JP2001036054A - Soi基板の製造方法 - Google Patents
Soi基板の製造方法Info
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- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
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- H10B12/02—Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単結晶シリコンに対し選択性を有するストッ
パとして結晶状態の乱れの少ないものを採用し、かつそ
のストッパをデバイス形成層に有効利用することが可能
な、貼り合わせ法によるSOI基板の製造方法を実現す
る。 【解決手段】 まず、ボンドウェハ1の主表面にシリコ
ンゲルマニウム単結晶層3とシリコン単結晶層4とをエ
ピタキシャル成長させて形成する。そして、ボンドウェ
ハ1の全表面を酸化させて酸化シリコン層5を形成す
る。続いてベースウェハ2をボンドウェハ1に貼り合わ
せる。そして、貼り合わせたボンドウェハ1とベースウ
ェハ2とを加熱して密着性を強化する。次に、塩素ガス
を用いたプラズマエッチングを行ってボンドウェハ1を
除去し、シリコンゲルマニウム単結晶層3をストッパと
して機能させる。その後、デバイス形成に適した膜厚と
なるようシリコンゲルマニウム単結晶層3を化学機械的
研磨法を用いて研磨する。
パとして結晶状態の乱れの少ないものを採用し、かつそ
のストッパをデバイス形成層に有効利用することが可能
な、貼り合わせ法によるSOI基板の製造方法を実現す
る。 【解決手段】 まず、ボンドウェハ1の主表面にシリコ
ンゲルマニウム単結晶層3とシリコン単結晶層4とをエ
ピタキシャル成長させて形成する。そして、ボンドウェ
ハ1の全表面を酸化させて酸化シリコン層5を形成す
る。続いてベースウェハ2をボンドウェハ1に貼り合わ
せる。そして、貼り合わせたボンドウェハ1とベースウ
ェハ2とを加熱して密着性を強化する。次に、塩素ガス
を用いたプラズマエッチングを行ってボンドウェハ1を
除去し、シリコンゲルマニウム単結晶層3をストッパと
して機能させる。その後、デバイス形成に適した膜厚と
なるようシリコンゲルマニウム単結晶層3を化学機械的
研磨法を用いて研磨する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、活性層としての
シリコン薄膜の直下に埋め込み酸化シリコン層を備えた
シリコン基板(本願ではSOI(Silicon On Insulato
r)基板と記す)の製造方法に関する。
シリコン薄膜の直下に埋め込み酸化シリコン層を備えた
シリコン基板(本願ではSOI(Silicon On Insulato
r)基板と記す)の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】SOI基板は上記のように埋め込み酸化
シリコン層をその内部に有しているので、デバイスをS
OI基板上に形成したときに、基板に対するデバイスの
アイソレーションを確実なものとすることができる。そ
のため素子間のリーク電流が少なくなり、駆動能力(駆
動電流や応答速度等)の優れたデバイスを形成すること
が可能である。また、トレンチ等の素子分離領域を深く
形成する必要がないので素子分離領域の横方向への広が
りも抑制でき、より微細化が図れるという利点も有る。
よってSOI基板は、例えばギガヘルツ帯の高周波デバ
イスや高速マイクロプロセッサ、低消費電力素子などに
利用されている。
シリコン層をその内部に有しているので、デバイスをS
OI基板上に形成したときに、基板に対するデバイスの
アイソレーションを確実なものとすることができる。そ
のため素子間のリーク電流が少なくなり、駆動能力(駆
動電流や応答速度等)の優れたデバイスを形成すること
が可能である。また、トレンチ等の素子分離領域を深く
形成する必要がないので素子分離領域の横方向への広が
りも抑制でき、より微細化が図れるという利点も有る。
よってSOI基板は、例えばギガヘルツ帯の高周波デバ
イスや高速マイクロプロセッサ、低消費電力素子などに
利用されている。
【0003】SOI基板の製造方法には、SOS(Sili
con On Sapphire)法やSIMOX(Separation by IMp
lanted OXygen)法など種々のものが存在する。ここで
はそのうち、埋めこみ酸化シリコン層部分を備えたボン
ドウェハと支持基板であるベースウェハとを貼り合わせ
てSOI基板を製造する貼り合わせ法に着目する。
con On Sapphire)法やSIMOX(Separation by IMp
lanted OXygen)法など種々のものが存在する。ここで
はそのうち、埋めこみ酸化シリコン層部分を備えたボン
ドウェハと支持基板であるベースウェハとを貼り合わせ
てSOI基板を製造する貼り合わせ法に着目する。
【0004】従来の貼り合わせ法を用いたSOI基板の
製造方法を、図26を用いて以下に説明する。まず、シ
リコン単結晶からなるボンドウェハ1を電離液に浸す。
そして、ボンドウェハ1と電離液との間に電界を印加
し、ボンドウェハ1の主表面のシリコン原子をイオン化
して電離液に溶解させる(いわゆる陽極化成を行う)。
このとき、溶解はボンドウェハ1の片側の主表面で不均
一に進み、その片側の主表面には多孔質シリコン層(結
晶中に無数の小さな溝や窪みが分布する状態のシリコン
層)15が形成される。
製造方法を、図26を用いて以下に説明する。まず、シ
リコン単結晶からなるボンドウェハ1を電離液に浸す。
そして、ボンドウェハ1と電離液との間に電界を印加
し、ボンドウェハ1の主表面のシリコン原子をイオン化
して電離液に溶解させる(いわゆる陽極化成を行う)。
このとき、溶解はボンドウェハ1の片側の主表面で不均
一に進み、その片側の主表面には多孔質シリコン層(結
晶中に無数の小さな溝や窪みが分布する状態のシリコン
層)15が形成される。
【0005】次に、多孔質シリコン層15の表面にシリ
コン単結晶層4をエピタキシャル成長させて形成する。
そして、ボンドウェハ1の全表面を酸化させて酸化シリ
コン層5を形成する。続いて、シリコン単結晶からなる
ベースウェハ2を、ボンドウェハ1の多孔質シリコン層
15を形成した側の主表面に貼り合わせる。そして、貼
り合わせたボンドウェハ1とベースウェハ2とを、例え
ば900℃以上に加熱して密着性を強化する。
コン単結晶層4をエピタキシャル成長させて形成する。
そして、ボンドウェハ1の全表面を酸化させて酸化シリ
コン層5を形成する。続いて、シリコン単結晶からなる
ベースウェハ2を、ボンドウェハ1の多孔質シリコン層
15を形成した側の主表面に貼り合わせる。そして、貼
り合わせたボンドウェハ1とベースウェハ2とを、例え
ば900℃以上に加熱して密着性を強化する。
【0006】そして、ボンドウェハ1のうち多孔質シリ
コン層15を形成した側とは逆の主表面から多孔質シリ
コン層15をストッパとして研磨処理を行ってボンドウ
ェハ1を除去し、その後、多孔質シリコン層15、シリ
コン単結晶層4および酸化シリコン層5の積層構造が密
着したベースウェハ2を、フッ化水素酸溶液および過酸
化水素水の混合溶液に浸すことで、多孔質シリコン層1
5を除去する。
コン層15を形成した側とは逆の主表面から多孔質シリ
コン層15をストッパとして研磨処理を行ってボンドウ
ェハ1を除去し、その後、多孔質シリコン層15、シリ
コン単結晶層4および酸化シリコン層5の積層構造が密
着したベースウェハ2を、フッ化水素酸溶液および過酸
化水素水の混合溶液に浸すことで、多孔質シリコン層1
5を除去する。
【0007】このようにすれば、酸化シリコン層5を埋
めこみ酸化シリコン層としたSOI基板が得られる。
めこみ酸化シリコン層としたSOI基板が得られる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
貼り合わせ法ではボンドウェハ1を除去する際のストッ
パとして多孔質シリコン層を採用していた。多孔質シリ
コン層は結晶状態が粗なため、研磨処理において単結晶
シリコンに対して選択性を有するからである。
貼り合わせ法ではボンドウェハ1を除去する際のストッ
パとして多孔質シリコン層を採用していた。多孔質シリ
コン層は結晶状態が粗なため、研磨処理において単結晶
シリコンに対して選択性を有するからである。
【0009】しかし一方で、多孔質シリコン層は結晶状
態が乱れているという難点を有する。このため多孔質シ
リコン層15の表面にシリコン単結晶層4を形成させる
と、シリコン単結晶層4内部に結晶欠陥が生じやすい。
シリコン単結晶層4内部に結晶欠陥が存在すると、シリ
コン単結晶層4に続いて形成される酸化シリコン層5の
結晶状態にも影響を及ぼし、素子間のリーク電流を再び
発生させてしまう可能性がある。
態が乱れているという難点を有する。このため多孔質シ
リコン層15の表面にシリコン単結晶層4を形成させる
と、シリコン単結晶層4内部に結晶欠陥が生じやすい。
シリコン単結晶層4内部に結晶欠陥が存在すると、シリ
コン単結晶層4に続いて形成される酸化シリコン層5の
結晶状態にも影響を及ぼし、素子間のリーク電流を再び
発生させてしまう可能性がある。
【0010】また、多孔質シリコン層15はあくまでス
トッパとしての機能を有するだけであり、貼り合わせの
工程が終了すれば多孔質シリコン層15は除去しなくて
はならなかった。多孔質シリコン層15は、その結晶状
態の悪さのため、SOI基板表面のデバイスを形成する
ための層(本願ではデバイス形成層と記す)に採用する
ことが不可能だからである。しかし、このことは原材料
の有効利用の観点からは非効率である。
トッパとしての機能を有するだけであり、貼り合わせの
工程が終了すれば多孔質シリコン層15は除去しなくて
はならなかった。多孔質シリコン層15は、その結晶状
態の悪さのため、SOI基板表面のデバイスを形成する
ための層(本願ではデバイス形成層と記す)に採用する
ことが不可能だからである。しかし、このことは原材料
の有効利用の観点からは非効率である。
【0011】この発明は、上記の課題を解決することを
目的とし、単結晶シリコンに対し選択性を有するストッ
パとして結晶状態の乱れの少ないものを採用し、かつそ
のストッパをデバイス形成層に有効利用することが可能
な、貼り合わせ法によるSOI基板の製造方法を実現す
る。
目的とし、単結晶シリコンに対し選択性を有するストッ
パとして結晶状態の乱れの少ないものを採用し、かつそ
のストッパをデバイス形成層に有効利用することが可能
な、貼り合わせ法によるSOI基板の製造方法を実現す
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明のうち請求項1
にかかるものは、シリコン単結晶からなるボンドウェハ
の主表面にシリコンゲルマニウム単結晶層を形成する第
1工程と、前記シリコンゲルマニウム単結晶層の表面に
シリコン単結晶層を形成する第2工程と、前記シリコン
単結晶層の表面を酸化させる第3工程と、酸化させた前
記シリコン単結晶層の前記表面にシリコン単結晶からな
るベースウェハを貼り合わせる第4工程と、前記ボンド
ウェハと前記ベースウェハとを加熱して、両者の密着度
を強化する第5工程と、前記ボンドウェハを除去する第
6工程とを備えるSOI基板の製造方法である。
にかかるものは、シリコン単結晶からなるボンドウェハ
の主表面にシリコンゲルマニウム単結晶層を形成する第
1工程と、前記シリコンゲルマニウム単結晶層の表面に
シリコン単結晶層を形成する第2工程と、前記シリコン
単結晶層の表面を酸化させる第3工程と、酸化させた前
記シリコン単結晶層の前記表面にシリコン単結晶からな
るベースウェハを貼り合わせる第4工程と、前記ボンド
ウェハと前記ベースウェハとを加熱して、両者の密着度
を強化する第5工程と、前記ボンドウェハを除去する第
6工程とを備えるSOI基板の製造方法である。
【0013】この発明のうち請求項2にかかるものは、
請求項1記載のSOI基板の製造方法であって、前記第
6工程に続いて、前記シリコンゲルマニウム単結晶層の
膜厚を所定の膜厚になるまで減少させる第7工程をさら
に備える。
請求項1記載のSOI基板の製造方法であって、前記第
6工程に続いて、前記シリコンゲルマニウム単結晶層の
膜厚を所定の膜厚になるまで減少させる第7工程をさら
に備える。
【0014】この発明のうち請求項3にかかるものは、
請求項2記載のSOI基板の製造方法であって、前記第
6工程において、前記ボンドウェハのうち前記シリコン
ゲルマニウム単結晶層と接した部分を化学機械的研磨法
またはウェットエッチングにより除去し、前記第7工程
において前記シリコンゲルマニウム単結晶層をウェット
エッチングにより除去する。
請求項2記載のSOI基板の製造方法であって、前記第
6工程において、前記ボンドウェハのうち前記シリコン
ゲルマニウム単結晶層と接した部分を化学機械的研磨法
またはウェットエッチングにより除去し、前記第7工程
において前記シリコンゲルマニウム単結晶層をウェット
エッチングにより除去する。
【0015】この発明のうち請求項4にかかるものは、
請求項1乃至3のいずれかに記載のSOI基板の製造方
法によって製造されたSOI基板の表面に、マスク層を
形成する第8工程と、フォトリソグラフィ技術を用いて
前記マスク層をパターニングする第9工程と、パターニ
ングされた前記マスク層をマスクとして用いて前記マス
ク層に覆われていない部分の前記シリコンゲルマニウム
単結晶層を除去する第10工程とを備えるSOI基板の
製造方法である。
請求項1乃至3のいずれかに記載のSOI基板の製造方
法によって製造されたSOI基板の表面に、マスク層を
形成する第8工程と、フォトリソグラフィ技術を用いて
前記マスク層をパターニングする第9工程と、パターニ
ングされた前記マスク層をマスクとして用いて前記マス
ク層に覆われていない部分の前記シリコンゲルマニウム
単結晶層を除去する第10工程とを備えるSOI基板の
製造方法である。
【0016】この発明のうち請求項5にかかるものは、
請求項4記載のSOI基板の製造方法であって、前記第
9工程の後、前記第10工程に先だって、前記マスク層
に覆われていない部分の前記シリコンゲルマニウム単結
晶層を酸化させる第11工程をさらに備え、前記第10
工程において酸化させた前記シリコンゲルマニウム単結
晶層をウェットエッチングにより除去する。
請求項4記載のSOI基板の製造方法であって、前記第
9工程の後、前記第10工程に先だって、前記マスク層
に覆われていない部分の前記シリコンゲルマニウム単結
晶層を酸化させる第11工程をさらに備え、前記第10
工程において酸化させた前記シリコンゲルマニウム単結
晶層をウェットエッチングにより除去する。
【0017】この発明のうち請求項6にかかるものは、
請求項5記載のSOI基板の製造方法であって、前記マ
スク層は酸化シリコン膜の上面に窒化シリコン膜を形成
した積層構造であり、前記第9工程において、前記積層
構造の表面にフォトレジストを形成し、前記フォトレジ
ストをフォトリソグラフィ技術を用いてパターニング
し、前記フォトレジストをマスクとして用いて前記フォ
トレジストに覆われていない部分の前記積層構造を除去
することにより前記マスク層をパターニングする。
請求項5記載のSOI基板の製造方法であって、前記マ
スク層は酸化シリコン膜の上面に窒化シリコン膜を形成
した積層構造であり、前記第9工程において、前記積層
構造の表面にフォトレジストを形成し、前記フォトレジ
ストをフォトリソグラフィ技術を用いてパターニング
し、前記フォトレジストをマスクとして用いて前記フォ
トレジストに覆われていない部分の前記積層構造を除去
することにより前記マスク層をパターニングする。
【0018】この発明のうち請求項7にかかるものは、
シリコン単結晶からなるベースウェハと、前記ベースウ
ェハの表面に形成された酸化シリコン膜と、前記酸化シ
リコン膜の表面に形成されたシリコン単結晶層と、前記
シリコン単結晶層の表面に形成されたシリコンゲルマニ
ウム単結晶層とを備えるSOI基板の表面に、マスク層
を形成する第1工程と、フォトリソグラフィ技術を用い
て前記マスク層をパターニングする第2工程と、パター
ニングされた前記マスク層をマスクとして用いて前記マ
スク層に覆われていない部分の前記シリコンゲルマニウ
ム単結晶層を除去する第3工程とを備えるSOI基板の
製造方法である。
シリコン単結晶からなるベースウェハと、前記ベースウ
ェハの表面に形成された酸化シリコン膜と、前記酸化シ
リコン膜の表面に形成されたシリコン単結晶層と、前記
シリコン単結晶層の表面に形成されたシリコンゲルマニ
ウム単結晶層とを備えるSOI基板の表面に、マスク層
を形成する第1工程と、フォトリソグラフィ技術を用い
て前記マスク層をパターニングする第2工程と、パター
ニングされた前記マスク層をマスクとして用いて前記マ
スク層に覆われていない部分の前記シリコンゲルマニウ
ム単結晶層を除去する第3工程とを備えるSOI基板の
製造方法である。
【0019】この発明のうち請求項8にかかるものは、
請求項7記載のSOI基板の製造方法であって、前記第
2工程の後、前記第3工程に先だって、前記マスク層に
覆われていない部分の前記シリコンゲルマニウム単結晶
層を酸化させる第4工程をさらに備え、前記第3工程に
おいて酸化させた前記シリコンゲルマニウム単結晶層を
ウェットエッチングにより除去する。
請求項7記載のSOI基板の製造方法であって、前記第
2工程の後、前記第3工程に先だって、前記マスク層に
覆われていない部分の前記シリコンゲルマニウム単結晶
層を酸化させる第4工程をさらに備え、前記第3工程に
おいて酸化させた前記シリコンゲルマニウム単結晶層を
ウェットエッチングにより除去する。
【0020】この発明のうち請求項9にかかるものは、
請求項8記載のSOI基板の製造方法であって、前記マ
スク層は酸化シリコン膜の上面に窒化シリコン膜を形成
した積層構造であり、前記第2工程において、前記積層
構造の表面にフォトレジストを形成し、前記フォトレジ
ストをフォトリソグラフィ技術を用いてパターニング
し、前記フォトレジストをマスクとして用いて前記フォ
トレジストに覆われていない部分の前記積層構造を除去
することにより前記マスク層をパターニングする。
請求項8記載のSOI基板の製造方法であって、前記マ
スク層は酸化シリコン膜の上面に窒化シリコン膜を形成
した積層構造であり、前記第2工程において、前記積層
構造の表面にフォトレジストを形成し、前記フォトレジ
ストをフォトリソグラフィ技術を用いてパターニング
し、前記フォトレジストをマスクとして用いて前記フォ
トレジストに覆われていない部分の前記積層構造を除去
することにより前記マスク層をパターニングする。
【0021】この発明のうち請求項10にかかるもの
は、請求項4乃至9のいずれかに記載のSOI基板の製
造方法によって製造されたSOI基板のうち前記シリコ
ンゲルマニウム単結晶層をデバイス形成層として用い
る、SOI基板の製造方法である。
は、請求項4乃至9のいずれかに記載のSOI基板の製
造方法によって製造されたSOI基板のうち前記シリコ
ンゲルマニウム単結晶層をデバイス形成層として用い
る、SOI基板の製造方法である。
【0022】この発明のうち請求項11にかかるもの
は、請求項10記載のSOI基板の製造方法であって、
前記デバイス形成層はMOSFETのチャネルおよびソ
ース/ドレイン領域として用いられる。
は、請求項10記載のSOI基板の製造方法であって、
前記デバイス形成層はMOSFETのチャネルおよびソ
ース/ドレイン領域として用いられる。
【0023】この発明のうち請求項12にかかるもの
は、請求項11記載のSOI基板の製造方法であって、
前記MOSFETのうちNチャネルMOSFETについ
ては、前記シリコンゲルマニウム単結晶層が除去される
ことにより露出した前記シリコン単結晶層をチャネルお
よびソース/ドレイン領域として用いる。
は、請求項11記載のSOI基板の製造方法であって、
前記MOSFETのうちNチャネルMOSFETについ
ては、前記シリコンゲルマニウム単結晶層が除去される
ことにより露出した前記シリコン単結晶層をチャネルお
よびソース/ドレイン領域として用いる。
【0024】この発明のうち請求項13にかかるもの
は、請求項10記載のSOI基板の製造方法であって、
前記デバイス形成層は赤外線検出器の赤外線検出部であ
る。
は、請求項10記載のSOI基板の製造方法であって、
前記デバイス形成層は赤外線検出器の赤外線検出部であ
る。
【0025】この発明のうち請求項14にかかるもの
は、請求項10記載のSOI基板の製造方法であって、
前記シリコンゲルマニウム単結晶層の上面にさらにシリ
コン単結晶層を形成する。
は、請求項10記載のSOI基板の製造方法であって、
前記シリコンゲルマニウム単結晶層の上面にさらにシリ
コン単結晶層を形成する。
【0026】この発明のうち請求項15にかかるもの
は、請求項14記載のSOI基板の製造方法であって、
前記デバイス形成層はヘテロ接合バイポーラトランジス
タのベース層であり、前記シリコンゲルマニウム単結晶
層の上面に形成された前記シリコン単結晶層および前記
シリコンゲルマニウム単結晶層の下面に存在する前記シ
リコン単結晶層はそれぞれ前記ヘテロ接合バイポーラト
ランジスタのコレクタ層またはエミッタ層である。
は、請求項14記載のSOI基板の製造方法であって、
前記デバイス形成層はヘテロ接合バイポーラトランジス
タのベース層であり、前記シリコンゲルマニウム単結晶
層の上面に形成された前記シリコン単結晶層および前記
シリコンゲルマニウム単結晶層の下面に存在する前記シ
リコン単結晶層はそれぞれ前記ヘテロ接合バイポーラト
ランジスタのコレクタ層またはエミッタ層である。
【0027】
【発明の実施の形態】実施の形態1.本実施の形態は、
シリコンゲルマニウム単結晶層をストッパとして採用し
た、貼り合わせ法によるSOI基板の製造方法である。
シリコンゲルマニウム単結晶層をストッパとして採用し
た、貼り合わせ法によるSOI基板の製造方法である。
【0028】まず、本実施の形態にかかるSOI基板の
製造方法により製造されたSOI基板を、図1に示す。
図1においてSOI基板は、抵抗率0.01〜1000
00Ωcm程度のシリコン単結晶からなるベースウェハ
2と、ベースウェハ2の表面に形成された酸化シリコン
層5と、酸化シリコン層5の表面に形成された抵抗率1
〜100Ωcm程度のシリコン単結晶層4と、シリコン
単結晶層4の表面に形成された抵抗率0.001〜0.
1Ωcm程度のシリコンゲルマニウム単結晶層3とを備
えている。各層の膜厚については例えば、酸化シリコン
層5が500〜10000nm、シリコン単結晶層4が
20〜500nm、シリコンゲルマニウム単結晶層3が
5〜50nmである。
製造方法により製造されたSOI基板を、図1に示す。
図1においてSOI基板は、抵抗率0.01〜1000
00Ωcm程度のシリコン単結晶からなるベースウェハ
2と、ベースウェハ2の表面に形成された酸化シリコン
層5と、酸化シリコン層5の表面に形成された抵抗率1
〜100Ωcm程度のシリコン単結晶層4と、シリコン
単結晶層4の表面に形成された抵抗率0.001〜0.
1Ωcm程度のシリコンゲルマニウム単結晶層3とを備
えている。各層の膜厚については例えば、酸化シリコン
層5が500〜10000nm、シリコン単結晶層4が
20〜500nm、シリコンゲルマニウム単結晶層3が
5〜50nmである。
【0029】次に、図1に示したSOI基板を製造する
方法について図2を用いて以下に説明する。まず、50
0〜1000μm程度の厚さにスライスしたシリコン単
結晶からなるボンドウェハ1を用意する。そして、ボン
ドウェハ1の主表面にシリコンゲルマニウム単結晶層3
をエピタキシャル成長させて形成する。
方法について図2を用いて以下に説明する。まず、50
0〜1000μm程度の厚さにスライスしたシリコン単
結晶からなるボンドウェハ1を用意する。そして、ボン
ドウェハ1の主表面にシリコンゲルマニウム単結晶層3
をエピタキシャル成長させて形成する。
【0030】次に、シリコンゲルマニウム単結晶層3の
表面にシリコン単結晶層4をエピタキシャル成長させて
形成する。そして、ボンドウェハ1の表面のうち少なく
ともシリコンゲルマニウム単結晶層3の表面を酸化させ
て酸化シリコン層5を形成する(例えば図2に示すよう
にボンドウェハ1の全表面を酸化させる)。続いて、ボ
ンドウェハ1と同様に500〜1000μm程度の厚さ
にスライスしたシリコン単結晶からなるベースウェハ2
を、ボンドウェハ1のシリコンゲルマニウム単結晶層3
を形成した側の主表面に貼り合わせる。そして、貼り合
わせたボンドウェハ1とベースウェハ2とを、例えば9
00℃以上に加熱して密着性を強化する。
表面にシリコン単結晶層4をエピタキシャル成長させて
形成する。そして、ボンドウェハ1の表面のうち少なく
ともシリコンゲルマニウム単結晶層3の表面を酸化させ
て酸化シリコン層5を形成する(例えば図2に示すよう
にボンドウェハ1の全表面を酸化させる)。続いて、ボ
ンドウェハ1と同様に500〜1000μm程度の厚さ
にスライスしたシリコン単結晶からなるベースウェハ2
を、ボンドウェハ1のシリコンゲルマニウム単結晶層3
を形成した側の主表面に貼り合わせる。そして、貼り合
わせたボンドウェハ1とベースウェハ2とを、例えば9
00℃以上に加熱して密着性を強化する。
【0031】そして、ボンドウェハ1のうちシリコンゲ
ルマニウム単結晶層3を形成した側とは逆の主表面か
ら、例えば塩素ガスを用いたプラズマエッチングを行っ
てボンドウェハ1を除去し、シリコンゲルマニウム単結
晶層3を露出させる。このとき、シリコンゲルマニウム
単結晶層3がボンドウェハ1に対するストッパとして機
能する。
ルマニウム単結晶層3を形成した側とは逆の主表面か
ら、例えば塩素ガスを用いたプラズマエッチングを行っ
てボンドウェハ1を除去し、シリコンゲルマニウム単結
晶層3を露出させる。このとき、シリコンゲルマニウム
単結晶層3がボンドウェハ1に対するストッパとして機
能する。
【0032】その後、所定の膜厚となるようシリコンゲ
ルマニウム単結晶層3を化学機械的研磨法を用いて研磨
する。
ルマニウム単結晶層3を化学機械的研磨法を用いて研磨
する。
【0033】本実施の形態にかかるSOI基板の製造方
法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結晶層3は、結
晶状態の乱れが少なく、かつ、ボンドウェハ1を構成す
るシリコン単結晶に対し選択性を有しているので、シリ
コン単結晶層4に結晶欠陥を生じさせにくく、しかもボ
ンドウェハ1を確実に除去することができる。
法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結晶層3は、結
晶状態の乱れが少なく、かつ、ボンドウェハ1を構成す
るシリコン単結晶に対し選択性を有しているので、シリ
コン単結晶層4に結晶欠陥を生じさせにくく、しかもボ
ンドウェハ1を確実に除去することができる。
【0034】また、シリコンゲルマニウムは正孔の移動
度がシリコンよりも高い(シリコンの移動度の2倍程度
にすることも可能)ので、シリコンゲルマニウム単結晶
層3をSOI基板上のデバイス形成層として用いること
が可能である。
度がシリコンよりも高い(シリコンの移動度の2倍程度
にすることも可能)ので、シリコンゲルマニウム単結晶
層3をSOI基板上のデバイス形成層として用いること
が可能である。
【0035】さらに、シリコンゲルマニウム単結晶層3
を化学機械的研磨法を用いて研磨するので、シリコンゲ
ルマニウム単結晶層3の膜厚をデバイス形成層として適
した厚さにすることができる。
を化学機械的研磨法を用いて研磨するので、シリコンゲ
ルマニウム単結晶層3の膜厚をデバイス形成層として適
した厚さにすることができる。
【0036】実施の形態2.本実施の形態は、実施の形
態1にかかるSOI基板の製造方法の変形例であり、図
3はこれを説明したものである。図3に示すように本実
施の形態においても実施の形態1と同様、シリコン単結
晶からなるボンドウェハ1の主表面にシリコンゲルマニ
ウム単結晶層3とシリコン単結晶層4とを順次エピタキ
シャル成長させて、酸化シリコン層5を形成し、シリコ
ン単結晶からなるベースウェハ2を貼り合わせて熱処理
により密着性を強化する。
態1にかかるSOI基板の製造方法の変形例であり、図
3はこれを説明したものである。図3に示すように本実
施の形態においても実施の形態1と同様、シリコン単結
晶からなるボンドウェハ1の主表面にシリコンゲルマニ
ウム単結晶層3とシリコン単結晶層4とを順次エピタキ
シャル成長させて、酸化シリコン層5を形成し、シリコ
ン単結晶からなるベースウェハ2を貼り合わせて熱処理
により密着性を強化する。
【0037】その後、ボンドウェハ1のうちシリコンゲ
ルマニウム単結晶層3を形成した側とは逆の主表面か
ら、例えば塩素ガスを用いたプラズマエッチングを行っ
てボンドウェハ1を除去する。ただし、このプラズマエ
ッチングではエッチング時間を調整してボンドウェハ1
を完全に除去せずに、ある程度残しておく。そしてボン
ドウェハ1の残りの部分、すなわちボンドウェハ1のう
ちシリコンゲルマニウム単結晶層3と接した部分につい
ては、化学機械的研磨法を用いて除去する。このとき、
シリコンゲルマニウム単結晶層3がボンドウェハ1に対
するストッパとして機能する。プラズマエッチングのみ
でボンドウェハ1を除去しない理由は、シリコンゲルマ
ニウム単結晶層3にプラズマによるダメージを与えない
ためである。プラズマによるダメージは、シリコンゲル
マニウム単結晶層3に結晶欠陥を生じさせ、さらにはシ
リコン単結晶層4にまで結晶欠陥を生じさせる可能性が
あるので避けることが望ましい。なお、上記の理由から
ボンドウェハ1の残りの部分を、例えばフッ化水素酸溶
液等を用いたウェットエッチングにより除去してもよ
い。
ルマニウム単結晶層3を形成した側とは逆の主表面か
ら、例えば塩素ガスを用いたプラズマエッチングを行っ
てボンドウェハ1を除去する。ただし、このプラズマエ
ッチングではエッチング時間を調整してボンドウェハ1
を完全に除去せずに、ある程度残しておく。そしてボン
ドウェハ1の残りの部分、すなわちボンドウェハ1のう
ちシリコンゲルマニウム単結晶層3と接した部分につい
ては、化学機械的研磨法を用いて除去する。このとき、
シリコンゲルマニウム単結晶層3がボンドウェハ1に対
するストッパとして機能する。プラズマエッチングのみ
でボンドウェハ1を除去しない理由は、シリコンゲルマ
ニウム単結晶層3にプラズマによるダメージを与えない
ためである。プラズマによるダメージは、シリコンゲル
マニウム単結晶層3に結晶欠陥を生じさせ、さらにはシ
リコン単結晶層4にまで結晶欠陥を生じさせる可能性が
あるので避けることが望ましい。なお、上記の理由から
ボンドウェハ1の残りの部分を、例えばフッ化水素酸溶
液等を用いたウェットエッチングにより除去してもよ
い。
【0038】また、プラズマエッチングや化学機械的研
磨法ではなく、最初からウェットエッチングによってボ
ンドウェハ1を除去してもよい。
磨法ではなく、最初からウェットエッチングによってボ
ンドウェハ1を除去してもよい。
【0039】次に、シリコンゲルマニウム単結晶層3、
シリコン単結晶層4および酸化シリコン層5の積層構造
が密着したベースウェハ2をフッ化水素酸溶液、硝酸水
溶液および酢酸水溶液の混合液に浸すことにより、露出
したシリコンゲルマニウム単結晶層3をウェットエッチ
ングで完全に除去する。このウェットエッチングにおい
ては、シリコン単結晶層4がストッパとして機能する。
なお、ここでもプラズマエッチングを用いていないの
で、シリコン単結晶層4にはプラズマによるダメージが
加わらず、結晶欠陥が生じにくい。
シリコン単結晶層4および酸化シリコン層5の積層構造
が密着したベースウェハ2をフッ化水素酸溶液、硝酸水
溶液および酢酸水溶液の混合液に浸すことにより、露出
したシリコンゲルマニウム単結晶層3をウェットエッチ
ングで完全に除去する。このウェットエッチングにおい
ては、シリコン単結晶層4がストッパとして機能する。
なお、ここでもプラズマエッチングを用いていないの
で、シリコン単結晶層4にはプラズマによるダメージが
加わらず、結晶欠陥が生じにくい。
【0040】こうして、図1からシリコンゲルマニウム
単結晶層3を除いた、ベースウェハ上に埋め込み酸化シ
リコン層とシリコン層とを備えるだけの通常の構造のS
OI基板を得ることができる。しかし、このようにして
得られたSOI基板においては、上記のようにシリコン
単結晶層4に結晶欠陥が生じにくいので、上記の従来の
技術を用いて製造されたSOI基板よりもシリコン単結
晶層4の結晶状態がよい。
単結晶層3を除いた、ベースウェハ上に埋め込み酸化シ
リコン層とシリコン層とを備えるだけの通常の構造のS
OI基板を得ることができる。しかし、このようにして
得られたSOI基板においては、上記のようにシリコン
単結晶層4に結晶欠陥が生じにくいので、上記の従来の
技術を用いて製造されたSOI基板よりもシリコン単結
晶層4の結晶状態がよい。
【0041】なお、ウェットエッチングのエッチング時
間を制御するなどしてシリコンゲルマニウム単結晶層3
を完全に除去せずにおくことも当然可能であり、その場
合にも、シリコンゲルマニウム単結晶層3およびシリコ
ン単結晶層4の結晶状態が良好に保たれる。
間を制御するなどしてシリコンゲルマニウム単結晶層3
を完全に除去せずにおくことも当然可能であり、その場
合にも、シリコンゲルマニウム単結晶層3およびシリコ
ン単結晶層4の結晶状態が良好に保たれる。
【0042】本実施の形態にかかるSOI基板の製造方
法を用いれば、ボンドウェハ1の除去の仕上げの際にプ
ラズマエッチングではなく化学機械的研磨法またはウェ
ットエッチングを用いるので、シリコンゲルマニウム単
結晶層3に結晶欠陥を生じさせる可能性が少ない。ま
た、ウェットエッチングによってシリコンゲルマニウム
単結晶層3を除去するので、シリコン単結晶層4に結晶
欠陥を生じさせる可能性も少ない。
法を用いれば、ボンドウェハ1の除去の仕上げの際にプ
ラズマエッチングではなく化学機械的研磨法またはウェ
ットエッチングを用いるので、シリコンゲルマニウム単
結晶層3に結晶欠陥を生じさせる可能性が少ない。ま
た、ウェットエッチングによってシリコンゲルマニウム
単結晶層3を除去するので、シリコン単結晶層4に結晶
欠陥を生じさせる可能性も少ない。
【0043】実施の形態3.本実施の形態は、実施の形
態1または2にかかるSOI基板の製造方法を用いて製
造されたSOI基板が備えるシリコンゲルマニウム単結
晶層3にパターニングを施す、SOI基板の製造方法で
ある。
態1または2にかかるSOI基板の製造方法を用いて製
造されたSOI基板が備えるシリコンゲルマニウム単結
晶層3にパターニングを施す、SOI基板の製造方法で
ある。
【0044】図4〜図7は、本実施の形態にかかるSO
I基板の製造方法の各段階を順を追って示した図であ
る。まず、図4は図1と同様、実施の形態1または2に
かかるSOI基板の製造方法を用いて製造されたSOI
基板を示したものである。このSOI基板の表面に、フ
ォトレジスト等のマスク層6を形成し、フォトリソグラ
フィ技術を用いて所定のパターンになるようパターニン
グを行う(図5)。
I基板の製造方法の各段階を順を追って示した図であ
る。まず、図4は図1と同様、実施の形態1または2に
かかるSOI基板の製造方法を用いて製造されたSOI
基板を示したものである。このSOI基板の表面に、フ
ォトレジスト等のマスク層6を形成し、フォトリソグラ
フィ技術を用いて所定のパターンになるようパターニン
グを行う(図5)。
【0045】次に、例えば塩素ガスまたはホウ素ガスを
用いたプラズマエッチングにより、パターニングされた
マスク層をマスクとして用いてマスク層に覆われていな
い部分のシリコンゲルマニウム単結晶層3を除去する
(図6)。そしてマスク層6を除去する(図7)。
用いたプラズマエッチングにより、パターニングされた
マスク層をマスクとして用いてマスク層に覆われていな
い部分のシリコンゲルマニウム単結晶層3を除去する
(図6)。そしてマスク層6を除去する(図7)。
【0046】なお、マスク層6の形成前に、シリコンゲ
ルマニウム単結晶層3を保護する目的でシリコンゲルマ
ニウム単結晶層3の表面にシリコン酸化膜やシリコン窒
化膜を形成しておいてもよい。その場合、マスク層6の
除去後にこれらの保護膜を除去すればよい。
ルマニウム単結晶層3を保護する目的でシリコンゲルマ
ニウム単結晶層3の表面にシリコン酸化膜やシリコン窒
化膜を形成しておいてもよい。その場合、マスク層6の
除去後にこれらの保護膜を除去すればよい。
【0047】本実施の形態にかかるSOI基板の製造方
法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結晶層3に対
し、デバイス形成層として任意のパターニングを施すこ
とが可能である。
法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結晶層3に対
し、デバイス形成層として任意のパターニングを施すこ
とが可能である。
【0048】なお、本実施の形態にかかるSOI基板の
製造方法は、実施の形態1または2にかかるSOI基板
の製造方法を用いて製造されたSOI基板に適用可能な
だけでなく、図1に示す構造を有するSOI基板である
ならば、例えば従来の技術を組み合わせるなどして製造
されたSOI基板であっても適用可能である。
製造方法は、実施の形態1または2にかかるSOI基板
の製造方法を用いて製造されたSOI基板に適用可能な
だけでなく、図1に示す構造を有するSOI基板である
ならば、例えば従来の技術を組み合わせるなどして製造
されたSOI基板であっても適用可能である。
【0049】実施の形態4.本実施の形態は、実施の形
態3にかかるSOI基板の製造方法の変形例であり、図
8〜図12は各段階を順を追って説明したものである。
まず、実施の形態3と同様、実施の形態1または2にか
かるSOI基板の製造方法を用いて製造されたSOI基
板を準備する(図8)。
態3にかかるSOI基板の製造方法の変形例であり、図
8〜図12は各段階を順を追って説明したものである。
まず、実施の形態3と同様、実施の形態1または2にか
かるSOI基板の製造方法を用いて製造されたSOI基
板を準備する(図8)。
【0050】次に、SOI基板の表面にシリコン酸化膜
およびシリコン窒化膜の積層構造7aを形成する(図
9)。積層構造7aは、シリコン窒化膜がシリコン酸化
膜の上面に形成された構造を有している。シリコン窒化
膜は後の工程で耐酸化膜として機能し、また、シリコン
酸化膜はシリコン窒化膜中の窒素がウェハ表面に侵入す
るのを防ぐ。この積層構造7aは実施の形態3における
マスク層6に相当する。そして、積層構造7aの表面に
フォトレジスト7bを形成し、フォトリソグラフィ技術
を用いてフォトレジスト7bが所定のパターンになるよ
うパターニングを行う。
およびシリコン窒化膜の積層構造7aを形成する(図
9)。積層構造7aは、シリコン窒化膜がシリコン酸化
膜の上面に形成された構造を有している。シリコン窒化
膜は後の工程で耐酸化膜として機能し、また、シリコン
酸化膜はシリコン窒化膜中の窒素がウェハ表面に侵入す
るのを防ぐ。この積層構造7aは実施の形態3における
マスク層6に相当する。そして、積層構造7aの表面に
フォトレジスト7bを形成し、フォトリソグラフィ技術
を用いてフォトレジスト7bが所定のパターンになるよ
うパターニングを行う。
【0051】続いて、フォトレジスト7bをマスクとし
て例えばフッ素ガスを用いたプラズマエッチングを行う
ことにより、フォトレジスト7bに覆われていない部分
の積層構造7aを除去する(図10)。そして、残った
フォトレジスト7bを除去し、ウェハに対し酸素雰囲気
中で加熱処理を行い、露出したシリコンゲルマニウム単
結晶層3を酸化させて酸化シリコンゲルマニウム単結晶
層3aを形成する(図11)。なお、シリコンゲルマニ
ウム単結晶層3を酸化させる理由は、続くウェットエッ
チング工程で積層構造7aのシリコン窒化膜に対して選
択性を持たせるためである。
て例えばフッ素ガスを用いたプラズマエッチングを行う
ことにより、フォトレジスト7bに覆われていない部分
の積層構造7aを除去する(図10)。そして、残った
フォトレジスト7bを除去し、ウェハに対し酸素雰囲気
中で加熱処理を行い、露出したシリコンゲルマニウム単
結晶層3を酸化させて酸化シリコンゲルマニウム単結晶
層3aを形成する(図11)。なお、シリコンゲルマニ
ウム単結晶層3を酸化させる理由は、続くウェットエッ
チング工程で積層構造7aのシリコン窒化膜に対して選
択性を持たせるためである。
【0052】そして、例えばフッ化水素酸水溶液を用い
たウェットエッチングによりシリコンゲルマニウム単結
晶層3のうち酸化した部分3aを除去し、続いて、例え
ばリン酸溶液を用いたウェットエッチングにより残った
積層構造7aを除去する(図12)。リン酸によって積
層構造7aのシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜を除
去するので、シリコンゲルマニウム単結晶層3にダメー
ジを与える可能性は低い。
たウェットエッチングによりシリコンゲルマニウム単結
晶層3のうち酸化した部分3aを除去し、続いて、例え
ばリン酸溶液を用いたウェットエッチングにより残った
積層構造7aを除去する(図12)。リン酸によって積
層構造7aのシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜を除
去するので、シリコンゲルマニウム単結晶層3にダメー
ジを与える可能性は低い。
【0053】本実施の形態にかかるSOI基板の製造方
法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結晶層3に対し
デバイス形成層として任意のパターニングを施す際に、
酸化させた部分のシリコンゲルマニウム単結晶層3aを
ウェットエッチングを用いて除去し、プラズマエッチン
グを用いないので、シリコンゲルマニウム単結晶層およ
びシリコン単結晶層に結晶欠陥を生じさせる可能性が少
ない。
法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結晶層3に対し
デバイス形成層として任意のパターニングを施す際に、
酸化させた部分のシリコンゲルマニウム単結晶層3aを
ウェットエッチングを用いて除去し、プラズマエッチン
グを用いないので、シリコンゲルマニウム単結晶層およ
びシリコン単結晶層に結晶欠陥を生じさせる可能性が少
ない。
【0054】なお、本実施の形態にかかるSOI基板の
製造方法についても、実施の形態1または2にかかるS
OI基板の製造方法を用いて製造されたSOI基板に適
用可能なだけでなく、図1に示す構造を有するSOI基
板であるならば、例えば従来の技術を組み合わせるなど
して製造されたSOI基板であっても適用可能である。
製造方法についても、実施の形態1または2にかかるS
OI基板の製造方法を用いて製造されたSOI基板に適
用可能なだけでなく、図1に示す構造を有するSOI基
板であるならば、例えば従来の技術を組み合わせるなど
して製造されたSOI基板であっても適用可能である。
【0055】実施の形態5.本実施の形態は、実施の形
態1または2にかかるSOI基板の製造方法を用いて製
造されたSOI基板上にDRAM素子を形成する、SO
I基板の製造方法である。
態1または2にかかるSOI基板の製造方法を用いて製
造されたSOI基板上にDRAM素子を形成する、SO
I基板の製造方法である。
【0056】図13は、図1に示したSOI基板上に形
成されたDRAM素子の構成部品のうちメモリセル部の
断面を示しており、MOSFET101とストレージノ
ード9とが表示されている。MOSFET101は、シ
リコンゲルマニウム単結晶層3およびシリコン単結晶層
4の内部に形成され、ソース/ドレイン領域として機能
する拡散領域8a,8bとMOSゲート構造10とから
成り立っており、一方の拡散領域8bにはストレージノ
ード9が接続されている。このうちMOSゲート構造1
0は、ゲート電極10a、ゲート絶縁膜10bおよびサ
イドウォール10cを備えている。
成されたDRAM素子の構成部品のうちメモリセル部の
断面を示しており、MOSFET101とストレージノ
ード9とが表示されている。MOSFET101は、シ
リコンゲルマニウム単結晶層3およびシリコン単結晶層
4の内部に形成され、ソース/ドレイン領域として機能
する拡散領域8a,8bとMOSゲート構造10とから
成り立っており、一方の拡散領域8bにはストレージノ
ード9が接続されている。このうちMOSゲート構造1
0は、ゲート電極10a、ゲート絶縁膜10bおよびサ
イドウォール10cを備えている。
【0057】DRAMメモリセルへの記憶情報書き込み
動作は以下のようなものである。例えば、ストレージノ
ード9内には電子等の電荷が蓄積もしくは空乏化してお
り、ストレージノード9が所定の電位を有しているとす
る。そして、拡散領域8aに接続されたビット線(図示
せず)の電位を、所定値よりも高くもしくは低く固定
し、ビット線とストレージノード9との間に所定の電位
差を設ける。そして、MOSFET101のゲート電極
10aに所望の極性の電圧を印加しゲート電極直下のチ
ャネル部分3bに反転層を形成する。すると、ビット線
とストレージノード9との間で電子等の電荷が移動し、
両者の電位が同じ値になる。その後、ゲート電極10a
への電圧の印加を停止してMOSFET101のゲート
を閉じることにより、情報がストレージノード9に書き
込まれる。
動作は以下のようなものである。例えば、ストレージノ
ード9内には電子等の電荷が蓄積もしくは空乏化してお
り、ストレージノード9が所定の電位を有しているとす
る。そして、拡散領域8aに接続されたビット線(図示
せず)の電位を、所定値よりも高くもしくは低く固定
し、ビット線とストレージノード9との間に所定の電位
差を設ける。そして、MOSFET101のゲート電極
10aに所望の極性の電圧を印加しゲート電極直下のチ
ャネル部分3bに反転層を形成する。すると、ビット線
とストレージノード9との間で電子等の電荷が移動し、
両者の電位が同じ値になる。その後、ゲート電極10a
への電圧の印加を停止してMOSFET101のゲート
を閉じることにより、情報がストレージノード9に書き
込まれる。
【0058】一方、DRAMメモリセルからの記憶情報
読み出し動作(ストレージノード9の電位が所定値より
も高いか低いかの判定動作)は以下のようなものであ
る。ビット線の電位を先述の所定値に保持しつつ閉回路
状態に設定した後、MOSFET101のゲート電極1
0aに所望の極性の電圧を印加しゲート電極直下のチャ
ネル部分3bに反転層を形成する。すると、ビット線と
ストレージノード9との間で電子等の電荷が移動し、両
者の電位が同じ値となる。このとき、ビット線の電位が
初期値よりもわずかに上昇もしくは下降するが、このわ
ずかな電位の変化をビット線に接続されたセンスアンプ
(図示せず)において認識することで、情報がストレー
ジノード9から読み出される。
読み出し動作(ストレージノード9の電位が所定値より
も高いか低いかの判定動作)は以下のようなものであ
る。ビット線の電位を先述の所定値に保持しつつ閉回路
状態に設定した後、MOSFET101のゲート電極1
0aに所望の極性の電圧を印加しゲート電極直下のチャ
ネル部分3bに反転層を形成する。すると、ビット線と
ストレージノード9との間で電子等の電荷が移動し、両
者の電位が同じ値となる。このとき、ビット線の電位が
初期値よりもわずかに上昇もしくは下降するが、このわ
ずかな電位の変化をビット線に接続されたセンスアンプ
(図示せず)において認識することで、情報がストレー
ジノード9から読み出される。
【0059】これらDRAM素子の構成部品は従来の技
術を用いて形成される。すなわち、まず、実施の形態1
または2にかかるSOI基板の製造方法を用いて製造さ
れたSOI基板を準備し、その表面にゲート絶縁膜10
bの材料となる絶縁膜を形成して、さらにその上にゲー
ト電極10aの材料となる導電膜を形成する。その後、
両者にパターニングを施して、ゲート電極10a、ゲー
ト絶縁膜10bを形成する。そしてイオン注入等により
SOI基板表面のシリコンゲルマニウム単結晶層3およ
びシリコン単結晶層4に拡散領域8a,8bを形成し、
MOSゲート構造10および拡散領域8a,8bの表面
を覆うように絶縁膜を形成した後、エッチバック等を施
してサイドウォール10cを形成する。ここまでの工程
でMOSFETの形成は完了するが、その後、SOI基
板の全面を覆うように層間絶縁膜11を形成し、層間絶
縁膜11を介して拡散領域8a,8bとの接続を図るた
めのビアホールを形成し、ビット線さらにはストレージ
ノード9をそれぞれビアホール内および層間絶縁膜11
上に形成する。ビット線およびストレージノード9は同
一層上に形成してもよいが、各々別の層間絶縁膜上に形
成してもよい。
術を用いて形成される。すなわち、まず、実施の形態1
または2にかかるSOI基板の製造方法を用いて製造さ
れたSOI基板を準備し、その表面にゲート絶縁膜10
bの材料となる絶縁膜を形成して、さらにその上にゲー
ト電極10aの材料となる導電膜を形成する。その後、
両者にパターニングを施して、ゲート電極10a、ゲー
ト絶縁膜10bを形成する。そしてイオン注入等により
SOI基板表面のシリコンゲルマニウム単結晶層3およ
びシリコン単結晶層4に拡散領域8a,8bを形成し、
MOSゲート構造10および拡散領域8a,8bの表面
を覆うように絶縁膜を形成した後、エッチバック等を施
してサイドウォール10cを形成する。ここまでの工程
でMOSFETの形成は完了するが、その後、SOI基
板の全面を覆うように層間絶縁膜11を形成し、層間絶
縁膜11を介して拡散領域8a,8bとの接続を図るた
めのビアホールを形成し、ビット線さらにはストレージ
ノード9をそれぞれビアホール内および層間絶縁膜11
上に形成する。ビット線およびストレージノード9は同
一層上に形成してもよいが、各々別の層間絶縁膜上に形
成してもよい。
【0060】以上においてはメモリセル部に着目して工
程を説明したが、例えばセンスアンプ等のDRAM素子
の他の構成部品においても、同様にしてMOSFETな
どを形成すればよい。
程を説明したが、例えばセンスアンプ等のDRAM素子
の他の構成部品においても、同様にしてMOSFETな
どを形成すればよい。
【0061】実施の形態1で述べたように、シリコンゲ
ルマニウムは正孔の移動度がシリコンよりも高いので、
シリコンゲルマニウム単結晶層3をSOI基板上のデバ
イス形成層として用いれば有効である。よって、上記の
DRAM素子に用いられるMOSFETのうちPチャネ
ルMOSFETを図13に示したようにシリコンゲルマ
ニウム単結晶層3の表面に形成すれば、キャリアのスピ
ードが速いPチャネルMOSFETを得ることができ
る。
ルマニウムは正孔の移動度がシリコンよりも高いので、
シリコンゲルマニウム単結晶層3をSOI基板上のデバ
イス形成層として用いれば有効である。よって、上記の
DRAM素子に用いられるMOSFETのうちPチャネ
ルMOSFETを図13に示したようにシリコンゲルマ
ニウム単結晶層3の表面に形成すれば、キャリアのスピ
ードが速いPチャネルMOSFETを得ることができ
る。
【0062】本実施の形態にかかるSOI基板の製造方
法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結晶層3の結晶
状態が良好なので、耐圧に優れたMOSFETを製造す
ることができる。また、正孔の移動度がシリコンよりも
高いのでPチャネルMOSFETの動作速度を高めるこ
とができる。
法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結晶層3の結晶
状態が良好なので、耐圧に優れたMOSFETを製造す
ることができる。また、正孔の移動度がシリコンよりも
高いのでPチャネルMOSFETの動作速度を高めるこ
とができる。
【0063】実施の形態6.本実施の形態は、実施の形
態1または2にかかるSOI基板の製造方法を用いて製
造されたSOI基板上にCMOSFETを形成する際
の、SOI基板の製造方法について示すものである。
態1または2にかかるSOI基板の製造方法を用いて製
造されたSOI基板上にCMOSFETを形成する際
の、SOI基板の製造方法について示すものである。
【0064】図14は、図1に示したSOI基板上に形
成されたCMOSFET104の断面を示しており、素
子分離領域12により区分されたMOSFET102,
103と配線9a〜9dとが表示されている。MOSF
ETはNチャネル型およびPチャネル型の2つが近接し
て形成され、NチャネルMOSFET102は、シリコ
ンゲルマニウム単結晶層3およびシリコン単結晶層4の
内部に形成された拡散領域8a,8bとMOSゲート構
造10とから成り立っており、PチャネルMOSFET
103は、拡散領域8c,8dとMOSゲート構造10
とから成り立っている。このうちMOSゲート構造10
は、ゲート電極10a、ゲート絶縁膜10bおよびサイ
ドウォール10cを備え、さらにポリサイド領域10d
およびポリサイド領域整形時のマスク10eを備えてい
る。また、拡散領域8a〜8dには配線9a〜9dがそ
れぞれ接続されている。また、配線9bと配線9cとは
接続されている。
成されたCMOSFET104の断面を示しており、素
子分離領域12により区分されたMOSFET102,
103と配線9a〜9dとが表示されている。MOSF
ETはNチャネル型およびPチャネル型の2つが近接し
て形成され、NチャネルMOSFET102は、シリコ
ンゲルマニウム単結晶層3およびシリコン単結晶層4の
内部に形成された拡散領域8a,8bとMOSゲート構
造10とから成り立っており、PチャネルMOSFET
103は、拡散領域8c,8dとMOSゲート構造10
とから成り立っている。このうちMOSゲート構造10
は、ゲート電極10a、ゲート絶縁膜10bおよびサイ
ドウォール10cを備え、さらにポリサイド領域10d
およびポリサイド領域整形時のマスク10eを備えてい
る。また、拡散領域8a〜8dには配線9a〜9dがそ
れぞれ接続されている。また、配線9bと配線9cとは
接続されている。
【0065】CMOSFET104の動作は以下のよう
なものである。例えば、配線9bの電位が配線9aより
も高い場合に外部から配線9aに電子が転送されてきた
とき、NチャネルMOSFET102のゲート電極10
aに配線9aよりも高い電圧が印加されるとゲート直下
のチャネル部分3cに反転層が形成され、転送された電
子は拡散領域8a、チャネル部分3cおよび拡散領域8
bを通って配線9bへと移動して、配線9bの電位を下
げるようにはたらく。逆に、配線9cの電位が配線9d
よりも低い場合に外部から配線9dに正孔が転送されて
きたとき、PチャネルMOSFET103のゲート電極
10aに配線9dよりも低い電圧が印加されるとゲート
直下のチャネル部分3dに反転層が形成され、転送され
た正孔は拡散領域8d、チャネル部分3dおよび拡散領
域8cを通って配線9cへと移動して、配線9cの電位
を上げるようにはたらく。
なものである。例えば、配線9bの電位が配線9aより
も高い場合に外部から配線9aに電子が転送されてきた
とき、NチャネルMOSFET102のゲート電極10
aに配線9aよりも高い電圧が印加されるとゲート直下
のチャネル部分3cに反転層が形成され、転送された電
子は拡散領域8a、チャネル部分3cおよび拡散領域8
bを通って配線9bへと移動して、配線9bの電位を下
げるようにはたらく。逆に、配線9cの電位が配線9d
よりも低い場合に外部から配線9dに正孔が転送されて
きたとき、PチャネルMOSFET103のゲート電極
10aに配線9dよりも低い電圧が印加されるとゲート
直下のチャネル部分3dに反転層が形成され、転送され
た正孔は拡散領域8d、チャネル部分3dおよび拡散領
域8cを通って配線9cへと移動して、配線9cの電位
を上げるようにはたらく。
【0066】このようなCMOSFET104は従来の
技術を用いて形成される。すなわち、まず、実施の形態
1または2にかかるSOI基板の製造方法を用いて製造
されたSOI基板を準備し、その表面に素子分離領域1
2を形成する。そして、SOI基板の表面にゲート絶縁
膜10bの材料となる絶縁膜を形成して、さらにその上
にゲート電極10aの材料となる導電膜を形成する。そ
の後、さらに金属膜を形成して熱処理を加え、ポリサイ
ド領域を形成する。その後、パターニングを施したマス
ク層10eを形成し、マスク層10eの存在しない領域
を除去して、ゲート電極10a、ゲート絶縁膜10bお
よびポリサイド領域10dを形成する。そしてイオン注
入等によりSOI基板表面のシリコンゲルマニウム単結
晶層3およびシリコン単結晶層4に拡散領域8a〜8d
を形成し、MOSゲート構造10および拡散領域8a,
8bの表面を覆うように絶縁膜を形成した後、エッチバ
ック等を施してサイドウォール10cを形成する。ここ
までの工程でMOSFETの形成は完了するが、その
後、SOI基板の全面を覆うように層間絶縁膜(図示せ
ず)を形成し、層間絶縁膜にビアホールを形成して配線
9a〜9dを形成する。
技術を用いて形成される。すなわち、まず、実施の形態
1または2にかかるSOI基板の製造方法を用いて製造
されたSOI基板を準備し、その表面に素子分離領域1
2を形成する。そして、SOI基板の表面にゲート絶縁
膜10bの材料となる絶縁膜を形成して、さらにその上
にゲート電極10aの材料となる導電膜を形成する。そ
の後、さらに金属膜を形成して熱処理を加え、ポリサイ
ド領域を形成する。その後、パターニングを施したマス
ク層10eを形成し、マスク層10eの存在しない領域
を除去して、ゲート電極10a、ゲート絶縁膜10bお
よびポリサイド領域10dを形成する。そしてイオン注
入等によりSOI基板表面のシリコンゲルマニウム単結
晶層3およびシリコン単結晶層4に拡散領域8a〜8d
を形成し、MOSゲート構造10および拡散領域8a,
8bの表面を覆うように絶縁膜を形成した後、エッチバ
ック等を施してサイドウォール10cを形成する。ここ
までの工程でMOSFETの形成は完了するが、その
後、SOI基板の全面を覆うように層間絶縁膜(図示せ
ず)を形成し、層間絶縁膜にビアホールを形成して配線
9a〜9dを形成する。
【0067】上記のCMOSFETにおいても、Pチャ
ネルMOSFET103をシリコンゲルマニウム単結晶
層3の表面に形成すれば、キャリアのスピードが速いP
チャネルMOSFETを得ることができる。
ネルMOSFET103をシリコンゲルマニウム単結晶
層3の表面に形成すれば、キャリアのスピードが速いP
チャネルMOSFETを得ることができる。
【0068】本実施の形態にかかるSOI基板の製造方
法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結晶層3の結晶
状態が良好なので、耐圧に優れたCMOSFETを製造
することができる。また、正孔の移動度がシリコンより
も高いのでPチャネルMOSFETの動作速度を高める
ことができる。
法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結晶層3の結晶
状態が良好なので、耐圧に優れたCMOSFETを製造
することができる。また、正孔の移動度がシリコンより
も高いのでPチャネルMOSFETの動作速度を高める
ことができる。
【0069】実施の形態7.本実施の形態は、実施の形
態1または2にかかるSOI基板の製造方法を用いて製
造されたSOI基板上に赤外線検出器を形成する際の、
SOI基板の製造方法について示すものである。
態1または2にかかるSOI基板の製造方法を用いて製
造されたSOI基板上に赤外線検出器を形成する際の、
SOI基板の製造方法について示すものである。
【0070】図15は、図1に示したSOI基板上に形
成された赤外線検出器105の断面を示しており、MO
Sゲート構造10と拡散領域4a,4bと赤外線検出部
3eと配線9と素子分離領域12とが表示されている。
また、図16はこの赤外線検出器105を上面からみた
図である(図16の切断線X−Xにおける断面を示した
のが図15)。MOSゲート構造10には、シリコン単
結晶層4の内部で拡散領域(シリコン単結晶層4とは逆
の特性をもつ不純物が含有された抵抗率0.01〜0.
1Ωcm程度の領域)4a,4bが近接して形成されて
おり、一方の拡散領域4aには配線9が接続されてい
る。またMOSゲート構造10は、ゲート電極10a、
ゲート絶縁膜10bおよびサイドウォール10cを備
え、さらにポリサイド領域10dおよびポリサイド領域
形成時のマスク10eを備えている。また、他方の拡散
領域4bが周囲を囲むように接続されつつ、シリコンゲ
ルマニウム単結晶層3が赤外線検出部3eとして形成さ
れている。なお、シリコンゲルマニウム単結晶層3が赤
外線を検出するためには、シリコンとゲルマニウムとの
原子パーセント濃度比がおよそシリコン:ゲルマニウム
=3.5〜2.5:1となるように形成され、さらにシ
リコンゲルマニウム単結晶層3に加えられる不純物の濃
度が調整されることが望ましい。また、拡散領域4bに
隣接するシリコン単結晶層4には配線13が接続され、
配線13には例えば0Vの固定電位が与えられている。
成された赤外線検出器105の断面を示しており、MO
Sゲート構造10と拡散領域4a,4bと赤外線検出部
3eと配線9と素子分離領域12とが表示されている。
また、図16はこの赤外線検出器105を上面からみた
図である(図16の切断線X−Xにおける断面を示した
のが図15)。MOSゲート構造10には、シリコン単
結晶層4の内部で拡散領域(シリコン単結晶層4とは逆
の特性をもつ不純物が含有された抵抗率0.01〜0.
1Ωcm程度の領域)4a,4bが近接して形成されて
おり、一方の拡散領域4aには配線9が接続されてい
る。またMOSゲート構造10は、ゲート電極10a、
ゲート絶縁膜10bおよびサイドウォール10cを備
え、さらにポリサイド領域10dおよびポリサイド領域
形成時のマスク10eを備えている。また、他方の拡散
領域4bが周囲を囲むように接続されつつ、シリコンゲ
ルマニウム単結晶層3が赤外線検出部3eとして形成さ
れている。なお、シリコンゲルマニウム単結晶層3が赤
外線を検出するためには、シリコンとゲルマニウムとの
原子パーセント濃度比がおよそシリコン:ゲルマニウム
=3.5〜2.5:1となるように形成され、さらにシ
リコンゲルマニウム単結晶層3に加えられる不純物の濃
度が調整されることが望ましい。また、拡散領域4bに
隣接するシリコン単結晶層4には配線13が接続され、
配線13には例えば0Vの固定電位が与えられている。
【0071】この赤外線検出器105の動作は以下のよ
うなものである。ここでは例として、シリコン単結晶層
4をP型、拡散領域4a,4bをN型として説明する。
まず、配線9に正の電圧を印加した状態でゲート電極1
0aに正の電圧を印加すると、赤外線検出部3e中の電
子が拡散領域4b、ゲート直下のチャネル部分4c、拡
散領域4aおよび配線9を介して外部に排出される。こ
の状態でゲート電極10aへの電圧印加を停止すると、
赤外線検出部3e中に自由キャリアとしての高密度の正
孔が局在することになり、シリコン単結晶層4に対し正
の電位をもつようになる。
うなものである。ここでは例として、シリコン単結晶層
4をP型、拡散領域4a,4bをN型として説明する。
まず、配線9に正の電圧を印加した状態でゲート電極1
0aに正の電圧を印加すると、赤外線検出部3e中の電
子が拡散領域4b、ゲート直下のチャネル部分4c、拡
散領域4aおよび配線9を介して外部に排出される。こ
の状態でゲート電極10aへの電圧印加を停止すると、
赤外線検出部3e中に自由キャリアとしての高密度の正
孔が局在することになり、シリコン単結晶層4に対し正
の電位をもつようになる。
【0072】ここでもし赤外線が赤外線検出部3eに入
射されると、赤外線のエネルギーにより電子−正孔対が
発生し、そのうち赤外線検出部3eとシリコン単結晶層
4とのヘテロ接合界面に形成されたエネルギー障壁を超
えることのできる正孔がシリコン単結晶層4中に放出さ
れ、配線13を介して外部に引き抜かれる。正孔を引き
抜くのは、正孔が蓄積されることによってシリコン単結
晶層4の電位が上昇し赤外線検出部3eとの電位差が緩
和されてしまうことを防ぐため、およびMOSFETの
オン電圧低下および拡散領域4a,4b間のリーク電流
発生の防止を図るためである(SOI基板ではキャリア
を基板裏面から引き抜くことが困難であるので表面に配
線13を設けることが望ましい)。
射されると、赤外線のエネルギーにより電子−正孔対が
発生し、そのうち赤外線検出部3eとシリコン単結晶層
4とのヘテロ接合界面に形成されたエネルギー障壁を超
えることのできる正孔がシリコン単結晶層4中に放出さ
れ、配線13を介して外部に引き抜かれる。正孔を引き
抜くのは、正孔が蓄積されることによってシリコン単結
晶層4の電位が上昇し赤外線検出部3eとの電位差が緩
和されてしまうことを防ぐため、およびMOSFETの
オン電圧低下および拡散領域4a,4b間のリーク電流
発生の防止を図るためである(SOI基板ではキャリア
を基板裏面から引き抜くことが困難であるので表面に配
線13を設けることが望ましい)。
【0073】そして、再びゲート電極10aに正の電圧
が印加されることで、赤外線検出部3eに残存する電子
が拡散領域4b、ゲート直下のチャネル部分4c、拡散
領域4aおよび配線9を介して読み出され、配線9に接
続された図示しない電流検出器により電流として検出さ
れて赤外線の入射を検出する。なお、赤外線の検出動作
はMOSFETのかわりにCCD素子を用いることによ
っても可能である。
が印加されることで、赤外線検出部3eに残存する電子
が拡散領域4b、ゲート直下のチャネル部分4c、拡散
領域4aおよび配線9を介して読み出され、配線9に接
続された図示しない電流検出器により電流として検出さ
れて赤外線の入射を検出する。なお、赤外線の検出動作
はMOSFETのかわりにCCD素子を用いることによ
っても可能である。
【0074】このような赤外線検出器105は以下のよ
うにして形成される。すなわち、まず、実施の形態1ま
たは2にかかるSOI基板の製造方法を用いて製造され
たSOI基板を準備し、その表面に実施の形態3または
4を用いて赤外線検出部3eを形成する。そして従来の
技術を用いて、素子分離領域12を形成し、SOI基板
の表面にゲート絶縁膜10bの材料となる絶縁膜を形成
して、さらにその上にゲート電極10aの材料となる導
電膜を形成する。その後、さらに金属膜を形成して熱処
理を加え、ポリサイド領域を形成する。その後、パター
ニングを施したマスク層10eを形成し、マスク層10
eの存在しない領域を除去して、ゲート電極10a、ゲ
ート絶縁膜10bおよびポリサイド領域10dを形成す
る。そしてイオン注入等によりSOI基板表面のシリコ
ン単結晶層4および赤外線検出部3eの外周部直下のシ
リコン単結晶層4に拡散領域4a,4bを形成し、MO
Sゲート構造10および赤外線検出部3eの表面を覆う
ように絶縁膜を形成した後、エッチバック等を施してサ
イドウォール10cを形成する。その後、SOI基板の
全面を覆うように層間絶縁膜(図示せず)を形成し、層
間絶縁膜にビアホールを形成して配線9,13を形成す
る。
うにして形成される。すなわち、まず、実施の形態1ま
たは2にかかるSOI基板の製造方法を用いて製造され
たSOI基板を準備し、その表面に実施の形態3または
4を用いて赤外線検出部3eを形成する。そして従来の
技術を用いて、素子分離領域12を形成し、SOI基板
の表面にゲート絶縁膜10bの材料となる絶縁膜を形成
して、さらにその上にゲート電極10aの材料となる導
電膜を形成する。その後、さらに金属膜を形成して熱処
理を加え、ポリサイド領域を形成する。その後、パター
ニングを施したマスク層10eを形成し、マスク層10
eの存在しない領域を除去して、ゲート電極10a、ゲ
ート絶縁膜10bおよびポリサイド領域10dを形成す
る。そしてイオン注入等によりSOI基板表面のシリコ
ン単結晶層4および赤外線検出部3eの外周部直下のシ
リコン単結晶層4に拡散領域4a,4bを形成し、MO
Sゲート構造10および赤外線検出部3eの表面を覆う
ように絶縁膜を形成した後、エッチバック等を施してサ
イドウォール10cを形成する。その後、SOI基板の
全面を覆うように層間絶縁膜(図示せず)を形成し、層
間絶縁膜にビアホールを形成して配線9,13を形成す
る。
【0075】本実施の形態にかかるSOI基板の製造方
法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結晶層3の結晶
状態が良好なので、検出感度のよい赤外線検出器を製造
することができる。
法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結晶層3の結晶
状態が良好なので、検出感度のよい赤外線検出器を製造
することができる。
【0076】実施の形態8.本実施の形態は、実施の形
態3または4にかかるSOI基板の製造方法を用いて製
造されたSOI基板上にCMOSFETを形成する際
の、SOI基板の製造方法について示すものである。
態3または4にかかるSOI基板の製造方法を用いて製
造されたSOI基板上にCMOSFETを形成する際
の、SOI基板の製造方法について示すものである。
【0077】図17は、図7または図12に示したSO
I基板上に形成されたCMOSFET107の断面を示
しており、素子分離領域12により区分されたMOSF
ETと配線9a〜9dとが表示されている。MOSFE
TはNチャネル型およびPチャネル型の2つが近接し
て、Nチャネル型はシリコンゲルマニウム単結晶層3が
除去された領域に、Pチャネル型はシリコンゲルマニウ
ム単結晶層3が残された領域に、それぞれ形成されてい
る。そしてNチャネルMOSFET106は、シリコン
単結晶層4の内部に形成された拡散領域8a,8bとM
OSゲート構造10とから成り立っており、Pチャネル
MOSFET103は、拡散領域8c,8dとMOSゲ
ート構造10とから成り立っている。このうちMOSゲ
ート構造10は、ゲート電極10a、ゲート絶縁膜10
bおよびサイドウォール10cを備え、さらにポリサイ
ド領域10dおよびポリサイド領域形成時のマスク10
eを備えている。また、拡散領域8a〜8dには配線9
a〜9dがそれぞれ接続されている。また、配線9bと
配線9cとは接続されている。
I基板上に形成されたCMOSFET107の断面を示
しており、素子分離領域12により区分されたMOSF
ETと配線9a〜9dとが表示されている。MOSFE
TはNチャネル型およびPチャネル型の2つが近接し
て、Nチャネル型はシリコンゲルマニウム単結晶層3が
除去された領域に、Pチャネル型はシリコンゲルマニウ
ム単結晶層3が残された領域に、それぞれ形成されてい
る。そしてNチャネルMOSFET106は、シリコン
単結晶層4の内部に形成された拡散領域8a,8bとM
OSゲート構造10とから成り立っており、Pチャネル
MOSFET103は、拡散領域8c,8dとMOSゲ
ート構造10とから成り立っている。このうちMOSゲ
ート構造10は、ゲート電極10a、ゲート絶縁膜10
bおよびサイドウォール10cを備え、さらにポリサイ
ド領域10dおよびポリサイド領域形成時のマスク10
eを備えている。また、拡散領域8a〜8dには配線9
a〜9dがそれぞれ接続されている。また、配線9bと
配線9cとは接続されている。
【0078】CMOSFET107の動作は実施の形態
6において述べたと同様である。
6において述べたと同様である。
【0079】また、このようなCMOSFET107は
実施の形態6において述べたと同様、従来の技術を用い
て形成される。すなわち、まず、実施の形態3または4
にかかるSOI基板の製造方法を用いて製造されたSO
I基板を準備し、その表面に素子分離領域12を形成す
る。そして、SOI基板の表面にゲート絶縁膜10bの
材料となる絶縁膜を形成して、さらにその上にゲート電
極10aの材料となる導電膜を形成する。その後、さら
に金属膜を形成して熱処理を加え、ポリサイド領域を形
成する。その後、パターニングを施したマスク層10e
を形成し、マスク層10eの存在しない領域を除去し
て、ゲート電極10a、ゲート絶縁膜10bおよびポリ
サイド領域10dを形成する。そしてイオン注入等によ
りSOI基板表面のシリコンゲルマニウム単結晶層3お
よびシリコン単結晶層4に拡散領域8a〜8dを形成
し、MOSゲート構造10および拡散領域8a,8bの
表面を覆うように絶縁膜を形成した後、エッチバック等
を施してサイドウォール10cを形成する。ここまでの
工程でMOSFETの形成は完了するが、その後、SO
I基板の全面を覆うように層間絶縁膜(図示せず)を形
成し、層間絶縁膜にビアホールを形成して配線9a〜9
dを形成する。
実施の形態6において述べたと同様、従来の技術を用い
て形成される。すなわち、まず、実施の形態3または4
にかかるSOI基板の製造方法を用いて製造されたSO
I基板を準備し、その表面に素子分離領域12を形成す
る。そして、SOI基板の表面にゲート絶縁膜10bの
材料となる絶縁膜を形成して、さらにその上にゲート電
極10aの材料となる導電膜を形成する。その後、さら
に金属膜を形成して熱処理を加え、ポリサイド領域を形
成する。その後、パターニングを施したマスク層10e
を形成し、マスク層10eの存在しない領域を除去し
て、ゲート電極10a、ゲート絶縁膜10bおよびポリ
サイド領域10dを形成する。そしてイオン注入等によ
りSOI基板表面のシリコンゲルマニウム単結晶層3お
よびシリコン単結晶層4に拡散領域8a〜8dを形成
し、MOSゲート構造10および拡散領域8a,8bの
表面を覆うように絶縁膜を形成した後、エッチバック等
を施してサイドウォール10cを形成する。ここまでの
工程でMOSFETの形成は完了するが、その後、SO
I基板の全面を覆うように層間絶縁膜(図示せず)を形
成し、層間絶縁膜にビアホールを形成して配線9a〜9
dを形成する。
【0080】上記のCMOSFETにおいても、Pチャ
ネルMOSFET103をシリコンゲルマニウム単結晶
層3の表面に形成するので、キャリアのスピードが速い
PチャネルMOSFETを得ることができる。
ネルMOSFET103をシリコンゲルマニウム単結晶
層3の表面に形成するので、キャリアのスピードが速い
PチャネルMOSFETを得ることができる。
【0081】また、電子の移動度についてはシリコンゲ
ルマニウム単結晶層3よりもシリコン単結晶層4の方が
高いので、NチャネルMOSFET106をシリコンゲ
ルマニウム単結晶層3の表面に形成するよりもシリコン
単結晶層4の表面に形成する方が、NチャネルMOSF
ETのキャリアのスピードを低下させることがない。
ルマニウム単結晶層3よりもシリコン単結晶層4の方が
高いので、NチャネルMOSFET106をシリコンゲ
ルマニウム単結晶層3の表面に形成するよりもシリコン
単結晶層4の表面に形成する方が、NチャネルMOSF
ETのキャリアのスピードを低下させることがない。
【0082】本実施の形態にかかるSOI基板の製造方
法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結晶層3の結晶
状態が良好なので、耐圧に優れたCMOSFETを製造
することができる。また、正孔の移動度がシリコンより
も高いのでPチャネルMOSFETの動作速度を高める
ことができる。また、NチャネルMOSFETについて
はシリコン単結晶層4をチャネルとして用いるので、シ
リコンゲルマニウム単結晶層3をチャネルとして用いる
場合に比べ、NチャネルMOSFETの動作速度が速
い。
法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結晶層3の結晶
状態が良好なので、耐圧に優れたCMOSFETを製造
することができる。また、正孔の移動度がシリコンより
も高いのでPチャネルMOSFETの動作速度を高める
ことができる。また、NチャネルMOSFETについて
はシリコン単結晶層4をチャネルとして用いるので、シ
リコンゲルマニウム単結晶層3をチャネルとして用いる
場合に比べ、NチャネルMOSFETの動作速度が速
い。
【0083】実施の形態9.本実施の形態は、実施の形
態3または4にかかるSOI基板の製造方法を用いて製
造されたSOI基板上に赤外線検出器とNチャネルMO
SFETを形成する際の、SOI基板の製造方法につい
て示すものである。
態3または4にかかるSOI基板の製造方法を用いて製
造されたSOI基板上に赤外線検出器とNチャネルMO
SFETを形成する際の、SOI基板の製造方法につい
て示すものである。
【0084】図18は、図7または図12に示したSO
I基板上に形成された赤外線検出器105およびNチャ
ネルMOSFET106の断面を示しており、MOSゲ
ート構造10と拡散領域4a,4bと赤外線検出部3e
と配線9と素子分離領域12により区分されたNチャネ
ルMOSFET106とが表示されている。この構造
は、実施の形態7において説明した赤外線検出器105
と、実施の形態8において説明したCMOSFET10
7のうちのNチャネルMOSFET106とを組み合わ
せたものである。
I基板上に形成された赤外線検出器105およびNチャ
ネルMOSFET106の断面を示しており、MOSゲ
ート構造10と拡散領域4a,4bと赤外線検出部3e
と配線9と素子分離領域12により区分されたNチャネ
ルMOSFET106とが表示されている。この構造
は、実施の形態7において説明した赤外線検出器105
と、実施の形態8において説明したCMOSFET10
7のうちのNチャネルMOSFET106とを組み合わ
せたものである。
【0085】よって、赤外線検出器105およびNチャ
ネルMOSFET106の動作については、実施の形態
7,8において説明したとおりである。
ネルMOSFET106の動作については、実施の形態
7,8において説明したとおりである。
【0086】このような赤外線検出器105およびNチ
ャネルMOSFET106は以下のようにして形成され
る。すなわち、まず、実施の形態1または2にかかるS
OI基板の製造方法を用いて製造されたSOI基板を準
備し、その表面に実施の形態3または4を用いて赤外線
検出部3eを形成する。そして従来の技術を用いて、素
子分離領域12を形成し、SOI基板の表面にゲート絶
縁膜10bの材料となる絶縁膜を形成して、さらにその
上にゲート電極10aの材料となる導電膜を形成する。
その後、さらに金属膜を形成して熱処理を加え、ポリサ
イド領域を形成する。その後、パターニングを施したマ
スク層10eを形成し、マスク層10eの存在しない領
域を除去して、ゲート電極10a、ゲート絶縁膜10b
およびポリサイド領域10dを形成する。そしてイオン
注入等によりSOI基板表面のシリコン単結晶層4およ
び赤外線検出部3eの外周部直下のシリコン単結晶層4
に拡散領域4a,4b,8a,8bを形成し、MOSゲ
ート構造10および赤外線検出部3eの表面を覆うよう
に絶縁膜を形成した後、エッチバック等を施してサイド
ウォール10cを形成する。その後、SOI基板の全面
を覆うように層間絶縁膜(図示せず)を形成し、層間絶
縁膜にビアホールを形成して配線9,13,9a,9b
を形成する。
ャネルMOSFET106は以下のようにして形成され
る。すなわち、まず、実施の形態1または2にかかるS
OI基板の製造方法を用いて製造されたSOI基板を準
備し、その表面に実施の形態3または4を用いて赤外線
検出部3eを形成する。そして従来の技術を用いて、素
子分離領域12を形成し、SOI基板の表面にゲート絶
縁膜10bの材料となる絶縁膜を形成して、さらにその
上にゲート電極10aの材料となる導電膜を形成する。
その後、さらに金属膜を形成して熱処理を加え、ポリサ
イド領域を形成する。その後、パターニングを施したマ
スク層10eを形成し、マスク層10eの存在しない領
域を除去して、ゲート電極10a、ゲート絶縁膜10b
およびポリサイド領域10dを形成する。そしてイオン
注入等によりSOI基板表面のシリコン単結晶層4およ
び赤外線検出部3eの外周部直下のシリコン単結晶層4
に拡散領域4a,4b,8a,8bを形成し、MOSゲ
ート構造10および赤外線検出部3eの表面を覆うよう
に絶縁膜を形成した後、エッチバック等を施してサイド
ウォール10cを形成する。その後、SOI基板の全面
を覆うように層間絶縁膜(図示せず)を形成し、層間絶
縁膜にビアホールを形成して配線9,13,9a,9b
を形成する。
【0087】本実施の形態にかかるSOI基板の製造方
法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結晶層3の結晶
状態が良好なので、検出感度のよい赤外線検出器を製造
することができる。また、NチャネルMOSFETにつ
いてはシリコン単結晶層4をチャネルとして用いるの
で、シリコンゲルマニウム単結晶層3をチャネルとして
用いる場合に比べ、NチャネルMOSFETの動作速度
が速い。
法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結晶層3の結晶
状態が良好なので、検出感度のよい赤外線検出器を製造
することができる。また、NチャネルMOSFETにつ
いてはシリコン単結晶層4をチャネルとして用いるの
で、シリコンゲルマニウム単結晶層3をチャネルとして
用いる場合に比べ、NチャネルMOSFETの動作速度
が速い。
【0088】実施の形態10.本実施の形態は、実施の
形態3または4にかかるSOI基板の製造方法を用いて
製造されたSOI基板上にヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタとNチャネルMOSFETを形成する際の、SO
I基板の製造方法について示すものである。
形態3または4にかかるSOI基板の製造方法を用いて
製造されたSOI基板上にヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタとNチャネルMOSFETを形成する際の、SO
I基板の製造方法について示すものである。
【0089】図19は、図7または図12に示したSO
I基板上に形成されたヘテロ接合バイポーラトランジス
タ108およびNチャネルMOSFET106の断面を
示しており、エミッタ層4eとベース層3fとコレクタ
層14と配線9a〜9eと素子分離領域12により区分
されたNチャネルMOSFET106とが表示されてい
る。この構造は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ1
08と、実施の形態8において説明したCMOSFET
のうちのNチャネルMOSFET106とを組み合わせ
たものである。よって、NチャネルMOSFET106
の動作については、実施の形態8において説明したとお
りである。
I基板上に形成されたヘテロ接合バイポーラトランジス
タ108およびNチャネルMOSFET106の断面を
示しており、エミッタ層4eとベース層3fとコレクタ
層14と配線9a〜9eと素子分離領域12により区分
されたNチャネルMOSFET106とが表示されてい
る。この構造は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ1
08と、実施の形態8において説明したCMOSFET
のうちのNチャネルMOSFET106とを組み合わせ
たものである。よって、NチャネルMOSFET106
の動作については、実施の形態8において説明したとお
りである。
【0090】また、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ
108の動作は以下のようなものである。例えばNPN
型を例にとると、配線9c(コレクタ層14)と配線9
e(エミッタ層4e)との間に電位差が設けられておれ
ば、配線9d(ベース層3f)に電流が注入されること
によりコレクタ層14内のキャリアがベース層3fを通
ってエミッタ層4eへと移動し、配線9dに注入された
電流の百倍程度の強度の電流が流れる。
108の動作は以下のようなものである。例えばNPN
型を例にとると、配線9c(コレクタ層14)と配線9
e(エミッタ層4e)との間に電位差が設けられておれ
ば、配線9d(ベース層3f)に電流が注入されること
によりコレクタ層14内のキャリアがベース層3fを通
ってエミッタ層4eへと移動し、配線9dに注入された
電流の百倍程度の強度の電流が流れる。
【0091】なお、ここではシリコン単結晶層4eをエ
ミッタ層とし、シリコン単結晶層14をコレクタ層とし
たが、もちろん逆にシリコン単結晶層14をエミッタ層
とし、シリコン単結晶層4eをコレクタ層としてもよ
い。
ミッタ層とし、シリコン単結晶層14をコレクタ層とし
たが、もちろん逆にシリコン単結晶層14をエミッタ層
とし、シリコン単結晶層4eをコレクタ層としてもよ
い。
【0092】このようなヘテロ接合バイポーラトランジ
スタ108およびNチャネルMOSFET106は以下
のようにして形成される。すなわち、まず、実施の形態
3または4にかかるSOI基板の製造方法を用いて製造
されたSOI基板を準備する(図20)。そして従来の
技術を用いて、素子分離領域12を形成し(図21)、
SOI基板の表面にゲート絶縁膜10bの材料となる絶
縁膜を形成して、さらにその上にゲート電極10aの材
料となる導電膜を形成する。その後、さらに金属膜を形
成して熱処理を加え、ポリサイド領域を形成する。その
後、パターニングを施したマスク層10eを形成し、マ
スク層10eの存在しない領域を除去して、ゲート電極
10a、ゲート絶縁膜10bおよびポリサイド領域10
dを形成する。そして、シリコンゲルマニウム単結晶層
3fの表面にはフォトレジスト等の保護膜を施して被覆
しつつ、イオン注入等によりSOI基板表面のシリコン
単結晶層4に拡散領域8a,8bを形成する。そして保
護膜を除去した後、MOSゲート構造10およびシリコ
ンゲルマニウム単結晶層3fの表面を覆うように絶縁膜
を形成し、エッチバック等を施してサイドウォール10
cを形成する(図22)。
スタ108およびNチャネルMOSFET106は以下
のようにして形成される。すなわち、まず、実施の形態
3または4にかかるSOI基板の製造方法を用いて製造
されたSOI基板を準備する(図20)。そして従来の
技術を用いて、素子分離領域12を形成し(図21)、
SOI基板の表面にゲート絶縁膜10bの材料となる絶
縁膜を形成して、さらにその上にゲート電極10aの材
料となる導電膜を形成する。その後、さらに金属膜を形
成して熱処理を加え、ポリサイド領域を形成する。その
後、パターニングを施したマスク層10eを形成し、マ
スク層10eの存在しない領域を除去して、ゲート電極
10a、ゲート絶縁膜10bおよびポリサイド領域10
dを形成する。そして、シリコンゲルマニウム単結晶層
3fの表面にはフォトレジスト等の保護膜を施して被覆
しつつ、イオン注入等によりSOI基板表面のシリコン
単結晶層4に拡散領域8a,8bを形成する。そして保
護膜を除去した後、MOSゲート構造10およびシリコ
ンゲルマニウム単結晶層3fの表面を覆うように絶縁膜
を形成し、エッチバック等を施してサイドウォール10
cを形成する(図22)。
【0093】次に、NチャネルMOSFET106の領
域をフォトレジスト等の保護膜で被覆しておき、シリコ
ンゲルマニウム単結晶層3fとその直下部のシリコン単
結晶層4に不純物イオンをイオン注入法により打ち込ん
でキャリアを注入する。このとき例えばNPN型に形成
する場合は、シリコン単結晶層4に高濃度のN型の不純
物イオンを注入し、その後、シリコンゲルマニウム単結
晶層3fに高濃度のP型の不純物イオンを注入する。な
お、PNP型の場合は不純物イオンの特性を逆にすれば
よい。
域をフォトレジスト等の保護膜で被覆しておき、シリコ
ンゲルマニウム単結晶層3fとその直下部のシリコン単
結晶層4に不純物イオンをイオン注入法により打ち込ん
でキャリアを注入する。このとき例えばNPN型に形成
する場合は、シリコン単結晶層4に高濃度のN型の不純
物イオンを注入し、その後、シリコンゲルマニウム単結
晶層3fに高濃度のP型の不純物イオンを注入する。な
お、PNP型の場合は不純物イオンの特性を逆にすれば
よい。
【0094】そして、NチャネルMOSFET106上
の保護膜を除去した後、全面に層間絶縁膜11を形成
し、シリコンゲルマニウム単結晶層3fの表面部分をフ
ォトリソグラフィ技術を用いて開口しておく。続いて、
シリコンゲルマニウム単結晶層3fの表面部分にシリコ
ン単結晶層14をエピタキシャル成長させる。このと
き、シリコンゲルマニウム単結晶層3の結晶状態が良好
なので、界面準位の少ないヘテロ接合を形成することが
できる。
の保護膜を除去した後、全面に層間絶縁膜11を形成
し、シリコンゲルマニウム単結晶層3fの表面部分をフ
ォトリソグラフィ技術を用いて開口しておく。続いて、
シリコンゲルマニウム単結晶層3fの表面部分にシリコ
ン単結晶層14をエピタキシャル成長させる。このと
き、シリコンゲルマニウム単結晶層3の結晶状態が良好
なので、界面準位の少ないヘテロ接合を形成することが
できる。
【0095】そして、シリコン単結晶層14に不純物イ
オンをイオン注入法により打ち込んでキャリアを注入す
る(図23)。例えばNPN型に形成する場合は、シリ
コン単結晶層14に高濃度のN型の不純物イオンを注入
する。なお、PNP型の場合は不純物イオンの特性を逆
にすればよい。
オンをイオン注入法により打ち込んでキャリアを注入す
る(図23)。例えばNPN型に形成する場合は、シリ
コン単結晶層14に高濃度のN型の不純物イオンを注入
する。なお、PNP型の場合は不純物イオンの特性を逆
にすればよい。
【0096】そして、シリコン単結晶層14の一部をエ
ッチングにより除去し(図24)、続いてシリコンゲル
マニウム単結晶層3fの一部もエッチングにより除去し
て、キャリア注入した拡散領域4eを露出させる(図2
5)。
ッチングにより除去し(図24)、続いてシリコンゲル
マニウム単結晶層3fの一部もエッチングにより除去し
て、キャリア注入した拡散領域4eを露出させる(図2
5)。
【0097】その後、全面に層間絶縁膜をさらに形成
し、平坦化処理を施した後、コンタクトホールを形成し
て配線材料を埋め込み、配線9a〜9eを形成する。
し、平坦化処理を施した後、コンタクトホールを形成し
て配線材料を埋め込み、配線9a〜9eを形成する。
【0098】本実施の形態にかかるSOI基板の製造方
法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結晶層3の結晶
状態が良好なので、耐圧に優れたヘテロ接合バイポーラ
トランジスタを製造することができる。また、シリコン
ゲルマニウム単結晶層3における正孔の移動度がシリコ
ンの場合よりも高いので、PNP型のヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタの動作速度を高めることができる。ま
た、NチャネルMOSFETについてはシリコン単結晶
層4をチャネルとして用いるので、シリコンゲルマニウ
ム単結晶層3をチャネルとして用いる場合に比べ、Nチ
ャネルMOSFETの動作速度が速い。
法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結晶層3の結晶
状態が良好なので、耐圧に優れたヘテロ接合バイポーラ
トランジスタを製造することができる。また、シリコン
ゲルマニウム単結晶層3における正孔の移動度がシリコ
ンの場合よりも高いので、PNP型のヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタの動作速度を高めることができる。ま
た、NチャネルMOSFETについてはシリコン単結晶
層4をチャネルとして用いるので、シリコンゲルマニウ
ム単結晶層3をチャネルとして用いる場合に比べ、Nチ
ャネルMOSFETの動作速度が速い。
【0099】
【発明の効果】この発明のうち請求項1にかかるSOI
基板の製造方法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結
晶層は結晶状態の乱れが少なく、かつ、ボンドウェハを
構成するシリコン単結晶に対し選択性を有しているの
で、シリコン単結晶層に結晶欠陥を生じさせにくく、し
かもボンドウェハを確実に除去することができる。ま
た、シリコンゲルマニウム単結晶層をSOI基板上のデ
バイス形成層として用いることができる。
基板の製造方法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結
晶層は結晶状態の乱れが少なく、かつ、ボンドウェハを
構成するシリコン単結晶に対し選択性を有しているの
で、シリコン単結晶層に結晶欠陥を生じさせにくく、し
かもボンドウェハを確実に除去することができる。ま
た、シリコンゲルマニウム単結晶層をSOI基板上のデ
バイス形成層として用いることができる。
【0100】この発明のうち請求項2にかかるSOI基
板の製造方法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結晶
層の膜厚を、デバイス形成層として適した厚さにするこ
とができる。また、シリコンゲルマニウム単結晶層を完
全に除去して、ベースウェハ上に埋め込み酸化シリコン
層とシリコン層とを備えるだけの通常のSOI基板を製
造することもできる。
板の製造方法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結晶
層の膜厚を、デバイス形成層として適した厚さにするこ
とができる。また、シリコンゲルマニウム単結晶層を完
全に除去して、ベースウェハ上に埋め込み酸化シリコン
層とシリコン層とを備えるだけの通常のSOI基板を製
造することもできる。
【0101】この発明のうち請求項3にかかるSOI基
板の製造方法を用いれば、ボンドウェハの除去の仕上げ
の際にプラズマエッチングではなく化学機械的研磨法ま
たはウェットエッチングを用いるので、シリコンゲルマ
ニウム単結晶層に結晶欠陥を生じさせる可能性が少な
い。また、ウェットエッチングによってシリコンゲルマ
ニウム単結晶層を除去するので、シリコンゲルマニウム
単結晶層およびシリコン単結晶層に結晶欠陥を生じさせ
る可能性が少ない。
板の製造方法を用いれば、ボンドウェハの除去の仕上げ
の際にプラズマエッチングではなく化学機械的研磨法ま
たはウェットエッチングを用いるので、シリコンゲルマ
ニウム単結晶層に結晶欠陥を生じさせる可能性が少な
い。また、ウェットエッチングによってシリコンゲルマ
ニウム単結晶層を除去するので、シリコンゲルマニウム
単結晶層およびシリコン単結晶層に結晶欠陥を生じさせ
る可能性が少ない。
【0102】この発明のうち請求項4にかかるSOI基
板の製造方法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結晶
層に対し、デバイス形成層として任意のパターニングを
施すことが可能である。
板の製造方法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結晶
層に対し、デバイス形成層として任意のパターニングを
施すことが可能である。
【0103】この発明のうち請求項5にかかるSOI基
板の製造方法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結晶
層に対しデバイス形成層として任意のパターニングを施
す際に、酸化させた部分のシリコンゲルマニウム単結晶
層をウェットエッチングを用いて除去し、プラズマエッ
チングを用いないので、シリコンゲルマニウム単結晶層
およびシリコン単結晶層に結晶欠陥を生じさせる可能性
が少ない。
板の製造方法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結晶
層に対しデバイス形成層として任意のパターニングを施
す際に、酸化させた部分のシリコンゲルマニウム単結晶
層をウェットエッチングを用いて除去し、プラズマエッ
チングを用いないので、シリコンゲルマニウム単結晶層
およびシリコン単結晶層に結晶欠陥を生じさせる可能性
が少ない。
【0104】この発明のうち請求項6にかかるSOI基
板の製造方法を用いれば、シリコン窒化膜は後の第11
工程で耐酸化膜として機能し、また、シリコン酸化膜は
シリコン窒化膜中の窒素がウェハ表面に侵入するのを防
ぐ。
板の製造方法を用いれば、シリコン窒化膜は後の第11
工程で耐酸化膜として機能し、また、シリコン酸化膜は
シリコン窒化膜中の窒素がウェハ表面に侵入するのを防
ぐ。
【0105】この発明のうち請求項7にかかるSOI基
板の製造方法を用いれば、請求項4にかかるSOI基板
の製造方法の有する効果と同様の効果がある。
板の製造方法を用いれば、請求項4にかかるSOI基板
の製造方法の有する効果と同様の効果がある。
【0106】この発明のうち請求項8にかかるSOI基
板の製造方法を用いれば、請求項5にかかるSOI基板
の製造方法の有する効果と同様の効果がある。
板の製造方法を用いれば、請求項5にかかるSOI基板
の製造方法の有する効果と同様の効果がある。
【0107】この発明のうち請求項9にかかるSOI基
板の製造方法を用いれば、請求項6にかかるSOI基板
の製造方法の有する効果と同様の効果がある。
板の製造方法を用いれば、請求項6にかかるSOI基板
の製造方法の有する効果と同様の効果がある。
【0108】この発明のうち請求項10にかかるSOI
基板の製造方法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結
晶層の結晶状態が良好なので、耐圧に優れたデバイスを
製造することができる。また、シリコンゲルマニウム単
結晶層における正孔の移動度がシリコンの場合よりも高
いのでデバイスの動作速度を高めることができる。
基板の製造方法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結
晶層の結晶状態が良好なので、耐圧に優れたデバイスを
製造することができる。また、シリコンゲルマニウム単
結晶層における正孔の移動度がシリコンの場合よりも高
いのでデバイスの動作速度を高めることができる。
【0109】この発明のうち請求項11にかかるSOI
基板の製造方法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結
晶層の結晶状態が良好なので、耐圧に優れたMOSFE
Tを製造することができる。また、正孔の移動度がシリ
コンよりも高いのでPチャネルMOSFETの動作速度
を高めることができる。
基板の製造方法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結
晶層の結晶状態が良好なので、耐圧に優れたMOSFE
Tを製造することができる。また、正孔の移動度がシリ
コンよりも高いのでPチャネルMOSFETの動作速度
を高めることができる。
【0110】この発明のうち請求項12にかかるSOI
基板の製造方法を用いれば、シリコン単結晶層をチャネ
ルとして用いるので、シリコンゲルマニウム単結晶層を
チャネルとして用いる場合に比べ、NチャネルMOSF
ETの動作速度が高い。
基板の製造方法を用いれば、シリコン単結晶層をチャネ
ルとして用いるので、シリコンゲルマニウム単結晶層を
チャネルとして用いる場合に比べ、NチャネルMOSF
ETの動作速度が高い。
【0111】この発明のうち請求項13にかかるSOI
基板の製造方法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結
晶層の結晶状態が良好なので、検出感度のよい赤外線検
出器を製造することができる。
基板の製造方法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結
晶層の結晶状態が良好なので、検出感度のよい赤外線検
出器を製造することができる。
【0112】この発明のうち請求項14にかかるSOI
基板の製造方法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結
晶層の結晶状態が良好なので、界面準位の少ないヘテロ
接合を形成することができる。
基板の製造方法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結
晶層の結晶状態が良好なので、界面準位の少ないヘテロ
接合を形成することができる。
【0113】この発明のうち請求項15にかかるSOI
基板の製造方法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結
晶層の結晶状態が良好なので、耐圧に優れたヘテロ接合
バイポーラトランジスタを製造することができる。ま
た、シリコンゲルマニウム単結晶層における正孔の移動
度がシリコンの場合よりも高いので、PNP型のヘテロ
接合バイポーラトランジスタの動作速度を高めることが
できる。
基板の製造方法を用いれば、シリコンゲルマニウム単結
晶層の結晶状態が良好なので、耐圧に優れたヘテロ接合
バイポーラトランジスタを製造することができる。ま
た、シリコンゲルマニウム単結晶層における正孔の移動
度がシリコンの場合よりも高いので、PNP型のヘテロ
接合バイポーラトランジスタの動作速度を高めることが
できる。
【図1】 実施の形態1にかかるSOI基板の製造方法
により製造されたSOI基板を示す断面図である。
により製造されたSOI基板を示す断面図である。
【図2】 実施の形態1にかかるSOI基板の製造方法
の工程を示す断面図である。
の工程を示す断面図である。
【図3】 実施の形態2にかかるSOI基板の製造方法
の工程を示す断面図である。
の工程を示す断面図である。
【図4】 実施の形態3にかかるSOI基板の製造方法
の各段階を示す断面図である。
の各段階を示す断面図である。
【図5】 実施の形態3にかかるSOI基板の製造方法
の各段階を示す断面図である。
の各段階を示す断面図である。
【図6】 実施の形態3にかかるSOI基板の製造方法
の各段階を示す断面図である。
の各段階を示す断面図である。
【図7】 実施の形態3にかかるSOI基板の製造方法
の各段階を示す断面図である。
の各段階を示す断面図である。
【図8】 実施の形態4にかかるSOI基板の製造方法
の各段階を示す断面図である。
の各段階を示す断面図である。
【図9】 実施の形態4にかかるSOI基板の製造方法
の各段階を示す断面図である。
の各段階を示す断面図である。
【図10】 実施の形態4にかかるSOI基板の製造方
法の各段階を示す断面図である。
法の各段階を示す断面図である。
【図11】 実施の形態4にかかるSOI基板の製造方
法の各段階を示す断面図である。
法の各段階を示す断面図である。
【図12】 実施の形態4にかかるSOI基板の製造方
法の各段階を示す断面図である。
法の各段階を示す断面図である。
【図13】 実施の形態5にかかるSOI基板の製造方
法により形成されたDRAM素子のメモリセル部を示す
断面図である。
法により形成されたDRAM素子のメモリセル部を示す
断面図である。
【図14】 実施の形態6にかかるSOI基板の製造方
法により形成されたCMOSFETを示す断面図であ
る。
法により形成されたCMOSFETを示す断面図であ
る。
【図15】 実施の形態7にかかるSOI基板の製造方
法により形成された赤外線検出器を示す断面図である。
法により形成された赤外線検出器を示す断面図である。
【図16】 実施の形態7にかかるSOI基板の製造方
法により形成された赤外線検出器の上面図である。
法により形成された赤外線検出器の上面図である。
【図17】 実施の形態8にかかるSOI基板の製造方
法により形成されたCMOSFETを示す断面図であ
る。
法により形成されたCMOSFETを示す断面図であ
る。
【図18】 実施の形態9にかかるSOI基板の製造方
法により形成された赤外線検出器およびNチャネルMO
SFETを示す断面図である。
法により形成された赤外線検出器およびNチャネルMO
SFETを示す断面図である。
【図19】 実施の形態10にかかるSOI基板の製造
方法により形成されたヘテロ接合バイポーラトランジス
タおよびNチャネルMOSFETを示す断面図である。
方法により形成されたヘテロ接合バイポーラトランジス
タおよびNチャネルMOSFETを示す断面図である。
【図20】 実施の形態10にかかるSOI基板の製造
方法の各段階を示す断面図である。
方法の各段階を示す断面図である。
【図21】 実施の形態10にかかるSOI基板の製造
方法の各段階を示す断面図である。
方法の各段階を示す断面図である。
【図22】 実施の形態10にかかるSOI基板の製造
方法の各段階を示す断面図である。
方法の各段階を示す断面図である。
【図23】 実施の形態10にかかるSOI基板の製造
方法の各段階を示す断面図である。
方法の各段階を示す断面図である。
【図24】 実施の形態10にかかるSOI基板の製造
方法の各段階を示す断面図である。
方法の各段階を示す断面図である。
【図25】 実施の形態10にかかるSOI基板の製造
方法の各段階を示す断面図である。
方法の各段階を示す断面図である。
【図26】 従来のSOI基板の製造方法の工程を示す
断面図である。
断面図である。
1 ボンドウェハ、2 ベースウェハ、3 シリコンゲ
ルマニウム単結晶層、3a 酸化シリコンゲルマニウム
単結晶層、4 シリコン単結晶層、5 酸化シリコン
層、6,7b フォトレジスト、7a 積層構造、14
シリコン単結晶層、101 MOSFET、102,
106 NチャネルMOSFET、103PチャネルM
OSFET、105 赤外線検出器、108 ヘテロ接
合バイポーラトランジスタ。
ルマニウム単結晶層、3a 酸化シリコンゲルマニウム
単結晶層、4 シリコン単結晶層、5 酸化シリコン
層、6,7b フォトレジスト、7a 積層構造、14
シリコン単結晶層、101 MOSFET、102,
106 NチャネルMOSFET、103PチャネルM
OSFET、105 赤外線検出器、108 ヘテロ接
合バイポーラトランジスタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/14 H01L 27/14 K 29/786 29/78 613A 21/336 613B 618E 627D (72)発明者 中西 淳治 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 4M118 AA01 AA05 BA10 BA14 CA01 CB01 EA06 GA10 5F032 AA06 CA05 CA17 CA18 CA20 CA23 DA12 DA23 DA24 DA28 DA33 DA34 DA53 DA71 DA74 5F048 AA01 AA04 AA05 AA07 AA08 AB01 AB04 AC04 AC05 AC07 AC10 BA09 BA16 BA19 BB05 BB08 BB12 BC03 BG14 5F083 AD02 AD42 GA01 GA24 GA27 HA02 HA07 HA10 JA32 JA35 JA53 NA01 PR00 PR03 PR05 PR06 PR25 PR33 PR36 PR40 5F110 AA01 AA04 AA06 AA09 AA11 BB04 BB06 BB10 CC02 DD05 DD13 DD24 EE05 EE09 EE14 EE32 GG01 GG02 GG04 GG12 GG19 GG35 GG42 GG52 HJ13 HM12 NN02 NN62 NN71 NN72 NN77 NN78 QQ04 QQ05 QQ17
Claims (15)
- 【請求項1】 シリコン単結晶からなるボンドウェハの
主表面にシリコンゲルマニウム単結晶層を形成する第1
工程と、 前記シリコンゲルマニウム単結晶層の表面にシリコン単
結晶層を形成する第2工程と、 前記シリコン単結晶層の表面を酸化させる第3工程と、 酸化させた前記シリコン単結晶層の前記表面にシリコン
単結晶からなるベースウェハを貼り合わせる第4工程
と、 前記ボンドウェハと前記ベースウェハとを加熱して、両
者の密着度を強化する第5工程と、 前記ボンドウェハを除去する第6工程とを備えるSOI
基板の製造方法。 - 【請求項2】 前記第6工程に続いて、前記シリコンゲ
ルマニウム単結晶層の膜厚を所定の膜厚になるまで減少
させる第7工程をさらに備える請求項1記載のSOI基
板の製造方法。 - 【請求項3】 前記第6工程において、前記ボンドウェ
ハのうち前記シリコンゲルマニウム単結晶層と接した部
分を化学機械的研磨法またはウェットエッチングにより
除去し、 前記第7工程において前記シリコンゲルマニウム単結晶
層をウェットエッチングにより除去する、請求項2記載
のSOI基板の製造方法。 - 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載のSO
I基板の製造方法によって製造されたSOI基板の表面
に、マスク層を形成する第8工程と、 フォトリソグラフィ技術を用いて前記マスク層をパター
ニングする第9工程と、 パターニングされた前記マスク層をマスクとして用いて
前記マスク層に覆われていない部分の前記シリコンゲル
マニウム単結晶層を除去する第10工程とを備えるSO
I基板の製造方法。 - 【請求項5】 前記第9工程の後、前記第10工程に先
だって、前記マスク層に覆われていない部分の前記シリ
コンゲルマニウム単結晶層を酸化させる第11工程をさ
らに備え、 前記第10工程において酸化させた前記シリコンゲルマ
ニウム単結晶層をウェットエッチングにより除去する、
請求項4記載のSOI基板の製造方法。 - 【請求項6】 前記マスク層は酸化シリコン膜の上面に
窒化シリコン膜を形成した積層構造であり、 前記第9工程において、前記積層構造の表面にフォトレ
ジストを形成し、前記フォトレジストをフォトリソグラ
フィ技術を用いてパターニングし、前記フォトレジスト
をマスクとして用いて前記フォトレジストに覆われてい
ない部分の前記積層構造を除去することにより前記マス
ク層をパターニングする、請求項5記載のSOI基板の
製造方法。 - 【請求項7】 シリコン単結晶からなるベースウェハ
と、前記ベースウェハの表面に形成された酸化シリコン
膜と、前記酸化シリコン膜の表面に形成されたシリコン
単結晶層と、前記シリコン単結晶層の表面に形成された
シリコンゲルマニウム単結晶層とを備えるSOI基板の
表面に、マスク層を形成する第1工程と、 フォトリソグラフィ技術を用いて前記マスク層をパター
ニングする第2工程と、 パターニングされた前記マスク層をマスクとして用いて
前記マスク層に覆われていない部分の前記シリコンゲル
マニウム単結晶層を除去する第3工程とを備えるSOI
基板の製造方法。 - 【請求項8】 前記第2工程の後、前記第3工程に先だ
って、前記マスク層に覆われていない部分の前記シリコ
ンゲルマニウム単結晶層を酸化させる第4工程をさらに
備え、 前記第3工程において酸化させた前記シリコンゲルマニ
ウム単結晶層をウェットエッチングにより除去する、 請求項7記載のSOI基板の製造方法。 - 【請求項9】 前記マスク層は酸化シリコン膜の上面に
窒化シリコン膜を形成した積層構造であり、 前記第2工程において、前記積層構造の表面にフォトレ
ジストを形成し、前記フォトレジストをフォトリソグラ
フィ技術を用いてパターニングし、前記フォトレジスト
をマスクとして用いて前記フォトレジストに覆われてい
ない部分の前記積層構造を除去することにより前記マス
ク層をパターニングする、請求項8記載のSOI基板の
製造方法。 - 【請求項10】 請求項4乃至9のいずれかに記載のS
OI基板の製造方法によって製造されたSOI基板のう
ち前記シリコンゲルマニウム単結晶層をデバイス形成層
として用いる、SOI基板の製造方法。 - 【請求項11】 前記デバイス形成層はMOSFETの
チャネルおよびソース/ドレイン領域として用いられ
る、請求項10記載のSOI基板の製造方法。 - 【請求項12】 前記MOSFETのうちNチャネルM
OSFETについては、前記シリコンゲルマニウム単結
晶層が除去されることにより露出した前記シリコン単結
晶層をチャネルおよびソース/ドレイン領域として用い
る、請求項11記載のSOI基板の製造方法。 - 【請求項13】 前記デバイス形成層は赤外線検出器の
赤外線検出部である、請求項10記載のSOI基板の製
造方法。 - 【請求項14】 前記シリコンゲルマニウム単結晶層の
上面にさらにシリコン単結晶層を形成する、請求項10
記載のSOI基板の製造方法。 - 【請求項15】 前記デバイス形成層はヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタのベース層であり、前記シリコンゲ
ルマニウム単結晶層の上面に形成された前記シリコン単
結晶層および前記シリコンゲルマニウム単結晶層の下面
に存在する前記シリコン単結晶層はそれぞれ前記ヘテロ
接合バイポーラトランジスタのコレクタ層またはエミッ
タ層である、請求項14記載のSOI基板の製造方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11204742A JP2001036054A (ja) | 1999-07-19 | 1999-07-19 | Soi基板の製造方法 |
FR0009313A FR2796757B1 (fr) | 1999-07-19 | 2000-07-17 | Procede de fabrication de substrat soi et dispositif a semiconducteur |
US09/619,579 US6372593B1 (en) | 1999-07-19 | 2000-07-19 | Method of manufacturing SOI substrate and semiconductor device |
KR1020000041261A KR100345394B1 (ko) | 1999-07-19 | 2000-07-19 | Soi 기판의 제조 방법 |
US09/975,977 US6465316B2 (en) | 1999-07-19 | 2001-10-15 | SOI substrate and semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11204742A JP2001036054A (ja) | 1999-07-19 | 1999-07-19 | Soi基板の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001036054A true JP2001036054A (ja) | 2001-02-09 |
Family
ID=16495582
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11204742A Pending JP2001036054A (ja) | 1999-07-19 | 1999-07-19 | Soi基板の製造方法 |
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---|---|
US (2) | US6372593B1 (ja) |
JP (1) | JP2001036054A (ja) |
KR (1) | KR100345394B1 (ja) |
FR (1) | FR2796757B1 (ja) |
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---|---|---|---|---|
JP2016507894A (ja) * | 2012-12-26 | 2016-03-10 | マイクロン テクノロジー, インク. | フォトニック構造及び電子構造のための半導体基板及び製造方法 |
JP2020504462A (ja) * | 2017-01-11 | 2020-02-06 | ソワテク | 前面型撮像素子用基板および前記基板の製造方法 |
JP2020511777A (ja) * | 2017-03-21 | 2020-04-16 | ソイテックSoitec | 特に、正面側型撮像装置のための、セミコンダクタオンインシュレータ型構造、及びこのような構造を製作する方法 |
Families Citing this family (49)
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---|---|---|---|---|
JP3535527B2 (ja) * | 1997-06-24 | 2004-06-07 | マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー | 傾斜GeSi層と平坦化を用いたゲルマニウム・オン・シリコンの貫通転位の制御 |
US7227176B2 (en) * | 1998-04-10 | 2007-06-05 | Massachusetts Institute Of Technology | Etch stop layer system |
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