JP2007180133A - 半導体基板の製造方法、半導体装置の製造方法、および半導体装置 - Google Patents
半導体基板の製造方法、半導体装置の製造方法、および半導体装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007180133A JP2007180133A JP2005374474A JP2005374474A JP2007180133A JP 2007180133 A JP2007180133 A JP 2007180133A JP 2005374474 A JP2005374474 A JP 2005374474A JP 2005374474 A JP2005374474 A JP 2005374474A JP 2007180133 A JP2007180133 A JP 2007180133A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- soi structure
- forming
- semiconductor substrate
- silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- H10P10/00—
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
- H01L21/76202—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using a local oxidation of silicon, e.g. LOCOS, SWAMI, SILO
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/01—Manufacture or treatment
- H10D30/021—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
- H10D30/031—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of thin-film transistors [TFT]
- H10D30/0321—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of thin-film transistors [TFT] comprising silicon, e.g. amorphous silicon or polysilicon
- H10D30/0323—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of thin-film transistors [TFT] comprising silicon, e.g. amorphous silicon or polysilicon comprising monocrystalline silicon
-
- H10P14/20—
-
- H10W10/00—
-
- H10W10/01—
-
- H10W10/012—
-
- H10W10/13—
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Element Separation (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Local Oxidation Of Silicon (AREA)
Abstract
【課題】SOI構造を備えた半導体基板および半導体装置において、寄生MOSの発生や、ゲート絶縁膜の信頼性劣化を少なくすることのできる半導体基板の製造方法、半導体装置の製造方法、および半導体装置を提供すること。
【解決手段】LOCOS膜4の膜厚制御が可能なため、バルクシリコンウエハ1の上面1AからLOCOS膜4の上面までの高さHを、予め上面1AからSOI構造5のシリコン層52の上面までの高さhより高く制御して形成する。このため、SOI構造のシリコン層上の支持体をエッチングする量や時間が高さHによって制御でき、ウェットエッチングのばらつきを抑えることができる。これにより、シリコン層52の上面を露出するとき、シリコン層52の角部が露出することを少なくできる。したがって、寄生MOSの発生やゲート絶縁膜の信頼性劣化を少なくすることができる。
【選択図】図1
【解決手段】LOCOS膜4の膜厚制御が可能なため、バルクシリコンウエハ1の上面1AからLOCOS膜4の上面までの高さHを、予め上面1AからSOI構造5のシリコン層52の上面までの高さhより高く制御して形成する。このため、SOI構造のシリコン層上の支持体をエッチングする量や時間が高さHによって制御でき、ウェットエッチングのばらつきを抑えることができる。これにより、シリコン層52の上面を露出するとき、シリコン層52の角部が露出することを少なくできる。したがって、寄生MOSの発生やゲート絶縁膜の信頼性劣化を少なくすることができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、半導体基板の製造方法、半導体装置の製造方法、および半導体装置に関し、特に、半導体基板にSOI(Silicon On Insulator)構造を形成する技術に関するものである。
SOI構造の上に形成された電界効果型トランジスタは、バルクシリコンウエハ上に形成される電界効果型トランジスタと比較して接合容量、つまりソース領域・ドレイン領域との基板間容量が、小さいことから、半導体装置の低消費電力化、高速動作化が可能であることなどの大きな利点を有している。
そして、大きい消費電力を負荷して駆動できるなどの利点を有するバルクシリコンウエハ上に形成されるトランジスタと、SOI構造の上に形成されるトランジスタとを備えた、混載型の半導体装置が知られている。
一方、素子分離する方法として、LOCOS(Local Oxidation of Silicon)膜が用いられている。
一般に、バルクシリコンウエハの全面にSOI構造を形成したSOI基板を用意して、このSOI構造の上に順次トランジスタを形成することが行われ、SOI構造が不必要な部分においては、このSOI構造を除去することが行われている。
そして、大きい消費電力を負荷して駆動できるなどの利点を有するバルクシリコンウエハ上に形成されるトランジスタと、SOI構造の上に形成されるトランジスタとを備えた、混載型の半導体装置が知られている。
一方、素子分離する方法として、LOCOS(Local Oxidation of Silicon)膜が用いられている。
一般に、バルクシリコンウエハの全面にSOI構造を形成したSOI基板を用意して、このSOI構造の上に順次トランジスタを形成することが行われ、SOI構造が不必要な部分においては、このSOI構造を除去することが行われている。
また、バルクシリコンウエハ上にSOI構造を部分的に形成することで、SOIトランジスタを低コストで形成できるSBSI(Separation by Bonding Si Islands)法が開示されている。
このバルクシリコンウエハ上にSOI構造を部分的に形成する方法では、SOI構造を他の部分から絶縁するためにシリコン酸化膜などの絶縁膜を、SOI構造を覆うように形成する。その後、絶縁膜をCMP(Chemical Mechanical Polishing)により平坦化処理する。(例えば、非特許文献1参照)。
このバルクシリコンウエハ上にSOI構造を部分的に形成する方法では、SOI構造を他の部分から絶縁するためにシリコン酸化膜などの絶縁膜を、SOI構造を覆うように形成する。その後、絶縁膜をCMP(Chemical Mechanical Polishing)により平坦化処理する。(例えば、非特許文献1参照)。
T.Sakai et al.,Second International SiGe Technology and Device Meeting,Meeting Abstract,pp.230−231,May(2004)
CMPにより平坦化処理を行い、シリコン層の表面を露出する場合、CMPによる研磨量のばらつきがあり、シリコン層表面を傷付けることもある。
このため、シリコン層を傷付けないように十分な厚さの絶縁膜を残してCMPを終了し、その後ウェットエッチングを行う必要がある。つまり、CMP後に厚い絶縁膜をウェットエッチングすることになる。
厚い絶縁膜をウェットエッチングする場合、ウェットエッチングを行う量や時間などに比例して、ウェットエッチング量のばらつきが大きくなり、露出される表面が凸凹に形成される。このため、ウェットエッチングしてシリコン層表面を完全に露出させると、シリコン層の角部が大きく露出して、寄生MOSの発生や、絶縁膜の信頼性劣化を、引き起こすという課題がある。
このため、シリコン層を傷付けないように十分な厚さの絶縁膜を残してCMPを終了し、その後ウェットエッチングを行う必要がある。つまり、CMP後に厚い絶縁膜をウェットエッチングすることになる。
厚い絶縁膜をウェットエッチングする場合、ウェットエッチングを行う量や時間などに比例して、ウェットエッチング量のばらつきが大きくなり、露出される表面が凸凹に形成される。このため、ウェットエッチングしてシリコン層表面を完全に露出させると、シリコン層の角部が大きく露出して、寄生MOSの発生や、絶縁膜の信頼性劣化を、引き起こすという課題がある。
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、SOI構造を備えた半導体基板および半導体装置において、寄生MOSの発生や、ゲート絶縁膜の信頼性劣化を少なくすることのできる半導体基板の製造方法、半導体装置の製造方法、および半導体装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明では、半導体基板の製造方法として半導体基材上にLOCOS膜で分離されたSOI構造領域を有し、この領域にSOI構造を備えた半導体基板の製造方法であって、前記半導体基材の上面からLOCOS膜の上面までの高さを、前記半導体基材の上面から前記SOI構造の上面までの高さより高く形成するLOCOS膜形成工程と、前記半導体基材上の前記SOI構造領域にシリコンゲルマニウム層およびシリコン層をエピタキシャル成長により形成し、前記LOCOS膜表面には多結晶シリコン膜を形成するエピタキシャル成長工程と、前記SOI構造に用いる前記シリコン層を支持する支持体用の穴を形成する支持体穴形成工程と、前記半導体基材上に前記支持体を形成する支持体形成工程と、前記支持体の下方に位置する前記シリコンゲルマニウム層および前記シリコン層に露出した側面を形成する側面露出工程と、側面が露出された前記シリコンゲルマニウム層を除去し空洞部を形成する空洞部形成工程と、前記空洞部に埋め込み絶縁層を形成し、SOI構造を形成するSOI構造形成工程と、前記半導体基材上面全体に被覆絶縁膜を形成し、前記多結晶シリコン膜をストッパーとして用いて、前記被覆絶縁膜を平坦化処理する平坦化処理工程と、前記SOI構造の前記シリコン層の上面をエッチングにより露出するシリコン層上面露出工程とを含むことを要旨とする。
これによれば、LOCOS膜の膜厚制御が可能なため、半導体基材上面からLOCOS膜の上面までの高さを、予め半導体基材上面からSOI構造のシリコン層の上面の高さより高く制御して形成する。これにより、LOCOS膜の上面に形成された多結晶シリコン膜が平坦化処理のストッパーとして用いられる。このため、SOI構造のシリコン層上の支持体をエッチングする量や時間がLOCOS膜の高さによって制御され、エッチングのばらつきが抑えられる。これにより、シリコン層の上面を露出するとき、シリコン層の角部を露出することが少なくなる。したがって、寄生MOSの発生やゲート絶縁膜の信頼性劣化が少なくなる。
本発明では、半導体装置の製造方法として、前記半導体基板の製造方法を行った後に、前記SOI構造領域の前記SOI構造上およびその周辺の被覆絶縁膜上に、ゲート電極を形成する工程を含むことを要旨とする。
これによれば、前述の効果を有する半導体装置の製造方法を提供することができる。
本発明では、半導体基材上にLOCOS膜で分離されたSOI構造領域を有し、この領域にSOI構造を備えた半導体装置であって、前記半導体基材の上面からLOCOS膜の上面までの高さが、前記半導体基材の上面から前記SOI構造の上面までの高さより高く形成されていることを特徴とする。
これによれば、前述の効果を有する半導体装置を提供することができる。
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
(第一実施形態)
図1には、第一実施形態に係る半導体基板10が示されている。
図1(a)は、本実施形態における半導体基板10の概略平面図であり、図1(b)は、図1(a)のA−A´断線に沿う模式断面図である。
図1において、半導体基板10は、半導体基材としてのバルクシリコンウエハ1の上面1Aに、シリコン層52と埋め込み絶縁層53とから成るSOI構造5と、SOI構造5の形成時に使用した支持体83の残留部分と平坦化処理後の被覆絶縁膜85の一部とから成る絶縁膜8とを含むSOI構造領域50と、LOCOS膜4とを備えている。SOI構造領域50は、LOCOS膜4によってバルクシリコンウエハ1上の他の領域と分離されている。
そして、バルクシリコンウエハ1の上面1Aから、LOCOS膜4の上面までの高さHは、バルクシリコンウエハ1の上面1Aから、SOI構造のシリコン層52の上面までの高さhよりも、高く形成されている。
(第一実施形態)
図1には、第一実施形態に係る半導体基板10が示されている。
図1(a)は、本実施形態における半導体基板10の概略平面図であり、図1(b)は、図1(a)のA−A´断線に沿う模式断面図である。
図1において、半導体基板10は、半導体基材としてのバルクシリコンウエハ1の上面1Aに、シリコン層52と埋め込み絶縁層53とから成るSOI構造5と、SOI構造5の形成時に使用した支持体83の残留部分と平坦化処理後の被覆絶縁膜85の一部とから成る絶縁膜8とを含むSOI構造領域50と、LOCOS膜4とを備えている。SOI構造領域50は、LOCOS膜4によってバルクシリコンウエハ1上の他の領域と分離されている。
そして、バルクシリコンウエハ1の上面1Aから、LOCOS膜4の上面までの高さHは、バルクシリコンウエハ1の上面1Aから、SOI構造のシリコン層52の上面までの高さhよりも、高く形成されている。
図2から図14は、本実施形態に係る半導体基板10の製造方法を示す模式図である。詳しくは、図2から図14の(a)は、模式平面図である。(b)は、各図の(a)における、A−A´断線に沿う模式断面図である。
本実施形態の半導体基板10の製造方法は、窒化膜形成工程、LOCOS膜形成工程、酸化膜除去工程、エピタキシャル成長工程、支持体穴形成工程、支持体形成膜形成工程、支持体形成工程、側面露出工程、空洞部形成工程、SOI構造形成工程、平坦化処理工程、シリコン層上面露出工程、多結晶膜除去工程とを含む。
図2は窒化膜形成工程、図3はLOCOS膜形成工程、図4は酸化膜除去工程、図5はエピタキシャル成長工程、図6は支持体穴形成工程、図7は支持体形成膜形成工程、図8は支持体形成工程、図9は側面露出工程、図10は空洞部形成工程、図11はSOI構造形成工程、図12は平坦化処理工程、図13はシリコン層上面露出工程、図14は多結晶膜除去工程をそれぞれ示している。
以下に、本実施形態に係る半導体基板10の製造工程について説明する。
図2は、バルクシリコンウエハ1上にシリコン酸化膜2を形成し、SOI構造領域50にシリコン窒化膜3を形成する窒化膜形成工程を示す。
バルクシリコンウエハ1の上面1Aに、シリコン酸化膜2を形成する。次に、シリコン酸化膜2上の全面に、シリコン窒化膜3を形成する。
次に、図2に示すように、バルクシリコンウエハ1上に、フォトリソグラフィー技術を用いて塗布および硬化したレジストをエッチングすることにより、SOI構造領域50上にフォトレジスト膜11を形成する。その後、フォトレジスト膜11をマスクとしてドライエッチングを行い、フォトレジスト膜11が形成されていない領域のシリコン窒化膜3を除去する。その後、フォトレジスト膜11を除去する。
図2は、バルクシリコンウエハ1上にシリコン酸化膜2を形成し、SOI構造領域50にシリコン窒化膜3を形成する窒化膜形成工程を示す。
バルクシリコンウエハ1の上面1Aに、シリコン酸化膜2を形成する。次に、シリコン酸化膜2上の全面に、シリコン窒化膜3を形成する。
次に、図2に示すように、バルクシリコンウエハ1上に、フォトリソグラフィー技術を用いて塗布および硬化したレジストをエッチングすることにより、SOI構造領域50上にフォトレジスト膜11を形成する。その後、フォトレジスト膜11をマスクとしてドライエッチングを行い、フォトレジスト膜11が形成されていない領域のシリコン窒化膜3を除去する。その後、フォトレジスト膜11を除去する。
図3は、LOCOS膜4を形成するLOCOS膜形成工程を示す。
熱酸化を行い、図3に示すように、シリコン窒化膜3が形成されていないシリコン酸化膜2の一部を成長させて、LOCOS膜4を形成する。
シリコン窒化膜3は、酸素を透過しない性質を持っているため、シリコン窒化膜3を形成しているところに、LOCOS膜4は形成されない。また、LOCOS膜4の膜厚は制御が可能なため、LOCOS膜4の上面までの高さHも制御できる。
ここで、図1に示したように、バルクシリコンウエハ1の上面1Aから、LOCOS膜4の上面までの高さHは、シリコン層52の上面までの高さhよりも、予め高く制御して形成する。
熱酸化を行い、図3に示すように、シリコン窒化膜3が形成されていないシリコン酸化膜2の一部を成長させて、LOCOS膜4を形成する。
シリコン窒化膜3は、酸素を透過しない性質を持っているため、シリコン窒化膜3を形成しているところに、LOCOS膜4は形成されない。また、LOCOS膜4の膜厚は制御が可能なため、LOCOS膜4の上面までの高さHも制御できる。
ここで、図1に示したように、バルクシリコンウエハ1の上面1Aから、LOCOS膜4の上面までの高さHは、シリコン層52の上面までの高さhよりも、予め高く制御して形成する。
図4は、シリコン酸化膜2およびシリコン窒化膜3を除去する酸化膜除去工程を示す。
まず、熱リン酸などのエッチング液を用いてウェットエッチングを行い、シリコン窒化膜3を除去する。
次にシリコン酸化膜2上およびLOCOS膜4上に、フォトリソグラフィー技術を用いて塗布および硬化したレジストを、エッチングすることにより、図4に示すように、SOI構造領域50の形状に合わせて部分的に除去したフォトレジスト膜13を形成する。
そして、フッ酸などのエッチング液を用いてウェットエッチングを行い、フォトレジスト膜13から露出したシリコン酸化膜2を除去する。これにより、上面1Aが露出される。その後、フォトレジスト膜13を除去する。
まず、熱リン酸などのエッチング液を用いてウェットエッチングを行い、シリコン窒化膜3を除去する。
次にシリコン酸化膜2上およびLOCOS膜4上に、フォトリソグラフィー技術を用いて塗布および硬化したレジストを、エッチングすることにより、図4に示すように、SOI構造領域50の形状に合わせて部分的に除去したフォトレジスト膜13を形成する。
そして、フッ酸などのエッチング液を用いてウェットエッチングを行い、フォトレジスト膜13から露出したシリコン酸化膜2を除去する。これにより、上面1Aが露出される。その後、フォトレジスト膜13を除去する。
図5は、バルクシリコンウエハ1の上面1Aに、シリコンゲルマニウム層51およびシリコン層52を、エピタキシャル成長により形成するエピタキシャル成長工程を示す。
図5に示すように、上面1Aに結晶構造を有するシリコンゲルマニウム層51を形成し、その上に結晶構造を有するシリコン層52を形成する。このとき、結晶構造を持たないLOCOS膜4表面には、多結晶シリコン膜6が形成される。
ここで、バルクシリコンウエハ1の上面1Aから、シリコン層52の上面までの高さhは、LOCOS膜4の上面までの高さHより低く形成されている。
図5に示すように、上面1Aに結晶構造を有するシリコンゲルマニウム層51を形成し、その上に結晶構造を有するシリコン層52を形成する。このとき、結晶構造を持たないLOCOS膜4表面には、多結晶シリコン膜6が形成される。
ここで、バルクシリコンウエハ1の上面1Aから、シリコン層52の上面までの高さhは、LOCOS膜4の上面までの高さHより低く形成されている。
図6は、SOI構造5に用いるシリコン層52を支持する支持体83用の支持体穴7を形成する支持体穴形成工程を示す。
シリコン層52および多結晶シリコン膜6の表面に、フォトリソグラフィー技術を用いて塗布および硬化したレジストを、エッチングし、図6に示すように、支持体穴7の形状に合わせて除去したフォトレジスト膜15を形成する。
次に、ドライエッチングを行い、シリコン層52およびシリコンゲルマニウム層51を、部分的に除去する。これにより、バルクシリコンウエハ1の上面1Aを部分的に露出し、支持体穴7を形成する。
図6では、上面1Aを完全に露出するために、引き続きドライエッチングを行い、バルクシリコンウエハ1を多少除去し、支持体穴7を形成している。その後、フォトレジスト膜15を除去する。
シリコン層52および多結晶シリコン膜6の表面に、フォトリソグラフィー技術を用いて塗布および硬化したレジストを、エッチングし、図6に示すように、支持体穴7の形状に合わせて除去したフォトレジスト膜15を形成する。
次に、ドライエッチングを行い、シリコン層52およびシリコンゲルマニウム層51を、部分的に除去する。これにより、バルクシリコンウエハ1の上面1Aを部分的に露出し、支持体穴7を形成する。
図6では、上面1Aを完全に露出するために、引き続きドライエッチングを行い、バルクシリコンウエハ1を多少除去し、支持体穴7を形成している。その後、フォトレジスト膜15を除去する。
図7は、バルクシリコンウエハ1上にシリコン層52を支持する支持体形成膜81を形成する支持体形成膜形成工程を示す。
図7に示すように、シリコン層52、シリコンゲルマニウム層51、多結晶シリコン膜6、および支持体穴7の表面を覆うように、シリコン酸化膜などの支持体形成膜81を形成する。
図7に示すように、シリコン層52、シリコンゲルマニウム層51、多結晶シリコン膜6、および支持体穴7の表面を覆うように、シリコン酸化膜などの支持体形成膜81を形成する。
図8は、シリコン層52の上面を支持するための支持体83を形成する支持体形成工程を示す。
シリコン層52、シリコンゲルマニウム層51、多結晶シリコン膜6、および支持体穴7の表面に、フォトリソグラフィー技術を用いて塗布および硬化したレジストを、エッチングして、図8に示すように、支持体83が形成される部分を覆い、その周辺のSOI構造領域50およびその周辺部を除去したフォトレジスト膜17を形成する。
次に、ドライエッチングを行い、支持体形成膜81を部分的に除去する。これにより、支持体穴7およびシリコン層52の上面に、シリコン層52を支持するための支持体83が形成される。
シリコン層52、シリコンゲルマニウム層51、多結晶シリコン膜6、および支持体穴7の表面に、フォトリソグラフィー技術を用いて塗布および硬化したレジストを、エッチングして、図8に示すように、支持体83が形成される部分を覆い、その周辺のSOI構造領域50およびその周辺部を除去したフォトレジスト膜17を形成する。
次に、ドライエッチングを行い、支持体形成膜81を部分的に除去する。これにより、支持体穴7およびシリコン層52の上面に、シリコン層52を支持するための支持体83が形成される。
図9は、支持体83の下方に位置する前記シリコンゲルマニウム層51および前記シリコン層52に露出した側面を形成する側面露出工程を示す。
引き続きドライエッチングを行い、図9に示すように、シリコン層52およびシリコンゲルマニウム層51を除去する。このとき、LOCOS膜4上の多結晶シリコン膜6を、部分的に除去する。
これにより、バルクシリコンウエハ1と支持体83との間に形成されているシリコンゲルマニウム層51およびシリコン層52に、露出した側面を形成する。
このとき、支持体83の下に形成しているシリコンゲルマニウム層51の2つの露出した側面、例えば図9(b)において、紙面の手前側および奥側の、シリコンゲルマニウム層51側面が、十分に露出していない場合は、引き続きドライエッチングを行う。これにより、図9に示すようにバルクシリコンウエハ1を多少除去してもよい。その後、フォトレジスト膜17を除去する。
引き続きドライエッチングを行い、図9に示すように、シリコン層52およびシリコンゲルマニウム層51を除去する。このとき、LOCOS膜4上の多結晶シリコン膜6を、部分的に除去する。
これにより、バルクシリコンウエハ1と支持体83との間に形成されているシリコンゲルマニウム層51およびシリコン層52に、露出した側面を形成する。
このとき、支持体83の下に形成しているシリコンゲルマニウム層51の2つの露出した側面、例えば図9(b)において、紙面の手前側および奥側の、シリコンゲルマニウム層51側面が、十分に露出していない場合は、引き続きドライエッチングを行う。これにより、図9に示すようにバルクシリコンウエハ1を多少除去してもよい。その後、フォトレジスト膜17を除去する。
図10は、支持体83下方に位置するシリコンゲルマニウム層51を除去し、空洞部9を形成する空洞部形成工程を示す。
フッ硝酸などのエッチング液を用いて、ウェットエッチングを行い、図10に示すように、シリコンゲルマニウム層51を選択的に除去し、バルクシリコンウエハ1と支持体83に支持されたシリコン層52との間に、空洞部9を形成する。
フッ硝酸などのエッチング液を用いて、ウェットエッチングを行い、図10に示すように、シリコンゲルマニウム層51を選択的に除去し、バルクシリコンウエハ1と支持体83に支持されたシリコン層52との間に、空洞部9を形成する。
図11は、空洞部9に埋め込み絶縁層53を形成し、SOI構造5を部分的に形成するSOI構造形成工程を示す。
熱酸化を行い、図11に示すように、バルクシリコンウエハ1と支持体83に支持されたシリコン層52との間に、シリコン酸化膜などからなる埋め込み絶縁層53を形成する。つまり、バルクシリコンウエハ1と支持体83との間に、シリコン層52と埋め込み絶縁層53とから成るSOI構造5を形成する。
熱酸化を行い、図11に示すように、バルクシリコンウエハ1と支持体83に支持されたシリコン層52との間に、シリコン酸化膜などからなる埋め込み絶縁層53を形成する。つまり、バルクシリコンウエハ1と支持体83との間に、シリコン層52と埋め込み絶縁層53とから成るSOI構造5を形成する。
図12は、LOCOS膜4上の多結晶シリコン膜6をストッパーとして用いて、被覆絶縁膜85を平坦化処理する平坦化処理工程を示す。
SOI構造5の露出している複数の側面を覆うようにして、バルクシリコンウエハ1の上面全体にシリコン酸化膜などの被覆絶縁膜を形成する。図12に示すように、ストッパーとして用いた多結晶シリコン膜6の上面が露出するまで、CMPにより平坦化処理を行う。これにより、多結晶シリコン膜6上の支持体形成膜81は除去される。また、平坦化処理後の被覆絶縁膜85の一部が形成されている。
なお、支持体83および多結晶シリコン膜6の上面が、多少除去されてもよい。
高さHが高さhより高いので、ストッパーとして用いた多結晶シリコン膜6が除去されても、シリコン層52が露出せず、またシリコン層52を傷付けることがない。
SOI構造5の露出している複数の側面を覆うようにして、バルクシリコンウエハ1の上面全体にシリコン酸化膜などの被覆絶縁膜を形成する。図12に示すように、ストッパーとして用いた多結晶シリコン膜6の上面が露出するまで、CMPにより平坦化処理を行う。これにより、多結晶シリコン膜6上の支持体形成膜81は除去される。また、平坦化処理後の被覆絶縁膜85の一部が形成されている。
なお、支持体83および多結晶シリコン膜6の上面が、多少除去されてもよい。
高さHが高さhより高いので、ストッパーとして用いた多結晶シリコン膜6が除去されても、シリコン層52が露出せず、またシリコン層52を傷付けることがない。
図13は、シリコン層52の上面をエッチングにより露出するシリコン層上面露出工程を示す。
図13に示すように、希フッ酸などのエッチング液を用いて、SOI構造5のシリコン層52の上面まで、ウェットエッチングを行う。ここで、ウェットエッチングされる絶縁膜8の膜厚は、僅かしか残されていないため、ウェットエッチングする量や時間が短くなる。
図13に示すように、希フッ酸などのエッチング液を用いて、SOI構造5のシリコン層52の上面まで、ウェットエッチングを行う。ここで、ウェットエッチングされる絶縁膜8の膜厚は、僅かしか残されていないため、ウェットエッチングする量や時間が短くなる。
図14は、LOCOS膜4上の多結晶シリコン膜6を除去する多結晶膜除去工程を示す。
バルクシリコンウエハ1上に、フォトリソグラフィー技術を用いて塗布および硬化したレジストを、エッチングすることにより、図14に示すように、SOI構造領域50およびその周辺部を覆うように、フォトレジスト膜19を形成する。
次に、ドライエッチングを行い、LOCOS膜4上の多結晶シリコン膜6を除去する。その後、フォトレジスト膜19を除去する。
これにより、図1に示したようにSOI構造5のシリコン層52の上面を露出した半導体基板10が完成する。
バルクシリコンウエハ1上に、フォトリソグラフィー技術を用いて塗布および硬化したレジストを、エッチングすることにより、図14に示すように、SOI構造領域50およびその周辺部を覆うように、フォトレジスト膜19を形成する。
次に、ドライエッチングを行い、LOCOS膜4上の多結晶シリコン膜6を除去する。その後、フォトレジスト膜19を除去する。
これにより、図1に示したようにSOI構造5のシリコン層52の上面を露出した半導体基板10が完成する。
以下、第一実施形態の効果を記載する。
(1)LOCOS膜4の膜厚制御が可能なため、バルクシリコンウエハ1の上面1AからLOCOS膜4の上面までの高さHを、予め上面1AからSOI構造5のシリコン層52の上面までの高さhより高く制御して形成する。これにより、LOCOS膜4の上面に形成された多結晶シリコン膜を平坦化処理のストッパーとして用いることができる。このため、SOI構造のシリコン層上の支持体をエッチングする量や時間を高さHによって制御でき、ウェットエッチングのばらつきを抑えることができる。これにより、シリコン層52の上面を露出するとき、シリコン層52の角部が露出することを少なくできる。したがって、寄生MOSの発生やゲート絶縁膜の信頼性劣化を少なくすることができる。
(第二実施形態)
(1)LOCOS膜4の膜厚制御が可能なため、バルクシリコンウエハ1の上面1AからLOCOS膜4の上面までの高さHを、予め上面1AからSOI構造5のシリコン層52の上面までの高さhより高く制御して形成する。これにより、LOCOS膜4の上面に形成された多結晶シリコン膜を平坦化処理のストッパーとして用いることができる。このため、SOI構造のシリコン層上の支持体をエッチングする量や時間を高さHによって制御でき、ウェットエッチングのばらつきを抑えることができる。これにより、シリコン層52の上面を露出するとき、シリコン層52の角部が露出することを少なくできる。したがって、寄生MOSの発生やゲート絶縁膜の信頼性劣化を少なくすることができる。
(第二実施形態)
次に本発明の第二実施形態として半導体装置の製造方法について説明する。
図15には、第二実施形態に係る半導体装置20が示されている。
図15(a)は模式平面図であり、図15(b)は図15(a)におけるA−A´断線に沿う模式断面図である。
また、図15は、本発明の第二実施形態に係る半導体装置20の製造方法を示す模式図である。
図15には、第二実施形態に係る半導体装置20が示されている。
図15(a)は模式平面図であり、図15(b)は図15(a)におけるA−A´断線に沿う模式断面図である。
また、図15は、本発明の第二実施形態に係る半導体装置20の製造方法を示す模式図である。
半導体装置20の製造方法は、上記図1から図14で説明した半導体基板の製造方法に続いて、図15に示すようにゲート電極23を形成する。
熱酸化を行い、シリコン層52の表面に図示しないゲート絶縁膜を形成する。そして、化学気相法などの方法により、ゲート絶縁膜の上に多結晶シリコン膜を形成し、フォトリソグラフィー技術を用いて多結晶シリコン膜をパターニングすることにより、図15に示すように、ゲート電極23を形成する。
次に、ゲート電極23をマスクとして、ヒ素(As)、リン(P)、ホウ素(B)などの不純物をシリコン層52内にイオン注入することにより、ゲート電極23の両側のシリコン層52に、それぞれ不純物導入層からなるソース・ドレイン領域5A,5Bを、形成する。このようにして、SOI構造5を備えた半導体装置20が完成する。
熱酸化を行い、シリコン層52の表面に図示しないゲート絶縁膜を形成する。そして、化学気相法などの方法により、ゲート絶縁膜の上に多結晶シリコン膜を形成し、フォトリソグラフィー技術を用いて多結晶シリコン膜をパターニングすることにより、図15に示すように、ゲート電極23を形成する。
次に、ゲート電極23をマスクとして、ヒ素(As)、リン(P)、ホウ素(B)などの不純物をシリコン層52内にイオン注入することにより、ゲート電極23の両側のシリコン層52に、それぞれ不純物導入層からなるソース・ドレイン領域5A,5Bを、形成する。このようにして、SOI構造5を備えた半導体装置20が完成する。
第二実施形態の半導体装置20によれば、以下に示す効果がある。
(2)前述の効果を有する半導体装置20の製造方法を提供することができ、半導体装置20の信頼性を向上させることができる。
(2)前述の効果を有する半導体装置20の製造方法を提供することができ、半導体装置20の信頼性を向上させることができる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、バルクシリコンウエハ1上に混載して形成されるトランジスタの仕様によって、高さHが制限され、高さhよりも高く形成できない場合は、バルクシリコンウエハ1の上面1Aを、予めエッチングし、上面1Aより低い位置にSOI構造5を形成して、高さHを相対的に高くしてもよい。
また、本発明を実施するための最良の方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、使用する材料、処理方法、その他の詳細な事項において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した材料、処理方法などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの材料、処理方法などの限定の一部もしくは全部の限定を外した記載は、本発明に含まれるものである。
したがって、上記に開示した材料、処理方法などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの材料、処理方法などの限定の一部もしくは全部の限定を外した記載は、本発明に含まれるものである。
1…半導体基材としてのバルクシリコンウエハ、1A…バルクシリコンウエハ1の上面、4…LOCOS膜、5…SOI構造、6…多結晶シリコン膜、7…支持体穴、9…空洞部、10…半導体基板、20…半導体装置、23…ゲート電極、50…SOI構造領域、51…シリコンゲルマニウム層、52…シリコン層、53…埋め込み絶縁層、81…支持体形成膜、83…支持体、85…被覆絶縁膜、H…上面1AからLOCOS膜4の上面までの高さ、h…上面1Aからシリコン層52の上面までの高さ。
Claims (3)
- 半導体基材上にLOCOS膜で分離されたSOI構造領域を有し、この領域にSOI構造を備えた半導体基板の製造方法であって、
前記半導体基材の上面からLOCOS膜の上面までの高さを、前記半導体基材の上面から前記SOI構造の上面までの高さより高く形成するLOCOS膜形成工程と、
前記半導体基材上の前記SOI構造領域にシリコンゲルマニウム層およびシリコン層をエピタキシャル成長により形成し、前記LOCOS膜表面には多結晶シリコン膜を形成するエピタキシャル成長工程と、
前記SOI構造に用いる前記シリコン層を支持する支持体用の穴を形成する支持体穴形成工程と、
前記半導体基材上に前記支持体を形成する支持体形成工程と、
前記支持体の下方に位置する前記シリコンゲルマニウム層および前記シリコン層に露出した側面を形成する側面露出工程と、
側面が露出された前記シリコンゲルマニウム層を除去し空洞部を形成する空洞部形成工程と、
前記空洞部に埋め込み絶縁層を形成し、SOI構造を形成するSOI構造形成工程と、
前記半導体基材上面全体に被覆絶縁膜を形成し、前記多結晶シリコン膜をストッパーとして用いて、前記被覆絶縁膜を平坦化処理する平坦化処理工程と、
前記SOI構造の前記シリコン層の上面をエッチングにより露出するシリコン層上面露出工程とを含む
ことを特徴とする半導体基板の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体基板の製造方法を行った後に、前記SOI構造領域の前記SOI構造上およびその周辺の被覆絶縁膜上に、ゲート電極を形成する工程を含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 半導体基材上にLOCOS膜で分離されたSOI構造領域を有し、この領域にSOI構造を備えた半導体装置であって、
前記半導体基材の上面からLOCOS膜の上面までの高さが、前記半導体基材の上面から前記SOI構造の上面までの高さより高く形成されている
ことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005374474A JP2007180133A (ja) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | 半導体基板の製造方法、半導体装置の製造方法、および半導体装置 |
| US11/638,962 US7452781B2 (en) | 2005-12-27 | 2006-12-14 | Method for manufacturing a semiconductor substrate, method for manufacturing a semiconductor device, and the semiconductor device |
| KR1020060134008A KR20070069064A (ko) | 2005-12-27 | 2006-12-26 | 반도체 기판의 제조 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 및반도체 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005374474A JP2007180133A (ja) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | 半導体基板の製造方法、半導体装置の製造方法、および半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007180133A true JP2007180133A (ja) | 2007-07-12 |
Family
ID=38194355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005374474A Withdrawn JP2007180133A (ja) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | 半導体基板の製造方法、半導体装置の製造方法、および半導体装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7452781B2 (ja) |
| JP (1) | JP2007180133A (ja) |
| KR (1) | KR20070069064A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7680604B2 (en) * | 2005-03-11 | 2010-03-16 | Roche Molecular Systems, Inc. | PCR elbow determination by rotational transform after zero slope alignment |
| JP2007158295A (ja) * | 2005-11-10 | 2007-06-21 | Seiko Epson Corp | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
| JP4792956B2 (ja) * | 2005-12-13 | 2011-10-12 | セイコーエプソン株式会社 | 半導体基板の製造方法及び半導体装置の製造方法 |
| US7569438B2 (en) * | 2006-11-30 | 2009-08-04 | Seiko Epson Corporation | Method of manufacturing semiconductor device |
| JP5409247B2 (ja) * | 2009-10-13 | 2014-02-05 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
| CN107169416B (zh) * | 2017-04-14 | 2023-07-25 | 杭州士兰微电子股份有限公司 | 超声波指纹传感器及其制造方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002305293A (ja) * | 2001-04-06 | 2002-10-18 | Canon Inc | 半導体部材の製造方法及び半導体装置の製造方法 |
| JP4678163B2 (ja) | 2004-09-30 | 2011-04-27 | セイコーエプソン株式会社 | 半導体基板の製造方法および半導体装置の製造方法 |
| JP4759967B2 (ja) | 2004-10-01 | 2011-08-31 | セイコーエプソン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP4737378B2 (ja) | 2005-01-28 | 2011-07-27 | セイコーエプソン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
-
2005
- 2005-12-27 JP JP2005374474A patent/JP2007180133A/ja not_active Withdrawn
-
2006
- 2006-12-14 US US11/638,962 patent/US7452781B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-12-26 KR KR1020060134008A patent/KR20070069064A/ko not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US7452781B2 (en) | 2008-11-18 |
| US20070148832A1 (en) | 2007-06-28 |
| KR20070069064A (ko) | 2007-07-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2007521667A (ja) | トライゲートトランジスタ及びその製造方法 | |
| US7651929B2 (en) | Hybrid oriented substrates and crystal imprinting methods for forming such hybrid oriented substrates | |
| JP4420030B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP4610982B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2007180133A (ja) | 半導体基板の製造方法、半導体装置の製造方法、および半導体装置 | |
| JP2007207815A (ja) | 半導体装置、及び半導体装置の製造方法 | |
| JP2005136410A (ja) | シリコン・シリコン直接ウェハ・ボンディングを用いた、相異なる結晶方位の混成基板(hybridsubstrate)上のCMOS | |
| JP2001156166A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP4363419B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US20070138512A1 (en) | Semiconductor substrate manufacturing method and semiconductor device | |
| US7425495B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor substrate and semiconductor device | |
| JP4792956B2 (ja) | 半導体基板の製造方法及び半導体装置の製造方法 | |
| JP4852275B2 (ja) | 半導体基板の製造方法及び、半導体装置の製造方法 | |
| US7525157B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| US20080237778A1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
| JP4696518B2 (ja) | 半導体基板の製造方法および半導体装置の製造方法 | |
| US20070170579A1 (en) | Method of manufacturing semiconductor substrate, method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device | |
| US20080138960A1 (en) | Method of manufacturing a stack-type semiconductor device | |
| CN115188704A (zh) | 绝缘体上半导体衬底及其制造方法 | |
| CN101114580A (zh) | 半导体装置及其制造方法 | |
| JP2005333060A (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
| JP2007103491A (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
| JP2009176856A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2007149804A (ja) | 半導体基板の製造方法及び半導体装置の製造方法、半導体装置 | |
| JP2002158357A (ja) | Soi型半導体装置及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20070405 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091127 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100105 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20100304 |