JP4837905B2 - イオン注入によりシリコンゲルマニウム層を選択的にパターニングする方法 - Google Patents
イオン注入によりシリコンゲルマニウム層を選択的にパターニングする方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4837905B2 JP4837905B2 JP2004198585A JP2004198585A JP4837905B2 JP 4837905 B2 JP4837905 B2 JP 4837905B2 JP 2004198585 A JP2004198585 A JP 2004198585A JP 2004198585 A JP2004198585 A JP 2004198585A JP 4837905 B2 JP4837905 B2 JP 4837905B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon germanium
- germanium layer
- etching
- ion
- layer
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 title claims description 196
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 196
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 title claims description 67
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 58
- 238000000059 patterning Methods 0.000 title claims description 44
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 113
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 28
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 19
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 10
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 9
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000007943 implant Substances 0.000 claims description 3
- 241000047703 Nonion Species 0.000 claims 1
- -1 phosphorus ions Chemical class 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 8
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 5
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 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
- H01L21/02—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
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/30604—Chemical etching
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)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Weting (AREA)
Description
本発明は選択的エッチングを利用した層パターニング方法に係り、特に、シリコンゲルマニウム層へのイオン注入で選択比を付与して、前記シリコンゲルマニウム層をパターニングする方法に関する。
半導体素子で構成される集積回路素子にさらに高性能または高速の動作速度が要求されることによって、シリコンゲルマニウム層を導入して集積回路素子を具現する場合が頻繁になっている。このようなシリコンゲルマニウム層を導入して集積回路素子を具現する時、このようなシリコンゲルマニウム層をパターニングする過程が要求される。
一般的に、半導体素子製造過程で一般的な層パターニング過程は、エッチングマスクを導入し、このようなエッチングマスクに対して露出される層部分をエッチングして除去することによって具現されている。
ところが、集積回路素子の構造または製造過程の必要に応じて、上部層と下部層との間にシリコンゲルマニウム層が導入され、このような中間層として導入されたシリコンゲルマニウム層のみを選択的にパターニングする工程が要求される。このような場合、前記のようなエッチングマスクを導入する選択的なエッチング方法としては、中間層として導入されたシリコンゲルマニウム層のみを選択的にパターニングすることは不可能である。実質的に、このような側面エッチングの場合、時間制御エッチングを利用するか、またはその他の追加的な工程を行って具現している。このような時間制御エッチングなどは工程的な側面で非常に不安定に評価されている。
このようにある層が中間層として導入された後、前記層を側面エッチングすることによって、前記層をパターニングする技術はＳｉ層に対しては報告されている。例えば、特許文献１にはイオン注入で埋没ドーピング層を形成した後、このような部分を等方性エッチングで側方向に除去することが提示されている。
ところが、このようなエッチング方法はＰ型シリコン基板に対して行われるものであるので、シリコンゲルマニウム層に直接適用することは難しい。特に、Ｓｉ層間にシリコンゲルマニウム層が中間層として導入されてシリコンゲルマニウム層のみが選択的にパターニングされることが要求される場合、このようなエッチング方法の適用はそもそも不可能である。
したがって、シリコンゲルマニウム層のみを選択的にパターニングする方法、特に、上下部層間の中間層としてシリコンゲルマニウム層が導入される時、上部層のパターニング、またはエッチングなしにシリコンゲルマニウム層のみが選択的にパターニングされうる方法が要求される。
米国特許第６,４２９,０９１ Ｂ１号（Ｂｏｍｙ Ａ．Ｃｈｅｎらによる「Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｂｕｒｉｅｄ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ」，２００２年８月６日付の登録）
本発明が解決しようとする技術的課題は、Ｓｉ層／シリコンゲルマニウム層／Ｓｉ層が順次積層された構造のようにシリコンゲルマニウム層が中間層として導入された時、上部層や下部層のパターニングなしにシリコンゲルマニウム層のみを選択的にパターニングする方法を提供するところにある。
前記の技術的課題を解決するための本発明の一観点は、シリコンゲルマニウム層を選択的にパターニングする方法を提示する。
前記パターニング方法は、シリコンゲルマニウム層を導入する段階と、前記シリコンゲルマニウム層にイオン注入を選択的に行ってイオン注入されていない前記シリコンゲルマニウム層部分に対して前記シリコンゲルマニウム層のイオン注入された部分にエッチング抵抗性を付与する段階、及び前記シリコンゲルマニウム層のイオン注入された部分を残すように前記イオン注入されていない前記シリコンゲルマニウム層をエッチングして除去する段階を含んで構成されうる。
または、前記パターニング方法は、下部層、中間層としてのシリコンゲルマニウム層及び上部層を導入する段階と、前記シリコンゲルマニウム層にイオン注入を選択的に行ってイオン注入されていない前記シリコンゲルマニウム層部分に対して前記シリコンゲルマニウム層のイオン注入された部分にエッチング抵抗性を付与する段階と、前記シリコンゲルマニウム層の一部側面を露出する段階と、前記シリコンゲルマニウム層のイオン注入された部分を残すように前記露出されたシリコンゲルマニウム層の側面から前記シリコンゲルマニウム層を選択的にエッチング除去する段階と、を含んで構成されうる。
ここで、前記下部層はＳｉ層で形成されうる。
前記上部層は前記シリコンゲルマニウム層上にエピタキシャル成長されたＳｉ層で形成されうる。
前記イオン注入は前記シリコンゲルマニウム層の所定領域に選択的にリン（Ｐ）イオンを注入するように行われうる。この時、前記リン（Ｐ）イオンは少なくとも５×１０１２／cm２のドーズ量にイオン注入されるか、少なくとも１×１０１３／cm２のドーズ量にイオン注入されうる。
前記エッチングは硝酸を含むエッチング溶液を使用するウェットエッチングで行われうる。前記エッチング溶液は前記硝酸にフッ酸及び酢酸がさらに添加されてなりうる。前記エッチング溶液は純水に希釈されて使われうる。
本発明の他の一観点は、上部及び下部Ｓｉ層及び中間のシリコンゲルマニウム層を含む構造上に窓を有するイオン注入マスクを形成する段階、前記イオン注入マスクの窓の外側の前記中間のシリコンゲルマニウム層部分にイオン注入されることを防止し、前記イオン注入マスクの窓を通じて露出された前記中間のシリコンゲルマニウム層の一部分に前記上部Ｓｉ層を通じてイオン注入する段階、及び前記窓を通じてイオン注入された前記露出されたシリコンゲルマニウム層部分が実質的にエッチングされることを回避し、前記窓の外側のシリコンゲルマニウム層部分をエッチングして前記中間のシリコンゲルマニウム層をパターニングする段階を含む集積回路素子構造の製造方法を提示する。
ここで、前記エッチングは前記上部及び下部Ｓｉ層がエッチングされることを実質的に回避するエッチングで行われうる。
前記窓の外側のシリコンゲルマニウム層部分をエッチングする以前に前記窓の外側のシリコンゲルマニウム層部分の側面を露出するトレンチを形成する段階がさらに行われうる。この時、前記エッチングは前記トレンチによって露出される前記窓の外側のシリコンゲルマニウム層部分の側面から前記窓を通じてイオン注入された前記露出されたシリコンゲルマニウム層部分に向かう側面エッチングを含んで行われうる。
本発明の他の一観点は、上部及び下部Ｓｉ層及び中間のシリコンゲルマニウム層を含む構造上に窓を有するイオン注入マスクを形成する段階と、前記イオン注入マスクの窓の外側の前記中間のシリコンゲルマニウム層部分にイオン注入されることを防止し、前記イオン注入マスクの窓を通じて露出された前記中間のシリコンゲルマニウム層の一部分に前記上部Ｓｉ層を通じてイオン注入する段階と、前記上部Ｓｉ層上にエッチングマスクが形成されるように許容するために前記イオンマスクを除去する段階と、前記窓を通じてイオン注入された前記露出されたシリコンゲルマニウム層部分が実質的にエッチングされることを回避し、前記窓の外側のシリコンゲルマニウム層部分をエッチングして前記中間のシリコンゲルマニウム層をパターニングする段階と、を含む集積回路素子構造の製造方法を提示する。
本発明の他の一観点は、上部及び下部Ｓｉ層及び中間のシリコンゲルマニウム層を含む構造を形成する段階と、前記構造上に窓を有するイオン注入マスクを形成する段階と、前記イオン注入マスクの窓の外側の前記中間のシリコンゲルマニウム層部分にイオン注入されることを防止し、前記イオン注入マスクの窓を通じて露出された前記中間のシリコンゲルマニウム層の一部分に前記上部Ｓｉ層を通じてイオン注入する段階と、前記上部Ｓｉ層上にエッチングマスクが形成されるように許容するために前記イオンマスクを除去する段階と、前記窓の外側のシリコンゲルマニウム層部分の側面を露出するトレンチを形成する段階と、前記トレンチによって露出される前記窓の外側のシリコンゲルマニウム層部分の側面から前記窓を通じてイオン注入された前記露出されたシリコンゲルマニウム層部分に向かう側面をエッチングして、前記窓を通じてイオン注入された前記露出されたシリコンゲルマニウム層部分が実質的にエッチングされることを回避し、前記窓の外側のシリコンゲルマニウム層部分をエッチングして前記中間のシリコンゲルマニウム層をパターニングする段階と、を含む集積回路素子構造の製造方法を提示する。
前記エッチングは硝酸を含むエッチング溶液を使用するウェットエッチングで行われうる。前記エッチング溶液は前記硝酸にフッ酸及び酢酸がさらに添加されてなりうる。前記エッチング溶液は純水に希釈されて使われうる。前記エッチングは硝酸、フッ酸、酢酸及び水が約４０：１：２：５７の割合で含まれ、水に１０：２の比率で希釈されるエッチャントが使用できる。
本発明によれば、Ｓｉ層／シリコンゲルマニウム層／Ｓｉ層が順次積層された構造のようにシリコンゲルマニウム層が中間層として導入された時、上部層や下部層のパターニングなしにシリコンゲルマニウム層のみを選択的にパターニングできる。
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
本発明の実施例によるシリコンゲルマニウム層を選択的にパターニングする方法は、パターニングされて残留させようとするシリコンゲルマニウム層部分に選択的にイオン注入を行い、この部分にエッチング選択比を付与することを提示する。このようにイオン注入を行った後、シリコンゲルマニウム層をエッチングすれば、イオン注入されたシリコンゲルマニウム層部分はエッチングされずに残留する。したがって、エッチングマスクを導入するエッチング過程を導入せずともシリコンゲルマニウム層を選択的にパターニングできる。
シリコンゲルマニウム層にエッチング選択性を付与するためにシリコンゲルマニウム層の特定部位にイオン注入する過程は、いろいろな不純物原子が利用できるが、集積回路素子を構成するのにパターニングされたシリコンゲルマニウム層が利用されるためにはパターニングされたシリコンゲルマニウム層に導電性が付与できるドーパントであることが望ましい。例えば、ホウ素（Ｂ）やＰをイオン注入のドーパントとして利用できる。それにも拘わらず、Ｐをドーパントとして利用するのがエッチング選択性を付与するのにさらに有利な結果を得られる。
一方、イオン注入されたシリコンゲルマニウム層部分にエッチング選択性を具現する程度はイオン注入されていないシリコンゲルマニウム層部分をエッチングするのに使われるエッチング方法にも依存するようになる。本発明の実施例ではシリコンに対してシリコンゲルマニウム層を選択的にエッチングする特性を表す硝酸を主成分とするエッチャントを純水に希釈して使用するウェットエッチングでこのようなエッチング選択性を具現することを提示する。このようなエッチャントは硝酸だけでなくフッ酸、酢酸及び水などを含有して構成されうる。それにも拘わらず、このようなエッチング方法はイオン注入されていないシリコンゲルマニウム層に対してエッチング特性を具現する多様なエッチング方法で行われうる。
このようにシリコンゲルマニウム層の特定領域にイオン注入を行った後、イオン注入された部分を残し、イオン注入されていない部分を選択的にエッチングするパターニング方法は、多様な集積回路素子の製造に有効に利用されうる。例えば、高速または高電圧用ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）素子を具現する時、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造を利用するのが一般的であるが、このようなＳＯＩ構造に伴うフローティングボディー効果を解決するのに有利であると期待される。
すなわち、Ｓｉ層／シリコンゲルマニウム層／Ｓｉ層構造を具現した後、本発明の実施例のようにシリコンゲルマニウム層を選択的にパターニングすれば、上下部のＳｉ層間にパターニングされたシリコンゲルマニウム層が支持する構造が具現できる。このような構造で上部Ｓｉ層にトランジスタのチャンネルまたはドレイン／ソース領域を具現し、チャンネル上にゲートを導入してＦＥＴ素子が具現できる。
この時、ドレイン／ソース領域の下部はシリコンゲルマニウム層が選択的に除去された領域と接触するが、このような除去されて空いている領域は絶縁物質で詰められて実質的にドレイン／ソース領域が絶縁層で下部が取り囲まれた形態に具現されうる。また、チャンネル下の上部Ｓｉ層領域に形成されるウェルがパターニングされたシリコンゲルマニウム層により電気的に下部のＳｉ層に連結される。このような基板ボディへの電気的な連結が可能であることによって、ＳＯＩ構造を利用するＦＥＴ素子で問題になっているフローティングボディー効果が改善できる。
このような適用の他にも本発明の実施例によるシリコンゲルマニウム層パターニング方法は、一部層に対してのみ、そしてその層の一部のみを選択的に除去する選択的な側面エッチングが要求される多様な集積素子を具現するのに利用されうる。
以下、Ｓｉ層／シリコンゲルマニウム層／Ｓｉ層の構造を例に挙げて、本発明の実施例によるシリコンゲルマニウム層を選択的にパターニングする方法を説明する。
図１ないし図４は、本発明の実施例によるイオン注入によりシリコンゲルマニウム層を選択的にパターニングする方法を説明するために概略的に示した断面図である。
図１を参照すれば、下部Ｓｉ層１００／中間層としてのシリコンゲルマニウム層２００／上部Ｓｉ層３００を導入する。下部Ｓｉ層１００はシリコン基板である場合があり、層で形成される場合、エピタキシャル成長で形成された層でありうる。シリコンゲルマニウム層２００はこのような下部Ｓｉ層１００上にエピタキシャル成長されて、上部Ｓｉ層３００はシリコンゲルマニウム層２００上にエピタキシャル成長されて形成されうる。
図２を参照すれば、上部Ｓｉ層１００上の露出された表面上に所定領域を露出するイオン注入マスク４００を形成する。このようなイオン注入マスク４００は所定領域の上部Ｓｉ層１００表面を露出する窓を有するフォトレジストパターンとして具現されうる。一方、フォトレジストパターンのイオン注入マスク４００を形成する以前に示されてはいないが、上部Ｓｉ層３００の表面を保護するためにイオン注入用パッド層が導入できる。
イオン注入マスク４００によって露出された領域に選択的にイオン注入を行う。このようなイオン注入はＮ型またはＰ型導電型ドーパント、例えばＢまたはＰを注入するように行われうる。
それにも拘わらず、シリコンゲルマニウム層にエッチング選択性を付与するにはＰをドーパントとして利用するのがより優秀なエッチング選択性が具現できる。Ｐ＋のドーピング量は少なくとも１×１０１３／cm２以上であることが要求されるエッチング選択性を具現するのに有効である。したがって、Ｐ＋イオンを少なくとも１×１０１３／cm２以上イオン注入する。この時、イオン注入量の上限はパターニングされたシリコンゲルマニウム層が素子に適用される役割によって異なりうるが、特別な制限にはなり得ない。
一方、イオン注入で注入に使われる注入エネルギーは特別な制限がないが、ただし、注入されるＰ＋イオンがシリコンゲルマニウム層２００領域に分布されるように調節されることが望ましい。したがって、このような注入エネルギーは上部Ｓｉ層３００の厚さなどに依存して場合によって異なりうる。
このような選択的なイオン注入を行うことによってシリコンゲルマニウム層２００の所定領域にシリコンゲルマニウム層のイオン注入された部分２５０が具現される。このようなシリコンゲルマニウム層のイオン注入された部分２５０の領域はイオン注入マスク４００の露出領域に依存してその範囲が設定される。
図３を参照すれば、シリコンゲルマニウム層２００のいずれか一部側面を露出した後、このように露出された側面から側面エッチングを開始する。シリコンゲルマニウム層２００のいずれか一部側面を露出する過程は少なくとも上部Ｓｉ層３００の選択的なエッチングまたはパターニングによりなされうる。
例えば、素子分離のためにシリコン基板である下部Ｓｉ層１００に浅いトレンチ素子分離（ＳＴＩ：Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）のためのトレンチ（図示せず）を形成する場合、上部Ｓｉ層３００、シリコンゲルマニウム層２００、下部Ｓｉ層１００は順次に選択エッチングされる。このようなトレンチの形成によってシリコンゲルマニウム層２００の側面一部は露出される。
このような露出されたシリコンゲルマニウム層２００の側面にエッチング液を提供することによって、シリコンゲルマニウム層２００の側面エッチングが進行できる。このようなエッチングは等方性エッチングで進行され、特に、ウェットエッチングで行われうる。
この時、このようなエッチングは上部Ｓｉ層３００及び下部Ｓｉ層１００に対してエッチング選択性を有し、このような上部Ｓｉ層３００及び下部Ｓｉ層１００はエッチングせずにシリコンゲルマニウム層２００のみを選択的にエッチングするように行われる。
シリコンに対して選択性を有してシリコンゲルマニウム層２００を選択する方法として、硝酸を主成分として含有するエッチャントは純水に希釈して使用するウェットエッチング方法を例に挙げられる。この時、前記エッチェントには硝酸だけでなくフッ酸及び酢酸が少量添加されうる。
図４を参照すれば、シリコンゲルマニウム層２００の側面からのエッチングはシリコンゲルマニウム層のイオン注入された部分２５０で停止される。シリコンゲルマニウム層のイオン注入された部分２５０はシリコンゲルマニウム層２００に対してエッチング選択比を有し、シリコンゲルマニウム層２００をエッチングする過程に対してシリコンゲルマニウム層のイオン注入された部分２５０はエッチング選択性を表す。
このようにシリコンゲルマニウム層２００をエッチングする過程がシリコンゲルマニウム層のイオン注入された部分２５０で停止するので、エッチング過程によってシリコンゲルマニウム層のイオン注入された部分２５０がエッチングされずに残る形態にパターニングが行われる。したがって、図４で提示したように上部Ｓｉ層３００と下部Ｓｉ層２５０との間にこれら層よりも狭い線幅にシリコンゲルマニウム層のイオン注入された部分２５０、すなわちパターニングされたシリコンゲルマニウム層２５０が形成されるようになる。
このような構造は、前述したようにＦＥＴ素子でフローティングボディー効果を防止するのに極めて有用に利用されうると期待される。また、フィン形態のＦＥＴ素子を具現するのにも極めて有利であると期待される。
図５Ａないし図５Ｃは、本発明の実施例によるイオン注入によりシリコンゲルマニウム層を選択的にパターニングする方法の効果を説明するために測定されたＳＥＭ（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）である。
図５Ａないし図５Ｃは、本発明の実施例によってシリコンゲルマニウム層にＰ＋をイオン注入することによってイオン注入されたシリコンゲルマニウム層部分に選択的にエッチング選択性またはエッチング抵抗性を付与し、シリコンゲルマニウム層がエッチングされる時にイオン注入されたシリコンゲルマニウム層部分が選択的にエッチングされずに残る効果を立証するためのＳＥＭ写真である。写真に表示されたｎｍ単位の数値は写真で見せているエッチングにより形成されたデントの深さを意味する。
図５Ａは、Ｓｉ層／シリコンゲルマニウム層／Ｓｉ層構造でシリコンゲルマニウム層に対してＰ＋イオン注入をＰ＋のドーズ量を１×１０１３／cm２として行った場合であり、図５Ｂは、Ｓｉ層／シリコンゲルマニウム層／Ｓｉ層構造でシリコンゲルマニウム層に対してＰ＋イオン注入をＰ＋のドーズ量を５×１０１２／cm２として行った場合であり、図５Ｃは、Ｓｉ層／シリコンゲルマニウム層／Ｓｉ層構造でシリコンゲルマニウム層に対してイオン注入を行っていない場合である。
前記した３つの場合、何れもＳｉ層／シリコンゲルマニウム層／Ｓｉ層構造でトレンチを形成してシリコンゲルマニウム層の側面を露出させ、このような側面でウェットエッチングを行った後、その垂直断面写真を測定した結果である。この時、ウェットエッチングは硝酸（７０％）：フッ酸（４９％）：酢酸：水が４０：１：２：５７である溶液を純水に対して１０：２に希釈してエッチャントとして使用して行われた。本発明の実施例ではこのようなエッチング溶液の成分比率を前記のように提示しているが、このような成分比率は、Ｓｉ層に対してシリコンゲルマニウム層が選択的に除去されうる限り、場合によって変化または調節されうる。
図５Ｂ及び図５Ｃを参照すれば、Ｐ＋イオン注入していない図５Ａの結果に比べてＰ＋イオン注入した図５Ｂの結果は、Ｐ＋イオン注入によってシリコンゲルマニウム層にエッチング選択性またはエッチング抵抗性が付与されたことを立証する。
図５Ａ及び図５Ｂを参照すれば、図５Ａ及び図５Ｂに提示された結果はＰ＋イオン注入のドーズ量が増加するにつれてＰ＋イオン注入によりシリコンゲルマニウム層にエッチング選択性またはエッチング抵抗性が増加することを立証する。このような結果から見る時、シリコンゲルマニウム層に対してＰ＋イオン注入シリコンゲルマニウム層部分が十分なエッチング選択比を具現するためには少なくともＰ＋イオンが１×１０１３／cm２以上のドーズ量で注入されるのがさらに望ましいことが分かる。
本発明によれば、シリコンゲルマニウム層の所定領域にＰ＋イオン注入することによって、イオン注入されたシリコンゲルマニウム層部分が選択的に残るようにイオン注入されていないシリコンゲルマニウム層部分を選択的にエッチング除去できる。これにより、エッチングマスクを導入するエッチング過程を導入せずとも、そして、シリコンゲルマニウム層上側に他の層が導入される場合に上部層がパターニングされずとも、シリコンゲルマニウム層がパターニングできる。
このようなパターニング方法は上部層のパターニングを伴わずにも中間層であるシリコンゲルマニウム層を選択的にパターニングでき、また、パターニングされたシリコンゲルマニウム層部分が導電性を表せられ、ＦＥＴ素子などで問題視されているフローティングボディー効果を防止するのに有効に利用されうる。
以上、本発明を具体的な実施例を通じて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の技術的思想内で当業者によりその変形や改良が可能であることが明白である。
本発明は集積回路素子またはマイクロ素子を具現するのに利用されうる。
１００ 下部Ｓｉ層
２００ シリコンゲルマニウム層
２５０ シリコンゲルマニウム層のイオン注入された部分
３００ 上部Ｓｉ層
４００ イオン注入マスク
２００ シリコンゲルマニウム層
２５０ シリコンゲルマニウム層のイオン注入された部分
３００ 上部Ｓｉ層
４００ イオン注入マスク
Claims (18)
- シリコンゲルマニウム層を導入する段階と、
前記シリコンゲルマニウム層にイオン注入を選択的に行ってイオン注入されていない前記シリコンゲルマニウム層部分に対して前記シリコンゲルマニウム層のイオン注入された部分にエッチング抵抗性を付与する段階と、
前記シリコンゲルマニウム層のイオン注入された部分を残すように前記イオン注入されていない前記シリコンゲルマニウム層をエッチングして除去する段階と、
を含み、
前記イオン注入されるイオンが、ホウ素又はリンであり、
前記エッチングが、硝酸及び水を含有するエッチング溶液を使用して行われることを特徴とするシリコンゲルマニウム層を選択的にパターニングする方法。 - 前記イオン注入は前記シリコンゲルマニウム層に選択的にリンイオンを注入することを特徴とする請求項１に記載のシリコンゲルマニウム層を選択的にパターニングする方法。
- 前記リンＰイオンは少なくとも５×１０１２／ｃｍ２のドーズ量にイオン注入されることを特徴とする請求項２に記載のシリコンゲルマニウム層を選択的にパターニングする方法。
- 前記リンＰイオンは少なくとも１×１０１３／ｃｍ２のドーズ量にイオン注入されることを特徴とする請求項３に記載のシリコンゲルマニウム層を選択的にパターニングする方法。
- 前記エッチングは硝酸を含むエッチング溶液を使用するウェットエッチングで行われることを特徴とする請求項１に記載のシリコンゲルマニウム層を選択的にパターニングする方法。
- 前記エッチング溶液は前記硝酸にフッ酸及び酢酸がさらに添加されてなることを特徴とする請求項５に記載のシリコンゲルマニウム層を選択的にパターニングする方法。
- 前記エッチング溶液は純水に希釈されて使われることを特徴とする請求項５に記載のシリコンゲルマニウム層を選択的にパターニングする方法。
- 下部層、中間層としてのシリコンゲルマニウム層及び上部層を導入する段階と、
前記シリコンゲルマニウム層にイオン注入を選択的に行ってイオン注入されていない前記シリコンゲルマニウム層部分に対して前記シリコンゲルマニウム層のイオン注入された部分にエッチング抵抗性を付与する段階と、
前記シリコンゲルマニウム層の一部側面を露出する段階と、
前記シリコンゲルマニウム層のイオン注入された部分を残すように前記露出されたシリコンゲルマニウム層の側面から前記シリコンゲルマニウム層を選択的にエッチング除去する段階と、
を含み、
前記イオン注入されるイオンが、ホウ素又はリンであり、
前記エッチング除去が、硝酸及び水を含有するエッチング溶液を使用して行われることを特徴とするシリコンゲルマニウム層を選択的にパターニングする方法。 - 前記下部層はＳｉ層で形成されることを特徴とする請求項８に記載のシリコンゲルマニウム層を選択的にパターニングする方法。
- 前記上部層は前記シリコンゲルマニウム層上にエピタキシャル成長されたＳｉ層で形成されることを特徴とする請求項８に記載のシリコンゲルマニウム層を選択的にパターニングする方法。
- 上部及び下部Ｓｉ層及び中間のシリコンゲルマニウム層を含む構造上に窓を有するイオン注入マスクを形成する段階と、
前記イオン注入マスクの窓の外側の前記中間のシリコンゲルマニウム層部分にイオン注入されることを防止し、前記イオン注入マスクの窓を通じて露出された前記中間のシリコンゲルマニウム層の一部分に前記上部Ｓｉ層を通じてイオン注入する段階と、
前記窓を通じてイオン注入された前記露出されたシリコンゲルマニウム層部分が実質的にエッチングされることを回避し、前記窓の外側のシリコンゲルマニウム層部分をエッチングして前記中間のシリコンゲルマニウム層をパターニングする段階と、
を含み、
前記イオン注入されるイオンが、ホウ素又はリンであり、
前記エッチングが、硝酸及び水を含有するエッチング溶液を使用して行われることを特徴とする集積回路素子構造の製造方法。 - 前記エッチングは前記上部及び下部Ｓｉ層がエッチングされることを実質的に回避することを特徴とする請求項１１に記載の集積回路素子構造の製造方法。
- 前記窓の外側のシリコンゲルマニウム層部分をエッチングする以前に前記窓の外側のシリコンゲルマニウム層部分の側面を露出するトレンチを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の集積回路素子構造の製造方法。
- 前記エッチングは前記トレンチによって露出される前記窓の外側のシリコンゲルマニウム層部分の側面から前記窓を通じてイオン注入された前記露出されたシリコンゲルマニウム層部分に向かう側面エッチングを含むことを特徴とする請求項１３に記載の集積回路素子構造の製造方法。
- 上部及び下部Ｓｉ層及び中間のシリコンゲルマニウム層を含む構造上に窓を有するイオン注入マスクを形成する段階と、
前記イオン注入マスクの窓の外側の前記中間のシリコンゲルマニウム層部分にイオン注入されることを防止し、前記イオン注入マスクの窓を通じて露出された前記中間のシリコンゲルマニウム層の一部分に前記上部Ｓｉ層を通じてイオン注入する段階と、
前記上部Ｓｉ層上にエッチングマスクが形成されるように許容するために前記イオンマスクを除去する段階と、
前記窓を通じてイオン注入された前記露出されたシリコンゲルマニウム層部分が実質的にエッチングされることを回避し、前記窓の外側のシリコンゲルマニウム層部分をエッチングして前記中間のシリコンゲルマニウム層をパターニングする段階と、
を含み、
前記イオン注入されるイオンが、ホウ素又はリンであり、
前記エッチングが、硝酸及び水を含有するエッチング溶液を使用して行われることを特徴とする集積回路素子構造の製造方法。 - 上部及び下部Ｓｉ層及び中間のシリコンゲルマニウム層を含む構造を形成する段階と、
前記構造上に窓を有するイオン注入マスクを形成する段階と、
前記イオン注入マスクの窓の外側の前記中間のシリコンゲルマニウム層部分にイオン注入されることを防止し、前記イオン注入マスクの窓を通じて露出された前記中間のシリコンゲルマニウム層の一部分に前記上部Ｓｉ層を通じてイオン注入する段階と、
前記上部Ｓｉ層上にエッチングマスクが形成されるように許容するために前記イオンマスクを除去する段階と、
前記窓の外側のシリコンゲルマニウム層部分の側面を露出するトレンチを形成する段階と、
前記トレンチによって露出される前記窓の外側のシリコンゲルマニウム層部分の側面から前記窓を通じてイオン注入された前記露出されたシリコンゲルマニウム層部分に向かう側面をエッチングして、前記窓を通じてイオン注入された前記露出されたシリコンゲルマニウム層部分が実質的にエッチングされることを回避し、前記窓の外側のシリコンゲルマニウム層部分をエッチングして前記中間のシリコンゲルマニウム層をパターニングする段階と、
を含み、
前記イオン注入されるイオンが、ホウ素又はリンであり、
前記エッチングが、硝酸及び水を含有するエッチング溶液を使用して行われることを特徴とする集積回路素子構造の製造方法。 - 前記エッチングは硝酸を含むエッチング溶液を使用するウェットエッチングで行われることを特徴とする請求項１６に記載の集積回路素子構造の製造方法。
- 前記エッチング溶液は前記硝酸にフッ酸及び酢酸がさらに添加されてなり、前記エッチング溶液は純水に希釈されて使われることを特徴とする請求項１７に記載の集積回路素子構造の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2003-0045528A KR100493062B1 (ko) | 2003-07-05 | 2003-07-05 | 이온 주입에 의해 실리콘-저매니움층을 선택적으로패터닝하는 방법 |
| KR2003-045528 | 2003-07-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005033202A JP2005033202A (ja) | 2005-02-03 |
| JP4837905B2 true JP4837905B2 (ja) | 2011-12-14 |
Family
ID=33550303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004198585A Expired - Fee Related JP4837905B2 (ja) | 2003-07-05 | 2004-07-05 | イオン注入によりシリコンゲルマニウム層を選択的にパターニングする方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7037768B2 (ja) |
| JP (1) | JP4837905B2 (ja) |
| KR (1) | KR100493062B1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102551589B1 (ko) | 2016-09-29 | 2023-07-04 | 삼성전자주식회사 | 반도체 장치 및 그 제조 방법 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04322427A (ja) * | 1991-04-23 | 1992-11-12 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JP2778553B2 (ja) * | 1995-09-29 | 1998-07-23 | 日本電気株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| US6861304B2 (en) * | 1999-11-01 | 2005-03-01 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor integrated circuit device and method of manufacturing thereof |
| US6429091B1 (en) | 2000-12-08 | 2002-08-06 | International Business Machines Corporation | Patterned buried insulator |
| JP4546021B2 (ja) * | 2002-10-02 | 2010-09-15 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 絶縁ゲート型電界効果型トランジスタ及び半導体装置 |
| US20070126034A1 (en) * | 2003-10-10 | 2007-06-07 | Tokyo Institute Of Technology | Semiconductor substrate, semiconductor device and process for producing semiconductor substrate |
-
2003
- 2003-07-05 KR KR10-2003-0045528A patent/KR100493062B1/ko active IP Right Grant
-
2004
- 2004-07-02 US US10/884,749 patent/US7037768B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2004-07-05 JP JP2004198585A patent/JP4837905B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US7037768B2 (en) | 2006-05-02 |
| JP2005033202A (ja) | 2005-02-03 |
| KR20050005586A (ko) | 2005-01-14 |
| US20050003628A1 (en) | 2005-01-06 |
| KR100493062B1 (ko) | 2005-06-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8106456B2 (en) | SOI transistors having an embedded extension region to improve extension resistance and channel strain characteristics | |
| TWI616954B (zh) | 鰭式場效應電晶體及其製造方法 | |
| US20060068591A1 (en) | Fabrication of channel wraparound gate structure for field-effect transistor | |
| JP5390068B2 (ja) | チップ、ｆｅｔ製造方法（誘電体ストレッサ要素を有するトランジスタ） | |
| TWI301655B (en) | Method for fabricating semiconductor device | |
| TW200824007A (en) | Stressed field effect transistor and methods for its fabrication | |
| WO2007037847A1 (en) | Methods for fabrication of a stressed mos device | |
| US20080090360A1 (en) | Methods for fabricating multiple finger transistors | |
| JP2006261161A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP5064766B2 (ja) | せん断応力を加えるための、半導体表面から異なる深さに誘電体ストレッサ要素を有するトランジスタ | |
| JP2007123896A (ja) | チップ、ｆｅｔ製造方法（面内剪断応力を加えるための誘電体ストレッサ要素を有するトランジスタ） | |
| US6582995B2 (en) | Method for fabricating a shallow ion implanted microelectronic structure | |
| US6075258A (en) | Elevated transistor fabrication technique | |
| TW201826442A (zh) | 半導體裝置之製造方法 | |
| KR100718248B1 (ko) | 리세스 구조의 형성 방법, 이를 이용한 리세스된 채널을갖는 트랜지스터 및 그 제조 방법 | |
| TWI485807B (zh) | 半導體元件及其製造方法 | |
| JP4837905B2 (ja) | イオン注入によりシリコンゲルマニウム層を選択的にパターニングする方法 | |
| JP4110089B2 (ja) | 二重ゲート型電界効果トランジスタの製造方法 | |
| US6110788A (en) | Surface channel MOS transistors, methods for making the same, and semiconductor devices containing the same | |
| KR100439189B1 (ko) | 수직형 트랜지스터 및 그 제조 방법 | |
| JP4532857B2 (ja) | シャロートレンチ分離構造を有する半導体装置の製造方法 | |
| KR19990056737A (ko) | 반도체 소자 및 그 제조방법 | |
| JPH05343680A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| KR20030059391A (ko) | 반도체 소자의 제조방법 | |
| KR100335800B1 (ko) | 시모스(ｃｍｏｓ) 트랜지스터 및 그 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070130 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100215 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100223 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100519 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100907 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101118 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110830 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110929 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141007 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4837905 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |