[发明专利]热氧化异种复合基板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过对在玻璃、石英、蓝宝石等的处理基板上形成了单晶硅膜的异种复合基板进行热氧化处理而得到的热氧化异种复合基板及其制造方法。

背景技术

为了减少寄生电容，实现器件的高速化，已广泛使用绝缘体上硅(SOI(Silicon on insulator))晶片。该SOI晶片中，石英上硅(SOQ(Silicon on Quartz))、蓝宝石上硅(SOS(Silicon on Sapphire))这样的处理晶片由绝缘透明晶片构成的晶片受到关注。期待SOQ在利用了石英的高透明性的光电子学关系、或利用了低的介电损耗的高频器件中的应用。SOS由于处理晶片由蓝宝石构成，因此除了高透明性、低介电损耗以外，还具有对于石英未能获得的高热导率，因此期待在伴有发热的高频器件中的应用。

为了层叠具有高品质的单晶，由块体的硅晶片采用贴合-转印法形成硅薄膜是理想的。开发了在R面的蓝宝石上使硅层异质外延生长的方法，在玻璃上使非单晶硅生长、然后采用激光退火等提高结晶性的CG硅等，但可以说不存在胜过贴合法的方法。

但是，对于异种材料形成的贴合晶片(例：SOQ、SOS、SOG等)，担心工艺中诱发的缺陷。具体地，通常的器件工艺中包含用于形成栅极氧化膜的超过850℃的高温处理等。对于这些异种材料贴合基板(以下称为异种复合基板)，通过实施这样的高温工艺，硅薄膜受到强的压缩-拉伸应力，有时产生各种缺陷(微小的裂纹等)。其原因在于，异种复合基板在称为处理基板的支持基板与上层的硅薄膜之间存在大的膨胀系数之差，因此可以说是异种复合基板的本质上的问题。

发明内容

发明要解决的课题

本发明鉴于上述实际情况而进行，其目的在于提供为了形成氧化膜而进行了超过850℃的高温处理后使微小裂纹等缺陷尽可能减少的热氧化异种复合基板及其制造方法。

用于解决课题的手段

本发明人为了实现上述目的，反复深入研究，结果发现，在对转印了硅薄膜的绝缘透明晶片(石英、玻璃、蓝宝石等)施以超过850℃的高温工艺前，施加也应称为中间的热处理的热处理，使该中间的热处理的温度为650℃以上850℃以下是有效的。

即，该中间的热处理是用于通过将中间热处理(650℃以上850℃以下)介入从而使因超过850℃的高温处理而显现的缺陷减少的处理。也可称为使局部存在的应力在晶片全部表面中平均化的处理。对于局部存在的应力的原因，推测处理基板具有的材料的变形、疏密、贴合工艺的面内不均一等是原因所在。

此外，该中间的热处理是用于将贴合界面的贴合强度在到达上述高温处理温度前充分地提高，即使硅薄膜受到了强的应力时也不产生剥离、错位的处理。

而且，通过在经过该中间热处理后实施氧化等高温处理，能够减少氧化后的缺陷数。

因此，本发明提供下述热氧化异种复合基板及其制造方法。

[1]

热氧化异种复合基板，是在处理基板上具有单晶硅膜的异种复合基板，通过在实施超过850℃的热氧化处理前施加650℃～850℃的中间热处理，然后在超过850℃的温度下实施热氧化处理而得到。

[2]

[1]所述的热氧化异种复合基板，其特征在于，处理基板为玻璃、石英、蓝宝石的任一种。

[3]

[1]或[2]所述的热氧化异种复合基板，其特征在于，在处理基板与单晶硅膜之间存在埋入氧化膜。

[4]

[1]～[3]的任一项所述的热氧化异种复合基板，其特征在于，中间热处理的气氛是氩、氮、氧、氢、氦、或将非活性气体与氧混合而成的气氛。

[5]

[1]～[4]的任一项所述的热氧化异种复合基板，其特征在于，处理基板的热膨胀系数在400℃以下为0.54ppm以上7.4ppm以下。

[6]

[5]所述的热氧化异种复合基板，其特征在于，处理基板为蓝宝石，蓝宝石晶片的膨胀系数在室温～400℃下为7.4ppm以下。

[7]

热氧化异种复合基板的制造方法，其特征在于，对于在处理基板上具有单晶硅膜的异种复合基板施加650～850℃的中间热处理后，在超过850℃的温度下实施热氧化处理。

[8]

[7]所述的热氧化异种复合基板的制造方法，其特征在于，处理基板为玻璃、石英、蓝宝石的任一种。

[9]

[7]或[8]所述的热氧化异种复合基板的制造方法，其特征在于，异种复合基板在处理基板与单晶硅膜之间存在埋入氧化膜。