JP2008140842A - Manufacturing method for semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特にSOI(Silicon On Insulator)構造を形成する技術を用いた半導体装置の製造方法に関する。 The present invention particularly relates to a method for manufacturing a semiconductor device using a technique for forming an SOI (Silicon On Insulator) structure.
SOI構造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、研究が盛んに行われている。
従来、バルクウエハ上にSOI構造を有する半導体装置の製造方法としては、例えば非特許文献1に記載されているように、SBSI(Separation by Bonding Si Islands)法を用いることにより、シリコン基板上にSOI層を部分的に形成し、このSOI層にSOIトランジスタを形成する方法が知られている。
Field effect transistors formed on an SOI structure are attracting attention because of their ease of element isolation, latch-up freeness, and low source / drain junction capacitance. In particular, a fully depleted SOI transistor has been actively researched because it can operate at low power consumption and high speed and can be driven at a low voltage.
Conventionally, as a method for manufacturing a semiconductor device having an SOI structure on a bulk wafer, for example, as described in
前記したSBSI法を用いてSOI構造を形成する方法を説明する。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)層を順次エピタキシャル成長させ、次に、シリコン層を支持するための支持体穴を形成する。次いで、その上から酸化膜などを成膜した後、素子形成領域及び支持体の形状を得るようにパターンニングする。その後、支持体の下側にある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ことにより、シリコン層を支持体で支持するとともに、このシリコン層の下に空洞部を形成する。そして、この空洞部に対し、熱酸化法を用いてシリコン基板側とシリコン層側とからそれぞれ酸化膜を成長させることにより、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。さらに、シリコン基板上を平坦化処理した後、フッ酸などのエッチング液を用いてエッチングを行いシリコン層を表面に露出させることにより、シリコン基板上にSOI構造を形成する。 A method for forming an SOI structure using the above-described SBSI method will be described. First, a silicon germanium (SiGe) layer and a silicon (Si) layer are sequentially epitaxially grown on a silicon substrate, and then a support hole for supporting the silicon layer is formed. Next, after an oxide film or the like is formed thereon, patterning is performed so as to obtain the element formation region and the shape of the support. Thereafter, the silicon germanium layer under the support is selectively etched with hydrofluoric acid, whereby the silicon layer is supported by the support and a cavity is formed under the silicon layer. Then, a BOX (Buried Oxide) layer is formed between the silicon substrate and the silicon layer by growing an oxide film from the silicon substrate side and the silicon layer side using the thermal oxidation method in the cavity. . Further, after planarizing the silicon substrate, etching is performed using an etchant such as hydrofluoric acid to expose the silicon layer on the surface, thereby forming an SOI structure on the silicon substrate.
しかしながら、空洞部に対して熱酸化を行い、シリコン基板側とシリコン層側とからそれぞれ酸化膜を成長させても、空洞部を完全に埋め込むのは困難であり、現状ではシリコン基板側とシリコン層側との間に僅かながら隙間が残ってしまう。そして、例えばCMP法で平坦化処理し、さらにフッ酸などのエッチング液でエッチングを行ってシリコン層を表面に露出させた際、エッチング液の一部が前記の隙間に浸透し、この隙間を拡げてしまう。すると、その後の工程において種々の負荷が加わり、応力が生じることなどにより、前記の隙間において剥離が生じ、シリコン層側が剥がれてしまうおそれがある。 However, even if the cavity is thermally oxidized and an oxide film is grown from each of the silicon substrate side and the silicon layer side, it is difficult to completely fill the cavity portion. A slight gap will remain between the sides. For example, when the silicon layer is exposed to the surface by performing a planarization process by a CMP method and further etching with an etchant such as hydrofluoric acid, a part of the etchant penetrates into the gap and widens the gap. End up. Then, various loads are applied in the subsequent steps, and stress is generated. For this reason, separation may occur in the gap, and the silicon layer side may be peeled off.
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、空洞部に対して熱酸化を行い、埋め込み絶縁層を形成した際に生じる隙間に起因する剥がれを確実に防止し、良好なSOI構造を形成することによってSOI構造を有する優れた半導体装置を製造することのできる、方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to perform thermal oxidation on the cavity and reliably prevent peeling due to the gap generated when the buried insulating layer is formed, An object of the present invention is to provide a method capable of manufacturing an excellent semiconductor device having an SOI structure by forming a good SOI structure.
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の能動面側における半導体領域が露出している部分を覆うように、前記半導体基板よりエッチングの選択比が大きい第1半導体層を形成する工程と、
前記第1半導体層を覆って、該第1半導体層よりエッチングの選択比が小さい第2半導体層を形成する工程と、
前記第2半導体層の一部を用いて形成される素子領域部に隣接し、該素子領域部を挟むように位置する領域内の、前記第2半導体層及び前記第1半導体層を除去開口し、前記基板半導体層を露出させる支持体穴を形成する工程と、
前記素子領域部を覆い、かつ前記支持体穴の少なくとも一部を埋めるようにして前記半導体基板の能動面側に支持体を形成する工程と、
前記支持体をマスクにして前記第2半導体層及び前記第1半導体層をエッチングし、前記第1半導体層の端部を少なくとも一部露出させる端部露出面を形成する工程と、
前記端部露出面形成後、前記第1半導体層をウエットエッチングにより除去する工程と、
前記ウエットエッチングにより得られた空洞部に熱酸化を用いて酸化膜を充填し、埋め込み絶縁層を形成する工程と、
前記埋め込み絶縁層を形成した後、前記半導体基板の能動面側に非晶質半導体を堆積し、少なくとも前記支持体の表面と前記埋め込み絶縁層の側面部とに非晶質半導体膜を形成するとともに、前記埋め込み絶縁層中に前記非晶質半導体を充填する工程と、
前記非晶質半導体膜及び前記非晶質半導体を共に結晶化し、多結晶半導体膜及び多結晶半導体にする工程と、
前記多結晶半導体膜を熱酸化して熱酸化膜を形成する工程と、
前記支持体と該支持体表面の前記熱酸化膜とを、少なくとも前記素子領域部上から除去して前記第2半導体層を露出させる工程と、
前記第2半導体層に半導体装置を形成する工程と、
を含むことを特徴としている。
The method of manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of forming a first semiconductor layer having a higher etching selectivity than the semiconductor substrate so as to cover a portion where the semiconductor region on the active surface side of the semiconductor substrate is exposed,
Forming a second semiconductor layer covering the first semiconductor layer and having a lower etching selectivity than the first semiconductor layer;
An opening for removing the second semiconductor layer and the first semiconductor layer in a region adjacent to an element region formed using a part of the second semiconductor layer and located so as to sandwich the element region. Forming a support hole exposing the substrate semiconductor layer;
Forming a support on the active surface side of the semiconductor substrate so as to cover the element region and fill at least part of the support hole;
Etching the second semiconductor layer and the first semiconductor layer using the support as a mask to form an end exposed surface that at least partially exposes an end of the first semiconductor layer;
Removing the first semiconductor layer by wet etching after the end exposed surface is formed;
Filling the cavity obtained by the wet etching with an oxide film using thermal oxidation to form a buried insulating layer;
After forming the buried insulating layer, an amorphous semiconductor is deposited on the active surface side of the semiconductor substrate, and an amorphous semiconductor film is formed at least on the surface of the support and on the side surface of the buried insulating layer. Filling the buried insulating layer with the amorphous semiconductor;
Crystallizing both the amorphous semiconductor film and the amorphous semiconductor to form a polycrystalline semiconductor film and a polycrystalline semiconductor;
Thermally oxidizing the polycrystalline semiconductor film to form a thermal oxide film;
Removing the support and the thermal oxide film on the surface of the support from at least the element region to expose the second semiconductor layer;
Forming a semiconductor device in the second semiconductor layer;
It is characterized by including.
この半導体装置の製造方法によれば、埋め込み絶縁層を形成した後、前記半導体基板の能動面側に非晶質半導体を堆積するので、例えばこの非晶質半導体の堆積を化学気相蒸着法(CVD法)で行うことにより、支持体の表面や埋め込み絶縁層の側面部に非晶質半導体膜を形成するだけでなく、埋め込み絶縁層中に形成された隙間にも非晶質半導体を充填することができる。したがって、これら非晶質半導体膜及び前記非晶質半導体を共に結晶化して多結晶半導体膜及び多結晶半導体にし、さらに多結晶半導体膜を熱酸化して熱酸化膜を形成し、その後支持体と該支持体表面の熱酸化膜とを素子領域部上から除去して第2半導体層を露出させる際、フッ酸系の溶液を用いてウエットエッチングを行っても、前記の多結晶半導体が例えば多結晶シリコンである場合にフッ酸系溶液でエッチングされないことから、前記の埋め込み絶縁層中の隙間が多結晶半導体で充填された状態のままに保持される。
よって、その後の工程において種々の負荷が加わり、応力が生じても、前記の隙間が多結晶半導体で充填されていることから、ここに剥離が生じてしまうことが確実に防止され、これにより良好なSOI構造を形成することが可能になる。
According to this method for manufacturing a semiconductor device, after forming a buried insulating layer, an amorphous semiconductor is deposited on the active surface side of the semiconductor substrate. For example, this amorphous semiconductor is deposited by chemical vapor deposition ( By performing the CVD method, not only the amorphous semiconductor film is formed on the surface of the support and the side surface of the buried insulating layer, but also the gap formed in the buried insulating layer is filled with the amorphous semiconductor. be able to. Therefore, the amorphous semiconductor film and the amorphous semiconductor are crystallized together to form a polycrystalline semiconductor film and a polycrystalline semiconductor, and the polycrystalline semiconductor film is thermally oxidized to form a thermal oxide film, and then the support and When the thermal oxide film on the surface of the support is removed from the element region portion and the second semiconductor layer is exposed, the polycrystalline semiconductor can be formed, for example, even if wet etching is performed using a hydrofluoric acid solution. Since it is not etched with a hydrofluoric acid-based solution in the case of crystalline silicon, the gap in the buried insulating layer is held in a state filled with a polycrystalline semiconductor.
Therefore, even if various loads are applied in the subsequent process and stress is generated, the gap is filled with the polycrystalline semiconductor, so that it is reliably prevented that peeling occurs here, and this is good. It becomes possible to form a simple SOI structure.
また、本発明の別の半導体装置の製造方法は、半導体基板の能動面側における半導体領域が露出している部分を覆うように、前記半導体基板よりエッチングの選択比が大きい第1半導体層を形成する工程と、
前記第1半導体層を覆って、該第1半導体層よりエッチングの選択比が小さい第2半導体層を形成する工程と、
前記第2半導体層の一部を用いて形成される素子領域部に隣接し、該素子領域部を挟むように位置する領域内の、前記第2半導体層及び前記第1半導体層を除去開口し、前記基板半導体層を露出させる支持体穴を形成する工程と、
前記素子領域部を覆い、かつ前記支持体穴の少なくとも一部を埋めるようにして前記半導体基板の能動面側に支持体を形成する工程と、
前記支持体をマスクにして前記第2半導体層及び前記第1半導体層をエッチングし、前記第1半導体層の端部を少なくとも一部露出させる端部露出面を形成する工程と、
前記端部露出面形成後、前記第1半導体層をウエットエッチングにより除去する工程と、
前記ウエットエッチングにより得られた空洞部に熱酸化を用いて酸化膜を充填し、埋め込み絶縁層を形成する工程と、
前記埋め込み絶縁層を形成した後、前記半導体基板の能動面側に非晶質半導体を堆積し、少なくとも前記支持体の表面と前記埋め込み絶縁層の側面部とに非晶質半導体膜を形成するとともに、前記埋め込み絶縁層中に前記非晶質半導体を充填する工程と、
前記非晶質半導体膜及び前記非晶質半導体を共に結晶化し、多結晶半導体膜及び多結晶半導体にする工程と、
前記多結晶半導体膜をドライエッチングによって選択的に除去する工程と、
前記支持体を少なくとも前記素子領域部上から除去して前記第2半導体層を露出させる工程と、
前記第2半導体層に半導体装置を形成する工程と、
を含むことを特徴としている。
According to another method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the first semiconductor layer having a higher etching selectivity than the semiconductor substrate is formed so as to cover the exposed portion of the semiconductor region on the active surface side of the semiconductor substrate. And a process of
Forming a second semiconductor layer covering the first semiconductor layer and having a lower etching selectivity than the first semiconductor layer;
An opening for removing the second semiconductor layer and the first semiconductor layer in a region adjacent to an element region formed using a part of the second semiconductor layer and located so as to sandwich the element region. Forming a support hole exposing the substrate semiconductor layer;
Forming a support on the active surface side of the semiconductor substrate so as to cover the element region and fill at least part of the support hole;
Etching the second semiconductor layer and the first semiconductor layer using the support as a mask to form an end exposed surface that at least partially exposes an end of the first semiconductor layer;
Removing the first semiconductor layer by wet etching after the end exposed surface is formed;
Filling the cavity obtained by the wet etching with an oxide film using thermal oxidation to form a buried insulating layer;
After forming the buried insulating layer, an amorphous semiconductor is deposited on the active surface side of the semiconductor substrate, and an amorphous semiconductor film is formed at least on the surface of the support and on the side surface of the buried insulating layer. Filling the buried insulating layer with the amorphous semiconductor;
Crystallizing both the amorphous semiconductor film and the amorphous semiconductor to form a polycrystalline semiconductor film and a polycrystalline semiconductor;
Selectively removing the polycrystalline semiconductor film by dry etching;
Removing the support from at least the element region to expose the second semiconductor layer;
Forming a semiconductor device in the second semiconductor layer;
It is characterized by including.
この半導体装置の製造方法によれば、埋め込み絶縁層を形成した後、前記半導体基板の能動面側に非晶質半導体を堆積するので、例えばこの非晶質半導体の堆積を化学気相蒸着法(CVD法)で行うことにより、支持体の表面や埋め込み絶縁層の側面部に非晶質半導体膜を形成するだけでなく、埋め込み絶縁層中に形成された隙間にも非晶質半導体を充填することができる。したがって、これら非晶質半導体膜及び前記非晶質半導体を共に結晶化して多結晶半導体膜及び多結晶半導体にし、さらに多結晶半導体膜をドライエッチングによって選択的に除去した後、支持体を素子領域部上から除去して第2半導体層を露出させる際、フッ酸系の溶液を用いてウエットエッチングを行っても、前記の多結晶半導体が例えば多結晶シリコンである場合にフッ酸系溶液でエッチングされないことから、前記の埋め込み絶縁層中の隙間が多結晶半導体で充填された状態のままに保持される。
よって、その後の工程において種々の負荷が加わり、応力が生じても、前記の隙間が多結晶半導体で充填されていることから、ここに剥離が生じてしまうことが確実に防止され、これにより良好なSOI構造を形成することが可能になる。
According to this method for manufacturing a semiconductor device, after forming a buried insulating layer, an amorphous semiconductor is deposited on the active surface side of the semiconductor substrate. For example, this amorphous semiconductor is deposited by chemical vapor deposition ( By performing the CVD method, not only the amorphous semiconductor film is formed on the surface of the support and the side surface of the buried insulating layer, but also the gap formed in the buried insulating layer is filled with the amorphous semiconductor. be able to. Accordingly, the amorphous semiconductor film and the amorphous semiconductor are crystallized together to form a polycrystalline semiconductor film and a polycrystalline semiconductor, and after the polycrystalline semiconductor film is selectively removed by dry etching, the support is removed from the element region. Even when wet etching is performed using a hydrofluoric acid solution when the second semiconductor layer is exposed by removing from the top, etching with a hydrofluoric acid solution is performed when the polycrystalline semiconductor is, for example, polycrystalline silicon. Therefore, the gap in the buried insulating layer is held in a state filled with the polycrystalline semiconductor.
Therefore, even if various loads are applied in the subsequent process and stress is generated, the gap is filled with the polycrystalline semiconductor, so that it is reliably prevented that peeling occurs here, and this is good. It becomes possible to form a simple SOI structure.
また、前記半導体装置の製造方法においては、前記半導体基板の能動面側に非晶質半導体を堆積し、前記支持体の表面と前記埋め込み絶縁層の側面部とに非晶質半導体膜を形成するとともに、前記埋め込み絶縁層中に前記非晶質半導体を充填する工程では、前記非晶質半導体の堆積を、化学気相蒸着法で行うのが好ましい。
このように化学気相蒸着法で非晶質半導体の堆積を行えば、僅かな隙間にも非晶質半導体を良好に堆積させることができ、したがって前記埋め込み絶縁層中に形成された隙間を非晶質半導体で良好に埋め込むことができる。
In the method of manufacturing the semiconductor device, an amorphous semiconductor is deposited on the active surface side of the semiconductor substrate, and an amorphous semiconductor film is formed on the surface of the support and the side surface of the buried insulating layer. At the same time, the amorphous semiconductor is preferably deposited by chemical vapor deposition in the step of filling the buried insulating layer with the amorphous semiconductor.
By depositing the amorphous semiconductor by chemical vapor deposition in this way, the amorphous semiconductor can be satisfactorily deposited even in a small gap, and thus the gap formed in the buried insulating layer is not non-exposed. It can be satisfactorily embedded with a crystalline semiconductor.
また、本発明の別の半導体装置の製造方法は、半導体基板の能動面側における半導体領域が露出している部分を覆うように、前記半導体基板よりエッチングの選択比が大きい第1半導体層を形成する工程と、
前記第1半導体層を覆って、該第1半導体層よりエッチングの選択比が小さい第2半導体層を形成する工程と、
前記第2半導体層の一部を用いて形成される素子領域部に隣接し、該素子領域部を挟むように位置する領域内の、前記第2半導体層及び前記第1半導体層を除去開口し、前記基板半導体層を露出させる支持体穴を形成する工程と、
前記素子領域部を覆い、かつ前記支持体穴の少なくとも一部を埋めるようにして前記半導体基板の能動面側に支持体を形成する工程と、
前記支持体をマスクにして前記第2半導体層及び前記第1半導体層をエッチングし、前記第1半導体層の端部を少なくとも一部露出させる端部露出面を形成する工程と、
前記端部露出面形成後、前記第1半導体層をウエットエッチングにより除去する工程と、
前記ウエットエッチングにより得られた空洞部に熱酸化を用いて酸化膜を充填し、埋め込み絶縁層を形成する工程と、
前記埋め込み絶縁層を形成した後、前記半導体基板の能動面側に非晶質半導体を堆積し、少なくとも前記支持体の表面と前記埋め込み絶縁層の側面部とに非晶質半導体膜を形成する工程と、
前記非晶質半導体膜を熱酸化して熱酸化膜を形成する工程と、
前記支持体と該支持体表面の前記熱酸化膜とを、少なくとも前記素子領域部上から除去して前記第2半導体層を露出させる工程と、
前記第2半導体層に半導体装置を形成する工程と、
を含むことを特徴としている。
According to another method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the first semiconductor layer having a higher etching selectivity than the semiconductor substrate is formed so as to cover the exposed portion of the semiconductor region on the active surface side of the semiconductor substrate. And a process of
Forming a second semiconductor layer covering the first semiconductor layer and having a lower etching selectivity than the first semiconductor layer;
An opening for removing the second semiconductor layer and the first semiconductor layer in a region adjacent to an element region formed using a part of the second semiconductor layer and located so as to sandwich the element region. Forming a support hole exposing the substrate semiconductor layer;
Forming a support on the active surface side of the semiconductor substrate so as to cover the element region and fill at least part of the support hole;
Etching the second semiconductor layer and the first semiconductor layer using the support as a mask to form an end exposed surface that at least partially exposes an end of the first semiconductor layer;
Removing the first semiconductor layer by wet etching after the end exposed surface is formed;
Filling the cavity obtained by the wet etching with an oxide film using thermal oxidation to form a buried insulating layer;
After forming the buried insulating layer, depositing an amorphous semiconductor on the active surface side of the semiconductor substrate, and forming an amorphous semiconductor film at least on the surface of the support and the side surface of the buried insulating layer When,
Thermally oxidizing the amorphous semiconductor film to form a thermal oxide film;
Removing the support and the thermal oxide film on the surface of the support from at least the element region to expose the second semiconductor layer;
Forming a semiconductor device in the second semiconductor layer;
It is characterized by including.
この半導体装置の製造方法によれば、埋め込み絶縁層を形成した後、前記半導体基板の能動面側に非晶質半導体を堆積するので、例えばこの非晶質半導体の堆積をスパッタリング法で行うことにより、埋め込み絶縁層中に形成された隙間には非晶質半導体を充填することなく、支持体の表面や埋め込み絶縁層の側面部に非晶質半導体膜を形成することが可能になる。したがって、その後非晶質半導体膜を熱酸化して熱酸化膜を形成し、さらに支持体と該支持体表面の熱酸化膜とを素子領域部上から除去して第2半導体層を露出させる際、フッ酸系の溶液を用いてウエットエッチングを行っても、前記埋め込み絶縁層の側面部に形成された非晶質半導体膜からなる熱酸化膜が、該埋め込み絶縁層中の隙間にフッ酸系溶液が浸透するのを防止しているため、該埋め込み絶縁層中の隙間はフッ酸系溶液でエッチングされることなくそのままに保持される。
よって、その後の工程において種々の負荷が加わり、応力が生じても、前記の隙間が前記非晶質半導体膜からなる熱酸化膜によって補強されているため、ここに剥離が生じてしまうことが確実に防止され、これにより良好なSOI構造を形成することが可能になる。
また、得られる半導体装置については、前記の隙間(空隙)の比誘電率が小さいことから、例えばこれが非晶質シリコンで充填されている場合に比べ、電気特性上有利になる。
According to this semiconductor device manufacturing method, after forming the buried insulating layer, the amorphous semiconductor is deposited on the active surface side of the semiconductor substrate. For example, this amorphous semiconductor is deposited by sputtering. The amorphous semiconductor film can be formed on the surface of the support or on the side surface of the buried insulating layer without filling the gap formed in the buried insulating layer with the amorphous semiconductor. Therefore, after that, the amorphous semiconductor film is thermally oxidized to form a thermal oxide film, and the support and the thermal oxide film on the surface of the support are removed from the element region portion to expose the second semiconductor layer. Even if wet etching is performed using a hydrofluoric acid-based solution, a thermal oxide film made of an amorphous semiconductor film formed on the side surface portion of the buried insulating layer is in the gap in the buried insulating layer. Since the penetration of the solution is prevented, the gap in the buried insulating layer is held as it is without being etched with the hydrofluoric acid solution.
Therefore, even if various loads are applied in the subsequent steps and stress is generated, the gap is reinforced by the thermal oxide film made of the amorphous semiconductor film, so that peeling is surely caused here. This makes it possible to form a good SOI structure.
In addition, the obtained semiconductor device is advantageous in terms of electrical characteristics compared to, for example, a case where it is filled with amorphous silicon because the relative permittivity of the gap (air gap) is small.
また、前記半導体装置の製造方法においては、前記半導体基板の能動面側に非晶質半導体を堆積し、前記支持体表面に非晶質半導体膜を形成する工程では、前記非晶質半導体の堆積を、スパッタリング法あるいはCVD法で行うのが好ましい。
このようにスパッタリング法あるいはCVD法で非晶質半導体の堆積を行えば、僅かな隙間には非晶質半導体を堆積しないため、前記埋め込み絶縁層中に形成された隙間に非晶質半導体が埋め込まれることがないものの、前記したようにフッ酸系溶液でエッチングされることもないため、剥離が確実に防止される。また、得られる半導体装置については、前記したように隙間(空隙)の比誘電率が小さいことから、電気特性上有利になる。
In the method of manufacturing the semiconductor device, in the step of depositing an amorphous semiconductor on the active surface side of the semiconductor substrate and forming an amorphous semiconductor film on the support surface, the amorphous semiconductor is deposited. Is preferably performed by sputtering or CVD.
If the amorphous semiconductor is deposited by the sputtering method or the CVD method in this way, the amorphous semiconductor is not deposited in a slight gap, so the amorphous semiconductor is buried in the gap formed in the buried insulating layer. However, as described above, it is not etched with a hydrofluoric acid solution, so that peeling is reliably prevented. Moreover, the obtained semiconductor device is advantageous in terms of electrical characteristics because the relative permittivity of the gap (air gap) is small as described above.
また、前記半導体装置の製造方法においては、前記基板半導体層及び前記第2半導体層は単結晶シリコンからなり、前記第1半導体層は単結晶シリコンゲルマニウムからなるのが好ましい。
このようにすれば、SBSI法によって良好なSOI構造を形成することができる。
In the semiconductor device manufacturing method, it is preferable that the substrate semiconductor layer and the second semiconductor layer are made of single crystal silicon, and the first semiconductor layer is made of single crystal silicon germanium.
In this way, a good SOI structure can be formed by the SBSI method.
また、前記半導体装置の製造方法においては、前記非晶質半導体が、非晶質シリコンであるのが好ましい。
このようにすれば、その成膜が容易であるとともに、その熱酸化や得られた熱酸化膜のエッチングも容易になる。
In the method for manufacturing a semiconductor device, the amorphous semiconductor is preferably amorphous silicon.
This facilitates the film formation and facilitates the thermal oxidation and etching of the obtained thermal oxide film.
また、前記半導体装置の製造方法においては、前記第1半導体層を形成する工程の前に、前記半導体基板上に単結晶シリコンからなるバッファー層を形成する工程を有しているのが好ましい。
このようにすれば、第1半導体層を形成する前にバッファー層を形成することにより、前記半導体基板内の微細な欠陥等が前記第1半導体層や第2半導体層に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。したがって、品質および歩留まり等が一層向上したSOI構造を得ることができる。
The method for manufacturing a semiconductor device preferably includes a step of forming a buffer layer made of single crystal silicon on the semiconductor substrate before the step of forming the first semiconductor layer.
In this case, by forming the buffer layer before forming the first semiconductor layer, it is possible to suppress the fine defects in the semiconductor substrate from adversely affecting the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. can do. Therefore, an SOI structure with further improved quality and yield can be obtained.
以下、本発明の半導体装置の製造方法を、図面を参照して詳細に説明する。
図1〜図13は、本発明における半導体装置の製造方法の第1実施形態を工程順に示す模式図であり、図1〜図12における各図(a)は模式平面図、各図(b)は各図(a)のA−A線矢視断面図あるいはB−B線矢視断面図である。なお、これら模式図においては、図示の便宜上、部材ないし部分の縮尺等を実際のものとは異なるように表す場合もある。
Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 to 13 are schematic views showing the first embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention in the order of steps, and each figure (a) in FIGS. 1 to 12 is a schematic plan view and each figure (b). These are AA arrow sectional drawing or BB arrow sectional drawing of each figure (a). In these schematic diagrams, for convenience of illustration, the scales of members or parts may be represented differently from actual ones.
まず、図1(a)、(b)に示すように単結晶シリコンからなる半導体基板1を用意し、続いてこの半導体基板1の能動面に、公知の手法によって素子分離層2及び平面視矩形状のSOI形成領域3を形成する。素子分離領域2はLOCOS(Local Oxidation of Silicon)酸化膜であり、SOI形成領域3とバルク形成領域(図示せず)とを電気的に絶縁するためのものである。また、SOI形成領域3には、前記半導体基板1を構成する単結晶シリコンの面となる表面1aを露出させる。なお、以下ではバルク形成領域の説明は省略する。また、図1(a)、(b)では簡略化してSOI形成領域3を一つしか示していないが、実際には多数のSOI形成領域3を形成し、全てのSOI形成領域3について後述する工程を同時に行うものとする。
First, as shown in FIGS. 1A and 1B, a
次いで、図2(a)、(b)に示すように前記SOI形成領域3内に露出する表面1a上に、これを覆うようにシリコン(Si)をエピタキシャル成長させ、単結晶Siからなるバッファー層4を20nm程度の厚さに形成する。このエピタキシャル成長については、ジボラン(Si2H6)を原料ガスとする気相法が好適に採用される。ここで、このバッファー層4は、後述するようにこれの上に形成される単結晶SiGe層5や、さらにその上に形成される単結晶Si層6の結晶性を良くするためのものである。
Next, as shown in FIGS. 2A and 2B, on the surface 1a exposed in the
続いて、前記バッファー層4上に、これを覆うようにシリコンゲルマニウム(SiGe)をエピタキシャル成長させ、単結晶SiGe層(第1半導体層)5を30nm程度の厚さに形成する。このエピタキシャル成長については、ジボラン(Si2H6)とゲルマン(GeH4)とを原料ガスとする気相法が好適に採用される。なお、この単結晶SiGe層5は、後述するようにエッチング液としてフッ硝酸を用いた場合に、単結晶シリコンからなる前記表面1a、さらには同じ単結晶シリコンからなるバッファー層4に対し、エッチングの選択比が大きいものとなっている。
Subsequently, silicon germanium (SiGe) is epitaxially grown on the
続いて、前記単結晶SiGe層5上に、これを覆うようにシリコン(Si)をエピタキシャル成長させ、単結晶Si層(第2半導体層)6を100nm程度の厚さに形成する。このエピタキシャル成長については、前記バッファー層の場合と同様、ジボラン(Si2H6)を原料ガスとする気相法が好適に採用される。なお、この単結晶Si層6は、前述したように単結晶シリコンからなっているため、エッチング液としてフッ硝酸を用いた場合に、単結晶SiGe層5に対し、エッチングの選択比が小さいものとなっている。
Subsequently, silicon (Si) is epitaxially grown on the single
なお、これらバッファー層4、単結晶SiGe層5、単結晶Si層6は、前記したようにSOI形成領域3内にエピタキシャル成長しているが、素子分離層2上にも、多結晶として成長した多結晶バッファー層4a、多結晶SiGe層5a、多結晶Si層6aが形成される。
The
次いで、図3(a)、(b)に示すように前記半導体基板1の能動面側、すなわちSOI形成領域3を形成した側の面に、後述する素子領域部を挟む位置にある領域内の、前記単結晶Si層6、前記単結晶SiGe、前記バッファー層5、さらに表面1aの一部を除去し、開口して第1支持体穴8と第2支持体穴9とを形成する。具体的には、まず、第1支持体穴8を形成する領域8aと、第2支持体穴9を形成する領域9aとにそれぞれ対応する領域を開口するレジストパターン(図示せず)を、フォトリソグラフィ技術を用いて形成する。次に、このレジストパターンをマスクとして、前記領域8a及び領域9aに位置する、前記単結晶Si層6、前記単結晶SiGe、前記バッファー層5、さらに表面1aの一部を、順にドライエッチングによって除去する。
Next, as shown in FIGS. 3A and 3B, the active region side of the
以上により、前記単結晶Si層6の一部を用いて形成される素子領域部が、第1支持体穴8と第2支持体穴9との間に形成される。すなわち、これら第1支持体穴8と第2支持体穴9との間に挟まれた領域が、後述するように素子領域部10となるのである。
As described above, an element region formed by using a part of the single
次いで、図4(a)、(b)に示すように半導体基板1の能動面側の全面に、後述する支持体を形成するための支持体前駆層11を形成する。本実施形態ではCVD(Chemical Vapor Deposition)法により、前記第1支持体穴8及び第2支持体穴9内を埋め込み、かつ単結晶Si層6を覆った状態に、酸化シリコン(SiO2)を例えば400nm程度の厚さで成膜し、支持体前駆層11とする。なお、支持体前駆層11の成膜条件としては、前記単結晶SiGe層5中に含まれるゲルマニウム(Ge)が、単結晶Si層6中に拡散しない温度で行うものとする。
Next, as shown in FIGS. 4A and 4B, a
次いで、前記支持体前駆層11をパターニングすることにより、図5(a)、(b)に示すように前記素子領域部10を覆い、かつ前記第1支持体穴8及び第2支持体穴9の一部を埋め込んだ状態に、支持体12を形成する。すなわち、フォトリソグラフィ技術によってレジストパターン(図示せず)を形成し、これをマスクにしてドライエッチングでパターニングすることにより、支持体12を得る。
Next, the
このようにレジストパターン(図示せず)をマスクにして支持体12を形成したら、続いて、図6(b)に示すように能動面側に露出している前記単結晶Si層6及び多結晶Si層6aをドライエッチングで除去し、単結晶Si層6を前記支持体12の直下にのみ残す。
After the
さらに、前記レジストパターン及び支持体12をマスクとして用い、露出している単結晶SiGe層5及び多結晶SiGe層5a、バッファー層4及び多結晶バッファー層4a、さらに表面1aの一部を、順にドライエッチングによって除去する。以上により、図6(a)に示すように支持体12の両側面、すなわち第1支持体穴8と第2支持体穴9とを結ぶラインに沿う側面12aが露出する。同時に、この支持体12の直下に残る前記単結晶Si層6、単結晶SiGe層5、バッファー層4も、前記側面12aの直下に位置する両側面(端面)が露出し、本発明における端部露出面となる。その後、支持体12上のレジストパターンを除去する。なお、このように単結晶Si層6、単結晶SiGe層5、バッファー層4をそれぞれパターニングしたことにより、支持体12は単結晶Si層6を支持するものとなる。
Further, using the resist pattern and the
次いで、図7(a)、(b)に示すように、支持体12の下方に位置する単結晶SiGe層5を、フッ硝酸を用いたウエットエッチングによって選択的に除去する。具体的には、半導体基板1を例えば裏面側(能動面と反対の面側)からフッ硝酸に浸漬し、これによって支持体12の下方にある単結晶SiGe層5に、フッ硝酸などのエッチング液を接触させる。すると、単結晶Si層6は、単結晶SiGe層5よりエッチングの選択比が小さく、したがってエッチング速度が遅いことから、単結晶Si層6はエッチングされることなく残り、単結晶SiGe層5が選択的にエッチングされ、除去される。同様に、単結晶シリコンからなるバッファー層4および半導体基板1(表面1a)もエッチングされることなく残る。したがって、単結晶SiGe層5が選択的にエッチングされた後には、バッファー層4と単結晶Si層6との間に空洞部13が形成されることになる。
Next, as shown in FIGS. 7A and 7B, the single
次いで、熱酸化処理を行うことにより、図8(a)、(b)に示すように空洞部13に埋め込み絶縁層14(BOX層:Buried Oxide層)を形成する。すなわち、このように熱酸化処理を行うと、空洞部13を上下に挟んでいるバッファー層4(さらには半導体基板1)と単結晶Si層6とが、それぞれ空洞部13側において酸素と反応することで酸化され、酸化シリコン(SiO2)となって成長し厚膜化する。これにより、空洞部13内全体が酸化シリコン(埋め込み絶縁層14)でほぼ充填されるようになる。
Next, by performing thermal oxidation treatment, a buried insulating layer 14 (BOX layer: Buried Oxide layer) is formed in the
ここで、単結晶Si層6の上部には支持体12が設けられているので、単結晶Si層6の上面側が酸化されてしまうことが防止されており、したがって、単結晶Si層6の膜減りが抑制されている。また、バッファー層4はその厚さが20nm程度と薄いので、このバッファー層4全体が酸化された後は、半導体基板1(表面1a)の表面が酸化されて埋め込み絶縁層14の一部となる。なお、バッファー層4を形成しない場合には、最初から半導体基板1(表面1a)の表面が酸化され、単結晶Si層6から生じる酸化シリコンとともに埋め込み絶縁層14を形成するようになる。
Here, since the
ただし、このように空洞部13に対して熱酸化を行っても、前述したように空洞部13を完全に埋め込むのは困難であり、現状では半導体基板1側と単結晶Si層6側との間に僅かながら隙間7が残ってしまう。
そこで、本実施形態では、前記の埋め込み絶縁層14を形成した後、前記半導体基板1の能動面側全面に、CVD法によって非晶質半導体としてのアモルファスSiを、20nm程度の厚さに堆積する。例えば、CVD装置として縦型炉タイプのものを用い、550℃の温度条件下にて、原料ガスとしてSiH4を導入することにより、アモルファスSiの堆積を行う。
However, even if the
Therefore, in this embodiment, after the buried insulating
これにより、図9(a)、(b)に示すように前記支持体12の表面と前記埋め込み絶縁層14の側面部とを含む前記半導体基板1の能動面側に、アモルファスSi膜(非晶質半導体膜)15を形成する。また、これと同時に、前記埋め込み絶縁層14中の隙間7内に前記アモルファスSi(非晶質半導体)を充填し、アモルファスSi層16を形成する。CVD法では、原料ガスが隙間7内に容易に入り込むため、隙間7内へのアモルファスSi層16の形成が可能になっているのである。ここで、このようにしてアモルファスSiを堆積し、アモルファスSi膜15やアモルファスSi層16を形成すると、その下地である支持体12や埋め込み絶縁層14との間、さらにはその膜15中や層16中に境界が残ってしまう。
As a result, as shown in FIGS. 9A and 9B, an amorphous Si film (non-crystalline) is formed on the active surface side of the
次いで、窒素雰囲気中にて700℃の温度で1時間程度保持することにより、前記アモルファスSi膜15及び前記アモルファスSi層16を共に結晶化し、図10(a)、(b)に示すように多結晶Si膜15a及び多結晶Si層16aにする。このようにして多結晶化を行うと、得られた多結晶Si膜15aや多結晶Si層16aには前記の境界がなくなる。したがって、前記隙間7内は、境界が無くなったことにより、前記多結晶Si層16aによって良好に充填された状態となる。
Next, the
次いで、熱酸化処理を行って前記多結晶Si膜15aを熱酸化し、図11(a)、(b)に示すように熱酸化膜17を形成する。この熱酸化処理では、表面に露出する多結晶Si膜15aが熱酸化され、したがって前記隙間7の開口部上に形成された多結晶Si膜15aが熱酸化されることから、隙間7内に充填されている多結晶Si層16aは酸化されず、そのまま多結晶Siの状態に保持される。すなわち、前記したように隙間7の開口部が多結晶Si膜15a(熱酸化膜17)によって塞がれ、しかも隙間7内は境界が無くなっていることにより、酸素が隙間7内に供給されることがなく、したがって多結晶Si層16aは酸化されないのである。
Next, a thermal oxidation process is performed to thermally oxidize the
次いで、図12(a)、(b)に示すように、半導体基板1上の全面を平坦化する。具体的には、まず、SOI構造を電気的に絶縁するため、半導体基板1の能動面側全体に、CVD法等によって酸化シリコン(SiO2)を1μm程度の厚さで成膜し、平坦化絶縁膜(図示せず)を形成する。続いて、CMP((Chemical Mechanical Polishing:化学的機械研磨)法によって半導体基板1の能動面側を平坦化し、これによって前記平坦化絶縁膜および前記支持体12を除去する。また、支持体12の除去の際、これを覆う熱酸化膜17も共に除去する。このように支持体12を除去する。
Next, as shown in FIGS. 12A and 12B, the entire surface of the
なお、このようなCMP法による支持体12の除去では、予め実験等によって単結晶Si層6が露出するまでの時間を求めておき、CMPの処理時間を、求めた時間に対応させることでその工程管理を行うようにする。すなわち、単結晶Si層6が露出する直前で、CMP処理を終了させる。
In the removal of the
その後、フッ酸系溶液によるウエットエッチングを行い、前記素子領域部10上などから不要な酸化シリコンを除去することにより、単結晶Si層6を露出させる。このようにすることで、CMP処理により単結晶Si層6に欠陥を生じさせてしまうといった不都合を防止することができる。また、フッ酸は多結晶シリコンをエッチングしないため、フッ酸系溶液がたとえ前記隙間7内に浸透しても、前記の多結晶Si層16aはエッチングされず、したがって隙間7内は多結晶Si層16aによって良好に充填された状態に保持される。
Thereafter, wet etching with a hydrofluoric acid solution is performed to remove unnecessary silicon oxide from the
次いで、図13の要部拡大図に示すように、前記単結晶Si層6を用いて半導体装置25を形成する。具体的には、まず、単結晶Si層6の表面に熱酸化を施し、ゲート絶縁膜26を形成する。そして、例えばCVD法により、ゲート絶縁膜26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技術及びエッチング技術を用いて多結晶シリコン層をパターニングすることにより、ゲート絶縁膜26上にゲート電極27を形成する。
Next, as shown in the enlarged view of the main part in FIG. 13, a
次に、前記ゲート電極27をマスクとして、As(ヒ素)、P(リン)、B(ボロン)等の不純物を単結晶Si層6内に打ち込み、この単結晶Si層6のゲート電極27の両側に、それぞれ低濃度不純物導入層としてのLDD層28、28を形成する。そして、CVD法等により、LDD層28、28が形成された単結晶Si層6上に絶縁層(図示せず)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とにより、ゲート電極27の側壁にそれぞれサイドウォール29、29を形成する。
Next, using the
次いで、ゲート電極27およびサイドウォール29、29をマスクにして、As、P、B等の不純物を単結晶Si層6内に打ち込む。これにより、単結晶Si層6におけるサイドウォール29、29の側方に、高濃度不純物導入層からなるソース/ドレイン領域30、30を形成し、トランジスタ(半導体装置25)を得る。加えて、バルク形成領域(図示せず)にバルク素子を形成することにより、半導体基板1上に、SOI素子とバルク素子とが混載する半導体装置を形成することができる。
Next, impurities such as As, P, and B are implanted into the single
この製造方法によれば、埋め込み絶縁層14を形成した後、半導体基板1の能動面側に非晶質Siを堆積するので、支持体12の表面や埋め込み絶縁層14の側面部にアモルファスSi膜15を形成するだけでなく、埋め込み絶縁層14中に形成された隙間7にもアモルファスSi層16を充填することができる。したがって、これらアモルファスSi膜15及びアモルファスSi層16を共に結晶化して多結晶Si膜15a及び多結晶Si層16aにし、さらに多結晶Si膜15aを熱酸化して熱酸化膜17を形成し、その後支持体12と該支持体12表面の熱酸化膜17とを素子領域部10上から除去して単結晶Si層6を露出させる際、フッ酸系の溶液を用いてウエットエッチングを行っても、前記の多結晶Si層16aがフッ酸系溶液でエッチングされないことから、前記の埋め込み絶縁層14中の隙間7を多結晶Si層16aで充填した状態のままに保持することができる。すなわち、隙間7を形成する上下の埋め込み絶縁層14、14間を、多結晶Si層16aを介して強固に固着することができるのである。
よって、その後の工程において種々の負荷が加わり、応力が生じても、前記の隙間7を多結晶Si層16aで良好に充填していることから、ここに剥離が生じてしまうことを確実に防止し、これにより良好なSOI構造を形成することができる。
According to this manufacturing method, after forming the buried insulating
Therefore, even if various loads are applied in the subsequent process and stress is generated, the
次に、本発明における半導体装置の製造方法の第2実施形態を説明する。
この第2実施形態が前記の第1実施形態と主に異なるところは、アモルファスSi膜15及びアモルファスSi層16を多結晶化した後、熱酸化処理することなく、これに代えてドライエッチングを行う点にある。
Next, a second embodiment of the semiconductor device manufacturing method according to the present invention will be described.
The second embodiment is mainly different from the first embodiment in that after the
すなわち、本実施形態は、図10(a)、(b)に示したように多結晶Si膜15a及び多結晶Si層16aを形成するまでは、第1実施形態と同様である。そして、このように多結晶化を行った後、等方性のドライエッチングを行うことにより、図14に示すように前記多結晶Si膜15aを選択的に除去する。なお、この等方性ドライエッチングでは、支持体12の側面に形成された多結晶Si層16aを確実に除去するため、半導体基板1の向きを変えて斜め方向からもドライエッチングを行うようにしてもよい。また、ここでの「選択的に」とは、埋め込み絶縁層14中に形成された隙間7内の多結晶Si層16aについては支持体12がマスクとなるためエッチングできず除去しないため、結果的に多結晶Si膜15aのみを除去することを意味している。
That is, this embodiment is the same as the first embodiment until the
このようにして多結晶Si膜15aを選択的に除去したら、以下、第1実施形態と同様にして半導体基板1上の全面を平坦化し、さらに露出させた単結晶Si層6を用いて半導体装置25を形成する。その際、CMP処理後にフッ酸系溶液によるウエットエッチングを行っても、前記したように隙間7内の多結晶Si層16aはエッチングされないため、この隙間7内は多結晶Si層16aによって良好に充填された状態に保持される。すなわち、隙間7を形成する上下の埋め込み絶縁層14、14間を、多結晶Si層16aを介して強固に固着することができるのである。
よって、本実施形態の製造方法にあっても、半導体基板1上を平坦化した後の工程において種々の負荷が加わり、応力が生じても、前記隙間7を多結晶Si層16aで良好に充填していることから、ここに剥離が生じてしまうことを確実に防止し、これにより良好なSOI構造を形成することができる。
After the
Therefore, even in the manufacturing method of the present embodiment, the
次に、本発明における半導体装置の製造方法の第3実施形態を説明する。
この第3実施形態が前記の第1実施形態と主に異なるところは、空洞部13に埋め込み絶縁層14を形成した後、アモルファスSiの堆積をCVD法でなくスパッタリング法で行う点と、アモルファスSi膜15を形成した後、これを多結晶化処理することなく、直接熱酸化処理する点にある。
Next, a third embodiment of the semiconductor device manufacturing method according to the present invention will be described.
The third embodiment is mainly different from the first embodiment in that after the buried insulating
すなわち、本実施形態では、図8(a)、(b)に示したように埋め込み絶縁層14を形成した後、前記支持体12の表面と前記埋め込み絶縁層14の側面部とを含む前記半導体基板1の能動面側に、アモルファスSiの堆積を行う。その際、本実施形態では、CVD法でなくスパッタリング法で行い、形成する膜の厚さも100nm程度と前記実施形態に比べて厚く形成する。このようにスパッタリング法でアモルファスSiの堆積を行うと、CVD法の場合のように原料ガスが隙間7内に入り込むことがなく、ターゲットから飛び出た微粒体が半導体基板1の能動面側に降り注ぐようになるため、隙間7内にはアモルファスSiが充填されず、したがって埋め込み絶縁層14に形成された隙間7は空隙のままに保たれる。すなわち、図15に示すように支持体12を覆って半導体基板1の能動面側にアモルファスSi膜15が形成されるものの、隙間7は充填されることなく空隙のままに保持される。
That is, in the present embodiment, the semiconductor including the surface of the
次いで、熱酸化処理を行って前記アモルファスSi膜15を熱酸化し、図16に示すように熱酸化膜18を形成する。このようにして形成された熱酸化膜18は、例えばCVD法で堆積・成膜された酸化シリコン(SiO2)より緻密な膜となり、しかも前記のCVD法で堆積・成膜した場合に比べて厚く形成していることから、フッ酸に対しても比較的大きな耐性を有するものとなる。また、熱酸化処理そのもによっても厚膜化され、前記したように100nm程度に形成されたアモルファスSi膜15が、例えば200nm程度の熱酸化膜18となる。
Next, thermal oxidation is performed to thermally oxidize the
このようにして熱酸化膜18を形成したら、以下、第1実施形態と同様にして半導体基板1上の全面を平坦化し、さらに露出させた単結晶Si層6を用いて半導体装置25を形成する。その際、CMP処理後にフッ酸系溶液によるウエットエッチングを行っても、前記埋め込み絶縁層14の側面部に形成されたアモルファスSi膜15からなる熱酸化膜18が、前記したようにフッ酸に対して比較的大きな耐性を有しているため、埋め込み絶縁層14中の隙間7にフッ酸系溶液が浸透するのが防止される。したがって、この埋め込み絶縁層14中の隙間7はフッ酸系溶液でエッチングされることなく、空隙のままに保持される。
After the
よって、本実施形態の製造方法にあっても、その後の工程において種々の負荷が加わり、応力が生じても、前記の隙間7を前記熱酸化膜18によって補強しているため、ここに剥離が生じてしまうことを確実に防止し、これにより良好なSOI構造を形成することができる。
また、得られる半導体装置25については、前記の隙間(空隙)の比誘電率が小さいことから、例えばこれが非晶質シリコンで充填されている場合に比べ、電気特性上有利になる。すなわち、空隙の比誘電率は1.0であり、SiO2の比誘電率の3.9や多結晶Siの比誘電率の11.9よりも十分に低いことから、本実施形態で得られる半導体装置25は、その埋め込み絶縁膜14の容量が小さくなり、電気特性上有利になるのである。
Therefore, even in the manufacturing method of the present embodiment, even if various loads are applied in the subsequent steps and stress is generated, the
In addition, the obtained
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、前記実施形態ではバッファー層4を形成するようにしたが、バッファー層4を形成することなく、SOI形成領域3内に露出する表面1aに直接単結晶SiGe層5を形成するようにしてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, although the
1…半導体基板、1a…表面、2…酸化シリコン膜(酸化膜)、3…SOI形成領域、4…バッファー層、5…単結晶SiGe層(第1半導体層)、6…単結晶Si層(第2半導体層)、7…隙間、8…第1支持体穴、9…第2支持体穴、10…素子領域部、12…支持体、13…空洞部、14…埋め込み絶縁層、15…アモルファスSi膜(非晶質半導体膜)、15a…多結晶Si膜(多結晶半導体膜)、16…アモルファスSi層(非晶質半導体)、16a…多結晶Si層(多結晶半導体)、17、18…熱酸化膜、25…半導体装置
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第1半導体層を覆って、該第1半導体層よりエッチングの選択比が小さい第2半導体層を形成する工程と、
前記第2半導体層の一部を用いて形成される素子領域部に隣接し、該素子領域部を挟むように位置する領域内の、前記第2半導体層及び前記第1半導体層を除去開口し、前記基板半導体層を露出させる支持体穴を形成する工程と、
前記素子領域部を覆い、かつ前記支持体穴の少なくとも一部を埋めるようにして前記半導体基板の能動面側に支持体を形成する工程と、
前記支持体をマスクにして前記第2半導体層及び前記第1半導体層をエッチングし、前記第1半導体層の端部を少なくとも一部露出させる端部露出面を形成する工程と、
前記端部露出面形成後、前記第1半導体層をウエットエッチングにより除去する工程と、
前記ウエットエッチングにより得られた空洞部に熱酸化を用いて酸化膜を充填し、埋め込み絶縁層を形成する工程と、
前記埋め込み絶縁層を形成した後、前記半導体基板の能動面側に非晶質半導体を堆積し、少なくとも前記支持体の表面と前記埋め込み絶縁層の側面部とに非晶質半導体膜を形成するとともに、前記埋め込み絶縁層中に前記非晶質半導体を充填する工程と、
前記非晶質半導体膜及び前記非晶質半導体を共に結晶化し、多結晶半導体膜及び多結晶半導体にする工程と、
前記多結晶半導体膜を熱酸化して熱酸化膜を形成する工程と、
前記支持体と該支持体表面の前記熱酸化膜とを、少なくとも前記素子領域部上から除去して前記第2半導体層を露出させる工程と、
前記第2半導体層に半導体装置を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a first semiconductor layer having a higher etching selectivity than the semiconductor substrate so as to cover a portion where the semiconductor region on the active surface side of the semiconductor substrate is exposed;
Forming a second semiconductor layer covering the first semiconductor layer and having a lower etching selectivity than the first semiconductor layer;
An opening for removing the second semiconductor layer and the first semiconductor layer in a region adjacent to an element region formed using a part of the second semiconductor layer and located so as to sandwich the element region. Forming a support hole exposing the substrate semiconductor layer;
Forming a support on the active surface side of the semiconductor substrate so as to cover the element region and fill at least part of the support hole;
Etching the second semiconductor layer and the first semiconductor layer using the support as a mask to form an end exposed surface that at least partially exposes an end of the first semiconductor layer;
Removing the first semiconductor layer by wet etching after the end exposed surface is formed;
Filling the cavity obtained by the wet etching with an oxide film using thermal oxidation to form a buried insulating layer;
After forming the buried insulating layer, an amorphous semiconductor is deposited on the active surface side of the semiconductor substrate, and an amorphous semiconductor film is formed at least on the surface of the support and on the side surface of the buried insulating layer. Filling the buried insulating layer with the amorphous semiconductor;
Crystallizing both the amorphous semiconductor film and the amorphous semiconductor to form a polycrystalline semiconductor film and a polycrystalline semiconductor;
Thermally oxidizing the polycrystalline semiconductor film to form a thermal oxide film;
Removing the support and the thermal oxide film on the surface of the support from at least the element region to expose the second semiconductor layer;
Forming a semiconductor device in the second semiconductor layer;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第1半導体層を覆って、該第1半導体層よりエッチングの選択比が小さい第2半導体層を形成する工程と、
前記第2半導体層の一部を用いて形成される素子領域部に隣接し、該素子領域部を挟むように位置する領域内の、前記第2半導体層及び前記第1半導体層を除去開口し、前記基板半導体層を露出させる支持体穴を形成する工程と、
前記素子領域部を覆い、かつ前記支持体穴の少なくとも一部を埋めるようにして前記半導体基板の能動面側に支持体を形成する工程と、
前記支持体をマスクにして前記第2半導体層及び前記第1半導体層をエッチングし、前記第1半導体層の端部を少なくとも一部露出させる端部露出面を形成する工程と、
前記端部露出面形成後、前記第1半導体層をウエットエッチングにより除去する工程と、
前記ウエットエッチングにより得られた空洞部に熱酸化を用いて酸化膜を充填し、埋め込み絶縁層を形成する工程と、
前記埋め込み絶縁層を形成した後、前記半導体基板の能動面側に非晶質半導体を堆積し、少なくとも前記支持体の表面と前記埋め込み絶縁層の側面部とに非晶質半導体膜を形成するとともに、前記埋め込み絶縁層中に前記非晶質半導体を充填する工程と、
前記非晶質半導体膜及び前記非晶質半導体を共に結晶化し、多結晶半導体膜及び多結晶半導体にする工程と、
前記多結晶半導体膜をドライエッチングによって選択的に除去する工程と、
前記支持体を少なくとも前記素子領域部上から除去して前記第2半導体層を露出させる工程と、
前記第2半導体層に半導体装置を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a first semiconductor layer having a higher etching selectivity than the semiconductor substrate so as to cover a portion where the semiconductor region on the active surface side of the semiconductor substrate is exposed;
Forming a second semiconductor layer covering the first semiconductor layer and having a lower etching selectivity than the first semiconductor layer;
An opening for removing the second semiconductor layer and the first semiconductor layer in a region adjacent to an element region formed using a part of the second semiconductor layer and located so as to sandwich the element region. Forming a support hole exposing the substrate semiconductor layer;
Forming a support on the active surface side of the semiconductor substrate so as to cover the element region and fill at least part of the support hole;
Etching the second semiconductor layer and the first semiconductor layer using the support as a mask to form an end exposed surface that at least partially exposes an end of the first semiconductor layer;
Removing the first semiconductor layer by wet etching after the end exposed surface is formed;
Filling the cavity obtained by the wet etching with an oxide film using thermal oxidation to form a buried insulating layer;
After forming the buried insulating layer, an amorphous semiconductor is deposited on the active surface side of the semiconductor substrate, and an amorphous semiconductor film is formed at least on the surface of the support and on the side surface of the buried insulating layer. Filling the buried insulating layer with the amorphous semiconductor;
Crystallizing both the amorphous semiconductor film and the amorphous semiconductor to form a polycrystalline semiconductor film and a polycrystalline semiconductor;
Selectively removing the polycrystalline semiconductor film by dry etching;
Removing the support from at least the element region to expose the second semiconductor layer;
Forming a semiconductor device in the second semiconductor layer;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第1半導体層を覆って、該第1半導体層よりエッチングの選択比が小さい第2半導体層を形成する工程と、
前記第2半導体層の一部を用いて形成される素子領域部に隣接し、該素子領域部を挟むように位置する領域内の、前記第2半導体層及び前記第1半導体層を除去開口し、前記基板半導体層を露出させる支持体穴を形成する工程と、
前記素子領域部を覆い、かつ前記支持体穴の少なくとも一部を埋めるようにして前記半導体基板の能動面側に支持体を形成する工程と、
前記支持体をマスクにして前記第2半導体層及び前記第1半導体層をエッチングし、前記第1半導体層の端部を少なくとも一部露出させる端部露出面を形成する工程と、
前記端部露出面形成後、前記第1半導体層をウエットエッチングにより除去する工程と、
前記ウエットエッチングにより得られた空洞部に熱酸化を用いて酸化膜を充填し、埋め込み絶縁層を形成する工程と、
前記埋め込み絶縁層を形成した後、前記半導体基板の能動面側に非晶質半導体を堆積し、少なくとも前記支持体の表面と前記埋め込み絶縁層の側面部とに非晶質半導体膜を形成する工程と、
前記非晶質半導体膜を熱酸化して熱酸化膜を形成する工程と、
前記支持体と該支持体表面の前記熱酸化膜とを、少なくとも前記素子領域部上から除去して前記第2半導体層を露出させる工程と、
前記第2半導体層に半導体装置を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a first semiconductor layer having a higher etching selectivity than the semiconductor substrate so as to cover a portion where the semiconductor region on the active surface side of the semiconductor substrate is exposed;
Forming a second semiconductor layer covering the first semiconductor layer and having a lower etching selectivity than the first semiconductor layer;
An opening for removing the second semiconductor layer and the first semiconductor layer in a region adjacent to an element region formed using a part of the second semiconductor layer and located so as to sandwich the element region. Forming a support hole exposing the substrate semiconductor layer;
Forming a support on the active surface side of the semiconductor substrate so as to cover the element region and fill at least part of the support hole;
Etching the second semiconductor layer and the first semiconductor layer using the support as a mask to form an end exposed surface that at least partially exposes an end of the first semiconductor layer;
Removing the first semiconductor layer by wet etching after the end exposed surface is formed;
Filling the cavity obtained by the wet etching with an oxide film using thermal oxidation to form a buried insulating layer;
After forming the buried insulating layer, depositing an amorphous semiconductor on the active surface side of the semiconductor substrate, and forming an amorphous semiconductor film at least on the surface of the support and the side surface of the buried insulating layer When,
Thermally oxidizing the amorphous semiconductor film to form a thermal oxide film;
Removing the support and the thermal oxide film on the surface of the support from at least the element region to expose the second semiconductor layer;
Forming a semiconductor device in the second semiconductor layer;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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