JP2007081031A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に、SOI(Silicon On Insulator)基板上に形成された電界効果型トランジスタの製造方法に適用して好適なものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and is particularly suitable for application to a method for manufacturing a field effect transistor formed on an SOI (Silicon On Insulator) substrate.
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。
Field effect transistors formed on an SOI substrate are attracting attention because of their ease of element isolation, latch-up freeness, and low source / drain junction capacitance. In particular, since a fully depleted SOI transistor can operate at low power consumption and at high speed and can be easily driven at a low voltage, research for operating the SOI transistor in a fully depleted mode has been actively conducted. Here, as the SOI substrate, for example, as disclosed in
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/SiGe層に第1の溝を形成する。そして、第1の溝に支持体を埋め込んだ後、SiGe層を支持体から露出させる第2の溝を形成し、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。
Non-Patent
この非特許文献1に開示された方法を応用すれば、SOIトランジスタとバルクトランジスタとを1つのウェハ内に同時に形成することができる。この場合、SiGe層をウェハ全面に成膜するのではなく、選択エピタキシャル成長にてSOIトランジスタ形成領域にのみSiGe層を成膜する。ここで、選択エピタキシャル成長では、SOIトランジスタ形成領域以外に堆積したアモルファス半導体を除去するために、塩素ガスが必要になる。ここで、使用済みの塩素ガスは有害であるため、無害化処理が必要になる。この無害化処理では、例えば、除外剤としてZnOを用いて以下の反応を起こさせることにより、使用済みの塩素ガスを吸収させることができる。
Cl2+ZnO→ZnCl2+1/2O2
また、廃棄物となった除外剤は焼却処理などによって処理され埋め立てられる。
Cl 2 + ZnO → ZnCl 2 + 1 / 2O 2
Also, the excluding agent that has become waste is disposed of by being incinerated.
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。 However, in order to manufacture a SIMOX substrate, it is necessary to ion-implant high concentration oxygen into a silicon wafer. In order to manufacture a bonded substrate, it is necessary to polish the surface of the silicon wafer after bonding two silicon wafers. For this reason, the SOI transistor has a problem that the cost is increased as compared with a field effect transistor formed in a bulk semiconductor.
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、SOIトランジスタ形成領域にのみSiGe層を成膜するために選択エピタキシャル成長が用いられるため、塩素ガスを除外するために必要とされるエネルギーや環境への悪影響が大きいという問題があった。
Also, in ion implantation and polishing, the variation in the thickness of the SOI layer is large, and it is difficult to stabilize the characteristics of the field effect transistor when the SOI layer is thinned in order to produce a fully depleted SOI transistor. Further, in the method disclosed in
そこで、本発明の目的は、選択エピタキシャル成長を用いることなく、半導体基板上の一部の領域にSOI構造を安価に形成することが可能な半導体装置の製造方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can form an SOI structure in a partial region on a semiconductor substrate at low cost without using selective epitaxial growth.
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の製造方法によれば、開口部が形成された絶縁層を半導体基板上に形成する工程と、エピタキシャル成長にて第1アモルファス半導体層を前記絶縁層上に堆積させながら、前記開口部を介して露出された半導体基板上に第1単結晶半導体層を形成する工程と、エピタキシャル成長にて第2アモルファス半導体層を前記第1アモルファス半導体層上に堆積させながら、前記第1単結晶半導体層よりもエッチングレートが小さな材料で構成された第2単結晶半導体層を前記第1単結晶半導体層上に形成する工程と、前記第1単結晶半導体層および第2単結晶半導体層の側壁を露出させる第1露出部を形成するとともに、前記絶縁層上に堆積された第1アモルファス半導体層および第2アモルファス半導体層を除去する工程と、前記第1露出部に埋め込まれ、前記第2単結晶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単結晶半導体層の一部を前記支持体および前記第2単結晶半導体層から露出させる第2露出部を形成する工程と、前記第2露出部を介して第1単結晶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単結晶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単結晶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を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, according to a method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention, a step of forming an insulating layer having an opening on a semiconductor substrate, and a first amorphous semiconductor by epitaxial growth Forming a first single crystal semiconductor layer on a semiconductor substrate exposed through the opening while depositing a layer on the insulating layer; and epitaxially growing a second amorphous semiconductor layer on the first amorphous semiconductor layer. Forming a second single crystal semiconductor layer made of a material having an etching rate lower than that of the first single crystal semiconductor layer on the first single crystal semiconductor layer while being deposited on the layer; and Forming a first exposed portion that exposes sidewalls of the crystalline semiconductor layer and the second single crystal semiconductor layer, and a first amorphous semiconductor layer deposited on the insulating layer; 2 removing the amorphous semiconductor layer, forming a support embedded in the first exposed portion and supporting the second single crystal semiconductor layer on the semiconductor substrate, and forming the first single crystal semiconductor layer Forming a second exposed portion that exposes a part of the support and the second single crystal semiconductor layer, and selectively etching the first single crystal semiconductor layer through the second exposed portion, Forming a cavity from which the first single crystal semiconductor layer has been removed between the semiconductor substrate and the second single crystal semiconductor layer; and forming a buried insulating layer embedded in the cavity. It is characterized by providing.
これにより、第1単結晶半導体層上に第2単結晶半導体層が積層された場合においても、第2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単結晶半導体層に接触させることが可能となり、第2単結晶半導体層を残したまま、第1および第2単結晶半導体層間の選択比の違いを利用して第1単結晶半導体層を除去することが可能となるとともに、第2単結晶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、第2単結晶半導体層を半導体基板上で支持する支持体を設けることにより、第2単結晶半導体層下に空洞部が形成された場合においても、第2単結晶半導体層が半導体基板上に脱落することを防止することができる。さらに、エピタキシャル成長にて第1アモルファス半導体層を絶縁層上に堆積させながら、開口部を介して露出された半導体基板上に第1単結晶半導体層を形成することにより、半導体基板上の一部の領域に第1単結晶半導体層および第2単結晶半導体層を形成する場合においても、選択エピタキシャル成長を用いる必要がなくなる。また、第1アモルファス半導体層および第2アモルファス半導体層が絶縁層上に堆積された場合においても、第1露出部を形成する際に第1アモルファス半導体層および第2アモルファス半導体層を一括してエッチング除去することができる。 Thereby, even when the second single crystal semiconductor layer is stacked on the first single crystal semiconductor layer, the etching gas or the etchant can be brought into contact with the first single crystal semiconductor layer through the second exposed portion. Thus, the first single crystal semiconductor layer can be removed using the difference in the selection ratio between the first and second single crystal semiconductor layers while the second single crystal semiconductor layer remains, and the second single crystal semiconductor layer can be removed. A buried insulating layer buried in the cavity under the crystalline semiconductor layer can be formed. In addition, by providing a support that supports the second single crystal semiconductor layer on the semiconductor substrate, the second single crystal semiconductor layer is formed on the semiconductor substrate even when a cavity is formed below the second single crystal semiconductor layer. Can be prevented from falling off. Furthermore, by depositing the first amorphous semiconductor layer on the insulating layer by epitaxial growth and forming the first single crystal semiconductor layer on the semiconductor substrate exposed through the opening, a part of the semiconductor substrate is formed. Even when the first single crystal semiconductor layer and the second single crystal semiconductor layer are formed in the region, it is not necessary to use selective epitaxial growth. In addition, even when the first amorphous semiconductor layer and the second amorphous semiconductor layer are deposited on the insulating layer, the first amorphous semiconductor layer and the second amorphous semiconductor layer are collectively etched when forming the first exposed portion. Can be removed.
このため、第2単結晶半導体層の欠陥の発生を低減させつつ、第2単結晶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単結晶半導体層の品質を損なうことなく、第2単結晶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とともに、埋め込み絶縁層上に配置された第2単結晶半導体層を半導体基板上の一部の領域に形成した場合においても、塩素ガスを用いる必要がなくなる。この結果、SOI基板を用いることなく、第2単結晶半導体層上に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、塩素ガスを除外するために必要とされるエネルギーや環境への悪影響を低減することができる。 Therefore, it is possible to dispose the second single crystal semiconductor layer on the buried insulating layer while reducing the occurrence of defects in the second single crystal semiconductor layer, and without damaging the quality of the second single crystal semiconductor layer, When it is possible to achieve insulation between the second single crystal semiconductor layer and the semiconductor substrate, and the second single crystal semiconductor layer disposed on the buried insulating layer is formed in a partial region on the semiconductor substrate In this case, it is not necessary to use chlorine gas. As a result, an SOI transistor can be formed on the second single crystal semiconductor layer without using an SOI substrate, so that the SOI transistor can be reduced in price and chlorine gas is excluded. Can reduce the adverse effects on the energy and the environment required.
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法を応用すれば、開口部が形成された絶縁層を半導体基板上に形成する工程と、エピタキシャル成長にて第1アモルファス半導体層を前記絶縁層上に堆積させながら、前記開口部を介して露出された半導体基板上に第1単結晶半導体層を形成する工程と、エピタキシャル成長にて第2アモルファス半導体層を前記第1アモルファス半導体層上に堆積させながら、前記第1単結晶半導体層よりもエッチングレートが小さな材料で構成された第2単結晶半導体層を前記第1単結晶半導体層上に形成する工程と、前記第1単結晶半導体層および第2単結晶半導体層の側壁を露出させる第1露出部を形成する工程と、前記第1露出部に埋め込まれ、前記第2単結晶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単結晶半導体層の一部を前記支持体および前記第2単結晶半導体層から露出させる第2露出部を形成するとともに、前記絶縁層上に堆積された支持体、第1アモルファス半導体層および第2アモルファス半導体層を除去する工程と、前記第2露出部を介して第1単結晶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単結晶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単結晶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を備えることを特徴とする。 In addition, when the method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention is applied, a step of forming an insulating layer having an opening formed over a semiconductor substrate, and a first amorphous semiconductor layer over the insulating layer by epitaxial growth And depositing a second amorphous semiconductor layer on the first amorphous semiconductor layer by epitaxial growth, and a step of forming a first single crystal semiconductor layer on the semiconductor substrate exposed through the opening. Forming a second single crystal semiconductor layer made of a material having an etching rate smaller than that of the first single crystal semiconductor layer on the first single crystal semiconductor layer; and the first single crystal semiconductor layer and the second single crystal semiconductor layer Forming a first exposed portion exposing a side wall of the single crystal semiconductor layer; and supporting the second single crystal semiconductor layer embedded in the first exposed portion on the semiconductor substrate. Forming a support; forming a second exposed portion for exposing a part of the first single crystal semiconductor layer from the support and the second single crystal semiconductor layer; and depositing on the insulating layer Removing the support, the first amorphous semiconductor layer, and the second amorphous semiconductor layer; and selectively etching the first single crystal semiconductor layer through the second exposed portion to thereby form the first single crystal semiconductor layer And a step of forming a cavity portion from which the semiconductor layer is removed between the semiconductor substrate and the second single crystal semiconductor layer, and a step of forming a buried insulating layer embedded in the cavity portion.
これにより、半導体基板上の一部の領域に第1単結晶半導体層および第2単結晶半導体層を形成する場合においても、選択エピタキシャル成長を用いる必要がなくなるとともに、第1アモルファス半導体層および第2アモルファス半導体層が絶縁層上に堆積された場合においても、第2露出部を形成する際に第1アモルファス半導体層および第2アモルファス半導体層を一括してエッチング除去することができる。このため、埋め込み絶縁層上に配置された第2単結晶半導体層を半導体基板上の一部の領域に形成した場合においても、塩素ガスを用いる必要がなくなり、塩素ガスを除外するために必要とされるエネルギーや環境への悪影響を低減することが可能となるとともに、コストアップを抑制しつつ、埋め込み絶縁層上に配置された第2単結晶半導体層を半導体基板上の一部の領域に形成することが可能となる。 Accordingly, even when the first single crystal semiconductor layer and the second single crystal semiconductor layer are formed in a part of the region on the semiconductor substrate, it is not necessary to use selective epitaxial growth, and the first amorphous semiconductor layer and the second amorphous semiconductor layer are eliminated. Even when the semiconductor layer is deposited on the insulating layer, the first amorphous semiconductor layer and the second amorphous semiconductor layer can be collectively removed by etching when the second exposed portion is formed. For this reason, even when the second single crystal semiconductor layer disposed on the buried insulating layer is formed in a partial region on the semiconductor substrate, it is not necessary to use chlorine gas, and it is necessary to exclude chlorine gas. The second single crystal semiconductor layer disposed on the buried insulating layer is formed in a partial region on the semiconductor substrate while reducing the adverse effects on the energy and the environment and suppressing the increase in cost. It becomes possible to do.
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、半導体基板上のバルク構造形成領域およびSOI構造形成領域に酸化防止膜を形成する工程と、前記酸化防止膜をマスクとして前記半導体基板の熱酸化を行うことにより、前記バルク構造形成領域および前記SOI構造形成領域を素子分離する素子分離絶縁膜を形成する工程と、前記バルク構造形成領域上の酸化防止膜を残したまま、前記SOI構造形成領域上の酸化防止膜を除去する工程と、エピタキシャル成長にて第1アモルファス半導体層を前記素子分離絶縁膜および前記酸化防止膜上に堆積させながら、前記SOI構造形成領域の半導体基板上に第1単結晶半導体層を形成する工程と、エピタキシャル成長にて第2アモルファス半導体層を前記第1アモルファス半導体層上に堆積させながら、前記第1単結晶半導体層よりもエッチングレートが小さな材料で構成された第2単結晶半導体層を前記第1単結晶半導体層上に形成する工程と、前記第1単結晶半導体層および第2単結晶半導体層の側壁を露出させる第1露出部を形成するとともに、前記素子分離絶縁膜および前記酸化防止膜上に堆積された第1アモルファス半導体層および第2アモルファス半導体層を除去する工程と、前記第1露出部に埋め込まれ、前記第2単結晶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単結晶半導体層の一部を前記支持体および前記第2単結晶半導体層から露出させる第2露出部を形成する工程と、前記第2露出部を介して第1単結晶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単結晶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単結晶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を備えることを特徴とする。 In addition, according to the method for manufacturing a semiconductor device of one embodiment of the present invention, the step of forming an antioxidant film in the bulk structure forming region and the SOI structure forming region on the semiconductor substrate, and the semiconductor using the antioxidant film as a mask By performing thermal oxidation of the substrate, a step of forming an element isolation insulating film for isolating the bulk structure formation region and the SOI structure formation region, and leaving the antioxidant film on the bulk structure formation region, Removing the anti-oxidation film on the SOI structure formation region, and depositing the first amorphous semiconductor layer on the element isolation insulating film and the anti-oxidation film by epitaxial growth, and on the semiconductor substrate in the SOI structure formation region A step of forming a first single crystal semiconductor layer; and a second amorphous semiconductor layer formed by epitaxial growth to form the first amorphous semiconductor layer. Forming a second single crystal semiconductor layer made of a material having a lower etching rate than the first single crystal semiconductor layer on the first single crystal semiconductor layer while being deposited on the first single crystal semiconductor layer; Forming a first exposed portion exposing the side wall of the layer and the second single crystal semiconductor layer, and removing the first amorphous semiconductor layer and the second amorphous semiconductor layer deposited on the element isolation insulating film and the antioxidant film Forming a support that is embedded in the first exposed portion and supports the second single crystal semiconductor layer on the semiconductor substrate, and a part of the first single crystal semiconductor layer is the support. And forming a second exposed portion exposed from the second single crystal semiconductor layer, and selectively etching the first single crystal semiconductor layer through the second exposed portion, thereby Forming a cavity portion from which the crystal semiconductor layer has been removed between the semiconductor substrate and the second single crystal semiconductor layer, and forming a buried insulating layer embedded in the cavity portion. And
これにより、半導体基板上のSOI構造形成領域に第1単結晶半導体層および第2単結晶半導体層を形成する場合においても、選択エピタキシャル成長を用いる必要がなくなるとともに、第1アモルファス半導体層および第2アモルファス半導体層がバルク構造形成領域上に堆積された場合においても、第1露出部を形成する際に第1アモルファス半導体層および第2アモルファス半導体層を一括してエッチング除去することができる。このため、埋め込み絶縁層上に配置された第2単結晶半導体層をSOI構造形成領域に形成した場合においても、塩素ガスを用いる必要がなくなり、塩素ガスを除外するために必要とされるエネルギーや環境への悪影響を低減することが可能となるとともに、コストアップを抑制しつつ、SOI構造とバルク構造とを同一の半導体基板上に形成することが可能となる。 Accordingly, even when the first single crystal semiconductor layer and the second single crystal semiconductor layer are formed in the SOI structure formation region on the semiconductor substrate, it is not necessary to use selective epitaxial growth, and the first amorphous semiconductor layer and the second amorphous semiconductor layer Even when the semiconductor layer is deposited on the bulk structure forming region, the first amorphous semiconductor layer and the second amorphous semiconductor layer can be collectively removed by etching when the first exposed portion is formed. For this reason, even when the second single crystal semiconductor layer disposed on the buried insulating layer is formed in the SOI structure formation region, it is not necessary to use chlorine gas, and energy required to exclude chlorine gas, It is possible to reduce adverse effects on the environment and to form the SOI structure and the bulk structure on the same semiconductor substrate while suppressing an increase in cost.
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、半導体基板上のバルク構造形成領域およびSOI構造形成領域に酸化防止膜を形成する工程と、前記酸化防止膜をマスクとして前記半導体基板の熱酸化を行うことにより、前記バルク構造形成領域および前記SOI構造形成領域を素子分離する素子分離絶縁膜を形成する工程と、前記バルク構造形成領域上の酸化防止膜を残したまま、前記SOI構造形成領域上の酸化防止膜を除去する工程と、エピタキシャル成長にて第1アモルファス半導体層を前記素子分離絶縁膜および前記酸化防止膜上に堆積させながら、前記SOI構造形成領域の半導体基板上に第1単結晶半導体層を形成する工程と、エピタキシャル成長にて第2アモルファス半導体層を前記第1アモルファス半導体層上に堆積させながら、前記第1単結晶半導体層よりもエッチングレートが小さな材料で構成された第2単結晶半導体層を前記第1単結晶半導体層上に形成する工程と、前記第1単結晶半導体層および第2単結晶半導体層の側壁を露出させる第1露出部を形成する工程と、前記第1露出部に埋め込まれ、前記第2単結晶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単結晶半導体層の一部を前記支持体および前記第2単結晶半導体層から露出させる第2露出部を形成するとともに、前記素子分離絶縁膜および前記酸化防止膜上に堆積された支持体、第1アモルファス半導体層および第2アモルファス半導体層を除去する工程と、前記第2露出部を介して第1単結晶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単結晶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単結晶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を備えることを特徴とする。 In addition, according to the method for manufacturing a semiconductor device of one embodiment of the present invention, the step of forming an antioxidant film in the bulk structure forming region and the SOI structure forming region on the semiconductor substrate, and the semiconductor using the antioxidant film as a mask By performing thermal oxidation of the substrate, a step of forming an element isolation insulating film for isolating the bulk structure formation region and the SOI structure formation region, and leaving the antioxidant film on the bulk structure formation region, Removing the anti-oxidation film on the SOI structure formation region, and depositing the first amorphous semiconductor layer on the element isolation insulating film and the anti-oxidation film by epitaxial growth, and on the semiconductor substrate in the SOI structure formation region A step of forming a first single crystal semiconductor layer; and a second amorphous semiconductor layer formed by epitaxial growth to form the first amorphous semiconductor layer. Forming a second single crystal semiconductor layer made of a material having a lower etching rate than the first single crystal semiconductor layer on the first single crystal semiconductor layer while being deposited on the first single crystal semiconductor layer; Forming a first exposed portion exposing the side walls of the layer and the second single crystal semiconductor layer, and a support embedded in the first exposed portion and supporting the second single crystal semiconductor layer on the semiconductor substrate. Forming a second exposed portion that exposes a part of the first single crystal semiconductor layer from the support and the second single crystal semiconductor layer, and on the element isolation insulating film and the antioxidant film. Removing the support, the first amorphous semiconductor layer, and the second amorphous semiconductor layer deposited on the substrate, and selectively etching the first single crystal semiconductor layer through the second exposed portion, Forming a cavity from which the first single crystal semiconductor layer is removed between the semiconductor substrate and the second single crystal semiconductor layer, and forming a buried insulating layer embedded in the cavity. It is characterized by that.
これにより、半導体基板上のSOI構造形成領域に第1単結晶半導体層および第2単結晶半導体層を形成する場合においても、選択エピタキシャル成長を用いる必要がなくなるとともに、第1アモルファス半導体層および第2アモルファス半導体層がバルク構造形成領域上に堆積された場合においても、第2露出部を形成する際に第1アモルファス半導体層および第2アモルファス半導体層を一括してエッチング除去することができる。このため、埋め込み絶縁層上に配置された第2単結晶半導体層をSOI構造形成領域に形成した場合においても、塩素ガスを用いる必要がなくなり、塩素ガスを除外するために必要とされるエネルギーや環境への悪影響を低減することが可能となるとともに、コストアップを抑制しつつ、SOI構造とバルク構造とを同一の半導体基板上に形成することが可能となる。 Accordingly, even when the first single crystal semiconductor layer and the second single crystal semiconductor layer are formed in the SOI structure formation region on the semiconductor substrate, it is not necessary to use selective epitaxial growth, and the first amorphous semiconductor layer and the second amorphous semiconductor layer Even when the semiconductor layer is deposited on the bulk structure formation region, the first amorphous semiconductor layer and the second amorphous semiconductor layer can be collectively removed by etching when forming the second exposed portion. For this reason, even when the second single crystal semiconductor layer disposed on the buried insulating layer is formed in the SOI structure formation region, it is not necessary to use chlorine gas, and energy required to exclude chlorine gas, It is possible to reduce adverse effects on the environment and to form the SOI structure and the bulk structure on the same semiconductor substrate while suppressing an increase in cost.
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、ウェハ周辺部に残った非露光領域の第1アモルファス半導体層および第2アモルファス半導体層をウェットエッチングにて除去する工程をさらに備えることを特徴とする。
これにより、ウェハ周辺部の非露光領域にレジストが残るため、第1露出部および第2露出部を形成する際に、ウェハ周辺部の第1アモルファス半導体層および第2アモルファス半導体層を除去できない場合においても、ウェハ周辺部の第1アモルファス半導体層および第2アモルファス半導体層を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用いることなく、埋め込み絶縁層上に配置された第2単結晶半導体層を半導体基板上の一部の領域に形成することができ、塩素ガスを除外するために必要とされるエネルギーや環境への悪影響を低減することが可能となる。
The method for manufacturing a semiconductor device according to one aspect of the present invention further includes a step of removing the first amorphous semiconductor layer and the second amorphous semiconductor layer in the non-exposed region remaining in the peripheral portion of the wafer by wet etching. It is characterized by that.
As a result, since the resist remains in the non-exposed region of the wafer peripheral portion, the first amorphous semiconductor layer and the second amorphous semiconductor layer in the peripheral portion of the wafer cannot be removed when forming the first exposed portion and the second exposed portion. The first amorphous semiconductor layer and the second amorphous semiconductor layer at the periphery of the wafer can also be removed. Therefore, the second single crystal semiconductor layer disposed on the buried insulating layer can be formed in a partial region on the semiconductor substrate without using selective epitaxial growth, which is necessary to exclude chlorine gas. It is possible to reduce adverse effects on energy and the environment.
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、前記半導体基板および前記第2単結晶半導体層は単結晶Si、前記第1単結晶半導体層は単結晶SiGeであることを特徴とする。
これにより、半導体基板、第2単結晶半導体層および第1単結晶半導体層間の格子整合をとることを可能としつつ、半導体基板および第2単結晶半導体層よりも第1単結晶半導体層のエッチング時の選択比を大きくすることが可能となる。このため、結晶品質の良い第2単結晶半導体層を第1単結晶半導体層上に形成することが可能となり、第2単結晶半導体層の品質を損なうことなく、第2単結晶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。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of one embodiment of the present invention, the semiconductor substrate and the second single crystal semiconductor layer are single crystal Si, and the first single crystal semiconductor layer is single crystal SiGe. And
Accordingly, lattice matching between the semiconductor substrate, the second single crystal semiconductor layer, and the first single crystal semiconductor layer can be achieved, and the first single crystal semiconductor layer is etched more than the semiconductor substrate and the second single crystal semiconductor layer. It is possible to increase the selection ratio. Therefore, the second single crystal semiconductor layer with good crystal quality can be formed on the first single crystal semiconductor layer, and the second single crystal semiconductor layer and the semiconductor can be formed without deteriorating the quality of the second single crystal semiconductor layer. It is possible to achieve insulation from the substrate.
以下、本発明の実施形態に係る半導体装置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12(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平面図、図1(b)〜図12(b)は、図1(a)〜図12(a)のA1−A1´〜A12−A12´線でそれぞれ切断した断面図、図1(c)〜図12(c)は、図1(a)〜図12(a)のB1−B1´〜B12−B12´線でそれぞれ切断した断面図である。
Hereinafter, a semiconductor device manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIGS. 1A to 12A are plan views showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 1B to 12B are FIGS. Sectional views cut along lines A1-A1 ′ to A12-A12 ′ in FIG. 12A, and FIGS. 1C to 12C are B1 in FIGS. 1A to 12A, respectively. It is sectional drawing cut | disconnected by the -B1'-B12-B12 'line | wire, respectively.
図1において、半導体基板1には、バルク構造を形成するバルク構造形成領域R1およびSOI構造を形成するSOI構造形成領域R2が設けられている。そして、CVDなどの方法により半導体基板1上の全面に酸化防止膜を形成する。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防止膜をパターニングすることにより、バルク構造形成領域R1およびSOI構造形成領域R2が酸化防止膜1a、1bにてそれぞれ覆われるようにしたまま、バルク構造形成領域R1およびSOI構造形成領域R2の周囲の酸化防止膜を除去する。
In FIG. 1, a
次に、図2に示すように、酸化防止膜1a、1bをマスクとして半導体基板1の熱酸化を行うことにより、バルク構造形成領域R1およびSOI構造形成領域R2の周囲に素子分離酸化膜2を形成する。
次に、図3に示すように、エピタキシャル成長を行うことにより、半導体基板1上のSOI構造形成領域R2に第1単結晶半導体層3aおよび第2単結晶半導体層4aを順次形成するとともに、半導体基板1上のバルク構造形成領域R1および素子分離酸化膜2上に第1アモルファス半導体層3bおよび第2アモルファス半導体層4bを順次形成する。
Next, as shown in FIG. 2, by performing thermal oxidation of the
Next, as shown in FIG. 3, the first single
ここで、エピタキシャル成長では、第1単結晶半導体層3aおよび第2単結晶半導体層4aをそれぞれ形成するための原料ガスを供給しながら、熱CVDにて第1単結晶半導体層3aおよび第2単結晶半導体層4aが半導体基板1上のSOI構造形成領域R2に成膜される。ここで、エピタキシャル成長では、第1単結晶半導体層3aおよび第2単結晶半導体層4aを半導体基板1上のSOI構造形成領域R2に成膜させる時に、半導体基板1上のバルク構造形成領域R1および素子分離酸化膜2上に第1アモルファス半導体層3bおよび第2アモルファス半導体層4bが順次成膜する。そして、半導体基板1上のSOI構造形成領域R2に第1単結晶半導体層3aおよび第2単結晶半導体層4aを順次形成する時に、第1アモルファス半導体層3bおよび第2アモルファス半導体層4bを半導体基板1上のバルク構造形成領域R1および素子分離酸化膜2上にそのまま残しておくことで、第1アモルファス半導体層3bおよび第2アモルファス半導体層4bを塩素ガスに晒す必要がなくなり、塩素ガスを除外するために必要とされるエネルギーや環境への悪影響を低減することができる。
Here, in the epitaxial growth, the first single
なお、第1単結晶半導体層3aは、半導体基板1および第2単結晶半導体層4a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、半導体基板1、第1単結晶半導体層3aおよび第2単結晶半導体層4a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1がSiの場合、第1単結晶半導体層3aとしてSiGe、第2単結晶半導体層4aとしてSiを用いることが好ましい。これにより、第1単結晶半導体層3aと第2単結晶半導体層4aとの間の格子整合をとることを可能としつつ、第1単結晶半導体層3aと第2単結晶半導体層4aとの間の選択比を確保することができる。なお、第1単結晶半導体層3a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単結晶半導体層3a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単結晶半導体層3aおよび第2単結晶半導体層4aの膜厚は、例えば、1〜100nm程度とすることができる。
The first single
次に、図4に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いることにより、第2単結晶半導体層4aの表面の一部を露出させる開口部R1aが設けられるとともに、第2アモルファス半導体層4bの表面全体を露出させるレジストパターンR1を半導体基板1上に形成する。
次に、図5に示すように、レジストパターンR1をマスクとして第2単結晶半導体層4a、第2アモルファス半導体層4b、第1単結晶半導体層3aおよび第1アモルファス半導体層3bをエッチングすることにより、SOI構造形成領域R2の半導体基板1の一部を露出させる開口部7を形成するとともに、バルク構造形成領域R1および素子分離酸化膜2上の第1アモルファス半導体層3bおよび第2アモルファス半導体層4bを除去する。そして、SOI構造形成領域R2の半導体基板1の一部を露出させる開口部7を形成するとともに、第1アモルファス半導体層3bおよび第2アモルファス半導体層4bを除去すると、レジストパターンR1を除去する。
Next, as shown in FIG. 4, an opening R1a exposing a part of the surface of the second single
Next, as shown in FIG. 5, the second single
なお、SOI構造形成領域R2の半導体基板1の一部を露出させる場合、半導体基板1の表面でエッチングを止めるようにしてもよいし、半導体基板1をオーバーエッチングして半導体基板1に凹部を形成するようにしてもよい。また、開口部7の配置位置は、第2単結晶半導体層4aの素子分離領域の一部に対応させることができる。
次に、図6に示すように、CVDなどの方法により半導体基板1上の全面に支持体8を成膜する。なお、支持体8は、開口部7内における第1単結晶半導体層3aおよび第2単結晶半導体層4aの側壁にも成膜され、第2単結晶半導体層4aを半導体基板1上で支持することができる。また、支持体8の材質としては、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの絶縁体を用いることができる。あるいは、支持体8の材質として、多結晶シリコンや単結晶シリコンなどの半導体を用いるようにしてもよい。
When a part of the
Next, as shown in FIG. 6, a
次に、図7に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いることにより、第1単結晶半導体層3aの一部を支持体8および第2単結晶半導体層4aから露出させるための開口部R2aが設けられたレジストパターンR2を半導体基板1上に形成する。
次に、図8に示すように、レジストパターンR2をマスクとして支持体8、第2単結晶半導体層4aおよび第1単結晶半導体層3aをパターニングすることにより、第1単結晶半導体層3aの一部を露出させる露出面9を形成する。そして、第1単結晶半導体層3aの一部を露出させる露出面9を形成すると、レジストパターンR2を除去する。
Next, as shown in FIG. 7, an opening R2a for exposing a part of the first single
Next, as shown in FIG. 8, the
なお、露出面9の配置位置は、第2単結晶半導体層4aの素子分離領域の一部に対応させることができる。また、第1単結晶半導体層3aの一部を露出させる場合、第1単結晶半導体層3aの表面でエッチングを止めるようにしてもよいし、第1単結晶半導体層3aをオーバーエッチングして第1単結晶半導体層3aに凹部を形成するようにしてもよい。あるいは、露出面9が形成される第1単結晶半導体層3aを貫通させて半導体基板1の表面を露出させるようにしてもよい。ここで、第1単結晶半導体層3aのエッチングを途中で止めることにより、半導体基板1の表面が露出されることを防止することができる。このため、第1単結晶半導体層3aをエッチング除去する際に、半導体基板1がエッチング液またはエッチングガスに晒される時間を減らすことが可能となり、半導体基板1のオーバーエッチングを抑制することができる。
The arrangement position of the exposed
次に、図9に示すように、露出面9を介してエッチングガスまたはエッチング液を第1単結晶半導体層3aに接触させることにより、第1単結晶半導体層3aをエッチング除去し、半導体基板1と第2単結晶半導体層4aとの間に空洞部10を形成する。
ここで、開口部7内に支持体8を設けることにより、第1単結晶半導体層3aが除去された場合においても、第2単結晶半導体層4aを半導体基板1上で支持することが可能となるとともに、開口部7とは別に露出面9を設けることにより、第1単結晶半導体層3a上に第2単結晶半導体層4aが積層された場合においても、第2単結晶半導体層4a下の第1単結晶半導体層3a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。
Next, as shown in FIG. 9, the first single
Here, by providing the
このため、第2単結晶半導体層4aの欠陥の発生を低減させつつ、第2単結晶半導体層4aを絶縁体上に配置することが可能となり、第2単結晶半導体層4aの品質を損なうことなく、第2単結晶半導体層4a半導体基板1との間の絶縁を図ることが可能となる。
なお、半導体基板1および第2単結晶半導体層4aがSi、第1単結晶半導体層3aがSiGeの場合、第1単結晶半導体層3a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1および第2単結晶半導体層4aのオーバーエッチングを抑制しつつ、第1単結晶半導体層3aを除去することが可能となる。また、第1単結晶半導体層3a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。
For this reason, it becomes possible to arrange | position the 2nd single
When the
また、第1単結晶半導体層3a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単結晶半導体層3aを多孔質化するようにしてもよいし、第1単結晶半導体層3aにイオン注入を行うことにより、第1単結晶半導体層3a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単結晶半導体層3aのエッチングレートを増大させることが可能となり、第2単結晶半導体層4aのオーバーエッチングを抑制しつつ、第1単結晶半導体層3aのエッチング面積を拡大することができる。
In addition, the first single
次に、図10に示すように、半導体基板1および第2単結晶半導体層4aの熱酸化を行うことにより、半導体基板1と第2単結晶半導体層4aとの間の空洞部10に埋め込み絶縁層11を形成する。なお、空洞部10に埋め込み絶縁層11を形成した後、1000℃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、支持体8をリフローさせることが可能となり、第2単結晶半導体層4aを上から押さえつける応力かかり、埋め込み絶縁層11を隙間なく形成することが出来る。また、埋め込み絶縁層11は空洞部10を全て埋めるように形成しても良いし、空洞部10が一部残るように形成しても良い。
Next, as shown in FIG. 10, the
また、図10の方法では、半導体基板1および第2単結晶半導体層4aの熱酸化を行うことにより、半導体基板1と第2単結晶半導体層4aとの間の空洞部10に埋め込み絶縁層11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1と第2単結晶半導体層4aとの間の空洞部10に絶縁膜を成膜させることにより、半導体基板1と第2単結晶半導体層4aとの間の空洞部10を埋め込み絶縁層11で埋め込むようにしてもよい。これにより、第2単結晶半導体層4aの膜減りを防止しつつ、半導体基板1と第2単結晶半導体層4aとの間の空洞部10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単結晶半導体層4aの裏面側に配置される埋め込み絶縁層11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単結晶半導体層4aの裏面側の寄生容量を低減させることができる。
In the method shown in FIG. 10, the
なお、埋め込み絶縁層11の材質としては、例えば、シリコン酸化膜の他、FSG(フッ化シリケートグラス)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11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。
As a material of the buried insulating
次に、図11に示すように、エッチバックまたはCMP(化学的機械的研磨)などの方法を必要に応じて併用しながら、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8をエッチングすることにより、SOI構造形成領域R2の第2単結晶半導体層4aの表面を露出させる。また、バルク構造形成領域R1上の支持体8および酸化防止膜1aを除去することにより、バルク構造形成領域R1の半導体基板1の表面を露出させる。
Next, as shown in FIG. 11, the
次に、図12に示すように、SOI構造形成領域R2において、第2単結晶半導体層4aの表面の熱酸化を行うことにより、第2単結晶半導体層4aの表面にゲート絶縁膜20を形成する。そして、CVDなどの方法により、ゲート絶縁膜20が形成された第2単結晶半導体層4a上に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、第2単結晶半導体層4a上にゲート電極21を形成する。
Next, as shown in FIG. 12, in the SOI structure formation region R2, the surface of the second single
次に、ゲート電極21をマスクとして、As、P、Bなどの不純物を第2単結晶半導体層4a内にイオン注入することにより、ゲート電極21の両側にそれぞれ配置された低濃度不純物導入層からなるLDD層を第2単結晶半導体層4aに形成する。そして、CVDなどの方法により、LDD層が形成された第2単結晶半導体層4a上に絶縁層を形成し、RIEなどの異方性エッチングを用いて絶縁層をエッチバックすることにより、ゲート電極21の側壁にサイドウォール22をそれぞれ形成する。そして、ゲート電極21およびサイドウォール22をマスクとして、As、P、Bなどの不純物を第2単結晶半導体層4a内にイオン注入することにより、サイドウォール22の側方にそれぞれ配置された高濃度不純物導入層からなるソース/ドレイン層23a、23bを第2単結晶半導体層4aに形成する。
Next, using the
また、バルク構造形成領域R1において、半導体基板1の表面の熱酸化を行うことにより、半導体基板1の表面にゲート絶縁膜30を形成する。そして、CVDなどの方法により、ゲート絶縁膜30が形成された半導体基板1上に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、半導体基板1上にゲート電極31を形成する。
In addition, the
次に、ゲート電極31をマスクとして、As、P、Bなどの不純物を半導体基板1内にイオン注入することにより、ゲート電極31の両側にそれぞれ配置された低濃度不純物導入層からなるLDD層を半導体基板1に形成する。そして、CVDなどの方法により、LDD層が形成された半導体基板1上に絶縁層を形成し、RIEなどの異方性エッチングを用いて絶縁層をエッチバックすることにより、ゲート電極31の側壁にサイドウォール32をそれぞれ形成する。そして、ゲート電極31およびサイドウォール32をマスクとして、As、P、Bなどの不純物を半導体基板1内にイオン注入することにより、サイドウォール32の側方にそれぞれ配置された高濃度不純物導入層からなるソース/ドレイン層33a、33bを半導体基板1に形成する。
Next, by using the
これにより、半導体基板1上のSOI構造形成領域R2に第1単結晶半導体層3aおよび第2単結晶半導体層4aを形成する場合においても、選択エピタキシャル成長を用いる必要がなくなるとともに、第1アモルファス半導体層3bおよび第2アモルファス半導体層4bがバルク構造形成領域R1上に堆積された場合においても、開口部7を形成する際に第1アモルファス半導体層3bおよび第2アモルファス半導体層4bを一括してエッチング除去することができる。このため、埋め込み絶縁層11上に配置された第2単結晶半導体層4aをSOI構造形成領域R2に形成した場合においても、塩素ガスを用いる必要がなくなり、塩素ガスを除外するために必要とされるエネルギーや環境への悪影響を低減することが可能となるとともに、コストアップを抑制しつつ、SOI構造とバルク構造とを同一の半導体基板1上に形成することが可能となる。
Thus, even when the first single
図13(a)〜図17(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平面図、図13(b)〜図17(b)は、図13(a)〜図17(a)のA13−A13´〜A17−A17´線でそれぞれ切断した断面図、図13(c)〜図17(c)は、図13(a)〜図17(a)のB13−B13´〜B17−B17´線でそれぞれ切断した断面図である。 FIGS. 13A to 17A are plan views showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, and FIGS. 13B to 17B are FIGS. -Sectional drawing cut | disconnected by A13-A13'-A17-A17 'line | wire of FIG. 17 (a), respectively, FIG.13 (c) -FIG.17 (c) is B13 of FIG.13 (a) -FIG.17 (a). It is sectional drawing cut | disconnected by the -B13'-B17-B17 'line | wire, respectively.
図13において、図1から図3と同様の工程を経た後、フォトリソグラフィー技術を用いることにより、第2単結晶半導体層4aの表面の一部を露出させる開口部R11aが設けられるとともに、第2アモルファス半導体層4bの表面全体を覆うレジストパターンR11を半導体基板1上に形成する。
次に、図14に示すように、レジストパターンR11をマスクとして第2単結晶半導体層4aおよび第1単結晶半導体層3aをエッチングすることにより、SOI構造形成領域R2の半導体基板1の一部を露出させる開口部7を形成する。そして、SOI構造形成領域R2の半導体基板1の一部を露出させる開口部7を形成すると、レジストパターンR11を除去する。
In FIG. 13, after the same steps as in FIGS. 1 to 3, an opening R <b> 11 a that exposes part of the surface of the second single
Next, as shown in FIG. 14, by etching the second single
次に、図15に示すように、CVDなどの方法により半導体基板1上の全面に支持体8を成膜する。なお、支持体8は、開口部7内における第1単結晶半導体層3aおよび第2単結晶半導体層4aの側壁にも成膜され、第2単結晶半導体層4aを半導体基板1上で支持することができる。
次に、図16に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いることにより、第1単結晶半導体層3a上の一部を避けるようにして配置されるとともに、第2アモルファス半導体層4bの表面全体を避けるように配置されたレジストパターンR12を支持体8上に形成する。
Next, as shown in FIG. 15, a
Next, as shown in FIG. 16, by using a photolithography technique, it is arranged so as to avoid a part on the first single
次に、図17に示すように、レジストパターンR12をマスクとして支持体8、第2単結晶半導体層4aおよび第1単結晶半導体層3aをパターニングすることにより、第1単結晶半導体層3aの一部を露出させる露出面9を形成するとともに、バルク構造形成領域R1および素子分離酸化膜2上の第1アモルファス半導体層3bおよび第2アモルファス半導体層4bを除去する。そして、第1単結晶半導体層3aの一部を露出させる露出面9を形成するとともに、第1アモルファス半導体層3bおよび第2アモルファス半導体層4bを除去すると、レジストパターンR12を除去する。そして、図9から図12と同様の工程を経ることにより、半導体基板1上のバルク構造形成領域R1およびSOI構造形成領域R2にトランジスタをそれぞれ形成する。
Next, as shown in FIG. 17, by patterning the
これにより、半導体基板1上のSOI構造形成領域R2に第1単結晶半導体層3aおよび第2単結晶半導体層4aを形成する場合においても、選択エピタキシャル成長を用いる必要がなくなるとともに、第1アモルファス半導体層3bおよび第2アモルファス半導体層4bがバルク構造形成領域R1上に堆積された場合においても、露出面9を形成する際に第1アモルファス半導体層3bおよび第2アモルファス半導体層4bを一括してエッチング除去することができる。このため、埋め込み絶縁層11上に配置された第2単結晶半導体層4aをSOI構造形成領域R2に形成した場合においても、塩素ガスを用いる必要がなくなり、塩素ガスを除外するために必要とされるエネルギーや環境への悪影響を低減することが可能となるとともに、コストアップを抑制しつつ、SOI構造とバルク構造とを同一の半導体基板1上に形成することが可能となる。
Thus, even when the first single
図18は、本発明の第3実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
図18において、半導体ウェハWにはチップ領域102が配置され、各チップ領域102には、SOI構造形成領域103が設けられている。また、半導体ウェハWの周囲には周辺露光領域101が設けられている。ここで、各チップ領域102では露光処理が行われるため、第1アモルファス半導体層3bおよび第2アモルファス半導体層4bが各チップ領域102に形成された場合においても、開口部7または露出面9を形成する際に各チップ領域102の第1アモルファス半導体層3bおよび第2アモルファス半導体層4bを除去することができる。
FIG. 18 is a diagram showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.
In FIG. 18, a
また、各チップ領域102の露光処理が行われる時に周辺露光領域101のレジストも除去されるので、開口部7または露出面9を形成する際に周辺露光領域101の第1アモルファス半導体層3bおよび第2アモルファス半導体層4bを除去することができる。
一方、半導体ウェハWの周辺部の一チップ分に満たない領域は非露光領域104となり、非露光領域104では、各チップ領域102の露光処理が行われる時にレジストが常に残る。このため、非露光領域104では、開口部7または露出面9を形成する際に第1アモルファス半導体層3bおよび第2アモルファス半導体層4bを除去することができない。
Further, since the resist in the
On the other hand, the area less than one chip in the peripheral part of the semiconductor wafer W becomes a
このため、半導体ウェハWの周辺部に残った非露光領域104の第1アモルファス半導体層3bおよび第2アモルファス半導体層4bをフッ硝酸などによるウェットエッチングにて除去することができる。ここで、第1アモルファス半導体層3bおよび第2アモルファス半導体層4bは、第1単結晶半導体層3aおよび第2単結晶半導体層4に比べてエッチングレートが大きいので、第1単結晶半導体層3aおよび第2単結晶半導体層4のエッチングを抑制しつつ、第1アモルファス半導体層3bおよび第2アモルファス半導体層4bを除去することができる。
For this reason, the first
R1 バルク構造形成領域、R2、103 SOI構造形成領域、1 半導体基板、1a、1b 酸化防止膜、2 素子分離酸化膜、3a 第1単結晶半導体層、4a 第2単結晶半導体層、3b 第1アモルファス半導体層、4b 第2アモルファス半導体層、R1、R2、R11、R12 レジストパターン、R1a、R2a、R11a 開口部、7 開口部、8 支持体、9 露出面、10 空洞部、11 埋め込み絶縁層、20、30 ゲート絶縁膜、21、31 ゲート電極、22、32 サイドウォールスペーサ、23a、23b、33a、33b ソース/ドレイン層、W 半導体ウェハ、101 周辺露光領域、102 チップ領域、104 非露光領域 R1 bulk structure formation region, R2, 103 SOI structure formation region, 1 semiconductor substrate, 1a, 1b antioxidant film, 2 element isolation oxide film, 3a first single crystal semiconductor layer, 4a second single crystal semiconductor layer, 3b first Amorphous semiconductor layer, 4b Second amorphous semiconductor layer, R1, R2, R11, R12 resist pattern, R1a, R2a, R11a opening, 7 opening, 8 support, 9 exposed surface, 10 cavity, 11 buried insulating layer, 20, 30 Gate insulating film, 21, 31 Gate electrode, 22, 32 Side wall spacer, 23a, 23b, 33a, 33b Source / drain layer, W semiconductor wafer, 101 peripheral exposure region, 102 chip region, 104 non-exposed region
Claims (6)
エピタキシャル成長にて第1アモルファス半導体層を前記絶縁層上に堆積させながら、前記開口部を介して露出された半導体基板上に第1単結晶半導体層を形成する工程と、
エピタキシャル成長にて第2アモルファス半導体層を前記第1アモルファス半導体層上に堆積させながら、前記第1単結晶半導体層よりもエッチングレートが小さな材料で構成された第2単結晶半導体層を前記第1単結晶半導体層上に形成する工程と、
前記第1単結晶半導体層および第2単結晶半導体層の側壁を露出させる第1露出部を形成するとともに、前記絶縁層上に堆積された第1アモルファス半導体層および第2アモルファス半導体層を除去する工程と、
前記第1露出部に埋め込まれ、前記第2単結晶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単結晶半導体層の一部を前記支持体および前記第2単結晶半導体層から露出させる第2露出部を形成する工程と、
前記第2露出部を介して第1単結晶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単結晶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単結晶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を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming an insulating layer having an opening on a semiconductor substrate;
Forming a first single crystal semiconductor layer on a semiconductor substrate exposed through the opening while depositing a first amorphous semiconductor layer on the insulating layer by epitaxial growth;
While depositing a second amorphous semiconductor layer on the first amorphous semiconductor layer by epitaxial growth, a second single crystal semiconductor layer made of a material having an etching rate smaller than that of the first single crystal semiconductor layer is formed on the first single crystal semiconductor layer. Forming on the crystalline semiconductor layer;
Forming a first exposed portion for exposing side walls of the first single crystal semiconductor layer and the second single crystal semiconductor layer, and removing the first amorphous semiconductor layer and the second amorphous semiconductor layer deposited on the insulating layer; Process,
Forming a support embedded in the first exposed portion and supporting the second single crystal semiconductor layer on the semiconductor substrate;
Forming a second exposed portion for exposing a part of the first single crystal semiconductor layer from the support and the second single crystal semiconductor layer;
By selectively etching the first single crystal semiconductor layer through the second exposed portion, the cavity from which the first single crystal semiconductor layer has been removed is formed between the semiconductor substrate and the second single crystal semiconductor layer. A process of forming between,
And a step of forming a buried insulating layer buried in the cavity.
エピタキシャル成長にて第1アモルファス半導体層を前記絶縁層上に堆積させながら、前記開口部を介して露出された半導体基板上に第1単結晶半導体層を形成する工程と、
エピタキシャル成長にて第2アモルファス半導体層を前記第1アモルファス半導体層上に堆積させながら、前記第1単結晶半導体層よりもエッチングレートが小さな材料で構成された第2単結晶半導体層を前記第1単結晶半導体層上に形成する工程と、
前記第1単結晶半導体層および第2単結晶半導体層の側壁を露出させる第1露出部を形成する工程と、
前記第1露出部に埋め込まれ、前記第2単結晶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単結晶半導体層の一部を前記支持体および前記第2単結晶半導体層から露出させる第2露出部を形成するとともに、前記絶縁層上に堆積された支持体、第1アモルファス半導体層および第2アモルファス半導体層を除去する工程と、
前記第2露出部を介して第1単結晶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単結晶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単結晶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を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming an insulating layer having an opening on a semiconductor substrate;
Forming a first single crystal semiconductor layer on a semiconductor substrate exposed through the opening while depositing a first amorphous semiconductor layer on the insulating layer by epitaxial growth;
While depositing a second amorphous semiconductor layer on the first amorphous semiconductor layer by epitaxial growth, a second single crystal semiconductor layer made of a material having an etching rate smaller than that of the first single crystal semiconductor layer is formed on the first single crystal semiconductor layer. Forming on the crystalline semiconductor layer;
Forming a first exposed portion exposing sidewalls of the first single crystal semiconductor layer and the second single crystal semiconductor layer;
Forming a support embedded in the first exposed portion and supporting the second single crystal semiconductor layer on the semiconductor substrate;
Forming a second exposed portion for exposing a part of the first single crystal semiconductor layer from the support and the second single crystal semiconductor layer; and a support deposited on the insulating layer; a first amorphous semiconductor layer And removing the second amorphous semiconductor layer;
By selectively etching the first single crystal semiconductor layer through the second exposed portion, the cavity from which the first single crystal semiconductor layer has been removed is formed between the semiconductor substrate and the second single crystal semiconductor layer. A process of forming between,
And a step of forming a buried insulating layer buried in the cavity.
前記酸化防止膜をマスクとして前記半導体基板の熱酸化を行うことにより、前記バルク構造形成領域および前記SOI構造形成領域を素子分離する素子分離絶縁膜を形成する工程と、
前記バルク構造形成領域上の酸化防止膜を残したまま、前記SOI構造形成領域上の酸化防止膜を除去する工程と、
エピタキシャル成長にて第1アモルファス半導体層を前記素子分離絶縁膜および前記酸化防止膜上に堆積させながら、前記SOI構造形成領域の半導体基板上に第1単結晶半導体層を形成する工程と、
エピタキシャル成長にて第2アモルファス半導体層を前記第1アモルファス半導体層上に堆積させながら、前記第1単結晶半導体層よりもエッチングレートが小さな材料で構成された第2単結晶半導体層を前記第1単結晶半導体層上に形成する工程と、
前記第1単結晶半導体層および第2単結晶半導体層の側壁を露出させる第1露出部を形成するとともに、前記素子分離絶縁膜および前記酸化防止膜上に堆積された第1アモルファス半導体層および第2アモルファス半導体層を除去する工程と、
前記第1露出部に埋め込まれ、前記第2単結晶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単結晶半導体層の一部を前記支持体および前記第2単結晶半導体層から露出させる第2露出部を形成する工程と、
前記第2露出部を介して第1単結晶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単結晶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単結晶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を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming an antioxidant film in a bulk structure formation region and an SOI structure formation region on a semiconductor substrate;
Forming an element isolation insulating film for isolating the bulk structure formation region and the SOI structure formation region by thermally oxidizing the semiconductor substrate using the antioxidant film as a mask;
Removing the antioxidant film on the SOI structure forming region while leaving the antioxidant film on the bulk structure forming region;
Forming a first single crystal semiconductor layer on a semiconductor substrate in the SOI structure formation region while depositing a first amorphous semiconductor layer on the element isolation insulating film and the antioxidant film by epitaxial growth;
While depositing a second amorphous semiconductor layer on the first amorphous semiconductor layer by epitaxial growth, a second single crystal semiconductor layer made of a material having an etching rate smaller than that of the first single crystal semiconductor layer is formed on the first single crystal semiconductor layer. Forming on the crystalline semiconductor layer;
Forming a first exposed portion for exposing side walls of the first single crystal semiconductor layer and the second single crystal semiconductor layer; and a first amorphous semiconductor layer deposited on the element isolation insulating film and the antioxidant film; 2 removing the amorphous semiconductor layer;
Forming a support embedded in the first exposed portion and supporting the second single crystal semiconductor layer on the semiconductor substrate;
Forming a second exposed portion for exposing a part of the first single crystal semiconductor layer from the support and the second single crystal semiconductor layer;
By selectively etching the first single crystal semiconductor layer through the second exposed portion, the cavity from which the first single crystal semiconductor layer has been removed is formed between the semiconductor substrate and the second single crystal semiconductor layer. A process of forming between,
And a step of forming a buried insulating layer buried in the cavity.
前記酸化防止膜をマスクとして前記半導体基板の熱酸化を行うことにより、前記バルク構造形成領域および前記SOI構造形成領域を素子分離する素子分離絶縁膜を形成する工程と、
前記バルク構造形成領域上の酸化防止膜を残したまま、前記SOI構造形成領域上の酸化防止膜を除去する工程と、
エピタキシャル成長にて第1アモルファス半導体層を前記素子分離絶縁膜および前記酸化防止膜上に堆積させながら、前記SOI構造形成領域の半導体基板上に第1単結晶半導体層を形成する工程と、
エピタキシャル成長にて第2アモルファス半導体層を前記第1アモルファス半導体層上に堆積させながら、前記第1単結晶半導体層よりもエッチングレートが小さな材料で構成された第2単結晶半導体層を前記第1単結晶半導体層上に形成する工程と、
前記第1単結晶半導体層および第2単結晶半導体層の側壁を露出させる第1露出部を形成する工程と、
前記第1露出部に埋め込まれ、前記第2単結晶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単結晶半導体層の一部を前記支持体および前記第2単結晶半導体層から露出させる第2露出部を形成するとともに、前記素子分離絶縁膜および前記酸化防止膜上に堆積された支持体、第1アモルファス半導体層および第2アモルファス半導体層を除去する工程と、
前記第2露出部を介して第1単結晶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単結晶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単結晶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を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming an antioxidant film in a bulk structure formation region and an SOI structure formation region on a semiconductor substrate;
Forming an element isolation insulating film for isolating the bulk structure formation region and the SOI structure formation region by thermally oxidizing the semiconductor substrate using the antioxidant film as a mask;
Removing the antioxidant film on the SOI structure forming region while leaving the antioxidant film on the bulk structure forming region;
Forming a first single crystal semiconductor layer on a semiconductor substrate in the SOI structure formation region while depositing a first amorphous semiconductor layer on the element isolation insulating film and the antioxidant film by epitaxial growth;
While depositing a second amorphous semiconductor layer on the first amorphous semiconductor layer by epitaxial growth, a second single crystal semiconductor layer made of a material having an etching rate smaller than that of the first single crystal semiconductor layer is formed on the first single crystal semiconductor layer. Forming on the crystalline semiconductor layer;
Forming a first exposed portion exposing sidewalls of the first single crystal semiconductor layer and the second single crystal semiconductor layer;
Forming a support embedded in the first exposed portion and supporting the second single crystal semiconductor layer on the semiconductor substrate;
Forming a second exposed portion for exposing a part of the first single crystal semiconductor layer from the support and the second single crystal semiconductor layer, and a support deposited on the element isolation insulating film and the antioxidant film; Removing the body, the first amorphous semiconductor layer, and the second amorphous semiconductor layer;
By selectively etching the first single crystal semiconductor layer through the second exposed portion, the cavity from which the first single crystal semiconductor layer has been removed is formed between the semiconductor substrate and the second single crystal semiconductor layer. A process of forming between,
And a step of forming a buried insulating layer buried in the cavity.
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JP2005265357A JP2007081031A (en) | 2005-09-13 | 2005-09-13 | Method of manufacturing semiconductor device |
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