JP2010199525A

JP2010199525A - 半導体製造方法

Info

Publication number: JP2010199525A
Application number: JP2009066967A
Authority: JP
Inventors: Akito Hara; 明人原
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2010-09-09

Abstract

【課題】ゲルマニウム（Ｇｅ）半導体を自己組織的に実現するＧｅ半導体製造方法。
【解決手段】シリコン（Ｓｉ）とゲルマニウム（Ｇｅ）からなるＳｉＧｅ薄膜を融液成長により固化させ、結晶化されたＳｉＧｅ薄膜中に自己組織的に出現したＧｅ偏析に起因するＧｅ高濃度構造を形成する。さらに酸化濃縮技術を利用してＧｅ濃度を高めることを特徴としたＧｅ半導体製造方法。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は半導体製造方法に関し、特にゲルマニウム（Ｇｅ）半導体を形成する技術に関する。

シリコン（Ｓｉ）のＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）は微細化の限界に達し、ひずみ技術や高誘電率絶縁膜（ｈｉｇｈ−ｋ）が導入されている。また、立体構造デバイスなどの新しいテクノロジー・ブースタが導入されようとしている。

新たなテクノロジー・ブースタとしてゲルマニウム（Ｇｅ）を利用したＦＥＴの研究開発が急ピッチで進められている。将来的にはひずみＧｅやＧｅワイヤーを利用したＧｅフィンＦＥＴの開発が必要になると予想される。

発明が解決しようとする課題

従来、このようなフィンＦＥＴは微細加工技術を駆使して形成されてきた。しかし、これを行うためには莫大な設備投資を必要とする。Ｇｅ半導体を結晶成長時に自己組織的に形成できれば、プロセスコストを大幅に低減できる。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、自己組織的に形成されたＧｅ半導体の製造方法に関する。

課題を解決するための手段

本発明者は、鋭意検討の結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。

ＳｉＧｅ薄膜を融液成長させると、Ｇｅの偏析係数が小さいという事実から、Ｇｅの偏析によって自己組織的に形成されたＧｅ濃度の高い構造が形成される。以後、この構造をＧｅ高濃度構造とよぶ。
本発明によれば、この自己組織的に形成されたＧｅ高濃度構造とＧｅ酸化濃縮技術を融合させることにより、Ｇｅ半導体を形成できる。

−本発明の基本骨子−
本発明は、自己組織的にＧｅ半導体を形成するための半導体製造方法に関する。

近時ではＧｅを利用したＦＥＴが注目をあびている。さらに近い将来、Ｇｅワイヤーを利用したＧｅフィンＦＥＴが重要になると予想される。

ＳｉＧｅ薄膜を融液成長させると、Ｇｅの偏析係数が小さいという事実から、Ｇｅの偏析によってＧｅ高濃度構造が形成される。以後、この構造をＧｅ高濃度構造とよぶ。本発明によれば、この自己組織的に形成されたＧｅ高濃度構造とＧｅ酸化濃縮技術を融合させることにより、Ｇｅ半導体を形成できる

−本発明を適用した具体的な諸実施形態−
以下、本発明の具体的な実施形態について詳述する。
本実施例では、エネルギービームとして連続波レ−ザ−を利用して、Ｇｅ高濃度領域としてＧｅセル構想を形成している。また、基板として石英ガラスを利用している。

連続波レーザーとしては、半導体励起（ダイオード励起）の固体連続波（ＤＰＳＳＣＷ）レーザー（波長：５３２ｎｍ）を利用した。なお、レーザーはこれに限定したものではなく、指向性結晶化（固化）が可能な方法、例えば、パルスレーザーやエキシマレーザによるＳＬＳ（ＳｅｑｕｅｎｃｉａｌＬａｔｅｒａｌＳｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）でもよい。また、他の波長の連続波レーザー、例えばアルゴンレーザーでもよい。

また、エネルギービームはレーザー光に限定したものではなく、電子・熱・音波・イオンなど、他のエネルギービームを利用しても良い。

本実施形態では石英ガラスを用いるが、基板材料はこれに限定したものではなく、シリコン基板上でもよい。また、他の半導体基板上でも良い。

（実施形態）
図１は、本実施形態によって形成されたＧｅ半導体、特にＧｅワイヤーの概略構造図である。

図２〜図５は、Ｇｅワイヤーの製造方法を工程順に示す概略模式図である。
先ず、図２に示すように、石英ガラス基板１上にプラズマＣＶＤによりＳｉＧｅ薄膜２を厚さ１００ｎｍで成長する。ＳｉとＧｅの比率は約８対２に設定されている。

続いて、レーザーパワー４．０Ｗ、レーザースキャン速度４０ｃｍ／ｓでレーザをスキャンしながらＳｉＧｅを指向性融液成長する。その概略結果図を図３に示す。このとき、Ｇｅを高濃度を含むＧｅセル構造４がＳｉＧｅ薄膜層の中に形成される。図３ではレーザーはＧｅセル構造が形成される方向にスキャンしている。。

。
引き続いて、図４に示すようにＳｉＧｅ薄膜層３を選択的にエッチング除去して、Ｇｅを高濃度に含むＧｅセル領域４を選択的に残存させる。本実施例では、ＳｉＧｅ薄膜層を選択的にエッチングできるセコエッチング液を利用したが、これに限定されているわけではなく、ＲＩＥなどのドライエッチングを利用してもよい。

続いて、図５に示すように酸化雰囲気中で残留のＳｉＧｅ薄膜領域３を酸化させシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）５を形成させながらＧｅを濃縮していく。本実施例では、１０００℃で３０分、ドライ酸素雰囲気中で熱処理を行い酸化膜を形成したが、本条件に限定されているわけでなく、形成されているＧｅセル構造により、条件を最適化することが要求される。

最終的に、酸化膜（ＳｉＯ２）５をエッチング除去して図１を形成する。本実施例では、シリコン酸化膜を選択的にエッチングできる希釈ＨＦを利用したが、これに限定されているわけではなく、ＲＩＥなどのドライエッチングを利用してもよい。これにより、Ｇｅワイヤー６を形成できる。
最終的な形態を図１に示す。

発明の効果

本発明により、自己組織的にＧｅ半導体を形成するＧｅ半導体製造方法が実現される。

本発明の実施形態を示す概略図である。本発明の実施形態による半導体装置を工程順に示す概略図である。図２に引き続き、本発明の実施形態による半導体装置を工程順に示す概略図である。図３に引き続き、本発明の実施形態による半導体装置を工程順に示す概略図である。図４に引き続き、本発明の実施形態による半導体装置を工程順に示す概略図である。

１ガラス基板
２ＳｉＧｅ薄膜
３ＳｉＧｅ薄膜
４Ｇｅセル構造
５酸化膜（ＳｉＯ２）
６Ｇｅワイヤー

Claims

シリコン（Ｓｉ）とゲルマニウム（Ｇｅ）からなるＳｉＧｅ薄膜を融液成長により固化させ、結晶化されたＳｉＧｅ薄膜中に自己組織的に出現したＧｅ偏析に起因するＧｅ高濃度構造と該Ｇｅ高濃度領域に対して酸化濃縮技術を利用してＧｅ濃度を高めることを特徴とした半導体製造方法
光、熱、電子、イオンなどのエネルギービームを初期のＳｉＧｅ薄膜に照射させることにより融液成長を実現させ、ＳｉＧｅ薄膜中にＧｅ高濃度構造を形成することを特徴とした請求項１