JP2006344622A - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 工程数の増大を抑制しつつ、SOI構造とバルク構造とを同一基板上に形成するとともに、素子分離を安定して行う。
【解決手段】 支持体層36、パッド酸化膜35、第2半導体層34および第1半導体層33をパターニングすることにより、SOI形成領域R21とバルク領域R22を分離する溝37を形成し、溝37を介してエッチングガスまたはエッチング液を第1半導体層33に接触させることにより、SOI形成領域R21の半導体基板31と第2半導体層34との間に空洞部40を形成し、導体基板31および第2半導体層34の熱酸化を行うことにより、半導体基板31と第2半導体層34との間の空洞部40に埋め込み絶縁層41を形成する。
【選択図】 図13
【解決手段】 支持体層36、パッド酸化膜35、第2半導体層34および第1半導体層33をパターニングすることにより、SOI形成領域R21とバルク領域R22を分離する溝37を形成し、溝37を介してエッチングガスまたはエッチング液を第1半導体層33に接触させることにより、SOI形成領域R21の半導体基板31と第2半導体層34との間に空洞部40を形成し、導体基板31および第2半導体層34の熱酸化を行うことにより、半導体基板31と第2半導体層34との間の空洞部40に埋め込み絶縁層41を形成する。
【選択図】 図13
Description
本発明は半導体装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、SOI構造とバルク構造とを同一基板上に混載する方法に適用して好適なものである。
SOI基板上に形成された電界効果型トランジスタは、素子分離の容易性、ラッチアップフリー、ソース/ドレイン接合容量が小さいなどの点から、その有用性が注目されている。特に、完全空乏型SOIトランジスタは、低消費電力かつ高速動作が可能で、低電圧駆動が容易なため、SOIトランジスタを完全空乏モードで動作させるための研究が盛んに行われている。ここで、SOI基板としては、例えば、特許文献1、2に開示されているように、SIMOX(Separation by Implanted Oxgen)基板や貼り合わせ基板などが用いられている。
また、非特許文献1には、バルク基板上にSOI層を形成することで、SOIトランジスタを低コストで形成できる方法が開示されている。この非特許文献1に開示された方法では、Si基板上にSi/SiGe層を成膜し、SiとSiGeとの選択比の違いを利用してSiGe層のみを選択的に除去することにより、Si基板とSi層との間に空洞部を形成する。そして、空洞部内に露出したSiの熱酸化を行うことにより、Si基板とSi層との間にSiO2層を埋め込み、Si基板とSi層との間にBOX層を形成する。
特開2002−299591号公報
特開2000−124092号公報
T.Sakai et al."Separation by BondingS i Islands(SBSI) for LSI Application",Se cond International GiGe Technology and Device Meeting,Meeting Abstract,pp.230− 231,May(2004)
しかしながら、SIMOX基板を製造するには、シリコンウェハに高濃度の酸素をイオン注入することが必要となる。また、貼り合わせ基板を製造するには、2枚のシリコンウェハを貼り合わせた後、シリコンウェハの表面を研磨する必要がある。このため、SOIトランジスタでは、バルク半導体に形成された電界効果型トランジスタに比べてコストアップを招くという問題があった。
また、イオン注入や研磨では、SOI層の膜厚のばらつきが大きく、完全空乏型SOIトランジスタを作製するためにSOI層を薄膜化すると、電界効果型トランジスタの特性を安定化させることが困難であるという問題があった。
また、非特許文献1に開示された方法では、SiGe層を除去した時にSi層をSi基板上で支持するための支持体を形成したり、Si層下のSiGe層にエッチング液を接触させるための溝を形成したりする工程が必要になる上、同一基板上に形成されたSOI構造とバルク構造との間の素子分離を安定して行えるようにするには、半導体基板にLOCOSもしくはSTI(Shallow Trench Isolation)構造を形成する必要があり、工程数の増大を招くという問題があった。
また、非特許文献1に開示された方法では、SiGe層を除去した時にSi層をSi基板上で支持するための支持体を形成したり、Si層下のSiGe層にエッチング液を接触させるための溝を形成したりする工程が必要になる上、同一基板上に形成されたSOI構造とバルク構造との間の素子分離を安定して行えるようにするには、半導体基板にLOCOSもしくはSTI(Shallow Trench Isolation)構造を形成する必要があり、工程数の増大を招くという問題があった。
そこで、本発明の目的は、工程数の増大を抑制しつつ、SOI構造とバルク構造とを同一基板上に形成するとともに、素子分離を安定して行うことが可能な半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することである。
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、半導体基板上にエピタキシャル成長にて形成された半導体層と、前記半導体基板と前記半導体層との間に埋め込まれた埋め込み絶縁層と、前記半導体層上に形成されたゲート電極と、前記半導体層に形成され、前記ゲート電極の一方の側に配置されたソース層と、前記半導体層に形成され、前記ゲート電極の他方の側に配置されたドレイン層と、前記半導体基板に形成され、前記半導体層を分離する溝と、前記溝内に埋め込まれた絶縁体とを備えることを特徴とする。
これにより、埋め込み絶縁層を介して半導体層を半導体基板上に配置することが可能となるとともに、半導体層の周囲の段差の解消を図りつつ、素子分離絶縁膜を厚膜化することができる。このため、SOI基板を用いることなく、半導体層上にSOIトランジスタを形成することが可能となり、SOIトランジスタの低価格化を実現することが可能となるとともに、ゲート電極の段切れの発生を防止しつつ、ゲート電極の絶縁不良による半導体基板やソース/ドレイン層へのリーク電流の発生を防止することができる。
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、半導体基板上の第1の領域にエピタキシャル成長にて形成された第1半導体層と、前記半導体基板と前記第1半導体層との間に埋め込まれた埋め込み絶縁層と、前記第1半導体層上に配置された第1ゲート電極と、前記第1半導体層に形成され、前記第1ゲート電極の一方の側に配置された第1ソース層と、前記第1半導体層に形成され、前記第1ゲート電極の他方の側に配置された第1ドレイン層と、前記半導体基板上の第2の領域にエピタキシャル成長にて形成された第2半導体層と、前記第2半導体層上に配置された第2ゲート電極と、前記第2半導体層に形成され、前記第2ゲート電極の一方の側に配置された第2ソース層と、前記第2半導体層に形成され、前記第2ゲート電極の他方の側に配置された第2ドレイン層と、前記半導体基板に形成され、前記第1の領域と前記第2の領域とを分離する溝と、前記溝内に埋め込まれた絶縁体とを備えることを特徴とする。
これにより、埋め込み絶縁層を介して半導体層を半導体基板上に配置することが可能となるとともに、SOI構造とバルク構造とを同一半導体基板上に形成した場合においても、SOI構造とバルク構造との段差の解消を図りつつ、素子分離を安定して行うことが可能となる。このため、優れた特性を持つ様々の機能を有する素子を同一チップ上に構成することが可能となるとともに、SOI構造とバルク構造とを同一半導体基板に混載した場合においても、コスト増を抑制することが可能となる。
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、半導体基板上の第1の領域にエピタキシャル成長にて形成された第1半導体層と、前記半導体基板と前記第1半導体層との間に埋め込まれた埋め込み絶縁層と、前記第1半導体層上に配置された第1ゲート電極と、前記第1半導体層に形成され、前記第1ゲート電極の一方の側に配置された第1ソース層と、前記第1半導体層に形成され、前記第1ゲート電極の他方の側に配置された第1ドレイン層と、前記半導体基板上の第2の領域に配置された第2ゲート電極と、前記半導体基板に形成され、前記第2ゲート電極の一方の側に配置された第2ソース層と、前記半導体基板に形成され、前記第2ゲート電極の他方の側に配置された第2ドレイン層と、前記第1の領域と前記第2の領域との間の前記半導体基板に形成された溝と、前記溝内に埋め込まれた絶縁体とを備えることを特徴とする。
これにより、埋め込み絶縁層を介して半導体層を半導体基板上に配置することが可能となるとともに、SOI構造とバルク構造とを同一半導体基板上に形成した場合においても、素子分離を安定して行うことが可能となり、優れた特性を持つ様々の機能を有する素子を同一チップ上に構成することが可能となる。
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体基板の少なくとも表面の一部に第1半導体層を形成する工程と、前記第1半導体層よりもエッチングレートが小さな第2半導体層を前記第1半導体層上に形成する工程と、前記第2半導体層を前記半導体基板上で支持する支持体を形成する工程と、前記支持体、前記第2半導体層および前記第1半導体層をパターニングすることにより、前記第1半導体層の側壁を露出させるとともに、前記半導体基板の表面を露出させる露出部を形成する工程と、前記露出部を介して前記半導体基板をエッチングすることにより、前記半導体基板に溝を形成する工程と、前記露出部を介して第1半導体層を選択的にエッチングすることにより、前記第1半導体層が除去された空洞部を前記第2半導体層下に形成する工程と、前記露出部を介して前記空洞部内に埋め込まれた埋め込み絶縁層を形成する工程と、前記半導体基板に形成された溝内に絶縁体を埋め込む工程と、前記第2半導体層上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極を挟み込むように配置されたソース層およびドレイン層を前記第2半導体層に形成する工程とを備えることを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体基板の少なくとも表面の一部に第1半導体層を形成する工程と、前記第1半導体層よりもエッチングレートが小さな第2半導体層を前記第1半導体層上に形成する工程と、前記第2半導体層を前記半導体基板上で支持する支持体を形成する工程と、前記支持体、前記第2半導体層および前記第1半導体層をパターニングすることにより、前記第1半導体層の側壁を露出させるとともに、前記半導体基板の表面を露出させる露出部を形成する工程と、前記露出部を介して前記半導体基板をエッチングすることにより、前記半導体基板に溝を形成する工程と、前記露出部を介して第1半導体層を選択的にエッチングすることにより、前記第1半導体層が除去された空洞部を前記第2半導体層下に形成する工程と、前記露出部を介して前記空洞部内に埋め込まれた埋め込み絶縁層を形成する工程と、前記半導体基板に形成された溝内に絶縁体を埋め込む工程と、前記第2半導体層上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極を挟み込むように配置されたソース層およびドレイン層を前記第2半導体層に形成する工程とを備えることを特徴とする。
これにより、第1半導体層上に第2半導体層が積層された場合においても、露出部を介してエッチングガスまたはエッチング液を第1半導体層に接触させることが可能となり、第2半導体層を残したまま、第1および第2半導体層間の選択比の違いを利用して第1半導体層を除去することが可能となるとともに、第2半導体層下の空洞部内に埋め込まれた埋め込み絶縁層を形成することができる。また、露出部を介して半導体基板に溝を形成することにより、工程増を抑制しつつ、素子分離絶縁膜を厚膜化することが可能となるとともに、素子分離領域に露出部を配置することが可能となり、素子分離領域とは別に露出部を配置する領域を確保する必要がなくなる。このため、第2半導体層の面積を拡大することを可能としつつ、第2半導体層を埋め込み絶縁層上に配置することが可能となり、第2半導体層の品質を損なうことなく、第2半導体層と半導体基板との間の絶縁を図ることが可能となる。この結果、SOI基板を用いることなく、第2半導体層上にSOIトランジスタを形成することが可能となり、SOIトランジスタの低価格化を実現することが可能となるとともに、SOIトランジスタのサイズおよびレイアウトに対する制約を緩和しつつ、SOIトランジスタの集積度を向上させることができる。
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体基板の少なくとも表面の一部に第1半導体層を形成する工程と、前記第1半導体層よりもエッチングレートが小さな第2半導体層を前記第1半導体層上に形成する工程と、前記第2半導体層および前記第1半導体層をパターニングすることにより、前記半導体基板の表面を露出させる開口部を形成する工程と、前記開口部を介して前記半導体基板をエッチングすることにより、前記半導体基板に溝を形成する工程と、前記半導体基板に形成された溝内に絶縁体を埋め込むことにより、前記第2半導体層を前記半導体基板上で支持する支持体を形成する工程と、前記第1半導体層を前記第2半導体層から露出させる露出部を形成する工程と、前記露出部を介して前記第1半導体層を選択的にエッチングすることにより、前記第1半導体層が除去された空洞部を前記第2半導体層下に形成する工程と、前記露出部を介して前記空洞部内に埋め込まれた埋め込み絶縁層を形成する工程と、前記第2半導体層上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極を挟み込むように配置されたソース層およびドレイン層を前記第2半導体層に形成する工程とを備えることを特徴とする。
これにより、半導体基板の表面を露出させる開口部を介して半導体基板に溝を形成することが可能となり、工程増を抑制しつつ、素子分離絶縁膜を厚膜化することが可能となるとともに、素子分離領域に支持体を配置することが可能となり、素子分離領域とは別に支持体を配置する領域を確保する必要がなくなる。このため、第2半導体層の面積を拡大することを可能としつつ、第2半導体層を埋め込み絶縁層上に配置することが可能となり、第2半導体層の品質を損なうことなく、第2半導体層と半導体基板との間の絶縁を図ることが可能となる。この結果、SOI基板を用いることなく、第2半導体層上にSOIトランジスタを形成することが可能となり、SOIトランジスタの低価格化を実現することが可能となるとともに、SOIトランジスタのサイズおよびレイアウトに対する制約を緩和しつつ、SOIトランジスタの集積度を向上させることができる。
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、第1半導体層を半導体基板の表面の一部に形成する工程と、前記第1半導体層よりもエッチングレートが小さな第2半導体層を前記半導体基板上および前記第1半導体層上に成膜する工程と、前記第2半導体層を前記半導体基板上で支持する支持体を形成する工程と、前記第1半導体層の一部を前記第2半導体層から露出させる露出部を形成する工程と、前記露出部を介して第1半導体層を選択的にエッチングすることにより、前記第半導体層が除去された空洞部を前記半導体基板と前記第2半導体層との間に形成する工程と、前記空洞部内に埋め込まれた埋め込み絶縁層を形成する工程と、前記埋め込み絶縁層上の第2半導体層に第1トランジスタを形成する工程と、前記半導体基板上に成膜された第2半導体層に第2トランジスタを形成する工程とを備えることを特徴とする。
これにより、埋め込み絶縁層を介して第2半導体層を半導体基板上に配置することが可能となるとともに、第2半導体層が成膜された半導体基板上にバルク構造を形成することが可能となる。このため、SOI構造とバルク構造との段差の解消を図りつつ、SOI構造とバルク構造とを同一半導体基板上に形成することが可能となり、優れた特性を持つ様々の機能を有する素子を同一チップ上に構成することが可能となる。
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体基板の表面の一部に第1半導体層を形成する工程と、前記第1半導体層よりもエッチングレートが小さな第2半導体層を前記第1半導体層上に形成する工程と、前記第2半導体層を覆うように配置され、前記第2半導体層を前記半導体基板上で支持する支持体層を形成する工程と、前記支持体層、前記第2半導体層および前記第1半導体層をパターニングすることにより、前記第1半導体層の側壁を露出させる溝を形成する工程と、前記溝を介して第1半導体層を選択的にエッチングすることにより、前記第1半導体層が除去された空洞部を前記第2半導体層下に形成する工程と、前記溝を介して前記空洞部内に埋め込まれた埋め込み絶縁層を形成する工程と、前記溝内に埋め込まれた酸化膜を前記半導体基板上の全面に堆積する工程と、前記支持体層をストッパとして前記酸化膜を薄膜化することにより、前記酸化膜を平坦化する工程と、前記支持体層を除去し、前記埋め込み絶縁層上の第2半導体層および前記半導体基板の表面の一部を露出させる工程と、前記埋め込み絶縁層上の第2半導体層に第1トランジスタを形成する工程と、前記半導体基板上に第2トランジスタを形成する工程とを備えることを特徴とする。
これにより、酸化膜を薄膜化する際に支持体層をストッパとして利用することが可能となり、半導体基板と第2半導体層との間に埋め込み絶縁層を埋め込んだ後に、第2半導体層の表面を安定して露出させることが可能となるとともに、素子分離絶縁膜を厚膜化することが可能となる。また、第1半導体層の側壁を露出させる溝を素子分離領域に配置することが可能となり、素子分離領域とは別に溝を配置する領域を確保する必要がなくなる。このため、第2半導体層の面積を拡大することを可能としつつ、埋め込み絶縁層を介して第2半導体層を半導体基板上に配置することが可能となるとともに、素子分離を安定して行うことを可能としつつ、SOI構造とバルク構造とを同一半導体基板上に搭載することができる。この結果、コスト増を抑制しつつ、優れた特性を持つ様々の機能を有する素子を同一チップ上に構成することが可能となるとともに、SOI構造とバルク構造とを同一半導体基板に混載した場合においても、ゲート電極の絶縁不良による半導体基板やソース/ドレイン層へのリーク電流の発生を防止することができる。
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体基板の表面の一部に第1半導体層を形成する工程と、前記第1半導体層よりもエッチングレートが小さな第2半導体層を前記第1半導体層上に形成する工程と、前記第2半導体層が形成された前記半導体基板上の全面に酸化防止膜を形成する工程と、前記酸化防止膜、前記第2半導体層および前記第1半導体層をパターニングすることにより、前記半導体基板を露出させる溝を形成する工程と、前記溝内に埋め込まれた酸化膜を前記半導体基板上の全面に堆積する工程と、前記酸化防止膜をストッパとして前記酸化膜を薄膜化することにより、前記第2半導体層を前記半導体基板上で支持する支持体を形成する工程と、前記支持体が形成された後に、前記第1半導体層を前記第2半導体層から露出させる露出部を形成する工程と、前記露出部を介して前記第1半導体層を選択的にエッチングすることにより、前記第1半導体層が除去された空洞部を前記第2半導体層下に形成する工程と、前記露出部を介して前記空洞部内に埋め込まれた埋め込み絶縁層を形成する工程と、前記酸化防止膜を除去し、前記埋め込み絶縁層上の第2半導体層および前記半導体基板の表面の一部を露出させる工程と、前記埋め込み絶縁層上の第2半導体層に第1トランジスタを形成する工程と、前記半導体基板上に第2トランジスタを形成する工程とを備えることを特徴とする。
これにより、酸化膜を薄膜化する際に酸化防止膜をストッパとして利用することが可能となり、半導体基板と第2半導体層との間に埋め込み絶縁層を埋め込んだ後に、第2半導体層の表面を安定して露出させることが可能となるとともに、素子分離絶縁膜を厚膜化することが可能となる。また、第2半導体層を半導体基板上で支持する支持体を素子分離領域に配置することが可能となり、素子分離領域とは別に支持体を配置する領域を確保する必要がなくなる。このため、第2半導体層の面積を拡大することを可能としつつ、埋め込み絶縁層を介して第2半導体層を半導体基板上に配置することが可能となるとともに、素子分離を安定して行うことを可能としつつ、SOI構造とバルク構造とを同一半導体基板上に搭載することができる。この結果、コスト増を抑制しつつ、優れた特性を持つ様々の機能を有する素子を同一チップ上に構成することが可能となるとともに、SOI構造とバルク構造とを同一半導体基板に混載した場合においても、ゲート電極の絶縁不良による半導体基板やソース/ドレイン層へのリーク電流の発生を防止することができる。
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、前記第2半導体層は、前記第1半導体層上だけでなく前記半導体基板上にも形成されることを特徴とする。
これにより、埋め込み絶縁層を介して第2半導体層を半導体基板上に配置することが可能となるとともに、第2半導体層が成膜された半導体基板上にバルク構造を形成することが可能となり、SOI構造とバルク構造との段差の解消を図りつつ、SOI構造とバルク構造とを同一半導体基板上に形成することが可能となる。
これにより、埋め込み絶縁層を介して第2半導体層を半導体基板上に配置することが可能となるとともに、第2半導体層が成膜された半導体基板上にバルク構造を形成することが可能となり、SOI構造とバルク構造との段差の解消を図りつつ、SOI構造とバルク構造とを同一半導体基板上に形成することが可能となる。
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、前記第2半導体層および第1半導体層に形成された溝を介して前記半導体基板をエッチングすることにより、前記半導体基板にトレンチを形成する工程をさらに備えることを特徴とする。
これにより、工程増を抑制しつつ、素子分離絶縁膜を厚膜化することが可能となり、SOI構造とバルク構造とを同一半導体基板に混載した場合においても、段差の解消を図りつつ、ゲート電極の絶縁不良による半導体基板やソース/ドレイン層へのリーク電流の発生を防止することができる。
これにより、工程増を抑制しつつ、素子分離絶縁膜を厚膜化することが可能となり、SOI構造とバルク構造とを同一半導体基板に混載した場合においても、段差の解消を図りつつ、ゲート電極の絶縁不良による半導体基板やソース/ドレイン層へのリーク電流の発生を防止することができる。
以下、本発明の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法について図面を参照しながら説明する。
図1(a)〜図10(a)は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す斜視図、図1(b)〜図10(b)は、図1(a)〜図10(a)のA1−A1´〜A10−A10´線でそれぞれ切断した断面図、図1(c)〜図10(c)は、図1(a)〜図10(a)のB1−B1´〜B10−B10´線でそれぞれ切断した断面図である。
図1(a)〜図10(a)は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す斜視図、図1(b)〜図10(b)は、図1(a)〜図10(a)のA1−A1´〜A10−A10´線でそれぞれ切断した断面図、図1(c)〜図10(c)は、図1(a)〜図10(a)のB1−B1´〜B10−B10´線でそれぞれ切断した断面図である。
図1において、半導体基板11には、SOI形成領域R11およびバルク領域R12が設けられている。そして、半導体基板11の熱酸化を行うことにより、半導体基板11の表面に酸化膜12を形成する。なお、半導体基板11の材質としては、例えば、Si、Ge、SiGe、SiC、SiSn、PbS、GaAs、InP、GaP、GaNまたはZnSeなどを用いることができる。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて酸化膜12をパターニングすることにより、SOI形成領域R11の酸化膜12を除去し、SOI形成領域R11の半導体基板11の表面を露出させる。そして、酸化膜12をマスクとして選択エピタキシャル成長を行うことにより、第1半導体層13を半導体基板11上のSOI形成領域R11に選択的に形成する。ここで、単結晶半導体層を半導体基板11上に成膜させる時に、アモルファス半導体層が酸化膜12上に成膜するが、アモルファス半導体層を塩素ガスなどに晒すことにより、半導体基板11上に成膜された単結晶半導体層を残したまま、アモルファス半導体層を分解除去することができる。このため、選択エピタキシャル成長を行うことにより、酸化膜12上に半導体層が成膜されないようにして、半導体基板11上に第1半導体層13を選択的に形成することができる。
次に、図2に示すように、バルク領域R12の半導体基板11上の酸化膜12を除去する。そして、エピタキシャル成長を行うことにより、SOI形成領域R11の第1半導体層13上およびバルク領域R12の半導体基板11上に第2半導体層14を形成する。なお、第1半導体層13は、半導体基板11および第2半導体層14よりもエッチングレートが大きな材質を用いることができ、第1半導体層13および第2半導体層14の材質としては、例えば、Si、Ge、SiGe、SiC、SiSn、PbS、GaAs、InP、GaP、GaNまたはZnSeなどの中から選択された組み合わせを用いることができる。特に、半導体基板11がSiの場合、第1半導体層13としてSiGe、第2半導体層14としてSiを用いることが好ましい。これにより、第1半導体層13と第2半導体層14との間の格子整合をとることを可能としつつ、第1半導体層13と第2半導体層14との間のエッチング時の選択比を確保することができる。なお、第1半導体層13としては、単結晶半導体層の他、多結晶半導体層、アモルファス半導体層または多孔質半導体層を用いるようにしてもよい。また、第1半導体層13の代わりに、単結晶半導体層をエピタキシャル成長にて成膜可能なγ−酸化アルミニウムなどの金属酸化膜を用いるようにしてもよい。また、第1半導体層13および第2半導体層14の膜厚は、例えば、1〜100nm程度とすることができる。
次に、図3に示すように、第2半導体層14の熱酸化により第2半導体層14の表面にパッド酸化膜15を形成する。そして、CVDなどの方法により、パッド酸化膜15上の全面に酸化防止膜16を形成する。なお、酸化防止膜16としては、例えば、シリコン窒化膜を用いることができる。
次に、図4に示すように、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて酸化防止膜16、パッド酸化膜15、第2半導体層14および第1半導体層13をパターニングすることにより、SOI形成領域R11とバルク領域R12を分離する溝17を形成する。ここで、SOI形成領域R11とバルク領域R12を分離する溝17を形成する場合、半導体基板11をオーバーエッチングすることにより、半導体基板11にトレンチを形成することができる。ここで、トレンチは、良好な素子分離特性を得るために、深さは数百nm程度、トレンチ側壁をテーパー形状にして、底部両端を丸めた形状にすることが好ましい。
次に、図4に示すように、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて酸化防止膜16、パッド酸化膜15、第2半導体層14および第1半導体層13をパターニングすることにより、SOI形成領域R11とバルク領域R12を分離する溝17を形成する。ここで、SOI形成領域R11とバルク領域R12を分離する溝17を形成する場合、半導体基板11をオーバーエッチングすることにより、半導体基板11にトレンチを形成することができる。ここで、トレンチは、良好な素子分離特性を得るために、深さは数百nm程度、トレンチ側壁をテーパー形状にして、底部両端を丸めた形状にすることが好ましい。
次に、図5に示すように、CVDなどの方法により、溝17内に埋め込まれた酸化膜を半導体基板11上の全面に堆積する。そして、酸化防止膜16をストッパとして酸化膜のCMPを行うことにより、SOI形成領域R11とバルク領域R12とを素子分離するとともに、第2半導体層14を半導体基板11上で支持する支持体18を形成する。
ここで、第2半導体層14を半導体基板11上で支持する支持体18を溝17内に埋め込むことにより、素子分離領域とは別に支持体18を配置する領域を確保する必要がなくなり、第2半導体層14の面積を拡大することが可能となる。また、SOI形成領域R11とバルク領域R12を分離する溝17を形成する時に半導体基板11をオーバーエッチングすることにより、工程増を抑制しつつ、素子分離絶縁膜を厚膜化することが可能となり、ゲート電極を支持体18上に延伸させた場合においても、ゲート電極の絶縁不良による半導体基板11やソース/ドレイン層へのリーク電流の発生を防止することができる。
ここで、第2半導体層14を半導体基板11上で支持する支持体18を溝17内に埋め込むことにより、素子分離領域とは別に支持体18を配置する領域を確保する必要がなくなり、第2半導体層14の面積を拡大することが可能となる。また、SOI形成領域R11とバルク領域R12を分離する溝17を形成する時に半導体基板11をオーバーエッチングすることにより、工程増を抑制しつつ、素子分離絶縁膜を厚膜化することが可能となり、ゲート電極を支持体18上に延伸させた場合においても、ゲート電極の絶縁不良による半導体基板11やソース/ドレイン層へのリーク電流の発生を防止することができる。
次に、図6に示すように、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて酸化防止膜16、パッド酸化膜15、第2半導体層14および第1半導体層13をパターニングすることにより、第1半導体層13および第2半導体層14の端部の一部を露出させる露出面19を形成する。なお、第1半導体層13および第2半導体層14の端部の一部を露出させる露出面19を形成する場合、第1半導体層13の表面でエッチングを止めるようにしてもよいし、第1半導体層13をオーバーエッチングして第1半導体層13に凹部を形成するようにしてもよい。あるいは、第1半導体層13を貫通させて半導体基板11の表面を露出させるようにしてもよい。
次に、図7に示すように、露出面19を介してエッチングガスまたはエッチング液を第1半導体層13に接触させることにより、第1半導体層13をエッチング除去し、SOI形成領域R11の半導体基板11と第2半導体層14との間に空洞部20を形成する。
ここで、支持体18にて第2半導体層14を支持することにより、第1半導体層13が除去された場合においても、第2半導体層14が半導体基板11上に落下することを防止することが可能となるとともに、第1半導体層13および第2半導体層14の端部の一部を露出させる露出面19を形成することにより、第1半導体層13上に第2半導体層14が積層された場合においても、第2半導体層14下の第1半導体層13にエッチングガスまたはエッチング液を接触させることが可能となる。
ここで、支持体18にて第2半導体層14を支持することにより、第1半導体層13が除去された場合においても、第2半導体層14が半導体基板11上に落下することを防止することが可能となるとともに、第1半導体層13および第2半導体層14の端部の一部を露出させる露出面19を形成することにより、第1半導体層13上に第2半導体層14が積層された場合においても、第2半導体層14下の第1半導体層13にエッチングガスまたはエッチング液を接触させることが可能となる。
このため、第2半導体層14の欠陥の発生を低減させつつ、第2半導体層14を絶縁体上に配置することが可能となり、第2半導体層14の品質を損なうことなく、第2半導体層14と半導体基板11との間の絶縁を図ることが可能となる。このため、製造工程の増大を抑制しつつ、SOI構造とバルク構造とを同一半導体基板11上に形成することが可能となり、コスト増を抑制しつつ、優れた特性を持つ様々の機能を有する素子を同一チップ上に構成することが可能となる。
なお、半導体基板11および第2半導体層14がSi、第1半導体層13がSiGeの場合、第1半導体層13のエッチング液としてフッ硝酸(フッ酸、硝酸、水の混合液)を用いることが好ましい。これにより、SiとSiGeの選択比として1:100〜1000程度を得ることができ、半導体基板11および第2半導体層14のオーバーエッチングを抑制しつつ、第1半導体層13を除去することが可能となる。また、第1半導体層13のエッチング液としてフッ硝酸過水、アンモニア過水、あるいはフッ酢酸過水などを用いても良い。
また、第1半導体層13をエッチング除去する前に、陽極酸化などの方法により第1半導体層13を多孔質化するようにしてもよいし、第1半導体層13にイオン注入を行うことにより、第1半導体層13をアモルファス化するようにしてもよい。これにより、第1半導体層13のエッチングレートを増大させることが可能となり、第1半導体層13のエッチング面積を拡大することができる。
次に、図8に示すように、半導体基板11および第2半導体層14の熱酸化を行うことにより、半導体基板11と第2半導体層14との間の空洞部20に埋め込み絶縁層21を形成する。
なお、半導体基板11および第2半導体層14の熱酸化にて埋め込み絶縁層21を形成する場合、埋め込み性を向上させるために、反応律速となる低温のウェット酸化を用いることが好ましい。その際、第2半導体層14の側壁も熱酸化される。また、空洞部20に埋め込み絶縁層21を形成した後、1100℃以上の高温アニールを行うようにしてもよい。これにより、埋め込み絶縁層21をリフローさせることが可能となり、埋め込み絶縁層21のストレスを緩和させることが可能となるとともに、第2半導体層14との境界における界面準位を減らすことができる。また、埋め込み絶縁層21は空洞部20を全て埋めるように形成しても良いし、空洞部20が一部残るように形成しても良い。
なお、半導体基板11および第2半導体層14の熱酸化にて埋め込み絶縁層21を形成する場合、埋め込み性を向上させるために、反応律速となる低温のウェット酸化を用いることが好ましい。その際、第2半導体層14の側壁も熱酸化される。また、空洞部20に埋め込み絶縁層21を形成した後、1100℃以上の高温アニールを行うようにしてもよい。これにより、埋め込み絶縁層21をリフローさせることが可能となり、埋め込み絶縁層21のストレスを緩和させることが可能となるとともに、第2半導体層14との境界における界面準位を減らすことができる。また、埋め込み絶縁層21は空洞部20を全て埋めるように形成しても良いし、空洞部20が一部残るように形成しても良い。
また、図8の方法では、半導体基板11および第2半導体層14の熱酸化を行うことにより、半導体基板11と第2半導体層14との間の空洞部20に埋め込み絶縁層21を形成する方法について説明したが、CVD法にて半導体基板11と第2半導体層14との間の空洞部20に絶縁膜を成膜させることにより、半導体基板11と第2半導体層14との間の空洞部20を埋め込み絶縁層21で埋め込むようにしてもよい。これにより、第2半導体層14の膜減りを防止しつつ、半導体基板11と第2半導体層14との間の空洞部20を酸化膜以外の材料で埋め込むことが可能となる。このため、第2半導体層14の裏面側に配置される埋め込み絶縁層21の厚膜化を図ることが可能となるとともに、誘電率を低下させることが可能となり、第2半導体層14の裏面側の寄生容量を低減させることができる。
なお、埋め込み絶縁層21の材質としては、例えば、シリコン酸化膜の他、FSG(フッ化シリケードグラス)膜やシリコン窒化膜などを用いるようにしてもよい。また、埋め込み絶縁層21として、SOG(Spin On Glass)膜の他、PSG膜、BPSG膜、PAE(poly aryleneether)系膜、HSQ(hydrogen silsesquioxane)系膜、MSQ(methyl silsesquioxane)系膜、PCB系膜、CF系膜、SiOC系膜、SiOF系膜などの有機lowk膜、或いはこれらのポーラス膜を用いるようにしてもよい。また、この後、さらに段差を平坦化したい場合には、CVDなどの方法により、半導体基板上の全面に酸化膜を堆積して段差内に酸化膜を埋め込み、酸化防止膜16をストッパとして酸化膜のCMPを行ってもよい。
次に、図9に示すように、第2半導体層14上の酸化防止膜16およびパッド酸化膜15を除去することにより、SOI形成領域R11およびバルク領域R12の第2半導体層14の表面を露出させる。
次に、図10に示すように、SOI形成領域R11およびバルク領域R12における第2半導体層14の表面の熱酸化を行うことにより、SOI形成領域R11およびバルク領域R12の第2半導体層14の表面にゲート絶縁膜22a、22bをそれぞれ形成する。そして、ゲート絶縁膜22a、22bがそれぞれ形成されたSOI形成領域R11およびバルク領域R12の第2半導体層14上に、CVDなどの方法により多結晶シリコン層を形成する。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて多結晶シリコン層をパターニングすることにより、ゲート絶縁膜22a、22bをそれぞれ介して配置されたゲート電極23a、23bを、SOI形成領域R11およびバルク領域R12の第2半導体層14上に形成する。そして、ゲート電極23a、23bをマスクとして、As、P、Bなどの不純物を第2半導体層14内にイオン注入することにより、ゲート電極23a、23bの側方にそれぞれ配置されたソース/ドレイン層を第2半導体層14に形成する。
次に、図10に示すように、SOI形成領域R11およびバルク領域R12における第2半導体層14の表面の熱酸化を行うことにより、SOI形成領域R11およびバルク領域R12の第2半導体層14の表面にゲート絶縁膜22a、22bをそれぞれ形成する。そして、ゲート絶縁膜22a、22bがそれぞれ形成されたSOI形成領域R11およびバルク領域R12の第2半導体層14上に、CVDなどの方法により多結晶シリコン層を形成する。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて多結晶シリコン層をパターニングすることにより、ゲート絶縁膜22a、22bをそれぞれ介して配置されたゲート電極23a、23bを、SOI形成領域R11およびバルク領域R12の第2半導体層14上に形成する。そして、ゲート電極23a、23bをマスクとして、As、P、Bなどの不純物を第2半導体層14内にイオン注入することにより、ゲート電極23a、23bの側方にそれぞれ配置されたソース/ドレイン層を第2半導体層14に形成する。
これにより、SOI基板を用いることなく、半導体基板11にバルク構造を形成しつつ、半導体基板11の一部の領域にSOI構造を形成することが可能となるとともに、半導体基板11上で第2半導体層14を支持する支持体18としてSTI(Shallow Trench Isolation)構造を用いることができる。このため、コスト増を抑制しつつ、SOI構造とバルク構造とを同一半導体基板11上に形成することが可能となるとともに、SOIトランジスタの集積度を向上させることが可能となり、チップサイズの増大を抑制しつつ、優れた特性を持つ様々の機能を有する素子を同一チップ上に構成することが可能となる。
なお、上述した実施形態では、埋め込み絶縁層21を介してSOI形成領域R11の半導体基板11上に第2半導体層14を1層分だけ積層する方法について説明したが、絶縁層をそれぞれ介して複数の半導体層をSOI形成領域R11の半導体基板11上に積層するようにしてもよい。また、上述した実施形態では、ゲート電極23a、23bを支持体18と交差しないように配置する方法について示したが、ゲート電極23a、23bを支持体18と交差するように配置してもよい。
図11(a)〜図18(a)は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す斜視図、図11(b)〜図18(b)は、図11(a)〜図18(a)のA11−A11´〜A18−A18´線でそれぞれ切断した断面図、図11(c)〜図18(c)は、図11(a)〜図18(a)のB11−B11´〜B18−B18´線でそれぞれ切断した断面図である。
図11において、半導体基板31には、SOI形成領域R21およびバルク領域R22が設けられている。そして、半導体基板31の熱酸化を行うことにより、半導体基板31の表面に酸化膜32を形成する。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて酸化膜32をパターニングすることにより、SOI形成領域R21の酸化膜32の一部を除去し、SOI形成領域R21の半導体基板31の一部の表面を露出させる。そして、酸化膜32をマスクとして選択エピタキシャル成長を行うことにより、第1半導体層33および第2半導体層34を半導体基板31上のSOI形成領域R21の一部に選択的に順次形成する。なお、酸化膜32の膜厚は、第1半導体層33の膜厚よりも厚くすることが好ましい。これにより、第1半導体層33上に第2半導体層34を成膜させた場合においても、第2半導体層34が第1半導体層33の側壁に形成されることを防止することができる。
次に、図12に示すように、半導体基板31上の酸化膜32を除去する。そして、半導体基板31および第2半導体層34の熱酸化により半導体基板31および第2半導体層34の表面にパッド酸化膜35を形成する。そして、CVDなどの方法により、第2半導体層34の側壁が半導体基板31上で覆われるようにして、パッド酸化膜35上の全面に支持体層36を形成する。なお、支持体層36としては、例えば、シリコン窒化膜を用いることができる。
次に、図13に示すように、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて支持体層36、パッド酸化膜35、第2半導体層34および第1半導体層33をパターニングすることにより、SOI形成領域R21とバルク領域R22を分離する溝37を形成し、第1半導体層33および第2半導体層34の端部の一部を露出させる。なお、SOI形成領域R21とバルク領域R22を分離する溝37を形成する場合、半導体基板31をオーバーエッチングすることにより、半導体基板31にトレンチを形成することができる。ここで、トレンチは、良好な素子分離特性を得るために、深さは数百nm程度、トレンチ側壁をテーパー形状にして、底部両端を丸めた形状にすることが好ましい。
ここで、SOI形成領域R21とバルク領域R22を分離する溝37を介して第1半導体層33の端部を露出させることにより、第1半導体層33の端部を露出させる領域を素子分離領域とは別に確保する必要がなくなり、第2半導体層34の面積を拡大することが可能となる。また、SOI形成領域R21とバルク領域R22を分離する溝37を形成する時に半導体基板31をオーバーエッチングすることにより、工程増を抑制しつつ、溝37に埋め込まれる酸化膜42を厚膜化することが可能となり、図18のゲート電極44a、44bを酸化膜42上に延伸させた場合においても、ゲート電極44a、44bの絶縁不良による半導体基板31やソース/ドレイン層へのリーク電流の発生を防止することができる。
次に、図14に示すように、溝37を介してエッチングガスまたはエッチング液を第1半導体層33に接触させることにより、第1半導体層33をエッチング除去し、SOI形成領域R21の半導体基板31と第2半導体層34との間に空洞部40を形成する。
ここで、第2半導体層34の側壁が半導体基板31上で覆われるようにして第2半導体層34上に支持体層36を形成することにより、支持体層36にて第2半導体層34を半導体基板31で支持することができ、第1半導体層33が除去された場合においても、第2半導体層34が半導体基板31上に落下することを防止することが可能となる。また、第1半導体層33および第2半導体層34の端部の一部を露出させる溝37を形成することにより、第1半導体層33上に第2半導体層34が積層された場合においても、第2半導体層34下の第1半導体層33にエッチングガスまたはエッチング液を接触させることが可能となり、半導体基板31と第2半導体層34との間に空洞部40を形成することができる。
ここで、第2半導体層34の側壁が半導体基板31上で覆われるようにして第2半導体層34上に支持体層36を形成することにより、支持体層36にて第2半導体層34を半導体基板31で支持することができ、第1半導体層33が除去された場合においても、第2半導体層34が半導体基板31上に落下することを防止することが可能となる。また、第1半導体層33および第2半導体層34の端部の一部を露出させる溝37を形成することにより、第1半導体層33上に第2半導体層34が積層された場合においても、第2半導体層34下の第1半導体層33にエッチングガスまたはエッチング液を接触させることが可能となり、半導体基板31と第2半導体層34との間に空洞部40を形成することができる。
次に、図15に示すように、半導体基板31および第2半導体層34の熱酸化を行うことにより、半導体基板31と第2半導体層34との間の空洞部40に埋め込み絶縁層41を形成する。
次に、図16に示すように、CVDなどの方法により、半導体基板31上の全面に酸化膜42を堆積する。そして、支持体層36をストッパとして酸化膜42のCMPを行うことにより、酸化膜42を溝37内に埋め込むとともに、SOI形成領域R21とバルク領域R22とを素子分離する。ここで、酸化膜42のCMPを行う際に支持体層36をストッパとして用いることにより、第2半導体層34が酸化膜42にて覆われた場合においても、酸化膜42を溝37内に埋め込むことを可能としつつ、第2半導体層34の表面を安定して露出させることが可能となる。
次に、図16に示すように、CVDなどの方法により、半導体基板31上の全面に酸化膜42を堆積する。そして、支持体層36をストッパとして酸化膜42のCMPを行うことにより、酸化膜42を溝37内に埋め込むとともに、SOI形成領域R21とバルク領域R22とを素子分離する。ここで、酸化膜42のCMPを行う際に支持体層36をストッパとして用いることにより、第2半導体層34が酸化膜42にて覆われた場合においても、酸化膜42を溝37内に埋め込むことを可能としつつ、第2半導体層34の表面を安定して露出させることが可能となる。
次に、図17に示すように、第2半導体層34上の支持体層36およびパッド酸化膜35を除去することにより、SOI形成領域R21の第2半導体層34の表面およびバルク領域R22の半導体基板31の表面を露出させる。
次に、図18に示すように、SOI形成領域R21における第2半導体層34の表面およびバルク領域R22の半導体基板31の表面の熱酸化を行うことにより、SOI形成領域R21の第2半導体層34の表面およびバルク領域R22の半導体基板31の表面にゲート絶縁膜43a、43bをそれぞれ形成する。そして、ゲート絶縁膜43a、43bがそれぞれ形成されたSOI形成領域R21の第2半導体層34上およびバルク領域R22の半導体基板31上に、CVDなどの方法により多結晶シリコン層を形成する。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて多結晶シリコン層をパターニングすることにより、ゲート絶縁膜43a、43bをそれぞれ介して配置されたゲート電極44a、44bを、SOI形成領域R21の第2半導体層34上およびバルク領域R22の半導体基板31上に形成する。そして、ゲート電極44a、44bをマスクとして、As、P、Bなどの不純物を第2半導体層34内にイオン注入することにより、ゲート電極44a、44bの側方にそれぞれ配置されたソース/ドレイン層を第2半導体層34に形成する。
次に、図18に示すように、SOI形成領域R21における第2半導体層34の表面およびバルク領域R22の半導体基板31の表面の熱酸化を行うことにより、SOI形成領域R21の第2半導体層34の表面およびバルク領域R22の半導体基板31の表面にゲート絶縁膜43a、43bをそれぞれ形成する。そして、ゲート絶縁膜43a、43bがそれぞれ形成されたSOI形成領域R21の第2半導体層34上およびバルク領域R22の半導体基板31上に、CVDなどの方法により多結晶シリコン層を形成する。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて多結晶シリコン層をパターニングすることにより、ゲート絶縁膜43a、43bをそれぞれ介して配置されたゲート電極44a、44bを、SOI形成領域R21の第2半導体層34上およびバルク領域R22の半導体基板31上に形成する。そして、ゲート電極44a、44bをマスクとして、As、P、Bなどの不純物を第2半導体層34内にイオン注入することにより、ゲート電極44a、44bの側方にそれぞれ配置されたソース/ドレイン層を第2半導体層34に形成する。
R11、R21 SOI形成領域、R12、R22 バルク領域、11、31 半導体基板、12、32 酸化膜、13、33 第1半導体層、14、34 第2半導体層、15、35 パッド酸化膜、16 酸化防止膜、17、37 溝、18 支持体、42 酸化膜、19 露出面、20、40 空洞部、13、41 埋め込み絶縁層、22a、22b、43a、43b ゲート絶縁膜、23a、23b、44a、44b ゲート電極、36 支持体層
Claims (10)
- 半導体基板上にエピタキシャル成長にて形成された半導体層と、
前記半導体基板と前記半導体層との間に埋め込まれた埋め込み絶縁層と、
前記半導体層上に形成されたゲート電極と、
前記半導体層に形成され、前記ゲート電極の一方の側に配置されたソース層と、
前記半導体層に形成され、前記ゲート電極の他方の側に配置されたドレイン層と、
前記半導体基板に形成され、前記半導体層を分離する溝と、
前記溝内に埋め込まれた絶縁体とを備えることを特徴とする半導体装置。 - 半導体基板上の第1の領域にエピタキシャル成長にて形成された第1半導体層と、
前記半導体基板と前記第1半導体層との間に埋め込まれた埋め込み絶縁層と、
前記第1半導体層上に配置された第1ゲート電極と、
前記第1半導体層に形成され、前記第1ゲート電極の一方の側に配置された第1ソース層と、
前記第1半導体層に形成され、前記第1ゲート電極の他方の側に配置された第1ドレイン層と、
前記半導体基板上の第2の領域にエピタキシャル成長にて形成された第2半導体層と、
前記第2半導体層上に配置された第2ゲート電極と、
前記第2半導体層に形成され、前記第2ゲート電極の一方の側に配置された第2ソース層と、
前記第2半導体層に形成され、前記第2ゲート電極の他方の側に配置された第2ドレイン層と、
前記半導体基板に形成され、前記第1の領域と前記第2の領域とを分離する溝と、
前記溝内に埋め込まれた絶縁体とを備えることを特徴とする半導体装置。 - 半導体基板上の第1の領域にエピタキシャル成長にて形成された第1半導体層と、
前記半導体基板と前記第1半導体層との間に埋め込まれた埋め込み絶縁層と、
前記第1半導体層上に配置された第1ゲート電極と、
前記第1半導体層に形成され、前記第1ゲート電極の一方の側に配置された第1ソース層と、
前記第1半導体層に形成され、前記第1ゲート電極の他方の側に配置された第1ドレイン層と、
前記半導体基板上の第2の領域に配置された第2ゲート電極と、
前記半導体基板に形成され、前記第2ゲート電極の一方の側に配置された第2ソース層と、
前記半導体基板に形成され、前記第2ゲート電極の他方の側に配置された第2ドレイン層と、
前記第1の領域と前記第2の領域との間の前記半導体基板に形成された溝と、
前記溝内に埋め込まれた絶縁体とを備えることを特徴とする半導体装置。 - 半導体基板の少なくとも表面の一部に第1半導体層を形成する工程と、
前記第1半導体層よりもエッチングレートが小さな第2半導体層を前記第1半導体層上に形成する工程と、
前記第2半導体層を前記半導体基板上で支持する支持体を形成する工程と、
前記支持体、前記第2半導体層および前記第1半導体層をパターニングすることにより、前記第1半導体層の側壁を露出させるとともに、前記半導体基板の表面を露出させる露出部を形成する工程と、
前記露出部を介して前記半導体基板をエッチングすることにより、前記半導体基板に溝を形成する工程と、
前記露出部を介して第1半導体層を選択的にエッチングすることにより、前記第1半導体層が除去された空洞部を前記第2半導体層下に形成する工程と、
前記露出部を介して前記空洞部内に埋め込まれた埋め込み絶縁層を形成する工程と、
前記半導体基板に形成された溝内に絶縁体を埋め込む工程と、
前記第2半導体層上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極を挟み込むように配置されたソース層およびドレイン層を前記第2半導体層に形成する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 半導体基板の少なくとも表面の一部に第1半導体層を形成する工程と、
前記第1半導体層よりもエッチングレートが小さな第2半導体層を前記第1半導体層上に形成する工程と、
前記第2半導体層および前記第1半導体層をパターニングすることにより、前記半導体基板の表面を露出させる開口部を形成する工程と、
前記開口部を介して前記半導体基板をエッチングすることにより、前記半導体基板に溝を形成する工程と、
前記半導体基板に形成された溝内に絶縁体を埋め込むことにより、前記第2半導体層を前記半導体基板上で支持する支持体を形成する工程と、
前記第1半導体層を前記第2半導体層から露出させる露出部を形成する工程と、
前記露出部を介して前記第1半導体層を選択的にエッチングすることにより、前記第1半導体層が除去された空洞部を前記第2半導体層下に形成する工程と、
前記露出部を介して前記空洞部内に埋め込まれた埋め込み絶縁層を形成する工程と、
前記第2半導体層上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極を挟み込むように配置されたソース層およびドレイン層を前記第2半導体層に形成する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 第1半導体層を半導体基板の表面の一部に形成する工程と、
前記第1半導体層よりもエッチングレートが小さな第2半導体層を前記半導体基板上および前記第1半導体層上に成膜する工程と、
前記第2半導体層を前記半導体基板上で支持する支持体を形成する工程と、
前記第1半導体層の一部を前記第2半導体層から露出させる露出部を形成する工程と、
前記露出部を介して第1半導体層を選択的にエッチングすることにより、前記第半導体層が除去された空洞部を前記半導体基板と前記第2半導体層との間に形成する工程と、
前記空洞部内に埋め込まれた埋め込み絶縁層を形成する工程と、
前記埋め込み絶縁層上の第2半導体層に第1トランジスタを形成する工程と、
前記半導体基板上に成膜された第2半導体層に第2トランジスタを形成する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 半導体基板の表面の一部に第1半導体層を形成する工程と、
前記第1半導体層よりもエッチングレートが小さな第2半導体層を前記第1半導体層上に形成する工程と、
前記第2半導体層を覆うように配置され、前記第2半導体層を前記半導体基板上で支持する支持体層を形成する工程と、
前記支持体層、前記第2半導体層および前記第1半導体層をパターニングすることにより、前記第1半導体層の側壁を露出させる溝を形成する工程と、
前記溝を介して第1半導体層を選択的にエッチングすることにより、前記第1半導体層が除去された空洞部を前記第2半導体層下に形成する工程と、
前記溝を介して前記空洞部内に埋め込まれた埋め込み絶縁層を形成する工程と、
前記溝内に埋め込まれた酸化膜を前記半導体基板上の全面に堆積する工程と、
前記支持体層をストッパとして前記酸化膜を薄膜化することにより、前記酸化膜を平坦化する工程と、
前記支持体層を除去し、前記埋め込み絶縁層上の第2半導体層および前記半導体基板の表面の一部を露出させる工程と、
前記埋め込み絶縁層上の第2半導体層に第1トランジスタを形成する工程と、
前記半導体基板上に第2トランジスタを形成する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 半導体基板の表面の一部に第1半導体層を形成する工程と、
前記第1半導体層よりもエッチングレートが小さな第2半導体層を前記第1半導体層上に形成する工程と、
前記第2半導体層が形成された前記半導体基板上の全面に酸化防止膜を形成する工程と、
前記酸化防止膜、前記第2半導体層および前記第1半導体層をパターニングすることにより、前記半導体基板を露出させる溝を形成する工程と、
前記溝内に埋め込まれた酸化膜を前記半導体基板上の全面に堆積する工程と、
前記酸化防止膜をストッパとして前記酸化膜を薄膜化することにより、前記第2半導体層を前記半導体基板上で支持する支持体を形成する工程と、
前記支持体が形成された後に、前記第1半導体層を前記第2半導体層から露出させる露出部を形成する工程と、
前記露出部を介して前記第1半導体層を選択的にエッチングすることにより、前記第1半導体層が除去された空洞部を前記第2半導体層下に形成する工程と、
前記露出部を介して前記空洞部内に埋め込まれた埋め込み絶縁層を形成する工程と、
前記酸化防止膜を除去し、前記埋め込み絶縁層上の第2半導体層および前記半導体基板の表面の一部を露出させる工程と、
前記埋め込み絶縁層上の第2半導体層に第1トランジスタを形成する工程と、
前記半導体基板上に第2トランジスタを形成する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第2半導体層は、前記第1半導体層上だけでなく前記半導体基板上にも形成されることを特徴とする請求項7または8記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2半導体層および第1半導体層に形成された溝を介して前記半導体基板をエッチングすることにより、前記半導体基板にトレンチを形成する工程をさらに備えることを特徴とする請求項7から9のいずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
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