DE10019705A1 - Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen desselben - Google Patents
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Abstract
Eine Halbleitervorrichtung weist einen Siliziumbereich (1) des ersten Leitungstyps, eine poröse Siliziumschicht (2), die innerhalb des Siliziumbereichs (1) als eine begrabene Schicht gebildet ist, und einen Sourcebereich (3a) und einen Drainbereich (4a) des zweiten Leitungstyps, der sich von dem ersten Leitungstyp unterscheidet, selektiv gebildet in einer oberen Oberfläche des Siliziumbereichs (1) auf. Untere Oberflächen des Sourcebereichs (3a) und des Drainbereichs (4a) sind angrenzend oberhalb einer oberen Oberfläche der porösen Siliziumschicht (2) gebildet. Als eine Folge erreichen Verarmungsschichten (8) in pn-Übergängen zwischen dem Siliziumbereich (1) und den unteren Oberflächen des Sourcebereichs (3a) und des Drainbereichs (4a) das Innere der porösen Siliziumschicht (2). Mit dieser Struktur ist eine Halbleitervorrichtung, die einen schnelleren Betrieb und einen geringeren Stromverbrauch erreicht, während die Stabilität im Betrieb eines MOSFETs gesichert wird und ein Verfahren zum Herstellen derselben angegeben.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitereinrichtung und ein
Verfahren zum Herstellen derselben, und insbesondere auf eine MOSFET-
Struktur und ein Verfahren zum Herstellen derselben.
Fig. 21 ist ein Querschnitt, der eine bei der Anmelderin vorhandene MOSFET-
Struktur zeigt, die ein massives Substrat verwendet. Eine Vielschicht-
Struktur, die aus einer Gateoxidschicht 102 und einer Gateelektrode 103
besteht, welche in dieser Reihenfolge geschichtet sind, ist selektiv auf einer
oberen Oberfläche eines Siliziumsubstrates 101 gebildet. Seitenwände 104
sind auf den Seitenoberflächen der Gateoxidschicht 102 und der Gateelektrode
103 gebildet.
Ein Sourcebereich 105 und ein Drainbereich 106 sind selektiv in der oberen
Oberfläche des Siliziumsubstrates 101 gebildet.
Das Anlegen einer Spannung an das Siliziumsubstrat 1 von seiner Rückseite
fixiert das Potential des Siliziumsubstrates 101 bzw. setzt es fest und sichert
einen stabilen Betrieb eines Transistors und einer Schaltung gegen eine
Schwankung im Potential der Gateelektrode 103 und der Source- und Drain
bereiche 105 und 106.
Fig. 22 ist ein Querschnitt, der einen bei der Anmelderin vorhandenen
MOSFET zeigt, der ein SOI(Silicon on Insulator)-Substrat verwendet. Das
SOI-Substrat besitzt ein Siliziumsubstrat 110, eine begrabene Oxidschicht 111
und eine Siliziumschicht 112. Weiter sind, ähnlich der Struktur der Fig. 21,
die Gateoxidschicht 102, die Gateelektrode 103 und die Seitenwände 104
selektiv auf der oberen Oberfläche der Siliziumschicht 112 gebildet. Der
Sourcebereich 105 und der Drainbereich 106 sind selektiv in der oberen
Oberfläche der Siliziumschicht 112 gebildet. Ein Körperbereich, d. h. ein
Substratbereich 113 ist zwischen dem Sourcebereich 105 und dem
Drainbereich 106 gebildet.
Eine elektrische Kraftlinie von dem Sourcebereich 105 und dem Drainbereich
106 wird an dem Siliziumsubstrat 110 durch die begrabene Oxidschicht 111
beendet. Deshalb wird die Übergangskapazität zwischen den Source- und
Drainbereichen 105 und 106 und dem Siliziumsubstrat 110 kleiner, und ein
Strom, der diese Übergangskapazität während eines Betriebs eines Transistors
lädt, wird reduziert, um einen schnelleren Betrieb und einen geringeren
Stromverbrauch zu sichern.
Die bei der Anmelderin vorhandenen MOSFETs besitzen jedoch die folgenden
Probleme.
Zuerst arbeitet der MOSFET, der ein massives Substrat verwendet, im Ver
gleich mit dem MOSFET, der ein SOI-Substrat verwendet, unvorteilhafter
Weise langsamer und verbraucht mehr Strom bzw. Leistung. Da die Breite
W100 einer Verarmungsschicht 120, die durch einen pn-Übergang zwischen
den Source- und Drainbereichen 105 und 106 und dem Siliziumsubstrat 101
erzeugt wird, eng bzw. klein ist, wird die Übergangskapazität zwischen den
Source- und Drainbereichen 105 und 106 und dem Siliziumsubstrat 101
größer. Als eine Folge ist es nötig, die größere Übergangskapazität
aufzuladen, wenn die Potentiale des Sourcebereiches 105 und des
Drainbereiches 106 während des Betriebs des Transistors verändert werden.
Als nächstes führt der MOSFET, der ein SOI-Substrat verwendet, im
Vergleich mit dem MOSFET, der ein massives Substrat verwendet,
unvorteilhafter Weise einen instabileren Betrieb aus. Wie in Fig. 22 gezeigt
ist, befindet sich der Substratbereich 113 in einem elektrisch schwebenden
Zustand. Deshalb verändert sich das Potential des Substratbereiches 113 mit
der Veränderung im Potential der Gateelektrode 103, des Sourcebereiches 105
und des Drainbereiches 106. Eine derartige Veränderung des Potential eines
Substratbereiches ist speziell in IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON
DEVICES, Band 45, Nr. 7, Juli 1998, S. 1479-1484 "Analysis of Delay Time
Instability According to the Operating Frequency in Field Shield Isolated SOI
Circuit" S. Maeda et al (Dokument 1) beschrieben. Insbesondere verändert
sich (schwankt) das Potential des Substratbereichs kurzzeitig und mit dieser
Potentialveränderung verändern sich die Eigenschaften bzw. die Kennlinie des
Transistors kurzzeitig, was einen instabilen Schaltungsbetrieb verursacht
(siehe Fig. 7 des Dokuments 1).
Weiter zeigt Dokument 1 eine Struktur, um das Potential des
Substratbereiches zu fixieren, d. h. festzulegen, um einen stabilen
Schaltungsbetrieb zu sichern (siehe Fig. 1 und 2 des Dokuments 1). Da die
Struktur des Dokuments 1 jedoch eine Feldabschirmungs-Trennstruktur
benötigt, um das Potential des Substratbereiches zu fixieren, wird der
Herstellungsprozess deshalb komplizierter und benötigt eine längere Zeit. Um
die Feldabschirmung-Trennstruktur zu bilden, ist es nötig, eine
Feldabschirmungs-Trennschicht zu bilden, welche nicht in einem bei der
Anmelderin vorhandenen MOSFET gebildet ist, der ein massives Substrat
verwendet. Dies erfordert eine Änderung des Layout-Musters zwischen diesem
MOSFET des Dokuments 1 und dem bei der Anmelderin vorhandenen
MOSFET, der ein massives Substrat verwendet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Halbleitervorrichtung anzugeben, welche
einen schnelleren Betrieb und einen geringeren Stromverbrauch ermöglicht,
während ein stabiler Betrieb eines MOSFETs und ein Verfahren zum
Herstellen desselben gesichert wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1
oder Anspruch 2 bzw. ein Verfahren nach Anspruch 8.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung ist auf eine Halbleitervorrichtung gerichtet. Gemäß eines ersten
Aspektes der vorliegenden Erfindung weist die Halbleitervorrichtung
folgendes auf: Ein Substrat, der ersten Halbleiterschicht, die auf dem Substrat
gebildet ist und mindestens einen Hohlraum aufweist; eine zweite
Halbleiterschicht, die auf der ersten Halbleiterschicht gebildet ist; und ein
Halbleiterelement (Halbleiterbauelement), das in der zweiten
Halbleiterschicht gebildet ist.
Vorzugsweise ist die erste poröse Schicht eine poröse Siliziumschicht.
Gemäß eines zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Halbleiter
vorrichtung folgendes auf: Einen ersten Halbleiterbereich eines ersten
Leitungstyps; eine erste poröse Schicht, die innerhalb des ersten Halbleiter
bereiches als eine begrabene Schicht gebildet ist; und einen Source-
/Drainbereich eines zweiten Leitungstyps, der sich von dem ersten
Leitungstyp unterscheidet und selektiv in einer oberen Oberfläche des ersten
Halbleiterbereichs gebildet ist und in der Halbleitervorrichtung des zweiten
Aspekts kann eine Verarmungsschicht, die in einem Übergang zwischen dem
ersten Halbleiterbereich und einer Bodenoberfläche (unteren Oberfläche) des
Source-/Drainbereiches erzeugt wird, in der ersten porösen Schicht vorhanden
sein.
Vorzugsweise ist die erste poröse Schicht eine poröse Siliziumschicht.
Gemäß eines dritten Aspektes besitzt in der Halbleitervorrichtung des zweiten
Aspekts der erste Halbleiterbereich eine Epitaxieschicht in seinem oberen Ab
schnitt.
Gemäß eines vierten Aspekts befindet sich in der Halbleitervorrichtung des
zweiten Aspekts die untere Oberfläche des Source-/Drainbereichs angrenzend
oberhalb einer oberen Oberfläche der ersten porösen Schicht.
Gemäß eines fünften Aspektes befindet sich in der Halbleitervorrichtung des
zweiten Aspektes die untere Oberfläche des Source-/Drainbereiches
angrenzend unterhalb einer oberen Oberfläche der ersten porösen Schicht.
Gemäß eines sechsten Aspektes besitzt in der Halbleitervorrichtung des zwei
ten Aspektes der erste Halbleiterbereich einen Hochkonzentrations-Dotierstoffbereich
des ersten Leitungstyps, welcher tiefer als die erste poröse
Schicht angeordnet ist.
Gemäß eines siebten Aspektes weist die Halbleitervorrichtung des zweiten
Aspekts weiter auf: Einen zweiten Halbleiterbereich des zweiten
Leitungstyps, der angrenzend an den ersten Halbleiterbereich gebildet ist;
eine zweite poröse Schicht, die innerhalb des zweiten Halbleiterbereichs als
eine begrabene Schicht gebildet ist und mit der ersten porösen Schicht
verbunden ist; und eine grabenartige Trennstruktur, die in einer Grenzfläche
zwischen dem ersten Halbleiterbereich und dem zweiten Halbleiterbereich
gebildet ist und sich tiefer als die unteren Oberflächen der ersten und zweiten
porösen Schichten von der oberen Oberfläche des ersten Halbleiterbereiches
und einer oberen Oberfläche des zweiten Halbleiterbereiches erstreckt.
Die vorliegende Erfindung ist auch auf ein Verfahren zum Herstellen einer
Halbleitervorrichtung gerichtet. Gemäß eines achten Aspektes weist das Ver
fahren die Schritte auf: (a) Bilden eines ersten Halbleiterbereiches eines
ersten Leitungstyps, in dem eine erste poröse Schicht als eine begrabene
Schicht gebildet ist; und (b) selektives Bilden eines Source-/Drainbereiches
eines zweiten Leitungstyps, der sich von dem ersten Leitungstyps
unterscheidet, in einer oberen Oberfläche des ersten Halbleiterbereichs, wobei
eine Verarmungsschicht, die in einem Übergang zwischen dem ersten
Halbleiterbereich und einer unteren Oberfläche des Source-/Drainbereichs
erzeugt wird, in der ersten porösen Schicht vorhanden sein kann.
Vorzugsweise ist die erste poröse Schicht eine poröse Siliziumschicht.
Vorzugsweise wird die poröse Siliziumschicht durch Anodisieren gebildet.
Gemäß eines neunten Aspektes weist in dem Verfahren des achten Aspekts der
Schritt (a) die Schritte auf: (a-1) Bilden der ersten porösen Schicht und (a-2)
Bilden einer Epitaxieschicht auf einer oberen Oberfläche der ersten porösen
Schicht.
Gemäß eines zehnten Aspektes der vorliegenden Erfindung weist in dem Ver
fahren des achten Aspektes der Schritt (b) die Schritte auf: (b-1) Einbauen
eines Dotierstoffs des zweiten Leitungstyps in die obere Oberfläche des ersten
Halbleiterbereichs; und (b-2) thermisches Diffundieren des Dotierstoffs, der
in dem Schritt (b-1) eingebaut wurde; und in dem Verfahren des zehnten
Aspekts wird ein pn-Übergang, der in einer Grenzfläche zwischen dem ersten
Halbleiterbereich und dem Source-/Drainbereich beim Vervollständigen des
Schrittes (b-1) erzeugt wird, oberhalb der oberen Oberfläche der ersten porö
sen Schicht gebildet.
Gemäß eines elften Aspektes wird in dem Verfahren des zehnten Aspektes die
untere Oberfläche des Source-/Drainbereichs angrenzend oberhalb der oberen
Oberfläche der ersten porösen Schicht beim Vervollständigen des Schritts (b-
2) angeordnet.
Gemäß eines zwölften Aspektes wird in dem Verfahren des zehnten Aspektes
die untere Oberfläche des Source-/Drainbereiches angrenzend unterhalb der
oberen Oberfläche der ersten porösen Schicht beim Vervollständigen des
Schrittes (b-2) angeordnet.
Gemäß eines dreizehnten Aspektes weist das Verfahren des achten Aspektes
weiter die Schritte auf: (c) Bilden eines Hochkonzentrations-Dotierstoff
bereichs des ersten Leitungstyps in einer Tiefe, die tiefer ist als die erste po
röse Schicht in dem ersten Halbleiterbereich.
Gemäß eines vierzehnten Aspektes wird in dem Verfahren des achten
Aspektes ein zweiter Halbleiterbereich des zweiten Leitungstyps angrenzend
an den ersten Halbleiterbereich in dem Schritt (a) gebildet, und eine zweite
poröse Schicht, die mit der ersten porösen Schicht verbunden ist, wird
innerhalb des zweiten Halbleiterbereichs als eine begrabene Schicht gebildet,
und das Verfahren weist weiter den Schritt auf: (d) Bilden einer grabenartigen
Trennstruktur in einer Grenzfläche zwischen dem ersten Halbleiterbereich und
dem zweiten Halbleiterbereich, die sich tiefer als die unteren Oberflächen der
ersten und der zweiten porösen Schicht von der oberen Oberfläche des ersten
Halbleiterbereichs und einer oberen Oberfläche des zweiten
Halbleiterbereichs erstreckt.
In der Halbleitervorrichtung des ersten Aspektes kann die erste Halbleiter
schicht als ein Stopper zum Polieren benutzt werden, wenn das Substrat durch
CMP von seiner Rückseite poliert wird. Weiter kann die erste
Halbleiterschicht als ein Stopper zum Ätzen benutzt werden, wenn das
Substrat von seiner Rückseite geätzt wird. Außerdem wird die erste
Halbleiterschicht als eine Grenze zum Entfernen der zweiten
Halbleiterschicht, in der das Halbleiterelement gebildet ist, von dem Substrat
benutzt.
In der Halbleitervorrichtung des zweiten Aspekts kann, da die Breite der Ver
armungsschicht größer wird als diejenige in der Halbleitervorrichtung, die ein
massives Substrat verwendet, und die relative dielektrische Konstante der
Verarmungsschicht, die in der porösen Schicht vorhanden ist, kleiner ist als in
dem massiven Substrat, die Übergangskapazität verringert sein. Deshalb kann
ein schnellerer Betrieb und ein geringerer Stromverbrauch in der Halbleiter
vorrichtung erreicht werden. Da das Potential des ersten Halbleiterbereichs
oberhalb der ersten porösen Schicht von der Rückseite des ersten Halbleiter
bereichs mit der dazwischen angeordneten ersten porösen Schicht fixiert wer
den kann, anders als in der Halbleitervorrichtung, die ein SOI-Substrat ver
wendet, kann ein stabiler Betrieb der Halbleitervorrichtung gesichert werden.
In der Halbleitervorrichtung des dritten Aspektes kann der Source-
/Drainbereich in der Epitaxieschicht gebildet sein.
In der Halbleiterschicht des vierten Aspekts kann, da die untere Oberfläche
des Source-/Drainbereichs angrenzend oberhalb der oberen Oberfläche der
ersten porösen Schicht angeordnet ist, die Verarmungsschicht, die in dem
Übergang zwischen dem ersten Halbleiterbereich und der unteren Oberfläche
des Source-/Drainbereichs erzeugt wird, in der ersten porösen Schicht
vorhanden sein.
In der Halbleitervorrichtung des fünften Aspekts kann, da die untere Ober
fläche des Source-/Drainbereichs angrenzend unterhalb der unteren
Oberfläche der ersten porösen Schicht angeordnet ist, die Verarmungsschicht,
die in dem Übergang zwischen dem ersten Bereich und der unteren Oberfläche
des Source-/Drainbereichs erzeugt wird, in der ersten porösen Schicht
vorhanden sein.
In der Halbleitervorrichtung des sechsten Aspekts ist es, da der Hochkonzen
trations-Dotierstoffbereich einen geringen Widerstand hat, möglich, ein Sper
ren (Latch-up) zu unterdrücken. Außerdem kann, wenn das Potential des
ersten Halbleiterbereichs oberhalb der porösen Schicht von der Rückseite des
ersten Halbleiterbereichs mit der dazwischen angeordneten ersten porösen
Schicht fixiert wird, der hohe Widerstand der ersten porösen Schicht
entspannt werden durch den niedrigen Widerstand des Hochkonzentrations-
Dotierstoffbereichs, um weiter die Stabilität beim Betrieb der
Halbleitervorrichtung zu vergrößern.
In der Halbleitervorrichtung des siebten Aspekts ist es, da die grabenartige
Trennstruktur tiefer als die unteren Oberflächen der ersten und zweiten porö
sen Schicht gebildet sind, möglich, die Bildung des pn-Übergangs, der in dem
Grenzbereich zwischen dem ersten Halbleiterbereich und dem zweiten Halbleiterbereich
erzeugt wird, in der ersten und zweiten porösen Schicht zu ver
meiden.
In dem Verfahren des achten Aspektes kann, da die Breite der Verarmungs
schicht größer wird als diejenige in der Halbleitervorrichtung, die ein
massives Substrat verwendet, und die relative dielektrische Konstante der
Verarmungsschicht, die in der porösen Schicht vorhanden ist, kleiner ist als
diejenige in dem massiven Substrat, die Übergangskapazität verringert sein.
Deshalb kann ein schnellerer Betrieb und ein geringerer Stromverbrauch in
der Halbleitervorrichtung erreicht werden. Da das Potential des ersten
Halbleiterbereichs oberhalb der ersten porösen Schicht von der Rückseite des
ersten Halbleiterbereichs mit der ersten porösen Schicht dazwischen
angeordnet fixiert werden kann, anders als in der Halbleitervorrichtung, die
ein SOI-Substrat verwendet, ein stabiler Betrieb der Halbleitervorrichtung
gesichert werden.
In dem Verfahren des neunten Aspekts kann der Source-/Drainbereich in der
Epitaxieschicht gebildet werden.
In dem Verfahren des zehnten Aspektes, ist es möglich, den Fall zu
vermeiden, in dem der Dotierstoff, der in den porösen Abschnitt der ersten
porösen Schicht implantiert wird, durch die erste poröse Schicht geht, um den
pn-Übergang unterhalb der unteren Oberfläche der ersten porösen Schicht zu
bilden.
In dem Verfahren des elften Aspektes kann, da die untere Oberfläche des
Source-/Drainbereiches angrenzend oberhalb der oberen Oberfläche der ersten
porösen Schicht angeordnet ist, die Verarmungsschicht, die in dem Übergang
zwischen dem ersten Halbleiterbereich und der unteren Oberfläche des
Source-/Drainbereichs erzeugt wird, in der ersten porösen Schicht vorhanden
sein.
In dem Verfahren des zwölften Aspektes kann, da die untere Oberfläche des
Source-/Drainbereichs angrenzend unterhalb der oberen Oberfläche der ersten
porösen Schicht angeordnet ist, die Verarmungsschicht, die in dem Übergang
zwischen dem ersten Halbleiterbereich und der unteren Oberfläche des
Source-/Drainbereichs erzeugt wird, in der ersten porösen Schicht vorhanden
sein.
In dem Verfahren des dreizehnten Aspektes ist es, da der Hochkonzentrations-
Dotierstoffbereich einen niedrigen Widerstand besitzt, möglich, einen Sperren
(Latch-up) zu unterdrücken. Außerdem kann, wenn das Potential des ersten
Halbleiterbereichs oberhalb der ersten porösen Schicht von der Rückseite des
ersten Halbleiterbereichs mit der dazwischen angeordneten ersten porösen
Schicht fixiert wird, der hohe Widerstand der ersten porösen Schicht durch
den niedrigen Widerstand des Hochkonzentrations-Dotierstoffbereichs
entspannt werden, um weiter die Stabilität beim Betrieb der
Halbleitervorrichtung zu vergrößern.
In dem Verfahren des vierzehnten Aspektes ist es möglich, da die grabenartige
Trennstruktur tiefer als die unteren Oberflächen der ersten und zweiten porö
sen Schicht gebildet ist, die Bildung des pn-Übergangs, der in dem Grenz
bereich zwischen dem ersten Halbleiterbereich und dem zweiten Halbleiter
bereich erzeugt wird, in der ersten und zweiten porösen Schicht zu vermeiden.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Be
schreibung von Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten
Figuren. In diesen zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt einer Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 und 3 Querschnitte zum Erklären eines Effekts der in Fig. 1 gezeigten
Halbleitervorrichtung;
Fig. 4 und 5 jeweils Querschnitte einer Struktur einer Halbleitervorrichtung
gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 6 bis 19 Querschnitte eines Verfahrens zum Herstellen einer Halb
leitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, Schritt für Schritt
in der Reihenfolge des Prozesses;
Fig. 20 eine schematische Ansicht zum Erklären eines Effektes der Halbleiter
vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;
Fig. 21 einen Querschnitt einer Struktur eines MOSFETs, der ein massives
Substrat verwendet und bei der Anmelderin vorhanden ist; und
Fig. 22 einen Querschnitt einer Struktur eines MOSFETs, der ein SOI-
Substrat verwendet und bei der Anmelderin vorhanden ist.
Fig. 1 ist ein Querschnitt einer Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung. Die Halbleitervorrichtung der Fig. 1 weist ein Sili
ziumsubstrat 100, eine poröse Siliziumschicht 2, die innerhalb des Silizium
substrats 100 gebildet ist und einen Siliziumabschnitt 2a und einen porösen
Abschnitt 2b aufweist, und ein Halbleiterelement, das in dem Siliziumsubstrat
100 oberhalb der porösen Siliziumschicht 2 gebildet ist, auf. In dem Beispiel
der Fig. 1 ist als das Halbleiterelement ein MOSFET mit einem Sourcebereich
3, einem Drainbereich 4, einer Gateoxidschicht 5, einer Gateelektrode 6 und
Seitenwänden 7 gebildet. Weiter weist die Halbleitervorrichtung der Fig. 1
eine Isolierschicht 50 auf, die aus dem Halbleiterelement gebildet ist.
Fig. 2 und 3 sind Querschnitte zum Erklären eines Effektes der in Fig. 1 ge
zeigten Halbleitervorrichtung. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist die poröse
Siliziumschicht 2 innerhalb des Siliziumsubstrats 1 gebildet. Deshalb kann,
wenn das Siliziumsubstrat 100 von seiner Rückseite durch CMP (Chemical
Mechanical Polishing, chemomechanisches Polieren) poliert wird, die poröse
Schicht 2 als ein Stopper für das Polieren benutzt werden. Weiter kann, wenn
das Siliziumsubstrat 100 von seiner Rückseite geätzt wird, die poröse
Siliziumschicht 2 als ein Stopper für das Ätzen benutzt werden. Außerdem
wird die poröse Siliziumschicht 2 als eine Grenze benutzt, um das
Halbleiterelement und die Isolierschicht 50 von dem Siliziumsubstrat 100
unterhalb der porösen Siliziumschicht 2 zu entfernen (siehe Fig. 2).
Deshalb ist, wie in Fig. 3 gezeigt ist, möglich, das Halbleiterelement, dessen
Siliziumsubstrat 100 unterhalb der porösen Siliziumschicht 2 poliert oder ge
ätzt ist oder von dem Siliziumsubstrat 100 unterhalb der porösen Silizium
schicht 2 entfernt ist, mit einem anderen Trägersubstrat 51, wie
beispielsweise Silizium, Quarz und Plastik mit der dazwischen angeordneten
Isolierschicht 50 zu bonden bzw. zu verbinden (kontaktieren).
Im folgenden wird eine spezielle Ausführungsform der Halbleitervorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung diskutiert werden.
Fig. 4 und 5 sind Querschnitte, die jeweils eine Struktur einer Halbleitervor
richtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigen. Die Halbleitervorrichtun
gen der Fig. 4 und 5 weisen jeweils einen Siliziumbereich 1 eines ersten Lei
tungstyps (Leitfähigkeitstyps) und die poröse Siliziumschicht 2, die innerhalb
des Siliziumbereichs 1 gebildet ist, als eine begrabene Schicht auf. Die Halb
leitervorrichtung der Fig. 4 weist einen Sourcebereich 3a und einen Drain
bereich 4a und die Halbleitervorrichtung der Fig. 5 weist einen Sourcebereich
3b und einen Drainbereich 4b auf. Die Sourcebereiche 3a und 3b und die
Drainbereiche 4a und 4b sind jeweils von einem zweiten Leitungstyp
(Leitfähigkeitstyp), der sich von dem ersten Leitungstyp unterscheidet, und
sind in einer oberen Oberfläche des Siliziumbereichs 1 gebildet. Die poröse
Siliziumschicht 2 weist den Siliziumabschnitt 2a und den porösen Abschnitt
2b auf.
Die Halbleitervorrichtungen der Fig. 4 und 5 weisen jeweils eine Viel
schichtstruktur auf, die aus der Gateoxidschicht 5 und der Gateelektrode 6 be
steht, die in dieser Reihenfolge geschichtet sind, und ist selektiv auf der
oberen Oberfläche des Siliziumbereichs 1 und den Seitenwänden 7, die auf
den Seitenoberflächen der Gateoxidschicht 5 und der Gateelektrode 6 gebildet
sind, gebildet.
In der Halbleitervorrichtung der Fig. 4 befinden sich die Bodenoberflächen
(unteren Oberflächen) des Sourcebereichs 3a und des Drainbereichs 4 angren
zend oberhalb einer oberen Oberfläche der porösen Silizumschicht 2. In der
Halbleitervorrichtung der Fig. 5 befinden sich die Bodenoberflächen (unteren
Oberflächen) des Sourcebereichs 3b und des Drainbereichs 4b angrenzend
unterhalb der oberen Oberfläche der porösen Siliziumschicht 2. Als eine Folge
existiert in der Halbleitervorrichtung der Fig. 4 und 5 eine Verarmungsschicht
8, die in dem pn-Übergang zwischen dem Silizumbereich 1 und den unteren
Oberflächen der Source- und Drainbereiche 3a, 3b, 4a und 4b erzeugt wird,
auch in der porösen Siliziumschicht 2.
Im folgenden wird unter Verwenden eines Falls des Herstellens eines CMOS
als ein Beispiel, ein Verfahrens zum Herstellen der Halbleitervorrichtung der
Fig. 5 Schritt für Schritt in der Reihenfolge des Prozesses diskutiert. Fig. 6
bis 19 sind Querschnitte, die ein Verfahren zum Herstellen einer
Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform Schritt für Schritt in
der Reihenfolge des Prozesses zeigt. Eine poröse Siliziumschicht 11 wird
durch Anodisieren in einer oberen Oberfläche eines n-Silizumsubstrats 10
gebildet. Insbesondere wird das Silizumsubstrat 10 in eine HF-Lösung 52 in
einer Anodisierzelle 51 getaucht und ein Strom wird durch das
Siliziumsubstrat 10 unter Verwenden einer oberen Platinelektrode 53 als
Kathode und einer unteren Platinelektrode als Anode (siehe Fig. 6) unter einer
Bedingung geleitet, daß eine Anodisier-Zeit 30 Sekunden beträgt und eine
Anodisier-Stromdichte 10 mA/cm2 beträgt. Dies macht die obere Oberfläche
des Siliziumsubstrats 10 porös und in der oberen Oberfläche des
Siliziumsubstrats 10 wird die poröse Silizumschicht 11 mit einer Dicke von
ungefähr 0,2 µm dadurch gebildet (siehe Fig. 7).
Fig. 8 ist ein Querschnitt, der speziell eine Form der porösen Siliziumschicht
11 zeigt. Obwohl die poröse Silizumschicht 11 eine komplizierte Form wie in
Fig. 8 zeigt, besitzt, insbesondere wie in Fig. 4 eines später diskutierten
Dokuments 3, S. 470 oder Fig. 2 eines später diskutierten Dokuments 4, S.
379, wird eine vereinfachte Form der porösen Siliziumschicht 11 in dieser
Spezifikation wie in Fig. 7 gezeigt, gezeigt. Weiter kann, wie in "SOI
Structure Forming Technique, S. 181 bis 185, Seijiro Furukawa, 1987,
Sangyotosho (Dokument 2) gezeigt ist, die Dicke der porösen Silizumschicht
11 durch die Anodisier-Zeit und die Anodisier-Stromdichte gesteuert werden,
und die Dichte der porösen Siliziumschicht 11 (entsprechend einem
Verhältnis des Siliziumabschnitts 2a und des porösen Abschnitts 2b) kann
durch die Konzentration der HF-Lösung 52 gesteuert werden. All die
Offenbarungen des Dokuments 2 sind hier durch Bezugnahme in dieser
Spezifikation (Beschreibung), aufgenommen.
Als nächstes wird, um die Stabilität einer porösen Struktur der porösen Sili
ziumschicht 11 gegen eine Wärmebehandlung zu sichern, eine vorbereitende
Oxidation bei einer niedrigen Temperatur von ungefähr 400°C ausgeführt.
Nachfolgend wird, um die Menge von Kristallfehlern einer Epitaxieschicht 15,
die in einem späteren Schritt gebildet werden, zu verringern, eine Wärmebehandlung
bei einer Temperatur von über 1000°C für ein paar Sekunden in
einer Wasserstoff-Atmosphäre ausgeführt. Dann ist die Mobilität von Ober
flächenatomen bemerkenswert erhöht durch Minimieren der
Oberflächenenergie der porösen Siliziumschicht 11, (nicht gezeigt), und
Oberflächenlöcher die durch natürliche Oxidation in der oberen Oberfläche
der porösen Siliziumschicht 11 erzeugt sind, werden durch Reduktion
entfernt. Als eine Folge wird die obere Oberfläche der porösen
Siliziumschicht 11 ausreichend geglättet, um die poröse Siliziumschicht 2 zu
bilden (siehe Fig. 9).
Die obere Oberfläche der porösen Siliziumschicht 2 behält eine einkristalline
Struktur des Siliziumsubstrats 10 bei und besitzt dieselbe Kristallorientierung
wie das Siliziumsubstrat 10. Als nächstes wird die Epitaxieschicht 15 auf der
oberen Oberfläche der porösen Silizumschicht 2 durch ein epitaktisches Ent
wicklungsverfahren (siehe Fig. 10) gebildet, um eine Dicke von ungefähr
100 nm zu besitzen. Die epitaktische Entwicklung von Silizium auf der
porösen Siliziumschicht ist speziell in "Science of Silicon", S. 467-475,
geleitet von Tadahiro Ohmi und anderen, veröffentlicht durch REALIZE INC.
(Dokument 3), "IEICE TRANS ELECTRON", Band E80-C, Nr. 3, März 1997,
K. SAKAGUCHI et al. S. 378-387 (Dokument 4), und "Extended Abstracts of
the 1998 International Conference on Solid State Devices and Materials",
Hiroshima, 1998, S. 302-303 (Dokument 5) offenbart. All die Offenbarungen
der Dokumente 3 bis 5 sind hier durch Bezugnahme in diese Spezifikation
aufgenommen.
Eine grabenartige Trennstruktur 16 wird selektiv gebildet um eine Tiefe von
ungefähr 0,3 bis 0,4 µm von der oberen Oberfläche der Epitaxieschicht 15 zu
haben (siehe Fig. 11). Wie in Fig. 11 gezeigt ist, läuft die grabenartige
Trennstruktur 16 durch die poröse Siliziumschicht 2 und erreicht das Innere
des Silizumsubstrats 10. Als nächstes wird eine p-Wanne 17 und eine n-
Wanne 18 durch Ionenimplantation und thermische Diffusion gebildet (siehe
Fig. 12). Die p-Wanne 17 und die n-Wanne 18 entsprechen dem in Fig. 4 und
5 gezeigten Siliziumbereich 1. Nachfolgend werden die Ionenimplantation und
die thermische Diffusion ausgeführt, um einen p-Hochkonzentrations-
Dotierstoffbereich 19 und einen n-Hochkonzentrations-Dotierstoffbereich 20
in den unteren Abschnitten (Bodenabschnitten) der p-Wanne 17 bzw. der n-
Wanne 18 zu bilden (siehe Fig. 13). Die Gatestruktur, die aus der
Gateoxidschicht 5, der Gateelektrode 6 und den Seitenwänden 7 besteht, wird
auf den oberen Oberflächen der p-Wanne 17 und der n-Wanne 18 gebildet
(siehe Fig. 14).
Als nächstes werden ein n+-Dotierstoff und ein p+-Dotierstoff durch die
Ionenimplantation in die oberen Oberflächen der p-Wanne 17 bzw. der n-
Wanne 18 eingebaut. Fig. 15 zeigt ein Dotierstoff-Konzentrationsprofil un
mittelbar nach der Ionenimplantation. In Fig. 15 zeigt die Kurve A1 eine Kon
zentrationsverteilung des implantierten n+- oder p+-Dotierstoffes an, und eine
Kurve B zeigt eine Konzentrationsverteilung eines p--Dotierstoffs in der p-
Wanne 17 oder eines n--Dotierstoffes in der n-Wanne 18 an. Ein pn-Übergang
wird in der Tiefe erzeugt, in der die Kurven A1 und B sich kreuzen, und eine
Implantationsenergie des n+-Dotierstoffs und des p+-Dotierstoffs wird so ge
steuert, daß der pn-Übergang in der Tiefe erzeugt werden kann, die flacher
bzw. geringer ist als die obere Oberfläche der porösen Siliziumschicht 2.
Wenn die Implantationsenergie des n+-Dotierstoffs und der p+-Dotierstoff zu
groß für die Dicke der Epitaxieschicht 15 ist, ergibt sich der folgende
schlechte Effekt. Wie in Fig. 16 gezeigt ist, erreicht ein Dotierstoff 21, der in
den porösen Abschnitt 2b der porösen Siliziumschicht 2 implantiert wird,
einen unteren Abschnitt der porösen Siliziumschicht 2 ohne jeden Widerstand.
In diesem Fall ist ein Dotierstoff-Konzentrationsprofil unmittelbar nach der
Ionenimplantation wie in Fig. 17 gezeigt, und der pn-Übergang wird in der
Tiefe erzeugt, der tiefer ist als die untere Oberfläche (Bodenoberfläche) der
porösen Siliziumschicht 2. Dann ist die Breite einer Verarmungsschicht, die
in dem pn-Übergang erzeugt wird, so klein wie diejenige des bei der
Anmelderin vorhandenen MOSFETs, der ein massives Substrat verwendet. Als
eine Folge ist die Übergangskapazität so groß wie oder größer als diejenige
des bei der Anmelderin vorhandenen MOSFETs, der ein massives Substrat
verwendet, weil der pn-Übergang tiefer gebildet ist, und die
Betriebsgeschwindigkeit des MOSFETs wird verschlechtert. Durch das
Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung der ersten
Ausführungsform kann jedoch die Implantationsenergie so gesteuert bzw.
geregelt werden, daß der pn-Übergang unmittelbar nach der Ionenimplantation
in der Tiefe gebildet werden kann, die flacher als die obere Oberfläche der
porösen Siliziumschicht 2 ist, wie oben diskutiert. Dies vermeidet das oben
genannte Problem.
Als nächstes wird eine Wärmebehandlung ausgeführt. Wenn die
Wärmebehandlung ausgeführt wird für eine derart lange Zeit, wie der n+-
Dotierstoff und der p+-Dotierstoff thermisch in das Innere der porösen
Siliziumschicht 2 diffundiert werden, ist das Dotierstoff-Konzentrationsprofil
nach der Wärmebehandlung wie in Fig. 18 gezeigt. Wie in Fig. 18 gezeigt,
wird der pn-Übergang in der Tiefe gebildet, die tiefer ist als die obere
Oberfläche der porösen Siliziumschicht 2. Diese Wärmebehandlung für eine
lange Zeit ermöglicht, daß der Sourcebereich 3b und der Drainbereich 4b wie
in Fig. 5 gezeigt gebildet wird (siehe Fig. 19). Es wird bevorzugt, daß eine
Wärmebehandlung so ausgeführt wird, daß der pn-Übergang unmittelbar
unterhalb der oberen Oberfläche der porösen Siliziumschicht 2 gebildet wird.
Andererseits kann eine Wärmebehandlung für eine derart kurze Zeit
ausgeführt werden, daß der n+-Dotierstoff und der p+-Dotierstoff nicht
thermisch in das Innere der porösen Siliziumschicht diffundiert werden. In
diesem Fall kann der Sourcebereich 3a und der Drainbereich 4a wie in Fig. 4
gezeigt gebildet werden, obwohl es nötig ist, eine Wärmebehandlung so
auszuführen, daß die unteren Oberflächen des Sourcebereichs 3a und des
Drainbereichs 4a angrenzend an die obere Oberfläche der porösen
Siliziumschicht 2 vorhanden sind, so daß die Verarmungsschicht, die in dem
pn-Übergang erzeugt werden soll, die poröse Silizumschicht 2 erreichen kann.
In der obigen Diskussion wird ein Prozeß zum Herstellen eines CMOS als ein
Beispiel genommen, um einen Fall zu zeigen, in dem sowohl ein PMOS als
auch ein NMOS in dem Silizumsubstrat gebildet. Alternativ kann die
vorliegende Erfindung auf einen Fall angewendet werden, bei dem sowohl der
PMOS als auch der NMOS gebildet werden. Es ist unnötig zu erläutern, daß
ferner in dem oben genannten Fall der PMOS und der NMOS durcheinander
ersetzt werden können. Außerdem sind beispielhafte Filmdicken,
Prozeßbedingungen und dergleichen in der oben durchgeführten Diskussion
gezeigt, und andere Zahlen und Bedingungen können angenommen bzw.
verwendet werden.
Auf diese Weise ist in der Halbleitervorrichtung und dem Verfahren zum Her
stellen derselben der ersten Ausführungsform, wie in Fig. 4 und 5 gezeigt die
Verarmungsschicht 8, die in dem pn-Übergang erzeugt wird, zwischen dem
Silizumbereich 1 und den unteren Oberflächen der Sourcebereiche 3a und 3b
und der Drainbereiche 3a und 3b auch in der porösen Siliziumschicht 2
vorhanden. Deshalb können die Breiten W1 und W2 der Verarmungsschichten
8 größer werden als die Breite W100 der Verarmungsschicht 120 in dem bei
der Anmelderin vorhandenen MOSFET, der ein massives Substrat verwendet
(Fig. 21). Außerdem endet die elektrische Kraftlinie nicht in dem porösen
Abschnitt 2b der porösen Siliziumschicht 2, wie in Fig. 20 gezeigt, was
verursacht, daß die Verarmungsschicht in dem Siliziumabschnitt 2a weiter
verbreitert wird. Die relative dielektrische Konstante der Verarmungsschicht
120 beträgt ungefähr 11,7, während die effektive relative dielektrische
Konstante der Verarmungsschicht 8 mit dem Siliziumabschnitt 2a und dem
porösen Abschnitt 2b, die in einem Verhältnis von eins zu eins gemischt sind,
ungefähr 5,85 beträgt, was fast die Hälfte derjenigen der Verarmungsschicht
120 ist. Aus den oben genannten Gründen ist es in der Halbleitervorrichtung
und dem Verfahren zum Herstellen derselben der ersten Ausführungsform
möglich, die Übergangskapazität zu verringern und einen schnelleren Betrieb
des Transistors und einen geringen Stromverbrauch zu sichern. Dieser Effekt
ist auffallend, wenn der Sourcebereich 3b und der Drainbereich 4b so gebildet
sind, daß ihre Bodenoberflächen unmittelbar unterhalb der Oberflächen der
porösen Siliziumschicht 2, wie in Fig. 5 und 19 gezeigt, vorhanden sind, da
der Effekt des Verringerns der Übergangskapazität mit einer höheren
Zuverlässigkeit erreicht wird.
Weiter können, wie in Fig. 4 und 5 gezeigt ist, die Potentiale der Kanalbe
reiche zwischen den Sourcebereichen 3a und 3b, bzw. der Drainbereiche 4a
und 4b von der Rückseite des Siliziumbereiches 1 mit dem Siliziumabschnitt
2a der porösen Siliziumschicht 2 dazwischen angeordnet fixiert werden.
Deshalb kann der Betrieb des Transistors nicht wie in dem bei der Anmelderin
vorhandenen MOSFET, der ein SOI-Substrat verwendet, stabilisiert werden
(Fig. 22).
Außerdem ist es, wenn die Potentiale der Kanalbereiche fixiert sind, nicht nö
tig, eine besondere Struktur, wie beispielsweise eine Feldabschirmungs-
Trennstruktur zu bilden. Deshalb benötigt diese Vorrichtung keinen kompli
zierten Prozeß und nicht so viele Schritte zum Herstellen und auch keine
Änderung des Layoutmusters zwischen diesem MOSFET und dem bei der
Anmelderin vorhandenen MOSFET, der ein massives Substrat verwendet.
Wie in Fig. 11 gezeigt ist, ist die grabenartige Trennstruktur 16 in einer der
artigen Tiefe gebildet, daß sie durch die poröse Siliziumschicht 2 geht und
das Innere des Siliziumsubstrats 10 erreicht. Deshalb wird der pn-Übergang,
der später in der Grenzfläche bzw. in dem Grenzbereich zwischen der p-
Wanne 17 und der n-Wanne 18 erzeugt wird, nicht in der porösen
Silizumschicht 2 gebildet. Da die p-Wanne 17 und die n-Wanne 18 nah
gebildet werden können, ohne die Notwendigkeit, die Breite der Trennung
zwischen diesen Wannen 17 und 18 zu vergrößern, wird keine Vergrößerung
in der Chipfläche verursacht. Außerdem wird keine Änderung des
Layoutmusters zwischen diesem MOSFET und dem bei der Anmelderin
vorhandenen MOSFET, der ein massives Substrat verwendet, benötigt.
Wie in Fig. 13 gezeigt ist, werden der P-Hochkonzentrations-Dotierstoff
bereich 19 und der N-Hochkonzentrations-Dotierstoffbereich 20 in den
unteren Abschnitten der p-Wanne 17 bzw. der n-Wanne 18 gebildet. Deshalb
ist es möglich, ein Sperren (Latch-up) zu unterdrücken, da die
Hochkonzentrations-Dotierstoffbereiche 19 und 20 niedrige Widerstände
besitzen. Außerdem wird, wenn das Potential des Kanalbereichs von der
Rückseite des Siliziumsubstrats 10 mit der dazwischen angeordneten porösen
Siliziumschicht 2 fixiert wird, der hohe Widerstand der porösen
Silizumschicht 2 durch die niedrigen Widerstände der Hochkonzentrations-
Dotierstoffbereiche 19 und 20 entspannt, um weiter die Stabilität im Betrieb
des Transistors zu vergrößern.
Claims (14)
1. Halbleitervorrichtung mit
einem Substrat (100),
einer ersten Halbleiterschicht (2), die auf dem Substrat gebildet ist und mindestens einen Hohlraum (2b) aufweist,
einer zweiten Halbleiterschicht (100), die auf der ersten Halbleiterschicht ge bildet ist, und
einem Halbleiterelement (3, 4), das in der zweiten Halbleiterschicht gebildet ist.
einem Substrat (100),
einer ersten Halbleiterschicht (2), die auf dem Substrat gebildet ist und mindestens einen Hohlraum (2b) aufweist,
einer zweiten Halbleiterschicht (100), die auf der ersten Halbleiterschicht ge bildet ist, und
einem Halbleiterelement (3, 4), das in der zweiten Halbleiterschicht gebildet ist.
2. Halbleitervorrichtung mit
einem ersten Halbleiterbereich (1) eines ersten Leitungstyps,
einer ersten porösen Schicht (2), die innerhalb des ersten Halbleiterbereichs als eine begrabene Schicht gebildet ist, und
einem Source-/Drainbereich (3a, 4a, 3b, 4b) eines zweiten Leitungstyps, der sich von dem ersten Leitungstyp unterscheidet, welche selektiv in einer oberen Oberfläche der ersten Halbleiterbereiche gebildet ist,
wobei eine Verarmungsschicht (8), die in einem Übergang zwischen dem ersten Halbleiterbereich und einer unteren Oberfläche des Source- /Drainbereiches erzeugt ist, in der ersten porösen Schicht vorhanden sein kann.
einem ersten Halbleiterbereich (1) eines ersten Leitungstyps,
einer ersten porösen Schicht (2), die innerhalb des ersten Halbleiterbereichs als eine begrabene Schicht gebildet ist, und
einem Source-/Drainbereich (3a, 4a, 3b, 4b) eines zweiten Leitungstyps, der sich von dem ersten Leitungstyp unterscheidet, welche selektiv in einer oberen Oberfläche der ersten Halbleiterbereiche gebildet ist,
wobei eine Verarmungsschicht (8), die in einem Übergang zwischen dem ersten Halbleiterbereich und einer unteren Oberfläche des Source- /Drainbereiches erzeugt ist, in der ersten porösen Schicht vorhanden sein kann.
3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, bei der der erste Halbleiter
bereich eine Epitaxieschicht (15) in seinem oberen Abschnitt aufweist.
4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die untere Ober
fläche des Source-/Drainbereichs sich angrenzend oberhalb einer oberen Ober
fläche der ersten porösen Schicht befindet.
5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die untere Ober
fläche des Source-/Drainbereichs sich angrenzend unterhalb einer oberen
Oberfläche der ersten porösen Schicht befindet.
6. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei der der
erste Halbleiterbereich einen Hochkonzentrations-Dotierstoffbereich (19, 20)
des ersten Leitungstyps besitzt, welche tiefer als die erste poröse Schicht an
geordnet ist.
7. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit
einem zweiten Halbleiterbereich (17, 18) des zweiten Leitungstyps, der angrenzend an den ersten Halbleiterbereich (18, 17) gebildet ist,
einer zweiten porösen Schicht (2), die im Inneren des zweiten Halbleiter bereichs als eine begrabene Schicht gebildet ist und mit der ersten porösen Schicht verbunden ist, und
einer grabenartigen Trennstruktur (16), die in einer Grenzfläche zwischen dem ersten Halbleiterbereich und dem zweiten Halbleiterbereich gebildet ist, sich tiefer als die unteren Oberflächen der ersten und zweiten porösen Schicht von der oberen Oberfläche des ersten Halbleiterbereichs und einer oberen Ober fläche des zweiten Halbleiterbereichs erstreckt.
einem zweiten Halbleiterbereich (17, 18) des zweiten Leitungstyps, der angrenzend an den ersten Halbleiterbereich (18, 17) gebildet ist,
einer zweiten porösen Schicht (2), die im Inneren des zweiten Halbleiter bereichs als eine begrabene Schicht gebildet ist und mit der ersten porösen Schicht verbunden ist, und
einer grabenartigen Trennstruktur (16), die in einer Grenzfläche zwischen dem ersten Halbleiterbereich und dem zweiten Halbleiterbereich gebildet ist, sich tiefer als die unteren Oberflächen der ersten und zweiten porösen Schicht von der oberen Oberfläche des ersten Halbleiterbereichs und einer oberen Ober fläche des zweiten Halbleiterbereichs erstreckt.
8. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung mit den Schritten;
in einer oberen Oberfläche des ersten Halbleiterbereichs,
wobei eine Verarmungsschicht (8), die in einem Übergang zwischen dem ersten Halbleiterbereich und einer unteren Oberfläche des Source- /Drainbereichs erzeugt wird, in der ersten porösen Schicht vorhanden sein kann.
- a) Bilden eines ersten Halbleiterbereichs (1) eines ersten Leitungstyps, in dem eine erste poröse Schicht (2) als eine begrabene Schicht gebildet ist, und
- b) Selektives Bilden eines Source-/Drainbereichs (3a, 4a, 3b, 4b) eines zweiten Leitungstyps, der sich von dem ersten Leitungstyp
in einer oberen Oberfläche des ersten Halbleiterbereichs,
wobei eine Verarmungsschicht (8), die in einem Übergang zwischen dem ersten Halbleiterbereich und einer unteren Oberfläche des Source- /Drainbereichs erzeugt wird, in der ersten porösen Schicht vorhanden sein kann.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem
der Schritt (a) die Schritte aufweist:
- 1. (a-1) Bilden der ersten porösen Schicht, und
- 2. (a-2) Bilden einer Epitaxieschicht (15) auf einer oberen Oberfläche der ersten porösen Schicht.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem
der Schritt (b) die Schritte aufweist:
- 1. (b-1) Einbauen eines Dotierstoffs des zweiten Leitungstyps in die obere Oberfläche des ersten Halbleiterbereichs, und
- 2. (b-2) thermisches Diffundieren des Dotierstoffs, der in dem Schritt (b-1) eingebaut ist,
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die untere Ober
fläche des Source-/Drainbereichs angrenzend oberhalb der oberen Oberfläche
der ersten porösen Schicht beim Vervollständigen des Schritts (b-2)
angeordnet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die untere Ober
fläche des Source-/Drainbereichs angrenzend unterhalb der oberen Oberfläche
der ersten porösen Schicht beim Vervollständigen des Schritts (b-2)
angeordnet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, mit dem Schritt
- a) Bilden eines Hochkonzentrations-Dotierstoffbereichs (19) eines ersten Leitungstyps in einer Tiefe, die tiefer ist als die erste poröse Schicht, in dem ersten Halbleiterbereich (17).
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei dem
ein zweiter Halbleiterbereich (18) des zweiten Leitungstyps angrenzend an den ersten Halbleiterbereich in dem Schritt (a) gebildet wird, und
eine zweite poröse Schicht, die mit der ersten porösen Schicht verbunden ist, innerhalb des zweiten Halbleiterbereichs als eine begrabene Schicht (a) gebildet wird,
wobei das Verfahren weiter den Schritt aufweist:
ein zweiter Halbleiterbereich (18) des zweiten Leitungstyps angrenzend an den ersten Halbleiterbereich in dem Schritt (a) gebildet wird, und
eine zweite poröse Schicht, die mit der ersten porösen Schicht verbunden ist, innerhalb des zweiten Halbleiterbereichs als eine begrabene Schicht (a) gebildet wird,
wobei das Verfahren weiter den Schritt aufweist:
- a) Bilden einer grabenartigen Trennstruktur (16) in einem Grenzbereich zwischen einem ersten Halbleiterbereich und einem zweiten Halbleiter bereich, der sich tiefer als die unteren Oberflächen der ersten und der zweiten porösen Schicht von der oberen Oberfläche des ersten Halb leiterbereichs und einer oberen Oberfläche des zweiten Halbleiterbe reichs erstreckt.
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