JP4328708B2 - Manufacturing method of CMOS device and structure including CMOS device - Google Patents

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Description

本発明は、デジタル用またはアナログ用の高性能な金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)に関し、より詳しくは、面方位(surface orientation)からキャリア移動度が高められることを用いるMOSFETに関する。   The present invention relates to high performance metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs) for digital or analog use, and more particularly to MOSFETs using increased carrier mobility from surface orientation.

今日の半導体技術では、nFETやpFETなどのCMOSデバイスは、一般に単一の結晶方位を有するSiなどの半導体ウェハ上に製作される。特に今日の半導体デバイスのほとんどは、(100)結晶方位のSi上に構築される。   In today's semiconductor technology, CMOS devices such as nFETs and pFETs are typically fabricated on a semiconductor wafer such as Si having a single crystal orientation. In particular, most of today's semiconductor devices are built on Si with a (100) crystal orientation.

電子は(100)Si面方位((100) Si surface orientation)で高い移動度を有することが周知であり、正孔は(110)面((110)surface)方位で高い移動度を有することが周知である。すなわち、(100)Si上の正孔移動度の値は、この結晶方位の場合、対応する電子移動度に比べて大まかに1/2〜1/4になる。この不一致を補うため、pFETは一般的により幅広に設計され、それによってnFETの引き下げ電流(pull-downcurrents)に対して引き上げ電流(pull-up currents)が釣り合い、均一な回路スイッチングが実現する。幅広のpFETはチップ面積のかなりの部分を占めるので望ましくない。   It is well known that electrons have a high mobility in the (100) Si surface orientation and holes have a high mobility in the (110) surface orientation. It is well known. That is, the value of hole mobility on (100) Si is roughly ½ to ¼ compared to the corresponding electron mobility in the case of this crystal orientation. To compensate for this discrepancy, the pFET is typically designed wider so that the pull-up currents are balanced against the pull-down currents of the nFET and uniform circuit switching is achieved. Wide pFETs are undesirable because they occupy a significant portion of the chip area.

他方、(110)Si上の正孔移動度は(100)Si上に比べて2倍になり、したがって(110)面上に形成されたpFETは、(100)面上に形成されたpFETに比べてかなり高い駆動電流を示す。残念ながら、(110)Si面上の電子移動度は、(100)Si面上のものに比べてかなり低下する。   On the other hand, the hole mobility on (110) Si is doubled compared to that on (100) Si, so the pFET formed on the (110) plane is the same as the pFET formed on the (100) plane. Compared with a considerably higher drive current. Unfortunately, the electron mobility on the (110) Si surface is significantly lower than that on the (100) Si surface.

上記の議論から推論できるように、(110)Si面は正孔移動度が優れるためpFETデバイスにとって最適であるが、このような結晶方位はnFETデバイスにはまったく適していない。その代わりに、(100)Si面はその結晶方位が電子移動度に有利に働くので、nFETデバイスにとっては最適となる。   As can be inferred from the above discussion, the (110) Si plane is optimal for pFET devices due to its excellent hole mobility, but such crystal orientation is not at all suitable for nFET devices. Instead, the (100) Si plane is optimal for nFET devices because its crystal orientation favors electron mobility.

ウェハ・ボンディングによって、相異なる面方位を有する平面状の混成基板を形成する様々な方法が記載されている。このような努力において、高性能デバイスを製作するために、主として、半導体−絶縁体、または絶縁体−絶縁体のウェハ・ボンディングにより、それぞれ独自の最適結晶方位上にpFETおよびnFETを実現させることによって、この平面状の混成基板を得ている。しかし、少なくとも一方のタイプのMOSFET(pFETまたはnFETのどちらか)は半導体オン・インシュレータ(SOI)上にあり、他方のタイプのMOSFETは、バルク半導体上またはより厚いSOI被膜を有するSOI上にある。   Various methods for forming planar hybrid substrates with different plane orientations by wafer bonding have been described. In such efforts, to fabricate high-performance devices, by implementing pFETs and nFETs on their own optimal crystal orientations, primarily by semiconductor-insulator or insulator-insulator wafer bonding. This planar hybrid substrate is obtained. However, at least one type of MOSFET (either pFET or nFET) is on a semiconductor-on-insulator (SOI), and the other type of MOSFET is on a bulk semiconductor or on an SOI with a thicker SOI coating.

nFETおよびpFETが共に、同じ厚さのSOI上に製作され、追加の処理ステップを含む他の技法がある。SOIデバイスは一般的に、寄生的静電容量がより低いのでバルク状デバイスに比べてより高性能である。しかし、SOIデバイスには、浮遊ボディ(floating body)(すなわち、ウェル)があり、その影響はSOI厚に応じて変わることが知られている。一般的に、それぞれのSOIデバイスは、シャロー・トレンチ分離(STI)領域および埋め込み酸化膜(BOX)によって互いに分離されている。この従来技術の構造を、たとえば、図1に示す。この浮遊ボディ効果(floatingbody effect)を避けるため、それぞれのSOIデバイスには個々のボディ・コンタクト(body contact)が必要である。このような構造があると、チップ面積がかなり増大する。   There are other techniques in which both nFETs and pFETs are fabricated on the same thickness of SOI and include additional processing steps. SOI devices generally have higher performance than bulk devices due to lower parasitic capacitance. However, it is known that SOI devices have a floating body (ie, well), the effect of which varies with SOI thickness. In general, each SOI device is separated from each other by a shallow trench isolation (STI) region and a buried oxide (BOX). This prior art structure is shown, for example, in FIG. In order to avoid this floating body effect, each SOI device requires an individual body contact. With such a structure, the chip area increases considerably.

他方、バルク・シリコン基板上に製作されたMOSFET本体は、通常はSTIより深いウェル・コンタクトによって接続される。バルク・デバイスは、STIによって互いに分離されるが、それらのボディ・コンタクトは共通のウェル・コンタクトを通って接続することができる(図2参照)。
米国特許出願第10/250,241号 米国特許出願第10/696,634号 ジェイ・ビー・ラスキイ(J. B. Lasky)、「シリコン・オン・インシュレータ技術のためのウェハ・ボンディング(Waferbonding for silicon-on-insulator technologies)」、Appl. Phys. Lett., V48, 78頁、1986年 ジェイ・ビー・ラスキイ(J. B. Lasky)、「ボンディングおよびエッチバックによるシリコン・オン・インシュレータ(SOI)(Silicon-On-Insulator(SOI) by bonding and etch-back)」、IEDM Tech. Dig、684頁、1985年 エス・ベングソン(S. Bengtsson)他、「直接ボンディングされたシリコン構造の界面電荷制御(Interfacecharge control of directly bonded silicon structures)」、J. Appl. Phys. V66、1231頁、1989年 エス・ファレンス(S. Farrens)、「化学薬品無使用の室温ウェハ・ウェハ・ボンディング(Chemicalfree room temperature wafer to wafer bonding)」、J.Electrochem. Soc. Vol 142、3949頁、1995年 エム・シンボ(M. Shimbo)、「シリコン・シリコン直接ボンディング法(Silicon-to-silicondirect bonding method)」、J. Appl. Phys. V60、2987頁、1986年
On the other hand, MOSFET bodies fabricated on bulk silicon substrates are usually connected by well contacts deeper than STI. Bulk devices are separated from each other by STI, but their body contacts can be connected through a common well contact (see FIG. 2).
US patent application Ser. No. 10 / 250,241 US patent application Ser. No. 10 / 696,634 JB Lasky, “Waferbonding for silicon-on-insulator technologies”, Appl. Phys. Lett., V48, p. 78, 1986. JB Lasky, “Silicon-On-Insulator (SOI) by bonding and etch-back”, IEDM Tech. Dig, page 684, 1985 S. Bengtsson et al., “Interfacecharge control of directly bonded silicon structures”, J. Appl. Phys. V66, p. 1231, 1989. S. Farrens, “Chemical free room temperature wafer to wafer bonding”, J. Electrochem. Soc. Vol 142, p. 3949, 1995 M. Shimbo, “Silicon-to-silicon direct bonding method”, J. Appl. Phys. V60, p. 2987, 1986

上述のことに鑑み、様々な結晶方位の混成基板上に、どちらもバルク状デバイスであり、ウェルまたは基板によるボディ・コンタクトを有するpFETおよびnFETを備える構造を提供することが必要とされている。   In view of the foregoing, there is a need to provide a structure comprising pFETs and nFETs on a hybrid substrate of various crystal orientations, both of which are bulk devices, and have body contacts by wells or substrates.

本発明の1つの目的は、相異なるタイプのデバイスがそれぞれのタイプのデバイス性能を高める混成基板の特別な結晶方位上に形成されるように、半導体デバイスを集積する方法を提供することである。   One object of the present invention is to provide a method for integrating semiconductor devices such that different types of devices are formed on a special crystal orientation of a hybrid substrate that enhances the performance of each type of device.

本発明の別の目的は、pFETが混成基板の(110)結晶面上に位置し、nFETが混成基板の(100)結晶面上に位置するように、半導体デバイスを集積する方法を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a method for integrating semiconductor devices such that the pFET is located on the (110) crystal plane of the hybrid substrate and the nFET is located on the (100) crystal plane of the hybrid substrate. It is.

本発明の他の目的は、それぞれのデバイスがバルク状デバイスであり、デバイス性能を高める結晶方位上に位置するように、相異なる結晶方位を有する混成基板上に半導体デバイスを集積する方法を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a method for integrating semiconductor devices on a hybrid substrate having different crystal orientations, such that each device is a bulk device and is located on a crystal orientation that enhances device performance. That is.

本発明のさらに他の目的は、それぞれのデバイスがウェルまたは基板を通ってそれら固有のボディ・コンタクトを有するように、相異なる結晶方位を有する混成基板上に半導体デバイスを集積する方法を提供することである。   Yet another object of the present invention is to provide a method for integrating semiconductor devices on hybrid substrates having different crystal orientations, such that each device has its own body contact through the well or substrate. It is.

本発明の追加の目的は、相異なるタイプのCMOSデバイスの間に分離領域が形成される、様々な結晶面を備える混成基板上にCMOSデバイスを集積する方法を提供することである。   An additional object of the present invention is to provide a method for integrating CMOS devices on a hybrid substrate with various crystal planes, in which isolation regions are formed between different types of CMOS devices.

これらおよび他の目的および利点は、本発明の一実施形態では、処理ステップの1つとして半導体−半導体、特にSi−Siの直接ウェハ・ボンディングを使用する方法を用いることによって実現される。この実施形態は、(10nm未満の)薄い導電性界面または絶縁性界面を有する混成構造(hybrid structure)が所望されるときに使用される。(10nm以上の)厚い絶縁界面が所望される別の実施形態では、第1絶縁層を含むウェハを、第2絶縁層を含んでいてもそうでなくてもよい別のウェハにボンディングすることもできる。本発明によれば、相異なる結晶方位を備える2枚の半導体ウェハまたは基板を直接ウェハ・ボンディング法にかける。この直接ウェハ・ボンディングに続いて、このようにして得られた混成基板を、パターン形成ステップ、エッチング・ステップ、半導体層の再成長ステップ、分離領域形成ステップ、および半導体デバイス形成ステップにかける。   These and other objects and advantages are realized in one embodiment of the present invention by using a method that uses semiconductor-semiconductor, particularly Si-Si direct wafer bonding, as one of the processing steps. This embodiment is used when a hybrid structure with a thin conductive interface (less than 10 nm) or an insulating interface is desired. In another embodiment where a thick insulating interface (10 nm or greater) is desired, the wafer including the first insulating layer may be bonded to another wafer that may or may not include the second insulating layer. it can. According to the present invention, two semiconductor wafers or substrates having different crystal orientations are directly subjected to the wafer bonding method. Following this direct wafer bonding, the hybrid substrate thus obtained is subjected to a patterning step, an etching step, a semiconductor layer regrowth step, an isolation region forming step, and a semiconductor device forming step.

本発明の一態様は、
第1結晶方位を備える第1半導体層と、
第1結晶方位とは異なる第2結晶方位を備える第2半導体層を備える混成基板に関し、前記第1および第2半導体層は、(導電性または絶縁性の)界面によって互いに分離されている。
One embodiment of the present invention provides:
A first semiconductor layer comprising a first crystal orientation;
With respect to a hybrid substrate comprising a second semiconductor layer having a second crystal orientation different from the first crystal orientation, the first and second semiconductor layers are separated from each other by a (conductive or insulating) interface.

より具体的には、本発明は、
第1結晶方位を有する第1半導体層と、
第1結晶方位とは異なる第2結晶方位を有する第2半導体層を備える混成基板を提供する。前記第1および第2半導体層は、界面によって互いに分離され、前記第2半導体層厚は約200nm〜2μmであり、前記界面は厚約10nm以上の酸化膜である。
More specifically, the present invention provides:
A first semiconductor layer having a first crystal orientation;
A hybrid substrate comprising a second semiconductor layer having a second crystal orientation different from the first crystal orientation is provided. The first and second semiconductor layers are separated from each other by an interface, the second semiconductor layer has a thickness of about 200 nm to 2 μm, and the interface is an oxide film having a thickness of about 10 nm or more.

本発明の別の態様は、上述の混成基板の製作方法を対象とする。より具体的には、この混成基板は、
第1結晶方位を備える第1半導体材料を含む第1半導体ウェハ、および第1結晶方位とは異なる第2結晶方位を備える第2半導体材料を含む第2半導体ウェハを提供するステップと、
第1半導体ウェハを第2半導体ウェハにボンディングするステップを含み、(導電性または絶縁性の)界面がこれらの両基板の間に形成され、もしくは存在する、方法を用いて製作される。
Another aspect of the present invention is directed to a method for manufacturing a hybrid substrate as described above. More specifically, this hybrid substrate is
Providing a first semiconductor wafer comprising a first semiconductor material comprising a first crystal orientation and a second semiconductor wafer comprising a second semiconductor material comprising a second crystal orientation different from the first crystal orientation;
Bonding the first semiconductor wafer to the second semiconductor wafer is fabricated using a method in which an interface (conductive or insulating) is formed or exists between the two substrates.

本発明のさらに別の態様は、
第1結晶方位を備える第1デバイス領域および第2結晶方位を有する第2デバイス領域を備え、前記第1結晶方位が前記第2結晶方位とは異なる、混成構造と、
前記第1デバイス領域を前記第2デバイス領域から分離する分離領域と、
前記第1デバイス領域に位置する少なくとも1つの第1半導体デバイスおよび前記第2デバイス領域に位置する少なくとも1つの第2半導体デバイスとを備え、前記第1半導体デバイスおよび前記第2半導体デバイスがともにバルク状デバイスであって、これら両デバイスがボディ・コンタクトとして働くウェル領域を含む、集積半導体構造に関する。
Yet another aspect of the present invention provides:
A hybrid structure comprising a first device region having a first crystal orientation and a second device region having a second crystal orientation, wherein the first crystal orientation is different from the second crystal orientation;
An isolation region that separates the first device region from the second device region;
At least one first semiconductor device located in the first device region and at least one second semiconductor device located in the second device region, both of the first semiconductor device and the second semiconductor device being in bulk form Device relates to an integrated semiconductor structure including a well region where both devices serve as body contacts.

本発明のさらに別の態様は、
(導電性または絶縁性の)界面によって分離された、少なくとも第1結晶方位の第1半導体層および第2結晶方位の第2半導体層を含み、前記第1結晶方位が前記第2結晶方位とは異なり、前記第1半導体層が前記第2半導体層の下にある、混成基板を提供するステップと、
混成基板の一部分を選択的にエッチングして第1半導体層の表面を露出させるステップと、
第1半導体層の前記露出された表面上に、第1結晶方位と同じ結晶方位を有する半導体材料を再成長させるステップと、
前記第2半導体層内および前記再成長された半導体材料内にウェル領域を設けるステップと、
前記再成長半導体材料上に少なくとも1つの第1半導体デバイスを形成し、前記第2半導体層上に少なくとも1つの第2半導体デバイスを形成するステップとを含む、集積半導体構造の形成方法に関する。
Yet another aspect of the present invention provides:
It includes at least a first semiconductor layer having a first crystal orientation and a second semiconductor layer having a second crystal orientation separated by an interface (conductive or insulating), and the first crystal orientation is the second crystal orientation. Differently, providing a hybrid substrate, wherein the first semiconductor layer is below the second semiconductor layer;
Selectively etching a portion of the hybrid substrate to expose a surface of the first semiconductor layer;
Re-growing a semiconductor material having the same crystal orientation as the first crystal orientation on the exposed surface of the first semiconductor layer;
Providing a well region in the second semiconductor layer and in the regrown semiconductor material;
Forming at least one first semiconductor device on the regrown semiconductor material and forming at least one second semiconductor device on the second semiconductor layer.

半導体・半導体直接ボンディングを使用して相異なる結晶方位を有する混成基板上にCMOSデバイスを形成する方法を提供する、本発明を、本出願に添付の図面を参照して、これから詳細に説明する。   The present invention, which provides a method of forming a CMOS device on a hybrid substrate having different crystal orientations using semiconductor-semiconductor direct bonding, will now be described in detail with reference to the drawings attached to this application.

図3に、本発明に使用することができ、相異なる結晶方位を有する初期の混成基板10を示す。具体的には、この混成基板10は、互いの間にボンディング界面14を備える、第1(下側)半導体層12および第2(上側)半導体層16を備える。本発明によれば、この第1半導体層12は、第1結晶方位を有する第1半導体材料を含み、第2半導体層16は、第1結晶方位とは異なる第2結晶方位を有する第2半導体材料を含む。   FIG. 3 shows an initial hybrid substrate 10 that can be used in the present invention and has different crystal orientations. Specifically, the hybrid substrate 10 includes a first (lower) semiconductor layer 12 and a second (upper) semiconductor layer 16 that have a bonding interface 14 between them. According to the present invention, the first semiconductor layer 12 includes a first semiconductor material having a first crystal orientation, and the second semiconductor layer 16 is a second semiconductor having a second crystal orientation different from the first crystal orientation. Contains materials.

混成基板10の第1半導体層12は、たとえば、Si、SiC、SiGe、SiGeC、Ge、GaAs、InAs、InP、ならびにIII/VまたはII/VI族の複合半導体を含めた任意の半導体材料から成っている。上記諸半導体材料の組合せも本発明で企図されている。第1半導体層12は、歪んでいてもいなくてもよく、あるいは歪み層と無歪み層の組合せを使用することもできる。この第1半導体層12は、(110)、(111)、(100)であり得る第1結晶方位を有することも特徴としている。この第1半導体層12を任意選択でハンドリング・ウェハ(handling wafer)の上面に形成することもできる。   The first semiconductor layer 12 of the hybrid substrate 10 is made of any semiconductor material including, for example, Si, SiC, SiGe, SiGeC, Ge, GaAs, InAs, InP, and III / V or II / VI group compound semiconductors. ing. Combinations of the above semiconductor materials are also contemplated by the present invention. The first semiconductor layer 12 may or may not be distorted, or a combination of a strained layer and an unstrained layer can be used. The first semiconductor layer 12 is also characterized by having a first crystal orientation that can be (110), (111), or (100). This first semiconductor layer 12 can optionally be formed on the top surface of a handling wafer.

第1半導体層12がバルクのハンドリング・ウェハ(handle wafer)である実施形態では、この層の厚さはウェハの厚さである。   In embodiments where the first semiconductor layer 12 is a bulk handle wafer, the thickness of this layer is the thickness of the wafer.

第2半導体層16は、第1半導体層12の材料と同じであってもそうでなくてもよい任意の半導体材料から成っている。したがって、この第2半導体層16は、たとえば、Si、SiC、SiGe、SiGeC、Ge、GaAs、InAs、InP、ならびにIII/VまたはII/VI族の複合半導体を含むことができる。この第2半導体層16は、上記諸半導体材料の組合せを含むこともできる。第2半導体層16は、歪んでいてもそうでなくてもよく、あるいは、歪み層と無歪み層の組合せ(たとえば、緩和SiGe上の歪みSi)を使用することもできる。   The second semiconductor layer 16 is made of any semiconductor material that may or may not be the same as the material of the first semiconductor layer 12. Accordingly, the second semiconductor layer 16 can include, for example, Si, SiC, SiGe, SiGeC, Ge, GaAs, InAs, InP, and III / V or II / VI group composite semiconductors. The second semiconductor layer 16 may include a combination of the above semiconductor materials. The second semiconductor layer 16 may or may not be distorted, or a combination of strained and unstrained layers (eg, strained Si on relaxed SiGe) can be used.

この第2半導体層16は、第1結晶方位とは異なる第2結晶方位を有することも特徴としている。したがって、この第2半導体層16の結晶方位は、第2半導体層16の結晶方位が第1半導体層12の結晶方位と同じでないという条件下で(100)、(111)、または(110)である。   The second semiconductor layer 16 is also characterized by having a second crystal orientation different from the first crystal orientation. Therefore, the crystal orientation of the second semiconductor layer 16 is (100), (111), or (110) under the condition that the crystal orientation of the second semiconductor layer 16 is not the same as the crystal orientation of the first semiconductor layer 12. is there.

この第2半導体層16の厚さは、混成基板10を形成するために使用する初期の出発ウェハに応じて変わる。しかし、第2半導体層16の厚さは、一般的には約50nm〜約200μm、より好ましくは、約150nm〜約2μmである。   The thickness of the second semiconductor layer 16 varies depending on the initial starting wafer used to form the hybrid substrate 10. However, the thickness of the second semiconductor layer 16 is generally about 50 nm to about 200 μm, more preferably about 150 nm to about 2 μm.

第1半導体層12と第2半導体層16の間のボンディング界面14は、導電性または絶縁性の界面である。導電性界面14の厚さは、一般的には、用途によっては約10nm以下であり、絶縁性界面14の厚さは約10nm以上である。この界面14の厚さは、使用するボンディング・プロセスによって決まり、ボンディングの前に表面を親水性試薬で処理したか疎水性試薬で処理したかによって決まる。   The bonding interface 14 between the first semiconductor layer 12 and the second semiconductor layer 16 is a conductive or insulating interface. The thickness of the conductive interface 14 is generally about 10 nm or less depending on the application, and the thickness of the insulating interface 14 is about 10 nm or more. The thickness of this interface 14 depends on the bonding process used and depends on whether the surface has been treated with a hydrophilic or hydrophobic reagent prior to bonding.

第1半導体層12および第2半導体層16の的確な結晶方位は、半導体層の材料ならびに後でその上に形成される半導体デバイスのタイプに応じて変わることがある。たとえば、半導体材料としてSiが使用されるときは、電子移動度は(100)面方位上でより高く、正孔移動度は(110)面方位上でより高い。この場合、(100)Si面がnFET用のデバイス層として使用され、(110)Si面がpFET用のデバイス層として使用される。   The exact crystal orientation of the first semiconductor layer 12 and the second semiconductor layer 16 may vary depending on the material of the semiconductor layer and the type of semiconductor device subsequently formed thereon. For example, when Si is used as the semiconductor material, the electron mobility is higher on the (100) plane orientation and the hole mobility is higher on the (110) plane orientation. In this case, the (100) Si surface is used as a device layer for nFET, and the (110) Si surface is used as a device layer for pFET.

たとえば、図3に示すような混成基板10を使用して相異なる面方位上にバルク状デバイスを実現するには、第1半導体層12と第2半導体層16の間の界面14が良好な電気伝導性を有することが好ましい。第2半導体層16の結晶品質を高く維持するには、混成基板10の形成および後続のプロセス中、欠陥/電荷をこの界面14近傍に局在させ、第2半導体層16(特に表面近傍)内部に移動させるべきではない。   For example, in order to realize a bulk device on different plane orientations using the hybrid substrate 10 as shown in FIG. 3, the interface 14 between the first semiconductor layer 12 and the second semiconductor layer 16 has good electrical properties. It is preferable to have conductivity. In order to maintain the crystal quality of the second semiconductor layer 16 high, defects / charges are localized in the vicinity of the interface 14 during the formation of the hybrid substrate 10 and the subsequent processes, and the inside of the second semiconductor layer 16 (particularly near the surface). Should not be moved to.

図3に示す混成基板10は、本発明では、半導体−半導体直接ボンディングによって形成される。このような方法では、2枚の半導体基板またはウェハが、間に絶縁層を存在させずに直接互いにボンディングされる。   In the present invention, the hybrid substrate 10 shown in FIG. 3 is formed by semiconductor-semiconductor direct bonding. In such a method, two semiconductor substrates or wafers are directly bonded together without an insulating layer in between.

半導体オン・インシュレータ構造を実現するためにウェハ・ボンディングを用いてウェハ間に絶縁層を得る方法は、広く知られており、たとえば、ジェイ・ビー・ラスキイ(J. B. Lasky)、「シリコン・オン・インシュレータ技術のためのウェハ・ボンディング(Wafer bonding forsilicon-on-insulator technologies)」、Appl. Phys. Lett., V48, 78頁、1986年、および、ジェイ・ビー・ラスキイ(J.B. Lasky)、「ボンディングおよびエッチバックによるシリコン・オン・インシュレータ(SOI)(Silicon-On-Insulator (SOI) bybonding and etch-back)」、IEDM Tech. Dig、684頁、1985年に記載されている。   Methods for obtaining an insulating layer between wafers using wafer bonding to realize a semiconductor-on-insulator structure are widely known, for example, JB Lasky, “Silicon on Insulator. Wafer bonding for silicon-on-insulator technologies ", Appl. Phys. Lett., V48, p. 78, 1986, and JB Lasky," Bonding and Etching. Silicon-On-Insulator (SOI) by bonding and etch-back ”, IEDM Tech. Dig, page 684, 1985.

2枚の半導体ウェハの間に導電性界面14を得るために本発明で使用される半導体−半導体直接ボンディング・ステップを、以下に詳細に説明する。混成基板10を製作するのに使用される2枚のウェハは、2枚のバルク半導体ウェハと、バルク半導体ウェハならびにエッチ・ストップ層18およびハンドリング・ウェハ20を含むウェハ(図4参照)と、または第1バルク・ウェハおよびボンディングの際少なくともウェハの1枚の一部分を分けるために使用できる水素(すなわち、H)注入領域などのイオン注入領域22を含む第2バルク・ウェハ(図5参照)とを含むことができる。 The semiconductor-semiconductor direct bonding step used in the present invention to obtain a conductive interface 14 between two semiconductor wafers is described in detail below. The two wafers used to fabricate the hybrid substrate 10 include two bulk semiconductor wafers and a wafer (see FIG. 4) that includes the bulk semiconductor wafer and the etch stop layer 18 and the handling wafer 20, or A first bulk wafer and a second bulk wafer (see FIG. 5) that includes an ion implantation region 22 such as a hydrogen (ie, H 2 ) implantation region that can be used to separate at least a portion of the wafer during bonding. Can be included.

混成構造内に厚い絶縁界面が存在するいくつかの(一部の)実施形態(ここでは特に示していない)では、2枚の半導体が互いにボンディングされ、少なくとも1枚のウェハがその上に絶縁層を備えている。この場合、ボンディングは、絶縁層と半導体の間、または別々のウェハの2枚の絶縁層の間で行われる。この実施形態では、ボンディングは、まず2枚のウェハを互いに密接に当接させ、任意選択でこれら当接したウェハに外力を加え、次いでこれら当接した2枚のウェハを、それらが互いにボンディングして一体になることができる条件で加熱する。この加熱ステップは、外力の存在下でもしくは外力なしで実施することができる。この加熱ステップは、通常は、約200°〜約1050℃の温度で約2〜約20時間の間、不活性雰囲気中で実施する。より好ましくは、約200°〜約400℃の温度で約2〜約20時間の間、ボンディングを実施する。「不活性雰囲気」という用語は、本発明では、He、Ar、N、Xe、Kr、またはそれらの任意の混合ガスなどの不活性ガスが使用される雰囲気を指すために使用する。ボンディング・プロセスの際に用いられる好ましい雰囲気はNである。 In some (some) embodiments (not specifically shown) where a thick insulating interface exists in a hybrid structure, two semiconductors are bonded together and at least one wafer is an insulating layer thereon It has. In this case, bonding is performed between the insulating layer and the semiconductor or between two insulating layers of separate wafers. In this embodiment, bonding involves first bringing two wafers into intimate contact with each other, optionally applying an external force to the abutting wafers, and then bonding the two abutting wafers together. And heating under conditions that can be integrated. This heating step can be performed in the presence or absence of an external force. This heating step is typically performed in an inert atmosphere at a temperature of about 200 ° to about 1050 ° C. for a period of about 2 to about 20 hours. More preferably, bonding is performed at a temperature of about 200 ° to about 400 ° C. for about 2 to about 20 hours. The term “inert atmosphere” is used herein to refer to an atmosphere in which an inert gas such as He, Ar, N 2 , Xe, Kr, or any mixed gas thereof is used. Preferred atmosphere used in the bonding process is N 2.

半導体−半導体直接ウェハ・ボンディングによって良好な導電性界面14を実現するためには、必ずしも常にではないが、通常は、ボンディングの前に親水性表面または疎水性表面のどちらかを得るためにウェハの少なくとも一方、好ましくは両方を表面処理するステップを実施する必要がある。   In order to achieve a good conductive interface 14 by semiconductor-semiconductor direct wafer bonding, it is usually, but not always, to obtain either a hydrophilic or a hydrophobic surface before bonding. It is necessary to carry out a step of surface treating at least one, preferably both.

疎水性表面は、たとえば、エス・ベングソン(S. Bengtsson)他、「直接ボンディングされたシリコン構造の界面電荷制御(Interfacecharge control of directly bonded silicon structures)」、J. Appl. Phys. V66、1231頁、1989年に開示されているようなHFディップ法を用いて実現でき、親水性表面は、たとえば、酸素プラズマ(エス・ファレンス(S.Farrens)、「化学薬品無使用の室温ウェハ−ウェハ・ボンディング(Chemical free room temperature wafer towafer bonding)」、J.Electrochem. Soc. Vol 142、3949頁、1995年参照)、アルゴン高エネルギ・ビーム表面エッチングなどの乾式のクリーン・プロセス、またはHSO溶液やHNO溶液などの湿式の化学的な酸化酸、あるいはその両方によって実現できる。湿式のエッチング・プロセスは、たとえば、エム・シンボ(M.Shimbo)、「シリコン−シリコン直接ボンディング法(Silicon-to-silicon direct bonding method)」、J. Appl.Phys. V60、2987頁、1986年に開示されている。 Hydrophobic surfaces are described, for example, by S. Bengtsson et al., “Interface charge control of directly bonded silicon structures”, J. Appl. Phys. V66, page 1231. This can be achieved using the HF dip method as disclosed in 1989, and hydrophilic surfaces can be produced, for example, by oxygen plasma (S. Farrens, "Chemical-free room temperature wafer-wafer bonding ( Chemical free room temperature wafer towafer bonding) ", J. Electrochem. Soc. Vol 142, page 3949, 1995), dry clean processes such as argon high energy beam surface etching, or H 2 SO 4 solution or HNO It can be realized by wet chemical oxidation acid such as 3 solutions, or both. Wet etching processes are described, for example, by M. Shimbo, “Silicon-to-silicon direct bonding method”, J. Appl. Phys. V60, 2987, 1986. Is disclosed.

疎水性表面は、より良好な電気特性をもたらすことができるが、親水性表面も十分な導電性をもたらすことができる。というのはボンディング界面に存在する元々の酸化膜は通常はわずか2〜5nmだからである。さらに、2つの親水性表面を直接ボンディングすることによって形成される基板は、リーク電流が大きくなる傾向がある。さらに、高温アニール・ステップを実施してボンディング界面14を横切る電流をさらに増大させた後で、結晶接合を形成することもできる。   Hydrophobic surfaces can provide better electrical properties, but hydrophilic surfaces can also provide sufficient electrical conductivity. This is because the original oxide film present at the bonding interface is usually only 2-5 nm. Furthermore, a substrate formed by directly bonding two hydrophilic surfaces tends to increase the leakage current. In addition, a crystal bond can be formed after a high temperature anneal step is performed to further increase the current across the bonding interface 14.

本発明においては、まず相異なる結晶方位を有する2枚のウェハを互いに密接に当接させ、任意選択でこの当接したウェハに外力を加え、その後、この2枚のウェハ間のボンディング・エネルギを増大させることができる条件で、任意選択でこの2枚のウェハをアニールすることによって、(上述の表面処理を伴って、または伴わずに)直接の半導体−半導体ウェハ・ボンディングを実現する。アニール・ステップは、外力がない場合にも実施することができる。ボンディングは、通常は、公称室温での初期の当接ステップ中に実現される。公称室温とは、約15℃〜約40℃の温度、より好ましくは約25℃の温度を意味する。   In the present invention, two wafers having different crystal orientations are first brought into intimate contact with each other, and optionally an external force is applied to the abutted wafers, and then the bonding energy between the two wafers is increased. By directly annealing the two wafers under conditions that can be increased, direct semiconductor-to-semiconductor wafer bonding is achieved (with or without the surface treatment described above). The annealing step can also be performed when there is no external force. Bonding is typically accomplished during an initial abutment step at nominal room temperature. Nominal room temperature means a temperature of about 15 ° C to about 40 ° C, more preferably a temperature of about 25 ° C.

ボンディング後、通常は、ウェハをアニールしてボンディング強度を高め、界面特性を向上させる。このアニールは、通常は、約900°〜約1300℃の温度、より典型的には、約1000°〜約1100℃のアニール温度で実施する。アニールは、上述の温度範囲内で、約1時間〜約24時間の間の範囲をとり得る様々な時間だけ実施する。アニール雰囲気は、O、N、Ar、または減圧雰囲気であってよく、外からの接着力を用いても用いなくてもよい。上述のアニール雰囲気に不活性ガスを含んだ混合ガス、あるいは含まない混合ガスも本発明で企図されている。 After bonding, the wafer is usually annealed to increase the bonding strength and improve the interface characteristics. This anneal is typically performed at a temperature of about 900 ° to about 1300 ° C, more typically at an annealing temperature of about 1000 ° to about 1100 ° C. Annealing is performed for a variety of times that can range between about 1 hour to about 24 hours within the temperature range described above. The annealing atmosphere may be O 2 , N 2 , Ar, or a reduced pressure atmosphere, and may or may not use an external adhesive force. A mixed gas containing or not containing an inert gas in the annealing atmosphere described above is also contemplated by the present invention.

(上記のように)高温アニールがしばしば使用されるが、(900℃未満の)低温アニールを使用することも可能であり、やはり良好な機械的および電気的な特性を実現することができる。   High temperature anneals are often used (as described above), but low temperature anneals (below 900 ° C.) can also be used and still good mechanical and electrical properties can be achieved.

直接の半導体−半導体ボンディング・ステップに続くこのアニール・ステップは、特定の昇温レート(ramp-up rate)を用いて単一温度で実施することができ、あるいは様々な昇温レートおよびソーク・サイクル(soak cycle)を使用し様々な温度を用いて実施することもできる。   This annealing step following the direct semiconductor-semiconductor bonding step can be performed at a single temperature with a specific ramp-up rate, or with various ramp rates and soak cycles. (Soak cycle) can be used and implemented at various temperatures.

ある所定の厚さの第2半導体層16を得るために、本発明では、様々な層移転の技法を使用することができる。本発明で使用することができる1つの直接的で単純な手法は、ウェハの研削、研磨、またはエッチ・バック・プロセスを使用することである。層移転プロセスをよりよく制御するために、第2半導体層16とハンドリング・ウェハ20の間に位置するエッチ・ストップ層18を使用することができ(図4参照)、これらのエッチ・ストップ層とハンドリング・ウェハはどちらもウェハ・ボンディング後に除去する。このエッチ・ストップ層18は、酸化膜、窒化膜、または酸窒化膜(oxynitride)でよく、すなわち出発時の上面ウェハがSOI基板である。あるいは、このエッチ・ストップ層18は別の半導体材料でよく、この半導体材料はボンディング後に第2半導体層16から選択的に除去でき、やはりハンドリング・ウェハ20を除去するためのエッチ・ストップとしても働く。   In order to obtain the second semiconductor layer 16 having a certain thickness, various layer transfer techniques can be used in the present invention. One direct and simple approach that can be used in the present invention is to use a wafer grinding, polishing, or etch back process. In order to better control the layer transfer process, an etch stop layer 18 located between the second semiconductor layer 16 and the handling wafer 20 can be used (see FIG. 4), and these etch stop layers and Both handling wafers are removed after wafer bonding. The etch stop layer 18 may be an oxide film, a nitride film, or an oxynitride, i.e., the starting top wafer is an SOI substrate. Alternatively, this etch stop layer 18 may be another semiconductor material, which can be selectively removed from the second semiconductor layer 16 after bonding and also serves as an etch stop for removing the handling wafer 20. .

ウェハの1枚がイオン注入領域を備える実施形態に利用できる別の層移転技法を、図5に示す。この場合、イオン注入領域22は多孔質領域を形成してウェハのうちでイオン注入領域の上の一部分を取り除き、それによってたとえば図5に示す例のようなボンディングされたウェハを残す。この注入領域22は、通常は、当業者に周知のイオン注入条件を用いてウェハの一方の表面に注入された水素イオンから成る。ボンディング後、一般的には、約100°〜約400℃の温度で、約2〜約30時間の間だけ、加熱ステップを実施してボンディング・エネルギを増大させる。より好ましくは、この加熱ステップを約200°〜約300℃の温度で、約2〜約20時間の間だけ実施する。本発明で使用する「不活性雰囲気」という用語は、He、Ar、N、Xe、Kr、またはこれらの混合ガスなどの不活性ガスが使用される雰囲気を指す。ボンディング・プロセス中に使用される好ましい雰囲気はNである。その後の350°〜500℃でのアニール中に注入領域22での層分離が生じる。 Another layer transfer technique that can be used in embodiments where one of the wafers includes an ion implantation region is shown in FIG. In this case, the ion implantation region 22 forms a porous region to remove a portion of the wafer above the ion implantation region, thereby leaving a bonded wafer, such as the example shown in FIG. This implanted region 22 typically consists of hydrogen ions implanted into one surface of the wafer using ion implantation conditions well known to those skilled in the art. After bonding, a heating step is typically performed to increase the bonding energy at a temperature of about 100 ° to about 400 ° C. for only about 2 to about 30 hours. More preferably, this heating step is carried out at a temperature of about 200 ° to about 300 ° C. for only about 2 to about 20 hours. As used herein, the term “inert atmosphere” refers to an atmosphere in which an inert gas such as He, Ar, N 2 , Xe, Kr, or a mixed gas thereof is used. Preferred atmosphere is used during the bonding process is N 2. During subsequent annealing at 350 ° C. to 500 ° C., layer separation occurs at the implantation region 22.

図3に示す混成基板10(様々な層移転技法によって形成することができる)を、図6〜図10に示す本発明の方法の出発基板として用いる。これらの図面に示すプロセス・フローをこれから詳細に説明する。   The hybrid substrate 10 shown in FIG. 3 (which can be formed by various layer transfer techniques) is used as the starting substrate for the method of the present invention shown in FIGS. The process flow shown in these drawings will now be described in detail.

図3に示す混成基板10を提供した後、たとえば、化学気相成長(CVD)、プラズマ化学気相成長(PECVD)、原子層堆積、または物理気相成長などの堆積法を使用して、第2半導体層16の露出した上側表面上にハード・マスク層すなわちパッド・スタック(pad stack)24を形成する。代わりに、熱酸化、窒化膜形成、または酸窒化膜形成法を用いてこのハード・マスク層24を形成することもできる。得られたハード・マスク層24を含む構造を、たとえば図6に示す。   After providing the hybrid substrate 10 shown in FIG. 3, the deposition may be performed using a deposition method such as, for example, chemical vapor deposition (CVD), plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), atomic layer deposition, or physical vapor deposition. 2 A hard mask layer or pad stack 24 is formed on the exposed upper surface of the semiconductor layer 16. Alternatively, the hard mask layer 24 can be formed using thermal oxidation, nitride film formation, or oxynitride film formation. A structure including the obtained hard mask layer 24 is shown, for example, in FIG.

このハード・マスク層24は、たとえば酸化膜、窒化膜、酸窒化膜、またはそれらのスタックから成る。ハード・マスク層24の厚さは、マスク材料の組成ならびにハード・マスクを形成するのに使用した技法に応じて変わることがある。一般的には、このハード・マスク層24の堆積厚は、約5〜約500nmである。   The hard mask layer 24 is made of, for example, an oxide film, a nitride film, an oxynitride film, or a stack thereof. The thickness of the hard mask layer 24 may vary depending on the composition of the mask material and the technique used to form the hard mask. Generally, the deposition thickness of this hard mask layer 24 is about 5 to about 500 nm.

次いで、リソグラフィおよびエッチングによってこのハード・マスク層24をパターン形成して、たとえば、図7に示すようなパターン形成されたマスク24’を得る。このパターン形成されたマスク24’をエッチング・マスクとして使用して混成基板10の第2半導体層16の露出部を除去し、第1半導体層12の上側表面上あるいは第1半導体層12の内部のどちらかで停止させる。パターン移転後に得られる構造を、たとえば、図7に示す。図示するように、下地の第1半導体層12をこの混成構造内に設けて開口26を露出させる。   The hard mask layer 24 is then patterned by lithography and etching to obtain, for example, a patterned mask 24 'as shown in FIG. Using this patterned mask 24 ′ as an etching mask, the exposed portion of the second semiconductor layer 16 of the hybrid substrate 10 is removed, and the upper surface of the first semiconductor layer 12 or the inside of the first semiconductor layer 12 is removed. Stop with either one. The structure obtained after the pattern transfer is shown in FIG. As shown, the underlying first semiconductor layer 12 is provided in the hybrid structure to expose the opening 26.

このハード・マスク層24のエッチングおよびパターン移転は、単一エッチング・プロセスを使用して実施することもでき、複数のエッチング・ステップを使用することもできる。このエッチングには、反応性イオン・エッチング、イオン・ビーム・エッチング、プラズマ・エッチングやレーザ・エッチングなどの乾式エッチング法、化学的なエッチャントを使用する湿式エッチング法、またはそれらの任意の組合せを含めることができる。本発明の好ましい一実施態様においては、第2半導体層16の保護されていない部分の選択的除去に反応性イオン・エッチング(RIE)を使用する。   This etching and pattern transfer of the hard mask layer 24 can be performed using a single etching process or multiple etching steps can be used. This etch should include reactive ion etching, ion beam etching, dry etching methods such as plasma etching and laser etching, wet etching methods using chemical etchants, or any combination thereof. Can do. In one preferred embodiment of the present invention, reactive ion etching (RIE) is used to selectively remove unprotected portions of the second semiconductor layer 16.

続いて半導体デバイスを形成するために相異なる活性デバイス領域を画定する際に開口26を使用する。本出願に使用する用語に合わせて、活性デバイス層として第2半導体層16を備える領域を本明細書では第2デバイス領域28と称し、活性デバイス層として(後に説明するエピタキシャル再成長層としての)第1半導体層12を備える領域を本明細書では第1デバイス領域30と称する。   Subsequent openings 26 are used in defining different active device regions to form semiconductor devices. In accordance with the terminology used in the present application, a region including the second semiconductor layer 16 as an active device layer is referred to herein as a second device region 28 and is referred to as an active device layer (as an epitaxial regrowth layer described later). In the present specification, the region including the first semiconductor layer 12 is referred to as a first device region 30.

次いで、上記の処理ステップによって設けられる開口26内の露出側壁上に任意選択のスペーサ32を形成することもできる。この任意選択のスペーサ32は、堆積およびエッチングによって形成する。この任意選択のスペーサ32は、たとえば、酸化膜、窒化膜、酸窒化膜、またはそれらの任意の組合せなどの絶縁材料から成るものでよい。この任意選択のスペーサ32は、図示するような単一のスペーサであってもよく、あるいは複数のスペーサから成ってもよい。図8に構造内にある任意選択のスペーサ32を示す。   An optional spacer 32 can then be formed on the exposed sidewall in the opening 26 provided by the above processing steps. This optional spacer 32 is formed by deposition and etching. This optional spacer 32 may comprise an insulating material such as, for example, an oxide film, a nitride film, an oxynitride film, or any combination thereof. This optional spacer 32 may be a single spacer as shown, or may comprise a plurality of spacers. FIG. 8 shows an optional spacer 32 in the structure.

次いで、半導体材料34を第1半導体層12の露出表面上に形成して、たとえば図8に示す構造をもたらす。本発明によれば、半導体材料34は、第1半導体層12の結晶方位と同じ結晶方位を有する。この再成長半導体層は、第1半導体層12と同じ面方位を有するが、第1半導体層12とは異なる半導体材料から成る層でよい。   A semiconductor material 34 is then formed on the exposed surface of the first semiconductor layer 12 resulting in, for example, the structure shown in FIG. According to the present invention, the semiconductor material 34 has the same crystal orientation as that of the first semiconductor layer 12. This regrown semiconductor layer has the same plane orientation as the first semiconductor layer 12, but may be a layer made of a semiconductor material different from the first semiconductor layer 12.

この半導体材料34は、選択的エピタキシャル成長法を使用して形成可能な、Si、歪みSi、SiGe、SiC、SiGeC、またはそれらの組合せなど任意の半導体材料を含むことができる。半導体材料34は、歪んでいてもそうでなくてもよく、あるいは、歪み層と無歪み層(たとえば緩和SiGe層上の歪みSi)から成るものでもよい。   The semiconductor material 34 can include any semiconductor material, such as Si, strained Si, SiGe, SiC, SiGeC, or combinations thereof that can be formed using selective epitaxial growth methods. The semiconductor material 34 may or may not be distorted, or may comprise a strained layer and an unstrained layer (eg, strained Si on a relaxed SiGe layer).

いくつかの好ましい実施形態では、半導体材料34は、Siから成る。他の好ましい実施形態では、半導体材料34は、緩和SiGe合金層の上に位置してもしなくてもよい歪みSi層である。本発明では、半導体材料34を再成長半導体材料と称する。   In some preferred embodiments, the semiconductor material 34 comprises Si. In other preferred embodiments, the semiconductor material 34 is a strained Si layer that may or may not be located above the relaxed SiGe alloy layer. In the present invention, the semiconductor material 34 is referred to as a regrowth semiconductor material.

高品質な再成長半導体層34を実現するには、開口26の外側のパターン形成されたマスク24’の上面にポリシリコンまたはアモルファス・シリコンが形成されない選択的エピタキシが推奨される。エピタキシ中、ファセット形成(facet formation)を省略するために、いくつかの実施形態では、この半導体層34をパターン形成されたマスク24’より高く成長させることができ、次いでそれをパターン形成されたマスク24’の高さまで研磨する。   To achieve a high quality regrowth semiconductor layer 34, selective epitaxy is recommended in which no polysilicon or amorphous silicon is formed on the top surface of the patterned mask 24 'outside the opening 26. In order to eliminate facet formation during epitaxy, in some embodiments, this semiconductor layer 34 can be grown higher than the patterned mask 24 ′, which is then patterned mask. Polish to a height of 24 '.

他の実施形態では、本発明のこの時点で、時間制御されたRIE(timed RIE)などの時間制御エッチング法(atime etching process)を用いて、この再成長半導体材料34に陥凹部を設けることができる。この陥凹表面の上面に1つあるいは複数の半導体層を直接形成することができる。形成された半導体層は、それぞれ第1半導体層12と同じ結晶方位を有するはずである。   In other embodiments, the regrowth semiconductor material 34 may be recessed at this point of the present invention using a time etching process such as timed RIE (timed RIE). it can. One or more semiconductor layers can be formed directly on the top surface of the recessed surface. The formed semiconductor layers should each have the same crystal orientation as the first semiconductor layer 12.

同一平面上の表面を実現するために、第2半導体層16と同じ高さまでこの半導体層34をエッチ・バックする必要があることもある。このエッチング・ステップは、乾式エッチング、湿式エッチング、またはシリコンを酸化し次いで酸化膜を剥ぎ取ることによって実施することができる。   In order to realize a coplanar surface, it may be necessary to etch back the semiconductor layer 34 to the same height as the second semiconductor layer 16. This etching step can be performed by dry etching, wet etching or by oxidizing the silicon and then stripping the oxide film.

ここで、構造からパターン形成されたマスク24’を選択的に除去可能な従来のストリッピング法を用いて、構造からパターン形成されたマスク24’を除去する。このパターン形成されたマスク24’を除去した後に形成される構造を、たとえば、図9に示す。この構造では、第2半導体デバイス表面、すなわち、第2半導体層16は、第1半導体デバイス表面、すなわち、再成長半導体材料34とほぼ同一平面上にある。   Here, the mask 24 'patterned from the structure is removed using a conventional stripping method that can selectively remove the mask 24' patterned from the structure. The structure formed after removing this patterned mask 24 'is shown, for example, in FIG. In this structure, the second semiconductor device surface, ie, the second semiconductor layer 16, is substantially coplanar with the first semiconductor device surface, ie, the regrowth semiconductor material 34.

図9に示す構造を設けた後で、たとえば、デバイス分離の形成、ウェル領域の形成、およびゲート領域の形成を含む標準的なCMOS処理を実施することができる。特に、図9に示す構造を設けた後で、通常は、シャロー・トレンチ分離領域などの分離領域36(図10参照)を形成し、それによって第2半導体活性デバイス領域28から第1半導体活性デバイス領域30を分離させる。   After providing the structure shown in FIG. 9, standard CMOS processing can be performed including, for example, device isolation formation, well region formation, and gate region formation. In particular, after providing the structure shown in FIG. 9, an isolation region 36 (see FIG. 10) such as a shallow trench isolation region is typically formed, whereby the second semiconductor active device region 28 to the first semiconductor active device. The region 30 is separated.

この分離領域36は、たとえば、トレンチ画定およびエッチング;拡散バリアによる任意選択のトレンチのライニング;ならびに酸化膜などのトレンチ誘電体でのトレンチの充填を含む、当業者に周知の処理ステップを用いて形成する。トレンチ充填の後で、この構造を平坦化(planarization)することができ、任意選択の緻密化処理ステップを実施してトレンチ誘電体を緻密化することもできる。   This isolation region 36 is formed using processing steps well known to those skilled in the art including, for example, trench definition and etching; optional trench lining with a diffusion barrier; and filling the trench with a trench dielectric such as oxide. To do. After trench filling, the structure can be planarized and an optional densification process step can be performed to densify the trench dielectric.

次いで、どちらも当業者に周知のイオン注入およびアニールを用いて露出された半導体デバイス層、すなわち層16または再成長半導体材料34の内部にウェル領域を形成する。このウェル領域を図10に参照番号38で表す。このウェル領域は、それぞれの半導体層(すなわち、第2半導体層16および再成長半導体材料34)上に形成される半導体デバイスのタイプに応じて、n型ウェル領域またはp型ウェル領域であり得る。たとえば、半導体デバイスがpFETの場合、ウェル領域38はn型ウェルになり、半導体デバイスがnFETの場合、ウェル領域38はp型ウェルになる。それぞれのウェルのドープを様々な注入ステップで実施し、その際に特定のドーパントの注入を意図していない場所の上に注入マスクを形成する。このウェル領域38は、本出願におけるボディ・コンタクトの働きをする。このウェル領域38の深さは、注入条件およびアニール条件ならびに使用されるドーパントのタイプに応じて変わり得る。   The well regions are then formed within the exposed semiconductor device layer, ie, layer 16 or regrowth semiconductor material 34, both using ion implantation and annealing well known to those skilled in the art. This well region is represented by reference numeral 38 in FIG. This well region can be an n-type well region or a p-type well region, depending on the type of semiconductor device formed on the respective semiconductor layer (ie, second semiconductor layer 16 and regrown semiconductor material 34). For example, when the semiconductor device is a pFET, the well region 38 is an n-type well, and when the semiconductor device is an nFET, the well region 38 is a p-type well. The doping of each well is performed with various implantation steps, in which an implantation mask is formed over the areas not intended for implantation of a particular dopant. The well region 38 serves as a body contact in the present application. The depth of the well region 38 can vary depending on the implantation and annealing conditions and the type of dopant used.

ウェル形成の後で、露出した半導体層すなわち第2半導体層16上および再成長半導体材料34上に半導体デバイスすなわちpFETおよびnFETを形成する。具体的には、第2半導体デバイス50を第2半導体層16の一部分上に形成し、第1半導体デバイス52を再成長半導体材料34上に形成する。それぞれのデバイス領域内に単一の半導体デバイスのみがあるように図示してあるが、本発明では、特定のデバイス領域内にそれぞれのタイプのデバイスを複数形成することも企図されている。本発明によれば、第1半導体デバイス52はpFETまたはnFETでよく、第1半導体デバイスが第2半導体デバイスとは異なっており、かつ特定のデバイスがデバイス性能を高める結晶方位上に形成されるという条件の下で、第2半導体デバイス50はpFETまたはnFETでよい。   After the well formation, semiconductor devices, i.e., pFETs and nFETs, are formed on the exposed semiconductor layer, i.e., the second semiconductor layer 16 and on the regrown semiconductor material 34. Specifically, the second semiconductor device 50 is formed on a portion of the second semiconductor layer 16 and the first semiconductor device 52 is formed on the regrown semiconductor material 34. Although illustrated as having only a single semiconductor device within each device region, the present invention also contemplates the formation of a plurality of each type of device within a particular device region. According to the present invention, the first semiconductor device 52 may be a pFET or an nFET, the first semiconductor device being different from the second semiconductor device, and a particular device being formed on a crystal orientation that enhances device performance. Under conditions, the second semiconductor device 50 may be a pFET or an nFET.

当業者に周知の標準的なCMOS処理ステップで、pFETおよびnFETを形成する。それぞれのFETは、ゲート誘電体、ゲート導体、ゲート導体上にある任意選択のハード・マスク、少なくともゲート導体の側壁上にあるスペーサ、およびソース/ドレイン拡散領域を備える。pFETは(110)または(111)方位を有する半導体材料の上に形成され、nFETは(100)または(111)方位を有する半導体表面上に形成されることを留意されたい。得られた、バルク状FETを備える構造を図10に示す。   The pFET and nFET are formed with standard CMOS processing steps well known to those skilled in the art. Each FET comprises a gate dielectric, a gate conductor, an optional hard mask on the gate conductor, a spacer on at least the sidewall of the gate conductor, and a source / drain diffusion region. Note that the pFET is formed on a semiconductor material having a (110) or (111) orientation and the nFET is formed on a semiconductor surface having a (100) or (111) orientation. The resulting structure with a bulk FET is shown in FIG.

本発明においては、相異なる結晶方位を有する混成基板上にバルク状のnFETおよびpFETを設計する方法がいくつかある。ここでは主として、界面14の導入によるデバイスとウェルの分離について論じる。以下の例では、pFETが(110)シリコン上にあり、nFETが従来のp型基板を備える(100)シリコン上にある。STI深さは、nFET/pFET間、nFET/nFET間、およびpFET/pFET間に従来の分離領域を有するように設計すべきである。   In the present invention, there are several methods for designing bulk nFETs and pFETs on hybrid substrates having different crystal orientations. Here, the separation of the device and the well by the introduction of the interface 14 will be mainly discussed. In the following example, the pFET is on (110) silicon and the nFET is on (100) silicon with a conventional p-type substrate. The STI depth should be designed to have conventional isolation regions between nFET / pFET, nFET / nFET, and pFET / pFET.

図11、12に、導電性(すなわち、ボンディング)界面14が分離領域36およびウェル38の下になるように設計することができることを示す。(図11に示すように)(100)Si12の上面に(110)Si16がある場合、pウェル内のnFETは(100)エピ層34の上にあり、nウェル内のpFETは(110)Si16の上にある。ウェル−ウェル・リークを回避するためには、界面14はnウェルより低くなるべきである。具体的には、界面は、ウェルのpn接合の空乏領域の外にあるべきである。pn接合の空乏層の幅は、そのドープ・レベルに反比例する。pウェル−pウェル接続はエピ層から第1半導体を通過して、またはボンディング界面/エピタキシ界面を通過して、あるいはその両方によって、エピ層からもたらされる。同じウェル内のデバイスは(浮遊ボディを避けるために)同じウェル・コンタクトを共有することができる。この具体的なシナリオでは、このボンディング界面の導電性が決定的に重要ではない、すなわち、このボンディング界面は絶縁体でもよく、ボンディングはSi−Si、Si−酸化膜、または酸化膜−酸化膜ボンディングでよい。ただし、導電性ボンディング界面が好ましい。   FIGS. 11 and 12 show that the conductive (ie, bonding) interface 14 can be designed to be under the isolation region 36 and well 38. If (110) Si16 is on the top surface of (100) Si12 (as shown in FIG. 11), the nFET in the p-well is on the (100) epi layer 34 and the pFET in the n-well is (110) Si16 Is on the top. In order to avoid well-well leakage, the interface 14 should be lower than the n-well. Specifically, the interface should be outside the depletion region of the well pn junction. The width of the pn junction depletion layer is inversely proportional to its doping level. A p-well-p-well connection is provided from the epi layer through the first semiconductor from the epi layer, through the bonding interface / epitaxy interface, or both. Devices in the same well can share the same well contact (to avoid floating bodies). In this particular scenario, the conductivity of the bonding interface is not critical, i.e. the bonding interface may be an insulator and the bonding may be Si-Si, Si-oxide, or oxide-oxide bonding. It's okay. However, a conductive bonding interface is preferred.

図11ないし図16に示す諸実施形態では、厚さ約200nm〜約2μmのSOI層および厚さ約10nm未満の薄いBOXを使用することが可能であり、このBOXは導電性でも絶縁性でもよい。さらに別の可能な方法では、このSOI基板は厚さ約200nm〜約2μmのSOI層および厚さ約10nm以上の厚いBOXを備える。この実施形態では、BOXが絶縁性であり、混成構造は、絶縁層を含んでいても含まなくてもよい他の半導体ウェハに絶縁層を含む少なくとも1枚の半導体ウェハをボンディングすることによって形成される。さらに別の実施形態では、厚さ約100nm〜約200nmの上面シリコン層およびSi−Si直接ボンディングからもたらされた厚さ約10nm未満の導電性の薄いBOXを備えるボンディング済みの基板を使用することもできる。   In the embodiments shown in FIGS. 11-16, an SOI layer with a thickness of about 200 nm to about 2 μm and a thin BOX with a thickness of less than about 10 nm can be used, which can be conductive or insulating. . In yet another possible method, the SOI substrate comprises an SOI layer with a thickness of about 200 nm to about 2 μm and a thick BOX with a thickness of about 10 nm or more. In this embodiment, the BOX is insulative and the hybrid structure is formed by bonding at least one semiconductor wafer including an insulating layer to another semiconductor wafer that may or may not include an insulating layer. The In yet another embodiment, using a bonded substrate comprising a top silicon layer about 100 nm to about 200 nm thick and a conductive thin BOX less than about 10 nm thick resulting from direct Si-Si bonding. You can also.

(図12に示すように)(110)Si12の上面に(100)Si16がある場合、nウェル内のpFETは(110)エピ層34上にあり、pウェル内のnFETは(100)Si16上にある。ウェル−ウェル・リークを避けるためにボンディング界面は、ウェルpn接合から離れていなければならず、したがって上面のSi16の厚さは図11の場合と同程度である。この場合、pウェル−pウェル接続は、ボンディング界面またはエピタキシ界面あるいはその両方を横切る。このボンディング界面の導電性は決定的に重要ではない、すなわち、ボンディング界面は絶縁体でもよいが、上記のSi−Si直接ボンディングを使用することによって導電性の良好なボンディング界面が好ましくなる。   (As shown in FIG. 12) When (100) Si16 is on top of (110) Si12, the pFET in the n-well is on (110) epi layer 34 and the nFET in the p-well is on (100) Si16 It is in. In order to avoid well-well leakage, the bonding interface must be away from the well pn junction, so the thickness of the top Si 16 is comparable to that in FIG. In this case, the p-well-p-well connection crosses the bonding interface and / or the epitaxy interface. The conductivity of the bonding interface is not critical, that is, the bonding interface may be an insulator, but a bonding interface with good conductivity is preferred by using the Si-Si direct bonding described above.

図13、14に示すように、このボンディング界面は、エピタキシの前に形成されたスペーサが、プロセスの最後にウェル間の追加の分離領域として働く良好な分離領域をもたらす限り、ウェル内部、分離領域36の下に設計することができる。(図13に示すように)(100)ハンドリング・ウェハ12の上面に(110)Si16がある場合、nウェル内のpFETは(110)Si16上にあり、pウェル内のnFETは(100)エピSi34上にある。ボンディング界面は、それがウェルpn接合の空乏領域から十分遠くにある限り、ウェル接合の上であってもよい。スペーサ(およびスタック・エッチ(stack etch))は、ボンディング界面からウェルpn接合を引き離すために、やはりボンディング界面の下になければならない。この場合、pウェル−pウェル接続は、エピSiからハンドリング・ウェハを通って行われる。しかし、同じnウェル内のデバイスは、ボンディング界面を横切っても横切らなくても、STIの直下を通って接続される。同一nウェル内のすべてのpFETが良好なボディ・コンタクトを確実に有するためには、ボンディング界面が良好な導電性を有することが好ましい。(図14に示すように)(110)Si12の上面に(110)Si16がある場合、ボンディング界面はpウェルの内部にある。唯一の要件は、スペーサ(およびスタック・エッチ)が、ウェルpn接合をボンディング界面から引き離すために、ボンディング界面の下になければならないことである。このシナリオでは、pウェル−pウェル接続はボンディング界面を横切らなければならない。さらに、同一pウェル内のすべてのnFETの良好なボディ・コンタクトを確実に得るためには、ボンディング界面の良好な導電性が必要である。   As shown in FIGS. 13 and 14, this bonding interface can be applied to the interior of the well, the isolation region, as long as the spacer formed before epitaxy provides a good isolation region that acts as an additional isolation region between the wells at the end of the process. 36 can be designed below. When (100) handling wafer 12 has (110) Si16 on the top surface of (100) handling wafer 12 (as shown in FIG. 13), the pFET in the n-well is on (110) Si16 and the nFET in the p-well is (100) epi. It is on Si34. The bonding interface may be above the well junction as long as it is sufficiently far from the depletion region of the well pn junction. The spacer (and stack etch) must still be below the bonding interface to pull the well pn junction away from the bonding interface. In this case, the p-well-p-well connection is made from the epi-Si through the handling wafer. However, devices in the same n-well are connected through just below the STI, with or without crossing the bonding interface. In order to ensure that all pFETs in the same n-well have good body contacts, it is preferred that the bonding interface has good conductivity. When (110) Si16 is on the top surface of (110) Si12 (as shown in FIG. 14), the bonding interface is inside the p-well. The only requirement is that the spacer (and stack etch) must be below the bonding interface in order to pull the well pn junction away from the bonding interface. In this scenario, the p-well-p-well connection must cross the bonding interface. Furthermore, good conductivity at the bonding interface is required to ensure good body contact for all nFETs in the same p-well.

図15、16に、このボンディング界面をどのようにしてSTIの上に設計することができるかを示す。(図15に示すように)(110)ハンドリング・ウェハ12の上面に(110)Si16がある場合、ボンディング界面およびウェル接合のどちらもpFETの下にある。S/Dリークを避けるために、このボンディング界面は、ソース/ドレイン接合空乏の深さよりも下になければならない。ウェル−ウェル・リークを避けるために、このボンディング界面は、またウェル接合の空乏領域の外側になければならない。さらに、STIはウェル接合をボンディング界面から引き離すのに十分深くなければならない。pFETが浮遊ボディを有することを避けるために、このボンディング界面が良好な導電性を与えることが必要である。   FIGS. 15 and 16 show how this bonding interface can be designed on top of the STI. When (110) Si16 is on the top surface of the (110) handling wafer 12 (as shown in FIG. 15), both the bonding interface and the well junction are below the pFET. In order to avoid S / D leakage, this bonding interface must be below the depth of the source / drain junction depletion. In order to avoid well-to-well leakage, this bonding interface must also be outside the depletion region of the well junction. Furthermore, the STI must be deep enough to pull the well junction away from the bonding interface. In order to avoid the pFET having a floating body, it is necessary that this bonding interface provide good conductivity.

(図16に示すように)(110)ハンドリング・ウェハ12上に(100)Siがある場合は、図15の場合と同様である。S/Dリークを避けるために、このボンディング界面は、ソース/ドレイン接合の空乏深さよりも下になければならない。しかし、ボンディング界面がpウェル内にあるので、ウェル−ウェル・リークを避けるために、STI深さがウェル分離のための唯一の要件となる。nFETが浮遊ボディを有することを避け、pウェル−pウェル接続を得るために、このボンディング界面が良好な導電性を与えることが必要である。   When (110) handling wafer 12 has (100) Si (as shown in FIG. 16), it is the same as in FIG. In order to avoid S / D leakage, this bonding interface must be below the depletion depth of the source / drain junction. However, since the bonding interface is in the p-well, the STI depth is the only requirement for well isolation in order to avoid well-well leakage. In order to avoid the nFET having a floating body and obtain a p-well-p-well connection, it is necessary that this bonding interface provide good conductivity.

上述した、混成基板上のバルク状CMOSを、歪みSiプロセスと組み合わせることもできる(図17ないし図36参照)。(100)歪みSi層上のnFETは、無歪み(100)Si基板上の性能よりも高性能になることが知られている。(110)歪みSi層上のpFETは、無歪み(110)Si基板上の性能よりも高性能になることも知られている。歪みSi層は、Siの上面または下面に緩和SiGeバッファを成長させることによって実現することができる。   The bulk CMOS on the hybrid substrate described above can be combined with a strained Si process (see FIGS. 17 to 36). It is known that nFETs on (100) strained Si layers have higher performance than on unstrained (100) Si substrates. It is also known that pFETs on (110) strained Si layers have higher performance than those on unstrained (110) Si substrates. The strained Si layer can be realized by growing a relaxed SiGe buffer on the upper or lower surface of Si.

本発明で企図される歪みSiプロセスを、図17ないし36に示す具体的な実施形態に関して説明する。特に指定しない限り、上記で使用した処理ステップおよび材料を歪みSiの諸実施形態でも使用する。   The strained Si process contemplated by the present invention will be described with respect to the specific embodiment shown in FIGS. Unless otherwise specified, the processing steps and materials used above are also used in strained Si embodiments.

図17ないし20に、歪みSiMOSFETデバイスを提供する実施形態を示す。図17に上記のように形成される第1半導体層12、界面14、および第2半導体層16を備える混成構造10を示す。   17-20 illustrate an embodiment for providing a strained SiMOSFET device. FIG. 17 shows a hybrid structure 10 including the first semiconductor layer 12, the interface 14, and the second semiconductor layer 16 formed as described above.

次いで、図18に示すように、第2半導体層16と同じ結晶方位を有するSiGeなどの緩和バッファ層70をエピタキシによって形成する。緩和バッファ層70を形成した後で、歪みSiなどの歪み半導体層72を緩和バッファ層70上に堆積させる。本発明のこの実施形態では、歪み/緩和層は、第2半導体層16と同じ結晶方位を有する。   Next, as shown in FIG. 18, a relaxation buffer layer 70 such as SiGe having the same crystal orientation as that of the second semiconductor layer 16 is formed by epitaxy. After forming the relaxation buffer layer 70, a strained semiconductor layer 72 such as strained Si is deposited on the relaxation buffer layer 70. In this embodiment of the invention, the strain / relaxation layer has the same crystal orientation as the second semiconductor layer 16.

次いで、パッド酸化膜74およびパッド窒化膜76を備えるマスク層(以後「パッド・スタック」という)を堆積によって形成し、第2半導体層16の一部分が露出するように、このパッド・スタックをリソグラフィおよびエッチングにかける。次いで、この第2半導体層16の露出部分をエッチングし、第1半導体層12上、または第1半導体層12内部で停止させる。次いで、上記のエッチング・ステップによってもたらされた開口内部のそれぞれの側壁上に任意選択のスペーサ32を形成する。得られる構造を、たとえば図19に示す。   A mask layer (hereinafter referred to as a “pad stack”) comprising pad oxide film 74 and pad nitride film 76 is then formed by deposition, and the pad stack is lithographically and exposed so that a portion of second semiconductor layer 16 is exposed. Etching. Next, the exposed portion of the second semiconductor layer 16 is etched and stopped on the first semiconductor layer 12 or inside the first semiconductor layer 12. An optional spacer 32 is then formed on each sidewall within the opening provided by the above etching step. The resulting structure is shown, for example, in FIG.

図20に、第1半導体層12の露出表面から半導体材料34を再成長させ平坦化させた後の構造を示す。パッド酸化膜74およびパッド窒化膜76をここで除去してもよく、上述したようなCMOSデバイスを歪みSi層72上および再成長半導体材料34上に形成することもできる。   FIG. 20 shows the structure after the semiconductor material 34 is regrown and planarized from the exposed surface of the first semiconductor layer 12. The pad oxide film 74 and the pad nitride film 76 may be removed here, and a CMOS device as described above may be formed on the strained Si layer 72 and the regrown semiconductor material 34.

図21ないし24に、本発明で使用できる別の実施形態を示す。この実施形態では、緩和バッファ層70および歪み半導体層72を第1半導体層12の開口内の露出表面上に形成する。この例では、緩和バッファ層/歪み半導体スタックは第1半導体層12と同じ結晶方位を有する。この実施形態で使用する処理ステップは、図17ないし20に関連して上述した実施形態と、緩和バッファ層および歪み半導体層の位置を除き類似している。   21 to 24 show another embodiment that can be used in the present invention. In this embodiment, the relaxation buffer layer 70 and the strained semiconductor layer 72 are formed on the exposed surface in the opening of the first semiconductor layer 12. In this example, the relaxation buffer layer / strained semiconductor stack has the same crystal orientation as the first semiconductor layer 12. The processing steps used in this embodiment are similar to those described above with respect to FIGS. 17-20 except for the location of the relaxation buffer layer and strained semiconductor layer.

図25ないし28に本発明の別の実施形態を示す。この実施形態では、図25に示すような半導体ウェハを直接ボンディング用のウェハの1枚として使用する。具体的には、図25に示すウェハは、ハンドリング・ウェハ80上に形成されたSiGeなどの緩和半導体層12’を備える。緩和半導体層12’は、上記の第1半導体層12と同じ特性を有する。次いで、この緩和半導体層12’とは異なる結晶方位を有する第2半導体層16を、上記の直接ボンディング技法を用いて図25に示すウェハにボンディングして図26に示すような構造をもたらす。   25 to 28 show another embodiment of the present invention. In this embodiment, a semiconductor wafer as shown in FIG. 25 is used as one of the wafers for direct bonding. Specifically, the wafer shown in FIG. 25 includes a relaxed semiconductor layer 12 ′ such as SiGe formed on the handling wafer 80. The relaxed semiconductor layer 12 ′ has the same characteristics as the first semiconductor layer 12 described above. Next, the second semiconductor layer 16 having a crystal orientation different from that of the relaxed semiconductor layer 12 'is bonded to the wafer shown in FIG. 25 by using the above-described direct bonding technique, resulting in the structure shown in FIG.

次いで、パッド酸化膜74およびパッド窒化膜76を備えるパターン形成されたパッド・スタックを上記のように形成し、緩和バッファ層12’の一部分を露出させる開口を設け、任意選択のスペーサ32を形成し、次いで半導体材料34を成長させて図27に示す平坦化された構造をもたらす。   A patterned pad stack comprising pad oxide film 74 and pad nitride film 76 is then formed as described above, an opening exposing a portion of relaxation buffer layer 12 'is provided, and optional spacer 32 is formed. The semiconductor material 34 is then grown to yield the planarized structure shown in FIG.

次いで、時間制御したエッチングを使用することによってこの半導体材料34を陥凹させる。次いで、この陥凹半導体材料34上に歪み半導体層72を形成し、その後パッド・スタックを除去して図28に示す構造をもたらす。次いで、上記のようなCMOSデバイスを第2半導体層16および歪みSi層72上に形成する。この歪みSi層72が、第2半導体層16とは異なる緩和バッファ層12’と同じ結晶方位を有することに留意されたい。   The semiconductor material 34 is then recessed by using time-controlled etching. A strained semiconductor layer 72 is then formed on the recessed semiconductor material 34, after which the pad stack is removed, resulting in the structure shown in FIG. Next, a CMOS device as described above is formed on the second semiconductor layer 16 and the strained Si layer 72. It should be noted that the strained Si layer 72 has the same crystal orientation as the relaxation buffer layer 12 ′ different from the second semiconductor layer 16.

図29ないし32に本発明の他の実施形態を示す。この実施形態では、第2半導体層16に第1半導体層12を直接ボンディングする。次いで(上記したように)、緩和半導体70および歪み半導体層72を第2半導体層16上に形成して図30に示す構造をもたらす。   29 to 32 show another embodiment of the present invention. In this embodiment, the first semiconductor layer 12 is directly bonded to the second semiconductor layer 16. Then (as described above), relaxed semiconductor 70 and strained semiconductor layer 72 are formed on second semiconductor layer 16 resulting in the structure shown in FIG.

次いで、パッド酸化膜74およびパッド窒化膜76を含むパッド・スタックを歪み半導体層上に形成し、その後パターン形成する。第1半導体層12まで下に延びる開口を設け、次いで任意選択のスペーサ32をこの開口内に形成する。任意選択のスペーサ32を形成した後で、緩和SiGe層を含む半導体材料34を形成し、平坦化して、たとえば図31に示す構造をもたらす。緩和SiGe層34の一部分を時間制御した反応性イオン・エッチング法を使用して陥凹させ、その後歪み半導体層72’を設け、構造からパッド・スタックを除去して図32に示す構造をもたらす。この場合、歪み半導体層72は歪み半導体層72’とは異なる結晶方位を有する。上記のように、それぞれの歪み層上にCMOSデバイスを形成することもできる。   Next, a pad stack including a pad oxide film 74 and a pad nitride film 76 is formed on the strained semiconductor layer and then patterned. An opening extending down to the first semiconductor layer 12 is provided, and then an optional spacer 32 is formed in the opening. After forming the optional spacer 32, a semiconductor material 34 including a relaxed SiGe layer is formed and planarized, resulting in, for example, the structure shown in FIG. A portion of the relaxed SiGe layer 34 is recessed using a time-controlled reactive ion etching method, after which a strained semiconductor layer 72 'is provided to remove the pad stack from the structure, resulting in the structure shown in FIG. In this case, the strained semiconductor layer 72 has a crystal orientation different from that of the strained semiconductor layer 72 '. As described above, a CMOS device can be formed on each strained layer.

図33、34に本発明の他の実施形態を示す。この実施形態では、緩和半導体層12’をハンドリング・ウェハ80上に形成し(図33参照)、次いでこの半導体層を第2半導体層16に直接ボンディングする。次いで、第2半導体層16と同じ結晶方位を有する緩和バッファ層70および歪み半導体層72を形成し、パッド酸化膜74およびパッド窒化膜76を備えるパッド・スタックを設ける。緩和半導体層12’の表面部分を露出させるリソグラフィおよびエッチング・ステップの後で、任意選択のスペーサ32を形成し、緩和半導体層12’上に緩和半導体層34をエピタキシャル成長させ、次いで構造を平坦化する。図35に得られる構造を示す。   33 and 34 show another embodiment of the present invention. In this embodiment, the relaxed semiconductor layer 12 ′ is formed on the handling wafer 80 (see FIG. 33), and this semiconductor layer is then bonded directly to the second semiconductor layer 16. Next, a relaxation buffer layer 70 and a strained semiconductor layer 72 having the same crystal orientation as the second semiconductor layer 16 are formed, and a pad stack including a pad oxide film 74 and a pad nitride film 76 is provided. After the lithography and etching steps that expose the surface portion of the relaxed semiconductor layer 12 ', an optional spacer 32 is formed, the relaxed semiconductor layer 34 is epitaxially grown on the relaxed semiconductor layer 12', and then the structure is planarized. . FIG. 35 shows the structure obtained.

上述のように、この再成長半導体層34を陥凹させ、歪みSi層72’をこの陥凹表面上に形成する。次いで、構造を平坦化して図36に示す構造をもたらす。次いで、上述のように、歪み半導体層72および歪み半導体層72’上にCMOSデバイスを形成する。本発明によれば、それぞれの歪み半導体層は相異なる結晶方位を有する。   As described above, the regrowth semiconductor layer 34 is recessed, and a strained Si layer 72 'is formed on the recessed surface. The structure is then planarized resulting in the structure shown in FIG. Next, as described above, a CMOS device is formed on the strained semiconductor layer 72 and the strained semiconductor layer 72 '. According to the present invention, each strained semiconductor layer has a different crystal orientation.

本発明をその好ましい諸実施形態について具体的に示し説明してきたが、本発明の範疇および精神から逸脱することなく形式および詳細において前記およびその他の変形を加え得ることは、当業者なら理解されよう。   While the invention has been particularly shown and described with respect to preferred embodiments thereof, those skilled in the art will recognize that these and other variations can be made in form and detail without departing from the scope and spirit of the invention. .

SOI基板上にMOSFETを備え、浮遊ボディが内部に存在する従来技術の構造を示す絵画図(断面図)である。It is a pictorial diagram (sectional view) showing the structure of the prior art in which a MOSFET is provided on an SOI substrate and a floating body exists inside. バルク基板上にMOSFETを備え、ウェル・コンタクトが内部に存在する従来技術の構造を示す絵画図(断面図)である。FIG. 2 is a pictorial diagram (cross-sectional view) showing a structure of a prior art including a MOSFET on a bulk substrate and having a well contact inside. 半導体−半導体直接ボンディングによって得られた、相異なる面方位を有する本発明の混成基板を示す絵画図(断面図)である。It is a pictorial view (sectional drawing) which shows the hybrid board | substrate of this invention which has a different surface orientation obtained by the semiconductor-semiconductor direct bonding. 図3に示す混成基板の半導体層の薄い上面層を実現するための層移転の一手法を示す絵画図(断面図)である。FIG. 4 is a pictorial diagram (cross-sectional view) showing one method of layer transfer for realizing a thin upper surface layer of a semiconductor layer of the hybrid substrate shown in FIG. 3. 図3に示す混成基板の半導体層の薄い上面層を実現するための層移転の一手法を示す絵画図(断面図)である。FIG. 4 is a pictorial diagram (cross-sectional view) showing one method of layer transfer for realizing a thin upper surface layer of a semiconductor layer of the hybrid substrate shown in FIG. 3. 図3の混成基板を出発基板として用いる、本発明によって使用される基本的な一処理ステップを示す絵画図(断面図)である。FIG. 4 is a pictorial diagram (sectional view) showing one basic processing step used by the present invention using the hybrid substrate of FIG. 3 as a starting substrate. 図3の混成基板を出発基板として用いる、本発明によって使用される基本的な一処理ステップを示す絵画図(断面図)である。FIG. 4 is a pictorial diagram (sectional view) showing one basic processing step used by the present invention using the hybrid substrate of FIG. 3 as a starting substrate. 図3の混成基板を出発基板として用いる、本発明によって使用される基本的な一処理ステップを示す絵画図(断面図)である。FIG. 4 is a pictorial diagram (sectional view) showing one basic processing step used by the present invention using the hybrid substrate of FIG. 3 as a starting substrate. 図3の混成基板を出発基板として用いる、本発明によって使用される基本的な一処理ステップを示す絵画図(断面図)である。FIG. 4 is a pictorial diagram (sectional view) showing one basic processing step used by the present invention using the hybrid substrate of FIG. 3 as a starting substrate. 図3の混成基板を出発基板として用いる、本発明によって使用される基本的な一処理ステップを示す絵画図(断面図)である。FIG. 4 is a pictorial diagram (sectional view) showing one basic processing step used by the present invention using the hybrid substrate of FIG. 3 as a starting substrate. 本発明に使用することができる相異なる面方位を有する混成基板上にいくつかのバルクCMOSデバイスを設計する一戦略を示す絵画図(断面図)である。FIG. 2 is a pictorial diagram (cross-sectional view) showing one strategy for designing several bulk CMOS devices on a hybrid substrate with different plane orientations that can be used in the present invention. 本発明に使用することができる相異なる面方位を有する混成基板上にいくつかのバルクCMOSデバイスを設計する一戦略を示す絵画図(断面図)である。FIG. 2 is a pictorial diagram (cross-sectional view) showing one strategy for designing several bulk CMOS devices on a hybrid substrate with different plane orientations that can be used in the present invention. 本発明に使用することができる相異なる面方位を有する混成基板上にいくつかのバルクCMOSデバイスを設計する一戦略を示す絵画図(断面図)である。FIG. 2 is a pictorial diagram (cross-sectional view) showing one strategy for designing several bulk CMOS devices on a hybrid substrate with different plane orientations that can be used in the present invention. 本発明に使用することができる相異なる面方位を有する混成基板上にいくつかのバルクCMOSデバイスを設計する一戦略を示す絵画図(断面図)である。FIG. 2 is a pictorial diagram (cross-sectional view) showing one strategy for designing several bulk CMOS devices on a hybrid substrate with different plane orientations that can be used in the present invention. 本発明に使用することができる相異なる面方位を有する混成基板上にいくつかのバルクCMOSデバイスを設計する一戦略を示す絵画図(断面図)である。FIG. 2 is a pictorial diagram (cross-sectional view) showing one strategy for designing several bulk CMOS devices on a hybrid substrate with different plane orientations that can be used in the present invention. 本発明に使用することができる相異なる面方位を有する混成基板上にいくつかのバルクCMOSデバイスを設計する一戦略を示す絵画図(断面図)である。FIG. 2 is a pictorial diagram (cross-sectional view) showing one strategy for designing several bulk CMOS devices on a hybrid substrate with different plane orientations that can be used in the present invention. 本発明の歪みSiMOSFETを提供する一手法を示す絵画図(断面図)である。It is a pictorial diagram (sectional view) showing one technique for providing a strained SiMOSFET of the present invention. 本発明の歪みSiMOSFETを提供する一手法を示す絵画図(断面図)である。It is a pictorial diagram (sectional view) showing one technique for providing a strained SiMOSFET of the present invention. 本発明の歪みSiMOSFETを提供する一手法を示す絵画図(断面図)である。It is a pictorial diagram (sectional view) showing one technique for providing a strained SiMOSFET of the present invention. 本発明の歪みSiMOSFETを提供する一手法を示す絵画図(断面図)である。It is a pictorial diagram (sectional view) showing one technique for providing a strained SiMOSFET of the present invention. 本発明の歪みSiMOSFETを提供する別の手法を示す絵画図(断面図)である。It is a pictorial figure (sectional drawing) which shows another technique which provides the distortion | strained SiMOSFET of this invention. 本発明の歪みSiMOSFETを提供する前記別の手法を示す絵画図(断面図)である。It is a pictorial figure (sectional view) which shows the said another method which provides the distortion | strained SiMOSFET of this invention. 本発明の歪みSiMOSFETを提供する前記別の手法を示す絵画図(断面図)である。It is a pictorial figure (sectional view) which shows the said another method which provides the distortion | strained SiMOSFET of this invention. 本発明の歪みSiMOSFETを提供する前記別の手法を示す絵画図(断面図)である。It is a pictorial figure (sectional view) which shows the said another method which provides the distortion | strained SiMOSFET of this invention. 本発明の歪みSiMOSFETを提供する他の手法を示す絵画図(断面図)である。It is a pictorial figure (sectional drawing) which shows the other method which provides the distortion | strained SiMOSFET of this invention. 本発明の歪みSiMOSFETを提供する前記他の手法を示す絵画図(断面図)である。It is a pictorial diagram (sectional view) showing the other method for providing the strained SiMOSFET of the present invention. 本発明の歪みSiMOSFETを提供する前記他の手法を示す絵画図(断面図)である。It is a pictorial diagram (sectional view) showing the other method for providing the strained SiMOSFET of the present invention. 本発明の歪みSiMOSFETを提供する前記他の手法を示す絵画図(断面図)である。It is a pictorial diagram (sectional view) showing the other method for providing the strained SiMOSFET of the present invention. 歪みSi nFETおよびpFETを提供するさらに他の手法を示す絵画図(断面図)である。FIG. 10 is a pictorial diagram (cross-sectional view) showing yet another technique for providing strained Si FETs and pFETs. 歪みSi nFETおよびpFETを提供する前記さらに他の手法を示す絵画図(断面図)である。FIG. 6 is a pictorial diagram (cross-sectional view) showing still another method for providing strained Si FETs and pFETs. 歪みSi nFETおよびpFETを提供する前記さらに他の手法を示す絵画図(断面図)である。FIG. 6 is a pictorial diagram (cross-sectional view) showing still another method for providing strained Si FETs and pFETs. 歪みSi nFETおよびpFETを提供する前記さらに他の手法を示す絵画図(断面図)である。FIG. 6 is a pictorial diagram (cross-sectional view) showing still another method for providing strained Si FETs and pFETs. 歪みSi nFETおよびpFETを提供するさらに他の手法を示す絵画図(断面図)である。FIG. 10 is a pictorial diagram (cross-sectional view) showing yet another technique for providing strained Si FETs and pFETs. 歪みSi nFETおよびpFETを提供する前記さらに他の手法を示す絵画図(断面図)である。FIG. 6 is a pictorial diagram (cross-sectional view) showing still another method for providing strained Si FETs and pFETs. 歪みSi nFETおよびpFETを提供する前記さらに他の手法を示す絵画図(断面図)である。FIG. 6 is a pictorial diagram (cross-sectional view) showing still another method for providing strained Si FETs and pFETs. 歪みSi nFETおよびpFETを提供する前記さらに他の手法を示す絵画図(断面図)である。FIG. 6 is a pictorial diagram (cross-sectional view) showing still another method for providing strained Si FETs and pFETs.

符号の説明Explanation of symbols

10 混成基板
12 第1(下側)半導体(Si)層
12’ 緩和半導体層
14 ボンディング界面
16 第2(上側)半導体(Si)層
18 エッチング停止層
20 ハンドリング・ウェハ
22 イオン注入層
24 ハード・マスク層(パッド・スタック)
24’ パターン形成されたマスク
26 開口
28 第2(半導体活性)デバイス領域
30 第1(半導体活性)デバイス領域
32 任意選択のスペーサ
34 半導体材料
36 分離領域
38 ウェル領域
50 第2半導体デバイス
52 第1半導体デバイス
70 緩和バファ層
72 歪み半導体層
72’ 歪み半導体層
74 パッド酸化膜
76 パッド窒化膜
80 ハンドリング・ウェハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Hybrid substrate 12 1st (lower side) semiconductor (Si) layer 12 'Relaxation semiconductor layer 14 Bonding interface 16 2nd (upper side) semiconductor (Si) layer 18 Etching stop layer 20 Handling wafer 22 Ion implantation layer 24 Hard mask Layer (pad stack)
24 'patterned mask 26 opening 28 second (semiconductor active) device region 30 first (semiconductor active) device region 32 optional spacer 34 semiconductor material 36 isolation region 38 well region 50 second semiconductor device 52 first semiconductor Device 70 Relaxation buffer layer 72 Strained semiconductor layer 72 'Strained semiconductor layer 74 Pad oxide film 76 Pad nitride film 80 Handling wafer

Claims (11)

(100)面方位及び(110)面方位のうちの一方の面方位を有する第1半導体層上に、前記(100)面方位及び前記(110)面方位のうちの他方の面方位を有する第2半導体層をボンディングするステップと、
前記第2半導体層上に前記他方の面方位を有する緩和バッファ層を形成するステップと、
前記緩和バッファ層上に前記他方の面方位を有する歪み半導体層を形成するステップと、
前記歪み半導体層上にマスク開口を有するマスク層を形成するステップと、
前記マスク開口により露出された前記歪み半導体層、前記緩和バッファ層及び前記第2半導体層をエッチングすることにより前記第1半導体層を露出する開口を形成するステップと、
前記開口の側壁にスペーサを形成するステップと、
前記開口内を埋めるように前記第1半導体層上に、前記一方の面方位を有する緩和半導体材料を成長させて平坦化するステップと、
前記緩和半導体材料の上部を陥凹させ、該陥凹させた部分に前記一方の面方位を有する歪み半導体材料を形成するステップと、
前記マスク層を除去して前記歪み半導体層を露出するステップと、
前記歪み半導体材料及び前記歪み半導体層にCMOSデバイスを形成するステップとを含むCMOSデバイスの製造方法。
A first semiconductor layer having one of the (100) plane orientation and the (110) plane orientation has the other plane orientation of the (100) plane orientation and the (110) plane orientation. Bonding the two semiconductor layers;
Forming a relaxation buffer layer having the other plane orientation on the second semiconductor layer;
Forming a strained semiconductor layer having the other plane orientation on the relaxation buffer layer;
Forming a mask layer having a mask opening on the strained semiconductor layer;
Forming an opening exposing the first semiconductor layer by etching the strained semiconductor layer, the relaxation buffer layer, and the second semiconductor layer exposed by the mask opening;
Forming a spacer on a side wall of the opening;
Growing and planarizing a relaxed semiconductor material having the one plane orientation on the first semiconductor layer so as to fill the opening;
Forming an upper portion of the relaxed semiconductor material, and forming a strained semiconductor material having the one surface orientation in the recessed portion;
Removing the mask layer to expose the strained semiconductor layer;
Forming a CMOS device on the strained semiconductor material and the strained semiconductor layer.
前記第1半導体層及び記第2半導体層がSiであり、前記緩和半導体材料がSiGeである、請求項1に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are Si, and the relaxed semiconductor material is SiGe. 前記緩和バッファ層がSiGeであり、前記歪み半導体層がSiである、請求項1に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the relaxation buffer layer is SiGe and the strained semiconductor layer is Si. 前記歪み半導体材料がSiである、請求項1に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the strained semiconductor material is Si. 前記マスク層が、前記歪み半導体層上に形成された酸化膜及び該酸化膜上に形成された窒化膜を有する、請求項1に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the mask layer includes an oxide film formed on the strained semiconductor layer and a nitride film formed on the oxide film. 前記スペーサが、酸化膜、窒化膜、酸窒化膜及びこれらの組合せから成る群から選択される、請求項1に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the spacer is selected from the group consisting of an oxide film, a nitride film, an oxynitride film, and a combination thereof. (100)面方位及び(110)面方位のうちの一方の面方位を有する第1半導体層上に設けられ、前記(100)面方位及び前記(110)面方位のうちの他方の面方位を有する第2半導体層と、
前記第2半導体層上に設けられ、前記他方の面方位を有する緩和バッファ層と、
前記緩和バッファ層上に設けられ、前記他方の面方位を有する歪み半導体層と、
前記歪み半導体層、前記緩和バッファ層及び前記第2半導体層に設けられ、前記第1半導体層を露出する開口と、
前記開口の側壁に設けられたスペーサと、
前記開口内を埋めるように前記第1半導体層上に設けられ、前記一方の面方位を有する緩和半導体材料と、
前記緩和半導体材料の上部の陥凹させた部分に設けられ、前記一方の面方位を有する歪み半導体材料と、
前記歪み半導体材料及び前記歪み半導体層に設けられたCMOSデバイスとを備える構造。
Provided on the first semiconductor layer having one of the (100) plane orientation and the (110) plane orientation, and the other plane orientation of the (100) plane orientation and the (110) plane orientation is A second semiconductor layer having,
A relaxation buffer layer provided on the second semiconductor layer and having the other plane orientation;
A strained semiconductor layer provided on the relaxation buffer layer and having the other plane orientation;
An opening provided in the strained semiconductor layer, the relaxation buffer layer, and the second semiconductor layer to expose the first semiconductor layer;
A spacer provided on a side wall of the opening;
A relaxed semiconductor material provided on the first semiconductor layer to fill the opening and having the one plane orientation;
A strained semiconductor material provided on the recessed portion of the upper portion of the relaxed semiconductor material and having the one surface orientation;
A structure comprising the strained semiconductor material and a CMOS device provided in the strained semiconductor layer.
前記第1半導体層及び記第2半導体層がSiであり、前記緩和半導体材料がSiGeである、請求項7に記載の構造。   8. The structure of claim 7, wherein the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are Si, and the relaxed semiconductor material is SiGe. 前記緩和バッファ層がSiGeであり、前記歪み半導体層がSiである、請求項7に記載の構造。   The structure of claim 7, wherein the relaxation buffer layer is SiGe and the strained semiconductor layer is Si. 前記歪み半導体材料がSiである、請求項7に記載の構造。   The structure of claim 7, wherein the strained semiconductor material is Si. 前記スペーサが、酸化膜、窒化膜、酸窒化膜及びこれらの組合せから成る群から選択される、請求項7に記載の構造。   The structure of claim 7, wherein the spacer is selected from the group consisting of an oxide film, a nitride film, an oxynitride film, and combinations thereof.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4564929B2 (en) 2006-02-21 2010-10-20 キヤノン株式会社 Method for forming a three-dimensional photonic crystal
US8016941B2 (en) * 2007-02-05 2011-09-13 Infineon Technologies Ag Method and apparatus for manufacturing a semiconductor
JP2009054705A (en) * 2007-08-24 2009-03-12 Toshiba Corp Semiconductor substrate, semiconductor device, and manufacturing method thereof
CN101859782B (en) * 2010-04-30 2012-05-30 北京大学 SOI device resistant to total dose radiation and manufacturing method thereof
CN101859783B (en) * 2010-04-30 2012-05-30 北京大学 SOI device for resisting total dose radiation and manufacturing method thereof
CN103295964B (en) * 2012-02-27 2014-12-10 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 Device system structure and preparing method based on mixed crystal orientation SOI and channel stress
CN102709252B (en) * 2012-05-22 2014-11-05 上海华力微电子有限公司 Method for improving read-out redundancy of static random access memory
CN103021815B (en) * 2012-12-26 2015-06-24 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 Hybrid coplanar substrate structure and preparation method thereof
CN109904064A (en) * 2019-01-21 2019-06-18 中国航空工业集团公司北京长城航空测控技术研究所 A method of improving carbonization Si direct bonding intensity
CN111900200A (en) * 2020-06-24 2020-11-06 西安交通大学 Diamond-based gallium nitride composite wafer and bonding preparation method thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3017860B2 (en) * 1991-10-01 2000-03-13 株式会社東芝 Semiconductor substrate, method of manufacturing the same, and semiconductor device using the semiconductor substrate
US5802232A (en) * 1996-02-16 1998-09-01 Bell Communications Research, Inc. Bonded structure with portions of differing crystallographic orientations, particularly useful as a non linear optical waveguide
JP4294935B2 (en) * 2002-10-17 2009-07-15 株式会社ルネサステクノロジ Semiconductor device

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