(57)【要約】ひずみ半導体層を形成するためのプロセス。かかるプロセスは、ウェハを加熱しながら、当該ウェハの上にわたって塩素ベアリングガス（例えば、塩化水素、塩素、四塩化炭層、及び、トリクロロエタン）を流すことを含む。ある実施例では、ひずみ半導体層（例えば、ひずみシリコン）を形成するためのテンプレート層として使用される半導体層に圧縮プロセスをする間、塩素ベアリングガスが流される。他の実施例では、圧縮操作の後、前記ウェハのポストベーク中、塩素ベアリングガスが流される。
2007507109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体基板上シリコン（ＳＯＩ）構造を有し、ゲルマニウム及びシリコンを含む第１の半導体層を含むウェハを提供し、
前記ウェハを加熱しながら、当該ウェハの上にわたって塩素ベアリングガスを流し、
前記流すステップの後、前記第１の半導体層の上にシリコンを含む第２の半導体層を形成する、
ステップを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ウェハを加熱しながら、前記ウェハの上にわたって塩素ベアリングガスを流すステップが、少なくとも７００℃の温度で前記ウェハを加熱することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記塩素ベアリングガス流すステップが、圧縮プロセス中に実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記圧縮プロセスが、前記第１の半導体層の一部を消費する、ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記圧縮プロセスが、酸化プロセスを含み、前記酸化プロセスが、前記第１の半導体層にオキサイドを形成することを含む、ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の半導体層を形成する前に前記オキサイドを除去するステップを更に有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記圧縮プロセスが、前記第１の半導体層の一部を消費し、前記第２の半導体層を形成するステップが、テンプレート層として前記第１の半導体層の残りの部分を使用することを含む、ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記圧縮プロセスの後であって、前記第２の半導体層を形成する前に、前記ウェハを加熱しながら、前記ウェハの上にわたって塩素ベアリングガスを第２の時間で流すことを更に有することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の半導体層が、ひずみ層として特徴付けられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記塩素ベアリングガスを流すステップが、ウェハのポストベークの一部として実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の半導体層を形成する前に、前記ウェハに圧縮プロセスを実施するステップを更に有し、
前記塩素ベアリングガスを流すステップが、前記圧縮プロセスを実行した後に実施されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ウェハを加熱しながら、前記ウェハの上にわたって塩素ベアリングガスを流すステップが、１１００℃又はそれより低い温度で前記ウェハを加熱することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
圧縮プロセスを実行することが、前記第１の半導体層の残りの部分のゲルマニウムを増やすことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
チャネル領域を備えたトランジスタを形成するステップを更に有し、
前記チャネル領域の少なくとも一部が、前記第２の半導体層に配置されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記塩素ベアリングガスを流すステップが、約６パーセントの濃度で塩素ベアリングガスを流すことを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記塩素ベアリングガスと一緒に不活性ガスを流すステップを更に有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記塩素ベアリングガスが、塩化水素、塩素、四塩化炭素、又は、トリクロロエタンの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記塩素ベアリングガスを流すステップが、０．１乃至１０パーセントの範囲の濃度で前記塩素ベアリングガスを流すことを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
第１のタイプ及び第２のタイプの原子を含む第１の半導体層を含むウェハを提供し、
前記ウェハに圧縮プロセスを実施し、該圧縮プロセスを実施することにより、前記第１の半導体層の一部を消費し、前記圧縮プロセスを実施することは、前記ウェハの上にわたって塩素ベアリングガスを流すことを含み、前記圧縮プロセスを実施することにより、前記第１の半導体層の残りの部分に第２のタイプの原子を含む層を形成し、
前記第２のタイプの原子を含む層を除去し、
前記除去ステップの後、前記残りの部分の上に、前記第２のタイプの原子を含む第２の半導体層を形成する、
ステップを有することを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記圧縮プロセスを実施するステップが、少なくとも９００℃の温度で前記ウェハを加熱することを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記圧縮プロセスを実施するステップが、１１００℃よりも低い温度で前記ウェハを加熱することを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１のタイプの原子がゲルマニウム原子であり、前記第２のタイプの原子がシリコン原子である、ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記ウェハが、絶縁体基板上シリコン（ＳＯＩ）構造を有することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記圧縮プロセスが、酸化プロセスを含み、
前記第２のタイプの原子を含む層がオキサイドであることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
前記第２の半導体層を形成するステップが、テンプレート層として残りの部分を使用することを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
前記塩素ベアリングガスを流すステップが、約６パーセントの濃度で前記塩素ベアリングガスを流すことを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２７】
前記塩素ベアリングガスを流すステップが、０．１乃至１０パーセントの範囲の濃度で前記塩素ベアリングガスを流すことを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２８】
前記塩素ベアリングガスが、塩化水素、塩素、四塩化炭素、又は、トリクロロエタンのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２９】
チャネル領域を備えたトランジスタを形成するステップを更に有し、
前記チャネル領域の少なくとも一部が、前記第２の半導体層にあることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項３０】
前記圧縮プロセスを実施した後であり、前記第２の半導体層を形成する前に、塩素ベアリングガスでポストベークプロセスを実行するステップを更に有することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項３１】
前記圧縮プロセスを実施するステップが、ウェハの選択領域における前記第１の半導体層の一部を消費することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項３２】
前記第２の半導体層が、歪みとして特徴付けられることことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項３３】
シリコン及びゲルマニウムを含む第１の半導体層を含み、絶縁体基板上シリコン（ＳＯＩ）構造を備えたウェハを提供し、
圧縮プロセスを実施し、前記圧縮プロセスを実施することにより、前記第１の半導体層の一部を消費し、
前記圧縮プロセスを実施した後、前記ウェハを加熱しながら、前記ウェハの上にわたって塩素ベアリングガスを流し、
前記流すステップの後、前記第１の半導体層の残りの部分の上に第２の半導体層を形成する、
ステップを有することを特徴とする方法。
【請求項３４】
前記圧縮プロセスを実施するステップが更に、前記残りの部分にシリコンを含む層を形成することを含み、
前記第２の半導体層を形成する前に、シリコンを含む層を除去するステップを更に含むことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記塩素ベアリングガスを流すステップが更に、１１００℃又はそれより低い温度で前記ウェハを加熱することを含むことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記塩素ベアリングガスを流すステップが更に、７００℃又はそれより高い温度で前記ウェハを加熱することを含むことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
前記第２の半導体層を形成するステップが更に、前記残りの部分をテンプレート層として使用することを含むことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３８】
前記塩素ベアリングガスを流すステップが、約６パーセントの濃度で前記塩素ベアリングガスを流すことを含むことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３９】
前記塩素ベアリングガスを流すステップが、０．１乃至１０パーセントの範囲の濃度で前記塩素ベアリングガスを流すことを含むことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項４０】
前記塩素ベアリングガスが、塩化水素、塩素、四塩化炭素、又は、トリクロロエタンのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項４１】
チャネル領域を備えたトランジスタを形成するステップを更に有し、
前記チャネル領域の少なくとも一部が、前記第２の半導体層にあることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項４２】
前記第２の半導体層が歪みとして特徴付けられることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項４３】
シリコン及びゲルマニウムを含み、絶縁層にわたって結晶構造を備えた第１の半導体層を提供し、
前記結晶構造の上にわたってオキシナイトライド層を形成し、当該形成ステップが、前記第１の半導体層の一部を消費するプロセスを使用することを含み、
前記オキシナイトライド層を除去し、
前記オキサイド層を除去した後、結晶構造の上にわたってシリコンを含む第２の半導体層を形成する、
ステップを有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全体的に半導体回路に関し、特にひずみ半導体層（strained semiconductor layer）を形成することに関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの用途に関しては、絶縁体基板上シリコン（ＳＯＩ）構造のような絶縁体の上にひずみシリコン（strained silicon）の層を設けることは出来ない。ひずみシリコン層は、その格子間隔が、通常のシリコン（即ち、緩和したシリコン結晶）の格子定数（即ち、５．４３０９５オングストローム）と異なるシリコンの層である。ひずみシリコン間隔の一例は、１％引っ張り歪みに関して、５．４８４３オングストロームである。ひずみシリコン層は、緩和されたシリコン結晶の層よりも、電子及び正孔のより大きな移動度を提供する。
【０００３】
ひずみシリコン層を形成するある方法は、通常のシリコン結晶のものよりも大きな格子定数を有するテンプレート層上にシリコンの層を形成することである。（例えば、エピタキシャル成長によって）テンプレート層の頂部に形成された結果として生じたシリコンは、より大きな又はより小さな格子定数を提供するように応力がかかっている。
【０００４】
図１は、絶縁層１０５（即ち、酸化シリコン）上に配置されたシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）層１０３を含むＳＯＩ基板構成の例における従来技術のウェハ１０１を示す。絶縁層１０５は、層１０７の上に配置される。
【０００５】
図２を参照すると、テンプレート層のゲルマニウムの量が増加し、それによりその格子定数が増加することにより、層１０３は、層１０３の底部分２０５のゲルマニウムの量を増加させるために酸化プロセスにさらされる。頂部は、ＳｉＯ２層２０３から酸化される。かかる酸化プロセス中、層１０３の頂部からのゲルマニウム原子は、部分２０５内に注入され、２０５中を拡散する。ある例では、酸化プロセスは、希釈として不活性ガス（例えば、アルゴン又は窒素）を伴った酸素ガスを包含する雰囲気中で１２００℃のような高温でウェハ１０１を加熱することを含む。
【０００６】
結果として生じたＳｉＯ２層２０３は、次いで、（例えばエッチングによって）除去される。次いで、シリコンの層が、層２０５上に（例えば、エピタキシャルで）成長される。層２０５がより大きな格子定数を有するので、頂部シリコン層は、自然に生じたシリコン結晶よりも大きな格子定数を提供するように引っ張り二軸応力下にある。
【０００７】
このプロセスのある問題点は、層２０５が有しているゲルマニウムのパーセンテージを備えた結晶に対して、格子定数が完全には対応していないため、テンプレート層２０５が完全には緩和されていないことである。従って、注入されたゲルマニウム原子の全てが格子位置にはなく、層は横たわった絶縁層１０５によって応力を受け、層２０５の間隙のゲルマニウム及びシリコン原子が欠陥を形成する傾向がある。
【０００８】
かかるプロセスで生じる別の問題は、ゲルマニウムが、シリコンゲルマニウム層の残った部分に不適切に拡散することである。従って、残りの層の下部のゲルマニウム濃度に対して、残りの層の頂部では相対的に高濃度のゲルマニウムが存在する。テンプレート層におけるゲルマニウム濃度のこれらの差は、転移を生ずることになり、かかる転移の領域では機能不全半導体デバイスの形成が導かれる。
【０００９】
図３は、同じゲルマニウム濃度の緩和されたシリコンゲルマニウム結晶よりも小さな格子定数を備えたシリコンゲルマニウム結晶の格子３０１の２次元表示を示す。間隙ゲルマニウム原子（例えば、３０５）及び間隙シリコン原子（例えば、３１１）は、図３では、格子位置（例えば、３１３及び３１５）の間に配置される。これらの間隙型原子は、シリコンゲルマニウムテンプレート層に広がった欠陥を生じさせ、その後、ひずみシリコン層を形成する。
【００１０】
テンプレート層を形成する改良された方法が必要である。
【００１１】
本発明は、添付の図面を参照することにより、当業者に明らかな種々の目的、特徴、及び、利点をより理解することができ得る。
【００１２】
異なる図面における同じ参照番号の使用は、特別な指摘がない限り同じアイテムを示す。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のある態様では、ウェハを提供する方法を含む。ウェハは、ＳＯＩ（絶縁体基板上シリコン）構造を有する。ウェハは、ゲルマニウム及びシリコンを含む第１の半導体層を含む。かかる方法は、ウェハを加熱しながら、ウェハの上にわたって塩素ベアリングガスを流し、かかるフローの後、第１の半導体層にわたってシリコンを含む第２の半導体層を形成する。
【００１４】
本発明の別の態様は、第１の半導体層を含むウェハを提供することを含む。第１の半導体層は、第１のタイプ及び第２のタイプの原子を含む。かかる方法は、ウェハに圧縮プロセスを実行することを含む。かかる圧縮プロセスを実行することは、第１の半導体層の一部を消費する。圧縮プロセスを実行することは、ウェハにわたって塩素ベアリングガスを流すことを含む。圧縮プロセスを実行することは、第１の半導体層の残りの部分に第２のタイプの原子を含む層を形成する。かかる方法は更に、第２のタイプの原子を含む層を除去し、かかる除去の後、残りの部分にわたって第２の半導体層を形成することを含む。第２の半導体層は、第２のタイプの原子を含む。
【００１５】
本発明の別の態様では、方法は、ウェハを提供することを含む。ウェハは、ＳＯＩ（絶縁体基板上シリコン）構造を有する。ウェハは、シリコン及びゲルマニウムを含む第１の半導体層を含む。方法は更に、圧縮プロセスを実行することを含む。かかる圧縮プロセスを実行することは、第１の半導体層の一部を消費する。かかる方法はまた、かかる圧縮プロセスを実行した後、ウェハを加熱しながら、ウェハにわたって塩素ベアリングガスを流すことを含む。かかる方法は更に、かかるフローの後、第１の半導体層の残りの部分にわたって第２の半導体層を形成することを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下の詳細な説明により本発明を実施することが出来る。かかる記載は本発明の例示であり、かかる実施形態に限定すべきではない。
【００１７】
絶縁層上に形成されたテンプレート層材料の層に空孔を注入するプロセスを提供することにより、ゲルマニウム（又は他の結晶格子定数を修正する種）原子がテンプレート層の格子位置を占めることができ、それにより、テンプレート層の結晶格子の格子定数を効率的に増大させることが出来る。
【００１８】
図４は、本発明による、ウェハが窒化プロセスにさらされた後のウェハの部分的側面図である。ウェハ４０１は、層４０７上に配置された例えば酸化シリコンからなる絶縁層４０５を含む。層４０７は、シリコンゲルマニウムからなるが、例えば、ポリシリコン、モノシリコン、アモルファスシリコン、ガラス、又は、石英などの他の材料からなってもよい。絶縁層４０５は、おそらくシリコンゲルマニウム層を形成することにより形成され、次いで、絶縁層４０５を形成するために続くアニーリングによってシリコンゲルマニウム層内に酸素を注入する。図４に示された構造はまた、ＳｉＧｅを含む第２のウェハを層４０５にボンディングすることにより形成され、次いで、第２のウェハの部分を切断し、絶縁層４０５上にシリコンゲルマニウムの層を残す。シリコンゲルマニウムのかかる層は、図４に示すように、層４０３よりも大きな厚さを有する。他の実施形態では、絶縁層４０５は、ウェハの底部まで延びる。更に他の実施形態では、シリコンを含むウェハは、絶縁層４０５に結合され、次いで、層４０５上にシリコンの層を残すように切断する。ＳｉＧｅの層は、エピタキシャルプロセスを使用してシリコンの層上に形成される。
【００１９】
層４０９は、層４０５のシリコンゲルマニウム（図示せず）の層を窒化プロセスに晒すことにより成長された窒化シリコンの層である。ある実施形態では、窒化プロセスは、高められた温度で絶縁層４０５上のシリコンゲルマニウム層にわたってアンモニア（ＮＨ３）を流すことを含む。アンモニウム中の窒素が、窒化シリコン層４０９を成長させるために、シリコンゲルマニウム層のシリコンと反応し、それにより、図４に示したようなシリコンゲルマニウム層４０３の厚さまでシリコンゲルマニウム層を低減させる。窒化プロセス中、空孔は、シリコンゲルマニウム層の残りの部分（層４０３）内に注入され、層４０３を通して拡散される。空孔は、原子の格子位置の空の空間である。また、窒化プロセス中に、シリコンゲルマニウム層の頂部からのゲルマニウム原子は、シリコンゲルマニウム層の残りの部分（層４０３）内に注入される。これらのゲルマニウム原子は、層４０３の空孔と再結合し置換する。また、間隙ゲルマニウム（並びにシリコン）原子は、空孔と再結合し、置換する。
【００２０】
空孔は、窒化シリコン層４０９を形成するためにアンモニアの窒素と結合して上方に伝搬し、層４０３の格子のシリコン原子によって層４０３内に注入される。ゲルマニウムがアンモニアと反応しないため、ゲルマニウム原子は、残りのシリコンゲルマニウム層４０３の格子内に拡散することにより注入される。
【００２１】
図５は、シリコンゲルマニウム格子５０１の例を示す。格子５０１は、空孔５０３及び５０５を含む。窒化プロセス中、ゲルマニウム原子（例えば、間隙型ゲルマニウム原子）は、格子構造を満たすために空孔（例えば、５０３）と再結合する。
【００２２】
図４に戻ると、窒化層４０９は、シリコンゲルマニウム層４０３に対して選択的なエッチングをすることにより剥離される。層４０３は、ひずみエピタキシャルシリコン層（図１０の層１００９を参照）のその後の用途についてのテンプレート層として使用される。
【００２３】
テンプレート層内に空孔を注入することにより、テンプレート層の結晶格子において、存在する間隙型原子に置換をさせる。これにより、テンプレート層の間隙型原子の数は減少し、それにより、テンプレート層の欠陥密度を減少させる。また、テンプレート層内への空孔の注入は、絶縁層４０５とテンプレート層４０３との間の界面の再構築を許容し、それにより、テンプレート層４０３の高い度合いの緩和をさせることができる。
【００２４】
他の実施形態では、他のプロセスが、テンプレート層材料内に空孔を注入させるのに利用され得る。例えば、層４０５上に配置されたシリコンゲルマニウムテンプレート層材料の層は、シリサイドプロセスに晒され、そこで、材料（例えば、チタン）がテンプレート層材料の上に堆積され、（図４に示したような層４０９の空間的に近い位置で）シリコンチタン化合物の層を形成するためにテンプレート層材料のシリコンと（加熱されたときに）反応する。シリサイドプロセス中、空孔は、シリコンゲルマニウム層材料（例えば、層４０３）の残りの部分内に注入され、残りの部分のシリコン原子によって、（例えば、４０９の位置で）チタンシリサイド層を形成するように、チタンと結合するために上方に伝搬する。
【００２５】
他の実施形態では、テンプレート層材料はおそらく、テンプレート層のゲルマニウムを増大させ、テンプレート層に空孔を注入するためにオキシナイトライドプロセスに晒される。オキシナイトライドプロセスのある例では、テンプレート層材料の層からオキシナイトライドの層を成長させるためにテンプレート層材料の表面にわたってアンモニア及び酸素が流される。オキシナイトライドプロセス中、空孔は、シリコン原子によってテンプレート材料の層の下部内に注入され、上方に伝搬する部分では、図４の層４０９に相当する位置でシリコンオキシナイトライド層を形成するために、酸素と、アンモニアの窒素とが結合する。ゲルマニウムが、アンモニア及び酸素と反応しないため、ゲルマニウム原子は、（図４の層４０３の位置に配置された）テンプレート層材料の下部のシリコンゲルマニウム格子内に拡散することにより注入される。次いで、オキシナイトライドの層は、除去され、テンプレート材料の下部（例えば、４０３）は、テンプレートとして使用される。他の実施形態では、テンプレート層材料の層からオキシナイトライドの層を成長させるために、テンプレート層材料の表面にわたって、一酸化窒素ガス（ＮＯ）又は一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）が流される。
【００２６】
別の実施形態では、テンプレート材料の層は、酸化プロセスに晒され、テンプレート層内にゲルマニウム原子及び空孔を注入するために、酸素と一緒に塩素ガス（例えば、塩化水素ガス（ＨＣｌ）、塩素ガス（Ｃｌ２）、四塩化炭素ガス（ＣＣｌ４）、又は、トリクロロエタンガス（Ｃ２Ｈ３Ｃｌ３））が導入される。かかる酸化プロセスのある実施形態では、テンプレート材料の層上に酸化シリコンの層を成長させるために１１００℃でテンプレート材料の層にわたって、ＨＣｌ及び酸素（及び、ある実施形態では、希釈としてのアルゴン又は窒素（Ｎ２））が流される。ある実施形態では、ＨＣｌは６％の濃度であるが、他の実施形態では、例えば０．１乃至１０％の他の濃度であってよい。ＨＣｌ濃度は、他の実施形態では、酸化装置に依存して、より高いものであってもよい。酸化シリコン層は、図４の層４０９に相当する位置で配置される。塩化物の導入は、酸化プロセスの酸素割合を増加させると信じられおり、空孔がテンプレート材料の層に注入される。
【００２７】
ＨＣｌ（又は他の塩素ベアリングガス）を有する酸化プロセスの利用で生じる他の利点は、酸化プロセスが、普通の酸化プロセスよりも相対的に低い温度（例えば、ある実施形態では、１０５０乃至１１００℃）で実行されうることである。酸化プロセス中、テンプレート材料の層の残りの部分が、ゲルマニウム・リッチであるので、豊富なゲルマニウム層の融点は低下する。従って、より低い温度（１２００℃に対して１０５０乃至１１００℃）で酸化を実行する能力により、酸化プロセスは、実行されることができ、テンプレート材料の層の溶融を避けることが出来る。更に、より低い温度での酸化を実行する能力により、酸化プロセスはより容易に、ＣＭＯＳプロセスと統合させることが出来る。
【００２８】
更に、酸化プロセスにおけるＨＣｌ（又は他の塩素ベアリングガス）の導入は、酸化速度を増大させ、それにより、酸化を実行するのに必要な時間を短くすることが出来る。更に、いくつかの実施形態では、ＨＣｌは、酸化物成長の品質に影響しない。従って、酸化物と、テンプレート材料の残りの層との間で高い選択性を保持する。
【００２９】
他の実施形態では、塩素ベアリングガスでの酸化は、７００乃至１２００℃の温度で実施されるが、他の実施形態では他の温度で実施されてもよい。他の実施形態では、酸化は、少なくとも酸化プロセスの一部の間に、ＨＣｌ又は他の塩素ベアリングガスが導入されて実施されうる。例えば、ある実施形態では、酸化は、酸素ガスで１０５０℃で３０分間実施され、次いで、酸素及びＨＣｌガスで１０５０℃で３０分間実施される。他の実施形態では、ＨＣｌは、酸化プロセス中に、複数回導入され得る。他の実施形態では、酸化及びエッチングサイクルは、より効果的に空孔を注入させるために複数回実施され、酸化エッチングプロセスを単純化させ得る。
【００３０】
他の実施形態では、シリコンゲルマニウムカーボン（Ｓｉ1-x-yＧｅxＣy、ここでＧｅ濃度＞Ｃ濃度であり、且つ、ｘ＞ｙである）、シリコン錫（ＳｉＳｎ）、シリコンカーボン（Ｓｉ1-yＣy）、シリコン錫ゲルマニウム（ＳｉＳｎＧｅ）、及び、ゲルマニウムカーボン（ＧｅＣ）のような他の材料が、テンプレート層材料として利用されうる。
【００３１】
いくつかの実施形態では、窒化シリコン層４０９（いくつかの実施形態では、シリコンオキシナイトライド、チタニウムシリサイド、酸化シリコン層であってよい）の除去の後、次の圧縮ステップをウェハに適用することが出来る。酸化プロセス中、層４０３のシリコンは、酸化シリコン層６０４を成長させるために、酸素と結合するために上方に伝搬し（図６参照）、それにより、層４０３の一部が消費される。ゲルマニウムは酸素と反応しないため、ゲルマニウム原子は、層４０３の残りの部分の格子内に拡散によって注入される（図６の層６０３）。次いで、層６０４は、層６０３がテンプレート層として利用されるところでエッチングされる。層６０３は、更に歪み、次いで、層４０３は、その後の酸化プロセスに行く。他の実施形態では、その後の酸化プロセスは、ケイ化又はオキシナイトライドプロセスの後に実施される。
【００３２】
他の実施形態では、空孔注入プロセスを実行することは、圧縮プロセスに繋がる（例えば、テンプレート層材料の酸化に続く）。
【００３３】
図７は、酸化プロセスに最初に晒され、次いで、テンプレート層内に空孔を注入するための窒化プロセスに晒されたウェハの部分側面図である。層７０６及び７０９は、ひずみシリコンゲルマニウムの層（例えば、図２の層２０５と類似）の窒化プロセスから形成される。酸化層（例えば、２０３）がシリコンゲルマニウム層（例えば、図１の１０３）上に成長したところで、酸化プロセスによってひずみシリコンゲルマニウム層は形成される。結果として生じたひずみシリコンゲルマニウム層（例えば、層２０５）は、ゲルマニウム層の消費された部分から結果として生じた層内にゲルマニウム原子の核酸により、ゲルマニウムリッチである。酸化プロセスが空孔生成プロセスでないため、拡散されたゲルマニウム原子の一部は、ひずみシリコンゲルマニウム層（例えば、２０５）の格子内で間隙型となる。その後、酸化層（例えば、２０５）は、除去される。他の実施形態では、酸化層（例えば、２０５）の一部だけが、除去される。
【００３４】
続く窒化プロセス中、窒化シリコン層７０９は、ひずみシリコンゲルマニウム層（例えば、２０５）から成長される。空孔は、窒化シリコン層７０９を形成するために窒素と結合するように上方に伝搬して層７０６の格子内でシリコン原子によって、残りのシリコンゲルマニウム層７０６内に注入される。これらの空孔は、間隙型ゲルマニウムの数を低減させるために、ゲルマニウムリッチひずみシリコンゲルマニウム層７０６の間隙型ゲルマニウムと再結合する。また、ひずみシリコンゲルマニウム（例えば、２０５）の消費された部分のゲルマニウム原子は、層７０６の格子内にへの拡散により注入される。層７０９は、除去され、層７０６は、テンプレート層として使用される。空孔の注入のため、結果として出来た層７０６は、以前のひずみシリコンゲルマニウム層（例えば、２０５）より少ないひずみである。
【００３５】
図８及び９は、別の空孔注入プロセスの段階中のウェハを示す。図８では、窒素（８０９）は、テンプレート材料８０３（例えば、ＳｉＧｅ）の層の頂部８１１内に注入される。いくつかの実施形態では、窒素は、１０13atom/cm2のドーズ量、１０乃至５０ＫｅＶのエネルギで注入される。ウェハ８０１は、次いで、オキシナイトライド９０５の層が成長されるさんかプロセスに晒され、空孔及びゲルマニウム原子は、層８０３の底部の格子内に注入される（図９参照）。その後、層９０５は、部分９０７がテンプレート層として役立つようにエッチングされる。
【００３６】
他の実施形態では、テンプレート材料の層は、酸化プロセスに晒され、次いで、引き続き不活性ガスでポストベーク（アニール）処理される。ある実施形態では、水素ポストベークプロセスは、ＰＨ２＝１乃至１００トールの圧力で、ＳｉＯ２層の上にＨ２ガスを流し、１乃至１００分間、９００乃至１１００℃で実行される。不活性がスポストベークプロセス中、空孔は、テンプレート材料の残りの層内に注入される。他の実施形態では、アルゴンのような他の不活性ガスが、低い酸素圧力（ＰＯ２）で使用されうる。
【００３７】
他の実施形態では、ポストベークプロセスは、塩素ベアリングガスで実行されうる。ある実施形態では、圧縮プロセス（例えば、酸化、窒化）に続き、ウェハは、例えば、ＰＨ２＝１乃至１００トールの圧力でウェハの上にＨＣｌ（例えば、６％濃度で）を流して、１０５０℃で３０分間加熱される。他の実施形態では、他のガス（例えば、アルゴン、Ｎ２、及び、ヘリウムのような不活性ガス）が、ポストベークプロセス中に同様に、（例えば、６％濃度）ＨＣｌと流されてもよい。他の実施形態では、（例えば、７００乃至１２００℃又は他の温度での）ポストベークプロセス中、ウェハは他の温度で加熱され、ポストベークは、他のガスの存在で実行され、ポストベークは、他のガス濃度（例えば、０．１乃至１０％のＨＣｌ濃度）で実行され、ポストベークは、他のガス圧力（１乃至１００トール）で実行され、及び／又は、他の時間（例えば、いくつかの実施形態では、１乃至１２００分）で実行され得る。
【００３８】
塩素ベアリングガスでポストベークを実行することにより、シリコンゲルマニウム層の残りの部分に空孔が注入される。それにより、ひずみ誘導拡散を強めるような拡散を改善し、均一なゲルマニウム分布（より少ないゲルマニウムのパイルアップ）を導き、より緩和したシリコンゲルマニウム層を導く。
【００３９】
図１０を参照すると、（例えば、上述のプロセスのうちのひとつと似たプロセスにより）絶縁層１００５の上にテンプレート層１００３を形成した後、ひずみシリコンの層１００９が、テンプレート層１００３上に形成される（例えば、エピタキシャル成長）。その後、トランジスタのようなデバイスが、ひずみシリコン及びテンプレート層に形成される。ある実施形態では、トランジスタのチャネル領域が、ひずみシリコン層１００９に形成される。
【００４０】
他の実施形態では、単結晶シリコンの層が、絶縁層（例えば、４０５）の上に形成される。シリコンゲルマニウム（又は、他のテンプレート材料）の層は、次いで、シリコン材料の層の上に形成される。空孔注入プロセス及び（いくつかの実施形態における）酸化プロセス中、シリコン層がテンプレート層の一部として役立つところで、シリコン層内にゲルマニウム原子及び空孔が注入される。
【００４１】
図１１乃至１６は、半導体デバイスの製造における種々のステージ中のウェハ１１０１の断面図を示す。図１１乃至１６の図の方法は、他の空孔注入プロセスを含む。
【００４２】
図１１を参照すると、ウェハ１１０１は、シリコン基板１１０３上に配置された絶縁体１１０５で構成されるＳＯＩ構成を有する。シリコン層１１０６は、絶縁体１１０５上に配置される。シリコンゲルマニウム１１０７の層は、層１１０５上に配置される。
【００４３】
示されたある実施形態では、Ｐチャネル領域１１１３は、フォトレジスト１１０９でマスクされている。シリコンゲルマニウム層１１０７は、次いで、Ｎチャネル領域１１１５に注入された領域１２０３（図１２参照）を形成するために、イオン１１１１を選択的に注入する。これらのインプラントは空孔を注入し、領域１２０３に他のタイプの点欠陥を形成する。他の実施形態では、Ｐチャネル領域１１３は、例えばナイトライド又はオキサイドのような誘電体又は堅い材料で、頂部のフォトレジストをマスクする。
【００４４】
ある実施形態では、シリコンキャップ層（２００オングストローム）（図示せず）が、マスクされうる領域１１１３の前に、層１１０７に形成されうる。
【００４５】
ある実施形態では、イオンが、層１１０７の総厚さよりも薄い深さで注入される。ある実施形態では、その総１０７は１０００オングストロームであり、イオン１１１１は、１００乃至９００オングストロームの深さで注入される。他の実施形態では、イオン１１１１は、シリコン層１１０６の上に約１００オングストローム注入される。ある実施形態では、イオン１１１１は、層１１０６に注入される。
【００４６】
ある実施形態では、イオン１１１１は、ゲルマニウムを含む。別の実施形態では、イオン１１１１は、シリコン、ホウ素、砒素、リン、又は、それらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、異なるタイプのイオンが、異なる深さに注入される。いくつかの実施形態では、異なるタイプ及び異なる深さのイオンが異なる時間で注入される。ある実施形態では、シリコンイオンが、シリコンゲルマニウム層１１０７内に注入され、ゲルマニウムイオンがシリコン層１１０６内に注入される。
【００４７】
注入されるイオンがホウ素、リン、又は、砒素を含むいくつかの実施形態では、これらのイオンはまた、注入空孔に加えて、所望の伝導率までウェルをドープするのに使用されうる。ある実施形態では、イオン１１１１は、その領域に引き続き形成されるトランジスタに関するドープされたウェル領域にＮチャネル領域１１１５を提供するためにホウ素を含む。ある実施形態では、イオン１１１１は、１０ＫｅＶのエネルギで５×１０12atms/cm2のドーズ量で注入されたホウ素を含む。
【００４８】
他の実施形態では、イオン１１１１は、３ＫｅＶのエネルギで３×１０15atms/cm2のドーズ量で注入されたホウ素を含む。他の実施形態では、イオン１１１１は、４０ＫｅＶのエネルギで１×１０13atms/cm2のドーズ量で注入されたゲルマニウムを含む。別の実施形態では、イオン１１１１は、他のエネルギ及び／又は他のドーズ量で注入されてよい。
【００４９】
図１２は、フォトレジスト１１０９が除去された後のウェハ１１０１を示す。他の実施形態では、領域１１１５は、層１１０７に空孔を注入する領域１１１３内にイオンが注入されるところで引き続きマスクされる。かかる実施形態では、空孔注入の量は、Ｐチャネル領域とＮチャネル領域では異なる。かかる相違は、Ｐチャネル領域及びＮチャネル領域において引き続き形成されるシリコン層（例えば、１５０３）の歪みを異なるように制御するのに有用である。
【００５０】
図１３は、ウェハ１１０１で圧縮操作が実行された後のウェハ１１０１を示す。ある実施形態では、圧縮操作は、層１１０７の一部を消費し、シリコンゲルマニウム層１１０７の残りの部分にわたってオキサイド１３０５を形成する酸化プロセスを含む。示されたかかる実施形態では、酸化プロセス後のシリコンゲルマニウム層１１０７の残りの部分は、層１３０７によって表される。酸化プロセス中、層１１０７の消費された部分のゲルマニウム原子は、残りの部分のゲルマニウム濃度を増加させるために、層１１０７の残りの部分に拡散する。また、層１１０７のゲルマニウム原子は、層１１０６内に拡散する。図１３の層１３０７は、酸化プロセス後の層１１０７の残りの部分と層１１０６を示す。
【００５１】
層１１０７内へのイオン１１１１の注入は、圧縮プロセス中、層の残りの部分にゲルマニウムをより早くより均一に拡散させることが出来るその層に空孔を注入する。従って、酸化プロセス（又は、他の圧縮プロセス）と比較して従来のインプランテーションにはないほど、ゲルマニウムのパイルアップは、低減する。
【００５２】
ある実施形態では、圧縮プロセスは、酸素ガス、及び、ＨＣｌガス（例えば、６％）、又は、他の塩素ベアリングガス（いくつかの実施形態では、希釈としてアルゴン又は窒素（Ｎ２）であってもよい）を、例えば３０乃至６０分間、例えば１０５０℃の温度でウェハ１１０１にわたって流すことを含む。他の実施形態では、他の酸化プロセスを利用することもでき得る。他の実施形態では、他の圧縮プロセス（例えば、窒化、酸窒化）を利用することもでき得る。
【００５３】
示した実施形態では、領域１１１５における層１１０７内にイオン１１１１（例えば、ゲルマニウムイオン）を注入することにより、プレ圧縮インプランテーションをしていない領域にわたって酸化速度を増加させることが出来る。従って、領域１１１５では、酸化シリコン１３０５は、より薄くなり、酸化速度の増加により、所定の酸化時間の間、領域１１１３よりも、より多くの層１１０７が消費される。従って、層１３０７は、領域１１１３において、領域１１１５よりも薄くなる。
【００５４】
図１４は、オキサイド１３０５の除去後のウェハ１１０１を示す。いくつかの実施形態では、（例えば、ＨＣｌガスによる）ウェハのポストベークが、圧縮操作の後に実施される。
【００５５】
図１５は、ひずみシリコン１５０３の層が、テンプレート層として役立つ層１３０７を備えた、層１３０７上にエピタキシャル成長（例えば、２００オングストローム）の後のウェハ１１０１を示す。
【００５６】
ある実施形態では、イオン１１１１によって注入された空孔は、領域１１１３よりも領域１１１５におけるシリコンゲルマニウムのより緩和した層を提供する。例えば、領域１１１５における領域１３０７の一部は、Ｐチャネル領域１１１３における層１３０７の一部よりも相対的により緩和している。ゲルマニウム原子が、４０ＫｅＶのエネルギで、１×１０13atms/cm2のドーズ量で注入されるある実施形態では、注入された領域の緩和は、３２％（インプランテーション無し）から５２％（インプランテーション有り）に増大する。
【００５７】
従って、領域１１１５のひずみシリコン層１５０３は、領域１１１３の層１５０３の歪みより相対的に大きな引っ張り歪みを有し、層１３０７は領域１１１３よりも領域１１１５において相対的により緩和されている。
【００５８】
図１６は、Ｐチャネル領域１１１３のＰチャネルトランジスタ１６０３及び領域１１１５のＮチャネルトランジスタ１６０５の形成後のウェハ１１０１の部分側面図である。トランジスタ１６０３は、層１５０３及び１３０７に形成された、ゲート１６１１、側壁スペーサ１６１３、ゲート酸化膜１６１２、及び、ソース／ドレイン領域１６１７及び１６１９を含む。トランジスタ１６０３はまた、層１５０３にゲート１６１１の下に配置されたチャネル領域を含む。トランジスタ１６０５は、層１５０３及び１３０７に形成された、ゲート１６２５、側壁スペーサ１６２７、ゲート酸化膜１６２２、及び、ソース／ドレイン領域１６２１及び１６２３を含む。トランジスタ１６０５はまた、層１５０３にゲート１６２５の下に配置されたチャネル領域１６２０を含む。絶縁トレンチ絶縁体１６０７は、領域１１１３と領域１１１５との間に配置される。ウェハ１０１は、他のＮチャネル及びＰチャネルトランジスタ（図示せず）を含んでもよい。他の実施形態のトランジスタは、他の構成を有してよい。
【００５９】
他の実施形態では、Nチャネル領域又はPチャネル領域は、圧縮プロセス中にマスクされうる。従って、圧縮プロセス中、層１１０７の選択部分だけが、消費される（マスクされていない領域の部分）。他の実施形態では、最初にマスクされた他の領域（例えば、１１１３又は１１１５）が、次いで、露出され、最初にマスクされていない領域（例えば、１１１３又は１１１５）がマスクされる。次いで、第２の圧縮操作が、続けてマスクされていない領域で実行される。従って、領域１１１３の層１５０３のひずみ及び領域１１１５の層１５０３のひずみは、各領域に関して別々の圧縮プロセスでより差別化される。
【００６０】
本発明の特定の実施形態を示して記載してきたが、ここでの教示に基づいて、本発明の観点から逸脱することなく当業者が更なる変更及び修正をすることができることを認識すべきであり、添付の特許請求の範囲の本発明の精神及び範囲内にかかる変更及び修正は含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】従来技術のウェハの部分的側面図である。
【図２】従来技術のウェハの部分的側面図である。
【図３】従来技術のテンプレート層格子の部分的２次元図である。
【図４】本発明のある実施形態による製造段階中のウェハの部分側面図である。
【図５】本発明によるテンプレート層格子の部分的２次元図である。
【図６】本発明のある実施形態による製造段階中のウェハの部分側面図である。
【図７】本発明の別の実施形態による製造段階中のウェハの部分側面図である。
【図８】本発明の別の実施形態による製造段階中のウェハの部分側面図である。
【図９】本発明の別の実施形態による製造段階中のウェハの部分側面図である。
【図１０】本発明のある実施形態による製造段階中のウェハの部分側面図である。
【図１１】本発明の別の実施形態による製造段階中のウェハの部分側面図である。
【図１２】本発明の別の実施形態による製造段階中のウェハの部分側面図である。
【図１３】本発明の別の実施形態による製造段階中のウェハの部分側面図である。
【図１４】本発明の別の実施形態による製造段階中のウェハの部分側面図である。
【図１５】本発明の別の実施形態による製造段階中のウェハの部分側面図である。
【図１６】本発明の別の実施形態による製造段階中のウェハの部分側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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