(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板層と、前記基板層上に接着された絶縁層と、さらに前記絶縁層上に形成され且つ回路素子が作り込まれる半導体層と、を有する半導体基板において、
不純物イオンを注入せずに製造された当該半導体基板のサンプルについて測定された前記基板層の表面付近の抵抗率に基づいて不純物イオンの量を決定し、前記絶縁層との界面となる前記基板層の表面に、前記絶縁層を貼り合わせた後に当該表面に偏在することとなるキャリアとは反対の導電型となる不純物イオンを、前記決定した量、注入する製法によって得られた半導体基板であることを特徴とする半導体基板。
【請求項２】
前記基板層は、シリコンからなり、前記絶縁層は、酸化シリコンからなり、前記半導体層は、シリコンからなることを特徴とする請求項１記載の半導体基板。
【請求項３】
前記基板層は、ｐ型シリコンからなることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体基板。
【請求項４】
基板層と、絶縁層と、回路素子が作り込まれる半導体層と、を有し、前記基板層上に前記絶縁層を接着し、さらに前記絶縁層上に前記半導体層を形成する半導体基板の製造方法において、
不純物イオンを注入せずに製造された前記半導体基板のサンプルについて測定された前記基板層の表面付近の抵抗率に基づいて不純物イオンの量を決定し、前記絶縁層との界面となる前記基板層の表面に、前記絶縁層を貼り合わせた後に当該表面に偏在することとなるキャリアとは反対の導電型となる不純物イオンを、前記決定した量、注入することを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項５】
前記不純物イオンを、イオン注入法によって注入することを特徴とする請求項４記載の半導体基板の製造方法。
【請求項６】
前記不純物イオンを、拡散法によって注入することを特徴とする請求項４記載の半導体基板の製造方法。
【請求項７】
前記絶縁層との界面となる前記基板層の表面のうち、前記半導体層の高周波回路が作り込まれる部分の直下に、前記不純物イオンを注入することを特徴とする請求項４、５、又は６記載の半導体基板の製造方法。
【請求項８】
基板層と、前記基板層上に接着された絶縁層と、さらに前記絶縁層上に形成され且つ回路素子が作り込まれる半導体層と、を有し、前記半導体層に集積回路が形成された半導体装置において、
不純物イオンを注入せずに製造された当該半導体装置のサンプルについて測定された前記基板層の表面付近の抵抗率に基づいて不純物イオンの量を決定し、前記絶縁層との界面となる前記基板層の表面に、前記絶縁層を貼り合わせた後に当該表面に偏在することとなるキャリアとは反対の導電型となる不純物イオンを、前記決定した量、注入する製法によって得られた半導体装置であることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
前記集積回路内で取り扱う信号の最大の周波数が、少なくとも１００［ＭＨｚ］であることを特徴とする請求項８記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、基板層の表面に被着した絶縁層上に半導体層を有するＳＯＩ（Silicon On Insulator）構造を有する半導体基板およびその製造方法、並びにその基板上に形成された半導体装置に係り、特に、高周波信号の損失が少なく、回路中での高周波信号の漏洩が少ない高周波回路を安価に形成することができる半導体基板およびその製造方法、並びにその基板上に形成された半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話などの移動体通信では、数１００［ＭＨｚ］以上の高周波信号を取り扱う。このため、その内部の集積回路には、ガリウム砒素や高性能のシリコンバイポーラプロセスによる、高周波に適した半導体素子が使われてきた。さらに、近年では、これまで単体の素子から構成されていた高周波回路の集積化が検討されている。こうした高周波集積回路には、主としてガリウム砒素を基板層とした電界効果型トランジスタ（以下、ＭＥＳＦＥＴという。）を使ったものと、シリコンを基板層としたバイポーラトランジスタを使ったものと、がある。
【０００３】
しかし、ガリウム砒素を基板層として使った高周波集積回路は、高周波には適するものの、安定した製造プロセスの確立が困難であり、コストが高くなるという欠点があった。
【０００４】
一方、バイポーラプロセスを使った高周波集積回路では、シリコンからなる基板層を半絶縁性にできないことから、基板上に形成されるトランジスタと基板層とを、ｐｎ接合間の空乏層によって電気的に分離している。このため、トランジスタや配線の下部に寄生容量が生じ易く、１００［ＭＨｚ］以上の高周波信号を取り扱うと、低周波では問題とならないような小さな寄生容量によって、高周波信号の損失や漏洩が発生するという欠点があった。
【０００５】
そこで、上記のような問題を解決するために、基板層と、集積回路を形成するための半導体層と、を酸化シリコンからなる絶縁層で完全に絶縁したＳＯＩ基板を使用し、金属−酸化膜−半導体電界効果型トランジスタ（以下、ＭＯＳＦＥＴという。）を集積化した高周波回路が検討され始めた。その代表的なものは、基板層としてシリコンを使用したＳＯＩ基板である。
【０００６】
なお、このようなＳＯＩ基板では、基板層として高抵抗率のシリコンを使用した方が高周波信号の損失が少なく、集積回路形成に適していることは既に知られた事実であり、いくつかの研究報告がある（参考文献：Proceeding 1996 IEEE International SOI Conference 、130 頁他）。ここで、高抵抗率とは、通常のシリコンが１０［Ω・ｃｍ］程度であるのに対して十分に高い抵抗率のことであり、具体的には、１［ｋΩ・ｃｍ］程度以上のことを指す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＳＯＩ基板においても、ガリウム砒素等を使ったものに比して高周波信号の損失や漏洩量を低減することができるものの、依然として高周波信号の損失や漏洩の発生がある。
【０００８】
そこで、本発明は、このような従来の問題を解決することを課題としており、高周波信号の損失が少なく、回路中での高周波信号の漏洩が少ない高周波回路を安価に形成することができる半導体基板およびその製造方法、並びにその基板上に形成された半導体装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、鋭意検討を重ねた結果、上記高周波信号の損失等を招くという不具合には、ＳＯＩ基板に用いられる基板層全体の抵抗率ではなく、その基板層の表面付近の局所的な抵抗率が重要であることを見出した。すなわち、従来のＳＯＩ基板に用いられていた基板層の抵抗率は、それに絶縁層を貼り合わせる前には、そのいずれの領域においても均一であり、かつ高い値を示すものであった。このため、上記のような高抵抗率のシリコンを基板層として使用したほうが高周波信号の損失等が少ないという研究報告に従って、そのような高抵抗率の基板層を用いてＳＯＩ基板を製造していたのである。しかし、基板層上に絶縁層を貼り合わせると、その貼り合わせ工程における熱負荷の影響により、絶縁層との界面となる基板層の表面付近にキャリアが偏在するため、完成時の基板層の抵抗率は、全体としては絶縁層を貼り合わせる前と変わらないが、局所的には、その表面付近で大幅に低下（数Ω・ｃｍ）していたのである。そして、本発明者等が、その表面付近での抵抗率の低下が高周波信号の損失等を招く要因になっていることを解明したのであり、また、具体的に、基板層の表面をどの程度の抵抗率とすれば現実問題として高周波信号の損失等を少なくすることができるかについても、結論を得たのである。
【００１０】
このような結論に基づき、発明１の半導体基板は、基板層と、前記基板層上に接着された絶縁層と、さらに前記絶縁層上に形成されかつ回路素子が作り込まれる半導体層と、を有する半導体基板において、前記基板層の前記絶縁層との界面から１０［μｍ］までの表層領域は、１００［Ω・ｃｍ］以上の抵抗率を有し、前記基板層の前記表層領域よりもさらに深い領域は、１［ｋΩ・ｃｍ］以上の抵抗率を有する。
【００１１】
また、発明２の半導体基板は、発明１の半導体基板において、前記基板層は、シリコンからなり、前記絶縁層は、酸化シリコンからなり、前記半導体層は、シリコンからなる。
【００１２】
さらに、発明３の半導体基板は、発明１または２の半導体基板において、前記基板層は、ｐ型シリコンからなる。
このような構成であれば、絶縁層を貼り合わせた後は、ｎ型シリコンからなる基板層に比して、絶縁層との界面となる基板層の表面付近にｎ型のキャリアが偏在するのが低減される。
【００１３】
さらに、発明４の半導体基板は、基板層と、前記基板層上に接着された絶縁層と、さらに前記絶縁層上に形成されかつ回路素子が作り込まれる半導体層と、を有する半導体基板において、前記絶縁層の厚さが１［μｍ］以上、２［μｍ］以下である。
【００１４】
一般に、絶縁層の厚さは、１［μｍ］〜５［μｍ］であればよいが、半導体層に高周波回路を形成する場合は、高周波信号の損失を低減するために、１［μｍ］〜２［μｍ］であることが好ましい。
【００１５】
すなわち、絶縁層をはさんだ基板層と半導体層との間の寄生容量Ｃは、下式（１）のようになる。ここで、εoxは、絶縁層の比誘電率であり、ε0 は、真空中の誘電率であり、ｔoxは、絶縁層の厚さである。したがって、半導体層に高周波回路を形成する場合は、絶縁層がある程度の厚みを有する必要がある。特に、絶縁層がシリコン酸化膜の場合は、厚すぎると却って熱放散が妨げられる。
【００１６】
Ｃ＝εox×ε0／ｔox                                …（１）
一方、発明５の半導体基板の製造方法は、基板層と、絶縁層と、回路素子が作り込まれる半導体層と、を有し、前記基板層上に前記絶縁層を接着し、さらに前記絶縁層上に前記半導体層を形成する半導体基板の製造方法において、前記絶縁層との界面となる前記基板層の表面に、前記絶縁層を貼り合わせた後に当該表面に偏在することとなるキャリアとは反対の導電型となる不純物イオンを注入する。
【００１７】
このような方法において、絶縁層との界面となる基板層の表面に、絶縁層を貼り合わせた時にその表面に偏在すると予測されるキャリアとは反対の導電型となる不純物イオンを注入すると、絶縁層を貼り合わせる工程における熱負荷の影響を受けても、注入した不純物イオンにより、絶縁層との界面となる基板層の表面付近に低抵抗層が形成されにくくなる。
【００１８】
この場合は、特に、絶縁層を貼り合わせる前に、それぞれのプロセスで基板層の表面に偏在する不純物イオンを測定しておき、その不純物イオンと反対の導電型となる不純物イオンを基板層の表面に注入するとよい。例えば、基板層の表面にｎ型のキャリアが偏在するようなプロセスでは、ｐ型の不純物イオンを基板層の表面に注入する。
【００１９】
なお、不純物イオンを注入するときは、基板層上に絶縁層を貼り合わせる前であっても、後であってもよい。絶縁層を貼り合わせた後である場合は、例えば、イオン注入法により、不純物イオンを注入する。
【００２０】
また、発明６の半導体基板の製造方法は、発明５の半導体基板の製造方法において、前記不純物イオンを、イオン注入法によって注入する。
【００２１】
さらに、発明７の半導体基板の製造方法は、発明５の半導体基板の製造方法において、前記不純物イオンを、拡散法によって注入する。
【００２２】
さらに、発明８の半導体基板の製造方法は、発明５、６、または７の半導体基板の製造方法において、前記絶縁層との界面となる前記基板層の表面のうち、前記半導体層の高周波回路が作り込まれる部分の直下に、前記不純物イオンを注入する。
【００２３】
一方、発明９の半導体装置は、基板層と、前記基板層上に接着された絶縁層と、さらに前記絶縁層上に形成されかつ回路素子が作り込まれる半導体層と、を有し、前記半導体層に集積回路が形成された半導体装置において、前記基板層の前記絶縁層との界面から１０［μｍ］までの表層領域は、１００［Ω・ｃｍ］の抵抗率を有し、前記基板層の前記表層領域よりもさらに深い領域は、１［ｋΩ・ｃｍ］以上の抵抗率を有する。
【００２４】
また、発明１０の半導体装置は、発明９の半導体装置において、前記集積回路内で取り扱う信号の最大の周波数が、少なくとも１００［ＭＨｚ］である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１〜図５は、本発明に係る半導体基板の断面図であり、図６は、基板層の表面からの距離に対する抵抗率の変化を示す濃度プロファイルである。
【００２６】
本発明に係るＳＯＩ構造を有する半導体基板１は、図５に示すように、ｐ型シリコン（Ｓｉ）からなる基板層１０上に、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からなる絶縁層１２を接着し、さらに絶縁層１２上に、シリコン（Ｓｉ）からなる半導体層１４を形成して構成されており、基板層１０の抵抗率は、図６に示すように、絶縁層１２との界面付近で５００［Ω・ｃｍ］程度となっている。
【００２７】
一方、従来のＳＯＩ基板は、同様にして、シリコンからなる基板層上に、酸化シリコンからなる絶縁層を接着し、さらに絶縁層上に、シリコンからなる半導体層を形成して構成されているが、基板層の抵抗率は、図６に示すように、界面付近で５０［Ω・ｃｍ］程度となっている。従来のＳＯＩ基板においては、基板層上に絶縁層を貼り合わせると、その貼り合わせ工程における熱負荷の影響により、絶縁層との界面となる基板層の表面付近にキャリアが偏在するため、完成時の基板層の抵抗率は、全体としては絶縁層を貼り合わせる前と変わらないが、局所的には、このようにその表面付近で大幅に低下する。
【００２８】
そこで、本発明に係る半導体基板１は、従来のＳＯＩ基板に比して、界面付近に高抵抗層を有しているが、次に、その製造方法について説明する。
まず、図１に示すように、１［ｋΩ・ｃｍ］以上の抵抗率を有するｐ型シリコンを基板層１０として用い、図２（ａ）に示すように、絶縁層１２との界面となる基板層１０の表面に、イオン注入法により、あらかじめ適当な不純物イオンを注入する。すると、基板層１０の抵抗率は、図２（ｂ）に示すように、その表面付近で高くなる。つまり、基板層１０上に絶縁層１２を貼り合わせる際に、その貼り合わせ工程における熱負荷の影響を受けると、基板層１０の表面に付着した不純物イオンが活性化して基板層１０の表面付近の抵抗率が低下するので、その低下分を相殺するように表面付近をあらかじめ高抵抗としておくのである。なお、注入する不純物イオンの種類や量については、後段で詳述する。
【００２９】
次いで、基板層１０上に貼り合わせるための絶縁層１２を形成する。具体的には、図３に示すように、酸化雰囲気中において、半導体層１４の表面を加熱して絶縁層１２としての酸化膜を形成する。なお、絶縁層１２の厚さは、０．１［μｍ］〜５［μｍ］が適当であるが、半導体層１４に高周波回路を形成する場合は、高周波信号の損失を低減するために、１［μｍ］〜２［μｍ］が好ましい。
【００３０】
次いで、図４（ａ）に示すように、貼り合わせ法により、半導体層１４上に形成した絶縁層１２を基板層１０上に貼り合わせる。この貼り合わせ工程においては、絶縁層１２と基板層１０との界面の接着強度を増すために、１１８０［℃］で熱処理を行うが、このとき、酸化雰囲気中において基板層１０の表面に付着した不純物イオンが活性化することにより、表面付近にキャリアが偏在し、基板層１０の抵抗率は、図４（ｂ）に示すように、界面付近で低下する。
【００３１】
次いで、図５に示すように、薄膜化処理により、半導体層１４を０．１［μｍ］の厚さにする。具体的には、まず、機械研削および機械化学研磨により、半導体層１４の厚さを１．０［μｍ］〜５．０［μｍ］程度にし、次いで、プラズマエッチング法により、０．１［μｍ］にする。なお、半導体層１４の厚さは、ＳＯＩ基板の特性を活かすために、０．１［μｍ］〜２［μｍ］が好ましい。
【００３２】
次に、絶縁層１２を貼り合わせる前に基板層１０の表面に注入する不純物イオンの種類と量について説明する。図７は、不純物イオンを注入する場合を説明するための図であり、図８は、抵抗率と不純物イオンの濃度との関係を示す図である。
【００３３】
まず、貼り合わせ工程において基板層１０の表面付近にキャリアが偏在するのは、前述の通りであるが、このキャリアの偏在による抵抗率の低下分を相殺するには、酸化雰囲気中において基板層１０の表面に付着する不純物イオンと反対の導電型となる不純物イオンを基板層の表面に注入する。しかし、基板層１０上に絶縁層１２を貼り合わせる前では、酸化雰囲気中において付着する不純物イオンの種類は、特定できない。そこで、不純物イオンを注入せずに、数枚のサンプルを試作し、その基板層１０の表面付近の抵抗率を測定することにより、酸化雰囲気中において付着する不純物イオンの種類を特定するとともに、注入すべき不純物イオンの量を決定する。ここで、測定した抵抗率と付着している不純物イオンの濃度との関係は、図８に示すようになる。
【００３４】
例えば、酸化雰囲気中において、ｎ型の不純物イオンとしてリン（Ｐ）が基板層１０の表面に付着する場合、不純物イオンを注入せずに貼り合わせ工程を経ると、基板層１０の抵抗率は、図７（ａ）左に示すように、界面付近で急激に低下する。したがって、このような場合は、反対の導電型となるｐ型の不純物イオンとしてボロン（Ｂ）を基板層１０の表面に注入すると、貼り合わせ工程を経る前の基板層１０の抵抗率は、図７（ａ）右に示すように、界面付近で１［ｋΩ・ｃｍ］よりもやや高くなり、貼り合わせ工程を経た後では、表面に注入したボロンと表面に偏在するリンとが相殺され、図６に示すようになる。
【００３５】
具体的には、不純物イオンを注入せずに貼り合わせ工程を経た後の基板層１０の抵抗率を測定した結果、例えば、図８に示す関係から、付着した不純物イオンがｎ型であり、その濃度が２×１０14［ｃｍ-3］であるときは、基板層１０の表面の濃度が２×１０14［ｃｍ-3］となるように、加速電圧５０［ｋｅＶ］でボロンを表面全体に均一に注入する。
【００３６】
また例えば、酸化雰囲気中において、ｐ型の不純物イオンとしてボロンが基板層１０の表面に付着する場合、不純物イオンを注入せずに貼り合わせ工程を経ると、基板層１０の抵抗率は、図７（ｂ）左に示すように、界面付近で急激に低下する。したがって、このような場合は、反対の導電型となるｎ型の不純物イオンとしてリンを基板層１０の表面に注入すると、貼り合わせ工程を経る前の基板層１０の抵抗率は、図７（ｂ）右に示すように、界面付近で１［ｋΩ・ｃｍ］よりもやや高くなり、貼り合わせ工程を経た後では、表面に注入したリンと表面に偏在するボロンとが相殺され、図６に示すようになる。
【００３７】
具体的には、不純物イオンを注入せずに貼り合わせ工程を経た後の基板層１０の抵抗率を測定した結果、例えば、図８に示す関係から、付着した不純物イオンがｐ型であり、その濃度が４×１０14［ｃｍ-3］であるときは、基板層１０の表面の濃度が４×１０14［ｃｍ-3］となるように、加速電圧５０［ｋｅＶ］でリンを表面全体に均一に注入する。
【００３８】
次に、基板層１０としてｎ型シリコンを用いて半導体基板１を構成した場合において、基板層１０の表面に注入する不純物イオンの種類と量について説明する。図９は、不純物イオンを注入する場合を説明するための図である。なお、製造方法は上記同様であるので、説明を省略する。
【００３９】
例えば、酸化雰囲気中において、ｐ型の不純物イオンとしてボロンが基板層１０の表面に付着する場合、不純物イオンを注入せずに貼り合わせ工程を経ると、基板層１０の抵抗率は、図９（ａ）左に示すように、界面付近で急激に低下する。したがって、このような場合は、反対の導電型となるｎ型の不純物イオンとしてリンを基板層１０の表面に注入すると、貼り合わせ工程を経る前の基板層１０の抵抗率は、図９（ａ）右に示すように、界面付近で１［ｋΩ・ｃｍ］よりもやや高くなり、貼り合わせ工程を経た後では、表面に注入したリンと表面に偏在するボロンとが相殺され、図６に示すようになる。
【００４０】
具体的には、不純物イオンを注入せずに貼り合わせ工程を経た後の基板層１０の抵抗率を測定した結果、例えば、図８に示す関係から、付着した不純物イオンがｐ型であり、その濃度が２×１０14［ｃｍ-3］であるときは、基板層１０の表面の濃度が２×１０14［ｃｍ-3］となるように、加速電圧５０［ｋｅＶ］でリンを表面全体に均一に注入する。
【００４１】
また例えば、酸化雰囲気中において、ｎ型の不純物イオンとしてリンが基板層１０の表面に付着する場合、不純物イオンを注入せずに貼り合わせ工程を経ると、基板層１０の抵抗率は、図９（ｂ）左に示すように、界面付近で急激に低下する。したがって、このような場合は、反対の導電型となるｐ型の不純物イオンとしてボロンを基板層１０の表面に注入すると、貼り合わせ工程を経る前の基板層１０の抵抗率は、図９（ｂ）右に示すように、界面付近で１［ｋΩ・ｃｍ］よりもやや高くなり、貼り合わせ工程を経た後では、表面に注入したボロンと表面に偏在するリンとが相殺され、図６に示すようになる。
【００４２】
具体的には、不純物イオンを注入せずに貼り合わせ工程を経た後の基板層１０の抵抗率を測定した結果、例えば、図８に示す関係から、付着した不純物イオンがｎ型であり、その濃度が４×１０14［ｃｍ-3］であるときは、基板層１０の表面の濃度が４×１０14［ｃｍ-3］となるように、加速電圧５０［ｋｅＶ］でボロンを表面全体に均一に注入する。
【００４３】
なお、このように基板層１０としてｎ型シリコンおよびｐ型シリコンを用いてそれぞれ半導体基板１を製造したが、一般に、酸化雰囲気中において基板層１０の表面に付着する不純物イオンは、リンの場合が多く、表面にｎ型の不純物イオンが偏在しやすいので、基板層１０としては、ｐ型シリコンを用いたほうが好ましい。
【００４４】
次に、このように製造された半導体基板１に、高周波集積回路を形成した場合について、従来のＳＯＩ基板に同様の回路を形成した場合と比較して実施例を説明する。図１０は、高周波変調器の構成を示す図である。
【００４５】
この高周波変調器は、図１０に示すように、高周波信号を入力する移相器１００，１１０と、中間周波信号を入力する移相器１２０，１３０と、移相器１００，１２０の出力信号を入力する乗算器２００と、移相器１１０，１３０の出力信号を入力する乗算器２１０と、乗算器２００，２１０の出力信号を入力する加算器３００と、で構成されている。
【００４６】
まず、この高周波変調器を、本発明に係る半導体基板１に形成してみたところ、絶縁層１２との界面となる基板層１０の表面では、界面から５［μｍ］までの領域で抵抗率が３００［Ω・ｃｍ］となった。一方、同様にしてこの高周波変調器を、従来のＳＯＩ基板に形成してみたところ、絶縁層との界面となる基板層の表面では、抵抗率が５［Ω・ｃｍ］になっているところもあった。
【００４７】
そこで、高周波信号として、周波数１［ＧＨｚ］、強度−１０［ｄＢｍ］の信号を用いるとともに、中間周波信号として、周波数５０［ＭＨｚ］、強度−５［ｄＢｍ］の信号を用いて、高周波変調器の特性をそれぞれ測定した。
【００４８】
すると、本発明に係る半導体基板１において、基板層１０を０［Ｖ］にした状態での出力信号の強度は、設計値が０［ｄＢｍ］であるのに対して、０［ｄＢｍ］となり、設計値通りの出力を得ることができた。これに対して、従来のＳＯＩ基板において、同様にして、基板層を０［Ｖ］にした状態での出力信号の強度は、設計値が０［ｄＢｍ］であるのに対して、約４０［ｄＢｍ］も低いものとなった。
【００４９】
このようにして、基板層１０の絶縁層１２との界面から１０［μｍ］までの表層領域は、１００［Ω・ｃｍ］以上の抵抗率を有し、基板層１０のその表層領域よりもさらに深い領域は、１［ｋΩ・ｃｍ］以上の抵抗率を有しているから、半導体層１４に高周波回路を形成したときは、従来のＳＯＩ基板に比して、高周波信号の損失を低減することができるとともに、高周波回路中での信号の漏洩量を低減することができる。
【００５０】
また、ガリウム砒素を用いたものに比して、安定した製造プロセスの確立が容易であり、したがって半導体基板１を安価に製造することができる。
また、基板層１０は、シリコンからなり、絶縁層１２は、酸化シリコンからなり、半導体層１４は、シリコンからなっているので、製造コストを比較的安価にすることができるとともに、通常のシリコンプロセスで加工することができるので、従来の設備を流用することができる。
【００５１】
さらに、絶縁層１２の厚さを、１［μｍ］以上、２［μｍ］以下にしたから、高周波信号の損失をさらに低減することができるとともに、高周波回路中での信号の漏洩量をさらに低減することができる。
【００５２】
さらに、基板層１０は、ｐ型シリコンからなっているので、多くのプロセスでは、絶縁層１２との界面となる基板層１０の表面付近にｎ型のキャリアの偏在を低減することができ、高抵抗層が形成されやすくなる。
【００５３】
一方、基板層１０上に絶縁層１２を貼り合わせる前に、絶縁層１２との界面となる基板層１０の表面に不純物イオンを注入したから、絶縁層１２との界面となる基板層１０の表面付近に高抵抗層が形成されるので、半導体層１４に高周波回路を形成したときは、従来のＳＯＩ基板に比して、高周波信号の損失を低減することができるとともに、高周波回路中での信号の漏洩量を低減することができる。
【００５４】
また、イオン注入法により、絶縁層１２との界面となる基板層１０の表面に不純物イオンを注入したから、効果的に不純物イオンを注入することができる。
なお、上記実施の形態においては、基板層１０として、ｐ型シリコンおよびｎ型シリコンを用いたが、これに限らず、例えば、ゲルマニウム（Ｇｅ）やシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）を用いてもよい。
【００５５】
また、上記実施の形態においては、絶縁層１２として、酸化シリコンを用いたが、これに限らず、基板層１０上に平坦な膜を形成することが可能なものであれば、例えば、酸化アルミやサファイヤを用いてもよい。
【００５６】
さらに、上記実施の形態においては、半導体層１４として、シリコンを用いたが、これに限らず、シリコンに何らかの不純物イオンを注入したものや、シリコンとその他の半導体材料との混晶（例えば、シリコンゲルマニウム）を用いてもよい。
【００５７】
さらに、上記実施の形態においては、イオン注入法により、絶縁層１２との界面となる基板層１０の表面に不純物イオンを注入したが、これに限らず、拡散法により、不純物イオンを注入してもよい。このような方法であれば、イオン注入法と同様、効果的に不純物イオンを注入することができる。
【００５８】
さらに、上記実施の形態においては、基板層１０上に絶縁層１２を貼り合わせる前に、絶縁層１２との界面となる基板層１０の表面に不純物イオンを注入したが、これに限らず、絶縁層１２を貼り合わせた後に、絶縁層１２との界面となる基板層１０の表面に不純物イオンを注入してもよい。この場合は、注入する不純物イオンが絶縁層１２を貫通して基板層１０の表面に到達するように、加速電圧を調整する。
【００５９】
さらに、上記実施の形態においては、半導体層１４上に絶縁層１２を形成する方法として、酸化雰囲気中において、半導体層１４の表面を加熱したが、これに限らず、通常の酸化膜形成方法を用いればよく、例えば、イオン注入法により、酸素イオンを注入してもよい。
【００６０】
さらに、上記実施の形態においては、絶縁層１２との界面となる基板層１０の表面全体に均一に不純物イオンを注入したが、これに限らず、図１１に示すように、絶縁層１２との界面となる基板層１０の表面のうち、半導体層１４の高周波回路が作り込まれる部分の直下にのみ、不純物イオンを注入してもよい。具体的には、絶縁層１２との界面となる基板層１０の表面のうち、半導体層１４の高周波回路が作り込まれる部分の直下以外の部分がマスクされるように、基板層１０の表面にマスクを形成し、次いで、基板層１０の表面全体に均一に不純物イオンを注入し、その後、形成したマスクを除去する。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、発明１ないし８の半導体基板およびその製造方法によれば、半導体層に高周波回路を形成したときは、従来のＳＯＩ基板に比して、高周波信号の損失を低減することができるとともに、高周波回路中での信号の漏洩量を低減することができ、しかも安価に製造することができるという効果が得られる。
【００６２】
また、発明２の半導体基板によれば、製造コストを比較的安価にすることができるとともに、通常のシリコンプロセスで加工することができるので、従来の設備を流用することができるという効果も得られる。
【００６３】
さらに、発明３の半導体基板によれば、絶縁層との界面となる基板層の表面付近にｎ型のキャリアの偏在を低減することができ、高抵抗層が形成されやすくなるという効果も得られる。
【００６４】
さらに、発明４の半導体基板によれば、発明１、２、または３の半導体基板に比して、半導体層に高周波回路を形成したときは、高周波信号の損失をさらに低減することができるとともに、高周波回路中での信号の漏洩量をさらに低減することができるという効果も得られる。
【００６５】
一方、発明９または１０の半導体装置によれば、従来に比して、高周波信号の損失を低減することができるとともに、集積回路中での信号の漏洩量を低減することができ、しかも安価に製造することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体基板１の製造方法を説明するための半導体基板１の断面図である。
【図２】半導体基板１の製造方法を説明するための半導体基板１の断面図である。
【図３】半導体基板１の製造方法を説明するための半導体基板１の断面図である。
【図４】半導体基板１の製造方法を説明するための半導体基板１の断面図である。
【図５】半導体基板１の製造方法を説明するための半導体基板１の断面図である。
【図６】絶縁層との界面となる基板層の表面からの距離に対する抵抗率の変化を示す濃度プロファイルである。
【図７】不純物イオンを注入する場合を説明するための図である。
【図８】抵抗率と不純物イオンの濃度との関係を示す図である。
【図９】不純物イオンを注入する場合を説明するための図である。
【図１０】高周波変調器の構成を示す図である。
【図１１】選択的に不純物イオンを注入する場合を説明するための図である。
【符号の説明】
１                  半導体基板
１０                基板層
１２                絶縁層
１４                半導体層
１００〜１３０      移相器
２００，２１０      乗算器
３００              加算器
【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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