JP2003309254A - 複数インプラント複数アニール・プロセスによる広いｂｏｘ厚さ範囲にわたる中ドーズ量ｓｉｍｏｘ - Google Patents
複数インプラント複数アニール・プロセスによる広いｂｏｘ厚さ範囲にわたる中ドーズ量ｓｉｍｏｘInfo
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- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
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- H01L21/76243—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using silicon implanted buried insulating layers, e.g. oxide layers, i.e. SIMOX techniques
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 約３００ｎｍ以下の厚さの埋込み酸化物（Ｂ
ＯＸ）領域を有する高品質シリコン・オン・インシュレ
ータ（ＳＯＩ）基板材料の製造方法を提供すること。 【解決手段】 本方法は複数インプラント、複数アニー
ルのステップを使用して、高品質ＳＯＩ基板を形成す
る。特に、本発明方法は、少なくとも、一次酸化物シー
ド領域が形成される第１の酸素イオン・インプラント、
第１のアニール・ステップ、ＢＯＸ調整酸化物シード領
域が形成される第２の酸素イオン・インプラント、およ
び第２のアニール・ステップを含む。アニール・ステッ
プで、シード領域は埋込み酸化物領域に変換される。
ＯＸ）領域を有する高品質シリコン・オン・インシュレ
ータ（ＳＯＩ）基板材料の製造方法を提供すること。 【解決手段】 本方法は複数インプラント、複数アニー
ルのステップを使用して、高品質ＳＯＩ基板を形成す
る。特に、本発明方法は、少なくとも、一次酸化物シー
ド領域が形成される第１の酸素イオン・インプラント、
第１のアニール・ステップ、ＢＯＸ調整酸化物シード領
域が形成される第２の酸素イオン・インプラント、およ
び第２のアニール・ステップを含む。アニール・ステッ
プで、シード領域は埋込み酸化物領域に変換される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシリコン・オン・イ
ンシュレータ（Silicon-On-Insulator、ＳＯＩ）基板に
関し、より詳細には、約３００ｎｍ以下の埋込み酸化物
（ＢＯＸ）厚さを有する高品質ＳＯＩ基板材料が形成さ
れる、酸素インプラントによる分離（ＳＩＭＯＸ）プロ
セスに関する。
ンシュレータ（Silicon-On-Insulator、ＳＯＩ）基板に
関し、より詳細には、約３００ｎｍ以下の埋込み酸化物
（ＢＯＸ）厚さを有する高品質ＳＯＩ基板材料が形成さ
れる、酸素インプラントによる分離（ＳＩＭＯＸ）プロ
セスに関する。
【０００２】
【従来の技術】関連出願の相互参照
本出願は、下記の特許および特許出願を相互参照し、ま
た、これらの各々の全内容を参照により本明細書に組み
込む。すなわち、１９９９年７月２７日に発行された米
国特許第５，９３０，６４３号の分割出願である２００
１年７月１０日に発行された米国特許第６，２５９，１
３７号の一部継続出願である２００１年５月２１日出願
の共に譲渡された米国出願番号第０９／８６１，５９３
号（ＹＯＲ９１９９９７０１１７ＵＳ３）、１９９９年
７月出願の共に譲渡された米国出願番号第０９／３５
６，１９５号（ＹＯＲ９１９９９０１０１ＵＳ１）、２
００１年５月２１日出願の共に譲渡された米国出願番号
第０９／８６１，５９６号（ＹＯＲ９２００１０１０２
ＵＳ１）、２００１年５月２１日出願の共に譲渡された
米国出願番号第０９８６１，５９４号（ＹＯＲ９２００
１０１０３ＵＳ１）、２００１年６月１９日出願の共に
譲渡された米国出願番号第０９／８８４，６７０号（Ｙ
ＯＲ９２００１０１０４ＵＳ１）。
た、これらの各々の全内容を参照により本明細書に組み
込む。すなわち、１９９９年７月２７日に発行された米
国特許第５，９３０，６４３号の分割出願である２００
１年７月１０日に発行された米国特許第６，２５９，１
３７号の一部継続出願である２００１年５月２１日出願
の共に譲渡された米国出願番号第０９／８６１，５９３
号（ＹＯＲ９１９９９７０１１７ＵＳ３）、１９９９年
７月出願の共に譲渡された米国出願番号第０９／３５
６，１９５号（ＹＯＲ９１９９９０１０１ＵＳ１）、２
００１年５月２１日出願の共に譲渡された米国出願番号
第０９／８６１，５９６号（ＹＯＲ９２００１０１０２
ＵＳ１）、２００１年５月２１日出願の共に譲渡された
米国出願番号第０９８６１，５９４号（ＹＯＲ９２００
１０１０３ＵＳ１）、２００１年６月１９日出願の共に
譲渡された米国出願番号第０９／８８４，６７０号（Ｙ
ＯＲ９２００１０１０４ＵＳ１）。
【０００３】高速低電力集積回路（ＩＣ）は、小さなサ
ブミクロン・ゲート長を必要とする。この先進の設計お
よびデバイス寸法を利用するために、薄い埋込み酸化物
（ＢＯＸ）領域を有するＳＯＩ（シリコン・オン・イン
シュレータ）基板を開発することが有利である。ＳＯＩ
基板は、従来の接着して薄くするプロセスによって、ま
たはＳＩＭＯＸによって製造することができる。このＳ
ＩＭＯＸでは、酸素イオンがＳｉ含有ウェーハ中にイン
プラントされ、その後で、インプラントされた酸素イオ
ンをＢＯＸ領域に変換するために高温アニール・ステッ
プ（約１，１００℃かそれより高い程度）が使用され
る。ＳＩＭＯＸを使用したＳＯＩ基板の製造は、従来の
接着して薄くするプロセスよりも多くの自由度を製造者
にもたらす。
ブミクロン・ゲート長を必要とする。この先進の設計お
よびデバイス寸法を利用するために、薄い埋込み酸化物
（ＢＯＸ）領域を有するＳＯＩ（シリコン・オン・イン
シュレータ）基板を開発することが有利である。ＳＯＩ
基板は、従来の接着して薄くするプロセスによって、ま
たはＳＩＭＯＸによって製造することができる。このＳ
ＩＭＯＸでは、酸素イオンがＳｉ含有ウェーハ中にイン
プラントされ、その後で、インプラントされた酸素イオ
ンをＢＯＸ領域に変換するために高温アニール・ステッ
プ（約１，１００℃かそれより高い程度）が使用され
る。ＳＩＭＯＸを使用したＳＯＩ基板の製造は、従来の
接着して薄くするプロセスよりも多くの自由度を製造者
にもたらす。
【０００４】ＳＩＭＯＸを使用したＳＯＩ基板のコスト
は、ＢＯＸの厚さにほぼ比例し、また、単一のＳＩＭＯ
Ｘ用インプランタで製造できるウェーハの枚数はＢＯＸ
の厚さに逆比例する。したがって、存在するＢＯＸ厚さ
が３６０から４００ｎｍの間であるＳＩＭＯＸ基板は、
将来さらに薄いＢＯＸ領域の方向に移って行くであろ
う。
は、ＢＯＸの厚さにほぼ比例し、また、単一のＳＩＭＯ
Ｘ用インプランタで製造できるウェーハの枚数はＢＯＸ
の厚さに逆比例する。したがって、存在するＢＯＸ厚さ
が３６０から４００ｎｍの間であるＳＩＭＯＸ基板は、
将来さらに薄いＢＯＸ領域の方向に移って行くであろ
う。
【０００５】現在、ＳＩＭＯＸ製造者は、「低ドーズ
量」および「中ドーズ量」のプロセスを使用して、より
薄いＢＯＸ領域を有するＳＩＭＯＸ基板の何分の１かを
製造している。一般的な従来技術の低ドーズ量プロセス
は、約４×１０１７ｃｍ−２以下のイオン・ドーズ量を
使用して行われる。一方で、一般的な従来技術の中ドー
ズ量プロセスは、約６×１０１７から約１．２×１０
１７ｃｍ−２までのイオン・ドーズ量を使用して行われ
る。
量」および「中ドーズ量」のプロセスを使用して、より
薄いＢＯＸ領域を有するＳＩＭＯＸ基板の何分の１かを
製造している。一般的な従来技術の低ドーズ量プロセス
は、約４×１０１７ｃｍ−２以下のイオン・ドーズ量を
使用して行われる。一方で、一般的な従来技術の中ドー
ズ量プロセスは、約６×１０１７から約１．２×１０
１７ｃｍ−２までのイオン・ドーズ量を使用して行われ
る。
【０００６】具体的には、より薄いＢＯＸ領域を生成す
るための主な従来技術の方法は、厚さがこのドーズ量に
比例するので、インプラント酸素イオンのドーズ量を減
すことである。標準的なドーズ量（すなわち、１．６〜
１．８×１０１８ｃｍ−２）の約１／４、すなわち約４
×１０１７ｃｍ−２をインプラントすることで、約１０
０ｎｍのＢＯＸ厚さが生成される。第１のアニールの後
で約２×１０１７または４×１０１７ｃｍ−２の第２の
ドーズ量をインプラントすることで、１５０か１２０ｎ
ｍのＢＯＸ厚さを有するＳＯＩ基板を製造することがで
きる。
るための主な従来技術の方法は、厚さがこのドーズ量に
比例するので、インプラント酸素イオンのドーズ量を減
すことである。標準的なドーズ量（すなわち、１．６〜
１．８×１０１８ｃｍ−２）の約１／４、すなわち約４
×１０１７ｃｍ−２をインプラントすることで、約１０
０ｎｍのＢＯＸ厚さが生成される。第１のアニールの後
で約２×１０１７または４×１０１７ｃｍ−２の第２の
ドーズ量をインプラントすることで、１５０か１２０ｎ
ｍのＢＯＸ厚さを有するＳＯＩ基板を製造することがで
きる。
【０００７】１．２×１０１７から１．６×１０１７ｃ
ｍ−２までのドーズ量範囲で、単一インプラントおよび
単一アニール・プロセスで形成されるＢＯＸ領域は、連
続的であるにもかかわらず、ＢＯＸ領域に多数の望まし
くないＳｉアイランドが含まれることがあり、このアイ
ランドが漏れのようないくつかの電気的な問題を引き起
こすという点で、問題がある。ＳＯＩ基板のＢＯＸ領域
中に多数の望ましくないＳｉアイランドが存在すること
で、そのＳＯＩ基板は役に立たないものになる。このた
めに、単一アニールのＳＩＭＯＸは、ほぼ１００ｎｍ
（低ドーズ量）および３６０〜４００ｎｍ（標準ドーズ
量）のＢＯＸ厚さで一般に利用可能である。１５０〜２
００ｎｍ（中ドーズ量）の範囲のＢＯＸ厚さを有するＳ
ＩＭＯＸは、高品質ＢＯＸ領域を生成するために、一般
に複数インプラントおよび複数アニールを必要とする。
ｍ−２までのドーズ量範囲で、単一インプラントおよび
単一アニール・プロセスで形成されるＢＯＸ領域は、連
続的であるにもかかわらず、ＢＯＸ領域に多数の望まし
くないＳｉアイランドが含まれることがあり、このアイ
ランドが漏れのようないくつかの電気的な問題を引き起
こすという点で、問題がある。ＳＯＩ基板のＢＯＸ領域
中に多数の望ましくないＳｉアイランドが存在すること
で、そのＳＯＩ基板は役に立たないものになる。このた
めに、単一アニールのＳＩＭＯＸは、ほぼ１００ｎｍ
（低ドーズ量）および３６０〜４００ｎｍ（標準ドーズ
量）のＢＯＸ厚さで一般に利用可能である。１５０〜２
００ｎｍ（中ドーズ量）の範囲のＢＯＸ厚さを有するＳ
ＩＭＯＸは、高品質ＢＯＸ領域を生成するために、一般
に複数インプラントおよび複数アニールを必要とする。
【０００８】従来技術のＳＩＭＯＸプロセスの上で述べ
た欠点を考慮して、連続的であり、厚さが約３００ｎｍ
以下であり、さらに、Ｓｉアイランドの数がより少なく
て、従来技術ＳＯＩ基板に存在する可能性のある漏れの
問題を軽減する埋込み酸化物領域を含むＳＯＩ基板を製
造することができる、新規な改良されたＳＩＭＯＸプロ
セスを開発することが絶えず必要とされている。
た欠点を考慮して、連続的であり、厚さが約３００ｎｍ
以下であり、さらに、Ｓｉアイランドの数がより少なく
て、従来技術ＳＯＩ基板に存在する可能性のある漏れの
問題を軽減する埋込み酸化物領域を含むＳＯＩ基板を製
造することができる、新規な改良されたＳＩＭＯＸプロ
セスを開発することが絶えず必要とされている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の１つの目的
は、高品質ＳＯＩ基板材料を製造する方法を提供するこ
とである。
は、高品質ＳＯＩ基板材料を製造する方法を提供するこ
とである。
【００１０】本発明の他の目的は、連続的で、目的に合
わせて作られたＢＯＸ領域を有する高品質ＳＯＩ基板材
料を製造する方法を提供することである。
わせて作られたＢＯＸ領域を有する高品質ＳＯＩ基板材
料を製造する方法を提供することである。
【００１１】本発明のさらに他の目的は、厚さが約３０
０ｎｍ以下、好ましくは約１００ｎｍから約２５０ｎｍ
までである連続的なＢＯＸ領域を有する高品質ＳＯＩ基
板材料を製造する方法を提供することである。
０ｎｍ以下、好ましくは約１００ｎｍから約２５０ｎｍ
までである連続的なＢＯＸ領域を有する高品質ＳＯＩ基
板材料を製造する方法を提供することである。
【００１２】本発明のまださらに他の目的は、Ｓｉアイ
ランドをほとんど、または全く含まないＢＯＸ領域を含
む高品質ＳＯＩ基板材料を製造する方法を提供すること
である。
ランドをほとんど、または全く含まないＢＯＸ領域を含
む高品質ＳＯＩ基板材料を製造する方法を提供すること
である。
【００１３】本発明のまださらに他の目的は、ＳＩＭＯ
Ｘプロセスを使用して高品質ＳＯＩ基板材料を製造する
方法を提供することである。
Ｘプロセスを使用して高品質ＳＯＩ基板材料を製造する
方法を提供することである。
【００１４】本発明のまださらに他の目的は、関連した
電流漏れがほとんど、または全くない高品質ＳＯＩ基板
材料を製造する方法を提供することである。
電流漏れがほとんど、または全くない高品質ＳＯＩ基板
材料を製造する方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】これらおよび他の目的お
よび有利点は、複数のインプラントとアニールのステッ
プを含んだ方法を使用して、本発明で達成される。具体
的には、約３００ｎｍ以下の厚さの高品質埋込み酸化物
領域をＳｉ含有基板中に形成する本発明の方法は、Ｓｉ
含有基板中に一次酸化物シード領域を形成するステップ
と、前記の一次酸化物シード領域を含む前記のＳｉ含有
基板を第１のアニール・ステップにかけて、一次酸化物
シード領域を第１の埋込み酸化物領域に変換するステッ
プと、前記の第１の埋込み酸化物領域に近接した前記の
Ｓｉ含有基板中に、ＢＯＸ調整酸化物シード領域を形成
するステップと、前記のＳｉ含有基板を第２のアニール
・ステップにかけて、前記のＢＯＸ調整酸化物領域およ
び前記の第１の埋込み酸化物領域を第２の埋込み酸化物
領域に変換するステップとを含み、前記の第２の埋込み
酸化物領域は、第１の埋込み酸化物領域に比べて、より
厚く、かつそれと同等以上の高品質である。
よび有利点は、複数のインプラントとアニールのステッ
プを含んだ方法を使用して、本発明で達成される。具体
的には、約３００ｎｍ以下の厚さの高品質埋込み酸化物
領域をＳｉ含有基板中に形成する本発明の方法は、Ｓｉ
含有基板中に一次酸化物シード領域を形成するステップ
と、前記の一次酸化物シード領域を含む前記のＳｉ含有
基板を第１のアニール・ステップにかけて、一次酸化物
シード領域を第１の埋込み酸化物領域に変換するステッ
プと、前記の第１の埋込み酸化物領域に近接した前記の
Ｓｉ含有基板中に、ＢＯＸ調整酸化物シード領域を形成
するステップと、前記のＳｉ含有基板を第２のアニール
・ステップにかけて、前記のＢＯＸ調整酸化物領域およ
び前記の第１の埋込み酸化物領域を第２の埋込み酸化物
領域に変換するステップとを含み、前記の第２の埋込み
酸化物領域は、第１の埋込み酸化物領域に比べて、より
厚く、かつそれと同等以上の高品質である。
【００１６】一次酸化物シード領域およびＢＯＸ調整酸
化物シード領域は、１つまたは複数の酸素イオン・イン
プラント・プロセスを使用して形成することができる。
したがって、各酸化物シード領域は、単一の連続的なま
たは不連続な酸化物シード領域、または複数の連続的な
または不連続な酸化物シード領域を含むかもしれない。
本発明の一実施形態では、一次酸化物シード領域および
ＢＯＸ調整シード領域は、それぞれベース酸化物シード
領域および第２の酸化物シード領域で構成される。一次
酸化物シード領域かまたはＢＯＸ調整酸化物シード領域
かいずれかのベース酸化物シード領域は、比較的高温で
行われるベース酸素イオン・インプラント・プロセスに
よって形成される。一方で、両方のシード領域の第２の
酸化物シード領域は、低温低ドーズ量酸素イオン・イン
プラント・プロセスによって形成される。いくつかの実
施形態では、低温低ドーズ量酸素イオン・インプラント
・プロセスは随意選択であり、これを行う必要はない。
非常に好ましい実施形態では、連続的であるかまたは不
連続的であるかもしれない一次酸化物シード領域は、以
下で説明するベース・インプラントで生じたシード領域
と、低温低ドーズ量酸素イオン・インプラント・プロセ
スで形成された第２の損傷領域との両方を含む。低温低
ドーズ量酸素イオン・インプラントのない場合の一次シ
ード領域の構造は、酸化物の析出物と混合された損傷ク
ラスタから成り、その深さ分布は酸素イオンの投影飛程
でピークになっている。基板温度が２００℃より高い場
合、表面近くの領域は、損傷クラスタおよび酸化物の析
出物が実質的にないかもしれない。低温低ドーズ量酸素
イオン・インプラント・プロセスのある場合の一次シー
ド領域の構造は、上述の損傷構造と部分的に重なり合っ
ているアモルファス・シリコンか、またはこの損傷構造
から分離しているアモルファス・シリコンかいずれかか
ら成る。
化物シード領域は、１つまたは複数の酸素イオン・イン
プラント・プロセスを使用して形成することができる。
したがって、各酸化物シード領域は、単一の連続的なま
たは不連続な酸化物シード領域、または複数の連続的な
または不連続な酸化物シード領域を含むかもしれない。
本発明の一実施形態では、一次酸化物シード領域および
ＢＯＸ調整シード領域は、それぞれベース酸化物シード
領域および第２の酸化物シード領域で構成される。一次
酸化物シード領域かまたはＢＯＸ調整酸化物シード領域
かいずれかのベース酸化物シード領域は、比較的高温で
行われるベース酸素イオン・インプラント・プロセスに
よって形成される。一方で、両方のシード領域の第２の
酸化物シード領域は、低温低ドーズ量酸素イオン・イン
プラント・プロセスによって形成される。いくつかの実
施形態では、低温低ドーズ量酸素イオン・インプラント
・プロセスは随意選択であり、これを行う必要はない。
非常に好ましい実施形態では、連続的であるかまたは不
連続的であるかもしれない一次酸化物シード領域は、以
下で説明するベース・インプラントで生じたシード領域
と、低温低ドーズ量酸素イオン・インプラント・プロセ
スで形成された第２の損傷領域との両方を含む。低温低
ドーズ量酸素イオン・インプラントのない場合の一次シ
ード領域の構造は、酸化物の析出物と混合された損傷ク
ラスタから成り、その深さ分布は酸素イオンの投影飛程
でピークになっている。基板温度が２００℃より高い場
合、表面近くの領域は、損傷クラスタおよび酸化物の析
出物が実質的にないかもしれない。低温低ドーズ量酸素
イオン・インプラント・プロセスのある場合の一次シー
ド領域の構造は、上述の損傷構造と部分的に重なり合っ
ているアモルファス・シリコンか、またはこの損傷構造
から分離しているアモルファス・シリコンかいずれかか
ら成る。
【００１７】本発明では、上で述べた第１および第２の
アニール・ステップは、各々、室素またはアルゴンのよ
うな不活性ガスと混合された酸化雰囲気（約０．１から
約１００％）で行われる。この２つのアニール・ステッ
プでは、同一または異なる酸化／不活性ガス混合物を使
用することができる。さらに、第１および第２のアニー
ル・ステップは、約１から約５０時間までの時間にわた
って約１１００℃から約１４００℃までの範囲であるか
もしれないアニール温度および時間を使用して行うこと
ができる。アニール雰囲気は、塩素含有ガスまたは液体
を含むことができる。塩素は、アニールの全サイクルま
たはいくつかの選ばれたサイクルで使用することができ
る。
アニール・ステップは、各々、室素またはアルゴンのよ
うな不活性ガスと混合された酸化雰囲気（約０．１から
約１００％）で行われる。この２つのアニール・ステッ
プでは、同一または異なる酸化／不活性ガス混合物を使
用することができる。さらに、第１および第２のアニー
ル・ステップは、約１から約５０時間までの時間にわた
って約１１００℃から約１４００℃までの範囲であるか
もしれないアニール温度および時間を使用して行うこと
ができる。アニール雰囲気は、塩素含有ガスまたは液体
を含むことができる。塩素は、アニールの全サイクルま
たはいくつかの選ばれたサイクルで使用することができ
る。
【００１８】本発明で使用するとき「Ｓｉ含有基板」と
いう用語は、少なくともＳｉを含む半導体ウェーハを意
味する。そのようなＳｉ含有基板の例示の例としては、
Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＣＧｅ、窒素ドープＳ
ｉ、エピ−Ｓｉ／Ｓｉ、およびＳｉ／ＳｉＧｅがある
が、これらに限定されない。
いう用語は、少なくともＳｉを含む半導体ウェーハを意
味する。そのようなＳｉ含有基板の例示の例としては、
Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＣＧｅ、窒素ドープＳ
ｉ、エピ−Ｓｉ／Ｓｉ、およびＳｉ／ＳｉＧｅがある
が、これらに限定されない。
【００１９】強調すべきことであるが、本発明方法を使
用して製造されたＳＯＩ基板は、これに関連した高い電
気的品質を有する、約３００ｎｍ以下の厚さのＢＯＸ領
域を含む。「高い電気的品質」という用語は、本発明の
ＳＯＩ基板が、これに関連した約４百万ボルト／ｃｍ以
上のブレークダウン電界および約＜１ｃｍ−２という非
常に低いピンホール密度を有することを意味する。さら
に、本発明のＳＯＩ基板は、連続的で一様なＢＯＸ領域
を有し、さらに、従来技術のＳＯＩ基板に比べてより少
ないＳｉアイランドを含む。
用して製造されたＳＯＩ基板は、これに関連した高い電
気的品質を有する、約３００ｎｍ以下の厚さのＢＯＸ領
域を含む。「高い電気的品質」という用語は、本発明の
ＳＯＩ基板が、これに関連した約４百万ボルト／ｃｍ以
上のブレークダウン電界および約＜１ｃｍ−２という非
常に低いピンホール密度を有することを意味する。さら
に、本発明のＳＯＩ基板は、連続的で一様なＢＯＸ領域
を有し、さらに、従来技術のＳＯＩ基板に比べてより少
ないＳｉアイランドを含む。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明は、約３００ｎｍ以下、好
ましくは約１００ｎｍから約２５０ｎｍまでの範囲内で
あるように調整された厚さを有する高品質埋込み酸化物
領域を含むＳＯＩ基板を製造する方法を提供し、本出願
に添付する図面を参照してより詳細に説明される。
ましくは約１００ｎｍから約２５０ｎｍまでの範囲内で
あるように調整された厚さを有する高品質埋込み酸化物
領域を含むＳＯＩ基板を製造する方法を提供し、本出願
に添付する図面を参照してより詳細に説明される。
【００２１】先ず図１〜図４を参照して、これらの図
は、厚さが約３００ｎｍ以下である高品質埋込み酸化物
領域を有するＳＯＩ基板材料を製造する際に本発明方法
で使用される基本的な処理ステップを示す実体図であ
る。より好ましくは、本発明方法は、約１００ｎｍから
約２５０ｎｍまでの範囲の厚さを有する高品質埋込み酸
化物領域を形成する。本発明方法に従って、また、図１
に示すように、基板中に一次酸化物シード領域を形成す
ることができる少なくとも１つの酸素イオン・インプラ
ント・ステップを使用して、一次酸化物シード領域１２
をＳｉ含有基板１０の中に形成する。一次シード領域
は、連続的でもよいし、または不連続でもよい。
は、厚さが約３００ｎｍ以下である高品質埋込み酸化物
領域を有するＳＯＩ基板材料を製造する際に本発明方法
で使用される基本的な処理ステップを示す実体図であ
る。より好ましくは、本発明方法は、約１００ｎｍから
約２５０ｎｍまでの範囲の厚さを有する高品質埋込み酸
化物領域を形成する。本発明方法に従って、また、図１
に示すように、基板中に一次酸化物シード領域を形成す
ることができる少なくとも１つの酸素イオン・インプラ
ント・ステップを使用して、一次酸化物シード領域１２
をＳｉ含有基板１０の中に形成する。一次シード領域
は、連続的でもよいし、または不連続でもよい。
【００２２】上で述べたように、「Ｓｉ含有基板」とい
う用語は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＣＧｅ、室素
ドープＳｉ、エピ−Ｓｉ／Ｓｉ、およびＳｉ／ＳｉＧｅ
のような任意のＳｉ含有材料を含む。本発明で使用され
る好ましいＳｉ含有基板は、Ｓｉウェーハである。この
基板は、エピタキシャル・シリコン層の有る、または無
いＳＯＩ基板材料の将来の使用に応じて、ドープされな
いこともドープされる（ｎまたはｐ型）こともある。
う用語は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＣＧｅ、室素
ドープＳｉ、エピ−Ｓｉ／Ｓｉ、およびＳｉ／ＳｉＧｅ
のような任意のＳｉ含有材料を含む。本発明で使用され
る好ましいＳｉ含有基板は、Ｓｉウェーハである。この
基板は、エピタキシャル・シリコン層の有る、または無
いＳＯＩ基板材料の将来の使用に応じて、ドープされな
いこともドープされる（ｎまたはｐ型）こともある。
【００２３】一次酸化物シード領域１２を形成する際に
使用される酸素イオン・インプラント・ステップは、連
続的なイオン・インプラント・プロセス、パルス・イオ
ン・インプラント・プロセス、またはこれらの組合せで
あってもよい。一次酸化物シード領域は、連続的、また
は不連続的であることができ（図１は連続的なものを示
す）、または、複数の酸素イオン・インプラント・ステ
ップを使用して形成される複数の酸化物シード領域を含
むことができる。複数の酸化物シード領域は、具体的に
示さないが、それにもかかわらず、一次酸化物シード領
域１２内に含まれるという意図である。低温、低ドーズ
量酸素イオン・インプラントのない場合の一次シード領
域の構造は、酸化物の析出物と混合された損傷クラスタ
から成り、その深さ分布は酸素イオンの投影飛程でピー
クになる。基板温度が＞２００℃である場合、表面に近
い領域は損傷クラスタおよび析出酸化物が実質的にない
かもしれない。低温低ドーズ量酸素イオン・インプラン
ト・プロセスのある場合の一次シード領域の構造は、上
記の損傷構造と部分的に重なり合うアモルファス・シリ
コンか、またはその損傷構造から離れているアモルファ
ス・シリコンかいずれかから成る。
使用される酸素イオン・インプラント・ステップは、連
続的なイオン・インプラント・プロセス、パルス・イオ
ン・インプラント・プロセス、またはこれらの組合せで
あってもよい。一次酸化物シード領域は、連続的、また
は不連続的であることができ（図１は連続的なものを示
す）、または、複数の酸素イオン・インプラント・ステ
ップを使用して形成される複数の酸化物シード領域を含
むことができる。複数の酸化物シード領域は、具体的に
示さないが、それにもかかわらず、一次酸化物シード領
域１２内に含まれるという意図である。低温、低ドーズ
量酸素イオン・インプラントのない場合の一次シード領
域の構造は、酸化物の析出物と混合された損傷クラスタ
から成り、その深さ分布は酸素イオンの投影飛程でピー
クになる。基板温度が＞２００℃である場合、表面に近
い領域は損傷クラスタおよび析出酸化物が実質的にない
かもしれない。低温低ドーズ量酸素イオン・インプラン
ト・プロセスのある場合の一次シード領域の構造は、上
記の損傷構造と部分的に重なり合うアモルファス・シリ
コンか、またはその損傷構造から離れているアモルファ
ス・シリコンかいずれかから成る。
【００２４】図１に示す単一酸化物シード領域はここで
はベース酸化物シード領域とも呼び、このベース酸化物
シード領域は、約２００℃から約７００℃までの温度
で、約１０１７から８×１０１７ｃｍ−２までのイオン
・ドーズ量で行われるベース酸素イオン・インプラント
・プロセスを使用して形成される。ここで、約２×１０
１７ｃｍ−２から４×１０１７ｃｍ−２までのイオン・
ドーズ量がより好ましい。上述のイオン・ドーズ量に加
えて、ベース酸素イオン・インプラント・ステップは、
約０．０５から約５００ミリアンペアｃｍ−２までのビ
ーム電流密度で、かつ約１２０から約４００ＫｅＶまで
のエネルギーで動作するイオン・インプラント装置で一
般に行われる。より好ましくは、ベース酸素イオン・イ
ンプラントは、約０．０５から約５０ミリアンペアｃｍ
−２までのビーム電流密度で、かつ約１８０から約２４
０ＫｅＶまでのエネルギーで行われる。
はベース酸化物シード領域とも呼び、このベース酸化物
シード領域は、約２００℃から約７００℃までの温度
で、約１０１７から８×１０１７ｃｍ−２までのイオン
・ドーズ量で行われるベース酸素イオン・インプラント
・プロセスを使用して形成される。ここで、約２×１０
１７ｃｍ−２から４×１０１７ｃｍ−２までのイオン・
ドーズ量がより好ましい。上述のイオン・ドーズ量に加
えて、ベース酸素イオン・インプラント・ステップは、
約０．０５から約５００ミリアンペアｃｍ−２までのビ
ーム電流密度で、かつ約１２０から約４００ＫｅＶまで
のエネルギーで動作するイオン・インプラント装置で一
般に行われる。より好ましくは、ベース酸素イオン・イ
ンプラントは、約０．０５から約５０ミリアンペアｃｍ
−２までのビーム電流密度で、かつ約１８０から約２４
０ＫｅＶまでのエネルギーで行われる。
【００２５】一次酸化物シード領域１２が複数の酸化物
領域および損傷領域で構成される実施形態では、一次酸
化物シード領域１２は、一般に、酸素イオンの投影飛程
でピークになる深さ分布を有する酸化物の析出物と混合
された損傷クラスタから成る。基板温度が＞２００℃の
場合、表面に近い領域は、損傷クラスタおよび酸化物の
析出物が実質的にないかもしれない。低温低ドーズ量酸
素イオン・インプラント・プロセスのある場合の一次シ
ード領域の構造は、上述の損傷構造と部分的に重なるア
モルファス・シリコンか、またはその損傷構造から離れ
るアモルファス・シリコンかいずれかから成る。低温低
ドーズ量酸素イオン・インプラント・ステップは、ま
た、連続的かまたはパルスのイオン・インプラント・プ
ロセスであってよい。本発明にしたがって、随意選択の
低温低ドーズ量酸素イオン・インプラント・ステップ
は、約４Ｋ（ケルビン）から約１５０℃までの温度で、
約１０ １３から約５×１０１５ｃｍ−２までのイオン・
ドーズ量で行われる。ここで、約５×１０１４から約４
×１０１５ｃｍ−２のイオン・ドーズ量がより好まし
い。
領域および損傷領域で構成される実施形態では、一次酸
化物シード領域１２は、一般に、酸素イオンの投影飛程
でピークになる深さ分布を有する酸化物の析出物と混合
された損傷クラスタから成る。基板温度が＞２００℃の
場合、表面に近い領域は、損傷クラスタおよび酸化物の
析出物が実質的にないかもしれない。低温低ドーズ量酸
素イオン・インプラント・プロセスのある場合の一次シ
ード領域の構造は、上述の損傷構造と部分的に重なるア
モルファス・シリコンか、またはその損傷構造から離れ
るアモルファス・シリコンかいずれかから成る。低温低
ドーズ量酸素イオン・インプラント・ステップは、ま
た、連続的かまたはパルスのイオン・インプラント・プ
ロセスであってよい。本発明にしたがって、随意選択の
低温低ドーズ量酸素イオン・インプラント・ステップ
は、約４Ｋ（ケルビン）から約１５０℃までの温度で、
約１０ １３から約５×１０１５ｃｍ−２までのイオン・
ドーズ量で行われる。ここで、約５×１０１４から約４
×１０１５ｃｍ−２のイオン・ドーズ量がより好まし
い。
【００２６】上述のイオン・ドーズ量に加えて、随意選
択の低温低ドーズ量酸素イオン・インプラント・ステッ
プは、一般に、約０．０５から約５００ミリアンペアｃ
ｍ− ２までのビーム電流密度で、かつ約１２０から約４
００ＫｅＶまでのエネルギーで動作するイオン装置で行
われる。より好ましくは、随意選択の低温低ドーズ量酸
素イオン・インプラントは、約０．０５から約５０ミリ
アンペアｃｍ−２までのビーム電流密度で、かつ約１２
０から約２４０ＫｅＶまでのエネルギーで行われる。
択の低温低ドーズ量酸素イオン・インプラント・ステッ
プは、一般に、約０．０５から約５００ミリアンペアｃ
ｍ− ２までのビーム電流密度で、かつ約１２０から約４
００ＫｅＶまでのエネルギーで動作するイオン装置で行
われる。より好ましくは、随意選択の低温低ドーズ量酸
素イオン・インプラントは、約０．０５から約５０ミリ
アンペアｃｍ−２までのビーム電流密度で、かつ約１２
０から約２４０ＫｅＶまでのエネルギーで行われる。
【００２７】低温低ドーズ量酸素イオン・インプラント
は、室温で、室温より下で、または室温近くで行われ
る。上で定義されるように、室温とは、約４Ｋから約１
５０℃までの温度を意味する。より好ましくは、低温低
ドーズ量酸素イオン・インプラントは、約−２０℃から
約１００℃までの温度で行われる。
は、室温で、室温より下で、または室温近くで行われ
る。上で定義されるように、室温とは、約４Ｋから約１
５０℃までの温度を意味する。より好ましくは、低温低
ドーズ量酸素イオン・インプラントは、約−２０℃から
約１００℃までの温度で行われる。
【００２８】本発明の１つの好ましい実施形態では、一
次酸化物シード領域は、ベース・インプラント生成シー
ド領域および上述の低温低ドーズ量インプラント・プロ
セスにより形成された領域を含む。留意されたいことで
あるが、一次シード領域の様々なインプラント領域は互
いに近接している。
次酸化物シード領域は、ベース・インプラント生成シー
ド領域および上述の低温低ドーズ量インプラント・プロ
セスにより形成された領域を含む。留意されたいことで
あるが、一次シード領域の様々なインプラント領域は互
いに近接している。
【００２９】それから、図１に示す構造は、一次酸化物
シード領域１２を第１の埋込み酸化物領域１４に変換す
ることができる第１のアニール・ステップにかけられる
（図２を参照されたい）。具体的には、第１のアニール
・ステップは、約１１００℃から約１４００℃までの温
度で、約１から約５０時間の時間にわたって行われる。
より好ましくは、第１のアニール・ステップは、約１３
００℃から約１３５０℃までの温度で、約５から約２０
時間の時間にわたって行われる。
シード領域１２を第１の埋込み酸化物領域１４に変換す
ることができる第１のアニール・ステップにかけられる
（図２を参照されたい）。具体的には、第１のアニール
・ステップは、約１１００℃から約１４００℃までの温
度で、約１から約５０時間の時間にわたって行われる。
より好ましくは、第１のアニール・ステップは、約１３
００℃から約１３５０℃までの温度で、約５から約２０
時間の時間にわたって行われる。
【００３０】一次酸化物シード領域１２を第１の酸化物
領域１４に変換する、本発明の第１のアニール・ステッ
プは、不活性ガスと混合された酸化雰囲気中で行われ
る。本発明で使用されるとき「酸化雰囲気」という用語
は、少なくとも１つの酸素含有ガスをその中に含む雰囲
気を意味する。第１のアニール・ステップで使用するこ
とができる酸素含有ガスの例示の例は、Ｏ２、ＮＯ、Ｎ
２Ｏ、空気、オゾン、またはこれらの任意の組合せを含
むが、これらに限定されない。他方で、「不活性ガス」
という用語は、Ａｒ、Ｎ２、Ｈｅ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｎｅま
たはこれらの任意の組合せを含むガスを意味する。アニ
ール雰囲気は、塩素含有ガスまたは液体を含むことがで
きる。塩素は、アニールの全てのサイクルまたはいくつ
かの選ばれたサイクルで使用することができる。塩素含
有雰囲気が使用される場合、アニール・プロセス中に不
活性ガスが使用されることはない。
領域１４に変換する、本発明の第１のアニール・ステッ
プは、不活性ガスと混合された酸化雰囲気中で行われ
る。本発明で使用されるとき「酸化雰囲気」という用語
は、少なくとも１つの酸素含有ガスをその中に含む雰囲
気を意味する。第１のアニール・ステップで使用するこ
とができる酸素含有ガスの例示の例は、Ｏ２、ＮＯ、Ｎ
２Ｏ、空気、オゾン、またはこれらの任意の組合せを含
むが、これらに限定されない。他方で、「不活性ガス」
という用語は、Ａｒ、Ｎ２、Ｈｅ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｎｅま
たはこれらの任意の組合せを含むガスを意味する。アニ
ール雰囲気は、塩素含有ガスまたは液体を含むことがで
きる。塩素は、アニールの全てのサイクルまたはいくつ
かの選ばれたサイクルで使用することができる。塩素含
有雰囲気が使用される場合、アニール・プロセス中に不
活性ガスが使用されることはない。
【００３１】本発明に従って、第１のアニールは、約
０．１から約１００％までの酸化雰囲気と約９９．９％
から約０％までの不活性ガスで構成される混合物を含む
ことができる。より具体的には、第１のアニール・ステ
ップで使用される混合物は、約１から約５０％までの酸
化雰囲気と約９９から約５０％までの不活性ガスを含
む。
０．１から約１００％までの酸化雰囲気と約９９．９％
から約０％までの不活性ガスで構成される混合物を含む
ことができる。より具体的には、第１のアニール・ステ
ップで使用される混合物は、約１から約５０％までの酸
化雰囲気と約９９から約５０％までの不活性ガスを含
む。
【００３２】第１のアニール・ステップは、一次酸化物
シード領域を含むＳｉ含有基板を目標温度まで特定のラ
ンプ温度で単に加熱することで行うことができる。また
は、様々なランプと浸漬のサイクルを使用することがで
きる。様々なランプと浸漬のサイクル中に、アニール雰
囲気の中身を変えることができる。また、第１のアニー
ル・ステップの様々なランプと浸漬のサイクル中にアニ
ール雰囲気を変えることもできる。
シード領域を含むＳｉ含有基板を目標温度まで特定のラ
ンプ温度で単に加熱することで行うことができる。また
は、様々なランプと浸漬のサイクルを使用することがで
きる。様々なランプと浸漬のサイクル中に、アニール雰
囲気の中身を変えることができる。また、第１のアニー
ル・ステップの様々なランプと浸漬のサイクル中にアニ
ール雰囲気を変えることもできる。
【００３３】図２に示す結果として得られる構造は、上
部のＳｉ含有層１０ｔ、第１の酸化物領域１４、および
下部のＳｉ含有層１０ｂを含む。様々な層の厚さは、第
１のアニール・ステップはもちろんのこと、酸素イオン
・インプラント・ステップで使用される正確な条件に依
存して変わることができる。しかし、一般に、本発明の
この時点での上部Ｓｉ含有層は、約１００から約４００
ｎｍまでの厚さを有する。ここで、約２００から約４０
０ｎｍまでの厚さがより好ましい。
部のＳｉ含有層１０ｔ、第１の酸化物領域１４、および
下部のＳｉ含有層１０ｂを含む。様々な層の厚さは、第
１のアニール・ステップはもちろんのこと、酸素イオン
・インプラント・ステップで使用される正確な条件に依
存して変わることができる。しかし、一般に、本発明の
この時点での上部Ｓｉ含有層は、約１００から約４００
ｎｍまでの厚さを有する。ここで、約２００から約４０
０ｎｍまでの厚さがより好ましい。
【００３４】上部Ｓｉ層の厚さは、層１０ｂの上にエピ
タキシャルＳｉ層（これらの図面に示さない）を成長さ
せることでさらに調整することができる。第１の酸化物
領域に関する限り、本発明のこの時点で形成されている
酸化物領域は、約３００ｎｍ以下の厚さである。ここ
で、約１００から約２５０ｎｍまでの厚さがより好まし
い。形成された下部Ｓｉ含有層の厚さは、本発明にとっ
て取るに足りないものである。
タキシャルＳｉ層（これらの図面に示さない）を成長さ
せることでさらに調整することができる。第１の酸化物
領域に関する限り、本発明のこの時点で形成されている
酸化物領域は、約３００ｎｍ以下の厚さである。ここ
で、約１００から約２５０ｎｍまでの厚さがより好まし
い。形成された下部Ｓｉ含有層の厚さは、本発明にとっ
て取るに足りないものである。
【００３５】第１のアニール・ステップに続いて、図２
に示す構造は、次に、Ｓｉ含有基板にＢＯＸ調整酸化物
シード領域１６を形成する少なくとも１つの他の酸素イ
ンプラント・ステップにかけられる。一次シード領域に
ついてそうであるように、ＢＯＸ調整シード領域は、単
一酸化物シード層（図示するような）または複数の酸化
物シード層を含むことができる。ＢＯＸ調整シード領域
は、連続的なまたはパルスのイオン・インプラント・プ
ロセスを使用して、Ｓｉ含有基板１０の表面に形成す
る。これらのイオン・インプラント・プロセスの組合せ
もまた、ここで考察する。
に示す構造は、次に、Ｓｉ含有基板にＢＯＸ調整酸化物
シード領域１６を形成する少なくとも１つの他の酸素イ
ンプラント・ステップにかけられる。一次シード領域に
ついてそうであるように、ＢＯＸ調整シード領域は、単
一酸化物シード層（図示するような）または複数の酸化
物シード層を含むことができる。ＢＯＸ調整シード領域
は、連続的なまたはパルスのイオン・インプラント・プ
ロセスを使用して、Ｓｉ含有基板１０の表面に形成す
る。これらのイオン・インプラント・プロセスの組合せ
もまた、ここで考察する。
【００３６】本発明に従って、ＢＯＸ調節シード領域
は、ベース酸素イオン・インプラント・ステップを使用
して形成することができ、このベース酸素イオン・イン
プラント・ステップは、約１０１７から約８×１０１７
ｃｍ−２までのイオン・ドーズ量で行われる。ここで、
約２×１０１７から約４×１０１７ｃｍ−２までのイ
オン・ドーズ量がより好ましい。上述のイオン・ドーズ
量に加えて、ＢＯＸ調整シード領域の形成で使用される
ベース酸素イオン・インプラント・ステップは、一般
に、０．０５から５００ｍＡｃｍ−２のビーム電流密度
で、かつ約６０から約２４０ＫｅＶまでのエネルギーで
動作するイオン・インプラント装置で行われる。ＢＯＸ
調節酸化物シード領域を形成する際に使用されるインプ
ラントは、約２００℃から約７００℃までの温度で行わ
れる。ここで、約２００℃から約６００℃までの温度が
より好ましい。ＢＯＸ調整シード領域は、第１の酸化物
領域１４の近傍に形成する。したがって、ＢＯＸ調整シ
ード領域は、第１の埋込み酸化物領域１４の上（図３に
示すように）、第１の埋込み酸化物領域の下、または第
１の埋込み酸化物領域に僅かにまたは完全に重なり合っ
て形成することができる。
は、ベース酸素イオン・インプラント・ステップを使用
して形成することができ、このベース酸素イオン・イン
プラント・ステップは、約１０１７から約８×１０１７
ｃｍ−２までのイオン・ドーズ量で行われる。ここで、
約２×１０１７から約４×１０１７ｃｍ−２までのイ
オン・ドーズ量がより好ましい。上述のイオン・ドーズ
量に加えて、ＢＯＸ調整シード領域の形成で使用される
ベース酸素イオン・インプラント・ステップは、一般
に、０．０５から５００ｍＡｃｍ−２のビーム電流密度
で、かつ約６０から約２４０ＫｅＶまでのエネルギーで
動作するイオン・インプラント装置で行われる。ＢＯＸ
調節酸化物シード領域を形成する際に使用されるインプ
ラントは、約２００℃から約７００℃までの温度で行わ
れる。ここで、約２００℃から約６００℃までの温度が
より好ましい。ＢＯＸ調整シード領域は、第１の酸化物
領域１４の近傍に形成する。したがって、ＢＯＸ調整シ
ード領域は、第１の埋込み酸化物領域１４の上（図３に
示すように）、第１の埋込み酸化物領域の下、または第
１の埋込み酸化物領域に僅かにまたは完全に重なり合っ
て形成することができる。
【００３７】ＢＯＸ調整酸化物シード領域１６が複数の
シード層で構成される場合、多層ＢＯＸ調整酸化物シー
ド領域は、最初に上述のベース酸素インプラント・ステ
ップを使用し、続いて、ベース・インプラント・ステッ
プに比べてより低温かつより低ドーズ量で行われる第２
の酸素イオン・インプラント・ステップを使用して形成
することができる。一般に、ＢＯＸ調整酸化物シード領
域を形成する際に使用される低温低ドーズ量酸素イオン
・インプラントは、約１０１３から約５×１０ １５ｃｍ
−２までのイオン・ドーズ量で行われる。ここで、約１
０１４から約４×１０１５ｃｍ−２までのイオン・ドー
ズ量がより好ましい。
シード層で構成される場合、多層ＢＯＸ調整酸化物シー
ド領域は、最初に上述のベース酸素インプラント・ステ
ップを使用し、続いて、ベース・インプラント・ステッ
プに比べてより低温かつより低ドーズ量で行われる第２
の酸素イオン・インプラント・ステップを使用して形成
することができる。一般に、ＢＯＸ調整酸化物シード領
域を形成する際に使用される低温低ドーズ量酸素イオン
・インプラントは、約１０１３から約５×１０ １５ｃｍ
−２までのイオン・ドーズ量で行われる。ここで、約１
０１４から約４×１０１５ｃｍ−２までのイオン・ドー
ズ量がより好ましい。
【００３８】上述のイオン・ドーズ量に加えて、ＢＯＸ
調整酸化物シード領域の形成で使用する低温低ドーズ量
酸素インプラントは、一般に、約０．０５から約５０ｍ
Ａｃｍ−２までのビーム電流密度で、かつ約２０から約
２５０ＫｅＶまでのエネルギーで動作するイオン装置で
行われる。より好ましくは、このイオン・インプラント
は、約０．０５から約５ｍＡｃｍ−２までのビーム電流
密度で、かつ約４０から約２１０ＫｅＶまでのエネルギ
ーで行われる。ＢＯＸ調整酸化物シード領域を形成する
際に使用される低温低ドーズ量酸素インプラント・ステ
ップは、約４Ｋから約１５０℃までの温度で行われる。
ここで、約−２０℃から約１００℃までの温度がより好
ましい。
調整酸化物シード領域の形成で使用する低温低ドーズ量
酸素インプラントは、一般に、約０．０５から約５０ｍ
Ａｃｍ−２までのビーム電流密度で、かつ約２０から約
２５０ＫｅＶまでのエネルギーで動作するイオン装置で
行われる。より好ましくは、このイオン・インプラント
は、約０．０５から約５ｍＡｃｍ−２までのビーム電流
密度で、かつ約４０から約２１０ＫｅＶまでのエネルギ
ーで行われる。ＢＯＸ調整酸化物シード領域を形成する
際に使用される低温低ドーズ量酸素インプラント・ステ
ップは、約４Ｋから約１５０℃までの温度で行われる。
ここで、約−２０℃から約１００℃までの温度がより好
ましい。
【００３９】本発明の一態様に従って、本発明で使用さ
れる全ての酸素インプラント・ステップの全組合せドー
ズ量は、５×１０１７から１．２×１０１８ｃｍ−２の
間である。ここで、６×１０１７から８×１０１７ｃｍ
−２の間の組合せドーズ量がより好ましい。
れる全ての酸素インプラント・ステップの全組合せドー
ズ量は、５×１０１７から１．２×１０１８ｃｍ−２の
間である。ここで、６×１０１７から８×１０１７ｃｍ
−２の間の組合せドーズ量がより好ましい。
【００４０】ＢＯＸ調整酸化物シード領域の形成に続い
て、図３に示す構造は、次に、第２のアニール・ステッ
プにかけられる。この第２のアニール・ステップは、Ｂ
ＯＸ調整酸化物領域１６および第１の酸化物領域１４を
連続的で一様な第２の埋込み酸化物領域１８に変換する
ことができる。具体的には、第１のアニール・ステップ
と同じまたは異なる酸化雰囲気と条件を使用して行うこ
とができる第２のアニール・ステップは、約１１００℃
から約１４００℃までの温度で、約１から約５０時間の
時間にわたって行われる。より好ましくは、第２のアニ
ール・ステップは、約１３００℃から約１３５０℃まで
の温度で約５から約２０時間の時間にわたって行われ
る。
て、図３に示す構造は、次に、第２のアニール・ステッ
プにかけられる。この第２のアニール・ステップは、Ｂ
ＯＸ調整酸化物領域１６および第１の酸化物領域１４を
連続的で一様な第２の埋込み酸化物領域１８に変換する
ことができる。具体的には、第１のアニール・ステップ
と同じまたは異なる酸化雰囲気と条件を使用して行うこ
とができる第２のアニール・ステップは、約１１００℃
から約１４００℃までの温度で、約１から約５０時間の
時間にわたって行われる。より好ましくは、第２のアニ
ール・ステップは、約１３００℃から約１３５０℃まで
の温度で約５から約２０時間の時間にわたって行われ
る。
【００４１】本発明の第２のアニール・ステップは、ま
た不活性ガスと混合された酸化雰囲気中で行われる。
「酸化雰囲気」および「不活性ガス」という用語は、上
で特定された意味を有する。本発明に従って、第２のア
ニール・ステップは、約０．１から約１００％の酸化雰
囲気および約０．１から約９９．９％の不活性ガスで構
成される混合物を含む雰囲気中で行われる。より具体的
には、第２のアニール・ステップで使用される混合物
は、約１から約５０％の酸化雰囲気および約９９から約
５０％の不活性ガスを含む。アニール雰囲気は、塩素含
有ガスまたは液体を含むことができる。塩素は、アニー
ルの全てのサイクル、またはいくつかの選ばれたサイク
ルで使用することができる。第２のアニール・ステップ
は、第１の酸化物領域１４およびＢＯＸ調整酸化物シー
ド領域１６を含むＳｉ含有基板を、目標温度まで特定の
ランプ温度で単に加熱するだけで行うことができる。ま
たは、様々なランプと浸漬のサイクルを使用することが
できる。様々なランプと浸漬のサイクル中に、アニール
雰囲気の中身を変えることができる。また、第１のアニ
ール・ステップの様々なランプと浸漬のサイクル中にア
ニール雰囲気を変えることができる。
た不活性ガスと混合された酸化雰囲気中で行われる。
「酸化雰囲気」および「不活性ガス」という用語は、上
で特定された意味を有する。本発明に従って、第２のア
ニール・ステップは、約０．１から約１００％の酸化雰
囲気および約０．１から約９９．９％の不活性ガスで構
成される混合物を含む雰囲気中で行われる。より具体的
には、第２のアニール・ステップで使用される混合物
は、約１から約５０％の酸化雰囲気および約９９から約
５０％の不活性ガスを含む。アニール雰囲気は、塩素含
有ガスまたは液体を含むことができる。塩素は、アニー
ルの全てのサイクル、またはいくつかの選ばれたサイク
ルで使用することができる。第２のアニール・ステップ
は、第１の酸化物領域１４およびＢＯＸ調整酸化物シー
ド領域１６を含むＳｉ含有基板を、目標温度まで特定の
ランプ温度で単に加熱するだけで行うことができる。ま
たは、様々なランプと浸漬のサイクルを使用することが
できる。様々なランプと浸漬のサイクル中に、アニール
雰囲気の中身を変えることができる。また、第１のアニ
ール・ステップの様々なランプと浸漬のサイクル中にア
ニール雰囲気を変えることができる。
【００４２】図４に示す結果として得られる構造は、上
部Ｓｉ含有層１０ｔ、第２の埋込み酸化物領域１８、お
よび下部Ｓｉ含有層１０ｂを含む。様々な層の厚さは、
第２のアニール・ステップはもちろんのこと、ＢＯＸ調
整酸化物シード領域の形成で使用されるまさにその条件
に依存して変わるかもしれない。しかし、一般に、本発
明のこの時点での上部Ｓｉ含有層は、約１０から約２０
０ｎｍまでの厚さを有する。ここで、約２０から約１５
０ｎｍの厚さがより好ましい。このＳｉの厚さは、予め
存在するＳＯＩ層の上にエピ−Ｓｉ層を成長することで
さらに調整することができる。
部Ｓｉ含有層１０ｔ、第２の埋込み酸化物領域１８、お
よび下部Ｓｉ含有層１０ｂを含む。様々な層の厚さは、
第２のアニール・ステップはもちろんのこと、ＢＯＸ調
整酸化物シード領域の形成で使用されるまさにその条件
に依存して変わるかもしれない。しかし、一般に、本発
明のこの時点での上部Ｓｉ含有層は、約１０から約２０
０ｎｍまでの厚さを有する。ここで、約２０から約１５
０ｎｍの厚さがより好ましい。このＳｉの厚さは、予め
存在するＳＯＩ層の上にエピ−Ｓｉ層を成長することで
さらに調整することができる。
【００４３】第２の埋込み酸化物領域１８に関する限
り、本発明のこの時点で形成されている酸化物領域は、
約３００ｎｍより少ない厚さを有する。ここで、第２の
酸化物領域が第１の酸化物領域よりも厚いという条件
で、約１００から約２５０ｎｍまでの厚さがより好まし
い。形成された下部Ｓｉ含有層の厚さは、本発明にとっ
て取るに足りないことである。
り、本発明のこの時点で形成されている酸化物領域は、
約３００ｎｍより少ない厚さを有する。ここで、第２の
酸化物領域が第１の酸化物領域よりも厚いという条件
で、約１００から約２５０ｎｍまでの厚さがより好まし
い。形成された下部Ｓｉ含有層の厚さは、本発明にとっ
て取るに足りないことである。
【００４４】以上のことをまとめてみると、本発明は、
連続的で、かつ約３００ｎｍ以下の厚さを有する埋込み
酸化物層を含んだ高品質ＳＯＩ基板材料を製造する方法
を提供する。さらに、このＳＯＩ基板材料は、上で定義
したような高品質な電気特性を有する。さらに、本発明
方法を使用して形成されるＳＯＩ基板材料は、Ｓｉをほ
とんどまたは実質的に全く含まない連続的で一様なＢＯ
Ｘ領域を有する。「連続的」という用語は、この出願全
体を通して、酸化されない半導体材料の領域で分割され
ていない層から成る領域を意味するものとして使用され
る。
連続的で、かつ約３００ｎｍ以下の厚さを有する埋込み
酸化物層を含んだ高品質ＳＯＩ基板材料を製造する方法
を提供する。さらに、このＳＯＩ基板材料は、上で定義
したような高品質な電気特性を有する。さらに、本発明
方法を使用して形成されるＳＯＩ基板材料は、Ｓｉをほ
とんどまたは実質的に全く含まない連続的で一様なＢＯ
Ｘ領域を有する。「連続的」という用語は、この出願全
体を通して、酸化されない半導体材料の領域で分割され
ていない層から成る領域を意味するものとして使用され
る。
【００４５】本発明の１つの随意選択的であるが非常に
好ましい実施形態を図５および６に示す。この随意選択
の実施形態では、Ｓｉ層すなわち層２０が、少なくとも
一次酸化物シード領域１２（図５を参照されたい）また
はＢＯＸ調整酸化物シード領域１６（図６を参照された
い）あるいはその両方を含むＳｉ含有基板の上に形成さ
れる。本発明に従って、このＳｉ層としては、アモルフ
ァスＳｉ、多結晶Ｓｉ（すなわち、ポリＳｉ）、単結晶
エピタキシャルＳｉ（すなわち、エピ−Ｓｉ）およびこ
れらの組合せおよび多層などがある。
好ましい実施形態を図５および６に示す。この随意選択
の実施形態では、Ｓｉ層すなわち層２０が、少なくとも
一次酸化物シード領域１２（図５を参照されたい）また
はＢＯＸ調整酸化物シード領域１６（図６を参照された
い）あるいはその両方を含むＳｉ含有基板の上に形成さ
れる。本発明に従って、このＳｉ層としては、アモルフ
ァスＳｉ、多結晶Ｓｉ（すなわち、ポリＳｉ）、単結晶
エピタキシャルＳｉ（すなわち、エピ−Ｓｉ）およびこ
れらの組合せおよび多層などがある。
【００４６】このＳｉ層は、当業者によく知られている
従来の堆積プロセスを使用してＳｉ含有基板の表面に形
成される。例えば、Ｓｉ層２０は、化学気相成長法（Ｃ
ＶＤ）、プラズマ増速化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）、
低圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ）、スパッタリング、
蒸着および化学溶液堆積で形成される。もしくは、この
Ｓｉ層は、従来のエピタキシャル成長法を使用して形成
することができる。
従来の堆積プロセスを使用してＳｉ含有基板の表面に形
成される。例えば、Ｓｉ層２０は、化学気相成長法（Ｃ
ＶＤ）、プラズマ増速化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）、
低圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ）、スパッタリング、
蒸着および化学溶液堆積で形成される。もしくは、この
Ｓｉ層は、従来のエピタキシャル成長法を使用して形成
することができる。
【００４７】Ｓｉ含有基板の上に形成されるＳｉ層の厚
さは、上述の特性を有するＢＯＸ領域の形成を達成する
ために必要な要求厚さに依存して変化することができ
る。一般に、本発明では、Ｓｉ層２０は、約１から約１
０，０００Åまでの厚さを有する。ここで、約５００か
ら約３０００Åまでの厚さがより好ましい。Ｓｉ含有基
板の表面にＳｉ層を形成した後で、この構造は、第１か
第２かいずれかの酸化物領域を含む構造を形成する上述
のアニール・ステップの１つにかけられる。第１のイン
プラント・ステップの後であるがＢＯＸ調整シード領域
の前に、同じシリコン含有堆積を使用して、望ましい最
終ＳＯＩ厚さを達成することができる。
さは、上述の特性を有するＢＯＸ領域の形成を達成する
ために必要な要求厚さに依存して変化することができ
る。一般に、本発明では、Ｓｉ層２０は、約１から約１
０，０００Åまでの厚さを有する。ここで、約５００か
ら約３０００Åまでの厚さがより好ましい。Ｓｉ含有基
板の表面にＳｉ層を形成した後で、この構造は、第１か
第２かいずれかの酸化物領域を含む構造を形成する上述
のアニール・ステップの１つにかけられる。第１のイン
プラント・ステップの後であるがＢＯＸ調整シード領域
の前に、同じシリコン含有堆積を使用して、望ましい最
終ＳＯＩ厚さを達成することができる。
【００４８】例えば図１〜４に示すようにＳｉ含有基板
内の連続的なＢＯＸ領域の形成に加えて、本発明はま
た、Ｓｉ含有基板の表面内に個別の分離されたＢＯＸ領
域を形成する場合でも機能する。個別分離ＢＯＸを含む
ＳＯＩ基板の一実施形態を、例えば、図７〜１０に示
す。
内の連続的なＢＯＸ領域の形成に加えて、本発明はま
た、Ｓｉ含有基板の表面内に個別の分離されたＢＯＸ領
域を形成する場合でも機能する。個別分離ＢＯＸを含む
ＳＯＩ基板の一実施形態を、例えば、図７〜１０に示
す。
【００４９】図７に示す構造は、パターン形成されたマ
スク２２が表面に形成されているＳｉ含有基板１０を含
む。このパターン形成されたマスクは、酸化膜、室化
膜、酸室化膜またはこれらの多層のような誘電体材料で
構成される。パターン形成されたマスクは、化学気相成
長法（ＣＶＤ）、プラズマ支援ＣＶＤ、スパッタリン
グ、蒸着、または化学溶液堆積のような従来の堆積プロ
セスを使用して、Ｓｉ含有基板の表面に誘電体材料の層
を堆積することで形成される。もしくは、誘電体材料
は、熱酸化、室化、または酸室化のプロセスで形成する
ことができる。誘電体材料形成の後で、この誘電体材料
をパターン形成する際に、従来のリソグラフィおよびエ
ッチングが使用される。留意されたいことであるが、パ
ターン形成されたマスクは、Ｓｉ含有基板の表面を露出
させる少なくとも１つの開口２４を含む。
スク２２が表面に形成されているＳｉ含有基板１０を含
む。このパターン形成されたマスクは、酸化膜、室化
膜、酸室化膜またはこれらの多層のような誘電体材料で
構成される。パターン形成されたマスクは、化学気相成
長法（ＣＶＤ）、プラズマ支援ＣＶＤ、スパッタリン
グ、蒸着、または化学溶液堆積のような従来の堆積プロ
セスを使用して、Ｓｉ含有基板の表面に誘電体材料の層
を堆積することで形成される。もしくは、誘電体材料
は、熱酸化、室化、または酸室化のプロセスで形成する
ことができる。誘電体材料形成の後で、この誘電体材料
をパターン形成する際に、従来のリソグラフィおよびエ
ッチングが使用される。留意されたいことであるが、パ
ターン形成されたマスクは、Ｓｉ含有基板の表面を露出
させる少なくとも１つの開口２４を含む。
【００５０】次に、また図８に示すように、上述の酸素
イオン・インプラント・プロセスの１つを使用して、パ
ターン形成されたマスクにおけるこの少なくとも１つの
開口を通してイオンをインプラントすることで、少なく
とも１つの個別の一次酸化物シード領域１２を基板１０
中に形成する。
イオン・インプラント・プロセスの１つを使用して、パ
ターン形成されたマスクにおけるこの少なくとも１つの
開口を通してイオンをインプラントすることで、少なく
とも１つの個別の一次酸化物シード領域１２を基板１０
中に形成する。
【００５１】一次酸化物シード領域１２の形成の後で、
第１のアニール・ステップの前のＳｉ含有基板の露出表
面に、Ｓｉ層２０（図示しない）を任意に形成すること
ができる。誘電体マスクは、Ｓｉ層２０の堆積または成
長の前に取り除くことができる。留意されたいことであ
るが、Ｓｉ層は随意選択であるが、本発明のいくつかの
実施形態では、どちらかといえばＳｉ層は好ましい。
第１のアニール・ステップの前のＳｉ含有基板の露出表
面に、Ｓｉ層２０（図示しない）を任意に形成すること
ができる。誘電体マスクは、Ｓｉ層２０の堆積または成
長の前に取り除くことができる。留意されたいことであ
るが、Ｓｉ層は随意選択であるが、本発明のいくつかの
実施形態では、どちらかといえばＳｉ層は好ましい。
【００５２】随意選択のＳｉ層２０を含むかもしれない
図８に示す構造は、次に、上述の第１のアニール・ステ
ップにかけられ、このステップで、図９に示す構造が形
成されることになる。具体的には、図９は、個別の第１
の埋込み酸化物領域１４を含み、この埋込み酸化物領域
１４は、下部Ｓｉ含有層１０ｂから上部Ｓｉ含有層１０
ｔを電気的に分離する。いくつかの例では、層１０ｔの
上面は、誘電体マスクを含む隣接表面よりも低いかもし
れない。留意されたいことであるが、図面の点線は、Ｓ
ｉ含有基板中に形成されたＳＯＩ領域を表す。他の実施
形態では、一次インプラントの後であるが第１のアニー
ルの前に、誘電体マスクは取り除かれる（図１２を参照
されたい）。
図８に示す構造は、次に、上述の第１のアニール・ステ
ップにかけられ、このステップで、図９に示す構造が形
成されることになる。具体的には、図９は、個別の第１
の埋込み酸化物領域１４を含み、この埋込み酸化物領域
１４は、下部Ｓｉ含有層１０ｂから上部Ｓｉ含有層１０
ｔを電気的に分離する。いくつかの例では、層１０ｔの
上面は、誘電体マスクを含む隣接表面よりも低いかもし
れない。留意されたいことであるが、図面の点線は、Ｓ
ｉ含有基板中に形成されたＳＯＩ領域を表す。他の実施
形態では、一次インプラントの後であるが第１のアニー
ルの前に、誘電体マスクは取り除かれる（図１２を参照
されたい）。
【００５３】次に、また、図１０に示すように、パター
ン形成されたマスクをインプラント・マスクとして使用
して、ＢＯＸ調整シード領域１６が基板中に形成され
る。ＢＯＸ調整シード領域の形成の後で、随意選択のＳ
ｉ層２０（図示しない）を形成することができ、その後
で、随意選択のＳｉ層の有るまたは無い構造は、図１１
に示す構造を形成する第２のアニール・ステップにかけ
られる。第２のアニール・ステップに続いて、当業者に
はよく知られている従来の剥離プロセスを使用して、そ
の構造からパターン形成されたマスクを取り除く。層１
０ｔの表面は、誘電体マスクを含む隣接表面よりも低い
かもしれない。
ン形成されたマスクをインプラント・マスクとして使用
して、ＢＯＸ調整シード領域１６が基板中に形成され
る。ＢＯＸ調整シード領域の形成の後で、随意選択のＳ
ｉ層２０（図示しない）を形成することができ、その後
で、随意選択のＳｉ層の有るまたは無い構造は、図１１
に示す構造を形成する第２のアニール・ステップにかけ
られる。第２のアニール・ステップに続いて、当業者に
はよく知られている従来の剥離プロセスを使用して、そ
の構造からパターン形成されたマスクを取り除く。層１
０ｔの表面は、誘電体マスクを含む隣接表面よりも低い
かもしれない。
【００５４】本発明のいくつかの実施形態ではパターン
形成されたマスクは第１のアニールの前に取り除かれ、
また、他の実施形態ではパターン形成されたマスクは第
１のアニール・ステップの後であるが、図１２、１３、
１４、および１５にそれぞれ示すようなＢＯＸ調整シー
ド領域の形成の前に、パターン形成されたマスクは取り
除かれる。
形成されたマスクは第１のアニールの前に取り除かれ、
また、他の実施形態ではパターン形成されたマスクは第
１のアニール・ステップの後であるが、図１２、１３、
１４、および１５にそれぞれ示すようなＢＯＸ調整シー
ド領域の形成の前に、パターン形成されたマスクは取り
除かれる。
【００５５】また、留意すべきことであるが、本発明の
アニール中に、Ｓｉ含有基板の表面に、表面酸化物が生
じる。表面酸化物は、Ｓｉと比較して酸化物除去に対し
て高い選択性を有する化学ウェット・エッチ・プロセス
を使用して、一般にアニール後に除去されるので、表面
酸化膜は図面に示さない。
アニール中に、Ｓｉ含有基板の表面に、表面酸化物が生
じる。表面酸化物は、Ｓｉと比較して酸化物除去に対し
て高い選択性を有する化学ウェット・エッチ・プロセス
を使用して、一般にアニール後に除去されるので、表面
酸化膜は図面に示さない。
【００５６】次の実施例は、本発明方法を使用して達成
できる有利点のいくつかを例示するために示される。
できる有利点のいくつかを例示するために示される。
【００５７】実施例１
この実施例では、本発明の方法に従って、約１８７ｎｍ
の埋込み酸化物厚さを有するＳＯＩ基板を作製した。具
体的には、ＳＯＩ基板は次のように作製した。様々なＳ
ｉウェーハに対して、１８５ＫｅＶ、５７０℃で、約４
×１０１７ｃｍ −２の第１の酸素イオン・ドーズ量を使
用する第１の酸素イオン・インプラント・ステップを使
用した。第１の酸素イオン・インプラント・ステップに
続いて、第２の酸素イオン・インプラントを、室温で、
約２×１０１５ｃｍ−２のイオン・ドーズ量で行った。
の埋込み酸化物厚さを有するＳＯＩ基板を作製した。具
体的には、ＳＯＩ基板は次のように作製した。様々なＳ
ｉウェーハに対して、１８５ＫｅＶ、５７０℃で、約４
×１０１７ｃｍ −２の第１の酸素イオン・ドーズ量を使
用する第１の酸素イオン・インプラント・ステップを使
用した。第１の酸素イオン・インプラント・ステップに
続いて、第２の酸素イオン・インプラントを、室温で、
約２×１０１５ｃｍ−２のイオン・ドーズ量で行った。
【００５８】いくつかの実施形態（また、比較のため
に）では、この室温酸素インプラント・ステップは省略
した。それから、このＳｉウェーハを１３２０℃で６時
間アニールした。その後で、約５×１０１７ｃｍ−２の
酸素イオン・ドーズ量を使用する第３の酸素インプラン
トを使用した。そして、次に、１３２０℃で６時間か１
３３５℃で１２時間かいずれかで、サンプルの２度目の
アニールを行った。これによって、約１８７ｎｍのＢＯ
Ｘ厚さが生成された。
に）では、この室温酸素インプラント・ステップは省略
した。それから、このＳｉウェーハを１３２０℃で６時
間アニールした。その後で、約５×１０１７ｃｍ−２の
酸素イオン・ドーズ量を使用する第３の酸素インプラン
トを使用した。そして、次に、１３２０℃で６時間か１
３３５℃で１２時間かいずれかで、サンプルの２度目の
アニールを行った。これによって、約１８７ｎｍのＢＯ
Ｘ厚さが生成された。
【００５９】ＢＯＸ領域の電気的測定で、室温酸素イオ
ン・インプラント・ステップにかけなかったＳｉウェー
ハについて、高い電流漏れを伴った約７．２×１０６ボ
ルト／ｃｍのブレークダウン電界が示された。室温イオ
ン・インプラント・ステップのある場合、ブレークダウ
ン電圧は８．８×１０６ボルト／ｃｍに上昇した。しか
し、より重要なことには、本発明方法に供されたウェー
ハは、ブレークダウン前に非常に小さな電流漏れを示し
た。
ン・インプラント・ステップにかけなかったＳｉウェー
ハについて、高い電流漏れを伴った約７．２×１０６ボ
ルト／ｃｍのブレークダウン電界が示された。室温イオ
ン・インプラント・ステップのある場合、ブレークダウ
ン電圧は８．８×１０６ボルト／ｃｍに上昇した。しか
し、より重要なことには、本発明方法に供されたウェー
ハは、ブレークダウン前に非常に小さな電流漏れを示し
た。
【００６０】実施例２
この実施例では、本発明の方法に従って、約１６０ｎｍ
の埋込み酸化物厚さを有するＳＯＩ基板を作製した。具
体的には、次のようにして、ＳＯＩ基板を作製した。様
々なＳｉウェーハに対して、１８５ＫｅＶ、５７０℃
で、約２×１０１ ７ｃｍ−２の第１の酸素イオン・ドー
ズ量を使用する第１の酸素イオン・インプラント・ステ
ップを使用した。第１の酸素イオン・インプラント・ス
テップに続いて、第２の酸素イオン・インプラントを、
室温で、約２×１０１５ｃｍ−２のイオン・ドーズ量で
行った。
の埋込み酸化物厚さを有するＳＯＩ基板を作製した。具
体的には、次のようにして、ＳＯＩ基板を作製した。様
々なＳｉウェーハに対して、１８５ＫｅＶ、５７０℃
で、約２×１０１ ７ｃｍ−２の第１の酸素イオン・ドー
ズ量を使用する第１の酸素イオン・インプラント・ステ
ップを使用した。第１の酸素イオン・インプラント・ス
テップに続いて、第２の酸素イオン・インプラントを、
室温で、約２×１０１５ｃｍ−２のイオン・ドーズ量で
行った。
【００６１】このＳｉウェーハは、次に、１３２０℃で
６時間アニールした。その後で、約５×１０１７ｃｍ
−２の酸素イオン・ドーズ量を使用する第３の酸素イン
プラントを使用し、さらにそれから、サンプルは、１３
２０℃で６時間か、または１３３５℃で１２時間かいず
れかで、２度目のアニールを行った。これによって、約
１６０ｎｍのＢＯＸ厚さが生成された。
６時間アニールした。その後で、約５×１０１７ｃｍ
−２の酸素イオン・ドーズ量を使用する第３の酸素イン
プラントを使用し、さらにそれから、サンプルは、１３
２０℃で６時間か、または１３３５℃で１２時間かいず
れかで、２度目のアニールを行った。これによって、約
１６０ｎｍのＢＯＸ厚さが生成された。
【００６２】このＢＯＸの電気的測定で、より低い温度
と時間でアニールしたサンプルについて、高密度の電気
的な「ピンホール」を伴った（測定した５０個のデバイ
スのうち１１個の短絡）、約１．３〜４．４×１０６ボ
ルト／ｃｍのブレークダウン電界が示された。より高い
アニール温度と時間では、ブレークダウン電界は３．８
〜４．８×１０６ボルト／ｃｍに向上し、非常に低密度
のピンホールであった（測定した５０デバイスのうち１
個の短絡）。
と時間でアニールしたサンプルについて、高密度の電気
的な「ピンホール」を伴った（測定した５０個のデバイ
スのうち１１個の短絡）、約１．３〜４．４×１０６ボ
ルト／ｃｍのブレークダウン電界が示された。より高い
アニール温度と時間では、ブレークダウン電界は３．８
〜４．８×１０６ボルト／ｃｍに向上し、非常に低密度
のピンホールであった（測定した５０デバイスのうち１
個の短絡）。
【００６３】本発明は、その好ましい実施形態に関して
特に示し説明したが、当業者は理解するであろうが、行
われる形および細部における前述の変化および他の変化
は、本発明の精神および範囲を逸脱することなしに行わ
れる。したがって、本発明は、説明し図示したまさにそ
の形および細部に限定されることなく、本発明の精神お
よび範囲内に含まれる意図である。
特に示し説明したが、当業者は理解するであろうが、行
われる形および細部における前述の変化および他の変化
は、本発明の精神および範囲を逸脱することなしに行わ
れる。したがって、本発明は、説明し図示したまさにそ
の形および細部に限定されることなく、本発明の精神お
よび範囲内に含まれる意図である。
【００６４】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
の事項を開示する。
【００６５】（１）シリコン・オン・インシュレータ
（ＳＯＩ）基板を形成する方法であって、酸化物の析出
物と混合された損傷クラスタを少なくとも含んだ一次酸
化物シード領域を、Ｓｉ含有基板中に形成するステップ
と、前記一次酸化物シード領域を含む前記Ｓｉ含有基板
を第１のアニール・ステップにかけて、前記一次酸化物
シード領域を第１の埋込み酸化物領域に変換するステッ
プと、前記第１の埋込み酸化物領域に近接した前記Ｓｉ
含有基板中に、ＢＯＸ調整酸化物シード領域を形成する
ステップと、前記Ｓｉ含有基板を第２のアニール・ステ
ップにかけて、前記ＢＯＸ調整酸化物シード領域および
前記第１の埋込み酸化物領域を第２の埋込み酸化物領域
に変換するステップとを含み、前記第２の埋込み酸化物
領域が前記第１の埋込み酸化物領域に比べて、より厚
く、かつ向上した品質であるＳＯＩ基板を形成する方
法。 （２）前記一次酸化物シード領域が、少なくとも１つの
酸素イオン・インプラント・プロセスを使用して形成さ
れる、上記（１）に記載の方法。 （３）前記少なくとも１つの酸素イオン・インプラント
・プロセスが、ベース酸素イオン・インプラント・プロ
セスを含む、上記（２）に記載の方法。 （４）前記ベース酸素イオン・インプラント・プロセス
が、１０１７から８×１０１７ｃｍ−２までのイオン・
ドーズ量および１２０から４００ＫｅＶまでのエネルギ
ーを使用し、２００℃から７００℃までの温度で行われ
る、上記（３）に記載の方法。 （５）低温低ドーズ量酸素イオン・インプラント・プロ
セスをさらに含む、上記（３）に記載の方法。 （６）前記低温低ドーズ量酸素イオン・インプラント・
プロセスが、１０１３から５×１０１５ｃｍ−２までの
イオン・ドーズ量および１２０から４００ＫｅＶまでの
エネルギーを使用し、４Ｋから１５０℃までの温度で行
われる、上記（５）に記載の方法。 （７）前記第１のアニール・ステップが、不活性ガスま
たは塩素含有雰囲気と混合された酸化雰囲気中で行われ
る、上記（１）に記載の方法。 （８）前記酸化雰囲気が、Ｏ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、空気、
オゾン、およびこれらの混合物から成るグループから選
ばれた少なくとも１つの酸素含有ガスを含む、上記
（７）に記載の方法。 （９）前記第１のアニール・ステップが、０．１から１
００％までの酸化雰囲気および９９．９から０％までの
不活性ガスを含んだ混合物を含む、上記（１）に記載の
方法。 （１０）前記ＢＯＸ調整シード領域が、少なくとも１つ
の酸素イオン・インプラント・プロセスを使用して形成
される、上記（１）に記載の方法。 （１１）前記少なくとも１つの酸素イオン・インプラン
ト・プロセスが、ベース酸素イオン・インプラント・プ
ロセスを含む、上記（１０）に記載の方法。 （１２）前記ベース酸素イオン・インプラント・プロセ
スが、１０１７から８×１０１７ｃｍ−２までのイオン
・ドーズ量および１２０から４００ＫｅＶまでのエネル
ギーを使用し、２００℃から７００℃までの温度で行わ
れる、上記（１１）に記載の方法。 （１３）低温低ドーズ量酸素イオン・インプラント・プ
ロセスをさらに含む、上記（１１）に記載の方法。 （１４）前記低温低ドーズ量酸素イオン・インプラント
・プロセスが、１０１３から５×１０１５ｃｍ−２まで
のイオン・ドーズ量および１２０から４００ＫｅＶまで
のエネルギーを使用し、４Ｋから１５０℃までの温度で
行われる、上記（１３）に記載の方法。 （１５）前記第２のアニール・ステップが、不活性ガス
または塩素含有雰囲気と混合された酸化雰囲気中で行わ
れる、上記（１）に記載の方法。 （１６）前記酸化雰囲気が、Ｏ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、空
気、オゾン、およびこれらの混合物から成るグループか
ら選ばれた少なくとも１つの酸素含有ガスを含む、上記
（１５）に記載の方法。 （１７）前記第２のアニール・ステップが、０．１から
１００％までの酸化雰囲気および９９．９から０％まで
の不活性ガスを含んだ混合物を含む、上記（１）に記載
の方法。 （１８）前記一次酸化物シード領域の形成の前または後
に、前記Ｓｉ含有基板上にパターン形成されたマスクを
形成することをさらに含む、上記（１）に記載の方法。 （１９）高品質シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯ
Ｉ）基板を形成する方法であって、１０１７から８×１
０１７ｃｍ−２までのイオン・ドーズ量で、かつ２００
℃から７００℃までの温度で、Ｓｉ含有基板中に第１の
酸素イオン・インプラントを行うステップと、１０１３
から５×１０１５ｃｍ−２までのイオン・ドーズ量で、
かつ４Ｋから１５０℃までの温度で、前記Ｓｉ含有基板
に対して第２の酸素イオン・インプラントを行うステッ
プと、前記Ｓｉ含有基板を第１のアニール・ステップに
かけるステップと、１０１７から８×１０１７ｃｍ−２
までのイオン・ドーズ量で、かつ２００℃から７００℃
までの温度で、第３の酸素イオン・インプラントを行う
ステップと、前記Ｓｉ含有基板を第２のアニール・ステ
ップにかけるステップとを含むＳＯＩ基板を形成する方
法。 （２０）前記の組み合わされた酸素インプラントが、５
×１０１７から１．２×１０１８ｃｍ−２の間の全酸素
ドーズ量を有する、上記（１９）に記載の方法。
（ＳＯＩ）基板を形成する方法であって、酸化物の析出
物と混合された損傷クラスタを少なくとも含んだ一次酸
化物シード領域を、Ｓｉ含有基板中に形成するステップ
と、前記一次酸化物シード領域を含む前記Ｓｉ含有基板
を第１のアニール・ステップにかけて、前記一次酸化物
シード領域を第１の埋込み酸化物領域に変換するステッ
プと、前記第１の埋込み酸化物領域に近接した前記Ｓｉ
含有基板中に、ＢＯＸ調整酸化物シード領域を形成する
ステップと、前記Ｓｉ含有基板を第２のアニール・ステ
ップにかけて、前記ＢＯＸ調整酸化物シード領域および
前記第１の埋込み酸化物領域を第２の埋込み酸化物領域
に変換するステップとを含み、前記第２の埋込み酸化物
領域が前記第１の埋込み酸化物領域に比べて、より厚
く、かつ向上した品質であるＳＯＩ基板を形成する方
法。 （２）前記一次酸化物シード領域が、少なくとも１つの
酸素イオン・インプラント・プロセスを使用して形成さ
れる、上記（１）に記載の方法。 （３）前記少なくとも１つの酸素イオン・インプラント
・プロセスが、ベース酸素イオン・インプラント・プロ
セスを含む、上記（２）に記載の方法。 （４）前記ベース酸素イオン・インプラント・プロセス
が、１０１７から８×１０１７ｃｍ−２までのイオン・
ドーズ量および１２０から４００ＫｅＶまでのエネルギ
ーを使用し、２００℃から７００℃までの温度で行われ
る、上記（３）に記載の方法。 （５）低温低ドーズ量酸素イオン・インプラント・プロ
セスをさらに含む、上記（３）に記載の方法。 （６）前記低温低ドーズ量酸素イオン・インプラント・
プロセスが、１０１３から５×１０１５ｃｍ−２までの
イオン・ドーズ量および１２０から４００ＫｅＶまでの
エネルギーを使用し、４Ｋから１５０℃までの温度で行
われる、上記（５）に記載の方法。 （７）前記第１のアニール・ステップが、不活性ガスま
たは塩素含有雰囲気と混合された酸化雰囲気中で行われ
る、上記（１）に記載の方法。 （８）前記酸化雰囲気が、Ｏ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、空気、
オゾン、およびこれらの混合物から成るグループから選
ばれた少なくとも１つの酸素含有ガスを含む、上記
（７）に記載の方法。 （９）前記第１のアニール・ステップが、０．１から１
００％までの酸化雰囲気および９９．９から０％までの
不活性ガスを含んだ混合物を含む、上記（１）に記載の
方法。 （１０）前記ＢＯＸ調整シード領域が、少なくとも１つ
の酸素イオン・インプラント・プロセスを使用して形成
される、上記（１）に記載の方法。 （１１）前記少なくとも１つの酸素イオン・インプラン
ト・プロセスが、ベース酸素イオン・インプラント・プ
ロセスを含む、上記（１０）に記載の方法。 （１２）前記ベース酸素イオン・インプラント・プロセ
スが、１０１７から８×１０１７ｃｍ−２までのイオン
・ドーズ量および１２０から４００ＫｅＶまでのエネル
ギーを使用し、２００℃から７００℃までの温度で行わ
れる、上記（１１）に記載の方法。 （１３）低温低ドーズ量酸素イオン・インプラント・プ
ロセスをさらに含む、上記（１１）に記載の方法。 （１４）前記低温低ドーズ量酸素イオン・インプラント
・プロセスが、１０１３から５×１０１５ｃｍ−２まで
のイオン・ドーズ量および１２０から４００ＫｅＶまで
のエネルギーを使用し、４Ｋから１５０℃までの温度で
行われる、上記（１３）に記載の方法。 （１５）前記第２のアニール・ステップが、不活性ガス
または塩素含有雰囲気と混合された酸化雰囲気中で行わ
れる、上記（１）に記載の方法。 （１６）前記酸化雰囲気が、Ｏ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、空
気、オゾン、およびこれらの混合物から成るグループか
ら選ばれた少なくとも１つの酸素含有ガスを含む、上記
（１５）に記載の方法。 （１７）前記第２のアニール・ステップが、０．１から
１００％までの酸化雰囲気および９９．９から０％まで
の不活性ガスを含んだ混合物を含む、上記（１）に記載
の方法。 （１８）前記一次酸化物シード領域の形成の前または後
に、前記Ｓｉ含有基板上にパターン形成されたマスクを
形成することをさらに含む、上記（１）に記載の方法。 （１９）高品質シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯ
Ｉ）基板を形成する方法であって、１０１７から８×１
０１７ｃｍ−２までのイオン・ドーズ量で、かつ２００
℃から７００℃までの温度で、Ｓｉ含有基板中に第１の
酸素イオン・インプラントを行うステップと、１０１３
から５×１０１５ｃｍ−２までのイオン・ドーズ量で、
かつ４Ｋから１５０℃までの温度で、前記Ｓｉ含有基板
に対して第２の酸素イオン・インプラントを行うステッ
プと、前記Ｓｉ含有基板を第１のアニール・ステップに
かけるステップと、１０１７から８×１０１７ｃｍ−２
までのイオン・ドーズ量で、かつ２００℃から７００℃
までの温度で、第３の酸素イオン・インプラントを行う
ステップと、前記Ｓｉ含有基板を第２のアニール・ステ
ップにかけるステップとを含むＳＯＩ基板を形成する方
法。 （２０）前記の組み合わされた酸素インプラントが、５
×１０１７から１．２×１０１８ｃｍ−２の間の全酸素
ドーズ量を有する、上記（１９）に記載の方法。
【図１】本発明の方法で使用される基本的な処理ステッ
プを示す（断面図による）実体図である。
プを示す（断面図による）実体図である。
【図２】本発明の方法で使用される基本的な処理ステッ
プを示す（断面図による）実体図である。
プを示す（断面図による）実体図である。
【図３】本発明の方法で使用される基本的な処理ステッ
プを示す（断面図による）実体図である。
プを示す（断面図による）実体図である。
【図４】本発明の方法で使用される基本的な処理ステッ
プを示す（断面図による）実体図である。
プを示す（断面図による）実体図である。
【図５】随意選択のＳｉ層が使用される本発明の他の実
施形態を示す（断面図による）実体図である。
施形態を示す（断面図による）実体図である。
【図６】随意選択のＳｉ層が使用される本発明の他の実
施形態を示す（断面図による）実体図である。
施形態を示す（断面図による）実体図である。
【図７】本発明の他の実施形態を示す（断面図による）
実体図である。
実体図である。
【図８】本発明の他の実施形態を示す（断面図による）
実体図である。
実体図である。
【図９】本発明の他の実施形態を示す（断面図による）
実体図である。
実体図である。
【図１０】本発明の他の実施形態を示す（断面図によ
る）実体図である。
る）実体図である。
【図１１】本発明の他の実施形態を示す（断面図によ
る）実体図である。
る）実体図である。
【図１２】本発明の他の実施形態を示す（断面図によ
る）実体図である。
る）実体図である。
【図１３】本発明の他の実施形態を示す（断面図によ
る）実体図である。
る）実体図である。
【図１４】本発明の他の実施形態を示す（断面図によ
る）実体図である。
る）実体図である。
【図１５】本発明の他の実施形態を示す（断面図によ
る）実体図である。
る）実体図である。
１０ Ｓｉ含有基板
１０ｂ 下部Ｓｉ含有層
１０ｔ 上部Ｓｉ含有層
１２ 一次酸化物シード領域
１４ 第１の埋込み酸化物領域
１６ ＢＯＸ調整酸化物シード領域
１８ 第２の酸化物領域
２０ Ｓｉ層
２２ パターン形成されたマスク
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ハロルド・ジェイ・ホーベル
アメリカ合衆国10536 ニューヨーク州カ
タナ ダイアン・コート ９
(72)発明者 モーリス・エイチ・ノーコット
アメリカ合衆国95136 カリフォルニア州
サンノゼ チェリー・クレスト・レーン
31
(72)発明者 デベンドラ・ケイ・サダナ
アメリカ合衆国10570 ニューヨーク州プ
レザントビル スカイ・トップ・ドライブ
90
Claims (20)
- 【請求項１】シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯ
Ｉ）基板を形成する方法であって、 酸化物の析出物と混合された損傷クラスタを少なくとも
含んだ一次酸化物シード領域を、Ｓｉ含有基板中に形成
するステップと、 前記一次酸化物シード領域を含む前記Ｓｉ含有基板を第
１のアニール・ステップにかけて、前記一次酸化物シー
ド領域を第１の埋込み酸化物領域に変換するステップ
と、 前記第１の埋込み酸化物領域に近接した前記Ｓｉ含有基
板中に、ＢＯＸ調整酸化物シード領域を形成するステッ
プと、 前記Ｓｉ含有基板を第２のアニール・ステップにかけ
て、前記ＢＯＸ調整酸化物シード領域および前記第１の
埋込み酸化物領域を第２の埋込み酸化物領域に変換する
ステップとを含み、前記第２の埋込み酸化物領域が前記
第１の埋込み酸化物領域に比べて、より厚く、かつ向上
した品質であるＳＯＩ基板を形成する方法。 - 【請求項２】前記一次酸化物シード領域が、少なくとも
１つの酸素イオン・インプラント・プロセスを使用して
形成される、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】前記少なくとも１つの酸素イオン・インプ
ラント・プロセスが、ベース酸素イオン・インプラント
・プロセスを含む、請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】前記ベース酸素イオン・インプラント・プ
ロセスが、１０１７から８×１０１ ７ｃｍ−２までのイ
オン・ドーズ量および１２０から４００ＫｅＶまでのエ
ネルギーを使用し、２００℃から７００℃までの温度で
行われる、請求項３に記載の方法。 - 【請求項５】低温低ドーズ量酸素イオン・インプラント
・プロセスをさらに含む、請求項３に記載の方法。 - 【請求項６】前記低温低ドーズ量酸素イオン・インプラ
ント・プロセスが、１０１３から５×１０１５ｃｍ−２
までのイオン・ドーズ量および１２０から４００ＫｅＶ
までのエネルギーを使用し、４Ｋから１５０℃までの温
度で行われる、請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】前記第１のアニール・ステップが、不活性
ガスまたは塩素含有雰囲気と混合された酸化雰囲気中で
行われる、請求項１に記載の方法。 - 【請求項８】前記酸化雰囲気が、Ｏ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、
空気、オゾン、およびこれらの混合物から成るグループ
から選ばれた少なくとも１つの酸素含有ガスを含む、請
求項７に記載の方法。 - 【請求項９】前記第１のアニール・ステップが、０．１
から１００％までの酸化雰囲気および９９．９から０％
までの不活性ガスを含んだ混合物を含む、請求項１に記
載の方法。 - 【請求項１０】前記ＢＯＸ調整シード領域が、少なくと
も１つの酸素イオン・インプラント・プロセスを使用し
て形成される、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１１】前記少なくとも１つの酸素イオン・イン
プラント・プロセスが、ベース酸素イオン・インプラン
ト・プロセスを含む、請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】前記ベース酸素イオン・インプラント・
プロセスが、１０１７から８×１０１ ７ｃｍ−２までの
イオン・ドーズ量および１２０から４００ＫｅＶまでの
エネルギーを使用し、２００℃から７００℃までの温度
で行われる、請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１３】低温低ドーズ量酸素イオン・インプラン
ト・プロセスをさらに含む、請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１４】前記低温低ドーズ量酸素イオン・インプ
ラント・プロセスが、１０１３から５×１０１５ｃｍ
−２までのイオン・ドーズ量および１２０から４００Ｋ
ｅＶまでのエネルギーを使用し、４Ｋから１５０℃まで
の温度で行われる、請求項１３に記載の方法。 - 【請求項１５】前記第２のアニール・ステップが、不活
性ガスまたは塩素含有雰囲気と混合された酸化雰囲気中
で行われる、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１６】前記酸化雰囲気が、Ｏ２、ＮＯ、Ｎ
２Ｏ、空気、オゾン、およびこれらの混合物から成るグ
ループから選ばれた少なくとも１つの酸素含有ガスを含
む、請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１７】前記第２のアニール・ステップが、０．
１から１００％までの酸化雰囲気および９９．９から０
％までの不活性ガスを含んだ混合物を含む、請求項１に
記載の方法。 - 【請求項１８】前記一次酸化物シード領域の形成の前ま
たは後に、前記Ｓｉ含有基板上にパターン形成されたマ
スクを形成することをさらに含む、請求項１に記載の方
法。 - 【請求項１９】高品質シリコン・オン・インシュレータ
（ＳＯＩ）基板を形成する方法であって、 １０１７から８×１０１７ｃｍ−２までのイオン・ドー
ズ量で、かつ２００℃から７００℃までの温度で、Ｓｉ
含有基板中に第１の酸素イオン・インプラントを行うス
テップと、 １０１３から５×１０１５ｃｍ−２までのイオン・ドー
ズ量で、かつ４Ｋから１５０℃までの温度で、前記Ｓｉ
含有基板に対して第２の酸素イオン・インプラントを行
うステップと、 前記Ｓｉ含有基板を第１のアニール・ステップにかける
ステップと、 １０１７から８×１０１７ｃｍ−２までのイオン・ドー
ズ量で、かつ２００℃から７００℃までの温度で、第３
の酸素イオン・インプラントを行うステップと、 前記Ｓｉ含有基板を第２のアニール・ステップにかける
ステップとを含むＳＯＩ基板を形成する方法。 - 【請求項２０】前記の組み合わされた酸素インプラント
が、５×１０１７から１．２×１０１ ８ｃｍ−２の間の
全酸素ドーズ量を有する、請求項１９に記載の方法。
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- 2003-04-07 JP JP2003103083A patent/JP2003309254A/ja active Pending
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