JP3088032B2 - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor deviceInfo
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、バイポーラトランジス
タと電界効果トランジスタとを有する半導体装置に関
し、特にバイポーラトランジスタと電界効果トランジス
タとが絶縁性基体上に形成されている半導体装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a bipolar transistor and a field-effect transistor, and more particularly to a semiconductor device having a bipolar transistor and a field-effect transistor formed on an insulating substrate.
【0002】[0002]
【従来の技術】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。2. Description of the Related Art The formation of a single-crystal Si semiconductor layer on an insulator is widely known as a silicon-on-insulator (SOI) technique, and is used to fabricate a normal Si integrated circuit.
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. Easy dielectric separation and high integration. 2. Excellent radiation resistance. Stray capacitance is reduced, enabling higher speed,
4. 4. Well step can be omitted. 5. Latch-up can be prevented. Advantages such as the possibility of a fully depleted field-effect transistor by thinning can be obtained.
【0003】上記したようなデバイス特性上の多くの利
点を実現するために、ここ数十年に渡り、SOI構造の
形成方法について研究されてきている。この内容は、例
えば以下の文献にまとめられている。Special Issue: "
Single-crystal silicon onnon-single-crystal insula
tors"; edited by G.W.Cullen, Journal of CrystalGro
wth, volume 63, no 3, pp 429〜590 (1983)。[0003] In order to realize many of the above advantages in device characteristics, researches have been made on a method of forming an SOI structure for several decades. The contents are summarized in, for example, the following documents. Special Issue: "
Single-crystal silicon onnon-single-crystal insula
tors "; edited by GWCullen, Journal of CrystalGro
wth, volume 63, no 3, pp 429-590 (1983).
【0004】また、古くは単結晶サファイア基板上に、
SiをCVD(化学気相法)で、ヘテロエピタキシ−さ
せて形成するSOS(シリコン オン サファイア)が
知られており、最も成熟したSOI技術として一応の成
功を収めはしたが、Si層と下地サファイア基板界面の
格子不整合により大量の結晶欠陥、サファイア基板から
のアルミニュ−ムのSi層への混入、そして何よりも基
板の高価格と大面積化への遅れにより、その応用の広が
りが妨げられている。比較的近年には、サファイア基板
を使用せずにSOI構造を実現しようという試みが行な
われている。この試みは、次の二つに大別される: 1.Si単結晶基板を表面酸化後に、窓を開けてSi基
板を部分的に表出させ、その部分をシ−ドとして横方向
へエピタキシャル成長させ、SiO2 上へSi単結晶層
を形成する(この場合には、SiO2 上にSi層の堆積
をともなう。);2.Si単結晶基板そのものを活性層
として使用し、その下部にSiO2 を形成する(この方
法は、Si層の堆積をともなわない。)。In the past, on a single crystal sapphire substrate,
SOS (silicon on sapphire), which is formed by heteroepitaxy of Si by CVD (chemical vapor deposition), is known, and although it has achieved some success as the most mature SOI technology, the Si layer and the underlying sapphire A large amount of crystal defects due to the lattice mismatch at the substrate interface, the incorporation of aluminum from the sapphire substrate into the Si layer, and above all, the delay in increasing the cost and the area of the substrate has hindered the spread of its applications. I have. In recent years, attempts have been made to realize an SOI structure without using a sapphire substrate. This attempt can be broadly divided into the following two: After the surface of the Si single crystal substrate is oxidized, a window is opened to partially expose the Si substrate, and the portion is laterally epitaxially grown as a seed to form a Si single crystal layer on SiO 2 (in this case, see FIG. 4). Involves the deposition of a Si layer on SiO 2. ); The Si single crystal substrate itself is used as an active layer, and SiO 2 is formed thereunder (this method does not involve the deposition of a Si layer).
【0005】これらの方法によって形成された絶縁物上
のシリコン層に種々の半導体素子及びそれらを含んでな
る集積回路が作成されてきている。Various semiconductor elements and integrated circuits containing them have been fabricated on a silicon layer on an insulator formed by these methods.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記1を実現する手段
として、CVDにより、直接、単結晶層Siを横方向エ
ピタキシャル成長させる方法、非晶質Siを堆積して、
熱処理により固相横方向エピタキシャル成長させる方
法、非晶質あるいは、多結晶Si層に電子線、レ−ザ−
光等のエネルギ−ビ−ムを収束して照射し、溶融再結晶
により単結晶層をSiO2 上に成長させる方法、そし
て、棒状ヒ−タ−により帯状に溶融領域を走査する方法
(Zone melting recrystallization) が知られている。
これらの方法にはそれぞれ一長一短があるが、その制御
性、生産性、均一性、品質に多大の問題を残しており、
いまだに、工業的に実用化したものはない。たとえば、
CVD法は平坦薄膜化するには、犠牲酸化が必要とな
り、固相成長法ではその結晶性が悪い。また、ビ−ムア
ニ−ル法では、収束ビ−ム走査による処理時間と、ビ−
ムの重なり具合、焦点調整などの制御性に問題がある。
このうち、Zone Melting Recrystallization法がもっと
も成熟しており、比較的大規模な集積回路も試作されて
はいるが、依然として、亜粒界等の結晶欠陥は、多数残
留しており、少数キャリヤ−デバイスを作成するにいた
っていない。As means for realizing the above item 1, a method of directly growing a single crystal layer Si in a lateral direction by CVD, a method of depositing amorphous Si,
A method in which solid phase lateral epitaxial growth is performed by heat treatment, an electron beam or a laser is applied to an amorphous or polycrystalline Si layer.
A method of converging and irradiating an energy beam such as light to grow a single crystal layer on SiO 2 by melting and recrystallization, and a method of scanning a melting region in a band shape by a rod-shaped heater (Zone melting) recrystallization) is known.
Each of these methods has its advantages and disadvantages, but it leaves significant problems in its controllability, productivity, uniformity, and quality.
Nothing has been commercialized yet. For example,
In the CVD method, sacrificial oxidation is required to make the thin film flat, and the solid phase growth method has poor crystallinity. Also, in the beam annealing method, the processing time by the convergent beam scanning and the beam
There is a problem in the controllability such as the degree of overlap of the system and the focus adjustment.
Of these, the Zone Melting Recrystallization method is the most mature, and relatively large-scale integrated circuits have been prototyped. However, many crystal defects such as sub-grain boundaries still remain, and minority carrier devices You haven't made it.
【0007】上記2の方法であるSi基板をエピタキシ
ャル成長の種子として用いない方法としては、次の方法
が挙げられる: 1.V型の溝が表面に異方性エッチングされたSi単結
晶基板に酸化膜を形成し、該酸化膜上に多結晶Si層を
Si基板と同じ程厚く堆積した後、Si基板の裏面から
研磨によって、厚い多結晶Si層上にV溝に囲まれて誘
電分離されたSi単結晶領域を形成する。この手法に於
ては、結晶性は良好であるが、多結晶Siを数百ミクロ
ンも厚く堆積する工程、単結晶Si基板を裏面より研磨
して分離したSi活性層のみを残す工程に、制御性と生
産性の点から問題がある;2.サイモックス(SIMO
X:Separation by ion implanted oxygen) と称される
Si単結晶基板中に酸素のイオン注入によりSiO2 層
を形成する方法であり、Siプロセスと整合性が良いた
め現在もっとも成熟した手法である。しかしながら、S
iO2 層形成をするためには、酸素イオンを1018 ion
s/cm2 以上も注入する必要があるが、その注入時間は長
大であり、生産性は高いとはいえず、また、ウエハ−コ
ストは高い。更に、結晶欠陥は多く残存し、工業的に見
て、少数キャリヤ−デバイスを作製できる充分な品質に
至っていない;3.多孔質Siの酸化による誘電体分離
によりSOI構造を形成する方法。この方法は、P型S
i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.Crystal Growth,vol 63, 547(1983))、
もしくは、エピタキシャル成長とパタ−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り、前述した種
々のSOI構造の半導体集積回路としての特長を十分に
は発揮するに至っていない。The following two methods, which do not use a Si substrate as a seed for epitaxial growth, are the following two methods: An oxide film is formed on a Si single crystal substrate having a V-shaped groove anisotropically etched on its surface, and a polycrystalline Si layer is deposited on the oxide film as thick as the Si substrate, and then polished from the back surface of the Si substrate. Thereby, a dielectrically separated Si single crystal region surrounded by V grooves is formed on the thick polycrystalline Si layer. In this method, the crystallinity is good, but the process of depositing polycrystalline Si several hundred microns thick, and the process of polishing a single-crystal Si substrate from the back surface to leave only the separated Si active layer are controlled. There is a problem in terms of productivity and productivity; SIMOX (SIMO
X: Separation by ion implanted oxygen) is a method of forming an SiO 2 layer by implanting oxygen ions into a Si single crystal substrate, and is the most mature method at present because of its good compatibility with the Si process. However, S
In order to form an iO 2 layer, oxygen ions should be 10 18 ion
It is necessary to implant s / cm 2 or more, but the implantation time is long, the productivity is not high, and the wafer cost is high. In addition, many crystal defects remain, and are not industrially of sufficient quality to produce minority carrier devices; A method of forming an SOI structure by dielectric isolation by oxidation of porous Si. This method uses P-type S
Proton ion implantation of an N-type Si layer on the surface of the i-single crystal substrate (Imai et al., J. Crystal Growth, vol 63, 547 (1983)),
Alternatively, an island is formed by epitaxial growth and patterning, and only the P-type Si substrate is made porous by anodizing in an HF solution so as to surround the Si island from the surface. Is a method of separating the dielectric material from a dielectric. 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. The features of have not been fully demonstrated.
【0008】本発明は、上記したような問題点を解決し
上記したような要求に応え得る絶縁性基体上にある良質
な単結晶半導体層にバイポーラトランジスタと電界効果
トランジスタとを構成要素として含む集積回路を提供す
ることを目的とする。According to the present invention, there is provided an integrated circuit including a bipolar transistor and a field-effect transistor in a high-quality single-crystal semiconductor layer on an insulating substrate capable of solving the above-mentioned problems and meeting the above-mentioned requirements. It is intended to provide a circuit.
【0009】更に、本発明は、SOIデバイスの利点を
実現した半導体集積回路を提供することを目的とする。Another object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit realizing the advantages of the SOI device.
【0010】また、本発明は、SOI構造の大規模集積
回路を作製する際にも、高価なSOSや、SIMOXの
代替足り得、且つより高品質な絶縁性基体上の集積回路
を提供することをも目的とする。Another object of the present invention is to provide a high-quality integrated circuit on an insulating substrate which can be used as a substitute for expensive SOS or SIMOX even when manufacturing a large-scale integrated circuit having an SOI structure. Also aim.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段及び作用】本発明の半導体
装置は、バイポーラトランジスタと電界効果トランジス
タとを有する半導体装置において、前記バイポーラトラ
ンジスタ及び電界効果トランジスタは絶縁性基体上に形
成されており、且つこれらバイポーラトランジスタ及び
電界効果トランジスタの活性領域を構成する単結晶層
は、多孔質単結晶半導体層と非多孔質単結晶半導体層と
を有する第1の基体と、第2の基体とを絶縁層を介して
前記非多孔質単結晶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た後、前記多層構造体か
ら前記多孔質単結晶半導体層を除去して得られた単結晶
層であることを特徴とする。According to the present invention, there is provided a semiconductor device having a bipolar transistor and a field effect transistor, wherein the bipolar transistor and the field effect transistor are formed on an insulating base; The single crystal layer forming the active region of the bipolar transistor and the field effect transistor includes a porous single crystal semiconductor layer and a non-porous single crystal semiconductor layer.
The first base having the structure described above and the second base are interposed via an insulating layer.
Multilayer structure in which the non-porous single crystal semiconductor layer is located inside
After bonding so that the body is obtained , the multilayer structure
A single crystal layer obtained by removing the porous single crystal semiconductor layer .
【0012】本発明において、上記絶縁層としては、第
2の基体たとえばシリコン基体の表面に形成された絶縁
物層を用いることができる。この絶縁物層には、表面酸
化により形成した酸化シリコン層の他に、堆積されたシ
リコンの酸化物層、窒化物層及び酸化窒化物層や酸化タ
ンタル層等をも含むものとする。In the present invention, the insulating layer may be
Insulation formed on the surface of two substrates, for example, a silicon substrate
A material layer can be used. This insulator layer includes a deposited silicon oxide layer, nitride layer, oxynitride layer, tantalum oxide layer, and the like, in addition to the silicon oxide layer formed by surface oxidation.
【0013】本発明は、表面に酸化シリコン等の絶縁物
層を有する絶縁性基体上において、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、
欠陥の著しく少ないSi単結晶層を含んで素子が形成さ
れるために、基体及びコレクタ間の容量の低減されたバ
イポーラトランジスタ、及びソース、ドレインの浮遊容
量の低減された絶縁ゲート型電界効果トランジスタを作
製でき、高速動作が可能で、ラッチアップ現象がなく、
α線によるソフトエラー等のない耐放射線特性の優れた
回路を提供することができる。[0013] The present invention provides an excellent economical property, a uniform flatness over a large area, and extremely excellent crystallinity on an insulating substrate having an insulating layer such as silicon oxide on the surface.
Since an element is formed including a Si single crystal layer having extremely few defects, a bipolar transistor having a reduced capacitance between a substrate and a collector, and an insulated gate field effect transistor having a reduced floating capacitance of a source and a drain are required. Can be manufactured, high speed operation is possible, there is no latch-up phenomenon,
It is possible to provide a circuit having excellent radiation resistance without soft errors due to α rays.
【0014】ここで、本発明の理解を容易にするため
に、多孔質シリコン及びその化学エッチングによる除去
に関する一般的技術説明をする。Here, in order to facilitate understanding of the present invention, a general technical description regarding porous silicon and its removal by chemical etching will be described.
【0015】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於て発見された(A.
Uhlir, Bell Syst.Tech.J., vol 35,p.333(1956)) 。ま
た、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, p.476 (198
0) ): Si + 2HF + (2-n)e+ → SiF2 + 2H+ + ne- SiF2 + 2HF → SiF4 + H2 SiF4 + 2HF → H2SiF6 又は、 Si + 4HF + (4-λ)e+ → SiF4 + 4H++ λe- SiF4 + 2HF → H2SiF6 ここで、e+ 及び、e- はそれぞれ、正孔と電子を表し
ている。また、n及びλは夫々シリコン1原子が溶解す
るために必要な正孔の数であり、n>2又は、λ>4な
る条件が満たされた場合に多孔質シリコンが形成される
としている。[0015] Porous Si is described in 1956 by Uhlir et al.
Was discovered during the research process of electropolishing of semiconductors (A.
Uhlir, Bell Syst. Tech. J., vol 35, p.333 (1956)). In addition, Unagami et al. Studied the dissolution reaction of Si in anodization and reported that the anodic reaction of Si in an HF solution requires holes, and the reaction is as follows (T .
Unagami: J. Electrochem. Soc., Vol. 127, p. 476 (198
0)): Si + 2HF + (2-n) e + → SiF 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 where, e + and, e - respectively represent a positive hole and an electron. Further, n and λ are the number of holes required for dissolving one atom of silicon, respectively, and it is assumed that porous silicon is formed when the condition of n> 2 or λ> 4 is satisfied.
【0016】以上のことから、正孔の存在するP型シリ
コンは、多孔質化されやすい。この多孔質化に於ける選
択性は長野ら、及び、イマイによって実証されている
(長野、中島、安野、大中、梶原; 電子通信学会技術研
究報告、vol 79,SSD 79-9549(1979)、及び、K.イマイ;S
olid-State Electronics vol 24,159 (1981))。この様
に正孔の存在するP型シリコンは多孔質化されやすく、
選択的にP型シリコンを多孔質化することができる。From the above, P-type silicon having holes is easily made porous. The selectivity in this porosity has been demonstrated by Nagano et al. And Imai (Nagano, Nakajima, Yasno, Onaka, Kajiwara; IEICE Technical Report, vol 79, SSD 79-9549 (1979)) , And K. Imai; S
olid-State Electronics vol 24,159 (1981)). P-type silicon having holes as described above is easily made porous,
P-type silicon can be selectively made porous.
【0017】一方、高濃度N型シリコンも多孔質化する
という報告(R.P.Holmstorm, I.J.Y.Chi Appl.Phys.Let
t. Vol.42, 386(1983))もあり、P,Nにこだわらず、
多孔質化を実現できる基板を選ぶことが重要である。On the other hand, reports have been made that high-concentration N-type silicon also becomes porous (RP Holmstorm, IJYChi Appl. Phys. Let.)
t. Vol. 42, 386 (1983)).
It is important to select a substrate that can realize porosity.
【0018】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、密度がもとのシリコンの半分以下
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。Further, since the porous layer has a large amount of voids formed therein, the density is reduced to less than half of the original silicon. 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.
【0019】次に、多孔質層Siの化学エッチングによ
る除去について論じる。一般に、 P=(2. 33−A)/2. 33 (1) をPorosityといい、陽極化成時に、この値を変化させる
ことが可能であり、次のように、表せる: P=(m1 −m2 )/(m1 −m3 ) (2) または、 P=(m1 −m2 )/ρAt (3) ここで、 m1 :陽極化成前の全重量 m2 :陽極化成後の全重量 m3 :多孔質Siを除去した後の全重量 ρ :単結晶Siの密度 A :多孔質化した面積 t :多孔質Siの厚さ 多孔質化する領域の面積を正確に算出できない場合も多
々ある。この場合は、式(2)が有効であるが、m3 を
測定するためには、多孔質Siをエッチングしなければ
ならない。Next, the removal of the porous layer Si by chemical etching will be discussed. In general, P = (2.33-A) /2.33 (1) is called Porosity, and this value can be changed during anodization, and can be expressed as follows: P = (m 1 −m 2 ) / (m 1 −m 3 ) (2) or P = (m 1 −m 2 ) / ρAt (3) where, m 1 : total weight before anodization m 2 : after anodization Total weight m 3 : Total weight after removing porous Si ρ: Density of single crystal Si A: Porous area t: Thickness of porous Si When the area of a region to be porous cannot be accurately calculated There are many. In this case, equation (2) is effective, but in order to measure m 3 , the porous Si must be etched.
【0020】また、上記した多孔質Si上のエピタキシ
ャル成長において、多孔質Siはその構造的性質のた
め、ヘテロエピタキシャル成長の際に発生する歪みを緩
和して、欠陥の発生を抑制することが可能である。しか
しながら、この場合も、多孔質SiのPorosityが非常に
重要なパラメ−タとなることは明らかである。したがっ
て、上記のPorosityの測定は、この場合も必要不可欠で
ある。Further, in the above-described epitaxial growth on the porous Si, since the porous Si has a structural property, it is possible to alleviate the strain generated during the heteroepitaxial growth and suppress the generation of defects. . However, also in this case, it is clear that the Porosity of the porous Si is a very important parameter. Therefore, the above measurement of Porosity is also essential in this case.
【0021】本発明に於いては、結晶Siに対しては殆
どエッチング作用を持たず多孔質Siに対して優れたエ
ッチング作用を持つエッチング液を用いて選択エッチン
グする。In the present invention, selective etching is performed using an etching solution having little etching effect on crystalline Si and having an excellent etching effect on porous Si.
【0022】多孔質Si層には、透過電子顕微鏡による
観察によれば、平均約600オングストロ−ム程度の径
の孔が形成されており、その密度は単結晶Siに比べる
と、半分以下になるにもかかわらず、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。ただし、1000℃
以上では、内部の孔の再配列が起こり、増速エッチング
の特性が損なわれる。このため、Si層のエピタキシャ
ル成長には、分子線エピタキシャル成長法、プラズマC
VD、減圧CVD、光CVD等のCVD法、バイアス・
スパッタ−法、液相成長法等の低温成長が好適とされ
る。According to observation with a transmission electron microscope, pores having an average diameter of about 600 angstroms are formed in the porous Si layer, and the density thereof is less than half that of single crystal Si. Nevertheless, single crystallinity is maintained, and it is also possible to epitaxially grow a single crystal Si layer on top of the porous layer. However, 1000 ° C
Above, rearrangement of the internal holes occurs, and the characteristics of the accelerated etching are impaired. For this reason, the Si layer is epitaxially grown by the molecular beam epitaxial growth method or the plasma C method.
CVD method such as VD, low pressure CVD, photo CVD, bias
Low temperature growth such as sputtering or liquid phase growth is preferred.
【0023】以下、本発明の半導体装置の実施態様例を
その作製方法とともに図面を参照しながら詳述する。Hereinafter, embodiments of the semiconductor device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings together with a method of manufacturing the same.
【0024】[0024]
【実施態様例1】図1は本発明による半導体装置の一構
成例を示す部分断面図である。図1において、2はSi
基板であり、4はその表面に形成されたSi酸化膜から
なる絶縁物層である。該絶縁物層上には3つの島状単結
晶層6,8,10が形成されている。Embodiment 1 FIG. 1 is a partial sectional view showing an example of the configuration of a semiconductor device according to the present invention. In FIG. 1, 2 is Si
Reference numeral 4 denotes a substrate, and reference numeral 4 denotes an insulating layer formed of a Si oxide film formed on the surface. Three island-shaped single crystal layers 6, 8, and 10 are formed on the insulator layer.
【0025】島状単結晶層6内の導電型が図示される様
に適宜のパターンに形成され、更に該島状単結晶層6上
にSi酸化膜12、絶縁層14、ベース電極16、エミ
ッタ電極18、及びコレクタ電極20が形成されて、N
PN型バイポーラトランジスタBTが構成されている。
図1ではバイポーラトランジスタはプレーナ型である
が、横型その他であってもよい。The conductivity type in the island-like single crystal layer 6 is formed in an appropriate pattern as shown in the figure. Further, on the island-like single crystal layer 6, a Si oxide film 12, an insulating layer 14, a base electrode 16, an emitter An electrode 18 and a collector electrode 20 are formed, and N
A PN-type bipolar transistor BT is configured.
Although the bipolar transistor is a planar type in FIG. 1, it may be a lateral type or the like.
【0026】島状単結晶層8内の導電型が適宜のパター
ンに形成されソース領域S及びドレイン領域Dが形成さ
れ、更に該島状単結晶層8上にゲート酸化膜22、ゲー
ト24、絶縁層14、ソース電極26、ドレイン電極2
8、及びゲート電極30が形成されて、Nチャネル電界
効果トランジスタNFETが構成されている。The conductivity type in the island-shaped single crystal layer 8 is formed in an appropriate pattern to form a source region S and a drain region D. Further, on the island-shaped single crystal layer 8, a gate oxide film 22, a gate 24, an insulating Layer 14, source electrode 26, drain electrode 2
8 and the gate electrode 30 are formed to form an N-channel field effect transistor NFET.
【0027】島状単結晶層10内の導電型が適宜のパタ
ーンに形成されソース領域S及びドレイン領域Dが形成
され、更に該島状単結晶層10上にゲート酸化膜32、
ゲート34、絶縁層14、ソース電極36、ドレイン電
極38、及びゲート電極40が形成されて、Pチャネル
電界効果トランジスタPFETが構成されている。The conductivity type in the island-shaped single crystal layer 10 is formed in an appropriate pattern to form a source region S and a drain region D. Further, on the island-shaped single crystal layer 10, a gate oxide film 32,
The gate 34, the insulating layer 14, the source electrode 36, the drain electrode 38, and the gate electrode 40 are formed to configure a P-channel field effect transistor PFET.
【0028】図2〜図13に基づき、本構成例の半導体
装置の作製の第1の実施態様を説明する。A first embodiment of the fabrication of the semiconductor device of this configuration example will be described with reference to FIGS.
【0029】ここでは、P型基板あるいは高濃度N型基
板の全てを多孔質化した後に単結晶層をエピタキシャル
成長させる方法が用いられている。図2(a)〜(c)
は本発明の半導体基板の作製方法を説明するための工程
図で、夫々各工程に於ける模式的断面図として示されて
いる。尚、図2(a)〜(c)において、Si単結晶基
板52の多孔質化した部分が本発明の多孔質単結晶半導
体層であり、薄膜単結晶Si層54が本発明の非多孔質
単結晶半導体層であり、これらが本発明の第1の基体を
構成し、もう一方のSi基板58が本発明の第2の基体
を構成し、酸化層56及び絶縁物層(酸化シリコン層)
60が本発明の絶縁層であり、図2(b)に本発明の多
層構造体が示されている。 Here, a method is used in which a P-type substrate or a high-concentration N-type substrate is entirely made porous, and then a single crystal layer is epitaxially grown. FIG. 2 (a) to (c)
Are process drawings for explaining the method of manufacturing a semiconductor substrate according to the present invention, and are shown as schematic cross-sectional views in each process. In FIGS. 2A to 2C, the Si single crystal group
The porous portion of the plate 52 is the porous single crystal semiconductor of the present invention.
And the thin-film single-crystal Si layer 54 is the non-porous thin film of the present invention.
Single crystal semiconductor layers, which serve as the first substrate of the present invention.
And the other Si substrate 58 is the second substrate of the present invention.
And an oxide layer 56 and an insulator layer (silicon oxide layer)
Reference numeral 60 denotes the insulating layer of the present invention, and FIG.
The layer structure is shown.
【0030】図2(a)に示すように、先ず、P型(ま
たは高濃度N型)Si単結晶基板52を用意して、その
全部を多孔質化し、引続いて種々の成長法により、エピ
タキシャル成長を多孔質化した基板表面に行い、薄膜単
結晶Si層54を形成する。P型Si基板は、HF溶液
を用いた陽極化成法によって、多孔質化させる。この多
孔質Si層は、単結晶Siの密度2.33g/cm3に比べ
て、その密度をHF溶液濃度を50〜20%に変化させ
ることで密度1.1〜0.6g/cm3の範囲に変化させる
ことができる。As shown in FIG. 2A, first, a P-type (or high-concentration N-type) Si single-crystal substrate 52 is prepared, and all of the substrate is made porous. Epitaxial growth is performed on the porous substrate surface to form a thin-film single-crystal Si layer 54. The P-type Si substrate is made porous by an anodizing method using an HF solution. The porous Si layer, the monocrystalline Si as compared with the density of 2.33 g / cm 3, the density of 1.1~0.6g / cm 3 by changing the density of HF solution concentration to 50 to 20% Range.
【0031】図2(b)に示すように、多孔質Si基板
52上の単結晶Si層54の表面を酸化して酸化層56
を形成し、もう一方のSi基板58を用意して、その表
面に絶縁物層(酸化シリコン層)60を形成した後、多
孔質Si基板上の単結晶Si層54の酸化層56の表面
と該もう一方のSi基板58の絶縁物層60の表面とを
貼り合わせる。酸化層56は、作製されるデバイスの特
性に重要な役割を果す。即ち、Si活性層の下地界面よ
り発生する界面準位は、酸化層56なしで直接貼り合わ
せを行う場合に比べて酸化膜界面の準位の方が低くで
き、得られる電子デバイスの特性は著しく向上する。こ
の後に、全体をエッチング液に浸すことによって多孔質
Siのみを無電解湿式化学エッチングして、Si基板5
8の絶縁物層60上に薄膜化した非多孔質単結晶シリコ
ン層54を残存させ形成する。As shown in FIG. 2B, the surface of the single crystal Si layer 54 on the porous Si
Is formed, the other Si substrate 58 is prepared, an insulator layer (silicon oxide layer) 60 is formed on the surface thereof, and then the surface of the oxide layer 56 of the single crystal Si layer 54 on the porous Si substrate is formed. The other Si substrate 58 is bonded to the surface of the insulator layer 60. The oxide layer 56 plays an important role in the characteristics of the device to be manufactured. That is, the interface level generated from the base interface of the Si active layer can be lower at the interface of the oxide film than in the case where the bonding is directly performed without the oxide layer 56, and the characteristics of the obtained electronic device are remarkable. improves. Thereafter, only the porous Si is subjected to the electroless wet chemical etching by immersing the whole in an etching solution, and the Si substrate 5 is etched.
The thin nonporous single-crystal silicon layer 54 is formed on the insulator layer 60 of FIG.
【0032】図2(c)には本発明で得られる半導体基
板が示されている。即ち、絶縁性基板(絶縁物層60付
きのSi基板58)上に結晶性がシリコンウエハ−と同
等な単結晶Si層54が平坦に、しかも均一に薄層化さ
れて、ウエハ−全域という大面積に形成される。FIG. 2C shows a semiconductor substrate obtained by the present invention. That is, a single-crystal Si layer 54 having crystallinity equivalent to that of a silicon wafer is flattened and uniformly thinned on an insulating substrate (Si substrate 58 with an insulator layer 60), and the entire wafer is covered. Area.
【0033】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。The semiconductor substrate thus obtained can be suitably used from the viewpoint of producing an insulated electronic device.
【0034】多孔質Siのみを無電解湿式化学エッチン
グする選択エッチング法について、以下に述べる。A selective etching method for electroless wet chemical etching of only porous Si will be described below.
【0035】結晶Siに対してはエッチング作用を持た
ず、多孔質Siのみを選択エッチング可能なエッチング
液としては、弗酸、バッファード弗酸、過酸化水素水を
加えた弗酸又はバッファード弗酸の混合液、アルコール
を加えた弗酸又はバッファード弗酸の混合液、過酸化水
素水とアルコールとを加えた弗酸又はバッファード弗酸
の混合液が好適に用いられる。An etching solution having no etching effect on crystalline Si and capable of selectively etching only porous Si includes hydrofluoric acid, buffered hydrofluoric acid, hydrofluoric acid to which hydrogen peroxide solution is added, or buffered hydrofluoric acid. A mixed solution of an acid, a mixed solution of hydrofluoric acid or buffered hydrofluoric acid to which an alcohol is added, and a mixed solution of hydrofluoric acid or buffered hydrofluoric acid to which an aqueous solution of hydrogen peroxide and an alcohol are added are suitably used.
【0036】図3〜図10は多孔質Siと単結晶Siを
上記種々のエッチング液に浸潤したときのエッチングさ
れた多孔質Siと単結晶Siの厚みのエッチング時間依
存性を示す特性図である。エッチング液は、それぞれ、
図3が49%弗酸、図4が49%弗酸と過酸化水素水と
の混合液(1:5)、図5が49%弗酸とアルコールと
の混合液(10:1)、図6が49%弗酸とアルコール
と過酸化水素水との混合液(10:6:50)であり、
また図7がバッファード弗酸、図8がバッファード弗酸
と過酸化水素水との混合液(1:5)、図9がバッファ
ード弗酸とアルコールとの混合液(10:1)、図10
がバッファード弗酸とアルコールと過酸化水素水との混
合液(10:6:50)である。なお、アルコールを加
えたものについては、撹拌することなしに浸潤し、アル
コールを加えないものについては、撹拌しながら浸潤し
た。FIGS. 3 to 10 are characteristic diagrams showing the etching time dependence of the thickness of the etched porous Si and single-crystal Si when the porous Si and single-crystal Si are infiltrated with the above-mentioned various etching solutions. . The etchants are:
3 is a mixture of 49% hydrofluoric acid and hydrogen peroxide solution (1: 5), FIG. 5 is a mixture of 49% hydrofluoric acid and alcohol (10: 1), FIG. 6 is a mixture (10: 6: 50) of 49% hydrofluoric acid, alcohol and hydrogen peroxide solution,
7 shows buffered hydrofluoric acid, FIG. 8 shows a mixed solution of buffered hydrofluoric acid and hydrogen peroxide solution (1: 5), FIG. 9 shows a mixed solution of buffered hydrofluoric acid and alcohol (10: 1), FIG.
Is a mixed solution (10: 6: 50) of buffered hydrofluoric acid, alcohol and aqueous hydrogen peroxide. In addition, what added alcohol was infiltrated without stirring, and what added no alcohol was infiltrated with stirring.
【0037】多孔質Siは非多孔質単結晶Siを陽極化
成によって作成し、その条件を以下にしめす。陽極化成
によって形成する多孔質Siの出発材料は、単結晶Si
に限定されるものではなく、他の結晶構造のSiでも可
能である: 印加電圧 : 2.6(V) 電流密度 : 30 (mA・cm-2 ) 陽極化成溶液 : HF:H2O:C2H5OH=1:1:1 時間 : 2. 4 (時間) 多孔質Siの厚み: 300(μm) Porosity: 56 (%) 上記条件により作成した多孔質Siを、室温において上
記種々のエッチング液に浸潤した。The porous Si is prepared by anodizing non-porous single-crystal Si, and the conditions are as follows. The starting material of porous Si formed by anodization is single-crystal Si.
However, the present invention is not limited to this, and it is also possible to use Si having another crystal structure: applied voltage: 2.6 (V) current density: 30 (mA · cm −2 ) anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 2.4 (hour) Thickness of porous Si: 300 (μm) Porosity: 56 (%) The porous Si prepared under the above conditions is subjected to the above various etchings at room temperature. Infiltrated into the liquid.
【0038】49%弗酸(図3の白丸)に撹はんしなが
ら浸潤したものについて、該多孔質Siの厚みの減少を
測定したところ、多孔質Siは急速にエッチングされ、
40分ほどで90μm、更に、80分経過させると20
5μmも、高度の表面性を有して、均一にエッチングさ
れた。When the decrease in the thickness of the porous Si was measured for those infiltrated with 49% hydrofluoric acid (open circles in FIG. 3) with stirring, the porous Si was rapidly etched.
90 μm in about 40 minutes, and 20 minutes after 80 minutes
Even 5 μm was etched uniformly with a high degree of surface properties.
【0039】49%弗酸と過酸化水素水との混合液
(1:5)(図4の白丸)に撹はんしながら浸潤したも
のについて、該多孔質Siの厚みの減少を測定したとこ
ろ、多孔質Siは急速にエッチングされ、40分ほどで
112μm、更に、80分経過させると256μmも、
高度の表面性を有して、均一にエッチングされた。The thickness of the porous Si was measured for a sample in which a mixture of 49% hydrofluoric acid and aqueous hydrogen peroxide (1: 5) (open circles in FIG. 4) was infiltrated with stirring. The porous Si is rapidly etched to 112 μm in about 40 minutes and 256 μm after 80 minutes.
Etching was uniform with high surface properties.
【0040】49%弗酸とアルコールとの混合液(1
0:1)(図5の白丸)に撹はんすることなしに浸潤し
たものについて、該多孔質Siの厚みの減少を測定した
ところ、多孔質Siは急速にエッチングされ、40分ほ
どで85μm、更に、80分経過させると195μm
も、高度の表面性を有して、均一にエッチングされた。A mixture of 49% hydrofluoric acid and alcohol (1
0: 1) (open circles in FIG. 5) without infiltration, when the decrease in the thickness of the porous Si was measured, the porous Si was rapidly etched, and 85 μm in about 40 minutes. 195 μm after 80 minutes
Also had a high degree of surface properties and was uniformly etched.
【0041】49%弗酸とアルコールと過酸化水素水と
の混合液(10:6:50)(図6の白丸)に撹はんす
ることなしに浸潤したものについて、該多孔質Siの厚
みの減少を測定したところ、多孔質Siは急速にエッチ
ングされ、40分ほどで107μm、更に、80分経過
させると244μmも、高度の表面性を有して、均一に
エッチングされた。The thickness of the porous Si that was infiltrated without stirring into a mixed solution (10: 6: 50) of 49% hydrofluoric acid, alcohol and aqueous hydrogen peroxide (open circles in FIG. 6) As a result, the porous Si was rapidly etched, having a high surface property of 107 μm in about 40 minutes and 244 μm after 80 minutes, and was uniformly etched.
【0042】バッファード弗酸(図7の白丸)に撹拌し
ながら浸潤したものについて、該多孔質Siの厚みの減
少を測定したところ、多孔質Siは急速にエッチングさ
れ、40分ほどで70μm、更に、120分経過させる
と118μmも、高度の表面性を有して、均一にエッチ
ングされた。When a decrease in the thickness of the porous Si was measured for a sample infiltrated with buffered hydrofluoric acid (open circles in FIG. 7) while stirring, the porous Si was rapidly etched, and was reduced to 70 μm in about 40 minutes. After 120 minutes, the surface was uniformly etched with a high surface property of 118 μm.
【0043】バッファード弗酸と過酸化水素水との混合
液(1:5)(図8の白丸)に撹拌しながら浸潤したも
のについて、該多孔質Siの厚みの減少を測定したとこ
ろ、多孔質Siは急速にエッチングされ、40分ほどで
88μm、更に、120分経過させると147μmも、
高度の表面性を有して、均一にエッチングされた。When a mixture of buffered hydrofluoric acid and aqueous hydrogen peroxide (1: 5) (open circles in FIG. 8) was infiltrated with stirring, the decrease in the thickness of the porous Si was measured. The quality Si is rapidly etched to 88 μm in about 40 minutes, and 147 μm after 120 minutes.
Etching was uniform with high surface properties.
【0044】バッファード弗酸とアルコールとの混合液
(10:1)(図9の白丸)に撹はんすることなしに浸
潤したものについて、該多孔質Siの厚みの減少を測定
したところ、多孔質Siは急速にエッチングされ、40
分ほどで67μm、更に、120分経過させると112
μmも、高度の表面性を有して、均一にエッチングされ
た。When a mixture of buffered hydrofluoric acid and alcohol (10: 1) (open circles in FIG. 9) was infiltrated without stirring, the decrease in the thickness of the porous Si was measured. Porous Si is rapidly etched and 40
Minutes, 67 μm, and after 120 minutes, 112 μm.
μm also had a high degree of surface properties and was uniformly etched.
【0045】バッファード弗酸とアルコールと過酸化水
素水との混合液(10:6:50)(図10の白丸)に
撹はんすることなしに浸潤したものについて、該多孔質
Siの厚みの減少を測定したところ、多孔質Siは急速
にエッチングされ、40分ほどで83μm、更に、12
0分経過させると140μmも、高度の表面性を有し
て、均一にエッチングされた。The thickness of the porous Si that was infiltrated without stirring into a mixed solution (10: 6: 50) of buffered hydrofluoric acid, alcohol and aqueous hydrogen peroxide (open circles in FIG. 10) As a result, the porous Si was rapidly etched to 83 μm in about 40 minutes,
After 0 minutes, 140 μm was uniformly etched with a high degree of surface properties.
【0046】なお、過酸化水素水の溶液濃度は、ここで
は30%であるが、下記の過酸化水素水の添加効果がそ
こなわれず、且つ製造工程等で実用上差し支えない濃度
で設定される。バッファード弗酸としては、弗化アンモ
ニウム(NH4 F)36.2%、弗化水素(HF)4.
46%の水溶液が用いられる。Although the solution concentration of the hydrogen peroxide solution is 30% here, it is set at a concentration that does not impair the effect of adding the following hydrogen peroxide solution and that is practically acceptable in the manufacturing process and the like. You. As buffered hydrofluoric acid, ammonium fluoride (NH 4 F) 36.2%, hydrogen fluoride (HF) 4.
A 46% aqueous solution is used.
【0047】エッチング液に用いられるアルコールとし
ては、エチルアルコールのほか、イソプロピルアルコー
ルなど製造工程等に実用上差し支えなく、さらに下記ア
ルコール添加効果を望むことのできるアルコールを用い
ることができる。As the alcohol used for the etching solution, besides ethyl alcohol, alcohol such as isopropyl alcohol which can be practically used in the production process and the like, and which can provide the following alcohol addition effect can be used.
【0048】なお、エッチング速度は弗酸,バッファー
ド弗酸,過酸化水素水の溶液濃度及び温度に依存する。
過酸化水素水を添加することによって、シリコンの酸化
を増速し、反応速度を無添加に比べて増速することが可
能となり、更に過酸化水素水の比率を変えることによ
り、その反応速度を制御することができる。また、アル
コールを添加することによって、エッチングによる反応
生成気体の気泡を、瞬時にエッチング表面から、撹拌す
ることなく、除去でき、均一にかつ効率よく多孔質Si
をエッチングすることができる。The etching rate depends on the solution concentration and temperature of hydrofluoric acid, buffered hydrofluoric acid and aqueous hydrogen peroxide.
By adding the hydrogen peroxide solution, the oxidation of silicon can be accelerated, and the reaction rate can be increased as compared with the case without addition. By further changing the ratio of the hydrogen peroxide solution, the reaction rate can be increased. Can be controlled. Further, by adding alcohol, air bubbles of a reaction product gas by etching can be instantaneously removed from the etching surface without stirring, and the porous Si can be uniformly and efficiently removed.
Can be etched.
【0049】溶液濃度及び温度の条件は、弗酸,バッフ
ァード弗酸及び上記過酸化水素水又は上記アルコールの
効果を奏し、エッチング速度が製造工程等で実用上差し
支えない範囲で設定される。ここでは、一例として、前
述した溶液濃度及び室温の場合について取り上げたが、
本発明はかかる条件に限定されるものではない。The conditions of the solution concentration and the temperature are set within a range in which the effects of hydrofluoric acid, buffered hydrofluoric acid, the above-mentioned hydrogen peroxide solution or the above-mentioned alcohol are exerted, and the etching rate is practically acceptable in the manufacturing process and the like. Here, as an example, the case of the above-mentioned solution concentration and room temperature is taken up,
The present invention is not limited to such conditions.
【0050】弗酸を用いる場合、エッチング液におい
て、HF濃度は好ましくは1〜95%、より好ましくは
5〜90%、さらに好ましくは5〜80%の範囲で設定
される。When using hydrofluoric acid, the HF concentration in the etching solution is preferably set in the range of 1 to 95%, more preferably 5 to 90%, and further preferably 5 to 80%.
【0051】バッファード弗酸を用いる場合、エッチン
グ液において、HF濃度は好ましくは1〜95%、より
好ましくは1〜85%、さらに好ましくは1〜70%の
範囲で設定され、NH4 F濃度は好ましくは1〜95
%、より好ましくは5〜90%、さらに好ましくは5〜
80%の範囲で設定される。[0051] When using a buffered hydrofluoric acid, in the etching solution, HF concentration is preferably 1 to 95%, more preferably 1-85%, more preferably set in a range of 1 to 70% NH 4 F concentration Is preferably 1 to 95
%, More preferably 5 to 90%, still more preferably 5 to 90%.
It is set in the range of 80%.
【0052】エッチング液において、H2 O2 濃度は好
ましくは1〜95%、より好ましくは5〜90%、さら
に好ましくは10〜80%で、且つ上記過酸化水素水の
効果を奏する範囲で設定される。In the etching solution, the concentration of H 2 O 2 is preferably 1 to 95%, more preferably 5 to 90%, and still more preferably 10 to 80%, and is set within a range in which the above-described hydrogen peroxide solution is exhibited. Is done.
【0053】エッチング液において、アルコール濃度は
好ましくは80%以下、より好ましくは60%以下、さ
らに好ましくは40%以下で、且つ上記アルコールの効
果を奏する範囲で設定される。In the etching solution, the alcohol concentration is preferably not more than 80%, more preferably not more than 60%, and still more preferably not more than 40%, and is set within a range in which the effect of the alcohol is exerted.
【0054】温度は、好ましくは0〜100℃、より好
ましくは5〜80℃、さらに好ましくは5〜60℃の範
囲で設定される。The temperature is set in the range of preferably 0 to 100 ° C., more preferably 5 to 80 ° C., and still more preferably 5 to 60 ° C.
【0055】一方、500μm厚の非多孔質Siを室温
において、上記各種エッチング液に浸潤した。のちに、
該非多孔質Siの厚みの減少を測定した(図3〜図10
の黒丸)。非多孔質Siは、120分経過した後にも、
100オングストローム以下しかエッチングされなかっ
た。On the other hand, non-porous Si having a thickness of 500 μm was infiltrated into the above various etching solutions at room temperature. Later
The decrease in the thickness of the non-porous Si was measured (FIGS. 3 to 10).
Black circle). Non-porous Si, even after 120 minutes,
Only less than 100 Å was etched.
【0056】エッチング後の多孔質Siと非多孔質Si
を水洗し、その表面を二次イオン質量分析器により微量
分析したところ何等不純物は検出されなかった。Porous Si and Non-porous Si after Etching
Was washed with water, and the surface thereof was trace-analyzed by a secondary ion mass spectrometer. No impurities were detected.
【0057】以上の図2の工程で得られた半導体基板の
表面の単結晶層を部分酸化法により又はエッチングによ
り島状に分離し、図1の島状単結晶層6,8,10を形
成する。尚、図1の絶縁物層4は、図2(c)の酸化S
i層56,60からなるものである。The single crystal layer on the surface of the semiconductor substrate obtained in the step of FIG. 2 is separated into islands by a partial oxidation method or etching to form island single crystal layers 6, 8, and 10 in FIG. I do. Incidentally, the insulator layer 4 of FIG.
It is composed of i-layers 56 and 60.
【0058】図1のNPN型バイポーラトランジスタB
Tを形成する工程を、図11を用いて説明する。NPN type bipolar transistor B of FIG.
The step of forming T will be described with reference to FIG.
【0059】先ず、図11(a)に示す様に、島状単結
晶層6にN型不純物イオンを打ち込んでコレクタ領域と
する。次に、ドライ酸化またはパイロジェニックによる
ウェット酸化等により島状単結晶層6の表面に酸化膜1
2を形成し、該酸化膜をフォトリソグラフィー等を用い
て部分的に除去する。かくして形成された窓からイオン
注入法及び熱拡散法等を用いてP型不純物を拡散し、ベ
ース領域を形成する。次に、フォトレジストにより形成
したマスクパターンを用いてエミッタ領域及びコレクタ
コンタクト領域にN型不純物を高濃度にドープする。First, as shown in FIG. 11A, N-type impurity ions are implanted into the island-shaped single crystal layer 6 to form a collector region. Next, the oxide film 1 is formed on the surface of the island-shaped single crystal layer 6 by dry oxidation or wet oxidation by pyrogenesis.
2 is formed, and the oxide film is partially removed using photolithography or the like. P-type impurities are diffused from the window thus formed by ion implantation, thermal diffusion or the like to form a base region. Next, an N-type impurity is heavily doped into the emitter region and the collector contact region using a mask pattern formed of a photoresist.
【0060】続いて、図11(b)に示す様に、絶縁層
14をCVD法、バイアススパッタ法等を用いて堆積さ
せる。更に、コンタクトホールをフォトリソグラフィー
とエッチングにより形成した後、ベース領域、エミッタ
領域、コレクタコンタクト領域のそれぞれの電極16,
18,20をAl,Al−Si,W,Mo,Wシリサイ
ド、Ti,Tiシリサイド等により形成することによ
り、バイポーラトランジスタが得られる。Subsequently, as shown in FIG. 11B, an insulating layer 14 is deposited by using a CVD method, a bias sputtering method or the like. Further, after a contact hole is formed by photolithography and etching, the respective electrodes 16 and 16 of a base region, an emitter region, and a collector contact region are formed.
By forming 18, 18 from Al, Al-Si, W, Mo, W silicide, Ti, Ti silicide, etc., a bipolar transistor can be obtained.
【0061】尚、PNP型バイポーラトランジスタも、
不純物の導電型を変えることにより同様にして形成する
ことができる。Incidentally, a PNP type bipolar transistor is also
It can be formed in a similar manner by changing the conductivity type of the impurity.
【0062】図1のNチャネル電界効果トランジスタN
FET及びPチャネル電界効果トランジスタPFETを
形成する工程を、図12を用いて説明する。The N-channel field effect transistor N shown in FIG.
A process for forming the FET and the P-channel field effect transistor PFET will be described with reference to FIG.
【0063】先ず、図12(a)に示す様に、島状単結
晶層8にP型不純物イオンを、島状単結晶層10にN型
不純物イオンを、それぞれ独立に打ち込む。次に、それ
ぞれの島状単結晶層上にゲート絶縁膜22,32を形成
し、更に多結晶シリコンのゲート24,34をパターニ
ングして形成する。該多結晶シリコンゲートをマスクに
して、自己整合的に不純物をイオン注入することによ
り、ソース領域S及びドレイン領域Dを形成する。この
際、NFETに対してはN型不純物イオンを注入してソ
ース領域S及びドレイン領域Dとし、PFETに対して
はP型不純物イオンを注入してソース領域S及びドレイ
ン領域Dとする。First, as shown in FIG. 12A, a P-type impurity ion is implanted into the island-shaped single crystal layer 8 and an N-type impurity ion is implanted into the island-shaped single crystal layer 10 independently. Next, gate insulating films 22 and 32 are formed on each of the island-shaped single crystal layers, and gates 24 and 34 of polycrystalline silicon are formed by patterning. Using the polycrystalline silicon gate as a mask, a source region S and a drain region D are formed by ion-implanting impurities in a self-aligned manner. At this time, N-type impurity ions are implanted into the NFET to form the source region S and the drain region D, and P-type impurity ions are implanted into the source region S and the drain region D.
【0064】続いて、図12(b)に示す様に、絶縁層
14を形成し、コンタクトホールを形成した後、ソース
電極26,36、ドレイン電極28,38及びゲート電
極30,40を形成することにより、Nチャネル電界効
果トランジスタ及びPチャネル電界効果トランジスタが
得られる。Subsequently, as shown in FIG. 12B, after the insulating layer 14 is formed and the contact holes are formed, the source electrodes 26 and 36, the drain electrodes 28 and 38, and the gate electrodes 30 and 40 are formed. Thereby, an N-channel field-effect transistor and a P-channel field-effect transistor can be obtained.
【0065】以上の様にして形成されたバイポーラトラ
ンジスタ及び電界効果トランジスタを用い、これらの電
極を例えば薄膜金属配線などで図13に示す様な回路構
成になる様に接続するとにより、集積回路を製造するこ
とができる。By using the bipolar transistor and the field effect transistor formed as described above and connecting these electrodes to a circuit configuration as shown in FIG. 13 by, for example, a thin film metal wiring, an integrated circuit is manufactured. can do.
【0066】[0066]
【実施態様例2】図14に基づき、上記図1の構成例の
半導体装置の作製の第2の実施態様を説明する。Second Embodiment A second embodiment of the fabrication of the semiconductor device having the configuration example shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
【0067】ここでは、多孔質化を行う前にN型層を形
成し、その後、陽極化成により選択的に、P型基板ある
いは高濃度N型基板のみを多孔質化する方法について説
明する。図14(a)〜(d)は本発明による半導体基
板の作製方法を説明するための工程図で、夫々各工程に
於ける模式的断面図として示されている。尚、図14
(a)〜(d)において、多孔質Si基板73が本発明
の多孔質単結晶半導体層であり、単結晶Si層74が本
発明の非多孔質単結晶半導体層であり、これらが本発明
の第1の基体を構成し、もう一方のSi基板76が本発
明の第2の基体を構成し、絶縁物層(酸化シリコン層)
78が本発明の絶縁層であり、図14(c)に本発明の
多層構造体が示されている。 Here, a method will be described in which an N-type layer is formed before the formation of the porous body, and thereafter, only the P-type substrate or the high-concentration N-type substrate is selectively made porous by anodizing. FIGS. 14A to 14D are process diagrams for explaining a method of manufacturing a semiconductor substrate according to the present invention, and are shown as schematic cross-sectional views in each process. FIG.
In (a) to (d), the porous Si substrate 73 is the present invention.
And a single-crystal Si layer 74
The non-porous single crystal semiconductor layers of the invention
And the other Si substrate 76 is
The second substrate of the present invention comprises an insulator layer (silicon oxide layer)
Reference numeral 78 denotes the insulating layer of the present invention, and FIG.
A multilayer structure is shown.
【0068】図14(a)に示すように、種々の薄膜成
長法によるエピタキシャル成長により高濃度N型Si単
結晶基板72の表面に低不純物濃度層74を形成する。
或は、P型Si単結晶基板72の表面をプロトンをイオ
ン注入してN型単結晶層74を形成する。As shown in FIG. 14A, a low impurity concentration layer 74 is formed on the surface of a high-concentration N-type Si single crystal substrate 72 by epitaxial growth using various thin film growth methods.
Alternatively, protons are ion-implanted into the surface of the P-type Si single-crystal substrate 72 to form the N-type single-crystal layer 74.
【0069】次に、図14(b)に示すように、P型S
i単結晶基板(または高濃度N型Si単結晶基板)72
を裏面よりHF溶液を用いた陽極化成法によって、多孔
質Si基板73に変質させる。この多孔質Si層は、単
結晶Siの密度2.33g/cm3に比べて、その密度をH
F溶液濃度を50〜20%に変化させることで密度1.
1〜0.6g/cm3の範囲に変化させることができる。Next, as shown in FIG.
i single crystal substrate (or high concentration N-type Si single crystal substrate) 72
Is transformed into a porous Si substrate 73 from the rear surface by an anodizing method using an HF solution. The density of this porous Si layer is higher than that of single-crystal Si at 2.33 g / cm 3.
By changing the F solution concentration to 50 to 20%, the density 1.
It can be changed in the range of 1 to 0.6 g / cm 3 .
【0070】図14(c)に示すように、もう一方のS
i基板76を用意して、その表面に絶縁物層(酸化シリ
コン層)78を形成した後、多孔質Si基板上の単結晶
Si層74の表面と該もう一方のSi基板76の絶縁物
層78の表面とを貼り合わせる。この後に、全体をエッ
チング液に浸すことによって多孔質Siのみを無電解湿
式化学エッチングして、Si基板76の絶縁物層78上
に薄膜化した非多孔質単結晶シリコン層74を残存させ
形成する。As shown in FIG. 14C, the other S
After preparing an i-substrate 76 and forming an insulator layer (silicon oxide layer) 78 on the surface thereof, the surface of the single crystal Si layer 74 on the porous Si substrate and the insulator layer of the other Si substrate 76 are formed. Attach to the surface of 78. Thereafter, only the porous Si is subjected to electroless wet chemical etching by immersing the entirety in an etching solution, and the thin nonporous single-crystal silicon layer 74 is left on the insulator layer 78 of the Si substrate 76 to be formed. .
【0071】図14(d)には本発明で得られる半導体
基板が示される。即ち、絶縁性基板(絶縁物層78付き
のSi基板76)上に結晶性がシリコンウエハ−と同等
な単結晶Si層74が平坦に、しかも均一に薄層化され
て、ウエハ−全域という大面積に形成される。FIG. 14D shows a semiconductor substrate obtained by the present invention. That is, a single-crystal Si layer 74 having crystallinity equivalent to that of a silicon wafer is flattened and uniformly thinned on an insulating substrate (the Si substrate 76 with the insulating layer 78), and the entire wafer is covered. Area.
【0072】こうして得られた半導体基板を用いて、上
記実施態様例1と同様にして、図1の半導体装置を作製
することができる。尚、図1の絶縁物層4は、図14
(d)の酸化Si層78に相当するものである。Using the semiconductor substrate thus obtained, the semiconductor device of FIG. 1 can be manufactured in the same manner as in the first embodiment. The insulator layer 4 of FIG.
This corresponds to the Si oxide layer 78 shown in FIG.
【0073】[0073]
【実施例】以下、具体的な実施例によって本発明を説明
する。The present invention will be described below with reference to specific examples.
【0074】(実施例1)200ミクロンの厚みを持っ
たP型(100)単結晶Si基板をHF溶液中において陽極
化成を行った。陽極化成の条件は以下の通りであった: 印加電圧: 2.6 (V) 電流密度: 30 (mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF : H2O : C2H5OH =1:1:1 時間: 1.6 (時間) 多孔質Siの厚み: 200 (μm) Porosity: 56 (%) 。Example 1 A P-type (100) single crystal Si substrate having a thickness of 200 μm was anodized in an HF solution. The conditions of the anodization were as follows: applied voltage: 2.6 (V) current density: 30 (mA · cm −2 ) anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 1.6 (hour) Thickness of porous Si: 200 (μm) Porosity: 56 (%).
【0075】該P型(100)多孔質Si基板上にMBE
(分子線エピタキシー:Molecular Beam Epitaxy) 法に
より、Siエピタキシャル層を0.5ミクロン低温成長
させた。堆積条件は、以下のとおりである: 温度: 700 ℃ 圧力: 1 x 10-9 Torr 成長速度: 0.1 nm/sec 。The MBE was placed on the P-type (100) porous Si substrate.
An Si epitaxial layer was grown at a low temperature of 0.5 μm by a molecular beam epitaxy (Molecular Beam Epitaxy) method. The deposition conditions are as follows: Temperature: 700 ° C. Pressure: 1 × 10 −9 Torr Growth rate: 0.1 nm / sec.
【0076】次に、このエピタキシャル層の表面に10
00Å厚の酸化層を形成し、その酸化表面に、表面に5
000Å厚の酸化層を形成したもう一方のSi基板を重
ね合わせ、酸素雰囲気中で800 ℃,0.5 時間加熱するこ
とにより、両者の基板は、強固に接合された。Next, the surface of the epitaxial layer is
An oxide layer having a thickness of 00 mm is formed, and the oxidized surface is
The other Si substrate on which an oxide layer having a thickness of 000 mm was formed was overlaid and heated at 800 ° C. for 0.5 hour in an oxygen atmosphere, whereby both substrates were firmly joined.
【0077】その後、該貼り合わせた基板を49%弗酸
とアルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)で撹拌することなく選択エッチングした。6
5分後には、単結晶Si層だけが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基板は選択エッチングされ、完全に除去された。After that, the bonded substrates were mixed with a mixture of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide solution (10:
6:50) and selective etching was performed without stirring. 6
After 5 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched using the single crystal Si as a material for the etch stop, and completely removed.
【0078】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く65分後でも50
オングストローム以下程度であり、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)は実用
上無視できる膜厚減少である。すなわち、200ミクロ
ンの厚みをもった多孔質化されたSi基板は、除去さ
れ、SiO2 上に0.5 μm の厚みを持った単結晶Si層
が形成できた。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, even after 65 minutes.
Angstroms or less, the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches more than ten-fiveth power, and the etching amount (several tens of angstroms) in the non-porous layer is a practically negligible decrease in film thickness. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 μm was removed, and a single-crystal Si layer having a thickness of 0.5 μm was formed on SiO 2 .
【0079】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 the 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.
【0080】上記単結晶シリコン層に、上記実施態様例
1に記載した様にして、常法によりNPN型バイポーラ
トランジスタ、Nチャネル電界効果トランジスタ及びP
チャネル電界効果トランジスタを作製し、相互接続する
ことにより、集積回路を作製した。The NPN type bipolar transistor, the N-channel field effect transistor and the P-type
An integrated circuit was fabricated by fabricating and interconnecting channel field effect transistors.
【0081】(実施例2)200ミクロンの厚みを持っ
たP型(100)単結晶Si基板をHF溶液中において陽極
化成を行った。陽極化成の条件は以下の通りであった: 印加電圧: 2.6 (V) 電流密度: 30 (mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF : H2O : C2H5OH =1:1:1 時間: 1.6 (時間) 多孔質Siの厚み: 200 (μm) Porosity: 56 (%) 。Example 2 A P-type (100) single-crystal Si substrate having a thickness of 200 μm was anodized in an HF solution. The conditions of the anodization were as follows: applied voltage: 2.6 (V) current density: 30 (mA · cm −2 ) anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 1.6 (hour) Thickness of porous Si: 200 (μm) Porosity: 56 (%).
【0082】該P型(100)多孔質Si基板上にプラズマ
CVD法により、Siエピタキシャル層を 0.5μm低温
成長させた。堆積条件は、以下のとおりである: ガス: SiH4 高周波電力: 100 W 温度: 800 ℃ 圧力: 1 x 10-2 Torr 成長速度: 2.5 nm/sec 。On the P-type (100) porous Si substrate, a Si epitaxial layer was grown at a low temperature of 0.5 μm by a plasma CVD method. The deposition conditions are as follows: Gas: SiH 4 RF power: 100 W Temperature: 800 ° C. Pressure: 1 × 10 -2 Torr Growth rate: 2.5 nm / sec.
【0083】次に、このエピタキシャル層の表面に10
00Å厚の酸化層を形成し、その酸化表面に、表面に5
000Å厚の酸化層を形成したもう一方のSi基板を重
ね合わせ、酸素雰囲気中で800 ℃,0.5 時間加熱するこ
とにより、両者の基板は、強固に接合された。Next, 10 .ANG.
An oxide layer having a thickness of 00 mm is formed, and the oxidized surface is
The other Si substrate on which an oxide layer having a thickness of 000 mm was formed was overlaid and heated at 800 ° C. for 0.5 hour in an oxygen atmosphere, whereby both substrates were firmly joined.
【0084】その後、該貼り合わせた基板を49%弗酸
とアルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)で撹拌することなく選択エッチングした。6
5分後には、単結晶Si層だけが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基板は選択エッチングされ、完全に除去された。Then, the bonded substrate was mixed with a mixture of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide solution (10:
6:50) and selective etching was performed without stirring. 6
After 5 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched using the single crystal Si as a material for the etch stop, and completely removed.
【0085】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く65分後でも50
オングストローム以下程度であり、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)は実用
上無視できる膜厚減少である。すなわち、200ミクロ
ンの厚みをもった多孔質化されたSi基板は、除去さ
れ、SiO2 上に0.5 μm の厚みを持った単結晶Si層
が形成できた。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, even after 65 minutes.
Angstroms or less, the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches more than ten-fiveth power, and the etching amount (several tens of angstroms) in the non-porous layer is a practically negligible decrease in film thickness. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 μm was removed, and a single-crystal Si layer having a thickness of 0.5 μm was formed on SiO 2 .
【0086】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 the cross section with a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0087】上記単結晶シリコン層に、上記実施態様例
1に記載した様にして、常法によりNPN型バイポーラ
トランジスタ、Nチャネル電界効果トランジスタ及びP
チャネル電界効果トランジスタを作製し、相互接続する
ことにより、集積回路を作製した。An NPN type bipolar transistor, an N-channel field effect transistor and a P-type
An integrated circuit was fabricated by fabricating and interconnecting channel field effect transistors.
【0088】(実施例3)200ミクロンの厚みを持っ
たP型(100)単結晶Si基板をHF溶液中において陽極
化成を行った。陽極化成の条件は以下の通りであった: 印加電圧: 2.6 (V) 電流密度: 30 (mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF : H2O : C2H5OH =1:1:1 時間: 1.6 (時間) 多孔質Siの厚み: 200 (μm) Porosity: 56 (%) 。Example 3 A P-type (100) single crystal Si substrate having a thickness of 200 μm was anodized in an HF solution. The conditions of the anodization were as follows: applied voltage: 2.6 (V) current density: 30 (mA · cm −2 ) anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 1.6 (hour) Thickness of porous Si: 200 (μm) Porosity: 56 (%).
【0089】該P型(100)多孔質Si基板上にバイアス
スパッタ−法により、Siエピタキシャル層を0.5 ミク
ロン低温成長させた。堆積条件は、以下のとおりであ
る: RF周波数: 100 MHz 高周波電力: 600 W 温度: 300 ℃ Arガス圧力: 8 x 10-3 Torr 成長時間: 60 分 タ−ゲット直流バイアス: -200 V 基板直流バイアス: +5 V 。A 0.5 μm low-temperature Si epitaxial layer was grown on the P-type (100) porous Si substrate by bias sputtering. The deposition conditions are as follows: RF frequency: 100 MHz High frequency power: 600 W Temperature: 300 ° C. Ar gas pressure: 8 × 10 -3 Torr Growth time: 60 minutes Target DC bias: -200 V Substrate DC Bias: +5 V.
【0090】次に、このエピタキシャル層の表面に10
00Å厚の酸化層を形成し、その酸化表面に、表面に5
000Å厚の酸化層を形成したもう一方のSi基板を重
ね合わせ、酸素雰囲気中で800 ℃,0.5 時間加熱するこ
とにより、両者の基板は、強固に接合された。Next, the surface of the epitaxial layer is
An oxide layer having a thickness of 00 mm is formed, and the oxidized surface is
The other Si substrate on which an oxide layer having a thickness of 000 mm was formed was overlaid and heated at 800 ° C. for 0.5 hour in an oxygen atmosphere, whereby both substrates were firmly joined.
【0091】その後、該貼り合わせた基板を49%弗酸
とアルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)で撹拌することなく選択エッチングした。6
5分後には、単結晶Si層だけが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基板は選択エッチングされ、完全に除去された。Then, the bonded substrates were mixed with a mixture of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide solution (10:
6:50) and selective etching was performed without stirring. 6
After 5 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched using the single crystal Si as a material for the etch stop, and completely removed.
【0092】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く65分後でも50
オングストローム以下程度であり、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)は実用
上無視できる膜厚減少である。すなわち、200ミクロ
ンの厚みをもった多孔質化されたSi基板は、除去さ
れ、SiO2 上に0.5 μm の厚みを持った単結晶Si層
が形成できた。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution was extremely low, even after 65 minutes.
Angstroms or less, the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches more than ten-fiveth power, and the etching amount (several tens of angstroms) in the non-porous layer is a film thickness reduction that can be ignored in practical use. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 μm was removed, and a single-crystal Si layer having a thickness of 0.5 μm was formed on SiO 2 .
【0093】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 the cross-sectional observation with a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0094】上記単結晶シリコン層に、上記実施態様例
1に記載した様にして、常法によりNPN型バイポーラ
トランジスタ、Nチャネル電界効果トランジスタ及びP
チャネル電界効果トランジスタを作製し、相互接続する
ことにより、集積回路を作製した。The NPN type bipolar transistor, the N-channel field effect transistor and the P-type
An integrated circuit was fabricated by fabricating and interconnecting channel field effect transistors.
【0095】(実施例4)200ミクロンの厚みを持っ
たN型(100)単結晶Si基板をHF溶液中において陽極
化成を行った。陽極化成の条件は以下の通りであった: 印加電圧: 2.6 (V) 電流密度: 30 (mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF : H2O : C2H5OH =1:1:1 時間: 1.6 (時間) 多孔質Siの厚み: 200 (μm) Porosity: 56 (%) 。Example 4 An N-type (100) single-crystal Si substrate having a thickness of 200 μm was anodized in an HF solution. The conditions of the anodization were as follows: applied voltage: 2.6 (V) current density: 30 (mA · cm −2 ) anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 1.6 (hour) Thickness of porous Si: 200 (μm) Porosity: 56 (%).
【0096】該N型(100)多孔質Si基板上に液相成長
法により、Siエピタキシャル層を5ミクロン低温成長
させた。成長条件は、以下のとおりである: 溶媒: Sn 成長温度: 900℃ 成長雰囲気: H2 成長時間: 50分 。A Si epitaxial layer was grown on the N-type (100) porous Si substrate at a low temperature of 5 μm by a liquid phase growth method. The growth conditions are as follows: solvent: Sn growth temperature: 900 ° C. growth atmosphere: H 2 growth time: 50 minutes.
【0097】次に、このエピタキシャル層の表面に10
00Å厚の酸化層を形成し、その酸化表面に、表面に5
000Å厚の酸化層を形成したもう一方のSi基板を重
ね合わせ、酸素雰囲気中で800 ℃,0.5 時間加熱するこ
とにより、両者の基板は、強固に接合された。Next, 10 .ANG.
An oxide layer having a thickness of 00 mm is formed, and the oxidized surface is
The other Si substrate on which an oxide layer having a thickness of 000 mm was formed was overlaid and heated at 800 ° C. for 0.5 hour in an oxygen atmosphere, whereby both substrates were firmly joined.
【0098】その後、該貼り合わせた基板を49%弗酸
とアルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)で撹拌することなく選択エッチングした。6
5分後には、単結晶Si層だけが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基板は選択エッチングされ、完全に除去された。Then, the bonded substrate was mixed with a mixture of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide solution (10:
6:50) and selective etching was performed without stirring. 6
After 5 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched using the single crystal Si as a material for the etch stop, and completely removed.
【0099】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く65分後でも50
オングストローム以下程度であり、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)は実用
上無視できる膜厚減少である。すなわち、200ミクロ
ンの厚みをもった多孔質化されたSi基板は、除去さ
れ、SiO2 上に5 μmの厚みを持った単結晶Si層が
形成できた。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, even after 65 minutes.
Angstroms or less, the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches more than ten-fiveth power, and the etching amount (several tens of angstroms) in the non-porous layer is a film thickness reduction that can be ignored in practical use. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 μm was removed, and a single-crystal Si layer having a thickness of 5 μm was formed on SiO 2 .
【0100】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 observing the cross section with a transmission electron microscope, S
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0101】上記単結晶シリコン層に、上記実施態様例
1に記載した様にして、常法によりNPN型バイポーラ
トランジスタ、Nチャネル電界効果トランジスタ及びP
チャネル電界効果トランジスタを作製し、相互接続する
ことにより、集積回路を作製した。The NPN type bipolar transistor, the N channel field effect transistor and the P
An integrated circuit was fabricated by fabricating and interconnecting channel field effect transistors.
【0102】(実施例5)200ミクロンの厚みを持っ
たP型(100)単結晶Si基板をHF溶液中において陽極
化成を行った。陽極化成の条件は以下の通りであった: 印加電圧: 2.6 (V) 電流密度: 30 (mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF : H2O : C2H5OH =1:1:1 時間: 1.6 (時間) 多孔質Siの厚み: 200 (μm) Porosity: 56 (%) 。Example 5 A P-type (100) single crystal Si substrate having a thickness of 200 μm was anodized in an HF solution. The conditions of the anodization were as follows: applied voltage: 2.6 (V) current density: 30 (mA · cm −2 ) anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 1.6 (hour) Thickness of porous Si: 200 (μm) Porosity: 56 (%).
【0103】該P型(100)多孔質Si基板上に減圧CV
D法により、Siエピタキシャル層を1.0 ミクロン低温
成長させた。堆積条件は、以下のとおりである: ソ−スガス: SiH4 キャリヤ−ガス: H2 温度: 850 ℃ 圧力: 1 x 10-2 Torr 成長速度: 3.3 nm/sec 。The P-type (100) porous Si substrate was subjected to reduced pressure CV
By the method D, a Si epitaxial layer was grown at a low temperature of 1.0 μm. The deposition conditions are as follows: Source gas: SiH 4 Carrier gas: H 2 Temperature: 850 ° C. Pressure: 1 × 10 −2 Torr Growth rate: 3.3 nm / sec.
【0104】次に、このエピタキシャル層の表面に10
00Å厚の酸化層を形成し、その酸化表面に、表面に5
000Å厚の酸化層を形成したもう一方のSi基板を重
ね合わせ、酸素雰囲気中で800 ℃,0.5 時間加熱するこ
とにより、両者の基板は、強固に接合された。Next, 10 .ANG.
An oxide layer having a thickness of 00 mm is formed, and the oxidized surface is
The other Si substrate on which an oxide layer having a thickness of 000 mm was formed was overlaid and heated at 800 ° C. for 0.5 hour in an oxygen atmosphere, whereby both substrates were firmly joined.
【0105】その後、該貼り合わせた基板を49%弗酸
とアルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)で撹拌することなく選択エッチングした。6
5分後には、単結晶Si層だけが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基板は選択エッチングされ、完全に除去された。Then, the bonded substrate was mixed with a mixture of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide solution (10:
6:50) and selective etching was performed without stirring. 6
After 5 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched using the single crystal Si as a material for the etch stop, and completely removed.
【0106】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く65分後でも50
オングストローム以下程度であり、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)は実用
上無視できる膜厚減少である。すなわち、200ミクロ
ンの厚みをもった多孔質化されたSi基板は、除去さ
れ、SiO2 上に1.0 μm の厚みを持った単結晶Si層
が形成できた。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, even after 65 minutes.
Angstroms or less, the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches more than ten-fiveth power, and the etching amount (several tens of angstroms) in the non-porous layer is a film thickness reduction that can be ignored in practical use. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 μm was removed, and a single-crystal Si layer having a thickness of 1.0 μm was formed on SiO 2 .
【0107】ソ−スガスとして、SiH2Cl2 をもちいた場
合には、成長温度を数十度上昇させる必要があるが、多
孔質基板に特有な増速エッチング特性は、維持された。When SiH 2 Cl 2 was used as the source gas, it was necessary to raise the growth temperature by several tens of degrees, but the accelerated etching characteristic peculiar to the porous substrate was maintained.
【0108】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 observing the cross section with a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0109】上記単結晶シリコン層に、上記実施態様例
1に記載した様にして、常法によりNPN型バイポーラ
トランジスタ、Nチャネル電界効果トランジスタ及びP
チャネル電界効果トランジスタを作製し、相互接続する
ことにより、集積回路を作製した。The NPN type bipolar transistor, the N-channel field effect transistor and the P-type
An integrated circuit was fabricated by fabricating and interconnecting channel field effect transistors.
【0110】(実施例6)200ミクロンの厚みを持っ
たP型(100)Si基板上にCVD法により、Siエピタ
キシャル層を1ミクロン成長させた。堆積条件は、以下
のとおりである: 反応ガス流量: SiH2Cl2 1000 SCCM H2 230 リットル/min. 温度: 1080℃ 圧力: 80 Torr 時間: 2 min 。Example 6 A Si epitaxial layer was grown to 1 μm on a P-type (100) Si substrate having a thickness of 200 μm by CVD. The deposition conditions were as follows: Reactant gas flow rate: SiH 2 Cl 2 1000 SCCM H 2 230 liter / min. Temperature: 1080 ° C. Pressure: 80 Torr Time: 2 min.
【0111】この基板を50% のHF溶液中において陽極
化成を行った。この時の電流密度は、100mA/cm2で
あった。又、この時の多孔質化速度は、8.4μm/mi
n.であり200ミクロンの厚みを持ったP型(100)Si
基板全体は、24分で多孔質化された。前述したように
この陽極化成では、P型(100)Si基板のみが多孔質化
され、Siエピタキシャル層には変化がなかった。This substrate was anodized in a 50% HF solution. The current density at this time was 100 mA / cm 2 . At this time, the rate of making porous is 8.4 μm / mi.
n. P-type (100) Si with a thickness of 200 microns
The entire substrate was made porous in 24 minutes. As described above, in this anodization, only the P-type (100) Si substrate was made porous, and the Si epitaxial layer did not change.
【0112】次に、このエピタキシャル層の表面に10
00Å厚の酸化層を形成し、その酸化表面に、表面に5
000Å厚の酸化層を形成したもう一方のSi基板を重
ね合わせ、酸素雰囲気中で800 ℃,0.5 時間加熱するこ
とにより、両者の基板は、強固に接合された。Next, 10 .ANG.
An oxide layer having a thickness of 00 mm is formed, and the oxidized surface is
The other Si substrate on which an oxide layer having a thickness of 000 mm was formed was overlaid and heated at 800 ° C. for 0.5 hour in an oxygen atmosphere, whereby both substrates were firmly joined.
【0113】その後、該貼り合わせた基板を49%弗酸
とアルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)で撹拌することなく選択エッチングした。6
5分後には、単結晶Si層だけが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基板は選択エッチングされ、完全に除去された。Then, the bonded substrate was mixed with a mixture of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide solution (10:
6:50) and selective etching was performed without stirring. 6
After 5 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched using the single crystal Si as a material for the etch stop, and completely removed.
【0114】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く65分後でも50
オングストローム以下程度であり、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)は実用
上無視できる膜厚減少である。すなわち、200ミクロ
ンの厚みをもった多孔質化されたSi基板は、除去さ
れ、SiO2 上に1μmの厚みを持った単結晶Si層が
形成できた。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution was extremely low, even after 65 minutes.
Angstroms or less, the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches more than ten-fiveth power, and the etching amount (several tens of angstroms) in the non-porous layer is a film thickness reduction that can be ignored in practical use. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 μm was removed, and a single-crystal Si layer having a thickness of 1 μm was formed on SiO 2 .
【0115】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 observing the cross section with a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0116】上記単結晶シリコン層に、上記実施態様例
1に記載した様にして、常法によりNPN型バイポーラ
トランジスタ、Nチャネル電界効果トランジスタ及びP
チャネル電界効果トランジスタを作製し、相互接続する
ことにより、集積回路を作製した。An NPN bipolar transistor, an N-channel field effect transistor and a P-type
An integrated circuit was fabricated by fabricating and interconnecting channel field effect transistors.
【0117】(実施例7)200ミクロンの厚みを持っ
たP型(100)Si基板上にCVD法により、Siエピタキ
シャル層を5ミクロン成長させた。堆積条件は、以下の
とおりである: 反応ガス流量: SiH2Cl2 1000 SCCM H2 230 リットル/min. 温度: 1080℃ 圧力: 760 Torr 時間: 1 min 。Example 7 A 5 μm Si epitaxial layer was grown on a P-type (100) Si substrate having a thickness of 200 μm by CVD. The deposition conditions were as follows: Reactant gas flow rate: SiH 2 Cl 2 1000 SCCM H 2 230 liter / min. Temperature: 1080 ° C. Pressure: 760 Torr Time: 1 min.
【0118】このSi基板をHF溶液中において陽極化
成を行った。陽極化成の条件は以下の通りであった: 印加電圧: 2.6 (V) 電流密度: 30 (mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF : H2O : C2H5OH =1:1:1 時間: 1.6 (時間) 多孔質Siの厚み: 200 (μm) Porosity: 56 (%) 。This Si substrate was anodized in an HF solution. The conditions of the anodization were as follows: applied voltage: 2.6 (V) current density: 30 (mA · cm −2 ) anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 1.6 (hour) Thickness of porous Si: 200 (μm) Porosity: 56 (%).
【0119】前述したようにこの陽極化成では、P型
(100)Si基板のみが多孔質化され、Siエピタキシャ
ル層には変化がなかった。As described above, in this anodization, only the P-type (100) Si substrate was made porous, and the Si epitaxial layer did not change.
【0120】次に、このエピタキシャル層の表面に10
00Å厚の酸化層を形成し、その酸化表面に、表面に5
000Å厚の酸化層を形成したもう一方のSi基板を重
ね合わせ、酸素雰囲気中で800 ℃,0.5 時間加熱するこ
とにより、両者の基板は、強固に接合された。Next, 10 .ANG.
An oxide layer having a thickness of 00 mm is formed, and the oxidized surface is
The other Si substrate on which an oxide layer having a thickness of 000 mm was formed was overlaid and heated at 800 ° C. for 0.5 hour in an oxygen atmosphere, whereby both substrates were firmly joined.
【0121】その後、該貼り合わせた基板を49%弗酸
とアルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)で撹拌することなく選択エッチングした。6
5分後には、単結晶Si層だけが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基板は選択エッチングされ、完全に除去された。Then, the bonded substrate was mixed with a mixture of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide solution (10:
6:50) and selective etching was performed without stirring. 6
After 5 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched using the single crystal Si as a material for the etch stop, and completely removed.
【0122】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く65分後でも50
オングストローム以下程度であり、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)は実用
上無視できる膜厚減少である。すなわち、200ミクロ
ンの厚みをもった多孔質化されたSi基板は、除去さ
れ、SiO2 上に5μmの厚みを持った単結晶Si層が
形成できた。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, even after 65 minutes.
Angstroms or less, the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches more than ten-fiveth power, and the etching amount (several tens of angstroms) in the non-porous layer is a film thickness reduction that can be ignored in practical use. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 μm was removed, and a single-crystal Si layer having a thickness of 5 μm was formed on SiO 2 .
【0123】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.
【0124】上記単結晶シリコン層に、上記実施態様例
1に記載した様にして、常法によりNPN型バイポーラ
トランジスタ、Nチャネル電界効果トランジスタ及びP
チャネル電界効果トランジスタを作製し、相互接続する
ことにより、集積回路を作製した。The NPN bipolar transistor, the N-channel field effect transistor and the P-channel
An integrated circuit was fabricated by fabricating and interconnecting channel field effect transistors.
【0125】(実施例8)200ミクロンの厚みを持っ
たP型(100)Si基板表面にプロトンのイオン注入によ
って、N型Si層を1ミクロン形成した。H+ 注入量
は、5 X 1015(ions/cm2)であった。Example 8 An N-type Si layer having a thickness of 1 μm was formed on the surface of a P-type (100) Si substrate having a thickness of 200 μm by ion implantation of protons. The H + injection volume was 5 × 10 15 (ions / cm 2 ).
【0126】この基板を50% のHF溶液中において陽極
化成を行った。この時の電流密度は、100mA/cm2で
あった。又、この時の多孔質化速度は、8.4μm/mi
n.であり200ミクロンの厚みを持ったP型(100)Si
基板全体は、24分で多孔質化された。前述したように
この陽極化成では、P型(100)Si基板のみが多孔質化
され、N型Si層には変化がなかった。The substrate was anodized in a 50% HF solution. The current density at this time was 100 mA / cm 2 . At this time, the rate of making porous is 8.4 μm / mi.
n. P-type (100) Si with a thickness of 200 microns
The entire substrate was made porous in 24 minutes. As described above, in this anodization, only the P-type (100) Si substrate was made porous, and the N-type Si layer did not change.
【0127】次に、このN型Si層の表面に1000Å
厚の酸化層を形成し、その酸化表面に、表面に5000
Å厚の酸化層を形成したもう一方のSi基板を重ね合わ
せ、酸素雰囲気中で800 ℃,0.5 時間加熱することによ
り、両者の基板は、強固に接合された。Next, the surface of the N-type Si layer is 1000 °
A thick oxide layer is formed, and on the oxidized surface, 5000
(4) The other Si substrate on which the thick oxide layer was formed was overlaid and heated at 800 ° C. for 0.5 hour in an oxygen atmosphere, whereby both substrates were firmly joined.
【0128】その後、該貼り合わせた基板を49%弗酸
とアルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)で撹拌することなく選択エッチングした。6
5分後には、単結晶Si層だけが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基板は選択エッチングされ、完全に除去された。Thereafter, the bonded substrate was mixed with a mixture of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide solution (10:
6:50) and selective etching was performed without stirring. 6
After 5 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched using the single crystal Si as a material for the etch stop, and completely removed.
【0129】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く65分後でも50
オングストローム以下程度であり、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)は実用
上無視できる膜厚減少である。すなわち、約200ミク
ロンの厚みをもった多孔質化されたSi基板は、除去さ
れ、SiO2 上に1μm の厚みを持った単結晶Si層が
形成できた。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution was extremely low, even after 65 minutes.
Angstroms or less, the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches more than ten-fiveth power, and the etching amount (several tens of angstroms) in the non-porous layer is a practically negligible decrease in film thickness. That is, the porous Si substrate having a thickness of about 200 μm was removed, and a single-crystal Si layer having a thickness of 1 μm was formed on SiO 2 .
【0130】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 observing the cross section with a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0131】上記単結晶シリコン層に、上記実施態様例
1に記載した様にして、常法によりNPN型バイポーラ
トランジスタ、Nチャネル電界効果トランジスタ及びP
チャネル電界効果トランジスタを作製し、相互接続する
ことにより、集積回路を作製した。An NPN-type bipolar transistor, an N-channel field-effect transistor and a P-type
An integrated circuit was fabricated by fabricating and interconnecting channel field effect transistors.
【0132】(実施例9)500ミクロンの厚みを持っ
たP型(100)単結晶Si基板を50% のHF溶液中におい
て陽極化成を行った。この時の電流密度は、10mA/c
m2であった。10分で、表面に20ミクロンの厚みを持
った多孔質層が形成された。該P型(100)多孔質Si基
板上に減圧CVD法により、Siエピタキシャル層を
0.5ミクロン低温成長させた。堆積条件は、以下のと
おりである: 反応ガス流量: SiH2Cl2 0.6 リットル/min. H2 100 リットル/min. 温度: 850℃ 圧力: 50 Torr 成長速度: 0.1 μm/min 。Example 9 A P-type (100) single crystal Si substrate having a thickness of 500 μm was anodized in a 50% HF solution. The current density at this time is 10 mA / c
It was m 2. In 10 minutes, a porous layer having a thickness of 20 microns was formed on the surface. On the P-type (100) porous Si substrate, a Si epitaxial layer was grown at a low temperature of 0.5 μm by a low pressure CVD method. The deposition conditions are as follows: Reaction gas flow rate: SiH 2 Cl 2 0.6 l / min. H 2 100 l / min. Temperature: 850 ° C. Pressure: 50 Torr Growth rate: 0.1 μm / min.
【0133】次に、このエピタキシャル層の表面を50
nm熱酸化した。該熱酸化膜の表面に、表面に0.8μ
m厚の酸化層を形成したもう一方のSi基板を重ね合わ
せ、酸素雰囲気中で900 ℃,1.5 時間加熱することによ
り、両者の基板は、強固に接合された。Next, the surface of this epitaxial layer was
nm. 0.8 μm on the surface of the thermal oxide film
The other Si substrate on which the m-thick oxide layer was formed was overlaid and heated at 900 ° C. for 1.5 hours in an oxygen atmosphere, whereby the two substrates were firmly joined.
【0134】次いで、Si基板の裏面から研磨により4
90μm除去して多孔質層を表出させた。Next, polishing was performed on the back surface of the Si substrate by polishing.
By removing 90 μm, the porous layer was exposed.
【0135】その後、該貼り合わせた基板を49%弗酸
とアルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)で撹拌することなく選択エッチングした。1
5分後には、単結晶Si層だけが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基板は選択エッチングされ、完全に除去された。Thereafter, the bonded substrate was mixed with a mixture of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide solution (10:
6:50) and selective etching was performed without stirring. 1
After 5 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched using the single crystal Si as a material for the etch stop, and completely removed.
【0136】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く15分後でも50
オングストローム以下程度であり、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)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 was extremely low, even after 15 minutes.
Angstroms or less, the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches more than ten-fiveth power, and the etching amount (several tens of angstroms) in the non-porous layer is a practically negligible decrease in film thickness.
【0137】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.
【0138】上記単結晶シリコン層に、上記実施態様例
1に記載した様にして、常法によりNPN型バイポーラ
トランジスタ、Nチャネル電界効果トランジスタ及びP
チャネル電界効果トランジスタを作製し、相互接続する
ことにより、集積回路を作製した。The NPN bipolar transistor, the N-channel field effect transistor and the P-type
An integrated circuit was fabricated by fabricating and interconnecting channel field effect transistors.
【0139】(実施例10)200ミクロンの厚みを持
ったP型(100)Si基板上にCVD法により、Siエピ
タキシャル層を1ミクロン成長させた。堆積条件は、以
下のとおりである: 反応ガス流量: SiH2Cl2 1000 SCCM H2 230 リットル/min. 温度: 1080℃ 圧力: 80 Torr 時間: 2 min 。(Example 10) A 1-micron Si epitaxial layer was grown on a P-type (100) Si substrate having a thickness of 200 microns by CVD. The deposition conditions were as follows: Reactant gas flow rate: SiH 2 Cl 2 1000 SCCM H 2 230 liter / min. Temperature: 1080 ° C. Pressure: 80 Torr Time: 2 min.
【0140】この基板を50% のHF溶液中において陽極
化成を行った。この時の電流密度は、100mA/cm2で
あった。又、このときの多孔質化速度は、8.4μm/
minであり、200ミクロンの厚みを持ったP型(100)
Si基板全体は、24分で多孔質化された。前述したよ
うにこの陽極化成では、P型(100)Si基板のみが多孔
質化され、Siエピタキシャル層には変化がなかった。The substrate was anodized in a 50% HF solution. The current density at this time was 100 mA / cm 2 . At this time, the rate of making porous is 8.4 μm /
min, P-type (100) with a thickness of 200 microns
The entire Si substrate was made porous in 24 minutes. As described above, in this anodization, only the P-type (100) Si substrate was made porous, and the Si epitaxial layer did not change.
【0141】次に、このエピタキシャル層の表面に、表
面に0.8μm厚の酸化層を形成したもう一方のSi基
板を重ね合わせ、酸素雰囲気中で900 ℃,1.5 時間加熱
することにより、両者の基板は、強固に接合された。Next, another Si substrate having an oxide layer having a thickness of 0.8 μm formed on the surface of the epitaxial layer was superimposed and heated at 900 ° C. for 1.5 hours in an oxygen atmosphere. The substrate was firmly bonded.
【0142】その後、該貼り合わせた基板を49%弗酸
とアルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)で撹拌することなく選択エッチングした。6
5分後には、単結晶Si層だけが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基板は選択エッチングされ、完全に除去された。Thereafter, the bonded substrate was mixed with a mixture of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide solution (10:
6:50) and selective etching was performed without stirring. 6
After 5 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched using the single crystal Si as a material for the etch stop, and completely removed.
【0143】非多孔質Si単結晶の該エッチング液にた
いするエッチング速度は、極めて低く65分後でも50
オングストローム以下程度であり、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)は実用
上無視できる膜厚減少である。すなわち、200ミクロ
ンの厚みをもった多孔質化されたSi基板は、除去さ
れ、SiO2 上に1μmの厚みを持った単結晶Si層が
形成できた。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution was extremely low, even after 65 minutes.
Angstroms or less, the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches more than ten-fiveth power, and the etching amount (several tens of angstroms) in the non-porous layer is a practically negligible decrease in film thickness. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 μm was removed, and a single-crystal Si layer having a thickness of 1 μm was formed on SiO 2 .
【0144】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.
【0145】上記単結晶シリコン層に、上記実施態様例
1に記載した様にして、常法によりNPN型バイポーラ
トランジスタ、Nチャネル電界効果トランジスタ及びP
チャネル電界効果トランジスタを作製し、相互接続する
ことにより、集積回路を作製した。An NPN bipolar transistor, an N-channel field effect transistor, and a P-type bipolar transistor are formed on the single-crystal silicon layer by a conventional method as described in the first embodiment.
An integrated circuit was fabricated by fabricating and interconnecting channel field effect transistors.
【0146】[0146]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明による半導
体装置は、多孔質基体を選択的に除去することにより絶
縁性基体上に形成された良質なる単結晶層に素子を作製
するので、高性能のパイポーラトランジスタと電界効果
トランジスタとにより構成される集積回路が得られる。
即ち、基体とコレクタとの間の容量が少なくα線による
ソフトエラー等のないバイポーラトランジスタと、浮遊
容量が少なくラッチアップ現象等のない電界効果トラン
ジスタとを作製でき、これらを適宜組み合わせることよ
り、高速動作が可能となる等SOIとしての種々の長所
を発揮し得る集積回路を低価格で提供することが可能と
なる。As described above in detail, in the semiconductor device according to the present invention, the element is formed on the high-quality single crystal layer formed on the insulating substrate by selectively removing the porous substrate. An integrated circuit composed of high performance bipolar transistors and field effect transistors is obtained.
That is, a bipolar transistor having a small capacitance between the base and the collector and having no soft error due to α rays and a field effect transistor having a small stray capacitance and having no latch-up phenomenon can be manufactured. It is possible to provide an integrated circuit that can exhibit various advantages as an SOI, such as being capable of operation, at a low price.
【図1】本発明による半導体装置の一構成例を示す部分
断面図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing one configuration example of a semiconductor device according to the present invention.
【図2】図1の半導体装置の基板の作製方法を示す工程
図である。FIG. 2 is a process chart showing a method for manufacturing a substrate of the semiconductor device in FIG. 1;
【図3】多孔質Siと非多孔質Siのエッチング特性を
示す図である。FIG. 3 is a diagram showing etching characteristics of porous Si and non-porous Si.
【図4】多孔質Siと非多孔質Siのエッチング特性を
示す図である。FIG. 4 is a diagram showing etching characteristics of porous Si and non-porous Si.
【図5】多孔質Siと非多孔質Siのエッチング特性を
示す図である。FIG. 5 is a diagram showing etching characteristics of porous Si and non-porous Si.
【図6】多孔質Siと非多孔質Siのエッチング特性を
示す図である。FIG. 6 is a diagram showing etching characteristics of porous Si and non-porous Si.
【図7】多孔質Siと非多孔質Siのエッチング特性を
示す図である。FIG. 7 is a diagram showing etching characteristics of porous Si and non-porous Si.
【図8】多孔質Siと非多孔質Siのエッチング特性を
示す図である。FIG. 8 is a diagram showing etching characteristics of porous Si and non-porous Si.
【図9】多孔質Siと非多孔質Siのエッチング特性を
示す図である。FIG. 9 is a diagram showing etching characteristics of porous Si and non-porous Si.
【図10】多孔質Siと非多孔質Siのエッチング特性
を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing etching characteristics of porous Si and non-porous Si.
【図11】図1の半導体装置のバイポーラトランジスタ
の作製方法を示す工程図である。11 is a process chart showing a method for manufacturing the bipolar transistor of the semiconductor device in FIG. 1;
【図12】図1の半導体装置の電界効果トランジスタの
作製方法を示す工程図である。12 is a process chart illustrating a method for manufacturing the field-effect transistor of the semiconductor device in FIG. 1;
【図13】図1の半導体装置の回路構成を示す図であ
る。FIG. 13 is a diagram illustrating a circuit configuration of the semiconductor device of FIG. 1;
【図14】図1の半導体装置の基板の作製方法を示す工
程図である。14 is a process chart illustrating a method for manufacturing the substrate of the semiconductor device in FIG. 1;
2 Si基板 4 絶縁物層 6,8,10 島状単結晶層 12 Si酸化膜 14 絶縁層 16 ベース電極 18 エミッタ電極 20 コレクタ電極 22,32 ゲート酸化膜 24,34 ゲート 26,36 ソース電極 28,38 ドレイン電極 30,40 ゲート電極 52 Si基板 54 単結晶Si層 56 酸化層 58 Si基板 60 絶縁物層 72 Si基板 73 多孔質Si基板 74 単結晶Si層 76 Si基板 78 絶縁物層 BT バイポーラトランジスタ NFET,PFET 電界効果トランジスタ 2 Si substrate 4 Insulator layer 6, 8, 10 Island-shaped single crystal layer 12 Si oxide film 14 Insulating layer 16 Base electrode 18 Emitter electrode 20 Collector electrode 22, 32 Gate oxide film 24, 34 Gate 26, 36 Source electrode 28, Reference Signs List 38 Drain electrode 30, 40 Gate electrode 52 Si substrate 54 Single crystal Si layer 56 Oxide layer 58 Si substrate 60 Insulator layer 72 Si substrate 73 Porous Si substrate 74 Single crystal Si layer 76 Si substrate 78 Insulator layer BT Bipolar transistor NFET , PFET field effect transistor
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8249 H01L 21/336 H01L 27/06 H01L 27/12 H01L 29/786 Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/8249 H01L 21/336 H01L 27/06 H01L 27/12 H01L 29/786
Claims (1)
ンジスタとを有する半導体装置において、前記バイポー
ラトランジスタ及び電界効果トランジスタは絶縁性基体
上に形成されており、且つこれらバイポーラトランジス
タ及び電界効果トランジスタの活性領域を構成する単結
晶層は、多孔質単結晶半導体層と非多孔質単結晶半導体
層とを有する第1の基体と、第2の基体とを絶縁層を介
して前記非多孔質単結晶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た後、前記多層構造
体から前記多孔質単結晶半導体層を除去して得られた単
結晶層であることを特徴とする、半導体装置。1. A semiconductor device having a bipolar transistor and a field-effect transistor, wherein the bipolar transistor and the field-effect transistor are formed on an insulating substrate, and form active regions of the bipolar transistor and the field-effect transistor. The single crystal layer includes a porous single crystal semiconductor layer and a non-porous single crystal semiconductor layer.
A first base having a layer and a second base via an insulating layer.
The multi-layer in which the non-porous single-crystal semiconductor layer is located inside
After bonding so that a structure is obtained , the multilayer structure
A semiconductor device, which is a single crystal layer obtained by removing the porous single crystal semiconductor layer from a body .
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-
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