專利名稱：半導(dǎo)體制品的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于制造諸如半導(dǎo)體集成電路，太陽能電池，半導(dǎo)體激光器或發(fā)光二極管等半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體制品的制造方法。特別涉及包括把半導(dǎo)體層轉(zhuǎn)移到襯底上的工藝步驟的半導(dǎo)體制品的制造方法。
就半導(dǎo)體晶片、半導(dǎo)體襯底和各種半導(dǎo)體器件而言，半導(dǎo)體制品是通用的包括利用其半導(dǎo)體區(qū)域制造半導(dǎo)體器件的制品和用作制造半導(dǎo)體器件的預(yù)制品的制品。
所考慮的某些類型的半導(dǎo)體制品包括設(shè)置在絕緣體上的半導(dǎo)體層。
在絕緣體上形成單晶硅半導(dǎo)體層的技術(shù)叫作絕緣體上的硅(SOI)技術(shù)，這是公知的技術(shù)，為了利用用體Si襯底制造常規(guī)Si集成電路所無法達(dá)到的SOI的顯著優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)行了各種研究。SOI技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括1.容易介電隔離，能提高集成度；2.有優(yōu)異的抗輻射性；3.已減小了的浮動(dòng)電容，允許高器件工作速度；4.能省略阱構(gòu)成步驟；5.能防止閂鎖效應(yīng)；和6.能用薄膜技術(shù)制造完全耗盡型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。特定出版物“Single-crystal silicon on non-single-crystal insulators”；edited byG.W.Cullen.Journal of Crystal Growth，Volume 63，No.3.PP.429-590(1983)，從技術(shù)上討論了SOI技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。
近年來，出版了大量關(guān)于SOI技術(shù)用作襯底而使MOSFET有高工作速度和小功耗的報(bào)道(IEEE SOI Conference 1994)。與在體Si晶片上制造器件的相關(guān)工藝相比，用SOI結(jié)構(gòu)可顯著減少半導(dǎo)體器件的制造工藝，因?yàn)?，器件的隔離步驟很簡(jiǎn)單，從在體Si襯底上制造MOSFET或IC的常規(guī)技術(shù)考慮，用SOI技術(shù)能顯著降低半導(dǎo)體器件的制造成本，特別是能顯著降低晶片和工藝成本，不必考慮這些半導(dǎo)體器件的性能。
如果全耗盡型MOSFET供有改進(jìn)的驅(qū)動(dòng)電功率，則很有希望獲得高工作速度并降低功耗?？偟卣f來，在全耗盡(FD)型MOSFET的情況下，MOSFET的閥值電壓(Vth)是其溝道部分的雜質(zhì)濃度的函數(shù)，但耗盡層特性受SOI膜厚的影響。因此，為了提高LSI的生產(chǎn)合格率，必須精確控制SOI膜厚。
而且，化合物半導(dǎo)體上形成的器件有用Si達(dá)不到的顯著的高性能，特別是在高工作速度和高發(fā)光性能方面。通常在用如GaAs或類似的化合物制造的化合物半導(dǎo)體襯底上外延生長(zhǎng)構(gòu)成這種器件。但是，化合物半導(dǎo)體襯底的價(jià)格貴、機(jī)械強(qiáng)度差，因此不能用來制造大晶片。
因此做了很多努力，來在Si晶片上異質(zhì)外延生長(zhǎng)，構(gòu)成化合物襯底，以使它的價(jià)格低，機(jī)械強(qiáng)度高能制成大面積晶片。
在70年代對(duì)形成SOI襯底開始了大量研究。最初，對(duì)在蘭寶石上外延生長(zhǎng)單晶硅(SOS在蘭寶石上的Si)的技術(shù)進(jìn)行了研究，它用多孔氧化硅完全隔離來制造SOI結(jié)構(gòu)(FIPOS)和對(duì)氧離子注入技術(shù)進(jìn)行了研究。FIPOS技術(shù)包括的工藝步驟有用質(zhì)子/離子注入法(Imai et al.J.Crystal Growth，vol.63，547(1983))或外延生長(zhǎng)和圖形化在P型單晶Si襯底上形成N型島狀Si層；用在HF溶液中陽極氧化只把P型Si襯底變成多孔襯底；從表面屏蔽Si島；之后，對(duì)N型島狀Si襯底加速氧化進(jìn)行介質(zhì)隔離。但是，該方法帶來的問題是，在器件制造工藝之前就確定了Si隔離區(qū)，因而約束了器件設(shè)計(jì)的靈活性。
氧離子注入方法也叫做SIMOX法，該方法是K.Izumi首先報(bào)道的。用該方法，給Si晶片注入其濃度為1017至1018/cm2的氧離子，然后在氬/氧氣氛中在溫度約1320℃下進(jìn)行高溫退火。結(jié)果，注入的氧離子與Si原子化學(xué)反應(yīng)生成氧化硅層，該氧化硅層集中在相當(dāng)于注入離子的投影射程(RP)的深度處。在該條件下，用氧離子注入而變成非晶態(tài)的氧化硅層的上部重結(jié)晶，生成單晶Si層。而所使用的缺陷率高達(dá)105/cm2的表面Si層，由于最新技術(shù)的發(fā)展，可把氧的注入速度選擇到約4×1017/cm2，而有可能把缺陷率降低到約102/cm2。但是，如果要使氧化硅層的膜質(zhì)量和表面Si層的結(jié)晶率分別保持在所期望的水平，則必須把離子注入的能量波動(dòng)限制在允許范圍內(nèi)。因此，表面硅層的膜厚和掩埋的氧化硅層的膜厚(BOX；埋入的氧化層)只能取限定值。換言之，可單獨(dú)進(jìn)行氧化或外延生長(zhǎng)工藝，使表面Si層有規(guī)定的膜厚。這些工藝所帶來的問題是，由于工藝所固有的不利影響而使膜厚不均勻。
有些報(bào)道說SIMOX法在氧化硅層中能產(chǎn)生叫做管道的有缺陷的氧化硅區(qū)。造成這種現(xiàn)象的一個(gè)可能原因是在離子注入時(shí)把灰塵引入了膜層中。管道區(qū)中制成的器件由于在其有源層與下層襯底間的漏電流而使性能變壞。
SIMOX技術(shù)包含遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常規(guī)半導(dǎo)體工藝中用的離子量的大離子容量。因此，用專門設(shè)計(jì)的離子注入設(shè)備進(jìn)行離子注入工藝時(shí)需很長(zhǎng)時(shí)間。由于用有預(yù)定的電子電流流速的離子束光柵掃描或用分散的離子束進(jìn)行典型的離子注入工藝，因此，對(duì)大晶片處理所需的時(shí)間長(zhǎng)。而且，在高溫下處理大晶片時(shí)，由于晶片中的溫度分布不均勻，因此可使滑移問題變得非常嚴(yán)重。由于SIMOX工藝要用常規(guī)Si半導(dǎo)體工藝中見不到的如1320℃的極高溫度，因此，溫度分布不均勻變得更嚴(yán)重，因此，除非用高效率設(shè)備，否則不可能制備大晶片。
除形成SIO的上述現(xiàn)有技術(shù)外，最后提出了把單晶Si襯底粘接到另一個(gè)已進(jìn)行過熱氧化的單晶Si襯底上來制成SOI結(jié)構(gòu)的方法。該方法要求使用有均勻厚度的有源層，將器件在該有源層上構(gòu)成。更具體地說，把幾百微米厚的單晶Si襯底做成只有幾微米以下那樣薄的厚度。使單晶Si層變薄的三種已知技術(shù)包括(1)研磨拋光，(2)局部等離子腐蝕，
(3)選擇腐蝕。
用上述(1)的拋光技術(shù)不能獲得均勻的膜厚。特別是，當(dāng)膜減薄到亞微米量級(jí)，膜厚平均誤差為幾十％這樣大，使方法無法實(shí)施。對(duì)于大直徑的晶片該問題會(huì)更明顯。
(2)的方法通常與(1)組合使用。更具體地說，用技術(shù)(1)把膜厚減薄到約1至3μm，并在很多點(diǎn)檢測(cè)膜厚以確定膜厚的分布。之后，用直徑為幾毫米的SF6晶粒的等離子體對(duì)膜掃描，對(duì)膜進(jìn)行腐蝕處理，校正膜厚分布、直到獲得規(guī)定的膜厚為止。已有報(bào)道用這種方法使膜厚分布限定在±10nm。但是，該方法帶來的缺陷是，如果在等離子腐蝕中，所述的物體按顆粒形狀存在于襯底上，它們起著大量的腐蝕掩模作用而在腐蝕結(jié)束時(shí)在襯底上產(chǎn)生凸點(diǎn)。
而且，由于腐蝕之后表面立即呈現(xiàn)出粗糙表面，所以在腐蝕結(jié)束后，在表面上進(jìn)行接觸拋光并控制其拋光持續(xù)時(shí)間。之后，會(huì)再次出現(xiàn)膜厚偏差的問題。而且，用含硅膠的典型拋光劑進(jìn)行拋光。因此，拋光劑把作為有源層的膜拋去，因此，能產(chǎn)生磨碎層和/或變形層。處理大晶片時(shí)，由于等離子腐蝕持續(xù)時(shí)間按所處理的晶片面積或函數(shù)式延長(zhǎng)，因此能明顯減小處理的量。
方法(3)包括對(duì)用作待減薄的襯底的包括一層膜層以上的膜結(jié)構(gòu)的選擇腐蝕。例如，假設(shè)在P型襯底上用外延生長(zhǎng)法制成含1019/cm3以上的硼的P+-Si薄層和P型Si薄層，制成第1襯底，之后，用位于其間的絕緣層把第1襯底粘接到第2襯底上，典型的絕緣層是氧化膜，用刮削和拋光預(yù)先使第1襯底的背面變得足夠地薄。隨后，選擇腐蝕覆蓋P型層的膜層使P+層露出，之后，選擇腐蝕P+層使P襯底露出，制成SOI結(jié)構(gòu)。MasZara(W.P.MasZara，J.Electrochem.Soc.，vol，138，34l(1991)已詳細(xì)報(bào)道了該方法。
盡管選擇腐蝕法可有效地制成有均勻膜厚的薄膜。但伴隨有如下那樣的缺陷。
—選擇腐蝕比不能令人滿意，而且最多為102這么小。
—由于腐蝕而產(chǎn)生了粗糙表面，因此，在腐蝕后要求進(jìn)行接觸拋光，作表面平滑。因此，由于拋光使膜厚減小而使均勻性降低。特別是用拋光時(shí)間來控制拋光處理時(shí)，由于拋光速率隨時(shí)間而明顯地變化，因此不能精確控制拋光處理。因此，形成例如100nm的極薄SOI層時(shí)，這個(gè)問題就不能忽略不計(jì)了。
—由于使用包括在用硼(B)密集摻雜過的Si層上進(jìn)行離子注入和外延生長(zhǎng)或異質(zhì)外延生長(zhǎng)的膜形成方法，所制成的SOI層會(huì)表面出很差的結(jié)晶率。而且，襯底的鍵合表面的平滑程度比常規(guī)Si晶片的表面平滑度差。(C.Harendt，et al.，J.Elect Mater.vol.20 267(1991)，H.Baumgart.et al.，Extended Abstract of ESC lst InternationalSymposinm of wafer Bonding PP-733(1991)，C.E.Hunt，ExtendedAbstract of ESC lst International Symposinm of Wafer Bonding，PP-696(1991)。還有，存在選擇腐蝕技術(shù)的選擇性與襯底中所含的如硼的雜質(zhì)的濃度差和沿襯底深度的雜質(zhì)濃度分布曲線的斜率密切相關(guān)的問題。因此，如果在高溫下進(jìn)行鍵合退火，來提高膜層的粘接強(qiáng)度，而且，在高溫下進(jìn)行外延生長(zhǎng)，提高SOI層的結(jié)晶率，則會(huì)使沿深度方向的雜質(zhì)濃度分布曲線變得平緩，降低了腐蝕選擇性。簡(jiǎn)而言之，提高腐蝕選擇性，提高結(jié)晶率和提高粘接強(qiáng)度是不能同時(shí)解決的相互矛盾的要求。
在這種情況下，本發(fā)明人在日本特許公開5-21338中提出了一種制造半導(dǎo)體制品的新方法。按該發(fā)明，所提出的方法的特征是包括以下工藝步驟在多孔單晶半導(dǎo)體區(qū)上設(shè)置無孔單晶半導(dǎo)體區(qū)，把其上載有絕緣材料的材料表面鍵合到所述多孔單晶半導(dǎo)體區(qū)的相應(yīng)表面上，和隨后腐蝕除去所述多孔單晶半導(dǎo)體區(qū)，以制成半導(dǎo)體制品。
本發(fā)明的發(fā)明人T.Yonehara等人也報(bào)道了有均勻膜厚和結(jié)晶性的，適于批量生產(chǎn)的鍵合SOI(T.Yonehara et al.，Appl phys.lett.vol642 108(1994))?，F(xiàn)在參見圖4A至4C概述所提出的制造鍵合SOI的方法。
所提出的方法采用在第1Si襯底31上形成的多孔層32作待選擇腐蝕層。在多孔層32上用外延生長(zhǎng)形成大孔單晶Si層33之后，并把它鍵合到第2襯底34上，并在其間具有氧化硅層35，見圖4A。從背面刮削掉第1襯底，使在第1襯底的整個(gè)表面積上露出多孔Si層，見圖4B。之后，用含KOH或HF+H2O2的典型選擇性腐蝕液腐蝕掉露出的多孔Si，見圖4C。由于用該方法可使用相對(duì)于體硅層(無孔單晶Si層)的腐蝕多孔Si層的腐蝕選擇比高到無法計(jì)數(shù)的程度，因此，多孔層上形成的無孔單晶Si層能預(yù)先轉(zhuǎn)移到第2襯底上，制成無孔單晶Si層厚度不降低的SOI襯底。因此，能在外延生長(zhǎng)步驟中確定SOI襯底的膜厚均勻性。按Sato et al.的報(bào)道，由于適用常規(guī)半導(dǎo)體工藝的CVD系統(tǒng)能用于外延生長(zhǎng)，因而，能使膜厚均勻性程度可高達(dá)100nm±2％。而且，外延層顯示出3.5×102/cm2的優(yōu)異的結(jié)晶率。
如上所述，由于任何常規(guī)選擇腐蝕方法的選擇性與襯底中所含雜質(zhì)的濃度差和沿襯底深度的雜質(zhì)濃度分布曲線的斜率密切相關(guān)，大多數(shù)情況下，熱處理溫度，即用于粘接，外延生長(zhǎng)氧化等等的溫度，限制到800℃這么低，因?yàn)樵跍囟葮O限上雜質(zhì)濃度分布曲線變得平緩。另一方面，所述腐蝕方法的腐蝕速率主要由多孔層與體層之間的結(jié)構(gòu)差別決定，因此，對(duì)熱處理沒有嚴(yán)格限制，可用高達(dá)1180℃的溫度。眾所周知，鍵合之后進(jìn)行熱處理能顯著提高晶片之間的鍵合強(qiáng)度，和減小鍵合界面上出現(xiàn)的空位尺寸和數(shù)量。而且，選擇腐蝕與多孔層和體層之間的結(jié)構(gòu)差別相關(guān)，能粘接到多孔Si層上的細(xì)顆粒不會(huì)對(duì)薄厚均勻性造成不利影響。
但是，用鍵合工藝制造半導(dǎo)體襯底必需要用至少兩片原料晶片。其中之一在磨削和腐蝕過程中基本上是浪費(fèi)掉了，這毫無疑問造成了有限的自然資源的消耗。換句話說，除了要求SOI制造方法具有高的工藝可控性和能提高膜厚均勻性外，還要求它的制造成本低和經(jīng)濟(jì)可行性好。
與所述方法的差別在于，對(duì)制造高質(zhì)量SOI襯底的制造方法的要求包括有優(yōu)異的重復(fù)性，通過重復(fù)使用同一晶片來提高資源節(jié)約水平，并降低制造成本。
在這些情況下，本發(fā)明的發(fā)明人在日本特許公開7-302889中披露了一種制造半導(dǎo)體襯底的方法，用該方法，在襯底鍵合到一起之前，襯底經(jīng)其間的多孔層而相互隔開，因此，除去襯底之一上的多孔材料使該襯底能重復(fù)使用。以下將參見圖5A至5C概述所披露的方法。
該方法包括以下工藝步驟把第1Si襯底41的表面層轉(zhuǎn)變成多孔態(tài)，形成多孔層42，在多孔層上形成單晶Si層43，用處于其間的絕緣層45把單晶Si層鍵合到第2襯底44的主表面上，見圖5A。它還包括以下步驟把其間設(shè)有多孔層的鍵合在一起的晶片分開(圖5B)，選擇除去第2 Si襯底表面上露出的多孔Si層，制成SOI襯底(圖5C)。用該方法，除去殘留的多孔層后第1襯底41還能重復(fù)使用。通常下述方法之一能使鍵合在一起的晶片分開沿垂直于表面的方向給組合晶片加足夠大的拉力或壓力；給組合晶片加超聲波能；使位于端表面的多孔層露出，腐蝕多孔層到一定程度并把刀片邊緣插入；使晶片端面的多孔層完全露出，用例如水的液體滲入多孔Si層并使組合的晶片整體加熱或冷卻使液體膨脹；和沿平行于第2(或第1)襯底方向給第1(或第2)襯底加力使多孔Si層破碎。
以上方法的理論基礎(chǔ)是，多孔層的機(jī)械強(qiáng)度與膜層的多孔率有關(guān)，該機(jī)械強(qiáng)度比體Si層的機(jī)械強(qiáng)度低得多。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，多孔率為50％的多孔Si層的機(jī)械強(qiáng)度是相應(yīng)的體Si層的機(jī)械強(qiáng)度的一半?？傊粚?duì)組合晶片受壓時(shí)，拉力或剪切力會(huì)使多孔Si層破碎。多孔率越高的多孔層破碎所需的力越小。
實(shí)際上，為了使鍵合在一起的晶片容易分開，而提高多孔Si內(nèi)的多孔率時(shí)，根據(jù)SOI襯底上形成的器件的質(zhì)量，為了達(dá)到優(yōu)異的外延生長(zhǎng)，已努力減小多孔硅表面層的多孔率。因此，正如日本特許公開7-302889中所公開的實(shí)例所述，通過控制陽極氧化工藝中所用電流來改善多孔Si層的多孔率是已知的事實(shí)。
另一方面，上述的日本特許公開7-302889公開了已經(jīng)用于制造半導(dǎo)體襯底的襯底還能再用來制造另一半導(dǎo)體襯底的襯底，因此，它提供了一種能降低半導(dǎo)體襯底制造成本的極有用的方法。
更具體地說，日本特許公開7-302889公開了一種用陽極氧化把硅襯底變成多孔狀態(tài)的技術(shù)。在要把大量的硅襯底變成多孔狀態(tài)的工廠中，由于陽極化工藝是用硅的陽極反應(yīng)，因此能精確控制襯底的電阻率。但是，有規(guī)定電阻率的硅襯底價(jià)格昂貴，如果不考慮襯底的電阻率，則可以顯著地降低SOI襯底的制造成本。
考慮到上述的情況，本發(fā)明的目的是，提供一種制造半導(dǎo)體制品的方法，它包括以下工藝步驟，把一對(duì)襯底鍵合在一起的步驟，其中襯底中的一部分能再用作制造另一半導(dǎo)體制品的原料。
本發(fā)明的另一目的是，提供一種制造半導(dǎo)體制品的方法，其特征是，包括以下步驟擴(kuò)散能控制導(dǎo)電類型的元素，在硅襯底的至少一個(gè)側(cè)面上形成擴(kuò)散區(qū)，在包括所述擴(kuò)散區(qū)的區(qū)域中形成多孔Si層，在所述多孔硅襯底上形成無孔半導(dǎo)體層制備第1襯底，把第1和第2襯底粘在一起，制成里邊有無孔半導(dǎo)體層的多層結(jié)構(gòu)，沿所述多孔硅層而不是沿所述擴(kuò)散區(qū)分開所述多層結(jié)構(gòu)，并除去所述的分開的第2襯底上殘留的多孔硅層。
本發(fā)明的又一目的是，提供制造半導(dǎo)體制品的方法，其特征是，包括以下步驟擴(kuò)散能控制導(dǎo)電類型的元素，在硅襯底的至少一個(gè)側(cè)面上形成擴(kuò)散區(qū)，在包括所述擴(kuò)散區(qū)的區(qū)域中形成多孔Si層，在所述多孔Si層上形成無孔半導(dǎo)體層來制備第1襯底，把所述第1和第2襯底粘在一起制備里邊有所述無孔半導(dǎo)體層的多層結(jié)構(gòu)，沿所述多孔硅層而不是沿所述擴(kuò)散區(qū)分開所述多層結(jié)構(gòu)，除去殘留在所述分開的第2襯底上的多孔硅層，并把除去殘留在所述分開的第1襯底上的多孔層而獲得的襯底重新用作另一第1襯底的材料。
本發(fā)明的又一目的是，提供一種制造半導(dǎo)體制品的方法，其特征是，包括以下步驟擴(kuò)散能控制導(dǎo)電類型的元素，在Si襯底的至少一個(gè)側(cè)面上形成擴(kuò)散區(qū)，在包括所述擴(kuò)散區(qū)的區(qū)域中形成多孔Si層，在所述多孔Si層上形成無孔半導(dǎo)體層來制備第1襯底，把第1和第2襯底粘到一起制備里邊有所述無孔半導(dǎo)體層的多層結(jié)構(gòu)，沿所述多孔Si層而不是沿所述擴(kuò)散區(qū)分開所述多層結(jié)構(gòu)，除去殘留在所述分開的第2襯底上的多孔硅層，把除去了殘留在所述的分開的第1襯底上的多孔層而獲得的襯底重新用作另一第2襯底材料。
按本發(fā)明的制造半導(dǎo)體制品的方法，在擴(kuò)散能控制導(dǎo)電性的元素、在Si襯底的至少一個(gè)側(cè)面上形成擴(kuò)散區(qū)(高雜質(zhì)濃度區(qū))之后，在包括所述擴(kuò)散區(qū)的區(qū)域中形成多孔Si層。因此，在設(shè)置多孔Si層形成的基區(qū)的擴(kuò)散區(qū)中能控制導(dǎo)電性的元素濃度(在半導(dǎo)體工業(yè)領(lǐng)域通常叫做雜質(zhì)濃度)可選擇成規(guī)定值。換句話說，沒有規(guī)定電阻率的成本較低的晶片或再生晶片能用在使用有規(guī)定電阻率的硅襯底的各種應(yīng)用范圍中，這里所述的“再生晶片”是指拋光和除去IC工藝中用的監(jiān)視晶片表面層或其上載有一個(gè)以上有缺陷的器件的表面層而使該晶片還能重新用于IC工藝中而制成的晶片)。因此，用按本發(fā)明的制造半導(dǎo)體制品的方法，可以制成其成本遠(yuǎn)低于任何現(xiàn)有方法制造的半導(dǎo)體制品成本的半導(dǎo)體制品。而且，除擴(kuò)散區(qū)之外的其它多孔Si層區(qū)比多孔擴(kuò)散區(qū)的結(jié)構(gòu)更容易碎，因此，它們?cè)诜珠_工藝中很容易破碎，因而能容易而可靠地分開第1和第2襯底。換句話說，在多孔Si層中能制成易碎的結(jié)構(gòu)，而不用改善多孔硅層形成工藝中的電流。因此，不改變陽極化條件就能自動(dòng)而連續(xù)地形成一對(duì)多孔Si層，因此，表面多孔Si層能用來形成高質(zhì)量的外延層，而下層的多孔Si層能有效地用作隔離層。
用擴(kuò)散方法能在Si襯底的主表面和背面上形成擴(kuò)散區(qū)，用在其相對(duì)的兩個(gè)表面上形成有擴(kuò)散區(qū)Si晶片。能減小晶片背面與“+”電極之間的用于形成多孔層的電阻，這極其有利于使均勻電流沿晶片表面流動(dòng)，因此，能形成有極均勻膜厚的多孔Si層。而諸如離子注入或外延生長(zhǎng)技術(shù)也能用于形成高濃度雜質(zhì)區(qū)(特別是P+層)，與擴(kuò)散方法不同的是，這些方法只能對(duì)襯底的兩個(gè)相對(duì)表面中的一個(gè)表面處理有效，因此，不能用于形成襯底背面的P+層。而且，與擴(kuò)散法相比，這些方法的價(jià)格昂貴，盡管它們只能處理襯底的兩個(gè)相對(duì)表面中的一個(gè)。所述的差別是，擴(kuò)散法的優(yōu)點(diǎn)是，它能以較低的制造成本處理襯底的兩個(gè)相對(duì)表面。
而且，按本發(fā)明的制造半導(dǎo)體制品的方法能有效地在用絕緣襯底制造的第2襯底上制造高結(jié)晶度的單晶硅半導(dǎo)體層，因而，能制成具有優(yōu)異的生產(chǎn)率，優(yōu)異均勻性和優(yōu)異的可控性和生產(chǎn)成本低的半導(dǎo)體制品。
最后，用本發(fā)明方法制造的半導(dǎo)體制品成本更低，因此能有效取代有SOI結(jié)構(gòu)的大規(guī)模集成電路制造方法中的價(jià)格昂貴的SOS或SIMOX。
圖1A、1B、1C、1D和1E是按本發(fā)明方法制造的半導(dǎo)體制品的橫截面示意圖，用于說明實(shí)施本發(fā)明方法的各個(gè)制造步驟；圖2A、2B、2C、2D和2E是按本發(fā)明方法制造的半導(dǎo)體制品的橫截面圖，用于說明實(shí)施本發(fā)明方法的各制造步驟；圖3用于形成實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的擴(kuò)散區(qū)的擴(kuò)散爐的剖視圖；圖4A、4B和4C是用已知的第1方法制造的半導(dǎo)體制品的橫截面圖；圖5A、5B和5C是用已知的第2方法制造的半導(dǎo)體制品的橫截面圖。
現(xiàn)在用實(shí)施發(fā)明的優(yōu)選模式和不同途徑來詳細(xì)說明本發(fā)明。但是，本發(fā)明顯然不受所述模式限制，發(fā)明包括能達(dá)到發(fā)明目的的任何其它實(shí)施模式。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，用擴(kuò)散法能擴(kuò)散進(jìn)硅襯底里的并能控制導(dǎo)電類型的元素是指選自下表1中的半導(dǎo)體材料制造方法中所公用的元素。
表1.能控制導(dǎo)電類型的元素
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的擴(kuò)散方法最好是能把控制導(dǎo)電類型的元素?zé)釘U(kuò)散進(jìn)Si襯底中。能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的所用的擴(kuò)散方法列于表2中表2.元素?cái)U(kuò)散方法
為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，擴(kuò)散區(qū)是P型擴(kuò)散區(qū)而不是N型擴(kuò)散區(qū)時(shí)，擴(kuò)散區(qū)內(nèi)更容易形成多孔層。為此，可采用下表3所列的B(硼)擴(kuò)散法。
表3.硼擴(kuò)散法
用表3所列的任一種方法，在爐子內(nèi)熱處理把源供給的元素?cái)U(kuò)散進(jìn)Si襯底中。
例如，用下述的方式進(jìn)行的用旋涂膜的擴(kuò)散法。
首先，把B2O3、有機(jī)粘接劑和溶劑的混合物用旋涂法均勻地加到Si襯底(晶片)上。干燥和焙燒所加的混合物，在Si襯底上形成B2O3膜。之后，把Si襯底放入有圖3所示結(jié)構(gòu)的爐子內(nèi)進(jìn)行熱處理，使硼(B)原子擴(kuò)散進(jìn)行襯底中。圖3中，參考數(shù)字301指示爐子，302指示基座，Si襯底100的一個(gè)表面上涂有B2O3膜。因此，襯底在爐內(nèi)加熱至900℃至1300℃，使B原子擴(kuò)散到Si襯底里。應(yīng)指出的是，當(dāng)另一涂有B2O3膜的Si襯底的涂有B2O3膜的表面與沒涂B2O3膜的第1襯底的表面面對(duì)面地放置在擴(kuò)散爐內(nèi)時(shí)，由于第2襯底上的B2O3膜成為供給B2O3的源，因此，不僅在涂有B2O3膜的表面上形成擴(kuò)散區(qū)，而且在襯底的相對(duì)表面上形成擴(kuò)散區(qū)。
Si襯底的兩個(gè)相對(duì)表面上均形成擴(kuò)散層的優(yōu)點(diǎn)是，它能減小襯底與在擴(kuò)散區(qū)中形成多孔硅膜層的陽極化工藝中所用的HF溶液之間的接觸電阻。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，擴(kuò)散區(qū)中包含的能控制導(dǎo)電類型的元素濃度通常在5.0×1016/cm3與5.0×1020/cm3之間，在1.0×1017/cm3與2.0×1020/cm3之間更好，在5.0×1017與1.0×1020/cm3之間最好，這是考慮到經(jīng)轉(zhuǎn)換而形成多孔Si的工藝和在多孔Si層上形成的外延膜特性而確定的。
為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，用控制溫度和熱處理時(shí)間可控制擴(kuò)散區(qū)的厚度，該厚度的范圍一般為100埃至100μm，500埃至50μm更好，5000埃至30μm最好。但是，不必要求形成厚擴(kuò)散區(qū)，這是因?yàn)椋跀U(kuò)散區(qū)形成工藝之后，將其轉(zhuǎn)變成多孔態(tài)的工藝很容易超出擴(kuò)散區(qū)范圍。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，基本上任何單晶Si襯底(Si晶片)都能用作其上要形成擴(kuò)散區(qū)的Si襯底。但是，為了要按低的生產(chǎn)成本制造半導(dǎo)體襯底，并使用沒有規(guī)定的電阻值的Si襯底，IC工藝中已經(jīng)用過的監(jiān)視晶片，或?qū)⑵渖嫌幸粋€(gè)以上的有缺陷的器件的襯底的表面層拋磨使其能重新用于IC工藝中的再生晶片，能有利于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。1956年Uhlir et al首先發(fā)現(xiàn)了多孔Si。他們研究了半導(dǎo)體材料的電拋光方法(A.Uhlir，Bell Syst.Tech.J.Vol.35，333(1956))。在HF溶液中對(duì)Si襯底陽極化能制成多孔Si。Unagami報(bào)道了關(guān)于Si陽極化工藝中的Si溶解反應(yīng)的研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)，為了對(duì)Si陽極化并按下述方式進(jìn)行反應(yīng)，應(yīng)該有空穴存在，(T.UnagamiJ.Electrochem.Soc.，Vol.127 476(1980))。
或，
式中e+和e-分別表示空穴和電子，n和λ分別表示溶解單個(gè)Si原子所需的空穴數(shù)，報(bào)道中說，當(dāng)滿足n＞2或λ＞4的條件時(shí)形成多孔Si。
盡管從上述內(nèi)容得出的結(jié)論是，當(dāng)有空穴存在時(shí)能使P型Si形成多孔狀，但N型Si不能形成多孔，實(shí)際上，在一定的條件下N型和P型Si均能變成多孔狀。
按本發(fā)明，通常在HF溶液中單晶Si襯底經(jīng)陽極化能形成單晶多孔Si。多孔Si層在孔徑為10-1至10nm之間而孔間間隔為10-1至10nm處呈海綿狀結(jié)構(gòu)，使HF溶液的濃度在50％至20％之間變化或改變電流密度，可使多孔硅的密度在2.1至0.6g/cm3之間變化，而與此相反，單晶Si的密度是2.33g/cm3。換句話說，多孔硅的多孔率可以變化。當(dāng)使多孔硅的密度小于單晶Si密度的一半時(shí)，多孔硅保持與單晶Si相同的性能，因此，能在多孔Si層上外延生長(zhǎng)而形成單晶Si層。
由于多孔Si層中有大量氣泡，因此，它的密度小于單晶Si層的密度。而且，與多孔Si層所占的體積相比，多孔Si層有大得驚人的表面積。這就是說，多孔Si層能以比普通單晶Si層的正常腐蝕速率大得多的腐蝕速率腐蝕。
多孔Si的機(jī)械強(qiáng)度與它的多孔率極其相關(guān)，估計(jì)可能小于體硅的機(jī)械強(qiáng)度。例如，如果多孔Si層的多孔率是50％，則可以確定它的機(jī)械強(qiáng)度是可此的體Si層機(jī)械強(qiáng)度的一半。換句話說，當(dāng)一對(duì)鍵合到一起的襯底形成的晶片受壓力、張力或剪切力時(shí)，設(shè)置在襯底之間的多孔Si層首先破碎。如膜層的多孔率很大，則只用很小的力就能使其破碎。
如在下文(制備擴(kuò)散區(qū))中所指出的，擴(kuò)散區(qū)變成多孔狀態(tài)的工藝很容易超出擴(kuò)散區(qū)范圍。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，多孔的厚度范圍通常是1至150μm之間，在2至80μm之間更好，在5至50μm之間最好，這是考慮了形成多孔層所需的時(shí)間和多孔層的脆性而規(guī)定的。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，最好選自單晶Si、多晶Si、非晶Si、和包括GaAs、InP、GaAsP、GaAlAs、InAs、AlGaSb、InGaAs、ZnS、CdSe、CdTe和SiGe的化合物半導(dǎo)體的材料制造無孔半導(dǎo)體層。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，可用主要包括一個(gè)以上FET(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的無孔半導(dǎo)體層。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，第1襯底是其中有多孔Si層和在多孔硅層上形成的無孔半導(dǎo)體層的硅襯底。可用在硅襯底中的多孔Si上形成無孔半導(dǎo)體層、或在其中有無孔半導(dǎo)體襯底的一對(duì)Si襯底中形成多孔層的方法，制備襯底。
可用選自真空CVD、等離子CVD、光CVD和MO CVD(金屬-有機(jī)CVD)的CVD方法，濺射法(包括偏壓濺射法)，分子束外延生長(zhǎng)法或液相生長(zhǎng)法，在多孔Si層上形成無孔半導(dǎo)體層。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，從第1襯底把無孔半導(dǎo)體層轉(zhuǎn)移到第2襯底上，第1襯底選自如單晶Si襯底的半導(dǎo)體襯底，其表面上有如氧化膜(包括熱氧化膜)或氮化膜的絕緣膜的半導(dǎo)體襯底，諸如石英玻璃襯底或玻璃襯底的透光襯底，和根據(jù)最后制成的半導(dǎo)體制品的應(yīng)用而用氧化鋁制成的典型的絕緣襯底。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，把包括多孔Si層和無孔半導(dǎo)體層的第1襯底，按無孔半導(dǎo)體層位于里邊的方式牢固地粘到第2襯底上，制成多層結(jié)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，有位于里邊的無孔半導(dǎo)體的多層結(jié)構(gòu)不僅是指用把第1襯底的無孔半導(dǎo)體層直接粘到第2襯底上獲得結(jié)構(gòu)，也包括把其表面上有如氧化膜，氮化膜或其它膜的第1襯底的無孔半導(dǎo)體層粘接到第2襯底上而制成的多層結(jié)構(gòu)。換句話說，有位于里邊的無孔半導(dǎo)體層的多層結(jié)構(gòu)是指無孔半導(dǎo)體層位于相對(duì)于多孔層的里邊。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，在室溫下使其鍵合表面光滑而把第1和第2襯底牢固鍵合在一起。而且，用包括適當(dāng)?shù)年枠O鍵合，增壓和熱處理的方法能提高鍵合強(qiáng)度。
由于與擴(kuò)散區(qū)里形成的多孔Si層相比，形成在擴(kuò)散區(qū)外的多孔Si層易碎，因此，在分開第1和第2襯底的工藝中更容易粉碎，因此，能可靠地分開兩個(gè)襯底。能用來分開多層結(jié)構(gòu)的具體方法包括以壓力，沖力或剪切力的形式加外力，以使多孔硅氧化和膨脹和給多層結(jié)構(gòu)加熱脈沖而產(chǎn)生熱效力的形式加內(nèi)力，和使多孔硅層簡(jiǎn)單地軟化以及其它合適的方法。沿看多孔Si層把粘在一起的第1和第2襯底構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)分開之后，根據(jù)多孔層有小的機(jī)械強(qiáng)度和大的表面積的事實(shí)，選擇腐蝕除去殘留在襯底上的多孔Si。所用的選擇除去多孔Si的方法有如刮削和研磨的機(jī)械法，用腐蝕液的化學(xué)腐蝕法和如反應(yīng)離子腐蝕的離子腐蝕法。
用腐蝕液選擇除多孔Si工藝用的腐蝕液包括49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫的混合液，還有氫氟酸，乙醇加入氫氟酸而制成的混合液，乙醇和含水過氧化氫加入氫氟酸而制成的混合液，緩沖的氫氟酸，乙醇加入緩沖的氫氟酸中制成的混合液，含水過氧化氫加入緩沖的氫氟酸而制成的混合液，乙醇和含水過氧化氫加入緩沖的氫氟酸而制成的混合液，和氫氟酸、硝酸和醋酸的混合液。
最好在含氫的氣氛中對(duì)有轉(zhuǎn)變成無孔半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體制品熱處理，之后，選擇除去多孔層，以改善無孔半導(dǎo)體層的平整性。
現(xiàn)在參見展示本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施模式的


本發(fā)明。本實(shí)施模式中，見圖1A，在單晶Si襯底11的主表面上擴(kuò)散形成P+層12。之后，使表面上的P+層變成多孔狀態(tài)，其深度大于P+層厚度，制成P+多孔Si層13，和下面的多孔Si層14，見圖1B。之后，在P+多孔硅層13上形成至少一層多孔薄膜15?，F(xiàn)在，制成了第1襯底。多孔薄膜15可以包括單晶硅、多晶硅、非晶硅、金屬膜、化合物半導(dǎo)體薄膜，或超導(dǎo)薄膜。最好另外再形成最上面的SiO2層。使粘接界面與有源層分開。見圖1C，第2襯底16的表面與第1襯底的相應(yīng)表面緊密接觸，使它們粘在一起，制成里邊有無孔薄膜15的多層結(jié)構(gòu)。之后，經(jīng)陽極化粘接，增壓，加熱，或?qū)⑦@些方法進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合使用，而提高兩個(gè)襯底之間的粘接強(qiáng)度。
用淀積法形成單晶Si層時(shí)，通常在襯底粘到一起之前，最好用熱氧化法在單晶Si層表面上形成氧化Si。第2襯底可以是上面所列的供選擇的襯底中的任何一種。圖1C展示出粘到第1襯底上的第2襯底。兩個(gè)襯底之前設(shè)置有絕緣層17，不用Si構(gòu)成無孔薄膜15或第2襯底時(shí)，可省略絕緣層17。當(dāng)?shù)?和第2襯底粘到一起時(shí)，其間可設(shè)置薄絕緣平板。
用外延生長(zhǎng)的單晶硅或一些其它類似材料構(gòu)成無孔薄膜時(shí)，孔內(nèi)能再設(shè)置多孔Si層并使其封閉，以減小它在隨后進(jìn)行的外延生長(zhǎng)工藝中或隨后的工藝中進(jìn)行熱處理時(shí)腐蝕的多孔Si層的腐蝕率。為了避免出現(xiàn)該問題和提高多孔的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，多孔Si層最好在200℃至700℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱處理，在孔的壁表面上形成薄氧化膜，同時(shí)保持多孔單晶硅的性能，并防止孔的任何可能的再排列。
以下說明制造基本上無缺陷的外延硅膜的工藝步驟。
多孔Si層保持單晶Si結(jié)構(gòu)時(shí)，表面上形成的外延硅膜有缺陷的原因是，多孔硅層表面上存在大量的孔。因而，用單晶Si密封多孔Si層表面而使其與外延膜接觸是個(gè)好辦法。
密閉多孔Si層表面所用的方法是在含氫氣氛中進(jìn)行熱處理。用氫進(jìn)行這種熱處理的結(jié)果，一些多孔Si層表面上的Si原子遷移而使露在多孔Si層表面上的孔密閉。通常在500℃至1300℃之間的溫度范圍，最好在900℃至1300℃的范圍內(nèi)進(jìn)行該熱處理。
除該方法之外，使含Si原子的氣體流入膜形成室，以極慢的速度在多孔Si層表面上形成硅膜，也能有效地密閉露在多孔Si層表面上的孔。
上述的密閉露在多孔Si層表面上的孔和在孔壁表面上形成薄氧化膜后外延生長(zhǎng)形成硅膜的方法，單晶最好露在多孔Si層頂上，使其能有效地密閉孔。將其孔已用薄氧化膜涂敷的多孔Si層上表面浸入如HF的酸中，除去上表面上的薄氧化膜，可以露出單晶。
之后，沿多孔硅層14把兩個(gè)襯底分開(圖1D)?？捎蒙鲜龅娜魏我环N方法來分開襯底。
沿易碎的下面的多孔Si層14分開兩襯底時(shí)，可以毫無問題地經(jīng)P+多孔Si層13將其部分或完全分開。
之后，選擇除去多孔Si層13和14。如果用單晶Si構(gòu)成無孔薄膜，用進(jìn)行通常的硅腐蝕制備的腐蝕液，選擇腐蝕多孔Si的氫氟酸腐蝕液，把乙醇或含水過氧化氫中的任何一種加到氫氟酸中制成的混合液，緩沖的氫氟酸，或乙醇或含水過氧化氫中的至少任何一種加入緩沖氫氟酸中制成的混合液，只腐蝕掉多孔Si層13和14，而留下在第2襯底之前的第1襯底上形成的膜。如上面詳細(xì)說明的，由于多孔Si層13和14的表面積大，因此能用腐蝕普通Si的腐蝕液只選擇腐蝕多孔Si。而且，也能用研磨法選擇除去多孔Si層13和14，并且用無孔薄膜層15作研磨停止層。
多孔Si層上形成化合物半導(dǎo)體層時(shí)，用相對(duì)化合物半導(dǎo)體具有高腐蝕速率的腐蝕液只對(duì)多孔硅層13和14進(jìn)行化學(xué)腐蝕，留下第2襯底16上的薄的單晶化合物半導(dǎo)體膜層15。而且，可用研磨拋光法選擇除去多孔Si層13和14，用單晶化合物半導(dǎo)體層15為研磨停止層。
圖1E展示出用本發(fā)明方法制成的半導(dǎo)體制品。大的無孔薄膜，通常是單晶Si薄膜15均勻而薄薄地形成在第2襯底16的整個(gè)表面上，如果絕緣襯底用作第2襯底16，制成的半導(dǎo)體襯底有利于制造相互絕緣和隔開的電子器件。
在后者除去第1單晶Si襯底11上的殘留多孔Si時(shí)，磨光表面后它可以用作另一第1單晶Si襯底11或另一第2襯底16，如果表面變成為不能允許的粗糙面時(shí)，則必須進(jìn)行該磨光處理。圖2A至2E展示出本發(fā)明的第2實(shí)施模式，如圖所示，用擴(kuò)散法在構(gòu)成第1襯底的單晶硅襯底21的兩個(gè)相對(duì)表面上形成P+層22，如圖2A所示。之后，第1襯底的兩邊變成多孔狀態(tài)，其深度大于P+層22的厚度，制成P+多孔層和下面的多孔Si層24，和圖2B所示。之后，在每個(gè)P+多孔層23上形成無孔薄膜25，之后，各邊粘接第2襯底26和27，使其間設(shè)置有絕緣層28，如圖2C所示。因此，能在一個(gè)工藝中制成一對(duì)半導(dǎo)體制品。另外，本實(shí)施例的制造工藝步驟與上述的第1實(shí)施例的工藝步驟是一致的。
從后者除去單晶Si襯底21上殘留的多孔Si時(shí)，磨光表面后它可以用作另一第1單晶Si襯底21或另一第2襯底26(或27)，如果表面粗糙到不能允許的程度就必須要磨光表面。
支承襯底26和27有各不相同的厚度。第1襯底的相對(duì)表面上用各不相同的材料制成厚度不同的無孔薄膜25。
現(xiàn)有用實(shí)例來說明本發(fā)明。
(例1)用護(hù)散法形成5μm厚的P+高濃度層作為無特定電阻值的單晶硅襯底的表面層。并在襯底的背面還形成另一P+高濃度層。
更具體地說，按以下方式形成P+高濃度層。B2O3溶入溶劑中制成的溶液用旋涂法加到Si襯底的主表面上，之后，將其放在140℃烘烤，除去溶劑。制成的襯底放入擴(kuò)散爐中，進(jìn)行所謂的嵌入(driven-in)擴(kuò)散工藝，制成P+高濃度層，使?fàn)t管在1200℃保留6小時(shí)。除去旋涂膜。
之后，其上有P+高濃度的Si襯底浸入HF溶液中，從襯底的第1表面一側(cè)進(jìn)行陽極化，在第1表面一側(cè)形成多孔層。陽極化條件如下述電流密度7(mA.cm-2)陽極化溶液HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間11分鐘多孔Si層厚度12μm獲得的多孔Si層是雙層結(jié)構(gòu)，其中，位于下面的下層多孔硅層與上表面層相比有小而易碎的結(jié)構(gòu)。
之后，在氧氣氣氛中在400℃對(duì)襯底氧化1小時(shí)。結(jié)果，熱氧化硅膜覆蓋多孔Si的孔壁表面。用CVD(化學(xué)汽相淀積)法在多孔Si層上外延生長(zhǎng)厚度為0.15μm的單晶Si。化學(xué)汽相淀積的條件如下源氣SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180 l/min氣壓80Torr溫度950℃生長(zhǎng)速度0.3μm/min此外，熱氧化外延生長(zhǎng)Si層表面，形成厚100nm的SiO2層。
預(yù)先形成的SiO2層和其上有500nm厚的SiO2層的Si襯底(第2襯底)的相應(yīng)表面相互接觸，并放在一起構(gòu)成多層結(jié)構(gòu)。從鍵合在一起的晶片邊緣腐蝕除去100nm厚的SiO2層和外延Si層，使多孔硅層邊緣露出。
之后，鍵合的晶片在1000℃經(jīng)50分鐘的熱焦性氧化，使兩個(gè)襯底沿下層多孔Si層完全分開。觀察分開的表面，發(fā)現(xiàn)晶片外周邊上的多孔Si已轉(zhuǎn)變成SiO2，而在中心面沒有損壞。
此后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫的混合液中，連續(xù)攪拌溶液，選擇腐蝕掉殘留在第2襯底上的多孔Si層和已氧化的多孔Si層。留下單晶Si沒腐蝕并用作腐蝕停止層，因此，選擇腐蝕并完全除去了已氧化的多孔Si。
用上述腐蝕液對(duì)無機(jī)單晶Si的腐蝕速度極低。多孔Si與無孔單晶Si的腐蝕速度的選擇比高達(dá)105以上。因此，對(duì)無孔層腐蝕而造成的高度減小只有幾十埃，可以忽略不計(jì)。
因此，在氧化硅膜上形成厚0.1μm的單晶Si層。在襯底的整個(gè)表面上在分開的100個(gè)點(diǎn)上檢測(cè)所形成的單晶Si層的厚度，發(fā)現(xiàn)膜厚均勻性為101nm±3nm。
之后，在氫氣氣氛中在1100℃對(duì)襯底進(jìn)行1小時(shí)熱處理。用原子力顯微鏡檢測(cè)表面粗糙度，發(fā)現(xiàn)，其邊長(zhǎng)為50μm的正方形的表面粗糙度的均方根值(Rrms)是0.2nm，基本等于市售的Si晶片的相應(yīng)值。
用透射電子顯微鏡觀察橫截面，證實(shí)Si層中沒引入新的晶體缺陷，并保持了優(yōu)異的結(jié)晶性。
為了進(jìn)行比較，制備外延Si層上沒有氧化膜的相同的多層結(jié)構(gòu)，獲得與上述一致的結(jié)果。
最好，在49％的氫氟酸與30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，選擇腐蝕去除第1襯底上殘留的多孔Si和已氧化的多孔Si。單晶Si留下沒腐蝕并用作腐蝕停止層，因此，選擇腐蝕并完全除去多孔Si和已氧化的多孔Si。第1襯底能作為另一襯底用于高濃度P+層的另一擴(kuò)散工藝，或作為第2襯底用于另一氧化膜形成工藝。
(例2)與例1相同，用擴(kuò)散法形成5μm厚的P+高濃度層，作為無特定電阻值的單晶硅襯底的表面層。在襯底背面還形成另一P+高濃度層。在HF溶液中使單晶Si襯底的高濃度表面層陽極化。陽極化條件如下電流密度7(mA·cm-2)陽極化溶液HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間11(min)多孔Si層厚度12(μm)獲得的多孔Si層是雙層結(jié)構(gòu)，與上表面層相比下層多孔Si層是小的易碎結(jié)構(gòu)。
在氧氣氣氛中在400℃對(duì)襯底氧化1小時(shí)。結(jié)果，熱氧化硅膜覆蓋多孔Si的孔壁表面。用CVD法在多孔Si層上外延生長(zhǎng)構(gòu)成厚0.15μm的單晶Si層。條件如下氣源SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180 l/min氣壓80Torr溫度950℃生長(zhǎng)速率0.3μm/min而且，熱氧化外延生長(zhǎng)Si層的表面，形成厚100nm的SiO2層。
SiO2層表面與其上有500nm厚的SiO2層的預(yù)先制備的Si襯底(第2襯底)的相應(yīng)表面相互接觸，并放在一起。
除去Si襯底背面上的氧化膜之后，用輸出功率為500至1000W的CO2激光束輻照晶片的整個(gè)Si襯底側(cè)表面，設(shè)置在兩個(gè)襯底之間的界面上的500nm厚的SiO2層吸收CO2激光，使外延層和多孔Si層的溫度迅速升高，在下層多孔Si層中迅速產(chǎn)生熱應(yīng)力，直到使兩個(gè)襯底沿下層多孔Si層彼此分開為止。
此后，在40％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，選擇腐蝕掉第2襯底上殘留的多孔Si層。單晶Si留下沒腐蝕并用作腐蝕停止層，因此，選擇腐蝕并完全除去多孔Si。
因此，在氧化硅膜上形成厚0.1μm的單晶Si層。在襯底的整個(gè)表面上100個(gè)分開的點(diǎn)檢測(cè)形成的單晶Si層的厚度，發(fā)現(xiàn)膜厚均勻性是101nm±3nm。
之后，在氫氣氣氛中在1100℃對(duì)襯底熱處理1小時(shí)。用原子力顯微鏡檢測(cè)表面粗糙度，發(fā)現(xiàn)在邊長(zhǎng)為50μm的正方形中的粗糙度均方根值(Rrms)是0.2nm，基本等于市售的Si晶片的相應(yīng)值。
用透射電子顯微鏡觀察橫截面，證實(shí)Si層中沒引入新的晶體缺陷，并保持優(yōu)異的結(jié)晶度。
為了進(jìn)行比較，制備了外延Si層上無氧化膜的相同的多層結(jié)構(gòu)，得到與上述一致的結(jié)果。
最后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，選擇腐蝕掉第1襯底上殘留的多孔Si。單晶Si留下沒腐蝕并用腐蝕停止層。因此，選擇腐蝕并完全除去了多孔Si，第1襯底可作為另一第1襯底用于另一高濃度P+層的擴(kuò)散工藝，或作為第2襯底用于另一氧化膜的形成工藝。
(例3)用擴(kuò)散法形成5μm厚P+高濃度層作為無特定電阻值的單晶硅襯底的表面層。襯底的背面上還形成另一P+高濃度層。
更具體地說，以下述方式用擴(kuò)散法形成P+高濃度層。Si襯底放到擴(kuò)散爐內(nèi)，之后，N2氣引入含BBr3的液體擴(kuò)散源中使其發(fā)泡。之后，把產(chǎn)生的氣體用混合載體氣體(N2+O2)引入爐管。使?fàn)t管溫度在1050℃保持1小時(shí)，形成B2O3層，之后，襯底進(jìn)行所謂的嵌入擴(kuò)散工藝，制成P+高濃度層，擴(kuò)散爐在1200℃保溫6小時(shí)。
之后，在HF溶液中單晶Si襯底的高濃度表面層進(jìn)行陽極化。陽極化條件如下電流密度7(mA·cm-2)陽極化溶液HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間11(min)多孔Si層厚度12(μm)獲得的多孔Si層是雙層結(jié)構(gòu)，與上表面層相比，下層多孔Si層是小的易碎結(jié)構(gòu)。
之后襯底在400℃在氧氣氣氛中熱氧化1小時(shí)。結(jié)果，熱氧化硅膜覆蓋多孔Si的孔壁表面。用CVD法在多孔Si層上外延生長(zhǎng)厚度為0.15μm的單晶Si層，形成條件如下氣源SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180(l/min)氣壓80Torr溫度950℃生長(zhǎng)速率0.3μm/min而且，熱氧化外延生長(zhǎng)Si層的表面，形成厚100nm的SiO2層。
預(yù)先制備的SiO2層表面與其上有500nm厚的SiO2層的Si襯底(第2襯底)的相應(yīng)表面相互接觸并放在一起。
使10至100A的脈動(dòng)電流只流過第1襯底的高濃度P+單晶Si層。除去SiO2，使電流流動(dòng)，使晶片端表面處的高濃度P+單晶Si層露出，用達(dá)到端面的正負(fù)電極使晶片壓緊。結(jié)果，熱應(yīng)力使下層多孔Si層斷裂，而使兩個(gè)襯底沿下層多孔Si層分開。
此后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，選擇腐蝕掉第2襯底上殘留的多孔Si層。單晶Si留下沒腐蝕并用作腐蝕停止層，因此，選擇腐蝕并完全除去多孔Si。
因此，在氧化硅膜上形成厚0.1μm的單晶Si層。在襯底的整個(gè)表面上分開的100個(gè)點(diǎn)檢測(cè)所形成的單晶Si層的厚度，發(fā)現(xiàn)膜厚均勻性是101nm±3nm。
之后，在氫氣氣氛中，在1100℃對(duì)襯底熱處理1小時(shí)。用原子力顯微鏡檢測(cè)表面粗糙度，發(fā)現(xiàn)在邊長(zhǎng)為50μm的正方形中的Rrms是0.2nm，基本等于市售的Si晶片的相應(yīng)值。
用透射電子顯微鏡觀察橫截面，證實(shí)Si層中沒引入新的晶體缺陷，并保持優(yōu)異的結(jié)晶度。
為了進(jìn)行比較，制備了外延Si層上無氧化膜的相同的多層結(jié)構(gòu)，得到與上面一致的結(jié)果。
最后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，選擇腐蝕掉第1襯底上殘留的多孔Si層。單晶Si留下沒腐蝕并用作腐蝕停止層。因此，選擇腐蝕并完全除去了多孔Si，第1襯底可作為另一第1襯底用于高濃度P+層的另一擴(kuò)散工藝，或作為第2襯底用于另一氧化膜的形成工藝。
(例4)與例3相同，用擴(kuò)散法形成5μm厚的P+高濃度第1層作為無特定電阻值的單晶Si襯底的表面層。襯底的背面還形成另一P+高濃度層。在HF溶液中單晶Si襯底的高濃度表面層進(jìn)行陽極化。陽極化條件如下電流密度7(mA·cm-2)陽極化溶液HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間11(min)多孔Si層厚度12(μm)獲得的多孔Si層是雙層結(jié)構(gòu)，與上表面層相比，其下層多孔Si層有細(xì)小的易碎結(jié)構(gòu)。
之后，襯底在400℃，在氧氣氣氛中氧化1小時(shí)。結(jié)果，熱氧化硅膜覆蓋多孔Si的孔壁表面。用CVD法在多孔Si層上外延生長(zhǎng)形成厚為0.15μm的單晶Si層，形成條件如下
氣源SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180(l/min)氣壓80 Torr溫度950℃生長(zhǎng)速率0.3μm/min而且，熱氧化外延生長(zhǎng)的Si層表面，形成厚100nm的SiO2層。
SiO2層表面與其上有500nm厚的SiO2層的預(yù)先制備的Si襯底(第2襯底)的相應(yīng)表面曝露到氮等離子體中，以提高鍵合強(qiáng)度，之后，把一個(gè)襯底放到另一襯底上使其相互接觸，之后，在400℃對(duì)粘在一起的襯底退火10小時(shí)。
當(dāng)均勻分布的足夠大的拉力沿垂直于襯底表面的方向加到鍵合晶片的整個(gè)表面上時(shí)，沿下層的容易破碎的多孔Si層使襯底分開。用壓力或剪切力代替拉力也能獲得相同的效果。把刀片插入兩個(gè)粘接的襯底之間的縫隙中。兩個(gè)襯底也能沿易碎的下層多孔Si層彼此分開。
之后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，選擇腐蝕掉殘留在第2襯底上多孔Si層。單晶硅留下沒腐蝕、并用作腐蝕停止層，因此，選擇腐蝕并完全去除多孔Si。
因此，在氧化硅膜上形成厚0.1μm的單晶Si層。在襯底整個(gè)表面上100個(gè)分開的點(diǎn)檢測(cè)形成的單晶Si層的厚度，發(fā)現(xiàn)膜厚均勻性是101nm±3nm。
之后，在氫氣氣氛中，在1100℃對(duì)襯底熱處理1小時(shí)。用原子力顯微鏡檢測(cè)表面粗糙度，發(fā)現(xiàn)邊長(zhǎng)為50μm的正方形的Rrms值為0.2nm，基本等于市售的Si晶片的相應(yīng)值。
用透射電子顯微鏡觀察橫截面，證實(shí)Si層中沒引入新的晶體缺陷，并保持優(yōu)異的結(jié)晶度。
為了進(jìn)行比較，制備外延Si層上無氧化膜的相同的多層結(jié)構(gòu)，獲得與上面一致的結(jié)果。
最后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，選擇腐蝕掉第1襯底上殘留的多孔Si層。單晶Si留下沒腐蝕并用作腐蝕停止層。因此，選擇腐蝕并完全除去了多孔Si，第1襯底可作為另一第1襯底用于高濃度P+層的另一擴(kuò)散工藝中，或作為第2襯底用于另一氧化膜的形成工藝。
(例5)與例1相同，用擴(kuò)散法形成5μm厚的P+高濃度層作為非特定電阻值的單晶Si襯底的表面層。襯底的背面還形成另一P+高濃度層。在HF溶液中對(duì)單晶Si襯底的高濃度表面層陽極化。陽極化條件如下電流密度7(mA·cm-2)陽極化溶液HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間11(min)多孔Si層厚度12(μm)獲得的多孔Si層是雙層結(jié)構(gòu)，與其上表面層相比，下層多孔Si層是細(xì)小的易碎結(jié)構(gòu)。
之后，在氧氣氣氛中，在400℃襯底氧化1小時(shí)。結(jié)果，熱氧化硅膜覆蓋多孔Si的孔壁表面。用CVD法在多孔Si層上外延生長(zhǎng)形成厚0.15μm厚的單晶Si。形成條件如下氣源SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180(l/min)氣壓80 Torr溫度950℃生長(zhǎng)速率0.3μm/min而且，熱氧化外延生長(zhǎng)Si層的表面，形成厚100nm的SiO2層。
SiO2層表面和其上有500nm厚的SiO2層的預(yù)先制備的Si襯底(第2襯底)的相應(yīng)表面露到氮等離子體中，以提高鍵合強(qiáng)度，之后，把一個(gè)襯底放到另一襯底上，使其相互接觸。之后，在400℃對(duì)粘在一起的晶片退火10小時(shí)。
均勻分布的足夠大的拉力按垂直于襯底表面的方向加到鍵合晶片的整個(gè)表面上時(shí)，襯底沿極容易碎的下層多孔Si層分開。當(dāng)壓力或剪切力代替拉力時(shí)能得到同樣的結(jié)果。把切刀插入兩個(gè)鍵合襯底之間的縫隙中，襯底也能沿易碎的下層多孔Si層分開。
之后，在HF/HNO3/CH3COOH的典型腐蝕液中選擇腐蝕并完全除去第2襯底上殘留的多孔Si。單晶硅留下沒腐蝕并用作腐蝕阻擋層，因此，能選擇腐蝕并完全除去多孔Si。
因此，在氧化硅膜上形成0.1μm厚的單晶Si層。在整個(gè)襯底表面上分開的100個(gè)點(diǎn)檢測(cè)形成的單晶Si層的厚度，發(fā)現(xiàn)膜厚均勻性是101nm±3nm。
之后，在氫氣氣氛中襯底在1100℃熱處理1小時(shí)。用原子力顯微鏡觀察表面粗糙度，發(fā)現(xiàn)邊長(zhǎng)為50μm的正方形的Rrms值是0.2nm，基本等于市售Si晶片的相應(yīng)值。
用透射電子顯微鏡觀察橫截面，證實(shí)Si層中沒引入新的晶體缺陷，并保持優(yōu)良的結(jié)晶度。
為了進(jìn)行比較，制備外延Si層上無氧化膜的相同的多層結(jié)構(gòu)，得到與上面一致的結(jié)果。
最后，在HF/HNO3/CH3COOH腐蝕液中，連續(xù)攪拌腐蝕液，選擇腐蝕第1襯底上殘留的多孔Si。單晶Si留下沒腐蝕并用作腐蝕停止層，多孔Si被選擇腐蝕并完全除去，第1襯底能作為另一第1襯底用于高濃度P+層的另一擴(kuò)散工藝，或作為第2襯底用于另一氧化膜形成工藝。
(例6)與例1相同，用擴(kuò)散法形成5μm厚的P+高濃度層作為無特定電阻值的單晶Si襯底的表面層。在襯底背面還形成另一P+高濃度層。在HF溶液中對(duì)單晶硅襯底的高濃度表面層進(jìn)行陽極化。陽極化條件如下電流密度7(mA·cm-2)陽極化溶液HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間11(min)多孔Si層厚度12(μm)獲得的多孔Si層是雙層結(jié)構(gòu)，與上表面層相比下層多孔Si層是小的 易碎結(jié)構(gòu)。
之后在氧氣氣氛中在400℃襯底氧化1小時(shí)。結(jié)果，熱氧化硅膜覆蓋多孔Si的孔壁表面。用CVD法在多孔Si層上外延生長(zhǎng)構(gòu)成厚0.15μm的單晶Si層，形成條件如下氣體源SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180(l/min)氣壓80 Torr溫度950℃生長(zhǎng)速率0.3μm/min而且，熱氧化外延生長(zhǎng)Si層的表面，形成厚100nm的SiO2層。
SiO2層表面和預(yù)先制備的石英襯底(第2襯底)的相應(yīng)表面露到氮等離子體中，之后，放在一起使其相互接觸。組合襯底在200℃退火10小時(shí)。
均勻分布的足夠大的拉力按垂直于襯底表面的方向加到鍵合晶片的整個(gè)表面上時(shí)，襯底沿極容易碎的下層多孔Si層分開。當(dāng)壓力或剪切力代替拉力時(shí)能得到同樣的結(jié)果。把切刀插入兩個(gè)鍵合襯底之間的空隙中襯底也能沿下層多孔Si層彼此分開。
之后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，選擇腐蝕掉第2襯底上殘留的多孔Si層。單晶Si留下沒腐蝕、并用作腐蝕停止層，因此，選擇腐蝕并完全去除多孔Si。
因此，石英襯底上形成0.1μm厚的單晶Si層。在襯底的整個(gè)表面上100個(gè)分開的點(diǎn)檢測(cè)形成的單晶Si層的膜厚，發(fā)現(xiàn)膜厚均勻性是101nm±3nm。
之后，在氫氣氣氛中襯底在970℃熱處理2小時(shí)。用原子力顯微鏡觀測(cè)表面粗糙度，發(fā)現(xiàn)邊長(zhǎng)為50μm的正方形的Rrms值0.2nm，基本等于市售的Si晶片的相應(yīng)值。
用透射電子顯微鏡觀察橫截面，證實(shí)Si層中沒引入新的晶體缺陷，并保持優(yōu)異的結(jié)晶度。
為了進(jìn)行比較，制備了外延Si層上無氧化膜的相同的多層結(jié)構(gòu)，獲得與上述一致的結(jié)果。
最后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，選擇腐蝕掉第1襯底上殘留的多孔Si層。單晶Si留下沒腐蝕并用作腐蝕停止層。因此，多孔Si選擇腐蝕并完全除去，第1襯底可作為另一第1襯底用于高濃度P+層的另一擴(kuò)散工藝。
(例7)與例3相同，用擴(kuò)散法形成5μm厚P+高濃度第1層作為無特定電阻值的單晶Si襯底的表面層。襯底背面還形成另一P+高濃度層。在HF溶液中單晶Si襯底的高濃度表面層進(jìn)行陽極化。陽極化條件如下電流密度7(mA·cm-2)陽極化溶液HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間11(min)多孔Si層厚度12(μm)獲得的多孔Si層是雙層結(jié)構(gòu)，與其上表面層相比，其下層多孔Si層有細(xì)小的易碎的結(jié)構(gòu)。
襯底在氧氣氣氛中在400℃氧化1小時(shí)。結(jié)果，熱氧化硅膜覆蓋多孔Si的孔壁表面。用CVD法在多孔Si層上外延生長(zhǎng)構(gòu)成厚為0.55μm的單晶Si層，形成條件如下氣源SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180(l/min)氣壓80 Torr溫度950℃生長(zhǎng)速率0.3μm/min而且，熱氧化外延生長(zhǎng)Si層的表面，形成厚100nm的SiO2層。
預(yù)先制備的SiO2層表面和其上有500nm厚的SiO2層的Si襯底(第2襯底)的相應(yīng)表面相互接觸并放在一起。之后，從粘在一起的晶片邊緣腐蝕除去100nm厚的SiO2層和外延Si層，露出多孔Si層的端部。
之后，鍵合晶片在1000℃熱氧化50分鐘，使兩個(gè)襯底沿下層多孔Si層完全分開。觀察分開的表面，發(fā)現(xiàn)晶片外周邊上的多孔硅已變成SiO2，而中心部分的多孔硅沒變。
之后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，選擇腐蝕掉殘留在第2襯底上的多孔Si層和已氧化的多孔Si層。單晶硅留下沒腐蝕、并用作腐蝕停止層，因此，選擇腐蝕并完全去除多孔Si和已氧化的多孔Si。
上述腐蝕液對(duì)無孔單晶Si的腐蝕速度極慢，多孔硅的腐蝕速度與無孔單晶Si的腐蝕速度的選擇比高達(dá)105以上。因此無孔層因腐蝕而減小的高度約幾十埃，在實(shí)際上可以忽略不計(jì)。
因此，在氧化硅膜上形成厚0.5μm的單晶Si層。在襯底的整個(gè)表面上100個(gè)分開的點(diǎn)檢測(cè)形成的單晶o層的厚度，發(fā)現(xiàn)膜厚均勻性是500nm±15nm。
之后，襯底在氫氣氣氛中在1100℃熱處理1小時(shí)。用原子力顯微鏡檢測(cè)表面粗糙度，發(fā)現(xiàn)在邊長(zhǎng)為50μm的正方形中的Rrms值是0.2nm，基本等于市售的Si晶片的相應(yīng)值。
用透射電子顯微鏡觀察橫截面，證實(shí)Si層中沒引入新的晶體缺陷，并保持優(yōu)異的結(jié)晶度。
為了進(jìn)行比較，制備外延Si層上無氧化膜的相同的多層結(jié)構(gòu)，獲得與上面一致的結(jié)果。
最后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌，選擇腐蝕掉第1襯底上殘留的多孔Si和已氧化的多孔Si。單晶Si留下沒腐蝕并用作腐蝕停止層。因此，選擇腐蝕并完全除去了多孔Si和已氧化的多孔Si，第1襯底能用作另一第1襯底用于高濃度P+層的另一腐蝕工藝，或作為第2襯底用于另一氧化膜的形成工藝。
(例8)與例3相同，用擴(kuò)散法形成5μm厚的P+高濃度層作為再生晶片的單晶Si襯底的表面層。襯底背面還形成另一P+高濃度層。在HF溶液中單晶Si的高濃度表面層進(jìn)行陽極化。陽極化條件如下電流密度7(mA·cm-2)陽極化溶液HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1
時(shí)間11(min)多孔Si層膜厚12(μm)獲得的多孔Si層是雙層結(jié)構(gòu)，與其上表面層相比，下層多孔Si層是細(xì)小的易碎結(jié)構(gòu)。
之后，襯底在氧氣氣氛中在400℃氧化1小時(shí)。結(jié)果，熱氧化硅膜覆蓋多孔Si的孔壁表面。用CVD(化學(xué)汽相沉積)法在多孔Si層上外延生長(zhǎng)形成厚為0.55μm的單晶Si層，形成條件如下氣源SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180(l/min)氣壓80 Torr溫度950℃生長(zhǎng)速率0.3μm/min而且，熱氧化外延生長(zhǎng)Si層的表面，形成厚100nm的SiO2層。
預(yù)先制備的SiO2層表面與其上有500nm厚的SiO2層的Si襯底(第2襯底)的相應(yīng)表面相互接觸并放到一起。
除去Si襯底背面上的氧化膜之后，用輸出功率為500至1000W的CO2激光束輻射晶片整個(gè)Si襯底側(cè)邊。兩個(gè)襯底界面上設(shè)置的500nm厚的SiO2層吸收CO2激光，使外延層和多孔Si層的溫度急劇升高，直到下層多孔Si層中迅速產(chǎn)生的熱應(yīng)力使兩個(gè)襯底沿下層多孔Si層分開為止。
之后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，選擇腐蝕掉第2襯底上殘留的多孔Si層。單晶Si留下沒腐蝕、并用作腐蝕停止層，因此，多孔Si選擇腐蝕并完全除去。
因此，在氧化硅膜上形成厚0.1μm的單晶Si層。在襯底的整個(gè)表面上100個(gè)分開的點(diǎn)檢測(cè)形成的單晶Si層的厚度，發(fā)現(xiàn)膜厚均勻性是101nm±3nm。
之后，襯底在氫氣氣氛中在1100℃熱處理1小時(shí)。用原子力顯微鏡檢測(cè)表面粗糙度，發(fā)現(xiàn)在邊長(zhǎng)為50μm的正方形中的Rrms值是0.2nm，基本等于市售的Si晶片的相應(yīng)值。
用透射電子顯微鏡觀察橫截面，證實(shí)Si層中沒引入新的晶體缺陷，并保持優(yōu)異的結(jié)晶度。
為了進(jìn)行比較，制備外延Si層上無氧化膜的相同的多層結(jié)構(gòu)，獲得與上面一致的結(jié)果。
最后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，還選擇腐蝕掉第1襯底上殘留的多孔Si和已氧化的多孔Si。單晶Si留下沒腐蝕并用作腐蝕停止層。因此，選擇腐蝕并完全除去了多孔Si和已氧化的多孔Si，第1襯底能用作另一第1襯底的用于高濃度P+層的另一擴(kuò)散工藝中，或作為第2襯底用于另一氧化膜的形成工藝中。
(例9)與例1相同，用擴(kuò)散法形成5μm厚P+高濃度第1層作為無特定電阻值的單晶Si襯底的表面層。襯底的背面上還形成另一P+高濃度層。在HF溶液中單晶Si襯底的高濃度表面層進(jìn)行陽極化。陽極化條件如下電流密度7(mA·cm-2)陽極化溶液HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間11(min)多孔Si層厚度12(μm)獲得的多孔Si層是雙層結(jié)構(gòu)，與其上表面層相比，其下層多孔Si層是細(xì)小易碎結(jié)構(gòu)。
襯底在氧氣氣氛中在400℃氧化1小時(shí)。結(jié)果，熱氧化硅膜覆蓋多孔Si的孔壁表面。用MOCVD法(金屬有機(jī)物化學(xué)汽相沉積)在多孔Si層上外延生長(zhǎng)形成1μm厚的單晶GaAs，形成條件如下氣體源TMG/AsH3/H2氣壓80 Torr溫度700℃預(yù)先制備的GaAs表面與Si襯底(第2襯底)的相應(yīng)表面相互接觸并放到一起。
脈動(dòng)電流10至100A只流過第1襯底的高濃度P+單晶Si層。除去SiO2層使電流流動(dòng)，露出晶片端表面處的高濃度P+單晶Si層，用只達(dá)到端表面的正負(fù)電極壓緊晶片。結(jié)果，下層多孔Si層由于熱應(yīng)力作用而破碎，從兩個(gè)襯底沿下層Si層分開。
之后，用1.2-乙二胺∶鄰苯二酚∶水＝17ml∶3g∶8ml的混合溶液，在110℃腐蝕掉第2襯底上殘留的多孔Si層。
留下單晶GaAs沒腐蝕并用作腐蝕停止層，因此，選擇腐蝕并完全除去多孔Si和已氧化的多孔Si。
上述腐蝕液對(duì)無孔單晶GaAs的腐蝕速度極慢，因此，因腐蝕而減小的無孔層高度只有幾十埃，實(shí)際上可以忽略不計(jì)。
因此，在氧化硅膜上形成1μm厚的單晶GaAs層。在襯底整個(gè)表面上100個(gè)分開的點(diǎn)檢測(cè)形成的單晶GaAs層的膜厚，發(fā)現(xiàn)膜厚均勻度是1μm±29.8nm。
用透射電子顯微鏡觀察橫截面證實(shí)，GaAs層中沒引入新的晶體缺陷，并保持優(yōu)良的結(jié)晶度。
為了進(jìn)行比較，用其上有氧化膜的Si襯底作支承襯底，在絕緣膜上形成GaAs膜，獲得與上述一致的結(jié)果。
最后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，選擇腐蝕掉第1襯底上殘留的多孔Si層。單晶Si留下沒腐蝕，并用作腐蝕停止層。因此，選擇腐蝕并完全除去了多孔Si，第1襯底可用作另一第1襯底的用于高濃度P+層的另一擴(kuò)散工藝中，或作為第2襯底用于另一鍵合工藝。
(例10)與例1相同，用擴(kuò)散法形成5μm厚P+高濃度層作為無特定電阻值的單晶Si襯底的表面層。在襯底背面還形成另一P+高濃度層。在HF溶液中對(duì)單晶硅襯底的高濃度表面層進(jìn)行陽極化。陽極化條件如下電流密度7(mA·cm-2)陽極化溶液HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1
時(shí)間11(min)多孔Si層厚度12(μm)獲得的多孔Si層有雙層結(jié)構(gòu)，與其上表面層相比，下層多孔Si層是細(xì)小的易碎結(jié)構(gòu)。
之后，襯底在氧氣氣氛中在400℃氧化1小時(shí)。結(jié)果，熱氧化硅膜覆蓋多孔Si的孔壁表面。用MOCVD(金屬有機(jī)物化學(xué)汽相淀積)法在多孔Si層上外延生長(zhǎng)形成厚1μm的單晶InP。
預(yù)先制備的InP層表面和石英襯底(第2襯底)相互接觸并放到一起。組合的襯底在200℃退火10小時(shí)。
均勻分布的足夠大的拉力按垂直于襯底表面的方向加到鍵合晶片的整個(gè)表面上時(shí)，襯底沿極容易破碎的下層多孔Si層分開。用壓力和剪切力代替拉力可獲得同樣的結(jié)果。把刀片插入兩個(gè)鍵合襯底之間的縫隙中時(shí)，襯底也能沿易碎的下層多孔Si層彼此分開。
之后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，能選擇腐蝕掉第2襯底上殘留的多孔Si層。單晶InP層留下沒腐蝕、并用作腐蝕停止層，因此，選擇腐蝕并完全去除多孔Si。
因此，氧化硅膜上形成1μm厚的單晶InP層。在襯底的整個(gè)表面上的100個(gè)分開的點(diǎn)檢測(cè)形成的單晶InP層的厚度，發(fā)現(xiàn)膜厚均勻性是1μm±29.0nm。
用透射電子顯微鏡觀察橫截面，證實(shí)Si層中沒引入新的晶體缺陷，并保持優(yōu)異的結(jié)晶度。
最后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，選擇腐蝕掉第1襯底上殘留的多孔Si層。單晶Si留下沒腐蝕并用作腐蝕停止層。因此，選擇腐蝕和完全除去多孔Si，第1襯底可作為另一第1襯底用于高濃度P+層的另一擴(kuò)散工藝。
(例11)與例1相同，用擴(kuò)散法形成5μm厚的P+高濃度第1層，作為無特定電阻值的雙鏡面單晶Si襯底的兩個(gè)相對(duì)側(cè)上的表面層。在HF溶液中單晶Si襯底的高濃度表面層從背側(cè)進(jìn)行陽極化。陽極化條件如下。每一表面上同時(shí)進(jìn)行11分鐘陽極化。
電流密度7(mA·cm-2)陽極化溶液HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間11×2(min)多孔Si層厚度12(μm)獲得的每層多孔Si層是雙層結(jié)構(gòu)，與其上表面層相比，下層多孔Si層是細(xì)小的易碎結(jié)構(gòu)。
襯底在氧氣氣氛中在400℃氧化1小時(shí)。結(jié)果，熱氧化硅膜覆蓋多孔Si的孔壁表面。用CVD法在多孔Si層上外延生長(zhǎng)形成厚0.15μm的單晶Si層，形成條件如下氣體源SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180(l/min)氣壓80 Torr溫度950℃生長(zhǎng)速率0.3μm/min而且，熱氧化每層外延生長(zhǎng)Si層的表面，形成100nm厚的SiO2層。
預(yù)先制備的每層SiO2層和其上有500nm厚的SiO2層的Si襯底(第2襯底)的相應(yīng)表面相互接觸并放到一起。因此，第1襯底夾在一對(duì)第2襯底之間。此后，從鍵合晶片邊緣腐蝕除去100nm厚的SiO2層和外延硅層，露出多孔Si層的端部。
之后，鍵合晶片在1000℃熱氧化50分鐘，以便沿下層多孔硅層把兩個(gè)襯底完全分開。為了使晶片之間的任何偏差減至最小，最好使氧化工藝進(jìn)行幾小時(shí)。觀察分開的表面發(fā)現(xiàn)。晶片外周邊上的多孔硅已轉(zhuǎn)變成SiO2，而中心部分留持不變。
之后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，選擇腐蝕掉兩個(gè)第2襯底上殘留的多孔Si層和已氧化的多孔Si層。單晶硅留下沒腐蝕并用作腐蝕停止層，因此，多孔Si和已氧化的多孔Si選擇腐蝕并完全去除。
因此，在氧化硅膜上形成一對(duì)0.1μm厚的單晶Si層。在襯底的整個(gè)表面上100個(gè)分開的點(diǎn)檢測(cè)每層所形成的單晶Si層的厚度，發(fā)現(xiàn)膜厚均勻性是101nm±3nm。
之后，襯底在氫氣氣氛中在1100℃熱處理1小時(shí)。用原子力顯微鏡觀察表面粗糙度，發(fā)現(xiàn)在邊長(zhǎng)為50μm的正方形中的Rrms值是0.2nm，基本等于市售Si晶片的相應(yīng)值。
用透射電子顯微鏡觀察橫截面，證實(shí)Si層中沒引入新的晶體缺陷，并保持優(yōu)異的結(jié)晶度。
為了進(jìn)行比較，制備外延Si層上無氧化膜的相同的多層結(jié)構(gòu)，得到與上述一致的結(jié)果。
最后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，選擇腐蝕掉第1襯底上殘留的多孔Si層。單晶Si留下沒腐蝕并用作腐蝕停止層。因此，選擇腐蝕并完全除去多孔Si和已氧化的多孔Si，第1襯底可作為另一第1襯底的用于高濃度P+層的另一擴(kuò)散工藝中，或作為第2襯底用于另一氧化膜形成工藝。
(例12)與例1相同，用擴(kuò)散法形成10μm厚的P+高濃度第1層作為無特定電阻值的單晶硅襯底的表面層，只是嵌入擴(kuò)散工藝進(jìn)行10小時(shí)。襯底背面還形成另一P+高濃度層。在HF溶液中單晶硅襯底的高濃度表面層進(jìn)行陽極化。陽極化條件如下電流密度7(mA·cm-2)陽極化溶液HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間15(min)多孔Si層厚度16(μm)獲得的多孔Si層是雙層結(jié)構(gòu)，與其上表面層相比，下表面層是細(xì)小的易碎結(jié)構(gòu)。
襯底在氧氣氣氛中在400℃氧化1小時(shí)。結(jié)果，熱氧化硅膜覆蓋多孔Si的孔壁表面。用CVD法在多孔Si層上外延生長(zhǎng)形成厚0.15μm的單晶Si層，形成條件如下
氣體源SiH2C12/H2氣體流速0.5/180(l/min)氣壓80Torr溫度950℃生長(zhǎng)速率0.3μm/min而且，熱氧化外延生長(zhǎng)Si層，形成厚100nm的SiO2層。
預(yù)先制備的SiO2層表面與Si襯底(第2襯底)的相應(yīng)表面接觸并放到一起。之后，晶片在1180℃熱處理5分鐘，以提高鍵合強(qiáng)度。
均勻分布的足夠大的拉力按垂直于襯底表面的方向加到鍵合晶片的整個(gè)表面上時(shí)，襯底沿極容易碎的下層多孔Si層分開。用壓力或剪切力代替拉力時(shí)能得到同樣的結(jié)果。把刀片插入兩個(gè)鍵合襯底之間的縫隙中，襯底也能沿易碎的下層多孔Si層彼此分開。
之后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，選擇腐蝕掉第2襯底上殘留的多孔Si層。單晶硅留下沒腐蝕并用作腐蝕停止層，因此，選擇腐蝕并完全去除多孔Si。
因此，在氧化硅膜上形成0.1μm厚的單晶Si層。在襯底的整個(gè)表面上100個(gè)分開的點(diǎn)檢測(cè)形成的單晶Si層的厚度，發(fā)現(xiàn)膜厚均勻性是101nm±3nm。
之后，襯底在1100℃在氫氣氣氛中熱處理1小時(shí)。用原子力顯微鏡觀察表面粗糙度，發(fā)現(xiàn)在邊長(zhǎng)為50μm的正方形的Rrms值是0.2nm，基本等于市售的Si晶片的相應(yīng)值。
用透射電子顯微鏡觀察橫截面，證實(shí)Si層中沒引入新的晶體缺陷，并保持優(yōu)異的結(jié)晶度。
為了進(jìn)行比較，制備外延Si層上無氧化膜的相同的多層結(jié)構(gòu)，獲得與上面一致的結(jié)果。
最后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，還選擇腐蝕掉第1襯底上殘留的多孔Si。單晶Si留下沒腐蝕并用作腐蝕停止層。因此，選擇腐蝕并完全除去多孔Si，第1襯底可作為另一第1襯底用于高濃度P+層的另一擴(kuò)散工藝，或作為第2襯底用于另一氧化膜形成工藝。
(例13)與例1相同，用擴(kuò)散法形成10μm厚的P+高濃度第1層作為無特定電阻值的單晶硅襯底的表面層，只是嵌入擴(kuò)散工藝要進(jìn)行10小時(shí)。在襯底背面上還形成另一P+高濃度層。在HF溶液中對(duì)單晶硅襯底的高濃度表面層進(jìn)行陽極化。陽極化條件如下電流密度7(mA·cm-2)陽極化溶液HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間15(min)多孔Si層厚度16(μm)獲得的多孔Si層是雙層結(jié)構(gòu)，與其上表面層相比下層多孔Si層是小的易碎結(jié)構(gòu)。
之后，襯底在氧氣氣氛中在400℃氧化1小時(shí)。結(jié)果，熱氧化硅膜覆蓋多孔Si的孔壁表面。用CVD法在多孔Si層上外延生長(zhǎng)形成厚0.15μm的單晶Si層，形成條件如下氣體源SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180(l/min)氣壓80Torr溫度950℃生長(zhǎng)速率0.3μm/min而且，熱氧化外延生長(zhǎng)Si層表面，形成厚100nm的SiO2層。
預(yù)先制備的SiO2層表面與其上有500nm厚的SiO2層的硅襯底(第2襯底)的相應(yīng)表面相互接觸并放到一起。之后晶片在1180℃熱處理5分鐘，以提高鍵合強(qiáng)度。
均勻分布的足夠大的拉力沿垂直于襯底表面的方向加到鍵合晶片的整個(gè)表面上時(shí)，襯底沿極易破碎的下層多孔Si層分開。用壓力或剪切力代替拉力時(shí)能得到同樣的結(jié)果。把刀片插入兩個(gè)鍵合襯底之間的縫隙中也能使襯底沿易碎的下層多孔Si層彼此分開。
之后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，選擇腐蝕掉第2襯底上殘留的多孔Si層。單晶硅層留下沒腐蝕、并用作腐蝕停止層，因此，選擇腐蝕并完全去除多孔Si。
因此，在氧化硅膜上形成0.1μm厚的單晶Si層。在襯底的整個(gè)表面上100個(gè)分開的點(diǎn)檢測(cè)形成的單晶Si層的膜厚，發(fā)現(xiàn)膜厚均勻度是101nm±3nm。
之后，襯底在1100℃在氫氣氣氛中熱處理1小時(shí)。用原子力顯微鏡觀察表面粗糙度，發(fā)現(xiàn)在邊長(zhǎng)為50μm的正方形中的Rrms值是0.2nm，基本等于市售的Si晶片的相應(yīng)值。
用透射電子顯微鏡觀察橫截面，證實(shí)Si層中沒引入新的晶體缺陷，并保持優(yōu)異的結(jié)晶度。
最后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，還選擇腐蝕掉第1襯底上殘留的多孔Si。單晶Si留下沒腐蝕并用作腐蝕停止層。因此，選擇腐蝕并完全除去多孔Si，第1襯底可作為另一第1襯底用于高濃度P+層的另一擴(kuò)散工藝中，或作為第2襯底用于另一粘接工藝中。
(例14)用擴(kuò)散法形成5μm厚的P+高濃度層作為再生晶片的單晶Si襯底的表面層。襯底背面還形成另一P+高濃度層。在HF溶液中對(duì)單晶硅襯底的高濃度表面層進(jìn)行陽極化。陽極化條件如下電流密度7(mA·cm-2)陽極化溶液HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間15(min)多孔Si層膜厚16(μm)獲得的多孔Si層是雙層結(jié)構(gòu)，與其上表面層相比，其下層多孔Si層是細(xì)小的易碎結(jié)構(gòu)。
襯底在氧氣氣氛中在400℃氧化1小時(shí)。結(jié)果，熱氧化硅膜覆蓋多孔Si的孔壁表面。用CVD(化學(xué)汽相沉積)法在多孔Si層上外延生長(zhǎng)形成厚0.15μm的單晶Si層，形成條件如下氣體源SiH2Cl2/H2
氣體流速0.5/180(l/min)氣壓80Torr溫度950℃生長(zhǎng)速率0.3μm/min而且，熱氧化外延生長(zhǎng)Si層表面，形成厚100nm的SiO2層。
預(yù)先制備的SiO2層表面和其上有500nm厚的SiO2層的Si襯底(第2襯底)的相應(yīng)表面露到氮等離子體中，以便提高鍵合強(qiáng)度。之后把一個(gè)襯底放到另一襯底上使其相互接觸。之后組合在一起的襯底在400℃退火10小時(shí)。
均勻分布的足夠大的拉力按垂直于襯底表面的方向加到鍵合晶片的整個(gè)表面上時(shí)，襯底沿極容易碎的下層多孔Si層分開。用壓力或剪切力代替拉力時(shí)能得到同樣的結(jié)果。把刀片插入兩個(gè)鍵合襯底之間的縫隙中能使襯底沿易碎的下層多孔Si層分開。
之后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，選擇腐蝕掉第2襯底上殘留的多孔Si層。單晶Si留下沒腐蝕、并用作腐蝕停止層，因此，選擇腐蝕并完全除去多孔Si。
因此，在氧化硅膜上形成0.1μm厚的單晶Si層。在襯底的整個(gè)表面上100個(gè)分開的點(diǎn)檢測(cè)形成的單晶Si層的膜厚，發(fā)現(xiàn)膜厚均勻性是101nm±3nm。
之后，襯底在1100℃在氫氣氣氛中熱處理1小時(shí)。用原子力顯微鏡觀察表面粗糙度，發(fā)現(xiàn)在邊長(zhǎng)為50μm的正方形中的Rrms值是0.2nm，基本等于市售的Si晶片的相應(yīng)值。
用透射電子顯微鏡觀察橫截面，證實(shí)Si層中沒引入新的晶體缺陷并保持優(yōu)異的結(jié)晶度。
為了進(jìn)行比較，制備了外延Si層上無氧化膜的相同的多層結(jié)構(gòu)，獲得與上述一致的結(jié)果。
最后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，還選擇腐蝕掉第1襯底上殘留的多孔Si。單晶Si留下沒腐蝕并用作腐蝕停止層。因此，選擇腐蝕并完全除去多孔Si，第1襯底可作為另一第1襯底用于高濃度P+層的另一擴(kuò)散工藝，或作為第2襯底用于另一氧化膜形成工藝。
(例15)與例1相同，用擴(kuò)散法形成5μm厚的P+高濃度層作為再生晶片的單晶硅襯底的表面層。襯底背面還形成另一P+高濃度層。在HF溶液中單晶硅襯底的高濃度表面層進(jìn)行陽極化。陽極化條件如下電流密度7(mA·cm-2)陽極化溶液HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間15(min)多孔Si層膜厚16(μm)獲得的多孔Si層是雙層結(jié)構(gòu)，與其上表面層相比，下層多孔o(hù)層是細(xì)小的易碎結(jié)構(gòu)。
襯底在氧氣氣氛中在400℃氧化1小時(shí)。結(jié)果，熱氧化硅膜覆蓋多孔Si的孔壁表面。用CVD(化學(xué)汽相淀積)法在多孔Si層上外延生長(zhǎng)形成厚0.15μm的單晶Si層，形成條件如下氣體源SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180(l/min)氣壓80Torr溫度950℃生長(zhǎng)速率0.3μm/min而且，熱氧化外延生長(zhǎng)Si層的表面，形成厚100nm的SiO2層。
預(yù)先制備的SiO2層表面和Si襯底(第2襯底)的相應(yīng)表面露到氮等離子體中，以提高鍵合強(qiáng)度，之后，一個(gè)襯底放到另一襯底上使其相互接觸。粘在一起的襯底在400℃退火10小時(shí)。
均勻分布的足夠大的拉力按垂直于襯底表面的方向加到鍵合晶片的整個(gè)表面上時(shí)，襯底沿極容易碎的下層多孔Si層分開。用壓力和剪切力代替拉力時(shí)能得到同樣的結(jié)果。把刀片插入兩個(gè)鍵合襯底之間的縫隙中襯底也能沿易碎的下層多孔Si層彼此分開。
之后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，選擇腐蝕掉第2襯底上殘留的多孔Si層。單晶硅留下沒腐蝕、并用作腐蝕停止層，因此，選擇腐蝕并完全去除多孔Si。
因此，在氧化硅膜上形成0.1μm厚的單晶Si層。在襯底的整個(gè)表面上100個(gè)分開的點(diǎn)檢測(cè)形成的單晶Si層的厚度，發(fā)現(xiàn)膜厚均勻性是101nm±3nm。
之后，襯底在氫氣氣氛中在1100℃熱處理1小時(shí)。用原子力顯微鏡觀察表面粗糙度，發(fā)現(xiàn)在邊長(zhǎng)為50μm的正方形中的Rrms值是0.2nm，基本等于市售的Si晶片的相應(yīng)值。
用透射電子顯微鏡觀察橫截面，證實(shí)Si層中沒引入新的晶體缺陷，并保持優(yōu)異的結(jié)晶度。
最后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，還選擇腐蝕掉第1襯底上殘留的多孔Si層。單晶硅留下沒腐蝕并用作腐蝕停止層。因此，選擇腐蝕并完全除去多孔Si。第1襯底可作為另一第1襯底用于高濃度P+層的另一擴(kuò)散工藝，或作為第2襯底用于另一鍵合工藝。
(例16)與例1相同，用擴(kuò)散法形成5μm厚的P+高濃度層作為再生晶片的單晶硅襯底的表面層，襯底背面還形成另一P+高濃度層。在HF溶液中單晶硅襯底的高濃度表面層進(jìn)行陽極化。陽極化條件如下電流密度7(mA·cm-2)陽極化溶液HF∶H2O∶C2H5OH＝1∶1∶1時(shí)間15(min)多孔Si層厚度16(μm)獲得的多孔Si層是雙層結(jié)構(gòu)，與其上層表面層相比，其下層多孔Si層是細(xì)小的易碎結(jié)構(gòu)。
襯底在氧氣氣氛中在400℃氧化1小時(shí)。結(jié)果，熱氧化硅膜覆蓋多孔Si的孔壁表面。
之后，襯底浸入1.25％HF溶液中，在除去了多孔層的襯底最上層表面上生成薄的氧化膜。隨著，把獲得的襯底在流速為230l/min的H2氣流中在1050℃和氣壓為760Torr的條件下熱處理1分鐘，加入50Sccm的SiH4后再處理5分鐘以上。
之后，用CVD法在多孔Si層上外延生長(zhǎng)形成厚0.15μm的單晶Si。形成條件如下氣體源SiH2Cl2/H2氣體流速0.5/180(l/min)氣壓80Torr溫度950℃生長(zhǎng)速率0.3μm/min而且，熱氧化外延生長(zhǎng)Si層的表面，形成厚100nm的SiO2層。
預(yù)先制備的SiO2層表面與Si襯底(第2襯底)的相應(yīng)表面露到氮等離子體中，以提高鍵合強(qiáng)度。之后一個(gè)襯底放到另一襯底上，使其相互接觸。組合在一起的襯底在400℃退火10小時(shí)。
均勻分布的足夠大的拉力按垂直于襯底表面的方向加到鍵合晶片的整個(gè)表面上時(shí)，襯底沿極容易破碎的下層多孔Si層分開。用壓力或剪切力代替拉力時(shí)能得到同樣的結(jié)果。把刀片插入兩個(gè)鍵合襯底之間的縫隙中也能使襯底沿易碎的下層多孔Si層彼此分開。
之后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，選擇腐蝕掉第2襯底上殘留的多孔Si層。單晶Si留下沒腐蝕并用作腐蝕停止層，因此，選擇腐蝕并完全去除多孔Si。
因此，在氧化硅膜上形成0.1μm厚的單晶Si層。在襯底的整個(gè)表面上100個(gè)分開的點(diǎn)檢測(cè)形成的單晶Si層的膜厚，發(fā)現(xiàn)膜厚均勻度是101nm±3nm。
之后，襯底在氫氣氣氛中在1100℃熱處理1小時(shí)。用原子力顯微鏡觀察表面粗糙度，發(fā)現(xiàn)在邊長(zhǎng)為50μm的正方形中的Rrms值是0.2nm，基本等于市售的Si晶片的相應(yīng)值。
用透射電子顯微鏡觀察橫截面，證實(shí)Si層中沒引入新的晶體缺陷，并保持優(yōu)異的結(jié)晶度。
最后，在49％的氫氟酸和30％的含水過氧化氫混合液中，連續(xù)攪拌溶液，還選擇腐蝕掉第1襯底上殘留的多孔Si層。單晶硅留下沒腐蝕并用作腐蝕停止層。因此，選擇腐蝕和完全除去多孔Si，第1襯底可作為另一第1襯底用于高濃度P+層的另一擴(kuò)散工藝，或作為第2襯底用于另一粘接工藝。
權(quán)利要求
1.半導(dǎo)體制品的制造方法，其特征是，包括以下工藝步驟擴(kuò)散能控制導(dǎo)電類型的元素，在Si襯底的至少一側(cè)表面上形成擴(kuò)散區(qū)；在包括所述擴(kuò)散區(qū)的區(qū)域內(nèi)形成多孔Si層；在所述多孔Si層上形成無孔半導(dǎo)體層，制備第1襯底；鍵合第l襯底與第2襯底，制成其中設(shè)有無孔半導(dǎo)體層的多層結(jié)構(gòu)；沿所述多孔Si層但不沿所述擴(kuò)散層劈開所述多層結(jié)構(gòu)；和除去所述劈開的第2襯底上殘留的多孔Si層。
2.半導(dǎo)體制品的制造方法，其特征是，包括下述工藝步驟擴(kuò)散能控制導(dǎo)電類型的元素，在Si襯底的至少一側(cè)表面上形成擴(kuò)散區(qū)；在包括所述擴(kuò)散區(qū)的區(qū)域內(nèi)形成多孔Si層；在所述多孔Si層上形成無孔半導(dǎo)體層，制備第1襯底；鍵合所述第1和第2襯底，制成其中設(shè)有無孔半導(dǎo)體層的多層結(jié)構(gòu)；沿所述多孔Si層但不沿所述擴(kuò)散區(qū)劈開所述多層結(jié)構(gòu)；除去所述劈開的第2襯底上殘留的多孔Si層；和除去所述的分開的第1襯底上殘留的多孔層，把獲得的襯底重新用作另一第1襯底材料。
3.半導(dǎo)體制品的制造方法，其特征是、包括以下工藝步驟擴(kuò)散能控制導(dǎo)電類型的元素，在Si襯底的至少一側(cè)表面上形成擴(kuò)散區(qū)；在包括擴(kuò)散區(qū)的區(qū)域內(nèi)形成多孔Si層；在所述多孔Si層上形成無孔半導(dǎo)體層，制備第1襯底；鍵合第1和第2襯底，制成其中設(shè)有無孔半導(dǎo)體層的多層結(jié)構(gòu)；沿所述多孔Si層而不沿所述擴(kuò)散區(qū)劈開所述多層結(jié)構(gòu)；除去所述劈開的第2襯底上殘留的多孔Si；除去所述的分開的第1襯底上殘留的多孔層，所制成的襯底重新用作另一第2襯底材料。
4.按權(quán)利要求1的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述形成擴(kuò)散區(qū)的步驟用擴(kuò)散法進(jìn)行。
5.按權(quán)利要求4的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述的能控制導(dǎo)電類型的元素是能把Si的導(dǎo)電類型控制成n型的元素。
6.按權(quán)利要求5的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述的能控制導(dǎo)電類型的元素選自P、As和Sb。
7.按權(quán)利要求4的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述的能控制導(dǎo)電類型的元素是能把Si的導(dǎo)電類型控制成P型的元素。
8.按權(quán)利要求7的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述的能控制導(dǎo)電類型的元素是B(硼)。
9.按權(quán)利要求4的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述擴(kuò)散法用于把所述元素?zé)釘U(kuò)散進(jìn)所述Si襯底中。
10.按權(quán)利要求8的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述能控制導(dǎo)電類型的元素以氣體形式供給。
11.按權(quán)利要求10的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述氣體是B2H6。
12.按權(quán)利要求8的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述能控制導(dǎo)電類型的元素以液體形式供給。
13.按權(quán)利要求12的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述液體是BBr3。
14.按權(quán)利要求8的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述能控制導(dǎo)電類型的元素以固體形式供給。
15.按權(quán)利要求14的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述固體是B2O3。
16.按權(quán)利要求8的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述能控制導(dǎo)電類型的元素由設(shè)置在所述硅襯底上的固體物供給。
17.按權(quán)利要求16的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述固體物選自CVD膜、BSG和旋涂膜。
18.按權(quán)利要求4的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述的能控制導(dǎo)電類型并包含在所述擴(kuò)散區(qū)中的元素控制在5.0×1016/cm3至5.0×1020/cm3的范圍內(nèi)。
19.按權(quán)利要求18的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述的能控制導(dǎo)電類型并包括在所述擴(kuò)散區(qū)內(nèi)的元素濃度控制在1.0×1017/cm3至2.0×1020/cm3之間的范圍內(nèi)。
20.按權(quán)利要求19的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述的能控制導(dǎo)電類型并包含在所述擴(kuò)散區(qū)內(nèi)的元素濃度控制在5×1017/cm3至1.0×1020/cm3的范圍內(nèi)。
21.按權(quán)利要求4的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述擴(kuò)散層的厚度控制在100埃至100微米的范圍內(nèi)。
22.按權(quán)利要求21的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述擴(kuò)散層的厚度控制在500埃至50微米的范圍內(nèi)。
23.按權(quán)利要求22的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述擴(kuò)散層的厚度控制在5000埃至30微米的范圍內(nèi)。
24.按權(quán)利要求1的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述多孔Si層的厚度控制在1μm至150μm的范圍內(nèi)。
25.按權(quán)利要求24的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述多孔Si層厚度控制在2μm至80μm的范圍內(nèi)。
26.按權(quán)利要求25的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述多孔Si層厚度控制在5μm至50μm的范圍內(nèi)。
27.按權(quán)利要求1的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，擴(kuò)散區(qū)和多孔層形成在Si襯底各相對(duì)表面上。隨后，在各層所述的多孔層上形成無孔的半導(dǎo)體層。
28.按權(quán)利要求1的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，劈開所述多層結(jié)構(gòu)的所述步驟是用給多孔層加外力來進(jìn)行的。
29.按權(quán)利要求28的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，加沿垂直于襯底表面方向的壓力、拉力或剪切力進(jìn)行所述的加力操作。
30.按權(quán)利要求l的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，把多層結(jié)構(gòu)端部的多孔Si露出、接著氧化鍵合襯底來進(jìn)行所述的多層結(jié)構(gòu)的劈開步驟。
3l.按權(quán)利要求1的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，用加熱所述多層結(jié)構(gòu)來進(jìn)行所述多層結(jié)構(gòu)的劈開步驟。
32.按權(quán)利要求31的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，對(duì)所述的多層結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體加熱來進(jìn)行所述的加熱步驟。
33.按權(quán)利要求31的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，用對(duì)所述的多層結(jié)構(gòu)局部加熱來進(jìn)行所述加熱步驟。
34.按權(quán)利要求33的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，用激光器輻射來進(jìn)行加熱。
35.按權(quán)利要求34的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述激光器是二氧化碳(CO2)激光器。
36.按權(quán)利要求33的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，使電流流過所述多孔Si層進(jìn)行所述的加熱。
37.按權(quán)利要求1的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，用陽極化所述Si襯底來獲得所述多孔Si層。
38.按權(quán)利要求1的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述無孔半導(dǎo)體層包括單晶硅層。
39.按權(quán)利要求38的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，用外延生長(zhǎng)法形成所述單晶Si層。
40.按權(quán)利要求38的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，用在所述單晶硅層上形成氧化硅層來制備所述第1襯底。
41.按權(quán)利要求40的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，用熱氧化法形成所述氧化硅層。
42.按權(quán)利要求1的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述多孔半導(dǎo)體層包括化合物半導(dǎo)體層。
43.按權(quán)利要求42的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述化合物半導(dǎo)體層有單晶結(jié)構(gòu)。
44.按權(quán)利要求1的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述第2襯底包括單晶硅襯底。
45.按權(quán)利要求1的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，在所述單晶硅襯底表面上形成氧化膜，制成所述第2襯底。
46.按權(quán)利要求1的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述第2襯底包括透光襯底。
47.按權(quán)利要求46的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，所述透光襯底包括玻璃襯底。
48.按權(quán)利要求1的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，把兩個(gè)襯底緊接在一起進(jìn)行所述鍵合步驟。
49.按權(quán)利要求1的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，用陽極化鍵合，增壓和熱處理進(jìn)行所述鍵合步驟。
50.按權(quán)利要求1的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，用研磨拋光法進(jìn)行除去所述多孔Si層的步驟。
51.按權(quán)利要求1的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，用腐蝕法進(jìn)行除去所述多孔Si層的步驟。
52.按權(quán)利要求51的半導(dǎo)體制品的制造方法，其中，用氫氟酸進(jìn)行所述的腐蝕。
53.按權(quán)利要求1至52中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述制造方法制成的半導(dǎo)體制品。
全文摘要
半導(dǎo)體制品的制造方法,包括以下步驟:用擴(kuò)散能控制導(dǎo)電類型的元素在Si襯底的至少一側(cè)表面上形成擴(kuò)散區(qū);在包括擴(kuò)散區(qū)的區(qū)域內(nèi)形成多孔層;在多孔Si層上形成無孔半導(dǎo)體層來制備第1襯底;鍵合第1和第2襯底制成其中設(shè)置有無孔半導(dǎo)體層的多層結(jié)構(gòu);沿多孔Si層但不沿?cái)U(kuò)散區(qū)劈開多層結(jié)構(gòu);和除去劈開的第2襯底上殘留的多孔Si層。
文檔編號(hào)H01L21/762GK1188981SQ9712648
公開日1998年7月29日 申請(qǐng)日期1997年11月14日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月15日
發(fā)明者坂口清文, 米原隆夫 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社