JP2009513009A - 基板に貼り合わされたゲルマニウム層の処理 - Google Patents
基板に貼り合わされたゲルマニウム層の処理 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009513009A JP2009513009A JP2008536082A JP2008536082A JP2009513009A JP 2009513009 A JP2009513009 A JP 2009513009A JP 2008536082 A JP2008536082 A JP 2008536082A JP 2008536082 A JP2008536082 A JP 2008536082A JP 2009513009 A JP2009513009 A JP 2009513009A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- substrate
- interface
- processing method
- processing
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 111
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 title claims description 27
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 84
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 23
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 21
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 20
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 13
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 9
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 7
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 5
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 4
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 claims description 3
- 230000005527 interface trap Effects 0.000 claims description 3
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000003949 trap density measurement Methods 0.000 claims description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 claims description 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 claims 2
- 238000007730 finishing process Methods 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 179
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 9
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 6
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 4
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 4
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003811 SiGeC Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 description 2
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium oxide Inorganic materials O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 2
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N oxogermanium Chemical compound [Ge]=O PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000678 plasma activation Methods 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- YTRCVQWXYYPLAA-UHFFFAOYSA-N [GeH3+]=O Chemical compound [GeH3+]=O YTRCVQWXYYPLAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 229910002059 quaternary alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229910002058 ternary alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
- H01L21/7624—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
- H01L21/76251—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques
- H01L21/76254—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques with separation/delamination along an ion implanted layer, e.g. Smart-cut, Unibond
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
本発明は、基板上に薄膜のGe層を有する構造体の処理方法であって、該層は該基板に予め貼り合わされており、該方法は、該層及び/又は該Ge層の下地層との界面の電気特性を向上させる処理を含み、該処理は、500℃〜600℃の温度で3時間を越えない処理時間で行われる熱処理であることを特徴とする処理方法に関する。
本発明はまた、Ge層を備えた構造体を形成する方法であって、該方法は、少なくともその上部に薄膜のGe層を含むドナー基板と受取基板との貼り合わせを行う工程を包含し、(a)該Ge層が貼合界面の近傍に配置されるように、該ドナー基板を該受取基板に貼り合わせる工程と、(b)該ドナー基板の該Ge層を含まない部分を除去する工程と、(c)上記処理方法にしたがって、該受取基板及び該Ge層を含む構造体を処理する工程とを包含していることを特徴とする方法に関する。
【選択図】図1
本発明はまた、Ge層を備えた構造体を形成する方法であって、該方法は、少なくともその上部に薄膜のGe層を含むドナー基板と受取基板との貼り合わせを行う工程を包含し、(a)該Ge層が貼合界面の近傍に配置されるように、該ドナー基板を該受取基板に貼り合わせる工程と、(b)該ドナー基板の該Ge層を含まない部分を除去する工程と、(c)上記処理方法にしたがって、該受取基板及び該Ge層を含む構造体を処理する工程とを包含していることを特徴とする方法に関する。
【選択図】図1
Description
本発明は、マイクロエレクトロニクス分野におけるアプリケーション(例えばMOS製造)及び/又はオプトエレクトロニクス分野におけるアプリケーション(例えば光検出器)及び/又は光起電アプリケーション(例えば太陽電池)への使用を目的としたゲルマニウム・オン・インシュレータ構造(「GeOI」構造とも呼ぶ)等の、ゲルマニウムの層を基板上に備えた構造体の製造及び処理に関する。
ゲルマニウムは、他の材料と比べて、当該材料内での電荷の移動度が高い(理論上のホール移動度が1900cm2V―1s―1、電子移動度が3900cm2V―1s―1)という特性のために、シリコンよりも有益な電気特性を有する。
さらなるアプリケーションに応じて、例えば後の工程でその上部にトランジスタ又は集積型検出器を形成するために、該層の表面全体に亘って、良好な結晶性、電気特性及び形態特性を有するGe層を製造可能であるのが望ましい。
US6,833,195及びUS2005/0042842は、それぞれ、第1の基板上におけるGe層のエピタキシ成長工程と、エピタキシ成長されたGe層上にSiO2膜を形成する工程と、Ge層の下にイオンを注入してその上に脆弱領域を形成する工程と、第2の基板に貼り合わせる工程と、その後、脆弱領域上のGe層を除去すること(この除去技術は「スマートカット(SmartCut(登録商標))」という名前で公知である)により最終的にGeOI構造を得る工程とを包含した、GeOI構造の製造方法を開示している。
また上記文献の方法は、除去工程の前に100〜150℃で1〜60時間の熱処理を行うことにより結合を強化する(つまり貼合層を高密度化する)ことと、最終のGe表面仕上げ工程で、研磨、ウェットケミカル処理又はエッチングを用いて不均質性及び表面の粗さを改善することとを開示している。
ゲルマニウムが直面する第1の一般的な問題は、酸素との反応性が高く、その結果酸化ゲルマニウム層が形成され、この酸化ゲルマニウム層がGe層の電気特性に悪影響を及ぼすことである。
このような酸化は、特にGe/SiO2界面において発生し得る。
EP04292742(出願番号)によると、SiO2層を形成する前に、どのようにGeOxNyパシベーション層を形成するかが公知であり、パシベーション層形成後に界面層を形成し得、Ge層の酸化を防止してSiO2との界面品質を改善することが可能になることが開示されている。
さらに、堆積された酸化物を含む多層構造において、SiO2高密度化工程が頻繁に要求される。TEOS型酸化物の場合、この酸化物高密度化工程は、通常、転移されたSi層について約900℃で行われ、特に転移されたGe層については部分的に実施される(或いは、産業上の製造用件に適合しないことがある)。
しかし、US2005/0148122において、600℃で1時間の高密度化を行うことが提案されている。
さまざまな技術によって誘電体の堆積前にGe表面を前処理することも公知である。例えば、誘電体層を形成する直前に薄いシリコンの層を堆積することが可能である(例えば、この目的の為に用いる技術についての詳細は、本明細書にて参照して援用する次の文献を参照のこと:Baiらの“Si interlayer passivation on germanium MOS capacitors with high−k dielectric and metal gate”Elec. Dev; 26(6) 378−380 (2005);及びJaegerらの“Optimization of a thin epitaxial Si layer as Ge passivation layer to demonstrate deep sub−micron n− and p−FETs on Ge−On−Insulator substrates”Micro.Engin;80 26−29(2005)。
転移されたGe層を備えたヘテロ構造が直面する、例えばSmartCutが原因で生じる第2の問題は、酸化ゲルマニウムは非常に速く揮発するようになり(その酸化された形態は不安定である)、その融点が比較的低い(937℃)ので、限定された温度で転移を行う必要があるということである。したがって、用いる温度は急速に限定される。
さらに、ゲルマニウムの場合、SmartCutのイオン注入前に傷つける厚さは、シリコンの場合と比べてかなり大きい。このことが理由で、結晶再形成(残留注入欠陥の修復)を可能にする熱処理を行うことが望ましい。
したがって、SmartCutによって転移された良好な品質のGe薄膜を得るために、ゲルマニウムに適した特定の温度範囲で正確に上記熱処理を実施することが必須であると言うことができる。
本発明の1つの目的は、良好な結晶性及び形態品質を有する優れたGe層及びベース基板界面を有する構造を得ることである。
本発明の別の目的は、Ge層の電気特性を向上することである。
本発明の別の目的は、Ge/絶縁体界面におけるGeOI基板の電気品質を最適化することである。
特に、Ge層が初めにドナー基板から剥離される場合、1つの目的は、マイクロエレクトロニクスのアプリケーション(例えばMOS製造)、オプトエレクトロニクスのアプリケーション及び/又は光起電のアプリケーション等のために、Ge層について高品質な電気特性、形態特性及び/又は結晶特性を確保することである。
上記目的を達成するために、第1の局面によると、本発明は、基板上に該基板に予め貼り合わされた薄膜のGe層を有する構造体の処理方法を提案する。該方法は、該層及び/又は該Ge層の下地層との界面の電気特性を向上させる処理を含み、該処理は、500℃〜600℃の温度で3時間を越えない処理時間で行われる熱処理であり、より具体的には525℃〜575℃の温度で、より具体的には525℃〜550℃の温度で、より具体的には約550℃の温度で行われる熱処理であることを特徴とする処理方法である。熱処理はまた、より具体的には、約1時間継続され且つ/又は不活性雰囲気中で実施され得る。転移される薄膜層は、約1.5マイクロメートル未満の厚さ、好適には約50〜約200ナノメートルの厚さを有し得、且つ/又は、上記基板はシリコンで形成され得る。
ある実施形態において、上記Ge層は、上記構造体の上部層であり、該上部層は、直接的に又は貼合層のみを用いて貼り合わされている。
好適には、上記構造体は、GeOI構造体である。つまり、上記薄膜層と上記基板との間に電気絶縁材料の層をさらに備えている。該絶縁体層は、少なくとも実質的に酸化物、窒化物又は酸窒化物、若しくは異なる種類の層を並置した構造体で構成されている。
実際、特にそのようなGeOI構造体において、本発明者らは、本発明による熱処理の使用により、Ge層の欠陥を実質的に修復するだけでなく、具体的には許容可能な「界面トラップ密度(Dit)」値を達成することにより、上記層及び/又はGe/絶縁体界面の電気品質を向上させることができる。したがって、基礎的な熱処理を行うだけで、EP04292742(出願番号)に記載されたように系の中にパシベーション層及び/又は界面層を設ける必要なく、Ge層の電気品質及び/又は光学品質を向上させ得る。
しかし、いずれの場合にも、必要に応じて、上記構造体において、薄膜層及び/又は該薄膜層と上記構造体の残りの部分との間にGeとの界面における電気特性及び/又は光学特性を向上することができるような材料で構成された界面層に隣接するように、パシベーション層を適宜設けることができる。
第2の局面によると、本発明は、Ge層を備えた構造体を形成する方法であって、上記方法は、少なくともその上部に薄膜のGe層を含むドナー基板と受取基板との貼り合わせを行う工程を包含し、
(a)上記Ge層が貼合界面の近傍に配置されるように、上記ドナー基板を上記受取基板に貼り合わせる工程と、
(b)上記ドナー基板の上記Ge層を含まない部分を除去する工程と、
(c)上記処理方法にしたがって、上記受取基板及び上記Ge層を含む構造体を処理する工程とを包含していることを特徴とする方法を提案する。
(a)上記Ge層が貼合界面の近傍に配置されるように、上記ドナー基板を上記受取基板に貼り合わせる工程と、
(b)上記ドナー基板の上記Ge層を含まない部分を除去する工程と、
(c)上記処理方法にしたがって、上記受取基板及び上記Ge層を含む構造体を処理する工程とを包含していることを特徴とする方法を提案する。
上記ドナー基板は、バルクGe基板又は上記表面上にエピタキシ成長されたGe層を備えた複合構造体であり得る。
上記受取基板は、任意の種類の材料(例えば、バルクSi、SiC、SiGe、SiGeC、Ge、GeC、石英、ガラス、III−V族又はII−VI族の合金材料などであり得る)で構成されている。
この構造体形成方法のその他の特徴は以下の通りである。
上記方法は、工程(a)の前に、上記Ge層上にパシベーション層を形成する工程をさらに包含しており、該パシベーション層はGeOxNyで構成され、さまざまな選択肢がある中で、次に挙げる技術のいずれかを用いて形成される:
・Ge表面を酸化させ、その後上記Ge酸化物を窒化する;
・熱処理;
・前駆物質としてNH3、N2、O2、又はN2+O2の混合物を用いてプラズマ処理を行う。
・Ge表面を酸化させ、その後上記Ge酸化物を窒化する;
・熱処理;
・前駆物質としてNH3、N2、O2、又はN2+O2の混合物を用いてプラズマ処理を行う。
上記方法は、工程(a)の前に、エピタキシ成長されたSi、高誘電率(「high−k」)材料、HfO2、AlN等の、Geとの界面における電気特性及び/又は光学特性を向上させることを目的とした材料を用いて、上記Ge層上に(或いは可能であればパシベーション層上に)界面層を形成する工程をさらに包含する。
上記方法は、工程(a)の前に、上記ドナー基板上及び/又は上記受取基板上に、少なくとも実質的にSiO2、HfO2、SrTiO3、Ta2O5、TiO2、ZrO2、Al2O3又はY2O3等の酸化物、若しくは、例えばAl、Ge又はSiなどの窒化物又は酸窒化物などの材料で構成される電気絶縁体の層を形成する工程をさらに包含している。
上記絶縁層がSiO2で形成される場合、以下の技術、すなわち、例えばシラン又はTEOSを用いたPECVD、上記Ge層上及び/又は上記受取基板のSi表面上に予め形成されたSi層の熱酸化のうち1つを用いて形成される。
上記絶縁層の形成は約500℃以下の温度で行われ、必要に応じて、600℃未満の熱処理によって上記絶縁層を高密度化する工程が行われる。
上記発明の工程(b)は、研磨、研削、エッチングのうちいずれかを単独で又は組み合わせて用いて実施される。
別の実施形態として、上記方法は、
工程(a)の前に、上記ドナー基板に原子種を注入して、上記Ge層の厚さと同様の深さに脆弱領域を形成する原子種注入工程をさらに包含し、
工程(b)は、エネルギを供給して上記脆弱領域に存在する脆弱な結合部を破壊する、エネルギ供給工程を含む。
工程(a)の前に、上記ドナー基板に原子種を注入して、上記Ge層の厚さと同様の深さに脆弱領域を形成する原子種注入工程をさらに包含し、
工程(b)は、エネルギを供給して上記脆弱領域に存在する脆弱な結合部を破壊する、エネルギ供給工程を含む。
上記方法は、工程(b)の後に、厚さの均一性及び表面の粗さが改善されるように、上記Ge層の仕上げ工程をさらに包含しており、表面の粗さについては、約1〜約5オングストロームRMSとなるように行われ得る。
第3の局面によると、本発明は、Ge/SiO2界面トラップの密度(「Dit値」)が5e13eV−1・cm−2以下、又は1e13eV−1・cm−2以下、又は約7e12eV−1・cm−2であるSiO2貼合層を介して基板に貼り合わされたGe層を備えたGeOI(Ge-on-insulator)構造体を提案する。該構造体は、必要に応じて、上記Ge層と上記SiO2層との間にパシベーション層及び/又は界面層をさらに備えていてもよい。
その他の特徴、目的及び利点については、添付の図面を参照しつつ以下に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されない。
絶縁体上にゲルマニウムの薄い層を形成する方法は、以下に具体的に説明する各種工程を包含している。
図1を参照すると、ドナー基板10は、バルク型Ge基板であり得、したがってゲルマニウム層15はバルク材料に含まれる。
第1の変形例によると、ドナー基板10は、エピタキシ成長されたGe層15で覆われたシリコン基板である。
第2の変形例によると、ドナー基板10は、エピタキシ成長されたGe層15で覆われた複合構造体である。
後者の場合、ドナー基板10は、例えば、基板からGe層に向かって徐々にGe濃度が上昇する、連続する複数のSiGe層を備えたバッファ構造体がエピタキシにより形成された、バルク単結晶シリコン基板を有する構造体であり得る。
ドナー基板10は、また、例えばSi/Ge/Si/Geのような繰り返し構造を有してもよい。
図1bを参照すると、受取基板20が示されており、この基板は、その後ドナー基板10に貼り合わされるものである。基板20は、任意の材料(例えば、バルクSi、酸化シリコン、SiC、SiGe、SiGeC、Ge、GeC、石英、ガラス、III−V族又はII−VI族の合金材料などであり得る)で構成されている。
図1cを参照すると、ドナー基板10及び/又は受取基板20上に、電気絶縁材料30の層が堆積されている。
絶縁層30を形成する前に、ゲルマニウムの特定的な調製が適用され得る。
したがって、表面は、例えばHF及び/又はオゾン溶液によって洗浄されてもよく、さらにその後ブラッシングされてもよい。
適宜、絶縁層30を堆積する前に、層15のパシベーションを行って、ゲルマニウムと層15が接触することになる絶縁体との界面の品質を向上させてもよい。このパシベーションは、その後に堆積される任意の材料に対する「接着層」機能を有し得る。例えば、このパシベーションは、Geが大気中で安定し且つ界面品質が向上するように、層15の表面上に薄いGeOxNy層を形成することであり得る。この層は、例えば、以下に説明するさまざまな技術を単独で又は組み合わせて用いて形成される。
・Geの表面を酸化し、その後酸化Geを窒化する。或いは、この酸化と窒化を逆の順序で行う。
・NH3又はN2などの窒素前駆物質並びに水又は二酸素などの酸素前駆物質を用いて熱処理を行う。この熱処理は、関係する厚さの関数である幾分長い処理であるが、RTO(高速熱酸化)又はRTN(高速熱窒化)処理でもあり得る。
・前駆物質NH3、N2、O2又はN2+O2の混合体を用いたプラズマ処理。
さらに、必要に応じて、別のタイプのいわゆる「界面」層が、絶縁層30の前に、ゲルマニウム層15上に直接又はパシベーション層を介して堆積され得る。
該界面層の性質及び構成は、Ge/絶縁体界面の品質を、目的とする最終製品に応じて、電気的観点、光学的観点、機械的観点又はその他の観点から見て向上できるように選択される。該層は、薄い層であっても厚い層であってもどちらでもよく、例えばエピタキシ成長されたシリコンから構成されるか、若しくは、高誘電率層(「high−k」層)、HfO2層又はAlN層であり得る。
したがって、該層の厚さは、典型的には数オングストローム〜数百オングストロームであり得る。
この層は、イオン注入工程の前後いずれに行われてもよい(図1d参照)。
層15の表面の前処理は、また、パシベーション層に使用される材料及び界面層に使用される材料を組み合わせた組成を有する層を形成することであり得る。
絶縁層30は、ドナー基板10及び/又は受取基板20上に形成される。
絶縁層30が受取基板20上に形成される場合、原則として、温度に制限はない。このことは特に、該基板がシリコン又は高温に対する耐性がより高い別の材料によって形成される場合にあてはまる。このようにして、例えば、受取基板20の少なくとも上部がシリコンで形成されている場合、熱酸化物からなる絶縁層が典型的には1000℃を越える温度で形成され得る。
一方、該絶縁層30がドナー基板10上に形成される場合、上述のGeの物理特性のために低温(約600℃以下又は約500℃以下)で形成されるという利点がある。
例えば、SiH4及びTEOS(テトラエチルオルソシリケート)を用いて酸化シリコン層を例えば蒸着により堆積させることができ、またさまざまな種類の層、つまりSiO2、HfO2、SrTiO3、Ta2O5、TiO2、ZrO2、Al2O3、Y2O3を形成することができる。
絶縁層30は、また、Al、Ge、Si又は他の元素の窒化物又は酸窒化物の層であってもよい。
これらの層は、例えばLPCVD(低圧化学蒸着法)又はPECVD(プラズマ増速化学蒸着法)によってゲルマニウム上に堆積され得る。
このように堆積された絶縁層30は、好適には、その後、高密度化処理されて、固定することが可能になる。
高密度化温度は、限定的な臨界温度である。実際、本方法における以降の全ての工程は、構造が変化するのを防ぐため、この高密度化温度を実質的に超えてはならない。仮に高密度化温度よりも高い温度の工程を行うと、さらなる応力が層内に生じるか又は層がさらに高密度化される。或いは、適用可能な場合、該層の脱気が起こる。したがって、本方法の残りの工程においては、上記高密度化温度を考慮する必要がある。
例えば、ゲルマニウム上に堆積されたTEOS層について、堆積温度は300℃〜400℃である。TEOS堆積に続いて行われる高密度化は、構造体を不活性ガス(Ar、N2)中で最大約600℃に加熱することによって行われる。
高密度化温度は、下地であるGeの不安定な性質により制限される。このようにして、この温度は約600℃に制限される。
絶縁層の堆積前、受取基板との貼合前、又はイオン注入工程後に、Ge界面修復熱処理を行ってもよい。この処理により、該層自体の品質を向上することが可能であり、特に界面層と絶縁層との界面の品質を向上することが可能である。
界面層のクリーニング及びパシベーション及び/又は形成は、本方法のこの段階で計画され得る。
図1dを参照すると、ドナー基板10の1つの面を介して原子種注入を行って、ゲルマニウム層15内又はゲルマニウム層15の下に、好適にはゲルマニウム層内に脆弱領域12を形成する。注入される種として、通常、水素又はヘリウムのように軽量なものが選択される。少なくとも2つの異なる種を注入することによる、同時注入を行ってもよい。
例えば、基本的な水素注入の場合、適用されるドース量は、4e16at/cm2〜7e16at/cm2であり得る。SmartCut法によると、エネルギは、転移されるゲルマニウムの厚さ(約1000オングストローム〜1.5μm)の関数であり、40keV〜250keVであり得る。
同時注入の場合、エピタキシ成長されたゲルマニウム層のためのものか又はバルク材料内に存在するかどうかに関わらず、例えば水素又はヘリウムを用いることができる。使用するドース量は、水素の場合7e16at/cm2〜2e16at/cm2であり、ヘリウムの場合3e16at/cm2〜0.5e16at/cm2であり得る。イオンエネルギは、水素の場合40keV〜250keV、好適には70keV〜90keVであり、ヘリウムの場合60keV〜250keV、好適には120keV〜140keVであり得る。
層15が絶縁層30及び薄い絶縁層30のいずれにも覆われていない場合、層15の保護層(図1dには図示せず)を形成するのが好適である。この保護層は、その直下の層に対して、選択的な様態で、容易に除去可能なように構成されている。例えば、HfO2絶縁層上にSiO2保護層を用いて同様の構成を形成することも可能である。該保護層は、その後、イオン注入の後に除去され得る。
図1eを参照すると、ドナー基板10が絶縁層30を介して受取基板20に貼り合わされる。絶縁層30は、貼合層としても機能し得る。このことは特に、SiO2で形成された絶縁層30を用いた場合にあてはまる。
絶縁層30及び/又は界面層を設けるか設けないかに応じて、適用可能なさまざまなタイプのクリーニングを用い得る。例として以下に挙げるタイプのクリーニングは、通常、液相にて実施されるものであり、適宜ブラッシングを行ったり行わなかったり、O3を用いたり用いなかったりして実施される。
1.ゲルマニウム(又はドナー基板)のクリーニング;HF及び/又はHF/O3及び/又はプラズマ及び/又はUVオゾン;
2.絶縁体(又は受取基板及び/又はドナー基板)のクリーニング:CMP及び/又はプラズマ及び/又はRCA、水、NH4OH;
3.シリコン(又は受取基板)のクリーニング:RCA、水、アンモニア。
2.絶縁体(又は受取基板及び/又はドナー基板)のクリーニング:CMP及び/又はプラズマ及び/又はRCA、水、NH4OH;
3.シリコン(又は受取基板)のクリーニング:RCA、水、アンモニア。
絶縁層30又は基板のクリーニングは、ウェットベンチ上で、又は適用可能な化学反応を利用する単ウエハ型のクリーニング装置を用いて、液体化学(liquid chemistry)によって実施し得る。
分子結合のために、ケミカルクリーニング、化学機械平坦化(CMP)、プラズマ活性化、ブラッシング又はこれらを組み合わせたものなど、1種類以上の表面前処理を用いてもよい。プラズマ活性化は、必ずしも高い結合温度を用いなくても充分な結合が可能になる状況に特に適し得る。そのようなプラズマ処理は、クリーニングの前又は後に、受取基板20上で実施され得る。
貼り合わせは、ドナー基板10と受取基板20との間で行われる。以下に説明するさまざまな状況が考えられる:
・ドナー基板10は絶縁層30を有するが、受取基板20が絶縁層を備えていない場合、いわゆる「底部」貼合を行う;
・ドナー基板10及び受取基板20がそれぞれ絶縁層30を備えている場合、いわゆる「中間部」貼合を行う;
・ドナー基板10が絶縁層30を備えておらず、受取基板20が絶縁層30を備えている場合、いわゆる「頂部」貼合を行う;
・ドナー基板10及び受取基板20のいずれもが絶縁層30を備えていない場合、直接貼合を行う。
・ドナー基板10は絶縁層30を有するが、受取基板20が絶縁層を備えていない場合、いわゆる「底部」貼合を行う;
・ドナー基板10及び受取基板20がそれぞれ絶縁層30を備えている場合、いわゆる「中間部」貼合を行う;
・ドナー基板10が絶縁層30を備えておらず、受取基板20が絶縁層30を備えている場合、いわゆる「頂部」貼合を行う;
・ドナー基板10及び受取基板20のいずれもが絶縁層30を備えていない場合、直接貼合を行う。
貼り合わせは、周囲温度にて行われ得る。この場合の貼合時間は、典型的には3〜数秒であり得る。
必要に応じて、剥離温度すなわち300℃よりも低い温度(従来の水素注入の場合)で、貼合界面が強化され得る。
図1gを参照すると、充分なエネルギを与えて脆弱領域12上の脆弱な結合部を破壊することにより、層15がドナー基板10から剥離される。
剥離温度範囲は、使用するイオン注入条件(ドース量、エネルギ、注入するイオンの種類など)と密接に関係している。
転移は、熱処理(層15が初めにエピタキシ成長された層である場合に適している)又は機械的開口(mechanical opening)と組み合わされた熱処理(層15が初めにバルクドナー基板10内に含まれている層である場合に適している)によって実施され得る。
例えば、剥離のために用いる温度は、15分〜3時間の間に、より具体的には30分〜1時間の間に、5〜10℃/分の傾斜で、250℃から380℃へと変化し得る。
温度及び条件(傾斜、雰囲気)は、産業用途に適した剥離時間が得られるように、イオン注入条件及び材料の性質に応じて適合され得る。
剥離後、損傷をうけた領域16が層15の頂部の上に残る。
この損傷をうけた領域に対して、使用する化学手段に応じて、さまざまな化学除去技術を考え得る。研磨のみ又は化学エッチングと組み合わせた研磨を行い得る。いずれの場合も、最後にCMP工程を用いて層15の最終的な粗さを低減するのが好ましい。
例えば、損傷をうけた領域から約2000オングストロームをCMP研磨することによって除去して、500オングストローム〜2000オングストロームの厚さを有する層を得、最終的な粗さはおよそ数オングストロームRMS、典型的には5オングストロームRMS未満とすることができる。
クリーニングは、例えば1〜5%HF溶液(好適には1%)を用いて数分間(好適には1分間)行い得るか、又は、HF−O3溶液を用いて行い得る。
Ge層、絶縁層30及び受取基板20を含む最終GeOI構造体が得られる。
本発明によると、約500℃〜600℃の範囲の温度、より具体的には約525℃〜575℃の範囲の温度、より具体的には525℃〜550℃の範囲の温度、より具体的には約550℃にて、3時間以下、より具体的には約1時間の間、適用可能であれば不活性雰囲気(アルゴン又は水素)中にて、構造体40のアニーリング熱処理を行うことにより、ゲルマニウムからなる表面層15の良好な電気特性及び/又は光学特性及び/又は結晶特性、特に界面における良好な電気品質が回復される。
実際、本出願人は、500℃未満の場合にゲルマニウム層15は完全に再構成されず(図2a〜図2c並びに以下の説明を参照)、600℃を越える場合に電気特性が劣化し、例えば電子及びホールの移動度が、550℃の場合と比べて2分の1〜5分の1に低下する(図3a〜図3b並びに以下の説明を参照)ことに気付いた。
これらの結果は特に、絶縁層30が(TEOSを用いて形成された)SiO2からなる場合に得られたが、他の種類の絶縁材料にも適合し得る。
図2a〜図2cは、受取基板20上に転移された層15において、透過電子顕微鏡によって撮影された3つの画像であり、それぞれ500℃、550℃、600℃の温度でアニーリングを行った後に得たものである。
このように、500℃〜600℃でアニーリングを行うことにより、SmartCutによって転移されたゲルマニウム層15に含まれる欠陥を、少なくとも部分的に修復することができる。
図3a〜図3bは、SmartCutによって得られた2つの最終構造体サンプル40に対して異なる最終アニーリング温度(500℃〜650℃)を適用した場合の、疑似MOS法(Pseudo-MOS method)によって得られた曲線を示す。これらの曲線は、基板20の後部に印加される電圧(ボルト)の関数である、層15におけるドレイン−ソース電流(アンペア)の変動を示している。
疑似MOS法は、S.Cristoloveanuらの“A Review of the Pseudo−MOS Transistor in SOI Wafers: Operation, Parameter Extraction, and Applications”,IEEE Transactions on electron devices, vol.47, no.5, May 2000に詳細に説明されている。
この方法は、CMOSコンポーネントの任意の製造工程の前に、SOI(semiconductor-on-insulator)ウエハの電子特性を素早く評価することを可能にする。この方法によると、Ge層は、トランジスタのボディ及び埋込絶縁体層30が、グリッド絶縁体として働くことを示す。厚いSi基板20は、グリッドとして働き、層15と絶縁体30との界面に導電チャネルを含む金属支持体によって分極される。グリッド分極(正又は負)に応じて、反転チャネル又は蓄積チャネルが活性化される。層15の表面に制御圧力プローブを適用することにより、ソース及びドレインが形成される。
このように、基板20の分極を利用して、良好なGe/絶縁体界面品質により、負荷キャリヤが界面にて又は固有のトラップにおいて補足されることを可能な限り防止することができる。これにより、層15において、印加電場に対する良好な電機応答性が得られる(つまり電流は、基板20に低電圧が印加された場合に激しく反応する)。
図3aを参照すると、第1のサンプルについて試験される温度は500℃、550℃、600℃、650℃である。
図3bを参照すると、第2のサンプルについて試験される温度は525℃、550℃、575℃、600℃である。
図3a及び図3bを参照すると、500℃〜600℃において、より好適には525℃〜575℃において、より好適には525℃〜550℃において、比較的充分であると考え得る結果が得られることがわかる。約525℃の場合に最良の結果が得られたが、525℃〜550℃において最適な結果が得られると結論付け得る。
さらに、以下に示す2つの表は、上記の異なる温度を適用した場合の、層15におけるDit値(通常ペンダント結合(pendant bonds)及び/又は結晶欠陥に起因するGeと絶縁体との界面に存在するトラップ数を反映している)、電子移動度及びホール移動度について、(疑似MOS法を用いた)測定結果を示している。表1は上記第1のサンプル(図3a)に関し、表2は上記第2のサンプル(図3b)に関する。
これらの曲線及び結果から以下のことがわかる:
・500℃の場合:再結晶化が依然としていくらか存在し、結晶の問題及び界面における問題が残っている;
・525℃〜550℃の場合:構造体は、酸化物及び界面の両方について、良好な品質を有している;
・550℃〜600℃の場合:絶縁体層及び界面の品質が劣る;
・600℃を越える場合:絶縁体層及び界面の品質が低い。
・500℃の場合:再結晶化が依然としていくらか存在し、結晶の問題及び界面における問題が残っている;
・525℃〜550℃の場合:構造体は、酸化物及び界面の両方について、良好な品質を有している;
・550℃〜600℃の場合:絶縁体層及び界面の品質が劣る;
・600℃を越える場合:絶縁体層及び界面の品質が低い。
上記の温度で一旦アニーリングが行われると、Ge層15はその後少なくとも部分的に回復して、向上した電気界面品質を示す。
パシベーション層が上述のように構造体に挿入された場合、さらに向上したDit値と共に、向上した結果が得られ得ることに留意されたい。アニーリング温度範囲は同じままであり、界面の電気品質を維持することができる。
適用可能な場合、基板20の裏側に脱酸工程が用いられる。脱酸工程は、前面を保護した状態で、又は単面処理装置(single-face machine)を用いて、液相にて行う。
最後に、例えばHF及び/又はオゾンを用いて最終クリーニングを行い得る。
ドナー基板10、Ge層15及び/又は受取基板20において、ドーピング剤や炭素など、他の成分を添加してもよい。炭素を添加する場合、当該層内の炭素濃度が50%以下、より具体的には5%以下の濃度で添加される。
最後に、本発明は、上記のIV族又はIV−IV族材料からなる基板10及び20に限定されず、II、III、IV、V又はVI原子族に属する他の種類の材料並びにIV−IV、III−V、II−VI原子族に属する合金にまで適用可能である。これらの材料を用いた基板の上に、Ge層15がエピタキシ成長される(ドナー基板10の場合)か又は貼合(受取基板20の場合)され得る。さらに、基板10及び/又は基板20は、誘電材料などの非導体材料又は非半導体材料からなる中間層を含み得る。
合金材料の場合、選択された合金は、二元合金、三元合金、四元合金又はさらに高次の合金であり得ることに留意されたい。
10 ドナー基板
15 ゲルマニウム層
20 受取基板
30 絶縁層
40 構造体
15 ゲルマニウム層
20 受取基板
30 絶縁層
40 構造体
Claims (34)
- 基板上に薄膜のGe層を有する構造体の処理方法であって、
前記層は前記基板に予め貼り合わされており、
前記方法は、前記層及び/又は前記Ge層のその下地層との界面の電気特性を向上させる処理を含み、
前記処理は、500℃〜600℃の温度で3時間を越えない処理時間で行われる熱処理である
ことを特徴とする処理方法。 - 前記請求項に記載の処理方法において、
前記熱処理は525℃〜575℃の温度に対応する
ことを特徴とする処理方法。 - 前記請求項に記載の処理方法において、
前記熱処理は525℃〜550℃の温度に対応する
ことを特徴とする処理方法。 - 前記請求項に記載の処理方法において、
前記熱処理は約550℃の温度に対応する
ことを特徴とする処理方法。 - 前記請求項に記載の処理方法において、
前記熱処理は約1時間継続される
ことを特徴とする処理方法。 - 前記請求項に記載の処理方法において、
前記熱処理は不活性雰囲気中で行われる
ことを特徴とする処理方法。 - 前記請求項のいずれかに記載の処理方法において、
前記薄膜層は、約50〜約200ナノメートルの厚さを有する
ことを特徴とする処理方法。 - 前記請求項のいずれかに記載の処理方法において、
前記Ge層は、前記構造体の上部層であり、
前記上部層は、直接的に又は貼合層のみを用いて貼り合わされている
ことを特徴とする処理方法。 - 前記請求項のいずれかに記載の処理方法において、
前記基板はSiで形成されている
ことを特徴とする処理方法。 - 前記請求項のいずれかに記載の処理方法において、
前記構造体は、前記薄膜層と前記基板との間に電気絶縁材料の層をさらに備えたことにより、基板上の電気絶縁体層上に薄膜のGe層を備えたゲルマニウム・オン・インシュレータ構造体(「GeOI」構造体とも呼ぶ)を形成する
ことを特徴とする処理方法。 - 前記請求項に記載の処理方法において、
前記絶縁層は、少なくとも実質的に酸化物、窒化物又は酸窒化物、若しくは異なる種類の層の積層体で構成されている、
ことを特徴とする処理方法。 - 前記請求項のいずれかに記載の処理方法において、
前記構造体は、前記薄膜層に隣接したパシベーション層をさらに備えている
ことを特徴とする処理方法。 - 請求項1〜11のいずれかに記載の処理方法において、
前記構造体は、前記薄膜層と前記構造体の残りの部分との間に界面層をさらに備えており、前記界面層は、Geとの界面における電気特性及び/又は光学特性及び/又は結晶特性を向上することができるような材料で構成されている
ことを特徴とする処理方法。 - 請求項12に記載の処理方法において、
前記構造体は、前記薄膜層と前記構造体の残りの部分との間に界面層をさらに備えており、前記界面層は、Geとの界面における電気特性及び/又は光学特性を向上することができるような材料で構成されている
ことを特徴とする処理方法。 - Ge層を備えた構造体を形成する方法であって、
前記方法は、少なくともその上部に薄膜のGe層を含むドナー基板と受取基板との貼り合わせを行う工程を包含し、
(a)前記Ge層が貼合界面の近傍に配置されるように、前記ドナー基板を前記受取基板に貼り合わせる工程と、
(b)前記ドナー基板の前記Ge層を含まない部分を除去する工程と、
(c)前記請求項のいずれかに記載の処理方法にしたがって、前記受取基板及び前記Ge層を含む構造体を処理する工程とを包含している
ことを特徴とする方法。 - 前記請求項に記載の構造体形成方法であって、
前記方法は、工程(a)の前に、前記Ge層上にパシベーション層を形成する工程をさらに包含している
ことを特徴とする方法。 - 前記請求項に記載の構造体形成方法であって、
前記パシベーション層はGeOxNyで構成され、初めに、次に挙げる技術のいずれかを単独で又は組み合わせて用いて形成される:
・Ge表面を酸化させ、その後前記Ge酸化物を窒化するか、若しくは酸化と窒化をこの逆の順序で行う;
・NH3又はN2などの窒素前駆物質並びに水又は二酸素などの酸素前駆物質を用いて熱処理を行う;
・前駆物質としてNH3、N2、O2、又はN2+O2の混合物を用いてプラズマ処理を行う
ことを特徴とする方法。 - 請求項15に記載の構造体形成方法であって、
前記方法は、工程(a)の前に、Geとの界面における電気特性及び/又は光学特性を向上させる材料を用いて、前記Ge層上に界面層を形成する工程をさらに包含する
ことを特徴とする方法。 - 請求項16〜17のいずれかに記載の構造体形成方法であって、
前記方法は、工程(a)の前に、前記パシベーション層上に、Geとの界面における電気特性及び/又は光学特性及び/又は形態特性を向上させる材料を用いて界面層を形成する工程をさらに包含している
ことを特徴とする方法。 - 請求項18〜19のいずれかに記載の構造体形成方法であって、
前記界面層は、エピタキシ成長されたSi、高誘電率(「high−k」)材料、HfO2、AlNを含む材料群のうちいずれか1つで構成されている
ことを特徴とする方法。 - 請求項15〜20のいずれかに記載の構造体形成方法であって、
工程(a)の前に、前記ドナー基板上及び/又は前記受取基板上に電気絶縁体の層を形成する工程をさらに包含している
ことを特徴とする方法。 - 前記請求項に記載の構造体形成方法であって、
前記形成された絶縁層は、少なくとも実質的に、SiO2、HfO2、SrTiO3、Ta2O5、TiO2、ZrO2、Al2O3又はY2O3等の酸化物、若しくは、例えばAl、Ge又はSiなどの窒化物又は酸窒化物で構成されている
ことを特徴とする方法。 - 請求項15〜21のいずれかに記載の構造体形成方法であって、
前記絶縁層は、少なくとも実質的にSiO2で構成され、以下の技術、すなわち:
・シランを用いた気相成長法;
・TEOSを用いた気相成長法;
・前記Ge層上及び/又は前記受取基板のSi表面上に予め形成されたSi層の熱酸化
のうち1つを用いて形成される
ことを特徴とする方法。 - 請求項21〜23のいずれかに記載の構造体形成方法であって、
前記絶縁層の形成は、約500℃以下の温度で行われる
ことを特徴とする方法。 - 請求項21〜24のいずれかに記載の構造体形成方法であって、
600℃以下の熱処理によって前記絶縁層を高密度化する工程をさらに含む
ことを特徴とする方法。 - 請求項15〜25のいずれかに記載の構造体形成方法であって、
工程(a)の前に、前記ドナー基板に原子種を注入して、前記Ge層の厚さと同様の深さに脆弱領域を形成する原子種注入工程をさらに包含し、
工程(b)は、エネルギを供給して前記脆弱領域に存在する脆弱な結合部を破壊する、エネルギ供給工程を含む
ことを特徴とする方法。 - 請求項15〜26のいずれかに記載の構造体形成方法であって、
工程(b)の後に、厚さの均一性及び表面の粗さが改善されるように、前記Ge層の仕上げ工程をさらに包含している
ことを特徴とする方法。 - 前記請求項に記載の構造体形成方法であって、
前記仕上げ工程は、前記Ge層の表面の粗さが約1〜約5オングストロームRMSとなるように行われる
ことを特徴とする方法。 - 請求項15〜28のいずれかに記載の構造体形成方法であって、
前記ドナー基板は、バルクGe基板又は前記表面上に前記Ge層を備えた複合構造体である
ことを特徴とする方法。 - Ge/SiO2界面トラップの密度(「Dit値」)が5e13eV−1・cm−2以下であるSiO2貼合層を介して基板に貼り合わされたGe層を備えたGeOI(Ge-on-insulator)構造体。
- 前記請求項に記載の構造体であって、
前記Dit値が、4e13eV−1・cm−2以下である
ことを特徴とする構造体。 - 前記請求項に記載の構造体であって、
前記Dit値が、1e13eV−1・cm−2以下である
ことを特徴とする構造体。 - 前記請求項に記載の構造体であって、
前記Dit値が、7e12eV−1・cm−2以下である
ことを特徴とする構造体。 - 前記請求項のいずれかに記載の構造体であって、
前記Ge層と前記SiO2層との間にパシベーション層及び/又は界面層を備えている
ことを特徴とする構造体。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR0510636A FR2892230B1 (fr) | 2005-10-19 | 2005-10-19 | Traitement d'une couche de germamium |
PCT/FR2006/002332 WO2007045759A1 (fr) | 2005-10-19 | 2006-10-17 | Traitement d'une couche de germanium collee a un substrat |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009513009A true JP2009513009A (ja) | 2009-03-26 |
Family
ID=36676435
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008536082A Withdrawn JP2009513009A (ja) | 2005-10-19 | 2006-10-17 | 基板に貼り合わされたゲルマニウム層の処理 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20080268615A1 (ja) |
EP (1) | EP1949430A1 (ja) |
JP (1) | JP2009513009A (ja) |
KR (1) | KR20080068870A (ja) |
CN (1) | CN101292342A (ja) |
FR (1) | FR2892230B1 (ja) |
WO (1) | WO2007045759A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010062563A (ja) * | 2008-09-03 | 2010-03-18 | Soi Tec Silicon On Insulator Technologies | 局所的に不動態化されたゲルマニウムオンインシュレータ基板の製造方法 |
JP2014138097A (ja) * | 2013-01-17 | 2014-07-28 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | GeOIウェーハの製造方法 |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7763502B2 (en) * | 2007-06-22 | 2010-07-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd | Semiconductor substrate, method for manufacturing semiconductor substrate, semiconductor device, and electronic device |
US8236668B2 (en) * | 2007-10-10 | 2012-08-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing SOI substrate |
FR2923079B1 (fr) * | 2007-10-26 | 2017-10-27 | S O I Tec Silicon On Insulator Tech | Substrats soi avec couche fine isolante enterree |
FR2933534B1 (fr) * | 2008-07-03 | 2011-04-01 | Soitec Silicon On Insulator | Procede de fabrication d'une structure comprenant une couche de germanium sur un substrat |
US8802477B2 (en) * | 2009-06-09 | 2014-08-12 | International Business Machines Corporation | Heterojunction III-V photovoltaic cell fabrication |
US8703521B2 (en) | 2009-06-09 | 2014-04-22 | International Business Machines Corporation | Multijunction photovoltaic cell fabrication |
LT5774B (lt) | 2010-04-21 | 2011-09-26 | Edvinas BAUBLYS | Pirkimo sistema savitarnos būdu |
US20120045883A1 (en) * | 2010-08-23 | 2012-02-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing soi substrate |
CN102157432A (zh) * | 2011-01-24 | 2011-08-17 | 清华大学 | GeOI结构及其形成方法 |
US8772873B2 (en) * | 2011-01-24 | 2014-07-08 | Tsinghua University | Ge-on-insulator structure and method for forming the same |
CN102184953B (zh) * | 2011-03-10 | 2013-03-27 | 清华大学 | 应变GeOI结构及其形成方法 |
CN102169888B (zh) * | 2011-03-10 | 2012-11-14 | 清华大学 | 应变GeOI结构及其形成方法 |
CN102184954B (zh) * | 2011-03-10 | 2013-03-27 | 清华大学 | 应变Ge沟道器件及其形成方法 |
US8786017B2 (en) * | 2011-03-10 | 2014-07-22 | Tsinghua University | Strained Ge-on-insulator structure and method for forming the same |
CN102201364A (zh) * | 2011-05-26 | 2011-09-28 | 北京大学 | 一种绝缘体上锗衬底的制备方法 |
TWI521600B (zh) | 2011-06-03 | 2016-02-11 | 應用材料股份有限公司 | 在矽基材上形成高生長速率低電阻率的鍺膜之方法〈一〉 |
CN102820251A (zh) * | 2011-06-08 | 2012-12-12 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种基于键合工艺的高k介质埋层的soi材料制备方法 |
CN102593039B (zh) * | 2011-11-16 | 2014-12-10 | 西安电子科技大学 | 基于AlN埋绝缘层的机械致单轴应变GeOI晶圆的制作方法 |
CN102543755A (zh) * | 2012-01-09 | 2012-07-04 | 复旦大学 | 一种实现金属-锗接触中锗衬底表面费米能级解钉扎的方法 |
KR102150252B1 (ko) | 2013-11-12 | 2020-09-02 | 삼성전자주식회사 | 반도체 장치 제조방법 |
GB2541146B (en) * | 2014-05-23 | 2020-04-01 | Massachusetts Inst Technology | Method of manufacturing a germanium-on-insulator substrate |
CN106783616B (zh) * | 2016-11-24 | 2020-09-08 | 清华大学 | 半导体结构以及制备方法 |
CN106531682A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-03-22 | 清华大学 | GeOI结构以及制备方法 |
CN110247026A (zh) * | 2018-03-08 | 2019-09-17 | 天津大学 | 一种GeCH3—RGO—SP纳米复合锂离子电池负极材料及制备方法 |
CN113314397A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-08-27 | 中国科学院微电子研究所 | 一种半导体衬底及半导体结构的制备方法 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4268584A (en) * | 1979-12-17 | 1981-05-19 | International Business Machines Corporation | Nickel-X/gold/nickel-X conductors for solid state devices where X is phosphorus, boron, or carbon |
JPS6346779A (ja) * | 1986-08-15 | 1988-02-27 | Nec Corp | 半導体装置 |
US5289057A (en) * | 1993-01-04 | 1994-02-22 | Rohm Co., Ltd. | Level shift circuit |
US6251754B1 (en) * | 1997-05-09 | 2001-06-26 | Denso Corporation | Semiconductor substrate manufacturing method |
EP0987529A1 (de) * | 1998-09-14 | 2000-03-22 | Heraeus Electro-Nite International N.V. | Elektrischer Widerstand mit wenigstens zwei Anschlusskontaktfeldern auf einem Substrat mit wenigstens einer Ausnehmung sowie Verfahren zu dessen Herstellung |
US6573126B2 (en) * | 2000-08-16 | 2003-06-03 | Massachusetts Institute Of Technology | Process for producing semiconductor article using graded epitaxial growth |
US6559018B1 (en) * | 2002-01-18 | 2003-05-06 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Silicon implant in a salicided cobalt layer to reduce cobalt-silicon agglomeration |
US6995430B2 (en) * | 2002-06-07 | 2006-02-07 | Amberwave Systems Corporation | Strained-semiconductor-on-insulator device structures |
WO2004061943A1 (en) * | 2003-01-07 | 2004-07-22 | S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies | Recycling by mechanical means of a wafer comprising a taking-off structure after taking-off a thin layer thereof |
US6949451B2 (en) * | 2003-03-10 | 2005-09-27 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | SOI chip with recess-resistant buried insulator and method of manufacturing the same |
JP2004335642A (ja) * | 2003-05-06 | 2004-11-25 | Canon Inc | 基板およびその製造方法 |
US6833195B1 (en) * | 2003-08-13 | 2004-12-21 | Intel Corporation | Low temperature germanium transfer |
US7279369B2 (en) * | 2003-08-21 | 2007-10-09 | Intel Corporation | Germanium on insulator fabrication via epitaxial germanium bonding |
FR2867310B1 (fr) * | 2004-03-05 | 2006-05-26 | Soitec Silicon On Insulator | Technique d'amelioration de la qualite d'une couche mince prelevee |
JP4950047B2 (ja) * | 2004-07-22 | 2012-06-13 | ボード オブ トラスティーズ オブ ザ レランド スタンフォード ジュニア ユニバーシティ | ゲルマニウムの成長方法及び半導体基板の製造方法 |
EP1973155B1 (en) * | 2004-11-19 | 2011-07-06 | S.O.I. TEC Silicon | Method for fabricating a germanium on insulator (GeOI) type wafer |
-
2005
- 2005-10-19 FR FR0510636A patent/FR2892230B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-10-17 JP JP2008536082A patent/JP2009513009A/ja not_active Withdrawn
- 2006-10-17 CN CNA2006800388843A patent/CN101292342A/zh active Pending
- 2006-10-17 KR KR1020087011858A patent/KR20080068870A/ko not_active Application Discontinuation
- 2006-10-17 US US12/090,318 patent/US20080268615A1/en not_active Abandoned
- 2006-10-17 EP EP06820227A patent/EP1949430A1/fr not_active Withdrawn
- 2006-10-17 WO PCT/FR2006/002332 patent/WO2007045759A1/fr active Application Filing
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010062563A (ja) * | 2008-09-03 | 2010-03-18 | Soi Tec Silicon On Insulator Technologies | 局所的に不動態化されたゲルマニウムオンインシュレータ基板の製造方法 |
JP2014138097A (ja) * | 2013-01-17 | 2014-07-28 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | GeOIウェーハの製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2892230A1 (fr) | 2007-04-20 |
CN101292342A (zh) | 2008-10-22 |
EP1949430A1 (fr) | 2008-07-30 |
FR2892230B1 (fr) | 2008-07-04 |
KR20080068870A (ko) | 2008-07-24 |
US20080268615A1 (en) | 2008-10-30 |
WO2007045759A1 (fr) | 2007-04-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2009513009A (ja) | 基板に貼り合わされたゲルマニウム層の処理 | |
US10832937B1 (en) | High resistivity silicon-on-insulator substrate having enhanced charge trapping efficiency | |
US11145538B2 (en) | High resistivity silicon-on-insulator structure and method of manufacture thereof | |
US7449395B2 (en) | Method of fabricating a composite substrate with improved electrical properties | |
US7736993B2 (en) | Composite substrate and method of fabricating the same | |
JP7470233B2 (ja) | 優れた性能、安定性および製造性を有する無線周波数シリコン・オン・インシュレータ・ウエハ・プラットフォーム | |
JP2017538297A (ja) | 電荷トラップ層を備えた高抵抗率の半導体・オン・インシュレーターウェハーの製造方法 | |
US20190139818A1 (en) | High resistivity semiconductor-on-insulator wafer and a method of manufacturing | |
US20050023610A1 (en) | Semiconductor-on-insulator structure having high-temperature elastic constraints |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20110105 |