(57)【要約】【課題】  ＳｉＧｅ厚さとＧｅ比とひずみ緩和との相互依存を切り離すために格子工学が使用される、ＳｉＧｅオン・インシュレータ（ＳＧＯＩ）基板を製作する方法を提供することにある。【解決手段】  この方法は、選択された平面内格子定数と、選択された厚さパラメータと、選択されたＧｅ含有量パラメータとを有するＳｉＧｅ合金層を有するＳｉＧｅオン・インシュレータ（ＳＧＯＩ）基板材料を提供するステップであって、選択された平面内格子定数が一定値を有し、他のパラメータ、すなわち、厚さまたはＧｅ含有量の一方または両方が調整可能な値を有するステップと、選択された平面内格子定数を維持しながら、他のパラメータの一方または両方を最終選択値に調整するステップとを含む。この調整は、どのパラメータが固定され、どのパラメータが調整可能であるかに応じて、薄型化プロセスまたは熱希釈プロセスのいずれかを使用して達成される。【選択図】  図１
2007516606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択されたパラメータを有するＳｉＧｅオン・インシュレータ（ＳＧＯＩ)基板を製作する方法において、
選択された平面内格子定数と、選択された厚さパラメータと、選択されたＧｅ含有量パラメータとを有するＳｉＧｅ合金層を有する初期ＳｉＧｅオン・インシュレータ（ＳＧＯＩ)基板材料を提供するステップであって、前記選択された平面内格子定数が一定値を有し、他のパラメータの一方または両方が調整可能な値を有するステップと、
前記選択された平面内格子定数を維持しながら、前記他のパラメータの一方または両方を最終選択値に調整するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記ＳｉＧｅ合金層の前記選択された平面内格子定数と前記選択されたＧｅ含有量パラメータが一定値であり、前記厚さパラメータが調整可能である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記調整可能な厚さパラメータの前記調整ステップが、非選択エッチング・プロセスを使用して実行される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記非選択エッチング・プロセスが、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）、低温水蒸気酸化、化学エッチング、高圧酸化、エピタキシャル・ベースのＨＣｌエッチング、反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）、ガスクラスタ・イオン・ビーム・エッチング、およびこれらの任意の組み合わせからなるグループから選択される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ＳｉＧｅ合金層の前記選択された平面内格子定数が一定値を有し、前記ＳｉＧｅ合金層の前記Ｇｅ含有量パラメータおよび前記厚さパラメータが調整可能である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記調整可能なＧｅ含有量パラメータの前記調整ステップが、熱希釈プロセスを使用して実行される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記熱希釈プロセスが、前記ＳｉＧｅ合金層上にＳｉ含有層を形成するステップと、次にある温度で前記層を加熱して前記ＳｉＧｅ合金層内へのＳｉの拡散を引き起こし、それにより、前記ＳｉＧｅ合金層の前記Ｇｅ含有量を減少させるステップとを有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記Ｓｉ含有層がＳｉまたはＳｉＧｅを有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記加熱ステップの前記温度が８００〜１３５０℃である、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記加熱ステップが、不活性ガス雰囲気内で実行される、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記加熱ステップの前に前記Ｓｉ含有層上にキャッピング層を形成するステップをさらに有する、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記キャッピング層が、結晶性または非晶質の酸化物または窒化物を有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記初期ＳＧＯＩ基板の前記パラメータが、
【数１】
2007516606.tif 000008
【数２】
2007516606.tif 000009
または
【数３】
2007516606.tif 000010
【数４】
2007516606.tif 000011
または
【数５】
2007516606.tif 000012
という式を使用して選択され、
ここで、ｆm′はひずみなしＳｉの平面内格子定数より大きい百分率で示される緩和され熱力学的に安定したＳｉＧｅ合金層の平面内格子定数であり、ｆmは緩和されていないＳｉＧｅ合金に対応するミスフィットひずみであり、ｘはＳｉ1-xＧｅxという式内の原子比による前記ＳｉＧｅ合金層のＧｅ含有量であり、εresは前記ＳｉＧｅ合金層内の残留ひずみであり、ｂは６０°の転位のバーガース・ベクトル（３．８４Å）であり、νは前記ＳｉＧｅ合金層のポアソン比の値（０．２７５）であり、ｈは前記ＳｉＧｅ合金層厚さである、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
選択されたパラメータを有するＳｉＧｅオン・インシュレータ（ＳＧＯＩ)基板を製作する方法において、
選択された平面内格子定数と、選択された厚さパラメータと、選択されたＧｅ含有量パラメータとを有するＳｉＧｅ合金層を有する初期ＳｉＧｅオン・インシュレータ（ＳＧＯＩ)基板材料を提供するステップであって、前記選択された平面内格子定数および前記Ｇｅ含有量パラメータが一定値を有し、前記厚さパラメータが調整可能な値を有するステップと、
一定である前記２つの選択値を維持しながら、前記厚さパラメータを最終選択値に調整するステップと、
を有する方法。
【請求項１５】
前記調整ステップが、非選択エッチング・プロセスを有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
選択されたパラメータを有するＳｉＧｅオン・インシュレータ（ＳＧＯＩ)基板を製作する方法において、
選択された平面内格子定数と、選択された厚さパラメータと、選択されたＧｅ含有量パラメータとを有するＳｉＧｅ合金層を有する初期ＳｉＧｅオン・インシュレータ（ＳＧＯＩ)基板材料を提供するステップであって、前記選択された平面内格子定数が一定値を有し、前記Ｇｅ含有量パラメータおよび前記厚さパラメータが調整可能な値を有するステップと、
前記選択された平面内格子定数を維持しながら、前記Ｇｅ含有量を最終選択値に調整するステップと、
を有する方法。
【請求項１７】
前記調整可能なＧｅ含有量パラメータの前記調整ステップが、熱希釈プロセスを使用して実行される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記熱希釈プロセスが、前記ＳｉＧｅ合金層上にＳｉ含有層を形成するステップと、次にある温度で前記層を加熱して前記ＳｉＧｅ合金層内へのＳｉの拡散を引き起こし、それにより、前記ＳｉＧｅ合金層の前記Ｇｅ含有量を減少させるステップとを有する、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板材料を製作する方法を提供し、詳細には、格子工学を使用して、ＳｉＧｅ厚さとＧｅ含有量とひずみ緩和との相互依存を切り離す、ＳｉＧｅオン・インシュレータ（ＳＧＯＩ)基板材料を製作する方法を提供する。前述のパラメータ間の本来の関係を断つことにより、Ｇｅ含有量と厚さと平面内格子定数の選択値を有するＳＧＯＩ基板材料を製作することができる。本発明のＳＧＯＩ基板材料は、その上にひずみＳｉ層を作成するための格子不整合テンプレートとして使用することができる。このようなひずみＳｉ層は、高いキャリア移動性を有し、高性能相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）適用例で有用である。
【背景技術】
【０００２】
半導体業界では、最近、ひずみＳｉベースのヘテロ構造を使用して、ＣＭＯＳ適用例のための高移動性構造を達成する高レベルの活動が行われてきた。伝統的に、これを実現するための従来技術の方法は、厚い（約１〜約５マイクロメートル程度）緩和されたＳｉＧｅ緩衝層上にひずみＳｉ層を成長させることであった。
【０００３】
従来技術のヘテロ構造について報告されている高いチャネル電子移動度にもかかわらず、厚いＳｉＧｅ緩衝層の使用には、それに関連する顕著な欠点がいくつかある。第１に、厚いＳｉＧｅ緩衝層は概して、既存のＳｉベースのＣＭＯＳ技術と統合しやすいものではない。第２に、スレッディング転位（ＴＤ）およびミスフィット転位を含む欠陥密度は、約１０5〜約１０8個／ｃｍ2の欠陥であり、これは依然として現実的なＶＬＳＩ（超大規模集積回路）バルク基板（bulk substrate）（非ＳＯＩ）適用例には高すぎる。第３に、従来技術の構造の性質はＳｉＧｅ緩衝層の選択成長を妨げるので、ひずみＳｉ、ひずみなしＳｉ、およびＳｉＧｅ材料を有するデバイスを使用する回路は統合するのが困難であり、事例によっては、統合するのがほとんど不可能である。
【０００４】
Ｓｉ基板上に緩和されたＳｉＧｅ材料を生成するために、従来技術の方法は概して、準安定限界厚さ（すなわち、それを超えると応力を軽減するために転位が発生する厚さ）を超えるまで均一で段階付きまたは階段状のＳｉＧｅ層を成長させ、関連のスレッディング転位とともにＳｉＧｅ緩衝層によりミスフィット転位が発生できるようにする。構造内のミスフィット転位セクションの長さを増加し、それにより、ＴＤ密度を減少しようとするために、様々な緩衝構造が使用されてきた。
【０００５】
いずれもＥｋ他に交付された米国特許第５４６１２４３号および第５７５９８９８号に記載されているものなどの他の従来技術の手法では、緩和された低減欠陥密度半導体層を備えた構造を提供し、ＳｉＧｅ層内のＴＤの生成を低減しながらＳｉＧｅ緩衝層が緩和するように新しいひずみ解放メカニズムが機能する。
【０００６】
低欠陥で実質的に緩和されたＳＧＯＩ基板材料を提供するための他の手法は、たとえば、２００２年１月２３日に出願され、「Method of Creating High-Quality Relaxed SiGe-On-Insulator forStrained Si CMOS Applications」という発明の名称で、同時係属で本出願人に譲渡された米国特許出願第１０／０５５１３８号に開示されている。この従来技術の手法では、熱混合プロセスを使用して、緩和されたＳｉＧｅ層が作成される。
【０００７】
ＳＧＯＩ基板材料を製作するための従来技術でなされた多数の進歩にもかかわらず、いずれの従来技術でも、厚さとＧｅ含有量とひずみ緩和の選択値を有する緩和されたＳｉＧｅ層を含むＳＧＯＩ基板材料を提供するために、ＳｉＧｅ厚さとＧｅ含有量とひずみ緩和、すなわち、平面内格子定数との相互依存を切り離すことができる方法を提供することができない。このひずみ緩和は、本発明で形成される緩和されたＳｉＧｅ層の平面内格子定数（ＳｉＧｅ層表面に平行な格子定数）に関連するものである。
【特許文献１】米国特許第５４６１２４３号
【特許文献２】米国特許第５７５９８９８号
【特許文献３】米国特許出願第１０／０５５１３８号
【非特許文献１】１９９４年にAcademicPressより発行されたAdvances inelectronics and electron physicsの補遺２４に発表されたS. C. Jainによる「Germanium -Silicon Strained Layers and Heterostructures」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、任意の値のＧｅ含有量、厚さ、およびひずみ緩和（熱力学的および機械的安定性の限界内）を備えたＳＧＯＩ基板材料を製作できるように、ＳｉＧｅ厚さとＧｅ比（すなわち、含有量）とひずみ緩和（すなわち、平面内格子定数）との相互依存が切り離される、ＳＧＯＩ基板材料を製作する方法を提供する。実際に、ＳｉＧｅ層内の残留ひずみは、正（圧縮）、負（引張）、またはゼロ（完全緩和）にすることができる。このような方法にとって、多くの利点がある。たとえば、任意のＧｅ含有量の完全緩和の薄いＳｉＧｅ層は、超薄ひずみｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ高性能ＣＭＯＳ集積回路（ＩＣ）のために製作し使用することができる。高いＧｅ含有量の薄膜がＩＣ製造統合問題を提起する場合、代わりに、同じ平面内格子定数を備え、Ｇｅ含有量が少ない伸張性の薄膜を使用することができる。
【０００９】
さらに他の例では、最新のＳＯＩデバイス隔離技法の場合のようにＳｉ／ＳｉＧｅ二重層を幾何学的に微視的なアイランドになるようにパターン形成する場合、ＳｉＧｅ層が緩和される場合に弾性分割することにより、引張ひずみを受けた最上部Ｓｉ層を緩和するよう試みることが可能である。その場合、（引張）ひずみＳｉ層と（圧縮）ひずみＳｉＧｅ層との間に機械的平衡を維持するために、ＳｉＧｅテンプレート内にどのような値の圧縮ひずみが存在しなければならないかを計算することができる。
【００１０】
広い意味で、本発明は、所定のパラメータを有するＳｉＧｅオン・インシュレータ（ＳＧＯＩ）基板を形成する方法において、
選択された平面内格子定数と、選択された厚さパラメータと、選択されたＧｅ含有量パラメータとを有するＳｉＧｅ合金層を有する初期ＳＧＯＩ基板材料を提供するステップであって、選択された平面内格子定数が一定値を有し、他のパラメータ、すなわち、ＳｉＧｅ合金層厚さまたはＧｅ含有量の一方または両方が調整可能な値を有するステップと、
平面内格子定数を維持しながら、他のパラメータの一方または両方を最終選択値に調整するステップと、
を有する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施形態では、ＳｉＧｅ合金層の選択された平面内格子定数と選択されたＧｅ含有量パラメータは一定であり、すなわち、事前選択値に固定され、ＳｉＧｅ厚さは調整可能である。本発明のこの実施形態では、ＳｉＧｅ合金層のＳｉＧｅ厚さは、ＳｉＧｅ厚さを所望の最終厚さ値まで薄型化できる非選択エッチング・プロセスを使用して調整される。
【００１２】
本発明の他の実施形態では、ＳｉＧｅ合金層の選択された平面内格子定数は一定であり、厚さとＧｅ含有量の両方は調整可能である。本発明のこの実施形態では、Ｇｅ含有量は、ＳｉＧｅ合金層の表面上にＳｉ含有層を形成し、次にＳｉＧｅ合金層内へのＳｉ拡散を引き起こし、それにより、厚さパラメータを増加させながらＳｉＧｅ合金層のＧｅ含有量を減少させることができる熱希釈プロセスを使用することにより調整される。希釈は、ＳｉＧｅ合金層全体にわたってＳｉ層を均質化できる拡散アニールによって行われる。
【００１３】
第２の実施形態では、希釈アニーリング中に平面内格子定数が保存されることを保証するために、ＳｉＧｅ合金層上に成長させたＳｉ含有層が所与の平面内格子定数の場合に限界厚さ以下になることは重要なことである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、選択された所望のＳｉＧｅ厚さと、Ｇｅ含有量と、平面内格子定数とを有する調整済みＳＧＯＩ基板を提供するために、ＳｉＧｅ厚さとＧｅ含有量と平面内格子定数との相互依存が切り離された、ＳＧＯＩ基板材料を製作する方法を提供するものであり、本出願に付随する図面を参照することにより、本発明について以下により詳細に説明する。添付図面では、同様の要素および対応する要素が同様の参照番号によって参照される。
【００１５】
上記の通り、本出願は、所定のパラメータを有するＳＧＯＩ基板を形成する方法において、選択された平面内格子定数と、選択された厚さパラメータと、選択されたＧｅ含有量パラメータとを有するＳｉＧｅ合金層を有する初期ＳＧＯＩ基板材料を提供するステップであって、選択された平面内格子定数が一定値を有し、他のパラメータの一方または両方が調整可能な値を有するステップと、選択された平面内格子定数を維持しながら、他のパラメータの一方または両方を最終選択値に調整するステップとを含む方法を提供する。
【００１６】
本発明では、上記を達成するために２通りの方法を提供する。本発明の第１の実施形態では、最終的なＳＧＯＩ基板内に存在するために一定値である選択されたＧｅ含有量パラメータと選択された平面内格子定数とを有する初期ＳＧＯＩ基板材料がまず提供される。初期ＳＧＯＩ基板のＳｉＧｅ合金層の厚さは調整可能であり、所望の厚さ値とは異なる厚さを有することを意味する。次に、非選択エッチング・プロセスを使用することにより、ＳｉＧｅ層の厚さが調整される。薄型化プロセスについては、Ｉ．ＳＧＯＩ薄型化という副題の下で説明する。
【００１７】
本発明の第２の実施形態では、最終的なＳＧＯＩ基板内に存在するために一定値を有する選択された平面内格子定数を有する初期ＳＧＯＩ基板材料がまず提供される。初期ＳＧＯＩ基板のＳｉＧｅ合金層のＧｅ含有量パラメータと厚さパラメータは調整可能であり、所望のＧｅ含有量および所望の厚さとは異なる値を有することを意味する。次に、Ｇｅ含有量を最終所望値に調整するために、本発明では熱希釈プロセスが使用される。熱希釈プロセスについては、ＩＩ．熱希釈という副題の下で説明する。
【００１８】
Ｉ．ＳＧＯＩ薄型化
本発明のこの実施形態は、最終的なＳＧＯＩ基板内に存在するために一定値である選択されたＧｅ含有量パラメータおよび選択された平面内格子定数と、調整可能な厚さパラメータとを有する初期ＳＧＯＩ基板材料を提供することから始まる。本発明のＳＧＯＩ薄型化実施形態で使用される初期構造は、たとえば、図１に示されている。具体的には、図１の初期ＳＧＯＩ基板１０は、Ｓｉ含有層１２と、Ｓｉ含有層１２の上に位置するＧｅ拡散に対する抵抗力のあるバリア層１４と、バリア層１４の上に位置するＳｉＧｅ合金層１６とを有する。
【００１９】
初期ＳＧＯＩ基板１０のＳｉ含有層１２は、珪素を含有する任意の半導体材料を有する。Ｓｉ含有層１２に適切な半導体材料の例示的な例としては、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅＣ、Ｓｉ／Ｓｉ、Ｓｉ／ＳｉＣ、Ｓｉ／ＳｉＧｅＣ、およびあらかじめ形成されたｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒを含むが、これらに限定されない。Ｓｉ含有層１２の厚さは本発明にとって取るに足らないものである。
【００２０】
初期ＳＧＯＩ基板１０のバリア層１４は、Ｇｅ拡散に対する抵抗力が高い任意の絶縁材料を有する。このような絶縁およびＧｅ拡散抵抗材料の例としては、結晶性または非晶質の酸化物または窒化物を含むが、これらに限定されない。バリア層１４の厚さは様々になる可能性があるが、概して、バリア層１４は、約１０〜約１０００ｎｍの厚さを有し、約５０〜約２００ｎｍの厚さはさらに大いに好ましいものである。
【００２１】
初期ＳＧＯＩ基板１０のＳｉＧｅ合金層１６は、最高９９．９９原子百分率のＧｅを有する珪素とゲルマニウムの合金であり、好ましくは、ＳｉＧｅ合金層内のＧｅ含有量は約０．１〜約９９．９原子百分率である可能性があり、約１０〜約３５のＧｅ原子百分率はさらに大いに好ましいものである。ＳｉＧｅ合金層１６に特有のもう１つの特徴は、これが約１〜約１００％の測定格子緩和を有する単結晶材料であり、約５０〜約９０％の測定格子緩和はさらに大いに好ましいものであることである。
【００２２】
初期ＳＧＯＩ基板１０のＳｉＧｅ合金層１６は、約２０００ｎｍ以下の厚さを有し、約１０〜約２００ｎｍの厚さはさらに大いに好ましいものである。ＳｉＧｅ合金層１６は、概して、約１０8個／ｃｍ2未満の欠陥というミスフィットおよびＴＤを含む欠陥密度を有する。
【００２３】
本発明のこの実施形態では、初期ＳＧＯＩ基板１０のＳｉＧｅ合金層１６は、一定かつ選択された平面内格子定数と、一定かつ選択されたＧｅ含有量パラメータと、調整可能な厚さパラメータとを有する。初期ＳＧＯＩ基板材料１０は、欠陥媒介ひずみ解放メカニズム（defect-mediated strain relief mechanism）によりＳｉＧｅ合金層１６が緩和される、当業者にとって周知の様々な技法を使用して作成することができる。
【００２４】
たとえば、２００２年１月２３日に出願され、「Methodof Creating High-Quality Relaxed SiGe-On-Insulator for Strained Si CMOSApplications」という発明の名称で、同時係属で本出願人に譲渡された米国特許出願第１０／０５５１３８号に開示された熱混合プロセスならびに熱力学的に安定したＳＧＯＩ基板を形成できる任意の他の方法を使用できるであろう。′１３８号出願に開示されている熱混合プロセスは、初期ＳＧＯＩ基板１０を形成するために本発明で使用される大いに好ましい方法である。このため、本出願人は参照により′１３８号出願の開示内容を本明細書に組み込む。前述のプロセスは、欠陥媒介ひずみ解放メカニズムを使用してＳＧＯＩ基板を形成するものである。
【００２５】
′１３８号出願に開示されている熱混合プロセスは、本明細書で好ましいものであり、まず第１の単結晶Ｓｉ層の表面上にＳｉＧｅまたは純粋Ｇｅ層を形成することにより、ＳＧＯＩ基板を形成する。第１の単結晶Ｓｉ層は、Ｇｅ拡散に対する抵抗力のあるバリア層の上に存在する。次に、加熱ステップ、すなわち、高温酸化は、第１の単結晶Ｓｉ層およびＳｉＧｅまたは純粋Ｇｅ層全体にわたってＧｅの相互拡散を可能にする温度で実行され、それによりバリア層の上に実質的に緩和された単結晶ＳｉＧｅ層を形成する。
【００２６】
′１３８号出願の加熱ステップは、Ｏ2、ＮＯ、Ｎ2Ｏ、オゾン、空気、およびその他の同様の酸素含有ガスなどの酸化環境の存在下で約９００〜約１３５０℃の温度で実行される。この加熱ステップは、Ｇｅ原子に対する拡散バリアとしても作用する表面酸化物層の存在を達成するための酸化環境下で実行される。表面酸化物層が構造上に形成されると、ゲルマニウムはバリア層と表面酸化物層の間に閉じ込められた状態になる。表面酸化物層の厚さが増加するにつれて、Ｇｅは純粋ＧｅまたはＳｉＧｅ層および第１の単結晶Ｓｉの全体にわたってより均一に分散された状態になるが、侵入する酸化物層から継続的に効率よく退けられる。表面酸化物層は′１３８号出願に記載されている通りに除去され、そのＳＧＯＩ基板は、本発明で使用される初期ＳＧＯＩ基板として本発明で使用することができる。
【００２７】
′１３８号出願に記載されている手法を使用する初期ＳＧＯＩ基板材料１０の形成により、高品質のＳＧＯＩ基板を製作するためのコスト効果が高く容易に製造可能なプロセスがもたらされる。その上、′１３８号出願に開示されている方法を使用するＧｅ均質化と成長する表面酸化物層からのＧｅの拒絶の組み合わせにより、ＳＧＯＩ層内のＧｅは表面酸化物層とバリア層の間に閉じ込められた状態で保持される。酸化プロセスが継続するにつれて、ＳＧＯＩ薄膜の相対的なＧｅ比は、ＳＧＯＩ厚さに反比例するように増加する。高温（約１１５０℃以上程度）では、純粋ＧｅまたはＳｉＧｅ層の緩和が行われ、ひずみ緩和欠陥が形成され、動的に消滅される。ＳＧＯＩ薄膜の最終ひずみ状態は一般に、１００％緩和されているわけではない。欠陥は最終的にＳｉＧｅ層を緩和するので、薄膜の弾性エネルギー（残留ひずみ）とひずみ緩和欠陥密度とのバランスが存在するときに熱力学的平衡に達することになる。
【００２８】
本発明の初期ＳＧＯＩ基板材料１０を形成する際に使用される技法にもかかわらず、初期ＳＧＯＩ基板１０の一定のパラメータを決定する際に、転位欠陥は薄膜の全エネルギーを増加させ、したがって、熱力学的に有利ではないという原理が使用される。ひずみ薄膜の場合、転位欠陥の導入（および移動）により薄膜内のひずみエネルギーも低減することができる。ひずみ薄膜内の転位の導入は、薄膜の全エネルギーが低減されたときにエネルギー的に有利なものになる。これは、概して、転位の導入によるひずみエネルギーの低減が実際の転位の生成エネルギー（または自己エネルギー）より大きいときに行われる。緩和されたＳｉＧｅひずみ層の最小薄膜エネルギー、よって最終緩和を計算するための数学的手順は従来技術内に存在し、１９９４年にAcademic Pressより発行されたAdvancesin electronics and electron physicsの補遺２４に発表されたS. C. Jainによる「Germanium -Silicon Strained Layers and Heterostructures」（およびその参考文献）を参照されたい。この従来技術の理論により、以下の式を使用して、厚さｈの熱力学的に安定したＳｉＧｅ合金層の残留ひずみを計算することができる。
【数１】
2007516606.tif 000003
【００２９】
ここで、εresはＳｉＧｅ合金層内の残留ひずみであり、ｂはバーガース・ベクトル（３．８４オングストローム）であり、νはポアソン比（０．２７５）である。この式では、ひずみ緩和欠陥の幾何学は、そのバーガース・ベクトルが転位方向と６０°の角度を形成する転位（６０°の転位）であると想定している。
【００３０】
図３に示されている実線は、厚さの関数としてのＳｉＧｅ層内の残留（圧縮）ひずみに関する上記の解析式のグラフである。また、約５００オングストロームより厚いＳｉＧｅ層について上記の式との一致を示す測定データ（黒丸）も示されている。より高い正確さが必要である場合、べき関数を測定データ（点線）に適合させることにより見つかる実験式を使用することができ、この実験式は以下の式によって示される。
【数２】
2007516606.tif 000004
【００３１】
緩和された（熱力学的に安定した）ＳＧＯＩ層の平面内格子定数は以下の関係を使用して計算することができる。
【数３】
2007516606.tif 000005
【００３２】
ここで、ｆmは緩和されていないＳｉＧｅのミスフィットひずみであり、εresは上記の式のいずれかによって示されたＳｉＧｅ層内の残留ひずみであり、ｆm′はＳｉより大きい百分率による緩和されたＳｉＧｅ層の平面内格子定数である。したがって、その後、緩和されたＳｉＧｅ層上にＳｉ層を成長させる場合、それには、｜ｆm′｜に等しい大きさの引張ひずみが発生することになる。εresがｆmに等しいかまたはそれより大きい場合、ｆm′はゼロになり（負にすることはできない）、これは、緩和されていないＳｉＧｅ層が熱力学的に安定しており、したがって、緩和されることがないことを示している。
【００３３】
Ｓｉ格子上に成長させたＳｉ1-xＧｅx合金層のミスフィットひずみとＧｅ含有量との関係は、以下の単純な一次式によって示すことができる。
【数４】
2007516606.tif 000006
または、より正確には、以下の式によって示すことができる。
【数５】
2007516606.tif 000007
【００３４】
ここで、ｘは、Ｓｉ原子に対するＧｅの原子比であり、０（純粋Ｓｉ）〜１（純粋Ｇｅ）の間の数である。
【００３５】
一例として、０．６０％の引張ひずみを有するひずみＳｉ層が必要であり、ＳＧＯＩ層のＧｅ含有量が２０Ａｔ．％（すなわち、ｘ＝０．２０）を超えることができない場合、必要なＳｉＧｅ厚さは以下のように計算される。すなわち、ミスフィットひずみｆmは、ｆm（２０％）＝０．７５４％になるように上記の式によって計算される。ｆm′＝０．６０％である場合、０．１５４％という残留ひずみεresが必要である（０．７５４−０．６０）。残留ひずみの実験形式を使用して、必要なＳｉＧｅ層厚さを見つける（または図３の曲線を使用して推定する）と、８４０オングストロームという値が得られる。熱混合手法は表面酸化物層と埋込み拡散バリア層との間の全Ｇｅ含有量を保存するので、その積が（８４０×０．２０＝１６８）になる厚さとＧｅ含有量の任意の組み合わせは、（熱混合前に）Ｇｅソースとして機能するように提供された基板上に成長させたＳｉＧｅ層でなければならない。たとえば、ｘ＝０．１５のＳｉＧｅを１１２０オングストロームまでｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ基板の表面上に成長させ、次に、８４０オングストロームという最終的なＳＧＯＩ厚さまで、′１３８号出願に記載されているように熱混合および酸化することができ、Ｇｅ含有量はｘ＝０．２０になり、平面内格子定数はＳｉより０．６０％大きくなるであろう。
【００３６】
熱混合手法を使用して形成されたＳＧＯＩ層は、上述の欠陥ひずみ平衡理論と完全に一貫するように緩和することが分かっている。換言すれば、酸化によってＳｉＧｅ層が薄型化されるにつれて、所与のＧｅ含有量およびＳＧＯＩ厚さに達することになり、これらは一般に平衡状態にはならない。次に、薄膜のひずみエネルギーが新しい転位の生成エネルギー以下に低下するまで転位が生成され、薄膜を熱力学的安定性の状態に戻す。上記の式は、選択されたパラメータ、すなわち、初期ＳＧＯＩ基板の平面内格子定数、厚さ、およびＧｅ含有量を決定する際に使用される。
【００３７】
したがって、熱酸化によるＳＧＯＩに関する普遍的な傾向は、最終的なＳｉＧｅ合金が熱力学的安定性の状態に近づかなければならないということになるはずである。これは、開始時のＳｉＧｅ厚さおよびＧｅ含有量または最終的なＳＧＯＩ厚さおよび濃度とは無関係なものになるであろう。最終的なＳＧＯＩ薄膜間のこの普遍性は、開始時のＳｉＧｅ／ＳＯＩ構造の多種多様な組み合わせについて実際に観察される（図３）。同図の実線は平衡理論（前述のもの）に基づいて計算された残留ＳｉＧｅひずみであり、点線は測定データ（丸）に適合させた実験値である。
【００３８】
上述のように部分的に緩和されるＳＧＯＩ層のみの結果として、どのようなＳＧＯＩ厚さおよびＧｅ含有量が特定の平面内格子定数をもたらすことになるかを演繹的に知る必要があるであろう。図４は、測定平面内格子定数（Ｓｉと比較したもの）が残存ＳＧＯＩ厚さの関数として３通りの開始構造についてどのようになるかを示している。
【００３９】
上記は、図１に示されている初期ＳＧＯＩ基板を提供するために本発明で使用される。この第１の実施形態では、ＳｉＧｅ合金薄膜の平面内格子定数およびＧｅ含有量は一定である。ＳｉＧｅ合金薄膜の厚さは、所望のものより厚い。固定された一定の平面内格子定数およびＧｅ含有量を有するＳｉＧｅ合金層を薄型化するために、非選択エッチング・プロセスを使用して、図２に示されている構造を提供することができる。図２に示されている最終的なＳＧＯＩ基板は、初期ＳＧＯＩ基板の調整可能な厚さより小さい最終厚さを有する。
【００４０】
本発明の第１の実施形態で使用可能な非選択エッチング・プロセスの例としては、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）、低温水蒸気酸化、化学エッチング、高圧酸化、エピタキシャル・ベースのＨＣｌエッチング、反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）、ガスクラスタ・イオン・ビーム・エッチング、およびこれらの任意の組み合わせを含むが、これらに限定されない。
【００４１】
Ｓｉ層は、当技術分野で周知の従来のエピタキシャル付着プロセスを使用して、図２のＳｉＧｅ層１６の上に形成することができる。エピタキシャルＳｉ層の厚さは、様々になる可能性があるが、概して、エピタキシャルＳｉ層は、約１〜約１００ｎｍの厚さを有し、約１〜約３０ｎｍの厚さはさらに大いに好ましいものである。
【００４２】
事例によっては、エピタキシャル付着プロセスを使用して、図２のＳｉＧｅ層１６の上に追加のＳｉＧｅを形成することができ、その後、追加のＳｉＧｅ層の上にエピタキシャルＳｉ層を形成することができる。ＳｉＧｅ層１６がエピタキシャルＳｉ層に比べて大きい平面内格子定数を有する事例では、エピタキシャル層には引張ひずみが発生することになる。
【００４３】
上記の通り、本発明は、少なくとも本発明のＳＧＯＩ基板材料を含む、超格子構造ならびに格子不整合構造も企図するものである。超格子構造の場合、このような構造は、少なくとも本発明の実質的に緩和されたＳＧＯＩ基板材料と、その基板材料の実質的に緩和されたＳｉＧｅ層の上に交互に形成されたＳｉの層およびＳｉＧｅの層とを含むことになるだろう。
【００４４】
格子不整合構造の場合、本発明のＳＧＯＩ基板材料の実質的に緩和されたＳｉＧｅ層の上にＧａＡｓ、ＧａＰ、またはその他の同様の化合物が形成されることになるだろう。
【００４５】
ＩＩ．熱希釈
本発明の第２の実施形態では、最終的なＳＧＯＩ基板内に存在するために一定値を有する選択された平面内格子定数を有する初期ＳＧＯＩ基板材料がまず提供される。初期ＳＧＯＩ基板のＳｉＧｅ合金層のＧｅ含有量パラメータと厚さパラメータは調整可能であり、所望のＧｅ含有量または層厚さとは異なる値を有することを意味する。次に、ＳｉＧｅ層のＧｅ含有量を調整するために、熱希釈が使用される。
【００４６】
本発明のこの実施形態で使用される初期構造は、図５に示されている。図５の初期ＳＧＯＩ基板１０は、Ｓｉ含有層１２と、Ｓｉ含有層１２の上に位置するＧｅ拡散に対する抵抗力のあるバリア層１４と、バリア層１４の上に位置するＳｉＧｅ合金層１６とを有する。
【００４７】
本発明の第２の実施形態では、初期ＳＧＯＩ基板１０のＳｉＧｅ合金層１６は、一定かつ選択された平面内格子定数と、調整可能な層厚さおよびＧｅ含有量パラメータとを有する。初期ＳＧＯＩ基板材料１０は上述した様々な技法を使用して作成することができ、上記の式ならびに原理は初期構造の様々なパラメータを決定する際に使用することができる。本発明の好ましい一実施形態では、初期ＳＧＯＩ基板は、′１３８号出願に開示されている熱混合プロセスを使用して形成される。
【００４８】
次に、図６に示されている通り、ＳｉＧｅ合金層１６の表面上に、所与の平面内格子定数に関する限界厚さ以下の厚さを有するＳｉ含有層１８が形成される。具体的には、Ｓｉ含有層１８は、当技術分野で周知の従来のエピタキシャル付着プロセスを使用して形成され、成長させたＳｉ含有層１８は、約１〜約１００ｎｍの厚さを有し、約５〜約５０ｎｍの厚さはさらに大いに好ましいものである。「Ｓｉ含有」という用語は、本明細書ではＳｉ（単結晶あるいは多結晶質）またはＳｉＧｅを示すために使用される。Ｓｉ含有層１８の限界厚さは、まずＳｉ含有層１８とＳｉＧｅ合金層１６とのミスフィットひずみを計算し、次に残留ひずみ式（またはチャート）を使用して、どのような層の厚さがそのひずみ値に対応するかを決定することにより、見つけることができる。
【００４９】
図７は、Ｓｉ含有層１８の上にキャッピング層２０が形成されている任意選択の一実施形態を示している。キャッピング層２０は、Ｓｉ含有層１８の表面に対する周囲ガスの暴露を制限できる、結晶性または非晶質の酸化物または窒化物の層である。任意選択のキャッピング層２０は、任意の厚さを有することができるが、概して、任意選択のキャッピング層２０は、約１０〜約１０００ｎｍの厚さを有し、約５０〜約５００ｎｍの厚さはさらに大いに好ましいものである。任意選択のキャッピング層２０は任意の従来の付着プロセスを使用して形成することができ、あるいは、熱成長プロセスを使用してＳｉ含有層１８の上に任意選択のキャッピング層２０を形成することもできる。
【００５０】
図６または図７に示されている構造を形成した後、その構造は、初期ＳｉＧｅ層１６のＧｅ含有量を所望のＧｅ含有量に減少させるためにＳｉ含有層１８からＳｉＧｅ層１６へのＳｉの拡散を可能にする温度で加熱、すなわち、アニールされる。希釈アニールは、ＳｉＧｅ層１６およびＳｉ含有層１８の全体にわたってＳｉを均質化することは留意すべきである。図８は、図６に示されている構造上で希釈アニール・ステップが実行された後で得られる構造を示している。
【００５１】
具体的には、本発明の加熱ステップは、約８００〜約１３５０℃の温度で実行されるアニーリング・ステップであり、約９００〜約１２００℃の温度はさらに大いに好ましいものである。その上、本発明の希釈ステップは、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ2、Ｘｅ、Ｋｒ、またはＮｅなどの不活性ガス内で実行される。前述の不活性ガスの混合物も本発明で企図されている。任意選択のキャッピング層２０が存在する諸実施形態では、わずかな酸化環境の存在下で熱希釈を実行することができる。
【００５２】
加熱ステップは、概して約１０〜約１８００分の範囲にわたる可変期間の間、実行することができ、約６０〜約６００分の期間はさらに大いに好ましいものである。この加熱ステップは単一目標温度で実行することができ、あるいは様々なランプ・レートとソーク時間を使用する様々なランプ・ソーク・サイクルを使用することもできる。
【００５３】
結果的に得られるＳｉＧｅ層が厚すぎる場合、上述の非選択エッチング・プロセスを使用して、最終的な所望の厚さまでＳｉＧｅ層１６を薄型化することができる。
【００５４】
Ｓｉ層は、当技術分野で周知の従来のエピタキシャル付着プロセスを使用して、図８のＳｉＧｅ層１６の上に形成することができる。エピタキシャルＳｉ層の厚さは、様々になる可能性があるが、概して、エピタキシャルＳｉ層は、約１〜約１００ｎｍの厚さを有し、約１〜約３０ｎｍの厚さはさらに大いに好ましいものである。
【００５５】
事例によっては、エピタキシャル付着プロセスを使用して、図８のＳｉＧｅ層１６の上に追加のＳｉＧｅを形成することができ、その後、追加のＳｉＧｅ層の上にエピタキシャルＳｉ層を形成することができる。ＳｉＧｅ層１６がエピタキシャルＳｉ層に比べて大きい平面内格子定数を有する事例では、エピタキシャル層には引張ひずみが発生することになる。本発明では、熱力学的に安定した状態で残存する厚いＳｉＧｅ層を作成できるように図８のＳｉＧｅ層１６の上に形成された前記追加のＳｉＧｅが格子整合される（ミスフィットひずみがゼロに等しくなるようにＧｅ含有量が選択される）ことも企図している。
【００５６】
上記の通り、本発明は、少なくとも本発明のＳＧＯＩ基板材料を含む、超格子構造ならびに格子不整合構造も企図するものである。超格子構造の場合、このような構造は、少なくとも本発明の実質的に緩和されたＳＧＯＩ基板材料と、その基板材料の実質的に緩和されたＳｉＧｅ層の上に交互に形成されたＳｉの層およびＳｉＧｅの層とを含むことになるだろう。
【００５７】
格子不整合構造の場合、本発明のＳＧＯＩ基板材料の実質的に緩和されたＳｉＧｅ層の上にＧａＡｓ、ＧａＰ、またはその他の同様の化合物が形成されることになるだろう。
【００５８】
上記の説明では本発明の方法の基本的概要を示したが、以下の説明では本発明の方法のいくつかの具体的な適用例を示す。
【００５９】
熱酸化方法を使用して１００％緩和されたＳＧＯＩ層を作成するために、以下の手法を使用できるであろう。第１に考慮すべきことは、どのような平面内格子定数が所望であるかである。開始時のＳｉＧｅ／ＳＯＩ構造は、その後、所望の平面内格子定数に対応する厚さおよびＧｅ比の組み合わせに達するまで、高温で酸化される。前述の式および原理は、これを推定するのに役立つであろう。図４は、これらの開始構造について、２０％のＧｅ含有量までの熱酸化により、約０．５％の平面内膨張がもたらされることを示している。１００％の緩和のため（または立方単位格子（cubic unit cell）を回復するため）、この平面内膨張に対応するＧｅ含有量は１３．５％でなければならず、したがって、ＳｉＧｅ合金をＳｉで希釈することが必要である。（引張ひずみ）Ｓｉ層のエピタキシャル成長に続いて、Ｓｉを均質化するための追加の高温拡散アニールを使用して、ＳｉＧｅを希釈する。すべてのひずみ層が熱力学的に安定している限り、平面内パラメータは変化せず、したがって、Ｓｉ内のひずみが０．５％である場合、希釈に使用できる最大厚さは約２５０Åである。これに基づいて、５２０Åで２０％の最終ＳＧＯＩ層が所望され、そこで２５０ÅのＳｉを成長させることになる。次に、拡散アニールを使用して、ＳＧＯＩ全体にわたってＳｉを均質化し、７７０Åで１３．５％の最終的な薄膜を作成することができ、平面内パラメータは依然として０．５％になるので、薄膜は１００％緩和されることになる。これらの特性を備えた、より薄い薄膜が所望される場合、所望の厚さまで層を薄型化するために、非選択ＳｉＧｅ除去プロセスを使用することが必要である。このような非選択技法としては、ＣＭＰ、低温水蒸気酸化、化学エッチング、高圧酸化、エピタキシャル・ベースのＨＣＬエッチバック、ＲＩＥ技法、またはガスクラスタ・ビームの薄型化および平滑化を含むが、これらに限定されない。これらの特性を備えた、より厚い層が所望される場合、ＳｉＧｅ層のエピタキシャル・ベースの再成長を使用できるであろう。
【００６０】
薄膜が基板スケールでその平面内格子定数を変更できる唯一の方法はひずみ緩和欠陥の導入によるので、これはすべて可能であり、薄膜が故意に欠陥生成に対して安定したものになっている場合、Ｇｅ含有量を変化させながら、固定した平面内パラメータを維持することが可能になる。
【００６１】
この方法を使用して、引張ひずみＳＧＯＩを作成することも可能である。上記で示した例では、１００％緩和されたＳＧＯＩの形成後、Ｓｉ  エピタキシャル成長（最高２５０Åまで）をもう一度繰り返し、続いて、同じ０．５％という平面内膨張によりＧｅ濃度がより低いＳＧＯＩを形成するために、もう一度、拡散アニールを実行するできるであろう。したがって、ＳＧＯＩは引張ひずみを受けることになるであろう。引張ひずみＳＧＯＩを作成するためのもう１つの方法は、より薄い２０％のＳＧＯＩ（たとえば、前の例の５２０Åの代わりに４００Å）の上に第１の２５０ÅのエピタキシャルＳｉを成長させ、ＳＧＯＩ全体にわたってＳｉを拡散することである。
【００６２】
ＳＯＩ基板上の開始構造として非常に厚く多いに緩和されたＳｉＧｅ層を成長させ、高温アニーリングあるいは酸化またはその両方を使用して厚い層内の欠陥を低減することも可能である。次に、非選択薄型化を使用して、ＳＧＯＩ層を所望の厚さまで薄型化することができるであろう。
【００６３】
その好ましい諸実施形態に関して本発明を詳細に示し説明してきたが、当業者であれば、本発明の範囲および精神を逸脱せずに形式および詳細の点で上記およびその他の変更が可能であることが分かるだろう。したがって、本発明は説明し例示した正確な形式および詳細に限定されず、特許請求の範囲内に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】ＳｉＧｅ厚さを所望の厚さ値まで薄型化するために非選択エッチング・プロセスが使用される本発明の一実施形態を示す（断面図による）図表現である。
【図２】ＳｉＧｅ厚さを所望の厚さ値まで薄型化するために非選択エッチング・プロセスが使用される本発明の一実施形態を示す（断面図による）図表現である。
【図３】様々なＳｉＧｅ厚さおよびＧｅ含有量に関するＳＧＯＩ基板内の測定残留ひずみのグラフである。
【図４】３通りの薄膜に関する測定平面内格子膨張およびＧｅ比対ＳｉＧｅ厚さのグラフである。
【図５】所望のＧｅ含有量のＳｉＧｅ合金層を有するＳＧＯＩ基板を得るために熱希釈が使用される本発明の他の実施形態を示す（断面図による）図表現である。
【図６】所望のＧｅ含有量のＳｉＧｅ合金層を有するＳＧＯＩ基板を得るために熱希釈が使用される本発明の他の実施形態を示す（断面図による）図表現である。
【図７】所望のＧｅ含有量のＳｉＧｅ合金層を有するＳＧＯＩ基板を得るために熱希釈が使用される本発明の他の実施形態を示す（断面図による）図表現である。
【図８】所望のＧｅ含有量のＳｉＧｅ合金層を有するＳＧＯＩ基板を得るために熱希釈が使用される本発明の他の実施形態を示す（断面図による）図表現である。
【図１】
2007516606.tif 000013
【図２】
2007516606.tif 000014
【図３】
2007516606.tif 000015
【図４】
2007516606.tif 000016
【図５】
2007516606.tif 000017
【図６】
2007516606.tif 000018
【図７】
2007516606.tif 000019
【図８】
2007516606.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月25日(2005.5.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
従来技術のヘテロ構造について報告されている高いチャネル電子移動度にもかかわらず、厚いＳｉＧｅ緩衝層の使用には、それに関連する顕著な欠点がいくつかある。第１に、厚いＳｉＧｅ緩衝層は概して、既存のＳｉベースのＣＭＯＳ技術と統合しやすいものではない。第２に、スレッディング転位（ＴＤ）およびミスフィット転位を含む欠陥密度は、約１０5〜約１０8個／ｃｍ2の欠陥であり、これは依然として現実的なＶＬＳＩ（超大規模集積回路）バルク基板（bulk substrate）（非ＳＯＩ）適用例には高すぎる。第３に、従来技術の構造の性質はＳｉＧｅ緩衝層の選択成長を妨げるので、ひずみＳｉ、ひずみなしＳｉ、およびＳｉＧｅ材料を有するデバイスを使用する回路は統合するのが困難であり、事例によっては、統合するのがほとんど不可能である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
初期ＳＧＯＩ基板１０のＳｉＧｅ合金層１６は、約２０００ｎｍ以下の厚さを有し、約１０〜約２００ｎｍの厚さはさらに大いに好ましいものである。ＳｉＧｅ合金層１６は、概して、約１０8個／ｃｍ2未満の欠陥というミスフィットおよびＴＤを含む欠陥密度を有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択されたパラメータを有するＳｉＧｅオン・インシュレータ（ＳＧＯＩ)基板を製作する方法において、
選択された平面内格子定数と、選択された厚さパラメータと、選択されたＧｅ含有量パラメータとを有するＳｉＧｅ合金層を有する初期ＳｉＧｅオン・インシュレータ（ＳＧＯＩ)基板材料を提供するステップであって、前記選択された平面内格子定数が一定値を有し、他のパラメータの一方または両方が調整可能な値を有し、前記初期ＳＧＯＩ基板の前記パラメータが、
【数１】
2007516606.tif 000021
【数２】
2007516606.tif 000022
または
【数３】
2007516606.tif 000023
【数４】
2007516606.tif 000024
または
【数５】
2007516606.tif 000025
という式を使用して選択され、
ここで、ｆm′はひずみなしＳｉの平面内格子定数より大きい百分率で示される緩和され熱力学的に安定したＳｉＧｅ合金層の平面内格子定数であり、ｆmは緩和されていないＳｉＧｅ合金に対応するミスフィットひずみであり、ｘはＳｉ1-xＧｅxという式内の原子比による前記ＳｉＧｅ合金層のＧｅ含有量であり、εresは前記ＳｉＧｅ合金層内の残留ひずみであり、ｂは６０°の転位のバーガース・ベクトル（３．８４Å）であり、νは前記ＳｉＧｅ合金層のポアソン比の値（０．２７５）であり、ｈは前記ＳｉＧｅ合金層厚さであるステップと、
前記選択された平面内格子定数を維持しながら、前記他のパラメータの一方または両方を最終選択値に調整するステップであって、非選択エッチング・プロセスまたは熱希釈プロセスを有するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記ＳｉＧｅ合金層の前記選択された平面内格子定数と前記選択されたＧｅ含有量パラメータが一定値であり、前記厚さパラメータが調整可能である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記調整可能な厚さパラメータの前記調整ステップが、前記非選択エッチング・プロセスを使用して実行される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記非選択エッチング・プロセスが、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）、低温水蒸気酸化、化学エッチング、高圧酸化、エピタキシャル・ベースのＨＣｌエッチング、反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）、ガスクラスタ・イオン・ビーム・エッチング、およびこれらの任意の組み合わせからなるグループから選択される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ＳｉＧｅ合金層の前記選択された平面内格子定数が一定値を有し、前記ＳｉＧｅ合金層の前記Ｇｅ含有量パラメータおよび前記厚さパラメータが調整可能である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記調整可能なＧｅ含有量パラメータの前記調整ステップが、前記熱希釈プロセスを使用して実行される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記熱希釈プロセスが、前記ＳｉＧｅ合金層上にＳｉ含有層を形成するステップと、次にある温度で前記層を加熱して前記ＳｉＧｅ合金層内へのＳｉの拡散を引き起こし、それにより、前記ＳｉＧｅ合金層の前記Ｇｅ含有量を減少させるステップとを有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記Ｓｉ含有層がＳｉまたはＳｉＧｅを有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記加熱ステップの前記温度が８００〜１３５０℃である、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記加熱ステップが、不活性ガス雰囲気内で実行される、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記加熱ステップの前に前記Ｓｉ含有層上にキャッピング層を形成するステップをさらに有する、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記キャッピング層が、結晶性または非晶質の酸化物または窒化物を有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
（削除）
【請求項１４】
選択されたパラメータを有するＳｉＧｅオン・インシュレータ（ＳＧＯＩ)基板を製作する方法において、
選択された平面内格子定数と、選択された厚さパラメータと、選択されたＧｅ含有量パラメータとを有するＳｉＧｅ合金層を有する初期ＳｉＧｅオン・インシュレータ（ＳＧＯＩ)基板材料を提供するステップであって、前記選択された平面内格子定数および前記Ｇｅ含有量パラメータが一定値を有し、前記厚さパラメータが調整可能な値を有し、前記初期ＳＧＯＩ基板の前記パラメータが、
【数６】
2007516606.tif 000026
【数７】
2007516606.tif 000027
または
【数８】
2007516606.tif 000028
【数９】
2007516606.tif 000029
または
【数１０】
2007516606.tif 000030
という式を使用して選択され、
ここで、ｆm′はひずみなしＳｉの平面内格子定数より大きい百分率で示される緩和され熱力学的に安定したＳｉＧｅ合金層の平面内格子定数であり、ｆmは緩和されていないＳｉＧｅ合金に対応するミスフィットひずみであり、ｘはＳｉ1-xＧｅxという式内の原子比による前記ＳｉＧｅ合金層のＧｅ含有量であり、εresは前記ＳｉＧｅ合金層内の残留ひずみであり、ｂは６０°の転位のバーガース・ベクトル（３．８４Å）であり、νは前記ＳｉＧｅ合金層のポアソン比の値（０．２７５）であり、ｈは前記ＳｉＧｅ合金層厚さであるステップと、
一定である前記２つの選択値を維持しながら、非選択エッチング・プロセスを使用して前記厚さパラメータを最終選択値に調整するステップと、
を有する方法。
【請求項１５】
（削除）
【請求項１６】
選択されたパラメータを有するＳＧＯＩ基板を製作する方法において、
選択された平面内格子定数と、選択された厚さパラメータと、選択されたＧｅ含有量パラメータとを有するＳｉＧｅ合金層を有する初期ＳＧＯＩ基板材料を提供するステップであって、前記選択された平面内格子定数が一定値を有し、前記Ｇｅ含有量パラメータおよび前記厚さパラメータが調整可能な値を有し、前記初期ＳＧＯＩ基板の前記パラメータが、
【数１１】
2007516606.tif 000031
【数１２】
2007516606.tif 000032
または
【数１３】
2007516606.tif 000033
【数１４】
2007516606.tif 000034
または
【数１５】
2007516606.tif 000035
という式を使用して選択され、
ここで、ｆm′はひずみなしＳｉの平面内格子定数より大きい百分率で示される緩和され熱力学的に安定したＳｉＧｅ合金層の平面内格子定数であり、ｆmは緩和されていないＳｉＧｅ合金に対応するミスフィットひずみであり、ｘはＳｉ1-xＧｅxという式内の原子比による前記ＳｉＧｅ合金層のＧｅ含有量であり、εresは前記ＳｉＧｅ合金層内の残留ひずみであり、ｂは６０°の転位のバーガース・ベクトル（３．８４Å）であり、νは前記ＳｉＧｅ合金層のポアソン比の値（０．２７５）であり、ｈは前記ＳｉＧｅ合金層厚さであるステップと、
前記選択された平面内格子定数を維持しながら、熱希釈プロセスを使用して前記Ｇｅ含有量を最終選択値に調整するステップと、
を有する方法。
【請求項１７】
（削除）
【請求項１８】
前記熱希釈プロセスが、前記ＳｉＧｅ合金層上にＳｉ含有層を形成するステップと、次にある温度で前記層を加熱して前記ＳｉＧｅ合金層内へのＳｉの拡散を引き起こし、それにより、前記ＳｉＧｅ合金層の前記Ｇｅ含有量を減少させるステップとを有する、請求項１６に記載の方法。
【国際調査報告】
2007516606.tif 000036
2007516606.tif 000037