JP2008160073A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
した半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】Si基板上にSiGe層を形成する工程と、SiGe層上にSi層を形成する工程と、Si層とSiGe層とを部分的にエッチングして、SiGe層の側面を露出させる溝を形成する工程と、溝を介してSiGe層をエッチングすることによって、Si基板とSi層との間に空洞部を形成する工程と、を含み、空洞部を形成する工程では、Si基板に対して例えばフッ硝酸溶液を用いたエッチング処理と、純水を用いた水洗処理とを交互に繰り返し行う。
【選択図】図9
Description
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)
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、SiGe層をエッチングする際に、Si層の増速エッチングを防止できるようにした半導体装置の製造方法を提供することを目的のひとつとする。
この半導体装置の製造方法によれば、形成途中の空洞部内で亜硝酸濃度が高まる前に、この空洞部内に新液からなるフッ硝酸溶液を供給することができるので、空洞部内で亜硝酸やエッチング生成物を常に一定濃度以下に抑えることができる。従って、空洞部に面したSi層の増速エッチングを防止することができる。
また、本発明の半導体装置の製造方法のひとつは、前記水洗処理槽が複数用意されており、前記空洞部を形成する工程では、各々の前記水洗処理槽にそれぞれ貯えられた純水に前記基板を順次入れて出すことを特徴とするものである。
また、本発明の半導体装置の製造方法のひとつは、前記新液からなるフッ硝酸溶液には、HFに対してHNO3およびH2Oが、各々、容量比で50倍以上含まれていることを特徴とするものである。
なお、本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、SiGe層を長時間エッチングした場合でもSi層に対するSiGe層のエッチング選択比が劣化しない、ということが実験により確かめられている。
また、本発明の半導体装置の製造方法のひとつは、前記空洞部内に酸化膜を形成する工程と、前記酸化膜の形成後に、前記溝を埋め込むように前記基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記溝内における前記絶縁膜の上面が前記Si層の上面と同じ高さとなるように、前記絶縁膜を平坦化する工程と、を更に含むことを特徴とするものである。このような方法により、基板上にSOI構造を形成することができる。
(1)第1実施形態
図1〜図7は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図であり、図1(A)〜図7(A)は平面図、図1(B)〜図7(B)は図1(A)〜図7(A)をA1−A´1〜A7−A´7線でそれぞれ切断したときの断面図である。また、図4(C)〜図6(C)は図4(A)〜図6(A)をB4−B´4〜B6−B´6線でそれぞれ切断したときの断面図である。
即ち、図8(A)では、そのステップa1で、スピン式ウェットエッチング装置の処理室内にSi基板1を配置する。そして、Si基板1を回転させながら、ウェットエッチング装置のノズルからSi基板1へ新液からなるフッ硝酸溶液を噴きつける。ここで、Si基板1は回転しているので、Si基板1に噴きつけられたフッ硝酸溶液には遠心力がはたらいて基板表面に広がる。そして、溝h2に面したSiGe層11をエッチングして空洞部25の一部を形成する。このステップa1の所要時間は例えば数十秒である。
次に、ステップa3では、Si基板1を回転させながら、ノズルからSi基板1へ新液からなるフッ硝酸溶液を再び噴きつける。ステップa1と同様に、Si基板1に噴きつけられたフッ硝酸溶液は遠心力によって基板表面に広がり、空洞部25内に入りこんでSiGe層11をエッチングする。このステップa3の所要時間は例えば数十秒である。
次に、ステップa4では、Si基板1を回転させながら、ノズルからSi基板1へ純水を噴きつけてSi基板1の表裏面を水洗し、フッ硝酸溶液の残留成分を取り除く。その後、ステップa5では、ウェットエッチング装置の処理室内でSi基板1を高速回転させて、Si基板1から水分を脱離させ、乾燥させる。
なお、図8(A)では、その破線矢印で示すように、ステップa4からステップa1へ戻って、ステップa1〜a4を任意の回数だけ繰り返すようにしても良い。これにより、Si層13の増速エッチングを抑えつつ、SiGe層11のエッチング時間を延ばすことができるので、大面積のSOI層を歩留まり良く形成することができる。
なお、図8(B)においても、その破線矢印で示すように、ステップb4からステップb1へ戻って、ステップb1〜b4を任意の回数だけ繰り返すようにして良い。これにより、Si層13の増速エッチングを抑えつつ、SiGe層11のエッチング時間を延ばすことができるので、大面積のSOI層を歩留まり良く形成することができる。
図9(A)〜(C)は、SiGe層11の選択エッチングの手順(ディップ式)を示す図である。ここでは、ディップ式でのウェットエッチング方法の一例として、(A)〜(C)の3つの方法をそれぞれ説明する。
即ち、図9(A)に示すウェットエッチング装置は、エッチング槽51と、水洗槽52と、乾燥機53とを備えている。エッチング槽51にはフッ硝酸溶液が、水洗槽52には純水がそれぞれ貯められている。また、図示しないが、エッチング槽51には、フッ硝酸溶液を循環させる循環ラインが設けられており、この循環ラインには不純物や異物をろ過するためのフィルタが設けられている。
なお、図9(B)では、その破線矢印で示すように、エッチング槽63から取り出したSi基板1を、エッチング槽61に戻して再びSiGe層11のエッチング処理を行うようにしても良い。また、図9(C)でも、その破線矢印で示すように、エッチング槽76から取り出したSi基板1を、エッチング槽71に戻して再びSiGe層11のエッチング処理を行うようにしても良い。これにより、Si層13の増速エッチングを抑えつつ、SiGe層11のエッチング時間を延ばすことができるので、大面積のSOI層を歩留まり良く形成することができる。
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
Claims (10)
- 基板上にSiGe層を形成する工程と、
前記SiGe層上にSi層を形成する工程と、
前記Si層と前記SiGe層とを部分的にエッチングして、前記SiGe層の側面を露出させる溝を形成する工程と、
前記溝を介して前記SiGe層をエッチングすることによって、前記基板と前記Si層との間に空洞部を形成する工程と、を含み、
前記空洞部を形成する工程では、
前記基板に新液からなるフッ硝酸溶液を供給し前記SiGe層をエッチングすることによって前記空洞部の一部を形成し、続いて、形成途中の前記空洞部内からフッ硝酸溶液を一旦除去し、その後、フッ硝酸溶液が取り除かれた前記空洞部内に新液からなるフッ硝酸溶液を再び供給して前記SiGe層をエッチングする、ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 基板上にSiGe層を形成する工程と、
前記SiGe層上にSi層を形成する工程と、
前記Si層と前記SiGe層とを部分的にエッチングして、前記SiGe層の側面を露出させる溝を形成する工程と、
前記溝を介して前記SiGe層をエッチングすることによって、前記基板と前記Si層との間に空洞部を形成する工程と、を含み、
前記空洞部を形成する工程では、
前記基板を回転させながら、ノズルから前記基板に向けて新液からなるフッ硝酸溶液を間欠的に供給することによって、前記SiGe層をエッチングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記ノズルから前記基板に向けて新液からなるフッ硝酸溶液と純水とを交互に供給することによって、当該フッ硝酸溶液の間欠的供給を行う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。
- 基板上にSiGe層を形成する工程と、
前記SiGe層上にSi層を形成する工程と、
前記Si層と前記SiGe層とを部分的にエッチングして、前記SiGe層の側面を露出させる溝を形成する工程と、
前記溝を介して前記SiGe層をエッチングすることによって、前記基板と前記Si層との間に空洞部を形成する工程と、を含み、
前記空洞部を形成する工程では、
エッチング処理槽に貯えられた新液からなるフッ硝酸溶液に前記基板を繰り返し入れたり出したりすることによって前記SiGe層をエッチングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 純水を貯えた水洗処理槽が用意されており、
前記空洞部を形成する工程では、
前記エッチング処理層に貯えられた新液からなるフッ硝酸溶液に前記基板を入れるエッチング処理と、前記水洗処理槽に貯えられた純水に前記基板を入れる水洗処理と、を交互に繰り返すことを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記エッチング処理槽が複数用意されており、
前記空洞部を形成する工程では、
各々の前記エッチング処理槽にそれぞれ貯えられた新液からなるフッ硝酸溶液に前記基板を順次入れて出すことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記水洗処理槽が複数用意されており、
前記空洞部を形成する工程では、
各々の前記水洗処理槽にそれぞれ貯えられた純水に前記基板を順次入れて出すことを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記新液からなるフッ硝酸溶液には、HFに対してHNO3およびH2Oが、各々、容量比で50倍以上含まれていることを特徴とする請求項1から請求項7の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記新液からなるフッ硝酸溶液には、酢酸が含まれていることを特徴とする請求項1から請求項8の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記空洞部内に酸化膜を形成する工程と、
前記酸化膜の形成後に、前記溝を埋め込むように前記基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記溝内における前記絶縁膜の上面が前記Si層の上面と同じ高さとなるように、前記絶縁膜を平坦化する工程と、を更に含む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。
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