JP2002184962A - Semiconductor substrate, manufacturing method, and semiconductor device - Google Patents

Semiconductor substrate, manufacturing method, and semiconductor device

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JP2002184962A
JP2002184962A JP2000385845A JP2000385845A JP2002184962A JP 2002184962 A JP2002184962 A JP 2002184962A JP 2000385845 A JP2000385845 A JP 2000385845A JP 2000385845 A JP2000385845 A JP 2000385845A JP 2002184962 A JP2002184962 A JP 2002184962A
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silicon
layer
germanium
semiconductor substrate
sige
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Tetsutsugu Ueno
哲嗣 上野
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor substrate with an SOI structure having a very thin strain relief SiGe layer with a very low transition density and with excellent flatness of its surface even if a strained Si channel structure or a strained SiGe structure is employed. SOLUTION: After an SiGe layer 14 is formed on a silicon layer 13 of a substrate 21, a P++ doped SiGe layer 15 with a thickness about 10 nm-100 nm is formed and then an SiGe layer 16 with a thickness of about 500 nm-1000 nm is formed. With such a constitution, a tensile tension is applied to the silicon layer 13, the strains of the SiGe layers 14, 15, and 16 are relieved, and then the SiGe layers 15 and 16 are removed by etching with the SiGe layer 15 as an etching stopper.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基体上に絶
縁層を介して半導体層を備えてなるSOI(Silicon(Se
miconductor) On Insulator)構造の半導体基板、この
半導体基板を用いた半導体装置、及びこれらの製造方法
に関し、特に相補型金属酸化膜半導体(CMOS)トラ
ンジスタ、変調ドープ電界効果トランジスタ(MODF
ET)、およびヘテロ接合バイポーラ・トランジスタ
(HBT)の如きな半導体デバイスに適用して好適であ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an SOI (Silicon (Serial)
The present invention relates to a semiconductor substrate having an On Insulator) structure, a semiconductor device using the semiconductor substrate, and a method of manufacturing the same, particularly to a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) transistor and a modulation doped field effect transistor (MODF
ET), and semiconductor devices such as heterojunction bipolar transistors (HBTs).

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、トランジスタの動作特性向上を図
るために、いわゆる歪Si(シリコン)チャネル又は歪
SiGe(シリコン・ゲルマニウム)チャネル構造の半
導体装置が提案されている。この半導体装置によれば、
同じキャリア密度のSiチャネル構造のデバイスと比較
して室温のキャリア移動度は著しく大きく、電子で30
00cm2/Vs、ホールで1050cm2/Vsと5倍
以上の値が得られ、トランジスタの更なる高速動作化が
可能となる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a semiconductor device having a so-called strained Si (silicon) channel or strained SiGe (silicon-germanium) channel structure has been proposed in order to improve the operating characteristics of a transistor. According to this semiconductor device,
The carrier mobility at room temperature is significantly higher than that of a device having a Si channel structure having the same carrier density.
The value of 5 times or more, ie, 00 cm 2 / Vs and 1050 cm 2 / Vs in the case of a hole, is obtained, which enables further high-speed operation of the transistor.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、歪Si
チャネル又は歪SiGeチャネル下のSiGe層は、バ
ンドギャップがSiと比べて小さいため、より大きなリ
ーク電流が生じるという欠点がある。この欠点は絶縁基
板上に歪Si層又は歪SiGe層を形成することで解決
可能とされるが、この場合でもリーク電流の発生を防止
するには、絶縁層とチャネル層との距離を小さくするこ
とが必要である。
However, the strain Si
The SiGe layer under the channel or strained SiGe channel has a disadvantage that a larger leak current occurs because the band gap is smaller than that of Si. This disadvantage can be solved by forming a strained Si layer or a strained SiGe layer on an insulating substrate. However, even in this case, the distance between the insulating layer and the channel layer is reduced in order to prevent generation of a leak current. It is necessary.

【0004】このため従来の作製例として、厚いSiG
e傾斜組成バッファ(1μm)層上に形成した歪緩和S
iGe層に酸素を注入しアニールすることで、絶縁層と
してSiO2層を得る方法が報告されている。しかし、こ
の手法でも絶縁層からチャネル層までの距離は300n
m以上であり、SiGe層の厚みを100nm以下に抑
えた構造を制御性良く得ることは困難であった。
[0004] For this reason, as a conventional manufacturing example, a thick SiG
e Strain relaxation S formed on gradient composition buffer (1 μm) layer
There has been reported a method of obtaining an SiO 2 layer as an insulating layer by injecting oxygen into an iGe layer and annealing the iGe layer. However, even in this method, the distance from the insulating layer to the channel layer is 300 n.
m or more, and it was difficult to obtain a structure in which the thickness of the SiGe layer was suppressed to 100 nm or less with good controllability.

【0005】一方、これらの歪層を形成するためには、
Si基板上に厚いSiGe傾斜組成バッファ層(10%
/0.5〜1μm)が必要であったが、極めて厚い膜厚
を要することから形成に長時間を必要とし、傾斜組成の
制御も面倒であった。しかも、膜質は貫通転移密度が高
く(106/cm2程度)、表面ラフネスが大きく(10
nm程度)、デバイス応用に耐えるものではなかった。
On the other hand, in order to form these strained layers,
A thick SiGe gradient composition buffer layer (10%
/0.5 to 1 µm), but a very long film thickness was required, so a long time was required for the formation, and the control of the gradient composition was troublesome. In addition, the film quality has a high threading dislocation density (about 10 6 / cm 2 ) and a large surface roughness (10
nm), which was not endurable for device applications.

【0006】このように、従来の絶縁基板上の歪緩和S
iGe層は厚く、FET等に適用するには不向きであ
り、また緩和SiGe膜の膜質は低くLSIなどの集積
化デバイスを考えた場合に不利であるといった欠点を持
っていた。
As described above, the strain relaxation S on the conventional insulating substrate
The iGe layer is thick and unsuitable for application to FETs and the like, and has a disadvantage that the film quality of the relaxed SiGe film is low, which is disadvantageous when considering an integrated device such as an LSI.

【0007】そこで本発明は、前記課題に鑑みてなされ
たものであり、歪Siチャネル又は歪SiGeチャネル
構造を採用するも、転移密度が極めて低く表面の平坦性
に優れた極薄の歪緩和SiGe層を有するSOI構造の
半導体基板及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and employs a strained Si channel or strained SiGe channel structure, but has an extremely thin strain-relaxed SiGe having an extremely low transition density and excellent surface flatness. An object of the present invention is to provide a semiconductor substrate having an SOI structure having a layer and a method for manufacturing the same.

【0008】また、本発明は、歪Siチャネル又は歪S
iGeチャネル構造を採用するも、転移密度が極めて低
く表面の平坦性に優れた極薄の歪緩和SiGe層を有す
るSOI構造の半導体基板を用い、素子の微小化を実現
するとともに動作特性に優れた半導体装置及びその製造
方法を提供することを目的とする。
The present invention also relates to a strained Si channel or strained S channel.
Even though the iGe channel structure is adopted, a semiconductor substrate having an SOI structure having an ultra-thin strain-relaxed SiGe layer having an extremely low transition density and excellent surface flatness is used to achieve miniaturization of the element and excellent operating characteristics. It is an object to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討の
結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies, the present inventor has come up with the following aspects of the invention.

【0010】本発明は、半導体基体上に絶縁膜を介して
半導体膜を備えてなる半導体基板、即ちSOI構造の半
導体基板をその対象とする。本発明の半導体基板は、前
記半導体膜が、バルク状態のシリコン・ゲルマニウムに
対する歪緩和の臨界膜厚以下であるシリコン層と、当該
シリコン層に対して引っ張り応力を与え、自身は歪緩和
されてなるシリコン・ゲルマニウム層とが積層されてな
るものである。
The present invention is directed to a semiconductor substrate having a semiconductor substrate provided with a semiconductor film via an insulating film, that is, a semiconductor substrate having an SOI structure. The semiconductor substrate of the present invention is configured such that the semiconductor film has a thickness less than or equal to a critical thickness of strain relaxation for silicon germanium in a bulk state, and a tensile stress is applied to the silicon layer, and the strain is relaxed by itself. It is formed by laminating a silicon-germanium layer.

【0011】この場合、前記シリコン・ゲルマニウム層
をバルク状態のシリコン・ゲルマニウムに対する歪緩和
率が80%以上のものとすることが好適である。
In this case, it is preferable that the silicon-germanium layer has a strain relaxation rate of 80% or more with respect to silicon-germanium in a bulk state.

【0012】更に本発明は、上記構造の半導体基板を用
いた半導体装置もその対象とする。この場合、上述した
半導体基板の構成に加え、前記シリコン・ゲルマニウム
層上に、前記シリコン・ゲルマニウム層により引っ張り
応力を与えられ、前記半導体素子のチャネル形成される
歪半導体層が形成されることになる。
Further, the present invention is directed to a semiconductor device using the semiconductor substrate having the above structure. In this case, in addition to the configuration of the semiconductor substrate described above, a tensile stress is applied by the silicon-germanium layer on the silicon-germanium layer, so that a strained semiconductor layer that forms a channel of the semiconductor element is formed. .

【0013】また、本発明は、上記構造の半導体基板の
製造方法をその対象とする。本発明の半導体基板の製造
方法は、前記シリコン層を、バルク状態のシリコン・ゲ
ルマニウムに対する歪緩和の臨界膜厚以下となるように
形成する工程と、前記シリコン層上に、当該シリコン層
に対して引っ張り応力を与え、自身は歪緩和される第1
のシリコン・ゲルマニウム層を形成する工程と、前記第
1のシリコン・ゲルマニウム層上に第2のシリコン・ゲ
ルマニウム層を形成する工程と、 前記シリコン薄膜に
対して引っ張り応力が与えられ、前記第1のシリコン・
ゲルマニウム層に歪緩和が生じた後、前記第2のシリコ
ン・ゲルマニウム層をエッチング除去する工程とを含
む。
Further, the present invention is directed to a method for manufacturing a semiconductor substrate having the above structure. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to the present invention includes the steps of: forming the silicon layer so as to have a thickness equal to or less than a critical thickness of strain relaxation for silicon germanium in a bulk state; Gives a tensile stress, and the strain is relaxed.
Forming a second silicon-germanium layer on the first silicon-germanium layer; applying a tensile stress to the silicon thin film; silicon·
Etching the second silicon-germanium layer after the germanium layer has been relaxed.

【0014】この場合、前記第2のシリコン・ゲルマニ
ウム層上に、前記第1及び第2のシリコン・ゲルマニウ
ム層の歪緩和を補完する第3のシリコン・ゲルマニウム
層を形成する工程を更に備え、前記第2のシリコン・ゲ
ルマニウム層をエッチングストッパーとして、前記第2
及び第3のシリコン・ゲルマニウム層をエッチング除去
することが好適である。
In this case, the method further comprises a step of forming a third silicon-germanium layer on the second silicon-germanium layer, the third silicon-germanium layer complementing the strain relaxation of the first and second silicon-germanium layers. The second silicon-germanium layer is used as an etching stopper,
Preferably, the third silicon germanium layer is removed by etching.

【0015】本発明の半導体基板の製造方法の他の態様
は、前記シリコン層を、バルク状態のシリコン・ゲルマ
ニウムに対する歪緩和の臨界膜厚以下となるように形成
する工程と、前記シリコン層上に、当該シリコン層に対
して引っ張り応力を与え、自身は歪緩和されるシリコン
・ゲルマニウム層を形成する工程と、前記シリコン・ゲ
ルマニウム層を熱処理し、これにより前記シリコン層に
対して引っ張り応力を与えるとともに、前記第1のシリ
コン・ゲルマニウム層に歪緩和を生ぜしめる工程とを含
む。
According to another aspect of the method of manufacturing a semiconductor substrate of the present invention, a step of forming the silicon layer so as to have a thickness equal to or less than a critical thickness for strain relaxation with respect to silicon germanium in a bulk state; Applying a tensile stress to the silicon layer, forming a silicon-germanium layer which itself is strain-relaxed, and heat-treating the silicon-germanium layer, thereby applying a tensile stress to the silicon layer. Causing strain relaxation in the first silicon-germanium layer.

【0016】更に本発明は、上記構造の半導体基板を用
いた半導体装置の製造方法もその対象とする。この場
合、上述した半導体基板の製造方法に、前記第1のシリ
コン・ゲルマニウム層により引っ張り応力が与えられ、
半導体素子のチャネルを形成する歪半導体層を形成する
工程が付加されることになる。
The present invention is also directed to a method for manufacturing a semiconductor device using the semiconductor substrate having the above structure. In this case, a tensile stress is given by the first silicon-germanium layer to the above-described method for manufacturing a semiconductor substrate,
A step of forming a strained semiconductor layer forming a channel of the semiconductor element is added.

【0017】本発明では、SiGe層(第1のSiGe
層)を薄いシリコン層(SOI層)上に積層することに
より、格子不整合による転位をSOI層とSiO2層の界
面に閉じ込めて結晶性の優れたSiGe層を得ることを
可能としている。このとき、SOI層の厚みをSiGe
層に対する臨界膜厚以内に押さえることで、SiGe層
とともにSOI層にも転位の発生が抑制される。
In the present invention, the SiGe layer (first SiGe
By stacking the layers on a thin silicon layer (SOI layer), dislocations due to lattice mismatch can be confined at the interface between the SOI layer and the SiO 2 layer, and a SiGe layer with excellent crystallinity can be obtained. At this time, the thickness of the SOI layer is set to SiGe
By keeping the thickness within the critical thickness for the layer, the generation of dislocations is suppressed in the SOI layer as well as in the SiGe layer.

【0018】更に、所望のSiGe層厚を達成した後
に、エッチングストッパーとなるSiGe層(第2のS
iGe層)、例えばp++をドープしたSiGe層(第1
のSiGe層)を形成し、続いてノンドープのSiGe
層(第3のSiGe層)を形成してSiGe層を歪緩和
させ、その後エッチングでp++ドープのSiGe層まで
取り除くことを可能とする。この場合、選択エッチング
を用いているので、極めて平坦性に優れた表面が得られ
る。
Further, after the desired SiGe layer thickness is achieved, the SiGe layer (second S
iGe layer), for example, a p ++ doped SiGe layer (first
Is formed, followed by undoped SiGe
A layer (third SiGe layer) is formed to relax the SiGe layer and then allow etching to remove the p ++ doped SiGe layer. In this case, since selective etching is used, a surface with extremely excellent flatness can be obtained.

【0019】また、上述のように第2,第3のSiGe
層を形成することなく、SiGe層(第1のSiGe
層)を形成した後、これを昇温熱処理(例えば800℃
〜900℃)するようにしてもよい。この熱処理によ
り、熱平衡状態に近づいてSiGe層の緩和が促進さ
れ、シリコン層に対して十分な引っ張り応力を与えるこ
とが可能となり、全体として工程数の削減が実現する。
Further, as described above, the second and third SiGe
Without forming a layer, a SiGe layer (first SiGe
After forming a layer, this is subjected to a heat treatment at elevated temperature (for example, 800 ° C.).
To 900 ° C.). By this heat treatment, relaxation of the SiGe layer approaches the thermal equilibrium state, and a sufficient tensile stress can be applied to the silicon layer, so that the number of steps can be reduced as a whole.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した好適な諸
実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments to which the present invention is applied will be described below in detail with reference to the drawings.

【0021】(第1の実施形態)本実施形態では、歪S
iGe(シリコン・ゲルマニウム)チャネル構造の半導
体デバイスを実現するためのSOI(Semiconductor On
Insulator)基板を例示する。ここでは便宜上、その構
造を製造方法と共に説明する。
(First Embodiment) In this embodiment, the distortion S
SOI (Semiconductor On) for realizing a semiconductor device having an iGe (silicon-germanium) channel structure
Insulator) substrate. Here, the structure will be described together with the manufacturing method for convenience.

【0022】図1は、本実施形態のSOI基板の製造方
法を工程順に示す概略断面図である。先ず、図1(a)
に示すように、シリコン半導体基体11上にシリコン酸
化膜(SiO2膜)12を介して膜厚20nm程度の極
薄のシリコン膜13が形成されてなる基板21を用意す
る。ここで、シリコン膜13の膜厚は、バルク状態のS
1-xGex(0<x<1)に対する歪緩和の臨界膜厚
(x=0.3で10nm〜20nm)以下とする。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a method of manufacturing an SOI substrate according to the present embodiment in the order of steps. First, FIG.
As shown in ( 1 ), a substrate 21 is prepared in which an extremely thin silicon film 13 having a thickness of about 20 nm is formed on a silicon semiconductor substrate 11 via a silicon oxide film (SiO 2 film) 12. Here, the thickness of the silicon film 13 is S
The critical film thickness for strain relaxation for i 1-x Ge x (0 <x <1) (10 nm to 20 nm at x = 0.3) or less.

【0023】この基板21としては、シリコン酸化膜1
2上に単結晶Si層が貼り合わせられてなる貼り合わせ
基板、又はシリコン半導体基体11に酸素をイオン注入
してシリコン酸化膜12を形成し、上層にシリコン膜1
3が分離形成されてなるSIMOX基板を用いる。但
し、貫通転位密度に関して、貼り合わせ基板(1023
/cm2)の方がSIMOX基板(106/cm2)より
小さいために、貼り合わせ基板を用いた方が、その上に
成長するSiGe層の結晶性も優れたものとなるために
好ましく、LSI化における歩留まりの点からも有利と
なる。
As the substrate 21, the silicon oxide film 1
A silicon oxide film 12 is formed by implanting oxygen ions into a bonded substrate in which a single crystal Si layer is bonded on the substrate 2 or a silicon semiconductor substrate 11, and the silicon film 1 is formed as an upper layer.
3 is used. However, regarding the threading dislocation density, the bonded substrate (10 2 to 3
/ Cm 2 ) is smaller than the SIMOX substrate (10 6 / cm 2 ), and therefore, the use of the bonded substrate is preferable because the crystallinity of the SiGe layer grown thereon is also excellent. This is also advantageous from the viewpoint of the yield in LSI implementation.

【0024】続いて、図1(b)に示すように、基板2
のシリコン膜13上に所望の膜厚にSiGe(Si1-x
Gex:0<x<1)層14をエピタキシャル成長によ
り形成する。ここで、GeはSiに対して4%程度大き
な格子定数を持つため、SiGe層14はシリコン層1
3に対して引っ張り応力を与える。一方、SiGe膜1
4の膜厚が増加し、この蓄積された応力が転位生成エネ
ルギーを超えた時にSiGe層14の歪緩和が生じる。
SiGe層14の膜厚は50nm〜200nm程度とす
るが、SiGe層14を十分に歪緩和させることを考慮
すれば、当該膜厚を200nm程度或いはそれ以上とす
ることが好ましい。
Subsequently, as shown in FIG.
SiGe (Si 1-x
Ge x : 0 <x <1) The layer 14 is formed by epitaxial growth. Here, since Ge has a lattice constant about 4% larger than that of Si, the SiGe layer 14 is
3 is given a tensile stress. On the other hand, the SiGe film 1
4 increases, and when the accumulated stress exceeds the dislocation generation energy, strain relaxation of the SiGe layer 14 occurs.
Although the thickness of the SiGe layer 14 is about 50 nm to 200 nm, it is preferable that the thickness be about 200 nm or more in consideration of sufficiently relaxing the strain of the SiGe layer 14.

【0025】続いて、図1(c)に示すように、SiG
e層14上に、これと同じGe組成(x)か、或いはド
ーパントによる歪を補償するようなGe組成をもったリ
ンイオン(P++:例えばB)ドープ(ドーピング濃度:
1%程度)のSiGe層15を膜厚10nm〜100n
m程度に形成する。後述するように、このSiGe層1
5はエッチングストッパーとして機能する。
Subsequently, as shown in FIG.
Phosphorus ion (P ++ : B, for example) doped with the same Ge composition (x) or a Ge composition that compensates for distortion due to the dopant on the e layer 14 (doping concentration:
(About 1%) of the SiGe layer 15 having a thickness of 10 nm to 100 n.
m. As described later, this SiGe layer 1
5 functions as an etching stopper.

【0026】続いて、SiGe層15上に、SiGe層
16をエピタキシャル成長により形成する。このSiG
e層16は、シリコン層13に対する追加の応力を印加
することを目的とし、500nm〜1000nmの範囲
の膜厚に形成することで、SiGe層14,15に対す
る歪緩和が十分に補完される。このとき、シリコン層1
3の薄い膜厚の効果として、シリコン層13とSiGe
層14に転移が生じることが無いので、SiGe結晶に
は転位は生成されず、表面は歪緩和を起こす前と同様に
平坦に保たれる。
Subsequently, a SiGe layer 16 is formed on the SiGe layer 15 by epitaxial growth. This SiG
The e-layer 16 is intended to apply an additional stress to the silicon layer 13 and is formed to have a thickness in the range of 500 nm to 1000 nm, whereby the strain relaxation for the SiGe layers 14 and 15 is sufficiently complemented. At this time, the silicon layer 1
3, the effect of the silicon layer 13 and SiGe
Since no dislocations occur in layer 14, no dislocations are generated in the SiGe crystal and the surface remains flat as before strain relaxation occurred.

【0027】このようなSiGe層の形成法は、Yangら
(J.Sci.Technol.B16,1489(1998))による、SOI基板で
はSOI層を20nm程度に薄くすることで、この上に
SiGe層を成長すると、歪緩和によって生じる貫通転
移をSOI層とシリコン酸化膜界面に閉じ込めることが
できるという報告を基に、より一般化した手法である。
The method of forming such a SiGe layer is described in Yang et al.
According to J. Sci. Technol. B16, 1489 (1998), the SOI layer is thinned to about 20 nm on the SOI substrate, and when a SiGe layer is grown thereon, a threading dislocation caused by strain relaxation causes the SOI layer and the silicon This is a more generalized method based on the report that it can be confined at the oxide film interface.

【0028】しかる後、図1(d)に示すように、熱K
OH溶液を用いてSiGe層15,16をエッチング除
去する。このとき、SiGe層15がエッチングストッ
パーとして機能し、これにより歪緩和のために形成した
SiGe層15,16のみを取り除き、図示の如き半導
体基体11,シリコン酸化膜12,シリコン層13及び
SiGe層14からなるSOI基板の最終的な構造を得
る。当該SOI基板においては、シリコン層13及びS
iGe層14によりSOI層10が構成されることにな
る。
Thereafter, as shown in FIG.
The SiGe layers 15 and 16 are removed by etching using an OH solution. At this time, the SiGe layer 15 functions as an etching stopper, so that only the SiGe layers 15 and 16 formed for relaxing strain are removed, and the semiconductor substrate 11, the silicon oxide film 12, the silicon layer 13, and the SiGe layer 14 as shown in the figure are removed. The final structure of the SOI substrate made of In the SOI substrate, the silicon layer 13 and S
The iGe layer 14 forms the SOI layer 10.

【0029】ここで更に、水素雰囲気下において600
℃〜900℃で水素アニール処理を施すことが好適であ
る。これにより、P++ドープしたSiGe層15に起因
する不純物(B)の汚染を取り除くことができる。
Here, further, in a hydrogen atmosphere,
It is preferable to perform a hydrogen annealing treatment at a temperature of from 900C to 900C. Thereby, contamination of the impurity (B) due to the P ++ -doped SiGe layer 15 can be removed.

【0030】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、歪Siチャネル又は歪SiGeチャネル構造を採用
するも、貫通転移密度が極めて低く(〜1023/cm
2)、表面の平坦性に優れ(表面ラフネス:〜0.1n
m)、高速動作に適した極薄の単結晶の歪緩和SiGe
層14を有するSOI構造の半導体基板を実現すること
が可能となる。
[0030] As described above, according to this embodiment, also employing a strained Si channel or strain SiGe channel structure, threading dislocation density is very low (~10 2 ~ 3 / cm
2 ) Excellent surface flatness (surface roughness: ~ 0.1n)
m), ultra-thin single-crystal strain-relaxed SiGe suitable for high-speed operation
It is possible to realize a semiconductor substrate having an SOI structure having the layer 14.

【0031】(第2の実施形態)次に、第2の実施形態
について説明する。ここでは、第1の実施形態と同様に
SOI構造の半導体基板(及びその製造方法)について
例示するが、製造工程の一部が異なる点で相違する。な
お、第1の実施形態のSOI基板と共通する構成部材等
については同符号を記して説明を省略する。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment will be described. Here, a semiconductor substrate having an SOI structure (and a method of manufacturing the same) is illustrated as in the first embodiment, but differs in that a part of the manufacturing process is different. Note that components and the like common to the SOI substrate of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

【0032】図2は、本実施形態のSOI基板の製造方
法を工程順に示す概略断面図である。先ず、図2(a)
に示すように、前半の諸工程、即ち第1の実施形態で示
した図1(a)〜図1(c)の諸工程を経て、基板21
のシリコン膜13上にSiGe層14をエピタキシャル
成長により形成する。ここでは、SiGe層14の膜厚
は100nm程度に抑えてもよい。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a method of manufacturing an SOI substrate according to the present embodiment in the order of steps. First, FIG.
As shown in FIG. 5, the substrate 21 is passed through the first half of the steps, that is, the steps of FIGS. 1A to 1C shown in the first embodiment.
An SiGe layer 14 is formed on the silicon film 13 by epitaxial growth. Here, the thickness of the SiGe layer 14 may be suppressed to about 100 nm.

【0033】続いて、図2(b)に示すように、SiG
e層14に対して昇温処理、ここでは800℃〜900
℃、10〜30分間程度のアニール処理を施す。これに
より、SiGe層14は熱平衡状態に近づき、歪緩和が
促進され、図示の如き半導体基体11,シリコン酸化膜
12,シリコン層13及びSiGe層14からなる半導
体基板の最終的な構造を得る。
Subsequently, as shown in FIG.
Elevated temperature treatment for the e-layer 14, here 800 ° C to 900
Annealing is performed at 10 ° C. for about 10 to 30 minutes. As a result, the SiGe layer 14 approaches a thermal equilibrium state, relaxation of strain is promoted, and a final structure of the semiconductor substrate including the semiconductor substrate 11, the silicon oxide film 12, the silicon layer 13, and the SiGe layer 14 as shown is obtained.

【0034】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、歪Siチャネル又は歪SiGeチャネル構造を採用
するも、貫通転移密度が極めて低く(〜1023/cm
2)、表面の平坦性に優れ(表面ラフネス:〜0.1n
m)、高速動作に適した極薄の単結晶の歪緩和SiGe
層14を有するSOI構造の半導体基板を実現すること
が可能となる。
[0034] As described above, according to this embodiment, also employing a strained Si channel or strain SiGe channel structure, threading dislocation density is very low (~10 2 ~ 3 / cm
2 ) Excellent surface flatness (surface roughness: ~ 0.1n)
m), ultra-thin single-crystal strain-relaxed SiGe suitable for high-speed operation
It is possible to realize a semiconductor substrate having an SOI structure having the layer 14.

【0035】更に、第1の実施形態のように歪緩和を惹
起させるためにSiGe層15,16を形成してSiG
e層全体の膜厚を厚く形成する必要がなく、SiGe層
14を熱処理するのみで歪緩和の効果を奏するので、全
体として工程数の削減が実現する。
Further, as in the first embodiment, SiGe layers 15 and 16 are formed to induce strain relaxation.
It is not necessary to increase the thickness of the entire e-layer, and the heat treatment of the SiGe layer 14 provides the effect of relaxing the strain. Therefore, the number of steps can be reduced as a whole.

【0036】(第3の実施形態)本実施形態では、第1
又は第2の実施形態により作製されたSOI構造の半導
体基板を用いて形成された半導体装置、ここではMOS
トランジスタを例示する。ここでは便宜上、その構造を
製造方法と共に説明する。
(Third Embodiment) In the present embodiment, the first
Alternatively, a semiconductor device formed using a semiconductor substrate having an SOI structure manufactured according to the second embodiment,
A transistor will be exemplified. Here, the structure will be described together with the manufacturing method for convenience.

【0037】図3は、本実施形態のMOSトランジスタ
の製造方法を工程順に示す概略断面図である。先ず、図
3(a)に示すように、第1の実施形態(図1)、又は
第1の実施形態(図2)の各工程を経て、SOI基板1
を作製する。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a method of manufacturing the MOS transistor according to the present embodiment in the order of steps. First, as shown in FIG. 3A, the SOI substrate 1 goes through the steps of the first embodiment (FIG. 1) or the first embodiment (FIG. 2).
Is prepared.

【0038】続いて、図3(b)に示すように、SOI
基板1のSiGe層14上に、p型又はn型不純物ドー
プの歪Si層(或いは歪SiGe層)2を積層形成す
る。この歪Si層2の膜厚は、完全空乏型のデバイスで
あれば50nm以下、部分空乏型のデバイスであれば1
00nm〜200nm程度とする。この歪Si層2に
は、下部に存するSiGe層14により引っ張り応力が
与えられる。
Subsequently, as shown in FIG.
On the SiGe layer 14 of the substrate 1, a strained Si layer (or strained SiGe layer) 2 doped with p-type or n-type impurities is formed. The thickness of the strained Si layer 2 is 50 nm or less for a fully depleted device, and 1 for a partially depleted device.
It is set to about 00 nm to 200 nm. A tensile stress is applied to the strained Si layer 2 by the SiGe layer 14 existing below.

【0039】続いて、図3(c)に示すように、いわゆ
るLOCOS(LOCal Oxidation ofSilicon)法によ
り、SOI層10を選択的に酸化し、フィールド酸化膜
3を形成して活性領域を画定する。
Subsequently, as shown in FIG. 3C, the SOI layer 10 is selectively oxidized by a so-called LOCOS (LOCal Oxidation of Silicon) method to form a field oxide film 3 to define an active region.

【0040】続いて、歪Si層2上にゲート絶縁膜4を
形成し、所望の形状にパターニングする。
Subsequently, a gate insulating film 4 is formed on the strained Si layer 2 and patterned into a desired shape.

【0041】続いて、図3(d)に示すように、ゲート
絶縁膜4の両側におけるSOI層10の表層に、ゲート
絶縁膜4をマスクとしてp型又はn型不純物をイオン注
入し、ソース/ドレイン5を形成する。これにより、ゲ
ート絶縁膜4の下部のSOI層10にチャネル6が形成
され、ソース/ドレイン5がこのチャネルへのコンタク
ト電極として機能する。
Subsequently, as shown in FIG. 3D, p-type or n-type impurities are ion-implanted into the surface layer of the SOI layer 10 on both sides of the gate insulating film 4 using the gate insulating film 4 as a mask. The drain 5 is formed. As a result, a channel 6 is formed in the SOI layer 10 below the gate insulating film 4, and the source / drain 5 functions as a contact electrode to this channel.

【0042】以上の諸工程により、歪Siチャネル(又
は歪SiGeチャネル)を用いたMOSトランジスタを
完成させる。
Through the above steps, a MOS transistor using a strained Si channel (or a strained SiGe channel) is completed.

【0043】なお、素子分離を行う際に、上述したLO
COS法以外の手法を用いてもよい。例えば図4に示す
ように、SOI層10をパターニングして素子分離領域
に開放溝7を形成して活性領域を画定したり、更には開
放溝7を絶縁物で埋め込みCMP(Chemical Mechanica
l Polishing)法により表面を平坦化するようにしても
好適である。
When performing element isolation, the above-described LO
A technique other than the COS method may be used. For example, as shown in FIG. 4, the SOI layer 10 is patterned to form an open groove 7 in an element isolation region to define an active region, and furthermore, the open groove 7 is buried with an insulator to form a CMP (Chemical Mechanical).
It is also preferable to flatten the surface by a (Polishing) method.

【0044】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、歪Siチャネル又は歪SiGeチャネル構造を採用
するも、貫通転移密度が極めて低く(〜1023/cm
2)、表面の平坦性に優れ(表面ラフネス:〜0.1n
m)、高速動作に適した極薄の単結晶の歪緩和SiGe
層14を有するSOI構造の半導体基板を実現すること
が可能となる。
[0044] As described above, according to this embodiment, also employing a strained Si channel or strain SiGe channel structure, threading dislocation density is very low (~10 2 ~ 3 / cm
2 ) Excellent surface flatness (surface roughness: ~ 0.1n)
m), ultra-thin single-crystal strain-relaxed SiGe suitable for high-speed operation
It is possible to realize a semiconductor substrate having an SOI structure having the layer 14.

【0045】そして、このようなSOI基板1を用いて
MOSトランジスタを構成することにより、デバイスの
微小化とともに動作特性の大幅な向上を図ることが可能
となる。
By using such an SOI substrate 1 to form a MOS transistor, it is possible to miniaturize the device and greatly improve the operation characteristics.

【0046】以下、本発明の諸態様を付記としてまとめ
て記載する。
Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.

【0047】(付記1) 半導体基体上に絶縁膜を介し
て半導体膜を備えてなる半導体基板であって、前記半導
体膜は、バルク状態のシリコン・ゲルマニウムに対する
歪緩和の臨界膜厚以下であるシリコン層と、当該シリコ
ン層に対して引っ張り応力を与え、自身は歪緩和されて
なるシリコン・ゲルマニウム層とが積層されてなるもの
であることを特徴とする半導体基板。
(Supplementary Note 1) A semiconductor substrate comprising a semiconductor substrate and a semiconductor film provided with an insulating film interposed therebetween, wherein the semiconductor film has a thickness less than or equal to a critical thickness for strain relaxation with respect to silicon germanium in a bulk state. A semiconductor substrate comprising a layer and a silicon-germanium layer that applies a tensile stress to the silicon layer and has its strain relaxed.

【0048】(付記2) 前記シリコン・ゲルマニウム
層は、バルク状態のシリコン・ゲルマニウムに対する歪
緩和率が80%以上とされていることを特徴とする付記
1に記載の半導体基板。
(Supplementary Note 2) The semiconductor substrate according to Supplementary Note 1, wherein the silicon-germanium layer has a strain relaxation rate of 80% or more with respect to silicon-germanium in a bulk state.

【0049】(付記3) 半導体基体上に絶縁膜を介し
て半導体膜を備えてなる半導体基板を備え、当該半導体
基板上に半導体素子が形成されてなる半導体装置であっ
て、前記半導体膜は、バルク状態のシリコン・ゲルマニ
ウムに対する歪緩和の臨界膜厚以下であるシリコン層
と、当該シリコン層に対して引っ張り応力を与え、自身
は歪緩和されてなるシリコン・ゲルマニウム層と、前記
シリコン・ゲルマニウム層により引っ張り応力を与えら
れ、前記半導体素子のチャネル形成される歪半導体層と
が積層されてなるものであることを特徴とする半導体装
置。
(Supplementary Note 3) A semiconductor device comprising a semiconductor substrate having a semiconductor film provided on a semiconductor substrate with an insulating film interposed therebetween, and a semiconductor element formed on the semiconductor substrate. A silicon layer having a thickness equal to or less than the critical thickness of strain relaxation for silicon germanium in a bulk state, a tensile stress applied to the silicon layer, and a silicon germanium layer itself strain relaxed, and the silicon germanium layer A semiconductor device characterized by being laminated with a strained semiconductor layer to which a tensile stress is applied and a channel of the semiconductor element is formed.

【0050】(付記4) 半導体基体上に絶縁膜を介し
てシリコン層を有する半導体基板の製造方法であって、
前記シリコン層を、バルク状態のシリコン・ゲルマニウ
ムに対する歪緩和の臨界膜厚以下となるように形成する
工程と、前記シリコン層上に、当該シリコン層に対して
引っ張り応力を与え、自身は歪緩和される第1のシリコ
ン・ゲルマニウム層を形成する工程と、前記第1のシリ
コン・ゲルマニウム層上に第2のシリコン・ゲルマニウ
ム層を形成する工程と、前記シリコン層に対して引っ張
り応力が与えられ、前記第1のシリコン・ゲルマニウム
層に歪緩和が生じた後、前記第2のシリコン・ゲルマニ
ウム層をエッチング除去する工程とを含むことを特徴と
する半導体基板の製造方法。
(Supplementary Note 4) A method of manufacturing a semiconductor substrate having a silicon layer on a semiconductor substrate via an insulating film,
A step of forming the silicon layer so as to have a thickness equal to or less than a critical film thickness for strain relaxation of silicon germanium in a bulk state, and applying a tensile stress to the silicon layer on the silicon layer, whereby the strain is relaxed itself. Forming a first silicon-germanium layer, forming a second silicon-germanium layer on the first silicon-germanium layer, applying a tensile stress to the silicon layer, Etching the second silicon-germanium layer after strain relaxation occurs in the first silicon-germanium layer.

【0051】(付記5) 前記第2のシリコン・ゲルマ
ニウム層上に、前記第1及び第2のシリコン・ゲルマニ
ウム層の歪緩和を補完する第3のシリコン・ゲルマニウ
ム層を形成する工程を更に含み、前記第2のシリコン・
ゲルマニウム層をエッチングストッパーとして、前記第
2及び第3のシリコン・ゲルマニウム層をエッチング除
去することを特徴とする付記4に記載の半導体基板の製
造方法。
(Supplementary Note 5) A step of forming a third silicon-germanium layer on the second silicon-germanium layer, the third silicon-germanium layer complementing strain relaxation of the first and second silicon-germanium layers, The second silicon
The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 4, wherein the second and third silicon-germanium layers are removed by etching using the germanium layer as an etching stopper.

【0052】(付記6) 前記第2及び第3のシリコン
・ゲルマニウム層をエッチング除去した後に、前記第1
のシリコン・ゲルマニウム層の表面に水素アニール処理
を施し、当該表面を清浄化する工程を更に含むことを特
徴とする付記4に記載の半導体基板の製造方法。
(Supplementary Note 6) After the second and third silicon-germanium layers are removed by etching, the first
5. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 4, further comprising the step of performing a hydrogen annealing treatment on a surface of the silicon-germanium layer of the above (a) to clean the surface.

【0053】(付記7) 半導体基体上に絶縁層を介し
てシリコン層を有する半導体基板の製造方法であって、
前記シリコン層を、バルク状態のシリコン・ゲルマニウ
ムに対する歪緩和の臨界膜厚以下となるように形成する
工程と、前記シリコン層上に、当該シリコン層に対して
引っ張り応力を与え、自身は歪緩和されるシリコン・ゲ
ルマニウム層を形成する工程と、前記シリコン・ゲルマ
ニウム層を熱処理し、これにより前記シリコン層に対し
て引っ張り応力を与えるとともに、前記第1のシリコン
・ゲルマニウム層に歪緩和を生ぜしめる工程とを含むこ
とを特徴とする半導体基板の製造方法。
(Supplementary Note 7) A method of manufacturing a semiconductor substrate having a silicon layer on a semiconductor substrate via an insulating layer,
A step of forming the silicon layer so as to have a thickness equal to or less than a critical film thickness for strain relaxation of silicon germanium in a bulk state, and applying a tensile stress to the silicon layer on the silicon layer, whereby the strain is relaxed itself. Forming a silicon-germanium layer, and heat-treating the silicon-germanium layer, thereby applying a tensile stress to the silicon layer and causing strain relaxation in the first silicon-germanium layer. A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising:

【0054】(付記8) 前記第2及び第3のシリコン
・ゲルマニウム層をエッチング除去した後に、前記第1
のシリコン・ゲルマニウム層の表面に水素アニール処理
を施し、当該表面を清浄化する工程を更に含むことを特
徴とする付記7に記載の半導体基板の製造方法。
(Supplementary Note 8) After the second and third silicon-germanium layers are removed by etching, the first
8. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 7, further comprising a step of performing a hydrogen annealing treatment on a surface of the silicon-germanium layer to clean the surface.

【0055】(付記9) 半導体基体上に絶縁層を介し
てシリコン層を有する半導体基板を用いた半導体装置の
製造方法であって、前記シリコン層を、バルク状態のシ
リコン・ゲルマニウムに対する歪緩和の臨界膜厚以下と
なるように形成する工程と、前記シリコン層上に、当該
シリコン層に対して引っ張り応力を与え、自身は歪緩和
される第1のシリコン・ゲルマニウム層を形成する工程
と、前記第1のシリコン・ゲルマニウム層上に第2のシ
リコン・ゲルマニウム層を形成する工程と、前記シリコ
ン層に対して引っ張り応力が与えられ、前記第1のシリ
コン・ゲルマニウム層に歪緩和が生じた後、前記第2の
シリコン・ゲルマニウム層をエッチング除去する工程
と、前記第1のシリコン・ゲルマニウム層により引っ張
り応力が与えられ、半導体素子のチャネルを形成する歪
半導体層を形成する工程とを含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
(Supplementary Note 9) A method of manufacturing a semiconductor device using a semiconductor substrate having a silicon layer on a semiconductor substrate with an insulating layer interposed therebetween, wherein the silicon layer is provided with a criticality of strain relaxation for silicon germanium in a bulk state. Forming a first silicon-germanium layer on the silicon layer, wherein the first silicon-germanium layer is applied with a tensile stress on the silicon layer and the strain of the silicon layer is relaxed; Forming a second silicon-germanium layer on the first silicon-germanium layer; and applying a tensile stress to the silicon layer to cause strain relaxation in the first silicon-germanium layer. Etching the second silicon-germanium layer; and applying a tensile stress by the first silicon-germanium layer, Forming a strained semiconductor layer forming a channel of the conductor element.

【0056】(付記10) 前記第2のシリコン・ゲル
マニウム層上に、前記第1及び第2のシリコン・ゲルマ
ニウム層の歪緩和を補完する第3のシリコン・ゲルマニ
ウム層を形成する工程を更に備え、前記第2のシリコン
・ゲルマニウム層をエッチングストッパーとして、前記
第2及び第3のシリコン・ゲルマニウム層をエッチング
除去すること特徴とする請求項8に記載の半導体装置の
製造方法。
(Supplementary Note 10) The method further includes a step of forming a third silicon-germanium layer on the second silicon-germanium layer, which complements strain relaxation of the first and second silicon-germanium layers, 9. The method according to claim 8, wherein the second and third silicon-germanium layers are removed by etching using the second silicon-germanium layer as an etching stopper.

【0057】(付記11) 半導体基体上に絶縁層を介
してシリコン層を有する半導体基板を用いた半導体装置
の製造方法であって、前記シリコン層を、バルク状態の
シリコン・ゲルマニウムに対する歪緩和の臨界膜厚以下
となるように形成する工程と、前記シリコン層上に、当
該シリコン層に対して引っ張り応力を与え、自身は歪緩
和されるシリコン・ゲルマニウム層を形成する工程と、
前記シリコン・ゲルマニウム層を熱処理し、これにより
前記シリコン層に対して引っ張り応力を与えるととも
に、前記第1のシリコン・ゲルマニウム層に歪緩和を生
ぜしめる工程と、前記第1のシリコン・ゲルマニウム層
により引っ張り応力が与えられ、半導体素子のチャネル
を形成する歪半導体層を形成する工程とを含むことを特
徴とする半導体装置の製造方法。
(Supplementary Note 11) A method of manufacturing a semiconductor device using a semiconductor substrate having a silicon layer on a semiconductor substrate with an insulating layer interposed therebetween, wherein the silicon layer is provided with a criticality of strain relaxation to silicon germanium in a bulk state. Forming a silicon germanium layer on the silicon layer to apply a tensile stress to the silicon layer and to reduce the strain on the silicon layer,
Heat-treating the silicon-germanium layer, thereby applying a tensile stress to the silicon layer, and causing strain relaxation in the first silicon-germanium layer; Forming a strained semiconductor layer that forms a channel of a semiconductor element by applying a stress.

【0058】[0058]

【発明の効果】本発明によれば、歪Siチャネル又は歪
SiGeチャネル構造を採用するも、転移密度が極めて
低く表面の平坦性に優れた極薄の歪緩和SiGe層を有
するSOI構造の半導体基板が実現できる。
According to the present invention, a semiconductor substrate having an SOI structure having an ultrathin strain-relaxed SiGe layer having a very low transition density and excellent surface flatness even though a strained Si channel or strained SiGe channel structure is employed. Can be realized.

【0059】また、本発明によれば、歪Siチャネル又
は歪SiGeチャネル構造を採用するも、転移密度が極
めて低く表面の平坦性に優れた極薄の歪緩和SiGe層
を有するSOI構造の半導体基板を用い、素子の微小化
を実現するとともに動作特性に優れた半導体装置が実現
できる。
According to the present invention, a semiconductor substrate having an SOI structure having an extremely thin strain-relaxed SiGe layer having an extremely low transition density and excellent surface flatness, even though a strained Si channel or strained SiGe channel structure is employed. By using the semiconductor device, it is possible to realize a semiconductor device which realizes miniaturization of elements and has excellent operation characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施形態のSOI基板の製造方法を工程
順に示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing an SOI substrate according to a first embodiment in the order of steps.

【図2】第2の実施形態のSOI基板の製造方法を工程
順に示す概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing an SOI substrate according to a second embodiment in the order of steps.

【図3】第3の実施形態のMOSトランジスタの製造方
法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing a MOS transistor according to a third embodiment in the order of steps.

【図4】第3の実施形態のMOSトランジスタにおい
て、素子分離形成の他の方法を示す概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing another method of forming an element isolation in a MOS transistor according to a third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 SOI基板 2 歪Si層(歪SiGe層) 3 フィールド酸化膜 4 ゲート絶縁膜 5 ソース/ドレイン 6 チャネル 7 開放溝 10 SOI層 11 シリコン半導体基体 12 シリコン酸化膜 13 シリコン膜 21 基板 REFERENCE SIGNS LIST 1 SOI substrate 2 strained Si layer (strained SiGe layer) 3 field oxide film 4 gate insulating film 5 source / drain 6 channel 7 open groove 10 SOI layer 11 silicon semiconductor substrate 12 silicon oxide film 13 silicon film 21 substrate

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基体上に絶縁膜を介して半導体膜
を備えてなる半導体基板であって、 前記半導体膜は、 バルク状態のシリコン・ゲルマニウムに対する歪緩和の
臨界膜厚以下であるシリコン層と、 当該シリコン層に対して引っ張り応力を与え、自身は歪
緩和されてなるシリコン・ゲルマニウム層とが積層され
てなるものであることを特徴とする半導体基板。
1. A semiconductor substrate comprising a semiconductor substrate and a semiconductor film provided with an insulating film interposed therebetween, wherein the semiconductor film has a thickness less than a critical thickness for strain relaxation of silicon germanium in a bulk state. A semiconductor substrate, comprising: a silicon germanium layer that applies a tensile stress to the silicon layer and has its strain relaxed.
【請求項2】 前記シリコン・ゲルマニウム層は、バル
ク状態のシリコン・ゲルマニウムに対する歪緩和率が8
0%以上とされていることを特徴とする請求項1に記載
の半導体基板。
2. The silicon-germanium layer has a strain relaxation rate of 8 with respect to bulk silicon-germanium.
2. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein the content is 0% or more.
【請求項3】 半導体基体上に絶縁膜を介して半導体膜
を備えてなる半導体基板を備え、当該半導体基板上に半
導体素子が形成されてなる半導体装置であって、 前記半導体膜は、 バルク状態のシリコン・ゲルマニウムに対する歪緩和の
臨界膜厚以下であるシリコン層と、 当該シリコン層に対して引っ張り応力を与え、自身は歪
緩和されてなるシリコン・ゲルマニウム層と、 前記シリコン・ゲルマニウム層により引っ張り応力を与
えられ、前記半導体素子のチャネル形成される歪半導体
層とが積層されてなるものであることを特徴とする半導
体装置。
3. A semiconductor device comprising: a semiconductor substrate having a semiconductor film provided on a semiconductor substrate via an insulating film; and a semiconductor element formed on the semiconductor substrate, wherein the semiconductor film is in a bulk state. A silicon layer having a thickness equal to or less than the critical thickness for strain relaxation with respect to silicon / germanium, a tensile stress applied to the silicon layer, and a silicon / germanium layer formed by strain relaxation itself; and a tensile stress due to the silicon / germanium layer. And a strained semiconductor layer in which a channel of the semiconductor element is formed is stacked.
【請求項4】 半導体基体上に絶縁膜を介してシリコン
層を有する半導体基板の製造方法であって、 前記シリコン層を、バルク状態のシリコン・ゲルマニウ
ムに対する歪緩和の臨界膜厚以下となるように形成する
工程と、 前記シリコン層上に、当該シリコン層に対して引っ張り
応力を与え、自身は歪緩和される第1のシリコン・ゲル
マニウム層を形成する工程と、 前記第1のシリコン・ゲルマニウム層上に第2のシリコ
ン・ゲルマニウム層を形成する工程と、 前記シリコン層に対して引っ張り応力が与えられ、前記
第1のシリコン・ゲルマニウム層に歪緩和が生じた後、
前記第2のシリコン・ゲルマニウム層をエッチング除去
する工程とを含むことを特徴とする半導体基板の製造方
法。
4. A method of manufacturing a semiconductor substrate having a silicon layer on a semiconductor substrate via an insulating film, wherein the silicon layer has a thickness less than a critical thickness for strain relaxation of silicon germanium in a bulk state. Forming, on the silicon layer, applying a tensile stress to the silicon layer to form a first silicon germanium layer, which itself is strain-relaxed; and on the first silicon germanium layer, Forming a second silicon-germanium layer on the substrate; and applying a tensile stress to the silicon layer to cause a strain relaxation in the first silicon-germanium layer.
Etching the second silicon-germanium layer.
【請求項5】 前記第2のシリコン・ゲルマニウム層上
に、前記第1及び第2のシリコン・ゲルマニウム層の歪
緩和を補完する第3のシリコン・ゲルマニウム層を形成
する工程を更に含み、 前記第2のシリコン・ゲルマニウム層をエッチングスト
ッパーとして、前記第2及び第3のシリコン・ゲルマニ
ウム層をエッチング除去することを特徴とする請求項4
に記載の半導体基板の製造方法。
5. The method according to claim 5, further comprising: forming a third silicon-germanium layer on the second silicon-germanium layer, the third silicon-germanium layer complementing strain relaxation of the first and second silicon-germanium layers. 5. The method according to claim 4, wherein the second and third silicon-germanium layers are etched away using the second silicon-germanium layer as an etching stopper.
3. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to item 1.
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Cited By (4)

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