[发明专利]用于制造SOI基板及半导体器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造具有所谓的SOI结构的绝缘体上硅(SOI)基 板的方法以及用于制造具有SOI结构的半导体器件的方法，在SOI结构中半 导体层设置于绝缘表面上的。

背景技术

已经开发出了使用在绝缘表面上具有薄的单晶半导体层的称为绝缘体 上硅(以下也称为SOI)的半导体基板来代替通过将单晶半导体晶锭切成薄 片制造的硅晶片的集成电路。使用SOI基板的集成电路因为晶体管的漏极与 基板之间的寄生电容被减小、且该半导体集成电路的性能得到改进而正在 引起人们的注意。

作为一种用于制造SOI基板的方法，已知的有氢离子注入分离法(例如， 参见专利文献1：日本公开专利申请No.2000-124092)。氢离子注入分离法 是一种将氢离子注入到硅晶片中以在距离硅晶片表面预定深度处形成损伤 层，然后将该硅晶片在损伤层处分离，籍此将薄硅层结合到另一硅晶片上 的方法。除用于硅层分离的热处理之外，必须要在氧化气氛中执行热处理 以在硅层上形成氧化膜、除去该氧化膜、并在1000℃～1300℃执行热处理 以增大结合强度。

另一方面，还披露过一种其中诸如高耐热性的玻璃基板之类的绝缘基 板配有硅层的半导体器件(例如，参见参考文献2：日本公开专利申请No. H11-163363)。此半导体器件具有其中畸变点大于或等于750℃的晶化玻璃 的整个表面受绝缘硅膜保护，而通过氢离子注入分离法获得的硅层被附连 到该绝缘硅膜上的结构。

发明内容

在被执行以形成损伤层的离子辐照步骤中，硅层经离子辐照而损伤。 在增大硅层与支撑基板之间的结合强度的热处理中，由离子辐照步骤造成 的硅层损伤得到修复。

然而，在诸如玻璃基板之类的具有低耐热温度的基板用作支撑基板时， 不能执行大于或等于1000℃的热处理，由以上离子辐照步骤造成的硅层损 伤就不能得到充分修复。

在常规氢离子注入分离法中，在将硅层从硅晶片分离之后，需要化学 机械抛光(CMP)工艺以平坦化该分离表面，并将该硅层减薄到预定厚度。 因此，常规SOI基板不适于面积的增大，而且存在妨碍提高生产率和降低制 造成本的因素。

考虑到上述问题，本发明的一个目的是提供一种用于制造在其中使用 诸如玻璃基板之类的具有低耐热温度的基板的SOI基板的方法。此外，本发 明的另一目的是制造使用这种SOI基板的高可靠性半导体器件。

用离子从一个表面对半导体晶片进行辐照以形成损伤层。然后，在该 半导体晶片的一个表面上形成一个绝缘层，且将支撑基板的一个表面结合 到形成于该半导体晶片上的绝缘层，然后执行热处理，以使支撑基板和半 导体晶片相互结合。其次，该半导体晶片在该半导体层保留在该支撑基板 的一个表面上的状态下在该损伤层处分离。在那之后，用湿法刻蚀法对该 半导体层进行蚀刻，且用激光束对其进行辐照。

更进一步地，在用激光束对该半导体层进行辐照之后，可执行干法刻 蚀和湿法刻蚀中的一种或这两种刻蚀的组合。

通过在半导体晶片中形成损伤层并将该半导体晶片在该损伤层位置分 离，一个半导体层被转移到了支撑基板上，对该半导体层进行湿法刻蚀法 蚀刻和离子束辐照，籍此可制造出具有晶体缺陷减少且平坦度高的半导体 层的SOI基板。更进一步地，可制造出在其中使用诸如玻璃基板之类的具有 低耐热温度的基板的SOI基板。此外，可制造出使用这种SOI基板的高可靠 性半导体器件。

通过使用包含于这种SOI基板中的半导体层，可以高成品率制造包括各 种半导体元件、存储元件、集成电路或之类的具有高性能和高可靠性的半 导体器件。

附图说明

在附图中：

图1A～图1D是示出一种用于制造根据本发明的SOI基板的方法的视 图；

图2A～图2C是示出一种用于制造根据本发明的SOI基板的方法的视 图；

图3A～图3C是示出一种用于制造根据本发明的SOI基板的方法的视 图；

图4A～图4D是示出一种用于制造根据本发明的SOI基板的方法的视 图；

图5是示出一种用于制造根据本发明的SOI基板的方法的视图；

图6A～图6E是示出一种用于制造根据本发明的半导体器件的方法的 视图；