[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体装置及其制造方法。

背景技术

形成于SOI构造上的场效应型晶体管，由于具有元件分离容易、无锁定、源极/漏极结合电容量小等优点，所以其有效性引人瞩目。特别是全耗尽型SOI(绝缘体上的硅)晶体管由于低耗能且能够高速动作并且易于低电压驱动，所以其研究正在盛行。

作为在整体晶片(bulk wafer)上形成SOI构造的方法，例如有非专利文献1所述的方法。该形成方法是，首先利用外延生长法在单晶硅衬底上形成单晶硅锗层和单晶硅层，在元件区域(用于成SOI构造的区域)的两端形成支承体孔。然后，对形成于上述衬底的整个面上的绝缘体层进行构图，利用上述支承体孔形成相对于上述衬底保持上述元件区域的支承体。接着，使用氟硝酸对上述单晶硅锗层有选择地进行蚀刻，形成空穴部，得到SON(silicone on nothing)构造。最后，对上述单晶硅衬底以及单晶硅层进行热氧化，使氧化硅膜从上述空穴部的上下方开始生长，在上述空穴部填充埋入绝缘层，得到SOI构造。需要说明的是，在空穴部填充了埋入绝缘层之后，利用CMP(化学性机械研磨)进行平坦化处理，利用氟酸类溶液在应该形成SOI构造的区域上露出单晶硅层。

非专利文献1：T.sakai et al.，Second International SiGe Technology andDevice Meeting，Meeting Abstract，pp.230-231，May(2004)

但是，在上述形成方法中，由于支承体将与应形成SOI构造的区域相对置的两条边相对于衬底固定，所以在将单晶硅衬底以及单晶硅层进行热氧化的工序中，支承体内产生的应力的影响易于波及到单晶硅层。特别是在产生压缩应力的情况下，由于该支承体以及单晶硅层向上弯曲，即弯曲成凸状，所以可在从空穴部的上下方生长的氧化硅膜彼此的界面上残留间隙。而且，在CMP工序以及使单晶硅层露出的工序中，氟酸类溶液渗入该间隙，从而可能产生上述单晶硅层被剥离的危险。

图14表示基于现有方法的SOI构造形成时产生间隙的形态。图14(a)中，在单晶硅衬底102上的用于形成SOI的区域，形成未图示的单晶硅锗层以及单晶硅层104，两侧通过支承体孔106与单晶硅衬底102相连接的支承体108覆盖其上面且支承单晶硅层104，之后，有选择地蚀刻去除单晶硅锗层，在单晶硅层104的下层形成空穴部110。由于在去除单晶硅锗层的工序中不产生特别应力，所以，不仅支承体108不弯曲，单晶硅层104也保持水平。

图14(b)表示为在空穴部110内形成由氧化硅膜构成的埋入绝缘层，并开始对空穴部110的上层的单晶硅层104和下层的单晶硅衬底102进行热氧化的状态。在上述两层的与空穴部相对置的面上，使氧化硅膜112以及氧化硅膜113开始生长，同时在支承体108内由于加热而产生压缩应力116。此处，由于两侧用支承体孔106与单晶硅衬底102相连接，因此，支承体108不能在水平方向伸长。另一方面，支承体108各自散布，比单晶硅衬底102更易于发生变形。因此，为了释放压缩应力116，在支承体108以及由该支承体支承的单晶硅层104上施加118所示的力。其结果就是支承体108等开始向上方弯成拱形。

图14(c)为热氧化结束后的状态。由于支承体108及单晶硅层104以向上弯曲的状态热氧化，所以在单晶硅层104表面产生的氧化硅膜112和在单晶硅衬底102表面产生的氧化硅膜113之间形成薄的圆弧状间隙120。(本来的目的是形成将上述两层氧化硅膜做成一体的埋入绝缘层。)如后述，为了形成SOI构造，就要进行去除支承体108，使单晶硅层104的表面露出的CMP(化学性机械研磨)工序。此时，如果氟酸类的蚀刻液渗入该间隙，则会对埋入绝缘层进行蚀刻，从而上层的单晶硅层104有可能被剥离。本发明通过防止该间隙的发生，实现具有SOI构造的半导体装置的品质以及成品率的提高。

发明内容