[发明专利]半导体装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置的制造方法，尤其涉及在半导体基板上部分形成所谓SOI(Silicon On Insulator)结构的技术。

背景技术

关于在SOI基板上形成的场效应型晶体管，从元件分离的容易性、无锁定、源/漏结式电容小等方面出发，其有用性备受注意。特别是完全耗尽型SOI晶体管，低电耗且能高速动作，低电压驱动也是容易的，所以用于使SOI晶体管以完全耗尽模式动作的研究正在盛行。作为SOI基板，例如可以使用SIMOX(Separation by Implanted Oxygen)基板或贴合基板等，它们的制造方法均比较特殊，无法用通常的CMOS工艺来制作。

为此，已知有从普通的体硅晶片以通常的CMOS工艺制作SOI结构的方法即SBSI(Separation by Bonding Silicon Island)法(例如参照非专利文献1)。以下，关于SBSI法，边参考附图边进行说明。

图11～图13是表示现有例的半导体装置的制造方法的图。在图11～图13中，(a)是俯视图，(b)是用X11—X’11～X13—X’13线将(a)分别切断时的剖视图。

如图11(a)以及(b)所示，首先，在硅(Si)基板101上使硅化锗(SiGe)层111和Si层113顺次成膜，在其上形成支承体用的沟槽h’1。Si层113和SiGe层111是以外延生长法形成的，支承体用的沟槽h’1是以干式蚀刻法形成的。接着，在Si基板101的整个面上使支承体膜成膜，然后对支承体进行干式蚀刻，形成如图12(a)以及(b)所示的支承体122，进而从支承体122下露出的Si层113/SiGe层111也被实施干式蚀刻。在该状态下，从图12(a)的箭头方向用氟代硝酸溶液对SiGe层111进行蚀刻，此时，以Si层113在支承体122中悬着的形式，在Si层113下面形成空洞部125。

接着，如图13(a)以及(b)所示，对Si基板101进行热氧化而在空洞部125内形成硅氧化物(SiO₂)膜131(BOX氧化工序)。如此，在块状的Si基板(即体硅晶片)101上形成由SiO₂膜131和Si层113构成的SOI结构。SiO₂膜131也称为BOX层，Si层113也称为SOI层。在形成了SOI结构之后，通过CVD(Chemical Vapor Deposition)在Si基板101的整个面上进行SiO₂膜(未图示)的成膜。此外，用CMP将SiO₂膜和支承体122平坦化，进而用HF系溶液进行湿式蚀刻(即HF蚀刻)，由此使Si层113的表面露出。

非专利文献1：T.Sakai et al.“Separation by BondingSi Islands(SBSI)for LSI Application”，Second International SiGe Technology and DeviceMeeting，Meeting Abstract，pp.230-231，May(2004)

非专利文献2：手塚勉等7名，“具有高迁移率沟道的应变绝缘体上硅(Si-on-insulator)/应变绝缘体上SiGe(SiGe-on insulator)双沟道CMOS的生成和电特性”、IEEJ Trans.EIS，VOl.126，Nov，2006p.1332-1339

非专利文献3：A.V—Y.Thean et al.“Uniaxial-Biaxial StressHybridization For Super-Critical Strained-Si Directly On Insulator(SC—SSOI)PMOS With Different Channel Orientation”，IEDM05—515

如上所述，就SBSI法而言，从能以低成本提供在SOI层上形成的器件(以下称为SOI器件)的方面、以及能够容易地将直接形成在块状Si基板上的器件(以下称为块硅器件)和SOI器件混载于同一基板上的方面来看，是非常有效的技术。不过，在对用SBSI法形成的SOI器件和从SOI晶片形成的一般SOI器件进行比较的情况下，在性能方面没有差别。为此，利用SBSI工艺独特的结构提高用SBSI形成的SOI器件的性能，这从进一步提高SBSI法的优点观点来看是人们期待的。