JP5068635B2 - 半導体ヘテロ構造を作製する方法 - Google Patents
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Description
この実施例によるドナー・ウェーハ12は第1の面内格子定数 a1を持つシリコン基板2と、基板2との界面9では0%のゲルマニウム・パーセンテージを持ち、上部表面4ではゲルマニウム・パーセンテージが約20%となる組成傾斜したSi1-xa2Gexa2緩衝層3とを備えている。緩衝層3内では面内格子定数a2はGeの量が増えると共に増大する。組成傾斜した緩衝層3は実質的には格子緩和している。組成傾斜した緩衝層3上では組成非傾斜の、エピタキシャルSi1-xa3Gexa3層5が備えられていて、この層は上に記したように緩衝層3をCMPして熱処理した後に形成される。組成非傾斜の平坦化層5は約12から19.5%の範囲内、特には17.5%であるゲルマニウム・パーセンテージを持っている。この層の公称の(すなわち格子緩和時の)面内格子定数a3は緩衝層3の上部の値a2よりも小さい。しかしながら、厚さが臨界膜厚よりも薄いので、平坦化層5は格子歪みを受けている。ということは、この層の面内格子定数は公称の値よりも大きいことを意味する。最後に、平坦化層5の上部に格子歪みシリコン層6を最上層として形成する。
2 第1の基板
3 組成傾斜した緩衝層
4 緩衝層3の上面
5 平坦化層
6 最上層(格子歪みシリコン)
7 平坦化層5と最上層6間の埋込界面
8 最上層6の表面
9 第1の基板2と組成傾斜した緩衝層3の界面
10 持ち運び用ウェーハ上の絶縁層14
12 ドナー・ウェーハ
13 持ち運び用ウェーハ
16 所定の分離領域
18 イオン
20 ドナー・ウェーハ−持ち運び用基板からなる複合体
22 残り部分
Claims (8)
- ドナー・ウェーハ(12)を作製する工程と持ち運び用ウェーハ(14)を作製する工程とを備えている半導体ヘテロ構造を作製する方法であって、
ドナー・ウェーハ(12)を作製する工程は
第1の面内格子定数(a1)を持つ第1のシリコン基板(2)上に、少なくともGeの組成比xが0から20%まで増大するようにSi1-xGexの空間的に組成傾斜した緩衝層(3)をエピタキシャルに形成するステップであって、前記緩衝層は上部が格子緩和状態で第2の面内格子定数(a2)を有する、ステップと、
前記緩衝層の表面を化学機械研磨によって研磨して、xa2が20%であるSi1-xa2Gexa2の前記緩衝層の表面を形成するステップと、
弗酸HF中に出され、水素H2中で800℃から850℃の温度範囲で3分間加熱するステップと、
該組成傾斜した緩衝層(3)上に、格子緩和状態で第3の面内格子定数(a3)を有すし、xa3が12%から19.5%であるSi1-xa3Gexa3の組成非傾斜層をエピタキシャルに形成するステップであって、前記組成非傾斜層の厚さは臨界膜厚未満である、ステップと、
該組成非傾斜層上に格子歪みシリコンの最上層(6)をエピタキシャルに形成するステップと、
を有し、
持ち運び用ウェーハ(14)を作製する工程は
第2の基板(1)を備えるステップと、
該第2の基板上に絶縁層(10)を形成するステップと、
ドナー・ウェーハ(12)を持ち運び用ウェーハ(14)に接合するステップと、
を有し、
該組成非傾斜層が前記第1および第2の格子定数(a1、a2)の中間の第3の格子定数(a3)を持つ格子歪みを含む平坦化層(5)であり、および、
持ち運び用ウェーハ(14)の絶縁層(10)がドナー・ウェーハ(12)の最上層(6)の自由表面(8)に直接接合されるか、あるいは、
持ち運び用ウェーハ(14)の絶縁層(10)がドナー・ウェーハ(12)の最上層(6)の表面(8)上に存在する、厚さが10ナノメートル以下である皮相層(19)上に接合されるように、該持ち運び用ウェーハ(14)とドナー・ウェーハ(12)が接合されること、とを特徴とする方法。 - ドナー・ウェーハ(12)を作製する工程と持ち運び用ウェーハ(14)を作製する工程とを備えている半導体ヘテロ構造を作製する方法であって、
ドナー・ウェーハ(12)を作製する工程は
第1の面内格子定数(a1)を持つ第1のシリコン基板(2)上に、少なくともGeの組成比xが0から40%まで増大するようにSi1-xGexの空間的に組成傾斜した緩衝層(3)をエピタキシャルに形成するステップであって、前記緩衝層は上部が格子緩和状態で第2の面内格子定数(a2)を有する、ステップと、
前記緩衝層の表面を化学機械研磨によって研磨して、xa2が40%であるSi1-xa2Gexa2の前記緩衝層の表面を形成するステップと、
弗酸HF中に出され、水素H2中で800℃から850℃の温度範囲で3分間加熱するステップと、
該組成傾斜した緩衝層(3)上に、格子緩和状態で第3の面内格子定数(a3)を有すし、xa3が35%から39.5%であるSi1-xa3Gexa3の組成非傾斜層をエピタキシャルに形成するステップであって、前記組成非傾斜層の厚さは臨界膜厚未満である、ステップと、
該組成非傾斜層上に格子歪みシリコンの最上層(6)をエピタキシャルに形成するステップと、
を有し、
持ち運び用ウェーハ(14)を作製する工程は
第2の基板(1)を備えるステップと、
該第2の基板上に絶縁層(10)を形成するステップと、
ドナー・ウェーハ(12)を持ち運び用ウェーハ(14)に接合するステップと、
を有し、
該組成非傾斜層が前記第1および第2の格子定数(a1、a2)の中間の第3の格子定数(a3)を持つ格子歪みを含む平坦化層(5)であり、および、
持ち運び用ウェーハ(14)の絶縁層(10)がドナー・ウェーハ(12)の最上層(6)の自由表面(8)に直接接合されるか、あるいは、
持ち運び用ウェーハ(14)の絶縁層(10)がドナー・ウェーハ(12)の最上層(6)の表面(8)上に存在する、厚さが10ナノメートル以下である皮相層(19)上に接合されるように、該持ち運び用ウェーハ(14)とドナー・ウェーハ(12)が接合されること、とを特徴とする方法。 - 平坦化層(5)および/または最上層(6)が緩衝層(3)の成長温度よりも低い成長温度で成長されることを特徴とする、請求項1又は2のいずれかに記載の方法。
- 平坦化層(5)および/または最上層(6)の成長温度が緩衝層(3)の成長温度よりも50℃から500℃低いことを特徴とする、請求項3に記載の方法。
- 平坦化層(5)の厚さは欠陥が発生する臨界膜厚未満、具体的には1,000Å未満の厚さであることを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の方法。
- 最上層(6)は、前記格子歪みシリコンに代えて、具体的にはシリコン・ゲルマニウム(Si1-xGex)、ゲルマニウム(Ge)、および砒化ガリウム(GaAs)の中の1つであることを特徴とする、請求項1から5に記載の方法。
- 最上層(6)を前記格子歪みシリコンに代えてシリコン・ゲルマニウム(Si1-xGex)としたとき、シリコン・ゲルマニウム(Si1-xGex)の成長温度は600℃未満とし、一方、最上層(6)をゲルマニウム(Ge)としたとき、ゲルマニウムの成長温度は500℃未満とすることを特徴とする、請求項1から7のいずれかに記載の方法。
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