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JP4852275B2 - Semiconductor substrate manufacturing method and semiconductor device manufacturing method - Google Patents
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Description

本発明は、半導体基板の製造方法及び、半導体装置の製造方法に関し、特に、半導体基板にSOI(Silicon on Insulator)構造を形成する技術に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate and a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a technique for forming an SOI (Silicon on Insulator) structure on a semiconductor substrate.

SOI基板上に形成された電解効果型トランジスタは、素子分離の容易性、ラッチアップフリー、ソース又はドレイン(以下、「ソース/ドレイン」という。)の接合容量が小さいなどの点から、その有用性が注目されている。特に、完全空乏型のSOIトランジスタは、低消費電力かつ高速動作が可能で、低電圧駆動が容易なため、SOIトランジスタを完全空乏モードで動作させるための研究が盛んに行われている。   A field effect transistor formed on an SOI substrate is useful in terms of ease of element isolation, latch-up free, and low source or drain (hereinafter referred to as “source / drain”) junction capacitance. Is attracting attention. In particular, since a fully depleted SOI transistor can operate at low power consumption and at high speed and can be easily driven at a low voltage, research for operating the SOI transistor in a fully depleted mode has been actively conducted.

SOI基板の作成方法としては、例えば、SIMOX(Separation by Implanted Oxygen)基板や貼り合せ基板などが用いられているが、いずれも製造方法が特殊であり、通常のCMOSプロセスでは作ることができない。
このため、普通のバルクシリコンウエーハから、通常のCMOSプロセスでSOI構造を作る方法であるSBSI(Separation by Bonding Silicon Islands)法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。以下、このSBSI法による半導体装置の製造方法(従来例)について説明する。
As a method for producing an SOI substrate, for example, a SIMOX (Separation by Implanted Oxygen) substrate, a bonded substrate, or the like is used.
For this reason, an SBSI (Separation by Bonding Silicon Island) method, which is a method for producing an SOI structure by an ordinary CMOS process from an ordinary bulk silicon wafer, is known (see, for example, Patent Document 1). Hereinafter, a semiconductor device manufacturing method (conventional example) by the SBSI method will be described.

図11(A)〜図17(C)は、従来例に係る半導体基板の製造方法を示す図である。詳しくは、図11〜図17の各図の(A)は、従来例に係る半導体基板の製造方法を示す平面図である。また、図11〜図17の各図の(B)は同図の(A)をa−a´線で切断したときの断面図であり、図11〜図17の各図の(C)は同図の(A)をb−b´線で切断したときの断面図である。   FIGS. 11A to 17C are views showing a method for manufacturing a semiconductor substrate according to a conventional example. Specifically, FIG. 11A to FIG. 17A are plan views illustrating a method of manufacturing a semiconductor substrate according to a conventional example. Moreover, (B) of each figure of FIGS. 11-17 is sectional drawing when (A) of the figure is cut | disconnected by the aa 'line, (C) of each figure of FIGS. It is sectional drawing when (A) of the figure is cut | disconnected by the bb 'line.

従来例では、図11(A)〜(C)に示すように、まず始めに、バルクのシリコンウエーハであるSi基板101上に、SiGe層103を形成し、その上にSi層105を形成する。SiGe層103及びSi層105は、それぞれエピタキシャル成長によって形成する。次に、支持体107用のトレンチh´を形成する。即ち、図11(A)〜(C)に示すように、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、Si層105とSiGe層103とを順次パターニングして、Si基板101の表面の一部を露出させる。   In the conventional example, as shown in FIGS. 11A to 11C, first, the SiGe layer 103 is formed on the Si substrate 101 which is a bulk silicon wafer, and the Si layer 105 is formed thereon. . The SiGe layer 103 and the Si layer 105 are each formed by epitaxial growth. Next, a trench h ′ for the support 107 is formed. That is, as shown in FIGS. 11A to 11C, the Si layer 105 and the SiGe layer 103 are sequentially patterned by using a photolithography technique and an etching technique to expose a part of the surface of the Si substrate 101. Let

次に、図12(A)〜(C)に示すように、CVDなどの方法により、Si基板101の上方全体に支持体(SiO膜)107を形成する。そして、図13(A)〜(C)に示すように、フォトリソグラフィー技術により、SOI構造を形成する領域(以下、SOI形成領域という。)の上方全てを覆うレジストパターン111を支持体107上に形成する。 Next, as shown in FIGS. 12A to 12C, a support (SiO 2 film) 107 is formed on the entire upper surface of the Si substrate 101 by a method such as CVD. Then, as shown in FIGS. 13A to 13C, a resist pattern 111 that covers the entire upper portion of a region where an SOI structure is formed (hereinafter referred to as an SOI formation region) is formed on the support 107 by a photolithography technique. Form.

次に、図14(A)〜(C)に示すように、このレジストパターン111をマスクに、支持体107をエッチングする。さらに、図15(A)〜(C)に示すように、レジストパターンをマスクにSi層105とSiGe層103とを順次エッチングする。これらのエッチングは、異方性のドライエッチング装置を用いて行う。これにより、SiGe層103の側面の一部と、Si層105の側面(端部)の一部とを露出させる開口面を支持体107に形成する。このエッチングによって、Si層105とSiGe層103はSOI形成領域´のSi基板101上だけに残され、それ以外の他の領域のSi基板101上からは取り除かれる。   Next, as shown in FIGS. 14A to 14C, the support 107 is etched using the resist pattern 111 as a mask. Further, as shown in FIGS. 15A to 15C, the Si layer 105 and the SiGe layer 103 are sequentially etched using the resist pattern as a mask. These etchings are performed using an anisotropic dry etching apparatus. Thereby, an opening surface that exposes a part of the side surface of the SiGe layer 103 and a part of the side surface (end portion) of the Si layer 105 is formed in the support 107. By this etching, the Si layer 105 and the SiGe layer 103 are left only on the Si substrate 101 in the SOI formation region ′, and are removed from the Si substrate 101 in other regions.

次に、支持体107に形成された開口面を介して、フッ硝酸等のエッチング液をSiGe層103及びSi層105に接触させることにより、SiGe層103だけをエッチングして除去する。これにより、図16(A)〜(C)に示すように、Si基板101とSi層105との間に空洞部121を形成する。次に、Si基板101を熱酸化する。このとき、O等の酸化種は、支持体107下から露出したSi基板101の表面だけでなく、開口面を通って空洞部121内にも到達する。従って、図17(A)〜(C)に示すように、空洞部121内にSiO膜131が形成される。なお、この熱酸化だけでは、空洞部121は完全には埋まらない場合は、熱酸化の後で加熱炉によるアニールを行い、支持体107をリフローして空洞部121内を完全に埋めてもよい。 Next, only the SiGe layer 103 is etched away by bringing an etchant such as hydrofluoric acid into contact with the SiGe layer 103 and the Si layer 105 through the opening formed in the support 107. Thereby, as shown in FIGS. 16A to 16C, a cavity 121 is formed between the Si substrate 101 and the Si layer 105. Next, the Si substrate 101 is thermally oxidized. At this time, the oxidized species such as O 2 reaches not only the surface of the Si substrate 101 exposed from under the support 107 but also the inside of the cavity 121 through the opening surface. Accordingly, as shown in FIGS. 17A to 17C, the SiO 2 film 131 is formed in the cavity 121. If the cavity 121 is not completely filled only by this thermal oxidation, annealing in a heating furnace may be performed after the thermal oxidation, and the support 107 may be reflowed to completely fill the cavity 121. .

次に、CVDなどの方法によりSi基板101の上方全面に素子間分離用のSiO膜を形成する。そして、CMPにより、Si基板101の上方全面を平坦化処理し、Si層105の上方からSiO膜や支持体107を取り除く。これにより、Si層105の上面が露出し、且つSi層105が絶縁膜で素子分離された構造(即ち、SOI構造)をSi基板101に完成させる。
T,Sakai et al.“Separation by Bonding Si Islands(SBSI) for LSI Applications”,Second International SiGe Technology and Device Meeting Abstract,pp.230−231,May(2004)
Next, a SiO 2 film for element isolation is formed on the entire upper surface of the Si substrate 101 by a method such as CVD. Then, the entire upper surface of the Si substrate 101 is planarized by CMP, and the SiO 2 film and the support 107 are removed from above the Si layer 105. This completes the Si substrate 101 with a structure in which the upper surface of the Si layer 105 is exposed and the Si layer 105 is element-isolated by the insulating film (ie, SOI structure).
T, Sakai et al. “Separation by Bonding Si Islands (SBSI) for LSI Applications”, Second International SiGe Technology and Device Meeting Abstract, pp. 230-231, May (2004)

図18(A)〜(C)は従来例の問題点を示す図である。図18(A)は図13(A)をc13−c´13線で切断したときの拡大した断面を示し、図18(B)は図14(A)をc14−c´14線で切断したときの拡大した断面を示し、図18(C)は図15(A)をc15−c´15線で切断したときの拡大した断面を示す。
上記の従来例では、図13(A)及び図18(A)に示すように、レジストパターン111下からトレンチh´がはみ出している。このため、レジストパターン111をマスクに支持体107を異方性エッチングすると、図18(B)に示すように、レジストパターン111下からはみ出したトレンチh´の内壁に沿って、サイドウォール117が形成される場合が多かった。このサイドウォール117は、言い換えれば、支持体107のエッチング残渣である。そして、このサイドウォール117はSi層105及びSiGe層103のエッチングを経た後も残存し、図18(C)に示すように、Si基板101上で孤立したまま取り残されることが多かった。
18A to 18C are diagrams showing problems of the conventional example. 18A shows an enlarged cross-section when FIG. 13A is cut along the line c13-c′13, and FIG. 18B shows the cross-section taken along line c14-c′14 in FIG. 18C shows an enlarged cross section, and FIG. 18C shows an enlarged cross section when FIG. 15A is cut along the line c15-c′15.
In the above conventional example, as shown in FIGS. 13A and 18A, the trench h ′ protrudes from the bottom of the resist pattern 111. Therefore, when the support 107 is anisotropically etched using the resist pattern 111 as a mask, a sidewall 117 is formed along the inner wall of the trench h ′ protruding from the bottom of the resist pattern 111 as shown in FIG. It was often done. In other words, the sidewall 117 is an etching residue of the support 107. The sidewall 117 remained after the etching of the Si layer 105 and the SiGe layer 103, and was often left isolated on the Si substrate 101 as shown in FIG. 18C.

ここで、Si基板101上で孤立したまま取り残されたサイドウォール117は、支えが無いのでSi基板101から剥がれ易い傾向があった。また、実際に、サイドウォール117がSi基板101から剥離すると、パーティクル汚染の原因となり、後の工程(例えば、トランジスタを形成する工程)に悪影響を及ぼすおそれがあった。
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、支持体のエッチング残渣に起因したパーティクル汚染を低減できるようにした半導体基板の製造方法及び半導体装置の製造方法の提供を目的とする。
Here, the sidewalls 117 left isolated on the Si substrate 101 have no support and tend to be peeled off from the Si substrate 101. In fact, if the sidewall 117 is peeled off from the Si substrate 101, it may cause particle contamination, which may adversely affect subsequent processes (for example, a process for forming a transistor).
Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a method for manufacturing a semiconductor substrate and a method for manufacturing a semiconductor device that can reduce particle contamination caused by etching residues on a support. Objective.

〔発明1〕 上記目的を達成するために、発明1の半導体基板の製造方法は、半導体基材上に第1半導体層を形成する工程と、前記第1半導体層よりもエッチングの選択比が小さな第2半導体層を前記第1半導体層上に形成する工程と、前記第2半導体層及び前記第1半導体層に前記半導体基材を露出させる穴を形成する工程と、前記第2半導体層を前記半導体基材上で支持する支持体を、前記穴が埋め込まれ且つ当該第2半導体層が覆われるようにして該半導体基材上に形成する工程と、所定領域の前記支持体上をマスク部材で覆い当該支持体を選択的にエッチングすることにより、当該支持体に前記第1半導体層の端部の一部を露出させる開口面を形成する工程と、前記開口面を介して前記第1半導体層をエッチングすることにより、前記第2半導体層と前記半導体基材との間に空洞部を形成する工程と、前記空洞部内に絶縁膜を形成する工程と、を含み、前記穴を形成する工程では、前記穴の全てを前記所定領域の内側に形成することを特徴とするものである。 [Invention 1] In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor substrate of Invention 1 includes a step of forming a first semiconductor layer on a semiconductor substrate and an etching selectivity smaller than that of the first semiconductor layer. Forming a second semiconductor layer on the first semiconductor layer; forming a hole exposing the semiconductor substrate in the second semiconductor layer and the first semiconductor layer; and Forming a support to be supported on the semiconductor substrate on the semiconductor substrate so that the hole is embedded and the second semiconductor layer is covered; and a mask member on the support in a predetermined region. A step of selectively etching the support to form an opening surface exposing a part of the end of the first semiconductor layer on the support; and the first semiconductor layer through the opening surface. By etching before A step of forming a cavity between the second semiconductor layer and the semiconductor substrate, and a step of forming an insulating film in the cavity. In the step of forming the hole, all the holes are It is characterized by being formed inside a predetermined region.

ここで、「半導体基材」は例えばバルクのシリコン(Si)基板である。また、「所定領域」とは、例えばトランジスタ等の素子を形成する領域(即ち、素子形成領域)を含む領域のことである。さらに、「第1半導体層」は例えばエピタキシャル成長によって得られるシリコンゲルマニウム(SiGe)層であり、「第2半導体層」は例えばエピタキシャル成長によって得られるSi層である。SiGeのエッチングには、例えばフッ硝酸を使用する。また、「マスク部材」とは、例えば、フォトリソグラフィー技術によって形成されるレジストパターンのことである。   Here, the “semiconductor substrate” is, for example, a bulk silicon (Si) substrate. The “predetermined region” refers to a region including a region where an element such as a transistor is formed (that is, an element formation region). Furthermore, the “first semiconductor layer” is, for example, a silicon germanium (SiGe) layer obtained by epitaxial growth, and the “second semiconductor layer” is, for example, an Si layer obtained by epitaxial growth. For etching SiGe, for example, hydrofluoric acid is used. The “mask member” is a resist pattern formed by, for example, a photolithography technique.

発明1の半導体基板の製造方法によれば、支持体の穴に埋め込まれた部分はエッチングされないので、穴の内壁に沿ったサイドウォール(即ち、支持体のエッチング残渣)は形成されない。従って、サイドウォールの半導体基材からの剥がれといった問題も発生しないので、パーティクル汚染を低減することができる。   According to the method for manufacturing a semiconductor substrate of the first aspect, since the portion embedded in the hole of the support is not etched, the side wall (that is, the etching residue of the support) along the inner wall of the hole is not formed. Accordingly, the problem of peeling of the sidewalls from the semiconductor substrate does not occur, so that particle contamination can be reduced.

〔発明2〕 発明2の半導体基板の製造方法は、半導体基材上に第1半導体層を形成する工程と、前記第1半導体層よりもエッチングの選択比が小さな第2半導体層を前記第1半導体層上に形成する工程と、前記第2半導体層及び前記第1半導体層に前記半導体基材を露出させる穴を形成する工程と、前記第2半導体層を前記半導体基材上で支持する支持体を、前記穴が埋め込まれ且つ当該第2半導体層が覆われるようにして該半導体基材上に形成する工程と、所定領域の前記支持体上をマスク部材で覆い当該支持体を選択的にエッチングすることにより、当該支持体に前記第1半導体層の端部の一部を露出させる開口面を形成する工程と、前記開口面を介して前記第1半導体層をエッチングすることにより、前記第2半導体層と前記半導体基材との間に空洞部を形成する工程と、前記空洞部内に絶縁膜を形成する工程と、を含み、前記穴を形成する工程では、前記穴の少なくとも一部を前記所定領域から他の領域にはみ出すように形成し、この際、前記穴の前記所定領域から前記他の領域へのはみ出し距離をXとし、前記所定領域に形成される前記支持体の膜厚をTとしたとき、XをTの2倍よりも小さい値にすることを特徴とするものである。 [Invention 2] A method of manufacturing a semiconductor substrate according to Invention 2 includes a step of forming a first semiconductor layer on a semiconductor substrate, and a second semiconductor layer having a lower etching selectivity than the first semiconductor layer. Forming on the semiconductor layer; forming a hole exposing the semiconductor substrate in the second semiconductor layer and the first semiconductor layer; and supporting the second semiconductor layer on the semiconductor substrate. Forming a body on the semiconductor substrate so that the hole is embedded and the second semiconductor layer is covered; and covering the support in a predetermined region with a mask member and selectively supporting the support Etching to form an opening in the support to expose a part of the end of the first semiconductor layer, and etching the first semiconductor layer through the opening to form the first semiconductor layer. Two semiconductor layers and the semiconductor A step of forming a hollow portion between the material and a step of forming an insulating film in the hollow portion, wherein the step of forming the hole includes at least part of the hole from the predetermined region to another region. In this case, when the protrusion distance from the predetermined region to the other region of the hole is X and the film thickness of the support formed in the predetermined region is T, X is The value is smaller than twice T.

このような構成であれば、所定領域以外の他の領域で、穴の内壁に沿ってサイドウォールが形成されるが、このサイドウォールは支持体から孤立していない。つまり、サイドウォールと支持体は一体であり続ける。従って、サイドウォールを半導体基材から剥がれにくくすることができ、パーティクル汚染を低減することができる。   With such a configuration, a sidewall is formed along the inner wall of the hole in a region other than the predetermined region, but the sidewall is not isolated from the support. That is, the sidewall and the support body remain integral. Therefore, the sidewall can be made difficult to peel off from the semiconductor substrate, and particle contamination can be reduced.

〔発明3〕 発明3の半導体基板の製造方法は、半導体基材上に第1半導体層を形成する工程と、前記第1半導体層よりもエッチングの選択比が小さな第2半導体層を前記第1半導体層上に形成する工程と、前記第2半導体層及び前記第1半導体層に前記半導体基材を露出させる穴を形成する工程と、前記第2半導体層を前記半導体基材上で支持する支持体を、前記穴が埋め込まれ且つ当該第2半導体層が覆われるようにして該半導体基材上に形成する工程と、所定領域の前記支持体上をマスク部材で覆い当該支持体を選択的にエッチングすることにより、当該支持体に前記第1半導体層の端部の一部を露出させる開口面を形成する工程と、前記開口面を介して前記第1半導体層をエッチングすることにより、前記第2半導体層と前記半導体基材との間に空洞部を形成する工程と、前記空洞部内に絶縁膜を形成する工程と、を含み、前記穴を形成する工程では、前記穴の少なくとも一部を前記所定領域から他の領域にはみ出すように形成し、前記開口面を形成する工程では、前記他の領域で前記穴の内壁に沿って形成されるサイドウォールと前記所定領域の前記支持体とを分離させないような条件で、前記支持体をエッチングすることを特徴とするものである。ここで、「サイドウォール」とは、サイドウォール状に残される支持体のエッチング残渣のことである。
このような構成であれば、サイドウォールを半導体基材から剥がれにくくすることができ、パーティクル汚染を低減することができる。
[Invention 3] The method for manufacturing a semiconductor substrate of Invention 3 includes the step of forming a first semiconductor layer on a semiconductor substrate, and the second semiconductor layer having a lower etching selectivity than the first semiconductor layer. Forming on the semiconductor layer; forming a hole exposing the semiconductor substrate in the second semiconductor layer and the first semiconductor layer; and supporting the second semiconductor layer on the semiconductor substrate. Forming a body on the semiconductor substrate so that the hole is embedded and the second semiconductor layer is covered; and covering the support in a predetermined region with a mask member and selectively supporting the support Etching to form an opening in the support to expose a part of the end of the first semiconductor layer, and etching the first semiconductor layer through the opening to form the first semiconductor layer. 2 semiconductor layers and the semiconductor substrate A step of forming a hollow portion between the material and a step of forming an insulating film in the hollow portion, wherein the step of forming the hole includes at least part of the hole from the predetermined region to another region. In the step of forming so as to protrude and forming the opening surface, the side wall formed along the inner wall of the hole in the other region and the support in the predetermined region are not separated. The support is etched. Here, the “side wall” refers to an etching residue of the support that remains in the side wall shape.
With such a configuration, the sidewall can be made difficult to peel off from the semiconductor substrate, and particle contamination can be reduced.

〔発明4〕 発明4の半導体基板の製造方法は、半導体基材上に第1半導体層を形成する工程と、前記第1半導体層よりもエッチングの選択比が小さな第2半導体層を前記第1半導体層上に形成する工程と、前記第2半導体層及び前記第1半導体層に前記半導体基材を露出させる穴を形成する工程と、前記第2半導体層を前記半導体基材上で支持する支持体を、前記穴が埋め込まれ且つ当該第2半導体層が覆われるようにして該半導体基材上に形成する工程と、所定領域の前記支持体上をマスク部材で覆い当該支持体を選択的にエッチングすることにより、当該支持体に前記第1半導体層の端部の一部を露出させる開口面を形成する工程と、前記開口面を介して前記第1半導体層をエッチングすることにより、前記第2半導体層と前記半導体基材との間に空洞部を形成する工程と、前記空洞部内に絶縁膜を形成する工程と、を含み、前記穴を形成する工程では、前記穴の少なくとも一部を前記所定領域から他の領域にはみ出すように形成し、さらに、前記開口面を形成する工程と前記空洞部を形成する工程との間に、前記他の領域で前記穴の内壁に沿って形成されたサイドウォールをライトエッチングする工程を含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。 [Invention 4] The method of manufacturing a semiconductor substrate of Invention 4 includes a step of forming a first semiconductor layer on a semiconductor substrate, and a second semiconductor layer having a lower etching selectivity than the first semiconductor layer. Forming on the semiconductor layer; forming a hole exposing the semiconductor substrate in the second semiconductor layer and the first semiconductor layer; and supporting the second semiconductor layer on the semiconductor substrate. Forming a body on the semiconductor substrate so that the hole is embedded and the second semiconductor layer is covered; and covering the support in a predetermined region with a mask member and selectively supporting the support Etching to form an opening in the support to expose a part of the end of the first semiconductor layer, and etching the first semiconductor layer through the opening to form the first semiconductor layer. Two semiconductor layers and the semiconductor A step of forming a hollow portion between the material and a step of forming an insulating film in the hollow portion, wherein the step of forming the hole includes at least part of the hole from the predetermined region to another region. Further, the sidewall formed along the inner wall of the hole in the other region is light-etched between the step of forming the opening surface and the step of forming the cavity. The manufacturing method of the semiconductor substrate characterized by including a process.

ここで、サイドウォールのライトエッチは、ドライエッチ又はウエットエッチのどちらの方法でも良い。
発明4によれば、サイドウォールが支持体から孤立(分離)した状態で存在するような場合でも、空洞部の形成前にサイドウォールを小さくしたり、その尖った部分を丸くしたりすることができる。従って、空洞部を形成する工程及びそれ以降の工程で、サイドウォールの剥がれをある程度防止することができ、パーティクル汚染を低減することができる。
Here, the light etching of the sidewall may be either dry etching or wet etching.
According to the invention 4, even when the sidewall exists in a state of being isolated (separated) from the support, the sidewall can be reduced before the hollow portion is formed, or the sharpened portion can be rounded. it can. Accordingly, the side wall can be prevented from peeling to some extent in the step of forming the cavity and the subsequent steps, and particle contamination can be reduced.

〔発明5〕 発明5の半導体基板の製造方法は、半導体基材上に第1半導体層を形成する工程と、前記第1半導体層よりもエッチングの選択比が小さな第2半導体層を前記第1半導体層上に形成する工程と、前記第2半導体層及び前記第1半導体層に前記半導体基材を露出させる穴を形成する工程と、前記第2半導体層を前記半導体基材上で支持する支持体を、前記穴が埋め込まれ且つ当該第2半導体層が覆われるようにして該半導体基材上に形成する工程と、所定領域の前記支持体上をマスク部材で覆い当該支持体を選択的にエッチングすることにより、当該支持体に前記第1半導体層の端部の一部を露出させる開口面を形成する工程と、前記開口面を介して前記第1半導体層をエッチングすることにより、前記第2半導体層と前記半導体基材との間に空洞部を形成する工程と、前記空洞部内に絶縁膜を形成する工程と、を含み、前記穴を形成する工程では、前記穴の少なくとも一部を前記所定領域から他の領域にはみ出すように形成し、さらに、前記開口面を形成する工程と前記空洞部を形成する工程との間に、前記他の領域で前記穴の内壁に沿って形成されたサイドウォールを熱処理して当該サイドウォールを前記所定領域の前記支持体に繋げる工程、を含むことを特徴とするものである。 [Invention 5] The method of manufacturing a semiconductor substrate of Invention 5 includes a step of forming a first semiconductor layer on a semiconductor substrate, and a second semiconductor layer having a lower etching selectivity than the first semiconductor layer. Forming on the semiconductor layer; forming a hole exposing the semiconductor substrate in the second semiconductor layer and the first semiconductor layer; and supporting the second semiconductor layer on the semiconductor substrate. Forming a body on the semiconductor substrate so that the hole is embedded and the second semiconductor layer is covered; and covering the support in a predetermined region with a mask member and selectively supporting the support Etching to form an opening in the support to expose a part of the end of the first semiconductor layer, and etching the first semiconductor layer through the opening to form the first semiconductor layer. Two semiconductor layers and the semiconductor A step of forming a hollow portion between the material and a step of forming an insulating film in the hollow portion, wherein the step of forming the hole includes at least part of the hole from the predetermined region to another region. Further, the sidewall formed along the inner wall of the hole in the other region is heat-treated between the step of forming the opening surface and the step of forming the cavity. Connecting the side wall to the support in the predetermined region.

発明5によれば、空洞部を形成する前に、サイドウォールは支持体に固定されるので、サイドウォールを半導体基材から剥がれにくくすることができる。これにより、パーティクル汚染を低減することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, the sidewall is fixed to the support before the cavity is formed, so that the sidewall can be hardly peeled off from the semiconductor substrate. Thereby, particle contamination can be reduced.

〔発明6〕 発明6の半導体基板の製造方法は、発明1から発明5の何れか一の半導体基板の製造方法において、前記空洞部内に前記絶縁膜を形成した後で、前記半導体基材の上方全面を平坦化処理して前記第2半導体層上から前記支持体を取り除く工程、を含むことを特徴とするものである。
このような構成であれば、支持体下から第2半導体層の表面が露出するので、第2半導体層にトランジスタ等の素子を形成することが可能である。
[Invention 6] The method for manufacturing a semiconductor substrate according to Invention 6 is the method for manufacturing a semiconductor substrate according to any one of Inventions 1 to 5, wherein after the insulating film is formed in the cavity, And planarizing the entire surface to remove the support from the second semiconductor layer.
With such a configuration, since the surface of the second semiconductor layer is exposed from under the support, it is possible to form an element such as a transistor in the second semiconductor layer.

〔発明7〕 発明7の半導体装置の製造方法は、発明6の半導体基板の製造方法を行って前記第2半導体層上から前記支持体を取り除いた後で、前記第2半導体層にトランジスタを形成する工程、を含むことを特徴とするものである。 [Invention 7] A method for manufacturing a semiconductor device according to Invention 7 includes forming a transistor in the second semiconductor layer after performing the method for manufacturing a semiconductor substrate according to Invention 6 and removing the support from the second semiconductor layer. The process of performing is included.

このような構成であれば、発明6の半導体基板の製造方法が応用されるので、パーティクル汚染を低減した半導体装置の製造方法を提供することができる。
本発明は、バルクの半導体基板の所望とする領域のみSOI構造を形成する、いわゆるSBSI技術に適用して極めて好適である。
With such a configuration, the semiconductor substrate manufacturing method according to the sixth aspect of the invention is applied, so that a semiconductor device manufacturing method with reduced particle contamination can be provided.
The present invention is very suitable when applied to a so-called SBSI technique in which an SOI structure is formed only in a desired region of a bulk semiconductor substrate.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
(1)第1実施形態
図1(A)〜図6は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。詳しくは、図1〜図6の各図の(A)は、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す平面図である。また、図1〜図6の各図の(B)は同図の(A)をa−a´線で切断したときの断面図であり、図1〜図6の各図の(C)は同図の(A)をb−b´線で切断したときの断面図である。さらに、図1〜図6の各図の(D)は同図の(A)をc−c´線で切断したときの断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(1) First Embodiment FIGS. 1A to 6 are views showing a method of manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 1A to FIG. 6A are plan views illustrating the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. Moreover, (B) of each figure of FIGS. 1-6 is sectional drawing when (A) of the figure is cut | disconnected by the aa 'line, (C) of each figure of FIGS. It is sectional drawing when (A) of the figure is cut | disconnected by the bb 'line. Furthermore, (D) of each figure of FIGS. 1-6 is sectional drawing when (A) of the figure is cut | disconnected by the cc 'line | wire.

図1(A)〜(D)に示すように、まず始めに、バルクのシリコンウエーハであるSi基板1上に、SiGe層3を形成し、その上にSi層5を形成する。SiGe層3及びSi層5は、それぞれエピタキシャル成長によって形成する。次に、支持体用のトレンチhを形成する。即ち、図11(A)〜(D)に示すように、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、Si層5とSiGe層3とを順次パターニングして、Si基板1の表面の一部を露出させる。この露出した部分が支持体用のトレンチhである。   As shown in FIGS. 1A to 1D, first, a SiGe layer 3 is formed on a Si substrate 1 which is a bulk silicon wafer, and a Si layer 5 is formed thereon. The SiGe layer 3 and the Si layer 5 are each formed by epitaxial growth. Next, a support-use trench h is formed. That is, as shown in FIGS. 11A to 11D, the Si layer 5 and the SiGe layer 3 are sequentially patterned by using a photolithography technique and an etching technique to expose a part of the surface of the Si substrate 1. Let This exposed portion is a support-use trench h.

図1(A)に示すように、この第1実施形態では、このトレンチhをSOI形成領域からはみ出さないように形成する。即ち、トレンチhの全てをSOI形成領域の内側に形成する。このSOI形成領域は、後でSiGe層3をエッチングする際に、パターニング後の支持体によって覆われる領域である。
次に、CVDなどの方法により、トレンチhを埋め込むようにして、Si基板1の上方全体に支持体(SiO膜)7を形成する。そして、図2(A)〜(D)に示すように、フォトリソグラフィー技術により、SOI形成領域の上方全てを覆い、且つそれ以外の他の領域の上方を露出させるレジストパターン11を支持体7上に形成する。
As shown in FIG. 1A, in the first embodiment, the trench h is formed so as not to protrude from the SOI formation region. That is, all of the trench h is formed inside the SOI formation region. This SOI formation region is a region that is covered by the support after patterning when the SiGe layer 3 is etched later.
Next, a support (SiO 2 film) 7 is formed over the entire upper portion of the Si substrate 1 so as to fill the trench h by a method such as CVD. Then, as shown in FIGS. 2A to 2D, a resist pattern 11 that covers the entire upper portion of the SOI formation region and exposes the upper portion of the other regions is formed on the support 7 by photolithography. To form.

次に、図3(A)〜(D)に示すように、このレジストパターン11をマスクに、支持体7をエッチングする。このエッチングは、異方性のドライエッチング装置を用いて行う。これにより、SOI形成領域のSi層5上だけに支持体7が残され、それ以外の他の領域のSi層5上からは支持体7が取り除かれる。図3(A)に示すように、支持体7のパターニング後も、トレンチhはその上方全てが支持体7によって完全に覆われている。   Next, as shown in FIGS. 3A to 3D, the support 7 is etched using the resist pattern 11 as a mask. This etching is performed using an anisotropic dry etching apparatus. As a result, the support 7 is left only on the Si layer 5 in the SOI formation region, and the support 7 is removed from the Si layer 5 in other regions. As shown in FIG. 3A, even after the patterning of the support 7, the entire upper portion of the trench h is completely covered by the support 7.

次に、図4(A)〜(D)に示すように、レジストパターン11をマスクにSi層5とSiGe層3とを順次エッチングする。これらのエッチングは、異方性のドライエッチング装置を用いて行う。これにより、SiGe層3の側面の一部と、Si層5の側面(端部)の一部とを露出させる開口面を支持体7に形成する。このエッチングによって、Si層5とSiGe層3はSOI形成領域のSi基板1上にだけ残され、それ以外の他の領域のSi基板1上からは完全に取り除かれる。   Next, as shown in FIGS. 4A to 4D, the Si layer 5 and the SiGe layer 3 are sequentially etched using the resist pattern 11 as a mask. These etchings are performed using an anisotropic dry etching apparatus. Thereby, an opening surface that exposes a part of the side surface of the SiGe layer 3 and a part of the side surface (end portion) of the Si layer 5 is formed in the support 7. By this etching, the Si layer 5 and the SiGe layer 3 are left only on the Si substrate 1 in the SOI formation region, and are completely removed from the Si substrate 1 in other regions.

なお、図4(A)〜(D)に示すように、SiGe層3の側面の一部等を露出させる開口面は、SOI形成領域の周縁の一部に沿って形成する。支持体7の開口面を形成しない部分では、開口面の形成後(即ち、支持体7のエッチング後)も、支持体7とSiGe層3の側面及び、支持体7とSi層5の側面とが接している。そして、支持体7はこの接している部分でSi層5を支持し続けている。   As shown in FIGS. 4A to 4D, the opening surface exposing a part of the side surface of the SiGe layer 3 is formed along a part of the periphery of the SOI formation region. In the portion where the opening surface of the support 7 is not formed, the side surfaces of the support 7 and the SiGe layer 3 and the side surfaces of the support 7 and the Si layer 5 are formed after the opening surface is formed (that is, after etching of the support 7) Is touching. The support 7 continues to support the Si layer 5 at the contacted portion.

次に、支持体7に形成された開口面を介して、フッ硝酸等のエッチング液をSiGe層3及びSi層5に接触させることにより、SiGe層3だけをエッチングして除去する。これにより、図5(A)〜(D)に示すように、Si基板1とSi層5との間に空洞部21を形成する。この空洞部21を形成した後においても、支持体7の開口面を形成していない部分ではSi層5の側面は覆われたままであり、この覆われた部分でSi層5はSi基板1上で支持され、この状態を維持し続ける。   Next, only the SiGe layer 3 is etched and removed by bringing an etching solution such as hydrofluoric acid into contact with the SiGe layer 3 and the Si layer 5 through the opening formed in the support 7. Thereby, as shown in FIGS. 5A to 5D, a cavity 21 is formed between the Si substrate 1 and the Si layer 5. Even after the cavity 21 is formed, the side surface of the Si layer 5 remains covered in the portion of the support 7 where the opening surface is not formed, and the Si layer 5 remains on the Si substrate 1 in the covered portion. Will continue to maintain this state.

次に、Si基板1を熱酸化する。このとき、O等の酸化種は、支持体7下から露出したSi基板1の表面だけでなく、開口面を通って空洞部21内にも到達する。従って、図6(A)〜(D)に示すように、空洞部内にSiO膜31が形成される。なお、この熱酸化だけでは、空洞部は完全には埋まらない場合は、熱酸化の後で加熱炉によるアニールを行い、支持体7をリフローして空洞部内を完全に埋めても良い。或いは、熱酸化の後でCVDなどの方法により空洞部内にSiO膜等を堆積させるようにしても良い。 Next, the Si substrate 1 is thermally oxidized. At this time, the oxidized species such as O 2 reaches not only the surface of the Si substrate 1 exposed from under the support 7 but also the inside of the cavity 21 through the opening surface. Therefore, as shown in FIGS. 6A to 6D, the SiO 2 film 31 is formed in the cavity. If the cavity is not completely filled only by this thermal oxidation, annealing in a heating furnace may be performed after thermal oxidation, and the support 7 may be reflowed to completely fill the cavity. Alternatively, a SiO 2 film or the like may be deposited in the cavity by a method such as CVD after thermal oxidation.

次に、CVDなどの方法によりSi基板1の上方全面に素子間分離用のSiO膜33を形成する。そして、CMPにより、Si基板1の上方全面を平坦化処理し、Si層5の上方からSiO膜33や支持体7を取り除く。これにより、図6(A)〜(D)に示すように、Si層5の上面が露出し、且つSi層5がSiO膜31,33等の絶縁膜で素子分離された構造(即ち、SOI構造)をSi基板1に完成させることができる。 Next, an element isolation SiO 2 film 33 is formed on the entire upper surface of the Si substrate 1 by a method such as CVD. Then, the entire upper surface of the Si substrate 1 is planarized by CMP, and the SiO 2 film 33 and the support 7 are removed from above the Si layer 5. As a result, as shown in FIGS. 6A to 6D, the upper surface of the Si layer 5 is exposed, and the Si layer 5 is element-isolated by insulating films such as SiO 2 films 31 and 33 (that is, SOI structure) can be completed on the Si substrate 1.

その後、図7に示すように、例えばSi層5の表面の熱酸化を行うことにより、Si層5の表面にゲート絶縁膜41を形成する。そして、ゲート絶縁膜41が形成されたSi層5上にゲート電極43を形成する。また、このゲート電極43等をマスクとして、As、P、Bなどの不純物をSi層5内にイオン注入することにより、ソース/ドレイン45を形成し、SOIトランジスタ50を完成させる。   Thereafter, as shown in FIG. 7, the gate insulating film 41 is formed on the surface of the Si layer 5 by performing thermal oxidation of the surface of the Si layer 5, for example. Then, a gate electrode 43 is formed on the Si layer 5 on which the gate insulating film 41 is formed. Further, by using the gate electrode 43 and the like as a mask, impurities such as As, P, and B are ion-implanted into the Si layer 5, thereby forming the source / drain 45 and completing the SOI transistor 50.

このように、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、支持体7のトレンチhに埋め込まれた部分はエッチングされないので、トレンチhの内壁に沿ったサイドウォール(即ち、支持体のエッチング残渣)は形成されない。従って、サイドウォールのSi基板1からの剥がれといった問題も発生しないので、パーティクル汚染を低減することができる。   As described above, according to the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, the portion embedded in the trench h of the support 7 is not etched, so that the sidewall along the inner wall of the trench h (that is, Etching residue of the support is not formed. Therefore, the problem of peeling off the sidewall from the Si substrate 1 does not occur, so that particle contamination can be reduced.

(2)第2実施形態
ところで、第1実施形態の製造方法では、トレンチhの全てをSOI形成領域の内側に形成する必要があるので、トレンチhの面積が小さくなり勝ちである。そして、トレンチhの面積が小さい場合、支持体7をCVDで形成する際に、支持体7をトレンチh内に完全に埋め込むことができない場合も想定される。トレンチh内を完全に埋め込むことができないと、支持体7とSi基板1との接合強度が低下するので好ましくない。そこで、この第2実施形態では、トレンチhの内壁にサイドウォールが形成されない程度に、トレンチhをSOI形成領域からその外側の他の領域へはみ出させる場合について説明する。
(2) Second Embodiment By the way, in the manufacturing method of the first embodiment, since it is necessary to form all of the trench h inside the SOI formation region, the area of the trench h tends to be small. When the area of the trench h is small, it may be assumed that the support 7 cannot be completely embedded in the trench h when the support 7 is formed by CVD. If the trench h cannot be completely buried, the bonding strength between the support 7 and the Si substrate 1 is lowered, which is not preferable. Therefore, in the second embodiment, a case will be described in which the trench h protrudes from the SOI formation region to another region outside the sidewall so that the sidewall is not formed on the inner wall of the trench h.

図8(A)〜図10は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。詳しくは、図8(A)及び図9(A)は、第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す平面図である。また、図8(B)は図8(A)をa8−a´8線で切断したときの断面図であり、図8(C)は図8(A)をb8−b´8線で切断したときの断面図であり、図8(D)は図8(A)をc8−c´8線で切断したときの断面図である。さらに、図9(B)は図9(A)をc9−c´9線で切断したときの断面図である。また、図10は、図9(B)以降の工程を示す断面図である。   8A to 10 are views showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 8A and FIG. 9A are plan views showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment. 8B is a cross-sectional view of FIG. 8A taken along line a8-a′8. FIG. 8C is a cross-sectional view of FIG. 8A taken along line b8-b′8. 8D is a cross-sectional view of FIG. 8A taken along line c8-c′8. Further, FIG. 9B is a cross-sectional view of FIG. 9A taken along line c9-c′9. FIG. 10 is a cross-sectional view showing the steps after FIG.

なお、図8〜図10において、図1〜図7と同一の構成である部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図8(A)〜(D)に示すように、この第2実施形態では、トレンチhをSOI形成領域からその外側の他の領域にかけて形成する(つまり、トレンチhをSOI形成領域から他の領域へはみ出させる。)。但し、支持体7のエッチング時にトレンチhの内壁に沿ってサイドウォールが形成されないようにするため、トレンチhのSOI形成領域からはみ出す距離は、その大きさを小さめに制限する。
8 to 10, parts having the same configurations as those in FIGS. 1 to 7 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
As shown in FIGS. 8A to 8D, in the second embodiment, the trench h is formed from the SOI formation region to another region outside the SOI formation region (that is, the trench h is formed from the SOI formation region to another region). Ooze out.) However, in order to prevent the sidewalls from being formed along the inner wall of the trench h when the support 7 is etched, the distance protruding from the SOI formation region of the trench h is limited to a small size.

例えば、図8(A)〜(D)に示すように、トレンチhのSOI形成領域から他の領域へはみ出す距離をXとし、支持体7の膜厚をTとしたとき、XはTの2倍よりも小さな値にしておく。このX<T×2が、上記サイドウォールが形成されないようにするための制限の目安である。
図8(A)〜(D)に示すように、トレンチhを形成した後は、第1実施形態と同様である。即ち、このトレンチhを埋め込むようにして、Si基板1の上方全体に支持体7を形成する。そして、レジストパターン11を支持体7上に形成する。次に、このレジストパターン11をマスクに、支持体7をドライエッチングする。これにより、図9(A)及び(B)に示すように、SOI形成領域のSi層5上だけに支持体7が残され、それ以外の他の領域のSi層5上からは支持体7が取り除かれる。次に、レジストパターン11をマスクにSi層5とSiGe層3とを順次ドライエッチングする。
For example, as shown in FIGS. 8A to 8D, when the distance protruding from the SOI formation region of the trench h to another region is X and the film thickness of the support 7 is T, X is 2 of T Keep the value smaller than double. This X <T × 2 is an indication of the restriction for preventing the sidewall from being formed.
As shown in FIGS. 8A to 8D, after the trench h is formed, it is the same as in the first embodiment. That is, the support 7 is formed over the entire upper portion of the Si substrate 1 so as to fill the trench h. Then, a resist pattern 11 is formed on the support 7. Next, the support 7 is dry-etched using the resist pattern 11 as a mask. As a result, as shown in FIGS. 9A and 9B, the support 7 is left only on the Si layer 5 in the SOI formation region, and the support 7 is left on the Si layer 5 in other regions. Is removed. Next, the Si layer 5 and the SiGe layer 3 are sequentially dry etched using the resist pattern 11 as a mask.

第2実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、図10に示すように、SiGe層3のドライエッチングが完了した時点(即ち、開口面の形成が完了した時点)で、SOI形成領域の外側にある他の領域でサイドウォール17が形成されるが、このサイドウォール17は支持体7から孤立していない。つまり、サイドウォール17と支持体7とが一体となっている。従って、サイドウォール17をSi基板1から剥がれにくくすることができ、パーティクル汚染を低減することができる。   According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment, as shown in FIG. 10, at the time when dry etching of the SiGe layer 3 is completed (that is, when formation of the opening surface is completed), A side wall 17 is formed in another region outside, but the side wall 17 is not isolated from the support 7. That is, the sidewall 17 and the support 7 are integrated. Therefore, the sidewall 17 can be made difficult to peel off from the Si substrate 1, and particle contamination can be reduced.

なお、この第2実施形態では、トレンチhのはみ出し距離Xを支持体7の膜厚Tの2倍よりも小さな値に制限することで、サイドウォールが支持体7から分離しないようにすることについて説明した。
しかしながら、トレンチhのはみ出し距離Xを小さな値に制限するのではなく、開口面を形成する際の支持体7のドライエッチング条件を調整することで、サイドウォールの支持体7からの分離を防ぐようにしても良い。即ち、支持体7とサイドウォール17とを分離させないような条件で、支持体7をエッチングすることで、パーティクル汚染を低減することができる。
In the second embodiment, the protrusion distance X of the trench h is limited to a value smaller than twice the film thickness T of the support 7 so that the sidewall is not separated from the support 7. explained.
However, the protrusion distance X of the trench h is not limited to a small value, but by adjusting the dry etching conditions of the support 7 when forming the opening surface, separation of the sidewall from the support 7 is prevented. Anyway. That is, particle contamination can be reduced by etching the support 7 under conditions that do not separate the support 7 and the sidewalls 17.

また、第1、第2実施形態で説明したような製造方法以外でも、支持体7から孤立したサイドウォール(例えば、図18参照。)をできるだけ早い段階で取り除いたり、小さくしたり、又は剥がれにくくしたりすることで、パーティクル汚染を低減する方法もある。
例えば、空洞部21を形成する前に、孤立したサイドウォールにライトエッチ処理を施す。このライトエッチ処理は、ドライエッチ又はウエットエッチで行う。このような構成であれば、空洞部21の形成前にサイドウォールを小さくしたり、その尖った部分を丸くしたりすることができるので、空洞部21を形成する工程及び、それ以降の工程での、サイドウォールの剥がれをある程度防止することができる。
In addition to the manufacturing methods described in the first and second embodiments, the side walls (see, for example, FIG. 18) isolated from the support 7 are removed, reduced, or hardly peeled off as early as possible. There is also a method for reducing particle contamination.
For example, before forming the cavity 21, a light etch process is performed on the isolated sidewall. This light etching process is performed by dry etching or wet etching. With such a configuration, the sidewall can be made smaller before the hollow portion 21 is formed, or the sharpened portion can be rounded. Therefore, in the step of forming the hollow portion 21 and the subsequent steps The side wall can be prevented from peeling to some extent.

また、例えば、空洞部21を形成する前に、孤立したサイドウォールと支持体7とを熱処理によってリフローさせて繋げる。このような構成であれば、空洞部21を形成する前に、サイドウォールは支持体7に固定されるので、サイドウォールをSi基板から剥がれにくくすることができる。これにより、パーティクル汚染を低減することができる。
この実施の形態では、Si基板1が本発明の「半導体基材」に対応し、SiGe層3が本発明の「第1半導体層」に対応している。また、Si層5が本発明の「第2半導体層」に対応し、トレンチhが本発明の「穴」に対応している。さらに、レジストパターン11が本発明の「マスク部材」に対応し、SOI形成領域が本発明の「所定領域」に対応している。また、SiO膜31が本発明の「絶縁膜」に対応している。
Further, for example, before forming the cavity 21, the isolated sidewall and the support 7 are reflowed and connected by heat treatment. With such a configuration, since the sidewall is fixed to the support 7 before the cavity 21 is formed, the sidewall can be hardly peeled off from the Si substrate. Thereby, particle contamination can be reduced.
In this embodiment, the Si substrate 1 corresponds to the “semiconductor substrate” of the present invention, and the SiGe layer 3 corresponds to the “first semiconductor layer” of the present invention. The Si layer 5 corresponds to the “second semiconductor layer” of the present invention, and the trench h corresponds to the “hole” of the present invention. Further, the resist pattern 11 corresponds to the “mask member” of the present invention, and the SOI formation region corresponds to the “predetermined region” of the present invention. The SiO 2 film 31 corresponds to the “insulating film” of the present invention.

なお、本発明の実施の形態では、「半導体基材」の材質がSiで、「第1半導体層」の材質がSiGeで、「第2半導体層」の材質がSiの場合について説明した。しかしながら、これらの材質は上記に限られることはない。例えば、「半導体基材」の材質としては、Si、Ge、SiGe、SiC、SiSn、PbS、GaAs、InP、GaP、GaNまたはZnSeなどを用いることができる。また、「第1半導体層」の材質としては、Si基板および第2半導体層よりもエッチングの選択比が大きな材質を用いることができる。例えば、「第1半導体層」および「第2半導体層」の材質として、Si、Ge、SiGe、SiC、SiSn、PbS、GaAs、InP、GaP、GaNまたはZnSeなどの中から選択された組み合わせを用いることができる。   In the embodiment of the present invention, the case where the material of the “semiconductor substrate” is Si, the material of the “first semiconductor layer” is SiGe, and the material of the “second semiconductor layer” is Si has been described. However, these materials are not limited to the above. For example, Si, Ge, SiGe, SiC, SiSn, PbS, GaAs, InP, GaP, GaN, ZnSe, or the like can be used as the material of the “semiconductor substrate”. Further, as the material of the “first semiconductor layer”, a material having a higher etching selectivity than the Si substrate and the second semiconductor layer can be used. For example, a combination selected from Si, Ge, SiGe, SiC, SiSn, PbS, GaAs, InP, GaP, GaN, ZnSe, or the like is used as the material of the “first semiconductor layer” and the “second semiconductor layer”. be able to.

第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その1)。FIG. 3 is a view showing the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment (No. 1). 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その2)。FIG. 6 is a diagram (No. 2) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その3)。3A and 3B are diagrams illustrating the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment (No. 3). 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その4)。4A and 4B are diagrams illustrating the method for fabricating a semiconductor device according to the first embodiment (No. 4). 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その5)。FIG. 5 is a view showing the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment (No. 5). 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その6)。6A and 6B are diagrams illustrating the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment (No. 6). 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その7)。FIG. 7 is a view showing the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment (No. 7). 第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その1)。The figure which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment (the 1). 第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その2)。FIG. 6 is a view (No. 2) showing the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment. 第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その3)。FIG. 9 is a diagram (No. 3) for illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment. 従来例に係る半導体基板の製造方法を示す図(その1)。The figure which shows the manufacturing method of the semiconductor substrate which concerns on a prior art example (the 1). 従来例に係る半導体基板の製造方法を示す図(その2)。The figure which shows the manufacturing method of the semiconductor substrate which concerns on a prior art example (the 2). 従来例に係る半導体基板の製造方法を示す図(その3)。The figure which shows the manufacturing method of the semiconductor substrate which concerns on a prior art example (the 3). 従来例に係る半導体基板の製造方法を示す図(その4)。FIG. 4 is a diagram (No. 4) illustrating a method for manufacturing a semiconductor substrate according to a conventional example. 従来例に係る半導体基板の製造方法を示す図(その5)。The figure which shows the manufacturing method of the semiconductor substrate which concerns on a prior art example (the 5). 従来例に係る半導体基板の製造方法を示す図(その6)。FIG. 6 shows a method for manufacturing a semiconductor substrate according to a conventional example (No. 6). 従来例に係る半導体基板の製造方法を示す図(その7)。FIG. 7 illustrates a method for manufacturing a semiconductor substrate according to a conventional example (part 7); 従来例の問題点を示す図。The figure which shows the trouble of a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1 Si基板、3 SiGe層、5 Si層、7 支持体、11 レジストパターン、17 サイドウォール(支持体7のエッチング残渣)、21 空洞部、31,33 SiO膜、41 ゲート絶縁膜、43 ゲート電極、45 ソース/ドレイン、50 SOIトランジスタ h トレンチ 1 Si substrate, 3 SiGe layer, 5 Si layer, 7 support, 11 resist pattern, 17 sidewall (etching residue of support 7), 21 cavity, 31, 33 SiO 2 film, 41 gate insulating film, 43 gate Electrode, 45 source / drain, 50 SOI transistor h trench

Claims (5)

半導体基材上に第1半導体層を形成する工程と、
2半導体層を前記第1半導体層上に形成する工程と、
前記第2半導体層及び前記第1半導体層に前記半導体基材を露出させる穴を形成する工程と、
前記第2半導体層を前記半導体基材上で支持する支持体を、前記穴が埋め込まれ且つ当該第2半導体層が覆われるようにして該半導体基材上に形成する工程と、
所定領域の前記支持体上をマスク部材で覆い当該支持体、前記第2半導体層及び前記第1半導体層を選択的に第1のエッチングすることにより、当該支持体、前記第2半導体層及び前記第1半導体層に前記第1半導体層の側面の一部を露出させる開口面を形成する工程と、
前記開口面を介して前記第1半導体層を第2のエッチングすることにより、前記第2半導体層と前記半導体基材との間に空洞部を形成する工程と、
前記空洞部内に絶縁膜を形成する工程と、を含み、
前記第2半導体層は、前記第1半導体層よりも前記第2のエッチングにより除去される速度が遅く、
前記穴を形成する工程では、
前記穴の少なくとも一部を前記所定領域から他の領域にはみ出すように形成し、この際、前記穴の前記所定領域から前記他の領域へのはみ出し距離をXとし、前記所定領域に形成される前記支持体の膜厚をTとしたとき、XをTの2倍よりも小さい値にすることを特徴とする半導体基板の製造方法。
Forming a first semiconductor layer on a semiconductor substrate;
Forming a second semiconductor layer on the first semiconductor layer,
Forming a hole exposing the semiconductor substrate in the second semiconductor layer and the first semiconductor layer;
Forming a support for supporting the second semiconductor layer on the semiconductor substrate on the semiconductor substrate so that the hole is embedded and the second semiconductor layer is covered;
The support covering on said support in a predetermined area in the mask member, by selectively first etching the second semiconductor layer and the first semiconductor layer, the support, the second semiconductor layer and forming an opening surface exposing part of the side surface of the first semiconductor layer on the first semiconductor layer,
Forming a cavity between the second semiconductor layer and the semiconductor substrate by performing a second etching of the first semiconductor layer through the opening surface;
Forming an insulating film in the cavity,
The second semiconductor layer is slower to be removed by the second etching than the first semiconductor layer,
In the step of forming the hole,
At least a part of the hole is formed so as to protrude from the predetermined region to another region, and at this time, the protrusion distance of the hole from the predetermined region to the other region is X, and the hole is formed in the predetermined region. A method of manufacturing a semiconductor substrate, wherein X is a value smaller than twice T when the thickness of the support is T.
半導体基材上に第1半導体層を形成する工程と、
2半導体層を前記第1半導体層上に形成する工程と、
前記第2半導体層及び前記第1半導体層に前記半導体基材を露出させる穴を形成する工程と、
前記第2半導体層を前記半導体基材上で支持する支持体を、前記穴が埋め込まれ且つ当該第2半導体層が覆われるようにして該半導体基材上に形成する工程と、
所定領域の前記支持体上をマスク部材で覆い当該支持体、前記第2半導体層及び前記第1半導体層を選択的に第1のエッチングすることにより、当該支持体、前記第2半導体層及び前記第1半導体層に前記第1半導体層の側面の一部を露出させる開口面を形成する工程と、
前記開口面を介して前記第1半導体層を第2のエッチングすることにより、前記第2半導体層と前記半導体基材との間に空洞部を形成する工程と、
前記空洞部内に絶縁膜を形成する工程と、を含み、
前記第2半導体層は、前記第1半導体層よりも前記第2のエッチングにより除去される速度が遅く、
前記穴を形成する工程では、前記穴の少なくとも一部を前記所定領域から他の領域にはみ出すように形成し、さらに、
前記開口面を形成する工程と前記空洞部を形成する工程との間に、前記他の領域で前記穴の内壁に沿って形成されたサイドウォールをライトエッチングする工程を含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。
Forming a first semiconductor layer on a semiconductor substrate;
Forming a second semiconductor layer on the first semiconductor layer,
Forming a hole exposing the semiconductor substrate in the second semiconductor layer and the first semiconductor layer;
Forming a support for supporting the second semiconductor layer on the semiconductor substrate on the semiconductor substrate so that the hole is embedded and the second semiconductor layer is covered;
The support covering on said support in a predetermined area in the mask member, by selectively first etching the second semiconductor layer and the first semiconductor layer, the support, the second semiconductor layer and forming an opening surface exposing part of the side surface of the first semiconductor layer on the first semiconductor layer,
Forming a cavity between the second semiconductor layer and the semiconductor substrate by performing a second etching of the first semiconductor layer through the opening surface;
Forming an insulating film in the cavity,
The second semiconductor layer is slower to be removed by the second etching than the first semiconductor layer,
In the step of forming the hole, at least a part of the hole is formed so as to protrude from the predetermined region to another region, and
A step of light-etching a sidewall formed along the inner wall of the hole in the other region between the step of forming the opening surface and the step of forming the cavity; A method for manufacturing a substrate.
半導体基材上に第1半導体層を形成する工程と、
2半導体層を前記第1半導体層上に形成する工程と、
前記第2半導体層及び前記第1半導体層に前記半導体基材を露出させる穴を形成する工程と、
前記第2半導体層を前記半導体基材上で支持する支持体を、前記穴が埋め込まれ且つ当該第2半導体層が覆われるようにして該半導体基材上に形成する工程と、
所定領域の前記支持体上をマスク部材で覆い当該支持体、前記第2半導体層及び前記第1半導体層を選択的に第1のエッチングすることにより、当該支持体、前記第2半導体層及び前記第1半導体層に前記第1半導体層の側面の一部を露出させる開口面を形成する工程と、
前記開口面を介して前記第1半導体層を第2のエッチングすることにより、前記第2半導体層と前記半導体基材との間に空洞部を形成する工程と、
前記空洞部内に絶縁膜を形成する工程と、を含み、
前記第2半導体層は、前記第1半導体層よりも前記第2のエッチングにより除去される速度が遅く、
前記穴を形成する工程では、前記穴の少なくとも一部を前記所定領域から他の領域にはみ出すように形成し、さらに、
前記開口面を形成する工程と前記空洞部を形成する工程との間に、前記他の領域で前記穴の内壁に沿って形成されたサイドウォールを熱処理して当該サイドウォールを前記所定領域の前記支持体に繋げる工程、を含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。
Forming a first semiconductor layer on a semiconductor substrate;
Forming a second semiconductor layer on the first semiconductor layer,
Forming a hole exposing the semiconductor substrate in the second semiconductor layer and the first semiconductor layer;
Forming a support for supporting the second semiconductor layer on the semiconductor substrate on the semiconductor substrate so that the hole is embedded and the second semiconductor layer is covered;
The support covering on said support in a predetermined area in the mask member, by selectively first etching the second semiconductor layer and the first semiconductor layer, the support, the second semiconductor layer and forming an opening surface exposing part of the side surface of the first semiconductor layer on the first semiconductor layer,
Forming a cavity between the second semiconductor layer and the semiconductor substrate by performing a second etching of the first semiconductor layer through the opening surface;
Forming an insulating film in the cavity,
The second semiconductor layer is slower to be removed by the second etching than the first semiconductor layer,
In the step of forming the hole, at least a part of the hole is formed so as to protrude from the predetermined region to another region, and
Between the step of forming the opening surface and the step of forming the cavity, the side wall formed along the inner wall of the hole in the other region is heat-treated to thereby remove the side wall from the predetermined region. A method of manufacturing a semiconductor substrate, comprising the step of connecting to a support.
前記空洞部内に前記絶縁膜を形成した後で、
前記半導体基材の上方全面を平坦化処理して前記第2半導体層上から前記支持体を取り除く工程、を含むことを特徴とする請求項1から請求項の何れか一項に記載の半導体基板の製造方法。
After forming the insulating film in the cavity,
Wherein the upper surface of the semiconductor substrate from the planarization process to the second semiconductor layer according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a step, of removing the support semiconductor A method for manufacturing a substrate.
請求項に記載の半導体基板の製造方法を行って前記第2半導体層上から前記支持体を取り除いた後で、
前記第2半導体層にトランジスタを形成する工程、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
After performing the method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 4 , removing the support from the second semiconductor layer,
Forming a transistor in the second semiconductor layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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