JP2007134365A - Manufacturing method of semiconductor substrate and of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体基板の製造方法及び半導体装置の製造方法に関し、特に、第1半導体層を十分にエッチングすることができ、そのエッチング残りを防止できるようにしたものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate and a method for manufacturing a semiconductor device. In particular, the first semiconductor layer can be sufficiently etched and the etching residue can be prevented.
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。 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.
SOI基板の作成法としては、例えば、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が、いずれも製造法が特殊であり、通常のCMOSプロセスでは作ることができない。このため、普通のバルクシリコンウェハから、通常のCMOSプロセスでSOI構造を作る方法であるSBSI(Separation by Bonding Silicon Island)法が知られている。 As a method for producing an SOI substrate, for example, a SIMOX (Separation by Implanted Oxgen) substrate, a bonded substrate, or the like is used. For this reason, an SBSI (Separation by Bonding Silicon Island) method, which is a method for producing an SOI structure from an ordinary bulk silicon wafer by an ordinary CMOS process, is known.
図3(A)〜図9(C)は、従来例に係る半導体装置200の製造方法を示す図である。詳しくは、図3〜図9の各図の(A)は、従来例に係る半導体装置200の製造方法を示す平面図である。また、図3〜図9の各図の(B)は、上記平面図をa3−a´3〜a9−a´9線でそれぞれ切断したときの断面図であり、各図の(C)は、上記平面図をb3−b´3〜b9−b´9線でそれぞれ切断したときの断面図である。
3A to 9C are views showing a method for manufacturing the
従来例では、図3(A)〜(C)に示すように、まず始めに、バルクのシリコンウエーハであるSi基板1上に、SiGe層3を形成し、その上にSi層5を形成する。これらSiGe層3及びSi層5の形成は、それぞれエピタキシャル成長法により行う。
次に、図4(A)〜(C)に示すように、Si層5及びSiGe層3に支持体用の穴hを形成する。即ち、穴形成領域を開口し、その他の領域を覆う第1のレジストパターン(図示せず)をSi層5上に形成する。そして、このレジストパターンをマスクにして、Si層5とSiGe層3とを順次エッチングして、レジストパターン下からSi基板1の表面を露出させる。これにより、穴hを形成する。その後、Si層5上からレジストパターンを取り除く。
In the conventional example, as shown in FIGS. 3A to 3C, first, the
Next, as shown in FIGS. 4A to 4C, support holes h are formed in the
次に、図5(A)〜(C)に示すように、穴hが形成された後のSi基板1の上方全体に支持体7を形成する。この支持体7は例えばSiO2膜であり、CVDなどの方法により形成する。支持体7の膜厚は、例えば4000[Å]程度である。
次に、図5(A)〜(C)に示すように、SOI構造を形成する領域と穴hとを含む所定領域を覆い、それ以外の領域を露出する(即ち、覆わない)第2のレジストパターン9を支持体7上に形成する。そして、このレジストパターン9をマスクに、支持体7と、Si層5とSiGe層3とを順次エッチングする。これらのエッチングは、異方性のドライエッチング装置を用いて行う。これにより、図6(A)〜(C)に示すように、SiGe層3の側面の一部と、Si層5の側面の一部とを露出した開口面Hを支持体7下に形成する。
Next, as shown in FIGS. 5A to 5C, the
Next, as shown in FIGS. 5A to 5C, a second region that covers a predetermined region including the region where the SOI structure is formed and the hole h and exposes other regions (that is, does not cover) is provided. A
次に、硫酸を用いて第2のレジストパターンを取り除く。そして、支持体7下に形成された開口面Hを介して、フッ硝酸等のエッチング液をSiGe層3及びSi層5に触れさせることにより、SiGe層3だけをエッチングして除去し、図7(A)〜(C)に示すように、Si基板1とSi層5との間に空洞部11を形成する。次に、Si基板1を熱酸化する。このとき、O2等の酸化種は、支持体7下から露出したSi基板1の表面だけでなく、開口面を通って空洞部11内にも到達する。従って、図8(A)〜(C)に示すように空洞部内にSiO2膜13が形成される。
Next, the second resist pattern is removed using sulfuric acid. Then, the
その後、CVDなどの方法によりSi基板1の上方全面に素子分離用のSiO2膜を形成する。そして、図9(A)〜(C)に示すように、CMPにより、Si基板1の上方全面を平坦化処理し、Si層5の上方から素子分離用のSiO2膜15や支持体7を取り除く。これにより、Si層5の上面が露出し、且つその下方及び側方がSiO2膜13,15や支持体7で素子分離された構造(即ち、SOI構造)をSi基板1に完成させる。SOI構造の完成以降は、通常のプロセスによりSOIトランジスタを作製する。
しかしながら、このような工程で製造を行った場合プロセス上の問題が生じることがある。その問題の一つが、図5(A)〜(C)において、レジストパターン9をマスクにして、支持体7/Si層5/SiGe層3をドライエッチングした時に起こる、エッチングデポ物(ポリマー)の発生である。図5(A)〜(C)における支持体7/Si層5/SiGe層3のエッチングでは、第2のレジストパターン9を形成後、1stSTEPにて支持体7を、2ndSTEPにてSi層5とSiGe層3とをエッチングする。
However, when manufacturing is performed in such a process, a process problem may occur. One of the problems is an etching deposit (polymer) that occurs when the
ただし、エッチングSTEPは異なるもののエッチングマスクは同一のレジストパターン9をそのまま用いているため、特に2ndSTEPにおいてはエッチングガスとエッチング対象物のSi層5/SiGe層3とが反応してポリマーが形成され、図10(A)に示すように、レジストパターン9の側面に上記ポリマー21が付着するという現象が起きてしまう。
However, although the etching STEP is different, the
ここで、レジストパターン9については次工程の硫酸剥離によってほぼ完全に取り除くことができるが、ポリマー21は硫酸に溶解しないため取り除くことができていなかった。それゆえ、レジストパターン9の除去によってその拠所を失ったポリマー21は、図10(B)の矢印で示すように、支持体7上からSi基板1上に落ち、そのまま残されてしまうことが多かった。
Here, the
このようにポリマー21がSi基板上に残存し、しかも、例えば図10(C)に示すように、残存ポリマー21が開口面の一部でも塞いでいる場合には、次工程のフッ硝酸によるSiGe層3のウエットエッチ工程で、フッ硝酸が開口面側へ十分に入り込まず、SiGe層3のエッチング量が通常よりも少なくなる危険性があった。また、その結果、空洞部21内にSiGe層3(以下、「第1半導体層」ともいう。)が残ってしまい、所望のSOI構造が形成されないおそれがあった。
In this way, when the
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、第1半導体層を十分にエッチングすることができ、そのエッチング残りを防止できるようにした半導体基板の製造方法及び半導体装置の製造方法の提供を目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and a semiconductor substrate manufacturing method and a semiconductor device capable of sufficiently etching the first semiconductor layer and preventing the etching residue. It aims at providing the manufacturing method of this.
〔発明1〕 上記目的を達成するために、発明1の半導体基板の製造方法は、半導体基材上に第1半導体層を形成する工程と、前記第1半導体層よりもウエットエッチングの選択比が小さな第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半導体層及び前記第1半導体層に前記半導体基材を露出させる穴を形成する工程と、前記第2半導体層を前記半導体基材上で支持する支持体を、前記穴が埋め込まれ且つ当該第2半導体層が覆われるようにして該半導体基材上に形成する工程と、前記穴を含む所定領域を覆い、それ以外の領域を露出するレジストパターンを前記支持体上に形成する工程と、前記レジストパターンをマスクに前記支持体、前記第2半導体層及び前記第1半導体層を順次ドライエッチングして、前記支持体下に前記第1半導体層の側面を露出する開口面を形成する工程と、前記開口面を形成した後で前記レジストパターンを前記半導体基材上から除去する工程と、前記レジストパターンを除去した後で、希フッ酸を用いて前記半導体基材に洗浄処理を施す工程と、前記半導体基材に前記洗浄処理を施した後で、前記開口面を介して前記第1半導体層をウエットエッチングすることにより、前記第2半導体層と前記半導体基材との間に空洞部を形成する工程と、前記空洞部内に絶縁膜を形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。
[Invention 1] In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor substrate according to
ここで、「半導体基材」は例えばバルクのシリコン(Si)基板である。また、「第1半導体層」は例えばエピタキシャル成長によって得られるシリコンゲルマニウム(SiGe)層であり、「第2半導体層」は例えばエピタキシャル成長によって得られるSi層である。さらに、支持体は例えばシリコン酸化膜(SiO2)である。
また、本発明の「希フッ酸」には、フッ酸のみを含有する薬液だけでなく、フッ酸以外の成分をも含有する薬液(例えば、バッファードフッ酸)も含まれる。「希フッ酸」のHF濃度は、例えば0.5〜5.0[wt%]程度である。
Here, the “semiconductor substrate” is, for example, a bulk silicon (Si) substrate. The “first semiconductor layer” is, for example, a silicon germanium (SiGe) layer obtained by epitaxial growth, and the “second semiconductor layer” is, for example, an Si layer obtained by epitaxial growth. Further, the support is, for example, a silicon oxide film (SiO 2 ).
The “dilute hydrofluoric acid” of the present invention includes not only a chemical solution containing only hydrofluoric acid but also a chemical solution containing components other than hydrofluoric acid (for example, buffered hydrofluoric acid). The HF concentration of “dilute hydrofluoric acid” is, for example, about 0.5 to 5.0 [wt%].
さらに、SiO2の(ドライ)エッチング処理にはエッチングガスとして例えばCF4を使用し、Si層とSiGe層のドライエッチング処理にはエッチングガスとして例えばCl2とO2とを含む混合ガスを使用する。また、上記開口面を介してのSiGe層のウエットエッチングには、例えばフッ硝酸を使用する。
発明1の半導体基材の製造方法によれば、第2半導体層及び第1半導体層をドライエッチングすることによって、レジストパターンの側面にポリマーが生成した場合でも、生成したポリマーは希フッ酸を用いた洗浄処理によって取り除かれる。従って、ポリマー付着の有無に関わり無く、エッチング液は開口面を介して第1半導体層側へ容易に入り込み、第1半導体層を十分にエッチングすることができる。これにより、第1半導体層のエッチング残りを防止することができる。
Further, for example, CF 4 is used as an etching gas for the (dry) etching process of SiO 2 , and a mixed gas containing, for example, Cl 2 and O 2 is used as the etching gas for the dry etching process of the Si layer and the SiGe layer. . Further, for example, hydrofluoric acid is used for wet etching of the SiGe layer through the opening surface.
According to the method for manufacturing a semiconductor substrate of the
〔発明2〕 発明2の半導体基板の製造方法は、半導体基材上に第1半導体層を形成する工程と、前記第1半導体層よりもウエットエッチングの選択比が小さな第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半導体層及び前記第1半導体層に前記半導体基材を露出させる穴を形成する工程と、前記第2半導体層を前記半導体基材上で支持する支持体を、前記穴が埋め込まれ且つ当該第2半導体層が覆われるようにして該半導体基材上に形成する工程と、前記穴を含む所定領域を覆い、それ以外の領域を露出するレジストパターンを前記支持体上に形成する工程と、前記レジストパターンをマスクに前記支持体をエッチングして、前記所定領域以外の領域から前記支持体を取り除く工程と、前記レジストパターンをマスクに前記支持体をエッチングした後で、前記レジストパターンを前記半導体基材上から除去する工程と、前記レジストパターンを除去した後で、前記支持体をマスクに前記第2半導体層と前記第1半導体層とを順次ドライエッチングして、前記支持体下に前記第1半導体層の側面を露出する開口面を形成する工程と、前記開口面を介して前記第1半導体層をウエットエッチングすることにより、前記第2半導体層と前記半導体基材との間に空洞部を形成する工程と、前記空洞部内に絶縁膜を形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。 [Invention 2] A method of manufacturing a semiconductor substrate according to Invention 2 includes a step of forming a first semiconductor layer on a semiconductor substrate, and a second semiconductor layer having a wet etching selectivity smaller than that of the first semiconductor layer. A step of forming on one semiconductor layer, a step of forming a hole exposing the semiconductor substrate in the second semiconductor layer and the first semiconductor layer, and supporting the second semiconductor layer on the semiconductor substrate. Forming a support on the semiconductor substrate so that the hole is embedded and the second semiconductor layer is covered; and a resist pattern covering a predetermined region including the hole and exposing the other region Forming on the support, etching the support using the resist pattern as a mask, removing the support from regions other than the predetermined region, and using the resist pattern as a mask A step of removing the resist pattern from the semiconductor substrate after etching the support; and after removing the resist pattern, the second semiconductor layer and the first semiconductor layer using the support as a mask, By sequentially dry-etching the first semiconductor layer under the support so as to expose the side surface of the first semiconductor layer, and wet etching the first semiconductor layer through the opening surface. And a step of forming a cavity between the two semiconductor layers and the semiconductor substrate, and a step of forming an insulating film in the cavity.
このような構成であれば、レジストパターンを取り除いた後で、第2半導体層及び第1半導体層をドライエッチングするので、レジストパターンの側面にポリマーが付着するという現象は起こらない(即ち、ポリマーの残留は起こらない)。従って、エッチング液は開口面を介して第1半導体層側へ容易に入り込み、第1半導体層を十分にエッチングすることができる。これにより、第1半導体層のエッチング残りを防止することができる。 In such a configuration, after removing the resist pattern, the second semiconductor layer and the first semiconductor layer are dry-etched, so that the phenomenon that the polymer adheres to the side surface of the resist pattern does not occur (that is, the polymer No residue occurs). Therefore, the etching solution easily enters the first semiconductor layer side through the opening surface, and the first semiconductor layer can be sufficiently etched. Thereby, the etching residue of the first semiconductor layer can be prevented.
〔発明3〕 発明3の半導体基板の製造方法は、発明1又は発明2の半導体基板の製造方法において、前記絶縁膜を第1の絶縁膜としたとき、前記空洞部内に前記第1の絶縁膜を形成した後で前記半導体基材の上方全面に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記第2の絶縁膜を形成した後で、前記半導体基材の上方全面に平坦化処理を施して、前記第2半導体層上から前記第2の絶縁膜と前記支持体とを取り除く工程と、を含むことを特徴とするものである。
このような構成であれば、支持体下から第2半導体層の表面が露出するので、第2半導体層にトランジスタ等の素子を形成することが可能である。
[Invention 3] The semiconductor substrate manufacturing method of
With such a configuration, since the surface of the second semiconductor layer is exposed from under the support, it is possible to form an element such as a transistor in the second semiconductor layer.
〔発明4〕 発明4の半導体装置の製造方法は、発明3の半導体基板の製造方法を行って前記第2半導体層上から前記第2の絶縁膜と前記支持体とを取り除いた後で、前記第2半導体層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ものである。
このような構成であれば、上記半導体基板の製造方法が応用されるので、開口面を介した第1半導体層側へのエッチング液の入り込みは容易であり、第1半導体層を十分にエッチングすることができる。従って、第1半導体層のエッチング残りを防止することができるので、SOI構造のトランジスタ(即ち、SOIトランジスタ)を再現性良く形成することができる。
[Invention 4] The method for manufacturing a semiconductor device according to
With such a configuration, since the semiconductor substrate manufacturing method is applied, it is easy for the etchant to enter the first semiconductor layer side through the opening surface, and the first semiconductor layer is sufficiently etched. be able to. Therefore, the remaining etching of the first semiconductor layer can be prevented, so that a transistor having an SOI structure (that is, an SOI transistor) can be formed with good reproducibility.
本発明は、バルクの半導体基板の所望とする領域のみSOI構造を形成する、いわゆるSBSI技術に適用して極めて好適である。 The present invention is very suitable when applied to a so-called SBSI technique in which an SOI structure is formed only in a desired region of a bulk semiconductor substrate.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
(1)第1実施形態
図1(A)〜(F)は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置100の製造方法を示す断面図である。図1(A)〜(F)において、従来例に係る図3(A)〜図8(C)と同一の機能及び同一の構成を有する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。この実施の形態では、Si層5とSiGe層3とを順次、選択的にエッチングして支持体用の穴hを形成する工程までは、従来例と同じである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(1) First Embodiment FIGS. 1A to 1F are cross-sectional views showing a method for manufacturing a
即ち、図1(A)に示すように、まず始めに、バルクのシリコンウエーハであるSi基板1上に、SiGe層3を形成し、その上にSi層5を形成する。SiGe層3及びSi層5は、それぞれエピタキシャル成長によって形成する。SiGe層3の膜厚は例えば10〜200[nm]程度であり、Si層5の膜厚は例えば10〜200[nm]程度である。
That is, as shown in FIG. 1A, first, the
次に、第1のレジストパターンをマスクに、Si層5とSiGe層3とを順次エッチングして、支持体用の穴hを形成する(図4(A)及び(C)参照。)。そして、穴hが形成された後のSi基板1の上方全体に支持体7´を形成する。この支持体7´は例えばSiO2膜であり、CVDなどの方法により形成する。支持体7´の膜厚は、例えば5000[Å]程度である(従来例で説明した支持体7の膜厚は4000[Å]程度である。)。
Next, the
次に、図1(B)に示すように、SOI構造を形成する領域と穴hとを含む所定領域を覆い、それ以外の領域を露出する(即ち、覆わない)第2のレジストパターン9を支持体7´上に形成する。そして、図1(C)及び(D)に示すように、このレジストパターン9をマスクにして、支持体7´と、Si層5とSiGe層3とを順次ドライエッチングする。
Next, as shown in FIG. 1B, a second resist
このエッチング工程では、そのエッチングプロセスをSiGe層3で止めずにSi基板1まで続けて行っても良い(即ち、オーバエッチングしても良い。)。支持体7´のエッチングには例えばCF4を含むガスをエッチングガスとして使用し、Si層5/SiGe層3のエッチングには例えばCl2とO2とを含むガスをエッチングガスとして使用する。これにより、図1(D)に示すように、SiGe層3の側面の一部と、Si層5の側面の一部とを露出した開口面Hを支持体7´下に形成する。
In this etching step, the etching process may be continued up to the
ここで、この第1実施形態では、従来例と同様、Si層5とSiGe層3のドライエッチング時に、Cl2とO2とを含むエッチングガスとエッチング対象物であるSi層5/SiGe層3とが反応してポリマー21が発生する。そして、このポリマー(即ち、デポ形成物)21は、図1(D)に示すように、レジストパターン9の側壁に付着する。
次に、例えば硫酸(H2SO4)でSi基板1を洗浄処理し、レジストパターン9を除去する(即ち、硫酸剥離する。)。ここで、レジストパターン9は硫酸に溶解するが、ポリマー21は硫酸に溶解しないので、図1(E)に示すように、レジストパターン9の除去によってその拠所を失ったポリマー21は、その多くがSi基板1上に落下する。
Here, in the first embodiment, as in the conventional example, during dry etching of the
Next, the
次に、例えば希フッ酸(HF)でSi基板1を洗浄処理して、ポリマー21を除去する。液中のHF濃度は、例えば0.5〜5.0[wt%]程度(即ち、50[wt%]の濃いHF溶液を、純水で10〜100倍程度薄めた程度)である。このような希フッ酸にポリマー21は溶解し、Si基板1上から取り除かれる。
なお、この希フッ酸を用いた洗浄工程では、支持体7´がSiO2膜の場合、支持体7´もウエットエッチングされ、そのSi層5を支持する力(即ち、支持力)が落ちてしまう可能性がある。例えば、この洗浄工程では、支持体7´は1000[Å]程度エッチングされる。しかしながら、この第1実施形態では、この洗浄工程での支持体7´のウエットエッチング量を予測して、支持体7´を予め厚めに形成している(従来例と比べて、支持体7´を例えば1000[Å]程度厚く形成している)ので、希フッ酸による洗浄処理後も、支持体7´の厚さに問題はなく、十分な支持力を保持し続けることができる。
Next, the
In the cleaning process using dilute hydrofluoric acid, when the
希フッ酸を用いてポリマー21を除去した後の工程は、従来例と同じである。即ち、支持体7´に形成された開口面を介して、フッ硝酸等のエッチング液をSiGe層3及びSi層5に接触させることにより、SiGe層3だけをエッチングして除去する。これにより、Si基板1とSi層5との間に空洞部11(図7(B)及び(C)参照。)を形成する。次に、Si基板1を熱酸化する。このとき、O2等の酸化種は、支持体7´下から露出したSi基板1の表面だけでなく、開口面を通って空洞部11内にも到達する。従って、空洞部11内にSiO2膜13(図8(B)及び(C)参照。)が形成される。この空洞部11内に形成されるSiO2膜13がSOI構造の一部であるBOX層となる。
The process after the
次に、CVDなどの方法によりSi基板1の上方全面に素子間分離用のSiO2膜15(図9(B)及び(C)参照。)を形成する。そして、CMPにより、Si基板1の上方全面を平坦化処理し、Si層5の上方から、素子分離用のSiO2膜15や支持体7´を取り除く。これにより、Si層5の上面が露出し、且つSi層5の下方及び側方がSiO2膜13,15や支持体7´で素子分離された構造(即ち、SOI構造)をSi基板1に完成させる。
Next, an SiO 2 film 15 (see FIGS. 9B and 9C) for element isolation is formed on the entire upper surface of the
次に、例えばSi層5の表面の熱酸化を行うことにより、Si層5の表面にゲート絶縁膜を形成する。そして、ゲート絶縁膜が形成されたSi層5上にゲート電極を形成する。また、このゲート電極等をマスクとして、As、P、Bなどの不純物をSi層5内にイオン注入することにより、ソース/ドレインを形成し、SOI構造の電界効果型トランジスタ(即ち、SOIトランジスタ)を完成させる。
Next, a gate insulating film is formed on the surface of the
このように、本発明の第1実施形態によれば、Si層5/SiGe層3をドライエッチングすることによって、レジストパターン9の側面にポリマー21が生成した場合でも、生成したポリマー21は希フッ酸を用いた洗浄処理によって取り除かれる。従って、ポリマー21付着の有無に関わり無く、フッ硝酸は開口面を介してSiGe層3側へ容易に入り込み、SiGe層3を十分にエッチングすることができる。これにより、SiGe層3のエッチング残りを防止することができるので、SOIトランジスタを再現性良く形成することができる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, even when the
(2)第2実施形態
第1実施形態では、Si層5や、Si基板1のエッチング時に生じるポリマー21を希フッ酸でエッチングし、除去する場合について説明した。しかしながら、Si層5及びSiGe層3のエッチング時にレジストパターン9がSi基板1上に残っていないようならば、そもそもポリマー21に拠り所はなく、ポリマー21の付着は起こらない。この第2実施形態では、支持体7´のドライエッチング直後にレジストパターン9を取り除き、その後に、支持体7´をハードマスクとしてSi層5及びSiGe層3をドライエッチングする場合について説明する。
(2) Second Embodiment In the first embodiment, the case where the
図2(A)及び(B)は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置100の製造方法を示す断面図である。この第2実施形態では、レジストパターン9をマスクに支持体7´をドライエッチングする工程までは、第1実施形態と同じである。
即ち、図2(A)に示すように、レジストパターン9をマスクに支持体7´をドライエッチングして、「SOI構造を形成する領域と穴hとを含む所定領域」以外の領域から支持体7´を取り除く。このドライエッチングにより、支持体7´の平面視での形状はレジストパターン9の平面視での形状と同一となる。第1実施形態と同様に、このドライエッチングでは、エッチングガスとして例えばCF4を含むガスを使用する。
2A and 2B are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a
That is, as shown in FIG. 2A, the
次に、例えば硫酸(H2SO4)でSi基板1を洗浄処理して、図2(B)に示すように、支持体7´上からレジストパターン9を除去する(つまり、ポリマーが発生する前にレジストパターン9を除去する。)。そして、図2(C)に示すように、支持体7´をマスクにして、Si層5とSiGe層3とを順次ドライエッチングする。このエッチング工程では、そのエッチングプロセスをSiGe層3で止めずにSi基板1まで続けて行っても良い(即ち、オーバエッチングしても良い。)。第1実施形態と同様に、Si層5/SiGe層3のエッチングには、例えばCl2とO2とを含むエッチングガスを使用する。これにより、図2(C)に示すように、SiGe層3の側面の一部と、Si層5の側面の一部とを露出した開口面Hを支持体7´下に形成する。これ以降の工程は第1実施形態と同じである。
Next, the
本発明の第2実施形態によれば、レジストパターン9を取り除いた後で、支持体7´をハードマスクにSi層5/SiGe層3をドライエッチングするので、レジストパターン9の側面にポリマー21が付着するという現象は起こらない(即ち、ポリマー21の残留は起こらない)。従って、ポリマー21付着の有無に関わり無く、フッ硝酸は開口面を介してSiGe層3側へ容易に入り込み、SiGe層3を十分にエッチングすることができる。これにより、SiGe層3のエッチング残りを防止することができる。
According to the second embodiment of the present invention, after removing the resist
また、支持体7´がSiO2膜の場合、Si層5/SiGe層3のドライエッチング時に支持体7´もエッチングされ、その支持力が落ちてしまう可能性がある。そこで、この第2実施形態でも、支持体7´のハードマスクとして使用される際のエッチング量を予測して、支持体7´を厚めに形成する。
例えば、支持体7´の予測されるエッチング量が1000[Å]程度である場合には、従来例と比べて支持体7´を1000[Å]程度厚く形成する。これにより、Si層5/SiGe層3のドライエッチング後も、支持体7´の厚さに問題はなく、十分な支持力を保持し続けることができる。
Further, when the
For example, when the estimated etching amount of the
この第1、第2実施形態では、Si基板1が本発明の「半導体基材」に対応し、SiGe層3が本発明の「第1半導体層」に対応している。また、Si層が本発明の「第2半導体層」に対応し、第2のレジストパターン9が本発明の「レジストパターン」に対応している。さらに、SiO2膜13が本発明の「(第1の)絶縁膜」に対応し、SiO2膜15が本発明の「第2の絶縁膜」に対応している。
In the first and second embodiments, the
1 Si基板、3 SiGe層、5 Si層、7,7´ 支持体、9 レジストパターン、11 空洞部、13,15 SiO2膜、21 ポリマー、100 半導体装置、h 穴、H 開口面 1 Si substrate, 3 SiGe layer, 5 Si layer, 7, 7 ′ support, 9 resist pattern, 11 cavity, 13, 15 SiO 2 film, 21 polymer, 100 semiconductor device, h hole, H opening surface
Claims (4)
前記第1半導体層よりもウエットエッチングの選択比が小さな第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半導体層及び前記第1半導体層に前記半導体基材を露出させる穴を形成する工程と、
前記第2半導体層を前記半導体基材上で支持する支持体を、前記穴が埋め込まれ且つ当該第2半導体層が覆われるようにして該半導体基材上に形成する工程と、
前記穴を含む所定領域を覆い、それ以外の領域を露出するレジストパターンを前記支持体上に形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクに前記支持体、前記第2半導体層及び前記第1半導体層を順次ドライエッチングして、前記支持体下に前記第1半導体層の側面を露出する開口面を形成する工程と、
前記開口面を形成した後で前記レジストパターンを前記半導体基材上から除去する工程と、
前記レジストパターンを除去した後で、希フッ酸を用いて前記半導体基材に洗浄処理を施す工程と、
前記半導体基材に前記洗浄処理を施した後で、前記開口面を介して前記第1半導体層をウエットエッチングすることにより、前記第2半導体層と前記半導体基材との間に空洞部を形成する工程と、
前記空洞部内に絶縁膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。 Forming a first semiconductor layer on a semiconductor substrate;
Forming a second semiconductor layer having a lower wet etching selectivity than the first semiconductor layer on the first semiconductor layer;
Forming a hole exposing the semiconductor substrate in the second semiconductor layer and the first semiconductor layer;
Forming a support for supporting the second semiconductor layer on the semiconductor substrate on the semiconductor substrate so that the hole is embedded and the second semiconductor layer is covered;
Forming a resist pattern on the support that covers a predetermined region including the hole and exposes the other region;
Using the resist pattern as a mask, sequentially dry-etching the support, the second semiconductor layer, and the first semiconductor layer to form an opening that exposes a side surface of the first semiconductor layer under the support; ,
Removing the resist pattern from the semiconductor substrate after forming the opening surface;
After removing the resist pattern, applying a cleaning process to the semiconductor substrate using dilute hydrofluoric acid;
A cavity is formed between the second semiconductor layer and the semiconductor substrate by wet-etching the first semiconductor layer through the opening after the cleaning treatment is performed on the semiconductor substrate. And a process of
And a step of forming an insulating film in the cavity.
前記第1半導体層よりもウエットエッチングの選択比が小さな第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半導体層及び前記第1半導体層に前記半導体基材を露出させる穴を形成する工程と、
前記第2半導体層を前記半導体基材上で支持する支持体を、前記穴が埋め込まれ且つ当該第2半導体層が覆われるようにして該半導体基材上に形成する工程と、
前記穴を含む所定領域を覆い、それ以外の領域を露出するレジストパターンを前記支持体上に形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクに前記支持体をエッチングして、前記所定領域以外の領域から前記支持体を取り除く工程と、
前記レジストパターンをマスクに前記支持体をエッチングした後で、前記レジストパターンを前記半導体基材上から除去する工程と、
前記レジストパターンを除去した後で、前記支持体をマスクに前記第2半導体層と前記第1半導体層とを順次ドライエッチングして、前記支持体下に前記第1半導体層の側面を露出する開口面を形成する工程と、
前記開口面を介して前記第1半導体層をウエットエッチングすることにより、前記第2半導体層と前記半導体基材との間に空洞部を形成する工程と、
前記空洞部内に絶縁膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。 Forming a first semiconductor layer on a semiconductor substrate;
Forming a second semiconductor layer having a lower wet etching selectivity than the first semiconductor layer on the first semiconductor layer;
Forming a hole exposing the semiconductor substrate in the second semiconductor layer and the first semiconductor layer;
Forming a support for supporting the second semiconductor layer on the semiconductor substrate on the semiconductor substrate so that the hole is embedded and the second semiconductor layer is covered;
Forming a resist pattern on the support that covers a predetermined region including the hole and exposes the other region;
Etching the support using the resist pattern as a mask to remove the support from a region other than the predetermined region;
Removing the resist pattern from the semiconductor substrate after etching the support using the resist pattern as a mask;
After removing the resist pattern, the second semiconductor layer and the first semiconductor layer are sequentially dry-etched using the support as a mask to expose the side surfaces of the first semiconductor layer under the support Forming a surface;
Forming a cavity between the second semiconductor layer and the semiconductor substrate by wet-etching the first semiconductor layer through the opening surface;
And a step of forming an insulating film in the cavity.
前記空洞部内に前記第1の絶縁膜を形成した後で前記半導体基材の上方全面に第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜を形成した後で、前記半導体基材の上方全面に平坦化処理を施して、前記第2半導体層上から前記第2の絶縁膜と前記支持体とを取り除く工程と、を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。 When the insulating film is a first insulating film,
Forming a second insulating film on the entire upper surface of the semiconductor substrate after forming the first insulating film in the cavity;
After forming the second insulating film, performing a planarization process on the entire upper surface of the semiconductor substrate to remove the second insulating film and the support from the second semiconductor layer; The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein:
前記第2半導体層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装置の製造方法。 After removing the second insulating film and the support from the second semiconductor layer by performing the method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 3,
Forming a transistor in the second semiconductor layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005323172A JP2007134365A (en) | 2005-11-08 | 2005-11-08 | Manufacturing method of semiconductor substrate and of semiconductor device |
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