JP2007324290A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Hisaki Hara
寿樹 原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device which can release electric field concentration in corner portions of the surface of a second semiconductor layer positioned on the peripheral edge of a first trench. <P>SOLUTION: In a method of forming an SOI structure on a bulk Si substrate 1 using an SBSI method, support holes 5 for exposing the Si substrate 1 through an Si layer 3 and an SiGe layer 2, thermal oxidation films 6a are subsequently formed on the corner portions on the surface of the Si layer 3 positioned on the peripheral edge of the support holes 5, and after that, a support film 7 is formed on the Si substrate 1 so that the support holes 5 are filled and the Si layer 3 is covered. Since the corners of the surface of the silicon layer 3 positioned on the peripheral edge of the support holes 5 can be rounded with this configuration, even if a gate electrode is arranged immediately above each of the corner portions of the silicon layer 3, the electric field concentration of the corner portions can be released. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、半導体基板にSOI(Silicon
On Insulator)構造を形成する技術に関する。
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor substrate with SOI (Silicon).
The present invention relates to a technique for forming an On Insulator structure.

SOI基板上に形成された電界効果型トランジスタは、バルクシリコン基板上に形成される場合と比較して接合容量(ソース・ドレイン領域と基板間の容量)が小さいことから、半導体装置の低消費電力化、高速動作化が可能であることなどの大きな利点を有している。
一般に、バルクシリコン基板の全面にSOI構造を形成したSOI基板を用意して、このSOI構造の上に順次トランジスタを形成することが行われ、SOI構造が不必要な部分においては、このSOI構造を除去することが行われている。
A field effect transistor formed on an SOI substrate has a smaller junction capacitance (capacitance between the source / drain region and the substrate) than that formed on a bulk silicon substrate. It has great advantages such as high speed and high speed operation.
In general, an SOI substrate having an SOI structure formed on the entire surface of a bulk silicon substrate is prepared, and transistors are sequentially formed on the SOI structure, and this SOI structure is formed in a portion where the SOI structure is not required. It has been done to remove.

また、特許文献1や非特許文献1には、バルクシリコン基板上にSOI層を部分的に形成することで、SOIトランジスタを低コストで形成できるSBSI(Separation by Bonding Si Islands)法が開示されている。
SBSI法では、まずシリコン基板上にシリコンゲルマニウム(SiGe)層、シリコン(Si)層をエピタキシャル成長させ、そこに支持体を形成するための穴(即ち、支持体穴)を形成する。その上から酸化膜などを成膜した後、素子領域形状を得るように周辺の酸化膜、シリコン層、シリコンゲルマニウム層をドライエッチングする。
Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 disclose an SBSI (Separation by Bonding Si Islands) method in which an SOI transistor can be formed at low cost by partially forming an SOI layer on a bulk silicon substrate. Yes.
In the SBSI method, first, a silicon germanium (SiGe) layer and a silicon (Si) layer are epitaxially grown on a silicon substrate, and a hole (that is, a support hole) for forming a support is formed therein. After an oxide film or the like is formed thereon, the peripheral oxide film, silicon layer, and silicon germanium layer are dry-etched so as to obtain an element region shape.

そして、シリコンゲルマニウム層をフッ硝酸で選択的にエッチングするとシリコン層が支持体に支持されシリコン層の下に空洞部が形成される。そして、この空洞部にSiO2
などの絶縁層を埋め込むことでシリコン基板とシリコン層との間にBOX(Buried
Oxide)層を形成する。その後、基板表面を平坦化処理してシリコン層を表面に露出させることでバルクシリコン基板上にSOI構造を得ている。
特開2005−354024号公報 T.Sakai et al.“Separation by BondingSi Islands(SBSI) for LSI Application”,Second International SiGe Technology and Device Meeting,Meeting Abstract,pp.230−231,May(2004)
When the silicon germanium layer is selectively etched with hydrofluoric acid, the silicon layer is supported by the support and a cavity is formed under the silicon layer. And in this hollow portion, SiO 2
By embedding an insulating layer such as BOX (Buried)
Oxide) layer is formed. Then, the SOI structure is obtained on the bulk silicon substrate by planarizing the substrate surface to expose the silicon layer on the surface.
JP 2005-354024 A T.A. Sakai et al. “Separation by Bonding Si Islands (SBSI) for LSI Applications”, Second International SiGe Technology and Device Meeting, Meeting Abstract, pp. 230-231, May (2004)

SOI構造の露出したシリコン層上にゲート電極を形成する場合は、シリコン層表面の角部に寄生MOSが形成され、また当該角部においてゲート絶縁膜の絶縁信頼性が劣化するおそれがある。一般に、STI(Shallow Trench Isolation)を有する半導体装置の製造プロセスでは、トレンチを形成した後で基板に高温の熱処理を施してシリコン層表面の角部を丸めることが可能である。   When the gate electrode is formed on the exposed silicon layer of the SOI structure, a parasitic MOS is formed at the corner of the silicon layer surface, and the insulation reliability of the gate insulating film may be deteriorated at the corner. In general, in the manufacturing process of a semiconductor device having STI (Shallow Trench Isolation), it is possible to round the corners on the surface of the silicon layer by performing high-temperature heat treatment on the substrate after forming the trench.

しかしながら、SBSI法では、高温の熱処理を行うとシリコンゲルマニウム層のゲルマニウム(Ge)が隣接する層に拡散する不具合を生ずる。また、シリコンゲルマニウム層をエッチングした後に熱処理をしてシリコン層表面の角部を丸めることは可能ではあるが、この段階では当該角部の一部が支持体で覆われており、支持体で覆われている角部については熱処理を行ったとしても丸めることができなかった。この点について、図15を参照しながら具体的に説明する。   However, in the SBSI method, when high-temperature heat treatment is performed, there is a problem that germanium (Ge) in the silicon germanium layer is diffused into adjacent layers. Although it is possible to round the corners on the surface of the silicon layer by performing a heat treatment after etching the silicon germanium layer, at this stage, a part of the corners is covered with the support, and the support is covered with the support. The cracked corners could not be rounded even if heat treatment was performed. This point will be specifically described with reference to FIG.

図15は、従来例に係る半導体装置の製造工程における途中の工程を示し、図15(a)は模式平面図、図15(b)は同図(a)のC− C´線に沿う模式断面図である。シリコン基板101上に、シリコンゲルマニウム層102、シリコン層103をエピタキシャル成長させ、そこに支持体を形成するための穴(即ち、支持体穴)105を形成する。このとき支持体穴105の周縁にはシリコン層103表面の角部110が存在している。その後、支持体穴105を埋めてシリコン層103を覆う支持体104を形成する。この支持体104に覆われ支持体穴105の間に位置する領域が素子領域となる部分である。   15A and 15B show steps in the process of manufacturing a semiconductor device according to a conventional example, FIG. 15A is a schematic plan view, and FIG. 15B is a schematic view taken along the line CC 'in FIG. It is sectional drawing. A silicon germanium layer 102 and a silicon layer 103 are epitaxially grown on the silicon substrate 101, and a hole (that is, a support hole) 105 for forming a support is formed therein. At this time, corners 110 on the surface of the silicon layer 103 exist at the periphery of the support hole 105. After that, a support 104 that fills the support hole 105 and covers the silicon layer 103 is formed. A region covered by the support 104 and positioned between the support holes 105 is a portion that becomes an element region.

ここで、シリコン層103の角部110は支持体104で覆われていることから、シリコンゲルマニウム層102をエッチングした後に熱処理をしても、この角部110を丸めることができない。そのため、後の工程で、図15(a)の二点鎖線で示すようなゲート電極106を2つの支持体穴(以下、「第1溝」ともいう。)105に跨る方向に配置した場合には、シリコン層(以下、「第2半導体層」ともいう。)103の角部110に電界が集中しやすく、リーク電流の原因となる可能性があった。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、第1溝の周縁に位置する第2半導体層表面の角部での電界集中を緩和できるようにした半導体装置の製造方法の提供を目的とする。
Here, since the corner portion 110 of the silicon layer 103 is covered with the support 104, even if the silicon germanium layer 102 is etched and then subjected to heat treatment, the corner portion 110 cannot be rounded. Therefore, when the gate electrode 106 as shown by a two-dot chain line in FIG. 15A is arranged in a direction straddling two support body holes (hereinafter also referred to as “first groove”) 105 in a later step. , The electric field tends to concentrate on the corners 110 of the silicon layer (hereinafter also referred to as “second semiconductor layer”) 103, which may cause a leakage current.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a method for manufacturing a semiconductor device that can alleviate electric field concentration at the corner of the surface of the second semiconductor layer located at the periphery of the first groove. Objective.

〔発明1〕 上記目的を達成するために、発明1の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に単結晶の第1半導体層を形成する工程と、前記第1半導体層上に単結晶の第2半導体層を形成する工程と、前記第2半導体層及び前記第1半導体層を貫通して前記半導体基板を露出させる第1溝を形成する工程と、前記第1溝の周縁に位置する前記第2半導体層表面の角部に熱酸化膜を形成する工程と、前記角部に前記熱酸化膜を形成した後で、前記第1溝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前記半導体基板上に支持体膜を形成する工程と、前記支持体膜、前記第2半導体層及び前記第1半導体層を順次、選択的にエッチングして、前記第2半導体層下から前記第1半導体層を露出させる第2溝を形成する工程と、前記第2半導体層よりも前記第1半導体層の方がエッチングされ易い特定のエッチング条件で、前記第2溝を介して前記第1半導体層をエッチングすることによって、前記半導体基板と前記第2半導体層との間に空洞部を形成する工程と、前記空洞部内に絶縁層を形成する工程と、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 device of Invention 1 includes a step of forming a single-crystal first semiconductor layer on a semiconductor substrate, Forming a second semiconductor layer; forming a first groove through the second semiconductor layer and the first semiconductor layer to expose the semiconductor substrate; and the first groove positioned at a periphery of the first groove. (2) forming a thermal oxide film on the corner of the semiconductor layer surface, and forming the thermal oxide film on the corner, and then filling the first groove and covering the second semiconductor layer. Forming a support film on the semiconductor substrate; and sequentially and selectively etching the support film, the second semiconductor layer, and the first semiconductor layer to form the first film from below the second semiconductor layer. Forming a second groove exposing the semiconductor layer; and Etching the first semiconductor layer through the second groove under a specific etching condition that allows the first semiconductor layer to be etched more easily than the body layer, so that the semiconductor substrate and the second semiconductor layer are The method includes a step of forming a cavity portion therebetween, and a step of forming an insulating layer in the cavity portion.

このような構成であれば、熱酸化膜の形成によって、第1溝の周縁に位置する第2半導体層表面の角部に丸みを持たせることが可能となる。従って、第2半導体層の上記角部の直上方にゲート電極を配置した場合でも、上記角部での電界集中を緩和することができる。これにより、ゲート絶縁膜の信頼性を高めることができ、リーク電流の防止に寄与することができる。   With such a configuration, the corner of the surface of the second semiconductor layer located at the periphery of the first groove can be rounded by forming the thermal oxide film. Therefore, even when the gate electrode is disposed immediately above the corner of the second semiconductor layer, the electric field concentration at the corner can be reduced. As a result, the reliability of the gate insulating film can be increased, which can contribute to prevention of leakage current.

〔発明2〕 発明2の半導体装置の製造方法は、発明1の半導体装置の製造方法において、前記第1溝を形成する工程では、パターニングしたフォトレジスト膜をマスクとして前記第2半導体層及び前記第1半導体層をエッチングして前記第1溝を形成し、前記第1溝の周縁に位置する前記第2半導体層表面の前記角部に前記熱酸化膜を形成する工程では、前記フォトレジスト膜をトリミングして当該フォトレジスト膜下から前記角部を露出させ、次に、トリミングした前記フォトレジスト膜をマスクとして前記第2半導体層に不純物をイオン注入することによって前記角部をアモルファス化し、その後、前記半導体基板に熱酸化処理を施すことによって、アモルファス化された前記角部に前記熱酸化膜を形成する、ことを特徴とするものである。 [Invention 2] The method for manufacturing a semiconductor device according to Invention 2 is the method for manufacturing a semiconductor device according to Invention 1, wherein in the step of forming the first groove, the second semiconductor layer and the second semiconductor layer are formed using the patterned photoresist film as a mask. In the step of etching the first semiconductor layer to form the first groove, and forming the thermal oxide film on the corner of the second semiconductor layer surface located at the periphery of the first groove, the photoresist film is formed Trimming to expose the corner from below the photoresist film, and then amorphizing the corner by ion implantation of impurities into the second semiconductor layer using the trimmed photoresist film as a mask, The thermal oxide film is formed on the amorphous corners by subjecting the semiconductor substrate to a thermal oxidation treatment. That.

ここで、単結晶の半導体層よりもアモルファスの半導体層の方が酸素と反応し易い(即
ち、酸化し易い)傾向がある。
発明2の半導体装置の製造方法によれば、第2半導体層表面の上記角部(即ち、アモルファス化した部分)だけに熱酸化膜を形成し、それ以外の領域の第2半導体層(即ち、単結晶の部分)には熱酸化膜をできるだけ形成しないようにすることができる。
Here, an amorphous semiconductor layer tends to react with oxygen (that is, easily oxidize) rather than a single crystal semiconductor layer.
According to the semiconductor device manufacturing method of the second aspect of the present invention, the thermal oxide film is formed only on the corner portion (that is, the amorphized portion) on the surface of the second semiconductor layer, and the second semiconductor layer (that is, the other region) It is possible to avoid forming a thermal oxide film as much as possible on the single crystal portion).

〔発明3〕 発明3の半導体装置の製造方法は、発明2の半導体装置の製造方法において、前記第1半導体層はシリコンゲルマニウム(SiGe)であり、前記第2半導体層はシリコン(Si)であり、前記熱酸化処理の温度を750℃以下に設定することを特徴とするものである。
このような構成であれば、第1半導体層から半導体基板や第2半導体層側へのGeの拡散を十分に抑制することができるので、例えばトランジスタの(Geに起因した)意図しない特性変動を防ぐことが可能である。
[Invention 3] The semiconductor device manufacturing method of Invention 3 is the semiconductor device manufacturing method of Invention 2, wherein the first semiconductor layer is silicon germanium (SiGe), and the second semiconductor layer is silicon (Si). The temperature of the thermal oxidation treatment is set to 750 ° C. or lower.
With such a configuration, it is possible to sufficiently suppress the diffusion of Ge from the first semiconductor layer to the semiconductor substrate or the second semiconductor layer side. For example, an unintended characteristic variation (due to Ge) of the transistor is caused. It is possible to prevent.

〔発明4〕 発明4の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に単結晶の第1半導体層を形成する工程と、前記第1半導体層上に単結晶の第2半導体層を形成する工程と、前記第2半導体層及び前記第1半導体層を貫通して前記半導体基板を露出させる第1溝を形成する工程と、前記第1溝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前記半導体基板上に支持体膜を形成する工程と、前記支持体膜、前記第2半導体層及び前記第1半導体層を順次、選択的にエッチングして、前記第2半導体層下から前記第1半導体層を露出させる第2溝を形成する工程と、前記第2半導体層よりも前記第1半導体層の方がエッチングされ易い特定のエッチング条件で、前記第2溝を介して前記第1半導体層をエッチングすることによって、前記半導体基板と前記第2半導体層との間に空洞部を形成する工程と、前記空洞部内に絶縁層を形成する工程と、を含み、前記第1溝を形成する工程では、パターニングしたフォトレジスト膜をマスクとして、前記第2半導体層下から前記第1半導体層が露出しない程度に当該第2半導体層を等方性エッチングし、さらに、前記フォトレジスト膜をマスクとして、前記第2半導体層と前記第1半導体層とを異方性エッチングすることによって前記第1溝を形成する、ことを特徴とするものである。 [Invention 4] A method of manufacturing a semiconductor device of Invention 4 includes a step of forming a single-crystal first semiconductor layer on a semiconductor substrate, and a step of forming a single-crystal second semiconductor layer on the first semiconductor layer; Forming a first groove through the second semiconductor layer and the first semiconductor layer to expose the semiconductor substrate, and filling the first groove and covering the second semiconductor layer. Forming a support film on the semiconductor substrate; and sequentially and selectively etching the support film, the second semiconductor layer, and the first semiconductor layer to form the first film from below the second semiconductor layer. A step of forming a second groove exposing the semiconductor layer, and the first semiconductor layer through the second groove under a specific etching condition in which the first semiconductor layer is more easily etched than the second semiconductor layer. By etching A step of forming a cavity between the conductor substrate and the second semiconductor layer; and a step of forming an insulating layer in the cavity, wherein the step of forming the first groove includes patterning a photoresist film. The second semiconductor layer is isotropically etched from the bottom of the second semiconductor layer to the extent that the first semiconductor layer is not exposed, and the second semiconductor layer and the mask are further masked using the photoresist film as a mask. The first groove is formed by anisotropically etching the first semiconductor layer.

このような構成であれば、第1溝を形成する過程で、当該第1溝の周縁に位置する第2半導体層表面の角部に対応する部位(以下、「角部」ともいう。)を角張った形状ではなく、なだらかな凹面で構成されるテーパ状に成形することができる。従って、第2半導体層の上記角部の直上方にゲート電極を配置した場合でも、上記角部での電界集中を緩和することができる。これにより、ゲート絶縁膜の信頼性を高めることができ、リーク電流の防止に寄与することができる。   With such a configuration, in the process of forming the first groove, a portion corresponding to the corner of the surface of the second semiconductor layer located at the periphery of the first groove (hereinafter also referred to as “corner”). It can be formed into a tapered shape constituted by a gentle concave surface, not an angular shape. Therefore, even when the gate electrode is disposed immediately above the corner of the second semiconductor layer, the electric field concentration at the corner can be reduced. As a result, the reliability of the gate insulating film can be increased, which can contribute to prevention of leakage current.

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から図13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模式図である。詳しくは、図1から図13の各図(a)は模式平面図であり、各図(b)は同図(a)におけるA− A´断線に沿う模式断面図である。また、図14は、図13(A)におけるB−B´断線に沿う模式断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(1) First Embodiment FIGS. 1 to 13 are schematic views showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. In detail, each figure (a) of Drawing 1-Drawing 13 is a schematic plan view, and each figure (b) is a schematic sectional view which meets an AA 'broken line in the figure (a). FIG. 14 is a schematic cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG.

図1(a)及び(b)において、まず始めに、バルクシリコンウエーハであるシリコン基板1に第1半導体層としてのシリコンゲルマニウム(SiGe)層2を形成し、その上に第2半導体層としてのシリコン(Si)層3を形成する。シリコンゲルマニウム層2およびシリコン層3はそれぞれ単結晶であり、エピタキシャル成長によって形成する。
次に、支持体穴を形成する領域を開口し、それ以外の領域を覆うフォトレジスト膜4をシリコン層3上に形成する。そして、フォトレジスト膜4をマスクにして、シリコン層3とシリコンゲルマニウム層2とを順次エッチングしてシリコン基板1の表面を露出させ、
支持体穴5を形成する。図1(a)に示すように、平面視で、支持体穴5によって両側から挟まれた領域が素子を形成する領域(即ち、素子領域)となる。
1A and 1B, first, a silicon germanium (SiGe) layer 2 as a first semiconductor layer is formed on a silicon substrate 1 which is a bulk silicon wafer, and a second semiconductor layer is formed thereon. A silicon (Si) layer 3 is formed. Each of the silicon germanium layer 2 and the silicon layer 3 is a single crystal and is formed by epitaxial growth.
Next, a photoresist film 4 is formed on the silicon layer 3 so as to open a region for forming the support hole and cover the other region. Then, using the photoresist film 4 as a mask, the silicon layer 3 and the silicon germanium layer 2 are sequentially etched to expose the surface of the silicon substrate 1,
A support hole 5 is formed. As shown in FIG. 1A, in a plan view, a region sandwiched from both sides by the support hole 5 is a region for forming an element (that is, an element region).

なお、図示しないが、フォトレジスト膜4を形成する前に、シリコン層3上に下地酸化膜や、酸化防止膜等を形成しても良い。下地酸化膜は、例えばシリコン酸化膜であり、シリコン層の熱酸化によって形成することが可能である。また、酸化防止膜は例えばシリコン窒化膜であり、CVD(chemical vapor deposition)によって形成することが可能である。酸化防止膜がシリコン窒化膜である場合には、シリコン層3の酸化防止としての機能のほかに、CMP(chemical mechanical polish)による平坦化プロセスのストッパー層として機能させることもできる。   Although not shown, a base oxide film, an antioxidant film or the like may be formed on the silicon layer 3 before forming the photoresist film 4. The base oxide film is, for example, a silicon oxide film, and can be formed by thermal oxidation of the silicon layer. Further, the antioxidant film is, for example, a silicon nitride film, and can be formed by CVD (chemical vapor deposition). When the antioxidant film is a silicon nitride film, in addition to the function of preventing the silicon layer 3 from being oxidized, it can also function as a stopper layer for a planarization process by CMP (chemical mechanical polish).

次に、図2(a)及び(b)に示すように、酸素プラズマなどを用いたアッシング処理によってフォトレジスト膜4をトリミング(即ち、細線化)して、支持体穴5の周縁に位置するシリコン層3表面の角部6をフォトレジスト膜4下から露出させる。
次に、図3(a)及び(b)に示すように、トリミングしたフォトレジスト膜4をマスクとして、シリコン基板1 表面に向けて例えばアルゴン(Ar)をイオン注入する。これにより、フォトレジスト膜4下から露出した角部6にはアルゴンがイオン注入され、その結晶構造がアモルファス化(即ち、非晶質化)される。なお、このアモルファス化工程でイオン注入する不純物はアルゴンに限られることはなく、例えばシリコンなどでも良い。
Next, as shown in FIGS. 2A and 2B, the photoresist film 4 is trimmed (that is, thinned) by an ashing process using oxygen plasma or the like and positioned at the periphery of the support hole 5. The corner 6 on the surface of the silicon layer 3 is exposed from below the photoresist film 4.
Next, as shown in FIGS. 3A and 3B, for example, argon (Ar) is ion-implanted toward the surface of the silicon substrate 1 using the trimmed photoresist film 4 as a mask. As a result, argon is ion-implanted into the corner 6 exposed from below the photoresist film 4, and its crystal structure is made amorphous (ie, amorphous). The impurity to be ion-implanted in this amorphization process is not limited to argon, and may be silicon, for example.

次に、酸素プラズマなどを用いたアッシング処理によって、シリコン基板1上からフォトレジスト膜4を取り除く。そして、図4(a)及び(b)に示すように、シリコン基板1に熱酸化処理を施して、シリコン層3表面の角部6に熱酸化膜(SiO2膜)6aを形
成する。ここで、単結晶のシリコン層よりもアモルファスのシリコン層の方がより酸化しやすい傾向がある。この第1実施形態では、シリコン層3の上記角部6のみをアモルファス化しているので、上記角部6だけに熱酸化膜6aを形成し、それ以外の領域のシリコン層3には熱酸化膜をできるだけ形成しないようにすることができる。
Next, the photoresist film 4 is removed from the silicon substrate 1 by ashing using oxygen plasma or the like. 4A and 4B, the silicon substrate 1 is subjected to a thermal oxidation process to form a thermal oxide film (SiO 2 film) 6a at the corners 6 on the surface of the silicon layer 3. Here, an amorphous silicon layer tends to oxidize more easily than a single crystal silicon layer. In the first embodiment, since only the corner portion 6 of the silicon layer 3 is amorphized, a thermal oxide film 6a is formed only on the corner portion 6, and a thermal oxide film is formed on the silicon layer 3 in other regions. Can be formed as little as possible.

また、この第1実施形態では、熱酸化膜6aを形成する際の処理温度を、例えば400℃以上、750℃以下の低温度に設定すると良い。このような温度範囲を選択することで、シリコンゲルマニウム層2からシリコン基板1や、シリコン層3側へのGeの熱拡散を十分に抑制することができる。その結果、例えばトランジスタの(Geに起因した)意図しない特性変動を防ぐことが可能である。   In the first embodiment, the processing temperature for forming the thermal oxide film 6a is preferably set to a low temperature of, for example, 400 ° C. or higher and 750 ° C. or lower. By selecting such a temperature range, the thermal diffusion of Ge from the silicon germanium layer 2 to the silicon substrate 1 or the silicon layer 3 side can be sufficiently suppressed. As a result, it is possible to prevent, for example, unintended characteristic fluctuations (due to Ge) of the transistor.

なお、図4(b)において、シリコン層3の(角張った)角部を熱酸化すると、当該角部は熱酸化膜(SiO2膜)6aとなって体積が増加すると共に、熱酸化の過程でその表
面がある程度流動化する。その結果、角部の角張った形状はある程度丸くなった形状(即ち、なだらかな曲面形状)となる。角張った形状とは、即ち、角が出ている形状のことである。
In FIG. 4B, when the (angular) corner portion of the silicon layer 3 is thermally oxidized, the corner portion becomes a thermal oxide film (SiO 2 film) 6a and the volume is increased. The surface is fluidized to some extent. As a result, the angular shape of the corner becomes a shape that is rounded to some extent (that is, a gently curved shape). The square shape is a shape having a corner.

次に、図5(a)及び(b)に示すように、支持体穴5を埋め込み、かつシリコン層3を覆うようにして、シリコン基板1の上方全体に支持体膜7を形成する。この支持体膜7は例えばシリコン酸化膜であり、例えばCVDなどによって形成する。続いて、図6(a)及び(b)に示すように、支持体膜7の上にフォトレジスト膜8を形成する。このフォトレジスト膜8の平面視での形状(即ち、平面形状)は、例えば2つの支持体穴5に跨って素子領域を覆うような形状である。   Next, as shown in FIGS. 5A and 5B, a support film 7 is formed on the entire upper surface of the silicon substrate 1 so as to fill the support hole 5 and cover the silicon layer 3. The support film 7 is a silicon oxide film, for example, and is formed by, for example, CVD. Subsequently, as shown in FIGS. 6A and 6B, a photoresist film 8 is formed on the support film 7. The shape of the photoresist film 8 in plan view (that is, the planar shape) is, for example, a shape that covers the element region across the two support hole 5.

次に、図7(a)及び(b)に示すように、上記フォトレジスト膜8をマスクにして支
持体膜7、シリコン層3、シリコンゲルマニウム層2を順次ドライエッチングする。このエッチングによって、シリコン基板1上には支持体膜7からなる支持体9が形成されると共に、支持体9の周りにはシリコン基板1を底面とする溝部13が形成される。図7(a)及び(b)において、支持体9下方の(溝部13に面した)側面15は、シリコン層3とシリコンゲルマニウム層2が露出した開口面となっている。次に、フォトレジスト膜8を除去する。
Next, as shown in FIGS. 7A and 7B, the support film 7, the silicon layer 3, and the silicon germanium layer 2 are sequentially dry etched using the photoresist film 8 as a mask. By this etching, a support 9 made of the support film 7 is formed on the silicon substrate 1, and a groove 13 having the silicon substrate 1 as a bottom surface is formed around the support 9. 7A and 7B, the side surface 15 (facing the groove 13) below the support 9 is an opening surface from which the silicon layer 3 and the silicon germanium layer 2 are exposed. Next, the photoresist film 8 is removed.

そして、図8(a)及び(b)に示すように、支持体9下方の溝部13に面した側面15からフッ硝酸などのエッチング液をシリコン層3及びシリコンゲルマニウム層2に接触させることによって、シリコンゲルマニウム層2を選択的にエッチングして除去する。これにより、シリコン基板1とシリコン層3との間に空洞部10を形成する。フッ硝酸を用いたウェットエッチングでは、シリコンはシリコンゲルマニウムよりエッチングの選択比が小さく(即ち、シリコンよりもシリコンゲルマニウムの方がエッチングされ易く)、シリコン層を残してシリコンゲルマニウム層だけを選択的にエッチングして除去することが可能である。図8(a)及び(b)に示すように、空洞部10の形成後は、シリコン層3は支持体9によって完全に支持された構造となる。   Then, as shown in FIGS. 8A and 8B, an etching solution such as hydrofluoric acid is brought into contact with the silicon layer 3 and the silicon germanium layer 2 from the side surface 15 facing the groove portion 13 below the support 9. The silicon germanium layer 2 is selectively etched and removed. As a result, a cavity 10 is formed between the silicon substrate 1 and the silicon layer 3. In wet etching using hydrofluoric acid, silicon has a lower etching selectivity than silicon germanium (ie, silicon germanium is easier to etch than silicon), and only the silicon germanium layer is selectively etched leaving the silicon layer. And can be removed. As shown in FIGS. 8A and 8B, after the formation of the cavity 10, the silicon layer 3 is completely supported by the support 9.

続いて、図9(a)及び(b)に示すように、シリコン基板1を熱酸化して、空洞部10内にSiO2膜からなる埋め込み絶縁層(BOX層)11を形成する。なお、この埋め
込み絶縁層11の形成は、シリコン基板1の熱酸化に限らず、CVDで行うことも可能である。
次に、図10(a)及び(b)に示すように、シリコン基板1の上方全面に素子間分離用の絶縁膜12を形成する。この絶縁膜12の形成によって溝部13が埋め込まれる。また、(前に説明した)熱酸化又はCVDによる空洞部10内の埋め込みが不十分である場合には、この絶縁膜12の形成によって空洞部10内の埋め込みも補完される。
Subsequently, as shown in FIGS. 9A and 9B, the silicon substrate 1 is thermally oxidized to form a buried insulating layer (BOX layer) 11 made of a SiO 2 film in the cavity 10. The formation of the buried insulating layer 11 is not limited to the thermal oxidation of the silicon substrate 1, and can be performed by CVD.
Next, as shown in FIGS. 10A and 10B, an inter-element isolation insulating film 12 is formed on the entire upper surface of the silicon substrate 1. The groove 13 is buried by the formation of the insulating film 12. Further, when the filling in the cavity 10 by thermal oxidation or CVD (as described above) is insufficient, the filling in the cavity 10 is complemented by the formation of the insulating film 12.

次に、図11(a)及び(b)に示すように、CMPなどによりシリコン基板1の上方全面を平坦化処理し、絶縁膜12、支持体9の一部を取り除く。これによりシリコン層3の上面が露出し、かつシリコン層3が絶縁膜12および埋め込み絶縁層11で素子分離された構造(SOI構造)が完成する。なお、上述したように、シリコン層3上に酸化防止膜としてシリコン窒化膜を形成していた場合には、この平坦化処理工程で酸化防止膜がストッパー層として機能するので、シリコン層3の意図しないディッシング等を防ぐことが可能である。また、シリコン窒化膜をストッパー層として使用した場合には、平坦化処理後に例えば熱燐酸を用いたウェットエッチングでこれを除去し、その後、例えば希フッ酸を用いたウェットエッチングで下地酸化膜(SiO2膜)を除去すれば良い。 Next, as shown in FIGS. 11A and 11B, the entire upper surface of the silicon substrate 1 is planarized by CMP or the like, and the insulating film 12 and a part of the support 9 are removed. As a result, a structure (SOI structure) in which the upper surface of the silicon layer 3 is exposed and the silicon layer 3 is element-isolated by the insulating film 12 and the buried insulating layer 11 is completed. As described above, when a silicon nitride film is formed as an antioxidant film on the silicon layer 3, the antioxidant film functions as a stopper layer in this planarization process. It is possible to prevent dishing that does not occur. Further, when a silicon nitride film is used as the stopper layer, it is removed by wet etching using, for example, hot phosphoric acid after the planarization process, and then the underlying oxide film (SiO 2) by wet etching using, for example, dilute hydrofluoric acid. (2 films) may be removed.

次に、図12(a)及び(b)に示すように、シリコン層3の表面を熱酸化してゲート絶縁膜20を形成する。そして、CVDなどの方法によって、ゲート絶縁膜20上に多結晶シリコン層を形成する。その後、フォトリソグラフィー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20上にゲート電極21を形成する。
次に、図13において、ゲート電極21をマスクとして、As、P、Bなどの不純物をシリコン層3内にイオン注入することにより、ゲート電極21両側のシリコン層3にそれぞれ低濃度不純物導入層からなるLDD層23a,23bを形成する。
Next, as shown in FIGS. 12A and 12B, the surface of the silicon layer 3 is thermally oxidized to form a gate insulating film 20. Then, a polycrystalline silicon layer is formed on the gate insulating film 20 by a method such as CVD. Then, the gate electrode 21 is formed on the gate insulating film 20 by patterning the polycrystalline silicon layer using a photolithography technique.
Next, in FIG. 13, impurities such as As, P, and B are ion-implanted into the silicon layer 3 using the gate electrode 21 as a mask, so that the low-concentration impurity introduction layers are respectively introduced into the silicon layer 3 on both sides of the gate electrode 21. LDD layers 23a and 23b are formed.

さらに、CVDなどの方法により、LDD層23a,23bが形成されたシリコン層3上に絶縁層を形成し、RIE(reactive ion etching)などのドライエッチングを用いて絶縁層をエッチバックする。これにより、図13に示すように、ゲート電極21の側壁にサイドウォール24a,24bを形成する。そしてゲート電極21およびサイドウォール24a,24bをマスクとして、As、P、Bなどの不純物をシリコン層3内にイオン注入することで、ゲート電極21両側のシリコン層3にそれぞれ高濃
度不純物導入層からなるソース層25a、ドレイン層25bを形成する。このようにして、SOI構造上にトランジスタを完成させる。
Further, an insulating layer is formed on the silicon layer 3 on which the LDD layers 23a and 23b are formed by a method such as CVD, and the insulating layer is etched back using dry etching such as RIE (reactive ion etching). As a result, as shown in FIG. 13, sidewalls 24 a and 24 b are formed on the sidewalls of the gate electrode 21. Then, impurities such as As, P, and B are ion-implanted into the silicon layer 3 using the gate electrode 21 and the sidewalls 24a and 24b as masks, so that the silicon layer 3 on both sides of the gate electrode 21 is respectively introduced from the high concentration impurity introduction layer. A source layer 25a and a drain layer 25b are formed. In this way, a transistor is completed on the SOI structure.

このように、本発明の第1実施形態によれば、支持体穴5の周縁に位置するシリコン層3表面の角部6に熱酸化膜6aを形成し、その後、支持体膜7を形成している。熱酸化膜6aの形成によって、シリコン層3表面の角部6に丸みを持たせることができる。従って、上記角部6の直上方にゲート電極21を配置した場合でも、上記角部6での電界集中を緩和することができる。これにより、ゲート絶縁膜20の信頼性を高めることができ、リーク電流の防止に寄与することができる。   Thus, according to the first embodiment of the present invention, the thermal oxide film 6a is formed on the corner 6 on the surface of the silicon layer 3 located at the periphery of the support hole 5, and then the support film 7 is formed. ing. By forming the thermal oxide film 6a, the corner 6 on the surface of the silicon layer 3 can be rounded. Therefore, even when the gate electrode 21 is arranged immediately above the corner portion 6, electric field concentration at the corner portion 6 can be reduced. Thereby, the reliability of the gate insulating film 20 can be improved, and it can contribute to prevention of leakage current.

本発明の第1実施形態によれば、上記角部6での電界集中を緩和できることから、上記角部6の直上方にゲート電極21を配置することが可能となり、素子領域において任意の方向にゲート電極21を延ばすことが可能となる。即ち、任意の方向にゲート長方向を設定することができるので、ゲート電極21をより自由にレイアウトすることが可能となり、半導体装置の設計の自由度を高めることができる。   According to the first embodiment of the present invention, since the electric field concentration at the corner 6 can be relaxed, the gate electrode 21 can be disposed immediately above the corner 6 and can be arranged in any direction in the element region. The gate electrode 21 can be extended. That is, since the gate length direction can be set in an arbitrary direction, the gate electrode 21 can be laid out more freely, and the degree of freedom in designing the semiconductor device can be increased.

(2)第2実施形態
図14(a)〜(c)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模式断面図である。図14(a)〜(c)において、第1実施形態で説明した図1〜図13と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。この第2実施形態では、支持体穴を形成する際に、始めにシリコン層3を等方性エッチングで途中までエッチングし、次に、異方性エッチングで残りのシリコン層3とシリコンゲルマニウム層2とをエッチングする。
(2) Second Embodiment FIGS. 14A to 14C are schematic sectional views showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. 14 (a) to 14 (c), parts having the same configurations as those in FIGS. 1 to 13 described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In this second embodiment, when forming the support hole, the silicon layer 3 is first etched halfway by isotropic etching, and then the remaining silicon layer 3 and the silicon germanium layer 2 are anisotropically etched. And etch.

即ち、図14(a)において、支持体穴を形成する際に、フォトレジスト4をマスクにして、シリコン層3を例えば厚さ方向で途中の位置までウェットエッチングする。このウェットエッチングは等方性エッチングであり、エッチャントとしては例えば下記a)〜c)の何れか一、又はそれらを組み合わせて使用する。この第2実施形態では、第1実施形態とは異なり、フォトレジストのトリミングは行わない。   That is, in FIG. 14A, when the support hole is formed, the silicon layer 3 is wet-etched, for example, to an intermediate position in the thickness direction using the photoresist 4 as a mask. This wet etching is isotropic etching, and for example, any one of the following a) to c) or a combination thereof is used as an etchant. In the second embodiment, unlike the first embodiment, trimming of the photoresist is not performed.

a)フッ硝酸
b)フッ硝酸+酢酸
c)フッ酸
d)フッ酸+フッ化アンモニウム
a) hydrofluoric acid b) hydrofluoric acid + acetic acid c) hydrofluoric acid d) hydrofluoric acid + ammonium fluoride

次に、フォトレジスト4をマスクにして、残りのシリコン層3と、シリコンゲルマニウム層2とを順次ドライエッチングして除去する。このドライエッチングは異方性エッチングである。これにより、図14(b)に示すように、支持体穴5´を形成する。この支持体穴5´の役割は、第1実施形態で説明した支持体5と同じである。これ以降の工程は、第1実施形態と同じである。図14(c)に示すように、最終的に、支持体穴は支持体9と絶縁膜12とによって埋め込まれる。   Next, using the photoresist 4 as a mask, the remaining silicon layer 3 and the silicon germanium layer 2 are sequentially removed by dry etching. This dry etching is anisotropic etching. Thereby, as shown in FIG.14 (b), support body hole 5 'is formed. The role of the support hole 5 ′ is the same as that of the support 5 described in the first embodiment. The subsequent steps are the same as those in the first embodiment. As shown in FIG. 14C, the support hole is finally filled with the support 9 and the insulating film 12.

このように、本発明の第2実施形態によれば、支持体穴5´を形成する際に、始めにシリコン層3を等方性エッチングで途中までエッチングし、次に、異方性エッチングで残りのシリコン層3とシリコンゲルマニウム層2とをエッチングしている。このような構成であれば、支持体穴5´を形成する過程で、当該支持体穴5´の周縁に位置するシリコン層3表面の角部に対応する部位(以下、「角部」ともいう。)6´を角張った形状ではなく、なだらかな凹面で構成されるテーパ状に成形することができる。   Thus, according to the second embodiment of the present invention, when forming the support hole 5 ′, the silicon layer 3 is first etched halfway by isotropic etching, and then anisotropic etching is performed. The remaining silicon layer 3 and silicon germanium layer 2 are etched. With such a configuration, in the process of forming the support hole 5 ′, a portion corresponding to the corner of the surface of the silicon layer 3 located at the periphery of the support hole 5 ′ (hereinafter also referred to as “corner”). .) It can be formed into a tapered shape constituted by a gentle concave surface instead of an angular shape 6 ′.

従って、シリコン層3表面の上記角部6´の直上方にゲート電極を配置した場合でも、
上記角部6´での電界集中を緩和することができる。これにより、ゲート絶縁膜の信頼性を高めることができ、リーク電流の防止に寄与することができる。
なお、この第2実施形態においても第1実施形態と同様に、フォトレジスト膜4を形成する前に、シリコン層3上に下地酸化膜や、酸化防止膜等を形成しても良い。下地酸化膜は例えばシリコン酸化膜であり、酸化防止膜は例えばシリコン窒化膜である。シリコン層3上に下地酸化膜や酸化防止膜(以下、「保護膜」ともいう。)を形成した場合には、図14(a)で等方性のウェットエッチングを開始する前に、フォトレジスト膜4をマスクにこれら保護膜をドライエッチングで取り除けば良い。
Therefore, even when the gate electrode is arranged just above the corner 6 'on the surface of the silicon layer 3,
Electric field concentration at the corner 6 'can be reduced. As a result, the reliability of the gate insulating film can be increased, which can contribute to prevention of leakage current.
In the second embodiment, as in the first embodiment, a base oxide film, an antioxidant film, or the like may be formed on the silicon layer 3 before the photoresist film 4 is formed. The base oxide film is, for example, a silicon oxide film, and the antioxidant film is, for example, a silicon nitride film. In the case where a base oxide film or an antioxidant film (hereinafter also referred to as “protective film”) is formed on the silicon layer 3, before starting the isotropic wet etching in FIG. These protective films may be removed by dry etching using the film 4 as a mask.

上記の第1、第2実施形態では、シリコン基板1が本発明の「半導体基板」に対応し、シリコンゲルマニウム層2が本発明の「第1半導体層」に対応し、シリコン層3が本発明の「第2半導体層」に対応している。まだ、支持体穴5、5´が本発明の「第1溝」に対応し、溝部13が本発明の「第2溝」に対応している。さらに、埋め込み絶縁層11が本発明の「絶縁層」に対応している。   In the first and second embodiments described above, the silicon substrate 1 corresponds to the “semiconductor substrate” of the present invention, the silicon germanium layer 2 corresponds to the “first semiconductor layer” of the present invention, and the silicon layer 3 corresponds to the present invention. To the “second semiconductor layer”. Still, the support hole 5, 5 'corresponds to the "first groove" of the present invention, and the groove portion 13 corresponds to the "second groove" of the present invention. Further, the buried insulating layer 11 corresponds to the “insulating layer” of the present invention.

なお、上記の第1、第2実施形態では、「半導体基板」がバルクシリコンウエーハであり、「第1半導体層」の材質がシリコンゲルマニウムであり、「第2半導体層」がシリコンである場合について説明した。しかしながら、本発明の「半導体基板」、「第1半導体層」及び「第2半導体層」の材質はこれに限られることはなく、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る組み合わせを用いることができる。   In the first and second embodiments, the “semiconductor substrate” is a bulk silicon wafer, the material of the “first semiconductor layer” is silicon germanium, and the “second semiconductor layer” is silicon. explained. However, the material of the “semiconductor substrate”, “first semiconductor layer”, and “second semiconductor layer” of the present invention is not limited to this. For example, Si, Ge, SiGe, SiC, SiSn, PbS, GaAs, A combination selected from InP, GaP, GaN, ZnSe, or the like can be used.

第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その1)。FIG. 3 is a view showing the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment (No. 1). 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その2)。FIG. 6 is a diagram (No. 2) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その3)。3A and 3B are diagrams illustrating the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment (No. 3). 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その4)。4A and 4B are diagrams illustrating the method for fabricating a semiconductor device according to the first embodiment (No. 4). 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その5)。FIG. 5 is a view showing the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment (No. 5). 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その6)。6A and 6B are diagrams illustrating the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment (No. 6). 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その7)。FIG. 7 is a view showing the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment (No. 7). 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その8)。FIG. 8 is a view showing the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment (No. 8). 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その9)。FIG. 9 is a view showing the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment (No. 9). 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その10)。FIG. 10 is a view showing the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment (No. 10). 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その11)。FIG. 11 is a view (No. 11) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その12)。FIG. 12 is a view (No. 12) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment; 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その13)。FIG. 13 is a view showing the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment (No. 13). 第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図。The figure which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 従来例を示す図。The figure which shows a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1 シリコン(Si)基板、2 シリコンゲルマニウム(SiGe)層、3 シリコン(Si)層、4 フォトレジスト膜、5、5´ 支持体穴、6、6´ シリコン層表面の角部、6a 熱酸化膜、7 支持体膜、9 支持体、10 空洞部、11 埋め込み絶縁層、12 絶縁膜、13 溝部、20 ゲート絶縁膜、21 ゲート電極、23a、23b LDD層、24a、24b サイドウォール、25a ソース層、25b ドレイン層   1 silicon (Si) substrate, 2 silicon germanium (SiGe) layer, 3 silicon (Si) layer, 4 photoresist film, 5 5 ′ support hole, 6, 6 ′ corner of silicon layer surface, 6a thermal oxide film , 7 Support film, 9 Support body, 10 Cavity, 11 Embedded insulating layer, 12 Insulating film, 13 Groove, 20 Gate insulating film, 21 Gate electrode, 23a, 23b LDD layer, 24a, 24b Side wall, 25a Source layer 25b Drain layer

Claims (4)

半導体基板上に単結晶の第1半導体層を形成する工程と、
前記第1半導体層上に単結晶の第2半導体層を形成する工程と、
前記第2半導体層及び前記第1半導体層を貫通して前記半導体基板を露出させる第1溝を形成する工程と、
前記第1溝の周縁に位置する前記第2半導体層表面の角部に熱酸化膜を形成する工程と、
前記角部に前記熱酸化膜を形成した後で、前記第1溝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前記半導体基板上に支持体膜を形成する工程と、
前記支持体膜、前記第2半導体層及び前記第1半導体層を順次、選択的にエッチングして、前記第2半導体層下から前記第1半導体層を露出させる第2溝を形成する工程と、
前記第2半導体層よりも前記第1半導体層の方がエッチングされ易い特定のエッチング条件で、前記第2溝を介して前記第1半導体層をエッチングすることによって、前記半導体基板と前記第2半導体層との間に空洞部を形成する工程と、
前記空洞部内に絶縁層を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a single-crystal first semiconductor layer on a semiconductor substrate;
Forming a single-crystal second semiconductor layer on the first semiconductor layer;
Forming a first groove through the second semiconductor layer and the first semiconductor layer to expose the semiconductor substrate;
Forming a thermal oxide film at a corner of the surface of the second semiconductor layer located at the periphery of the first groove;
Forming a support film on the semiconductor substrate after the thermal oxide film is formed at the corners, so that the first groove is embedded and the second semiconductor layer is covered;
Selectively etching the support film, the second semiconductor layer, and the first semiconductor layer sequentially to form a second groove that exposes the first semiconductor layer from under the second semiconductor layer;
The semiconductor substrate and the second semiconductor are etched by etching the first semiconductor layer through the second groove under a specific etching condition in which the first semiconductor layer is more easily etched than the second semiconductor layer. Forming a cavity between the layers;
And a step of forming an insulating layer in the cavity.
前記第1溝を形成する工程では、
パターニングしたフォトレジスト膜をマスクとして前記第2半導体層及び前記第1半導体層をエッチングして前記第1溝を形成し、
前記第1溝の周縁に位置する前記第2半導体層表面の前記角部に前記熱酸化膜を形成する工程では、
前記フォトレジスト膜をトリミングして当該フォトレジスト膜下から前記角部を露出させ、次に、
トリミングした前記フォトレジスト膜をマスクとして前記第2半導体層に不純物をイオン注入することによって前記角部をアモルファス化し、その後、
前記半導体基板に熱酸化処理を施すことによって、アモルファス化された前記角部に前記熱酸化膜を形成する、ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
In the step of forming the first groove,
Etching the second semiconductor layer and the first semiconductor layer using the patterned photoresist film as a mask to form the first groove,
In the step of forming the thermal oxide film at the corner of the surface of the second semiconductor layer located at the periphery of the first groove,
Trimming the photoresist film to expose the corner from below the photoresist film,
The corners are made amorphous by ion-implanting impurities into the second semiconductor layer using the trimmed photoresist film as a mask, and then
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the thermal oxide film is formed at the corner portion that has been amorphized by subjecting the semiconductor substrate to a thermal oxidation treatment.
前記第1半導体層はシリコンゲルマニウム(SiGe)であり、前記第2半導体層はシリコン(Si)であり、
前記熱酸化処理の温度を750℃以下に設定することを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
The first semiconductor layer is silicon germanium (SiGe), the second semiconductor layer is silicon (Si);
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the temperature of the thermal oxidation treatment is set to 750 ° C. or lower.
半導体基板上に単結晶の第1半導体層を形成する工程と、
前記第1半導体層上に単結晶の第2半導体層を形成する工程と、
前記第2半導体層及び前記第1半導体層を貫通して前記半導体基板を露出させる第1溝を形成する工程と、
前記第1溝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前記半導体基板上に支持体膜を形成する工程と、
前記支持体膜、前記第2半導体層及び前記第1半導体層を順次、選択的にエッチングして、前記第2半導体層下から前記第1半導体層を露出させる第2溝を形成する工程と、
前記第2半導体層よりも前記第1半導体層の方がエッチングされ易い特定のエッチング条件で、前記第2溝を介して前記第1半導体層をエッチングすることによって、前記半導体基板と前記第2半導体層との間に空洞部を形成する工程と、
前記空洞部内に絶縁層を形成する工程と、を含み、
前記第1溝を形成する工程では、
パターニングしたフォトレジスト膜をマスクとして、前記第2半導体層下から前記第1半導体層が露出しない程度に当該第2半導体層を等方性エッチングし、さらに、
前記フォトレジスト膜をマスクとして、前記第2半導体層と前記第1半導体層とを異方性エッチングすることによって前記第1溝を形成する、ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a single-crystal first semiconductor layer on a semiconductor substrate;
Forming a single-crystal second semiconductor layer on the first semiconductor layer;
Forming a first groove through the second semiconductor layer and the first semiconductor layer to expose the semiconductor substrate;
Forming a support film on the semiconductor substrate so that the first groove is embedded and the second semiconductor layer is covered;
Selectively etching the support film, the second semiconductor layer, and the first semiconductor layer sequentially to form a second groove that exposes the first semiconductor layer from under the second semiconductor layer;
The semiconductor substrate and the second semiconductor are etched by etching the first semiconductor layer through the second groove under a specific etching condition in which the first semiconductor layer is more easily etched than the second semiconductor layer. Forming a cavity between the layers;
Forming an insulating layer in the cavity,
In the step of forming the first groove,
Using the patterned photoresist film as a mask, isotropically etching the second semiconductor layer to the extent that the first semiconductor layer is not exposed from under the second semiconductor layer, and
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first groove is formed by anisotropically etching the second semiconductor layer and the first semiconductor layer using the photoresist film as a mask.
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