JP4272607B2 - SOI by oxidation of porous silicon - Google Patents
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Description
本発明は、半導体基板構造の製造方法に関し、より詳細には、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)基板構造の製造方法に関する。本発明の方法は、シリコン集積回路(IC)業界にとって魅力的な極めて低コストのSOI材料を提供する。本発明の方法によって提供されるSOI材料は、300mmまで拡大可能である。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate structure, and more particularly to a method for manufacturing a silicon-on-insulator (SOI) substrate structure. The method of the present invention provides a very low cost SOI material that is attractive to the silicon integrated circuit (IC) industry. The SOI material provided by the method of the present invention can be expanded to 300 mm.
今日のマイクロエレクトロニクスIC産業では、半導体デバイスは、ミクロン(10-6m)さらにはナノメートル(10-9m)スケールまでも小型化されており、それ自体は、半導体基板またはウェハの上表面層上に作製される。上面デバイス層の下の基板のバルクは、物理的な支持基板またはヒート・シンクとなること以上の目的を持たない。事実、このデバイス層とバルクとの間の電気的および電子的な結合は、場合によっては極めて有害になることがある。 In today's microelectronic IC industry, semiconductor devices are miniaturized to the micron (10 −6 m) or even nanometer (10 −9 m) scale, which itself is the upper surface layer of a semiconductor substrate or wafer. Made on top. The bulk of the substrate under the top device layer has no purpose beyond becoming a physical support substrate or heat sink. In fact, the electrical and electronic coupling between this device layer and the bulk can be extremely detrimental in some cases.
SOI技術では、SOI層およびバルク基板層が埋め込み酸化膜(BOX)と言われる連続的な絶縁層によって分離される。このデバイス層(すなわちSOI層)の分離(separation)または素子分離(isolation)は、たとえば、接合容量および接合リークの低下、耐電離放射線性、耐電気ノイズ性および耐熱性の増大、耐CMOSラッチアップ性などを含む重要な利益、および性能改善をもたらすことができる。しかし、SOI構造の形成は容易なことではない。 In SOI technology, the SOI layer and the bulk substrate layer are separated by a continuous insulating layer called a buried oxide film (BOX). This device layer (ie, SOI layer) separation or isolation can be achieved, for example, by reducing junction capacitance and junction leakage, increasing ionizing radiation resistance, electrical noise resistance and heat resistance, and CMOS latchup resistance. Important benefits, including gender etc., and performance improvements can be provided. However, formation of an SOI structure is not easy.
数十年にわたる研究開発の結果、ほんのわずかな方法だけが商業的に実現可能であることが判った。その1つ、BESOI(bond-and-etch-back SOI)と称する方法では、2枚のSiウェハを表面で酸化させ、これらの酸化表面をボンディングし、続いてこの2枚のボンディングされたウェハの1枚をエッチングして薄いSOIデバイス層を形成する。この従来技術の方法およびその変形方法では、ウェハ表面をボンディングする前に酸化するので、埋め込み酸化膜は所望のどんな厚さにも作製することができる。しかし、ボンディングされた界面の不純物、およびエッチバック法で薄く均一なSiオーバ層を実現することの難しさが主な問題点である。「Siオーバ層」および「SOI層」の用語は、本出願ではほとんど同じ意味で使用することがある。 Decades of research and development have shown that only a few methods are commercially feasible. One method, called BESOI (bond-and-etch-back SOI), oxidizes two Si wafers on the surface, bonds the oxidized surfaces, and then combines the two bonded wafers. One is etched to form a thin SOI device layer. In this prior art method and variations thereof, the wafer surface is oxidized before bonding, so that the buried oxide film can be made to any desired thickness. However, the main problems are the impurities at the bonded interface and the difficulty of realizing a thin and uniform Si overlayer by the etch-back method. The terms “Si overlayer” and “SOI layer” may be used interchangeably in this application.
別のSIMOX(酸素注入による分離)と称する周知の方法では、選択した注入量の酸素イオンを直接Siウェハ中に注入し、続いてこのウェハを酸素雰囲気中で、注入した酸素が連続的な埋め込み酸化膜層に変換されるような高温でアニールする。このSIMOX中の埋め込み酸化膜層の厚さは、注入酸素量および熱酸化条件によってほぼ決まる。さらに、SIMOXでは、熱酸化中、Siオーバ層は所望の厚さまで薄くなり、熱処理後、表面酸化膜は剥ぎ取られる。 Another known method, called SIMOX (separation by oxygen implantation), implants a selected implantation amount of oxygen ions directly into a Si wafer, which is then continuously embedded in the oxygen atmosphere in an oxygen atmosphere. Annealing is performed at a high temperature that can be converted into an oxide film layer. The thickness of the buried oxide film layer in SIMOX is substantially determined by the amount of implanted oxygen and thermal oxidation conditions. Further, in SIMOX, the Si over layer is thinned to a desired thickness during thermal oxidation, and the surface oxide film is peeled off after the heat treatment.
通常、SIMOXでは、基板とSiオーバ層を分離する低欠陥の連続した埋め込み酸化膜を形成するには、3×1017cm-2〜5×1017cm-2程度の酸素注入量が必要である。ある妥当な時間でこの高水準の酸素イオンの注入を促進するために、SIMOX用の高電流(イオン)注入装置が追加の費用をかけて特別に建設された。Si基板がより大きいウェハ寸法までスケールアップしてくるにつれて、スケールアップした高電流注入装置および注入プロセス自体が高コストになることが深刻な問題になってくる。
Usually, in SIMOX, an oxygen implantation amount of about 3 × 10 17
多孔質SiはHF含有水溶液中で電解的陽極酸化によって形成される。白金製などの耐HF性の電極は、負にバイアスがかかっており、低濃度または高濃度にpドープされたSi基板は正にバイアスがかかっている。得られた、Siウェハ層の表面内に形成された多孔質Si層の体積損失で測定した気孔率は、電流および電圧に比例し、HF濃度に反比例する。この形成された多孔質Si層の深さは、ある所与のドーパント濃度の場合、陽極酸化時間に比例する。しかし、多孔質Siの実際の構造は、上記のパラメータの他にドーパントおよび欠陥の型および濃度の非常に複雑な関数である。多孔質Si材料に共通の特性は、高密度の気孔に伴う巨大な表面積である。単位体積当たりのこの表面積は100〜200m2/cm3と見積もられる。この広い表面積が存在することにより、多孔質Siは、酸素などの雰囲気ガスとの化学反応を大変起こし易くなる。多孔質Siの酸化速度は、バルクSiのそれよりも1桁大きいことが判っている。このため、多孔質Siが酸化膜分離用の良好な候補となっている。 Porous Si is formed by electrolytic anodization in an HF-containing aqueous solution. An HF-resistant electrode such as platinum is negatively biased, and a low or high concentration p-doped Si substrate is positively biased. The porosity measured by the volume loss of the porous Si layer formed in the surface of the obtained Si wafer layer is proportional to the current and voltage, and inversely proportional to the HF concentration. The depth of the formed porous Si layer is proportional to the anodization time for a given dopant concentration. However, the actual structure of porous Si is a very complex function of dopant and defect type and concentration in addition to the above parameters. A characteristic common to porous Si materials is the huge surface area associated with dense pores. This surface area per unit volume is estimated to be 100-200 m 2 / cm 3 . Due to the presence of this large surface area, porous Si is very likely to cause a chemical reaction with an atmospheric gas such as oxygen. It has been found that the oxidation rate of porous Si is an order of magnitude greater than that of bulk Si. For this reason, porous Si is a good candidate for oxide film separation.
FIPOS(多孔質酸化シリコンによる完全な分離)と称する周知の方法では、パターン形成処理と、それに続くHF陽極酸化を使用してシャローSiアイランドを囲み、続いて多孔質Siを酸化させて完全に分離したSiアイランドを生じさせることによって多孔質Siが形成される。酸化した多孔質Siは良好な分離をもたらすが、一般に、Siアイランドに比べて厚過ぎ、かつ横方向に不均一である。この不均一性によって、Siウェハが反り、Siアイランド中に多くの酸化誘導欠陥が形成される。 A well-known method called FIPOS (complete separation with porous silicon oxide) uses a patterning process followed by HF anodization to surround the shallow Si island and subsequently oxidizes the porous Si to completely separate it. Porous Si is formed by producing the Si island. Oxidized porous Si provides good separation, but is generally too thick and laterally non-uniform compared to Si islands. This non-uniformity causes the Si wafer to warp and many oxidation-induced defects are formed in the Si island.
従来技術のSOI基板製造方法での上記の欠点に鑑み、比較的簡単で高コストでない新規の改善されたSOI基板構造形成方法を提供することが引き続き必要とされている。 In view of the above disadvantages with prior art SOI substrate manufacturing methods, there is a continuing need to provide new and improved SOI substrate structure forming methods that are relatively simple and not costly.
したがって、本発明の1つの目的は、簡単でコスト効率のよいシリコン・オン・インシュレータ(SOI)基板構造の製造方法を提供することである。 Accordingly, one object of the present invention is to provide a simple and cost-effective method of manufacturing a silicon-on-insulator (SOI) substrate structure.
本発明の別の目的は、注入損傷を低減させ、酸化誘導の応力および歪みを低減させることによって、欠陥レベルの低減したSOI基板構造の製造方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing SOI substrate structures with reduced defect levels by reducing implantation damage and reducing oxidation-induced stresses and strains.
本発明のさらに別の目的は、300mmまで拡大可能なSOI基板構造の簡単でコスト効率のよい製造方法を提供することである。 Yet another object of the present invention is to provide a simple and cost effective method of manufacturing an SOI substrate structure that can be expanded to 300 mm.
本発明のさらに別の目的は、ウェハ・ボンディングおよび酸素注入あるいはその両方を使用しないSOI基板構造の製造方法を提供することである。 Yet another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an SOI substrate structure that does not use wafer bonding and / or oxygen implantation.
これらおよびその他の目的および利点は、気孔率の勾配のある(graded)多孔質Siを酸化することによってSOI基板構造が作製される方法を使用することによって実現できる。この勾配のある多孔質Siは、比較的粗い上面層およびこの上面層の下に埋め込んだ微細な多孔質層を備える。次の酸化ステップによって、この微細な埋め込み多孔質層は埋め込み酸化膜に変換され、粗い上面層はSi原子の表面マイグレーションによって固体のSi含有オーバ層中に溶け込む。このSi上面層の多くは容易に取り除くことができる熱酸化物になり、それによって埋め込み酸化膜の上に薄いSiオーバ層だけが残される。 These and other objects and advantages can be realized by using a method in which an SOI substrate structure is made by oxidizing porous Si with a graded porosity. This graded porous Si comprises a relatively rough top layer and a fine porous layer embedded under the top layer. In the next oxidation step, this fine buried porous layer is converted into a buried oxide film, and the rough top layer is dissolved into the solid Si-containing overlayer by surface migration of Si atoms. Much of this Si top layer becomes a thermal oxide that can be easily removed, leaving only a thin Si overlayer on the buried oxide.
本発明の方法で全面注入を使用する場合、気孔率の勾配のある多孔質SiはSi含有基板の表面上で空間的に横方向に均一であり、表面の全ての領域から酸化が均一に起きるので埋め込み酸化膜は均一であり、Siオーバ層には比較的応力がかからない。 When using the whole surface implantation in the method of the present invention, porous Si having a porosity gradient is spatially laterally uniform on the surface of the Si-containing substrate, and oxidation occurs uniformly from all regions of the surface. Therefore, the buried oxide film is uniform and the Si over layer is relatively free of stress.
本発明の方法は、上記のSIMOX法に勝るいくつかの追加の利益を提供する。そのような利益の1つは、高コストの高電流注入装置を使用しないことである。関連する利益は、注入に伴う損傷が低減されることである。さらに、酸化誘導の応力および歪みが小さい。というのは、酸化の際、多孔質SiはバルクSiよりも体積の膨張が少ないからである。 The method of the present invention provides several additional benefits over the SIMOX method described above. One such benefit is that no expensive high current injection device is used. A related benefit is that the damage associated with injection is reduced. Furthermore, the oxidation-induced stress and strain are small. This is because, during oxidation, porous Si has less volume expansion than bulk Si.
具体的にまたおおまかにいって、本発明の方法は、
気孔率の勾配のある多孔質Si含有構造を提供するステップと、
この勾配のある多孔質Si含有構造を酸化して均一な埋め込み酸化膜層およびSi含有オーバ層を備えたシリコン・オン・インシュレータ(SOI)を形成するステップとを含む。
Specifically and broadly, the method of the present invention comprises:
Providing a porous Si-containing structure with a porosity gradient;
Oxidizing the graded porous Si-containing structure to form a silicon-on-insulator (SOI) with a uniform buried oxide layer and a Si-containing overlayer.
本発明では、気孔率の勾配のある多孔質Siは、まずSi含有基板中にドーパント(p型またはn型)を注入し、活性化アニール・ステップを使用してドーパントを活性化し、その後、注入され活性化されたドーパント領域をHF含有溶液中で陽極酸化することによって形成される。 In the present invention, porous Si with a gradient in porosity is first implanted with a dopant (p-type or n-type) into a Si-containing substrate and activated using an activation annealing step, and then implanted. The activated dopant region is formed by anodizing in an HF-containing solution.
本発明の一実施形態では、不連続な酸化膜と連続的な酸化膜を含む中間的なSOI構造を作製するために短時間の酸化アニール・ステップを使用した。2つの異なる酸化膜を連続的な単一の埋め込み酸化膜領域に変換するためにさらにアニールを実施してもよい。 In one embodiment of the present invention, a short oxidation anneal step was used to create an intermediate SOI structure that includes a discontinuous oxide and a continuous oxide. An additional anneal may be performed to convert the two different oxides into a continuous single buried oxide region.
他の実施形態では、2つの異なる注入ステップ、すなわちデュアル注入を用いた。この2つの注入ステップの一方は構造中にn型またはp型のドーパントを注入するステップを含み、他方の注入ステップは構造中に損傷形成をもたらし、Siに対しては中性であるイオンを構造中に注入するステップを含む。この中性イオン注入では、構造中にアモルファス領域が形成されることも、されないこともある。これらの2つの注入ステップの順序としては、(A)n型またはp型のドーパントを注入し、続いて中性イオンを注入することもでき、あるいは(B)中性イオンを注入し、続いてn型またはp型のドーパントを注入することもできる。 In other embodiments, two different injection steps, dual injection, were used. One of the two implantation steps involves implanting an n-type or p-type dopant into the structure, and the other implantation step results in damage formation in the structure, and ions that are neutral to Si are structured. Injecting into. In this neutral ion implantation, an amorphous region may or may not be formed in the structure. The sequence of these two implantation steps can be (A) implanting an n-type or p-type dopant followed by neutral ions, or (B) implanting neutral ions followed by An n-type or p-type dopant can also be implanted.
本発明のさらに別の実施形態では、上記のように2つの注入ステップを実施し、その注入ピークの範囲が互いにほぼ重なり合う。 In yet another embodiment of the invention, the two injection steps are performed as described above, and the ranges of the injection peaks substantially overlap each other.
本発明の方法によって提供される構造は、所望の厚さのSi含有オーバ層、Si含有オーバ層の直下の均一な埋め込み酸化膜層、および埋め込み酸化膜の下のSi含有基板を備えるSOI基板構造である。このSi含有オーバ層はほぼ無欠陥で、薄い(約100nm程度よりも薄い)。本発明の方法を使用して形成されるこの埋め込み酸化膜層は、均一であり厚さが約50〜200nmの範囲である。本発明で使用する「均一」という用語は、埋め込み酸化膜層がSi含有オーバ層およびSi含有下地基板と連続的な界面を有し、ウェハ全体にわたる厚みのばらつきが埋め込み酸化膜の厚み全体の20%未満であるものを指す。 The structure provided by the method of the present invention comprises an SOI substrate structure comprising a Si-containing overlayer of a desired thickness, a uniform buried oxide layer directly under the Si-containing overlayer, and a Si-containing substrate under the buried oxide film. It is. This Si-containing overlayer is almost defect-free and thin (thinner than about 100 nm). This buried oxide layer formed using the method of the present invention is uniform and has a thickness in the range of about 50-200 nm. The term “uniform” as used in the present invention means that the buried oxide layer has a continuous interface with the Si-containing overlayer and the Si-containing base substrate, and the thickness variation across the wafer is 20 times the total thickness of the buried oxide. % Is less than%.
本発明は、Si含有オーバ層の下に均一な埋め込み酸化膜層を備えるSOI基板構造の簡単で低コストの方法を提供するものであり、次に本願に添付の図面を参照してより詳細に説明する。添付の図面中、同じまたは対応する構成要素は同じ参照番号で表す。 The present invention provides a simple and low cost method of SOI substrate structure with a uniform buried oxide layer under a Si-containing overlayer, and will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings. explain. In the accompanying drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals.
まず、図1に示す初期構造を参照すると、この初期構造は、内部にドーパント領域12が形成されたSi含有基板10を備える。本明細書中「Si含有基板」という用語は少なくともシリコンを含む半導体材料を指す。このようなSi含有基板の例示的な例としては、それだけには限らないが、Si、SiGe、SiC、SiGeC、epi−Si/Si、epi−Si/SiC、epi−Si/SiGe、およびその内部に形成された任意の数の埋め込み絶縁(すなわち、連続、非連続または連続と非連続の組合せ)領域を含むことのできるシリコン・オン・インシュレータ(SOI)またはSiGeオン・インシュレータ(SGOI)が含まれる。このSi含有基板は未ドープでもよくドープされていてもよい。Si含有基板10中へのドープは低濃度(ドーパント濃度:1×1017原子/cm3未満)でもよく、高濃度(ドーパント濃度:1×1017原子/cm3以上)でもよい。
First, referring to the initial structure shown in FIG. 1, this initial structure includes a Si-containing
より具体的なSi含有基板の例としては、p+基板、nドープ基板、p−epi/p−基板、p−epi/n−基板、p+epi/p−基板、p+epi/n基板、n−epi/p−基板、n+epi/p−基板、p+SiGe/p−Si、またはp+、p−SOIが含まれる。ドープSi含有半導体基板10を使用した一実施形態では、このSi含有半導体基板10がp+基板であることが好ましい。エピ層を基板の上面上に形成する場合、このエピ層は当業者に知られた従来のエピタキシャル成長法を使用して形成される。
More specific examples of the Si-containing substrate include a p + substrate, an n-doped substrate, a p-epi / p- substrate, a p-epi / n-substrate, a p + epi / p-substrate, a p + epi / n substrate, and an n-epi / A p-substrate, n + epi / p-substrate, p + SiGe / p-Si, or p +, p-SOI is included. In one embodiment using the doped Si-containing
このドープ領域12は、イオン注入によりSi含有基板10中に形成されたn型ドーパント領域またはp型ドーパント領域のどちらかである。一実施形態では、Ga、Al、B、BF2などのp型ドーパントを使用する。これらのp型ドーパントのうちでBおよびBF2が特に好ましい。
This doped region 12 is either an n-type dopant region or a p-type dopant region formed in the Si-containing
本発明のこのステップ中、注入されるドーパント濃度は注入されるドーパントの型に応じて様々に変わり得る。n型ドーパントの場合は、注入されるドーパント濃度は一般に、約1×1017〜約1×1021原子/cm3であり、p型ドーパントの場合も、注入されるドーパント濃度は一般に、約1×1017〜約1×1021原子/cm3である During this step of the invention, the dopant concentration implanted can vary depending on the type of dopant implanted. For n-type dopants, the implanted dopant concentration is typically about 1 × 10 17 to about 1 × 10 21 atoms / cm 3 , and for p-type dopants, the implanted dopant concentration is generally about 1 × 10 17 to about 1 × 10 21 atoms / cm 3
本発明によれば、ドーパント濃度のピークが基板の上部表面より下のある所定の深さになるように、n型またはp型ドーパントをSi含有基板10中に注入する。より具体的には、注入条件は基板の上表面より測定して約250〜約1500nmの深さの深い注入領域を形成するのに十分なものである。好ましい実施形態では、約100keV〜500keVのエネルギのホウ素、および約500keV〜2500keVのエネルギのBF2を使用して注入領域12を形成することができる。このBおよびBF2の注入量は約5×1015〜約5×1016原子/cm2である。
According to the present invention, an n-type or p-type dopant is implanted into the Si-containing
本発明のいくつかの実施形態では、Si含有基板10中に損傷を形成させる中性イオンを上記のドーパント注入と共に使用する。本発明中では、「中性イオン」という用語はSi含有基板10と相互作用しない任意のイオンを指す。このような中性イオンの例示的な例としては、それだけには限らないが、Si、Ge、Ne、Bi、Sn、Xe等が含まれる。好ましくは、Siを中性イオンとして使用する。この中性イオンは、多孔質なSi領域を形成する助けになると考えられる損傷形成を引き起こす。損傷領域はドーパント領域の上、下、または中に形成される。この中性イオンは、ドーパント注入ステップの前でも、後でも注入することができる。注入条件および使用する中性イオンに対応して、この注入ステップによりSi含有基板10中にアモルファス化領域が形成されることがある。一実施形態では、中性イオンのピークを、2つの注入が互いに重なり合うようにドーパント・イオンの注入ピークに一致させる。
In some embodiments of the present invention, neutral ions that cause damage in the Si-containing
この任意選択の中性イオン注入ステップの条件は、使用するイオンおよびそのイオンの所望の深さに応じて様々に変わり得る。好ましい実施形態では、通常の室温以下で約200keV〜500keVのエネルギ、および約1×1014〜約1×1016原子/cm2の注入量でSiを注入する。この2つの注入、すなわちデュアル注入は、それを使用したとき、熱酸化中に使用する条件に応じて単一またはダブルのSOI構造を形成することができる。 The conditions for this optional neutral ion implantation step can vary depending on the ions used and the desired depth of the ions. In a preferred embodiment, Si is implanted at an energy of about 200 keV to 500 keV below normal room temperature and an implant dose of about 1 × 10 14 to about 1 × 10 16 atoms / cm 2 . The two implants, or dual implants, when used can form a single or double SOI structure depending on the conditions used during thermal oxidation.
次に、ドーパント領域12内のドーパントを活性化させてホール(p型ドーパントの場合)および電子(n型ドーパントの場合)を形成するように、図1の構造をアニールする。アニール後の構造を図2に示す。図2中、参照番号14はアニール後に形成された活性化されたドーパント注入領域を指す。一般に、アニール温度が高くなると、より多くのドーパント・イオンが活性化され、同時にこのドーパント・イオンがより多く拡散して注入プロファイルが広がる。本発明によれば、少なくとも濃度ピークのドーパント・イオンがほとんど活性化される温度でアニール・ステップを実施しなければならない。濃度ピークの周囲の領域中では、ドーパント・イオンは一般に、完全には活性化されず、したがってSi格子領域が注入損傷により依然としていくらか不整合のままであることを示している。場合によっては、キャリアのプロファイルが、不活性ドーパントのためにピークと谷を含むようになることもある。
Next, the structure of FIG. 1 is annealed to activate the dopant in the dopant region 12 to form holes (for p-type dopants) and electrons (for n-type dopants). The structure after annealing is shown in FIG. In FIG. 2,
本発明のこの時点で使用するアニールとしては炉アニール、高速熱アニール、またはスパイク・アニールを含めることができる。炉アニールを使用するときは、一般的に600℃以上の温度で約15分以上の間、炉アニールを実施する。好ましくは、炉アニールを約650℃〜約800℃の温度で、約15〜約250分の時間、実施する。この炉アニールは、一般的に、たとえば、He、Ar、O2、N2およびこれらの混合ガスを含めた希ガス雰囲気または酸化性雰囲気ガスあるいはその両方の存在下で実施する。 The anneal used at this point of the invention can include furnace anneal, rapid thermal anneal, or spike anneal. When furnace annealing is used, the furnace annealing is generally performed at a temperature of 600 ° C. or more for about 15 minutes or more. Preferably, the furnace anneal is performed at a temperature of about 650 ° C. to about 800 ° C. for a time of about 15 to about 250 minutes. This furnace annealing is generally performed in the presence of a rare gas atmosphere and / or an oxidizing atmosphere gas including, for example, He, Ar, O 2 , N 2 and a mixed gas thereof.
高速熱アニール(RTA)を使用するときは、一般的に、約800℃以上の温度で、約5分以下の時間、RTAを実施する。好ましくは、約900℃〜約1050℃の温度で、約5〜約30秒の時間、RTAを実施する。この高速熱アニールは、一般的に、たとえば、He、Ar、O2、N2およびこれらの混合ガスを含めた希ガス雰囲気または酸化性雰囲気ガスあるいはその両方の存在下で実施する。 When using rapid thermal annealing (RTA), the RTA is generally performed at a temperature of about 800 ° C. or higher for a time of about 5 minutes or less. Preferably, the RTA is performed at a temperature of about 900 ° C. to about 1050 ° C. for a time of about 5 to about 30 seconds. This rapid thermal annealing is generally performed in the presence of a rare gas atmosphere and / or an oxidizing atmosphere gas including He, Ar, O 2 , N 2 and a mixed gas thereof.
スパイク・アニールを実施するときは、一般的に、約900℃以上の温度で、約1秒以下の時間、スパイク・アニールを実施する。好ましくは、約900℃〜約1100℃の温度で、スパイク・アニールを実施する。このスパイク・アニールは、一般的に、たとえば、He、Ar、O2、N2およびこれらの混合ガスを含めた希ガス雰囲気または酸化性雰囲気ガスあるいはその両方の存在下で実施する。 When performing the spike annealing, the spike annealing is generally performed at a temperature of about 900 ° C. or more for a time of about 1 second or less. Preferably, spike annealing is performed at a temperature of about 900 ° C. to about 1100 ° C. This spike annealing is generally performed in the presence of a rare gas atmosphere and / or an oxidizing atmosphere gas including, for example, He, Ar, O 2 , N 2 and a mixed gas thereof.
上記の様々なアニール技法のうちで、炉アニールを使用することが好ましい。ドーパントがBであり、炉アニールを使用するとき、約650℃で、2〜3時間、アニールを実施することが好ましい。 Of the various annealing techniques described above, it is preferable to use furnace annealing. When the dopant is B and furnace annealing is used, it is preferable to perform the annealing at about 650 ° C. for 2-3 hours.
次に図3に示すように、図2に示す構造を、活性化されたドーパント領域14を多孔質領域16に変換させることができる電解的な陽極酸化プロセスにかける。図3に示す構造は、勾配のある多孔質のSi含有構造と称することができる。この多孔質Si領域16は、キャリアおよび損傷プロファイルを密接に反映する構造を備える。すなわち、残留注入損傷が高くキャリア濃度が低い領域は、粗い多孔質構造になり、キャリア濃度が高い領域は微細な多孔質構造になる。したがって、この多孔質構造は均一ではなく、勾配が付いている。
Next, as shown in FIG. 3, the structure shown in FIG. 2 is subjected to an electrolytic anodization process that can convert the activated
微細な多孔質領域16bは主に、多孔質領域16の下部に存在し、粗い多孔質領域16aは主に、多孔質領域16の上部に存在する。微細な多孔質領域16bは、粗い多孔質Si領域16aに比べて密度が大きい(すなわち、より少ない数の気孔を含有する)。粗い多孔質Siは表面積が、極めて大きいので、酸化を含めてどんなタイプの表面反応も、微細な多孔質Siよりもより速く起きるはずである。
The fine porous region 16 b is mainly present at the lower part of the
陽極酸化プロセスは、やはりHF含有溶液中に置かれた電極に対して構造に電気的バイアスをかけながら、図2に示す構造をHF含有溶液中に浸漬することによって実施される。このようなプロセスでは、この構造は、一般に電池の正極として働き、Siなどの別の半導体材料または金属が、負極として使用される。 The anodization process is performed by immersing the structure shown in FIG. 2 in the HF-containing solution while also electrically biasing the structure against an electrode placed in the HF-containing solution. In such a process, this structure generally serves as the positive electrode of the battery, and another semiconductor material or metal such as Si is used as the negative electrode.
一般に、HF陽極酸化によって、ドープ単結晶Siが多孔質Siに変換される。その形成速度およびそのようにして形成された多孔質Siの性質(気孔率、微細構造)は、材料特性、すなわちドープ型およびドープ濃度、ならびに陽極酸化プロセス自体の反応条件(電流密度、バイアス、照度、およびHF含有溶液中の添加剤)によって決まる。具体的には、より高濃度のドープ領域内では、多孔質Siが大幅に高い効率で形成され、したがって活性化ドーパント領域14が効率的に多孔質Siに変換される。
In general, doped single crystal Si is converted to porous Si by HF anodization. The rate of formation and the nature of the porous Si so formed (porosity, microstructure) depend on the material properties, ie the doping type and concentration, and the reaction conditions of the anodization process itself (current density, bias, illuminance) , And additives in HF-containing solutions). Specifically, in the more highly doped region, porous Si is formed with significantly higher efficiency, and thus the activated
一般に、本発明で形成された多孔質Si領域16は、約0.01%以上の気孔率である。この多孔質Si領域16の深さは、構造の最上表面から多孔質Siの最上表面まで測定して約50nm以上である。
Generally, the
「HF含有溶液」という用語は、高濃度HF(49%)、高濃度のHFおよび酢酸、HFと水の混合物、HFとメタノール、エタノール、プロパノールなどの一価アルコールの混合物、または少なくとも1種の界面活性剤を混合したHFを含む。HF溶液中に存在する界面活性剤の量は、一般に49%HFを使用した場合、約1〜約80%である。 The term “HF-containing solution” means high concentration HF (49%), high concentration HF and acetic acid, a mixture of HF and water, a mixture of HF and methanol, a monohydric alcohol such as ethanol, propanol, or at least one of Contains HF mixed with surfactant. The amount of surfactant present in the HF solution is generally from about 1 to about 80% when 49% HF is used.
活性化ドーパント領域14を勾配のある多孔質Si領域16に変換する、この陽極酸化プロセスは、約0.05〜約50ミリアンペア/cm2の電流密度で動作する定電流源を用いて実施する。試料の照明のために任意選択で光源を使用することもできる。より好ましくは、約0.1〜約5ミリアンペア/cm2の電流密度で動作する定電流源を用いて本発明の陽極酸化プロセスを実施する。
This anodization process, which converts the activated
この陽極酸化プロセスは、一般に、室温で実施され、あるいは室温より高い温度を使用することもできる。陽極酸化プロセスに続いて、構造を一般に脱イオン水ですすぎ、乾燥する。 This anodization process is generally carried out at room temperature, or temperatures higher than room temperature can be used. Following the anodization process, the structure is generally rinsed with deionized water and dried.
本発明の任意選択の実施形態では、本発明のこの時点で多孔質領域16を含有するSi含有基板10上に任意選択のキャップ層18を形成する。この任意選択のキャップ層18を備える構造を、たとえば図4に示す。本発明で使用するこの任意選択のキャップ層18は、たとえばエピタキシャルSi(epi−Si)、SiGe、アモルファスSi(a:Si)、単結晶もしくは多結晶Si、またはそれらの任意の組合せを含めて、任意のSi含有材料を含む。上記の様々なSi材料のうちで、任意選択のキャップ層18としてepi−SiまたはSiGeを使用することが好ましい。
In an optional embodiment of the present invention, an optional cap layer 18 is formed on the Si-containing
任意選択のキャップ層18は、それが存在するとき、厚さ約1〜約100nm、より好ましくは厚さ約1〜約50nmである。任意選択のキャップ層18は、上記のエピタキシャル成長法を含めた周知の堆積法を用いて形成する。 The optional cap layer 18, when present, is about 1 to about 100 nm thick, more preferably about 1 to about 50 nm thick. The optional cap layer 18 is formed using known deposition methods including the epitaxial growth method described above.
次いで、任意選択のキャップ層18の有無に拘わらず、このようにして形成された多孔質Si領域16を含む構造を、多孔質Si領域16を埋め込み酸化膜領域20に変換する温度で乾式熱酸化法を用いて加熱すなわちアニールする。埋め込み酸化膜領域20およびSi含有オーバ層22を備える、こうして得られた構造を、たとえば図5に示す。この加熱ステップ中に層22上に酸化膜層24が形成されることに留意されたい。この表面酸化膜層、すなわち酸化膜層24は、かならずしも常にではないが一般に、シリコンに比べて酸化膜を高度に選択的に除去するHFなどの化学的エッチャントを使用する従来の湿式エッチング法を用いて、加熱ステップの後で構造から除去する。図6に、表面酸化膜層24を除去した後の構造を示す。
Next, regardless of the presence or absence of the optional cap layer 18, the structure including the
本発明によれば、微細な多孔質Si領域は埋め込み酸化膜領域20に変換され、粗い多孔質Si領域は通常、単結晶Siに融合し、次いでSi含有オーバ層22に融合する。埋め込み酸化膜およびSi含有オーバ層の厚さは、熱酸化条件を調節することによって所望の値に制御することができる。
According to the present invention, the fine porous Si region is converted into a buried
本発明の加熱ステップの後で形成されるこの表面酸化膜24の厚さは、約10〜約1000nm、より典型的には約20〜約500nmになることがある。
The thickness of this
具体的には、本発明の加熱ステップは、約650℃〜約1350℃の温度、より好ましくは約1200℃〜約1325℃の温度で実施される乾式熱酸化法である。本発明のいくつかの実施形態では、特に、破断したすなわち不連続な埋め込み酸化膜と連続した酸化膜が望まれるときは、650℃より低温で熱酸化を実施することができる。一般に、本発明のこの実施形態の場合は、破断した埋め込み酸化膜は、約1250℃〜約1325℃の温度で熱酸化を実施することによって形成することができる。破断した埋め込み酸化膜と連続した酸化膜を含む構造を単一の埋め込み酸化膜構造に変換する際に、上記の一般的な温度範囲内でさらにアニールを実施することもできる。 Specifically, the heating step of the present invention is a dry thermal oxidation process performed at a temperature of about 650 ° C. to about 1350 ° C., more preferably at a temperature of about 1200 ° C. to about 1325 ° C. In some embodiments of the present invention, thermal oxidation can be performed at temperatures below 650 ° C., particularly when a fractured or discontinuous buried oxide and continuous oxide is desired. In general, for this embodiment of the invention, the fractured buried oxide film can be formed by performing thermal oxidation at a temperature of about 1250 ° C. to about 1325 ° C. When a structure including a fractured buried oxide film and a continuous oxide film is converted into a single buried oxide film structure, annealing can be further performed within the above general temperature range.
さらに、本発明の加熱ステップは、O2、NO、N2O、オゾン、空気、他の同様な酸素含有ガスなどの酸素含有ガスの少なくとも1種を含む酸化性雰囲気中で実施する。この酸素含有ガスは(O2とNOの混合ガスのように)互いに混合してもよく、あるいはHe、Ar、N2、Xe、Kr、またはNeなどの希ガスで希釈することもできる。希釈雰囲気を使用したとき、この希釈雰囲気は約0.5〜約100%の酸素含有ガスを含有し、残りは最大100%までの希ガスである。 Furthermore, the heating step of the present invention is performed in an oxidizing atmosphere containing at least one oxygen-containing gas, such as O 2 , NO, N 2 O, ozone, air, or other similar oxygen-containing gas. The oxygen-containing gas may be mixed with each other (such as a mixed gas of O 2 and NO), or may be diluted with a rare gas such as He, Ar, N 2 , Xe, Kr, or Ne. When a dilute atmosphere is used, the dilute atmosphere contains about 0.5 to about 100% oxygen-containing gas with the remainder being up to 100% noble gas.
この加熱ステップは、約1250℃〜約1325℃の温度で、通常約10〜約1800分間、より好ましくは約60〜約600分間実施することができる。加熱ステップは、単一の目標温度で実施することもでき、あるいは様々なランプ・レートおよびソーク・タイムを用いて様々なランプおよびソーク・サイクルで実施することもできる。 This heating step can be carried out at a temperature of about 1250 ° C. to about 1325 ° C., usually for about 10 to about 1800 minutes, more preferably for about 60 to about 600 minutes. The heating step can be performed at a single target temperature or can be performed at various ramps and soak cycles using various ramp rates and soak times.
本発明のいくつかの実施形態では、予備酸化ステップを実施する。この予備酸化ステップは、水蒸気等の湿式酸素雰囲気中、約600℃〜約1200℃の温度で、より好ましくは約800℃〜約1000℃の温度で実施する。予備酸化ステップは、多孔質Siが大きなSi粒に合体する前に、より速い速度で多孔質Siを酸化膜に変換する点で有利である。 In some embodiments of the invention, a pre-oxidation step is performed. This pre-oxidation step is performed in a wet oxygen atmosphere such as steam at a temperature of about 600 ° C. to about 1200 ° C., more preferably at a temperature of about 800 ° C. to about 1000 ° C. The pre-oxidation step is advantageous in that it converts porous Si to an oxide film at a faster rate before the porous Si coalesces into large Si grains.
過剰のドーパント・イオンを注入する本発明の別の実施形態では、大気圧または減圧の水素雰囲気中で、酸化後の熱アニールを使用してSi含有オーバ層中のドーパントのレベルを低減させることができる。このような酸化後のプロセスを実施する場合、水素雰囲気中のこの熱アニールを約900℃〜約1200℃の温度で、より好ましくは約1000℃〜約1050℃の温度で実施する。水素雰囲気の例としては、希ガスを含む混合ガスまたは希ガスを含まない混合ガスを含めて、H2、NH4、またはそれらの混合ガスが含まれる。Si含有オーバ層中のドーパント・イオンの濃度は、上記の酸化後の熱アニールを使用して2桁より多く減少させることができる。 In another embodiment of the present invention that implants excess dopant ions, post-oxidation thermal annealing may be used to reduce the level of dopant in the Si-containing overlayer in an atmospheric pressure or reduced pressure hydrogen atmosphere. it can. When performing such post-oxidation processes, this thermal annealing in a hydrogen atmosphere is performed at a temperature of about 900 ° C. to about 1200 ° C., more preferably at a temperature of about 1000 ° C. to about 1050 ° C. Examples of the hydrogen atmosphere include H 2 , NH 4 , or a mixed gas thereof including a mixed gas containing a rare gas or a mixed gas not containing a rare gas. The concentration of dopant ions in the Si-containing overlayer can be reduced by more than two orders of magnitude using the post-oxidation thermal anneal described above.
本発明によれば、Si含有オーバ層22の厚さは、約1000nm以下であり、より好ましくは約100〜約500nmである。本発明で形成されたSi含有オーバ層22は、ほぼ欠陥がないことに留意されたい。加熱ステップ中に形成された埋め込み酸化膜層20の厚さは約100〜約200nmである。埋め込み酸化膜層20は、Si含有オーバ層22との滑らかで連続した界面を有する。
According to the present invention, the thickness of the Si-containing
上記のように、本発明のこの時点で表面酸化膜層24を剥ぎ取って、たとえば図6に示すSiオン・インシュレータ基板材料を提供することもできる。
As noted above, the
上記に示した図1〜図6中のパターン形成していない構造に加えて、本発明ではパターン形成した構造を形成することも企図している。このパターン形成した構造およびそれを形成する方法を、たとえば図7〜9に示す。具体的には、図7は、Si含有基板10に注入し活性化したドーパント領域14の離散的で分離したアイランドを形成した、本実施形態の初期構造を示す。注入され活性化されたドーパント領域14の離散的で分離したアイランドは、マスクされたイオン注入法を使用して形成することができる。
In addition to the non-patterned structures in FIGS. 1-6 shown above, the present invention also contemplates forming patterned structures. This patterned structure and the method of forming it are shown, for example, in FIGS. Specifically, FIG. 7 shows the initial structure of this embodiment in which discrete and isolated islands of
次いで、図8の構造を、上記の陽極酸化プロセスにかける。上記のように、この陽極酸化プロセスでは基板中に多孔質Si領域16が形成される。次に、図示しないが、任意選択のキャップ層を構造上に形成することもできる。
The structure of FIG. 8 is then subjected to the anodization process described above. As described above, in this anodic oxidation process, the
次いで、任意選択のキャップ層の有無に拘わらず、この構造を上記で説明したアニール・ステップにかけて、たとえば図9に示す構造を得る。参照番号10、20、22は上記で説明したのと同じ意味であり、表面酸化膜層24はこの構造から除去されていることに留意されたい。
The structure is then subjected to the annealing step described above, with or without an optional cap layer, to obtain, for example, the structure shown in FIG. Note that
図10、11に、同一構造内にダブルSOI層が形成されている本発明の別の代替実施形態を示す。図6に示す構造を提供する際、このダブルSOI層は、まず上記の諸ステップを実施して形成する。この構造を提供した後で、注入され活性化されたドーパント14’を含むSi含有基板10’を構造上に形成する。図10にこの構造を示す。次に、陽極酸化およびアニール・ステップを繰り返して、たとえば図11に示す構造を提供する。図11では、第2埋め込み酸化膜層20’が形成され、かつ第2Si含有オーバ層22’が形成されている。同じ処理を多数回繰り返して多層のSOI構造を提供することができる。この多層SOI層は全て連続していることもあり、不連続なこともあり、あるいはそれらの組合せとして存在することもある。 10 and 11 illustrate another alternative embodiment of the present invention in which a double SOI layer is formed in the same structure. In providing the structure shown in FIG. 6, this double SOI layer is formed by first performing the above steps. After providing this structure, a Si-containing substrate 10 'containing implanted and activated dopant 14' is formed over the structure. FIG. 10 shows this structure. Next, the anodization and annealing steps are repeated to provide, for example, the structure shown in FIG. In FIG. 11, a second buried oxide film layer 20 'is formed, and a second Si-containing overlayer 22' is formed. The same process can be repeated many times to provide a multilayer SOI structure. The multilayer SOI layers may all be continuous, discontinuous, or exist as a combination thereof.
図12に、本発明の方法を使用して作製した多孔質Si構造の実際のSEM像を示す。この多孔質Si構造は、p−/p+Si基板中に約2×1016cm−2の注入量を用いて220keVでBを注入し、続いて650℃で2時間45分アニールすることによって調製したものである。次いで、注入され活性化された基板をHF(49%)中で、1分以内の間、陽極酸化して、図12に示す多孔質Siを提供した。図12に示した構造は、注入されたBのプロファイルのピーク領域に対応する明確なバンドを有する微細な多孔質Siからなる勾配のある上側領域を備える。次いで、上記で説明したように、図12に示したこの多孔質Si構造を酸化して、SOI構造にすることもできる。 FIG. 12 shows an actual SEM image of a porous Si structure produced using the method of the present invention. This porous Si structure was prepared by implanting B at 220 keV using a dose of about 2 × 10 16 cm −2 in a p− / p + Si substrate, followed by annealing at 650 ° C. for 2 hours 45 minutes. Is. The implanted and activated substrate was then anodized in HF (49%) within 1 minute to provide the porous Si shown in FIG. The structure shown in FIG. 12 comprises a sloped upper region made of fine porous Si with a distinct band corresponding to the peak region of the implanted B profile. Then, as explained above, this porous Si structure shown in FIG. 12 can be oxidized to an SOI structure.
図13に、B+注入によって形成された多孔質Siから成るSOI構造のSEM像を示す。この多孔質Si構造を形成する際に使用した注入条件は、以下のとおりであった。B+注入、注入量:2×1016原子/cm2、注入エネルギ:220keV。上記の条件を使用して陽極酸化を実施した。ドーパント活性化ステップは、多孔質Siを形成する前に650℃で2時間45分、実施した。SOI構造は以下の4層を備える。(i)表面から破断した埋め込み酸化膜(BOX1とする)まで延びる最上層のSi層、(ii)破断した埋め込み酸化膜層(BOX1とする)、(iii)破断した酸化膜(BOX1)と連続した酸化膜(BOX2)の間に挟まれたSi層、および(iv)連続した埋め込み酸化膜(BOX2とする)。さらに酸化を実施して上記の層(i)および(ii)を消費し、それによって連続したBOX層(上記の層(iv))の上に単一のSi層(上記の層(iii))を備えるSOI構造がもたらされた。 FIG. 13 shows an SEM image of an SOI structure made of porous Si formed by B + implantation. The implantation conditions used to form this porous Si structure were as follows. B + implantation, implantation amount: 2 × 10 16 atoms / cm 2 , implantation energy: 220 keV. Anodization was performed using the conditions described above. The dopant activation step was performed at 650 ° C. for 2 hours 45 minutes before forming porous Si. The SOI structure includes the following four layers. (I) The uppermost Si layer extending from the surface to the fractured buried oxide film (box 1), (ii) the fractured buried oxide film layer (box 1), (iii) continuous with the fractured oxide film (box 1) Si layer sandwiched between the oxidized oxide films (BOX2), and (iv) a continuous buried oxide film (referred to as BOX2). Further oxidation is performed to consume the above layers (i) and (ii), thereby a single Si layer (above layer (iii)) over a continuous BOX layer (above layer (iv)) An SOI structure comprising
図14に、デュアル注入法を用いて調製した高度処理(engineered)多孔質Si構造のSEMを示す。具体的には、このデュアル注入法は以下のステップを含んでいた。B+注入:220keV、2×1016原子/cm2、Si+注入:220keV、2×1015原子/cm2。陽極酸化は上記の条件を用いて実施した。多孔質Siの2本のバンドがSEM顕微鏡写真中に存在する。第1のバンドは注入したSi+プロファイルのピーク領域に対応し、第2のバンドは注入したホウ素プロファイルのピーク領域に対応する。 FIG. 14 shows an SEM of an engineered porous Si structure prepared using a dual injection method. Specifically, this dual injection method included the following steps. B + implantation: 220 keV, 2 × 10 16 atoms / cm 2 , Si + implantation: 220 keV, 2 × 10 15 atoms / cm 2 . Anodization was performed using the above conditions. Two bands of porous Si are present in the SEM micrograph. The first band corresponds to the peak region of the implanted Si + profile and the second band corresponds to the peak region of the implanted boron profile.
図15に、デュアル注入による多孔質Si構造の高度処理によって形成されたダブルSOI構造のSEMを示す。図15に示す構造を形成する際に以下の条件を使用した。B+:180keV、2×1016原子/cm2、Si+:220keV、2×1015原子/cm2。図示したように、この構造は2つのSOI層および2つのBOX領域を備える。BOX1は図14の多孔質Siの第1のバンドに対応し、BOX2は図14の多孔質Siの第2のバンドに対応する。図14の表面Siのいくらかは、連続した埋め込み酸化膜領域を形成するのに必要なアニール酸化によって消費された。 FIG. 15 shows an SEM of a double SOI structure formed by advanced processing of a porous Si structure by dual implantation. The following conditions were used in forming the structure shown in FIG. B +: 180 keV, 2 × 10 16 atoms / cm 2 , Si +: 220 keV, 2 × 10 15 atoms / cm 2 . As shown, this structure comprises two SOI layers and two BOX regions. BOX1 corresponds to the first band of porous Si in FIG. 14, and BOX2 corresponds to the second band of porous Si in FIG. Some of the surface Si in FIG. 14 was consumed by the annealing oxidation necessary to form a continuous buried oxide region.
図16に、デュアル注入によって高度処理した多孔質Si含有構造のSEMを示す。この構造は形成する際に以下の条件を使用して形成した。B+:160keV、2×1016原子/cm2、Si+:220keV、2×1015原子/cm2。B+およびSi+の注入条件は、B+およびSi+の投影飛程が互いに一致するように選択した。したがって、図14の多孔質Siバンドは、この場合互いに重なり、その結果単一の多孔質Siバンドであるが高密度の気孔を備える単一の多孔質Siバンドがもたらされた。 FIG. 16 shows an SEM of a porous Si-containing structure that has been highly processed by dual implantation. This structure was formed using the following conditions when formed. B +: 160 keV, 2 × 10 16 atoms / cm 2 , Si +: 220 keV, 2 × 10 15 atoms / cm 2 . B + and Si + implantation conditions were selected such that the projected ranges of B + and Si + coincided with each other. Thus, the porous Si bands of FIG. 14 overlapped each other in this case, resulting in a single porous Si band with a single porous Si band but with a high density of pores.
図17に、デュアル注入によって調製した単一のSOIのSEMを示す。この構造は、以下の条件:(B+:150keV、2×1016原子/cm2、Si+:220keV、2×1015原子/cm2)を使用し、その後に、上記で説明したようにドーパント活性化アニール、多孔質Si形成および高温アニールを行うことによって形成した。埋め込み酸化膜層の位置は、図8の高密度Siのバンドの位置に対応する。 FIG. 17 shows a single SOI SEM prepared by dual injection. This structure uses the following conditions: (B +: 150 keV, 2 × 10 16 atoms / cm 2 , Si +: 220 keV, 2 × 10 15 atoms / cm 2 ), followed by dopant activity as described above It was formed by performing annealing, porous Si formation and high temperature annealing. The position of the buried oxide film layer corresponds to the position of the high-density Si band in FIG.
本発明では、その好ましい実施形態について具体的に示し説明してきたが、本発明の範疇および精神から逸脱することなく、上述の、並びに他の形式および細部に対する変更を加え得ることは当業者には理解されよう。したがって、本発明は、ここに説明し示したとおりのものに限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に含まれることが意図されている。 While the invention has been particularly shown and described with respect to preferred embodiments thereof, those skilled in the art will recognize that changes may be made to the above and other forms and details without departing from the scope and spirit of the invention. It will be understood. Accordingly, the present invention is not intended to be limited to that described and shown herein, but is intended to be included within the scope of the appended claims.
10 Si含有基板
10’ Si含有基板
12 ドーパント領域
14 活性化ドーパント領域
14’ 活性化ドーパント領域
16 多孔質Si領域
16a 微細な多孔質Si領域
16b 粗い多孔質Si領域
18 キャップ層
20 埋め込み酸化膜領域
20’ 第2埋め込み酸化膜層
22 Si含有オーバ層
22’ 第2Si含有オーバ層
24 表面酸化膜
10 Si-containing substrate 10 'Si-containing substrate 12
Claims (28)
前記Si含有基板にドーパントを注入するステップと、
前記Si含有基板内の前記ドーパントを活性化させて、活性化されたドープ領域を形成するステップと、
次いで前記活性化されたドープ領域を陽極酸化プロセスにかけるステップと
を含み、気孔率のより高い多孔質Siからなる上部領域と気孔率のより低い多孔質Siからなる下部領域を備える多孔質Si含有構造を提供するステップと、
前記勾配のある多孔質Si含有構造を酸化して、均一な埋め込み酸化膜層およびSi含有オーバ層を備えるシリコン・オン・インシュレータ(SOI)構造を形成するステップとを含む、
シリコン・オン・インシュレータ基板構造の製造方法。 Comprising: providing a porous Si-containing structure with a gradient of porosity in the interior of the Si-containing substrate,
Implanting a dopant into the Si-containing substrate;
Activating the dopant in the Si-containing substrate to form an activated doped region;
Then subjecting the activated doped region to an anodization process;
Providing a porous Si-containing structure comprising an upper region made of porous Si having a higher porosity and a lower region made of porous Si having a lower porosity, and
Oxidizing the graded porous Si-containing structure to form a silicon-on-insulator (SOI) structure comprising a uniform buried oxide layer and a Si-containing overlayer.
A method for manufacturing a silicon-on-insulator substrate structure.
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