(57)【要約】  埋め込み酸化膜(120)上に存在するエッチストップ層(130)を有するシリコン・オン・インシュレ―タ(SOI)ウエハの実施例及びその製造方法の実施例が開示されている。エッチストップ層は、シリコン窒化物、窒素ドープされた二酸化シリコン又はシリコン酸窒化物、及びこれらの混合物質を有して良い。他の実施例についても説明及び主張されている。
2008520114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン・オン・インシュレ―タ(SOI)ウエハ内にエッチストップ層を形成する方法であって、前記エッチストップ層が前記SOIウエハの絶縁層上に存在する方法。
【請求項２】
前記エッチストップ層が、シリコン窒化物、窒素ドープされた二酸化シリコン及びシリコン窒酸化物からなる群から選択される材料を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記エッチストップ層が、シリコン窒化物、窒素ドープされた二酸化シリコン及びシリコン窒酸化物からなる群から選択される少なくとも2種類の材料を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
窒素濃度が前記エッチストップ層にわたって変化する、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記エッチストップ層を形成する工程が：
前記SOIウエハに窒素を注入する工程；及び
前記SOIウエハをアニーリングすることで前記エッチストップ層を形成する工程；
を有する、
請求項1に記載の方法。
【請求項６】
前記SOIウエハが多数の接合層を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項７】
前記SOIウエハの前記絶縁層が、酸素注入を有するプロセスによって形成される酸化膜を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項８】
絶縁層及びエッチストップ層を半導体ウエハ内に形成する方法であって、前記エッチストップ層は前記絶縁層と上部半導体層との間に設けられる方法。
【請求項９】
前記半導体ウエハがシリコンを有し、かつ前記絶縁層が二酸化シリコンを有する、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
前記エッチストップ層が、シリコン窒化物、窒素ドープされた二酸化シリコン及びシリコン窒酸化物からなる群から選択される材料を有する、請求項8に記載の方法。
【請求項１１】
前記エッチストップ層が、シリコン窒化物、窒素ドープされた二酸化シリコン及びシリコン窒酸化物からなる群から選択される少なくとも2種類の材料を有する、請求項8に記載の方法。
【請求項１２】
窒素濃度が前記エッチストップ層にわたって変化する、請求項8に記載の方法。
【請求項１３】
前記エッチストップ層を形成する工程が：
前記半導体ウエハに窒素を注入する工程；及び
前記半導体ウエハをアニーリングすることで前記エッチストップ層を形成する工程；
を有する、
請求項8に記載の方法。
【請求項１４】
前記絶縁層を形成する工程が前記半導体ウエハに酸素を注入する工程を有し、かつ
前記半導体ウエハのアニーリング中に前記絶縁層が形成される、
請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
シリコン底部層、該シリコン底部層上に存在する二酸化シリコン層、及び該二酸化シリコン層上に存在するシリコン上部層、を有するウエハへ、窒素を注入する工程；及び
前記ウエハをアニーリングすることで、前記上部シリコン層と前記絶縁層との間に、シリコン窒化物、窒素ドープされた二酸化シリコン及びシリコン窒酸化物からなる群から選択される材料を有する層を形成する工程；
を有する方法。
【請求項１６】
前記層が、シリコン窒化物、窒素ドープされた二酸化シリコン及びシリコン窒酸化物からなる群から選択される少なくとも2種類の材料を有する、請求項15に記載の方法。
【請求項１７】
前記注入された窒素の最大濃度が前記上部シリコン層と前記二酸化シリコン層との間の界面で最大になる、請求項15に記載の方法。
【請求項１８】
前記注入された窒素の最大濃度が前記二酸化シリコン層内で最大になる、請求項15に記載の方法。
【請求項１９】
多数のダイ用の集積回路を前記上部シリコン層内に形成する工程をさらに有する、請求項15に記載の方法。
【請求項２０】
前記二酸化シリコン層と前記上部シリコン層との間に形成される前記層がエッチストップとして機能する、請求項19に記載の方法。
【請求項２１】
シリコンを有するウエハへ酸素を注入する工程；
前記ウエハへ窒素を注入する工程；及び
前記ウエハをアニーリングすることで、前記二酸化シリコン層と上部シリコン層との間に、シリコン窒化物、窒素ドープされた二酸化シリコン及びシリコン窒酸化物からなる群から選択される材料を有する層を形成する工程；
を有する方法。
【請求項２２】
前記層が、シリコン窒化物、窒素ドープされた二酸化シリコン及びシリコン窒酸化物からなる群から選択される少なくとも2種類の材料を有する、請求項21に記載の方法。
【請求項２３】
注入された窒素の最大濃度が、前記上部シリコン層と前記二酸化シリコン層との間の界面が形成される領域で最大になる、請求項21に記載の方法。
【請求項２４】
前記注入された窒素の最大濃度が、前記二酸化シリコン層が形成される領域内で最大になる、請求項21に記載の方法。
【請求項２５】
多数のダイ用の集積回路を前記上部シリコン層内に形成する工程をさらに有する、請求項21に記載の方法。
【請求項２６】
前記二酸化シリコン層と前記上部シリコン層との間に形成される前記層がエッチストップとして機能する、請求項25に記載の方法。
【請求項２７】
半導体材料を有する底部層；
前記底部層上に存在する絶縁材料層；
前記絶縁層上に存在するエッチストップ層；及び
前記エッチストップ層上に存在する前記半導体材料を有する上部層；
を有する半導体ウエハ。
【請求項２８】
前記半導体材料がシリコンを有し、かつ前記絶縁材料が二酸化シリコンを有する、請求項27に記載の方法。
【請求項２９】
前記エッチストップ層が、シリコン窒化物、窒素ドープされた二酸化シリコン及びシリコン窒酸化物からなる群から選択される材料を有する、請求項27に記載の方法。
【請求項３０】
前記エッチストップ層が、シリコン窒化物、窒素ドープされた二酸化シリコン及びシリコン窒酸化物からなる群から選択される少なくとも2種類の材料を有する、請求項27に記載の方法。
【請求項３１】
底部シリコン層；
前記底部シリコン層上に存在する二酸化シリコン層；
前記二酸化シリコン層上に設けられたシリコン上部層；及び
前記二酸化シリコン層と前記シリコン上部層との間に設けられる、シリコン窒化物、窒素ドープされた二酸化シリコン及びシリコン窒酸化物からなる群から選択される材料を有する層；
を有するウエハ。
【請求項３２】
前記二酸化シリコン層と前記シリコン上部層との間に設けられる前記層が、シリコン窒化物、窒素ドープされた二酸化シリコン及びシリコン窒酸化物からなる群から選択される少なくとも2種類の材料を有する、請求項31に記載の方法。
【請求項３３】
前記二酸化シリコン層と前記上部シリコン層との間に設けられる前記層がエッチストップとして機能する、請求項31に記載の方法。
【請求項３４】
シリコンを有する底部層、
前記底部シリコン層上に存在する二酸化シリコンを有する絶縁層、
前記二酸化シリコン層上に設けられたシリコン上部層、
前記絶縁層上に存在する、シリコン窒化物、窒素ドープされた二酸化シリコン及びシリコン窒酸化物からなる群から選択される材料を有するエッチストップ層、及び
前記エッチストップ層上に存在するシリコンを有する上部層、
を有するダイ；及び
前記上部層内に形成される少なくとも1つの回路素子；
を有する素子。
【請求項３５】
前記エッチストップ層が、シリコン窒化物、窒素ドープされた二酸化シリコン及びシリコン窒酸化物からなる群から選択される材料を有する、請求項34に記載の素子。
【請求項３６】
前記少なくとも1つの回路素子がトランジスタを有する、請求項34に記載の素子。
【請求項３７】
前記少なくとも1つの回路素子が処理システムの一部を有する、請求項34に記載の素子。
【請求項３８】
シリコンを有する底部層、
前記底部シリコン層上に存在する二酸化シリコンを有する絶縁層、
前記二酸化シリコン層上に設けられたシリコン上部層、
前記絶縁層上に存在する、シリコン窒化物、窒素ドープされた二酸化シリコン及びシリコン窒酸化物からなる群から選択される材料を有するエッチストップ層、及び
前記エッチストップ層上に存在するシリコンを有する上部層、
を有する処理装置；及び
処理装置と結合するメモリ装置；
を有するシステム。
【請求項３９】
前記エッチストップ層が、シリコン窒化物、窒素ドープされた二酸化シリコン及びシリコン窒酸化物からなる群から選択される材料を有する、請求項38に記載のシステム。
【請求項４０】
前記処理装置と結合するネットワークインターフェースをさらに有する、請求項38に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に、集積回路素子の製造に関し、より詳細には埋め込み酸化膜上に存在するエッチストップ層を有するシリコン・オン・インシュレ―タ(SOI)ウエハの製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン・オン・インシュレ―タ(SOI)ウエハは、シリコンの底部層、該底部層上に存在する二酸化シリコンを有する絶縁層、及び前記二酸化シリコン層上に存在する上部シリコン層を有して良い。二酸化シリコンの絶縁層はよく、“埋め込み酸化”膜と呼ばれる。トランジスタ及び他の回路素子の集合体を有する集積回路は上部シリコン層中に作製されて良い。SOIウエハは、たとえば高速動作を供し、かつ低消費電力を示す大規模集積回路(ICs)を製造する能力を供する。
【０００３】
SOIウエハを作製する方法は、ウエハ接合及び注入酸素による切断(SIMOX)を有する。ウエハ接合によってSOIウエハを作製するため、二酸化シリコン層が第1シリコンウエハの表面上に形成され、続いて第2シリコンウエハがこの表面（たとえば上に酸化膜が形成された表面）に接合される。薄くすることのできる第2ウエハは、埋め込み酸化膜上に存在する上部シリコン層を形成する。SIMOXによってSOIウエハを作製するため、酸素イオンがシリコンウエハに注入され、かつそのウエハはアニーリングされることで、そのシリコンウエハ内に二酸化シリコンの埋め込み層を形成する。SIMOXプロセスの例は、非特許文献1で見つけることができる。
【非特許文献１】マツムラ他、MICROELECTRONIC ENGINEERING誌、第66巻、pp.400-414、2003年
【非特許文献２】ミーキソン(Meekison)他、JOURNAL OF APPLIED PHYSICS、第69巻、pp.3503-3511、1991年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
SOIウエハの問題の1つは、埋め込み酸化膜によって供されるエッチング耐性が弱い恐れのあることである（たとえば分離溝の形成中）。シリコン窒化物は、場合によっては二酸化シリコンよりも良好なエッチング耐性を供すると考えられるので、二酸化シリコンよりもむしろ、シリコン窒化物をSOIウエハ中の絶縁層として用いられることが提案されてきた。シリコン窒化物膜を有するSOIウエハの作製方法の例は、非特許文献2で説明されている。しかしシリコン窒化物は、二酸化シリコンと比較して弱い絶縁体である。シリコン窒化物のバンドギャップは、二酸化シリコンのバンドギャップの約40%であるので、シリコン窒化物によって供される絶縁は、二酸化シリコンによって供される絶縁よりもはるかに弱い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
絶縁層上に存在するエッチストップ層を有するシリコン・オン・インシュレ―タ(SOI)ウエハの製造方法に係る実施例が開示される。また絶縁層上に存在するエッチストップ層を有するSOIウエハの実施例についても開示される。ここで絶縁層は二酸化シリコン(SiO2)を有して良い。一の実施例では、エッチストップ層はシリコン窒化物(Si3N4)を有する。別な実施例では、エッチストップ層は窒素ドープされた二酸化シリコンを有する。別な実施例では、エッチストップ層はシリコン窒酸化物(Si(X)O(Y)N(Z))を有する。さらに別な実施例では、エッチストップ層は、シリコン窒化物、窒素ドープされた二酸化シリコン及びシリコン窒酸化物のうちの2種類以上を混合した材料を有する。別な実施例では、窒素濃度はエッチストップ層の厚さにわたって（そしておそらく、SOIウエハの他の層内部で）変化する。開示されたSOIウエハは、酸化物絶縁層の絶縁特性及びエッチストップ層のエッチストップ能力の両方を供することができる。
【０００６】
絶縁層上に存在するエッチストップ層を有するSOIウエハ100が図1A及び図1Bに図示されている。これらの図を参照すると、SOIウエハ100は、半導体材料からなる底部層110、前記底部層110上に存在する絶縁材料膜120、前記絶縁材料膜120上に存在するエッチストップ層130及び前記エッチストップ層130上に存在する半導体材料からなる上部層140を有する。一の実施例では、（底部層110及び上部層140を構成する）半導体材料はシリコンを有し、かつ絶縁層120は二酸化シリコン (SiO2)を有する。一の実施例では、エッチストップ層130はシリコン窒化物(Si3N4)を有する。しかしエッチストップ層130は明確な化学量論的組成を有するシリコン窒化物を有することはできず、他の実施例では、窒素濃度はエッチストップ層の厚さにわたって変化する（そして窒素濃度はまたSOIウエハ100の他の層内部で変化しても良い）。よって、たとえば別な実施例では、エッチストップ層は窒素ドープされた二酸化シリコンを有し、また別な実施例では、エッチストップ層はシリコン窒酸化物(Si(X)O(Y)N(Z))を有する。さらに別な実施例では、エッチストップ層は、シリコン窒化物、窒素ドープされた二酸化シリコン及びシリコン窒酸化物のうちの2種類以上を混合した材料を有する。
【０００７】
一の実施例では、絶縁層120は約300-2500Åの厚さを有し、エッチストップ層130は約3-200Åの厚さを有し、かつ上部層140は約30-2000Åの厚さを有する。一の実施例では、SOIウエハ100の全体としての厚さは、300mmのウエハでは約775μmである。別な実施例では、エッチストップ層130は、絶縁層120の実質的全領域（つまりかなりの部分）を覆い、他の実施例では、上部半導体層140は、エッチストップ層130の実質的全領域（つまりかなりの部分）を覆う。
【０００８】
一の実施例では、底部半導体層110、絶縁層120、エッチストップ層130及び上部半導体層140は、上述の材料以外の材料を有する。たとえば別な実施例では、エッチストップ層は、窒素以外の物質のドーピングすなわち注入によって形成されて良い。よって、開示された実施例は、窒素を有するエッチストップ層に限定されず、さらには、他のエッチストップ材料も開示された実施例の範囲内であることに留意すべきである。さらには、開示されたエッチストップ材料は、エッチストップ層の機能に加え（又はそれに代わって）他の機能を実行して良いことにも留意すべきである。たとえば、埋め込み酸化膜上に存在する開示された窒素含有層はまた拡散バリヤ（たとえば上部半導体層140のドーピングを促進するドーパント拡散バリヤとして）として機能しても良い。
【０００９】
図1Aに図示されているように、別な実施例では、多数のダイ102用の集積回路がSOIウエハ100上に形成されて良い。各ダイ102の集積回路は、上部半導体層140内に形成されて良い。前記上部半導体層140の下に存在する層130は、この回路を作製する間、エッチストップ層として（たとえば分離溝などを形成する間のエッチストップとして）機能して良い。たとえ簡略化のために図示されていなくても、多数のメタライゼーション層（各メタライゼーション層はその隣接層と誘電層によって分離されている。）がウエハ100上に形成されることで、各ダイ102の相互接続構造が作製されて良い。最終的には、各ダイ102は、ウエハ100から1つずつ切り離され、かつある方法でパッケージングされることで、次のレベルのアセンブリ（たとえば回路基板、コンピュータシステム、ワイヤレス通信装置など）への集積が行われる。
【００１０】
開示された実施例は、SOIウエハの埋め込み酸化膜（又は他の絶縁層）の上を覆うエッチストップ層を形成する様々な方法を含む。SOIウエハ内にエッチストップ層を形成する方法200に係る一実施例が図2に図示されている。図2に図示された方法200の実施例はさらに、図3Aから図3C、及び図4の概略図でも図示されているので、明細書中で言及がある際には該当する図を参照のこと。
【００１１】
図3Aを参照すると、SOIウエハ300の実施例が図示されている。このウエハ300は、シリコンからなる底部層310、前記底部層310上に存在する二酸化シリコン層320、及びシリコンからなる上部層340を有する。図3AのSOIウエハ300は、たとえばウエハ接合又はSIMOXのような適切なプロセスによって形成されて良い。
【００１２】
図2のブロック210に記載されているように、窒素がSOIウエハに注入される。これは図3Bに図示されている。窒素は図3AのSOIウエハ300の領域390に注入される。領域390は窒素の注入を狙うことが可能な領域の典型例を表しているのであって、実際には、窒素はウエハ300の別な部分に注入されても良いことに留意すべきである。たとえば以降で説明するように、窒素濃度は、上部シリコン層340の表面付近で小さく、そこからウエハ底部へ向かって進むと、その途中で最大濃度となるように変化して良く、そこからウエハをさらに深く進むと、窒素濃度は再度小さくなるように変化して良い。たとえば、上部シリコン層340と二酸化シリコン層320との間の界面で最大濃度をとって良いし、又は二酸化シリコン層320内部のある場所で最大窒素濃度をとっても良い。
【００１３】
窒素は、適切な条件下で適切な注入装置を用いることによって注入可能である。一の実施例では、窒素注入は、窒素濃度を増大させる一方で上部シリコン層340の起こりうる損傷を減少させるように、昇温させた状態で行われる。たとえば一の実施例に従うと、窒素注入は、最大450℃の範囲で実行される。
【００１４】
注入された窒素は、以降で説明するようにエッチストップ層を形成するのに利用される。複数の実施例に従うと、このエッチストップ層は、シリコン窒化物、窒素ドープの二酸化シリコン又はシリコン窒酸化物（又はこれらの材料を混合させた材料）を有して良い。このエッチストップ層の特性に影響を与えうる2つの因子は、最大窒素濃度、及び、最大窒素照射量を受け入れる対象である領域又は深さを含む。これについてはさらに図4で図示されている。図4はウエハ深さに対する最大窒素濃度の変化を図示している。一の実施例に従うと、最大濃度の窒素が、埋め込み酸化膜と上部シリコン層との間の界面で注入される。これについては曲線490aで示されている。曲線490aは、埋め込み酸化膜420と上部シリコン層440との間で最大窒素濃度を有する。別な実施例では、最大窒素濃度は、埋め込み酸化膜内部に注入される。これについては曲線490bによって示される。曲線490bは、二酸化シリコン層420内部のある位置で最大窒素濃度を有する。一の実施例では、最大窒素濃度は、最大1020原子/cm3の範囲内であって良い。
【００１５】
埋め込み酸化膜と上部シリコン層との間の界面で最大窒素濃度となるように狙うことで、埋め込み酸化膜上のシリコン窒化物の厚さを最大にすることができる。その一方で、埋め込み酸化膜内部のある領域で最大窒素濃度となるように狙うことで、上部シリコン層中での窒素濃度を減少させることができる。最大窒素濃度及び最大濃度を受け入れる対象である領域は、SOIウエハの所望特性の関数である。これらの変数、及び注入条件のような他の変数は、ケースバイケースの考え方に基づいて適切に調整されて良い。図4では、深さの関数として窒素濃度を表す曲線490a及び曲線490bは、図示及び理解の容易にするために理想化されていることに留意すべきである。たとえば曲線490a及び曲線490bは、全般的に滑らかでかつ連続的なものとして図示されているが、実際には材料層間の境界では窒素濃度は不連続となっているものと思われる。
【００１６】
続いて図2のブロック220を参照すると、アニーリング処理が実行されることで、エッチストップ層が形成される。これについては図3Cに図示されている。エッチストップ層330はSOIウエハ300内で形成され、このエッチストップ層は埋め込み酸化膜320上でかつ上部シリコン層340の下に設けられる。一の実施例に従うと、アニーリング中に昇温することで、シリコン窒化物の凝集体が形成され始め、これらの凝集体は周辺のシリコンから窒素を集める。よって加熱を続けることで、窒素の拡散及び/又は最分布が生じ、シリコン窒化物層は、上部シリコン層340と埋め込み酸化膜320との間の界面で形成可能となる。
【００１７】
しかし先述したように、エッチストップ層は明確な化学量論的組成を有するシリコン窒化物層を有することができず、かつシリコン窒化物凝集体は形成できない。さらに他の実施例では、形成されたエッチストップ層の窒素濃度は、上部シリコン層と埋め込み酸化膜との界面にわたって連続的に変化して良い。たとえばエッチストップ層での最大窒素濃度は、上部シリコン層と埋め込み酸化膜との間の界面領域で生じて良い。窒素濃度は埋め込み酸化膜へ向かうにしたがって減衰する（同様に、上部シリコン層へ向かうに従っても減衰する）。従って、一の実施例では、エッチストップ層330は窒素ドープされた二酸化シリコンを有して良く、他の実施例では、エッチストップ層330はシリコン窒酸化物を有して良い。別な実施例では、エッチストップ層330は、シリコン窒化物、窒素ドープされた二酸化シリコン及びシリコン窒酸化物のうちの2種類以上を混合した材料を有して良い。
【００１８】
（注入された窒素から）エッチストップ層を形成するためのアニーリングは、シリコン窒化物、窒素ドープの二酸化シリコン又はシリコン窒酸化物（又はこれらの材料を混合させた材料）の形成を可能にする適切な条件下で実行されて良い。一の実施例では、アニーリングは約1200℃で2時間行われる。別な実施例に従うと、SOIウエハは、プロセスチャンバ内に設けられる。そのプロセスチャンバ内では、窒素の導入が可能であり、窒素を流した状態でアニーリングが実行される。
【実施例１】
【００１９】
エッチストップ層を有するSOIウエハの作製方法500に係る別な実施例が図５に図示されている。図5に図示された方法500の実施例はさらに、図6Aから図6D、及び図7の概略図でも図示されているので、明細書中で言及がある際には該当する図を参照のこと。
【００２０】
最初に図6Aを参照すると、ウエハ600の実施例が図示されている。一の実施例では、ウエハ600は、シリコンからなる基板605を有する。
【００２１】
図5のブロック510に記載されているように、酸素がシリコンウエハに注入される。これについては図6Bに図示されている。酸素は図6Aのウエハ600の領域680に注入される。注入された酸素は埋め込み酸化膜を形成するのに利用される。領域680は酸素の注入を狙うことが可能な領域の典型例を表しているのであって、実際には、酸素はウエハ600の別な部分に注入されても良いことに留意すべきである。例を示すと、酸素濃度は、ウエハ600の上側表面付近で小さく、そこからウエハ底部へ向かって進むと、その途中で最大濃度となるように変化して良く、そこからウエハをさらに深く進むと、酸素濃度は再度小さくなるように変化して良い。
【００２２】
酸素は、適切な条件下で適切な注入装置を用いることによって注入可能である。一の実施例に従うと、酸素は、窒素濃度を増大させる一方で上部シリコン層340の起こりうる損傷を減少させるように、昇温させた状態で注入される。例を示すと、一の実施例では、酸素注入は最大450℃の範囲で実行される。酸素濃度は埋め込み酸化膜が形成されるウエハの領域又は深さで最大となるように狙う。これについては図7で図示されている。図7はウエハ深さに対する最大酸素濃度の変化を図示している（窒素濃度についても図示されており、これについては後述する）。曲線780（破線）は酸素濃度を表し、埋め込み酸化膜が形成されるウエハの領域内で最大酸素濃度となることを示している（工程720参照）。一の実施例では、最大酸素濃度は、最大1022原子/cm3の範囲内であって良い。
【００２３】
図5のブロック520を参照すると、窒素がウエハに注入される。これについては図6Cに図示されている。窒素はシリコンウエハ600の領域690に注入される。領域690は窒素の注入を狙うことが可能な領域の典型例を表しているのであって、実際には、窒素はウエハ600の別な部分に注入されても良いことに留意すべきである。たとえば以降で説明するように、窒素濃度は、上部シリコン層340の表面付近で小さく、そこからウエハ底部へ向かって進むと、その途中で最大濃度となるように変化して良く、そこからウエハをさらに深く進むと、窒素濃度は再度小さくなるように変化して良い。たとえば、上部シリコン層と埋め込み酸化膜との間の界面で最大濃度をとって良いし、又は埋め込み酸化膜となる領域内部のある場所で最大窒素濃度をとっても良い。
【００２４】
前述同様に、窒素は、適切な条件下で適切な注入装置を用いることによって注入可能である。一の実施例では、窒素注入は、窒素濃度を増大させる一方でウエハ600に起こりうる損傷を減少させるように、昇温させた状態で行われる。たとえば一の実施例に従うと、窒素注入は、最大450℃の範囲で実行される。
【００２５】
注入された窒素は、埋め込み酸化膜（これは注入酸素から形成される）を覆うエッチストップ層を形成するのに利用される。複数の実施例では、このエッチストップ層は、シリコン窒化物、窒素ドープの二酸化シリコン又はシリコン窒酸化物（又はこれらの材料を混合させた材料）を有して良い。上述のように、このエッチストップ層の特性に影響を与えうる2つの因子は、最大窒素濃度、及び、最大窒素照射量を受け入れる対象である領域又は深さを含む。これについてはさらに図7で図示されている。図7はウエハ深さに対する最大窒素濃度（及び最大酸素濃度）の変化を図示している。一の実施例に従うと、最大濃度の窒素が、埋め込み酸化膜と上部シリコン層との間の界面となる領域で注入される。これについては曲線790aで示されている。曲線790aは、二酸化シリコン層720と上部シリコン層740との間の界面となる面で最大窒素濃度を有する。別な実施例では、最大窒素濃度は、埋め込み酸化膜内部に注入される。これについては曲線790bによって示される。曲線790bは、埋め込み酸化膜720となる領域内部のある位置で最大窒素濃度を有する。一の実施例では、最大窒素濃度は、最大1020原子/cm3の範囲内であって良い。
【００２６】
埋め込み酸化膜と上部シリコン層との間の界面で最大窒素濃度となるように狙うことで、埋め込み酸化膜上のシリコン窒化物の厚さを最大にすることができる。その一方で、埋め込み酸化膜内部のある領域で最大窒素濃度となるように狙うことで、上部シリコン層中での窒素濃度を減少させることができる。上述したように、最大窒素濃度（及び最大酸素濃度）及び最大濃度を受け入れる対象である領域は、SOIウエハの所望特性の関数である。これらの変数、及び注入条件のような他の変数は、ケースバイケースの考え方に基づいて適切に調整されて良い。
【００２７】
図7では、深さの関数として窒素濃度を表す曲線790a及び曲線790bは、図示及び理解の容易にするために理想化されていることに留意すべきである（酸素濃度を表す曲線780についても同様である。）。たとえば曲線790a及び曲線790bは、全般的に滑らかでかつ連続的なものとして図示されているが、実際には材料層間の境界では窒素濃度は不連続となっているものと思われる。
【００２８】
図5のブロック530に記載されているように、アニーリング処理が実行されることで、エッチストップ層のみならず二酸化シリコン層が形成される。これについては図6Dに図示されている。二酸化シリコン層620及びエッチストップ層630が形成されることで、SOIウエハ600が形成される。二酸化シリコン層620酸素注入を狙っているシリコンウエハの領域内に形成される。エッチストップ層630は、二酸化シリコン層620と上部シリコン層640との間の界面領域内に形成される。よってエッチストップ層は、埋め込み酸化膜620上でかつ上部シリコン層640の下に設けられる。一の実施例に従うと、アニーリング中に昇温することで、シリコン窒化物の凝集体が形成され始め、これらの凝集体は周辺のシリコンから窒素を集める。よって加熱を続けることで、窒素の拡散及び/又は最分布が生じ、シリコン窒化物層は、上部シリコン層640と、形成される埋め込み酸化膜620との間の界面で形成可能となる。同様の機構によって二酸化シリコン層が形成されて良い。
【００２９】
しかし先述したように、エッチストップ層は明確な化学量論的組成を有するシリコン窒化物層を有することができず、かつシリコン窒化物凝集体は形成できない。さらに他の実施例では、形成されたエッチストップ層の窒素濃度は、上部シリコン層と、形成される埋め込み酸化膜との界面にわたって連続的に変化して良い。たとえばエッチストップ層での最大窒素濃度は、上部シリコン層と埋め込み酸化膜との間の界面領域で生じて良い。窒素濃度は埋め込み酸化膜へ向かうにしたがって減衰する（同様に、上部シリコン層へ向かうに従っても減衰する）。従って、一の実施例では、エッチストップ層630は窒素ドープされた二酸化シリコンを有して良く、別な実施例では、エッチストップ層はシリコン窒酸化物を有して良い。別な実施例では、エッチストップ層は、シリコン窒化物、窒素ドープされた二酸化シリコン及びシリコン窒酸化物のうちの2種類以上を混合した材料を有して良い。
【００３０】
（注入された酸素から）エッチストップ層を形成するためのアニーリングは、二酸化シリコン及びシリコン窒化物、窒素ドープの二酸化シリコン又はシリコン窒酸化物（又はこれらの材料を混合させた材料）の形成を可能にする適切な条件下で実行されて良い。一の実施例では、アニーリングは約1350℃で5〜12時間行われる。別な実施例に従うと、SOIウエハは、プロセスチャンバ内に設けられる。そのプロセスチャンバ内では、酸素の導入が可能であり、酸素を流した状態でアニーリングが実行される。
【実施例２】
【００３１】
図8を参照すると、コンピュータシステム800の実施例が図示されている。コンピュータシステム800は、様々な部品と結合するバス805を有する。バス805は、システム800の部品を相互接続する1つ以上のバスの一群を表している。そのようなバスの一群とはたとえば、システムバス、周辺機器インターフェース(PCI)バス、スモール・コンピュータ・システム・インターフェース(SCSI)バスなどである。理解しやすいように、これらのバスを単一のバス805で表している。システム800は単一バスに限定されないことに留意すべきである。コンピュータシステム800が、如何なる適切なアーキテクチャを有して良く、かつ如何なる数のバス及びその組み合わせを有しても良いことは、当業者にとっては明らかである。
【００３２】
（複数の）処理装置810がバス805と結合している。処理装置810は、如何なる適切な装置又はシステムを有して良い。そのような装置又はシステムには、マイクロプロセッサ、ネットワークプロセッサ、特定用途向け集積回路(ASIC)又はフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)又は同様の装置が含まれる。たとえ図8が単一の処理装置810を図示しても、コンピュータシステム800は2つ以上の処理装置を有して良いことに留意すべきである。
【００３３】
コンピュータシステム800は、バス805と結合するシステムメモリ820をも有する。システムメモリ820はたとえば、如何なる種類のメモリをいくつ有しても良い。そのようなメモリには、スタティック・ランダム・アクセス・メモリ(SRAM)、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ(DRAM)、シンクロナスDRAM(SDRAM)又はダブルデータレートDRAM(DDRDRAM)が含まれる。コンピュータシステム800の動作中、オペレーティングシステム及び他のアプリケーションがシステムメモリ820内に常駐して良い。
【００３４】
コンピュータシステム800は、バス805と結合するリード・オンリー・メモリ(ROM)830をさらに有して良い。動作中、ROM830は、処理装置810用の一時的命令及び変数を記憶して良い。システム800はまた、バス805と結合する（複数の）記憶装置840をも有して良い。記憶装置840は、たとえばハードディスクドライブのような、如何なる適切な不揮発性メモリを有しても良い。オペレーティングシステム及び他のプログラムが、記憶装置840内に記憶されて良い。さらに、リムーバブル記憶媒体（たとえばフロッピー（登録商標）ディスクドライブ又はCD  ROMドライブ）にアクセスする装置850がバス805と結合して良い。
【００３５】
コンピュータシステム800はまた、バス805と結合する1つ以上のI/O（入力/出力）装置をも有して良い。一般的な入力装置は、キーボード、マウスのような位置決め装置、及び他のデータ入力装置を有する。その一方で一般的な出力装置は、ビデオディスプレイ及びオーディオ出力装置を有する。しかしこれらが、コンピュータシステム800との結合が可能な型のI/O装置のほんの数例に過ぎないことは明らかである。
【００３６】
コンピュータシステム800は、バス805と結合するネットワークインターフェース870をさらに有して良い。ネットワークインターフェース870は、如何なる適切なハードウエア、ソフトウエア、又はシステム800とネットワーク（たとえばネットワークインターフェースカード）とを結合させることのできるハードウエアとソフトウエアとの組み合わせを有する。ネットワークインターフェース870は、適切なプロトコルを介した情報交換を支持する、適切な媒体にわたる（複数の）ネットワークでの接続を確立して良い。そのような接続とはたとえば、ワイヤレス、銅線、光ファイバ又はこれらの組み合わせである。適切なプロトコルとはたとえば、TCP/IP（トランスミッションコントロールプロトコル/インターネットプロトコル）、HTTP（ハイパーテキストトランスミッションプロトコル）及び他のプロトコルである。
【００３７】
図8に図示されているコンピュータシステム800は、本発明のシステムの典型的実施例を表すものであり、このシステムは、理解しやすくするために省略された他の追加部品を有しても良いことに留意すべきである。例として、システム800は、DMA（ダイレクトメモリアクセス）コントローラ、処理装置810に係るチップセット、追加メモリ（たとえばキャッシュメモリ）、及び追加の信号ライン及びバスを有して良い。またコンピュータシステム800は、図8に図示されている部品をすべて有していなくてよいことにも留意すべきである。
【００３８】
一の実施例では、コンピュータシステム800は上述のように、たとえばシリコン窒化物層のようなエッチストップ層を有するSOIウエハ上に形成された集積回路ダイを有する部品を有する。たとえばシステム800の処理装置810は、そのような集積回路ダイを有して良い。しかしシステム800の他の部品（たとえばネットワークインターフェース870など）が、シリコン窒化物層（又は他の材料からなる）のエッチストップ層を有するSOIウエハ上に形成された集積回路ダイを有する素子を有して良いことに留意すべきである。
【００３９】
上述の、「発明を実施するための最良の形態」及び複数の実施例での説明及び添付の図は単なる例示であって、本発明を限定するものではない。基本的には、開示された実施例を明確かつ完全に理解するために上述の説明は供されたのであって、上述の説明から不要な限定はされないと介するべきである。開示された実施例に係る数値の追加、削除、及び修正、並びに代替となる構成が、開示された実施例の思想及び添付請求項の範囲内で可能であることは当業者にとって明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１Ａ】埋め込み酸化膜上に存在するエッチストップ層を有するSOIウエハの一実施例の上面図である。
【図１Ｂ】図1Aの線B-Bに沿って図1AのSOIウエハの断面図である。
【図２】SOIウエハ中にエッチストップ層を形成する方法の実施例を図示するブロックズである。
【図３】A-Cは、図2で示された方法の実施例を図示する概略図である。
【図４】図2で図示された方法に係る様々な実施例についての、窒素濃度とウエハ深さとの関係を示す概略図である。
【図５】埋め込み酸化膜上に存在するエッチストップ層を有するSOIウエハを作製する方法の実施例を図示するブロック図である。
【図６】A-Dは、図5で示された方法の実施例を図示する概略図である。
【図７】図5で図示された方法に係る様々な実施例についての、窒素濃度とウエハ深さとの関係を示す概略図である。
【図８】コンピュータシステムの実施例を図示する概略図である。このコンピュータシステムは、開示された実施例に従って形成される半導体ダイを有して良い。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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