JP2006253605A - Semiconductor substrate and semiconductor device, and manufacturing methods therefor - Google Patents

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和也 野津
Hajime Ikeda
一 池田
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彰志 西田
Nobuhiko Sato
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To form a semiconductor layer of good quality on a porous layer or a porous region. <P>SOLUTION: A manufacturing method for a semiconductor substrate includes steps of forming a 1st semiconductor layer 12 including a layer formed of a 2nd material having a grating constant different from the grating constant of a substrate 11 on the substrate 11 made of a 1st material, forming a porous layer 12" by making porous at least the surface of the 1st semiconductor layer 11, and forming a 2nd semiconductor layer 14 of the 1st material on the porous layer 12". <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、複数の層を有する半導体基板及び半導体装置並びにそれらの製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor substrate having a plurality of layers, a semiconductor device, and a manufacturing method thereof.

単結晶基板の上に該基板と異なる材料をエピタキシャル成長させる技術は、ヘテロエピタキシャル技術として知られている。一般に、基板とその上に成長させるべき膜との結晶構造が似ていて格子定数が近ければ、基板へのヘテロエピタキシャル成長は二次元的に成長する。しかし、格子定数の違いが大きければ大きいほど、ヘテロエピタキシャル成長初期から三次元的なアイランドが形成され成長していくモードを取る。   A technique of epitaxially growing a material different from the substrate on a single crystal substrate is known as a heteroepitaxial technique. In general, if the crystal structure of the substrate and the film to be grown thereon are similar and the lattice constants are close, heteroepitaxial growth on the substrate grows two-dimensionally. However, the larger the difference in lattice constant, the more the mode is such that a three-dimensional island is formed and grown from the beginning of heteroepitaxial growth.

このようなエピタキシャル成長膜の形態変化を支配するのは、系のエネルギー安定性である。σs,σi,σfをそれぞれ基板表面、基板・成長層界面、成長層のエネルギー(歪みエネルギー+表面エネルギー+内部エネルギー)とすると、σs>σi+σfであれば、基板を露出するよりも吸着物質で基板を覆った方が安定であることを意味し、二次元層成長となる。   It is the energy stability of the system that dominates the change in the shape of the epitaxially grown film. Assuming that σs, σi, and σf are the substrate surface, substrate / growth layer interface, and growth layer energy (strain energy + surface energy + internal energy), if σs> σi + σf, the substrate is more adsorbed than the substrate is exposed. It means that it is more stable to cover the two-dimensional layer growth.

一方、σs<σi+σfであれば、基板を露出させ三次元成長する方が安定となり、成長初期から三次元的なアイランドが現れる。三次元層成長モードでは、エピタキシャル成長が進むとともに三次元アイランドも次第に大きくなり、やがてアイランド同士が融合し、転位をアイランド内部とヘテロ界面近傍に発生させる。したがって、欠陥のない結晶を成長するためには、一般に三次元アイランドを作らないことが重要となる。   On the other hand, if σs <σi + σf, it is more stable to expose the substrate and perform three-dimensional growth, and a three-dimensional island appears from the beginning of growth. In the three-dimensional layer growth mode, as the epitaxial growth proceeds, the three-dimensional islands gradually increase, and eventually the islands merge to generate dislocations inside the island and in the vicinity of the heterointerface. Therefore, in order to grow a crystal having no defect, it is generally important not to form a three-dimensional island.

特許文献1には、シリコン基板にシリコン層をエピタキシャル成長させ、そのシリコン層を陽極化成することによって多孔質層を形成し、その多孔質層の上に半導体薄膜を形成した後に、その半導体薄膜を基板から分離する技術が開示されている。
特開平11−195562号公報
In Patent Document 1, a silicon layer is epitaxially grown on a silicon substrate, a porous layer is formed by anodizing the silicon layer, a semiconductor thin film is formed on the porous layer, and then the semiconductor thin film is formed on the substrate. A technique for separating from the above is disclosed.
JP-A-11-195562

基板上に該基板と異なる格子定数を有する半導体層を形成した場合、その半導体層の膜厚が欠陥を生じさせる臨界膜厚よりも薄い場合には、その半導体層の格子定数が基板の格子定数に従うことによってその半導体層に歪みが生じうるが、欠陥は発生しない。しかし、成長させる半導体層の膜厚が臨界膜厚を超えると欠陥が発生する。   When a semiconductor layer having a lattice constant different from that of the substrate is formed on the substrate, the lattice constant of the semiconductor layer is less than the critical thickness that causes defects. By following the above, distortion may occur in the semiconductor layer, but no defect is generated. However, defects occur when the thickness of the semiconductor layer to be grown exceeds the critical thickness.

例えば、歪みシリコン基板の製造においては、表面のシリコン層に歪みを与えるための歪み誘起層(例えば、SiGe層)としての半導体層を低欠陥でシリコン基板上に形成する技術が重要である。シリコン基板上に歪み誘起層を形成する途中で多孔質層を形成し、その上に更に歪み誘起層を形成すると、その多孔質層が欠陥伝播ブロック層として機能し、基板側に生じ得る欠陥が表面側に伝播することが阻止され得る。   For example, in the manufacture of a strained silicon substrate, a technique for forming a semiconductor layer as a strain inducing layer (for example, a SiGe layer) for imparting strain on the surface silicon layer on the silicon substrate with low defects is important. If a porous layer is formed in the middle of forming a strain inducing layer on a silicon substrate, and further a strain inducing layer is formed thereon, the porous layer functions as a defect propagation block layer, and defects that may occur on the substrate side Propagation to the surface side can be prevented.

しかしながら、欠陥伝播ブロック層上に歪み誘起層を再成長させて歪み誘起層の厚みを増そうとすると、基板の格子定数とその再成長させる歪み誘起層の格子定数との違いによって、欠陥ブロック層の上面付近に三次元アイランドが発生し、これによって形成される欠陥が歪み誘起層内に伝播しうる。   However, when the strain-inducing layer is regrown on the defect propagation blocking layer to increase the thickness of the strain-inducing layer, the defect blocking layer is caused by the difference between the lattice constant of the substrate and the lattice constant of the strain-inducing layer to be regrown. A three-dimensional island is generated in the vicinity of the upper surface of the substrate, and defects formed thereby can propagate into the strain-inducing layer.

本発明は、上記のような課題の認識を基礎としてなされたものであり、例えば、多孔質層或いは多孔質領域上に良質の半導体層を形成することを目的とする。   The present invention has been made on the basis of recognition of the above-described problems. For example, an object of the present invention is to form a high-quality semiconductor layer on a porous layer or a porous region.

本発明の第1の側面に係る半導体基板の製造方法は、第1材料で構成される基板上に、前記基板の格子定数と異なる格子定数を有する第2材料からなる層を含む第1半導体層を形成する工程と、少なくも前記第1半導体層の表面を多孔質化して多孔質層を形成する工程と、前記多孔質層上に前記第1材料で構成される第2半導体層を形成する工程とを含むことを特徴とする。   The method for manufacturing a semiconductor substrate according to the first aspect of the present invention includes a first semiconductor layer including a layer made of a second material having a lattice constant different from the lattice constant of the substrate on the substrate made of the first material. Forming a porous layer by making the surface of at least the first semiconductor layer porous, and forming a second semiconductor layer made of the first material on the porous layer And a process.

本発明の好適な実施形態によれば、前記前記第2材料からなる層は、前記基板の格子定数と前記第2材料の格子定数との違いによる欠陥が発生する膜厚よりも薄いことが好ましい。   According to a preferred embodiment of the present invention, the layer made of the second material is preferably thinner than a film thickness at which a defect is generated due to a difference between a lattice constant of the substrate and a lattice constant of the second material. .

本発明の好適な実施形態によれば、前記製造方法は、前記第2半導体層上に前記基板の格子定数と異なる格子定数を有する第3半導体層を形成する工程を更に含みうる。   According to a preferred embodiment of the present invention, the manufacturing method may further include forming a third semiconductor layer having a lattice constant different from that of the substrate on the second semiconductor layer.

本発明の好適な実施形態によれば、前記製造方法は、前記第3半導体層上に前記第3半導体層の格子定数と異なる格子定数を有する第4半導体層を形成する工程を更に含みうる。   According to a preferred embodiment of the present invention, the manufacturing method may further include forming a fourth semiconductor layer having a lattice constant different from the lattice constant of the third semiconductor layer on the third semiconductor layer.

本発明の好適な実施形態によれば、前記第3半導体層は、例えば化合物半導体層である。   According to a preferred embodiment of the present invention, the third semiconductor layer is, for example, a compound semiconductor layer.

本発明の好適な実施形態によれば、例えば、前記第3半導体層が化合物半導体層であり、前記第4半導体層がシリコン層である。   According to a preferred embodiment of the present invention, for example, the third semiconductor layer is a compound semiconductor layer, and the fourth semiconductor layer is a silicon layer.

本発明の好適な実施形態によれば、例えば、前記基板がシリコン基板であり、前記第1半導体層がシリコン及びゲルマニウムを含む層、ガリウム及び砒素を含む層、ガリウム及び燐を含む層、並びに、ガリウム及び窒素を含む層からなるグループから選択されるいずれかの層である。   According to a preferred embodiment of the present invention, for example, the substrate is a silicon substrate, and the first semiconductor layer is a layer containing silicon and germanium, a layer containing gallium and arsenic, a layer containing gallium and phosphorus, and Any layer selected from the group consisting of layers containing gallium and nitrogen.

本発明の第2の側面に係る半導体装置の製造方法は、上記の製造方法によって製造される半導体基板、例えばその第4半導体層にトランジスタを形成する工程を含む。   A manufacturing method of a semiconductor device according to the second aspect of the present invention includes a step of forming a transistor on a semiconductor substrate manufactured by the above manufacturing method, for example, a fourth semiconductor layer thereof.

本発明の第3の側面に係る半導体基板は、第1材料で構成された基板と、前記基板上に配置され、前記基板の格子定数と異なる格子定数を有する第2材料からなる層を含んで構成され少なくとも表面に多孔質化された多孔質領域を有する第1半導体層と、前記多孔質領域上に配置され、前記第1材料で構成された第2半導体層とを含むことを特徴とする。   A semiconductor substrate according to a third aspect of the present invention includes a substrate made of a first material, and a layer made of a second material disposed on the substrate and having a lattice constant different from the lattice constant of the substrate. A first semiconductor layer having a porous region that is configured and porous at least on a surface thereof, and a second semiconductor layer that is disposed on the porous region and is configured of the first material. .

本発明の第4の側面に係る半導体装置は、上記の半導体基板と、前記半導体基板、例えばその第4半導体層に形成されたトランジスタとを含む。   A semiconductor device according to a fourth aspect of the present invention includes the semiconductor substrate described above and a transistor formed on the semiconductor substrate, for example, a fourth semiconductor layer thereof.

本発明によれば、例えば、多孔質層或いは多孔質領域上に良質の半導体層を形成することができる。   According to the present invention, for example, a high-quality semiconductor layer can be formed on a porous layer or a porous region.

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.

本発明の好適な実施形態に係る半導体基板の製造方法では、シリコン(Si)等の第1材料で構成される基板上に、該基板の格子定数と異なる格子定数を有するシリコンゲルマニウム(SiGe)等の第2材料からなる層を含む第1半導体層を形成する。第2材料からなる層は、ヘテロエピタキシャル成長法によって形成され得る。ここで、第2材料からなる層は、基板の格子定数と該第1半導体層の格子定数との違いによる欠陥が発生する膜厚(臨界膜厚)よりも薄く形成されることが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor substrate according to a preferred embodiment of the present invention, silicon germanium (SiGe) or the like having a lattice constant different from that of the substrate is formed on a substrate made of a first material such as silicon (Si). A first semiconductor layer including a layer made of the second material is formed. The layer made of the second material can be formed by a heteroepitaxial growth method. Here, the layer made of the second material is preferably formed thinner than the film thickness (critical film thickness) at which defects due to the difference between the lattice constant of the substrate and the lattice constant of the first semiconductor layer occur.

次いで、陽極化成法によって少なくとも第1半導体層の表面を多孔質化して多孔質層を形成し、その後、多孔質層上に第1材料で第2半導体層を形成する。これによって、多孔質層の孔が封止される。   Next, at least the surface of the first semiconductor layer is made porous by anodizing to form a porous layer, and then a second semiconductor layer is formed from the first material on the porous layer. Thereby, the pores of the porous layer are sealed.

次いで、第2半導体層上に、基板の格子定数と異なる格子定数を有するシリコンゲルマニウム(SiGe)等で第3半導体層を形成する。第3半導体層は、をヘテロエピタキシャル成長法によって形成され得る。第2半導体層を基板と同じ第1材料で形成することにより、基板と第2半導体層との間の格子不整合が抑制され、第2半導体層を多孔質層上に二次元的に成長させることができる。また、多孔質層は、欠陥伝播ブロック層として機能し、第2半導体層上に低欠陥で十分に厚い(完全緩和相当の厚さ。例えば2μm。)第3半導体層を形成することができる。   Next, a third semiconductor layer is formed on the second semiconductor layer with silicon germanium (SiGe) having a lattice constant different from that of the substrate. The third semiconductor layer can be formed by heteroepitaxial growth. By forming the second semiconductor layer from the same first material as the substrate, lattice mismatch between the substrate and the second semiconductor layer is suppressed, and the second semiconductor layer is grown two-dimensionally on the porous layer. be able to. Further, the porous layer functions as a defect propagation block layer, and a third semiconductor layer can be formed on the second semiconductor layer with a low defect and sufficiently thick (thickness corresponding to complete relaxation; for example, 2 μm).

次いで、第3半導体層上に、該第3半導体層の格子定数と異なる格子定数を有するシリコン層等の第4半導体層を形成する。第4半導体層には、格子定数の違いによって第3半導体層によって歪みが誘起され、歪み半導体層として利用され得る。   Next, a fourth semiconductor layer such as a silicon layer having a lattice constant different from that of the third semiconductor layer is formed on the third semiconductor layer. In the fourth semiconductor layer, strain is induced by the third semiconductor layer due to a difference in lattice constant, and the fourth semiconductor layer can be used as a strained semiconductor layer.

基板がシリコン基板である場合、第1半導体層は、シリコン(Si)及びゲルマニウム(Ge)を含む層、ガリウム(Ga)及び砒素(As)を含む層、ガリウム(Ga)及び燐(P)を含む層、並びに、ガリウム(Ga)及び窒素(N)を含む層からなるグループから選択されるいずれかの層であることが好ましい。   When the substrate is a silicon substrate, the first semiconductor layer includes a layer containing silicon (Si) and germanium (Ge), a layer containing gallium (Ga) and arsenic (As), gallium (Ga) and phosphorus (P). It is preferably any layer selected from the group consisting of a layer including and a layer including gallium (Ga) and nitrogen (N).

[第1実施形態]
図1〜図3を参照しながら本発明の第1実施形態に係る半導体基板の製造方法を説明する。
[First Embodiment]
A method of manufacturing a semiconductor substrate according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

まず、図1に示す工程では、第1材料としてのシリコン(Si)からなる基板11上に、第2材料としてのシリコン(Si)及びゲルマニウム(Ge)からなる第1半導体層としてのSiGe層12(SiGe:例えばGe=30%)をランプ加熱によるCVD法によってヘテロエピタキシャル成長させる。このヘテロエピタキシャル成長工程は、例えば、キャリアガスとしてH、第1原料ガスとして100%SiH、第2原料ガスとして10%GeHを使用してなされ得る。 First, in the process shown in FIG. 1, a SiGe layer 12 as a first semiconductor layer made of silicon (Si) and germanium (Ge) as a second material is formed on a substrate 11 made of silicon (Si) as a first material. (SiGe: for example, Ge = 30%) is heteroepitaxially grown by a CVD method using lamp heating. This heteroepitaxial growth step can be performed using, for example, H 2 as the carrier gas, 100% SiH 4 as the first source gas, and 10% GeH 4 as the second source gas.

キャリアガスとしてのHの流量は、好ましくは20〜40リットル/分であり、典型的には22リットル/分である。第1原料ガスとしての100%SiHの流量は、好ましくは20〜100sccmであり、典型的には50sccmである。第2原料ガスとしての10%GeHの流量は、好ましくは20〜100sccmであり、典型的には90sccmである。 The flow rate of H 2 as the carrier gas is preferably 20 to 40 liters / minute, and typically 22 liters / minute. The flow rate of 100% SiH 4 as the first source gas is preferably 20 to 100 sccm, and typically 50 sccm. The flow rate of 10% GeH 4 as the second source gas is preferably 20 to 100 sccm, and typically 90 sccm.

また、このヘテロエピタキシャル成長工程において、チャンバ圧力は、好ましくは10〜100Torrであり、典型的には30Torrであり、温度は、好ましくは500〜700℃であり、典型的には550℃であり、成長速度は、好ましくは10〜40nm/分であり、典型的には25nm/分である。   In this heteroepitaxial growth process, the chamber pressure is preferably 10 to 100 Torr, typically 30 Torr, the temperature is preferably 500 to 700 ° C., and typically 550 ° C. The rate is preferably 10 to 40 nm / min, typically 25 nm / min.

また、ヘテロエピタキシャル成長工程おいて、不純物、例えばボロンをドーピングすることが好ましい。ボロンドーピングは、例えば、0.1%B/Hをチャンバに供給することによってなされうる。0.1%B/Hの流量は、好ましくは10〜100sccmであり、典型的には30sccmである。ボロン等の不純物がSiGe層12にドーピングされることによって、SiGe層12の導電率が高められる。SiGe層12の導電率の増加は、続く陽極化成におけるSiGe層12の多孔質化を容易にする。 Further, it is preferable to dope impurities such as boron in the heteroepitaxial growth process. Boron doping can be done, for example, by supplying 0.1% B 2 H 6 / H 2 to the chamber. Flow rate of 0.1% B 2 H 6 / H 2 is preferably 10-100 sccm, is typically 30 sccm. Doping impurities such as boron into the SiGe layer 12 increases the conductivity of the SiGe layer 12. Increasing the conductivity of the SiGe layer 12 facilitates making the SiGe layer 12 porous in subsequent anodization.

続いて、図2に示す工程では、SiGe層12の少なくとも表面を陽極化成により多孔質化して多孔質層12”を形成する。陽極化成は、典型的には、白金電極対を有する化成槽にフッ化水素(HF)を含む溶液を入れ、該電極対間に基板13を配置し、該電極対間に電流を流すことによりなされ得る。この陽極化成は、例えば、化成液として、42.5%のHFと9.2%のIPAと水との混合液を使用し、電流密度=1mA/cm、処理時間=30秒でなされうる。 Subsequently, in the step shown in FIG. 2, at least the surface of the SiGe layer 12 is made porous by anodization to form a porous layer 12 ″. Typically, the anodization is performed in a conversion tank having a platinum electrode pair. A solution containing hydrogen fluoride (HF) is placed, the substrate 13 is placed between the electrode pairs, and an electric current is passed between the electrode pairs. % HF, 9.2% IPA and water can be used, current density = 1 mA / cm 2 , treatment time = 30 seconds.

この陽極化成によって、約30nmの多孔質層12”が形成される。ここで、多孔質層の形成においては、SiGe12の表面側の一部のみを多孔質化してもよいし、SiGe12の全体を多孔質化してもよいし、基板11まで多孔質化してもよい。   By this anodization, a porous layer 12 ″ having a thickness of about 30 nm is formed. Here, in forming the porous layer, only a part of the surface side of the SiGe 12 may be made porous, or the entire SiGe 12 may be formed. The substrate may be made porous, or the substrate 11 may be made porous.

続いて、図3に示す工程では、多孔質層12”上に複数の半導体層を形成する。まず、多孔質層12”上に、第2半導体層として、基板11と同一材料からなるシリコン層14をエピタキシャル成長させる。このシリコン層14によって、多孔質層12”の孔が封止される。したがって、シリコン層14は、孔封止層として機能する。シリコン層(孔封止層)14は、例えば、原料ガスとして100%SiHを使用してなされうる。ここで、SiHの流量は、好ましくは100〜700sccmであり、典型的には500sccmである。また、シリコン層14の形成において、チャンバ圧力は、好ましくは10〜100Torrであり、典型的には30Torrであり、温度は、好ましくは500〜700℃であり、典型的には620℃であり、成長速度は、好ましくは10〜40nm/分であり、典型的には15nm/分である。 3, a plurality of semiconductor layers are formed on the porous layer 12 ″. First, a silicon layer made of the same material as the substrate 11 is formed on the porous layer 12 ″ as a second semiconductor layer. 14 is grown epitaxially. The silicon layer 14 seals the pores of the porous layer 12 ″. Accordingly, the silicon layer 14 functions as a hole sealing layer. The silicon layer (hole sealing layer) 14 is, for example, a source gas. 100% SiH 4 can be used, where the flow rate of SiH 4 is preferably 100-700 sccm, typically 500 sccm, and in forming the silicon layer 14, the chamber pressure is preferably Is 10-100 Torr, typically 30 Torr, the temperature is preferably 500-700 ° C., typically 620 ° C., and the growth rate is preferably 10-40 nm / min, Typically 15 nm / min.

歪みシリコン基板を製造する場合には、シリコン層14の上に、第3半導体層として、厚いSiGe層15(例えば、Ge=20%、2μm)をヘテロエピタキシャル成長させる。このヘテロエピタキシャル成長工程は、例えば、キャリアガスとしてH、第1原料ガスとして100%SiH、第2原料ガスとして10%GeHを使用してなされ得る。 When a strained silicon substrate is manufactured, a thick SiGe layer 15 (for example, Ge = 20%, 2 μm) is heteroepitaxially grown on the silicon layer 14 as a third semiconductor layer. This heteroepitaxial growth step can be performed using, for example, H 2 as the carrier gas, 100% SiH 4 as the first source gas, and 10% GeH 4 as the second source gas.

キャリアガスとしてのHの流量は、好ましくは20〜40リットル/分であり、典型的には22リットル/分である。第1原料ガスとしての100%SiHの流量は、好ましくは20〜100sccmであり、典型的には50sccmである。第2原料ガスとしての10%GeHの流量は、好ましくは20〜100sccmであり、典型的には55sccmである。 The flow rate of H 2 as the carrier gas is preferably 20 to 40 liters / minute, and typically 22 liters / minute. The flow rate of 100% SiH 4 as the first source gas is preferably 20 to 100 sccm, and typically 50 sccm. The flow rate of 10% GeH 4 as the second source gas is preferably 20 to 100 sccm, and typically 55 sccm.

また、このヘテロエピタキシャル成長工程において、チャンバ圧力は、好ましくは10〜100Torrであり、典型的には30Torrであり、温度は、好ましくは500〜700℃であり、典型的には620℃であり、成長速度は、好ましくは20〜100nm/分であり、典型的には50nm/分である。   In this heteroepitaxial growth process, the chamber pressure is preferably 10 to 100 Torr, typically 30 Torr, the temperature is preferably 500 to 700 ° C., and typically 620 ° C. The rate is preferably 20-100 nm / min, typically 50 nm / min.

続いて、SiGe層15の上に、第4半導体層としてのシリコン層16をエピタキシャル成長させることによって、歪みシリコン基板が得られる。シリコン層16とSiGe層15とは格子定数が異なり、これによってシリコン層16に歪みが発生する。シリコン層16の成長条件は、孔封止層としてのシリコン層14の成長条件と同一にすることができる。   Subsequently, a strained silicon substrate is obtained by epitaxially growing a silicon layer 16 as a fourth semiconductor layer on the SiGe layer 15. The silicon layer 16 and the SiGe layer 15 have different lattice constants, which causes distortion in the silicon layer 16. The growth conditions of the silicon layer 16 can be the same as the growth conditions of the silicon layer 14 as the hole sealing layer.

[第2実施形態]
図4〜図9を参照しながら本発明の第2実施形態に係る半導体基板の製造方法を説明する。
[Second Embodiment]
A method for manufacturing a semiconductor substrate according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

まず、図4に示す工程では、第1材料としてのシリコン(Si)からなる基板21上に、SiGe層22及びSi層23を含んで構成される第1半導体層を形成する。まず、シリコン基板21上に、第2材料としてのシリコン(Si)及びゲルマニウム(Ge)からなるSiGe層22(SiGe:例えばGe=30%)をランプ加熱によるCVD法によりヘテロエピタキシャル成長させる。この条件は、好ましくは次の通りである。このヘテロエピタキシャル成長工程は、例えば、キャリアガスとしてH、第1原料ガスとして100%SiH、第2原料ガスとして10%GeHを使用してなされ得る。 First, in the process shown in FIG. 4, a first semiconductor layer including a SiGe layer 22 and a Si layer 23 is formed on a substrate 21 made of silicon (Si) as a first material. First, a SiGe layer 22 (SiGe: for example, Ge = 30%) made of silicon (Si) and germanium (Ge) as the second material is heteroepitaxially grown on the silicon substrate 21 by a CVD method using lamp heating. This condition is preferably as follows. This heteroepitaxial growth step can be performed using, for example, H 2 as the carrier gas, 100% SiH 4 as the first source gas, and 10% GeH 4 as the second source gas.

キャリアガスとしてのHの流量は、好ましくは20〜40リットル/分であり、典型的には22リットル/分である。第1原料ガスとしての100%SiHの流量は、好ましくは20〜100sccmであり、典型的には50sccmである。第2原料ガスとしての10%GeHの流量は、好ましくは20〜100sccmであり、典型的には90sccmである。 The flow rate of H 2 as the carrier gas is preferably 20 to 40 liters / minute, and typically 22 liters / minute. The flow rate of 100% SiH 4 as the first source gas is preferably 20 to 100 sccm, and typically 50 sccm. The flow rate of 10% GeH 4 as the second source gas is preferably 20 to 100 sccm, and typically 90 sccm.

また、このヘテロエピタキシャル成長工程において、チャンバ圧力は、好ましくは10〜100Torrであり、典型的には30Torrであり、温度は、好ましくは500〜700℃であり、典型的には550℃であり、成長速度は、好ましくは10〜40nm/分であり、典型的には25nm/分である。   In this heteroepitaxial growth process, the chamber pressure is preferably 10 to 100 Torr, typically 30 Torr, the temperature is preferably 500 to 700 ° C., and typically 550 ° C. The rate is preferably 10 to 40 nm / min, typically 25 nm / min.

また、ヘテロエピタキシャル成長工程おいて、不純物、例えばボロンをドーピングすることが好ましい。ボロンドーピングは、例えば、0.1%B/Hをチャンバに供給することによってなされうる。0.1%B/Hの流量は、好ましくは10〜100sccmであり、典型的には30sccmである。ボロン等の不純物がSiGe層22にドーピングされることによって、SiGe層22の導電率が高められる。SiGe層22の導電率の増加は、続く陽極化成におけるSiGe層22の多孔質化を容易にする。 Further, it is preferable to dope impurities such as boron in the heteroepitaxial growth process. Boron doping can be done, for example, by supplying 0.1% B 2 H 6 / H 2 to the chamber. Flow rate of 0.1% B 2 H 6 / H 2 is preferably 10-100 sccm, typically at 30 sccm. By doping impurities such as boron into the SiGe layer 22, the conductivity of the SiGe layer 22 is increased. Increasing the conductivity of the SiGe layer 22 facilitates making the SiGe layer 22 porous in subsequent anodization.

続いて、SiGe層22上にSi層23をヘテロエピタキシャル成長させる。最表面にシリコン層23を形成すると、熱による構造変化を抑制することができ、より高温でのプロセスが可能となる。このヘテロエピタキシャル成長工程は、例えば、原料ガスとして100%SiHを使用してなされ得る。100%SiHの流量は、好ましくは100〜700sccmであり、典型的には500sccmである。また、このヘテロエピタキシャル成長工程において、チャンバ圧力は、好ましくは10〜100Torrであり、典型的には30Torrであり、温度は、好ましくは500〜700℃であり、典型的には550℃であり、成長速度は、好ましくは1〜10nm/分であり、典型的には2nm/分である。 Subsequently, the Si layer 23 is heteroepitaxially grown on the SiGe layer 22. When the silicon layer 23 is formed on the outermost surface, structural change due to heat can be suppressed, and a process at a higher temperature becomes possible. This heteroepitaxial growth process can be performed using, for example, 100% SiH 4 as a source gas. The flow rate of 100% SiH 4 is preferably 100 to 700 sccm, and typically 500 sccm. In this heteroepitaxial growth process, the chamber pressure is preferably 10 to 100 Torr, typically 30 Torr, the temperature is preferably 500 to 700 ° C., and typically 550 ° C. The rate is preferably 1-10 nm / min, typically 2 nm / min.

続いて、図5に示す工程では、第1半導体層少なくとも表面側を陽極化成により多孔質化して多孔質層22”、23’を形成する。陽極化成は、典型的には、白金電極対を有する化成槽にフッ化水素(HF)を含む溶液を入れ、該電極対間に基板24を配置し、該電極対間に電流を流すことによりなされ得る。この陽極化成は、例えば、化成液として、42.5%のHFと9.2%のIPAと水との混合液を使用し、電流密度=1mA/cm、処理時間=30秒でなされうる。 Subsequently, in the step shown in FIG. 5, at least the surface side of the first semiconductor layer is made porous by anodization to form the porous layers 22 ″ and 23 ′. A solution containing hydrogen fluoride (HF) is placed in the chemical conversion tank, and the substrate 24 is disposed between the electrode pairs, and an electric current is allowed to flow between the electrode pairs. Using a mixture of 42.5% HF, 9.2% IPA and water, current density = 1 mA / cm 2 , treatment time = 30 seconds.

この陽極化成によって、約30nmの多孔質が形成される。ここで、多孔質層の形成においては、シリコン層23の表面側の一部のみを多孔質化してもよいし、シリコン層23の全体を多孔質化してもよいし、更に、SiGe層22の一部又は全体を多孔質化してもよいし、更に、基板21まで多孔質化してもよい。   By this anodization, a porous of about 30 nm is formed. Here, in the formation of the porous layer, only a part of the surface side of the silicon layer 23 may be made porous, the whole silicon layer 23 may be made porous, or the SiGe layer 22 may be made porous. Part or the whole may be made porous, and further, the substrate 21 may be made porous.

続いて、図6に示す工程では、多孔質層23’上に複数の半導体層を形成する。まず、多孔質層23’上に、第2半導体層として、基板21と同一材料からなるシリコン層24をエピタキシャル成長させる。このシリコン層24によって、多孔質層22”の孔が封止される。したがって、シリコン層24は、孔封止層として機能する。シリコン層(孔封止層)24は、例えば、原料ガスとして100%SiHを使用してなされうる。ここで、SiHの流量は、好ましくは100〜700sccmであり、典型的には500sccmである。また、シリコン層14の形成において、チャンバ圧力は、好ましくは10〜100Torrであり、典型的には30Torrであり、温度は、好ましくは500〜700℃であり、典型的には620℃であり、成長速度は、好ましくは10〜40nm/分であり、典型的には15nm/分である。 Subsequently, in the step shown in FIG. 6, a plurality of semiconductor layers are formed on the porous layer 23 ′. First, a silicon layer 24 made of the same material as the substrate 21 is epitaxially grown as a second semiconductor layer on the porous layer 23 ′. The holes of the porous layer 22 ″ are sealed by the silicon layer 24. Accordingly, the silicon layer 24 functions as a hole sealing layer. The silicon layer (hole sealing layer) 24 is, for example, a source gas. 100% SiH 4 can be used, where the flow rate of SiH 4 is preferably 100-700 sccm, typically 500 sccm, and in forming the silicon layer 14, the chamber pressure is preferably Is 10-100 Torr, typically 30 Torr, the temperature is preferably 500-700 ° C., typically 620 ° C., and the growth rate is preferably 10-40 nm / min, Typically 15 nm / min.

図7(a)は、多孔質層23’の孔をSiGeで封止した基板を斜め方向ら見たSEM像であり(比較例)、図7(b)は、この実施形態にしたがって多孔質層23’の孔をSi(Si層24)で封したした後の基板を斜め方向ら見たSEM像である。多孔質層23’を下地基板であるシリコン基板21と異なる材料であるSiGe封止層で封止した場合には、シリコン基板21とSiGe封止層との間の格子不整合によって、図7(a)に示すように、SiGe封止層が三次元的に成長する。一方、多孔質層23’をシリコン基板21と同一材料であるSi層24で封止した場合には、シリコン基板21とSi層24との間に格子不整合を生じないので、図7(b)に示すように、Si封止層24が2次元的に成長する。   FIG. 7 (a) is an SEM image of a substrate in which the pores of the porous layer 23 ′ are sealed with SiGe as seen obliquely (comparative example), and FIG. 7 (b) is porous according to this embodiment. It is the SEM image which looked at the board | substrate after sealing the hole of layer 23 'with Si (Si layer 24) from the diagonal direction. When the porous layer 23 ′ is sealed with a SiGe sealing layer made of a material different from that of the silicon substrate 21 as the base substrate, the lattice mismatch between the silicon substrate 21 and the SiGe sealing layer causes the FIG. As shown in a), the SiGe sealing layer grows three-dimensionally. On the other hand, when the porous layer 23 ′ is sealed with the Si layer 24, which is the same material as the silicon substrate 21, no lattice mismatch occurs between the silicon substrate 21 and the Si layer 24. ), The Si sealing layer 24 grows two-dimensionally.

歪みシリコン基板を製造する場合には、シリコン層24の上に、第3半導体層として、厚いSiGe層25(例えば、Ge=20%、2μm)をヘテロエピタキシャル成長させる。このヘテロエピタキシャル成長工程は、例えば、キャリアガスとしてH、第1原料ガスとして100%SiH、第2原料ガスとして10%GeHを使用してなされ得る。 When a strained silicon substrate is manufactured, a thick SiGe layer 25 (for example, Ge = 20%, 2 μm) is heteroepitaxially grown as a third semiconductor layer on the silicon layer 24. This heteroepitaxial growth step can be performed using, for example, H 2 as the carrier gas, 100% SiH 4 as the first source gas, and 10% GeH 4 as the second source gas.

キャリアガスとしてのHの流量は、好ましくは20〜40リットル/分であり、典型的には22リットル/分である。第1原料ガスとしての100%SiHの流量は、好ましくは20〜100sccmであり、典型的には50sccmである。第2原料ガスとしての10%GeHの流量は、好ましくは20〜100sccmであり、典型的には55sccmである。 The flow rate of H 2 as the carrier gas is preferably 20 to 40 liters / minute, and typically 22 liters / minute. The flow rate of 100% SiH 4 as the first source gas is preferably 20 to 100 sccm, and typically 50 sccm. The flow rate of 10% GeH 4 as the second source gas is preferably 20 to 100 sccm, and typically 55 sccm.

また、このヘテロエピタキシャル成長工程において、チャンバ圧力は、好ましくは10〜100Torrであり、典型的には30Torrであり、温度は、好ましくは500〜700℃であり、典型的には620℃であり、成長速度は、好ましくは20〜100nm/分であり、典型的には50nm/分である。   In this heteroepitaxial growth process, the chamber pressure is preferably 10 to 100 Torr, typically 30 Torr, the temperature is preferably 500 to 700 ° C., and typically 620 ° C. The rate is preferably 20-100 nm / min, typically 50 nm / min.

続いて、SiGe層25の上に、第4半導体層としてのシリコン層26をエピタキシャル成長させることによって、歪みシリコン基板が得られる。シリコン層12とSiGe層25とは格子定数が異なり、これによってシリコン層26に歪みが発生する。シリコン層26の成長条件は、孔封止層としてのシリコン層24の成長条件と同一にすることができる。   Subsequently, a strained silicon substrate is obtained by epitaxially growing a silicon layer 26 as a fourth semiconductor layer on the SiGe layer 25. The silicon layer 12 and the SiGe layer 25 have different lattice constants, which causes distortion in the silicon layer 26. The growth conditions of the silicon layer 26 can be the same as the growth conditions of the silicon layer 24 as the hole sealing layer.

[応用例(半導体装置)]
以下、第1実施形態及び第2実施形態に代表される製造方法によって製造されうる半導体基板の応用例として、第1実施形態の製造方法によって製造されうる半導体基板を使用した半導体装置及びその製造方法を説明する。
[Application example (semiconductor device)]
Hereinafter, as an application example of the semiconductor substrate that can be manufactured by the manufacturing method represented by the first embodiment and the second embodiment, a semiconductor device using the semiconductor substrate that can be manufactured by the manufacturing method of the first embodiment and a manufacturing method thereof Will be explained.

図8〜図11は、第1実施形態の製造方法によって製造されうる半導体基板を使用した半導体装置の製造方法を模式的に示す図である。まず、図8に示す工程では、半導体層16の非活性領域とすべき領域に素子分離領域54を形成し、半導体層16の活性領域とすべき領域にゲート絶縁膜56を形成する。   8 to 11 are views schematically showing a method of manufacturing a semiconductor device using a semiconductor substrate that can be manufactured by the manufacturing method of the first embodiment. First, in the process shown in FIG. 8, the element isolation region 54 is formed in the region to be the inactive region of the semiconductor layer 16, and the gate insulating film 56 is formed in the region to be the active region of the semiconductor layer 16.

ゲート絶縁膜56の材料としては、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化チタン、酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化ガドリニウム、酸化ランタン、酸化ジルコニウム、及びこれらの混合物ガラス等が好適である。ゲート絶縁膜56は、例えば、半導体層16の表面を酸化させたり、CVD法又はPVD法により半導体層16の表面に該当する物質を堆積させたりすることにより形成され得る。   Examples of the material of the gate insulating film 56 include silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, tantalum oxide, hafnium oxide, titanium oxide, scandium oxide, yttrium oxide, gadolinium oxide, lanthanum oxide, zirconium oxide, and the like. The glass mixture is suitable. The gate insulating film 56 can be formed, for example, by oxidizing the surface of the semiconductor layer 16 or depositing a corresponding material on the surface of the semiconductor layer 16 by a CVD method or a PVD method.

次いで、ゲート絶縁膜56上にゲート電極55を形成する。ゲート電極55は、例えば、P型又はN型不純物がドープされた多結晶シリコンや、タングステン、モリブデン、チタン、タンタル、アルミニウム、銅などの金属又はこれらの少なくとも1種を含む合金や、モリブデンシリサイド、タングステンシリサイド、コバルトシリサイドなどの金属珪化物や、チタンナイトライド、タングステンナイトライド、タンタルナイトライドなどの金属窒化物などで構成され得る。   Next, a gate electrode 55 is formed on the gate insulating film 56. The gate electrode 55 is made of, for example, polycrystalline silicon doped with a P-type or N-type impurity, a metal such as tungsten, molybdenum, titanium, tantalum, aluminum, or copper, or an alloy containing at least one of these, molybdenum silicide, It can be composed of a metal silicide such as tungsten silicide or cobalt silicide, or a metal nitride such as titanium nitride, tungsten nitride, or tantalum nitride.

ゲート絶縁膜56は、例えばポリサイドゲートのように、互いに異なる材料からなる複数の層を積層して形成されてもよい。ゲート電極55は、例えば、サリサイド(セルフアラインシリサイド)と呼ばれる方法で形成されてもよいし、ダマシンゲートプロセスと呼ばれる方法で形成してもよいし、他の方法で形成してもよい。以上の工程により図8に示す構造体が得られる。   The gate insulating film 56 may be formed by stacking a plurality of layers made of different materials, such as a polycide gate. The gate electrode 55 may be formed by, for example, a method called salicide (self-aligned silicide), a method called a damascene gate process, or another method. The structure shown in FIG. 8 is obtained through the above steps.

次いで、図9に示す工程では、燐、砒素、アンチモンなどのN型不純物又はボロンなどのP型不純物を半導体層16に導入することにより、比較的低濃度のソース、ドレイン領域58を形成する。不純物は、例えば、イオン打ち込み及び熱処理などにより導入することができる。   Next, in the step shown in FIG. 9, relatively low concentration source / drain regions 58 are formed by introducing N-type impurities such as phosphorus, arsenic, and antimony or P-type impurities such as boron into the semiconductor layer 16. Impurities can be introduced, for example, by ion implantation and heat treatment.

次いで、ゲート電極55を覆うようにして絶縁膜を形成した後に、これをエッチバックすることにより、ゲート電極59の側部にサイドウォール59を形成する。   Next, after forming an insulating film so as to cover the gate electrode 55, the insulating film is etched back, thereby forming the sidewall 59 on the side portion of the gate electrode 59.

次いで、再び上記と同一の導電型の不純物を半導体層16に導入し、比較的高濃度のソース、ドレイン領域57を形成する。以上の工程により図9に示す構造体が得られる。   Next, impurities of the same conductivity type as described above are again introduced into the semiconductor layer 16 to form relatively high concentration source / drain regions 57. The structure shown in FIG. 9 is obtained through the above steps.

次いで、図10に示す工程では、ゲート電極55の上面並びにソース及びドレイン領域57の上面に金属珪化層60を形成する。金属珪化層60の材料としては、例えば、ニッケルシリサイド、チタンシリサイド、コバルトシリサイド、モリブデンシリサイド、タングステンシリサイドなどが好適である。これらの珪化物は、ゲート電極55の上面並びにソース及びドレイン領域57の上面を覆うように金属を堆積させて、その後、熱処理を施すことによって、該金属とその下部のシリコンとを反応させた後に、該金属のうち未反応部分を硫酸などのエッチャントで除去することによって形成することができる。ここで、必要に応じて、珪化物層の表面を窒化させてもよい。以上の工程により図10に示す構造体が得られる。   Next, in the step shown in FIG. 10, a metal silicide layer 60 is formed on the upper surface of the gate electrode 55 and the upper surfaces of the source and drain regions 57. As a material of the metal silicide layer 60, for example, nickel silicide, titanium silicide, cobalt silicide, molybdenum silicide, tungsten silicide and the like are suitable. These silicides are formed by depositing a metal so as to cover the upper surface of the gate electrode 55 and the upper surfaces of the source and drain regions 57, and then performing a heat treatment to react the metal with the underlying silicon. The unreacted portion of the metal can be removed with an etchant such as sulfuric acid. Here, if necessary, the surface of the silicide layer may be nitrided. The structure shown in FIG. 10 is obtained through the above steps.

次いで、図11に示す工程では、シリサイド化したゲート電極の上面並びにソース及びドレイン領域の上面を覆うように絶縁膜61を形成する。絶縁膜61の材料としては、燐及び/又はボロンを含む酸化シリコンなどが好適である。   Next, in the step shown in FIG. 11, an insulating film 61 is formed so as to cover the upper surface of the silicided gate electrode and the upper surfaces of the source and drain regions. As a material of the insulating film 61, silicon oxide containing phosphorus and / or boron is preferable.

次いで、必要に応じて、CMP(chemical mechanical polishing)法により表面を平坦化した後に、絶縁膜61にコンタクトホールを形成する。KrFエキシマレーザ、ArFエキシマレーザ、F2エキシマレーザ、電子ビーム、X線等を利用したフォトリソグラフィー技術を適用すると、一辺が0.25ミクロン未満の矩形のコンタクトホール、又は、直径が0.25ミクロン未満の円形のコンタクトホールを形成することができる。   Next, if necessary, a contact hole is formed in the insulating film 61 after planarizing the surface by CMP (chemical mechanical polishing). When a photolithographic technique using a KrF excimer laser, ArF excimer laser, F2 excimer laser, electron beam, X-ray or the like is applied, a rectangular contact hole with a side of less than 0.25 microns or a diameter of less than 0.25 microns A circular contact hole can be formed.

次いで、コンタクトホール内に導電体を充填する。導電体の充填方法としては、バリアメタル62となる高融点金属やその窒化物の膜をコンタクトホールの内壁に形成した後に、タングステン合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などの導電体63を、CVD法、PVD(physical vapor deposition)法、めっき法などを利用して堆積させる方法が好適である。ここで、絶縁膜61の上面よりも高く堆積した導電体をエッチバック法やCMP法により除去してもよい。また、導電体の充填に先立って、コンタクトホールの底部に露出したソース及びドレイン領域の珪化物層の表面を窒化させてもよい。以上の工程により基板にFET(field effect transistor)等のトランジスタ(ここでは絶縁ゲート型トランジスタ)を作り込むことができ、図11に示す構造のトランジスタを有する半導体装置が得られる。   Next, a conductor is filled in the contact hole. As a method for filling the conductor, after forming a film of a refractory metal serving as the barrier metal 62 or a nitride thereof on the inner wall of the contact hole, the conductor 63 such as tungsten alloy, aluminum, aluminum alloy, copper, or copper alloy is formed. A deposition method using a CVD method, a PVD (physical vapor deposition) method, a plating method, or the like is preferable. Here, the conductor deposited higher than the upper surface of the insulating film 61 may be removed by an etch back method or a CMP method. Prior to filling the conductor, the surface of the silicide layer in the source and drain regions exposed at the bottom of the contact hole may be nitrided. Through the above steps, a transistor (here, an insulated gate transistor) such as a field effect transistor (FET) can be formed on the substrate, and a semiconductor device having a transistor having the structure shown in FIG. 11 can be obtained.

この実施形態によれば、歪みシリコン層16を利用することによって、半導体層のキャリア移動度を向上させることができるため、半導体層に形成されたトランジスタ等のデバイスを高速駆動させることができる。   According to this embodiment, since the carrier mobility of the semiconductor layer can be improved by using the strained silicon layer 16, a device such as a transistor formed in the semiconductor layer can be driven at high speed.

なお、第2実施形態の製造方法によって製造されうる半導体基板を使用する場合においても、上記と同様のプロセスによって半導体装置を製造することができる。   Even when a semiconductor substrate that can be manufactured by the manufacturing method of the second embodiment is used, a semiconductor device can be manufactured by the same process as described above.

以上のように、第1及び第2実施形態に代表される製造方法によって製造されうる半導体基板は、歪み半導体層に絶縁ゲート型トランジスタ等の回路素子を形成するための基板として有用である。   As described above, the semiconductor substrate that can be manufactured by the manufacturing method represented by the first and second embodiments is useful as a substrate for forming a circuit element such as an insulated gate transistor in the strained semiconductor layer.

第1実施形態の半導体基板の製造方法を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the manufacturing method of the semiconductor substrate of 1st Embodiment. 第1実施形態の半導体基板の製造方法を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the manufacturing method of the semiconductor substrate of 1st Embodiment. 第1実施形態の半導体基板の製造方法を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the manufacturing method of the semiconductor substrate of 1st Embodiment. 第2実施形態の半導体基板の製造方法を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the manufacturing method of the semiconductor substrate of 2nd Embodiment. 第2実施形態の半導体基板の製造方法を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the manufacturing method of the semiconductor substrate of 2nd Embodiment. 第2実施形態の半導体基板の製造方法を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the manufacturing method of the semiconductor substrate of 2nd Embodiment. 多孔質層の孔の封止後の基板のSEM像である。It is a SEM image of the board | substrate after sealing the hole of a porous layer. 半導体装置及びその製造方法を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a semiconductor device and its manufacturing method. 半導体装置及びその製造方法を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a semiconductor device and its manufacturing method. 半導体装置及びその製造方法を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a semiconductor device and its manufacturing method. 半導体装置及びその製造方法を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a semiconductor device and its manufacturing method.

符号の説明Explanation of symbols

11 シリコン基板
12 第1半導体層(ヘテロエピタキシャル成長層)
12’ 第1半導体層(ヘテロエピタキシャル成長層)
12” 多孔質層
14 第2半導体層(シリコン層)
15 第3半導体層(ヘテロエピタキシャル成長層)
16 第4半導体層(歪みシリコン層)
21 シリコン基板
22 第1半導体層(ヘテロエピタキシャル成長層)
22’ 第1半導体層の第1層(ヘテロエピタキシャル成長層)
22” 第1半導体層の第2層(シリコン層)
23’ 多孔質シリコン層
24 第2半導体層(シリコン層)
25 第3半導体層(ヘテロエピタキシャル成長層)
26 第4半導体層(歪みシリコン層)
11 Silicon substrate 12 First semiconductor layer (heteroepitaxial growth layer)
12 'first semiconductor layer (heteroepitaxial growth layer)
12 "porous layer 14 second semiconductor layer (silicon layer)
15 Third semiconductor layer (heteroepitaxial growth layer)
16 Fourth semiconductor layer (strained silicon layer)
21 Silicon substrate 22 First semiconductor layer (heteroepitaxial growth layer)
22 'first layer of first semiconductor layer (heteroepitaxial growth layer)
22 "second layer of the first semiconductor layer (silicon layer)
23 'porous silicon layer 24 second semiconductor layer (silicon layer)
25 Third semiconductor layer (heteroepitaxial growth layer)
26 Fourth semiconductor layer (strained silicon layer)

Claims (10)

半導体基板の製造方法であって、
第1材料で構成される基板上に、前記基板の格子定数と異なる格子定数を有する第2材料からなる層を含む第1半導体層を形成する工程と、
少なくも前記第1半導体層の表面を多孔質化して多孔質層を形成する工程と、
前記多孔質層上に前記第1材料で構成される第2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基板の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising:
Forming a first semiconductor layer including a layer made of a second material having a lattice constant different from that of the substrate on a substrate made of the first material;
Forming a porous layer by making the surface of at least the first semiconductor layer porous; and
Forming a second semiconductor layer composed of the first material on the porous layer;
A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising:
前記第2材料からなる層が、前記基板の格子定数と前記第2材料の格子定数との違いによる欠陥が発生する膜厚よりも薄いことを特徴とする請求項1に記載の半導体基板の製造方法。   2. The semiconductor substrate manufacturing method according to claim 1, wherein the layer made of the second material is thinner than a film thickness at which a defect is generated due to a difference between a lattice constant of the substrate and a lattice constant of the second material. Method. 前記第2半導体層上に前記基板の格子定数と異なる格子定数を有する第3半導体層を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体基板の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, further comprising a step of forming a third semiconductor layer having a lattice constant different from the lattice constant of the substrate on the second semiconductor layer. 前記第3半導体層上に前記第3半導体層の格子定数と異なる格子定数を有する第4半導体層を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項3に記載の半導体基板の製造方法。   4. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 3, further comprising forming a fourth semiconductor layer having a lattice constant different from the lattice constant of the third semiconductor layer on the third semiconductor layer. 前記第3半導体層が化合物半導体層であることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の半導体基板の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 3, wherein the third semiconductor layer is a compound semiconductor layer. 前記第3半導体層が化合物半導体層であり、
前記第4半導体層がシリコン層である、
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。
The third semiconductor layer is a compound semiconductor layer;
The fourth semiconductor layer is a silicon layer;
The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 4.
前記基板がシリコン基板であり、
前記第1半導体層がシリコン及びゲルマニウムを含む層、ガリウム及び砒素を含む層、ガリウム及び燐を含む層、並びに、ガリウム及び窒素を含む層からなるグループから選択されるいずれかの層であり、
前記第2半導体層がシリコン層である、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の半導体基板の製造方法。
The substrate is a silicon substrate;
The first semiconductor layer is any layer selected from the group consisting of a layer containing silicon and germanium, a layer containing gallium and arsenic, a layer containing gallium and phosphorus, and a layer containing gallium and nitrogen;
The second semiconductor layer is a silicon layer;
The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the method is a semiconductor substrate manufacturing method.
半導体装置の製造方法であって、
請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の製造方法によって製造される半導体基板にトランジスタを形成する工程を含む、
ことを特徴とする半導体基板の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
Forming a transistor on a semiconductor substrate manufactured by the manufacturing method according to claim 1;
A method of manufacturing a semiconductor substrate.
半導体基板であって、
第1材料で構成された基板と、
前記基板上に配置され、前記基板の格子定数と異なる格子定数を有する第2材料からなる層を含で構成され少なくとも表面に多孔質化された多孔質領域を有する第1半導体層と、
前記多孔質領域上に配置され、前記第1材料で構成された第2半導体層と、
を含むことを特徴とする半導体基板。
A semiconductor substrate,
A substrate composed of a first material;
A first semiconductor layer having a porous region disposed on the substrate and including a layer made of a second material having a lattice constant different from the lattice constant of the substrate and having a porous region at least on the surface;
A second semiconductor layer disposed on the porous region and made of the first material;
A semiconductor substrate comprising:
半導体装置であって、
請求項9に記載された半導体基板と、
前記半導体基板に形成されたトランジスタと、
を含むことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device,
A semiconductor substrate according to claim 9;
A transistor formed on the semiconductor substrate;
A semiconductor device comprising:
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