腐蚀多孔硅用的腐蚀液以及使用该腐蚀液的腐蚀方法技术

本发明专利技术是关于多孔硅腐蚀液，使用该腐蚀液的腐蚀方法以及使用该腐蚀液制作半导体基片的方法，其优点在于，提供不给半导体工艺带来不良影响、不腐蚀非多孔硅、并能高效率、均匀地对多孔硅进行化学腐蚀的腐蚀液，该腐蚀液可以是氢氟酸；制作半导体基片的制造方法包括如下工序：形成具有非多孔硅单晶层和多孔硅层的衬底，将有绝缘性材料表面的衬底接合在该单晶层的表面上，用浸入氢氟酸的方法腐蚀除去多孔硅层。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于多孔硅腐蚀液、使用该腐蚀液的腐蚀方法以及使用该腐蚀液制作半导体基片的方法。更具体地说，就是关于适用于籍助介质隔离或在绝缘体上形成单晶半导体层的电子器件、集成电路的半导体基片的制作方法。绝缘体上形成单晶硅半导体层，作为绝缘体上外延硅(SOI)技术是众所周知的。因为采用这种SOI技术的器件具有采用体硅衬底制作普通的硅集成电路时所达不到的种种优越性，所以获得了许多成功的研究。这就是说，利用SOI技术可获得如下这些优点1 因易于实现介质隔离，可提高集成度;2 抗辐射性能良好;3 杂散电容低，能实现高速度;4 可省去阱的工序;5 可防止闩锁效应(Latch up);6 依靠薄膜工艺可作成全耗尽型晶体管。为实现上述这些器件特性方向的许多优点，近数十年来一直在对形成SOI结构的方法进行研究。这方面的内容在专题论文“非单晶绝缘体上外延单晶硅(Single-crystal silicon on non-single-crystal insulators)”(G.W.Cullen编写，Journal of CrystalGrewth.vol.63，no.3.1983 pp429-590)中有综述介绍。过去公知的是在单晶蓝宝石衬底上，用硅的CVD(化学汽相淀积)法进行异质外延，形成所谓的蓝宝石上外延硅(SOS)，作为最成熟的SOI技术虽然取得了初步的成功，但由于硅层与下面的蓝宝石衬底的界面的晶格不匹配而发生大量的晶体缺陷，因由蓝宝石衬底有铝向硅层混入，而且更由于衬底价格昂贵以及大面积化缓慢，一直防碍其广泛应用。近几年来，在进行实现不使用蓝宝石衬底的SOI结构的尝试。这方面的努力可大致分为以下二类1 在单晶硅衬底作表面氧化处理后开窗孔，使部分硅片显露出来，以这部分作为籽晶朝横向进行外延生长，从而在氧化硅(SiO2)面上形成单晶硅层(在此种情况下，氧化硅面上同时产生硅淀积);2 将单晶硅衬底本身作为活性层，在其下部形成氧化硅(采用这种方法，不会发生硅层淀积);作为实现上述1的手段，现在已知的有籍助CVD工艺、直接地横向外延生长单晶硅的方法;淀积非晶硅，利用热处理进行固相横向外延生长方法;将电子束、激光等能量束聚焦，对非晶或多晶硅层进行照射，依靠熔融再结晶使氧化硅面上生长单晶硅层的方法;以及利用棒状加热器作带状熔区扫描方法(区熔再结晶)。上述这些方法虽然各自有其优缺点，但均在其控制性、生产效率、均匀性、品质方面尚存在诸多问题，因而还没有达到工业实用水平。比如说，采用CVD法时，为使薄膜平坦必然会因氧化处理而带来一些牺牲;而在固相生长法中，其晶体性能不好。另外，在能量束退火法中，则因需进行能量束聚焦扫描而存在处理时间的长短、对能量束重叠状况、以及焦点调整等控制上的问题。其中，区熔再结晶法虽然最为成熟，并正进行较大规模集成电路的试生产，但依然由于多半存在有次晶界等晶体缺陷，而无法形成少数载流子器件。上述方法2中，不用硅衬底作为外延生长的籽晶的方法，列举如下几种1、在表面上各向异性地腐蚀成V形沟的单晶硅衬底上形成氧化膜，在该氧化膜上淀积与硅衬底同样厚度的多晶硅层，然后从硅衬底的背面进行研磨，以形成在厚的多晶硅层上由V形沟所包围着的被介质隔离开的单晶硅区。这种作法，虽然结晶性优良，在淀积数百微米厚多晶硅的工序，及对单晶硅衬底从背面研磨，仅保留隔离开的硅活性层的工序中存在着控制性和生产效率方面等问题。2、被称之为离子注入氧的分离法(SIMOX-Separation by ion implanted oxygen)的系依靠将氧离子注入单晶硅衬底中来形成氧化硅层的方法，由于其硅处理和匹配性良好成为当前最成熟的手段。但是，因为此时要形成氧化硅层必须注入1018ions/cm2以上的氧离子，注入时间很长，难以提高生产效率，而且晶片成本很高。另外，残留有很多结晶缺陷，以工业上的观点看，尚未达到能充分地制作少数载流子器件的质量。3、籍助以多孔硅氧化处理进行介质隔离来形成SOI结构的方法。此法是利用在P型单晶硅衬底表面上用质子离子注入N型硅层(见ィマィ(今井)等，J.Crystal Growth，vol.63，1983，p547)，或者由外延生长和刻成图形作成岛状，由表面包围住这种硅岛，利用在HF溶液中进行阳极化方法，仅使P型硅衬底多孔化，然后由增速氧化来将N型硅岛作介质隔离。采用这一方法时，被隔离的硅区域是在器件工序之前确定的，因而存在着限制器件设计自由度方面的问题。因此，透光衬底对于构成用作光敏元件的接触传感器及投影式液晶图象显示装置方面是有重要意义的。然而，在要进一步提高传感器及显示装置的象素密度、分辨率和清晰度时，就必须有性能极好的驱动元件。因此，作为被设置在透光衬底上的元件也就必须采用结晶性能良好的单晶层来实现。但是，在类似玻璃之类的透光衬底上通常反映其结晶结构的无序性，即使仅只淀积硅层，也只能形成非晶体、较好一点也只能形成多晶层，不能作成高性能器件。这样，由于衬底晶体结构是非晶的，因而即使仅仅淀积硅层，也得不到优质的单晶层。由于非晶硅和多晶硅是具有许多这类缺陷的晶体结构，要实现当前或今后所需要的足够性能的驱动元件是困难的。而且，不管采用上述单晶衬底的哪一种方法都不适宜于在透光衬底上实现优质单晶层。本专利技术的专利技术人之一米原隆夫为解决上述存在的问题，在先前的专利申请案特愿平2-206548号中提出了下面这一方案。亦即在特愿平2-206548号申请案中揭示的一种形成半导体基片的方法专利技术，其特征在于在此半导体基片的形成方法中，先形成具有非多孔质的半导体单晶层和多孔质的半导体层的衬底，然后将该单晶层的表面与具有绝缘材料表面的衬底相结合，再籍助腐蚀将多孔半导体层除去。本专利技术是为了进一步完善先前提出的方案的专利申请特愿平2-206548。在特愿平2-206548号申请中，阐明了包括利用有选择地腐蚀过程来除去多孔硅的工序的半导体衬底形成方法。下面对多孔硅加以说明。多孔硅是Uhlir等于1956年在对半导体作电解研磨的研究过程中发现的(见A.Uhlir，Bell Syst.Tech.J.vol.35，1956，p333)。此外，ウナガミ(海上)等人对阳极化过程中的硅的熔解反应进行了研究，在HF溶液中硅的阳极反应中，空穴是必须的，对该反应的报告如下(见ウナガミJ.Electrochem.Soc.vol.127，1980，p476)或者其中，e+和e-分别表示空穴和电子。而n和λ分别为熔解1硅原子所需的空穴数，在满足n＞2或λ＞4的条件的情况下，形成多孔硅。这样，在要制作多孔硅时，必须有空穴，与N型硅相比，P型硅容易变为多孔硅。不过，在N型硅若注入空穴，也发现能变为多孔硅(见R.P.Holmstrom & J.Y.Chi，Appl.Phys.Lett，vol.42，p386，1983)。与单晶硅密度2.33g/cm3相对照，这种多孔硅层在使HF溶液浓度作50-20%范围变化时，其密度可在1.1-0.6g/cm3范围内变化。如通过透视电子显微镜观察，可发现这种多孔硅层形成有平均直径约600 的小孔。这一密度与单晶硅相比，尽管不足一半，但还保持着单晶的性质，仍有可能在多孔层上部外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔硅的化学腐蚀液，其特征是把氢氟酸用作腐蚀液。

【技术特征摘要】
JP 1991-2-15 042212/91;JP 1991-2-15 042213/91;JP 11.一种多孔硅的化学腐蚀液，其特征是把氢氟酸用作腐蚀液。2.一种多孔硅的化学腐蚀液，其特征是把氢氟酸和乙醇的混合液用作腐蚀液。3.一种多孔硅的化学腐蚀液，其特征是把氢氟酸和双氧水的混合液用作腐蚀液。4.一种多孔硅的化学腐蚀液，其特征是氢氟酸、乙醇和双氧水的混合液用作腐蚀液。5.一种多孔硅的化学腐蚀液，其特征是把缓冲氢氟酸用作腐蚀液。6.一种多孔硅的化学腐蚀液，其特征是把缓冲氢氟酸和乙醇的混合液用作腐蚀液。7.一种多孔硅的化学腐蚀液，其特征是把缓冲氢氟酸和双氧水的混合液用作腐蚀液。8.一种多孔硅的化学腐蚀液，其特征是把缓冲氢氟酸、乙醇和双氧水的混合液用作腐蚀液。9.一种多孔硅的化学腐蚀方法，其特征是把氢氟酸作为腐蚀液。10.一种多孔硅的化学腐蚀方法，其特征是将氢氟酸和乙醇的混合液用作腐蚀液。11.一种多孔硅的化学腐蚀方法，其特征是将氢氟酸和双氧水的混合用作腐蚀液。12.一种多孔硅的化学腐蚀方法，其特征是把氢氟酸、乙醇和双氧水的混合用作腐蚀液。13.一种多孔硅的化学腐蚀方法，其特征是将缓冲氢氟酸用作腐蚀液。14.一种多孔硅的化学腐蚀方法，其特征是将缓冲氢氟酸和乙醇的混合液用作腐蚀液。15.一种多孔硅的化学腐蚀方法，其特征是将缓冲氢氟酸和双氧水的混合液用作腐蚀液。16.一种多孔硅的化学腐蚀方法，其特征是将缓冲氢氟酸、乙醇和双氧水的混合液用作腐蚀液。17.一种半导体基片的制造方法，其特征在于包括如下工序形成具有非多孔硅单晶层和多孔硅层的衬底;将有绝缘性材料表面的衬底接合在该单晶层的表面上;用浸入氢氟酸的方法腐蚀除去多孔硅层。18.一种半导体基片的制造方法，其特征在于包括如下步骤形成具有非多孔硅单晶层和多孔硅层的衬底;将有绝缘性材料表面的衬底接合在该单晶层的表面上;将其浸入氢氟酸和乙醇混合液中以腐蚀除去该多孔硅层。19.一种半导体基片的制造方法，其特征在于包括如下步骤形成有非多孔硅单晶层和多孔硅层的衬底;将有绝缘性材料表面的衬底接合到该单晶层的表面上;将其浸入氢氟酸和双氧水混合液中腐蚀除去该多孔硅层。20.一种半导体基片的制造方法，其特征在于包括如下步骤形成有非多孔硅单晶层和多孔硅层的衬底;将有绝缘性材料表面的衬底接合到该单晶层的表面上;将其浸入氢氟酸、乙醇和双氧水混合液中腐蚀除去该多孔硅层。21.一种半导体基片的制造方法，其特征在于包括如下步骤形成具有非多孔硅单晶层和多孔硅层的衬底;将有绝缘性材料表面的衬底接合到该单晶层的表面上;将其浸入缓冲氢氟酸中以腐蚀除去该多孔硅层。22.一种半导体基片的制造方法，其特征在于包括如下步骤形成有非多孔硅单晶层和多孔硅层的衬底;将有绝缘性材料表面的衬底接合到该单晶层的表面上;将其浸入缓冲氢氟酸和乙醇的混合液中以腐蚀除去该多孔硅层。23.一种半导体基片的制造方法，其特征在于包括如下步骤形成有非多孔硅单晶层和多孔硅层的衬底;将有绝缘性材料表面的衬底接合到该单晶层的表面上;将其浸入缓冲氢氟酸和双氧水的混合液中以腐蚀除去该多孔硅层。24.一种半导体基片的制造方法，其特征在于包括如下步骤形成有非多孔硅单晶层和多孔硅层的衬底;将有绝缘性材料表面的衬底接合到该单晶层的表面上;将其浸入缓冲氢氟酸、乙醇和双氧水的混合液中以腐蚀除去该多孔硅层。25.一种半导体基片的制造方法，其特征在于包括如下工序使硅衬底多孔化;将非多孔硅单晶层形成在该已多孔化的硅衬底上;将该非多孔硅单晶层粘合到透光性玻璃衬底上;和通过把上述已多孔化的硅衬底浸入氢氟酸中，无电解湿式化学腐蚀除去多孔硅的多孔硅选择腐蚀。26.一种半导体基片的制造方法，其特征在于包括如下工序使硅衬底多孔化;在该已多孔化的硅衬底上形成非多孔硅单晶层;将该非多孔单晶层的表面粘合到表面上有绝缘层的另一个硅衬底上;通过将上述已多孔化的硅衬底浸入氢氟酸中，无电解湿式化学腐蚀除去多孔硅的多孔硅选择腐蚀。27.一种半导体基片的制造方法，其特征在于包括如下工序使硅衬底多孔化;在该已多孔化硅衬底上形成非多孔硅单晶层;在该非多孔硅单晶层的表面上形成氧化层;将此氧化层表面粘合到透光性衬底上，将该已多孔化的硅衬底表面以外的部分用保护材料被覆后，将其浸入氢氟酸中，无电解湿式化学腐蚀除去已多孔化的硅衬底。28.一种半导体基片的制造方法，其特征在于包括如下工序使硅衬底多孔化;在该已多孔化硅衬底上形成非多孔硅单晶层;在该非多孔硅单晶层的表面上形成氧化层;将该硅多孔化非单层上氧化层表面粘合到表面上有绝缘物的另一个硅衬底上之后，将其浸入氢氟酸中，无电解湿式化学腐蚀除去该已多孔化的硅衬底。29.一种半导体基片的制造方法，其特征在于包括如下工序使硅衬底多孔化;在该已多孔化的硅衬底上形成非多孔硅单晶层;将该非多孔硅单晶层的表面粘合到透光性玻璃衬底上;通过将上述已多孔化的硅衬底浸入氢氟酸和乙醇的混合液中，无电解湿式化学腐蚀除去多孔硅的多孔硅选择腐蚀。30.一种半导体基片的制造方法，其特征在于包括如下工序使硅衬底多孔化;在该已多孔化的硅衬底上形成非多孔硅单晶层;将该非多孔硅单晶层的表面粘合到表面有绝缘层的另一个硅衬底上;通过将上述已多孔化的硅衬底浸入氢氟酸和乙醇的混合液中，无电解湿式化学腐蚀除去多孔硅的多孔硅选择腐蚀。31.一种半导体基片的制造方法，其特征在于包括如下工序使硅衬底多孔化;在该已多孔化的硅衬底上形成非多孔硅单晶层;在该非多孔硅单晶层的表面上形成氧化层;将此氧化层表面粘合到透光性衬底上;将该已多孔化的硅衬底表面以外的部分用保护材料被覆后，再将其浸入氢氟酸和乙醇的混合液中，无电解湿式化学腐蚀除去已多孔化的硅衬底。32.一种半导体基片的制造方法，其特征在于包括如下工序使硅衬底多孔化;在该已多孔化的硅衬底上形成非多孔硅单晶层;在该非多孔硅单晶层表面上形成氧化层;将该非多孔硅单晶层上的氧化层表面粘合到表面上有绝缘物的另一个硅衬底上以后，将其浸入氢氟酸和乙醇的混合液中，无电解湿式化学腐蚀除去该已多孔化的硅衬底。33.一种半导体基片的制造方法，其特征在于包括如下工序使硅衬底多孔化;在该已多孔化的硅衬底上形成非多孔硅单晶层;将该非多孔硅单晶层的表面粘合到透光性玻璃衬底上;通过将上述已多孔化的硅衬底浸入氢氟酸和双氧水的混合液中，无电解湿式化学腐蚀除去多孔硅的多孔硅选择腐蚀。34.一种半导体基片的制造方法，其特征在于包括如下工序使硅衬底多孔化;在该已多孔化的硅衬底上形成非多孔硅单晶层;将该非多孔硅单晶层的表面粘合到表面上有绝缘层的另一个硅衬底上;将上述已多孔化的硅衬底浸入氢氟酸和双氧水的混合液中，无电解湿式化学腐蚀除去多孔硅的多孔硅选择腐蚀。35.一种半导体基片的制造方法，其特征在于包括如下工序使硅衬底多孔化;在该已多孔化的硅衬底上形成非多孔硅单晶层;在该非多孔硅单晶层的表面上形成氧化层，将此氧化层表面粘合到透光性衬底上，将该已多孔化硅衬底表面以外部分用保护材料被覆后再将其浸入氢氟酸和双氧水的混合液中，无电解湿式化学腐蚀除去已多孔化的硅衬底。36.一种半导体基片的制造方法，其特征在于包括如下工序...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂口清文，米原隆夫，左藤信彦，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]