(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素イオンを注入して、単結晶シリコン基板の内部に埋込二酸化ケイ素層を、この単結晶シリコン基板の表面部に注入損傷を受けた残留シリコン層を、それぞれ形成する工程と、
この後、上記残留シリコン層上に付着したドーパントを除去する工程と、
この後、１時間以内に、上記残留シリコン層上に保護膜を形成する工程と、
この後、熱処理を施して、上記残留シリコン層のシリコン原子を再配列させる工程とを有することを特徴とするＳＩＭＯＸ法によるＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項２】
酸素イオンを注入して、単結晶シリコン基板の内部に埋込二酸化ケイ素層を、この単結晶シリコン基板の表面部に注入損傷を受けた残留シリコン層を、それぞれ形成する工程と、
この後、上記残留シリコン層上に付着したドーパントを除去する工程と、
この後、上記残留シリコン層の表面部を熱酸化することにより、熱酸化層を形成する工程と、
この後、この熱酸化層上に付着したドーパントを除去する工程と、
この後、上記熱酸化層上に保護膜を形成する工程と、
この後、熱処理を施して、上記残留シリコン層のシリコン原子を再配列させる工程とを有することを特徴とするＳＩＭＯＸ法によるＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項３】
所定濃度のボロンを含む単結晶シリコン基板を準備する工程と、
酸素イオンを注入して、この単結晶シリコン基板の内部に埋込二酸化ケイ素層を、該単結晶シリコン基板の表面部に注入損傷を受けた残留シリコン層を、それぞれ形成する工程と、
この後、熱処理を施して、上記残留シリコン層のシリコン原子を再配列させ、上記単結晶シリコン基板のボロン濃度より高い濃度のボロンを含む単結晶シリコン層を形成する工程と、
この単結晶シリコン層の表面部を熱酸化して、この表面部へ該単結晶シリコン層の内部のボロンを移動させる工程とを有することを特徴とするＳＩＭＯＸ法によるＳＯＩ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はＳＩＭＯＸ法（Separatation by Implanted Oxygen）法によるＳＯＩ基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩの高集積化に伴い、三次元回路素子という新しい技術が生み出された。この技術は、半導体素子を階層的に、積み上げていくものである。この三次元回路素子の技術に使用されるものに、ＳＯＩという技術がある。このＳＯＩは、絶縁層の上に半導体素子を形成するものである。この絶縁層によって、半導体素子と半導体素子とを分離し、単結晶シリコン基板上に何層もの半導体素子を形成していくものである。更に、ＳＯＩには、いろいろな形成技術があり、その中で、絶縁埋込法というものがある。この絶縁埋込法には、酸素イオン注入を用いるＳＩＭＯＸ法というものがある。
【０００３】
このＳＩＭＯＸ法は、化学量論的に酸化層を形成するに足りる酸素原子を単結晶シリコン基板にイオン注入し、熱処理を施すことにより、該単結晶シリコン基板の内部に埋込二酸化ケイ素層を、該単結晶シリコン基板の表面部に膜厚均一性のよい単結晶シリコン層（ＳＯＩ層）を、それぞれ形成し、ＳＯＩ基板を製造するものである。例えば、６６５℃に加熱された単結晶シリコン基板に、加速エネルギー２００ｋｅＶ、ドーズ量１．９×１０１８／ｃｍ２の酸素イオンを注入する。この結果、酸素イオンが単結晶シリコン基板と反応して、単結晶シリコン基板の内部に埋込二酸化ケイ素層が形成される。この埋込二酸化ケイ素層上、すなわち、単結晶シリコン基板の表面部には、注入損傷を受けた残留シリコン層が形成される。その後、１３２５℃の高温にて、ＡｒおよびＯ２の混合雰囲気中で８時間、単結晶シリコン基板を熱処理する。この高温熱処理によって、単結晶シリコン基板から埋込二酸化ケイ素層以外の析出物が取り除かれる。そして、単結晶シリコン基板の表面部に、シリコン原子を再配列させた単結晶シリコン層が形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなＳＯＩ基板の単結晶シリコン層にトランジスタ等の半導体素子を形成すると、トランジスタのしきい値電圧が高くなる等の半導体素子の特性に悪影響を及ぼすという課題があった。
【０００５】
【課題解決のための知見】
そこで、本願発明者は、上記半導体素子の特性への悪影響の原因を研究したところ、ＳＯＩ基板を、ｎ型またはｐ型の基板に製造したとき、単結晶シリコン層中のドーパント濃度の分布が、ＳＯＩ基板に製造する前の単結晶シリコン基板のものに比べて変化するという第１の知見を得た。例えば、ｐ型，（１００），抵抗率が１０Ωｃｍの単結晶シリコン基板を用いて、上記ＳＩＭＯＸ法により、ＳＯＩ基板を製造する。このＳＯＩ基板の厚さ方向の距離に対するボロン濃度の分布を、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析）で求めると、図１０に示す結果になった。この図に示すように、単結晶シリコン層（図中Ｓｉ（１））中のボロン濃度は１０１６／ｃｍ３程度であり、埋込二酸化ケイ素層（図中ＳｉＯ２（２））より内方の単結晶シリコン基板（図中Ｓｉ（２））中のボロン濃度に比べ１桁高くなっている。したがって、この単結晶シリコン層にトランジスタを形成すると、トランジスタのしきい値電圧が高くなり、トランジスタの特性に悪影響があった。例えば、単結晶シリコン基板の抵抗率を基準に設計すると、トランジスタが動作しないことがあった。
【０００６】
また、ＳＯＩ基板を製造する雰囲気中に単結晶シリコン基板中のボロンが拡散するという第２の知見も得た。詳しくは、３種類の単結晶シリコン基板に２００ｋｅＶ，１．８×１０１８／ｃｍ２の酸素イオンを注入し、１３２５℃，８時間，アルゴンと酸素との混合雰囲気にて熱処理を施したときのボロンの挙動を調べた。
【０００７】
すなわち、ｐ型，１０Ωｃｍの単結晶シリコン基板を１枚だけ用い、この単結晶シリコン基板に上記酸素イオンを注入し、上記熱処理を施したときのボロン濃度分布を図１１に示す。この図に示すように、単結晶シリコン層（図中Ｓｉ（１））中のボロン濃度は１０１６／ｃｍ３程度であり、単結晶シリコン基板（図中Ｓｉ（２））中のボロン濃度に比べ１桁高くなっている。これは、熱処理の雰囲気中にボロンが存在し、このボロンが単結晶シリコン層中に拡散するからである。
【０００８】
また、ｎ型，２Ωｃｍの単結晶シリコン基板を１枚だけ用い、この単結晶シリコン基板に上記酸素イオンを注入する。この単結晶シリコン基板を、２枚のｐ型，０．０１Ωｃｍの単結晶シリコン基板で炉内に対向して配置して囲み、上記熱処理を施したときのボロン濃度分布を図１２に示す。この図に示すように、単結晶シリコン層（図中Ｓｉ（１））中のボロン濃度は１０１７／ｃｍ３程度であり、図１１の単結晶シリコン層（図１１中Ｓｉ（１））中のボロン濃度より１桁高くなっている。これは、熱処理の雰囲気中にボロンが存在するとともに、２枚のｐ型の単結晶シリコン基板から熱処理の雰囲気中にボロンが拡散し、これらのボロンが単結晶シリコン層中に取り込まれるからである。
【０００９】
さらに、ｐ型，０．０１Ωｃｍの単結晶シリコン基板を１枚だけ用い、この単結晶シリコン基板に上記酸素イオンを注入する。この単結晶シリコン基板を、２枚のｐ型，１０Ωｃｍの単結晶シリコン基板で炉内に対向して配置し、上記熱処理を施したときのボロン濃度分布を図１３に示す。この図に示すように、単結晶シリコン層（図中Ｓｉ（１））中のボロン濃度は２×１０１８／ｃｍ３であり、単結晶シリコン基板（図中Ｓｉ（２））中のボロン濃度の４×１０１８／ｃｍ３より少なくなっている。これは、熱処理の雰囲気中のボロン濃度よりＳＯＩ基板中のボロン濃度が高いため、単結晶シリコン層のボロンが雰囲気中に拡散するからである。
【００１０】
換言すると、単結晶シリコン基板中のボロン濃度が雰囲気のものより高いと、ボロンが単結晶シリコン基板から雰囲気中に拡散し、ｎ型または低濃度ｐ型の単結晶シリコン層中のボロン濃度を上昇させ、単結晶シリコン層の抵抗率を単結晶シリコン基板のものと異ならせるものである。
【００１１】
さらに、本願発明者は以下の第３の知見を得た。酸素イオン注入後の残留シリコン層上にはボロンが付着する。このボロンをＨＦ洗浄で除去し、２日程度放置し、この放置した残留シリコン層上に、雰囲気中のボロンから残留シリコン層を保護する保護膜を形成しても、残留シリコン層と保護膜との界面に多量のボロンが再付着している。この再付着したボロンのため、この後、熱処理を施して、残留シリコン層のシリコン原子を再配列させても、図１４に示すように、単結晶シリコン層（図中Ｓｉ（１））中のボロン濃度が単結晶シリコン基板（図中Ｓｉ（２）中のものより１桁程度高くなるものである。この再付着したボロンは、上記放置後の残留シリコン層の表面部を熱酸化し、熱酸化層を形成することにより、残留シリコン層中のボロンを優先的に熱酸化層中に取り込むことができる。
【００１２】
【発明の目的】
そこで、本発明の目的は、単結晶シリコン層の抵抗率を単結晶シリコン基板のものと同程度にし、半導体素子の特性に悪影響を及ぼさないＳＩＭＯＸ法によるＳＯＩ基板の製造方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載の発明は、酸素イオンを注入して、単結晶シリコン基板の内部に埋込二酸化ケイ素層を、この単結晶シリコン基板の表面部に注入損傷を受けた残留シリコン層を、それぞれ形成する工程と、この後、上記残留シリコン層上に付着したドーパントを除去する工程と、この後、１時間以内に、上記残留シリコン層上に保護膜を形成する工程と、この後、熱処理を施して、上記残留シリコン層のシリコン原子を再配列させる工程とを有するＳＩＭＯＸ法によるＳＯＩ基板の製造方法である。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、酸素イオンを注入して、単結晶シリコン基板の内部に埋込二酸化ケイ素層を、この単結晶シリコン基板の表面部に注入損傷を受けた残留シリコン層を、それぞれ形成する工程と、この後、上記残留シリコン層上に付着したドーパントを除去する工程と、この後、上記残留シリコン層の表面部を熱酸化することにより、熱酸化層を形成する工程と、この後、この熱酸化層上に付着したドーパントを除去する工程と、この後、上記熱酸化層上に保護膜を形成する工程と、この後、熱処理を施して、上記残留シリコン層のシリコン原子を再配列させる工程とを有するＳＩＭＯＸ法によるＳＯＩ基板の製造方法である。
【００１６】
【００１７】
また、請求項３に記載の発明は、所定濃度のボロンを含む単結晶シリコン基板を準備する工程と、酸素イオンを注入して、この単結晶シリコン基板の内部に埋込二酸化ケイ素層を、該単結晶シリコン基板の表面部に注入損傷を受けた残留シリコン層を、それぞれ形成する工程と、この後、熱処理を施して、上記残留シリコン層のシリコン原子を再配列させ、上記単結晶シリコン基板のボロン濃度より高い濃度のボロンを含む単結晶シリコン層を形成する工程と、この単結晶シリコン層の表面部を熱酸化して、この表面部へ該単結晶シリコン層の内部のボロンを移動させる工程とを有するＳＩＭＯＸ法によるＳＯＩ基板の製造方法である。
【００１８】
【作用】
【００１９】
請求項１に記載した発明に係るＳＩＭＯＸ法によるＳＯＩ基板の製造方法にあっては、単結晶シリコン基板の表面部に注入損傷を受けた残留シリコン層が形成された後、この残留シリコン層上に付着したドーパントが除去される。この後、１時間以内に、残留シリコン層上に保護膜が形成される。このため、残留シリコン層と保護膜との界面には、ドーパントが殆ど存在しない。なお、残留シリコン層上に付着したドーパントを除去後、１時間を超えてから、残留シリコン層上に保護膜を形成すると、残留シリコン層上にドーパントが再付着し、残留シリコン層と保護膜との界面には、ドーパントが多量に存在する。そして、保護膜により、熱処理雰囲気中のドーパントから残留シリコン層が保護されるので、単結晶シリコン層中に熱処理雰囲気中のドーパントを取り込むことが抑制される。この後、熱処理を施すと、残留シリコン層のシリコン原子が再配列し、単結晶シリコン層が形成される。この単結晶シリコン層のドーパント濃度は、単結晶シリコン基板のものと同程度である。すなわち、このＳＯＩ基板の単結晶シリコン層の抵抗率は、製造前の単結晶シリコン基板と変わらないものである。なお、熱処理雰囲気中のドーパントは、例えば、複数の単結晶シリコン基板を熱処理する際、他の単結晶シリコン基板から熱処理雰囲気中に拡散したものを含むものである。
【００２０】
また、請求項２に記載した発明に係るＳＩＭＯＸ法によるＳＯＩ基板の製造方法にあっては、単結晶シリコン基板の表面部に注入損傷を受けた残留シリコン層が形成された後、この残留シリコン層上に付着したドーパントが除去される。この後、残留シリコン層の表面部が熱酸化される。この結果、残留シリコン層上に再付着したドーパントのボロンが残留シリコン層より優先的に、熱酸化した残留シリコン層の表面部に取り込まれる。この後、熱酸化層上に付着したドーパントを除去した後、保護膜が形成される。したがって、残留シリコン層上に付着したドーパントを除去後、直ちに、保護膜を形成しなくても、残留シリコン層と保護膜との界面にドーパントのボロンが付着することがない。この後、熱処理を施すと、残留シリコン層のシリコン原子が再配列し、単結晶シリコン層が形成される。この単結晶シリコン層のドーパント濃度は、単結晶シリコン基板のものと同程度である。
【００２１】
【００２２】
また、請求項３に記載した発明に係るＳＩＭＯＸ法によるＳＯＩ基板の製造方法は、所定濃度のボロンを含む単結晶シリコン基板の内部に埋込二酸化ケイ素層を、その表面部に残留シリコン層を、それぞれ形成した後、熱処理を施す。この結果、上記残留シリコン層のシリコン原子が再配列するとともに、準備したときの単結晶シリコン基板のボロン濃度より高い濃度のボロンを含む単結晶シリコン層が上記埋込二酸化ケイ素層上に形成される。これは、雰囲気中のボロンが単結晶シリコン層に取り込まれるからである。そして、この単結晶シリコン層の表面部を熱酸化させる。この熱酸化した単結晶シリコン層の表面部に、ボロンは、残留シリコン層より優先的に取り込まれる。この結果、単結晶シリコン層の内部のボロン濃度が減少する。したがって、単結晶シリコン層の内部のボロン濃度を低下させ、準備したときの単結晶シリコン基板のボロン濃度と同程度にすることも可能である。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明に係るＳＩＭＯＸ法によるＳＯＩ基板の製造方法を実施例に基づいて説明する。図１〜図５は、本発明のＳＩＭＯＸ法によるＳＯＩ基板の製造方法の第１実施例を説明するための工程図である。図６は、このＳＯＩ基板のボロン濃度分布を示した図である。
【００２４】
この第１実施例は、残留シリコン層上に付着したドーパントを除去後、直ちに、保護膜を形成するものである。詳しくは、まず、ｐ型，（１００），抵抗率：１０Ωｃｍの単結晶シリコン基板１を準備する。この単結晶シリコン基板１を６６５℃に加熱する（図１）。この状態で、単結晶シリコン基板１の上面から、加速エネルギー２００ｋｅＶ、ドーズ量１．９×１０１８／ｃｍ２の酸素イオン２を注入する。この結果、酸素イオン２が単結晶シリコン基板１のＳｉ原子と反応して、単結晶シリコン基板１の内部に埋込二酸化ケイ素層３が形成される。すなわち、（１＋ｘ）Ｓｉ＋２Ｏｉ→ＳｉＯ２＋ｘＳｉｉの式に示す反応が発生する。ただし、Ｏｉは格子間酸素、Ｓｉｉは格子間シリコンである。この埋込二酸化ケイ素層３上には、注入損傷を受けた残留シリコン層４が形成される（図２）。この残留シリコン層４の厚さは、１００ｎｍ以下である。なお、埋込二酸化ケイ素層の形成に伴う体積膨張によるストレスを完全に緩和させるため、ｘは１．２５程度であり、格子間酸素１個あたり約０．６３個の格子間シリコンが残留シリコン層に放出されている。
【００２５】
この酸素イオン注入後の残留シリコン層４上には、クリーンルームの雰囲気からのボロンが付着している。このボロンを残留シリコン層４上から除去するため、容器１０中のＨＦ液１１に単結晶シリコン基板１を浸積しＨＦ洗浄を施す（図３）。このＨＦ洗浄後、ボロンが残留シリコン層４上に再付着することを防止するため、ＨＦ洗浄後１時間以内に、残留シリコン層４上に、０．５μｍの二酸化ケイ素薄膜５をＣＶＤで形成する（図４）。この後、例えばアルゴン（９９体積％）、および、酸素（１体積％）の混合ガスの雰囲気にて、１３２５℃まで昇温し、この１３２５℃の温度にて、８時間保持し、炉冷する。この高温熱処理の結果、残留シリコン層４のシリコン原子が再配列し、単結晶シリコン層（ＳＯＩ層）６が形成される（図５）。この単結晶シリコン層６と埋込二酸化ケイ素層３との界面は急峻になる。すなわち、単結晶シリコン層６は埋込二酸化ケイ素層３に対し明確に区分される。
【００２６】
このようにして製造したＳＯＩ基板の厚さ方向の距離に対するボロン濃度の分布を、ＳＩＭＳで求める。この結果を図６に示す。この図に示すように、単結晶シリコン層６（図中Ｓｉ（１））中のボロン濃度と、埋込二酸化ケイ素層３（図中ＳｉＯ２（２）より内方の単結晶シリコン基板７（図中Ｓｉ（２））中のボロン濃度は同程度である。この同程度とは、単結晶シリコン層６のボロン濃度の平均値が単結晶シリコン基板７のボロン濃度の平均値と同じ桁の濃度であることを意味する。
【００２７】
したがって、単結晶シリコン層６の抵抗率を単結晶シリコン基板７のものと同程度にすることができる。すなわち、この製造方法で製造したＳＯＩ基板の単結晶シリコン層６の抵抗率は、製造前の単結晶シリコン基板１と変わらないものである。換言すると、残留シリコン層４上に付着したボロンを除去した後、直ちに、表面保護膜たる二酸化ケイ素薄膜５を残留シリコン層４上に形成すること、および、この二酸化ケイ素薄膜５によって、単結晶シリコン層６中へのボロンの拡散が抑制されたものである。
【００２８】
なお、二酸化ケイ素薄膜５はエッチングにより除去するものである。このようなＳＯＩ基板の単結晶シリコン層６にトランジスタ等の半導体素子を形成すると、トランジスタのしきい値電圧が高くなる等の半導体素子特性に悪影響を及ぼすことはない。
【００２９】
さらに、ＳＯＩ基板を製造する雰囲気中のボロン濃度を下げてもよい。詳しくは、クリーンルーム内において、ＳＯＩ基板を製造するとき、ＨＥＰＡフィルタまたはＵＬＰＡフィルタのＢ２Ｏ３ガラス成分を変更することにより、クリーンルーム内のボロン濃度を下げるものである。この結果、ＳＯＩ基板製造中に、単結晶シリコン層６中へのボロンの拡散が抑制される。
【００３０】
以下、本発明に係るＳＩＭＯＸ法によるＳＯＩ基板の製造方法の第２実施例を説明する。この第２実施例は、残留シリコン層上に付着したドーパントを除去後、残留シリコン層の表面部を熱酸化し、保護膜を形成するものである。詳しくは、まず、上記第１実施例のものと同じ単結晶シリコン基板を準備する。この単結晶シリコン基板を６６５℃に加熱する。この状態で、単結晶シリコン基板の上面から、加速エネルギー１９０ｋｅＶ、ドーズ量１．８×１０１８／ｃｍ２の酸素イオンを注入する。この結果、単結晶シリコン基板の内部に埋込二酸化ケイ素層が形成される。この埋込二酸化ケイ素層の厚さは４００ｎｍであり、埋込二酸化ケイ素層上には、注入損傷を受けた残留シリコン層が形成される。この残留シリコン層の厚さは、２００ｎｍである。
【００３１】
この酸素イオン注入後、ＨＦ洗浄により残留シリコン層上のボロンを除去する。この後、２日程度放置する。このため、上記ＨＦ洗浄により除去されたボロンが残留シリコン層上に多量に再付着している。この後、Ｏ２の雰囲気にて、１０００℃の温度で、２０分間の熱処理を施す。この結果、残留シリコン層の表面部は熱酸化され、１００ｎｍの二酸化シリコン層に形成される。この二酸化シリコン層中に、残留シリコン層上に再付着していたボロンが残留シリコン層より優先的に取り込まれる。この後、再び、ＨＦ洗浄により残留シリコン層の表面部の二酸化シリコン層上のボロンを除去する。この後、１時間以内に、残留シリコン層の表面部の二酸化シリコン層上に、ＣＶＤで０．５μｍの二酸化ケイ素薄膜を保護膜として形成する。このとき、上記１時間以内に、二酸化ケイ素薄膜が形成されなくともよい。
【００３２】
この後、例えばアルゴン（９９体積％）、および、酸素（１体積％）の混合ガスの雰囲気にて、１３２５℃まで昇温し、この１３２５℃の温度にて、８時間保持し、炉冷する。この高温熱処理の結果、残留シリコン層の内部のシリコン原子が再配列し、単結晶シリコン層が形成される。この単結晶シリコン層と埋込二酸化ケイ素層との界面は急峻になる。なお、二酸化ケイ素薄膜（保護膜）および残留シリコン層の表面部の二酸化シリコン層はエッチングにより除去するものである。
【００３３】
このようにして製造したＳＯＩ基板の厚さ方向の距離に対するボロン濃度の分布を、ＳＩＭＳで求め、図７に示す。この図に示すように、単結晶シリコン層（図中Ｓｉ（１））中のボロン濃度に対し、単結晶シリコン基板（図中Ｓｉ（２））中のボロン濃度は同程度である。このようなＳＯＩ基板の単結晶シリコン層にトランジスタ等の半導体素子を形成しても、第１実施例と同様に、トランジスタのしきい値電圧が高くなる等の半導体素子特性に悪影響を及ぼすことはない。
【００３４】
したがって、この第２実施例は、酸素イオン注入後の残留シリコン層上をＨＦ洗浄してから、残留シリコン層を雰囲気のボロンから保護する二酸化ケイ素薄膜の形成までの時間を長くすることができる。この時間を長くした場合でも、残留シリコン層の表面部を熱酸化するとき、残留シリコン層上に再付着したボロンが残留シリコン層の表面部の二酸化ケイ素層に取り込まれる。この残留シリコン層の表面部の二酸化シリコン層は、この二酸化シリコン層上に付着したボロンが残留シリコン層の内部に拡散することを防止する。さらに、単結晶シリコン層を形成する際の高温熱処理時の雰囲気のボロンから、二酸化ケイ素薄膜（保護膜）が残留シリコン層を保護する。よって、単結晶シリコン層中のボロン濃度は元の単結晶シリコン基板のボロン濃度と同程度に保つことができる。
【００３５】
以下、第３実施例を説明する。この実施例は、ＳＯＩ基板製造後に熱酸化層を形成するものである。詳しくは、酸素イオン注入までは上記第２実施例と同じである。この酸素イオン注入後、例えばアルゴン（９９体積％）、および、酸素（１体積％）の混合ガスの雰囲気にて、１３２５℃まで昇温し、この１３２５℃の温度にて、８時間保持し、炉冷する。この高温熱処理の結果、残留シリコン層のシリコン原子が再配列し、単結晶シリコン層が形成される。この単結晶シリコン層と埋込二酸化ケイ素層との界面は急峻になる。なお、１３２５℃の高温熱処理で単結晶シリコン層の表面部に熱酸化膜が形成されるが、この熱酸化膜はＨＦ洗浄で除去する。
【００３６】
このようにして製造したＳＯＩ基板の厚さ方向の距離に対するボロン濃度の分布を、ＳＩＭＳで求め、図８に示す。この図に示すように、単結晶シリコン層（図中Ｓｉ（１））中のボロン濃度に対し、単結晶シリコン基板（図中Ｓｉ（２））中のボロン濃度は１桁以上少ないものである。
【００３７】
このＳＯＩ基板を、Ｏ２の雰囲気にて、１１００℃の温度にて、１５分間熱処理を施す。この結果、ＳＯＩ基板の単結晶シリコン層の表面部が熱酸化され、単結晶シリコン層の表面部は二酸化シリコン層に形成される。この二酸化シリコン層の厚さは２００ｎｍである。また、熱酸化されなかった単結晶シリコン層の内部の厚さは１００ｎｍである。このときのＳＯＩ基板の厚さ方向の距離に対するボロン濃度の分布を、ＳＩＭＳで求め、図９に示す。この図に示すように、熱酸化されなかった単結晶シリコン層（図中Ｓｉ（１））中のボロン濃度は、図８に示す熱酸化前の単結晶シリコン層（図８中Ｓｉ（１））中のボロン濃度より１桁程度減少している。
【００３８】
これは、ＳＯＩ基板の単結晶シリコン層の表面部が二酸化シリコン層（図９中ＳｉＯ２（１））に形成されるとき、単結晶シリコン層より優先的にボロンが二酸化シリコン層に取り込まれるとともに、熱酸化されなかった単結晶シリコン層の内部のボロンも二酸化シリコン層に取り込まれるからである。この結果、単結晶シリコン層の内部のボロン濃度を上昇させることがない。
【００３９】
なお、熱酸化されなかった単結晶シリコン層の内部（図中Ｓｉ（１））のボロン濃度は、図９では、単結晶シリコン基板（図中Ｓｉ（２）のボロン濃度と同程度でないが、雰囲気からのボロンの混入量をＨＦ洗浄等により、低減させることが可能である。
【００４０】
なお、ＳＯＩ基板の単結晶層の表面部に形成された二酸化シリコン層は、トランジスタ等の半導体素子を形成するとき、除去される。
【００４１】
そして、第１実施例、第２実施例および第３実施例をｎ型シリコン単結晶基板のドーパント、重金属等の除去に適用してもよい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、単結晶シリコン層の抵抗率を単結晶シリコン基板のものと同程度にすることができる。単結晶シリコン層に形成される半導体素子の特性に悪影響を及ぼさない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係るＳＩＭＯＸ法の一工程を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施例に係るＳＩＭＯＸ法の一工程を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施例に係るＳＩＭＯＸ法の一工程を示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施例に係るＳＩＭＯＸ法の一工程を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施例に係るＳＩＭＯＸ法の一工程を示す断面図である。
【図６】本発明の第１実施例に係るＳＯＩ基板のボロン濃度分布を示す図である。
【図７】本発明の第２実施例に係るＳＯＩ基板のボロン濃度分布を示す図である。
【図８】本発明の第２実施例に係る熱酸化前のＳＯＩ基板のボロン濃度分布を示す図である。
【図９】本発明の第２実施例に係る熱酸化後のＳＯＩ基板のボロン濃度分布を示す図である。
【図１０】課題を解決する知見を説明するためのＳＯＩ基板のボロン濃度分布を示す図である。
【図１１】課題を解決する知見を説明するためのＳＯＩ基板のボロン濃度分布を示す図である。
【図１２】課題を解決する知見を説明するためのＳＯＩ基板のボロン濃度分布を示す図である。
【図１３】課題を解決する知見を説明するためのＳＯＩ基板のボロン濃度分布を示す図である。
【図１４】課題を解決する知見を説明するためのＳＯＩ基板のボロン濃度分布を示す図である。
【符号の説明】
１  単結晶シリコン基板
２  酸素イオン
３  埋込二酸化ケイ素層
４  残留シリコン層
５  二酸化ケイ素薄膜（保護膜）
６  単結晶シリコン層
【図１】
0003550621.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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