(57)【要約】【課題】反りや割れ等を抑えながら多孔質領域を選択的にエッチングする。【解決手段】多孔質シリコン層の孔が塞がらない条件で多孔質シリコン層を酸化させ、その後、酸化によって形成された酸化膜を除去する。この処理を１サイクルとして、これを複数サイクル実施することにより、多孔質シリコン層を選択的にエッチングする。円３０１は、酸化前の孔の内面を示している。孔が塞がらない条件の下での酸化により、円３０３を内側、円３０２を外側とする酸化膜が形成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質領域を有する半導体基板の該多孔質領域を選択的にエッチングする選択エッチング方法であって、
前記多孔質領域の孔が所定基準以上に埋まらない条件で前記孔の表面を酸化させる酸化工程と、
前記酸化工程により形成された酸化物をエッチングするエッチング工程と、
を含むことを特徴とする選択エッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、選択エッチングに係り、特に、多孔質領域を有する半導体基板の該多孔質領域の選択エッチングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
多孔質半導体を工業的に応用する例として、多孔質シリコンを用いてＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎＯｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  又は、Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を製造する技術が知られている。このような応用例として、特開平５−２１３３８号公報には、多孔質シリコン層を有する基板の該多孔質シリコン層の上に成長させたシリコンエピタキシャル層を酸化膜を介して非晶質基板上や単結晶シリコン基板上に貼り合わせるウエハ直接接合技術が開示されている。
【０００３】
ＳＯＩ基板の製造において重要な技術の１つとして、多孔質シリコンの選択エッチング技術がある。一般的に、多孔質シリコンは、単結晶シリコン基板の表面を多孔質化して形成されるため、多孔質シリコンとその下の部分（非多孔質シリコン）とにおけるエッチングの選択性を得にくいという課題がある。
【０００４】
多孔質シリコンの選択エッチング方法が、特開平１０−２２３５８５号公報、特開平１０−２２９０６６号公報、特開平１０−２４２１０２号公報、特開平１０−２４２１０３号公報、特開平６−３４２７８４号公報、特開平９−９２８０３号公報、特開平１１−２０４４９４号公報、特開平１１−２０４４９５号公報、特開２０００−１３３６３２号公報、特開２０００−１３３５５８号公報に開示されている。
【０００５】
上記のいずれの従来技術も、多孔質半導体の選択エッチング技術として有用であり、エッチングの均一性や量産性にすぐれたものである。しかし、上記従来技術における選択エッチングのメカニズムは、エッチング液を多孔質層中に毛細管現象などを利用して染み込ませ、多孔質層の内壁を非常に低いエッチング速度でエッチングすることにより、その選択性を確保するものである。したがって、選択エッチングに比較的長い時間を要する。
【０００６】
そこで、エッチングの高速性のみを追求するのであれば、従来から知られている多孔質材料の高速酸化特性を応用することが考えられる。多孔質シリコンの高速酸化特性については、今井が”Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，  ｖｏｌ．２４，  ｐｐ．１５９−１６４（１９８１）”の中で示唆している。この特性を利用して多孔質層と非多孔質層が混在する材料において、多孔質部分を酸化し、その形成された酸化膜をエッチングする、いわゆる犠牲酸化を行なうことで多孔質シリコン層を高速且つ選択的に除去することが可能と考えられる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−２１３３８号公報
【特許文献２】
特開平１０−２２３５８５号公報
【特許文献３】
特開平１０−２２９０６６号公報
【特許文献４】
特開平１０−２４２１０２号公報
【特許文献５】
特開平１０−２４２１０３号公報
【特許文献６】
特開平６−３４２７８４号公報
【特許文献７】
特開平９−９２８０３号公報
【特許文献８】
特開平１１−２０４４９４号公報
【特許文献９】
特開平１１−２０４４９５号公報
【特許文献１０】
特開２０００−１３３６３２号公報
【特許文献１１】
特開２０００−１３３５５８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、多孔質層の構造、例えば孔径と孔間隔などを無視して適当に多孔質層を酸化すると、酸化における体積膨張により基板が反ったり割れたりしうる。上記の今井論文には、酸化の条件として「ウェット酸化雰囲気中、９５０℃、４００分」と記載されているが、一般的に、このような条件で基板全面に存在する多孔質層を酸化すると、多孔質層の全領域が過度に酸化され、その結果、形成される酸化膜の体積膨張により基板が大きく反ったり割れたりしうる。上記の今井論文においては、多孔質領域が部分的であるため、基板の反りや割れは最小限に抑えられている可能性がある。
【０００９】
本発明は、上記の検討に基づいてなされたものであり、例えば、表面に部分的に多孔質領域を有する基板の他、表面の全域等の広い領域に多孔質領域を有する基板についても、反りや割れ等を抑えながら該多孔質領域を選択的にエッチングすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の選択エッチング方法は、多孔質領域を有する半導体基板の該多孔質領域を選択的にエッチングする方法に係り、該方法は、前記多孔質領域の孔が所定基準以上に埋まらない条件で前記孔の表面を酸化させる酸化工程と、前記酸化工程により形成された酸化物をエッチングするエッチング工程とを含む。
【００１１】
ここで、前記多孔質領域の孔が所定基準以上に埋まらない条件とは、例えば、前記多孔質領域中における平均的な径の孔が埋まらない条件とすることが好ましい。すなわち、前記酸化工程では、前記多孔質領域中における平均的な径の孔が埋まらない条件で前記孔の表面を酸化させることが好ましい。
【００１２】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記酸化工程は、熱酸化工程又は酸化性の溶液を前記多孔質領域に作用させる工程を含みうる。
【００１３】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記酸化工程及び前記エッチング工程を含む処理を１サイクルとして、これを複数サイクルにわたって繰り返すことが好ましい。
【００１４】
本発明の好適な実施の形態によれば、本発明の選択エッチング方法は、複数サイクルにわたって繰り返して実施される前記処理の後に残っている前記多孔質領域を崩壊させる崩壊工程を更に含み、前記処理は、前記崩壊工程において前記多孔質領域を除去するために十分に前記多孔質領域の孔間の壁が薄くなるまで、繰り返されることが好ましい。
【００１５】
ここで、前記崩壊工程は、前記多孔質領域に物理的な力を作用させて前記多孔質領域を除去する工程を含みうる。例えば、前記崩壊工程は、前記多孔質領域に超音波を提供する工程（例えば、超音波洗浄工程）又は前記多孔質領域に液流を提供する工程（例えば、液体を高速で多孔質領域に吹き付ける工程）を含みうる。
【００１６】
本発明の好適な実施の形態によれば、本発明の選択エッチング方法は、前記多孔質領域の特性を測定する測定工程と、前記測定工程における測定結果に基づいて前記酸化工程における酸化の条件を決定する条件決定工程とを更に含んでもよい。ここで、前記測定工程は、例えば、前記多孔質領域の孔径に関する情報を取得するように実施されうる。この場合、前記条件決定工程では、前記測定工程で得られる孔径に関する情報に基づいて、前記酸化工程において前記多孔質領域の孔が前記所定基準以上に埋まらない条件が決定されうる。更に具体的には、前記測定工程は、前記多孔質領域中における平均的な孔径を取得するように実施されることが好ましく、この場合、前記条件決定工程は、前記測定工程で得られる孔径に関する情報に基づいて、前記酸化工程において前記多孔質領域の平均的な孔径の孔が完全に埋まらない条件が決定されうる。
【００１７】
本発明の好適な実施の形態によれば、本発明の選択エッチング方法は、前記多孔質領域の孔径及び孔間の間隔に関する情報を得るための測定を実施する測定工程と、前記測定工程における測定結果に基づいて複数回の前記単位処理のそれぞれについて前記酸化工程における酸化の条件を決定する条件決定工程と、前記測定工程における測定結果に基づいて前記処理の繰り返し（例えば、繰り返し回数）を計画する工程とを更に含んでもよい。ここで、より具体的には、前記多孔質領域中における平均的な孔径及び平均的な孔間隔に関する情報を得るための測定を実施する測定工程と、前記測定工程における測定結果に基づいて複数回の前記単位処理のそれぞれについて前記酸化工程における酸化の条件を決定する条件決定工程と、前記測定工程における測定結果に基づいて前記単位処理の繰り返し（例えば、繰り返し回数）を計画する工程とを更に含むことが好ましい。
【００１８】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記測定工程は、ガス吸着法を適用して、又は、走査型電子顕微鏡を用いて実施されうる。
【００１９】
本発明の基板の製造方法は、絶縁層の上に半導体層を有する基板の製造方法に係り、該方法は、多孔質層の上に半導体層を有する第１基板の前記半導体層側を絶縁層を介して第２基板に結合させて結合基板を作製する工程と、前記第２基板の上に前記絶縁層、前記半導体層、及び前記多孔質層の少なくとも一部分が残るように、前記結合基板から前記第１基板の一部を除去する工程と、上記の選択エッチング方法を適用して前記第２基板の表面に残っている多孔質層を除去する工程とを含む。
【００２０】
本発明の他の基板の製造方法は、トレンチを有する基板の製造方法に係り、該方法は、半導体領域中のトレンチを形成すべき領域を多孔質化して多孔質領域を形成する工程と、前記多孔質領域を上記の選択エッチング方法を適用して選択エッチングする工程とを含む。
【００２１】
本発明の選択エッチング装置は、多孔質領域を有する半導体基板の該多孔質領域を選択的にエッチングする選択エッチング装置に係り、該選択エッチング装置は、前記多孔質領域の孔の表面を酸化させる酸化装置と、前記酸化装置により形成された酸化物をエッチングするエッチング装置と、前記酸化装置による酸化工程及び前記エッチング装置によるエッチング工程を含む処理を１サイクルとして、これを複数サイクルにわたって繰り返して実施されるように、前記酸化装置と前記エッチング装置との間で前記半導体基板を繰り返し搬送する搬送機構とを備える。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明は、多数の孔を含有する多孔質領域を有する半導体基板における該多孔質層の選択エッチングに好適である。ここで、多孔質領域とは、例えば、陽極化成によって形成される多数の孔を含有する領域や、半導体基板中にイオンを注入する工程を経て形成される多数の孔を含有する領域等を含む広い概念として用いられる。
【００２３】
図１は、本発明の選択エッチング方法の典型的な適用対象の構造を模式的に示す図である。選択エッチング方法の適用対象としての半導体基板１００は、シリコン基板１０１の上にシリコン酸化層（ＳｉＯ２）１０２を有し、その上に単結晶シリコン層１０３を有し、更にその上に多孔質シリコン層（多孔質シリコン領域）１０４を有する。このような基板１００は、ＳＯＩ基板の製造方法の１つとして知られているＥＬＴＲＡＮ法における多孔質シリコン層の選択エッチング工程で処理される基板と同様の構造を有する。ＥＬＴＲＡＮ法については、例えば特開平５−２１３３８号公報に記載されている。
【００２４】
以下、図１３及び図２〜図４を参照しながら本発明の好適な実施の形態の選択エッチング方法を説明する。ここで、図１３は、本発明の好適な実施の形態の選択エッチング方法を工程順に示す図である。なお、図１３に示す選択エッチング方法は、多孔質層を選択エッチングする条件を決定するための工程（Ｓ１３０１、Ｓ１３０２）を含んでいるが、このような工程は、量産時には省略されうる。すなわち、量産時は、既に決定された条件に従って多孔質層を選択エッチングすればよい。
【００２５】
まず、ステップＳ１３０１において、基板１００表面の多孔質シリコン層１０４の構造を特定するために、孔の径や孔間の間隔、例えば、平均孔径（複数の孔の平均径）及び平均孔間隔（隣接する孔間の間隔の平均）を測定する。測定方法としては、例えば、ガス吸着法、直接観察法などが好適である。ガス吸着法は、市販されているガス吸着測定装置を用いて行なうことができる。
【００２６】
このような測定は、図１に示す状態ではなく、多孔質シリコン層を形成した直後においてなされてもよい。ここで、図１に示す構造を有する基板の典型的な製造方法を説明すると、まず、第１工程において、シード基板（第１基板）としての単結晶シリコン基板等の基板の表面に陽極化成により多孔質シリコン層等の多孔質層を形成し、第２工程において、多孔質層の上に単結晶シリコン層等の半導体層を形成し、第３工程において、半導体層の上に絶縁層を形成し、第４工程において、シード基板上の絶縁層にハンドル基板（第２基板）を結合して結合基板（貼り合わせ基板）を形成し、第５工程において、結合基板を多孔質層の部分で２分割する。これにより図１に示す構造の基板が得られる。ここで、上記の多孔質シリコン層を形成した直後とは、第１工程と第２工程との間を意味する。なお、第５工程においては、結合基板を第１基板の裏面側から研磨してもよい。また、多孔質層は、単結晶シリコン基板等の基板に水素等をイオン注入する工程を経て形成することもできる。
【００２７】
ステップＳ１３０２では、ステップＳ１３０１で得られた測定結果（例えば、平均孔径、平均孔間隔）に基づいて、多孔質シリコン層１０４の酸化条件及びその後のエッチング条件等を決定する。ここで、酸化条件は、多孔質シリコン層１０４の酸化によって多孔質シリコン層１０４の孔が所定基準以上に埋まらないような条件に決定されうる。もし多孔質シリコン層１０４の孔が所定基準以上に埋まったにも拘わらず酸化を続行すると、孔を隔てている壁の過剰な酸化とそれに伴う体積膨張が起こり、基板全体が反る可能性があり、最悪の場合には基板が割れる可能性がある。つまり、孔が所定基準以上に埋まらないような条件とは、基板に実質的な反りが生じない範囲での酸化として把握されてもよい。好ましくは、酸化条件は、平均的な径を有する孔が酸化によって完全に埋まってしまうことがないように決定される。このような酸化条件によれば、基板に実質的な反りが発生しないことが確認されている。一方、エッチング条件は、酸化によって形成された酸化膜を除去するために十分な条件として決定されうる。
【００２８】
図２は、シリコンの酸化による体積膨張をモデル化した図である。シリコン基板２０の表面に熱酸化膜２１を形成する場合、元のシリコン基板２０の表面に対し酸化膜２１の全体厚の４５％のシリコンが消費され、５５％に相当する厚み分だけ体積が膨張することが知られている。多孔質シリコンを酸化する場合にも同様な現象が多孔質シリコンの孔中で起こる。したがって、孔中で起こるシリコンの体積膨張による基板の反りや割れが生じないように酸化条件を決定する必要があり、前述の酸化条件は、このような観点に基づいて決定されうる。
【００２９】
多孔質シリコンの酸化方法としては、例えば、バッチ式の熱酸化法、枚様式の熱酸化法（特に、高速昇温酸化法）、酸化性の液中で行なう溶液酸化等が好適である。
【００３０】
図３は、多孔質シリコン層１０４の表面における酸化モデルを示す図である。円３０１は、元の多孔質シリコンの孔の内面を示している。円３０２は、酸化によって消費されたシリコン（すなわち、酸化によってシリコンからシリコン酸化膜に変化した部分）とシリコンとして残っている部分との界面を示している。円３０３は、酸化によって膨張した部分のシリコン酸化膜の内面を示している。
【００３１】
図３に示す酸化モデルにおいて、シリコン部分の内径（円３０２の径）は、初期の孔の径（円３０１の径）に比べて半径方向外側に、形成された酸化膜全体の体積の４５％分だけ拡大したはずである。つまり、その分だけシリコンの壁（孔間におけるシリコンの距離Ｄ）が薄くなったとも言える。
【００３２】
また、図３に示す酸化モデルにおいて、酸化によって縮まった孔の径（円３０３の径）は、初期の孔の径（円３０１の径）に比べて半径方向内側に、形成された酸化膜全体の体積の５５％分だけ縮小したはずである。
【００３３】
ステップＳ１３０２では、酸化によって孔が完全に塞がらないように、すなわち、孔の径（円３０３の径）が０等の所定値以下にならないように、酸化条件を決定する。ただし、実際には、多孔質層の孔径は一様ではないので、例えば、平均的な径を有する孔に注目して酸化条件を決定することになる。
【００３４】
ステップＳ１３０３では、ステップＳ１３０２で決定した酸化条件に従って多孔質シリコン層１０４を酸化する。この酸化により、多孔質シリコン層１０４は、例えば図３に模式的に示すように、孔が小さくなる。
【００３５】
ステップＳ１３０４では、多孔質シリコン層１０４の孔内表面や上面に形成された酸化膜（酸化シリコン膜）をシリコンに対して選択性を有するエッチング液（例えば、フッ化水素酸（ＨＦ）溶液）を使ってエッチングする。これにより、酸化膜が選択的にエッチングされて孔が拡大される。図３に示す構造における酸化膜をエッチングすると、図４に示す状態となり、孔径は、円３０２で示されるように拡大される。
【００３６】
以上のような酸化工程（Ｓ１３０３）及びエッチング工程（Ｓ１３０４）を含む１サイクルの処理を実施した後において、まだ多孔質シリコンの壁が十分に厚い場合には、更に酸化工程（Ｓ１３０４）とエッチング工程（Ｓ１３０４）を繰り返す必要がある。この２サイクル目以降の酸化及びエッチング工程を実施するために、改めてガス吸着やＳＥＭ観察等の方法で平均孔径を測定してもよいが、最初に測定した平均孔径と１サイクル目の孔の酸化及びエッチングの各量とに基づいて計算してもよい。当然に２サイクル目の酸化量は、多孔質シリコンの孔径が１サイクル目よりも拡大しているので、１サイクル目よりも多く設定することができる。更に、繰り返しサイクル数や各サイクルにおける酸化条件及びエッチング条件は、１サイクル目の酸化をする前に、多孔質層の構造の測定結果（例えば、平均孔径及び平均孔間隔）に基づいて決定又は計画することもできる。
【００３７】
上記の方法により酸化とエッチングを繰り返し、多孔質シリコンの壁が十分に薄く（例えば数ｎｍ〜十数ｎｍ程度）なったら、その後は、他の方法によって多孔質シリコンの壁を崩壊させてもよい。ここで、他の方法としては、基板表面に向けて液を噴射するような洗浄工程や、超音波を使用した洗浄工程など、物理的な作用を伴う工程が好適である。
【００３８】
以上の工程により、図５（ａ）に示すように比較的強度が強い多孔質シリコン１０４を有する構造は、図１３に示す酸化工程（Ｓ１３０３）及びエッチング工程（Ｓ１３０４）を繰り返して、図５（ｂ）に示すように多孔質シリコン１０４の孔壁が物理的な崩壊のために十分に薄い構造に変化する。そして、図５（ｂ）に示す構造の基板は、図５（ｃ）に示すように、物理的な作用を伴う洗浄等の工程によって多孔質シリコン１０４の孔壁が破壊される。これにより、図１に示す基板１００の表面の多孔質シリコン層１０４が選択的に除去されて、表面に単結晶シリコン層１０３が露出したＳＯＩ基板が得られる。なお、図５では、絶縁膜１０２の下の基板は省略されている。
【００３９】
ここで、孔壁の最終段階の崩壊は、例えばエッチング等の他の方法によってなされてもよい。
【００４０】
【実施例】
（第１実施例）
ここでは、本発明の多孔質部の選択エッチング方法を応用した第１実施例としてのＳＯＩ基板の作製例を説明する。
【００４１】
まず、図６を参照しながら、ＳＯＩ基板の製造プロセス中における多孔質シリコン層の形成工程に好適な陽極化成装置について説明する。多孔質シリコン層は、シリコン基板の表面を陽極化成装置によって陽極化成することにより形成されうる。
【００４２】
陽極化成装置６００は、例えば、陽極化成槽６０２中に一対の電極６０６ａ、６０６ｂを配置し、それらの間に、処理対象の基板を保持するホルダー６０３を配置して構成されうる。
【００４３】
陽極化成すべきシリコン基板６０１は、陽極化成槽６０２の中に配置されたホルダー６０３によって電極６０６ａ、６０６ｂ間に保持される。ホルダー６０３には、例えば、円環状の吸着パッド６０４が取り付けられており、その内側が貫通した開口部を有する。シリコン基板６０１は、その裏面外周部が吸着パッド６０４に吸着保持され、該裏面外周部の内側が化成液（例えば、フッ化水素含有液）６０５に接触する。化成槽６０２に化成液６０５を満たし、化成槽６０２内側の両端に配置された白金製等のマイナス電極６０６ａ、プラス電極６０６ｂ間に直流電流を流すことにより基板６０１の表面（マイナス電極６０６ａに面する面）が多孔質化される。
【００４４】
図７は、本発明の第１実施例のシリコン・オン・インシュレーター（ＳＯＩ）基板を作製するプロセスを示す図である。
【００４５】
まず、図７（ａ）に示す工程において、比抵抗が１５ｍΩｃｍの８インチＰ型基板（シード基板）７０１を用意した。この基板７０１の表面に図６に示す陽極化成装置６００を用いて６μｍの厚みの多孔質シリコン層７０２を形成した。この際、化成液６０５をＨＦ：エタノール＝２：１の溶液として、電極６０６ａ、６０６ｂ間に流す電流を１７ミリアンペア／ｃｍ２の一定電流とし、５分間の通電を行なった。続いて、基板の表面に非多孔質のエピタキシャルシリコン層７０３をＣＶＤ法により１５０ｎｍの厚さで形成した。続いて、エピタキシャルシリコン層７０３の表面を酸化し、１００ｎｍのシリコン酸化膜７０４を形成した。このようにして得られた第１基板７１０の他に、第２基板（ハンドル基板）としての８インチ基板７０５を用意し、両基板を洗浄した後に、表面同士を室温で貼り合わせ、更に、貼り合わせ強度を高めるために窒素雰囲気中において１１００℃で２時間のアニールを実施し、貼り合わせ基板（結合基板）を作製した。
【００４６】
次いで、図７（ｂ）に示す工程において、グラインダー装置により、Ｐ型シリコン基板７０１の側から貼り合わせ基板の研削を行ない、多孔質シリコン層７０２を露出させた。このようにして得られる図７（ｂ）に示す基板７２０は、図１に示す基板と同様の構造を有する。
【００４７】
次いで、図７（ｂ）に示す基板７２０を一般的なガス吸着分析装置にセットし、露出した多孔質シリコン層７０２の平均孔径と平均孔間隔を測定した（図１３のＳ１３０１に相当）。その際、ガス吸着分析装置により、測定データとして図８に示すようなガス吸着等温線が得られた。この結果より、多孔質シリコン層７０２の構造は、平均孔径が５ｎｍ、平均孔間隔が２０ｎｍであることが分かった。
【００４８】
そこで、基板７２０の表面（孔の内面を含む）を２ｎｍ（直径に換算して２ｎｍ＋２ｎｍ＝４ｎｍ）だけ酸化するように酸化条件を決定した（図１３のＳ１３０２に相当）。より具体的には、酸化条件は、８００℃水蒸気中での４５０秒の処理とした。また、形成されるシリコン酸化膜のエッチング条件としては、５％のフッ化水素溶液に１８０秒間浸漬することとした。このようにして決定された酸化及びエッチング条件に従って、基板７２０の多孔質層７０２を酸化及びエッチングし、その後、純水リンスして乾燥させた（図１３のＳ１３０３、Ｓ１３０４に相当）。
【００４９】
この状態で、多孔質シリコンの平均孔径は、計算上約９ｎｍ（５ｎｍ＋２×２ｎｍ）になっているはずである。よって、次のサイクルにおいて、基板７２０の表面（光の内面を含む）を３ｎｍ（直径に換算して３ｍ＋３ｎｍ＝６ｎｍ）だけ酸化するように酸化条件を決定した。なお、このような計算をする代わりに、再度、多孔質シリコン層７０２の平均孔径と平均孔間隔を測定してもよい。より具体的な酸化条件としては、８００℃水蒸気中での７２０秒の処理とした。また、形成されるシリコン酸化膜のエッチング条件としては、５％のフッ化水素溶液に１８０秒間浸漬することとした。このようにして決定された酸化及びエッチング条件に従って、基板７２０の多孔質層７０２を酸化及びエッチングし、その後、純水リンスして乾燥させた（２回目のサイクルにおける図１３のＳ１３０３、Ｓ１３０４に相当）。
【００５０】
この状態で、多孔質シリコンの平均孔径は、計算上約１５ｎｍ（９ｎｍ＋２×３ｎｍ）になっているはずである。そして、平均孔間隔（孔の中心間の間隔）は変わらないので２０ｎｍのままである。したがって、多孔質の壁に相当する部分で薄い部分は５ｎｍになっているはずである。
【００５１】
この後、基板を８０℃のＳＣ−１溶液（アンモニア水：過酸化水素水：水＝１：２０：５０）で超音波を印加しながら１０分間洗浄した。この洗浄は、溶液によるシリコンのエッチング作用と、超音波による物理的破砕作用を兼ね備え、且つ破砕したシリコンパーティクルを基板に再付着させることなく洗浄できる効果を有している。
【００５２】
以上の処理の結果、図７（ｃ）に模式的に示すように、表層にあった多孔質シリコン層７０２が全て除去され、平均膜厚１００ｎｍの均一なエピタキシャルシリコン層７０３が表面に露出したＳＯＩ基板が得られた。
【００５３】
ここで、上記と同一の条件で多孔質層７０２が表面に残留する基板７２０が作製された場合には、上記の酸化条件及びエッチング条件に従って２サイクルにわたって選択エッチング工程（Ｓ１３０３、Ｓ１３０４）を実施し、その後に、基板を８０℃のＳＣ−１溶液（アンモニア水：過酸化水素水：水＝１：２０：５０）で超音波を印加しながら１０分間洗浄することにより、上記と同様のＳＯＩ基板を得ることができる。すなわち、酸化条件及びエッチング条件が定まった後は、それらの条件に従って多孔質層の選択エッチングを実施することができる。
【００５４】
（第２実施例）
ここでは、本発明の多孔質部の選択エッチング方法を応用した第２実施例としてのＳＯＩ基板の作製例を説明する。
【００５５】
図９は、本発明の第２実施例のシリコン・オン・インシュレーター（ＳＯＩ）基板を作製するプロセスを示す図である。
【００５６】
まず、図９（ａ）に示す工程において、比抵抗が１５ｍΩｃｍの８インチＰ型基板（シード基板）９０１を用意した。この基板９０１の表面に図６に示す陽極化成装置６００を用いて、表層に２層構造の多孔質シリコン層９０２ａ及び９０２ｂを夫々５μｍ、１μｍの厚さで形成した。この際、化成液６０５をＨＦ：エタノール＝２：１の溶液とした。また、電流値は、１層目の多孔質シリコン層９０２ａについては１７ミリアンペア／ｃｍ２の一定電流、２層目の多孔質シリコン層９０２ｂについては３０ミリアンペア／ｃｍ２の一定電流とし、夫々４分間、１分間の連続通電を行なった。１層目、２層目の多孔質層９０２ａ、９０２ｂは、印加電流の違いにより平均孔径が変わっており、電流値の高い２層目の多孔質シリコン層９０２ｂの方が平均孔径が大きくなっている。続いて、基板の表面に非多孔質のエピタキシャルシリコン層９０３をＣＶＤ法により１５０ｎｍの厚さで形成した。続いて、エピタキシャルシリコン層９０３の表面を酸化し、１００ｎｍのシリコン酸化膜層９０４を形成した。このようにして得られた第１基板９１０の他に、第２基板（ハンドル基板）としての８インチ基板９０５を用意し、両基板を洗浄した後に、表面同士を室温で貼り合わせ、更に、貼り合わせた強度を高めるために窒素雰囲気中において１１００℃で２時間のアニールを実施し、貼り合わせ基板（結合基板）を作製した。
【００５７】
次いで、図９（ｂ）に示す工程において、ウォータージェット装置により高圧の純水を貼り合わせた基板の貼り合わせ界面付近に打ち込んで、１層目の多孔質シリコン９０２ａと２層目の多孔質シリコン層９０２ｂとの界面で分割した。これは多孔質層の構造が急激に変化した部分に応力が発生し、ウォータージェットの外部圧力により、その応力面に沿ってへき開性分離が起こったものである。この結果、基板部分（シード基板）９０１が分離され、多孔質シリコン層９０２ａが表面に露出した基板が得られた。
【００５８】
次いで、基板９２０の多孔質シリコン層９０２ａの表面をＳＥＭで観察した。図１０において、左側にはＳＥＭ像が示されており、右側には孔の部分（黒領域）と孔以外の部分（白領域）とを分離するためにＳＥＭ像を画像処理により２値化した画像が示されている。この２値化画像を画像処理ソフトを用いて処理し、平均孔径と平均孔間隔を求めた。計算結果より、多孔質シリコン層９０２ａの構造は、平均孔径が５ｎｍ、平均孔間隔が２０ｎｍであることが分かった。
【００５９】
この構造は第１実施例と同じものなので、第１実施例と同じ条件を繰り返し、多孔質シリコン層９０２ａを選択的に除去した。
【００６０】
（第３実施例）
ここでは、本発明の多孔質部の選択エッチング方法を応用した第３実施例としてのトレンチの形成例を説明する。
【００６１】
図１１は、本発明の第３実施例のトレンチ形成方法を示す図である。まず、図１１（ａ）において比抵抗１３ｍΩｃｍのＰ型８インチ基板１１０１を用意し、その上にプラズマＣＶＤでシリコン窒化膜１１０２を５００ｎｍ堆積した。更にレジストを用いたフォトプロセスにより、シリコン窒化膜１１０２に開口部１１０３を形成した。この基板に対して、図６に示す陽極化成装置６００を用いて、第１実施例と同様の条件で陽極化成を行なった。その結果、シリコン窒化膜１１０２をマスクとして、図１１（ｂ）に示すように、開口部１１０３が形成された領域にのみ多孔質シリコン１１０４が１２μｍの深さまで形成された。この多孔質シリコン１１０４の部分をＳＥＭで観察し更に画像処理を行なった結果、平均孔径は３ｎｍ、平均孔間隔は２０ｎｍであることが分かった。
【００６２】
次いで、シリコン窒化膜１１０２を残したままで、この基板を図１２に示すエッチング装置にセットした。図１２の選択エッチング装置は、枚葉式のウエハ処理装置であり、ウエハローダー部１２０１、アンローダー部１２０２、ウエハ搬送ロボット１２０３、ウエハエッチング及び洗浄ユニット１２０４、急速昇降温機１２０５を備えている。
【００６３】
エッチング及び洗浄ユニット１２０４は、ウエハを保持して自転させるスピン部１２０４ａと、薬液供給部１２０４ｂを有し、薬液としてフッ化水素酸、オゾン水、純水を処理対象物に供給できるように構成されている。急速昇降温機１２０５は、ランプ加熱式のチャンバー１２０５ａとＳｉＣのウェハートレー（受け皿）１２０５ｂを有し、室温から１０００℃までに約２０秒で処理対象物を加熱することができるように構成されている。急速昇降温機１２０５の最高処理可能温度は１４００℃であり、また、チャンバー１２０５ａ内に酸素ガスを導入できるように構成されている。
【００６４】
図１１（ｂ）に模式的に示す多孔質シリコン部１１０４を有する基板１１０１は、まず、図１２に示す選択エッチング装置のエッチング及び洗浄ユニット１２０４に搬送された。そして、洗浄ユニット１２０４において、基板に対して２０ｐｐｍの濃度のオゾン水を３０秒、続いて１．５％フッ化水素溶液を３０秒吹き付ける工程を１サイクルとする処理が２サイクル実施された。最後に、洗浄ユニット１２０４において、基板は、純水で９０秒間洗浄され、スピン乾燥された。ここで、２０ｐｐｍのオゾン水で洗浄することにより、多孔質シリコンの内壁表面は約０．７５ｎｍ（直径に換算して２×約０．７５ｎｍ＝約１．５ｎｍ）だけ酸化される。また、この酸化によって形成された酸化膜は、１．５％フッ化水素溶液によってエッチングされる。したがって、この酸化とエッチングを２サイクル繰り返したことにより、平均孔径は３ｎｍ拡大し６ｎｍになった。
【００６５】
引き続き、基板１１０１は、急速昇降温機１２０５に搬送され、酸素雰囲気中１０００℃で２０秒間処理された。この際、多孔質シリコン１１０４の孔中に残存する水分も酸化に寄与し、２．５ｎｍ（直径に換算して２×２．５ｎｍ＝５ｎｍ）の酸化膜が多孔質シリコンの壁に形成された。
【００６６】
そして、再び基板１１０１は、エッチング及び洗浄ユニット１２０４に搬送され、フッ化水素酸溶液により、形成された酸化膜が除去された。この時点で、多孔質シリコン層１１０４の平均孔径は、１１ｎｍに拡大したことになる。
【００６７】
基板１１０１は、再び急速昇降温機１２０５に移され、今度は１１００℃、４０秒の酸化処理が実施され、約３．５ｎｍ（直径に換算して２×約３．５ｎｍ＝約７ｎｍ）の酸化膜が形成された。次いで、基板１１０１は、エッチング及び洗浄ユニット１２０４において酸化膜が除去された。この時点で、計算上、多孔質の平均孔径は１８ｎｍであり、孔間を隔てる壁が２ｎｍという状態である。したがって、この酸化膜除去工程に引き続きオゾン水とフッ化水素酸溶液を組み合わせた洗浄を行ない、これによって多孔質シリコン層１１０４は全て除去された。最後にマスクとして残っていたシリコン窒化膜１１０２を剥離して、図１１（ｃ）のような深さ１２μｍのトレンチ構造１１０５を形成した。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、表面に部分的に多孔質領域を有する基板の他、表面の全域等の広い領域に多孔質領域を有する基板についても、反りや割れ等を抑えながら該多孔質領域を選択的にエッチングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の選択エッチング方法の典型的な適用対象の構造を模式的に示す図である。
【図２】シリコンの酸化による体積膨張をモデル化した図である。
【図３】多孔質シリコン層の表面における酸化モデルを示す図である。
【図４】図３に示す多孔質シリコン層における酸化膜をエッチングした後の状態を示す図である。
【図５】多孔質層が選択的に除去されるメカニズムを示す模式図である。
【図６】多孔質シリコン層を形成するための陽極化成装置の断面模式図である。
【図７】本発明の第１実施例のシリコン・オン・インシュレーター（ＳＯＩ）基板を作製するプロセスを示す図である。
【図８】多孔質シリコン層の構造を解析するための、ガス吸着法におけるガス吸着等温線を示す図である。
【図９】本発明の第２実施例のシリコン・オン・インシュレーター（ＳＯＩ）基板を作製するプロセスを示す図である。
【図１０】多孔質の構造を解析するための、ＳＥＭ像（左側）とそれを画像処理した結果（右側）を示す図である。
【図１１】本発明の第３実施例のトレンチ形成方法を示す図である。
【図１２】多孔質シリコンの選択エッチング装置の概略構成を示す図である。
【図１３】本発明の好適な実施の形態の選択エッチング方法を工程順に示す図である。
【図１】
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【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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