(57)【要約】【課題】半導体膜が分離された後の分離後の半導体基板を、ＳＯＩ基板作製に用いることが可能な再生半導体基板に再生する際に、分離後の半導体基板の取り代を削減し、１枚の半導体基板を再生使用できる回数を増やす半導体基板の再生処理方法を提供することを課題の一つとする。【解決手段】半導体を酸化する酸化剤として機能する物質と、半導体の酸化物を溶解する物質と、半導体の酸化及び半導体の酸化物の溶解の減速剤として機能する物質と、を含む混合溶液を用いて、分離後の半導体基板の周辺部に残存した脆化層及び半導体層を選択的に除去する半導体基板の再生処理方法である。なお、イオンドーピング装置により水素ガスから生成される、少なくともＨ３＋イオンを含む複数種のイオンを照射することにより半導体基板に形成する脆化層を用いて、半導体基板から半導体膜を分離する。【選択図】図１
2011066392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種の水素イオンが照射された半導体基板をベース基板に貼り合わせ、前記半導体基板から分離された半導体膜を前記ベース基板に形成する際に副生される分離後の半導体基板を再生処理する方法であって、
前記分離後の半導体基板の周辺部に残存した脆化層、半導体層及び絶縁膜を、
前記絶縁膜を除去する第１のエッチング処理と、
半導体を酸化する酸化剤として機能する物質と、半導体の酸化物を溶解する物質と、半導体の酸化及び半導体の酸化物の溶解の減速剤として機能する物質と、を含む混合溶液をエッチャントとし、前記脆化層及び前記半導体層を除去する第２のエッチング処理とを行って除去することを特徴とする半導体基板の再生処理方法。
【請求項２】
複数種の水素イオンが照射された半導体基板をベース基板に貼り合わせ、前記半導体基板から分離された半導体膜を前記ベース基板に形成する際に副生される分離後の半導体基板を再生処理する方法であって、
前記分離後の半導体基板の周辺部に残存した脆化層、半導体層及び絶縁膜を、
前記絶縁膜を除去する第１のエッチング処理と、
半導体を酸化する酸化剤として機能する物質と、半導体の酸化物を溶解する物質と、半導体の酸化及び半導体の酸化物の溶解の減速剤として機能する物質と、を含む混合溶液をエッチャントとし、前記半導体層及び前記脆化層に前記混合溶液を浸透させて除去する第２のエッチング処理とを行って除去することを特徴とする半導体基板の再生処理方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記複数種の水素イオンは、Ｈ３＋イオンを含むこと
を特徴とする半導体基板の再生処理方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記第２のエッチング処理の後に、前記半導体基板表面を研磨すること
を特徴とする半導体基板の再生処理方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記半導体を酸化する酸化剤として機能する物質として硝酸を用い、
前記半導体の酸化物を溶解する物質としてフッ酸を用い、
前記半導体の酸化及び半導体の酸化物の溶解の減速剤として機能する物質として酢酸を用いることを特徴とする半導体基板の再生処理方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記混合溶液は、
前記フッ酸の濃度は５０重量％とし、
前記硝酸の濃度は７０重量％とし、
前記酢酸の濃度は９７．７重量％とし、
前記フッ酸の体積は、前記酢酸の体積の０．０１倍より大きく、且つ０．３倍未満とし、
前記硝酸の体積は、前記酢酸の体積の０．０１倍より大きく、且つ１倍未満とし、且つ前記フッ酸の体積の０．１倍より大きく、且つ１００倍未満とすることで得られる組成を有することを特徴とする半導体基板の再生処理方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記フッ酸と前記硝酸と前記酢酸の体積比を１：３：１０とすることを特徴とする半導体基板の再生処理方法。
【請求項８】
半導体基板上に絶縁膜を形成し、
前記半導体基板の表面から複数種の水素イオンを照射することによって脆化層を形成し、
前記半導体基板を、前記絶縁膜を介してベース基板と貼り合わせ、
前記脆化層において前記半導体基板を、前記ガラス基板上に前記絶縁膜を介して貼り合わせられた半導体膜と、分離後の半導体基板と、に分離することを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法であって、
前記分離後の半導体基板の周辺部に形成された、残存した脆化層、残存した半導体層及び残存した絶縁膜を、
前記残存した絶縁膜を除去する第１のエッチング処理と、
半導体を酸化する酸化剤として機能する物質と、半導体の酸化物を溶解する物質と、半導体の酸化及び半導体の酸化物の溶解の減速剤として機能する物質と、を含む混合溶液をエッチャントとし、前記残存した脆化層及び前記残存した半導体層を除去する第２のエッチング処理とを行って除去し、
前記分離後の半導体基板に研磨を行って第２の半導体基板を形成し、
前記第２の半導体基板を再び半導体基板として用いることを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項９】
請求項８において、
前記複数種の水素イオンは、Ｈ３＋イオンを含むこと
を特徴とするＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９において、
前記半導体を酸化する酸化剤として機能する物質として硝酸を用い、
前記半導体の酸化物を溶解する物質としてフッ酸を用い、
前記半導体の酸化及び半導体の酸化物の溶解の減速剤として機能する物質として酢酸を用いることを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記混合溶液は、
前記フッ酸の濃度は５０重量％とし、
前記硝酸の濃度は７０重量％とし、
前記酢酸の濃度は９７．７重量％とし、
前記フッ酸の体積は、前記酢酸の体積の０．０１倍より大きく、且つ０．３倍未満とし、
前記硝酸の体積は、前記酢酸の体積の０．０１倍より大きく、且つ１倍未満とし、且つ前記フッ酸の体積の０．１倍より大きく、且つ１００倍未満とすることで得られる組成を有することを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記フッ酸と前記硝酸と前記酢酸の体積比を１：３：１０とすることを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板の作製において、副生される半導体基板の再生処理方法、及びＳＯＩ基板の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、バルク状のシリコンウエハに代わり、絶縁表面に薄い単結晶半導体層が設けられたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を使った集積回路が開発されている。絶縁表面上に形成された薄い単結晶シリコン膜の特長を活かすことで、集積回路中のトランジスタ同士を完全に分離して形成することができる。またトランジスタを完全空乏型とすることができるため、高集積、高速駆動、低消費電圧など付加価値の高い半導体集積回路を実現することができる。
【０００３】
ＳＯＩ基板を製造する方法の１つとして、スマートカット（登録商標）が挙げられる。スマートカットを用いることにより、シリコン基板上だけでなく、ガラス基板等の絶縁基板上に単結晶シリコン膜を有するＳＯＩ基板も作製できる。（例えば、特許文献１参照）。スマートカットを用いた、ガラス基板上に単結晶シリコン薄膜を有するＳＯＩ基板の作製方法の概要は以下のようになる。まず、単結晶シリコン片表面に二酸化珪素膜を形成する。次に、単結晶シリコン片に水素イオンを注入することによって単結晶シリコン片中の所定の深さに水素イオン打ち込み面を形成する。それから、二酸化珪素膜を介して、水素イオンを注入した単結晶シリコン片をガラス基板に接合させる。しかる後熱処理を施すことで、該水素イオン打ち込み面が劈開面となり、水素イオンを注入した単結晶シリコン片が薄膜状に分離し、接合させたガラス基板上に単結晶シリコン薄膜を形成することができる。このスマートカットは水素イオン注入剥離法と呼ぶこともある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−８７６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スマートカットを用いてＳＯＩ基板を作製すると、半導体基板（ボンド基板）をベース基板に貼り合わせた後、半導体基板を分離することによってベース基板上に薄膜の半導体膜が形成される。貼り合わせた半導体基板の大部分はベース基板から分離されてしまう。しかし、ベース基板と分離した半導体基板（分離後の半導体基板）は、再生処理を施すことによって、再びＳＯＩ基板作製用の半導体基板に使用することができる。以上の工程を繰り返すことによって、１枚の半導体基板から複数枚のＳＯＩ基板用の半導体膜を形成することができるので、ＳＯＩ基板作製のコスト削減と高効率化を図ることができる。
【０００６】
しかし、市販の単結晶シリコンウエハ等の半導体基板には、単結晶シリコンウエハの研磨によって、エッジロールオフ（Ｅｄｇｅ  Ｒｏｌｌ  Ｏｆｆ：Ｅ．Ｒ．Ｏ．）と呼ばれる、中央部より基板の厚さが薄い部分が基板周辺部に存在するので、半導体基板の周辺部はベース基板にうまく貼り合わせることができない。
【０００７】
これによって、分離後には、半導体基板の周辺部には、本来ベース基板上に貼り合わせられるべき半導体層と絶縁膜が残存した凸部が形成される。
【０００８】
ここで、半導体基板周辺の凸部を除去し、平坦化するための方法としては、化学的機械的研磨法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ法）が挙げられる。しかし、ＣＭＰ法は基板表面を機械的に研磨する方法のため、分離後の半導体基板周辺部に形成された凸部を完全に除去するには、半導体基板の研磨代が大きくなるという問題がある。つまり、再生処理工程における半導体基板の取り代が大きくなり、１枚の半導体基板を再生使用できる回数が減るためにＳＯＩ基板の作製コスト増大につながる。
【０００９】
本発明は上記の問題を鑑み、半導体膜が分離された後の半導体基板を、ＳＯＩ基板作製に用いることが可能な再生半導体基板に再生する際に、分離後の半導体基板の取り代を削減し、１枚の半導体基板を再生使用できる回数を増やす半導体基板の再生処理方法を提供することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
分離後の半導体基板の周辺部に残存した脆化層、半導体層、及び絶縁膜に対して、絶縁膜を除去する第１のエッチング処理を行い、脆化層及び半導体層を除去する第２のエッチング処理として、半導体基板の半導体を酸化する酸化剤として機能する物質と、半導体の酸化物を溶解する物質と、半導体の酸化及び半導体の酸化物の溶解の減速剤として機能する物質と、を含む混合溶液をエッチャントとして用いて、分離後の半導体基板の周辺部に残存した脆化層及び半導体層を選択的に除去することを特徴とする半導体基板の再生処理方法である。
【００１１】
本明細書で開示する発明の構成の一態様は、複数種の水素イオンが照射された半導体基板をベース基板に貼り合わせ、半導体基板から分離された半導体膜をベース基板に形成する際に副生される分離後の半導体基板を再生処理する方法であって、分離後の半導体基板の周辺部に残存した脆化層、半導体層及び絶縁膜を、絶縁膜を除去する第１のエッチング処理と、半導体基板の半導体を酸化する酸化剤として機能する物質と、半導体の酸化物を溶解する物質と、半導体の酸化及び半導体の酸化物の溶解の減速剤として機能する物質と、を含む混合溶液をエッチャントとし、脆化層及び半導体層を除去する第２のエッチング処理と、を行って除去する。
【００１２】
本明細書で開示する発明の構成の他の一態様は、複数種の水素イオンが照射された半導体基板をベース基板に貼り合わせ、半導体基板から分離された半導体膜をベース基板に形成する際に副生される分離後の半導体基板を再生処理する方法であって、分離後の半導体基板の周辺部に残存した脆化層、半導体層及び絶縁膜を、絶縁膜を除去する第１のエッチング処理と、半導体基板の半導体を酸化する酸化剤として機能する物質と、半導体の酸化物を溶解する物質と、半導体の酸化及び半導体の酸化物の溶解の減速剤として機能する物質と、を含む混合溶液をエッチャントとし、半導体層及び脆化層に混合溶液を浸透させて除去する第２のエッチング処理と、を行って除去する。
【００１３】
上記構成において、第２のエッチング処理後に、半導体基板に対してさらに平坦化処理を行ってもよい。平坦化処理としては研磨処理やレーザ照射処理を行うことができる。また研磨処理及びレーザ照射処理を組み合わせて行ってもよく、処理工程の順序も限定されない。
【００１４】
例えば、第２のエッチング処理で用いるエッチャントとして、半導体を酸化する酸化剤として機能する物質として硝酸を用い、半導体の酸化物を溶解する物質としてフッ酸を用い、半導体の酸化及び半導体の酸化物の溶解の減速剤として機能する物質として酢酸を用いた混合溶液を適用することができる。また、この場合、混合溶液中は、５０重量％フッ酸の体積を９７．７重量％酢酸の体積の０．０１倍より大きくかつ０．３倍未満とし、７０重量％硝酸の体積を９７．７重量％酢酸の体積の０．０１倍より大きくかつ１倍未満とし、かつ５０重量％フッ酸の体積の０．１倍より大きくかつ１００倍未満とすることで得られる組成を有することが好ましい。
【００１５】
また、上記構成において、複数種の水素イオンは、Ｈ３＋イオンを含むことが好ましい。
【００１６】
本明細書で開示する発明の構成の他の一態様は、半導体基板上に絶縁膜を形成し、半導体基板の表面から少なくともＨ３＋イオンを含む複数種の水素イオンを照射することによって脆化層を形成し、半導体基板を、絶縁膜を介してベース基板と貼り合わせ、脆化層において半導体基板を分離してベース基板上に絶縁膜を介して貼り合わせられた半導体膜と、前記半導体膜が除去された半導体基板を与えることを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法であって、分離後の半導体基板の周辺部に形成された、残存した脆化層、残存した半導体層、及び残存した絶縁膜を、残存した絶縁膜を除去する第１のエッチング処理と、半導体基板の半導体を酸化する酸化剤として機能する物質と、半導体の酸化物を溶解する物質と、半導体の酸化及び半導体の酸化物の溶解の減速剤として機能する物質と、を含む混合溶液をエッチャントとし、残存した脆化層、及び残存した半導体層を除去する第２のエッチング処理と、を行って除去し、分離後の半導体基板に研磨を行って再生半導体基板を形成し、再生半導体基板を再び半導体基板として用いる。
【００１７】
上記構成において、第２のエッチング処理で用いるエッチャントとして、半導体を酸化する酸化剤として機能する物質として硝酸を用い、半導体の酸化物を溶解する物質としてフッ酸を用い、半導体の酸化及び半導体の酸化物の溶解の減速剤として機能する物質として酢酸を用いた混合溶液を適用することができる。また、この場合、混合溶液は、５０重量％フッ酸の体積を９７．７重量％酢酸の体積の０．０１倍より大きくかつ０．３倍未満とし、７０重量％硝酸の体積を９７．７重量％酢酸の体積の０．０１倍より大きくかつ１倍未満とし、かつ５０重量％フッ酸の体積の０．１倍より大きくかつ１００倍未満とすることで得られる組成を有することが好ましい。
【００１８】
また、上記構成において、複数種の水素イオンは、Ｈ３＋イオンを含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の一態様は、分離後の半導体基板の周辺部に残存した脆化層及び半導体層を選択的に除去することができるので、分離後の半導体基板の取り代を削減し、１枚の半導体基板を再生使用できる回数を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一態様に係る分離後の半導体基板の再生処理方法を示す図。
【図２】本発明の一態様に係る分離後の半導体基板の再生処理方法を示す図。
【図３】本発明の一態様に係るＳＯＩ基板の作製方法を示す図。
【図４】本発明の一態様に係るＳＯＩ基板の作製方法を示す図。
【図５】本発明の一態様に係るＳＯＩ基板の作製方法を示す図。
【図６】本発明の一態様に係るＳＯＩ基板の作製工程を示す図。
【図７】本発明の一態様に係るＳＯＩ基板を用いた半導体装置を示す図。
【図８】実施例２における再生処理前の半導体基板と再生処理後の半導体基板の光学顕微鏡写真を示す図。
【図９】実施例２における半導体基板幅と段差の関係を示すグラフ。
【図１０】実施例１における分離直後、および絶縁膜を除去した後の半導体基板の周辺部の光学顕微鏡写真を示す図。
【図１１】実施例１における半導体基板幅と段差の関係を示すグラフ。
【図１２】実施例１における半導体基板の光学顕微鏡写真を示す図。
【図１３】実施例１における半導体基板の光学顕微鏡写真を示す図。
【図１４】実施例１における半導体基板幅と段差の関係を示すグラフ。
【図１５】実施例１における半導体基板幅と段差の関係を示すグラフ。
【図１６】比較例１Ａにおける半導体基板幅と段差の関係を示すグラフ。
【図１７】比較例１Ａにおける半導体基板幅と段差の関係を示すグラフ。
【図１８】比較例１Ｂにおける半導体基板幅と段差の関係を示すグラフ。
【図１９】比較例１Ｂにおける半導体基板幅と段差の関係を示すグラフ。
【図２０】比較例１Ｃにおける半導体基板幅と段差の関係を示すグラフ。
【図２１】比較例１Ｃにおける半導体基板幅と段差の関係を示すグラフ。
【図２２】比較例１Ｄにおける半導体基板幅と段差の関係を示すグラフ。
【図２３】比較例１Ｄにおける半導体基板幅と段差の関係を示すグラフ。
【図２４】比較例１Ｅにおける半導体基板幅と段差の関係を示すグラフ。
【図２５】比較例１Ｅにおける半導体基板幅と段差の関係を示すグラフ。
【図２６】実施例１及び比較例１Ｃにおけるエッチング処理時間とエッチング量の関係を示す図。
【図２７】実施例３の半導体基板の断面ＴＥＭ像を示す図。
【図２８】実施例４における半導体基板幅と段差の関係を示す図。
【図２９】実施例５Ａにおける半導体基板周辺部の光学顕微鏡写真を示す図。
【図３０】実施例５Ａにおける半導体基板周辺部の光学顕微鏡写真を示す図。
【図３１】実施例５Ｂにおける半導体基板周辺部の光学顕微鏡写真を示す図。
【図３２】実施例５Ｂにおける半導体基板周辺部の光学顕微鏡写真を示す図。
【図３３】実施例５Ｃにおける半導体基板周辺部の光学顕微鏡写真を示す図。
【図３４】実施例５Ｃにおける半導体基板周辺部の光学顕微鏡写真を示す図。
【図３５】実施例５Ｄにおける半導体基板周辺部の光学顕微鏡写真を示す図。
【図３６】実施例５Ｄにおける半導体基板周辺部の光学顕微鏡写真を示す図。
【図３７】実施例５Ｅにおける半導体基板周辺部の光学顕微鏡写真を示す図。
【図３８】実施例５Ｅにおける半導体基板周辺部の光学顕微鏡写真を示す図。
【図３９】実施例５Ａにおける半導体基板幅と段差の関係を示すグラフ。
【図４０】実施例５Ａにおける半導体基板幅と段差の関係を示すグラフ。
【図４１】実施例５Ｂにおける半導体基板幅と段差の関係を示すグラフ。
【図４２】実施例５Ｂにおける半導体基板幅と段差の関係を示すグラフ。
【図４３】実施例５Ｃにおける半導体基板幅と段差の関係を示すグラフ。
【図４４】実施例５Ｃにおける半導体基板幅と段差の関係を示すグラフ。
【図４５】実施例５Ｄにおける半導体基板幅と段差の関係を示すグラフ。
【図４６】実施例５Ｄにおける半導体基板幅と段差の関係を示すグラフ。
【図４７】実施例５Ｅにおける半導体基板幅と段差の関係を示すグラフ。
【図４８】実施例５Ｅにおける半導体基板幅と段差の関係を示すグラフ。
【図４９】実施例５Ａ乃至実施例５Ｅにおけるエッチング処理時間とエッチング量の関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。したがって、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本明細書中の図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する場合がある。
【００２２】
（実施の形態１）
本実施の形態では、ＳＯＩ基板を製造する際に副生される分離後の半導体基板の再生処理方法について、図１を用いて説明する。
【００２３】
ＳＯＩ基板の製造は、ベース基板に半導体基板（ボンド基板）を貼り合わせ、加熱処理を行い、該半導体基板から分離された半導体膜をベース基板上に形成することによって行われる。このとき、半導体膜を分離した分離後の半導体基板は、以下に記載する再生処理を施すことにより、再び半導体基板としてＳＯＩ基板の製造に用いることができる。
【００２４】
まず、分離後の半導体基板が副生される様子について説明する。図１（Ａ）に半導体基板が分離後の半導体基板１２１と、ベース基板１２０上に固定された半導体膜１２４に分離する様子を示す。半導体基板とベース基板１２０とを貼り合わせた後、加熱処理を行うことにより、半導体基板内部に形成された脆化層において、微小ボイド同士が結合して、微小ボイドの体積が増大し、半導体基板は、ベース基板１２０上に固定される半導体膜１２４と分離後の半導体基板１２１に分離される。ここで、分離後の半導体基板１２１上に形成された分離面１２９、及び半導体膜１２４上に形成された分離面１３３は、この半導体基板中の脆化層の一部である。
【００２５】
ここで、分離後の半導体基板１２１及び半導体膜１２４を形成する半導体基板としては、市販の半導体基板を用いることができ、例えば、シリコンなどの単結晶半導体基板または多結晶半導体基板を用いることができる。市販のシリコン基板としては、直径５インチ（１２５ｍｍ）、直径６インチ（１５０ｍｍ）、直径８インチ（２００ｍｍ）、直径１２インチ（３００ｍｍ）、直径１６インチ（４００ｍｍ）サイズの円形のものが代表的である。また、市販のシリコン基板の周辺部には、欠けやひび割れを防ぐための面取り部が存在する。なお、形状は円形に限られず矩形状等に加工したシリコン基板を用いることも可能である。
【００２６】
また、図１（Ａ）に示すように、半導体基板の全周囲に絶縁膜を形成しても良い。この場合、分離した後は分離後の半導体基板１２１を覆うように形成される絶縁膜１２３及び半導体膜１２４の下の絶縁膜１０２となる。該絶縁膜は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜などを用いることができ、単層の絶縁膜を用いたものであっても、複数の絶縁膜を積層して用いたものであっても良い。特に半導体基板を熱酸化することで得られる酸化膜によって該絶縁膜を形成するのが好ましい。
【００２７】
ここで、半導体基板中の脆化層は、イオンドーピング装置により、水素ガスから生成される、少なくともＨ３＋イオンを含む複数種のイオンを照射することにより、形成することができる。さらに、水素ガスから生成されるイオン種（Ｈ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋）の総量に対してＨ３＋の割合を５０％以上、より好ましくは、８０％以上とすることが好ましい。また、電荷に対する質量が同一のイオンを照射することで、イオンが添加される領域の深さのばらつきを低減することができる。なお、脆化層を形成するイオン照射の詳細については、後述する実施の形態３で詳細な説明を行う。
【００２８】
また、半導体膜１２４は、絶縁膜１０２及び絶縁膜１２２を介してベース基板上１２０に形成される。これは、半導体基板を覆うように絶縁膜１０２を形成し、ベース基板１２０上に絶縁膜１２２を形成して半導体基板とベース基板１２０の貼り合わせを行うからである。また、絶縁膜１２２については必ずしも形成する必要はない。これら、ＳＯＩ基板の製造方法については、後述する実施の形態３で詳細な説明を行う。
【００２９】
ここで、分離後の半導体基板１２１を図１（Ｂ）に示す。分離後の半導体基板１２１の周辺部には凸部１２６が形成されている。ここで、凸部１２６は、半導体基板とベース基板１２０とが貼り合わせられない部分に形成される。これは、半導体基板の周辺部が面取りされていたり、半導体基板周辺にエッジロールオフと呼ばれる中央部より基板の厚さが薄く、平坦性の低い領域が形成されていると半導体基板の周辺部が十分に貼り合わせられないことに起因する。
【００３０】
凸部１２６は、半導体基板側から順に残存した脆化層１２７、半導体層１２５、絶縁膜１２３によって構成されている。残存した半導体層１２５及び残存した脆化層１２７は、上述のイオン照射により結晶欠陥が存在する。また、分離後の半導体基板１２１の分離面１２９にも結晶欠陥が形成され、平坦性が損なわれている。
【００３１】
次に、図１（Ｃ）に示すように、第１のエッチング処理を行って、分離後の半導体基板１２１の絶縁膜１２３を除去する。絶縁膜１２３は、フッ酸を含む溶液をエッチャントとしてウェットエッチング処理を行うことで除去することができる。フッ酸を含む溶液としては、フッ酸とフッ化アンモニウムと界面活性剤を含む混合溶液（例えば、ステラケミファ社製、商品名：ＬＡＬ５００）を用いるのが望ましい。このウェットエッチング処理は、１２０秒〜１２００秒行うのが好ましく、例えば６００秒程度行うのが望ましい。絶縁膜１２３を第１のエッチング処理で除去することにより、次の工程で行う第２のエッチング処理で分離後の半導体基板１２１の取り代を低減し、ウェットエッチング処理時間を短くすることができる。また、ウェットエッチング処理は分離後の半導体基板１２１を処理槽内の溶液に浸漬することによって行われるので、複数の分離後の半導体基板１２１を一括処理する、バッチ式の処理が可能である。これにより、半導体基板の再生処理の効率化を図ることができる。
【００３２】
また、絶縁膜１２３を除去する第１のエッチング処理は、絶縁膜１２３が除去できれば、ドライエッチング法を用いてもよく、両方組み合わせて用いてもよい。ドライエッチング法としては、平行平板型ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）法や、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用いることができる。エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等）は適宜調節する。
【００３３】
最後に、図１（Ｄ）に示すように、第２のエッチング処理を行って、分離後の半導体基板１２１の凸部１２６を形成する半導体層１２５及び脆化層１２７を選択的に除去し、再生半導体基板１３２を形成する。また、このとき同時に分離面１２９の平坦化も行われる。半導体層１２５及び脆化層１２７は、半導体基板の半導体を酸化する酸化剤として機能する物質と、半導体の酸化物を溶解する物質と、半導体の酸化と半導体の酸化物の溶解の減速剤として機能する物質とを含む混合溶液をエッチャントとしてウェットエッチング処理を行うことで除去することができる。第２のエッチング処理は、１分〜１０分程度行うのが好ましく、例えば、２〜４分程度行うのが望ましい。また、液温は、１０℃〜３０℃程度とするのが好ましく、例えば、室温にするのが望ましい。
【００３４】
ここで、半導体を酸化する酸化剤として機能する物質としては硝酸が好ましい。また、半導体の酸化物を溶解する物質としてはフッ酸が好ましい。また、半導体の酸化と半導体の酸化物の溶解の減速剤として機能する物質としては酢酸が好ましい。具体的には、７０重量％硝酸の体積は、９７．７重量％酢酸の体積の０．０１倍より大きくかつ１倍未満とし、かつ５０重量％フッ酸の体積の０．１倍より大きくかつ１００倍未満とし、５０重量％フッ酸の体積を９７．７重量％酢酸の体積の０．０１倍より大きくかつ０．３倍未満とすることで得られる組成を有する混合溶液をエッチャントとして用いるのが好ましい。より好ましくは、７０重量％硝酸の体積を９７．７重量％酢酸の体積の０．２倍以上かつ０．５倍以下とし、かつ５０重量％フッ酸の体積の１倍以上かつ１０倍以下とし、５０重量％フッ酸の体積を９７．７重量％酢酸の体積の０．１倍以上かつ０．２倍以下とすることで得られる組成を有するのが好ましい。例えば、５０重量％フッ酸と７０重量％硝酸と９７．７重量％酢酸の体積比を１：３：１０、１：２：１０、１．５：３：１０、２：２：１０、１：１０：２０、または１：１：１０とすることが望ましい。
【００３５】
ここで、凸部１２６を形成する半導体層１２５及び脆化層１２７は、水素イオンの照射による結晶欠陥や微小ボイドを有するため、第２のエッチング処理のエッチャントである混合溶液を容易に浸透させることができる。これにより、半導体層１２５の表面からだけでなく、半導体層１２５及び脆化層１２７の内部からもウェットエッチング処理を行うことができる。ここで、ウェットエッチング処理は、半導体層１２５及び脆化層１２７において、基板平面に垂直な方向に深い縦穴を形成するように進行し、その縦穴を拡大するように行われることが多い。よって、半導体層１２５及び脆化層１２７は、分離後の半導体基板１２１の凸部１２６が形成されていない部分より大きなエッチングレートでウェットエッチング処理が行われる。
【００３６】
つまり、半導体基板の半導体を酸化する酸化剤として機能する物質と、半導体の酸化物を溶解する物質と、半導体の酸化と半導体の酸化物の溶解の減速剤として機能する物質とを含む混合溶液をエッチャントとしてウェットエッチング処理を行うことにより、半導体層１２５及び脆化層１２７を除去することができる。このとき、半導体層１２５及び脆化層１２７にはイオン照射により結晶欠陥が存在するため速やかにエッチングされる。また、分離面１２９も結晶欠陥を有するため、速やかにエッチングされる。しかしながら、分離面１２９、半導体層１２５、及び脆化層１２７が除去されるとこれらの下の結晶欠陥の含有量が少ない再生半導体基板１３２の表面が露出するので、エッチングレートが落ちる。従って、凸部１２６がほぼ選択的にエッチングされることになる。分離後の半導体基板１２１の凸部１２６以外の部分における半導体基板の厚さの低減を抑制できるので、再生半導体基板１３２の取り代を削減し、１枚の半導体基板を再生使用できる回数を増やすことができる。また、ウェットエッチング処理は、複数の分離後の半導体基板１２１を一括処理するバッチ式の処理で容易に行うことができるので再生処理の効率化を図ることができる。また、第２のエッチング処理は比較的短時間で行うことができるので、再生処理の効率化を図ることができる。
【００３７】
なお、分離面１２９が第２のエッチング処理後に残ることがある。その場合は、実施の形態２に示すような研磨処理などを行って分離面１２９を除去するのが好ましい。
【００３８】
また、第２のエッチング処理の後に、半導体基板に対して上記のような研磨処理や、レーザ照射処理などの平坦化処理を行ってもよい。研磨処理やレーザ照射処理は、複数回行ってもよいし、組み合わせて行ってもよい。また、処理工程の順序も限定されず適宜選択すればよい。レーザ光の代わりにランプ光を用いた光照射処理を行ってもよい。
【００３９】
以上の工程により、分離後の半導体基板１２１は、再生半導体基板１３２へと再生される。
【００４０】
本実施の形態で示したように、第１のエッチング処理で絶縁膜を除去した後、半導体を酸化する酸化剤として機能する物質と、半導体の酸化物を溶解する物質と、半導体の酸化及び半導体の酸化物の溶解の減速剤として機能する物質と、を含む混合溶液を用いて第２のエッチング処理を行うことにより、分離後の半導体基板の周辺部に残存した、脆化層及び半導体層を選択的に除去することができるので、再生半導体基板の取り代を削減し、１枚の半導体基板を再生使用できる回数を増やすことができる。
【００４１】
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができることとする。
【００４２】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１とは異なる分離後の半導体基板の再生処理方法について、図２を用いて説明する。
【００４３】
まず、図２（Ａ）に示す、第１のエッチング処理を行い、分離後の半導体基板１２１上の絶縁膜１２３が除去された状態まで、実施の形態１と同様の工程で再生処理を行う。次に、第２のエッチング処理も実施の形態１と同様に行う。ここで、図２（Ｂ）に示すように、分離後の半導体基板１３０の平坦性が十分でない場合は、本実施の形態に示すように、分離後の半導体基板１３０に平坦化処理を行うことにより再生半導体基板１３２を形成する。また、第２のエッチング処理で分離面１２９を十分に除去することができなかった場合も、平坦化処理により残存した分離面１２９を除去するのが好ましい。
【００４４】
平坦化処理としては、研磨処理やレーザ照射処理を行うことができる。研磨処理やレーザ照射処理は、複数回行ってもよいし、組み合わせて行ってもよい。また、処理工程の順序も限定されず適宜選択すればよい。レーザ光の代わりにランプ光を用いた光照射処理を行ってもよい。本実施の形態では、平坦化処理として研磨処理を行う例を示す。
【００４５】
分離後の半導体基板１２１の研磨方法としては、化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法）を用いるのが好ましい。ここで、ＣＭＰ法とは、被加工物の表面を基準にし、それにならって表面を化学・機械的な複合作用により、平坦化する手法である。一般的に研磨ステージの上に研磨布を貼り付け、被加工物と研磨布との間にスラリー（研磨剤）を供給しながら研磨ステージと被加工物とを各々回転または揺動させて、スラリーと被加工物表面との間での化学反応及び、研磨布と被加工物との機械的研磨の作用により、被加工物の表面を研磨する方法である。
【００４６】
ＣＭＰ法を用いた研磨は、１回行ってもよいし、複数回行ってもよい。複数回に分けて研磨を行う場合は、高い研磨レートの一次研磨を行った後、低い研磨レートの仕上げ研磨を行うのが好ましい。一次研磨としては、研磨布はポリウレタン研磨布を用いるのが好ましく、スラリーの粒径は１２０ｎｍ〜１８０ｎｍとするのが好ましく、例えば、１５０ｎｍ程度とするのが望ましい。仕上げ研磨としては、スウェード地の研磨布を用いるのが好ましく、スラリーの粒径は４５ｎｍ〜７５ｎｍとするのが好ましく、例えば、６０ｎｍ程度とするのが望ましい。このように分離後の半導体基板１３０に研磨を行うことによって、平均表面粗さ０．２ｎｍ〜０．５ｎｍ程度に平坦化及び鏡面化された再生半導体基板１３２を形成することができる。また、このように研磨レートの異なる研磨を組み合わせることによって、短時間に分離後の半導体基板１３０の平坦化及び鏡面化を行うことができる。
【００４７】
このように、第１のエッチング処理及び第２のエッチング処理で分離後の半導体基板１２１の半導体層１２５及び脆化層１２７を除去した後、ＣＭＰ法を用いた研磨を行うことによって、さらに平坦性の高い再生半導体基板１３２を得ることができる。
【００４８】
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができることとする。
【００４９】
（実施の形態３）
本実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法は、ボンド基板である半導体基板をベース基板に接合して、半導体基板から分離させた半導体膜が形成されたＳＯＩ基板を製造する。そして、半導体膜が分離された分離後の半導体基板に再生処理を施して、ボンド基板として再利用する。以下、図３〜図５と図６のＳＯＩ基板作製工程図を参照して、開示する発明の一態様に係るＳＯＩ基板の製造方法の一つについて説明する。
【００５０】
最初に、半導体基板１００に脆化層１０４を形成し、ベース基板１２０との貼り合わせの準備を行う工程について説明する。以下の工程は、図６において工程Ａ（ボンド基板工程）に該当する。
【００５１】
まず図３（Ａ）のような、半導体基板１００を準備する（図６の工程Ａ−１に対応）。半導体基板１００としては、市販の半導体基板を用いることができ、例えば、シリコンなどの単結晶半導体基板または多結晶半導体基板を用いることができる。市販のシリコン基板としては、直径５インチ（１２５ｍｍ）、直径６インチ（１５０ｍｍ）、直径８インチ（２００ｍｍ）、直径１２インチ（３００ｍｍ）、直径１６インチ（４００ｍｍ）サイズの円形のものが代表的である。また、市販のシリコン基板の周辺部には、図３（Ａ）に示すような、欠けやひび割れを防ぐための面取り部が存在する。なお、形状は円形に限られず矩形状等に加工したシリコン基板を用いることも可能である。以下の説明では、半導体基板１００として、矩形状の単結晶シリコン基板を用いる場合について示す。
【００５２】
なお、半導体基板１００の表面は、硫酸過水（ＳＰＭ）、アンモニア過水（ＡＰＭ）、塩酸過水（ＨＰＭ）、希フッ酸（ＤＨＦ）などを用いて適宜洗浄しておくのが好ましい。また、希フッ酸とオゾン水を交互に吐出して半導体基板１００の表面を洗浄してもよい。
【００５３】
次に図３（Ｂ）に示すように、半導体基板１００の表面を洗浄した後、半導体基板１００上に絶縁膜１０２を形成する（図６の工程Ａ−２に対応）。絶縁膜１０２は、単層の絶縁膜を用いたものであっても、複数の絶縁膜を積層して用いたものであっても良い。例えば本実施の形態では、酸化シリコンを絶縁膜１０２として用いる。絶縁膜１０２を構成する膜には、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜などのシリコンを組成に含む絶縁膜を用いることができる。
【００５４】
なお、本明細書において、酸化窒化シリコン膜とは、その組成として、窒素原子よりも酸素原子の数が多く、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ：Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ  Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）及び水素前方散乱法（ＨＦＳ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）を用いて測定した場合に、濃度範囲として酸素が５０〜７０原子％、窒素が０．５〜１５原子％、Ｓｉが２５〜３５原子％、水素が０．１〜１０原子％の範囲で含まれるものをいう。また、窒化酸化シリコン膜とは、その組成として、酸素原子より窒素原子の数が多く、ＲＢＳ及びＨＦＳを用いて測定した場合に、濃度範囲として酸素が５〜３０原子％、窒素が２０〜５５原子％、Ｓｉが２５〜３５原子％、水素が１０〜３０原子％の範囲で含まれるものをいう。但し、酸化窒化シリコンまたは窒化酸化シリコンを構成する原子の合計を１００原子％としたとき、窒素、酸素、Ｓｉ及び水素の含有比率が上記の範囲内に含まれるものとする。
【００５５】
酸化シリコンを絶縁膜１０２として用いる場合、絶縁膜１０２はシランと酸素、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）と酸素等の混合ガスを用い、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、常圧ＣＶＤ、バイアスＥＣＲＣＶＤ等の気相成長法によって形成することができる。この場合、絶縁膜１０２の表面を酸素プラズマ処理で緻密化しても良い。
【００５６】
ＣＶＤ法を用いて酸化シリコンを形成するための有機シランガスとしては、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ：化学式Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）、テトラメチルシラン（ＴＭＳ：化学式Ｓｉ（ＣＨ３）４）、テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、トリエトキシシラン（ＳｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）３）、トリスジメチルアミノシラン（ＳｉＨ（Ｎ（ＣＨ３）２）３）等のシリコン含有化合物を用いることができる。
【００５７】
また、半導体基板１００を酸化して絶縁膜１０２を形成することもできる。上記酸化膜を形成するための、熱酸化処理には、ドライ酸化あるいはウエット酸化のいずれを用いても良く、酸化雰囲気中にハロゲンを含むガスを添加しても良い。ハロゲンを含むガスとしては、ＨＣｌ、ＨＦ、ＮＦ３、ＨＢｒ、Ｃｌ２、ＣｌＦ３、ＢＣｌ３、Ｆ２、Ｂｒ２などから選ばれた一種又は複数種ガスを用いることができる。なお、図３（Ｂ）では、半導体基板１００を覆うように絶縁膜が形成されているが、本実施の形態はこれに限定されない。半導体基板１００にＣＶＤ法等を用いて絶縁膜１０２を設ける場合、半導体基板１００の一方の面にのみ絶縁膜１０２が形成されていてもよい。
【００５８】
例えば、酸素に対しＨＣｌを０．５〜１０体積％（好ましくは３体積％）の割合で含む雰囲気中で、７００℃以上１１００℃以下の温度で熱処理を行う。例えば９５０℃程度で熱処理を行うとよい。処理時間は０．１〜６時間、好ましくは０．５〜１時間とすればよい。形成される酸化膜の膜厚は、１０ｎｍ〜１１００ｎｍ（好ましくは５０ｎｍ〜１５０ｎｍ）、例えば１００ｎｍとすることができる。
【００５９】
このハロゲンを含むガス雰囲気での熱酸化処理により、酸化膜にハロゲン元素を含ませることができる。ハロゲン元素を１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〜１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度で酸化膜に含ませることにより、外因性不純物である重金属（例えば、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ等）を酸化膜中のハロゲンが効果的に捕獲するので、後に形成される半導体膜の汚染を防止することができる。
【００６０】
また、絶縁膜１０２中に塩素等のハロゲンを含ませることにより、半導体基板１００に悪影響を与える不純物（例えば、Ｎａ等の可動イオン）をゲッタリングすることができる。具体的には、絶縁膜１０２を形成した後に行われる熱処理により、半導体基板１００に含まれる不純物が絶縁膜１０２に析出し、ハロゲン原子（例えば塩素原子）と反応して捕獲されることとなる。それにより絶縁膜１０２中に捕獲した当該不純物を固定して半導体基板１００の汚染を防ぐことができる。また、絶縁膜１０２はガラス基板と貼り合わせた場合に、ガラスに含まれるＮａ等の不純物を固定する膜として機能しうる。
【００６１】
特に、ハロゲンを含む雰囲気下における熱処理により、絶縁膜１０２中に塩素等のハロゲンを含ませることは、半導体基板１００の洗浄が不十分である場合や、繰り返し再生処理を施して用いられる半導体基板の汚染除去において有効である。
【００６２】
また、酸化処理に含まれるハロゲン元素により、半導体基板１００の表面の結合欠陥が終端化されるため、酸化膜と半導体基板１００との界面の局在準位密度を低減することができる。
【００６３】
また、絶縁膜１０２中に含有されたハロゲンは、絶縁膜１０２に歪みを形成する。その結果、絶縁膜１０２の水分に対する吸収率が向上し、水分の拡散速度が増加する。つまり、絶縁膜１０２の表面に水分が存在する場合に、当該表面に存在する水分を絶縁膜１０２中に素早く吸収し、拡散させることができる。
【００６４】
また、ベース基板として、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属などの半導体装置の信頼性を低下させる不純物を含むようなガラス基板を用いる場合、上記不純物がベース基板からＳＯＩ基板の半導体膜に拡散することを防止できるような膜を、絶縁膜１０２が少なくとも１層以上有することが好ましい。このような膜には、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜などがある。このような膜を絶縁膜１０２が有することで、絶縁膜１０２をバリア膜として機能させることができる。
【００６５】
窒化シリコンを絶縁膜１０２として用いる場合、シランとアンモニアの混合ガスを用い、プラズマＣＶＤ等の気相成長法によって形成することができる。また、窒化酸化シリコンを絶縁膜１０２として用いる場合、シランとアンモニアの混合ガス、またはシランと一酸化二窒素の混合ガスを用い、プラズマＣＶＤ等の気相成長法によって形成することができる。
【００６６】
例えば、絶縁膜１０２を単層構造のバリア膜として形成する場合、厚さ１５ｎｍ以上３００ｎｍ以下の窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜で形成することができる。
【００６７】
絶縁膜１０２を、バリア膜として機能する２層構造の膜とする場合は、上層は、バリア機能の高い絶縁膜で構成する。上層の絶縁膜は、例えば厚さ１５ｎｍ以上３００ｎｍ以下の窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜で形成することができる。これらの膜は、不純物の拡散を防止するブロッキング効果が高いが、内部応力が高い。そのため、半導体基板１００と接する下層の絶縁膜には、上層の絶縁膜の応力を緩和する効果のある膜を選択することが好ましい。上層の絶縁膜の応力を緩和する効果のある絶縁膜として、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、および半導体基板１００を熱酸化して形成した熱酸化膜などがある。下層の絶縁膜の厚さは５ｎｍ以上２００ｎｍ以下とすることができる。
【００６８】
例えば、絶縁膜１０２をブロッキング膜として機能させるために、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜と窒化シリコン膜、酸化シリコン膜と窒化酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜と窒化酸化シリコン膜などの組み合わせで絶縁膜１０２を形成すると良い。
【００６９】
次に図３（Ｃ）に示すように、半導体基板１００に、電界で加速されたイオンでなるイオンビームを、矢印で示すように絶縁膜１０２を介して半導体基板１００に照射し、半導体基板１００の表面から一定の深さの領域に、微小ボイドを有する脆化層１０４を形成する（図６の工程Ａ−３に対応）。脆化層１０４が形成される領域の深さは、イオンビームの加速エネルギーとイオンビームの入射角によって調節することができる。加速エネルギーは加速電圧、ドーズ量などにより調節できる。イオンの平均侵入深さとほぼ同じ深さの領域に脆化層１０４が形成される。そのためイオンを添加する深さによって、後に半導体基板１００から分離される半導体膜１２４の厚さが決定される。脆化層１０４が形成される深さは、例えば半導体基板１００の表面から１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることができ、好ましい深さの範囲は５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、例えば１００ｎｍ程度とすると良い。なお、本実施の形態では、イオンの照射を絶縁膜１０２の形成後に行っているが、これに限られず、絶縁膜１０２の形成前にイオンの照射を行っても良い。
【００７０】
脆化層１０４の形成は、イオンドーピング処理で行うことができる。イオンドーピング処理は、イオンドーピング装置を用いて行うことができる。イオンドーピング装置の代表的な装置は、プロセスガスをプラズマ励起して生成された全てのイオン種をチャンバー内に配置された被処理体に照射する非質量分離型の装置である。非質量分離型の装置は、プラズマ中のイオン種を質量分離しないで、全てのイオン種を被処理体に照射する。これに対して、イオン注入処理には、質量分離型の装置であるイオン注入装置が使われ、イオン注入装置は、プラズマ中のイオン種を質量分離し、ある特定の質量のイオン種を被処理体に照射する装置である。
【００７１】
イオンドーピング装置の主要な構成は、被処理物を配置するチャンバー、所望のイオンを発生させるイオン源、およびイオンを加速し、照射するための加速機構である。イオン源は、所望のイオン種を生成するためのソースガスを供給するガス供給装置、ソースガスを励起して、プラズマを生成させるための電極などで構成される。プラズマを生成するための電極として、フィラメント型の電極や容量結合高周波放電用の電極などが用いられる。加速機構は、引出電極、加速電極、減速電極、接地電極等の電極、およびこれらの電極に電力を供給するための電源などで構成される。加速機構を構成する電極には複数の開口やスリットが設けられており、イオン源で生成されたイオンは電極に設けられた開口やスリットを通過して加速される。なお、イオンドーピング装置の構成は上述したものに限定されず、必要に応じた機構が設けられる。
【００７２】
本実施形態では、イオンドーピング装置で、水素ガスから生成されるイオンを半導体基板１００に添加する。プラズマソースガスとして水素を含むガスを供給する。例えば、Ｈ２を供給する。水素ガスを励起してプラズマを生成し、質量分離せずに、プラズマ中に含まれるイオンを加速し、加速されたイオンを半導体基板１００に照射する。
【００７３】
イオンドーピング装置において、水素ガスから生成されるイオン種（Ｈ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋）の総量に対してＨ３＋の割合が５０％以上とする。より好ましくは、そのＨ３＋の割合を８０％以上とする。イオンドーピング装置は質量分離を行わないため、プラズマ中に生成される複数種の水素イオンのうち、１つ（Ｈ３＋）を５０％以上とすることが好ましく、８０％以上とすることが好ましい。また、電荷に対する質量が同一のイオンを照射することで、イオンが添加される領域の深さのばらつきを低減することができる。
【００７４】
脆化層１０４を浅い領域に形成するためには、イオンビームの加速電圧を低くする必要があるが、プラズマ中のＨ３＋イオンの割合を高くすることで、水素イオンを効率よく、半導体基板１００に添加できる。Ｈ３＋イオンはＨ＋イオンの３倍の質量を持つことから、同じ深さに水素原子を１つ添加する場合、Ｈ３＋イオンの加速電圧は、Ｈ＋イオンの加速電圧の３倍にすることが可能となる。これにより、イオンの照射工程のタクトタイムを短縮することが可能となり、生産性やスループットの向上を図ることができる。
【００７５】
イオンドーピング装置は廉価で、大面積処理に優れているため、このようなイオンドーピング装置を用いてＨ３＋を照射することで、ＳＯＩ基板の半導体特性の向上、ベース基板の大面積化、製造コストの低減、生産性向上などの顕著な効果を得ることができる。また、イオンドーピング装置を用いた場合、重金属も同時に導入されるおそれがあるが、塩素原子を含有する絶縁膜１０２を介してイオンの照射を行うことによって、重金属による半導体基板１００の汚染を防ぐことができる。
【００７６】
なお、加速されたイオンビームを半導体基板１００に照射し、脆化層１０４を形成する工程は、イオン注入装置で行うこともできる。イオン注入装置は、チャンバー内に配置された被処理体に、ソースガスをプラズマ励起して生成された複数のイオン種を質量分離し、特定のイオン種を照射する質量分離型の装置である。したがって、イオン注入装置を用いる場合は、水素ガスやＰＨ３を励起して生成されたＨ＋イオンおよびＨ２＋イオンを質量分離して、Ｈ＋イオンまたはＨ２＋イオンの一方のイオンを加速して、半導体基板１００に照射する。このようにして、イオン注入装置で脆化層１０４を形成することも出来る。
【００７７】
次に、絶縁膜１０２が形成された半導体基板１００を洗浄する。この洗浄工程は、純水による超音波洗浄や純水と窒素による２流体ジェット洗浄で行うことができる。超音波洗浄はメガヘルツ超音波洗浄（メガソニック洗浄）が好ましい。超音波洗浄や２流体ジェット洗浄の後、半導体基板１００をオゾン水で洗浄してもよい。オゾン水で洗浄することで、有機物の除去と、絶縁膜１０２表面の親水性を向上させる表面の活性化処理を行うことができる。
【００７８】
絶縁膜１０２の表面の活性化処理には、オゾン水による洗浄の他原子ビーム若しくはイオンビームの照射処理、紫外線処理、オゾン処理、プラズマ処理、バイアス印加プラズマ処理若しくはラジカル処理で行うことができる（図６の工程Ａ−４に対応）。原子ビーム若しくはイオンビームを利用する場合には、アルゴン等の不活性ガス中性原子ビーム若しくは不活性ガスイオンビームを用いることができる。
【００７９】
ここで、オゾン処理の一例を説明する。例えば、酸素を含む雰囲気下で紫外線（ＵＶ）を照射することにより、被処理体表面にオゾン処理を行うことができる。酸素を含む雰囲気下で紫外線を照射するオゾン処理は、ＵＶオゾン処理または紫外線オゾン処理などとも言われる。酸素を含む雰囲気下において、紫外線のうち２００ｎｍ未満の波長を含む光と２００ｎｍ以上の波長を含む光を照射することにより、オゾンを生成させるとともに、オゾンから一重項酸素を生成させることができる。紫外線のうち１８０ｎｍ未満の波長を含む光を照射することにより、オゾンを生成させるとともに、オゾンから一重項酸素を生成させることもできる。
【００８０】
酸素を含む雰囲気下で、２００ｎｍ未満の波長を含む紫外光および２００ｎｍ以上の波長を含む紫外光を照射することにより起きる反応例を示す。
Ｏ２＋ｈν（λ１ｎｍ）→Ｏ（３Ｐ）＋Ｏ（３Ｐ）            （１）
Ｏ（３Ｐ）＋Ｏ２→Ｏ３                                    （２）
Ｏ３＋ｈν（λ２ｎｍ）→Ｏ（１Ｄ）＋Ｏ２                  （３）
【００８１】
上記反応式（１）において、酸素（Ｏ２）を含む雰囲気下で２００ｎｍ未満の波長（λ１ｎｍ）を含む紫外光（ｈν）を照射することにより基底状態の酸素原子（Ｏ（３Ｐ））が生成される。次に、反応式（２）において、基底状態の酸素原子（Ｏ（３Ｐ））と酸素（Ｏ２）とが反応してオゾン（Ｏ３）が生成される。そして、反応式（３）において、生成されたオゾン（Ｏ３）を含む雰囲気下で２００ｎｍ以上の波長（λ２ｎｍ）を含む紫外光が照射されることにより、励起状態の一重項酸素Ｏ（１Ｄ）が生成される。酸素を含む雰囲気下において、紫外光のうち２００ｎｍ未満の波長を含む紫外光を照射することによりオゾンを生成させるとともに、２００ｎｍ以上の波長を含む紫外光を照射することによりオゾンを分解して一重項酸素を生成する。上記のようなオゾン処理は、例えば、酸素を含む雰囲気下での低圧水銀ランプの照射（λ１＝１８５ｎｍ、λ２＝２５４ｎｍ）により行うことができる。
【００８２】
また、酸素を含む雰囲気下で、１８０ｎｍ未満の波長を含む紫外光を照射することにより起きる反応例を示す。
Ｏ２＋ｈν（λ３ｎｍ）→Ｏ（１Ｄ）＋Ｏ（３Ｐ）            （４）
Ｏ（３Ｐ）＋Ｏ２→Ｏ３                                    （５）
Ｏ３＋ｈν（λ３ｎｍ）→Ｏ（１Ｄ）＋Ｏ２                  （６）
【００８３】
上記反応式（４）において、酸素（Ｏ２）を含む雰囲気下で１８０ｎｍ未満の波長（λ３ｎｍ）を含む紫外光を照射することにより、励起状態の一重項酸素Ｏ（１Ｄ）と基底状態の酸素原子（Ｏ（３Ｐ））が生成する。次に、反応式（５）において、基底状態の酸素原子（Ｏ（３Ｐ））と酸素（Ｏ２）とが反応してオゾン（Ｏ３）が生成する。反応式（６）において、生成されたオゾン（Ｏ３）を含む雰囲気下で１８０ｎｍ未満の波長（λ３ｎｍ）を含む紫外光が照射されることにより、励起状態の一重項酸素と酸素が生成される。酸素を含む雰囲気下において、紫外光のうち１８０ｎｍ未満の波長を含む紫外光を照射することによりオゾンを生成させるとともにオゾンまたは酸素を分解して一重項酸素を生成する。上記のようなオゾン処理は、例えば、酸素を含む雰囲気下でのＸｅエキシマＵＶランプの照射（λ３＝１７２ｎｍ）により行うことができる。
【００８４】
２００ｎｍ未満の波長を含む紫外光により被処理体表面に付着する有機物などの化学結合を切断し、オゾンまたはオゾンから生成された一重項酸素により被処理体表面に付着する有機物、または化学結合を切断した有機物などを酸化分解して除去することができる。上記のようなオゾン処理を行うことで、被処理体表面の親水性および清浄性を高めることができ、ベース基板との強固な接合が達成できる。
【００８５】
酸素を含む雰囲気下で紫外光を照射することによりオゾンが生成される。オゾンは、被処理体表面に付着する有機物の除去に効果を奏する。また、一重項酸素も、オゾンと同等またはそれ以上に、被処理体表面に付着する有機物の除去に効果を奏する。オゾン及び一重項酸素は、活性状態にある酸素の例であり、総称して活性酸素とも言われる。上記反応式等で説明したとおり、一重項酸素を生成する際にオゾンが生じる、またはオゾンから一重項酸素を生成する反応もあるため、ここでは一重項酸素が寄与する反応も含めて、便宜的にオゾン処理と称する。
【００８６】
次に、ベース基板１２０の半導体基板１００との貼り合わせの準備を行う工程について説明する。以下の工程は、図６における工程Ｂ（ガラス基板工程）に該当する。
【００８７】
まず、ベース基板１２０を準備する（図６の工程Ｂ−１に対応）。ベース基板１２０としては、アルミノシリケートガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラスなどの電子工業用に使われる各種ガラス基板、石英基板、セラミック基板、サファイア基板が挙げられる。他にも、ベース基板１２０として単結晶半導体基板（例えば、単結晶シリコン基板）や多結晶半導体基板（例えば、多結晶シリコン基板）を用いてもよい。多結晶シリコン基板は、単結晶シリコン基板より安価であり、ガラス基板より耐熱性が高いという利点を有している。また、ベース基板１２０として無アルカリガラス基板を用いると、不純物による半導体装置の汚染を抑えることができる。
【００８８】
また、ベース基板１２０として、液晶パネルの製造用に開発されたマザーガラス基板を用いることが好ましい。マザーガラスとしては、例えば、第３世代（５５０ｍｍ×６５０ｍｍ）、第３．５世代（６００ｍｍ×７２０ｍｍ）、第４世代（６８０ｍｍ×８８０ｍｍまたは、７３０ｍｍ×９２０ｍｍ）、第５世代（１１００ｍｍ×１３００ｍｍ）、第６世代（１５００ｍｍ×１８５０ｍｍ）、第７世代（１８７０ｍｍ×２２００ｍｍ）、第８世代（２２００ｍｍ×２４００ｍｍ）、第９世代（２４００ｍｍ×２８００ｍｍ）、第１０世代（２８５０ｍｍ×３０５０ｍｍ）などのサイズの基板が知られている。大面積のマザーガラス基板をベース基板１２０として用いてＳＯＩ基板を製造することで、ＳＯＩ基板の大面積化が実現できる。ＳＯＩ基板の大面積化が実現すれば、一度に多数のＩＣ、ＬＳＩ等のチップを製造することができ、１枚の基板から製造されるチップ数が増加するので、生産性を飛躍的に向上させることができる。
【００８９】
また、ベース基板１２０上に絶縁膜１２２を形成しておくのが好ましい（図６の工程Ｂ−２に対応）。ただし、ベース基板１２０は、その表面に絶縁膜１２２が必ずしも形成されていなくとも良い。しかし、ベース基板１２０の表面に絶縁膜１２２として、バリア膜として機能する窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、または窒化酸化アルミニウム膜などを形成しておくことで、ベース基板１２０から半導体基板１００に、アルカリ金属やアルカリ土類金属などの不純物が入り込むのを防ぐことができる。
【００９０】
また、絶縁膜１２２は接合層として用いるため、接合不良を抑制するには絶縁膜１２２の表面を平滑とすることが好ましい。具体的には、絶縁膜１２２の表面の平均面粗さ（Ｒａ）を０．５０ｎｍ以下、自乗平均粗さ（Ｒｍｓ）を０．６０ｎｍ以下、より好ましくは、平均面粗さを０．３５ｎｍ以下、自乗平均粗さを０．４５ｎｍ以下となるように絶縁膜１２２を形成する。膜厚は、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲で設けることが好ましい。
【００９１】
貼り合わせを行う前に、ベース基板１２０の表面を洗浄する。ベース基板１２０の表面の洗浄は、塩酸と過酸化水素水を用いた洗浄や、メガヘルツ超音波洗浄や、２流体ジェット洗浄や、オゾン水による洗浄で行うことができる。また、絶縁膜１０２と同様に、絶縁膜１２２の表面に、原子ビーム若しくはイオンビームの照射処理、紫外線処理、オゾン処理、プラズマ処理、バイアス印加プラズマ処理若しくはラジカル処理などの表面活性化処理を行ってから貼り合わせを行うと良い（図６の工程Ｂ−３に対応）。
【００９２】
次に、半導体基板１００とベース基板１２０を貼り合わせ、半導体基板１００を、ＳＯＩ基板となるベース基板１２０に貼り合わせられた半導体膜１２４と、再生処理工程に廻されて再利用される分離後の半導体基板１２１と、に分離する工程について説明する。以下の工程は、図６における工程Ｃ（貼り合わせ工程）に該当する。
【００９３】
次に図４（Ａ）に示すように、脆化層１０４が設けられた側の絶縁膜１０２がベース基板１２０側を向くように、絶縁膜１０２及び絶縁膜１２２を介して半導体基板１００とベース基板１２０を貼り合わせる（図６の工程Ｃ−１に対応）。
【００９４】
貼り合わせは、ベース基板１２０の端の一箇所に０．１Ｎ／ｃｍ２〜５００Ｎ／ｃｍ２、好ましくは１Ｎ／ｃｍ２〜２０Ｎ／ｃｍ２程度の圧力を加える。ベース基板１２０の圧力をかけた部分から絶縁膜１０２とベース基板１２０とが接合し始め、自発的に接合が全面におよび、１枚のベース基板１２０と半導体基板１００とが貼り合わされる。
【００９５】
しかし、本実施の形態のように半導体基板１００の周辺部が面取りされている場合、面取り部ではベース基板１２０と半導体基板１００が接触しない。
【００９６】
また、半導体基板１００を作製する際には、仕上げ研磨としてＣＭＰ法などが用いられる。ＣＭＰ法では、スラリー（研磨剤）が半導体基板１００と研磨布との間に入り込み、遠心力によって半導体基板１００と研磨布との間から出てくることによって、半導体基板１００を研磨する。しかし、このときスラリーの入り込みが少ないと、半導体基板１００周辺の研磨が中央部より速く進み、半導体基板１００周辺にエッジロールオフと呼ばれる中央部より基板の厚さが薄く、平坦性の低い領域が形成される。半導体基板１００の端部が面取りされていない場合でも、半導体基板１００周辺部のＥ．Ｒ．Ｏ．領域によって、半導体基板１００周辺部においてベース基板１２０と半導体基板１００が貼り合わせられないことがある。
【００９７】
また、半導体基板１００周辺部に傷がある場合、半導体基板１００の周辺部において、ベース基板１２０と半導体基板１００が貼り合わせられないことがある。
【００９８】
接合はファン・デル・ワールス力を用いて行われているため、接合を室温で行った場合でも、強固な接合が得られる。さらに、半導体基板１００とベース基板１２０に圧力を加えることで水素結合により強固に接合することが可能である。なお、上記接合は低温で行うことが可能であるため、上述したようにベース基板１２０は様々なものを用いることが可能である。
【００９９】
なお、ベース基板と、複数の半導体基板１００とを貼り合わせる場合、圧力をかける場所は一箇所ではなく、各半導体基板１００に圧力をかけるようにすることが好ましい。
【０１００】
ベース基板１２０に半導体基板１００を貼り合わせた後、絶縁膜１０２と絶縁膜１２２との接合界面での結合力を増加させるための加熱処理を行うことが好ましい（図６の工程Ｃ−２に対応）。この処理温度は、脆化層１０４に亀裂を発生させない温度とし、２００℃以上４５０℃以下の温度範囲で処理することができる。また、この温度範囲で加熱しながら、ベース基板１２０に半導体基板１００を貼り合わせることで、絶縁膜１０２と絶縁膜１２２との間における接合の結合力を強固にすることができる。接合界面での結合力を増加させるための加熱処理は、貼り合わせを行った装置或いは場所で、そのまま連続して行うことが好ましい。また、接合界面での結合力を増加させるための加熱処理からそのまま連続して、脆化層１０４を境として半導体基板１００を分離する熱処理を行ってもよい。
【０１０１】
なお、半導体基板１００とベース基板１２０とを貼り合わせるときに、接合面にパーティクルなどが付着してしまうと、付着部分は接合されなくなる。接合面へのパーティクルの付着を防ぐために、半導体基板１００とベース基板１２０との貼り合わせは、気密な処理室内で行うことが好ましい。さらに、半導体基板１００とベース基板１２０とを貼り合わせるとき、処理室内を例えば５．０×１０−３Ｐａ程度といった大気圧よりも低い状態としても良い。また、接合処理の雰囲気を清浄にするようにしても良い。
【０１０２】
次いで図４（Ｂ）に示すように、加熱処理を行うことで、脆化層１０４において微小ボイドの体積が増大し、半導体基板１００から半導体膜１２４が分離する（図６の工程Ｃ−３に対応）。絶縁膜１０２の一部はベース基板１２０に接合しているので、ベース基板１２０上には半導体基板１００から分離された半導体膜１２４が固定される。また、半導体膜１２４上には、脆化層１０４が分離することによって分離面１３３が形成される。分離面１３３は、半導体基板１００の分離前は脆化層１０４の一部だったので多くの水素を含み、半導体基板１００の分離により結晶欠陥が形成されている。半導体膜１２４を半導体基板１００から分離するための加熱処理の温度は、ベース基板１２０の歪み点を越えない温度とする。なお、半導体膜１２４が分離した半導体基板１００を分離後の半導体基板１２１と呼ぶ。
【０１０３】
この加熱処理には、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置、抵抗加熱炉、マイクロ波加熱装置を用いることができる。ＲＴＡ装置には、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置を用いることができる。
【０１０４】
ＧＲＴＡ装置を用いる場合は、加熱温度５５０℃以上６５０℃以下、処理時間０．５分以上６０分以内とすることができる。抵抗加熱装置を用いる場合は、加熱温度２００℃以上６５０℃以下、処理時間２時間以上４時間以内とすることができる。
【０１０５】
また、上記加熱処理は、マイクロ波などの高周波による誘電加熱を用いて行っても良い。誘電加熱による加熱処理は、高周波発生装置において生成された周波数３００ＭＨｚ乃至３ＴＨｚの高周波を半導体基板１００に照射することで行うことができる。具体的には、例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を９００Ｗ、１４分間照射することで、脆化層において微小ボイドを膨張させて、微小ボイドどうしを結合させ、最終的に半導体基板１００を分離させることができる。
【０１０６】
また、分離後の半導体基板１２１の分離面１２９も、半導体膜１２４上の分離面１３３と同様に、半導体基板１００の分離前は脆化層１０４の一部だったので多くの水素を含み、半導体基板１００の分離により結晶欠陥が形成されている。
【０１０７】
また、半導体基板１００の周辺部は、傷、面取り部、およびＥ．Ｒ．Ｏ．領域などによって、ベース基板１２０と接合されていないことが多い。その状態で半導体基板１００から半導体膜１２４を分離させると、ベース基板１２０と接合されていない半導体基板１００の周辺部が半導体基板１００に残存し、分離後の半導体基板１２１の周辺部に凸部１２６が形成される。凸部１２６は、残存した脆化層１２７、半導体層１２５、絶縁膜１２３によって構成されている。ベース基板１２０には、半導体基板１００よりもサイズの小さい半導体膜１２４が貼り付けられる。
【０１０８】
なお、本実施の形態に示す工程Ｃまでの工程を実施の形態１又は実施の形態２に利用して、分離後の半導体基板１２１を形成してもよい。
【０１０９】
次に、分離面１３３を除去し、ベース基板１２０に貼り合わせられた半導体膜１２４の表面を平坦化し、結晶性を回復する工程について説明する。以下の工程は、図６における工程Ｄ（ＳＯＩ基板仕上げ工程）に該当する。
【０１１０】
ベース基板１２０に密着された半導体膜１２４上の分離面１３３は、脆化層１０４の形成及び脆化層１０４における半導体基板１００の分離によって、結晶欠陥が形成され、且つ平坦性が損なわれている。よって、図４（Ｃ）に示すように、分離面１３３を研磨によって除去し、半導体膜１２４の表面を平坦化しても良い（図６の工程Ｄ−１に対応）。平坦化は必ずしも必須ではないが、平坦化を行うことで、半導体膜と後に形成されるゲート絶縁膜の界面の特性を向上させることが出来る。具体的に研磨は、化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法）または液体ジェット研磨などにより、行うことができる。ここで、分離面１３３を除去する際に、半導体膜１２４も研磨され、半導体膜１２４が薄膜化されることもある。
【０１１１】
また、分離面１３３をエッチング処理によって除去し、半導体膜１２４を平坦化することもできる。エッチング処理には、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）法、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）エッチング法、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）エッチング法、平行平板型（容量結合型）エッチング法、マグネトロンプラズマエッチング法、２周波プラズマエッチング法またはヘリコン波プラズマエッチング法等のドライエッチング法を用いれば良い。なお、上記研磨と上記エッチング処理の両方を用いて、分離面１３３を除去し、半導体膜１２４の表面を平坦化してもよい。
【０１１２】
また、上記研磨及び上記エッチング処理により、半導体膜１２４の表面の平坦化だけでなく、後に形成される半導体素子にとって最適となる膜厚まで半導体膜１２４を薄膜化することもできる。
【０１１３】
また、結晶欠陥の低減及び平坦性向上のために、分離面１３３及び半導体膜１２４にレーザ光を照射しても良い（図６の工程Ｄ−２に対応）。
【０１１４】
なお、レーザ光を照射する前にドライエッチングにより分離面１３３を除去し、半導体膜１２４の表面を平坦化している場合、ドライエッチングにより半導体膜１２４の表面付近で結晶欠陥などの損傷が生じていることがある。しかし上記レーザ光の照射により、ドライエッチングにより生じる損傷も補修することが可能である。
【０１１５】
このレーザ光の照射工程では、ベース基板１２０の温度上昇が抑えられるため、耐熱性の低い基板をベース基板１２０として用いることが可能になる。レーザ光の照射によって、分離面１３３を完全溶融し、半導体膜１２４は部分溶融させることが好ましい。半導体膜１２４を完全溶融させると、液相となった半導体膜１２４での無秩序な核発生によって半導体膜１２４が再結晶化することとなり、半導体膜１２４の結晶性が低下するからである。半導体膜１２４を部分溶融させることで、半導体膜１２４では、溶融されていない固相部分から結晶成長が進行する、いわゆる縦成長が起こる。縦成長による再結晶化によって、半導体膜１２４の結晶欠陥が減少され、結晶性が回復される。なお、半導体膜１２４が完全溶融状態であるとは、半導体膜１２４が絶縁膜１０２との界面まで溶融され、液体状態になっていることをいう。他方、半導体膜１２４が部分溶融状態であるとは、上層が溶融して液相であり、下層が固相である状態をいう。
【０１１６】
次に、レーザ光を照射した後に、半導体膜１２４の表面をエッチングしても良い。レーザ光の照射後に半導体膜１２４の表面をエッチングする場合は、必ずしもレーザ光の照射を行う前に半導体膜１２４上の分離面１３３をエッチングする必要はない。また、レーザ光の照射を行う前に半導体膜１２４上の分離面１３３をエッチングした場合は、必ずしもレーザ光の照射後に半導体膜１２４の表面をエッチングする必要はない。また、レーザ光の照射前と照射後の両方のタイミングでエッチングを行っても良い。
【０１１７】
上記エッチング処理により、半導体膜１２４の表面を平坦化するだけでなく、後に形成される半導体素子にとって最適となる膜厚まで半導体膜１２４を薄膜化できる。
【０１１８】
レーザ光を照射した後、半導体膜１２４に５００℃以上６５０℃以下の加熱処理を行うことが好ましい（図６の工程Ｄ−３に対応）。この加熱処理によって、レーザ光の照射で回復されなかった、半導体膜１２４の欠陥を消滅させ、半導体膜１２４の歪みを緩和させることができる。この加熱処理には、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置、抵抗加熱炉、マイクロ波加熱装置を用いることができる。ＲＴＡ装置には、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置を用いることができる。例えば、抵抗加熱炉を用いた場合は、６００℃で４時間程度加熱するとよい。以上により、作製されたＳＯＩ基板を図４（Ｃ）に示す。
【０１１９】
このように作製されたＳＯＩ基板を用いて半導体装置を作製する例を、図７を用いて説明する。以下の工程は、図６における工程Ｆ（デバイス工程）に該当する。
【０１２０】
図７は、ｎチャネル型薄膜トランジスタであるトランジスタ２８０、およびｐチャネル型薄膜トランジスタであるトランジスタ２８１を有する半導体装置の例である。複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を組み合わせることで、各種の半導体装置を形成することができる。
【０１２１】
本実施の形態に示す方法で作製したＳＯＩ基板を用い、トランジスタ２８０、トランジスタ２８１が、絶縁膜１０２及び絶縁膜１２２を介してベース基板１２０上に形成されている。
【０１２２】
以下、図７に示す半導体装置の作製方法を説明する。
【０１２３】
上記実施の形態に示すように、絶縁膜１０２及び絶縁膜１２２を介してベース基板１２０上に半導体膜が形成されたＳＯＩ基板を作製する。
【０１２４】
エッチングにより、半導体膜を素子分離して、図７に示すように島状の半導体膜２５１、２５２を形成する。半導体膜２５１はｎチャネル型のＴＦＴを構成し、半導体膜２５２はｐチャネル型のＴＦＴを構成する。
【０１２５】
半導体膜２５１、半導体膜２５２上に絶縁膜２５４を形成する。次に、絶縁膜２５４を介して半導体膜２５１上にゲート電極２５５を形成し、半導体膜２５２上にゲート電極２５６を形成する。
【０１２６】
なお、半導体膜のエッチングを行う前に、ＴＦＴのしきい値電圧を制御するために、ホウ素、アルミニウム、ガリウムなどのアクセプタとなる不純物元素、またはリン、ヒ素などのドナーとなる不純物元素をＳＯＩ基板の半導体膜に添加することが好ましい。例えば、ｎチャネル型ＴＦＴが形成される領域にアクセプタとなる不純物元素を添加し、ｐチャネル型ＴＦＴが形成される領域にドナーとなる不純物元素を添加する。
【０１２７】
次に、半導体膜２５１にｎ型の低濃度不純物領域２５７を形成し、半導体膜２５２にｐ型の高濃度不純物領域２５９を形成する。具体的には、まず、半導体膜２５１にｎ型の低濃度不純物領域２５７を形成する。このため、ｐチャネル型ＴＦＴとなる半導体膜２５２をレジストでマスクし、不純物元素を半導体膜２５１に添加する。不純物元素としてリンまたはヒ素を添加すればよい。イオンドーピング法またはイオン注入法により不純物元素を添加することにより、ゲート電極２５５がマスクとなり、半導体膜２５１に自己整合的にｎ型の低濃度不純物領域２５７が形成される。半導体膜２５１のゲート電極２５５と重なる領域はチャネル形成領域２５８となる。
【０１２８】
次に、半導体膜２５２を覆うマスクを除去した後、ｎチャネル型ＴＦＴとなる半導体膜２５１をレジストマスクで覆う。次に、イオンドーピング法またはイオン注入法により不純物元素を半導体膜２５２に添加する。不純物元素として、ホウ素、アルミニウム、ガリウム等を添加することができる。不純物元素の添加工程では、ゲート電極２５６がマスクとして機能して、半導体膜２５２にｐ型の高濃度不純物領域２５９が自己整合的に形成される。高濃度不純物領域２５９はソース領域またはドレイン領域として機能する。半導体膜２５２のゲート電極２５６と重なる領域はチャネル形成領域２６０となる。ここでは、ｎ型の低濃度不純物領域２５７を形成した後、ｐ型の高濃度不純物領域２５９を形成する方法を説明したが、先にｐ型の高濃度不純物領域２５９を形成することもできる。
【０１２９】
次に、半導体膜２５１を覆うレジストを除去した後、プラズマＣＶＤ法等によって窒化シリコン等の窒素化合物や酸化シリコン等の酸化物からなる単層構造または積層構造の絶縁膜を形成する。この絶縁膜を垂直方向の異方性エッチングすることで、ゲート電極２５５、ゲート電極２５６の側面に接するサイドウォール絶縁膜２６１、サイドウォール絶縁膜２６２を形成する。この異方性エッチングにより、絶縁膜２５４もエッチングされる。
【０１３０】
次に、半導体膜２５２をレジストで覆い、半導体膜２５１にソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域を形成するため、イオン注入法またはイオンドーピング法により、半導体膜２５１に高ドーズ量で不純物元素を添加する。ゲート電極２５５およびサイドウォール絶縁膜２６１がマスクとなり、ｎ型の高濃度不純物領域２６７が形成される。次に、不純物元素の活性化のための加熱処理を行う。
【０１３１】
活性化の加熱処理の後、水素を含んだ絶縁膜２６８を形成する。絶縁膜２６８を形成後、３５０℃以上４５０℃以下の温度による加熱処理を行い、絶縁膜２６８中に含まれる水素を半導体膜２５１、半導体膜２５２中に拡散させる。絶縁膜２６８は、プロセス温度が３５０℃以下のプラズマＣＶＤ法により窒化シリコンまたは窒化酸化シリコンを堆積することで形成できる。半導体膜２５１、半導体膜２５２に水素を供給することで、半導体膜２５１、半導体膜２５２中および絶縁膜２５４との界面での捕獲中心となるような欠陥を効果的に補償することができる。
【０１３２】
その後、層間絶縁膜２６９を形成する。層間絶縁膜２６９は、酸化シリコン膜、ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｇｌａｓｓ）膜などの無機材料でなる絶縁膜、または、ポリイミド、アクリルなどの有機樹脂膜から選ばれた単層構造の膜、積層構造の膜で形成することができる。層間絶縁膜２６９にコンタクトホールを形成した後、配線２７０を形成する。配線２７０の形成には、例えば、アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜などの低抵抗金属膜をバリアメタル膜で挟んだ３層構造の導電膜で形成することができる。バリアメタル膜は、モリブデン、クロム、チタンなどの金属膜で形成することができる。
【０１３３】
以上の工程により、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴを有する半導体装置を作製することができる。本実施の形態の半導体装置に用いるＳＯＩ基板の作製過程で、分離後の半導体基板の再生処理工程を行い、１枚の半導体基板から複数枚の半導体膜を形成しているので、製造コストの低減及び生産性の向上を図ることができる。
【０１３４】
図７を参照して半導体装置及びその作製方法を説明したが、ＴＦＴの他、容量、抵抗などＴＦＴと共に各種の回路素子を形成することで、高付加価値の半導体装置を作製することができる。
【０１３５】
なお本実施の形態で示されたＳＯＩ基板は、マイクロプロセッサ、画像処理回路などの集積回路や、質問器とデータの送受信が非接触でできるＲＦタグ、半導体表示装置等、ありとあらゆる半導体装置の作製に用いることができる。半導体表示装置には、液晶表示装置、有機発光素子（ＯＬＥＤ）に代表される発光素子を各画素に備えた発光装置、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）等や、半導体膜を用いた回路素子を駆動回路に有しているその他の半導体表示装置がその範疇に含まれる。
【０１３６】
次に、分離後の半導体基板１２１に再生処理を施し、再生半導体基板として繰り返し利用する工程について説明する。以下の工程は、図６における工程Ｅ（ボンド基板再生処理工程）に該当する。
【０１３７】
まず、図５（Ａ）で示される分離後の半導体基板１２１を加熱処理に用いた各装置から取り出す。分離後の半導体基板１２１の周辺部には凸部１２６が形成されている。凸部１２６は、半導体基板側から順に残存した脆化層１２７、半導体層１２５、絶縁膜１２３によって構成されている。残存した半導体層１２５及び残存した脆化層１２７は、上述のイオン照射により結晶欠陥が形成されている。また、分離後の半導体基板１２１の分離面１２９にも結晶欠陥が形成され、平坦性が損なわれている。
【０１３８】
次に、図５（Ｂ）に示すように、第１のエッチング処理を行って、分離後の半導体基板１２１の絶縁膜１２３を除去する（図６の工程Ｅ−１に対応）。本実施の形態では、第１のエッチング処理として、ウェットエッチング処理を行う例を示すが、絶縁膜１２３が除去できればよく、ドライエッチング処理を行ってもよい。絶縁膜１２３は、フッ酸を含む溶液をエッチャントとしてウェットエッチング処理を行うことで除去することができる。フッ酸を含む溶液としては、フッ酸とフッ化アンモニウムと界面活性剤を含む混合溶液（例えば、ステラケミファ社製、商品名：ＬＡＬ５００）を用いるのが望ましい。この第１のエッチング処理は、１２０秒〜１２００秒行うのが好ましく、例えば６００秒程度行うのが望ましい。また、ウェットエッチング処理は分離後の半導体基板１２１を処理槽内の溶液に浸漬することによって行われるので、複数の分離後の半導体基板１２１を一括処理することが可能である。絶縁膜１２３をウェットエッチング処理で除去することにより、次の工程で行う第２のエッチング処理で分離後の半導体基板１２１の取り代を低減し、ウェットエッチング時間を短くすることができる。また、ウェットエッチング処理は、複数の分離後の半導体基板１２１を一括処理するバッチ式の処理で容易に行うことができるので再生処理の効率化を図ることができる。
【０１３９】
次に、図５（Ｃ）に示すように、第２のエッチング処理を行って、分離後の半導体基板１２１の凸部１２６を形成する半導体層１２５と脆化層１２７、及び分離面１２９を選択的に除去し、再生半導体基板１３２を形成する（図６の工程Ｅ−２に対応）。半導体層１２５及び脆化層１２７は、半導体基板の半導体を酸化する酸化剤として機能する物質と、半導体の酸化物を溶解する物質と、半導体の酸化と半導体の酸化物の溶解の減速剤として機能する物質とを含む混合溶液をエッチャントとしてウェットエッチング処理を行うことで除去することができる。このウェットエッチング処理は、１分〜１０分程度行うのが好ましく、例えば、２〜４分程度行うのが望ましい。また、液温は、１０℃〜３０℃程度とするのが好ましく、例えば、室温にするのが望ましい。
【０１４０】
ここで、半導体を酸化する酸化剤として機能する物質としては硝酸が好ましい。また、半導体の酸化物を溶解する物質としてはフッ酸が好ましい。また、半導体の酸化と半導体の酸化物の溶解の減速剤として機能する物質としては酢酸が好ましい。具体的には、７０重量％硝酸の体積を９７．７重量％酢酸の体積の０．０１倍より大きくかつ１倍未満とし、かつ５０重量％フッ酸の体積の０．１倍より大きくかつ１００倍未満とし、５０重量％フッ酸の体積は、９７．７重量％酢酸の体積の０．０１倍より大きくかつ０．３倍未満とすることで得られる組成を有する混合溶液をエッチャントとして用いるのが好ましい。より好ましくは、７０重量％硝酸の体積を９７．７重量％酢酸の体積の０．２倍以上かつ０．５倍以下とし、かつ５０重量％フッ酸の体積の１倍以上かつ１０倍以下とし、５０重量％フッ酸の体積を９７．７重量％酢酸の体積の０．１倍以上かつ０．２倍以下とすることで得られる組成を有するのが好ましい。例えば、５０重量％フッ酸と７０重量％硝酸と９７．７重量％酢酸の体積比を１：３：１０、１：２：１０、１．５：３：１０、２：２：１０、１：１０：２０、または１：１：１０とすることが望ましい。
【０１４１】
ここで、凸部１２６を形成する半導体層１２５及び脆化層１２７は、水素イオンの照射による結晶欠陥や微小ボイドを有するため、第２のエッチング処理のエッチャントである混合溶液を容易に浸透させることができる。これにより、半導体層１２５の表面からだけでなく、半導体層１２５及び脆化層１２７の内部からもウェットエッチングを行うことができる。ここで、ウェットエッチング処理は、半導体層１２５及び脆化層１２７において、基板平面に垂直な方向に深い縦穴を形成し、その縦穴を拡大するように進行することが多い。よって、半導体層１２５及び脆化層１２７は、分離後の半導体基板１２１の凸部１２６が形成されていない部分より大きなエッチングレートでウェットエッチング処理が行われる。
【０１４２】
つまり、半導体基板の半導体を酸化する酸化剤として機能する物質と、半導体の酸化物を溶解する物質と、半導体の酸化と半導体の酸化物の溶解の減速剤として機能する物質とを含む混合溶液をエッチャントとしてウェットエッチング処理を行うことにより、半導体層１２５及び脆化層１２７を除去することができる。このとき、半導体層１２５及び脆化層１２７にはイオン照射により結晶欠陥が存在するため速やかにエッチングされる。また、分離面１２９も結晶欠陥を有するため、速やかにエッチングされる。しかしながら、分離面１２９、半導体層１２５、及び脆化層１２７が除去されるとこれらの下の結晶欠陥の含有量が少ない半導体層の表面が露出するので、エッチングレートが落ちる。従って、凸部１２６がほぼ選択的にエッチングされることになる。分離後の半導体基板１２１の凸部１２６以外の部分における半導体基板の厚さの低減を抑制できるので、再生半導体基板１３２の取り代を削減し、１枚の半導体基板を再生使用できる回数を増やすことができる。
【０１４３】
また、ウェットエッチング処理は、複数の分離後の半導体基板１２１を一括処理するバッチ式の処理で容易に行うことができるので再生処理の効率化を図ることができる。また、第２のエッチング処理は比較的短時間で行うことができるので、再生処理の効率化を図ることができる。
【０１４４】
ここで、分離後の半導体基板１３２の平坦性が十分でない場合は、さらに研磨を行うことにより平坦性を向上することができる（図６の工程Ｅ−３に対応）。また、第２のエッチング処理で分離面１２９を十分に除去することができなかった場合も、研磨により残存した分離面１２９を除去するのが好ましい。
【０１４５】
研磨方法としては、化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法）を用いるのが好ましい。ここで、ＣＭＰ法とは、被加工物の表面を基準にし、それにならって表面を化学・機械的な複合作用により、平坦化する手法である。一般的に研磨ステージの上に研磨布を貼り付け、被加工物と研磨布との間にスラリー（研磨剤）を供給しながら研磨ステージと被加工物とを各々回転または揺動させて、スラリーと被加工物表面との間での化学反応と、研磨布と被加工物との機械的研磨の作用により、被加工物の表面を研磨する方法である。
【０１４６】
ＣＭＰ法を用いた研磨は、１回行ってもよいし、複数回行ってもよい。複数回に分けて研磨を行う場合は、高い研磨レートの一次研磨を行った後、低い研磨レートの仕上げ研磨を行うのが好ましい。一次研磨としては、研磨布はポリウレタン研磨布を用いるのが好ましく、スラリーの粒径は１２０ｎｍ〜１８０ｎｍとするのが好ましく、例えば、１５０ｎｍ程度とするのが望ましい。仕上げ研磨としては、研磨布はスウェード地の研磨布を用いるのが好ましく、スラリーの粒径は４５ｎｍ〜７５ｎｍとするのが好ましく、例えば、６０ｎｍ程度とするのが望ましい。このように研磨を行うことによって、平均表面粗さ０．２ｎｍ〜０．５ｎｍ程度に平坦化及び鏡面化された再生半導体基板１３２を形成することができる。また、このように研磨レートの異なる研磨を組み合わせることによって、短時間に平坦化及び鏡面化を行うことができる。
【０１４７】
このように、第１のエッチング処理及び第２のエッチング処理で分離後の半導体基板１２１の半導体層１２５及び脆化層１２７を除去した後、ＣＭＰ法を用いた研磨を行うことによって、さらに平坦性の高い再生半導体基板１３２を得ることができる。
【０１４８】
以上の工程により、分離後の半導体基板１２１は、再生半導体基板１３２へと再生される。得られた再生半導体基板１３２は工程Ａにおいて半導体基板１００として再度利用する。
【０１４９】
本実施の形態で示したように、半導体基板の再生処理工程により半導体基板を繰り返し利用することによって、ＳＯＩ基板作製のコストダウンを図ることができる。特に、第１のエッチング処理で絶縁膜を除去した後、半導体基板の半導体を酸化する酸化剤として機能する物質と、半導体の酸化物を溶解する物質と、半導体の酸化及び半導体の酸化物の溶解の減速剤として機能する物質と、を含む混合溶液を用いて第２のエッチング処理を行うことにより、分離後の半導体基板の周辺部に残存した脆化層及び半導体層を選択的に除去することができるので、分離後の半導体基板の取り代を削減し、１枚の半導体基板を再生使用できる回数を増やすことができる。
【０１５０】
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができることとする。
【実施例１】
【０１５１】
本実施例では、ＳＯＩ基板の作製で副生される分離後の半導体基板（ボンド基板）において、残存した絶縁膜を除去した後、各種溶液を用いてウェットエッチング処理を行い、再生した半導体基板を比較した結果を示す。
【０１５２】
本実施例では、半導体基板として角５インチの矩形状単結晶シリコン基板を用いた。まず、半導体基板をＨＣｌ雰囲気下で熱酸化し、１００ｎｍの厚さで熱酸化膜を成膜した。このとき、ＨＣｌが酸素に対して３体積％の割合で含まれる雰囲気とし、９５０℃の温度で４時間熱酸化を行った。
【０１５３】
次に、熱酸化膜の表面からイオンドーピング装置を用いて半導体基板に水素イオンを照射した。本実施例では、水素をイオン化して照射することによって、半導体基板に脆化層を形成した。イオンドーピングは加速電圧を４０ｋＶ、ドーズを２．０×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２として行った。
【０１５４】
次に、半導体基板を、熱酸化膜を介してガラス基板に貼り合わせた。その後２００℃で１２０分の熱処理を行い、さらに、６００℃で１２０分の熱処理を行って、脆化層において半導体基板から薄膜の単結晶シリコン層を分離した。それによって、ガラス基板上に熱酸化膜を介して単結晶シリコン膜が形成されたＳＯＩ基板と、周辺部に残存した絶縁膜（すなわち、残存した熱酸化膜）と残存した単結晶シリコン層と残存した脆化層からなる凸部を有する半導体基板が作製された。
【０１５５】
以上の工程で周辺部に残存した絶縁膜と残存した単結晶シリコン層と残存した脆化層からなる凸部を有する半導体基板を準備した。それから、半導体基板を覆うように形成されている熱酸化膜と凸部に残存した絶縁膜を除去するため、半導体基板にフッ酸とフッ化アンモニウムと界面活性剤を含む混合溶液（ステラケミファ社製、商品名：ＬＡＬ５００）をエッチャントとしてウェットエッチング処理を施した。このとき、液温は室温、エッチング時間は３００秒とした。
【０１５６】
このようにして準備した、残存した絶縁膜の除去された半導体基板に対して表１に示す溶液をエッチャントとして用いてウェットエッチング処理を行った。試料は１種類の実施例、及び５種類の比較例の計６種類である。
【０１５７】
【表１】
2011066392.tif 000003
【０１５８】
エッチャント作製条件としては、実施例１にはフッ酸と硝酸と酢酸とを１：３：１０の体積比で混ぜた混合溶液、比較例１Ａにはフッ酸と硝酸と酢酸とを１：１００：１００の体積比で混ぜた混合溶液（以下混合溶液Ａとよぶ。）、比較例１Ｂにはフッ酸と硝酸と酢酸とを１：０．１：１０の体積比で混ぜた混合溶液（以下混合溶液Ｂとよぶ。）、比較例１Ｃにはフッ酸と硝酸と酢酸とを１：１０：１０の体積比で混ぜた混合溶液（以下混合溶液Ｃとよぶ。）、比較例１Ｄにはフッ酸と過酸化水素水とを１：５の体積比で混ぜた混合溶液（以下混合溶液Ｄとよぶ。）、比較例１ＥにはＴＭＡＨ（Ｔｅｔｒａ  Ｍｅｔｈｙｌ  Ａｍｍｏｎｉｕｍ  Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）を２．３８ｗｔ％含む水溶液（東京応化工業株式会社製、商品名：ＮＭＤ３、以下ＮＭＤ３とよぶ。）をそれぞれ用いた。なお、本実施例で混合溶液を作製するために用いた薬品は、フッ酸は濃度５０重量％、ステラケミファ社製、硝酸は濃度７０重量％、和光純薬工業株式会社製、酢酸は、濃度９７．７重量％、キシダ化学株式会社製、過酸化水素水は濃度３１重量％、三菱ガス化学株式会社製である。なお、エッチング工程におけるエッチャントの液温は室温、エッチング時間は３０秒、１分、２分、４分、６分、８分に設定した。
【０１５９】
以上の６種類の各溶液を用いて、設定したそれぞれの時間でウェットエッチングを行った半導体基板に、小坂研究所株式会社製サーフコーダー（段差測定装置）ＥＴ４１００による基板周辺部の段差測定と、ラップマスターＳＦＴ株式会社製Ｓｏｒｔｅｒ１０００による基板中央部の半導体基板エッチング量測定を行った。また、実施例１に対しては、オリンパス株式会社製光学顕微鏡ＭＸ６１Ｌによる基板周辺部の写真撮影を行った。なお、光学顕微鏡写真は、倍率５０倍、及び倍率５００倍のノマルスキー像で撮影した。なお、本実施例において、基板中央部とは凸部の形成された基板周辺部を除く領域を指す。
【０１６０】
ここで、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に、半導体基板を分離した直後の周辺部の光学顕微鏡写真（図１０（Ａ））と絶縁膜を除去した後の光学顕微鏡写真（図１０（Ｂ））を示す。また、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）にそれぞれ図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に対応する基板周辺部の段差測定の結果を示す。ここで、段差測定結果のグラフは、縦軸が基板中央部を基準（０とする）とした時の段差（μｍ）を示し、横軸が半導体基板の幅（ｍｍ）を示す。これは、以降の段差測定のグラフについても同様である。
【０１６１】
図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）において、左側が基板周辺部の凸部を示している。図１０（Ａ）の左側には、残存した絶縁膜が見えており、図１０（Ｂ）の左側には、残存した絶縁膜が除去され、残存した単結晶シリコン層が見えている。また、右側には基板中央部の単結晶シリコン層が見えている。これは、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）の段差測定のグラフからも同様のことが言え、図１１（Ａ）では、基板周辺部と基板中央部の段差が０．２μｍ程度あるのに対し、図１１（Ｂ）では、残存した絶縁膜が除去され、基板周辺部と基板中央部の段差が０．１μｍ程度に低減されている。また、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）で写真左側の基板周辺部には、水素のドーピングによる結晶欠陥や微小ボイドによって、凹凸が形成されて平坦性が低いことがうかがわれる。
【０１６２】
次に、図１２（Ａ１）（Ａ２）乃至図１２（Ｃ１）（Ｃ２）、及び図１３（Ａ１）（Ａ２）乃至図１３（Ｃ１）（Ｃ２）に、実施例１の半導体基板を、エッチング時間３０秒、１分、２分、４分、６分、８分でエッチングした基板周辺部の光学顕微鏡写真を示す。図１２及び図１３において、（Ａ１）乃至（Ｃ１）は倍率５０倍の光学顕微鏡写真であり、（Ａ２）乃至（Ｃ２）は倍率５００倍の光学顕微鏡写真である。また、図１４（Ａ）乃至図１４（Ｃ）および図１５（Ａ）乃至図１５（Ｃ）に、図１２（Ａ１）（Ａ２）乃至図１２（Ｃ１）（Ｃ２）、及び図１３（Ａ１）（Ａ２）乃至図１３（Ｃ１）（Ｃ２）に対応する基板周辺部の段差測定の結果を示す。さらに、図１６乃至図２５に、同様に比較例１Ａ（図１６（Ａ）乃至図１６（Ｃ）および図１７（Ａ）乃至図１７（Ｃ）参照。）、比較例１Ｂ（図１８（Ａ）乃至図１８（Ｃ）および図１９（Ａ）乃至図１９（Ｃ）参照。）、比較例１Ｃ（図２０（Ａ）乃至図２０（Ｃ）および図２１（Ａ）乃至図２１（Ｃ）参照。）、比較例１Ｄ（図２２（Ａ）乃至図２２（Ｃ）および図２３（Ａ）乃至図２３（Ｃ）参照。）、及び比較例１Ｅ（図２４（Ａ）乃至図２４（Ｃ）および図２５（Ａ）乃至図２５（Ｃ）参照。）の半導体基板を、エッチング時間３０秒、１分、２分、４分、６分、８分でエッチングした基板周辺部の段差測定の結果を示す。
【０１６３】
また、図２６に、実施例１と比較例１Ｃにおいて、ウェットエッチング処理を行ったときの基板中央部の半導体基板エッチング量測定の結果を示す。図２６において、丸のドットは実施例１、四角形のドットは比較例１Ｃである。図２６に示すグラフの縦軸は、半導体基板中央部における半導体基板エッチング量（μｍ）であり、横軸は、エッチング時間（分）である。また、基板中央部の半導体基板エッチング量の測定は、エッチング前後の基板中央部の半導体基板厚の変化から算出した。半導体基板厚については、ラップマスターＳＦＴ株式会社製Ｓｏｒｔｅｒ１０００の測定ステージ上下にレーザ変位計を設け、各変位の差分より半導体基板厚を算出した。ここで、測定は、基板中央部の１０７ｍｍ角の領域とし、測定点数は、１０点×１０点として行い、それらの平均値から基板中央部の半導体基板エッチング量を求めた。レーザ変位計の繰り返し精度は±０．０５μｍであり、半導体基板厚の繰り返し精度はメーカー保証値で±０．５μｍである。レーザ変位計はキーエンス社製のＬＫ−Ｇ３０を使用した。
【０１６４】
まず、実施例１の図１２及び図１３に示す光学顕微鏡写真を見ると、写真左側に見える、欠陥などを有する残存した単結晶シリコン層に起因する段差が、エッチング時間が増えるにつれて低減されていく様子が分かる。図１３（Ａ１）（Ａ２）に示すエッチング時間４分の写真では、段差はほとんど除去されてしまっている。図１４及び図１５に示す段差測定のグラフからも同様のことが言える。また、図１４及び図１５より、実施例１では、まず、基板周辺部の凸部において、基板平面に対して垂直な方向に深い縦穴を形成するようにエッチングが進み、それからその縦穴を拡大するように凸部に起因する段差が低減されているのが見て取れる。これは、基板周辺部の凸部を形成する残存した単結晶シリコン層が、水素のドーピングによる結晶欠陥や微小ボイドを有しており、実施例１で用いたフッ酸と硝酸と酢酸とを１：３：１０の体積比で混ぜた混合溶液が結晶欠陥や微小ボイドに浸透し、内部から残存した単結晶シリコン層をエッチングしていることを示している。このようなフッ酸と硝酸と酢酸とを１：３：１０の体積比で混ぜた混合溶液によるウェットエッチング処理の特徴は、後述する他のエッチング溶液によるウェットエッチングとは異なる傾向である。
【０１６５】
また、図２６に示す実施例１における基板中央部の半導体基板エッチング量のグラフから、エッチング時間６分までは、基板中央部の半導体基板エッチング量は半導体基板厚測定の誤差の範囲であり、エッチング時間が６分以上になって僅かに増加しているに留まっている。
【０１６６】
【表２】
2011066392.tif 000004
【０１６７】
ここで、表２に、半導体基板中央部のエッチング量（μｍ）と、半導体基板周辺部のエッチング量（μｍ）と、エッチング時間１分、２分及び４分における基板中央部のエッチング量に対する基板周辺部のエッチング量の選択比（選択比１）と、エッチング時間１分〜２分、２分〜４分における基板中央部のエッチング量の差分に対する基板周辺部のエッチング量の差分の選択比（選択比２）を示す。エッチング時間２分及び４分の半導体基板の基板周辺部と基板中央部のエッチング選択比を計算すると、１．６１１、１．７５０と高い選択比が得られた。また、エッチング時間１分〜２分、２分〜４分における基板周辺部と基板中央部のエッチング量の差分の選択比も、２．８１８、２．６０９と高い値だった。なお、基板周辺部と基板中央部のエッチングの選択比は、基板周辺部の凸部において０．１ｍｍ幅の領域での半導体基板エッチング量の平均値を基板中央部の半導体基板エッチング量の平均値で割ったものである。よって、エッチング液として実施例１のフッ酸と硝酸と酢酸とを１：３：１０の体積比で混ぜた混合溶液を用いることにより、短時間で半導体基板の周辺部の凸部を選択的にエッチングできることが分かった。
【０１６８】
次に、混合溶液Ａを用いて再生処理を行った比較例１Ａの半導体基板においては、図１６および図１７に示す段差測定のグラフから、エッチングの進行が遅く、エッチング時間を８分としても凸部が完全には除去されないことが見て取れる。また、実施例１の場合と異なり、基板周辺部の段差は表面から徐々に低減されており、実施例１のフッ酸と硝酸と酢酸とを１：３：１０の体積比で混ぜた混合溶液を用いたときのような深い縦穴は形成されていない。よって、混合溶液Ａを用いて半導体基板をエッチングしても、基板周辺部の凸部は除去されない、または完全に除去されたとしても長い時間がかかることが分かった。
【０１６９】
次に、混合溶液Ｂを用いて再生処理を行った比較例１Ｂの半導体基板においては、図１８および図１９に示すように基板周辺部の凸部は除去されない。よって、混合溶液Ｂをエッチング液として用いても、半導体基板のエッチングがほぼ進行しないことが分かった。
【０１７０】
次に、混合溶液Ｃを用いて再生処理を行った比較例１Ｃの半導体基板においては、図２６に示すように、基板中央部の半導体基板エッチング量はエッチング時間に比例して増加するが、図２０および図２１に示すように基板周辺部の凸部の形状は、ほぼ維持されたままである。よって、混合溶液Ｃをエッチング液として用いても、半導体基板全体が一様にエッチングされ、基板周辺部の凸部を選択的に除去することができないことが分かった。
【０１７１】
次に、混合溶液Ｄを用いて再生処理を行った比較例１Ｄの半導体基板においては、混合溶液Ｂを用いた場合と同様に、図２２および図２３に示すように基板周辺部の凸部は除去されない。よって、混合溶液Ｄをエッチング液として用いても、半導体基板のエッチングがほぼ行われないことが分かった。
【０１７２】
次に、混合溶液Ｅを用いて再生処理を行った比較例１Ｅの半導体基板においては、図２４および図２５に示すように、図２５（Ｃ）のエッチング時間８分でも、段差はあまり低減されなかった。よって、混合溶液Ｅをエッチング溶液として用いても、半導体基板周辺部の凸部は除去されない、または除去されたとしても長い時間がかかることが分かった。
【０１７３】
ここで、実施例１で用いた混合溶液、混合溶液Ａ、混合溶液Ｂ及び混合溶液Ｃは、フッ酸、硝酸及び酢酸からなる３元系混合溶液であり、各要素の役割は、以下のようになる。硝酸はシリコンの酸化を行い、その化学反応式は次の式（１）のように表せる。
３Ｓｉ＋４ＨＮＯ３  →  ３ＳｉＯ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ＮＯ  （１）
フッ酸は、硝酸によるシリコンの酸化で生成した酸化シリコンのエッチングを行い、その化学反応式は、次の式（２）のように表される。
ＳｉＯ２＋６ＨＦ  →  ２Ｈ＋＋〔ＳｉＦ６〕２−＋２Ｈ２Ｏ  （２）
酢酸は混合溶液の安定化を行い、反応の減速剤として機能し、エッチングレートを抑えることができる。つまり、フッ酸、硝酸及び酢酸からなる３元系混合溶液は、式（１）に示す硝酸によるシリコンの酸化と、式（２）に示すフッ酸による酸化シリコンの溶解を繰り返すことにより、単結晶シリコンのウェットエッチング処理を行っている。
【０１７４】
つまり、フッ酸、硝酸及び酢酸からなる３元系混合溶液において、硝酸の量が少ない場合、式（１）に示す硝酸によるシリコンの酸化が、ウェットエッチングの律速となり、フッ酸の量が少ない場合、式（２）に示すフッ酸による酸化シリコンの溶解がウェットエッチングの律速となる。
【０１７５】
よって、フッ酸、硝酸、酢酸の体積比が１：０．１：１０である混合溶液Ｂは、極端に硝酸の量が少ないため、シリコンの酸化が律速となり、ほとんど単結晶シリコンのウェットエッチングが行われなかったと推測される。また、これは、過酸化水素を酸化剤として有する混合溶液Ｄについても同様のことが言える。混合溶液Ｄの過酸化水素の酸化力が小さかったため、シリコンの酸化がほとんど行われなかったため、フッ酸による酸化シリコンの溶解もほとんど行われず、その結果混合溶液Ｄは単結晶シリコンのウェットエッチングをほとんど行うことができなかったと推測される。
【０１７６】
また、フッ酸、硝酸、酢酸の体積比が１：１０：１０である混合溶液Ｃは、混合溶液中の硝酸の割合が大きすぎ、減速剤として機能する酢酸の割合が小さかったため、式（１）及び式（２）の反応が速く進みすぎたものと思われる。結果として、基板周辺部の残存した単結晶シリコン層においても、基板中央部のバルク状のシリコン層においても同程度の速度で反応が進み、基板全体で一様にウェットエッチングされたものと推測される。
【０１７７】
そして、フッ酸、硝酸、酢酸の体積比が１：１００：１００である混合溶液Ａは、混合溶液中のフッ酸の割合が極端に小さかったため、式（２）に示すフッ酸による酸化シリコンの溶解が律速となっていることが予測される。ここで、基板周辺部の残存した単結晶シリコン層が有する水素のドーピングによる結晶欠陥や微小ボイドでは反応を行うための空間がとても小さいので、濃度の非常に小さいフッ酸による式（２）の反応は、基板周辺部の残存した単結晶シリコン層中では、起こりにくいものと考えられる。よって、混合溶液Ａを用いた場合は、基板周辺部の残存した単結晶シリコン層中では、あまりエッチングが進まず、反応を行うための空間が広い、残存した単結晶シリコン層表面におけるエッチングの方が速く進むものと考えられる。以上より、混合溶液Ａをエッチング液とすると、図１５に示すように、実施例１のフッ酸と硝酸と酢酸とを１：３：１０の体積比で混ぜた混合溶液を用いたときのような深い縦穴は形成されず、基板周辺部の段差は表面から徐々に低減されると考えられる。
【０１７８】
最後に、実施例１のフッ酸、硝酸、酢酸の体積比が１：３：１０である混合溶液は、混合溶液Ａ〜混合溶液Ｃと比較してフッ酸、硝酸、酢酸の量のバランスがとれているため、式（１）又は式（２）のどちらかの進行が極端に遅いということや、酢酸による減速剤としての効果が得られず基板全体が一様にエッチングされるということはないと考えられる。特に、混合溶液Ａと比較して実施例１の混合溶液中のフッ酸の割合が十分大きいため、残存した単結晶シリコン層が有する水素のドーピングによる結晶欠陥や微小ボイド中においてもエッチングが容易に進行する。よって、実施例１の混合溶液を用いたエッチングでは、残存した単結晶シリコン層の表面から行われるエッチングに加えて、水素のドーピングによる結晶欠陥や微小ボイド内でもエッチングも行われる。つまり、実施例１のフッ酸、硝酸、酢酸の体積比が１：３：１０の混合溶液を用いてエッチングを行うと、まず、基板周辺部の凸部において、基板平面に対して垂直な方向に深い縦穴を形成するようにエッチングが進み、それからその縦穴を拡大するように基板周辺部の凸部の段差が低減されることになる。
【０１７９】
このように、実施例１のフッ酸、硝酸、酢酸の体積比が１：３：１０の混合溶液を用いてエッチングすることによって、基板周辺部と基板中央部とで十分選択比をとりながら、基板周辺部に存在する、残存した絶縁膜と残存した単結晶シリコン層と残存した脆化層からなる凸部の厚さを短時間で低減し、半導体基板の再生処理を行うことができる。
【実施例２】
【０１８０】
本実施例では、単結晶シリコンからなる半導体基板（ボンド基板）を用いて、ＳＯＩ基板を作製し、副生される分離後の半導体基板に再生処理を施す。そして、再生処理として、フッ酸と硝酸と酢酸とを含む溶液によるウェットエッチング処理と研磨レートの高いＣＭＰ法による研磨の後で研磨レートの低いＣＭＰ法による仕上げ研磨を短時間行った場合と、フッ酸と硝酸と酢酸とを含む溶液によるウェットエッチング処理を行わずに、研磨レートの高いＣＭＰ法による研磨の後で研磨レートの低いＣＭＰ法による仕上げ研磨を長時間行った場合とで、再生された半導体基板を比較した結果を示す。
【０１８１】
本実施例では、半導体基板として角５インチの矩形状単結晶シリコン基板を用いた。まず、半導体基板をＨＣｌ雰囲気下で熱酸化し、１００ｎｍの厚さで熱酸化膜を成膜した。このとき、ＨＣｌが酸素に対して３体積％の割合で含まれる雰囲気とし、９５０℃の温度で４時間熱酸化を行った。
【０１８２】
次に、熱酸化膜の表面からイオンドーピング装置を用いて半導体基板に水素イオンを照射した。本実施例では、水素をイオン化して照射することによって、半導体基板に脆化層を形成した。イオンドーピングは加速電圧を４０ｋＶ、ドーズを２．０×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２として行った。
【０１８３】
次に、半導体基板を、熱酸化膜を介してガラス基板に貼り合わせた。その後２００℃で１２０分の熱処理を行い、さらに、６００℃で１２０分の熱処理を行って、脆化層において半導体基板を薄膜の単結晶シリコン層と残り部分である半導体基板に分離した。それによって、ガラス基板上に熱酸化膜を介して単結晶シリコン膜が形成されたＳＯＩ基板と、周辺部に残存した絶縁膜（すなわち、熱酸化膜）と残存した単結晶シリコン層と残存した脆化層からなる凸部を有する半導体基板が作製された。
【０１８４】
それから、半導体基板に再生処理を施し、再生半導体基板を形成する。まず、半導体基板を覆うように形成されている熱酸化膜と凸部に残存した絶縁膜を除去するため、半導体基板にフッ酸とフッ化アンモニウムと界面活性剤を含む混合溶液（ステラケミファ社製、商品名：ＬＡＬ５００）をエッチャントとしてウェットエッチング処理を施した。このとき、液温は室温、エッチング時間は３００秒とした。
【０１８５】
次に、半導体基板に、濃度５０重量％のフッ酸と濃度７０重量％の硝酸と濃度９７．７重量％の酢酸とを１：３：１０の体積比で含む混合溶液をエッチャントとしてウェットエッチング処理を施した。このとき、液温は室温、エッチング時間は１２０秒とした。
【０１８６】
次に、半導体基板に高い研磨レートのＣＭＰ法による研磨を行った。このとき、研磨布はポリウレタン地の研磨布を用い、スラリー供給用の薬液としては、シリカ系スラリー液（ニッタ・ハース株式会社製ＩＬＤ１３００、粒径１５０ｎｍ、２０倍希釈）を用いた。他のＣＭＰ条件については次のようにした。スラリー流量２００ｍｌ／ｍｉｎ、研磨圧０．０２ＭＰａ、スピンドル回転数３０ｒｐｍ、テーブル回転数３０ｒｐｍ、処理時間３分とした。
【０１８７】
さらに、半導体基板に低い研磨レートのＣＭＰ法による研磨を行った。このとき、研磨布はスウェード地の研磨布（ニッタ・ハース株式会社製ｓｕｐｒｅｍｅ）を用い、スラリー供給用の薬液としては、シリカ系スラリー液（ニッタ・ハース株式会社製ＮＰ８０２０、粒径６０ｎｍ、２０倍希釈）を用いた。他のＣＭＰ条件については次のようにした。スラリー流量２００ｍｌ／ｍｉｎ、研磨圧０．０１ＭＰａ、スピンドル回転数３０ｒｐｍ、テーブル回転数３０ｒｐｍ、処理時間３分とした。このようにして、研磨レートの高いＣＭＰ法による研磨の後で研磨レートの低い仕上げ研磨を行った再生半導体基板を用意した。
【０１８８】
このようにして、実施例２として、フッ酸と硝酸と酢酸とを含む溶液によるウェットエッチング処理と研磨時間の短いＣＭＰ法による研磨を用いて再生処理を行った再生半導体基板を用意した。
【０１８９】
次に、比較例２として、ＣＭＰ法による研磨を長時間行う半導体基板を用意する。
【０１９０】
まず、半導体基板にフッ酸とフッ化アンモニウムと界面活性剤を含む混合溶液をエッチャントとしてウェットエッチング処理を施すまで、上記工程と同様の工程を行った半導体基板を準備した。
【０１９１】
次に、半導体基板に高い研磨レートのＣＭＰ法による研磨を行った。このとき、研磨布はポリウレタン地の研磨布を用い、スラリー供給用の薬液としては、シリカ系スラリー液（ニッタ・ハース株式会社製ＩＬＤ１３００、粒径１５０ｎｍ、２０倍希釈）を用いた。他のＣＭＰ条件については次のようにした。スラリー流量２００ｍｌ／ｍｉｎ、研磨圧０．０２ＭＰａ、スピンドル回転数３０ｒｐｍ、テーブル回転数３０ｒｐｍ、処理時間１２分とした。
【０１９２】
さらに、半導体基板に低い研磨レートのＣＭＰ法による研磨を行った。このとき、研磨布はスウェード地の研磨布（ニッタ・ハース株式会社製ｓｕｐｒｅｍｅ）を用い、スラリー供給用の薬液としては、シリカ系スラリー液（ニッタ・ハース株式会社製ＮＰ８０２０、粒径６０ｎｍ、２０倍希釈）を用いた。他のＣＭＰ条件については次のようにした。スラリー流量２００ｍｌ／ｍｉｎ、研磨圧０．０１ＭＰａ、スピンドル回転数３０ｒｐｍ、テーブル回転数３０ｒｐｍ、処理時間１０分とした。このようにして、研磨レートの高いＣＭＰ法による研磨の後で研磨レートの低い仕上げ研磨を行った再生半導体基板を用意した。
【０１９３】
それから、用意した２種類の再生半導体基板に、光学顕微鏡による観察と、段差測定装置による測定と、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｐｒｏｂｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）による平坦性の評価と、ラップマスターＳＦＴ株式会社製Ｓｏｒｔｅｒ１０００を用いて、再生処理における半導体基板の厚さの減少幅（取り代）の測定を行った。
【０１９４】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に、再生処理前の半導体基板、実施例２のウェットエッチング処理を用いた再生半導体基板の周辺部を写した光学顕微鏡写真を示す。ここで、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、倍率５０倍のノマルスキー像である。また同様に、２種の基板の周辺部を、小坂研究所株式会社製サーフコーダー（段差測定装置）ＥＴ４１００を用いて測定した結果を図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示す。
【０１９５】
図８（Ａ）に示すように再生処理を行う前の半導体基板は、周辺部に段差が形成されており、中央部は単結晶シリコンが見えるのに対して周辺部は絶縁膜が見えている。これは、図９（Ａ）に示す段差測定の結果からも分かり、再生処理の前には半導体基板の周辺部には０．２μｍ程度の段差が形成されている。
【０１９６】
しかし、図８（Ｂ）に示す濃度５０重量％のフッ酸と濃度７０重量％の硝酸と濃度９７．７重量％の酢酸とを１：３：１０の体積比で含む混合溶液によるウェットエッチング処理及び短時間のＣＭＰ法による研磨処理で再生処理を行った実施例２の再生半導体基板は、周辺部に形成されていた凸部が消失し、周辺部も中央部も同様に単結晶シリコン層が見られる。なお、図８（Ｂ）の左側に縦に走っている白い線は、基板の端を表している。
【０１９７】
また、同様のことが図９（Ｂ）に示す段差測定装置による測定結果からもいうことができる。図９（Ｂ）に示す段差測定の結果からは図９（Ａ）で見られていた凸部は消失している。
【０１９８】
次に、ＳＰＭを用いて実施例２と比較例２の２種の再生半導体基板について中央部及び周辺部の平坦性評価を行った結果を示す。ＳＰＭとしては、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製ＳＰＡ−５００を用い、ＳＰＭをコントロールするためのプローブステーションとして、同エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製ＳＰＩ３８００Ｎを用いた。ＳＰＭによる測定は、走査速度１．０Ｈｚ、測定面積１μｍ×１μｍ、測定点数２点とした。
【０１９９】
ここで、ＳＰＭによる測定では、ダイナミックフォースモード（ＤＦＭ：ｄｙｎａｍｉｃ  ｆｏｒｃｅ  ｍｏｄｅ）を用いた。ここで、ＤＦＭとは、ＳＰＭ測定方法の一種で、カンチレバーを共振させた状態で、レバーの振動振幅が一定になるように探針・試料間の距離を制御しながら、表面形状を測定する方法である。このＤＦＭモードは試料の表面に非接触で測定するため、試料の表面を傷つけることなく、元の形状を保ったまま測定できる。
【０２００】
なお、再生半導体基板の平坦性については、平均面粗さ（Ｒａ）及び山谷の最大高低差（Ｐ−Ｖ）を測定して評価した。ここで、平均面粗さ（Ｒａ）とは、ＪＩＳＢ０６０１：２００１（ＩＳＯ４２８７：１９９７）で定義されている中心線平均粗さＲａを、測定面に対して適用できるよう三次元に拡張したものである。つまり平均面粗さ（Ｒａ）は、基準面から指定面までの偏差の絶対値を平均した値で表現することができる。また、山谷の最大高低差（Ｐ−Ｖ）とは、指定面において、最も高い山頂の標高と最も低い谷底の標高の差で表現される。山頂と谷底とはＪＩＳＢ６０１：２００１（ＩＳＯ４２８７：１９９７）で定義されている「山頂」「谷底」を三次元に拡張したものであり、山頂とは指定面の山において最も標高の高いところ、谷底とは指定面において最も標高の低いところと表現される。
【０２０１】
【表３】
2011066392.tif 000005
【０２０２】
ＳＰＭによる再生半導体基板の平坦性の評価結果を表３に示す。実施例２及び比較例２どちらの再生半導体基板も中央部と周辺部の間にほぼ段差はなくなっており、中央部と周辺部の平坦性もほぼ同程度とみなすことができる。濃度５０重量％のフッ酸と濃度７０重量％の硝酸と濃度９７．７重量％の酢酸とを１：３：１０の体積比で含む混合溶液によるウェットエッチング処理及びＣＭＰ法による研磨処理で再生処理を行った実施例２の再生半導体基板は、周辺部においてＲａが０．０５０ｎｍ、Ｐ−Ｖが０．３９３ｎｍであり、研磨処理のみ行った比較例２の再生半導体基板は、周辺部においてＲａが０．０６０ｎｍ、Ｐ−Ｖが０．４７０ｎｍとなっている。よって、前者の実施例２の再生半導体基板の方が、平坦性がよいことが分かる。
【０２０３】
最後に、実施例２及び比較例２の再生処理工程における半導体基板の厚さの減少幅（取り代）を測定した。半導体基板の厚さの減少幅（取り代）の測定は、ラップマスターＳＦＴ株式会社製Ｓｏｒｔｅｒ１０００を用い、再生処理工程の前後における半導体基板厚の変化から基板中央部の半導体基板エッチング量測定を行った。
【０２０４】
【表４】
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【０２０５】
実施例２及び比較例２の再生半導体基板の再生処理工程における取り代を測定した結果を表４に示す。濃度５０重量％のフッ酸と濃度７０重量％の硝酸と濃度９７．７重量％の酢酸とを１：３：１０の体積比で含む混合溶液によるウェットエッチング処理及びＣＭＰ法による研磨処理を行った実施例２の再生処理方法では、取り代は１．３８μｍであった。それに対して、研磨処理のみ行った比較例２の再生処理方法では、取り代は６．９６μｍだった。実施例２の再生処理方法における半導体基板の取り代は、比較例２の約４分の１程度であった。特に実施例２によるエッチングの半導体基板の取り代は、わずか０．４１μｍであった。
【０２０６】
以上より、フッ酸と硝酸と酢酸とを１：３：１０の体積比で含む混合溶液によるウェットエッチング処理及びＣＭＰ法による短時間の研磨処理を行って半導体基板の再生処理を行うことによって、研磨処理のみを長時間行って半導体基板の再生処理を行うよりも、再生処理における半導体基板の取り代を減少させることができる。さらに、再生半導体基板の平坦性は同程度にすることができる。
【実施例３】
【０２０７】
本実施例では、半導体基板に熱酸化膜を形成した後、水素イオンを照射して、該半導体基板の断面を観察した結果を示す。
【０２０８】
本実施例では、半導体基板として角５インチの矩形状単結晶シリコン基板を用いた。まず、半導体基板をＨＣｌ雰囲気下で熱酸化し、１００ｎｍの厚さで熱酸化膜を成膜した。このとき、ＨＣｌが酸素に対して３体積％の割合で含まれる雰囲気とし、９５０℃の温度で４時間熱酸化を行った。
【０２０９】
次に、熱酸化膜の表面からイオンドーピング装置を用いて半導体基板に水素イオンを照射した。本実施例では、水素をイオン化して照射することによって、半導体基板に脆化層を形成した。イオンドーピングは加速電圧を５０ｋＶ、ドーズを２．０×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２として行った。これにより、熱酸化膜の表面から約２５０ｎｍ程度の深さに脆化層を形成した。
【０２１０】
上記のような処理を施した半導体基板の断面ＴＥＭ像を図２７（Ａ）に示す。また、該半導体基板に熱処理を施した後の断面ＴＥＭ像を図２７（Ｂ）に示す。
【０２１１】
図２７（Ａ）及び図２７（Ｂ）に示すように、シリコン基板表面付近には、結晶欠陥が形成されている。図２７（Ｂ）に示すように、脆化層は単結晶シリコン表面から深さ１３９ｎｍの位置に形成されている。
【０２１２】
ここで、ＳＯＩ基板を作製する際に副生される分離後の半導体基板の周辺部にはベース基板との貼り合わせができずに、凸部が形成される。該凸部を構成する残存した単結晶シリコン層は、図２７（Ｂ）に示す、脆化層よりも上側の部分である。よって、分離後の半導体基板の周辺部に形成される残存した単結晶シリコン層は水素のドーピングによる結晶欠陥や微小ボイドを有するので、実施例１及び実施例２で示したようなフッ酸、硝酸及び酢酸からなるような混合溶液を該結晶欠陥や該微小ボイドに浸透させてエッチングを行うことにより、分離後の半導体基板の周辺部に形成される凸部の厚さを選択的に低減することができる。
【実施例４】
【０２１３】
本実施例では、ＳＯＩ基板の作製で副生される分離後の半導体基板（ボンド基板）において、残存した絶縁膜を除去した後、上記実施例とは異なる溶液を用いてウェットエッチング処理を行い、再生した半導体基板を比較した結果を示す。
【０２１４】
本実施例では、上記実施例１と同様にして、第１のエッチング処理により残存した絶縁膜が除去された半導体基板に対して、半導体基板の半導体を酸化する酸化剤として機能する物質と、半導体の酸化物を溶解する物質と、半導体の酸化及び半導体の酸化物の溶解の減速剤として機能する物質と、を含む混合溶液を用いて第２のエッチング処理を行う際の具体例について述べるものである。特に本実施例では、実施例１で半導体の酸化物を溶解する物質として説明したフッ酸の代わりに、バッファードフッ酸を用いた構成について説明するものである。具体的には、第２のエッチング処理に用いる混合溶液は、バッファードフッ酸と硝酸と酢酸とを１：７：１０の体積比で混ぜた溶液をエッチャントとして用い、ウェットエッチング処理を行った。
【０２１５】
なお、本実施例で混合溶液を作成するために用いた、半導体の酸化物を溶解する薬品であるバッファードフッ酸としては、フッ酸とフッ化アンモニウムと界面活性剤を含む混合溶液（例えば、ステラケミファ社製、商品名：ＬＡＬ５００）を用いた。なお、硝酸と酢酸については、上記実施例１で用いた薬品と同様である。なお、エッチング工程におけるエッチャントの液温は２３℃±０．５℃、エッチング時間は、４分、８分、１６分に設定し、基板周辺部の段差測定を行った。
【０２１６】
図２８（Ａ）乃至図２８（Ｄ）はエッチング時間が、０分（エッチング前）（図２８（Ａ））、４分（図２８（Ｂ））、８分（図２８（Ｃ））、１６分（図２８（Ｄ））における、半導体基板幅と段差の関係を示すグラフである。図２８（Ａ）では、単結晶シリコン層が残存している。図２８（Ｂ）、図２８（Ｃ）、図２８（Ｄ）で示すように、時間の経過に従って、さらに下層にエッチングが進行しているのがわかる。例えば図２８（Ａ）及び図２８（Ｂ）では、基板周辺部と基板中央部の段差が０．１μｍ以上あるのに対し、図２８（Ｃ）及び図２８（Ｄ）では、上記実施例１と同様に残存した絶縁膜の除去が進行することで、基板周辺部と基板中央部の段差が０．１μｍ以下に低減しているのが見て取れる。
【０２１７】
図２８（Ａ）乃至図２８（Ｄ）に示す半導体基板幅と段差の関係を示すグラフでは、まず図２８（Ａ）から図２８（Ｂ）になるに従って、基板周辺部の凸部において、基板平面に対して垂直な方向に深い縦穴を形成するようにエッチングが進むことが見て取れる。それから図２８（Ｃ）、（Ｄ）になるに従って、縦穴を拡大するように基板周辺部の段差が低減されているのが見て取れる。これは、基板周辺部の段差を形成する、残存した単結晶シリコン層が有する水素のドーピングによる結晶欠陥や微小ボイドにバッファードフッ酸と硝酸と酢酸とを１：７：１０の体積比で混ぜた混合溶液が浸透し、残存した単結晶シリコン層の内部から段差をエッチングしていることを示している。このようなバッファードフッ酸と硝酸と酢酸とを１：７：１０の体積比で混ぜた混合溶液によるウェットエッチング処理の傾向は、実施例１で示したフッ酸と硝酸と酢酸とを１：３：１０の体積比で混ぜた混合溶液と同様に、短時間で半導体基板の周辺部の凸部を選択的にエッチングできるものであることがわかる。
【０２１８】
つまり、バッファードフッ酸、硝酸及び酢酸からなる３元系混合溶液においても、上記実施例１で示したフッ酸、硝酸及び酢酸からなる３元系混合溶液と同様に、エッチングが進行するものと考えられる。
【０２１９】
このように、実施例１と同様に、バッファードフッ酸、硝酸、酢酸の体積比が１：７：１０の混合溶液を用いて基板周辺部の凸部をエッチングすることによって、基板周辺部と基板中央部とで十分選択比をとりながら、基板周辺部に存在する、残存した絶縁膜と残存した単結晶シリコン層と残存した脆化層からなる凸部の厚さを短時間で低減し、半導体基板の再生処理を行うことができる。
【実施例５】
【０２２０】
本実施例では、ＳＯＩ基板の作製で副生される分離後の半導体基板（ボンド基板）において、残存した絶縁膜を除去した後、各種溶液を用いてウェットエッチング処理を行い、再生した半導体基板を比較した結果を示す。
【０２２１】
本実施例では、半導体基板として角５インチの矩形状単結晶シリコン基板を用いて、実施例１と同様にして、１００ｎｍの厚さで熱酸化膜を成膜した。
【０２２２】
次に、熱酸化膜の表面からイオンドーピング装置を用いて半導体基板に水素イオンを照射した。本実施例においても、実施例１と同様に水素をイオン化して照射することによって、半導体基板に脆化層を形成した。本実施例のイオンドーピングは、実施例１と同様の条件で行った。
【０２２３】
次に、半導体基板を、熱酸化膜を介してガラス基板に貼り合わせた。その後、実施例１と同様の条件で熱処理を行い、脆化層において半導体基板から薄膜の単結晶シリコン層を分離した。この工程により、ガラス基板上に熱酸化膜を介して単結晶シリコン膜が形成されたＳＯＩ基板と、周辺部に残存した絶縁膜（すなわち、熱酸化膜）と残存した単結晶シリコン層と、残存した脆化層からなる凸部を有する半導体基板が作製された。
【０２２４】
以上の工程で周辺部に残存した絶縁膜（すなわち、熱酸化膜）と残存した単結晶シリコン層と残存した脆化層からなる凸部を有する半導体基板を準備した。それから、実施例１と同様の方法を用いて、半導体基板を覆うように形成されている絶縁膜（すなわち、熱酸化膜）と残存した絶縁膜を除去した。
【０２２５】
このようにして準備した、残存した絶縁膜が除去された半導体基板に対して、表５に示す溶液をエッチャントとして用いて、ウェットエッチング処理を行った。試料は５種類の実施例、及び５種類の比較例の計１０種類である。
【０２２６】
【表５】
2011066392.tif 000007
【０２２７】
エッチャントの作製条件として、実施例５Ａには、フッ酸と硝酸と酢酸とを１：２：１０の体積比で混ぜた混合溶液（以下混合溶液５Ａと呼ぶ。）、実施例５Ｂには、フッ酸と硝酸と酢酸とを１．５：３：１０の体積比で混ぜた混合溶液（以下混合溶液５Ｂと呼ぶ。）、実施例５Ｃには、フッ酸と硝酸と酢酸とを２：２：１０の体積比で混ぜた混合溶液（以下混合溶液５Ｃと呼ぶ。）、実施例５Ｄには、フッ酸と硝酸と酢酸とを１：１０：２０の体積比で混ぜた混合溶液（以下混合溶液５Ｄと呼ぶ。）、実施例５Ｅには、フッ酸と硝酸と酢酸とを１：１：１０の体積比で混ぜた混合溶液（以下混合溶液５Ｅと呼ぶ。）をそれぞれ用いた。
また、比較例５−１には、フッ酸と硝酸と酢酸とを１：１：３の体積比で混ぜた混合溶液（以下混合溶液５−１と呼ぶ。）、比較例５−２には、フッ酸と硝酸と酢酸とを１：３：１の体積比で混ぜた混合溶液（以下混合溶液５−２と呼ぶ。）、比較例５−３には、フッ酸と硝酸と酢酸とを３：１：１０の体積比で混ぜた混合溶液（以下混合溶液５−３と呼ぶ。）、比較例５−４には、フッ酸と硝酸と酢酸とを１０：１：１０の体積比で混ぜた混合溶液（以下混合溶液５−４と呼ぶ。）、比較例５−５には、フッ酸と硝酸と酢酸とを１００：１：１００の体積比で混ぜた混合溶液（以下混合溶液５−５と呼ぶ。）をそれぞれ用いた。なお、本実施例で混合溶液を作製するために用いた薬品は、実施例１と同様の薬品を用いた。また、エッチング工程における全てのエッチャントの液温は室温、エッチング時間は３０秒、１分、２分、４分、６分、８分に設定した。
【０２２８】
以上の１０種類の各溶液を用いて、設定したそれぞれの時間でウェットエッチング処理を行った半導体基板で、実施例１と同様にして基板周辺部の段差測定と、基板中央部の半導体基板エッチング量測定を行った。また、実施例５Ａ乃至実施例５Ｅに対しては、実施例１と同様にして基板周辺部の写真撮影を行った。なお、本実施例において、基板中央部とは凸部の形成された基板周辺部を除く領域を指す。
【０２２９】
図２９（Ａ１）（Ａ２）乃至図２９（Ｃ１）（Ｃ２）、及び図３０（Ａ１）（Ａ２）乃至図３０（Ｃ１）（Ｃ２）に、実施例５Ａの半導体基板を、エッチング時間３０秒、１分、２分、４分、６分、８分でエッチングした基板周辺部の光学顕微鏡写真を示す。同様に図３１（Ａ１）（Ａ２）乃至図３１（Ｃ１）（Ｃ２）、及び図３２（Ａ１）（Ａ２）乃至図３２（Ｃ１）（Ｃ２）に、実施例５Ｂの半導体基板を、図３３（Ａ１）（Ａ２）乃至図３３（Ｃ１）（Ｃ２）、及び図３４（Ａ１）（Ａ２）乃至図３４（Ｃ１）（Ｃ２）に、実施例５Ｃの半導体基板を、図３５（Ａ１）（Ａ２）乃至図３５（Ｃ１）（Ｃ２）、及び図３６（Ａ１）（Ａ２）乃至図３６（Ｃ１）（Ｃ２）に、実施例５Ｄの半導体基板を、図３７（Ａ１）（Ａ２）乃至図３７（Ｃ１）（Ｃ２）、及び図３８（Ａ１）（Ａ２）乃至図３８（Ｃ１）（Ｃ２）に、実施例５Ｅの半導体基板を、エッチング時間３０秒、１分、２分、４分、６分、８分でエッチングした基板周辺部の光学顕微鏡写真を示す。図２９乃至図３８において、（Ａ１）乃至（Ｃ１）は倍率５０倍の光学顕微鏡写真であり、（Ａ２）乃至（Ｃ２）は倍率５００倍の光学顕微鏡写真である。
【０２３０】
また、図３９（Ａ）乃至図３９（Ｃ）および図４０（Ａ）乃至図４０（Ｃ）に、図２９（Ａ１）（Ａ２）乃至図２９（Ｃ１）（Ｃ２）、及び図３０（Ａ１）（Ａ２）乃至図３０（Ｃ１）（Ｃ２）に対応する基板周辺部の段差測定結果を示す。つまり、図３９（Ａ）乃至図３９（Ｃ）および図４０（Ａ）乃至図４０（Ｃ）は、実施例５Ａにおけるエッチング時間３０秒、１分、２分、４分、６分、８分でエッチングした基板周辺部の光学顕微鏡写真に対応する基板周辺部の段差測定結果である。同様に、図４１（Ａ）乃至図４１（Ｃ）および図４２（Ａ）乃至図４２（Ｃ）は、実施例５Ｂにおけるエッチング時間３０秒、１分、２分、４分、６分、８分でエッチングした基板周辺部の光学顕微鏡写真に対応する基板周辺部の段差測定結果である。図４３（Ａ）乃至図４３（Ｃ）および図４４（Ａ）乃至図４４（Ｃ）は、実施例５Ｃにおけるエッチング時間３０秒、１分、２分、４分、６分、８分でエッチングした基板周辺部の光学顕微鏡写真に対応する基板周辺部の段差測定結果である。図４５（Ａ）乃至図４５（Ｃ）および図４６（Ａ）乃至図４６（Ｃ）は、実施例５Ｄにおけるエッチング時間３０秒、１分、２分、４分、６分、８分でエッチングした基板周辺部の光学顕微鏡写真に対応する基板周辺部の段差測定結果である。図４７（Ａ）乃至図４７（Ｃ）および図４８（Ａ）乃至図４８（Ｃ）は、実施例５Ｅにおけるエッチング時間３０秒、１分、２分、４分、６分、８分でエッチングした基板周辺部の光学顕微鏡写真に対応する基板周辺部の段差測定結果である。
【０２３１】
また、図４９（Ａ）乃至図４９（Ｅ）に、実施例５Ａ乃至実施例５Ｅにおいて、ウェットエッチング処理を行ったときの基板中央部の半導体基板エッチング量測定の結果を示す。図４９（Ａ）、図４９（Ｂ）、図４９（Ｃ）、図４９（Ｄ）、図４９（Ｅ）はそれぞれ実施例５Ａ、実施例５Ｂ、実施例５Ｃ、実施例５Ｄ、実施例５Ｅの測定結果である。図４９に示すグラフの縦軸は、半導体基板中央部における半導体基板エッチング量（μｍ）であり、横軸は、エッチング時間（分）である。また、基板中央部の半導体基板エッチング量の測定は、実施例１と同様にして算出している。半導体基板厚についても、実施例１と同様にして算出した。また、測定領域、測定点数についても実施例１と同様であり、それらの平均値から基板中央部の半導体基板エッチング量を求めた。
【０２３２】
実施例５Ａの図２９及び図３０に示す光学顕微鏡写真を見ると、写真左側に見える欠陥などを有する残存した単結晶シリコン層からなる段差が、エッチング時間が増えるにつれて低減されていくのがわかる。図２９及び図３０の光学顕微鏡写真と、図３９（Ａ）乃至図３９（Ｃ）および図４０（Ａ）乃至図４０（Ｃ）の段差測定のグラフからエッチング時間６分で段差はほとんど除去されている。さらに、混合溶液５Ａによるエッチングは、はじめに基板周辺部の凸部において、基板平面に対して垂直な方向に深い縦穴を形成するようにエッチングが進み、それからその縦穴を拡大するように基板周辺部の段差が低減されているのが見て取れる。これは、基板周辺部の凸部を形成する、残存した単結晶シリコン層が有する水素のドーピングによる結晶欠陥や微小ボイドに混合溶液５Ａが浸透し、残存した単結晶シリコン層の内部から凸部エッチングしていることを示している。実施例５Ａにおけるウェットエッチング処理は、実施例１のウェットエッチング処理と同じ傾向である。
【０２３３】
また、図４９（Ａ）に示す実施例５Ａの基板中央部の半導体基板エッチング量のグラフから、本実施例で行ったエッチング時間内における半導体基板エッチング量は、半導体基板厚測定の誤差の範囲内であったため、ほとんどエッチングされていないと言える。以上のことから、混合溶液５Ａをエッチャントとして用いることで、基板周辺部の凸部を短時間で選択的にエッチングできることがわかった。
【０２３４】
実施例５Ｂの図３１及び図３２に示す光学顕微鏡写真を見ると、写真左側に見える欠陥などを有する残存した単結晶シリコン層からなる段差が、エッチング時間が増えるにつれて低減されていくのがわかる。図３１及び図３２の光学顕微鏡写真と、図４１（Ａ）乃至図４１（Ｃ）および図４２（Ａ）乃至図４２（Ｃ）の段差測定のグラフからエッチング時間２分で段差はほとんど除去されていると言える。さらに、混合溶液５Ｂによるエッチングは、混合溶液５Ａによるエッチングと同傾向のエッチングであることがわかった。
【０２３５】
また、図４９（Ｂ）に示す実施例５Ｂの基板中央部の半導体基板エッチング量のグラフから、本実施例で行ったエッチング時間内における半導体基板エッチング量は、半導体基板厚測定の誤差の範囲内であったため、ほとんどエッチングされていないと言える。以上のことから、混合溶液５Ｂをエッチャントとして用いることで、基板周辺部の凸部を短時間で選択的にエッチングできることがわかった。
【０２３６】
実施例５Ｃの図３３及び図３４に示す光学顕微鏡写真を見ると、写真左側に見える欠陥などを有する残存した単結晶シリコン層からなる段差が、エッチング時間が増えるにつれて低減されていくのがわかる。図３３及び図３４の光学顕微鏡写真と、図４３（Ａ）乃至図４３（Ｃ）および図４４（Ａ）乃至図４４（Ｃ）の段差測定のグラフからエッチング時間４分で段差はほとんど除去されていることが分かる。さらに、混合溶液５Ｃによるエッチングは、混合溶液５Ａ、及び混合溶液５Ｂによるエッチングと同傾向のエッチングであることがわかった。
【０２３７】
また、図４９（Ｃ）に示す実施例５Ｃの基板中央部の半導体基板エッチング量のグラフから、本実施例で行ったエッチング時間内における半導体基板エッチング量は、半導体基板厚測定の誤差の範囲内であったため、ほとんどエッチングされていないと言える。以上のことから、混合溶液５Ｃをエッチャントとして用いることで、基板周辺部の凸部を短時間で選択的にエッチングできることがわかった。
【０２３８】
実施例５Ｄの図３５及び図３６に示す光学顕微鏡写真を見ると、写真左側に見える欠陥などを有する残存した単結晶シリコン層からなる段差が、エッチング時間が増えるにつれて低減されていくのがわかる。図３５及び図３６の光学顕微鏡写真と、図４５（Ａ）乃至図４５（Ｃ）および図４６（Ａ）乃至図４６（Ｃ）の段差測定のグラフからエッチング時間４分で段差はほとんど除去されていることが分かる。さらに、混合溶液５Ｄによるエッチングは、混合溶液５Ａ、混合溶液５Ｂ、及び混合溶液５Ｃによるエッチングと同傾向のエッチングであることがわかった。
【０２３９】
また、図４９（Ｄ）に示す実施例５Ｄの基板中央部の半導体基板エッチング量のグラフから、本実施例で行ったエッチング時間内における半導体基板エッチング量は、半導体基板厚測定の誤差の範囲内であったため、ほとんどエッチングされていないと言える。以上のことから、混合溶液５Ｄをエッチャントとして用いることで、基板周辺部の凸部を短時間で選択的にエッチングできることがわかった。
【０２４０】
図３７及び図３８の光学顕微鏡写真と、図４７（Ａ）乃至図４７（Ｃ）および図４８（Ａ）乃至図４８（Ｃ）の段差測定のグラフから、エッチング開始６分後から基板周辺部の段差が、実施例５Ａと同様の傾向で、エッチングされ始めていくことがわかる。このことからエッチング時間を、本実施例で行ったエッチング時間より長くすることで、基板周辺部の段差を低減することができると言える。エッチング時間は長くなるが、混合溶液５Ｅによるエッチングは、他の実施例５Ａ乃至実施例５Ｄのエッチングと同傾向であると言える。
【０２４１】
また、図４９（Ｅ）に示す実施例５Ｅの基板中央部の半導体基板エッチング量のグラフから、本実施例で行ったエッチング時間内における半導体基板エッチング量は、半導体基板厚測定の誤差の範囲内であったため、ほとんどエッチングされていないと言える。以上のことから、混合溶液５Ｅをエッチング液として用いることでも、基板周辺部の凸部を選択的にエッチングできると言える。
【０２４２】
また、比較例５−１、比較例５−２、比較例５−３、及び比較例５−４は、基板周辺部の凸部と基板中央部の両方でエッチングが進行し、選択的にエッチングを行うことが出来ないことがわかった。また、比較例５−５は、基板周辺部の凸部においても、基板中央部においても、エッチングがほとんど進まないことがわかった。
【０２４３】
ここで、本実施例における混合溶液５Ａ乃至混合溶液５Ｅ、及び混合溶液５−１乃至混合溶液５−５は、フッ酸、硝酸、及び酢酸からなる３元系混合溶液であり、各要素の役割は、実施例１で示した役割と同様であり、各要素の大小がもたらす現象も実施例１に示した通りである。つまり、硝酸が少ない場合は、硝酸によるシリコンの酸化が、ウェットエッチングの律速となり、フッ酸の量が少ない場合は、フッ酸による酸化シリコンの溶解がウェットエッチングの律速となる。また、酢酸が少ない場合は、減速剤としての効果が得られず、基板全体が一様にエッチングされる。
【０２４４】
上述した実施例１、比較例１Ａ乃至比較例１Ｃ、及び実施例５Ａ乃至実施例５Ｅ、比較例５−１乃至比較例５−５の結果を表６に示す。表６中の判定欄における○は、基板周辺部の凸部と基板中央部とで、充分に選択比をとりながら短時間でエッチングすることが出来ることを表す。△は、ある程度時間をかけることで、基板周辺部の凸部を選択的にエッチングすることが出来ることを表す。×は基板周辺部の凸部と基板中央部を選択的にエッチングすることが出来ない、もしくは基板周辺部の凸部と基板中央部のエッチングが進まないことを表す。
【０２４５】
【表６】
2011066392.tif 000008
【０２４６】
表６からわかるように、７０重量％硝酸の体積を９７．７重量％酢酸の体積の０．０１倍より大きくかつ１倍未満とし、かつ５０重量％フッ酸の体積の０．１倍より大きくかつ１００倍未満とし、５０重量％フッ酸の体積を９７．７重量％酢酸の体積の０．０１倍より大きくかつ０．３倍未満とすることで得られる組成を有する混合溶液をエッチャントとして用いるのが好ましい。より好ましくは、７０重量％硝酸の体積を９７．７重量％酢酸の体積の０．２倍以上かつ０．５倍以下とし、かつ５０重量％フッ酸の体積の１倍以上かつ１０倍以下とし、５０重量％フッ酸の体積を９７．７重量％酢酸の体積の０．１倍以上かつ０．２倍以下とすることで得られる組成を有する混合溶液を用いるのが好ましい。例えば、５０重量％フッ酸と７０重量％硝酸と９７．７重量％酢酸の体積比を１：３：１０、１：２：１０、１．５：３：１０、２：２：１０、１：１０：２０、または１：１：１０とすることが望ましい。
【０２４７】
このように、実施例１、実施例５Ａ乃至実施例５Ｅに示すように、基板周辺部と基板中央部とで十分選択比をとりながらエッチングを行うことで、基板周辺部に存在する残存した絶縁膜と、残存した単結晶シリコン層と残存した脆化層からなる凸部を除去し、半導体基板の再生処理を行うことができる。
【符号の説明】
【０２４８】
１００    半導体基板
１０２    絶縁膜
１０４    脆化層
１２０    ベース基板
１２１    分離後の半導体基板
１２２    絶縁膜
１２３    絶縁膜
１２４    半導体膜
１２５    半導体層
１２６    凸部
１２７    脆化層
１２９    分離面
１３２    再生半導体基板
１３３    分離面
２５１    半導体膜
２５２    半導体膜
２５４    絶縁膜
２５５    ゲート電極
２５６    ゲート電極
２５７    低濃度不純物領域
２５８    チャネル形成領域
２５９    高濃度不純物領域
２６０    チャネル形成領域
２６１    サイドウォール絶縁膜
２６５    レジスト
２６７    高濃度不純物領域
２６８    絶縁膜
２６９    層間絶縁膜
２７０    配線
【図１】
2011066392.tif 000009
【図２】
2011066392.tif 000010
【図３】
2011066392.tif 000011
【図４】
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【図５】
2011066392.tif 000013
【図６】
2011066392.tif 000014
【図７】
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【図９】
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【図１１】
2011066392.tif 000017
【図１４】
2011066392.tif 000018
【図１５】
2011066392.tif 000019
【図１６】
2011066392.tif 000020
【図１７】
2011066392.tif 000021
【図１８】
2011066392.tif 000022
【図１９】
2011066392.tif 000023
【図２０】
2011066392.tif 000024
【図２１】
2011066392.tif 000025
【図２２】
2011066392.tif 000026
【図２３】
2011066392.tif 000027
【図２４】
2011066392.tif 000028
【図２５】
2011066392.tif 000029
【図２６】
2011066392.tif 000030
【図２８】
2011066392.tif 000031
【図３９】
2011066392.tif 000032
【図４０】
2011066392.tif 000033
【図４１】
2011066392.tif 000034
【図４２】
2011066392.tif 000035
【図４３】
2011066392.tif 000036
【図４４】
2011066392.tif 000037
【図４５】
2011066392.tif 000038
【図４６】
2011066392.tif 000039
【図４７】
2011066392.tif 000040
【図４８】
2011066392.tif 000041
【図４９】
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【図８】
2011066392.tif 000043
【図１０】
2011066392.tif 000044
【図１２】
2011066392.tif 000045
【図１３】
2011066392.tif 000046
【図２７】
2011066392.tif 000047
【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
2011066392.tif 000050
【図３２】
2011066392.tif 000051
【図３３】
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【図３４】
2011066392.tif 000053
【図３５】
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【図３６】
2011066392.tif 000055
【図３７】
2011066392.tif 000056
【図３８】
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