異種材料の積層基板の製造方法
【課題】サファイア基板等の単結晶の支持基板に、直接単結晶シリコン層等の単結晶層を形成するときに、結晶欠陥の形成を防止する。
【解決手段】異種材料の積層基板の製造方法が、非晶質相構造をとることが可能な材料で形成された単結晶の種基板の一の面に親水化処理により第１の水酸基膜を形成する工程と、種基板とは異なる材料で形成された単結晶の支持基板の一の面に種基板と同一の材料で非晶質層を形成する工程と、この非晶質層上に親水化処理により第２の水酸基膜を形成する工程と、親水化処理をした前記非晶質層を形成した前記支持基板と、親水化処理をした前記種基板とを押圧して接合する工程と、固相エピタキシャル成長法により単結晶層を形成する工程と、種基板を接合界面を含めて除去し、単結晶層を露出させる工程とを備える。
【解決手段】異種材料の積層基板の製造方法が、非晶質相構造をとることが可能な材料で形成された単結晶の種基板の一の面に親水化処理により第１の水酸基膜を形成する工程と、種基板とは異なる材料で形成された単結晶の支持基板の一の面に種基板と同一の材料で非晶質層を形成する工程と、この非晶質層上に親水化処理により第２の水酸基膜を形成する工程と、親水化処理をした前記非晶質層を形成した前記支持基板と、親水化処理をした前記種基板とを押圧して接合する工程と、固相エピタキシャル成長法により単結晶層を形成する工程と、種基板を接合界面を含めて除去し、単結晶層を露出させる工程とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶の支持基板上に、直接異種材料の単結晶層を積層した積層基板の製造方法に関し、特に半導体集積回路やフォトダイオード等の電子および光デバイスの製造に用いるサファイア基板上に異種材料である単結晶シリコン層を形成したＳＯＳ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｓａｐｐｈｉｒｅ）構造等の異種材料の積層基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
異種材料を積層した基板の一種に、半導体装置の製造に用いられるＳＯＳ構造の積層基板がある。
ＳＯＳ構造の積層基板は、サファイア基板に単結晶シリコン層を積層して形成され、そのサファイア基板が非常に優れた絶縁性を有しているため、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）素子等の半導体素子を形成した場合に、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造の積層基板に形成された半導体素子に比べて電流リークを抑制することが可能になり、半導体装置の電気特性を改善する積層基板として注目されている。
【０００３】
このような、ＳＯＳ構造の積層基板を製造する場合に、サファイア基板上に直接エピタキシャル成長法により単結晶シリコン層を形成すると、サファイア基板と単結晶シリコン層との格子定数や熱膨張係数の相違に起因して、単結晶シリコン層に結晶欠陥が生じやすく、単結晶シリコン層に形成した半導体素子の電気特性を悪化させるという問題がある。
このため、サファイア基板と単結晶シリコンからなるシリコン基板とにそれぞれ２酸化珪素（ＳｉＯ２）からなるシリコン酸化膜を形成し、これらのシリコン酸化膜同士を合わせ、シリコン酸化膜の比較的低い融点を利用してサファイア基板とシリコン基板とをシリコン酸化膜を介して接合し、シリコン酸化膜をバッファ層として格子定数や熱膨張係数の相違に起因する応力により誘発される結晶欠陥を軽減しているものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
従来、サファイア基板に単結晶シリコン層を直接形成する場合に、第１ステップとしてＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により反応管中にシリコン（Ｓｉ）の供給源としてモノシラン（ＳｉＨ４）を、キャリアガスとして水素（Ｈ２）を導入し、反応管の圧力を大気圧に保ちながら基板温度を９５５℃に設定して（１−１０２）Ｒ面のサファイア基板上に、０．３３μｍ／分程度の成長速度で（１００）結晶面を有する単結晶シリコン膜を０．２μｍ厚に成膜し、第２ステップとして形成した単結晶シリコン膜に、室温で１３０ＫｅＶ、ドーズ量１０×１０１５／ｃｍ２でシリコンイオン（Ｓｉ＋）を注入して単結晶シリコンを一旦非晶質化させ、第３ステップとして水素雰囲気中、温度９６０℃で２時間のアニール処理を行うことで非晶質化された単結晶シリコン膜のおもて面側に残留した単結晶シリコンを種として非晶質層の固相エピタキシャル成長を行う。このアニールによりおもて面側の単結晶シリコン層５００Å程度エッチングされる。更に水素と塩化水素（ＨＣｌ）の混合ガスを用いて６００〜８００Å程度のエッチングを行った後に、結晶欠陥が低減された基板界面近傍の残っている単結晶シリコン層上に、上記最初のＣＶＤ法と同じ成長速度、基板温度により４５００〜５５００Å程度の追加の単結晶シリコン層を形成し、サファイア基板に形成した単結晶シリコン層の結晶欠陥を低減させている（例えば、非特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００５】
上記の３つのステップの固相エピタキシャル成長法で形成されたサファイア基板上の単結晶シリコン層は、非特許文献１の図２に示されたＲＢＳ（Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）測定結果によれば、ヘリウムイオン散乱カウント数が減少して結晶性が改善されてはいるものの、基板界面の近傍においてはバルクシリコンの状態には達していないことが判る。
【０００６】
このことは、サファイア基板と単結晶シリコン層との基板界面の近傍での結晶再配列化が十分に進んでいないことが原因と考えられ、単結晶シリコン膜の非晶質化のために注入されたイオンが深さ方向に濃度分布を持つことにより生ずる非晶質化率のムラが、その要因の一つと考えられている。
この深さ方向の非晶質化率のムラを改善するために、上記非特許文献１等と同様にして第３ステップの非晶質層の固相エピタキシャル成長法を行った後に、新たに形成された単結晶シリコン層に第２ステップより比較的低いエネルギでおもて面側を狙ったイオン注入を行い、単結晶シリコン層のおもて面領域を非晶質化し、この非晶質層を基板界面近傍の単結晶シリコンを種にして固相エピタキシャル成長法により単結晶化し、サファイア基板に直接形成した単結晶シリコン層の結晶欠陥を低減させているものもある（例えば、非特許文献２参照。）。
【０００７】
異種材料を直接積層した積層基板を形成する場合の他の方法として、（１００）ガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板および（１００）リン化インジウム（ＩｎＰ）基板を、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）と水（Ｈ２Ｏ）の混合液でエッチングし、フッ化水素酸処理および水洗を行ってそれぞれの基板に水酸基膜を形成し、乾燥後にそれぞれの基板を貼り合わせて水酸基膜同士を密着させ、基板に３０ｇ／ｃｍ２程度の錘を載せ、処理温度４５０〜７００℃の水素雰囲気中で３０分間のアニール処理を行い、ガリウム砒素基板とリン化インジウム基板とを直接貼り合わせているものがある（例えば、非特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開２００３−３１７８１号公報（第４頁段落００１９−００２２、および同頁段落００２７、第３図）
【特許文献２】特開昭５６−１４２６２６号公報（第２頁左上欄９行−左下欄９行、第１図）
【非特許文献１】Ｊｕｎ Ａｍａｎｏ 他１名、「Ａ ｎｏｖｅｌ ｔｈｒｅｅ−ｓｔｅｐ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｌｏｗ−ｄｅｆｅｃｔ−ｄｅｎｓｉｔｙ ｓｉｌｌｉｃｏｎ ｏｎ ｓａｐｐｈｉｒｅ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｉｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ、１９８１年、Ｖｏｒ３９、ｐ．１６３−１６５、図１、図２
【非特許文献２】Ｔ．Ｊ．Ｍａｇｒｅｅ 他２名、「Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｓｉｌｌｉｃｏｎ ｏｎ ｓａｐｐｈｉｒｅ ｂｙ ｓｏｌｉｄ ｐｈａｓｅ ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｒｅｇｒｏｗｔｈ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｏｃｉｅｔｙ、１９８４年、Ａ２ Ｖｏｒ２、ｐ．５６９−５７３、図１、図３
【非特許文献３】和田 浩 他１名、「異種半導体基板の直接接着と光デバイスへの応用」、応用物理、１９９４年、第６３巻、第１号、ｐ．５３−５６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の非特許文献１および特許文献２の技術においては、サファイア基板に形成した単結晶シリコン膜を、イオン注入により一旦非晶質化させ、その後に非晶質化された単結晶シリコン膜のおもて面側に残留した単結晶シリコンを種としてアニール処理により非晶質層を固相エピタキシャル成長によって単結晶化し、新たに形成された単結晶シリコン層のおもて面側をエッチングにより除去した後に、結晶欠陥が低減された単結晶シリコン層上にＣＶＤ法により追加の単結晶シリコン層を形成しているため、結晶欠陥が低減されたといえども、基板界面近傍の単結晶シリコン層には結晶欠陥が含まれており、成長する単結晶シリコン層にも結晶欠陥が形成されるおそれがあるという問題がある。
【０００９】
非特許文献２の技術においては、上記非特許文献１等と同様に固相エピタキシャル成長法により形成された単結晶シリコン層に低いエネルギでイオン注入を行って再度単結晶シリコン層を非晶質化し、基板界面近傍の単結晶シリコンを種にして固相エピタキシャル成長により単結晶シリコン層を形成しているため、種となる基板界面近傍の単結晶シリコン層には結晶欠陥が含まれており、これを種として成長する単結晶シリコンにも結晶欠陥が形成されるおそれがあるという問題がある。
【００１０】
つまり、非特許文献１、２および特許文献１においては、いずれも非晶質化のための注入イオンが、シリコン層内部で分布を持つので、非晶質化率にムラが生じ、固相エピタキシャル成長を行った時に、この非晶質化されていない部分（欠陥を多く含む単結晶）の結晶の再配列が進まないので、欠陥のまま残ることになる。
また、非特許文献１、２および特許文献１の技術においては、いずれの場合も第２ステップにおけるイオン注入は、基板界面近傍を非晶質化するために高いエネルギで行われているため、イオン注入時の相互拡散によりサファイア基板からのアルミニウム（Ａｌ）原子が単結晶シリコン層中に拡散し、リーク電流の増加等による電気特性の悪化が懸念されるという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、サファイア基板等の単結晶の支持基板に、直接単結晶シリコン層等の単結晶層を形成するときに、結晶欠陥を低減すると共に支持基板からの原子の拡散を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するために、異種材料の積層基板の製造方法が、非晶質相構造をとることが可能な材料で形成された単結晶の種基板の一の面に、親水化処理により第１の水酸基膜を形成する工程と、前記種基板とは異なる材料で形成された単結晶の支持基板の一の面に、前記種基板と同一の材料で非晶質層を形成する工程と、該非晶質層上に、親水化処理により第２の水酸基膜を形成する工程と、親水化処理をした前記非晶質層を形成した前記支持基板と、親水化処理をした前記種基板とを接合する工程と、前記種基板を種にし、固相エピタキシャル成長法により、前記非晶質層を単結晶化させて単結晶層を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、前記非晶質層を単結晶化させて単結晶層を形成した後の前記種基板を、前記単結晶層との接合界面を含めて除去し、前記形成した単結晶層を露出させる工程を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
これにより、本発明は、欠陥の少ない良好な単結晶基板を種として、支持基板上に直接形成した非晶質層を固相エピタキシャル成長により単結晶化することが可能になり、支持基板上に直接形成する単結晶層への結晶欠陥の形成を防止することができると共に支持基板からの原子の拡散を防止することができるという効果が得られる。
また、種基板を単結晶層との接合界面を含めて除去するので、接合界面における不純物による界面準位をも除去することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、図面を参照して本発明による異種材料の積層基板の製造方法の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は実施例の積層基板の製造方法を示す説明図である。
本実施例の積層基板は、サファイア基板に異種材料である単結晶シリコン層を直接形成したＳＯＳ構造の積層基板（エピタキシャル成長基板）である。
図１において、１は支持基板としてのサファイア基板であり、単結晶の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなる円盤状の薄板であって、優れた絶縁性を有している。
【００１７】
本実施例のサファイア基板１は、その面方位がＲ面（（１−１０２）結晶面をいう。以下、（１−１０２）Ｒ面と記す。）に加工されている。
２は種基板としてのシリコン基板であり、サファイア基板１とは異種の材料である単結晶シリコンであって、固相エピタキシャル成長における種として機能する。
本実施例のシリコン基板２は、面方位が（１００）結晶面を有し、５０μｍ程度の厚さに加工されている。
【００１８】
以下に、図１を用い、Ｐで示す工程に従って本実施例の積層基板の製造方法について説明する。
Ｐ１、シリコン基板２を、酸系溶液（硫酸、または塩酸（ＨＣｌ）と過酸化水素と水の混合液）に室温で浸漬する親水化処理を行い、シリコン基板２のおもて面に水酸基（ＯＨ−）を吸着させて、最表面を水酸基で終端させた第１の水酸基膜３ａを形成する。
【００１９】
Ｐ２、サファイア基板１のおもて面を清浄化処理し、最表面を酸素（Ｏ）で終端された一様な状態とするために、例えば、温度１０００℃、大気圧下で、流量５ＳＬＭ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｌｉｔｅｒ ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅ）程度の酸素（Ｏ２）を流しながら、サファイア基板１のおもて面の熱クリーニングを行う。
次いで、熱クリーニング後のサファイア基板１のおもて面上にＣＶＤ法により所定の厚さ（例えば３０００Å程度）の非晶質シリコン層４を成膜する。
【００２０】
この場合の成膜条件を、例えば温度５４０℃、圧力０．５Ｔｏｒｒ程度の減圧下で、モノシランの流量１ＳＬＭ程度とすれば、非晶質シリコンの成長速度を２０Å／分程度とすることができる。
Ｐ３、上記工程Ｐ１と同様にして、サファイア基板１上に形成された非晶質シリコン層４のおもて面に、親水化処理により非晶質シリコン層４の最表面を水酸基で終端させた第２の水酸基膜３ｂを形成する。
【００２１】
Ｐ４、シリコン基板２上に形成した第１の水酸基膜３ａと、サファイア基板１の非晶質シリコン層４上に形成した第２の水酸基膜３ｂとを、室温の水素雰囲気中で、錘等を用いて３０ｇ／ｃｍ２の圧力で押圧しながら貼り合わせる。
この第１の水酸基膜３ａと第２の水酸基膜３ｂとの接触により、これらの水酸基間で水素結合が生じて接触面同士が密着し、非晶質シリコン層４とシリコン基板２とが比較的弱い強度で接合される。
【００２２】
ここで、貼り合わせる両者の表面は、実験室雰囲気からなる物質の汚染のない清浄面であること、および水酸基で終端された一様な化学結合状態となっていることが重要である。
Ｐ５、この非晶質シリコン層４とシリコン基板２とを接合した状態のまま、水素中で、例えば、水素の流量５ＳＬＭ、温度５５０℃で３０分間のアニール処理を行い、続いて温度１０００℃のアニール処理を行う。
【００２３】
この比較的低い温度領域（本実施例では５５０℃）でのアニール処理のときに、（１００）結晶面を有するシリコン基板２側から、非晶質シリコン層４へ向かって脱水縮合反応が起こり、シリコン原子同士の化学結合が生じ、連鎖的にサファイア基板１側に向けて非晶質から単結晶構造への再配列が進み、非晶質シリコン層４の全てが単結晶化される。
また、比較的高い温度領域（本実施例では１０００℃）での水素雰囲気下のアニール処理のときに、脱水縮合により結合強度が更に増加すると共に、高温水素による還元作用によりシリコン基板２と単結晶シリコン層５との図１に破線で示す界面（接合界面６という。）に残留する酸化物が還元され、単結晶シリコン中のシリコン同士の結合と同様の無欠陥の良好な接合界面６が形成される。
【００２４】
このように、本実施例では、非晶質シリコン層４に密着させたシリコン基板２を種として固相エピタキシャル成長により非晶質シリコン層４を結晶化して単結晶シリコン層５が形成される。
Ｐ６、単結晶シリコン層５を形成した後に、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法等による研磨、またはフッ酸系もしくは硝酸系のエッチング液によるエッチングにより、種としたシリコン基板２および接合界面６、並びに形成された単結晶シリコン層５のシリコン基板２側の一部を除去してサファイア基板１上に規定の厚さ（例えば、１０００Å）の単結晶シリコン層５を形成する。
【００２５】
なお、上記の工程における各アニール処理の場合に、３００℃以上の温度を用いるときは、その昇温または降温は、例えば３℃／分程度のゆるかな温度勾配とするとよい。サファイアとシリコンとの熱膨張係数は２倍以上異なるため、大きな熱膨張係数差に起因する歪により生ずる結晶欠陥の形成を防止することができるからである。
上記のようにして形成された本実施例のＳＯＳ構造の積層基板は、サファイア基板１上に、ＣＶＤ法により最初から直接非晶質シリコン層４を形成するので、形成された非晶質シリコン層４に非晶質化率のムラが生じることはなく、その後に行われる固相エピタキシャル成長において、良好な一様の単結晶シリコン層５を形成することができる。
【００２６】
また、種結晶として用いるシリコン基板２を予め非晶質シリコン層４とは独立に準備しておくことができるので、無欠陥の薄膜基板を用いることができ、固相エピタキシャル成長により形成される単結晶シリコン層５に結晶欠陥が転写されることはない。
また、単結晶シリコン層５の形成後に、種としたシリコン基板２を接合界面６を含めて除去するので、シリコン基板２を貼り合わせた時の接合界面６に存在することが懸念される極少数の炭素や窒素等の不純物原子により形成される界面準位等をも取り除くことができ、極めて良好な単結晶シリコン層５を有するＳＯＳ構造の積層基板を得ることができる。
【００２７】
更に、非晶質シリコン層４を、イオン注入によらず、ＣＶＤ法により直接サファイア基板１上に形成するので、非晶質シリコン層４とサファイア基板１との界面において相手材が原子レベルで互いの層に拡散することはなく、非常にシャープな基板界面を得ることができ、単結晶シリコン層５へのアルミニウム原子の拡散も極力抑制できるため、良好な電気特性を有する単結晶シリコン層５を得ることができる。
【００２８】
なお、本実施例では、工程Ｐ６においてシリコン基板２等を除去するときに、ＣＭＰ法による研磨を用いるとして説明したが、シリコン基板２等を除去する方法は前記に限らず、他の研磨法やグラインダによる研削等であってもよく、シリコンの酸化後に形成された酸化膜をエッチングにより除去する犠牲酸化法であってもよい。
また、本実施例では、最初にシリコン基板２上に第１の水酸基膜３ａを形成（工程Ｐ１）し、次いで工程Ｐ２でサファイア基板１上に形成した非晶質シリコン層４上に第２の水酸基膜３ｂを形成（工程Ｐ３）するとして説明したが、工程の順を、工程Ｐ２、Ｐ３、Ｐ１の順にしてもよく、工程Ｐ２を最初に行い、次工程において、シリコン基板２とサファイア基板１上の非晶質シリコン層４とに、同時に親水化処理を行ってそれぞれの水酸基膜を形成するようにしてもよい。
【００２９】
以上説明したように、本実施例では、種となる欠陥のない単結晶のシリコン基板上に親水化処理により形成した第１の水酸基膜と、サファイア基板上に形成した非晶質シリコン層上に親水化処理により形成した第２の水酸基膜とを密着させて、非晶質シリコン層とシリコン基板とを接合し、シリコン基板を種にして固相エピタキシャル成長法により、サファイア基板上に直接形成した非晶質シリコン層を単結晶化することが可能になり、サファイア基板上に直接形成された異種材料である単結晶シリコン層への結晶欠陥の形成を低減することができると共に、イオン注入工程を用いないので、サファイア基板からのアルミニウム原子の拡散を抑制することができる。
【００３０】
また、種としたシリコン基板を単結晶シリコン層との接合界面を含めて除去することによって、接合界面における不純物による界面準位をも除去することができ、サファイア基板上に直接形成された単結晶シリコン層の結晶品質を無欠陥なものとすることができる。
なお、本実施例においては、支持基板としての（１−１０２）Ｒ面のサファイア基板上に形成した非晶質シリコン層に種基板としての（１００）シリコン基板を貼り付け、非晶質シリコン層を固相エピタキシャル成長法により単結晶シリコン層を形成するとして説明したが、支持基板および種基板は前記に限らず、支持基板を面方位がＣ面（（０００１）結晶面をいう。（０００１）Ｃ面と記す。）のサファイア基板とし、種基板を（０００１）結晶面を有する窒化ガリウム（ＧａＮ）の基板として、上記と同様の工程により（０００１）Ｃ面のサファイア基板上に形成した非晶質窒化ガリウム層に親水化処理を施し、これに親水化処理を施した窒化ガリウム基板を貼り付け、非晶質窒化ガリウム層を固相エピタキシャル成長法により単結晶窒化ガリウム層を形成するようにしてもよい。これによってもサファイア基板上に無欠陥の単結晶窒化ガリウム層が直接形成された良好な積層基板を得ることができる。
【００３１】
また、本実施例においては、異種材料を積層した基板としてＳＯＳ構造の積層基板を例に説明したが、上記で示した単結晶層の形成技術は他の異種材料を積層した基板にも適用することができる。
つまり、種基板を非晶質相構造をとることが可能な材料（上記シリコンや窒化ガリウム以外の材料としては、例えばガリウム砒素やリン化インジウム、金属材料等がある。）で形成された単結晶の基板とし、支持基板を種基板とは異なる材料で形成された単結晶の基板とし、支持基板上に種基板と同一の材料で形成された非晶質層に種基板を貼り付け、これを種にして非晶質層を固相エピタキシャル成長法により単結晶化させて、支持基板上に単結晶層を形成するようにすれば、上記と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例の積層基板の製造方法を示す説明図
【符号の説明】
【００３３】
１ サファイア基板
２ シリコン基板
３ａ 第１の水酸基膜
３ｂ 第２の水酸基膜
４ 非晶質シリコン層
５ 単結晶シリコン層
６ 接合界面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶の支持基板上に、直接異種材料の単結晶層を積層した積層基板の製造方法に関し、特に半導体集積回路やフォトダイオード等の電子および光デバイスの製造に用いるサファイア基板上に異種材料である単結晶シリコン層を形成したＳＯＳ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｓａｐｐｈｉｒｅ）構造等の異種材料の積層基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
異種材料を積層した基板の一種に、半導体装置の製造に用いられるＳＯＳ構造の積層基板がある。
ＳＯＳ構造の積層基板は、サファイア基板に単結晶シリコン層を積層して形成され、そのサファイア基板が非常に優れた絶縁性を有しているため、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）素子等の半導体素子を形成した場合に、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造の積層基板に形成された半導体素子に比べて電流リークを抑制することが可能になり、半導体装置の電気特性を改善する積層基板として注目されている。
【０００３】
このような、ＳＯＳ構造の積層基板を製造する場合に、サファイア基板上に直接エピタキシャル成長法により単結晶シリコン層を形成すると、サファイア基板と単結晶シリコン層との格子定数や熱膨張係数の相違に起因して、単結晶シリコン層に結晶欠陥が生じやすく、単結晶シリコン層に形成した半導体素子の電気特性を悪化させるという問題がある。
このため、サファイア基板と単結晶シリコンからなるシリコン基板とにそれぞれ２酸化珪素（ＳｉＯ２）からなるシリコン酸化膜を形成し、これらのシリコン酸化膜同士を合わせ、シリコン酸化膜の比較的低い融点を利用してサファイア基板とシリコン基板とをシリコン酸化膜を介して接合し、シリコン酸化膜をバッファ層として格子定数や熱膨張係数の相違に起因する応力により誘発される結晶欠陥を軽減しているものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
従来、サファイア基板に単結晶シリコン層を直接形成する場合に、第１ステップとしてＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により反応管中にシリコン（Ｓｉ）の供給源としてモノシラン（ＳｉＨ４）を、キャリアガスとして水素（Ｈ２）を導入し、反応管の圧力を大気圧に保ちながら基板温度を９５５℃に設定して（１−１０２）Ｒ面のサファイア基板上に、０．３３μｍ／分程度の成長速度で（１００）結晶面を有する単結晶シリコン膜を０．２μｍ厚に成膜し、第２ステップとして形成した単結晶シリコン膜に、室温で１３０ＫｅＶ、ドーズ量１０×１０１５／ｃｍ２でシリコンイオン（Ｓｉ＋）を注入して単結晶シリコンを一旦非晶質化させ、第３ステップとして水素雰囲気中、温度９６０℃で２時間のアニール処理を行うことで非晶質化された単結晶シリコン膜のおもて面側に残留した単結晶シリコンを種として非晶質層の固相エピタキシャル成長を行う。このアニールによりおもて面側の単結晶シリコン層５００Å程度エッチングされる。更に水素と塩化水素（ＨＣｌ）の混合ガスを用いて６００〜８００Å程度のエッチングを行った後に、結晶欠陥が低減された基板界面近傍の残っている単結晶シリコン層上に、上記最初のＣＶＤ法と同じ成長速度、基板温度により４５００〜５５００Å程度の追加の単結晶シリコン層を形成し、サファイア基板に形成した単結晶シリコン層の結晶欠陥を低減させている（例えば、非特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００５】
上記の３つのステップの固相エピタキシャル成長法で形成されたサファイア基板上の単結晶シリコン層は、非特許文献１の図２に示されたＲＢＳ（Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）測定結果によれば、ヘリウムイオン散乱カウント数が減少して結晶性が改善されてはいるものの、基板界面の近傍においてはバルクシリコンの状態には達していないことが判る。
【０００６】
このことは、サファイア基板と単結晶シリコン層との基板界面の近傍での結晶再配列化が十分に進んでいないことが原因と考えられ、単結晶シリコン膜の非晶質化のために注入されたイオンが深さ方向に濃度分布を持つことにより生ずる非晶質化率のムラが、その要因の一つと考えられている。
この深さ方向の非晶質化率のムラを改善するために、上記非特許文献１等と同様にして第３ステップの非晶質層の固相エピタキシャル成長法を行った後に、新たに形成された単結晶シリコン層に第２ステップより比較的低いエネルギでおもて面側を狙ったイオン注入を行い、単結晶シリコン層のおもて面領域を非晶質化し、この非晶質層を基板界面近傍の単結晶シリコンを種にして固相エピタキシャル成長法により単結晶化し、サファイア基板に直接形成した単結晶シリコン層の結晶欠陥を低減させているものもある（例えば、非特許文献２参照。）。
【０００７】
異種材料を直接積層した積層基板を形成する場合の他の方法として、（１００）ガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板および（１００）リン化インジウム（ＩｎＰ）基板を、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）と水（Ｈ２Ｏ）の混合液でエッチングし、フッ化水素酸処理および水洗を行ってそれぞれの基板に水酸基膜を形成し、乾燥後にそれぞれの基板を貼り合わせて水酸基膜同士を密着させ、基板に３０ｇ／ｃｍ２程度の錘を載せ、処理温度４５０〜７００℃の水素雰囲気中で３０分間のアニール処理を行い、ガリウム砒素基板とリン化インジウム基板とを直接貼り合わせているものがある（例えば、非特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開２００３−３１７８１号公報（第４頁段落００１９−００２２、および同頁段落００２７、第３図）
【特許文献２】特開昭５６−１４２６２６号公報（第２頁左上欄９行−左下欄９行、第１図）
【非特許文献１】Ｊｕｎ Ａｍａｎｏ 他１名、「Ａ ｎｏｖｅｌ ｔｈｒｅｅ−ｓｔｅｐ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｌｏｗ−ｄｅｆｅｃｔ−ｄｅｎｓｉｔｙ ｓｉｌｌｉｃｏｎ ｏｎ ｓａｐｐｈｉｒｅ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｉｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ、１９８１年、Ｖｏｒ３９、ｐ．１６３−１６５、図１、図２
【非特許文献２】Ｔ．Ｊ．Ｍａｇｒｅｅ 他２名、「Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｓｉｌｌｉｃｏｎ ｏｎ ｓａｐｐｈｉｒｅ ｂｙ ｓｏｌｉｄ ｐｈａｓｅ ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｒｅｇｒｏｗｔｈ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｏｃｉｅｔｙ、１９８４年、Ａ２ Ｖｏｒ２、ｐ．５６９−５７３、図１、図３
【非特許文献３】和田 浩 他１名、「異種半導体基板の直接接着と光デバイスへの応用」、応用物理、１９９４年、第６３巻、第１号、ｐ．５３−５６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の非特許文献１および特許文献２の技術においては、サファイア基板に形成した単結晶シリコン膜を、イオン注入により一旦非晶質化させ、その後に非晶質化された単結晶シリコン膜のおもて面側に残留した単結晶シリコンを種としてアニール処理により非晶質層を固相エピタキシャル成長によって単結晶化し、新たに形成された単結晶シリコン層のおもて面側をエッチングにより除去した後に、結晶欠陥が低減された単結晶シリコン層上にＣＶＤ法により追加の単結晶シリコン層を形成しているため、結晶欠陥が低減されたといえども、基板界面近傍の単結晶シリコン層には結晶欠陥が含まれており、成長する単結晶シリコン層にも結晶欠陥が形成されるおそれがあるという問題がある。
【０００９】
非特許文献２の技術においては、上記非特許文献１等と同様に固相エピタキシャル成長法により形成された単結晶シリコン層に低いエネルギでイオン注入を行って再度単結晶シリコン層を非晶質化し、基板界面近傍の単結晶シリコンを種にして固相エピタキシャル成長により単結晶シリコン層を形成しているため、種となる基板界面近傍の単結晶シリコン層には結晶欠陥が含まれており、これを種として成長する単結晶シリコンにも結晶欠陥が形成されるおそれがあるという問題がある。
【００１０】
つまり、非特許文献１、２および特許文献１においては、いずれも非晶質化のための注入イオンが、シリコン層内部で分布を持つので、非晶質化率にムラが生じ、固相エピタキシャル成長を行った時に、この非晶質化されていない部分（欠陥を多く含む単結晶）の結晶の再配列が進まないので、欠陥のまま残ることになる。
また、非特許文献１、２および特許文献１の技術においては、いずれの場合も第２ステップにおけるイオン注入は、基板界面近傍を非晶質化するために高いエネルギで行われているため、イオン注入時の相互拡散によりサファイア基板からのアルミニウム（Ａｌ）原子が単結晶シリコン層中に拡散し、リーク電流の増加等による電気特性の悪化が懸念されるという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、サファイア基板等の単結晶の支持基板に、直接単結晶シリコン層等の単結晶層を形成するときに、結晶欠陥を低減すると共に支持基板からの原子の拡散を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するために、異種材料の積層基板の製造方法が、非晶質相構造をとることが可能な材料で形成された単結晶の種基板の一の面に、親水化処理により第１の水酸基膜を形成する工程と、前記種基板とは異なる材料で形成された単結晶の支持基板の一の面に、前記種基板と同一の材料で非晶質層を形成する工程と、該非晶質層上に、親水化処理により第２の水酸基膜を形成する工程と、親水化処理をした前記非晶質層を形成した前記支持基板と、親水化処理をした前記種基板とを接合する工程と、前記種基板を種にし、固相エピタキシャル成長法により、前記非晶質層を単結晶化させて単結晶層を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、前記非晶質層を単結晶化させて単結晶層を形成した後の前記種基板を、前記単結晶層との接合界面を含めて除去し、前記形成した単結晶層を露出させる工程を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
これにより、本発明は、欠陥の少ない良好な単結晶基板を種として、支持基板上に直接形成した非晶質層を固相エピタキシャル成長により単結晶化することが可能になり、支持基板上に直接形成する単結晶層への結晶欠陥の形成を防止することができると共に支持基板からの原子の拡散を防止することができるという効果が得られる。
また、種基板を単結晶層との接合界面を含めて除去するので、接合界面における不純物による界面準位をも除去することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、図面を参照して本発明による異種材料の積層基板の製造方法の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は実施例の積層基板の製造方法を示す説明図である。
本実施例の積層基板は、サファイア基板に異種材料である単結晶シリコン層を直接形成したＳＯＳ構造の積層基板（エピタキシャル成長基板）である。
図１において、１は支持基板としてのサファイア基板であり、単結晶の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなる円盤状の薄板であって、優れた絶縁性を有している。
【００１７】
本実施例のサファイア基板１は、その面方位がＲ面（（１−１０２）結晶面をいう。以下、（１−１０２）Ｒ面と記す。）に加工されている。
２は種基板としてのシリコン基板であり、サファイア基板１とは異種の材料である単結晶シリコンであって、固相エピタキシャル成長における種として機能する。
本実施例のシリコン基板２は、面方位が（１００）結晶面を有し、５０μｍ程度の厚さに加工されている。
【００１８】
以下に、図１を用い、Ｐで示す工程に従って本実施例の積層基板の製造方法について説明する。
Ｐ１、シリコン基板２を、酸系溶液（硫酸、または塩酸（ＨＣｌ）と過酸化水素と水の混合液）に室温で浸漬する親水化処理を行い、シリコン基板２のおもて面に水酸基（ＯＨ−）を吸着させて、最表面を水酸基で終端させた第１の水酸基膜３ａを形成する。
【００１９】
Ｐ２、サファイア基板１のおもて面を清浄化処理し、最表面を酸素（Ｏ）で終端された一様な状態とするために、例えば、温度１０００℃、大気圧下で、流量５ＳＬＭ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｌｉｔｅｒ ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅ）程度の酸素（Ｏ２）を流しながら、サファイア基板１のおもて面の熱クリーニングを行う。
次いで、熱クリーニング後のサファイア基板１のおもて面上にＣＶＤ法により所定の厚さ（例えば３０００Å程度）の非晶質シリコン層４を成膜する。
【００２０】
この場合の成膜条件を、例えば温度５４０℃、圧力０．５Ｔｏｒｒ程度の減圧下で、モノシランの流量１ＳＬＭ程度とすれば、非晶質シリコンの成長速度を２０Å／分程度とすることができる。
Ｐ３、上記工程Ｐ１と同様にして、サファイア基板１上に形成された非晶質シリコン層４のおもて面に、親水化処理により非晶質シリコン層４の最表面を水酸基で終端させた第２の水酸基膜３ｂを形成する。
【００２１】
Ｐ４、シリコン基板２上に形成した第１の水酸基膜３ａと、サファイア基板１の非晶質シリコン層４上に形成した第２の水酸基膜３ｂとを、室温の水素雰囲気中で、錘等を用いて３０ｇ／ｃｍ２の圧力で押圧しながら貼り合わせる。
この第１の水酸基膜３ａと第２の水酸基膜３ｂとの接触により、これらの水酸基間で水素結合が生じて接触面同士が密着し、非晶質シリコン層４とシリコン基板２とが比較的弱い強度で接合される。
【００２２】
ここで、貼り合わせる両者の表面は、実験室雰囲気からなる物質の汚染のない清浄面であること、および水酸基で終端された一様な化学結合状態となっていることが重要である。
Ｐ５、この非晶質シリコン層４とシリコン基板２とを接合した状態のまま、水素中で、例えば、水素の流量５ＳＬＭ、温度５５０℃で３０分間のアニール処理を行い、続いて温度１０００℃のアニール処理を行う。
【００２３】
この比較的低い温度領域（本実施例では５５０℃）でのアニール処理のときに、（１００）結晶面を有するシリコン基板２側から、非晶質シリコン層４へ向かって脱水縮合反応が起こり、シリコン原子同士の化学結合が生じ、連鎖的にサファイア基板１側に向けて非晶質から単結晶構造への再配列が進み、非晶質シリコン層４の全てが単結晶化される。
また、比較的高い温度領域（本実施例では１０００℃）での水素雰囲気下のアニール処理のときに、脱水縮合により結合強度が更に増加すると共に、高温水素による還元作用によりシリコン基板２と単結晶シリコン層５との図１に破線で示す界面（接合界面６という。）に残留する酸化物が還元され、単結晶シリコン中のシリコン同士の結合と同様の無欠陥の良好な接合界面６が形成される。
【００２４】
このように、本実施例では、非晶質シリコン層４に密着させたシリコン基板２を種として固相エピタキシャル成長により非晶質シリコン層４を結晶化して単結晶シリコン層５が形成される。
Ｐ６、単結晶シリコン層５を形成した後に、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法等による研磨、またはフッ酸系もしくは硝酸系のエッチング液によるエッチングにより、種としたシリコン基板２および接合界面６、並びに形成された単結晶シリコン層５のシリコン基板２側の一部を除去してサファイア基板１上に規定の厚さ（例えば、１０００Å）の単結晶シリコン層５を形成する。
【００２５】
なお、上記の工程における各アニール処理の場合に、３００℃以上の温度を用いるときは、その昇温または降温は、例えば３℃／分程度のゆるかな温度勾配とするとよい。サファイアとシリコンとの熱膨張係数は２倍以上異なるため、大きな熱膨張係数差に起因する歪により生ずる結晶欠陥の形成を防止することができるからである。
上記のようにして形成された本実施例のＳＯＳ構造の積層基板は、サファイア基板１上に、ＣＶＤ法により最初から直接非晶質シリコン層４を形成するので、形成された非晶質シリコン層４に非晶質化率のムラが生じることはなく、その後に行われる固相エピタキシャル成長において、良好な一様の単結晶シリコン層５を形成することができる。
【００２６】
また、種結晶として用いるシリコン基板２を予め非晶質シリコン層４とは独立に準備しておくことができるので、無欠陥の薄膜基板を用いることができ、固相エピタキシャル成長により形成される単結晶シリコン層５に結晶欠陥が転写されることはない。
また、単結晶シリコン層５の形成後に、種としたシリコン基板２を接合界面６を含めて除去するので、シリコン基板２を貼り合わせた時の接合界面６に存在することが懸念される極少数の炭素や窒素等の不純物原子により形成される界面準位等をも取り除くことができ、極めて良好な単結晶シリコン層５を有するＳＯＳ構造の積層基板を得ることができる。
【００２７】
更に、非晶質シリコン層４を、イオン注入によらず、ＣＶＤ法により直接サファイア基板１上に形成するので、非晶質シリコン層４とサファイア基板１との界面において相手材が原子レベルで互いの層に拡散することはなく、非常にシャープな基板界面を得ることができ、単結晶シリコン層５へのアルミニウム原子の拡散も極力抑制できるため、良好な電気特性を有する単結晶シリコン層５を得ることができる。
【００２８】
なお、本実施例では、工程Ｐ６においてシリコン基板２等を除去するときに、ＣＭＰ法による研磨を用いるとして説明したが、シリコン基板２等を除去する方法は前記に限らず、他の研磨法やグラインダによる研削等であってもよく、シリコンの酸化後に形成された酸化膜をエッチングにより除去する犠牲酸化法であってもよい。
また、本実施例では、最初にシリコン基板２上に第１の水酸基膜３ａを形成（工程Ｐ１）し、次いで工程Ｐ２でサファイア基板１上に形成した非晶質シリコン層４上に第２の水酸基膜３ｂを形成（工程Ｐ３）するとして説明したが、工程の順を、工程Ｐ２、Ｐ３、Ｐ１の順にしてもよく、工程Ｐ２を最初に行い、次工程において、シリコン基板２とサファイア基板１上の非晶質シリコン層４とに、同時に親水化処理を行ってそれぞれの水酸基膜を形成するようにしてもよい。
【００２９】
以上説明したように、本実施例では、種となる欠陥のない単結晶のシリコン基板上に親水化処理により形成した第１の水酸基膜と、サファイア基板上に形成した非晶質シリコン層上に親水化処理により形成した第２の水酸基膜とを密着させて、非晶質シリコン層とシリコン基板とを接合し、シリコン基板を種にして固相エピタキシャル成長法により、サファイア基板上に直接形成した非晶質シリコン層を単結晶化することが可能になり、サファイア基板上に直接形成された異種材料である単結晶シリコン層への結晶欠陥の形成を低減することができると共に、イオン注入工程を用いないので、サファイア基板からのアルミニウム原子の拡散を抑制することができる。
【００３０】
また、種としたシリコン基板を単結晶シリコン層との接合界面を含めて除去することによって、接合界面における不純物による界面準位をも除去することができ、サファイア基板上に直接形成された単結晶シリコン層の結晶品質を無欠陥なものとすることができる。
なお、本実施例においては、支持基板としての（１−１０２）Ｒ面のサファイア基板上に形成した非晶質シリコン層に種基板としての（１００）シリコン基板を貼り付け、非晶質シリコン層を固相エピタキシャル成長法により単結晶シリコン層を形成するとして説明したが、支持基板および種基板は前記に限らず、支持基板を面方位がＣ面（（０００１）結晶面をいう。（０００１）Ｃ面と記す。）のサファイア基板とし、種基板を（０００１）結晶面を有する窒化ガリウム（ＧａＮ）の基板として、上記と同様の工程により（０００１）Ｃ面のサファイア基板上に形成した非晶質窒化ガリウム層に親水化処理を施し、これに親水化処理を施した窒化ガリウム基板を貼り付け、非晶質窒化ガリウム層を固相エピタキシャル成長法により単結晶窒化ガリウム層を形成するようにしてもよい。これによってもサファイア基板上に無欠陥の単結晶窒化ガリウム層が直接形成された良好な積層基板を得ることができる。
【００３１】
また、本実施例においては、異種材料を積層した基板としてＳＯＳ構造の積層基板を例に説明したが、上記で示した単結晶層の形成技術は他の異種材料を積層した基板にも適用することができる。
つまり、種基板を非晶質相構造をとることが可能な材料（上記シリコンや窒化ガリウム以外の材料としては、例えばガリウム砒素やリン化インジウム、金属材料等がある。）で形成された単結晶の基板とし、支持基板を種基板とは異なる材料で形成された単結晶の基板とし、支持基板上に種基板と同一の材料で形成された非晶質層に種基板を貼り付け、これを種にして非晶質層を固相エピタキシャル成長法により単結晶化させて、支持基板上に単結晶層を形成するようにすれば、上記と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例の積層基板の製造方法を示す説明図
【符号の説明】
【００３３】
１ サファイア基板
２ シリコン基板
３ａ 第１の水酸基膜
３ｂ 第２の水酸基膜
４ 非晶質シリコン層
５ 単結晶シリコン層
６ 接合界面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非晶質相構造をとることが可能な材料で形成された単結晶の種基板の一の面に、親水化処理により第１の水酸基膜を形成する工程と、
前記種基板とは異なる材料で形成された単結晶の支持基板の一の面に、前記種基板と同一の材料で非晶質層を形成する工程と、
該非晶質層上に、親水化処理により第２の水酸基膜を形成する工程と、
親水化処理をした前記非晶質層を形成した前記支持基板と、親水化処理をした前記種基板とを押圧して接合する工程と、
前記種基板を種にし、固相エピタキシャル成長法により、前記非晶質層を単結晶化させて単結晶層を形成する工程と、
を備えることを特徴とする異種材料の積層基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記非晶質層を単結晶化させて単結晶層を形成した後の前記種基板を、前記単結晶層との接合界面を含めて除去し、前記形成した単結晶層を露出させる工程を備えることを特徴とする異種材料の積層基板の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記接合界面を含めた種基板の除去を、ＣＭＰ法により行うことを特徴とする異種材料の積層基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項において、
前記支持基板と前記種基板とを押圧して接合する工程を、室温の水素雰囲気中で、３０ｇ／ｃｍ２の圧力で押圧して行うことを特徴とする異種材料の積層基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項において、
前記支持基板を、（１−１０２）Ｒ面のサファイア基板とし、前記種基板をシリコンからなる（１００）シリコン基板としたことを特徴とする異種材料の積層基板の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項において、
前記支持基板を、（０００１）Ｃ面のサファイア基板とし、前記種基板を窒化ガリウムからなる（０００１）窒化ガリウム基板としたことを特徴とする異種材料の積層基板の製造方法。
【請求項１】
非晶質相構造をとることが可能な材料で形成された単結晶の種基板の一の面に、親水化処理により第１の水酸基膜を形成する工程と、
前記種基板とは異なる材料で形成された単結晶の支持基板の一の面に、前記種基板と同一の材料で非晶質層を形成する工程と、
該非晶質層上に、親水化処理により第２の水酸基膜を形成する工程と、
親水化処理をした前記非晶質層を形成した前記支持基板と、親水化処理をした前記種基板とを押圧して接合する工程と、
前記種基板を種にし、固相エピタキシャル成長法により、前記非晶質層を単結晶化させて単結晶層を形成する工程と、
を備えることを特徴とする異種材料の積層基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記非晶質層を単結晶化させて単結晶層を形成した後の前記種基板を、前記単結晶層との接合界面を含めて除去し、前記形成した単結晶層を露出させる工程を備えることを特徴とする異種材料の積層基板の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記接合界面を含めた種基板の除去を、ＣＭＰ法により行うことを特徴とする異種材料の積層基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項において、
前記支持基板と前記種基板とを押圧して接合する工程を、室温の水素雰囲気中で、３０ｇ／ｃｍ２の圧力で押圧して行うことを特徴とする異種材料の積層基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項において、
前記支持基板を、（１−１０２）Ｒ面のサファイア基板とし、前記種基板をシリコンからなる（１００）シリコン基板としたことを特徴とする異種材料の積層基板の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項において、
前記支持基板を、（０００１）Ｃ面のサファイア基板とし、前記種基板を窒化ガリウムからなる（０００１）窒化ガリウム基板としたことを特徴とする異種材料の積層基板の製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２００７−２５０６７６（Ｐ２００７−２５０６７６Ａ）
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６９８０１（Ｐ２００６−６９８０１）
【出願日】平成１８年３月１４日（２００６．３．１４）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１４日（２００６．３．１４）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
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