JP2003017670A - Semiconductor substrate and field effect transistor, and manufacturing method therefor - Google Patents

Semiconductor substrate and field effect transistor, and manufacturing method therefor

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JP2003017670A
JP2003017670A JP2001199505A JP2001199505A JP2003017670A JP 2003017670 A JP2003017670 A JP 2003017670A JP 2001199505 A JP2001199505 A JP 2001199505A JP 2001199505 A JP2001199505 A JP 2001199505A JP 2003017670 A JP2003017670 A JP 2003017670A
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semiconductor substrate
sige
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Ichiro Shiono
一郎 塩野
Kazuki Mizushima
一樹 水嶋
Kenji Yamaguchi
健志 山口
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Mitsubishi Materials Corp
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Mitsubishi Materials Silicon Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor substrate and field effect transistor as well as manufacturing methods therefor, of less defects and leak current while a manufacturing cost is low. SOLUTION: A semiconductor substrate has an SiGe layer on an Si substrate with an insulating layer in between. The manufacturing method therefor comprises a process where an SiGe layer 5 and an Si first surface layer 6 are formed in this order on a first Si substrate 1 directly or through another layer to provide a first substrate A, a process where a first substrate B is tightly fitted and jointed to a second substrate in which a second surface layer 8 of an Si oxide film is formed on a second Si substrate 7 through the first and second surface layers, and a process where at least the first Si substrate of the first substrate is removed after the previous process.

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、高速MOSFET
等に用いられる半導体基板とこれを用いた電界効果型ト
ランジスタ並びにこれらの製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high speed MOSFET.
The present invention relates to a semiconductor substrate used for, for example, a field effect transistor using the same, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、Si(シリコン)基板上にSiG
e(シリコンゲルマニウム)層を介してエピタキシャル
成長した歪みSi層をチャネル領域に用いた高速のMO
SFET、MODFET、HEMTが提案されている。
この歪みSi−FETでは、Siに比べて格子定数の大
きいSiGeによりSi層に引っ張り歪みが生じ、その
ためSiのバンド構造が変化して縮退が解けてキャリア
移動度が高まる。したがって、この歪みSi層をチャネ
ル領域として用いることにより通常の1.3〜8倍程度
の高速化が可能になるものである。また、プロセスとし
てCZ法による通常のSi基板を基板として使用でき、
従来のCMOS工程で高速CMOSを実現可能にするも
のである。
2. Description of the Related Art In recent years, SiG has been formed on a Si (silicon) substrate.
High-speed MO using a strained Si layer epitaxially grown through an e (silicon germanium) layer as a channel region
SFET, MODFET and HEMT have been proposed.
In this strained Si-FET, tensile strain occurs in the Si layer due to SiGe having a lattice constant larger than that of Si, so that the band structure of Si is changed, degeneracy is released, and carrier mobility is increased. Therefore, by using this strained Si layer as a channel region, the speed can be increased by about 1.3 to 8 times as much as usual. In addition, a normal Si substrate by the CZ method can be used as a substrate as a process,
The high-speed CMOS can be realized by the conventional CMOS process.

【0003】しかしながら、FETのチャネル領域とし
て要望される上記歪みSi層をエピタキシャル成長する
には、Si基板上に良質なSiGe層をエピタキシャル
成長する必要があるが、SiとSiGeとの格子定数の
違いから、転位等により結晶性に問題があった。このた
めに、従来、以下のような種々の提案が行われていた。
However, in order to epitaxially grow the strained Si layer required as the channel region of the FET, it is necessary to epitaxially grow a high-quality SiGe layer on the Si substrate. However, due to the difference in lattice constant between Si and SiGe, There was a problem in crystallinity due to dislocations and the like. To this end, various proposals have been made in the past.

【0004】例えば、SiGeのGe組成比を一定の緩
い傾斜で変化させたバッファ層を用いる方法、Ge(ゲ
ルマニウム)組成比をステップ状(階段状)に変化させ
たバッファ層を用いる方法、Ge組成比を超格子状に変
化させたバッファ層を用いる方法及びSiのオフカット
基板を用いてGe組成比を一定の傾斜で変化させたバッ
ファ層を用いる方法等が提案されている(U.S.Patent
5,442,205、U.S.Patent5,221,413、PCT WO98/00857、特
開平6-252046号公報等)。
For example, a method using a buffer layer in which the Ge composition ratio of SiGe is changed with a certain gentle slope, a method using a buffer layer in which the Ge (germanium) composition ratio is changed stepwise (stepwise), a Ge composition A method using a buffer layer whose ratio has been changed to a superlattice shape, a method using a buffer layer whose Ge composition ratio has been changed at a constant gradient using an Si off-cut substrate, and the like have been proposed (USPatent).
5,442,205, USPatent 5,221,413, PCT WO98 / 00857, JP-A-6-252046, etc.).

【0005】一方、絶縁膜である埋め込み酸化膜(BO
X層と呼ばれる)の上にSi単結晶薄膜(SOI層と呼
ばれる)を形成したSOI(Silicon On Insulator)基板
が、次世代素子用の基板として種々の開発が行われてい
る。このSOI基板は、基板とデバイス作製層であるS
OI層が電気的に分離しているため、高い絶縁耐圧が得
られるもので、寄生容量が低く、耐放射性能力が大きい
と共に基板バイアス効果が無い等の特徴がある。このた
め、高速性、低消費電力、ソフトエラーフリー等の効果
が期待されている。
On the other hand, a buried oxide film (BO
An SOI (Silicon On Insulator) substrate in which a Si single crystal thin film (called an SOI layer) is formed on an X layer) has been variously developed as a substrate for next-generation devices. This SOI substrate is a substrate and a device fabrication layer S
Since the OI layer is electrically isolated, a high withstand voltage is obtained, and the parasitic capacitance is low, the radiation resistance is large, and there is no substrate bias effect. Therefore, effects such as high speed, low power consumption, and soft error free are expected.

【0006】このSOI基板の作製技術として代表的な
ものに、いわゆる基板貼り合わせ技術がある。基板貼り
合わせ技術は、2枚の基板の片方又は両方に酸化膜を形
成しておき、酸化膜を間に2枚の基板を貼り合わせるも
ので、貼り合わせは、2枚の基板を機械的に密着させて
熱処理すること等により行い、SOI層は、貼り合わせ
た基板を研削及び研磨により鏡面加工して作製される。
基板貼り合わせによるSOI膜の結晶性はバルクシリコ
ン基板と同等であるため、欠陥等の問題が少なく、SO
I層に形成するデバイスの特性に優れている。
A so-called substrate bonding technique is a typical technique for manufacturing this SOI substrate. The substrate bonding technique involves forming an oxide film on one or both of two substrates and bonding the two substrates with the oxide film in between. The bonding is performed by mechanically connecting the two substrates. The SOI layer is manufactured by mirror-finishing the bonded substrates by grinding and polishing.
Since the crystallinity of the SOI film obtained by bonding the substrates is the same as that of the bulk silicon substrate, there are few problems such as defects and the like.
The characteristics of the device formed in the I layer are excellent.

【0007】基板貼り合わせ技術の新たな技術として、
水素イオン剥離法(スマートカット法とも呼ばれる)と
いう手法が開発されており、この技術は、二枚のSi基
板のうち酸化膜を形成した一方の上面から水素イオンを
注入した後、イオン注入面を酸化膜を介して他方の基板
と密着させ、その後熱処理を加えることにより基板内部
に微小気泡層を形成させ、微小気泡層を劈開面として一
方の基板を薄膜状に剥離し、さらに熱処理を加えて強固
に結合したSOI基板とするものである(例えば、U.S.
Patent 5,882,987)。この技術は、基板を研削及び研磨
により薄膜化する必要が無く、膜厚の均一な薄膜が容易
に得ることができると共に剥離した基板の再利用が可能
となるものである。また、シリコン基板表面に多孔質S
i層及びSi単結晶層を介してSiO2層を形成し、こ
のシリコン基板をSiO2層を重ね合わせ面として支持
基板に貼り合わせ、更に上記シリコン基板及び多孔質S
i層を高圧水流ではぎ取る高圧水流分離法(T.Yoneyama,
US Patent,5371037,US filed:August 9.1991,US patent
December 6.1994)などが知られている。一方、SIM
OX法による技術は、Siウェーハに酸素をイオン注入
し、高温で熱処理することにより、酸素が過飽和に含ま
れている領域を酸化膜に変換するもので、BOX層上に
Si薄膜が残りSOIが形成される技術である。
As a new technique for bonding substrates,
A method called hydrogen ion stripping method (also called smart cut method) has been developed. This technology is to implant hydrogen ions from the upper surface of one of the two Si substrates on which an oxide film is formed, and then It adheres to the other substrate through the oxide film, and then heat treatment is applied to form a microbubble layer inside the substrate, and one substrate is peeled off in a thin film shape with the microbubble layer as the cleavage surface, and further heat treatment is applied. A strongly bonded SOI substrate (for example, US
Patent 5,882,987). This technique does not require the substrate to be thinned by grinding and polishing, a thin film having a uniform thickness can be easily obtained, and the peeled substrate can be reused. In addition, porous S on the surface of the silicon substrate
An SiO 2 layer is formed via an i layer and a Si single crystal layer, and this silicon substrate is bonded to a supporting substrate with the SiO 2 layer as a superposed surface, and the silicon substrate and porous S
High-pressure water flow separation method for stripping i-layer with high-pressure water flow (T. Yoneyama,
US Patent, 5371037, US filed: August 9.1991, US patent
December 6.1994) is known. On the other hand, SIM
The OX method is a technique in which oxygen is ion-implanted into a Si wafer and heat treatment is performed at a high temperature to convert a region containing oxygen into supersaturation into an oxide film. A Si thin film remains on the BOX layer, and SOI remains. It is a technology that is formed.

【0008】近年、これらのSOI基板上に高速化が可
能な上記歪みSi層を形成した半導体基板の開発が行わ
れている。例えば、SOI基板の作製技術としてSIM
OX技術と歪み緩和SiGe層の再成長技術とを組み合
わせてSiGe層中に埋め込み酸化膜を形成したものが
提案されている(第47回応用物理学関係連合講演会講
演予稿集,p.884,30p-YK-11等)。
In recent years, a semiconductor substrate has been developed in which the strained Si layer capable of speeding up is formed on these SOI substrates. For example, SIM is used as an SOI substrate manufacturing technique.
It has been proposed to form an embedded oxide film in the SiGe layer by combining the OX technology and the strain relaxation SiGe layer regrowth technology (Proceedings of the 47th Joint Lecture on Applied Physics, p.884, 30p-YK-11 etc.).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術では、以下のような課題が残されている。すな
わち、上記SIMOX技術を利用した歪みSi層の形成
技術では、酸素イオン注入工程及びその後のアニール工
程で歪み緩和SiGe層に多数の欠陥が残ってしまう不
都合がある。その結果、デバイス特性においてリーク電
流が高くなってしまう。また、歪み緩和SiGe層とB
OX層との界面のラフネスが大きいと共にパーティクル
が多く、さらには製造コストが高いという不都合もあ
る。
However, the above-mentioned conventional techniques have the following problems. That is, the technique of forming a strained Si layer using the SIMOX technique has a disadvantage that many defects remain in the strain relaxation SiGe layer in the oxygen ion implantation process and the subsequent annealing process. As a result, the leakage current becomes high in the device characteristics. In addition, the strain relaxation SiGe layer and B
There are disadvantages that the roughness of the interface with the OX layer is large, the number of particles is large, and the manufacturing cost is high.

【0010】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、SOI構造上に良質なSiGe層を有する半導体
基板と電界効果型トランジスタ並びにSiGe層の形成
方法及びこれを用いた歪みSi層の形成方法と電界効果
型トランジスタの製造方法を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and a semiconductor substrate having a good quality SiGe layer on an SOI structure, a field effect transistor, a method of forming a SiGe layer, and a strained Si layer using the same. It is an object to provide a forming method and a method for manufacturing a field effect transistor.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明
の半導体基板の製造方法は、Si基板上に絶縁層を介し
てSiGe層を備えた半導体基板の製造方法であって、
第1のSi基板上に直接又は他の層を介して前記SiG
e層とSiの第1の表面層とをこの順に形成して第1の
基板を作製する工程と、第2のSi基板上にSi酸化膜
の第2の表面層を形成した第2の基板と前記第1の基板
とを前記第1の表面層及び第2の表面層を介して密着さ
せ接合する工程と、該工程後に前記第1の基板の少なく
とも前記第1のSi基板を除去する工程とを備えている
ことを特徴とする。また、本発明の半導体基板の製造方
法は、Si基板上に絶縁層を介してSiGe層を備えた
半導体基板の製造方法であって、第1のSi基板上に直
接又は他の層を介して前記SiGe層と直接又はSi層
を介してSiの酸化膜である第1の表面層とをこの順に
形成して第1の基板を作製する工程と、表面にSi又は
その酸化膜を有する第2のSi基板と前記第1の基板と
を前記第1の表面層を介して密着させ接合する工程と、
該工程後に前記第1の基板の少なくとも前記第1のSi
基板を除去する工程とを備えていることを特徴とする。
また、本発明の半導体基板は、Si基板上に絶縁層ある
いは絶縁層及びSi層を介してSiGe層が形成された
半導体基板であって、上記本発明の半導体基板の製造方
法により作製されたことを特徴とする。
The present invention has the following features to attain the object mentioned above. That is, the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor substrate having a SiGe layer on a Si substrate via an insulating layer,
The SiG is formed directly on the first Si substrate or through another layer.
a step of forming a first substrate by forming an e layer and a first surface layer of Si in this order, and a second substrate in which a second surface layer of a Si oxide film is formed on a second Si substrate And the first substrate are brought into close contact with each other via the first surface layer and the second surface layer to bond them, and after the step, at least the first Si substrate of the first substrate is removed. It is characterized by having and. A method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor substrate having a SiGe layer on a Si substrate via an insulating layer, which is directly or on another layer on the first Si substrate. A step of forming a first substrate by forming the SiGe layer and a first surface layer which is an oxide film of Si in this order directly or through the Si layer; and a step of forming a second substrate having Si or an oxide film thereof on the surface. And closely bonding the Si substrate and the first substrate via the first surface layer, and
After the step, at least the first Si of the first substrate
And a step of removing the substrate.
The semiconductor substrate of the present invention is a semiconductor substrate in which an insulating layer or a SiGe layer is formed on an Si substrate via an insulating layer and a Si layer, and is manufactured by the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention. Is characterized by.

【0012】上記半導体基板の製造方法では、第1のS
i基板上に直接又は他の層を介して前記SiGe層とS
iの第1の表面層とをこの順に形成した第1の基板と、
第2のSi基板上にSi酸化膜の第2の表面層を形成し
た第2の基板とを、前記第1の表面層及び第2の表面層
を介して密着させ接合し、又は第1のSi基板上に直接
又は他の層を介してSiGe層と直接又はSi層を介し
てSiの酸化膜である第1の表面層とをこの順に形成し
て第1の基板と、表面にSi又はその酸化膜を有する第
2のSi基板とを、前記第1の表面層を介して密着させ
接合し、さらに第1のSi基板の除去を行うので、SI
MOX技術における欠陥や界面ラフネスの問題がなく、
パーティクルや製造コストの問題も低減され、絶縁層
(Si酸化膜)を有する第2の基板の表面側に良質なS
iGe層を形成することができる。また、上記半導体基
板では、上記本発明の半導体基板の製造方法により作製
されるので、絶縁膜又はSi酸化膜上に良質なSiGe
層を有し、例えば歪みSi層をSi酸化膜上にSiGe
層を介して設けるSOIウェーハ用の基板として好適で
ある。
In the method of manufacturing a semiconductor substrate, the first S
The SiGe layer and S on the i substrate directly or through another layer
a first substrate having a first surface layer of i formed in this order;
A second substrate having a second surface layer of a Si oxide film formed on a second Si substrate is brought into close contact with and bonded to the second substrate via the first surface layer and the second surface layer, or A SiGe layer and a first surface layer which is an oxide film of Si are formed in this order on a Si substrate directly or via another layer to form a first substrate and Si or a Si layer on the surface. The second Si substrate having the oxide film is adhered to and bonded to the second Si substrate through the first surface layer, and the first Si substrate is removed.
There is no problem of defects and interface roughness in MOX technology,
The problem of particles and manufacturing cost is reduced, and good quality S is formed on the surface side of the second substrate having an insulating layer (Si oxide film).
An iGe layer can be formed. In addition, since the semiconductor substrate is manufactured by the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention, a high-quality SiGe film is formed on the insulating film or the Si oxide film.
Layer, for example a strained Si layer on the Si oxide film SiGe
It is suitable as a substrate for an SOI wafer provided through layers.

【0013】また、本発明の半導体基板の製造方法は、
前記SiGe層の少なくとも一部にGe組成比を表面に
向けて漸次増加させた傾斜組成領域を形成することが好
ましい。すなわち、この半導体基板の製造方法では、S
iGe層の少なくとも一部にGe組成比を表面に向けて
漸次増加させた傾斜組成領域を形成することにより、S
iGe層中の特に表面付近における転位の発生や成長を
抑制することができ、SiGe層表面の転位密度を低減
することができる。
The method of manufacturing a semiconductor substrate of the present invention is
It is preferable to form a graded composition region in which the Ge composition ratio is gradually increased toward the surface in at least a part of the SiGe layer. That is, in this semiconductor substrate manufacturing method, S
By forming a graded composition region in which the Ge composition ratio is gradually increased toward the surface in at least a part of the iGe layer, S
Generation and growth of dislocations in the iGe layer, particularly near the surface, can be suppressed, and the dislocation density on the surface of the SiGe layer can be reduced.

【0014】また、本発明の半導体基板の製造方法は、
前記Siの第1の表面層又は前記Si層の厚さを前記S
iGe層に対する臨界膜厚未満にすることが好ましい。
すなわち、この半導体基板の製造方法では、Siの第1
の表面層又はSi層の厚さをSiGe層に対する臨界膜
厚(転位が発生して格子緩和が生ずる膜厚)未満にする
ことにより、第1の表面層に転位及び格子緩和が発生せ
ず、SiGe層においても転位の発生が抑制される。
The method of manufacturing a semiconductor substrate according to the present invention is
The thickness of the first surface layer of the Si or the Si layer is
It is preferably less than the critical film thickness for the iGe layer.
That is, in the method of manufacturing a semiconductor substrate, the first Si substrate is used.
By making the thickness of the surface layer or Si layer below the critical film thickness (thickness that causes dislocation and lattice relaxation) with respect to the SiGe layer, dislocation and lattice relaxation do not occur in the first surface layer, Generation of dislocations is also suppressed in the SiGe layer.

【0015】また、本発明の半導体基板の製造方法は、
前記第1の基板を作製する工程が、前記SiGe層の形
成前に、前記Si基板上にSiGeの下地層及びSiの
エッチストップ層をこの順に形成する工程と、前記第1
のSi基板を除去する工程後に残った前記下地層をSi
GeよりもSiのエッチング速度が遅いエッチング液で
エッチングにより除去する工程とを備えていることが好
ましい。
The method of manufacturing a semiconductor substrate of the present invention is
A step of forming the first substrate, a step of forming an underlayer of SiGe and an etch stop layer of Si on the Si substrate in this order before the formation of the SiGe layer;
Of the underlayer remaining after the step of removing the Si substrate of
It is preferable to include a step of removing the Si by etching with an etching solution having an etching rate of Si lower than that of Ge.

【0016】すなわち、この半導体基板の製造方法で
は、第1のSi基板の除去後に残った下地層をSiGe
よりもSiのエッチング速度が遅いエッチング液でエッ
チングにより除去するので、研磨による表面に比べて平
坦度が高い表面を得ることができると共に、研磨では2
〜3μm残すことが限界であるのに対し、厚さ数百nm
以下のSOI層を高精度に得ることができる。なお、S
iのエッチング層は、これらの工程後に除去してSiG
e層を表面に露出させても構わない。
That is, in this method of manufacturing a semiconductor substrate, the underlayer remaining after the removal of the first Si substrate is replaced with SiGe.
Since Si is removed by etching with an etchant having a slower etching rate than Si, it is possible to obtain a surface having a higher degree of flatness than that obtained by polishing,
Thickness is several hundred nm, while the limit is ~ 3 μm
The following SOI layer can be obtained with high accuracy. In addition, S
The etching layer of i is removed after these steps to remove SiG.
The e layer may be exposed on the surface.

【0017】さらに、本発明の半導体基板の製造方法
は、前記エッチストップ層の厚さを前記下地層に対する
臨界膜厚未満にすることが好ましい。すなわち、この半
導体基板の製造方法では、エッチストップ層の厚さを下
地層に対する臨界膜厚未満にすることにより、エッチス
トップ層に転位及び格子緩和が発生せず、エッチストッ
プ層前後のSiGe層においても転位の発生が抑制され
る。
Further, in the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention, it is preferable that the thickness of the etch stop layer is less than the critical film thickness with respect to the underlying layer. That is, in this method for manufacturing a semiconductor substrate, by making the thickness of the etch stop layer less than the critical film thickness with respect to the underlying layer, dislocation and lattice relaxation do not occur in the etch stop layer and the SiGe layers before and after the etch stop layer are not generated. Also, the generation of dislocations is suppressed.

【0018】本発明の半導体基板の製造方法は、Si基
板上に絶縁層あるいは絶縁層及びSi層を介してSiG
e層を備え、さらに該SiGe層を介して歪みSi層を
備えた半導体基板の製造方法であって、上記本発明の半
導体基板の製造方法により作製された半導体基板の前記
SiGe層上に前記歪みSi層を形成することを特徴と
する。また、本発明の半導体基板は、Si基板上に絶縁
層あるいは絶縁層及びSi層を介してSiGe層が形成
され、さらに該SiGe層を介して歪みSi層が形成さ
れた半導体基板であって、上記本発明の歪みSi層を備
えた半導体基板の製造方法により作製されたことを特徴
とする。
The method of manufacturing a semiconductor substrate according to the present invention is the method of manufacturing a SiG on a Si substrate through an insulating layer or an insulating layer and a Si layer.
A method of manufacturing a semiconductor substrate having an e layer, and further including a strained Si layer via the SiGe layer, wherein the strain is formed on the SiGe layer of the semiconductor substrate manufactured by the method of manufacturing a semiconductor substrate of the present invention. It is characterized in that a Si layer is formed. The semiconductor substrate of the present invention is a semiconductor substrate in which a SiGe layer is formed on an Si substrate via an insulating layer or an insulating layer and a Si layer, and a strained Si layer is further formed via the SiGe layer, It is characterized by being manufactured by the method for manufacturing a semiconductor substrate having a strained Si layer of the present invention.

【0019】上記半導体基板の製造方法では、上記発明
の半導体基板の製造方法により作製された半導体基板の
SiGe層上に歪みSi層を形成し、また上記半導体基
板では、上記本発明の歪みSi層を備える半導体基板の
製造方法により作製されているので、表面状態が良好な
SiGe層上にSi層が成膜され、良質な歪みSi層を
有するSOI構造が形成される。
In the method of manufacturing a semiconductor substrate, the strained Si layer is formed on the SiGe layer of the semiconductor substrate manufactured by the method of manufacturing a semiconductor substrate of the present invention. In the semiconductor substrate, the strained Si layer of the present invention is formed. Since the semiconductor substrate is manufactured by the method for manufacturing a semiconductor substrate having the above, the Si layer is formed on the SiGe layer having a good surface state, and the SOI structure having the good quality strained Si layer is formed.

【0020】本発明の電界効果型トランジスタの製造方
法は、SiGe層上にエピタキシャル成長された歪みS
i層にチャネル領域が形成される電界効果型トランジス
タの製造方法であって、上記歪みSi層を備える半導体
基板の製造方法により作製された半導体基板の歪みSi
層に前記チャネル領域を形成することを特徴とする。ま
た、本発明の電界効果型トランジスタは、SiGe層上
にエピタキシャル成長された歪みSi層にチャネル領域
が形成される電界効果型トランジスタであって、上記本
発明の電界効果型トランジスタの製造方法により作製さ
れたことを特徴とする。
A method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention comprises a strain S epitaxially grown on a SiGe layer.
A method of manufacturing a field effect transistor in which a channel region is formed in an i-layer, the strained Si of a semiconductor substrate manufactured by the method of manufacturing a semiconductor substrate having a strained Si layer described above.
It is characterized in that the channel region is formed in a layer. The field-effect transistor of the present invention is a field-effect transistor in which a channel region is formed in a strained Si layer epitaxially grown on a SiGe layer, and is manufactured by the method for manufacturing the field-effect transistor of the present invention. It is characterized by that.

【0021】上記電界効果型トランジスタの製造方法で
は、上記歪みSi層を備える半導体基板の製造方法によ
り作製された半導体基板の歪みSi層にチャネル領域を
形成し、上記電界効果型トランジスタでは、上記本発明
の電界効果型トランジスタの製造方法により作製されて
いるので、SOI構造における良質な歪みSi層により
高特性な電界効果型トランジスタを高歩留まりで得るこ
とができる。
In the method of manufacturing the field effect transistor, the channel region is formed in the strained Si layer of the semiconductor substrate manufactured by the method of manufacturing the semiconductor substrate having the strained Si layer. Since the field effect transistor is manufactured by the method for manufacturing a field effect transistor of the present invention, a field effect transistor having high characteristics can be obtained with a high yield due to a high-quality strained Si layer in an SOI structure.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体基板及
び電界効果型トランジスタ並びにこれらの製造方法の一
実施形態を、図1から図6を参照しながら説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, one embodiment of a semiconductor substrate, a field effect transistor and a method of manufacturing them according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0023】本発明に係る半導体基板は、Si基板上に
Si酸化膜を介してSiGe層を備えた基板及び該基板
のSiGe層上に歪みSi層を形成したSOI基板であ
り、その構造を製造工程と併せて以下に説明する。
The semiconductor substrate according to the present invention is a substrate having a SiGe layer on a Si substrate with a Si oxide film interposed therebetween, and an SOI substrate having a strained Si layer formed on the SiGe layer of the substrate. It will be described below together with the steps.

【0024】〔A板(第1の基板)作製工程〕まず、鏡
面研磨された第1のSi基板1を洗浄した後、この第1
のSi基板1をエピタキシャル成長装置内に設置して水
素ベークを行う。この後、図1の(a)に示すように、
この第1のSi基板1上に、Ge組成比を漸次増加させ
たSiGeの傾斜組成層(下地層)2、Ge組成比が傾
斜組成層2の最終的なGe組成比(例えば、0.3等)
と同じでかつ一定のSiGeの第1の一定組成層(下地
層)3をこの順にエピタキシャル成長する。さらに、こ
の基板の第1の一定組成層3の表面を研磨していわゆる
クロスハッチと呼ばれる表面の凹凸を除去し、平坦化す
る。なお、上記クロスハッチは、20nm程度の凹凸で
あるため、この程度の凹凸が後の工程やデバイス形成に
支障がない場合、上記平坦化のための研磨は省略しても
構わない。
[A Plate (First Substrate) Manufacturing Step] First, the mirror-polished first Si substrate 1 is washed, and then the first substrate is cleaned.
The Si substrate 1 is placed in an epitaxial growth apparatus and hydrogen baking is performed. After this, as shown in FIG.
On the first Si substrate 1, a gradient composition layer (underlayer) 2 of SiGe whose Ge composition ratio is gradually increased, and a final Ge composition ratio (for example, 0.3 etc)
A first constant composition layer (base layer) 3 of SiGe, which is the same as and is constant, is epitaxially grown in this order. Further, the surface of the first constant composition layer 3 of this substrate is polished to remove the unevenness of the surface called so-called crosshatch and to flatten it. Since the cross hatch has unevenness of about 20 nm, the polishing for planarization may be omitted if such unevenness does not hinder the subsequent steps or device formation.

【0025】次に、図1の(b)に示すように、クロス
ハッチ除去の研磨を行った場合は、研磨後の第1の一定
組成層3上に再び同じ第1の一定組成層3を成膜する。
さらに、第1の一定組成層3上に、Siのエッチストッ
プ層4、第1の一定組成層2と同一のGe組成比である
SiGeの第2の一定組成層5及びSiの第1の表面層
6をこの順にエピタキシャル成長して、A板(第1の基
板)Aを形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, when the crosshatch removal polishing is performed, the same first constant composition layer 3 is again formed on the polished first constant composition layer 3. Form a film.
Further, on the first constant composition layer 3, a Si etch stop layer 4, a second constant composition layer 5 of SiGe having the same Ge composition ratio as that of the first constant composition layer 2, and a first surface of Si. The layer 6 is epitaxially grown in this order to form an A plate (first substrate) A.

【0026】上記エッチストップ層4及び第1の表面層
6の膜厚は、それぞれ第1の一定組成層2及び第2の一
定組成層5のGe組成比に対する臨界膜厚(転位が発生
して格子緩和が生ずる膜厚)未満に設定され、例えば第
1の一定組成層2及び第2の一定組成層5のGe組成比
が0.3の場合に36nm未満の厚さとされる。なお、
第1の表面層6を形成後に、該第1の表面層6を熱酸化
させて表面にSi酸化膜を形成し、これを新たに第1の
表面層として構わない。
The film thicknesses of the etch stop layer 4 and the first surface layer 6 are the critical film thickness with respect to the Ge composition ratio of the first constant composition layer 2 and the second constant composition layer 5 (when dislocations occur). (Thickness at which lattice relaxation occurs), for example, when the Ge composition ratio of the first constant composition layer 2 and the second constant composition layer 5 is 0.3, the thickness is less than 36 nm. In addition,
After forming the first surface layer 6, the first surface layer 6 may be thermally oxidized to form a Si oxide film on the surface, which may be newly used as the first surface layer.

【0027】また、上記エピタキシャル成長は、例えば
減圧CVD(Chemical Vapor Deposition)、MBE(Mole
cular Beam Epitaxy)、GSMBE(Gas Source MBE)又
はUHV−CVD(Ultra High Vacuum Chemical Vapor
Deposition)等により行われる。また、第1のSi基板
1上の上記各層における厚さ方向のGe組成比を、図2
のグラフに示す。
The above-mentioned epitaxial growth is performed by, for example, low pressure CVD (Chemical Vapor Deposition), MBE (Mole).
cular Beam Epitaxy), GSMBE (Gas Source MBE) or UHV-CVD (Ultra High Vacuum Chemical Vapor)
Deposition) etc. In addition, the Ge composition ratio in the thickness direction of each of the layers on the first Si substrate 1 is shown in FIG.
Is shown in the graph.

【0028】〔B板(第2の基板)作製工程〕一方、鏡
面研磨された第2のSi基板7を洗浄した後、図3に示
すように、熱酸化により該第2のSi基板7上にBOX
層となるSi酸化膜(SiO2)の第2の表面層8を形
成し、B板(第2の基板)Bを作製する。なお、A板A
においてSi層の表面にSi酸化膜を形成して第1の表
面層とした場合、B板において上記第2の表面層8を形
成せず、表面をSiのままとしたB板をいても構わな
い。
[B Plate (Second Substrate) Manufacturing Step] On the other hand, after cleaning the mirror-polished second Si substrate 7, as shown in FIG. 3, thermal oxidation is performed on the second Si substrate 7. BOX
A second surface layer 8 of a Si oxide film (SiO 2 ) serving as a layer is formed, and a B plate (second substrate) B is manufactured. In addition, A plate A
When a Si oxide film is formed on the surface of the Si layer as the first surface layer in B., the B plate in which the second surface layer 8 is not formed in the B plate and the surface remains Si may be used. Absent.

【0029】〔貼り合わせ工程〕次に、A板A及びB板
Bを洗浄した後、図4の(a)に示すように、A板Aの
表面(第1の表面層6表面)とB板Bの表面(第2の表
面層8表面)とを密着させ、接合する。
[Laminating Process] Next, after cleaning the A plate A and the B plate B, as shown in FIG. 4A, the surface of the A plate A (the surface of the first surface layer 6) and the B plate The surface of the plate B (the surface of the second surface layer 8) is brought into close contact with and bonded.

【0030】〔研磨工程〕そして、上記貼り合わされた
A板A及びB板Bにおいて、図4の(b)に示すよう
に、A板Aの第1のSi基板1裏面側から傾斜組成層2
の途中までを研磨により除去する。この際、残すA板A
の厚さ(第1の表面層6から残った傾斜組成層2までの
厚さ)は、1から3μm程度に設定する。
[Polishing Step] Then, in the A plate A and the B plate B bonded together, as shown in FIG. 4B, the gradient composition layer 2 is formed from the first Si substrate 1 rear surface side of the A plate A.
Is removed by polishing up to the middle. At this time, leave A plate A
(The thickness from the first surface layer 6 to the remaining gradient composition layer 2) is set to about 1 to 3 μm.

【0031】〔エッチング工程〕さらに、図5に示すよ
うに、研磨工程後におけるB板B上のA板Aに残った傾
斜組成層2及び第1の一定組成層3をエッチングにより
選択的に除去し、表面を歪みSi層となるエッチストッ
プ層4とする。すなわち、傾斜組成層2及び第1の一定
組成層3を、SiGeよりもSiのエッチング速度が遅
いエッチング液でエッチングにより除去することで、エ
ッチングをエッチストップ層4で止め、SiGe層を介
して表面に歪みSi層を有するSOI構造の半導体基板
Wが作製される。
[Etching Step] Further, as shown in FIG. 5, the graded composition layer 2 and the first constant composition layer 3 remaining on the A plate A on the B plate B after the polishing step are selectively removed by etching. Then, the surface is used as the etch stop layer 4 to be the strained Si layer. That is, the graded composition layer 2 and the first constant composition layer 3 are removed by etching with an etchant having an etching rate of Si lower than that of SiGe, so that the etching is stopped by the etch stop layer 4 and the surface is removed via the SiGe layer. An SOI structure semiconductor substrate W having a strained Si layer is manufactured.

【0032】なお、エッチング液としては、例えば3
5:20:10の割合のHNO3:H2O:dHFからな
る混合液のエッチャント等を用いる。また、上記半導体
基板のエッチストップ層4を選択的にエッチング等して
除去し、再びその表面にSiGe層及びSi層をエピタ
キシャル成長しても構わない。
As the etching liquid, for example, 3
An etchant or the like of a mixed solution of HNO 3 : H 2 O: dHF in a ratio of 5:20:10 is used. Alternatively, the etch stop layer 4 of the semiconductor substrate may be selectively removed by etching or the like, and the SiGe layer and the Si layer may be epitaxially grown again on the surface thereof.

【0033】このように本実施形態では、第1のSi基
板1上に傾斜組成層2、第1の一定組成層3及びエッチ
ストップ層4を介してSiGeの第2の一定組成層5と
Si又はその熱酸化膜の第1の表面層6とをこの順に形
成したA板Aと、第2のSi基板7上にSi酸化膜の第
2の表面層8を形成したB板Bとを第1の表面層6及び
第2の表面層8を介して密着させ接合し、さらに、第1
のSi基板1を除去するので、SIMOX技術における
欠陥や界面ラフネスの問題がなく、パーティクルや製造
コストの問題も低減され、絶縁層(Si酸化膜)を有す
るB板Bの表面側に良質なSiGe層(第2の一定組成
層5)、さらにSOI層となる歪みSi層(エッチスト
ップ層4)を形成することができる。
As described above, in the present embodiment, the SiGe second constant composition layer 5 and the Si constant second composition layer 5 are formed on the first Si substrate 1 via the graded composition layer 2, the first constant composition layer 3 and the etch stop layer 4. Alternatively, the A plate A having the first surface layer 6 of the thermal oxide film formed in this order and the B plate B having the second surface layer 8 of the Si oxide film formed on the second Si substrate 7 The first surface layer 6 and the second surface layer 8 are closely contacted and bonded together,
Since the Si substrate 1 of 1 is removed, there are no problems of defects and interface roughness in SIMOX technology, and problems of particles and manufacturing cost are also reduced, and good quality SiGe is provided on the surface side of the B plate B having an insulating layer (Si oxide film). It is possible to form a layer (second constant composition layer 5) and a strained Si layer (etch stop layer 4) to be an SOI layer.

【0034】また、エッチストップ層4及び第1の表面
層6の厚さを第1の一定組成層3及び第2の一定組成層
5に対する臨界膜厚未満にすることにより、エッチスト
ップ層4及び第1の表面層6に転位及び格子緩和が発生
せず、第1の一定組成層3及び第2の一定組成層5にお
いても転位の発生が抑制される。さらに、第1のSi基
板1の除去後に残った傾斜組成層2及び第1の一定組成
層3をエッチングにより除去するので、研磨による表面
に比べて平坦度が高い表面を得ることができると共に、
厚さ数百nm以下のSOI層を高精度に得ることができ
る。
By setting the thicknesses of the etch stop layer 4 and the first surface layer 6 to be less than the critical film thicknesses for the first constant composition layer 3 and the second constant composition layer 5, Dislocations and lattice relaxation do not occur in the first surface layer 6, and dislocations are also suppressed in the first constant composition layer 3 and the second constant composition layer 5. Furthermore, since the graded composition layer 2 and the first constant composition layer 3 remaining after the removal of the first Si substrate 1 are removed by etching, a surface having a higher degree of flatness than that obtained by polishing can be obtained, and
An SOI layer with a thickness of several hundreds nm or less can be obtained with high accuracy.

【0035】また、下地層の一部に傾斜組成層(傾斜組
成領域)2を形成しているので、SiGe層中の転位の
発生や成長を抑制することができ、第1の一定組成層3
表面の転位密度を低減することができ、良質なエッチス
トップ層4、第2の一定組成層5及び第1の表面層6を
得ることができる。
Further, since the graded composition layer (gradient composition region) 2 is formed on a part of the underlayer, generation and growth of dislocations in the SiGe layer can be suppressed, and the first constant composition layer 3
The dislocation density on the surface can be reduced, and the good-quality etch stop layer 4, second constant composition layer 5, and first surface layer 6 can be obtained.

【0036】次に、本発明に係る上記実施形態の半導体
基板を用いた電界効果型トランジスタ(MOSFET)
を、その製造プロセスと合わせて図6を参照して説明す
る。
Next, a field effect transistor (MOSFET) using the semiconductor substrate of the above embodiment according to the present invention.
Will be described with reference to FIG. 6 together with the manufacturing process thereof.

【0037】図6は、本発明の電界効果型トランジスタ
の概略的な構造を示すものであって、この電界効果型ト
ランジスタを製造するには、上記の製造工程で作製した
半導体基板表面の歪みSi層であるエッチストップ層4
上にSiO2のゲート酸化膜17及びゲートポリシリコ
ン膜18を順次堆積する。そして、チャネル領域となる
部分上のゲートポリシリコン膜18上にゲート電極(図
示略)をパターニングして形成する。
FIG. 6 shows a schematic structure of the field effect transistor of the present invention. To manufacture this field effect transistor, strained Si on the surface of the semiconductor substrate manufactured by the above manufacturing process is used. Etch stop layer 4
A gate oxide film 17 of SiO 2 and a gate polysilicon film 18 are sequentially deposited on top. Then, a gate electrode (not shown) is patterned and formed on the gate polysilicon film 18 on the portion to be the channel region.

【0038】次に、ゲート酸化膜17もパターニングし
てゲート電極下以外の部分を除去する。さらに、ゲート
電極をマスクに用いたイオン注入により、エッチストッ
プ層4及び第2の一定組成層5にn型もしくはp型のソ
ース領域S及びドレイン領域Dを自己整合的に形成す
る。この後、ソース領域S及びドレイン領域D上にソー
ス電極及びドレイン電極(図示略)をそれぞれ形成し
て、歪みSi層であるエッチストップ層4がチャネル領
域となるn型もしくはp型MOSFETが製造される。
Next, the gate oxide film 17 is also patterned to remove a portion other than under the gate electrode. Further, by ion implantation using the gate electrode as a mask, an n-type or p-type source region S and drain region D are formed in the etch stop layer 4 and the second constant composition layer 5 in a self-aligned manner. After that, a source electrode and a drain electrode (not shown) are respectively formed on the source region S and the drain region D, and an n-type or p-type MOSFET in which the etch stop layer 4 which is a strained Si layer serves as a channel region is manufactured. It

【0039】このように作製されたMOSFETでは、
上記製法で作製された半導体基板の歪みSi層のエッチ
ストップ層4にチャネル領域が形成されるので、良質な
歪みSi層により高特性なMOSFETを高歩留まりで
得ることができる。
In the MOSFET thus manufactured,
Since the channel region is formed in the etch stop layer 4 of the strained Si layer of the semiconductor substrate manufactured by the above-described manufacturing method, a MOSFET with high characteristics can be obtained with high yield by the strained Si layer of good quality.

【0040】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば、上記各実施形態では、Ge組成比を一定の増加率
で傾斜的に増加させたSiGeの傾斜組成層を形成した
が、Ge組成比を階段状に増加させた傾斜組成層又は階
段状増加と一定傾斜状増加との組み合わせ、すなわち一
定の増加率で組成が傾斜した層をエピタキシャル成長す
る工程と一定組成層をエピタキシャル成長する工程とを
複数回繰り返して、Ge組成比が成膜方向に傾斜をもっ
て階段状に変化するステップ傾斜層を傾斜組成層として
も構わない。また、例えば、上記実施形態の歪みSi層
4の上にさらにSiGe層を備えた半導体基板も本発明
に含まれる。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in each of the above-described embodiments, the SiGe graded composition layer in which the Ge composition ratio is gradually increased at a constant increase rate is formed, but the graded composition layer or the stepwise increase in which the Ge composition ratio is stepwise increased is formed. And a constant gradient increase, that is, a step of epitaxially growing a layer having a composition gradient at a constant increase rate and a step of epitaxially growing a constant composition layer are repeated a plurality of times, and the Ge composition ratio is stepped with a gradient in the film formation direction. The graded composition layer may be a step-graded layer that changes in shape. Further, for example, the present invention also includes a semiconductor substrate having a SiGe layer on the strained Si layer 4 of the above embodiment.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明の半導体基板の製造方法及び半導体基板によれ
ば、第1のSi基板上に直接又は他の層を介して前記S
iGe層とSiの第1の表面層とをこの順に形成した第
1の基板と、第2のSi基板上にSi酸化膜の第2の表
面層を形成した第2の基板とを、前記第1の表面層及び
第2の表面層を介して密着させ接合し、又は第1のSi
基板上に直接又は他の層を介してSiGe層と直接又は
Si層を介してSiの酸化膜である第1の表面層とをこ
の順に形成して第1の基板と、表面にSi又はその酸化
膜を有する第2のSi基板とを、前記第1の表面層を介
して密着させ接合し、さらに第1のSi基板の除去を行
うので、SIMOX技術における欠陥や界面ラフネスの
問題がなく、パーティクルや製造コストの問題も低減さ
れ、絶縁層(Si酸化膜)を有する第2の基板の表面側
に良質なSiGe層を形成することができる。したがっ
て、本発明の半導体基板によれば、絶縁膜又はSi酸化
膜上に良質なSiGe層を有し、例えば歪みSi層をS
i酸化膜上にSiGe層を介して設けるSOI基板とし
て好適である。
The present invention has the following effects.
According to the method for manufacturing a semiconductor substrate and the semiconductor substrate of the present invention, the S is directly formed on the first Si substrate or through another layer.
The first substrate having the iGe layer and the first surface layer of Si formed in this order, and the second substrate having the second surface layer of the Si oxide film formed on the second Si substrate are The first surface layer and the second surface layer are brought into close contact with each other and bonded, or the first Si layer
A SiGe layer and a first surface layer, which is an oxide film of Si, are formed in this order on the substrate directly or via another layer to form a first substrate and Si or its surface on the surface. Since the second Si substrate having an oxide film is adhered to and bonded to the second Si substrate via the first surface layer, and the first Si substrate is removed, there are no problems of defects and interface roughness in SIMOX technology. Problems of particles and manufacturing cost are also reduced, and a good-quality SiGe layer can be formed on the surface side of the second substrate having an insulating layer (Si oxide film). Therefore, according to the semiconductor substrate of the present invention, a good quality SiGe layer is provided on the insulating film or the Si oxide film, and for example, the strained Si layer is S
It is suitable as an SOI substrate provided on the i oxide film via a SiGe layer.

【0042】また、本発明の歪みSi層を備える半導体
基板の製造方法によれば、上記発明の半導体基板の製造
方法により作製された半導体基板のSiGe層上に歪み
Si層を形成し、また本発明の半導体基板によれば、上
記本発明の歪みSi層を備える半導体基板の製造方法に
より作製されているので、例えば歪みSi層をチャネル
領域とするMOSFET等を用いた集積回路用の基板と
して好適である。
According to the method of manufacturing a semiconductor substrate having a strained Si layer of the present invention, a strained Si layer is formed on the SiGe layer of the semiconductor substrate manufactured by the method of manufacturing a semiconductor substrate of the present invention, and Since the semiconductor substrate of the present invention is manufactured by the method for manufacturing a semiconductor substrate including the strained Si layer of the present invention, it is suitable as a substrate for an integrated circuit using a MOSFET having a strained Si layer as a channel region, for example. Is.

【0043】さらに、本発明の電界効果型トランジスタ
の製造方法によれば、上記歪みSi層を備える半導体基
板の製造方法により作製された半導体基板の歪みSi層
にチャネル領域を形成し、また本発明の電界効果型トラ
ンジスタによれば、上記本発明の電界効果型トランジス
タの製造方法により作製されているので、良質な歪みS
i層により高特性なMOSFETを高歩留まりで得るこ
とができる。
Further, according to the method of manufacturing a field effect transistor of the present invention, a channel region is formed in the strained Si layer of the semiconductor substrate manufactured by the method of manufacturing the semiconductor substrate having the strained Si layer, and the present invention is also provided. Since the field effect transistor of No. 1 is manufactured by the method for manufacturing the field effect transistor of the present invention, the strain S of good quality is obtained.
With the i layer, a MOSFET with high characteristics can be obtained with a high yield.

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

【図1】 本発明に係る一実施形態において、A板作製
工程を工程順に示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an A plate manufacturing process in process order in one embodiment according to the present invention.

【図2】 本発明に係る一実施形態において、第1のS
i基板上に積層する各層の厚さ方向に対するGe組成比
を模式的に示すグラフである。
FIG. 2 shows a first S according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph schematically showing the Ge composition ratio in the thickness direction of each layer laminated on the i substrate.

【図3】 本発明に係る一実施形態において、B板を示
す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a B plate according to the embodiment of the present invention.

【図4】 本発明に係る一実施形態において、貼り合わ
せ工程及び研磨工程を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a laminating step and a polishing step in one embodiment according to the present invention.

【図5】 本発明に係る一実施形態において、エッチン
グ工程を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an etching process in one embodiment according to the present invention.

【図6】 本発明に係る一実施形態におけるMOSFE
Tを示す概略的な断面図である。
FIG. 6 is a MOSFE in one embodiment according to the present invention.
It is a schematic sectional drawing which shows T.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1のSi基板 2 傾斜組成層(傾斜組成領域) 3 第1の一定組成層 4 エッチストップ層(歪みSi層) 5 第2の一定組成層 6 第1の表面層 7 第2のSi基板 8 第2の表面層 17 SiO2ゲート酸化膜 18 ゲートポリシリコン膜 A A板(第1の基板) B B板(第2の基板) S ソース領域 D ドレイン領域DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st Si substrate 2 Gradient composition layer (gradient composition area | region) 3 1st constant composition layer 4 Etch stop layer (strained Si layer) 5 2nd constant composition layer 6 1st surface layer 7 2nd Si substrate 8 Second Surface Layer 17 SiO 2 Gate Oxide Film 18 Gate Polysilicon Film A A Plate (First Substrate) BB Plate (Second Substrate) S Source Region D Drain Region

───────────────────────────────────────────────────── 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 29/786 H01L 29/78 627D (72)発明者 水嶋 一樹 埼玉県さいたま市北袋町1丁目297番地 三菱マテリアル株式会社総合研究所大宮研 究センター材料プロセス研究部内 (72)発明者 山口 健志 埼玉県さいたま市北袋町1丁目297番地 三菱マテリアル株式会社総合研究所大宮研 究センター材料プロセス研究部内 Fターム(参考) 5F043 AA07 BB12 DD30 5F052 DA01 DA03 DB01 DB02 DB06 KB04 5F110 AA06 CC02 DD05 DD13 EE09 FF02 GG01 GG02 GG12 GG19 GG22 GG42 HJ13 QQ16 QQ19─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 29/786 H01L 29/78 627D (72) Inventor Kazuki Mizushima 1-297 Kitabukuro-cho, Saitama City Saitama Prefecture Mitsubishi Material Co., Ltd. Omiya Research Center Material Process Research Department (72) Inventor Kenji Yamaguchi 1-297 Kitabukurocho, Saitama City Saitama Prefecture Mitsubishi Materials Co., Ltd. Omiya Research Center Material Process Research Department F Term (reference) ) 5F043 AA07 BB12 DD30 5F052 DA01 DA03 DB01 DB02 DB06 KB04 5F110 AA06 CC02 DD05 DD13 EE09 FF02 GG01 GG02 GG12 GG19 GG22 GG42 HJ13 QQ16 QQ19

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Si基板上に絶縁層を介してSiGe層
を備えた半導体基板の製造方法であって、 第1のSi基板上に直接又は他の層を介して前記SiG
e層とSiの第1の表面層とをこの順に形成して第1の
基板を作製する工程と、 第2のSi基板上にSi酸化膜の第2の表面層を形成し
た第2の基板と前記第1の基板とを前記第1の表面層及
び第2の表面層を介して密着させ接合する工程と、 該工程後に前記第1の基板の少なくとも前記第1のSi
基板を除去する工程とを備えていることを特徴とする半
導体基板の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor substrate comprising a SiGe layer on a Si substrate with an insulating layer interposed between the SiG layer and the first Si substrate directly or via another layer.
a step of forming a first substrate by forming an e layer and a first surface layer of Si in this order, and a second substrate in which a second surface layer of a Si oxide film is formed on a second Si substrate And the first substrate and the first surface layer and the second surface layer in close contact with each other to bond, and at least the first Si of the first substrate after the step.
And a step of removing the substrate.
【請求項2】 Si基板上に絶縁層を介してSiGe層
を備えた半導体基板の製造方法であって、 第1のSi基板上に直接又は他の層を介して前記SiG
e層と直接又はSi層を介してSiの酸化膜である第1
の表面層とをこの順に形成して第1の基板を作製する工
程と、 表面にSi又はその酸化膜を有する第2のSi基板と前
記第1の基板とを前記第1の表面層を介して密着させ接
合する工程と、 該工程後に前記第1の基板の少なくとも前記第1のSi
基板を除去する工程とを備えていることを特徴とする半
導体基板の製造方法。
2. A method of manufacturing a semiconductor substrate comprising a SiGe layer on a Si substrate with an insulating layer interposed between the SiG layer and the first Si substrate, either directly or via another layer.
The first oxide film is a Si oxide film directly with the e layer or through the Si layer
And a second Si substrate having Si or an oxide film thereof on the surface, and the first substrate through the first surface layer. And bringing them into close contact with each other and joining them, and after the step, at least the first Si of the first substrate.
And a step of removing the substrate.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の半導体基板の製
造方法において、 前記SiGe層の少なくとも一部にGe組成比を表面に
向けて漸次増加させた傾斜組成領域を形成することを特
徴とする半導体基板の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein a graded composition region in which a Ge composition ratio is gradually increased toward the surface is formed in at least a part of the SiGe layer. Of manufacturing a semiconductor substrate.
【請求項4】 請求項1から3のいずれかに記載の半導
体基板の製造方法において、 前記Siの第1の表面層又は前記Si層の厚さを、前記
SiGe層に対する臨界膜厚未満にすることを特徴とす
る半導体基板の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein a thickness of the first surface layer of Si or the Si layer is less than a critical film thickness with respect to the SiGe layer. A method of manufacturing a semiconductor substrate, comprising:
【請求項5】 請求項1から4のいずれかに記載の半導
体基板の製造方法において、 前記第1の基板を作製する工程は、前記SiGe層の形
成前に、前記Si基板上にSiGeの下地層及びSiの
エッチストップ層をこの順に形成する工程と、 前記第1のSi基板を除去する工程後に残った前記下地
層をSiGeよりもSiのエッチング速度が遅いエッチ
ング液でエッチングにより除去する工程とを備えている
ことを特徴とする半導体基板の製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein in the step of manufacturing the first substrate, a SiGe layer is formed on the Si substrate before the SiGe layer is formed. A step of forming a base layer and a Si etch stop layer in this order, and a step of etching the underlayer remaining after the step of removing the first Si substrate with an etching solution having a slower etching rate of Si than SiGe. A method of manufacturing a semiconductor substrate, comprising:
【請求項6】 請求項5に記載の半導体基板の製造方法
において、 前記エッチストップ層の厚さを、前記下地層に対する臨
界膜厚未満にすることを特徴とする半導体基板の製造方
法。
6. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 5, wherein the thickness of the etch stop layer is less than a critical film thickness of the underlying layer.
【請求項7】 Si基板上に絶縁層あるいは絶縁層及び
Si層を介してSiGe層を備え、さらに該SiGe層
を介して歪みSi層を備えた半導体基板の製造方法であ
って、 請求項1から6のいずれかに記載の半導体基板の製造方
法により作製された半導体基板の前記SiGe層上に前
記歪みSi層を形成することを特徴とする半導体基板の
製造方法。
7. A method of manufacturing a semiconductor substrate, comprising: an Si substrate, an insulating layer or a SiGe layer via the insulating layer and the Si layer, and a strained Si layer via the SiGe layer. 7. The method for manufacturing a semiconductor substrate, wherein the strained Si layer is formed on the SiGe layer of the semiconductor substrate manufactured by the method for manufacturing a semiconductor substrate according to any one of 1 to 6.
【請求項8】 SiGe層上にエピタキシャル成長され
た歪みSi層にチャネル領域が形成される電界効果型ト
ランジスタの製造方法であって、 請求項7に記載の半導体基板の製造方法により作製され
た半導体基板の歪みSi層に前記チャネル領域を形成す
ることを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方
法。
8. A method of manufacturing a field-effect transistor in which a channel region is formed in a strained Si layer epitaxially grown on a SiGe layer, the semiconductor substrate manufactured by the method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 7. And forming the channel region in the strained Si layer of 1.
【請求項9】 Si基板上に絶縁層あるいは絶縁層及び
Si層を介してSiGe層が形成された半導体基板であ
って、 請求項1から6のいずれかに記載の半導体基板の製造方
法により作製されたことを特徴とする半導体基板。
9. A semiconductor substrate in which an SiGe layer is formed on an Si substrate via an insulating layer or an insulating layer and a Si layer, and is manufactured by the method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1. A semiconductor substrate characterized by being processed.
【請求項10】 Si基板上に絶縁層あるいは絶縁層及
びSi層を介してSiGe層が形成され、さらに該Si
Ge層を介して歪みSi層が形成された半導体基板であ
って、 請求項7に記載の半導体基板の製造方法により作製され
たことを特徴とする半導体基板。
10. A SiGe layer is formed on a Si substrate via an insulating layer or an insulating layer and a Si layer, and the SiGe layer is further formed.
A semiconductor substrate in which a strained Si layer is formed via a Ge layer, wherein the semiconductor substrate is manufactured by the method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 7.
【請求項11】 SiGe層上にエピタキシャル成長さ
れた歪みSi層にチャネル領域が形成される電界効果型
トランジスタであって、 請求項8に記載の電界効果型トランジスタの製造方法に
より作製されたことを特徴とする電界効果型トランジス
タ。
11. A field effect transistor in which a channel region is formed in a strained Si layer epitaxially grown on a SiGe layer, which is manufactured by the method for manufacturing a field effect transistor according to claim 8. Field effect transistor.
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