JP2008516443A - 様々な絶縁領域及び/又は局所的な垂直導電領域を有する混合積層構造物を製造する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)その基板の電気絶縁領域232a、232bを垂直に分離する、図2Bに示されるような同一の半導体構造物230に垂直導電(エピタキシャル成長されたバルクな半導体などに対する挙動に類似する)を有する領域233を有する可能性がある。
(2)図1Bに示されるような非常に微細な埋め込み酸化物領域32a、32b、32cを有するSOI30と、より厚い埋め込み酸化物領域34a、34bを有するSOIを局所的に有する可能性がある。
(3)垂直導電領域、微細な埋め込み酸化物を有するSOI領域、及び、より厚い埋め込み酸化物及び可変の厚さを有するSOI領域を局所的に有する可能性がある。
(4)埋め込み酸化物の2倍より大きな厚さを有するSOIを有する可能性がある。
−ウエハの局所酸化を視野に入れてマスク(例えば、窒化物)を形成する第1リソグラフィ段階、
−マスク(図3A)の開口領域を酸化するための第2段階と、もし必要であれば酸化熱処理によって他の領域を酸化する段階、
−化学機械的研磨技術によって表面トポロジーを減少させる第3段階。
この段階は、シリコンウエハの表面に、交互に微細な酸化物を有する領域と厚い酸化物を有する領域を得ようとするか、交互にバージンシリコンとシリコン酸化物を得ようとするかによる、形成される構造物に依存して停止される。
−機械的薄膜化、例えば粉砕タイプの機械的薄膜化、
−化学機械的研磨(繰り返しになるが、この段階はその表面を研磨するが、例えば20または30nmより大きな厚さの薄膜化ではない)、
−イオン及び/又は化学エッチングによる薄膜化、
−薄膜化されるウエハ内に埋め込まれた脆化領域の結合前における介入(多孔質領域のような、または、これらの基板の一方に、例えば水素イオンまたは水素−ヘリウム混合物であるガス種を注入することによって)、及び、この脆化領域のレベルでの破砕。
または、これらの技術の少なくとも2つのあらゆる組み合わせによって達成される。
(i)レベル39から第1の中間レベル391(図12A)までその表面を戻すために、例えばこの絶縁体36をエッチングすることによって除去する段階、
(ii)例えばエッチングによってこの層311と絶縁体の残っている高さhを除去する段階、
(iii)このマスクを除去する段階。
(i)レベル39から中間レベル392(図12B)までその表面を戻すために、例えばこの絶縁体をエッチングすることによって除去する段階、
(ii)この絶縁体の表面をレベル392からレベル35まで戻すために、レベル392とレベル35の間に位置するこの絶縁体残留物を例えばエッチングによって除去しながら、このマスク31を排除または除去する段階。
(i)レベル39から第1中間レベル393までその表面を戻すために、例えばこの絶縁体をエッチングすることによって除去し、それによって、残留厚さ(この絶縁体の初期の過厚さと比較して小さい)を残す段階、
(ii)それによって絶縁体の残留層を減少させる、レベル393から第2中間レベル394までその絶縁体の表面を戻す、例えばエッチングによるこの層311を除去する段階、
(iii)この第2中間レベル394とレベル35の間に位置するこの絶縁体残留物を例えばエッチングすることによって除去しながら、このマスク31の除去または排除する段階。
この第1実験例において、この窒化物膜32は、プラズマ化学気相堆積(PECVD)技術または低圧化学気相堆積(LPCVD)技術によって堆積される。この薄膜は、80ナノメートルの厚さを有する(図6A)。このパターン34は、反応性イオンエッチング(RIE)タイプの方法を用いてこの窒化物及びシリコンにエッチングされ、このシリコン内に50ナノメートルの深さを有する(図6C)。
この第2実験例は、第1実験例の代替案である。
この第3実験例において、第1シリコンウエハ30は、20nmの厚さを有する酸化物膜33を形成するために、乾燥した酸素雰囲気下で900℃で熱酸化される(図8A)。窒化物膜32は、80nmの厚さを有してPECVDによって後者の上に堆積される。このパターン34は、RIE(反応性イオンエッチング)タイプの方法を用いてシリコン内にエッチングされ、シリコン内に50nmの深さを有する(図8C)。
この第4実験例は、第3実験例の代替案である。
第4実験例の代替案である第5実験例において、この第2ウエハは、洗浄され、構造化された第1ウエハに結合される前に、例えば70keVのエネルギーで5×1016at/cm3の投与量で水素イオンが注入される。
この第6実験例は、第3、第4または第5実験例の代替案である。20ナノメートルの酸化物膜33が第1ウエハ上に初期的に形成される(図8A)。80ナノメートルの厚さの窒化物膜32がこの酸化物上にPECVDで形成される。
第1または第2実験例の代替案である第7実験例において、80ナノメートルの厚さの窒化物膜が第1シリコンウエハ上にPECVDによって形成される(図6A)。パターン34は、シリコン内に50ナノメートルの深さを有してこの第1ウエハにエッチングされる。蒸気雰囲気下の熱酸化処理によれば、このエッチングされたパターンに120ナノメートルの厚い酸化物36を形成することができる(図6D)。
50ナノメートルの厚さの窒化物膜31が堆積されるシリコンウエハ30から開始する(図17A)。
約120nmの厚さを有する窒化物膜は、例えばLPCVDによってシリコンウエハの上に堆積される。
31 マスク
32 窒化膜
34 トレンチ
35 下部表面
36 絶縁材料
50 基板
60 基板
62 酸化膜
Claims (57)
- マスクの除去前または除去中に、前記マスク(31)を介して前記マスクの下部表面(35、41)のレベルまで半導体材料からなる第1基板(30)内に絶縁材料(36)からなる少なくとも1つの第1領域を制御して形成することを含む、半導体構造物の製造方法。
- 前記絶縁材料の形成は、前記マスクの下部表面のレベル(35)まで前記絶縁材料を制御して成長し、それに続いて前記マスクを除去する段階を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記絶縁体の形成は、
(a1)前記マスクの下部表面(35)のレベルの上まで絶縁材料を制御して成長する副段階と、
(a2)前記マスクの下部表面のレベル(35)まで前記絶縁材料を戻すために前記絶縁材料を選択的に薄膜化する副段階と、
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記絶縁体の形成は、
(a1)前記マスクの下部表面(35)のレベルの上まで絶縁材料を制御して成長する副段階と、
(a2)前記マスクの下部表面(35)よりも高いレベル(391、394、394)まで前記絶縁材料を戻すために前記絶縁材料を選択的に薄膜化する副段階であって、それによってこの表面上に残余の絶縁体層を保持する副段階と、
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記残余の層は、前記マスクの除去中に少なくとも部分的に除去される、請求項4に記載の方法。
- 前記残余の層は、前記副段階(a1)において、前記マスク(31)上に形成される表面層(311)の除去中に少なくとも部分的に除去される、請求項4または5に記載の方法。
- 前記段階(a2)は、化学エッチングによって実行される、請求項3から6の何れか一項に記載の方法。
- 前記副段階(a1)は、前記マスク(31)の上部表面(701)上に絶縁材料(700、703、704、705)を制御して成長する段階である、請求項3から7の何れか一項に記載の方法。
- 前記マスク(31)のベースにある前記絶縁材料の少なくとも一部の除去は、少なくとも1つの重畳領域(700)を残す、請求項8に記載の方法。
- 前記マスク(31)のベースにある前記絶縁材料の少なくとも一部の除去は、均一であり、前記マスクの少なくとも一部は、この除去中(図18E)に停止領域として使用される、請求項8に記載の方法。
- 前記副段階(a1)は、前記マスク(31)の上部表面(701)上に重畳領域(700)を成長するための副段階を含む、請求項8に記載の方法。
- 前記重畳領域(700)の除去をさらに含む、請求項9または11に記載の方法。
- 前記基板は、前記表面に絶縁層(33、702)をさらに含む、請求項1から12の何れか一項に記載の方法。
- 半導体領域と絶縁領域との交互の領域を形成するために前記絶縁体層を抑制する段階をさらに含む、請求項13に記載の方法。
- 前記絶縁体層(33)は、1nmから0.5μmの厚さを有する、請求項13または14に記載の方法。
- 前記基板は、前記表面に導電層(310)をさらに含む、請求項1から15の何れか一項に記載の方法。
- 前記導電層は、シリサイド、金属またはドーピングされたシリコンである、請求項16に記載の方法。
- 前記導電層は、保護層(410)で覆われる、請求項16または17に記載の方法。
- 前記保護層(410)は、前記マスク(31)の除去後に除去されない、請求項19に記載の方法。
- 前記マスク(31)を介して半導体材料からなる前記第1基板(30)をエッチングし、前記半導体材料、及び、場合によっては前記絶縁体表面層(33)、または、場合によっては前記導電層(310)及びその保護層(410)に、少なくとも1つのエッチングされた領域(34)を形成することを含み、
前記絶縁材料は、少なくとも前記エッチングされた領域に形成される、請求項1から19の何れか一項に記載の方法。 - 前記エッチングされた領域(34)は、前記第1半導体材料に1nmから10μmの深さを有する、請求項20に記載の方法。
- 前記マスクの除去は、前記絶縁材料に対して相対的で選択的に実行される、請求項1から21に記載の方法。
- 前記基板(30)の少なくとも1つの第2領域、または、絶縁層(33)、導電層(310)または前記基板の少なくとも1つの第2領域を覆う導電層(310)の保護層(410)を覆うマスク(31)の下部表面のレベル(35)より上まで、半導体基板(30)の第1領域に前記マスクを介して絶縁体(36)を形成し又は制御して成長し、
前記マスクの下部表面によって画定される前記レベル(35)まで前記絶縁体の他の表面(39)を戻すために、前記マスクに対して相対的で選択的に前記絶縁体をエッチングし、及び、前記絶縁体に対して相対的で選択的に前記マスクをエッチングする、半導体部品の製造方法。 - 前記絶縁体をエッチングする段階は、前記マスク(31)の下部表面によって画定された前記レベル(35)の上に残余の絶縁体を残す、請求項23に記載の方法。
- 前記残余の層は、前記マスクを覆う表面層(311)のエッチング中に少なくとも部分的に除去され、及び/又は、前記マスクのエッチング中に少なくとも部分的に除去される、請求項24に記載の方法。
- 前記基板の第1領域のエッチング(34)を含む、請求項23から25の何れか一項に記載の方法。
- 前記エッチングされた領域(34)は、前記基板に1nmから10μmの深さを有する、請求項26に記載の方法。
- 前記半導体材料は、シリコンまたはSi1−xGex(0≦x≦1)である、請求項1から27の何れか一項に記載の方法。
- 前記絶縁材料は、SiO2、Al2O3、AlN、SiON、Si3N4、ダイヤモンド、HfO2、または、高誘電率を有する誘電材料である、請求項1から28の何れか一項に記載の方法。
- 前記マスクは、Si3N4、Al2O3またはAlNである、請求項1から29の何れか一項に記載の方法。
- 第2基板(50、60)を用いた組立段階をさらに含む、請求項1から30の何れか一項に記載の方法。
- 前記組立は、分子付着によって行われる、請求項31に記載の方法。
- 前記第2基板は、第2半導体材料である、請求項31または32に記載の方法。
- 前記第2基板は、前記第2半導体材料上に絶縁体層(62)をさらに含む、請求項33に記載の方法。
- 前記第1基板は、第1導電型の少なくとも1つの領域を有し、前記第2基板は、それと反対の導電型の少なくとも1つの領域を有する、請求項33または34に記載の方法。
- 前記第1基板及び/又は第2基板を薄膜化する段階をさらに含む、請求項31から35の何れか一項に記載の方法。
- 前記基板の一方または両方を薄膜化する段階は、脆化層または脆化領域を形成することによって実行される、請求項36に記載の方法。
- 前記脆化層または前記脆化領域は、多孔質のシリコン層によって形成される、請求項37に記載の方法。
- 前記脆化層または前記脆化領域の形成は、前記第1基板または前記第2基板にイオンを注入することによって行われる、請求項38に記載の方法。
- 前記注入されるイオンは、水素イオン、または、水素イオンとヘリウムイオンの混合物である、請求項39に記載の方法。
- 前記薄膜化段階は、研磨またはエッチングによって行われる、請求項40に記載の方法。
- 前記第1基板及び/又は第2基板は、前記表面に少なくとも1つの第1導電領域と第2導電領域を含む、請求項31から41の何れか一項に記載の方法。
- 前記第2基板は、少なくとも1つの表面回路または部品部分を含む、請求項33から42の何れか一項に記載の方法。
- 前記第1基板の材料は、異なるドーピングを有する領域を含む、請求項1から43の何れか一項に記載の方法。
- 前記マスクを介した前記絶縁体の形成は、少なくとも部分的に前記半導体基板の熱酸化を含む、請求項1から44の何れか一項に記載の方法。
- 絶縁体または酸化物の堆積をさらに含む、請求項45に記載の方法。
- (a)半導体基板に第1絶縁領域を形成し、
(b)次いで、前記同一基板に少なくとも1つの第2絶縁領域を形成することを含み、
前記段階(a)及び(b)は、請求項1から45の何れか一項に記載の方法によって行われる、半導体構造物の製造方法。 - 前記段階(a)及び(b)は、異なるマスクを用いて行われる、請求項47に記載の方法。
- 少なくとも2つの前記形成された絶縁領域は、前記基板内に異なる深さ及び/又は幅を有し、及び/又は、異なる絶縁材料を有して形成される、請求項47または48に記載の方法。
- 絶縁膜(100)は、前記2つの基板の少なくとも一方に形成される、請求項1から49の何れか一項に記載の方法。
- 半導体基板(30)を含む半導体装置であって、前記基板に少なくとも1つの絶縁領域(36)を有し、前記絶縁領域の表面は、±5nm未満の精度で前記半導体材料の表面と同一平面である半導体装置。
- 半導体基板(30)を含む半導体装置であって、前記基板に少なくとも1つの絶縁領域(36)を有し、前記絶縁領域の外側で前記基板上に導電層(310−1、310−2)を有し、前記導電層は、場合によっては保護層(410)で覆われ、前記絶縁領域の表面は、前記導電層(310)の表面と同一平面であり、場合によっては前記保護層(410)の表面と同一平面である半導体装置。
- 前記導電層は、シリサイド、金属またはドーピングされたシリコンである、請求項52に記載の半導体装置。
- 前記絶縁領域の表面は、±5nm未満の精度で、前記導電層(310)の表面と同一平面であり、または、場合によって前記保護層(410)の表面と同一平面である、請求項52または53に記載の半導体装置。
- 前記絶縁領域、及び、前記基板、前記導電層(310−1、310−2)または前記導電層を覆う保護層(410)を覆う絶縁材料の層をさらに含む、請求項52から54の何れか一項に記載の半導体装置。
- 前記半導体材料は、シリコンまたはSi1−xGex(0≦x≦1)である、請求項51から55の何れか一項に記載の半導体装置。
- 前記絶縁領域の絶縁材料は、SiO2、Al2O3、AlN、SiON、Si3N4、ダイヤモンド、HfO2、または、高誘電率を有する誘電材料である、請求項51から56の何れか一項に記載の半導体装置。
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