JP2007329470A6 - 半導体オンインシュレータ型ウエハを製造する方法及び半導体オンインシュレータウエハ - Google Patents

Abstract

【課題】拡散バリア層、特に酸素拡散バリア層をソース基板の１つの主面上に設けることにより、半導体／絶縁体界面の劣化、特に界面の電気的品質の劣化を有利に防止する半導体オンインシュレータウエハを提供する。
【解決手段】半導体オンインシュレータウエハを製造する方法であって、半導体基板又はエピタキシャル半導体層を備える基板をソース基板１として設けるステップと、ソース基板１をハンドル基板５に対して付着させてソースハンドル化合物１９を形成するステップと、ソース基板１の内側に設けられ且つ主面と略平行の所定の分割領域でソース基板１をソースハンドル化合物１９から分離することにより、半導体オンインシュレータ型ウエハを形成するステップとを備える方法に関する。また、電気的特性を向上させるため、拡散バリア層、特に酸素拡散バリア層がソース基板上１に設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体オンインシュレータ型ウエハを製造する方法であって、半導体基板又はエピタキシャル半導体層を備える基板をソース基板として設けるステップと、ソース基板をハンドル基板に対して付着させてソースハンドル化合物を形成するステップと、ソース基板の内側に設けられ且つ主面と略平行の所定の分割領域でソース基板の主要部分をソースハンドル化合物から分離することにより半導体オンインシュレータ型ウエハを形成するステップとを備える方法に関する。また、本発明は、対応する半導体オンインシュレータウエハに関する。

これらのタイプの構造において、例えばゲルマニウムオンインシュレータ型ウエハの場合、半導体と下側の絶縁層との間の界面状態密度は、しばしば、満足な電気的特性が得られるほど十分良好ではない。ある場合には、例えば二酸化ケイ素上のゲルマニウムの場合には、半導体層及び／又は酸化物との界面が酸化に起因して劣化する。この問題を克服するため、Ｓｉ_３Ｎ_４層、Ｇｅ_３Ｎ_４層又はＧｅ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ層を使用することにより絶縁層を改質することが提案されてきた。しかしながら、今日まで、満足な界面を得ることができなかった。

したがって、本発明の目的は、半導体オンインシュレータ型ウエハを製造する方法及び対応する半導体オンインシュレータウエハ（ＳＥＯＩ：ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）であって、ＳＥＯＩウエハの電気的特性を向上できるように改善された半導体／絶縁体界面を与えるとともにＳＥＯＩウエハ欠陥も改善される、半導体オンインシュレータ型ウエハを製造する方法及び対応する半導体オンインシュレータウエハを提供することである。

この目的は、請求項１に係る方法及び請求項１６に係るＳＥＯＩウエハを用いて達成される。

拡散バリア層、特に酸素拡散バリア層をソース基板の１つの主面上に設けることにより、半導体／絶縁体界面の劣化、特に界面の電気的品質の劣化を有利に防止できる。これにより、ＳＥＯＩウエハの電気的特性を向上させるという目的が達成される。

拡散バリア層は金属窒化物層、特にアルミニウム窒化物ＡｌＮ_ｘ層であることが好ましい。一般に、このタイプの層は、全ての種類の異なる層上に堆積させることができる。

好ましくは、本発明の方法のステップｂ）は、誘電体層を設けること、或いは、誘電体層、特に、酸化物層、二酸化ケイ素層、ＨｆＯ_２又はＺｒＯ_２層等のＨｉｇｈ−ｋ誘電体層、シリコンナイトライド層、カーボン層、アルミナ層又はダイヤモンド層へ変質され得る層を拡散バリア層上に堆積させることを更に備えることができる。有利な方法は、全ての種類の異なる絶縁層と組み合わせることができ、１つの特定の絶縁材料に限定されない。したがって、本発明は、ＳＥＯＩウエハで使用される材料の選択に関して高い自由度を与える。

有利な実施形態においては、ステップｂ）の後、好ましくは拡散バリア層の少なくとも一部の少なくとも酸素及び／又は窒素との反応によって化学的組成を変えることにより改質拡散バリア層を得ることができる。拡散バリア層全体を改質することも可能である。改質層の形成により、拡散の悪影響を更に減らすことができ、それにより、界面特性を向上させることができるとともに、ＳＥＯＩウエハの電気的特性及び形態的特性が向上される。

改質拡散バリア層は熱処理によって得られることが好ましい。必要な熱処理ステップは拡散バリア層を改質するための専用の熱処理ステップであってもよく、或いは、改質層は、その後の製造プロセスの一部である熱処理ステップ、例えばソース基板の残りの部分からＳＥＯＩウエハを分離するための熱処理ステップの結果であってもよい。熱処理は、使用される材料に適合できるように制御することが容易であるという利点を有している。

好ましい実施形態において、改質拡散バリア層は、誘電体層又は誘電体層へ変質される層を設けた後に熱処理により得ることができる。そうすることにより、誘電体層へ変質される層又は誘電体層と拡散バリア層との間の界面で相互作用が起こり、それにより、拡散画定特性及び／又はＳＥＯＩ特性を更に向上させる改質層がもたらされる。

熱処理は、急速熱処理、真空下での熱処理、制御された雰囲気下、特に酸化雰囲気下での熱処理、酸素及び／又は窒素プラズマ下での処理、及び、ＵＶを伴う或いは伴わないオゾン処理のうちの少なくとも１つであることが好ましい。熱処理は、少なくとも酸素及び／又は窒素を含む雰囲気で実現されることが好ましい。したがって、使用される材料に応じて最適な熱処理を適用して、界面特性を更に向上させることができる。

好ましい実施形態において、改質拡散バリア層は、アルミニウムオキシナイトライド（ＡｌＯ_ｘＮ_ｙ）層又はシリコンアルミニウムオキシナイトライド層（Ｓｉ_ｘＡｌ_ｙＮ_ｚＯ_ｔ）又は拡散Ｇｅとの反応或いはＧｅＯ_２層との反応後のＧｅ_ｘＡｌ_ｙＯ_ｚＮ_ｔ層である。この混合層の形成により、界面特性を向上させることができる。また、この特定のタイプの材料においては、拡散バリア層の厚さ全体にわたって改質層が得られることが分かった。

他の変形例において、拡散バリア層は、プラズマ、ＵＶ又はオゾン処理のような表面処理によって設けることができる。

更なる変形例においては、改質拡散バリア層上に第２の拡散バリア層を設けることができる。これにより、半導体層に対する絶縁層の悪影響を更に減らすことができる。

有利な実施形態においては、ソース基板をハンドル基板に対して付着させる前に、ソース基板に対して付着される第３の拡散バリア層がハンドル基板の表面上に設けられる。この場合、拡散バリア層自体が絶縁層の役割を果たすこともできる。

好ましくは、第１の拡散バリア層及び／又は第２の拡散バリア層及び／又は第３の拡散バリア層には少なくとも１単分子層から２μｍまでの厚さ、特に２ｎｍ〜２０ｎｍの厚さ、とりわけ３ｎｍの厚さが与えられ、及び／又は、誘電体層には２００ｎｍ〜５００ｎｍの厚さ、特に３００ｎｍの厚さを与えることができる。驚くべきことに、ただでさえ非常に薄い拡散バリア層に関して電気的特性の所望の向上を達成することができると思われ、これは、拡散バリア層よりも厚さが桁違いに大きい誘電体層の場合であっても同様である。

好ましくは、第１の画定層及び第２の画定層及び／又は第３の画定層は同じ材料から成ることができる。同じ材料を選択することにより、製造プロセスが簡略化され、全ての様々なケースにおいて界面での欠陥の形成を制限することができる。

有利な実施形態において、方法は、ステップｃ）の前に、特にステップｂ）の前に、好ましくは原子種を注入する又は共注入することにより、ソース基板の内側に所定の分割領域を形成するステップを更に備えることができる。この方法を使用すると、その後にソース基板の残りの部分を再使用できる明確な所定の分割領域を得ることができる。また、材料に応じて、拡散バリア層を設ける前又は後に注入ステップが実行される。

好ましくは、方法は、特にフッ素酸、緩衝酸、環式フッ素酸、水及び／又はオゾン及び／又はブラッシングを使用することにより主面を洗浄するステップをステップｂ）の前に更に備えることができる。このように用意されたソース基板の表面を用いると、最終的な半導体オンインシュレータウエハの電気的特性に関する結果を更に向上させることができる。

好ましくは、ソース基板の半導体は、ゲルマニウム、シリコン、窒化ガリウム、リン化インジウム又はガリウムヒ素のうちの１つであってもよく、及び／又は、ハンドル基板の材料は、ゲルマニウム、シリコン、シリコン上に熱的に成長された二酸化ケイ素、シリコンカーバイド、ガリウムヒ素、窒化ガリウム、サファイア又は石英のうちの１つであってもよい。

本発明は、ゲルマニウムオンインシュレータ型の半導体オンインシュレータウエハにおいて特に有益である。これは、ゲルマニウム酸化物が不安定であり且つゲルマニウム／二酸化ケイ素界面が不良な界面状態密度を与え、それにより、電気的特性が悪化するからである。本発明に係る拡散バリア層を設けることにより、これらの問題を克服できる。

前述したように、本発明はまた請求項１６に係る半導体オンインシュレータウエハに関する。半導体オンインシュレータウエハの有利な実施形態は従属請求項に基づいている。本発明に係る半導体オンインシュレータウエハによって得られる利点及びその有利な実施形態については本発明の方法の説明において既に詳しく説明してきた。したがって、それらの説明は、再び繰り返さないが、参照として本明細書に組み入れられる。

本発明は、ソース基板の全面の転移に関してのみならず、パターニングされた表面の場合の部分的な転移に関しても適用できる。

以下、図面を参照することにより、本発明の有利な実施形態について説明する。

以下、スマートカット（Ｓｍａｒｔ Ｃｕｔ）（商標）技術を使用して本発明に係る半導体オンインシュレータ型のウエハを製造する方法について説明する。しかしながら、他の半導体オンインシュレータ製造方法も適しており本発明に適合できる。また、半導体オンインシュレータ型ウエハとしてゲルマニウム型ウエハに関して本発明を説明する。しかしながら、本発明は、他のタイプの半導体、特に０％〜１００％のＳｉがドープされ或いはドープされない純ゲルマニウム又はゲルマニウム化合物、窒化ガリウム、リン化インジウム又はガリウムヒ素にも適用できる。

図１（ａ）は、ゲルマニウム（Ｇｅ）基板１、又は、変形例としてその主面のうちの一方にエピタキシャルゲルマニウム層が設けられた基板を示している。ソース基板１の表面３は、更なる処理の前に、ブラッシングステップを伴って或いは伴わずに例えば環式フッ素酸（ＣＨＦ）、フッ素酸（ＨＦ）、水及び／又はオゾンを使用して洗浄されてもよい。

図１（ｂ）は、例えばゲルマニウムウエハ、シリコンウエハ、熱的に形成された二酸化ケイ素層を有するシリコンウエハ、シリコンカーバイドウエハ、シリコンゲルマニウム前面を与えるウエハ、又は、ガリウムヒ素ウエハであってもよいハンドル基板５を示している。最終的には、石英タイプのウエハ又はサファイアを使用することもできる。ソース基板１及びハンドル基板５はいずれも任意の適したサイズを有していてもよく或いは例えば２００ｍｍ又は３００ｍｍ型ウエハを形成してもよい。

この実施形態において、ハンドル基板５は、ハンドル基板５のベース材料９の周囲に熱的に形成された絶縁層７を伴って示されている。誘電体層７は、特に、シリコンハンドル基板が使用される場合には例えば二酸化ケイ素層のような酸化物層、Ｈｉｇｈ−ｋ誘電体層、シリコンナイトライド層、カーボン層、アルミナ層又はダイヤモンド層であってもよい。

図１（ｃ）は、ソース基板１の表面３上に拡散バリア層、特に酸素拡散バリア層を設けることから成る半導体オンインシュレータウエハを製造する本発明の方法のステップｂ）を示している。この実施形態において、拡散バリア層は窒化アルミニウムＡｌＮ_ｘ層１１である。しかしながら、他の金属窒化物層も適しており本発明に係わるものである。

ＡｌＮ_ｘ層は３ｎｍの厚さで堆積される。しかしながら、１単分子層から２μｍまでの厚さ、特に２ｎｍ〜２０ｎｍの厚さも適している。この層は、物理気相堆積法（ＰＶＤ）又は特に原子層堆積法（ＡＬＤ）、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）のような標準的な堆積技術を使用して堆積させることができる。

その後、ＡｌＮ_ｘ層１１が、例えば酸素プラズマ及び／又は窒素プラズマ下での処理、ＵＶオゾン処理又は酸素下での熱処理のような１又は複数の更なる処理に晒され、それにより、ＡｌｘＯｙＮｚ型の改質層１３（図１（ｄ）参照）が形成される。異なる処理の全てにおいて、ソースは少なくとも酸素及び窒素を含んでいなければならない。変形例によれば、熱処理が急速熱処理であってもよい。

他の変形例においては、このような処理によってＡｌＮ_ｘ層１１の一部だけが改質され、それにより改質層１３が形成される。

図１（ｅ）に示されるその後のステップにおいて、ソース基板１の内側には、ＡｌＮ_ｘ層１１が設けられる主面３と略平行の所定の分割領域１５が形成される。スマートカット（商標）技術において、これは、所定のエネルギ及びドーズ量をもって原子種１７、例えば水素イオンをソース基板中に注入することにより達成される。例えばヘリウム等の異なる種を使用する共注入が１つの代わりの手段を示す。注入は、通常、既に設けられたＡｌＮ_ｘ層１１及び改質層１３を貫通して起こる。

更なる変形例によれば、注入ステップは、ＡｌＮ_ｘ層１１を設ける前に或いは改質層１３を得るために加熱処理を行う前に実施することができる。

図１（ｆ）に示される次のステップでは、ソースハンドル化合物１９を形成するために、ハンドル基板５と、ＡｌＮ_ｘ層１１及び改質層１３を上端に有するソース基板１とが互いに結合される。結合は、ハンドル基板５上の酸化物層７の主面２１と改質層１３の表面２３との間で起こる。両方の層の表面品質は表面粗さ、ナノトポロジー、側面平坦性、粒子密度、ウエハ変形（弓形変形及びゆがみ）に関して結合基準を満たすため、２つの基板間の結合は、改質層１３の表面２３を予め研磨しなくても達成することができる。図１（ｆ）に示される結合ステップを実行できるように熱処理ステップの温度が選択されるべきであることについて言及することは重要である。

図１（ｇ）は、スマートカット（商標）技術では例えばソースハンドル化合物１９の熱アニーリングから成る分離ステップの結果を示している。アニーリング中、所定の分割領域１５は、ソース基板の残り２５と、ハンドル基板５、改質層１３、ＡｌＮ_ｘ層１１、当初のソース基板１からハンドル基板５へと転移された転移ゲルマニウム層２９から成るゲルマニウムオンインシュレータウエハ２７との間の完全な分離が起こるまで弱められる。当初のソース基板の残り２５は、除去されるとともに、ＳＯＩスマートカット（商標）プロセス中のように該ソース基板の残り２５を回収した後、その後のゲルマニウムオンインシュレータ製造プロセスにおいてソース基板１として再利用できる。

変形例において、分離ステップは、機械的な制約又は熱的な制約と機械的な制約との組み合わせを適用して達成できる。

変形例において、転移ゲルマニウム層２９は、ハンドル基板の表面の領域全体にわたって転移されず、部分的にのみ転移される。

分離後、転移層の表面は、研磨ステップ、例えばＣＭＰステップに晒される。また、イオン注入によって劣化された層を再構成するため、３０分〜３時間、好ましくは１時間にわたって、５００℃〜７５０℃の間、好ましくは５５０℃の最終的な熱処理ステップを加えることができる。更なる変形例においては、ゲルマニウム層２９の厚さを減少させるために酸素下で熱処理を実行できる。

したがって、前述した本発明のプロセスを用いると、ＡｌＮ_ｘ層１１及び改質層１３を設けることにより、半導体層、例えばゲルマニウム層２９と誘電体層７、１１、１３との間の界面特性が向上されるという事実に起因して、その電気的特性に関して優れた品質を有するゲルマニウムオンインシュレータウエハ２７を提供することができる。この界面安定化は酸素拡散バリアを形成するＡｌＮ_ｘ層及び改質層中の窒素原子によるものであり、これにより、ゲルマニウム層２９の酸化が防止される。

図２は、半導体オンインシュレータ型ウエハを製造する本発明の方法の第２の実施形態を示している。図２（ａ）及び（ｂ）によって示されるステップは、第１の実施形態の図１（ｄ）に示されるステップに取って代わっている。第１の実施形態に関して説明した他のステップは、第２の実施形態では同じであり或いは少なくとも類似している。したがって、それらの説明は、再び繰り返すことはせず、参照として本実施形態に組み込まれる。

ＡｌＮ_ｘ層１１の堆積（図１（ｃ）参照）の後、第２の実施形態に係る方法は、２００〜５００ｎｍ、好ましくは３００ｎｍの厚さを有する二酸化ケイ素層４１がＡｌＮ_ｘ層１１上に堆積される堆積ステップを続ける。これは、例えばプラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）を使用して実現できる。

二酸化ケイ素層の代わりに、他の適当な誘電体層、例えば、他のタイプの酸化物、ＨｆＯ_２又はＺｒＯ_２等のＨｉｇｈ−ｋ誘電体層、シリコンナイトライド層、カーボン層、アルミナ層又はダイヤモンド層もＡｌＮ_ｘ層１１上に堆積させることができる。

図２（ｂ）に示されるその後のステップでは、二酸化ケイ素層４１とＡｌＮ_ｘ層１１との間の界面にＳｉ_ｘＡｌ_ｙＯ_ｚＮ_ｔ型の改質層を形成するために熱処理が行われる。この熱処理は、一般に、約１〜１５０分間にわたって３００℃〜６００℃で行われる。変形例においては、使用される堆積技術に応じて約３０〜６０分間にわたり約６００℃で更なる緻密化ステップが行われる。

その後、方法は、図１（ｅ）に示されるステップすなわちイオンの注入を続け、所定の分割領域１５を形成する。第１の実施形態の場合と同様に、注入ステップは、ＡｌＮ_ｘ層１１の堆積前、ＳｉＯ_２層４１の堆積前、或いは、改質層４３の形成直前に行うこともできる。

更なる変形例では、専用の熱処理ステップを適用せず、スマートカット（商標）プロセスに関連するその後の熱処理ステップ中、例えば分離を行うために温度が上昇されるとき（図１（ｆ））に改質層４３を形成させることも可能である。

図３は、半導体オンインシュレータウエハを製造する方法の第３の発明実施形態の一部を示している。この実施形態において、最初の幾つかのステップは、第１の実施形態のステップすなわち図１（ａ）〜（ｄ）に対応するステップに相当している。これらのステップの説明は、再び詳しく繰り返さないが、参照として本実施形態に組み込まれる。

改質層１３の形成後、この実施形態では誘電体層の形成後、第２の実施形態で説明した方法（図２（ａ））と同じ方法で二酸化ケイ素層５１が堆積される。

その後、プロセスは図１（ｅ）〜（ｇ）に示されるステップを続ける。これらの説明については再び繰り返さないが、参照として本実施形態に組み込まれる。

第１の実施形態及び第２の実施形態の場合と同様、二酸化ケイ素層５１の堆積前に図１（ｅ）に示されるイオン注入を行うこともできる。第２の実施形態の場合のような二酸化ケイ素層の代わりに、他のタイプの誘電体層、特に、他の酸化物層、Ｈｉｇｈ−ｋ誘電体層、シリコンナイトライド層、カーボン層又はダイヤモンド層を改質層１３上に設けることもできる。

他の変形例においては、改質層１３の形成後、第１のＡｌＮ_ｘ層１１の場合と同じ堆積技術を使用してＡｌＮ_ｘ層の堆積を続けることができ、これにより、第２のＡｌＮ_ｘ層５１’が形成される。他の可能性は、最初から厚いＡｌＮ_ｘ層をこのように１つの成長ステップで堆積させることであり、また、その後のプロセスステップにおける熱処理中、例えば分離ステップ中に改質層を形成することである。

図４（ａ）及び（ｂ）は、半導体オンインシュレータウエハを製造する本発明の方法の第４の実施形態のステップの一部を示している。第１の実施形態〜第３の実施形態と比べると、第４の実施形態における相違点は、図１（ｂ）に示されるようなハンドル基板５を使用する代わりに或いは誘電体層７を伴わないハンドル基板５を使用する代わりに、図１（ｃ）に示される第１のＡｌＮ_ｘ層１１の堆積に関して説明した堆積方法のうちの１つを使用してその上に第３のＡｌＮ_ｘ層６３が堆積されるハンドル基板６１が使用されるという点である。この堆積の説明は、再び繰り返さないが、参照として本実施形態に組み込まれる。

第４の実施形態においては、図１（ｆ）に示される結合ステップが僅かに異なっている。実際に、ここでの結合は、第３のＡｌＮ_ｘ層６３と、改質層１３、二酸化ケイ素層４１又は５１、或いは、第２のＡｌＮ_ｘ層５１’のいずれかとの間で起こらなければならない。２つのＡｌＮ_ｘ層（薄い第１の層１１又は幾分厚い第２の層５１’）間での結合の場合には、専用の熱処理ステップが不要となる。これは、表面上におけるウエハ分子の存在により、酸素が２つの層間の界面に存在するからである。その後、ＡｌＮ_ｘ層の改質層１３への変質が、その後のステップのうちの１つ、特に図１（ｇ）に示される分離ステップで行われる熱処理中に生じ得る。

無論、実施形態４は、実施形態１〜３のいずれかと組み合わせることができる。

図５（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施形態、第３の実施形態、又は第４の実施形態に係る方法によって得ることができるゲルマニウムオンインシュレータウエハ７１、８１、９１を示している。図５（ａ）に示されるゲルマニウムオンインシュレータウエハ７１は、誘電体層７と、誘電体層、例えばＳｉＯ_２層５１又は第２／第３のＡｌＮ_ｘ層５１’、６３と、改質層１３と、第１のＡｌＮ_ｘ層１１と、最後に、当初のソース基板１から転移されたゲルマニウム層２９とを有するハンドル基板５を備える。

変形例においては、第１のＡｌ_ｘＮ層１１を全体的に改質層１３へと変質させることができる。この場合、最終的な基板はもはや層１１を備えていない。他の変形例においては、第１の層１１の表面の一部だけが改質層１３へと変質され、それにより、図５（ｂ）に示される構造８１がもたらされる。この場合、改質層１３の領域は、ハンドル基板５の表面領域の一部だけを表す。

図５（ｃ）は、ハンドル基板５上に誘電体層７が設けられていない代替の本発明のゲルマニウムオンインシュレータウエハ９１を示している。したがって、この場合、自然酸化膜のような誘電体層がその上に存在しないように図１（ｂ）に示されるハンドル基板が用意された。この違いを除き、ゲルマニウムオンインシュレータウエハ９１の構造は図５（ａ）に示される実施形態の構造と一致している。無論、ウエハ９１は、図５（ｂ）に示されるような改質層１３を有することもできる。

無論、前述したように、ゲルマニウムオンインシュレータウエハの代わりに、ＡｌＮ_ｘ層１１及び改質層１３を備える他のタイプのウエハも本発明に係わる。特に、ハンドル基板５は、ゲルマニウム、シリコン、熱的に成長された二酸化ケイ素、シリコンカーバイド、ガリウムヒ素、窒化ガリウム、サファイア又は石英のうちの１つであってもよい。二酸化ケイ素誘電体層５１の代わりに、Ｈｉｇｈ−ｋ誘電体層、シリコンナイトライド層又はダイヤモンド層を使用することもできる。半導体層として、ゲルマニウム２９の代わりに、０％〜１００％のＳｉがドープされ或いはドープされない純ゲルマニウム又はゲルマニウム化合物、窒化ガリウム、リン化インジウム又はガリウムヒ素の半導体層も使用できる。

全ての実施形態は、窒素原子が酸素拡散のための阻害物質の役割を果たすＡｌＮ_ｘ層１１の存在及び有利には改質層１３の存在により改善された電気的特性及び形態的特性が得られ、それにより、界面特性、結果として電気的特性を向上させることができるという共通点がある。

ＡｌＮ_ｘが使用される場合にも、本発明に係るゲルマニウムオンインシュレータウエハ又は他のタイプの半導体オンインシュレータウエハにおける埋め込み酸化物（ＢＯＸ）と同じものが得られる。更なる変形例においては、改質層が隣接する層と反応して更なるタイプの非拡散バリアを形成することもできる。

（ａ）〜（ｇ）は本発明に係る半導体オンインシュレータ型ウエハを製造する方法の第１の実施形態を示している。 （ａ）及び（ｂ）は本発明に係る半導体オンインシュレータ型ウエハを製造する方法の第２の実施形態の一部を示している。 本発明に係る半導体オンインシュレータ型ウエハを製造する方法の第３の実施形態の一部を示している。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の方法の第２の実施形態又は第３の実施形態によって得ることができる本発明に係る２つの半導体オンインシュレータウエハを示している。 （ａ）〜（ｃ）は本発明の第４の実施形態に係る半導体オンインシュレータ型ウエハを製造する方法の一部を示している。

符号の説明

１…ソース基板、３…主面、５…ハンドル基板、７、４１…誘電体層、１１、５１、５１’、６３…拡散バリア層、１３…改質拡散バリア層、１５…分割領域、１９…ソースハンドル化合物、２９…半導体層。

Claims (26)

1. 半導体オンインシュレータ型ウエハを製造する方法であって、
   ａ）半導体基板又はエピタキシャル半導体層を備える基板をソース基板（１）として設けるステップと、
   ｂ）拡散バリア層（１１）、特に酸素拡散バリア層を前記ソース基板（１）の１つの主面（３）上に設けるステップと、
   ｃ）前記ソース基板（１）をハンドル基板（５）に対して付着させてソースハンドル化合物（１９）を形成するステップと、
   ｄ）前記ソース基板（１）の内側に設けられ且つ前記主面（３）と略平行の所定の分割領域（１５）で前記ソース基板の少なくとも一部（２５）を前記ソースハンドル化合物（１９）から分離することにより、前記半導体オンインシュレータ型ウエハを形成するステップと、
   を備える方法。
2. 前記拡散バリア層（１１）が、金属窒化物層、特にアルミニウム窒化物ＡｌＮ_ｘ層（７）である、請求項１に記載の方法。
3. ステップｂ）が、誘電体層（４１、７）を設けること、或いは、誘電体層、特に、酸化物層、ＳｉＯ_２層、ＨｆＯ_２又はＺｒＯ_２層等のＨｉｇｈ−ｋ誘電体層、シリコンナイトライド層、カーボン層、アルミナ層又はダイヤモンド層へ変質される層を前記拡散バリア層（１１）上に堆積させることを更に備える、請求項１又は２に記載の方法。
4. ステップｂ）の後、好ましくは前記拡散バリア層（１１）の少なくとも一部の前記拡散バリア層の少なくとも一部の少なくとも酸素及び／又は窒素との反応によって化学的組成を変えることにより改質拡散バリア層（１３）が得られる、請求項１又は３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記改質拡散バリア層（１３）が、熱処理によって得られる、請求項４に記載の方法。
6. 前記改質拡散バリア層（１３）が、前記誘電体層又は前記誘電体層（４１）へ変質される層を設けた後に熱処理により得られる、請求項５に記載の方法。
7. 前記熱処理が、急速熱処理、標準的な熱処理、真空下での熱処理、制御された雰囲気下、特に酸化雰囲気下での熱処理、酸素及び／又は窒素プラズマ下での処理、及び、ＵＶを伴う或いは伴わないオゾン処理のうちの少なくとも１つである、請求項６に記載の方法。
8. 前記処理が、表面処理である、請求項７に記載の方法。
9. 前記改質拡散バリア層（１３）が、アルミニウムオキシナイトライドＡｌＯ_ｘＮ_ｙ、シリコンアルミニウムオキシナイトライドＳｉ_ｘＡｌ_ｙＮ_ｚＯ_ｔ又はＧｅ_ｘＡｌ_ｙＯ_ｚＮ_ｔ層である、請求項４〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記改質拡散バリア層（１３）上には第２の拡散バリア層（５１’）が設けられている、請求項３〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記ソース基板（１）を前記ハンドル基板（５）に対して付着させる前に、前記ソース基板（１）に対して付着される第３の拡散バリア層（６３）が前記ハンドル基板（５）の表面上に設けられる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記第１の拡散バリア層及び／又は前記第２の拡散バリア層及び／又は前記第３の拡散バリア層（１１、５１’、６３）には少なくとも１単分子層から２μｍまでの厚さ、特に２ｎｍ〜２０ｎｍの厚さ、とりわけ３ｎｍの厚さが与えられ、及び／又は、誘電体層（４１、７）には２００ｎｍ〜５００ｎｍの厚さ、特に３００ｎｍの厚さが与えられる、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記第１の拡散バリア層及び／又は前記第２の拡散バリア層及び／又は前記第３の拡散バリア層（１１、５１、６３）が同じ材料から成る、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. ステップｃ）の前に、特にステップｂ）の前に、好ましくは原子種を注入する又は共注入することにより、前記ソース基板（１）の内側に前記所定の分割領域（１５）を形成するステップを更に備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 特にフッ素酸（ＨＦ）、緩衝酸、環式フッ素酸（ＣＨＦ）、水及び／又はオゾン及び／又はブラッシングを使用することにより前記主面（３）を洗浄するステップをステップｂ）の前に更に備える、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記ソース基板（１）の半導体が、ゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコン（Ｓｉ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）又はガリウムヒ素（ＧａＡｓ）のうちの１つであり、及び／又は、前記ハンドル基板（５）の材料が、ゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコン（Ｓｉ）上に熱的に成長された二酸化ケイ素、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム、サファイア又は石英のうちの１つである、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. − ハンドル基板（５）、特に、ゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコン（Ｓｉ）上に熱的に成長された二酸化ケイ素、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム、サファイア又は石英のうちの１つと、
    − 誘電体層（７、４１、５１）、特に、酸化物層、ＳｉＯ_２層、Ｈｉｇｈ−ｋ誘電体層、シリコンナイトライド層、カーボン層、アルミナ層又はダイヤモンド層と、
    − 半導体層（２９）、特に、ゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコン（Ｓｉ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）又はガリウムヒ素（ＧａＡｓ）のうちの１つと、
    を備える半導体オンインシュレータ（ＳｅＯＩ）ウエハにおいて、
    前記半導体層（２９）と前記誘電体層（７、４１、５１）との間に拡散バリア層（１１）、特に酸素拡散バリア層を更に備えることを特徴とする半導体オンインシュレータ（ＳｅＯＩ）ウエハ。
18. 前記拡散バリア層（１１）が、金属窒化物層、特にアルミニウム窒化物ＡｌＮ_ｘ層である、請求項１７に記載の半導体オンインシュレータ（ＳｅＯＩ）ウエハ。
19. 前記拡散バリア層（１１）の少なくとも一部の酸化の結果である改質拡散バリア層（１３）を更に備える、請求項１７又は１８に記載の半導体オンインシュレータ（ＳｅＯＩ）ウエハ。
20. 前記改質拡散バリア層（１３）の領域が、前記ハンドル基板（５）の領域の一部だけを表す、請求項１９に記載の半導体オンインシュレータ（ＳｅＯＩ）ウエハ。
21. 前記改質拡散バリア層（１３）が、アルミニウムオキシナイトライドＡｌＯＮ、シリコンアルミニウムオキシナイトライドＳｉ_ｘＡｌ_ｙＮ_ｚＯ_ｔ又はＧｅ_ｘＡｌ_ｙＯ_ｚＮ_ｔ層である、請求項１９又は２０に記載の半導体オンインシュレータ（ＳｅＯＩ）ウエハ。
22. 前記改質拡散バリア層（１３）の下側に第２の拡散バリア層（５１’）を更に備える、請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の半導体オンインシュレータ（ＳｅＯＩ）ウエハ。
23. 前記改質拡散バリア層（１３）の下側に第３の拡散バリア層（６３）を更に備える、請求項１７〜２２のいずれか一項に記載の半導体オンインシュレータ（ＳｅＯＩ）ウエハ。
24. 前記誘電体層及び前記拡散バリア層が同じ材料から成る、請求項１７〜２３のいずれか一項に記載の半導体オンインシュレータ（ＳｅＯＩ）ウエハ。
25. 前記第１の拡散バリア層及び／又は前記第２の拡散バリア層及び／又は前記第３の拡散バリア層（１１、５１’、６３）が、少なくとも１単分子層から２μｍまでの厚さ、特に２ｎｍ〜２０ｎｍの厚さ、とりわけ３ｎｍの厚さを有し、及び／又は、誘電体層（７、４１、５１）には２００ｎｍ〜５００ｎｍの厚さ、特に３００ｎｍの厚さが与えられる、請求項１７〜２４のいずれか一項に記載の半導体オンインシュレータ（ＳｅＯＩ）ウエハ。
26. 前記半導体層（２９）の面積が、部分転移に起因してハンドル基板（５）の面積よりも小さい、請求項１７〜２５のいずれか一項に記載の半導体オンインシュレータ（ＳｅＯＩ）ウエハ。

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