发明名称 半导体装置及其制造方法,以及半导体基板及其制造方法
摘要 本发明系开示一种具备有诱发应变之Si膜的半导体基板及其制造方法,以及采用该半导体基板之半导体装置及其制造方法。半导体基板系具备单结晶矽基板,以及于该单结晶矽基板上积层氧化矽膜及于与基板面平行之方向诱发拉力应变之应变Si膜之构造。半导体基板之制造方法系在氧化矽膜之Si膜上使SiGe膜磊晶成长,并以雷射照射等对SiGe膜表面进行短时间之加热。藉此随着SiGe膜之晶格松缓,在Si膜诱发拉力应变。接着再去除SiGe膜。本发明系针对使用此半导体基板之高速动作之n型MOS电晶体及p型MOS电晶体进行开示。
申请公布号 TWI266351 申请公布日期 2006.11.11
申请号 TW094115517 申请日期 2005.05.13
申请人 富士通股份有限公司 发明人 三岛康由
分类号 H01L21/00(2006.01) 主分类号 H01L21/00(2006.01)
代理机构 代理人 洪武雄 台北市中正区博爱路35号9楼;陈昭诚 台北市中正区博爱路35号9楼
主权项 1.一种半导体装置之制造方法,该半导体装置具备有:基板;形成于前述基板上之绝缘膜;在前述绝缘膜上,与基板面平行之方向诱发应变的第1半导体层;形成于前述第1半导体层之源极以及汲极区域;以及在前述第1半导体层上具备由闸极绝缘膜以及闸极电极所形成之闸极积层体;该制造方法具备有:在第1半导体层上藉由磊晶成长形成第2半导体层的步骤;加热前述第2半导体层的步骤;以及除去前述第2半导体层的步骤;而前述第2半导体层之面内方向之晶格常数系不同于第1半导体层,而加热前述第2半导体层的步骤,系在第2半导体层之表面照射能量线而在第1半导体层诱发应变。2.一种半导体装置之制造方法,该半导体装置具备有:基板;形成于前述基板上之绝缘膜;形成于前述绝缘膜上之第1半导体层;形成于前述第1半导体层之第1区域的n型MOS电晶体;形成于前述第1半导体层之第2区域上的第2半导体层;以及形成于该第2半导体层之p型MOS电晶体;该制造方法具备有:在第1半导体层上藉由磊晶成长形成第2半导体层的步骤;加热前述第1区域之第2半导体层的步骤;以及去除前述第1区域之第2半导体层的步骤;前述第2半导体层之面内方向之晶格常数系大于第1半导体层,而加热前述第2半导体层的步骤,系在第2半导体层之表面照射能量线而在第1半导体层诱发拉力应变。3.如申请专利范围第1项或第2项之半导体装置之制造方法,其中,前述能量线的照射时间系设定在1毫微秒(ns)以上至10毫秒(ms)以下的范围。4.如申请专利范围第1项或第2项之半导体装置之制造方法,其中,前述第1半导体层系由Si膜形成,第2半导体层系由SiGe膜形成,前述SiGe膜之Ge浓度系设定在10原子%以上至40原子%以下之范围。5.如申请专利范围第1项或第2项之半导体装置之制造方法,其中,前述第2半导体层系由具有多数层之积层体所构成,前述积层体中,相接于第1半导体层的层系由具有与第1半导体层之面内方向的晶格常数差异极大的晶格常数,且前述积层体各层之前述差异系向该积层体之积层方向逐渐减小。6.如申请专利范围第1项或第2项之半导体装置之制造方法,其中,前述第2半导体层系由具有多数层的积层体形成,前述积层体中,该积层体的表面的层系由能量线之吸收率高于连接第1半导体层之层的材料所形成。7.如申请专利范围第2项之半导体装置之制造方法,其中,加热前述第2半导体层的步骤,系选择性地对前述第2半导体层的第1区域照射能量线。8.如申请专利范围第2项之半导体装置之制造方法,其中,系另外具备有:在加热前述第1区域之第2半导体层的步骤之前,形成使前述绝缘膜露出于前述第1区域与第2区域之间的沟部的步骤。9.一种半导体装置之制造方法,该半导体装置具备有:基板;形成于前述基板上之绝缘膜;在前述绝缘膜上,与基板面平行之方向诱发应变之Si膜;形成于前述Si膜上之Ge膜;形成于前述Ge膜之源极以及汲极区域;以及前述Ge膜上具备由闸极绝缘膜以及闸极电极所形成之闸极积层体;该制造方法具备有:藉由磊晶成长在Si膜上形成第2半导体层的步骤;于前述第2半导体层照射能量线而在前述Si膜诱发应变之步骤;去除前述第2半导体层的步骤;以及在诱发前述应变之Si膜上藉由磊晶成长形成Ge膜的步骤;前述第2半导体层之面内方向之晶格常数系大于Si膜。10.如申请专利范围第9项之半导体装置之制造方法,其中,前述第2半导体层系由具有多数SiGe膜之积层体所形成,而前述积层体之前述Si膜侧的膜的Ge浓度系高于该积层体表面的膜。11.一种半导体装置,具备有:基板;形成于前述基板上之绝缘膜;形成于前述绝缘膜上,具备在与基板面平行之方向具有拉力应变之第1区域与第2区域的第1半导体层;由形成于前述第1区域之源极以及汲极区域,以及在该第1区域之第1半导体层上由闸极绝缘膜以及闸极电极所形成之n型MOS电晶体;形成于前述第2区域之第1半导体层上,而在与基板面平行之方向具有压缩应变的第2半导体层;以及由形成于该第2半导体层之源极以及汲极区域;以及在该第2半导体层上由闸极绝缘膜以及闸极电极所形成之p型MOS电晶体;前述第2半导体层之面内方向之晶格常数系大于第1半导体层。12.一种半导体基板,具备有:基板;形成于前述基板上之绝缘膜;以及设在前述绝缘膜上,与基板面平行之方向诱发拉力应变之Si膜;前述Si膜中之依据二次离质谱分光所测定的Ge含有量,于该深度方向之移动平均的最大値为31018原子/cm-3以下。13.一种半导体基板,具备有:基板;形成于前述基板上之绝缘膜;以及在前述绝缘膜上,与基板面平行之方向诱发拉力应变之Si膜;前述Si膜中之依据二次离质谱分光所测定的Ge含有量,成为21018原子/cm-3以下之距离Si膜的表面之深度,为3nm以下。14.如申请专利范围第12项或第13项之半导体基板,其中,前述Si膜系经由使绝缘膜露出之沟部互相分隔为多数区域所组成。15.一种半导体基板之制造方法,该半导体装置具备有:基板;形成于前述基板上之绝缘膜;以及在前述绝缘膜上,与基板面平行之方向诱发应变之第1半导体层;该制造方法具备有:在第1半导体层上藉由磊晶成长形成第2半导体层的步骤;加热前述第2半导体层的步骤;以及去除前述第2半导体层的步骤;前述第2半导体层之面内方向之晶格常数系不同于前述第1半导体层,前述加热第2半导体层的步骤系在第2半导体层之表面照射能量线而使第1半导体层诱发应变。16.如申请专利范围第15项之半导体基板之制造方法,又具备有:于形成前述第2半导体层的步骤及加热前述第2半导体层的步骤之间,形成使前述绝缘膜露出于前述第1半导体层与第2半导体层之间的沟部,并互相分割该第1半导体层与第2半导体层为预定的区域之步骤。17.如申请专利范围第16项之半导体基板之制造方法,其中,前述能量线的照射,系针对将第2半导体层分割而成之一个区域或是多数区域之每一个而进行。18.如申请专利范围第15项之半导体基板之制造方法,其中,又具备有:在形成前述第2半导体层的步骤之前,形成使绝缘膜露出于前述第1半导体层的沟部,并互相分割该第1半导体层为预定的区域之步骤。19.一种半导体基板之制造方法,该半导体装置具备有:基板;形成于前述基板上之绝缘膜;在前述绝缘膜上,与基板面平行之方向诱发应变之Si膜;以及形成于前述Si膜上之Ge膜;该制造方法具备有:在Si膜上藉由磊晶成长形成第2半导体层的步骤;加热前述第2半导体层的步骤;去除前述第2半导体层的步骤;以及在诱发前述应变之Si膜上藉由磊晶成长形成Ge膜的步骤;前述第2半导体层之面内方向之晶格常数系大于Si膜,而前述加热第2半导体层的步骤系在第2半导体层表面照射能量线而于Si膜诱发应变。20.一种半导体基板之制造方法,该半导体装置具备有:基板;形成于前述基板上之绝缘膜;形成于前述绝缘膜上,在与基板面平行之方向具有诱发拉力应变之第1区域的第1半导体层;以及形成于前述第1半导体层之第2区域上的第2半导体层;该制造方法具备有:在第1半导体层上藉由磊晶成长形成第2半导体层的步骤;加热前述第1区域之第2半导体层的步骤;以及去除前述第1区域之第2半导体层的步骤;前述第2半导体层之面内方向之晶格常数系大于第1半导体层,而前述加热第2半导体层的步骤,系在第2半导体层之表面照射能量线而在第1半导体层诱发拉力应变。图式简单说明:第1图系为本发明之第1实施形态之半导体基板的剖视图。第2图系显示第1实施形态之半导体基板的制造步骤(其1)之图式。第3图系显示第1实施形态之半导体基板的制造步骤(其2)之图式。第4图系显示第1实施形态之半导体基板的制造步骤(其3)之图式。第5图系显示第1实施形态之半导体基板的制造步骤(其4)之图式。第6图系显示第1实施形态之半导体基板的制造步骤(其5)之图式。第7图系显示应变Si膜的拉曼移位(Raman Shift)与照射能量之关系之图式。第8图系显示雷射照射的照射能量与SiGe膜的厚度之关系之图式。第9图系显示雷射照射后的氧化矽膜/Si膜/SiGe膜之积层体的深度分布之图式。第10图系显示第1实施形态的实施例1之半导体基板的应变Si膜中的Ge含有量的深度分布之图式。第11图系显示比较例1之半导体基板的Si膜中的Ge含有量的深度分布之图式。第12图系显示比较例2之半导体基板的应变Si膜中的Ge含有量的深度分布之图式。第13图系为本发明之第2实施形态之半导体基板的剖视图。第14图系显示第2实施形态之半导体基板的制造步骤的一部份(其1)之图式。第15图系显示第2实施形态之半导体基板的制造步骤的一部份(其2)之图式。第16图系为第14图的步骤之半导体基板的俯视图。第17图系显示本发明之第3实施形态之半导体基板的制造步骤(其1)之图式。第18图系显示第3实施形态之半导体基板的制造步骤(其2)之图式。第19图系为本发明之第4实施形态之半导体基板的剖视图。第20图系为本发明之第5实施形态之半导体基板的剖视图。第21图系显示第5实施形态之半导体基板的制造步骤(其1)之图式。第22图系显示第5实施形态之半导体基板的制造步骤(其2)之图式。第23图系显示第5实施形态之半导体基板的制造步骤(其3)之图式。第24图系为本发明的第6实施形态之半导体基板的剖视图。第25图系显示第6实施形态之半导体基板的制造步骤(其1)之图式。第26图系显示第6实施形态之半导体基板的制造步骤(其2)之图式。第27图系显示第6实施形态之半导体基板的制造步骤(其3)之图式。
地址 日本