JP2007520891A - ローカルsoiを備えた半導体装置を形成するための方法 - Google Patents

ローカルsoiを備えた半導体装置を形成するための方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2007520891A
JP2007520891A JP2006552133A JP2006552133A JP2007520891A JP 2007520891 A JP2007520891 A JP 2007520891A JP 2006552133 A JP2006552133 A JP 2006552133A JP 2006552133 A JP2006552133 A JP 2006552133A JP 2007520891 A JP2007520891 A JP 2007520891A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
silicon
semiconductor
oxygen
rich
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006552133A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2007520891A5 (ja
Inventor
ケイ. オルウォフスキ、マリウス
オー. アデトゥトゥ、オルブンミ
エル. バール、アレキサンダー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NXP USA Inc
Original Assignee
NXP USA Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NXP USA Inc filed Critical NXP USA Inc
Publication of JP2007520891A publication Critical patent/JP2007520891A/ja
Publication of JP2007520891A5 publication Critical patent/JP2007520891A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66742Thin film unipolar transistors
    • H01L29/66772Monocristalline silicon transistors on insulating substrates, e.g. quartz substrates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78603Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film characterised by the insulating substrate or support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/785Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate having a channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET

Abstract

半導体・オン・インシュレータ・トランジスタ45が、バルクのシリコン基板12から形成される。活性領域は基板12上に画定され、単結晶である酸素リッチ型シリコン層は活性領域の頂部面に形成される。この酸素リッチ型シリコン層の上に、シリコンのエピタキシャル層が成長する。シリコンのエピタキシャル層が形成された後に、酸素リッチ型シリコン層が、該エピタキシャル層の少なくとも一部を単結晶シリコンとして残した状態にてシリコン酸化物24に変換される。これは、高温水蒸気をエピタキシャル層に適用することにより実施される。得られたものがトランジスタ45を形成するのに有用なシリコン・オン・インシュレータ構造体10であり、該トランジスタにおいて、ゲート誘電体26が残りの単結晶シリコン上に存在し、該ゲート28はゲート誘電体26上に存在し、かつ、ゲート28の下側にある残りの単結晶シリコン内にチャネル36が存在する。

Description

本発明は半導体加工方法に関し、より詳細には、ローカルな半導体・オン・インシュレータ(local semiconductor−on−insulator)(SOI)を備えた半導体装置を形成する方法に関する。
半導体・オン・インシュレータ(SOI)装置は一般的には、バルク装置に比して優れた特性を有する。SOI装置は典型的にはSOIウェハを用いて形成され、半導体材料の層と、該半導体材料上に積層される酸化物層と、該酸化物層上に積層される半導体材料の別の層とを含む。半導体材料は、例えば、シリコン、シリコンゲルマニウム等のような広範囲にわたる種々のタイプの半導体材料であり得る。しかしながら、SOIウェハはバルクの半導体ウェハより高価である。更に、既存の回路デザインをバルクの基板からSOI基板へ変更するには費用も時間も要する。従って、より高品質のSOI装置を提供する一方で、所望の場合にはバルク基板のために構成された既存の回路デザインを使用することが可能な費用効率の高い方法を提供する必要性が存在している。
本発明は上記した懸案を鑑みてなされたものである。
上述のように、SOIウェハは典型的にはバルクウェハより高価である。しかしながら、SOI装置はバルク装置と比較して優れた特性を有する。更に、多くの既存のデザインはバルク装置を使用し、SOIウェハ上に形成するために、これら既存の装置をSOIのデザインに変換することは、加工及びデザインの費用が高価になる。従って、本明細書に記載されている本発明の一実施形態は、バルクの半導体基板上に局所的な(即ち、ローカルな)SOI領域を形成することを可能にする。この様式において、ローカルSOI領域は、装置の特性を改善するために必要とされるバルクウェハであって、同時に当該バルクウェハ上にバルクのデザインを組み込むことを可能にするバルクウェハ上に形成される。任意の数のローカルSOI領域がウェハ上に形成され、これらのSOI領域は任意の大きさである。一実施形態において、SOI領域はバルクウェハ全体を覆うこともできる。
本発明は、実施例により示されるが、以下に添付された図面により制限されるものではない。複数の図面において、同一の符号は同一の要素を示す。
図面中の要素は簡略化及び明瞭化のために示されたものであり、必ずしも寸法化されていないことを当業者は理解する。例えば、本発明の実施形態をより良く理解するために、図面中の幾らかの要素の寸法はその他の要素と比較して誇張されている。
図1は、半導体基板12と、分離領域14及び16とを有する半導体装置10の断面図を示す。一実施形態において、半導体基板12はバルクのシリコン基板である。代替的な実施形態において、半導体基板12は任意のタイプの材料の任意のタイプの基板である。例えば、基板12は、シリコンゲルマニウム基板又はガリウムヒ素基板であり得る。図示された実施形態において、分離領域14及び16は半導体基板12内に形成される。半導体基板12の活性領域11は半導体基板12の半導体部分を含む。例えば、バルクシリコン基板の場合、図1の活性領域11は、分離領域14及び16を囲む基板12のシリコン部分を含む。
一実施形態において、分離領域14及び16は、従来の加工方法を使用して形成されたシャロートレンチアイソレーション(STI)領域である。一実施形態において、STI領域(例えば、分離領域14及び16)を形成している間、基板12の活性領域11の頂部面(即ち、頂部の露出面)は分離領域14及び16の頂部面と比較して陥没した状態(recessed)となる。しかしながら、代替的な実施形態では、基板12の活性領域11の頂部面はリセスを形成可能であるか、或いは分離領域14及び16を形成した後に更にリセスを形成可能である。更に別の実施形態において、基板12の活性領域11の頂部面はリセスが形成された状態とはなっておらず、活性領域11の頂部面が分離領域14及び16の頂部面とほぼ同一平面になっている。更に、分離領域14及び16は、例えば、LOCOS(シリコンの部分酸化)領域のような任意のタイプの分離領域であり得る。分離領域14及び16は任意のタイプの従来法を用いて形成され得る。また、代替的な実施形態において、分離領域14及び16はこの時点には存在していないかもしれない。例えば、それらの領域は、以下に記載されるように、加工時に後から形成され得る。
図2は、基板12の活性領域11を覆う酸素リッチ型半導体層18を形成した後の半導体装置10の断面図を示す。一実施形態において、酸素リッチ型半導体層18は、エピタキシャル成長した酸素リッチ型結晶シリコン層である。従って、本実施形態において、酸素リッチ型半導体層18は単結晶シリコンを含む。代替的に、酸素リッチ型半導体層は例えば、シリコンゲルマニウムのようなその他の半導体材料を含み得る。また、代替的な実施形態において、酸素リッチ型半導体層18はその他の方法を用いて形成され得る。例えば、シリコン層は酸素注入及び選択的なアニーリングを伴って形成され、酸素リッチ型シリコン層が形成される。代替的に、酸素リッチ型シリコン層は、基板12上に堆積され(例えば、化学気相成長(CVD)法を用いて)、続いてアリーリングされて該シリコンが再結晶される。一実施形態において、酸素リッチ型半導体層18は、半導体(例えば、シリコン)結晶の2パーセントの量の酸素原子を含む。好ましくは、酸素リッチ型半導体層18は3パーセント未満の量の酸素原子を含む。より好ましくは、酸素原子の量は、0.5乃至3パーセントの範囲であり得る。
図示された実施形態において、酸素リッチ型半導体層18は分離領域14及び16の間であって、かつ基板12のリセス部分上に形成される。一般的に、酸素リッチ型半導体層18は基板12の活性領域11に形成される。即ち、酸素リッチ型半導体層18は通常、基板12の露出された部分に形成されるであろう。従って、図示された実施形態では、酸素リッチ型半導体層18はまた、分離領域14及び16のいずれかの側に形成されることもある(図示しない)。一実施形態において、(例えば、分離領域14及び16のような)分離領域が未だ形成されていない場合には、酸素リッチ型半導体層18は基板12の全面に形成されるであろう。一実施形態において、酸素リッチ型半導体層18は5乃至60ナノメートルの厚みを有する。より好ましくは、厚みは10乃至30ナノメートルの範囲であり得る。
図3は酸素リッチ型半導体層18上に半導体層20が積層された後の半導体装置10の断面図を示す。一実施形態において、半導体層20はエピタキシャル成長したシリコン層である。従って、本実施形態において、半導体層20は単結晶シリコンを含む。従って、このエピタキシャル成長したシリコン層は高性能装置を画定することを可能にする。代替的な実施形態において、半導体層20は、例えば、シリコンゲルマニウム、ガリウムヒ素、シリコンカーバイド等又はそれらの任意の組み合わせのようなその他の半導体材料を含み得る。図示された実施形態において、半導体層20は分離領域14及び16の間のであって、かつ酸素リッチ型半導体層18上に形成され得る。一般的に、半導体層20は酸素リッチ型半導体層18の全ての部分を覆うように形成されるであろう。一実施形態において、半導体層20は10乃至150ナノメートルの範囲の厚みを有する。より好ましくは、厚みは20乃至50ナノメートルの範囲であり得る。一実施形態において、この厚みは得られる装置のチャネルの所望の厚み及び引き続く酸化時に消費される半導体層20の量に基づいて選択され得る。
一実施形態において、半導体層20は、(上述のように)選択的エピタキシーにより堆積され、従って、活性領域11の酸素リッチ型半導体層18の上にのみシリコンが成長する(そして、分離領域14及び16上には成長しない)。代替的な実施形態において、半導体層20は、ブランケット(blanket)エピタキシーにより形成され得る。本実施形態において、半導体層20はまた分離領域14及び16上にも堆積される。しかしながら、シリコンの場合、半導体層20は単結晶シリコンよりもむしろポリシリコンを含む。分離領域14及び16の縁部に近接したところでは、該分離領域14及び16の表面のわずかな部分の上に活性領域11を延びる単結晶の過成長したものが存在し得ることを明記したい。これは、得られたトランジスタのソース/ドレイン領域へのコンタクトを収容するより大きな空間を提供する。分離領域14及び16を覆う残りのポリシリコンは、単結晶シリコンに対して非常に選択的であるエッチングにより除去される。一般的に、ポリシリコンは単結晶シリコンよりはるかに速くエッチングされる。
図4は、酸素リッチ型半導体層18から誘電体層24への変換後の半導体装置10の断面図を示す(該誘電体層は、半導体酸化物層或いは絶縁層としても参照され得る)。一実施形態において半導体装置10は、例えば高温の水蒸気環境(例えば、900℃乃至1100℃のような温度)にて酸化される。この酸化により半導体層20に積層された酸化物層22が形成される。酸化工程時、半導体層20の一部が消費され、従って図4に示される半導体層20は図3の半導体層20と比較して更に薄くなっていることを明記したい。半導体層20の一部は消費されているが、半導体層20の少なくとも一部は残った状態である。また、酸化工程時、酸素原子が酸素リッチ型半導体層18に拡散し、内部酸化を誘導し、結果として酸素リッチ型半導体層18が非晶質半導体酸化物層へと変換される。例えば、酸素リッチ型半導体層18が酸素リッチ型シリコン層である場合、拡散した酸素原子は該層を非晶質シリコン酸化物層へと変換する。一実施形態において、酸化物層22の厚みは8乃至120ナノメートルの範囲であり、一実施形態において、半導体層20の半分未満が酸化工程時に消費される。
分離領域14及び16が図1に存在していない一実施形態において、分離領域14及び16は半導体層20が形成された後であって酸化物層22が形成される前に(例えば、従来の技術を用いて)形成され得ることを明記したい。代替的に、分離領域14及び16は、酸化物層22が形成され、かつ酸素リッチ型半導体層18が誘電体層24へ変換された後に形成され得る。
図5は、酸化物層22の少なくとも一部を除去した後の半導体装置10の断面図を示す。一実施形態において、酸化物層22の全てが、例えばHF又はプラズマエッチングのような従来のエッチング工程を用いて除去される。従って、本実施形態において、次の層が半導体層20上に直接形成される。代替的に、酸化物層22が全く除去されないか、或いはその一部のみが除去され、それにより引き続く層が酸化物層22の残りの部分上に形成される。
図5に示されるように、分離領域14及び16の間には、任意のタイプのトランジスタがその後に形成され得る絶縁層上に積層された半導体層を含むローカルSOI領域が形成されたことを明記したい。上述のように、ローカルSOI領域は、半導体層の下側にある酸素リッチ型半導体層を誘電体層又は絶縁層に変換することにより形成され得る。即ち、一実施形態において、単結晶格子を有する第一の層(例えば、酸素リッチ型半導体層18)が基板12上に形成され、ここで、第一の層が半導体タイプの第一の材料(例えば、シリコン等)と第二の材料(例えば、酸素等)を含み、第二の材料は半導体タイプとは異なる第一のタイプであり、単結晶格子内の位置を占有する。次に、第二の層(例えば、半導体層20等)が第一の層上に直接的にエピタキシャル成長され、ここで第二の層は半導体タイプの第三の材料(例えば、シリコン等)を含む。第二の層をエピタキシャル成長させた後、第一の層は絶縁層(例えば、誘電体層24等)に変換される一方、反応物質を第二の層に直接適用することにより第二の層の少なくとも一部が半導体タイプであるものとして保持される。例えば、反応物質は、高温水蒸気を含み得る。また、一実施形態において、第一の層(例えば、酸素リッチ型半導体層18等)の第二の材料(例えば、酸素等)は第一の層の半導体材料(例えば、シリコン等)の結晶格子の約3%未満である。
図6は、半導体層20上にゲート誘電体層26を形成した後の半導体装置10の断面図を示す。酸化物層22が完全に除去されない場合には、図6の半導体層は、半導体層20の残りの部分とゲート誘電体層26との間に酸化物層22の残りの部分(又は全て)を含み得ることを明記したい。ゲート誘電体層26は、例えば酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化酸化物、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、金属ケイ酸塩、金属酸窒化塩、金属−シリコン−酸窒化物、その他の金属酸化物、任意の高誘電率(K)材料、又はそれらの任意の組み合わせのようなゲート誘電体に適した一つ又は複数の任意の材料を含み得る。ゲート誘電体層26は、原子層成長法(ALD)、化学気相成長法(CVD)、プラズマ化学気相成長法(PECVD)、金属有機CVD(MOCVD)又は物理気相成長法(PVD)のような従来からの堆積又は成長技術を用いて形成され得る。
図7はほぼ完全なトランジスタ45が形成された後の半導体装置10の断面図を示す。トランジスタ45はゲート誘電体26に積層されたゲート電極28と、該ゲート電極28及び積層するゲート誘電体26に隣接するスペーサ30と、を含む。ゲート誘電体26、ゲート電極28及びスペーサ30の形成には従来法が使用可能であることを明記したい。また、任意のタイプの装置が形成可能であることも明記したい。一実施形態において、ゲート電極28はポリシリコンゲート、金属ゲート、ケイ化物ゲート、又はそれらの任意の適切な組み合わせであり得る。例えば、ゲート電極28が金属ゲートである場合、該ゲート電極28は、窒化チタン、タンタルシリコン窒化物、任意の金属炭化物、ホウ化物、又はそれらの窒化物或いはそれらの任意の組み合わせを含み得る。ゲート電極28は、複数の層からなるゲート電極スタックであり得ることも明記したい。スペーサ30は当業者に周知のような任意の適切なスペーサであり得る。例えば、スペーサ30は、二酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンゲルマニウム等を含み得る。スペーサ30は、組み合わせた材料を含み得ることを明記したい。例えば、ライナ(liner)層(図示しない)を使用可能である。
トランジスタ45は、半導体層20に形成されたソース/ドレイン領域32及び34を含み、該ソース/ドレイン領域32及び34はスペーサ30の下側に延びており、ゲート電極28の下側に空間的に延びている可能性もある。従って、チャネル領域36はゲート電極28の下側であり、かつソース/ドレイン領域32及び34の間に位置する半導体層20の残りの部分に形成され、それによりソース/ドレイン領域32及び34はチャネル領域36から横方向に離間している。ソース/ドレイン領域32及び34の各々は、半導体層20を更に深く延びるとともにスペーサ30により定義される深いソース/ドレイン領域を含み、かつ該深いソース/ドレイン領域からスペーサ30の下側にて横方向に延びるとともにゲート電極28の下側を空間的に延び得る延長領域を含む。一実施形態において、当業者に周知のように、延長領域は、スペーサ30が形成される前に埋め込まれ、深いソース/ドレイン領域はスペーサ30が形成された後に埋め込まれる。図示された実施形態において、ソース/ドレイン領域32及び34の深いソース/ドレイン領域は誘電体層24まで全ての方向に延びていることを明記したい。従って、この実施形態において、ソース/ドレイン領域32及び34の深さは半導体層20の厚みに対応する。しかしながら、代替的な実施形態において、ソース/ドレイン領域32及び34の深いソース/ドレイン領域は誘電体層24まで完全には延びていない。
図示された実施形態において、誘電体層24は分離領域14及び16の間であり、かつソース/ドレイン領域32及び34の下側に延びていることを明記したい。これによりソース/ドレイン領域32及び34の電気的な絶縁が改善される。この様式において、ソース/ドレイン領域32及び34の間のパンチスルー効果は低減されるか、或いは最小限に留められる。これはまた、より短いゲート長にて、得られたトランジスタの性能を改善する。
代替的な実施形態において、ゲート電極28及びスペーサ30が形成された後であって、ソース/ドレイン領域32及び34が形成される前に、ゲート電極28(スペーサ30と分離領域14及び16との間である)のいずれかの側にて半導体層20及び誘電体層24の領域を除去するために異方性エッチングが実施される。異方性エッチングの後、リセス領域は、ソース/ドレイン領域を形成するために選択的半導体エピタキシャル法により回復される。この半導体エピタキシャル法は、例えば、シリコン、ドープされたシリコン、シリコンゲルマニウム、ドープされたシリコンゲルマニウム、シリコン炭素、ドープされたシリコン炭素、シリコン炭素ゲルマニウム、ドープされたシリコン炭素ゲルマニウム等を用いて実施され得る。この代替的な実施形態は、(例えば、ソース/ドレイン領域32及び34と比較して)より深いソース/ドレイン領域を可能にし、よってより低いシート抵抗を可能にする。しかしながら、この実施形態においては、ソース/ドレイン領域は下側に誘電体層(例えば誘電体層24)を含んでおらず、従ってより強いパンチスルー効果を有する。
図8は、本発明の代替的な実施形態に従うほぼ完全なトランジスタ47を形成後の半導体装置10の断面図を示す(同様の符号は同様の要素を示す)。図8のトランジスタ47は図7のトランジスタ45に類似するが、ゲート電極28及びスペーサ30に加え、トランジスタ47はまた、スペーサ30に隣接するスペーサ38及びソース/ドレイン領域32及び34に積層された隆起したソース/ドレイン40及び42を有する(ゲート誘電体26、ゲート電極28、スペーサ30、及びソース/ドレイン領域32及び34に関する上記記載は図8を参照してここでも当てはまることを明記したい)。スペーサ38はスペーサ30に類似する任意のタイプの材料から形成され、かつ材料の組み合わせを含む。一実施形態において、隆起したソース/ドレイン40及び42は、選択的半導体エピタキシャル法を用いて形成され得る。この半導体エピタキシャル法は、例えば、シリコン、ドープされたシリコン、シリコンゲルマニウム、ドープされたシリコンゲルマニウム、シリコン炭素、ドープされたシリコン炭素、シリコン炭素ゲルマニウム、ドープされたシリコン炭素ゲルマニウム等を用いて実施され得る。一実施形態において、隆起したソース/ドレイン40及び42は、チャネルからコンタクトまでの外部抵抗を低減するために形成される(隆起したソース/ドレイン40及び42はまた上昇ソース/ドレイン40及び42として参照され得ることも明記したい)。一実施形態において、深いソース/ドレインのインプラントは、スペーサ38が形成された後であり、かつ上昇ソース/ドレイン40及び42が形成される前又は後のいずれかにて実施され得る。
図7及び8のほぼ完全な装置(即ち、それぞれトランジスタ45及び47)を形成した後、当業者に周知の引き続く工程が、装置を完全に完成し、そして、例えば集積回路を形成するために実施され得る。また、トランジスタ45及び47の形成において、上記工程に加えてその他の工程も実施され得ることを明記したい。例えば、代替的な実施形態(図示しない)において、基板12内部の分離領域14及び16の間にウェル領域を形成するためにウェルの埋め込みが実施され得る。一実施形態において、このウェルの埋め込みはゲート誘電体層26を形成する前に実施され得る。ウェル領域は装置の性能を改善するために周知の埋め込み工程を用いて形成される。また、ウェルの埋め込みは装置のしきい電圧に影響を与えるべく半導体層20に埋め込まれることを明記したい。同様に、更なる埋め込みが実施され得るか、或いは上記これらの埋め込みが別々に実施され得る。
図7及び8は、分離領域14及び16の間に形成されたローカルSOI領域に形成され得る装置のタイプの二つの例(例えば、トランジスタ45及び47)のみを提供しているが、代替的な実施形態がローカルSOI領域にて任意のタイプの装置を形成可能であることを明記したい。例えば、一実施形態において、酸化物層22を除去した後に、FinFET装置のフィンが半導体層20を用いて形成され得る。
従って、本発明の実施形態がローカルSOI領域を形成することによってバルクの半導体基板上により高性能のSOI装置を集積化させることが可能である方法を理解できるであろう。ローカルSOI領域に形成された装置はまた、例えば下側にある誘電体層(例えば誘電体層24)によって改善された特性を生ずるであろう。
上述の明細書において、本発明は特殊な実施形態を参照して記載されてきた。しかしながら、種々の修正及び変更が、以下の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を逸脱することなくなされることを当業者は理解する。従って、明細書及び図面は、本発明を制限するというよりはむしろ例示的なものとしてみなされるべきであり、そのような上記修正の全てが本発明の範囲内に含まれることが意図されている。
利益、その他の利点及び課題の解決手段が特殊な実施形態に関して上述のように記載されてきた。しかしながら、利益、利点、課題の解決手段及び、任意の利益、利点或いは起こり得るまたはさらに記載された解決手段の原因となる任意の要素は、任意の請求項又は全ての請求項の、決定的な、必要とされる、若しくは本質的な特徴或いは要素として解釈されるべきではない。本明細書にて使用されているように、「〜からなる。(comprises)」「〜からなる(comprising)」なる用語又はそれらの任意のその他変形した用語は、包括的な包含をカバーすることを意図されており、それにより、列記された要素を含む工程、方法、部品または要素は、それらの要素のみを含むのではなく、列記されていないその他の要素、或いは該工程、方法、部品又は装置に生来的なその他の要素も含み得る。
本発明の一実施形態に従う分離領域を有する半導体基板の断面図を示す。 本発明の一実施形態に従い、局所的な分離領域の間であって、かつ基板上に酸素リッチ型半導体層を形成した後の、図1の半導体基板の断面図を示す。 本発明の一実施形態に従い、酸素リッチ型半導体層上に半導体層を積層した後の、図2の半導体基板の断面図を示す。 本発明の一実施形態に従い、半導体層上に積層された酸化物層の形成が得られる酸素リッチ型半導体層の誘電体層への変換の後の、図3の半導体基板の断面図を示す。 本発明の一実施形態に従い、半導体層上の酸化物層の少なくとも一部を除去した後の、図4の半導体基板の断面図を示す。 本発明の一実施形態に従い、半導体層上に積層されたゲート誘電体層の形成の後の、図5の半導体基板の断面図を示す。 本発明の一実施形態に従い、ほぼ完全に半導体装置が形成された後の、図6の半導体基板の断面図を示す。 本発明の代替的な実施形態に従う、隆起したソース/ドレインを有するほぼ完全に半導体装置が形成された後の、図6の半導体基板の断面図を示す。

Claims (10)

  1. 頂部面を有する活性領域を備えた基板を提供する工程と、
    酸素リッチ型半導体材料層からなる第一の層を、前記頂部面上に形成する工程と、
    前記第一の層に、半導体材料層からなる第二の層をエピタキシャル成長させる工程と、
    前記第一の層を半導体酸化物の層に変換する工程と、
    からなる方法。
  2. トランジスタのチャネルのために前記第二の層を用いてトランジスタを形成する工程を更に含む請求項1に記載の方法。
  3. 前記酸素リッチ型半導体材料層は酸素が豊富なシリコンを含む請求項1に記載の方法。
  4. 前記第二の層は単結晶シリコンからなる請求項1に記載の方法。
  5. 頂部面を有する活性領域を備えた基板を提供する工程と、
    酸素リッチ型シリコン層を前記頂部面上に形成する工程と、
    前記酸素リッチ型シリコン層上に単結晶シリコン層をエピタキシャル成長させる工程と、
    前記酸素リッチ型シリコン層をシリコン酸化物に変換する工程と、
    からなる方法。
  6. 前記変換工程は、前記単結晶シリコン層の上に高温水蒸気を導入する工程を含む請求項6に記載の方法。
  7. 前記変換工程は、前記第二の層の頂部面に酸化物層を形成する工程を更に含む請求項6に記載の方法。
  8. 前記第二の層の頂部面にある酸化物層の少なくとも一部を除去する工程と、
    前記第二の層にゲート誘電体を形成する工程と、
    をさらに含む請求項7に記載の方法。
  9. 基板を提供する工程と、
    前記基板の上に単結晶格子を有する第一の層であって半導体タイプの第一の材料と第二の材料とを含む第一の層を形成する工程と、
    半導体タイプの第三の材料からなる第二の層を前記第一の層に直接エピタキシャル成長させる工程と、
    前記第二の層をエピタキシャル成長させた後に、前記第一の層を絶縁層に変換させながら、反応物質を前記第二の層に直接適用することにより、該第二の層の少なくとも一部を半導体タイプのものとして維持する工程と、
    からなり、
    前記第二の材料は半導体タイプとは異なる第一のタイプであるとともに前記単結晶格子内の位置を占有している、方法。
  10. 前記第二の材料は前記第一の層の約3%未満である請求項9に記載の方法。
JP2006552133A 2004-02-04 2005-01-12 ローカルsoiを備えた半導体装置を形成するための方法 Pending JP2007520891A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/771,855 US7045432B2 (en) 2004-02-04 2004-02-04 Method for forming a semiconductor device with local semiconductor-on-insulator (SOI)
PCT/US2005/001534 WO2005076795A2 (en) 2004-02-04 2005-01-12 Method for forming a semiconductor device with local semiconductor-on- insulator (soi)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007520891A true JP2007520891A (ja) 2007-07-26
JP2007520891A5 JP2007520891A5 (ja) 2008-02-14

Family

ID=34808535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006552133A Pending JP2007520891A (ja) 2004-02-04 2005-01-12 ローカルsoiを備えた半導体装置を形成するための方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7045432B2 (ja)
JP (1) JP2007520891A (ja)
KR (1) KR20060130166A (ja)
CN (1) CN1914718A (ja)
WO (1) WO2005076795A2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008263025A (ja) * 2007-04-11 2008-10-30 Shin Etsu Handotai Co Ltd 半導体基板の製造方法
JP2012253381A (ja) * 2012-08-22 2012-12-20 Renesas Electronics Corp 半導体装置

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1649501B1 (en) * 2003-07-30 2007-01-03 Infineon Technologies AG High-k dielectric film, method of forming the same and related semiconductor device
US7132338B2 (en) * 2003-10-10 2006-11-07 Applied Materials, Inc. Methods to fabricate MOSFET devices using selective deposition process
US7166528B2 (en) 2003-10-10 2007-01-23 Applied Materials, Inc. Methods of selective deposition of heavily doped epitaxial SiGe
US7078302B2 (en) * 2004-02-23 2006-07-18 Applied Materials, Inc. Gate electrode dopant activation method for semiconductor manufacturing including a laser anneal
JP4434832B2 (ja) * 2004-05-20 2010-03-17 Okiセミコンダクタ株式会社 半導体装置、及びその製造方法
US7115955B2 (en) * 2004-07-30 2006-10-03 International Business Machines Corporation Semiconductor device having a strained raised source/drain
US7253493B2 (en) * 2004-08-24 2007-08-07 Micron Technology, Inc. High density access transistor having increased channel width and methods of fabricating such devices
US7226833B2 (en) * 2004-10-29 2007-06-05 Freescale Semiconductor, Inc. Semiconductor device structure and method therefor
US7682940B2 (en) 2004-12-01 2010-03-23 Applied Materials, Inc. Use of Cl2 and/or HCl during silicon epitaxial film formation
US7312128B2 (en) * 2004-12-01 2007-12-25 Applied Materials, Inc. Selective epitaxy process with alternating gas supply
US7560352B2 (en) * 2004-12-01 2009-07-14 Applied Materials, Inc. Selective deposition
US7282425B2 (en) * 2005-01-31 2007-10-16 International Business Machines Corporation Structure and method of integrating compound and elemental semiconductors for high-performance CMOS
US7648927B2 (en) 2005-06-21 2010-01-19 Applied Materials, Inc. Method for forming silicon-containing materials during a photoexcitation deposition process
US20060286774A1 (en) * 2005-06-21 2006-12-21 Applied Materials. Inc. Method for forming silicon-containing materials during a photoexcitation deposition process
US7651955B2 (en) * 2005-06-21 2010-01-26 Applied Materials, Inc. Method for forming silicon-containing materials during a photoexcitation deposition process
TW200713455A (en) * 2005-09-20 2007-04-01 Applied Materials Inc Method to form a device on a SOI substrate
KR100713924B1 (ko) * 2005-12-23 2007-05-07 주식회사 하이닉스반도체 돌기형 트랜지스터 및 그의 형성방법
US7674337B2 (en) * 2006-04-07 2010-03-09 Applied Materials, Inc. Gas manifolds for use during epitaxial film formation
KR100764360B1 (ko) * 2006-04-28 2007-10-08 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자 및 그 제조 방법
TWI379347B (en) 2006-07-31 2012-12-11 Applied Materials Inc Methods of forming carbon-containing silicon epitaxial layers
JP5175285B2 (ja) * 2006-07-31 2013-04-03 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド エピタキシャル層形成中の形態制御方法
KR100764059B1 (ko) * 2006-09-22 2007-10-09 삼성전자주식회사 반도체 장치 및 그 형성 방법
US8334220B2 (en) * 2007-03-21 2012-12-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method of selectively forming a silicon nitride layer
US7906381B2 (en) * 2007-07-05 2011-03-15 Stmicroelectronics S.A. Method for integrating silicon-on-nothing devices with standard CMOS devices
US7659158B2 (en) 2008-03-31 2010-02-09 Applied Materials, Inc. Atomic layer deposition processes for non-volatile memory devices
KR101561059B1 (ko) * 2008-11-20 2015-10-16 삼성전자주식회사 반도체 소자 및 그 제조 방법
US8999798B2 (en) * 2009-12-17 2015-04-07 Applied Materials, Inc. Methods for forming NMOS EPI layers
US8957478B2 (en) * 2013-06-24 2015-02-17 International Business Machines Corporation Semiconductor device including source/drain formed on bulk and gate channel formed on oxide layer
US20160187414A1 (en) * 2014-12-30 2016-06-30 United Microelectronics Corp. Device having finfets and method for measuring resistance of the finfets thereof

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH034514A (ja) * 1989-06-01 1991-01-10 Clarion Co Ltd ウエハの製造方法
JPH10144607A (ja) * 1996-11-13 1998-05-29 Hitachi Ltd 半導体基板およびその製造方法ならびにそれを用いた半導体装置およびその製造方法
JP2000243946A (ja) * 1998-12-24 2000-09-08 Toshiba Corp 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP2001102555A (ja) * 1999-09-30 2001-04-13 Seiko Epson Corp 半導体装置、薄膜トランジスタ及びそれらの製造方法
JP2001110739A (ja) * 1999-10-08 2001-04-20 Sumitomo Metal Ind Ltd Simox基板及びその製造方法
JP2001210811A (ja) * 1999-11-17 2001-08-03 Denso Corp 半導体基板の製造方法
JP2002190599A (ja) * 2000-12-20 2002-07-05 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2003243528A (ja) * 2002-02-13 2003-08-29 Toshiba Corp 半導体装置
JP2003347525A (ja) * 2002-05-22 2003-12-05 Samsung Electronics Co Ltd Soi半導体基板の形成方法及びそれにより形成されたsoi半導体基板

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6369438B1 (en) 1998-12-24 2002-04-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and method for manufacturing the same
TW478062B (en) * 2000-12-05 2002-03-01 Nat Science Council A method of surface treatment on the improvement of electrical properties for doped SiO2 films
FR2818012B1 (fr) 2000-12-12 2003-02-21 St Microelectronics Sa Dispositif semi-conducteur integre de memoire
FR2821483B1 (fr) 2001-02-28 2004-07-09 St Microelectronics Sa Procede de fabrication d'un transistor a grille isolee et a architecture du type substrat sur isolant, et transistor correspondant
US6429084B1 (en) * 2001-06-20 2002-08-06 International Business Machines Corporation MOS transistors with raised sources and drains

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH034514A (ja) * 1989-06-01 1991-01-10 Clarion Co Ltd ウエハの製造方法
JPH10144607A (ja) * 1996-11-13 1998-05-29 Hitachi Ltd 半導体基板およびその製造方法ならびにそれを用いた半導体装置およびその製造方法
JP2000243946A (ja) * 1998-12-24 2000-09-08 Toshiba Corp 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP2001102555A (ja) * 1999-09-30 2001-04-13 Seiko Epson Corp 半導体装置、薄膜トランジスタ及びそれらの製造方法
JP2001110739A (ja) * 1999-10-08 2001-04-20 Sumitomo Metal Ind Ltd Simox基板及びその製造方法
JP2001210811A (ja) * 1999-11-17 2001-08-03 Denso Corp 半導体基板の製造方法
JP2002190599A (ja) * 2000-12-20 2002-07-05 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2003243528A (ja) * 2002-02-13 2003-08-29 Toshiba Corp 半導体装置
JP2003347525A (ja) * 2002-05-22 2003-12-05 Samsung Electronics Co Ltd Soi半導体基板の形成方法及びそれにより形成されたsoi半導体基板

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008263025A (ja) * 2007-04-11 2008-10-30 Shin Etsu Handotai Co Ltd 半導体基板の製造方法
JP2012253381A (ja) * 2012-08-22 2012-12-20 Renesas Electronics Corp 半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060130166A (ko) 2006-12-18
WO2005076795A2 (en) 2005-08-25
WO2005076795A3 (en) 2005-12-22
CN1914718A (zh) 2007-02-14
US7045432B2 (en) 2006-05-16
US20050170604A1 (en) 2005-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007520891A (ja) ローカルsoiを備えた半導体装置を形成するための方法
US9653552B2 (en) Body-tied, strained-channel multi-gate device and methods
JP5326274B2 (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
KR100487922B1 (ko) 반도체소자의 트랜지스터 및 그 형성방법
JP4847152B2 (ja) 半導体装置とその製造方法
JP5936616B2 (ja) ハイブリッド能動フィールドギャップ拡張ドレインmosトランジスタ
US10504786B2 (en) Semiconductor fins for FinFET devices and sidewall image transfer (SIT) processes for manufacturing the same
JP4994139B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
US20060115941A1 (en) Method of fabricating transistor including buried insulating layer and transistor fabricated using the same
JP2007250665A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2006261283A (ja) 半導体装置およびその製造方法
US8673724B2 (en) Methods of fabricating semiconductor devices
JP2007134432A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2007299951A (ja) 半導体装置およびその製造方法
US20110057259A1 (en) Method for forming a thick bottom oxide (tbo) in a trench mosfet
JP4997752B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US20070066023A1 (en) Method to form a device on a soi substrate
US9099570B2 (en) Method for the formation of dielectric isolated fin structures for use, for example, in FinFET devices
JP2009064875A (ja) 半導体装置
JP2007142036A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2012230993A (ja) 半導体基板、半導体装置及びその製造方法
JP2007324430A (ja) 半導体装置の製造方法
KR20070069368A (ko) 반도체 소자의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071225

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20071225

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110726

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110728

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120417