxide film forming step.

【０１０９】（実施例２）第１の単結晶Ｓｉ基板の表面
層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。陽極化成条
件は以下の通りであった。(Example 2) Anodization was performed on the surface layer of the first single crystal Si substrate in an HF solution. The anodizing conditions were as follows.

【０１１０】 電流密度： ７（ｍＡ・ｃｍ^-2） 陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂ Ｏ：Ｃ₂ Ｈ₅ ＯＨ＝１：１：
１ 時 間： １１（分） 多孔質Ｓｉの厚み：１２（μｍ） この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法によりＰ⁺ 単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシ
ャル成長した。成長条件は以下の通りである。なお、不
純物ガスとしてはＢ₂Ｈ₆を導入した。Current density: 7 (mA · cm ⁻² ) Anodizing solution: HF: H ₂ O: C ₂ H ₅ OH = 1: 1:
1 hour: 11 (min) Thickness of porous Si: 12 (μm) This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. CVD (Chemical Vapor Depositio) on porous Si
P ⁺ single crystal Si was epitaxially grown to a thickness of 0.15 μm by the method n). The growth conditions are as follows. Note that B ₂ H ₆ was introduced as an impurity gas.

【０１１１】 ソースガス： ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ／Ｈ₂ ガス流量 ： ０．５／１８０ ｌ／ｍｉｎ ガス圧力 ： ８０Ｔｏｒｒ 温 度 ： ９５０℃ 成長速度 ： ０．３μｍ／ｍｉｎ さらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。Source gas: SiH ₂ Cl ₂ / H ₂ gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min Further, heat is applied to the surface of this epitaxial Si layer. A 100 nm SiO ₂ layer was formed by oxidation.

【０１１２】該ＳｉＯ₂ 層表面と、別に用意した５００
ｎｍのＳｉＯ₂ 層を形成したＳｉ基板（第２の基板）の
表面と、を重ね合わせ、接触させた。The surface of the SiO ₂ layer and 500 separately prepared
The surface and the surface of the Si substrate (second substrate) on which the SiO ₂ layer of nm was formed were brought into contact with each other.

【０１１３】第１の基板の高濃度Ｐ⁺ 単結晶Ｓｉ層にの
み１０〜１００Ａ程度の電流を流した（高濃度Ｐ⁺ 単結
晶Ｓｉ層の不純物濃度は電流を流せる程度に低抵抗化で
きる濃度であればよい。）。なお、電流はＳｉＯ₂を除
去してウエハ端部に高濃度Ｐ⁺ 単結晶Ｓｉ層を表出さ
せ、ウエハ端面のみさわる＋電極と−電極でウエハを挟
み込むようにして流す。その結果、下部の多孔質Ｓｉ層
中に急激な熱応力が加わり下部の多孔質Ｓｉ層中で分離
した。電流は連続でもパルスでも構わない。The high concentration P of the first substrate⁺Single crystal Si layer
A current of about 10 to 100 A was applied (high concentration P⁺Simple connection
The impurity concentration of the crystalline Si layer should be low enough to allow current to flow.
Any concentration is acceptable as long as it can be used. ). The current is SiO_TwoExcluding
High concentration P on the edge of wafer⁺ Exposed single crystal Si layer
And the wafer is sandwiched between the + and-electrodes that touch only the wafer edge.
Pour it down. As a result, the lower porous Si layer
Sudden thermal stress is applied inside and it is separated in the lower porous Si layer
did. The current may be continuous or pulsed.

【０１１４】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
されずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材料と
して、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。Thereafter, the porous Si remaining on the second substrate side is removed.
The layer was selectively etched with a mixture of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide while stirring. The single-crystal Si remained without being etched, and the porous Si was selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop.

【０１１５】これにより、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの
厚みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単
結晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定し
たところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであっ
た。As a result, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.1 μm was formed on the Si oxide film. When the film thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points over the entire surface in the plane, the film thickness uniformity was 101 nm ± 3 nm.

【０１１６】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。Further, a heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour. When the surface roughness was evaluated with an atomic force microscope, the mean square roughness in a 50 μm square area was about 0.2.
nm, which was equivalent to that of a commercially available Si wafer.

【０１１７】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Ｓ
ｉ層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope, S
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【０１１８】エピタキシャルＳｉ層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。Similar results were obtained without forming an oxide film on the surface of the epitaxial Si layer.

【０１１９】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチ
ングされずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材
料として、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として酸化膜形成工程に投入することがで
きた。The porous Si remaining on the first substrate was also selectively etched while being stirred with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The single-crystal Si remains without being etched, and the porous Si is selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop, and then again subjected to the anodization step as the first substrate or to the second substrate. As an oxide film forming step.

【０１２０】（実施例３）第１の単結晶Ｓｉ基板の表面
層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。陽極化成条
件は以下の通りであった。Example 3 The surface layer of the first single crystal Si substrate was anodized in an HF solution. The anodizing conditions were as follows.

【０１２１】 電流密度： ７（ｍＡ・ｃｍ^-2） 陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂ Ｏ：Ｃ₂ Ｈ₅ ＯＨ＝１：１：
１ 時 間： １１（分） 多孔質Ｓｉの厚み：１２（μｍ） この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法により単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシャル
成長した。成長条件は以下の通りである。Current density: 7 (mA · cm ⁻² ) Anodizing solution: HF: H ₂ O: C ₂ H ₅ OH = 1: 1:
1 hour: 11 (min) Thickness of porous Si: 12 (μm) This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. CVD (Chemical Vapor Depositio) on porous Si
Single crystal Si was epitaxially grown to a thickness of 0.15 μm by the method n). The growth conditions are as follows.

【０１２２】 ソースガス： ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ／Ｈ₂ ガス流量 ： ０．５／１８０ ｌ／ｍｉｎ ガス圧力 ： ８０Ｔｏｒｒ 温 度 ： ９５０℃ 成長速度 ： ０．３μｍ／ｍｉｎ さらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。Source gas: SiH ₂ Cl ₂ / H ₂ Gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min Further, heat is applied to the surface of this epitaxial Si layer. A 100 nm SiO ₂ layer was formed by oxidation.

【０１２３】該ＳｉＯ₂ 層表面と、別に用意した５００
ｎｍのＳｉＯ₂ 層を形成したＳｉ基板（第２の基板）の
表面と、を（貼り合わせ強度を向上させるべく）それぞ
れ窒素プラズマに曝した後、重ね合わせ、接触させ、４
００℃−１０ｈアニールした。The surface of the SiO ₂ layer was separately prepared from 500
After exposing the surface of the Si substrate (second substrate) on which a SiO ₂ layer having a thickness of ₂ nm was formed to nitrogen plasma (to improve the bonding strength), the surfaces were superposed and brought into contact with each other.
Annealed at 00 ° C for 10 hours.

【０１２４】第１の基板の裏面酸化膜を除去した後、第
１の基板側から５００〜１０００Ｗ程度の出力のＣＯ₂
レーザーをウエハ全面に照射した。ＣＯ₂ レーザーは、
貼合わせ界面の５００ｎｍのＳｉＯ₂層に吸収され、そ
の近傍のエピタキシャル層および多孔質Ｓｉ層の温度が
急激に上昇し、下部の多孔質Ｓｉ層中の急激な熱応力に
より下部の多孔質Ｓｉ層中で分離した。レーザーは連続
でもパルスでも構わない。After removing the back surface oxide film of the first substrate, CO _{2 having} an output of about 500 to 1000 W is output from the first substrate side.
The laser was applied to the entire surface of the wafer. CO ₂ laser
Absorbed by the 500 nm SiO ₂ layer at the bonding interface, the temperature of the epitaxial layer and the porous Si layer in the vicinity rises rapidly, and the lower porous Si layer Separated in. The laser may be continuous or pulsed.

【０１２５】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層をＨＦ／ＨＮＯ₃ ／ＣＨ₃ ＣＯＯＨ系のエッチング液
で選択エッチングした。多孔質Ｓｉは選択エッチングさ
れ、完全に除去された。単結晶Ｓｉはほとんどエッチン
グされずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材料
として、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除去
された。Thereafter, the porous Si remaining on the second substrate side is removed.
The layer was selectively etched with an HF / HNO ₃ / CH ₃ COOH-based etchant. The porous Si was selectively etched and completely removed. The single-crystal Si was hardly etched and remained, and the porous Si was selectively etched using the single-crystal Si as a material for the etch stop and completely removed.

【０１２６】非多孔質Ｓｉ単結晶の該エッチング液に対
するエッチング速度は、極めて低く、非多孔質層におけ
るエッチング量は実用上無視できる膜厚減少である。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, and the amount of etching in the non-porous layer is a practically negligible decrease in film thickness.

【０１２７】これにより、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの
厚みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単
結晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定し
たところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであっ
た。As a result, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.1 μm was formed on the Si oxide film. When the film thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points over the entire surface in the plane, the film thickness uniformity was 101 nm ± 3 nm.

【０１２８】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。Further, a heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour. When the surface roughness was evaluated with an atomic force microscope, the mean square roughness in a 50 μm square area was about 0.2.
nm, which was equivalent to that of a commercially available Si wafer.

【０１２９】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Ｓ
ｉ層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope, S
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【０１３０】エピタキシャルＳｉ層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。Similar results were obtained without forming an oxide film on the surface of the epitaxial Si layer.

【０１３１】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、ＨＦ／ＨＮＯ₃ ／ＣＨ₃ ＣＯＯＨ系のエッチン
グ液で選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチングさ
れずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材料とし
て、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除去さ
れ、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるいは第
２の基板として酸化膜形成工程に投入することができ
た。The porous Si remaining on the first substrate was also selectively etched with an HF / HNO ₃ / CH ₃ COOH-based etchant. The single-crystal Si remains without being etched, and the porous Si is selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop, and then again subjected to the anodization step as the first substrate or to the second substrate. As an oxide film forming step.

【０１３２】（実施例４）第１の単結晶Ｓｉ基板の表面
層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。陽極化成条
件は以下の通りであった。Example 4 The surface layer of the first single crystal Si substrate was anodized in an HF solution. The anodizing conditions were as follows.

【０１３３】 電流密度： ７（ｍＡ・ｃｍ^-2） 陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂ Ｏ：Ｃ₂ Ｈ₅ ＯＨ＝１：１：
１ 時 間： １１（分） 多孔質Ｓｉの厚み：１２（μｍ） この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法によりＰ⁺ 単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシ
ャル成長した。成長条件は以下の通りである。なお、不
純物ガスとしてはＢ₂Ｈ₆を導入した。Current density: 7 (mA · cm ⁻² ) Anodizing solution: HF: H ₂ O: C ₂ H ₅ OH = 1: 1:
1 hour: 11 (min) Thickness of porous Si: 12 (μm) This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. CVD (Chemical Vapor Depositio) on porous Si
P ⁺ single crystal Si was epitaxially grown to a thickness of 0.15 μm by the method n). The growth conditions are as follows. Note that B ₂ H ₆ was introduced as an impurity gas.

【０１３４】 ソースガス： ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ／Ｈ₂ ガス流量 ： ０．５／１８０ ｌ／ｍｉｎ ガス圧力 ： ８０Ｔｏｒｒ 温 度 ： ９５０℃ 成長速度 ： ０．３μｍ／ｍｉｎ さらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。Source gas: SiH ₂ Cl ₂ / H ₂ gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min Further, heat is applied to the surface of this epitaxial Si layer. A 100 nm SiO ₂ layer was formed by oxidation.

【０１３５】該ＳｉＯ₂ 層表面と、別に用意した５００
ｎｍのＳｉＯ₂ 層を形成したＳｉ基板（第２の基板）の
表面と、を重ね合わせ、接触させた。The surface of the SiO ₂ layer was separately prepared from 500
The surface and the surface of the Si substrate (second substrate) on which the SiO ₂ layer of nm was formed were brought into contact with each other.

【０１３６】第１の基板の高濃度Ｐ⁺ 単結晶Ｓｉ層にの
み１０〜１００Ａ程度の電流を流した（高濃度Ｐ⁺ 単結
晶Ｓｉ層の不純物濃度は電流を流せる程度に低抵抗化で
きる濃度であればよい。）。なお、電流はＳｉＯ₂を除
去してウエハ端部に高濃度Ｐ⁺ 単結晶Ｓｉ層を表出さ
せ、ウエハ端面のみさわる＋電極と−電極でウエハを挟
み込むようにして流す。その結果、下部の多孔質Ｓｉ層
中に急激な熱応力が加わり下部の多孔質Ｓｉ層中で分離
した。電流は連続でもパルスでも構わない。The high concentration P of the first substrate⁺Single crystal Si layer
A current of about 10 to 100 A was applied (high concentration P⁺Simple connection
The impurity concentration of the crystalline Si layer should be low enough to allow current to flow.
Any concentration is acceptable as long as it can be used. ). The current is SiO_TwoExcluding
High concentration P on the edge of wafer⁺ Exposed single crystal Si layer
And the wafer is sandwiched between the + and-electrodes that touch only the wafer edge.
Pour it down. As a result, the lower porous Si layer
Sudden thermal stress is applied inside and it is separated in the lower porous Si layer
did. The current may be continuous or pulsed.

【０１３７】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を選択研磨した。単結晶Ｓｉは研磨されずに残り、単
結晶Ｓｉを研磨ストップの材料として、多孔質Ｓｉは選
択研磨され、完全に除去された。After that, the porous Si remaining on the second substrate side
The layers were selectively polished. The single-crystal Si remained without being polished, and the porous Si was selectively polished and completely removed using the single-crystal Si as a polishing stop material.

【０１３８】非多孔質Ｓｉ単結晶の研磨速度は、極めて
低く、研磨量（数十オングストローム程度）は実用上無
視できる膜厚減少である。The polishing rate of the non-porous Si single crystal is extremely low, and the polishing amount (about several tens of angstroms) is a film thickness reduction that can be practically ignored.

【０１３９】こうして、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの厚
みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単結
晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定した
ところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであった。Thus, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.1 μm was formed on the Si oxide film. When the film thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points over the entire surface in the plane, the film thickness uniformity was 101 nm ± 3 nm.

【０１４０】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。Further, a heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour. When the surface roughness was evaluated with an atomic force microscope, the mean square roughness in a 50 μm square area was about 0.2.
nm, which was equivalent to that of a commercially available Si wafer.

【０１４１】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Ｓ
ｉ層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【０１４２】エピタキシャルＳｉ層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。The same result was obtained without forming an oxide film on the surface of the epitaxial Si layer.

【０１４３】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、選択研磨する。単結晶Ｓｉは研磨されずに残
り、単結晶Ｓｉを研磨ストップの材料として、多孔質Ｓ
ｉは選択研磨され、完全に除去され、再び第１の基板と
して陽極化成工程に、あるいは第２の基板として酸化膜
形成工程に投入することができた。Further, the porous Si remaining on the first substrate side is also selectively polished thereafter. The single crystal Si remains without being polished, and the porous S
i was selectively polished and completely removed, and could be used again as the first substrate in the anodizing step or as the second substrate in the oxide film forming step.

【０１４４】（実施例５）第１の単結晶Ｓｉ基板の表面
層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。Example 5 Anodization was performed on a surface layer of a first single crystal Si substrate in an HF solution.

【０１４５】陽極化成条件は以下の通りであった。The anodizing conditions were as follows.

【０１４６】 電流密度： ７（ｍＡ・ｃｍ^-2） 陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂ Ｏ：Ｃ₂ Ｈ₅ ＯＨ＝１：１：
１ 時 間： １１（分） 多孔質Ｓｉの厚み：１２（μｍ） この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法によりＰ⁺ 単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシ
ャル成長した。成長条件は以下の通りである。なお、不
純物ガスとしてはＢ₂Ｈ₆を導入した。Current density: 7 (mA · cm ⁻² ) Anodizing solution: HF: H ₂ O: C ₂ H ₅ OH = 1: 1:
1 hour: 11 (min) Thickness of porous Si: 12 (μm) This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. CVD (Chemical Vapor Depositio) on porous Si
P ⁺ single crystal Si was epitaxially grown to a thickness of 0.15 μm by the method n). The growth conditions are as follows. Note that B ₂ H ₆ was introduced as an impurity gas.

【０１４７】 ソースガス： ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ／Ｈ₂ ガス流量 ： ０．５／１８０ ｌ／ｍｉｎ ガス圧力 ： ８０Ｔｏｒｒ 温 度 ： ９５０℃ 成長速度 ： ０．３μｍ／ｍｉｎ さらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。Source gas: SiH ₂ Cl ₂ / H ₂ gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min Further, heat is applied to the surface of this epitaxial Si layer. A 100 nm SiO ₂ layer was formed by oxidation.

【０１４８】該ＳｉＯ₂ 層表面と、別に用意した石英基
板（第２の基板）の表面と、をそれぞれ窒素プラズマに
曝した後、重ね合わせ、接触させ、２００℃−１０ｈア
ニールした。The surface of the SiO ₂ layer and the surface of the separately prepared quartz substrate (second substrate) were respectively exposed to nitrogen plasma, then superposed, brought into contact, and annealed at 200 ° C. for 10 hours.

【０１４９】第１の基板の高濃度Ｐ⁺ 単結晶Ｓｉ層にの
み１０〜１００Ａ程度の電流を流した（高濃度Ｐ⁺ 単結
晶Ｓｉ層の不純物濃度は電流を流せる程度に低抵抗化で
きる濃度であればよい。）。なお、電流はＳｉＯ₂を除
去してウエハ端部に高濃度Ｐ⁺ 単結晶Ｓｉ層を表出さ
せ、ウエハ端面のみさわる＋電極と−電極でウエハを挟
み込むようにして流す。その結果、下部の多孔質Ｓｉ層
中に急激な熱応力が加わり下部の多孔質Ｓｉ層中で分離
した。電流は連続でもパルスでも構わない。The high concentration P of the first substrate⁺Single crystal Si layer
A current of about 10 to 100 A was applied (high concentration P⁺Simple connection
The impurity concentration of the crystalline Si layer should be low enough to allow current to flow.
Any concentration is acceptable as long as it can be used. ). The current is SiO_TwoExcluding
High concentration P on the edge of wafer⁺ Exposed single crystal Si layer
And the wafer is sandwiched between the + and-electrodes that touch only the wafer edge.
Pour it down. As a result, the lower porous Si layer
Sudden thermal stress is applied inside and it is separated in the lower porous Si layer
did. The current may be continuous or pulsed.

【０１５０】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
されずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材料と
して、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。After that, the porous Si remaining on the second substrate side
The layer was selectively etched with a mixture of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide while stirring. The single-crystal Si remained without being etched, and the porous Si was selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop.

【０１５１】すなわち、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの厚
みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単結
晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定した
ところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであった。That is, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.1 μm was formed on the Si oxide film. When the film thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points over the entire surface in the plane, the film thickness uniformity was 101 nm ± 3 nm.

【０１５２】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。Further, a heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour. When the surface roughness was evaluated with an atomic force microscope, the mean square roughness in a 50 μm square area was about 0.2.
nm, which was equivalent to that of a commercially available Si wafer.

【０１５３】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Ｓ
ｉ層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope, S
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【０１５４】エピタキシャルＳｉ層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。Similar results were obtained without forming an oxide film on the surface of the epitaxial Si layer.

【０１５５】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチ
ングされずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材
料として、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に投入する
ことができた。Further, the porous Si remaining on the first substrate side was also selectively etched while being stirred with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The single-crystal Si remained without being etched, and the porous Si was selectively etched using the single-crystal Si as a material for the etch stop, completely removed, and could be put back into the anodization step as the first substrate. .

【０１５６】（実施例６）第１の単結晶Ｓｉ基板の表面
層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。Example 6 Anodization was performed on a surface layer of a first single crystal Si substrate in an HF solution.

【０１５７】陽極化成条件は以下の通りであった。The anodizing conditions were as follows.

【０１５８】 電流密度： ７（ｍＡ・ｃｍ^-2） 陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂ Ｏ：Ｃ₂ Ｈ₅ ＯＨ＝１：１：
１ 時 間： １１（分） 多孔質Ｓｉの厚み：１２（μｍ） この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemic
al Vapor Deposition）法により単結晶ＧａＡｓを１μ
ｍエピタキシャル成長した。成長条件は以下の通りであ
る。Current density: 7 (mA · cm ⁻² ) Anodizing solution: HF: H ₂ O: C ₂ H ₅ OH = 1: 1:
1 hour: 11 (min) Thickness of porous Si: 12 (μm) This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. MOCVD (Metal Organic Chemic) on porous Si
al Vapor Deposition) method to make single crystal GaAs 1μ
m epitaxial growth. The growth conditions are as follows.

【０１５９】 ソースガス： ＴＭＧ／ＡｓＨ₃ ／Ｈ₂ ガス圧力 ： ８０Ｔｏｒｒ 温 度 ： ７００℃ 該ＧａＡｓ層表面と、別に用意したＳｉ基板（第２の基
板）の表面と、を重ね合わせ、接触させた。Source gas: TMG / AsH ₃ / H ₂ Gas pressure: 80 Torr Temperature: 700 ° C. The surface of the GaAs layer and the surface of a separately prepared Si substrate (second substrate) were overlapped and brought into contact. .

【０１６０】第１の基板の裏面酸化膜を除去した後、第
１の基板側から５００〜１０００Ｗ程度の出力のＣＯ₂
レーザーをウエハ全面に照射した。ＣＯ₂ レーザーは、
ＧａＡｓ層に吸収され、その近傍の多孔質Ｓｉ層の温度
が急激に上昇し、下部の多孔質Ｓｉ層中の急激な熱応力
により下部の多孔質Ｓｉ層中で分離した。レーザーは連
続でもパルスでも構わない。After removing the back surface oxide film of the first substrate, CO _{2 having} an output of about 500 to 1000 W was output from the first substrate side.
The laser was applied to the entire surface of the wafer. CO ₂ laser
Absorbed by the GaAs layer, the temperature of the porous Si layer in the vicinity increased rapidly, and separated in the lower porous Si layer due to rapid thermal stress in the lower porous Si layer. The laser may be continuous or pulsed.

【０１６１】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層をエチレンジアミン＋ピロカテコール＋水（17ｍｌ：
３ｇ：８ｍｌの比率）１１０℃でエッチングした。単結
晶ＧａＡｓはエッチングされずに残り、単結晶ＧａＡｓ
をエッチ・ストップの材料として、多孔質Ｓｉおよび酸
化された多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除去
された。Thereafter, the porous Si remaining on the second substrate side
The layer was made of ethylenediamine + pyrocatechol + water (17 ml:
(Ratio of 3 g: 8 ml) Etching was performed at 110 ° C. Single crystal GaAs remains without being etched, and single crystal GaAs is left.
Was used as an etch stop material, the porous Si and the oxidized porous Si were selectively etched and completely removed.

【０１６２】非多孔質ＧａＡｓ単結晶の該エッチング液
に対するエッチング速度は、極めて低く、非多孔質層に
おけるエッチング量（数十オングストローム程度）は実
用上無視できる膜厚減少である。The etching rate of the non-porous GaAs single crystal with respect to the etching solution is extremely low, and the etching amount (about several tens angstroms) of the non-porous layer is a thickness reduction that can be ignored in practical use.

【０１６３】こうして、Ｓｉ上に１μｍの厚みを持った
単結晶ＧａＡｓ層が形成できた。形成された単結晶Ｇａ
Ａｓ層の膜厚を面内全面について１００点を測定したと
ころ、膜厚の均一性は１μｍ±２９．８ｎｍであった。Thus, a single-crystal GaAs layer having a thickness of 1 μm was formed on Si. Single crystal Ga formed
When the thickness of the As layer was measured at 100 points over the entire surface, the uniformity of the thickness was 1 μm ± 29.8 nm.

【０１６４】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Ｇ
ａＡｓ層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好
な結晶性が維持されていることが確認された。As a result of observing the cross section with a transmission electron microscope, G
No new crystal defects were introduced in the aAs layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【０１６５】支持基板として酸化膜付きのＳｉ基板を用
いることにより、絶縁膜上のＧａＡｓも同様に作製でき
た。By using a Si substrate with an oxide film as a supporting substrate, GaAs on an insulating film could be produced in a similar manner.

【０１６６】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングする。単結晶Ｓｉはエッチ
ングされずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材
料として、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として貼り合わせ工程に投入することがで
きた。Further, the porous Si remaining on the first substrate side is also selectively etched while being stirred with a mixture of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The single-crystal Si remains without being etched, and the porous Si is selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop, and then again subjected to the anodization step as the first substrate or to the second substrate. And could be put into the bonding process.

【０１６７】（実施例７）第１の単結晶Ｓｉ基板の表面
層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。(Example 7) Anodization was performed on the surface layer of the first single crystal Si substrate in an HF solution.

【０１６８】陽極化成条件は以下の通りであった。The anodizing conditions were as follows.

【０１６９】 電流密度： ７（ｍＡ・ｃｍ^-2） 陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂ Ｏ：Ｃ₂ Ｈ₅ ＯＨ＝１：１：
１ 時 間： １１（分） 多孔質Ｓｉの厚み：１２（μｍ） この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemic
al Vapor Deposition）法により単結晶ＩｎＰを１μｍ
エピタキシャル成長した。Current density: 7 (mA · cm ⁻² ) Anodizing solution: HF: H ₂ O: C ₂ H ₅ OH = 1: 1:
1 hour: 11 (min) Thickness of porous Si: 12 (μm) This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. MOCVD (Metal Organic Chemic) on porous Si
al Vapor Deposition) single-crystal InP 1 μm
It was epitaxially grown.

【０１７０】該ＩｎＰ表面と、別に用意した石英基板
（第２の基板）の表面と、をそれぞれ窒素プラズマに曝
した後、重ね合わせ、接触させ、２００℃−１０ｈアニ
ールした。The surface of the InP and the surface of the separately prepared quartz substrate (second substrate) were exposed to nitrogen plasma, respectively, overlapped, brought into contact, and annealed at 200 ° C. for 10 hours.

【０１７１】第１の基板の裏面酸化膜を除去した後、第
１の基板側から５００〜１０００Ｗ程度の出力のＣＯ₂
レーザーをウエハ全面に照射した。ＣＯ₂ レーザーは、
ＩｎＰ層に吸収され、その近傍の多孔質Ｓｉ層の温度が
急激に上昇し、下部の多孔質Ｓｉ層中の急激な熱応力に
より下部の多孔質Ｓｉ層中で分離した。レーザーは連続
でもパルスでも構わない。After removing the back surface oxide film of the first substrate, CO _{2 having} an output of about 500 to 1000 W was output from the first substrate side.
The laser was applied to the entire surface of the wafer. CO ₂ laser
Absorbed by the InP layer, the temperature of the porous Si layer in the vicinity thereof rapidly increased, and separated in the lower porous Si layer due to rapid thermal stress in the lower porous Si layer. The laser may be continuous or pulsed.

【０１７２】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶ＩｎＰはエッチン
グされずに残り、単結晶ＩｎＰをエッチ・ストップの材
料として、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除
去された。Thereafter, the porous Si remaining on the second substrate side is removed.
The layer was selectively etched with a mixture of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide while stirring. The single-crystal InP remained without being etched, and the porous Si was selectively etched and completely removed using the single-crystal InP as a material for an etch stop.

【０１７３】こうして、石英基板上に１μｍの厚みを持
った単結晶ＩｎＰ層が形成できた。形成された単結晶Ｉ
ｎＰ層の膜厚を面内全面について１００点を測定したと
ころ、膜厚の均一性は１μｍ±２９．０ｎｍであった。Thus, a single-crystal InP layer having a thickness of 1 μm was formed on the quartz substrate. Single crystal I formed
When the thickness of the nP layer was measured at 100 points over the entire surface, the uniformity of the thickness was 1 μm ± 29.0 nm.

【０１７４】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Ｉ
ｎＰ層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な
結晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section with a transmission electron microscope, I
No new crystal defects were introduced into the nP layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【０１７５】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチ
ングされずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材
料として、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に投入する
ことができた。The porous Si remaining on the first substrate was also selectively etched while stirring with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The single-crystal Si remained without being etched, and the porous Si was selectively etched using the single-crystal Si as a material for the etch stop, completely removed, and could be put back into the anodization step as the first substrate. .

【０１７６】（実施例８）第１の単結晶Ｓｉ基板の両面
にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。Example 8 Both surfaces of the first single crystal Si substrate were anodized in an HF solution.

【０１７７】陽極化成条件は以下の通りであった。な
お、陽極化成は片面１１分づつ行った。The anodizing conditions were as follows. The anodization was performed for 11 minutes on each side.

【０１７８】 電流密度： ７（ｍＡ・ｃｍ^-2） 陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂ Ｏ：Ｃ₂ Ｈ₅ ＯＨ＝１：１：
１ 時 間： １１×２（分） 多孔質Ｓｉの厚み：１２（μｍ） この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。両面多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depos
ition）法により単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシ
ャル成長した。成長条件は以下の通りである。Current density: 7 (mA · cm ⁻² ) Anodizing solution: HF: H ₂ O: C ₂ H ₅ OH = 1: 1:
1 hour: 11 × 2 (min) Thickness of porous Si: 12 (μm) The substrate was oxidized at 400 ° C. for 1 hour in an oxygen atmosphere. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. CVD (Chemical Vapor Depos) on both sides porous Si
single-crystal Si was epitaxially grown by 0.15 μm by the ition) method. The growth conditions are as follows.

【０１７９】 ソースガス： ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ／Ｈ₂ ガス流量 ： ０．５／１８０ ｌ／ｍｉｎ ガス圧力 ： ８０Ｔｏｒｒ 温 度 ： ９５０℃ 成長速度 ： ０．３μｍ／ｍｉｎ さらに、この両面エピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化に
より１００ｎｍのＳｉＯ₂ 層を形成した。Source gas: SiH ₂ Cl ₂ / H ₂ gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min A 100 nm SiO ₂ layer was formed by thermal oxidation.

【０１８０】該ＳｉＯ₂ 層表面と、別に用意した５００
ｎｍのＳｉＯ₂ 層を形成した２枚のＳｉ基板（第２の基
板）の表面と、を重ね合わせ、接触させた。The surface of the SiO ₂ layer and 500 separately prepared
The surfaces of two Si substrates (second substrates) on which an SiO ₂ layer having a thickness of nm were formed were overlapped and brought into contact.

【０１８１】２枚の第２の基板の裏面酸化膜を除去した
後、第２の基板側から５００〜１０００Ｗ程度の出力の
ＣＯ₂ レーザーをウエハ全面に照射した。ＣＯ₂ レーザ
ーは、貼合わせ界面の５００ｎｍのＳｉＯ₂ 層に吸収さ
れ、その近傍のエピタキシャル層および多孔質Ｓｉ層の
温度が急激に上昇し、下部の多孔質Ｓｉ層中の急激な熱
応力により下部の多孔質Ｓｉ層中で分離した。レーザー
は連続でもパルスでも構わない。After removing the back surface oxide films of the two second substrates, the entire surface of the wafer was irradiated with a CO ₂ laser of about 500 to 1000 W from the second substrate side. The CO ₂ laser is absorbed by the 500 nm SiO ₂ layer at the bonding interface, and the temperature of the epitaxial layer and the porous Si layer in the vicinity rises sharply. In a porous Si layer. The laser may be continuous or pulsed.

【０１８２】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
されずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材料と
して、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。Thereafter, the porous Si remaining on the second substrate side
The layer was selectively etched with a mixture of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide while stirring. The single-crystal Si remained without being etched, and the porous Si was selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop.

【０１８３】こうして、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの厚
みを持った単結晶Ｓｉ層が２枚形成できた。形成された
単結晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定
したところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであっ
た。Thus, two single-crystal Si layers having a thickness of 0.1 μm were formed on the Si oxide film. When the film thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points over the entire surface in the plane, the film thickness uniformity was 101 nm ± 3 nm.

【０１８４】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。Further, a heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour. When the surface roughness was evaluated with an atomic force microscope, the mean square roughness in a 50 μm square area was about 0.2.
nm, which was equivalent to that of a commercially available Si wafer.

【０１８５】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Ｓ
ｉ層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【０１８６】エピタキシャルＳｉ層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。Similar results were obtained without forming an oxide film on the surface of the epitaxial Si layer.

【０１８７】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチ
ングされずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材
料として、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として酸化膜形成工程に投入することがで
きた。Further, the porous Si remaining on the first substrate was also selectively etched while stirring with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The single-crystal Si remains without being etched, and the porous Si is selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop, and then again subjected to the anodization step as the first substrate or to the second substrate. As an oxide film forming step.

【０１８８】（実施例９）第１の単結晶Ｓｉ基板の表面
に熱酸化により１００ｎｍのＳｉＯ₂ 層を形成した。主
表面に水素イオンを加速電圧２５ｋｅＶで１×１０¹⁷／
ｃｍ² 注入した。これにより、表面下０．３μｍ付近の
深さのところに水素バブルによる多孔質構造が形成され
た。Example 9 A 100 nm SiO ₂ layer was formed on the surface of a first single crystal Si substrate by thermal oxidation. Hydrogen ions are applied to the main surface at an acceleration voltage of 25 keV at 1 × 10 ¹⁷ /
cm ^{2 was} injected. As a result, a porous structure due to hydrogen bubbles was formed at a depth of about 0.3 μm below the surface.

【０１８９】第１のＳｉ基板のＳｉＯ₂ 層表面と、別に
用意した５００ｎｍのＳｉＯ₂ 層を形成したＳｉ基板
（第２の基板）の表面と、を重ね合わせ、接触させた。The surface of the SiO ₂ layer of the first Si substrate and the surface of a separately prepared Si substrate (second substrate) on which a 500 nm SiO ₂ layer was formed were brought into contact with each other.

【０１９０】第１の基板の裏面酸化膜を除去した後、第
１の基板側から５００〜１０００Ｗ程度の出力のＣＯ₂
レーザーをウエハ全面に照射した。ＣＯ₂ レーザーは、
貼合わせ界面の５００ｎｍのＳｉＯ₂層に吸収され、そ
の近傍のエピタキシャル層および多孔質Ｓｉ層の温度が
急激に上昇し、下部の多孔質Ｓｉ層中の急激な熱応力に
より下部の多孔質Ｓｉ層中で分離した。レーザーは連続
でもパルスでも構わない。After removing the back surface oxide film of the first substrate, CO _{2 having} an output of about 500 to 1000 W was output from the first substrate side.
The laser was applied to the entire surface of the wafer. CO ₂ laser
Absorbed by the 500 nm SiO ₂ layer at the bonding interface, the temperature of the epitaxial layer and the porous Si layer in the vicinity rises rapidly, and the lower porous Si layer Separated in. The laser may be continuous or pulsed.

【０１９１】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
されずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材料と
して、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。After that, the porous Si remaining on the second substrate side
The layer was selectively etched with a mixture of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide while stirring. The single-crystal Si remained without being etched, and the porous Si was selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop.

【０１９２】すなわち、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの厚
みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単結
晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定した
ところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであった。That is, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.1 μm was formed on the Si oxide film. When the film thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points over the entire surface in the plane, the film thickness uniformity was 101 nm ± 3 nm.

【０１９３】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。Further, a heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour. When the surface roughness was evaluated with an atomic force microscope, the mean square roughness in a 50 μm square area was about 0.2.
nm, which was equivalent to that of a commercially available Si wafer.

【０１９４】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Ｓ
ｉ層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope, S
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【０１９５】エピタキシャルＳｉ層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。Similar results were obtained without forming an oxide film on the surface of the epitaxial Si layer.

【０１９６】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングする。単結晶Ｓｉはエッチ
ングされずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材
料として、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として酸化膜形成工程に投入することがで
きた。Further, the porous Si remaining on the first substrate side is also selectively etched while stirring with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The single-crystal Si remains without being etched, and the porous Si is selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop, and then again subjected to the anodization step as the first substrate or to the second substrate. As an oxide film forming step.

【０１９７】（実施例１０）第１の単結晶Ｓｉ基板の表
面層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。Example 10 The surface layer of the first single crystal Si substrate was anodized in an HF solution.

【０１９８】陽極化成条件は以下の通りであった。The anodizing conditions were as follows.

【０１９９】 電流密度： ７（ｍＡ・ｃｍ^-2） 陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂ Ｏ：Ｃ₂ Ｈ₅ ＯＨ＝１：１：
１ 時 間： １１（分） 多孔質Ｓｉの厚み：１２（μｍ） この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法により単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシャル
成長した。成長条件は以下の通りである。Current density: 7 (mA · cm ⁻² ) Anodizing solution: HF: H ₂ O: C ₂ H ₅ OH = 1: 1:
1 hour: 11 (min) Thickness of porous Si: 12 (μm) This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. CVD (Chemical Vapor Depositio) on porous Si
Single crystal Si was epitaxially grown to a thickness of 0.15 μm by the method n). The growth conditions are as follows.

【０２００】 ソースガス： ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ／Ｈ₂ ガス流量 ： ０．５／１８０ ｌ／ｍｉｎ ガス圧力 ： ８０Ｔｏｒｒ 温 度 ： ９５０℃ 成長速度 ： ０．３μｍ／ｍｉｎ さらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。Source gas: SiH ₂ Cl ₂ / H ₂ gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min Further, heat is applied to the surface of this epitaxial Si layer. A 100 nm SiO ₂ layer was formed by oxidation.

【０２０１】主表面に水素イオンを加速電圧１８０ｋｅ
Ｖで５×１０¹⁶／ｃｍ² 注入した。Hydrogen ions are applied to the main surface at an accelerating voltage of 180 ke.
5 × 10 ¹⁶ / cm ^{2 was} implanted with V.

【０２０２】該ＳｉＯ₂ 層表面と、別に用意した５００
ｎｍのＳｉＯ₂ 層を形成したＳｉ基板（第２の基板）の
表面と、を重ね合わせ、接触させた。The surface of the SiO ₂ layer and 500 separately prepared
The surface and the surface of the Si substrate (second substrate) on which the SiO ₂ layer of nm was formed were brought into contact with each other.

【０２０３】第１の基板の裏面酸化膜を除去した後、第
１の基板側から５００〜１０００Ｗ程度の出力のＣＯ₂
レーザーをウエハ全面に照射した。ＣＯ₂ レーザーは、
貼合わせ界面の５００ｎｍのＳｉＯ₂層に吸収され、そ
の近傍のエピタキシャル層および多孔質Ｓｉ層の温度が
急激に上昇し、下部の多孔質Ｓｉ層中の急激な熱応力に
より下部の多孔質Ｓｉ層中で分離した。レーザーは連続
でもパルスでも構わない。イオン注入により分離位置は
ほぼ制御され、貼り合わせ前のＳｉＯ₂表面からおよそ
１．５μｍのところの多孔質Ｓｉ層中で分離した。After removing the back surface oxide film of the first substrate, CO _{2 having} an output of about 500 to 1000 W is output from the first substrate side.
The laser was applied to the entire surface of the wafer. CO ₂ laser
Absorbed by the 500 nm SiO ₂ layer at the bonding interface, the temperature of the epitaxial layer and the porous Si layer in the vicinity rises rapidly, and the lower porous Si layer Separated in. The laser may be continuous or pulsed. The separation position was substantially controlled by the ion implantation, and the separation was performed in the porous Si layer at about 1.5 μm from the SiO ₂ surface before bonding.

【０２０４】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
されずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材料と
して、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。Thereafter, the porous Si remaining on the second substrate side
The layer was selectively etched with a mixture of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide while stirring. The single-crystal Si remained without being etched, and the porous Si was selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop.

【０２０５】これにより、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの
厚みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単
結晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定し
たところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであっ
た。As a result, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.1 μm was formed on the Si oxide film. When the film thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points over the entire surface in the plane, the film thickness uniformity was 101 nm ± 3 nm.

【０２０６】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。Further, a heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour. When the surface roughness was evaluated with an atomic force microscope, the mean square roughness in a 50 μm square area was about 0.2.
nm, which was equivalent to that of a commercially available Si wafer.

【０２０７】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Ｓ
ｉ層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【０２０８】エピタキシャルＳｉ層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。Similar results were obtained without forming an oxide film on the surface of the epitaxial Si layer.

【０２０９】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチ
ングされずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材
料として、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として酸化膜形成工程に投入することがで
きた。The porous Si remaining on the first substrate was also selectively etched while stirring with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The single-crystal Si remains without being etched, and the porous Si is selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop, and then again subjected to the anodization step as the first substrate or to the second substrate. As an oxide film forming step.

【０２１０】（実施例１１）第１の単結晶Ｓｉ基板の表
面層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。Example 11 Anodization was performed on a surface layer of a first single crystal Si substrate in an HF solution.

【０２１１】陽極化成条件は以下の通りであった。The anodizing conditions were as follows.

【０２１２】 電流密度： ７（ｍＡ・ｃｍ^-2） 陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂ Ｏ：Ｃ₂ Ｈ₅ ＯＨ＝１：１：
１ 時 間： １１（分） 多孔質Ｓｉの厚み：１２（μｍ） この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法により単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシャル
成長した。成長条件は以下の通りである。Current density: 7 (mA · cm ⁻² ) Anodizing solution: HF: H ₂ O: C ₂ H ₅ OH = 1: 1:
1 hour: 11 (min) Thickness of porous Si: 12 (μm) This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. CVD (Chemical Vapor Depositio) on porous Si
Single crystal Si was epitaxially grown to a thickness of 0.15 μm by the method n). The growth conditions are as follows.

【０２１３】 ソースガス： ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ／Ｈ₂ ガス流量 ： ０．５／１８０ ｌ／ｍｉｎ ガス圧力 ： ８０Ｔｏｒｒ 温 度 ： ９５０℃ 成長速度 ： ０．３μｍ／ｍｉｎ さらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。Source gas: SiH ₂ Cl ₂ / H ₂ gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min Further, heat is applied to the surface of this epitaxial Si layer. A 100 nm SiO ₂ layer was formed by oxidation.

【０２１４】該ＳｉＯ₂ 層表面と、別に用意したＳｉ基
板（第２の基板）の表面と、を重ね合わせ、接触させ
た。The surface of the SiO ₂ layer and the surface of a separately prepared Si substrate (second substrate) were overlapped and brought into contact.

【０２１５】第１の基板の裏面酸化膜を除去した後、第
１の基板側から５００〜１０００Ｗ程度の出力のＣＯ₂
レーザーをウエハ全面に照射した。ＣＯ₂ レーザーは、
貼合わせ界面の５００ｎｍのＳｉＯ₂層に吸収され、そ
の近傍のエピタキシャル層および多孔質Ｓｉ層の温度が
急激に上昇し、下部の多孔質Ｓｉ層中の急激な熱応力に
より下部の多孔質Ｓｉ層中で分離した。レーザーは連続
でもパルスでも構わない。After removing the back surface oxide film of the first substrate, CO _{2 having} an output of about 500 to 1000 W was output from the first substrate side.
The laser was applied to the entire surface of the wafer. CO ₂ laser
Absorbed by the 500 nm SiO ₂ layer at the bonding interface, the temperature of the epitaxial layer and the porous Si layer in the vicinity rises rapidly, and the lower porous Si layer Separated in. The laser may be continuous or pulsed.

【０２１６】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
されずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材料と
して、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。Thereafter, the porous Si remaining on the second substrate side
The layer was selectively etched with a mixture of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide while stirring. The single-crystal Si remained without being etched, and the porous Si was selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop.

【０２１７】こうして、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの厚
みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単結
晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定した
ところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであった。Thus, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.1 μm was formed on the Si oxide film. When the film thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points over the entire surface in the plane, the film thickness uniformity was 101 nm ± 3 nm.

【０２１８】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。Further, a heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour. When the surface roughness was evaluated with an atomic force microscope, the mean square roughness in a 50 μm square area was about 0.2.
nm, which was equivalent to that of a commercially available Si wafer.

【０２１９】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Ｓ
ｉ層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【０２２０】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングする。単結晶Ｓｉはエッチ
ングされずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材
料として、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として貼合わせ工程に投入することができ
た。Further, the porous Si remaining on the first substrate side is also selectively etched while stirring with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The single-crystal Si remains without being etched, and the porous Si is selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop, and then again subjected to the anodization step as the first substrate or to the second substrate. It could be put into the lamination process.

【０２２１】（実施例１２）第１の単結晶Ｓｉ基板の表
面層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。(Example 12) Anodization was performed on the surface layer of the first single crystal Si substrate in an HF solution.

【０２２２】陽極化成条件は以下の通りであった。The anodizing conditions were as follows.

【０２２３】 電流密度： ７（ｍＡ・ｃｍ^-2） 陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂ Ｏ：Ｃ₂ Ｈ₅ ＯＨ＝１：１：
１ 時 間： ５．５（分） 多孔質Ｓｉの厚み：６（μｍ） さらに 電流密度： ７０（ｍＡ・ｃｍ^-2） 陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂ Ｏ：Ｃ₂ Ｈ₅ ＯＨ＝１：１：
１ 時 間： ０．５（分） 多孔質Ｓｉの厚み：５（μｍ） この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法により単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシャル
成長した。成長条件は以下の通りである。Current density: 7 (mA · cm ⁻² ) Anodizing solution: HF: H ₂ O: C ₂ H ₅ OH = 1: 1:
1 hour: 5.5 (min) Thickness of porous Si: 6 (μm) Current density: 70 (mA · cm ⁻² ) Anodizing solution: HF: H ₂ O: C ₂ H ₅ OH = 1: 1:
1 hour: 0.5 (min) Thickness of porous Si: 5 (μm) This substrate was oxidized at 400 ° C. for 1 hour in an oxygen atmosphere. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. CVD (Chemical Vapor Depositio) on porous Si
Single crystal Si was epitaxially grown to a thickness of 0.15 μm by the method n). The growth conditions are as follows.

【０２２４】 ソースガス： ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ／Ｈ₂ ガス流量 ： ０．５／１８０ ｌ／ｍｉｎ ガス圧力 ： ８０Ｔｏｒｒ 温 度 ： ９５０℃ 成長速度 ： ０．３μｍ／ｍｉｎ さらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。Source gas: SiH ₂ Cl ₂ / H ₂ gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min Further, heat is applied to the surface of the epitaxial Si layer. A 100 nm SiO ₂ layer was formed by oxidation.

【０２２５】該ＳｉＯ₂ 層表面と、別に用意したＳｉ基
板（第２の基板）の表面と、を重ね合わせ、接触させ
た。The surface of the SiO ₂ layer and the surface of a separately prepared Si substrate (second substrate) were overlapped and brought into contact.

【０２２６】第１の基板の裏面酸化膜を除去した後、第
１の基板側から５００〜１０００Ｗ程度の出力のＣＯ₂
レーザーをウエハ全面に照射した。ＣＯ₂ レーザーは、
貼合わせ界面の５００ｎｍのＳｉＯ₂層に吸収され、そ
の近傍のエピタキシャル層および多孔質Ｓｉ層の温度が
急激に上昇し、下部の多孔質Ｓｉ層中の急激な熱応力に
より下部の多孔質Ｓｉ層中で分離した。レーザーは連続
でもパルスでも構わない。After removing the back surface oxide film of the first substrate, CO _{2 having} an output of about 500 to 1000 W was output from the first substrate side.
The laser was applied to the entire surface of the wafer. CO ₂ laser
Absorbed by the 500 nm SiO ₂ layer at the bonding interface, the temperature of the epitaxial layer and the porous Si layer in the vicinity rises rapidly, and the lower porous Si layer Separated in. The laser may be continuous or pulsed.

【０２２７】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
されずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材料と
して、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。After that, the porous Si remaining on the second substrate side
The layer was selectively etched with a mixture of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide while stirring. The single-crystal Si remained without being etched, and the porous Si was selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop.

【０２２８】すなわち、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの厚
みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単結
晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定した
ところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであった。That is, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.1 μm was formed on the Si oxide film. When the film thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points over the entire surface in the plane, the film thickness uniformity was 101 nm ± 3 nm.

【０２２９】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。Further, a heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour. When the surface roughness was evaluated with an atomic force microscope, the mean square roughness in a 50 μm square area was about 0.2.
nm, which was equivalent to that of a commercially available Si wafer.

【０２３０】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Ｓ
ｉ層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【０２３１】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングする。単結晶Ｓｉはエッチ
ングされずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材
料として、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として貼合わせ工程に投入することができ
た。The porous Si remaining on the first substrate is also selectively etched while stirring with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The single-crystal Si remains without being etched, and the porous Si is selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop, and then again subjected to the anodization step as the first substrate or to the second substrate. It could be put into the lamination process.

【０２３２】（実施例１３）第１の単結晶Ｓｉ基板の表
面層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。Example 13 The surface layer of the first single crystal Si substrate was anodized in an HF solution.

【０２３３】陽極化成条件は以下の通りであった。Anodizing conditions were as follows.

【０２３４】 電流密度： ７（ｍＡ・ｃｍ^-2） 陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂ Ｏ：Ｃ₂ Ｈ₅ ＯＨ＝１：１：
１ 時 間： ３．５（分） 多孔質Ｓｉの厚み：４（μｍ） さらに 電流密度： １００（ｍＡ・ｃｍ^-2） 陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂ Ｏ：Ｃ₂ Ｈ₅ ＯＨ＝１：１：
１ 時 間： ０．２（分） 多孔質Ｓｉの厚み：３（μｍ） さらに 電流密度： ７（ｍＡ・ｃｍ^-2） 陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂ Ｏ：Ｃ₂ Ｈ₅ ＯＨ＝１：１：
１ 時 間： ３．５（分） 多孔質Ｓｉの厚み：４（μｍ） この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法により単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシャル
成長した。成長条件は以下の通りである。Current density: 7 (mA · cm ⁻² ) Anodizing solution: HF: H ₂ O: C ₂ H ₅ OH = 1: 1:
1 hour: 3.5 (min) Thickness of porous Si: 4 (μm) Current density: 100 (mA · cm ⁻² ) Anodizing solution: HF: H ₂ O: C ₂ H ₅ OH = 1: 1:
1 hour: 0.2 (minute) Thickness of porous Si: 3 (μm) Current density: 7 (mA · cm ⁻² ) Anodizing solution: HF: H ₂ O: C ₂ H ₅ OH = 1: 1:
1 hour: 3.5 (min) Thickness of porous Si: 4 (μm) This substrate was oxidized at 400 ° C. for 1 hour in an oxygen atmosphere. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. CVD (Chemical Vapor Depositio) on porous Si
Single crystal Si was epitaxially grown to a thickness of 0.15 μm by the method n). The growth conditions are as follows.

【０２３５】 ソースガス： ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ／Ｈ₂ ガス流量 ： ０．５／１８０ ｌ／ｍｉｎ ガス圧力 ： ８０Ｔｏｒｒ 温 度 ： ９５０℃ 成長速度 ： ０．３μｍ／ｍｉｎ さらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。Source gas: SiH ₂ Cl ₂ / H ₂ gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min Further, heat is applied to the surface of the epitaxial Si layer. A 100 nm SiO ₂ layer was formed by oxidation.

【０２３６】該ＳｉＯ₂ 層表面と、別に用意したＳｉ基
板（第２の基板）の表面と、を重ね合わせ、接触させ
た。The surface of the SiO ₂ layer and the surface of a separately prepared Si substrate (second substrate) were overlapped and brought into contact.

【０２３７】第１の基板の裏面酸化膜を除去した後、第
１の基板側から５００〜１０００Ｗ程度の出力のＣＯ₂
レーザーをウエハ全面に照射した。ＣＯ₂ レーザーは、
貼合わせ界面の５００ｎｍのＳｉＯ₂層に吸収され、そ
の近傍のエピタキシャル層および多孔質Ｓｉ層の温度が
急激に上昇し、中間の多孔質Ｓｉ層中の急激な熱応力に
より中間の多孔質Ｓｉ層中で分離した。レーザーは連続
でもパルスでも構わない。After removing the back surface oxide film of the first substrate, CO _{2 having} an output of about 500 to 1000 W was output from the first substrate side.
The laser was applied to the entire surface of the wafer. CO ₂ laser
Absorbed by the 500 nm SiO ₂ layer at the bonding interface, the temperature of the epitaxial layer and the porous Si layer in the vicinity thereof rapidly rises, and the intermediate porous Si layer is caused by a sudden thermal stress in the intermediate porous Si layer. Separated in. The laser may be continuous or pulsed.

【０２３８】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
されずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材料と
して、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。Subsequently, the porous Si remaining on the second substrate side
The layer was selectively etched with a mixture of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide while stirring. The single-crystal Si remained without being etched, and the porous Si was selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop.

【０２３９】こうして、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの厚
みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単結
晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定した
ところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであった。Thus, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.1 μm was formed on the Si oxide film. When the film thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points over the entire surface in the plane, the film thickness uniformity was 101 nm ± 3 nm.

【０２４０】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。Further, a heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour. When the surface roughness was evaluated with an atomic force microscope, the mean square roughness in a 50 μm square area was about 0.2.
nm, which was equivalent to that of a commercially available Si wafer.

【０２４１】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Ｓ
ｉ層には新たな結晶欠陥が導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【０２４２】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングする。単結晶Ｓｉはエッチ
ングされずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材
料として、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として貼合わせ工程に投入することができ
た。Further, the porous Si remaining on the first substrate is also selectively etched while being stirred with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The single-crystal Si remains without being etched, and the porous Si is selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop, and then again subjected to the anodization step as the first substrate or to the second substrate. It could be put into the lamination process.

【０２４３】（実施例１４）第１の単結晶Ｓｉ基板の表
面層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。Example 14 Anodization was performed on a surface layer of a first single crystal Si substrate in an HF solution.

【０２４４】陽極化成条件は以下の通りであった。The anodizing conditions were as follows.

【０２４５】 電流密度： ７（ｍＡ・ｃｍ^-2） 陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂ Ｏ：Ｃ₂ Ｈ₅ ＯＨ＝１：１：
１ 時 間： １１（分） 多孔質Ｓｉの厚み：１２（μｍ） この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法により単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシャル
成長した。成長条件は以下の通りである。Current density: 7 (mA · cm ⁻² ) Anodizing solution: HF: H ₂ O: C ₂ H ₅ OH = 1: 1:
1 hour: 11 (min) Thickness of porous Si: 12 (μm) This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. CVD (Chemical Vapor Depositio) on porous Si
Single crystal Si was epitaxially grown to a thickness of 0.15 μm by the method n). The growth conditions are as follows.

【０２４６】 ソースガス： ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ／Ｈ₂ ガス流量 ： ０．５／１８０ ｌ／ｍｉｎ ガス圧力 ： ８０Ｔｏｒｒ 温 度 ： ９５０℃ 成長速度 ： ０．３μｍ／ｍｉｎ さらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。Source gas: SiH ₂ Cl ₂ / H ₂ gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min Further, heat is applied to the surface of this epitaxial Si layer. A 100 nm SiO ₂ layer was formed by oxidation.

【０２４７】該ＳｉＯ₂ 層表面と、別に用意したＳｉ基
板（第２の基板）の表面と、を重ね合わせ、接触させ
た。The surface of the SiO ₂ layer and the surface of a separately prepared Si substrate (second substrate) were overlapped and brought into contact.

【０２４８】その後、貼り合わせ基体を熱処理炉で１２
５０℃程度に加熱した。多孔質Ｓｉ層の急激な熱応力に
より多孔質Ｓｉ層中で分離した。さらに、貼り合わせ強
度を高めるために、熱処理を加えてもよい。Then, the bonded substrate was heated in a heat treatment furnace for 12 hours.
Heated to about 50 ° C. Separation occurred in the porous Si layer due to rapid thermal stress of the porous Si layer. Further, heat treatment may be applied to increase the bonding strength.

【０２４９】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
されずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材料と
して、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。After that, the porous Si remaining on the second substrate side
The layer was selectively etched with a mixture of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide while stirring. The single-crystal Si remained without being etched, and the porous Si was selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop.

【０２５０】こうして、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの厚
みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単結
晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定した
ところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであった。Thus, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.1 μm was formed on the Si oxide film. When the film thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points over the entire surface in the plane, the film thickness uniformity was 101 nm ± 3 nm.

【０２５１】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。Further, a heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour. When the surface roughness was evaluated with an atomic force microscope, the mean square roughness in a 50 μm square area was about 0.2.
nm, which was equivalent to that of a commercially available Si wafer.

【０２５２】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Ｓ
ｉ層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【０２５３】エピタキシャルＳｉ層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。Similar results were obtained without forming an oxide film on the surface of the epitaxial Si layer.

【０２５４】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングする。単結晶Ｓｉはエッチ
ングされずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材
料として、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として貼合わせ工程に投入することができ
た。The porous Si remaining on the first substrate is also selectively etched while stirring with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The single-crystal Si remains without being etched, and the porous Si is selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop, and then again subjected to the anodization step as the first substrate or to the second substrate. It could be put into the lamination process.

【０２５５】（実施例１５）第１の単結晶Ｓｉ基板の表
面層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。Example 15 The surface layer of the first single crystal Si substrate was anodized in an HF solution.

【０２５６】陽極化成条件は以下の通りであった。The anodizing conditions were as follows.

【０２５７】 電流密度： ７（ｍＡ・ｃｍ^-2） 陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂ Ｏ：Ｃ₂ Ｈ₅ ＯＨ＝１：１：
１ 時 間： １１（分） 多孔質Ｓｉの厚み：１２（μｍ） この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法により単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシャル
成長した。成長条件は以下の通りである。Current density: 7 (mA · cm ⁻² ) Anodizing solution: HF: H ₂ O: C ₂ H ₅ OH = 1: 1:
1 hour: 11 (min) Thickness of porous Si: 12 (μm) This substrate was oxidized in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. CVD (Chemical Vapor Depositio) on porous Si
Single crystal Si was epitaxially grown to a thickness of 0.15 μm by the method n). The growth conditions are as follows.

【０２５８】 ソースガス： ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ／Ｈ₂ ガス流量 ： ０．５／１８０ ｌ／ｍｉｎ ガス圧力 ： ８０Ｔｏｒｒ 温 度 ： ９５０℃ 成長速度 ： ０．３μｍ／ｍｉｎ さらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。Source gas: SiH ₂ Cl ₂ / H ₂ Gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min Furthermore, heat is applied to the surface of this epitaxial Si layer. A 100 nm SiO ₂ layer was formed by oxidation.

【０２５９】該ＳｉＯ₂ 層表面と、別に用意した５００
ｎｍのＳｉＯ₂ 層を形成したＳｉ基板（第２の基板）の
表面と、を重ね合わせ、接触させた。The surface of the SiO ₂ layer and 500 separately prepared
The surface and the surface of the Si substrate (second substrate) on which the SiO ₂ layer of nm was formed were brought into contact with each other.

【０２６０】その後、貼り合わせ基体を熱処理炉で１２
５０℃程度に加熱した。多孔質Ｓｉ層の急激な熱応力に
より多孔質Ｓｉ層中で分離した。さらに、貼り合わせ強
度を高めるために、熱処理を加えてもよい。After that, the bonded substrate was heated in a heat treatment furnace for 12 hours.
Heated to about 50 ° C. Separation occurred in the porous Si layer due to rapid thermal stress of the porous Si layer. Further, heat treatment may be applied to increase the bonding strength.

【０２６１】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
されずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材料と
して、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。Subsequently, the porous Si remaining on the second substrate side
The layer was selectively etched with a mixture of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide while stirring. The single-crystal Si remained without being etched, and the porous Si was selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop.

【０２６２】こうして、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの厚
みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単結
晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定した
ところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであった。Thus, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.1 μm was formed on the Si oxide film. When the film thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points over the entire surface in the plane, the film thickness uniformity was 101 nm ± 3 nm.

【０２６３】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。Further, a heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour. When the surface roughness was evaluated with an atomic force microscope, the mean square roughness in a 50 μm square area was about 0.2.
nm, which was equivalent to that of a commercially available Si wafer.

【０２６４】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Ｓ
ｉ層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【０２６５】エピタキシャルＳｉ層表面に酸化膜を形成
しなくても同様の結果が得られた。Similar results were obtained without forming an oxide film on the surface of the epitaxial Si layer.

【０２６６】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチ
ングされずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材
料として、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として酸化膜形成工程に投入することがで
きた。The porous Si remaining on the first substrate was also selectively etched while being stirred with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The single-crystal Si remains without being etched, and the porous Si is selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop, and then again subjected to the anodization step as the first substrate or to the second substrate. As an oxide film forming step.

【０２６７】（実施例１６）第１の単結晶Ｓｉ基板の表
面層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。Example 16 Anodization was performed on a surface layer of a first single crystal Si substrate in an HF solution.

【０２６８】陽極化成条件は以下の通りであった。Anodizing conditions were as follows.

【０２６９】 電流密度： ７（ｍＡ・ｃｍ^-2） 陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂ Ｏ：Ｃ₂ Ｈ₅ ＯＨ＝１：１：
１ 時 間： ３．５（分） 多孔質Ｓｉの厚み：４（μｍ） さらに 電流密度： １００（ｍＡ・ｃｍ^-2） 陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂ Ｏ：Ｃ₂ Ｈ₅ ＯＨ＝１：１：
１ 時 間： ０．２（分） 多孔質Ｓｉの厚み：３（μｍ） さらに 電流密度： ７（ｍＡ・ｃｍ^-2） 陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂ Ｏ：Ｃ₂ Ｈ₅ ＯＨ＝１：１：
１ 時 間： ３．５（分） 多孔質Ｓｉの厚み：４（μｍ） この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は熱酸化膜で覆われ
た。多孔質Ｓｉ上にＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）法により単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシャル
成長した。成長条件は以下の通りである。Current density: 7 (mA · cm ⁻² ) Anodizing solution: HF: H ₂ O: C ₂ H ₅ OH = 1: 1:
1 hour: 3.5 (min) Thickness of porous Si: 4 (μm) Current density: 100 (mA · cm ⁻² ) Anodizing solution: HF: H ₂ O: C ₂ H ₅ OH = 1: 1:
1 hour: 0.2 (minute) Thickness of porous Si: 3 (μm) Current density: 7 (mA · cm ⁻² ) Anodizing solution: HF: H ₂ O: C ₂ H ₅ OH = 1: 1:
1 hour: 3.5 (min) Thickness of porous Si: 4 (μm) This substrate was oxidized at 400 ° C. for 1 hour in an oxygen atmosphere. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with the thermal oxide film. CVD (Chemical Vapor Depositio) on porous Si
Single crystal Si was epitaxially grown to a thickness of 0.15 μm by the method n). The growth conditions are as follows.

【０２７０】 ソースガス： ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ／Ｈ₂ ガス流量 ： ０．５／１８０ ｌ／ｍｉｎ ガス圧力 ： ８０Ｔｏｒｒ 温 度 ： ９５０℃ 成長速度 ： ０．３μｍ／ｍｉｎ さらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。Source gas: SiH ₂ Cl ₂ / H ₂ gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min Further, heat is applied to the surface of this epitaxial Si layer. A 100 nm SiO ₂ layer was formed by oxidation.

【０２７１】該ＳｉＯ₂ 層表面と、別に用意したＳｉ基
板（第２の基板）の表面と、を重ね合わせ、接触させ
た。The surface of the SiO ₂ layer and the surface of a separately prepared Si substrate (second substrate) were overlapped and brought into contact.

【０２７２】その後、貼り合わせ基体を熱処理炉で６０
０〜１２００℃程度に加熱した。多孔質Ｓｉ層の急激な
熱応力により多孔質Ｓｉ層中で分離した。さらに、貼り
合わせ強度を高めるために、熱処理を加えてもよい。Thereafter, the bonded substrate was heated in a heat treatment furnace at 60 ° C.
It heated to about 0-1200 degreeC. Separation occurred in the porous Si layer due to rapid thermal stress of the porous Si layer. Further, heat treatment may be applied to increase the bonding strength.

【０２７３】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
されずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材料と
して、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。Subsequently, the porous Si remaining on the second substrate side
The layer was selectively etched with a mixture of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide while stirring. The single-crystal Si remained without being etched, and the porous Si was selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop.

【０２７４】すなわち、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの厚
みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単結
晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定した
ところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであった。That is, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.1 μm was formed on the Si oxide film. When the film thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points over the entire surface in the plane, the film thickness uniformity was 101 nm ± 3 nm.

【０２７５】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。Further, a heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour. When the surface roughness was evaluated with an atomic force microscope, the mean square roughness in a 50 μm square area was about 0.2.
nm, which was equivalent to that of a commercially available Si wafer.

【０２７６】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Ｓ
ｉ層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【０２７７】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングする。単結晶Ｓｉはエッチ
ングされずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材
料として、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として貼合わせ工程に投入することができ
た。The porous Si remaining on the first substrate is also selectively etched while being stirred with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The single-crystal Si remains without being etched, and the porous Si is selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop, and then again subjected to the anodization step as the first substrate or to the second substrate. It could be put into the lamination process.

【０２７８】（実施例１７）第１の単結晶Ｓｉ基板の表
面層にＨＦ溶液中において陽極化成を行った。Example 17 Anodization was performed on the surface layer of the first single crystal Si substrate in an HF solution.

【０２７９】陽極化成条件は以下の通りであった。The anodizing conditions were as follows.

【０２８０】 電流密度： ７（ｍＡ・ｃｍ^-2） 陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂ Ｏ：Ｃ₂ Ｈ₅ ＯＨ＝１：１：
１ 時 間： ５．５（分） 多孔質Ｓｉの厚み：６（μｍ） さらに 電流密度： ７０（ｍＡ・ｃｍ^-2） 陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂ Ｏ：Ｃ₂ Ｈ₅ ＯＨ＝１：１：
１ 時 間： ０．５（分） 多孔質Ｓｉの厚み：５（μｍ） この基板を酸素雰囲気中４００℃で１時間酸化した。こ
の酸化により多孔質Ｓｉの孔の内壁は薄い熱酸化膜で覆
われた。Current density: 7 (mA · cm ⁻² ) Anodizing solution: HF: H ₂ O: C ₂ H ₅ OH = 1: 1:
1 hour: 5.5 (min) Thickness of porous Si: 6 (μm) Current density: 70 (mA · cm ⁻² ) Anodizing solution: HF: H ₂ O: C ₂ H ₅ OH = 1: 1:
1 hour: 0.5 (min) Thickness of porous Si: 5 (μm) This substrate was oxidized at 400 ° C. for 1 hour in an oxygen atmosphere. Due to this oxidation, the inner wall of the porous Si hole was covered with a thin thermal oxide film.

【０２８１】次いで、この基板の多孔質層が形成された
側の最表面を、１．２５％のＨＦ溶液に浸して最表面に
形成された薄い酸化膜を除去した。こうして得られた基
板に今度は、Ｈ₂ を２３０リットル／ｍｉｎ流しながら
１０５０℃、７６０Ｔｏｒｒの条件で１分間の熱処理を
施すと共に、さらにＳｉＨ₄ を５０ｓｃｃｍ添加した条
件で５分間の熱処理を施した。Next, the outermost surface of the substrate on which the porous layer was formed was immersed in a 1.25% HF solution to remove a thin oxide film formed on the outermost surface. The substrate thus obtained was subjected to a heat treatment at 1050 ° C. and 760 Torr for 1 minute while flowing H ₂ at 230 L / min, and further subjected to a heat treatment for 5 minutes under the condition that SiH ₄ was added at 50 sccm.

【０２８２】次いで多孔質Ｓｉ層上にＣＶＤ（Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によ
り単結晶Ｓｉを０．１５μｍエピタキシャル成長した。
成長条件は以下の通りである。Next, a CVD (Chem) is formed on the porous Si layer.
Single crystal Si was epitaxially grown to a thickness of 0.15 μm by an ideal vapor deposition method.
The growth conditions are as follows.

【０２８３】 ソースガス： ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ／Ｈ₂ ガス流量 ： ０．５／１８０ ｌ／ｍｉｎ ガス圧力 ： ８０Ｔｏｒｒ 温 度 ： ９５０℃ 成長速度 ： ０．３μｍ／ｍｉｎ さらに、このエピタキシャルＳｉ層表面に熱酸化により
１００ｎｍのＳｉＯ₂層を形成した。Source gas: SiH ₂ Cl ₂ / H ₂ gas flow rate: 0.5 / 180 l / min Gas pressure: 80 Torr Temperature: 950 ° C. Growth rate: 0.3 μm / min Further, heat is applied to the surface of this epitaxial Si layer. A 100 nm SiO ₂ layer was formed by oxidation.

【０２８４】該ＳｉＯ₂ 層表面と、別に用意したＳｉ基
板（第２の基板）の表面と、を重ね合わせ、接触させ
た。The surface of the SiO ₂ layer and the surface of a separately prepared Si substrate (second substrate) were overlapped and brought into contact.

【０２８５】第１の基板の裏面酸化膜を除去した後、第
１の基板側から５００〜１０００Ｗ程度の出力のＣＯ₂
レーザーをウエハ全面に照射した。ＣＯ₂ レーザーは、
貼り合わせ界面の５００ｎｍのＳｉＯ₂ 層に吸収され、
その近傍のエピタキシャル層および多孔質Ｓｉ層の温度
が急激に上昇し、下部の多孔質Ｓｉ層中の急激な熱応力
により下部の多孔質Ｓｉ層中で分離した。レーザーは連
続でもパルスでも構わない。After removing the back surface oxide film of the first substrate, CO _{2 having} an output of about 500 to 1000 W was output from the first substrate side.
The laser was applied to the entire surface of the wafer. CO ₂ laser
Absorbed by the 500 nm SiO ₂ layer at the bonding interface,
The temperature of the epitaxial layer and the porous Si layer in the vicinity thereof rapidly increased, and the layers were separated in the lower porous Si layer due to the rapid thermal stress in the lower porous Si layer. The laser may be continuous or pulsed.

【０２８６】その後、第２の基板側に残った多孔質Ｓｉ
層を４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で攪拌
しながら選択エッチングした。単結晶Ｓｉはエッチング
されずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材料と
して、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除去さ
れた。Subsequently, the porous Si remaining on the second substrate side
The layer was selectively etched with a mixture of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide while stirring. The single-crystal Si remained without being etched, and the porous Si was selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop.

【０２８７】すなわち、Ｓｉ酸化膜上に０．１μｍの厚
みを持った単結晶Ｓｉ層が形成できた。形成された単結
晶Ｓｉ層の膜厚を面内全面について１００点を測定した
ところ、膜厚の均一性は１０１ｎｍ±３ｎｍであった。That is, a single-crystal Si layer having a thickness of 0.1 μm was formed on the Si oxide film. When the film thickness of the formed single crystal Si layer was measured at 100 points over the entire surface in the plane, the film thickness uniformity was 101 nm ± 3 nm.

【０２８８】さらに水素中で１１００℃で熱処理を１時
間施した。表面粗さを原子間力顕微鏡で評価したとこ
ろ、５０μｍ角の領域での平均２乗粗さはおよそ０．２
ｎｍで通常市販されているＳｉウエハと同等であった。Further, a heat treatment was performed in hydrogen at 1100 ° C. for 1 hour. When the surface roughness was evaluated with an atomic force microscope, the mean square roughness in a 50 μm square area was about 0.2.
nm, which was equivalent to that of a commercially available Si wafer.

【０２８９】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、Ｓ
ｉ層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【０２９０】また、第１の基板側に残った多孔質Ｓｉも
その後、４９％弗酸と３０％過酸化水素水との混合液で
攪拌しながら選択エッチングする。単結晶Ｓｉはエッチ
ングされずに残り、単結晶Ｓｉをエッチ・ストップの材
料として、多孔質Ｓｉは選択エッチングされ、完全に除
去され、再び第１の基板として陽極化成工程に、あるい
は第２の基板として貼合わせ工程に投入することができ
た。Further, the porous Si remaining on the first substrate is also selectively etched while being stirred with a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide. The single-crystal Si remains without being etched, and the porous Si is selectively etched and completely removed using the single-crystal Si as a material for an etch stop, and then again subjected to the anodization step as the first substrate or to the second substrate. It could be put into the lamination process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の工程を説明するための模式的断面図で
ある。FIG. 1 is a schematic sectional view for explaining a process of the present invention.

【図２】本発明の工程を説明するための模式的断面図で
ある。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a process of the present invention.

【図３】第１の従来例の工程を説明するための模式的断
面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a process of a first conventional example.

【図４】第２の従来例の工程を説明するための模式的断
面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a process of a second conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１１ Ｓｉ基板 １２ 多孔質Ｓｉ １３ 非多孔質薄膜 １４ 第２の基板 １５ 絶縁層 ２１ Ｓｉ基板 ２２ 多孔質Ｓｉ ２３ 非多孔質薄膜 ２４ 第２の基板 ２５ 第２の基板 ２６ 絶縁層 ３１ Ｓｉ基板 ３２ 多孔質Ｓｉ ３３ 単結晶薄膜 ３４ 支持基板 ３５ 絶縁層 ４１ Ｓｉ基板 ４２ 多孔質Ｓｉ ４３ 単結晶薄膜 ４４ 支持基板 ４５ 絶縁層 Reference Signs List 11 Si substrate 12 Porous Si 13 Non-porous thin film 14 Second substrate 15 Insulating layer 21 Si substrate 22 Porous Si 23 Non-porous thin film 24 Second substrate 25 Second substrate 26 Insulating layer 31 Si substrate 32 Porous Porous Si 33 single-crystal thin film 34 support substrate 35 insulating layer 41 Si substrate 42 porous Si 43 single-crystal thin film 44 support substrate 45 insulating layer

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−302889（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−211128（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−254690（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−217828（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−217821（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−125930（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−275663（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 27/12 H01L 21/02 H01L 21/26 - 21/268 H01L 21/304 H01L 21/322 - 21/326 H01L 21/336 H01L 29/786 Continuation of the front page (56) References JP-A-7-302889 (JP, A) JP-A-5-211128 (JP, A) JP-A-7-254690 (JP, A) JP-A-5-217828 (JP) JP-A-5-217821 (JP, A) JP-A-10-125930 (JP, A) JP-A-5-2755663 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁷ , DB Name) H01L 27/12 H01L 21/02 H01L 21/26-21/268 H01L 21/304 H01L 21/322-21/326 H01L 21/336 H01L 29/786

Claims (29)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 シリコン基板表面に、該シリコン基板に
陽極化成を施して、前記シリコン基板側から、第１の多
孔質シリコン領域と前記第１の多孔質シリコン領域より
多孔度の小さい第２の多孔質シリコン領域とがこの順で
配された多孔質シリコン層を形成し、前記多孔質シリコ
ン層上に非多孔質半導体層を形成して、第１の基体を用
意する工程、 前記第１の基体と第２の基体とを前記非多孔質半導体層
が内側に位置する多層構造体が得られるように貼り合わ
せる工程、 前記多層構造体を加熱することにより前記多孔質シリコ
ン層において前記多層構造体を分離する分離工程、 前記分離された第２の基体側に残った前記多孔質シリコ
ン層を除去する工程、とを有することを特徴とする半導
体部材の製造方法。To 1. A silicon substrate surface, in the silicon substrate
Anodizing is performed to form a first multi-layer from the silicon substrate side.
From the porous silicon region and the first porous silicon region
The second porous silicon region having a small porosity is in this order.
Forming a porous silicon layer, wherein the porous silicon
Forming a non-porous semiconductor layer on the emission layer, a step of preparing a first substrate, a multilayer structure in which the first of the a base and the second base nonporous semiconductor layer is located inside the step of bonding to be obtained, the separation step of separating the multilayer structure at said porous silicon layer by heating the multilayer structure, the porous silicon layer remaining on the second substrate side, which is the separation And a step of removing. 【請求項２】 シリコン基板表面に、該シリコン基板に
陽極化成を施して、前記シリコン基板側から、第１の多
孔質シリコン領域と前記第１の多孔質シリコン領域より
多孔度の小さい第２の多孔質シリコン領域とがこの順で
配された多孔質シリコン層を形成し、前記多孔質シリコ
ン層上に非多孔質半導体層を形成して、第１の基体を用
意する工程、 前記第１の基体と第２の基体とを前記非多孔質半導体層
が内側に位置する多層構造体が得られるように貼り合わ
せる工程、 前記多孔質シリコン層および／または前記多孔質シリコ
ン層近傍を部分的に加熱することにより前記多孔質シリ
コン層において前記多層構造体を分離する分離工程、 前記分離された第２の基体側に残った前記多孔質シリコ
ン層を除去する工程、とを有することを特徴とする半導
体部材の製造方法。To 2. A silicon substrate surface, in the silicon substrate
Anodizing is performed to form a first multi-layer from the silicon substrate side.
From the porous silicon region and the first porous silicon region
The second porous silicon region having a small porosity is in this order.
Forming a porous silicon layer, wherein the porous silicon
Forming a non-porous semiconductor layer on the emission layer, a step of preparing a first substrate, a multilayer structure in which the first of the a base and the second base nonporous semiconductor layer is located inside the Laminating so as to obtain, a separating step of separating the multilayer structure in the porous silicon layer by partially heating the porous silicon layer and / or the vicinity of the porous silicon layer, removing said porous silicon layer remaining on the second substrate side, a method of manufacturing a semiconductor member characterized by having a city. 【請求項３】 前記分離工程後、分離された前記第１の
基体側に残った前記多孔質シリコン層を除去して得られ
る基体を前記第１の基体の原材料として使用する工程を
有する請求項１又は請求項２に記載の半導体部材の製造
方法。After wherein the separation step, claim comprising the step of using the separated first substrate side in the remaining substrate obtained by removing the porous silicon layer as a raw material of the first substrate The method for manufacturing a semiconductor member according to claim 1. 【請求項４】 前記分離工程後、分離された前記第１の
基体側に残った前記多孔質シリコン層を除去して得られ
る基体を前記第２の基体の原材料として使用する工程を
有する請求項１又は請求項２に記載の半導体部材の製造
方法。After wherein said separation step, claim comprising the step of using the separated first substrate side in the remaining substrate obtained by removing the porous silicon layer as a raw material of the second substrate The method for manufacturing a semiconductor member according to claim 1. 【請求項５】 前記加熱を熱処理炉を用いて行う請求項
１、３又は４に記載の半導体部材の製造方法。5. A method according to claim carried out using a heat treatment furnace the heating
5. The method for producing a semiconductor member according to 1, 3, or 4 . 【請求項６】 前記加熱がレーザー照射によりなされる
請求項２、３又は４に記載の半導体部材の製造方法。6. The heating is performed by laser irradiation.
The method for manufacturing a semiconductor member according to claim 2, 3, or 4 . 【請求項７】 前記レーザーは、炭酸ガスレーザーであ
る請求項６に記載の半導体部材の製造方法。7. The method according to claim 6, wherein the laser is a carbon dioxide laser. 【請求項８】 シリコン基板上に多孔質シリコン層を介
して非多孔質半導体層を有する第１の基体を用意する工
程、 前記第１の基体と第２の基体とを前記非多孔質半導体層
が内側に位置する多層構造体が得られるように貼り合わ
せる工程、 前記多孔質シリコン層および／または前記多孔質シリコ
ン層近傍を、 前記多孔質シリコン層あるいはその近傍に
電流を流すことで部分的に加熱することにより前記多孔
質シリコン層において前記多層構造体を分離する分離工
程、 前記分離された第２の基体側に残った前記多孔質シリコ
ン層を除去する工程、とを有することを特徴とする半導
体部材の製造方法。 8. A method in which a porous silicon layer is provided on a silicon substrate.
To prepare a first substrate having a non-porous semiconductor layer
Degree, the and the first substrate and the second substrate non-porous semiconductor layer
Are bonded so that a multilayer structure located inside is obtained.
The porous silicon layer and / or the porous silicon
The vicinity of the porous layer is partially heated by passing an electric current through the porous silicon layer or in the vicinity thereof , whereby the porous silicon layer is heated.
For separating the multilayer structure in a porous silicon layer
The porous silicon remaining on the separated second substrate side
Removing the semiconductor layer.
A method for manufacturing a body member. 【請求項９】 シリコン基板上に多孔質シリコン層を介
して非多孔質半導体層を有する第１の基体を用意する工
程、 前記第１の基体と第２の基体とを前記非多孔質半導体層
が内側に位置する多層構造体が得られるように貼り合わ
せる工程、 前記多孔質シリコン層および／または前記多孔質シリコ
ン層近傍を、 前記非多孔質半導体層に電流を流すことで
部分的に加熱することにより前記多孔質シリコン層にお
いて前記多層構造体を分離する分離工程、 前記分離された第２の基体側に残った前記多孔質シリコ
ン層を除去する工程、とを有することを特徴とする半導
体部材の製造方法。 9. A method in which a porous silicon layer is provided on a silicon substrate.
To prepare a first substrate having a non-porous semiconductor layer
Degree, the and the first substrate and the second substrate non-porous semiconductor layer
Are bonded so that a multilayer structure located inside is obtained.
The porous silicon layer and / or the porous silicon
The emission layer near a current is passed to the non-porous semiconductor layer
By partially heating the porous silicon layer,
A separating step of separating the multilayer structure , wherein the porous silicon remaining on the separated second substrate side
Removing the semiconductor layer.
A method for manufacturing a body member. 【請求項１０】 前記シリコン基板の２つの面に前記多
孔質シリコン層を形成した後、該２つの多孔質シリコン
層上に前記非多孔質半導体層を形成する請求項１又は請
求項２に記載の半導体部材の製造方法。10. The non-porous semiconductor layer according to claim 1, wherein the porous silicon layer is formed on two surfaces of the silicon substrate, and then the non-porous semiconductor layer is formed on the two porous silicon layers. Of manufacturing a semiconductor member. 【請求項１１】 前記多孔質シリコン層は、前記シリコ
ン基板と前記第１の 多孔質シリコン領域との間に、前記
第１の多孔質シリコン領域より多孔度の小さい第３の多
孔質シリコン領域を有している請求項１又は請求項２に
記載の半導体部材の製造方法。 11. The porous silicon layer is provided between the silicon substrate and the first porous silicon region.
A third porous member having a porosity smaller than that of the first porous silicon region;
3. The method for manufacturing a semiconductor member according to claim 1 , further comprising a porous silicon region . 【請求項１２】 前記非多孔質半導体層が単結晶シリコ
ン層で構成される請求項１又は請求項２に記載の半導体
部材の製造方法。 12. The method of manufacturing a semiconductor article according to claim 1 or claim 2 consisting of the non-porous semiconductor layer is a single crystal silicon layer. 【請求項１３】 前記単結晶シリコン層は、エピタキシ
ャル成長により形成される請求項１２に記載の半導体部
材の製造方法。 Wherein said single crystal silicon layer process for producing a semiconductor article according to claim 12, which is formed by epitaxial growth. 【請求項１４】 前記単結晶シリコン層の表面に酸化シ
リコン層が形成されて前記第１の基体を構成する請求項
１２に記載の半導体部材の製造方法。 14. A first base body comprising a silicon oxide layer formed on a surface of the single crystal silicon layer.
13. The method for manufacturing a semiconductor member according to item 12 . 【請求項１５】 前記酸化シリコン層は、熱酸化により
形成される請求項１４に記載の半導体部材の製造方法。 15. The method according to claim 14 , wherein the silicon oxide layer is formed by thermal oxidation. 【請求項１６】 前記非多孔質半導体層が、多結晶Ｓ
ｉ、非晶質Ｓｉ、ＧａＡＳ、ＩｎＰ、ＧａＡｓＰ、Ｇａ
ＡｌＡｓ、ＩｎＡｓ、ＡｌＧａＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、Ｚ
ｎＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、あるいはＳｉＧｅからなる
請求項１又は請求項２に記載の半導体部材の製造方法。 16. The method according to claim 16, wherein the non-porous semiconductor layer is a polycrystalline S
i, amorphous Si, GaAs, InP, GaAsP, Ga
AlAs, InAs, AlGaSb, InGaAs, Z
3. The method according to claim 1, wherein the semiconductor member is made of nS, CdSe, CdTe, or SiGe. 【請求項１７】 前記第２の基体として単結晶シリコン
基板を用いる請求項１又は請求項２に記載の半導体部材
の製造方法。 17. The method according to claim 1, wherein a single-crystal silicon substrate is used as the second base. 【請求項１８】 前記第２の基体として単結晶シリコン
基板の表面に酸化膜を形成した基板を用いる請求項１又
は請求項２に記載の半導体部材の製造方法。 18. The method for manufacturing a semiconductor member according to claim 1, wherein a substrate having an oxide film formed on a surface of a single crystal silicon substrate is used as the second base. 【請求項１９】 前記第２の基体として光透過性基体を
用いる請求項１又は請求項２に記載の半導体部材の製造
方法。 19. The method for manufacturing a semiconductor member according to claim 1, wherein a light-transmitting substrate is used as said second substrate. 【請求項２０】 前記光透過性基体に、ガラス基板を用
いる請求項１９に記載の半導体部材の製造方法。 20. The method for manufacturing a semiconductor member according to claim 19 , wherein a glass substrate is used as said light transmitting substrate. 【請求項２１】 前記貼り合わせ工程は、２つの基体を
密着させることによりなされる請求項１又は請求項２に
記載の半導体部材の製造方法。 21. The method according to claim 1, wherein the bonding step is performed by bringing two substrates into close contact with each other. 【請求項２２】 前記貼り合わせ工程は、陽極接合、加
圧、熱処理を用いてなされる請求項１又は請求項２に記
載の半導体部材の製造方法。 22. The method for manufacturing a semiconductor member according to claim 1, wherein the bonding step is performed using anodic bonding, pressure, and heat treatment. 【請求項２３】 前記多孔質シリコン層の除去は、研磨
によりなされる請求項１又は請求項２に記載の半導体部
材の製造方法。 23. The method according to claim 1, wherein the removal of the porous silicon layer is performed by polishing. 【請求項２４】 前記多孔質シリコン層の除去は、エッ
チングによりなされる請求項１又は請求項２に記載の半
導体部材の製造方法。 24. The method according to claim 1, wherein the removal of the porous silicon layer is performed by etching. 【請求項２５】 前記エッチングは、弗酸を用いてなさ
れる請求項２４に記載の半導体部材の製造方法。 25. The method according to claim 24 , wherein said etching is performed using hydrofluoric acid. 【請求項２６】 前記第１の基体は、前記多孔質シリコ
ン層の孔の内壁に酸化膜を形成した後、前記非多孔質半
導体層を形成することにより得られる請求項１又は請求
項２に記載の半導体部材の製造方法。 26. The method according to claim 1, wherein the first substrate is obtained by forming an oxide film on an inner wall of a hole of the porous silicon layer and then forming the non-porous semiconductor layer. A manufacturing method of the semiconductor member according to the above. 【請求項２７】 前記第１の基体は、前記多孔質シリコ
ン層を水素を含む雰囲気で熱処理した後、前記非多孔質
半導体層を形成することにより得られる請求項１、２、
又は２６に記載の半導体部材の製造方法。 27. The method according to claim 1, wherein the first substrate is obtained by heat-treating the porous silicon layer in an atmosphere containing hydrogen and then forming the non-porous semiconductor layer.
Or the method for manufacturing a semiconductor member according to 26 . 【請求項２８】 前記分離工程後、前記非多孔質半導体
層を水素を含む雰囲気中で熱処理する工程を有する、請
求項１、２、２６、又は２７記載の半導体部材の製造方
法。 28. After the separation step, said comprising a step of heat treatment in a non-porous semiconductor layer in an atmosphere containing hydrogen, according to claim 1, 26 or 27 process for producing a semiconductor article according. 【請求項２９】 前記分離工程は、酸化しないで加熱す
る工程である請求項１又は請求項２に記載の半導体部材
の製造方法。 29. The method for manufacturing a semiconductor member according to claim 1, wherein the separation step is a step of heating without oxidation.