(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体オン・インシュレータ基板を製造する方法であって、
ベース半導体基板と、前記ベース半導体基板の上に配置された埋込み誘電体層と、前記埋込み誘電体層の上に配置された表面半導体層とを含む半導体オン・インシュレータ基板の前記表面半導体層の上に、互いに離隔されたマスクを形成するステップと、
前記マスクにより覆われている前記表面半導体層の第１部分を残し、前記マスクにより覆われていない前記表面半導体層の第２部分を除去して前記埋込み誘電体層の一部分を露出するステップと、
前記露出された前記埋込み誘電体層の一部分の下側の前記ベース半導体基板内のうち、前記埋込み誘電体層と前記ベース半導体基板との界面の下方の位置に、高次無線周波数高調波抑制ドーパントのイオンを注入することにより、前記下方の位置に前記埋込み誘電体層とは異なる材料の高次無線周波数高調波抑制領域を形成するステップと、
前記露出された前記埋込み誘電体層の一部分の上に、前記表面半導体層の前記第１部分に隣接する分離領域を形成するステップと、
前記表面半導体層の前記第１部分に無線周波数デバイスを形成するステップとを上記記載の順序で行う、前記方法。
【請求項２】
前記ベース半導体基板は、シリコン半導体材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記高次無線周波数高調波抑制領域を形成するステップは、前記埋込み誘電体層と前記ベース半導体基板との界面の下方に２０００ナノメートルまでの距離をおいて前記ベース半導体基板内に前記高次無線周波数高調波抑制領域を形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記高次無線周波数高調波抑制ドーパントは、ヘリウム・ドーパント、炭素ドーパント、窒素ドーパント、ネオン・ドーパント、アルゴン・ドーパント、クリプトン・ドーパント及びキセノン・ドーパントからなる群から選択される少なくとも１つのドーパントである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記高次無線周波数高調波抑制領域のドーパントの濃度は、１立方センチメートル当たり１×１０１７原子から１×１０２１原子までである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記高次無線周波数高調波抑制ドーパントを１平方センチメートル当たり５．０×１０１２から５．０×１０１５までのドーズ量で、そして３０ｋｅＶから１２００ｋｅＶのエネルギーで注入する、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、半導体オン・インシュレータ基板、及び半導体オン・インシュレータ基板内及びその上の半導体構造体に関する。より具体的には、本発明は、半導体オン・インシュレータ基板内及びその上に半導体構造体を含む無線周波数回路内の高次無線周波数高調波（multiple order radio frequency harmonic）の抑制に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体構造体は、これらに限定されるものではないが、抵抗器、トランジスタ、ダイオード及びキャパシタのような半導体デバイスが内部及び上に形成された半導体基板を含む。半導体デバイスは、誘電体層によって分離されるパターン形成された導体層を用いて接続及び相互接続される。
【０００３】
半導体構造体の製造の際に用いられる半導体基板との関連において、半導体オン・インシュレータ基板の使用は、バルク半導体基板の使用と比較すると、最近になって発展したものである。半導体オン・インシュレータ基板は、ベース半導体基板と、ベース半導体基板の上に配置された埋込み誘電体層と、埋込み誘電体層の上にさらに配置された表面半導体層とを含む。従って、半導体オン・インシュレータ基板内のベース半導体基板及び表面半導体層が単結晶配向を有する単一の半導体材料を含む状況の下では、バルク半導体基板の厚さの範囲内の埋込み誘電体層を組み込むことにより、特定の状況の下で、半導体オン・インシュレータ基板を製造することができる。
【０００４】
半導体構造体の製造において、半導体オン・インシュレータ基板は多くの使用法を見出すが、最近になって、無線周波数用途の範囲内で用いられる相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）構造体の製造のために、半導体オン・インシュレータ基板が提案された。埋込み誘電体層の存在が半導体オン・インシュレータ基板内の表面半導体層とベース半導体基板との間の容量結合を低減させる限り、このような無線周波数用途において、半導体オン・インシュレータ基板は望ましいものである。
【０００５】
無線周波数集積回路用途において望ましい性能特性は、これらに限定されるものではないが、第二次高調波（すなわち、２ｆｏ）又は第三次高調波（すなわち、３ｆｏ）といった、一次の送信無線周波数電力周波数（すなわち、１ｆｏ）に対する高次の無線周波数高調波が、著しく抑制されることである（すなわち、少なくとも３０乃至４０デシベル（ｄＢ）抑制される）。残念なことに、現在の半導体オン・インシュレータ基板の構成は、一般的には、前述の望ましい高次無線周波数高調波抑制特性を実現するものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、抑制された高次無線周波数高調波を有する無線周波数デバイス及び無線周波数回路の製造を可能にする、半導体オン・インシュレータ基板及び関連した半導体構造体、並びに、半導体オン・インシュレータ基板及び関連した半導体構造体を製造する方法が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、抑制された高次無線周波数高調波を有する半導体構造体を提供するために用いることができる半導体オン・インシュレータ基板、及び、抑制された高次無線周波数高調波を有する半導体構造体を提供するために用いることができる半導体オン・インシュレータ基板を製造する方法を提供する。半導体オン・インシュレータ基板を製造する方法は、半導体オン・インシュレータ基板内のベース半導体基板と埋込み誘電体層との界面の下の位置において、ベース半導体基板内に高次無線周波数高調波抑制領域を形成することによって（すなわち、典型的には、イオン注入によって）、抑制された高次無線周波数高調波を有する半導体オン・インシュレータ基板を提供する。このような高次無線周波数高調波抑制領域は、半導体オン・インシュレータ基板内の複数の表面半導体層アイランドを分離する複数の分離領域の下の位置における、ベース半導体基板内の連続的な平坦な領域として、又は代替的に、ベース半導体基板内の不連続の平坦な領域として製造することができる。
【０００８】
本発明による特定の半導体オン・インシュレータ基板は、ベース半導体基板を含む。特定の半導体オン・インシュレータ基板はまた、ベース半導体基板の上に配置された埋込み誘電体層も含む。特定の半導体オン・インシュレータ基板はまた、埋込み誘電体層の上に配置された表面半導体層も含む。ベース半導体基板は、埋込み誘電体層とは異なる組成を有する少なくとも１つの高次無線周波数高調波抑制領域を含む。
【０００９】
本発明による半導体オン・インシュレータ基板を製造する特定の方法は、（１）ベース半導体基板と、（２）ベース半導体基板の上に形成された埋込み誘電体層と、（３）埋込み誘電体層上に形成された表面半導体層とを含む半導体オン・インシュレータ基板のベース半導体基板内に、高次無線周波数高調波抑制領域を形成することを含む。高次無線周波数高調波抑制領域は、埋込み誘電体層とは異なる組成を有する。
【００１０】
本発明の目的、特徴及び利点は、以下に述べられる「発明を実施するための形態」との関連において理解される。「発明を実施するための形態」は、本開示の重要な部分を成す添付図面との関連において理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の特定の実施形態による、無線周波数相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体を製造するために示す一連の概略断面図の内の、漸進的な半導体オン・インシュレータ基板を製造する処理ステップの結果を示す。
【図２】本発明の特定の実施形態による、無線周波数相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体を製造するために示す一連の概略断面図の内の、高次無線周波数高調波抑制領域を形成する処理ステップの結果を示す。
【図３】本発明の特定の実施形態による、無線周波数相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体を製造するために示す一連の概略断面図の内の、分離領域を形成する処理ステップの結果を示す。
【図４】本発明の特定の実施形態による、無線周波数相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体を製造するために示す一連の概略断面図の内の、電界効果デバイスを製造する処理ステップの結果を示す。
【図５】本発明の別の特定の実施形態による、無線周波数相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体を製造するために示す一連の概略断面図の内の、漸進的な半導体オン・インシュレータ基板を製造する処理ステップの結果を示す。
【図６】本発明の別の特定の実施形態による、無線周波数相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体を製造するために示す一連の概略断面図の内の、高次無線周波数高調波抑制領域を形成する処理ステップの結果を示す。
【図７】本発明の別の特定の実施形態による、無線周波数相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体を製造するために示す一連の概略断面図の内の、分離領域を形成する処理ステップの結果を示す。
【図８】本発明の別の特定の実施形態による、無線周波数の相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体を製造するために示す一連の概略断面図の内の、電界効果デバイスを製造する処理ステップの結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
高次無線周波数高調波抑制が強化された半導体構造体内で用いることのできる半導体オン・インシュレータ基板、及び、高次無線周波数高調波抑制が強化された半導体構造体内で用いることができる半導体オン・インシュレータ基板を製造する方法を含む本発明が、以下に述べる説明との関連で理解される。以下に述べる説明は、上述の図面との関連で理解される。図面は、例示を目的としたものであるので、必ずしも一定の縮尺では描かれていない。
【００１３】
図１乃至図４は、本発明の特定の実施形態による、半導体オン・インシュレータ基板、及び抑制された高次無線周波数高調波を有する相補型金属酸化膜半導体構造体を製造する際の漸進的な処理ステップの結果を示す一連の概略断面図を示す。本発明のこの特定の実施形態は、本発明の第１の特定の実施形態を構成する。図１は、本発明のこの第１の特定の実施形態による、その製造における初期段階の相補型金属酸化膜半導体構造体の概略断面図を示す。
【００１４】
図１は、ベース半導体基板１０を示す。埋込み誘電体層１２が、ベース半導体基板１０の上に配置及び形成される。表面半導体層１４が、埋込み誘電体層１２の上に配置及び形成される。全体として、ベース半導体基板１０、埋込み誘電体層１２及び表面半導体層１４が、半導体オン・インシュレータ基板を構成する。
【００１５】
ベース半導体基板１０は、幾つかの半導体材料のいずれかを含むことができる。こうした半導体材料の限定的ではない例として、シリコン、ゲルマニウム、シリコン−ゲルマニウム合金、シリコン−炭素合金、シリコン−ゲルマニウム−炭素合金、及び化合物（すなわち、ＩＩＩ−Ｖ族及びＩＩ−ＶＩ族）半導体材料が含まれる。化合物半導体材料の限定的ではない例として、ヒ化ガリウム、ヒ化インジウム、及びリン化インジウム半導体材料が含まれる。典型的には、ベース半導体基板１０は、一般的に通常のものである厚さを有するシリコン半導体材料又はシリコン−ゲルマニウム合金半導体材料を含む。
【００１６】
埋込み誘電体層１２は、幾つかの誘電体材料のいずれかを含むことができる。誘電体材料の限定的ではない例として、特にシリコンの酸化物、窒化物、及び酸窒化物が含まれるが、他の元素の酸化物、窒化物、及び酸窒化物を除外するものではない。埋込み誘電体層１２は、結晶性誘電体材料又は非結晶性誘電体材料を含むものとすることができ、特定の状況の下では結晶性誘電体材料が好ましい。埋込み誘電体層１２は、幾つかある方法のいずれかを用いて形成することができる。限定的ではない例として、イオン注入法、熱又はプラズマによる酸化法又は窒化法、化学気相堆積法、及び物理気相堆積法が含まれる。典型的には、埋込み誘電体層１２は、ベース半導基板１０を構成する半導体材料の酸化物を含む。典型的には、埋込み誘電体層１２は、１００ナノメートルから１０００ナノメートルまでの厚さを有する。さらに、一般的に、より厚い埋込み誘電体層１２（すなわち、２００ナノメートルより厚い）は、多くの場合、ギガヘルツ（ＧＨｚ）のワイヤレス無線周波数（ＲＦ）用途に望ましい。一般に、上記の埋込み誘電体層１２の厚さ範囲は、９００ＭＨｚから６ＧＨｚまでの範囲で動作可能な無線周波数の半導体オン・インシュレータ半導体構造体及び回路を提供することができる。
【００１７】
表面半導体層１４は、ベース半導体基板１０を構成することができる幾つかの半導体材料のいずれかを含むことができる。表面半導体層１４及びベース半導体基板１０は、化学的組成、ドーパント濃度、及び結晶配向に関して、同一の、類似の、又は異なる半導体材料を含むことができる。異なる半導体材料は、異なる無線周波数範囲で動作する異なる半導体デバイスを提供するように選択されることが多い。典型的には、表面半導体層１４は、１００ナノメートルから１５００ナノメートルまでの厚さを有する。
【００１８】
図１に示される半導体オン・インシュレータ基板は、幾つかある方法のいずれかを用いて製造することができる。限定的ではない例として、積層法、層転写法、及び酸素注入による分離（ＳＩＭＯＸ）法が含まれる。
【００１９】
図２は、図１に概略断面図を示す半導体オン・インシュレータ基板内のベース半導体基板１０に、あるドーズ量の高次無線周波数高調波抑制イオン１６を注入して、ベース半導体基板１０内の所定の深さのところに配置及び形成された平坦な領域（すなわち、層）として配置及び形成される高次無線周波数高調波抑制領域１８をもたらした結果を示す。この特定の実施形態において、高次無線周波数高調波抑制領域１８は、典型的には、埋込み誘電体層１２とベース半導体基板１０との界面の下方に２０００ナノメートルまで、代替的には、埋込み誘電体層１２とベース半導体基板１０との界面の下方に１００ナノメートルから２０００ナノメートルまで、さらに代替的には、埋込み誘電体層１２とベース半導体基板１０との界面の下方１０００乃至２０００ナノメートルの深さのところに配置及び形成される。従って、後者の条件は、埋込み誘電体層１２とは明確に異なる高次無線周波数高調波抑制領域１８をもたらす。
【００２０】
あるドーズ量の高次無線周波数高調波抑制イオン１６は、特定の半導体材料組成のベース半導体基板１０に注入されたとき、図２に概略断面図を示す半導体オン・インシュレータ基板を用いる無線周波数回路内で、高次の基本無線周波数（すなわち、１ｆｏ）における送信電力を機能的に抑制する（すなわち、少なくとも３０ｄＢ、より好ましくは少なくとも４０ｄＢ）高次無線周波数高調波抑制領域１８をもたらす、幾つかのイオンのいずれかを含むことができる。
【００２１】
アルゴン及びネオンからなる群から選択される高次無線周波数高調波抑制イオンが、望ましい。他の妥当な高次無線周波数高調波抑制イオンとして、これらに限定されるものではないが、ヘリウムイオン、炭素イオン、窒素イオン、クリプトンイオン、及びキセノンイオンが含まれる。代替的な高次無線周波数高調波抑制イオンの決定に、必要以上の実験は必要ないと考えられる。典型的には、あるドーズ量の高次無線周波数高調波抑制イオン１６は、１平方センチメートル当たり５．０×１０１２から５．０×１０１５までのドーズ量の高次無線周波数高調波抑制イオン、及び、３０ｋｅＶから１２００ｋｅＶのエネルギーで与えられ、ベース半導体基板１０内の高次無線周波数高調波抑制領域１８内に、１立方センチメートル当たり１×１０１７原子から１×１０２１原子までの、高次無線周波数高調波抑制原子の濃度をもたらす。ベース半導体基板１０の少なくとも部分内のキャリア移動度を抑止し、高次無線周波数高調波を抑制するために、高次無線周波数高調波抑制領域１８は、典型的には、３より大きい誘電率、より好ましくは１０より大きい誘電率、さらにより好ましくは１０（又は代替的には２０）乃至１００の誘電率を有することができる誘電体組成物を含む。
【００２２】
前述の分析は本発明を限定することを意図するものではなく、この特定の実施形態、他の実施形態、又は全体的な本発明との関連において、高次無線周波数高調波抑制に関する代替的な説明及び理解を除外するものではない。
【００２３】
図３は、最初に、表面半導体層１４をパターン形成して、埋込み誘電体層１２を露出させる複数の表面半導体層１４´を形成した結果を示す。半導体製造技術分野において一般的に通常のものである他の方法及び材料を用いながら、表面半導体層１４をパターン形成し、表面半導体層１４´を形成することもできる。こうした方法及び材料は、典型的には、必ずしもこれらに限定されるものではないが、レジストマスキング法及び材料、又はハードマスキング法及び材料を含み、このどちらの後にも、これらに限定されるものではないが、湿式化学エッチング法又は乾式プラズマ・エッチング法のようなエッチング法が行われる。乾式プラズマ・エッチング法及び材料が、湿式化学エッチング法及び材料と比べて、特に真っ直ぐな側壁を表面半導体層１４´にもたらす限り、多くの場合、ハードマスク法及び材料と組み合わせた、乾式プラズマ・エッチング法が好ましい。
【００２４】
図３の概略断面図内には特に具体的に示されないが、この特定の実施形態は、表面半導体層１４´の一方が適切にドープされてｎＦＥＴを形成し、表面半導体層１４´の他方が適切にドープされてｐＦＥＴを形成すると考えられる。しかしながら、本実施形態及び本発明の高次無線周波数高周波抑制の効果は、無線周波数ＦＥＴ（すなわち、能動）デバイス及び該無線周波数ＦＥＴデバイスを含む回路だけではなく、幾つかのタイプの無線周波数デバイス（すなわち、これらに限定されるものではないが、能動デバイス及び受動デバイスの両方を含む）のいずれかとの関連において実現することもできる。例えば、付加的な無線周波数能動デバイスは、必ずしもこれらに限定されるものではないが、バイポーラ・トランジスタ、並びに、相補型金属酸化膜半導体トランジスタを含むことができる。さらに、これらに限定されるものではないが、抵抗器、キャパシタ及びインダクタ、並びに、これに限定されるものではないがキャパシタ及びインダクタの組み合わせ等のこれらの組み合わせのような受動デバイスを含む無線周波数回路も、本実施形態及び本発明内に含まれるが、これに限定されるものではない。
【００２５】
図３はまた、表面半導体層１４をパターン形成して表面半導体層１４´を形成することによって生成される、複数の開口部内に配置及び形成された複数の分離領域２０も示す。
【００２６】
分離領域２０は、半導体製造技術分野において一般的に通常のものである幾つかの誘電体分離材料のいずれかを含むことができる。こうした誘電体材料には、特にこれらに限定されるものではないが、シリコンの酸化物、窒化物及び酸窒化物、並びに、他の元素の酸化物、窒化物及び酸窒化物が挙げられる。分離領域２０を形成するために、これらに限定されるものではないが、炭素合金及び炭化物のような他の誘電体材料も除外されない。誘電体分離材料は、半導体製造技術分野において通常のものである幾つかある方法のいずれかを用いて形成することができる。特に、これらに限定されるものではないが、化学気相堆積法及び物理気相堆積法も含まれる。典型的には、分離領域２０は、表面半導体層１４´のレベルに形成され、平坦化された、酸化シリコンの誘電体材料を少なくとも部分的に含む。このような平坦化は、これらに限定されるものではないが、機械式平坦化法及化学機械研磨平坦化法を含む方法を用いて行なうことができる。化学機械研磨平坦化法が、典型的には好ましい。
【００２７】
図４は、図３に示される半導体オン・インシュレータ基板の別個の表面半導体層１４´内及びその上に配置及び形成された複数の電界効果トランジスタ・デバイスを示すが、上述のように、この特定の実施形態も又は全体としての本発明も、必ずしも電界効果トランジスタ・デバイスを含む半導体オン・インシュレータ基板、又は電界効果トランジスタ・デバイスを含む半導体回路に限定されるものではない。
【００２８】
電界効果トランジスタ・デバイスは、（１）表面半導体層１４´の上に配置及び形成された複数のゲート誘電体２２と、（２）複数のゲート誘電体２２の上に配置及び形成された複数のゲート２４と、（３）ゲート誘電体２２及びゲート２４の対向する側壁に近接し、隣り合うように配置及び形成された複数のスペーサ２６と、（４）複数のゲート２４によって覆われていない位置において、表面半導体層１４´内に配置及び形成された複数のソース及びドレイン領域２８とを含む。当業者であれば理解するように、複数のソース及びドレイン領域２８の各々は、各ゲート２４の下に位置合わせされたチャネル領域によって分離される。前述の電界効果トランジスタ・デバイス内に含まれる前述の層及び構造体の各々は、半導体製造技術分野において通常のものである材料を含み、そうした寸法を有することができる。電界効果トランジスタ・デバイスを構成する前述の層及び構造体の各々はまた、半導体製造技術分野において通常のものである方法を用いて形成することもできる。
【００２９】
ゲート誘電体２２は、真空中で測定すると約４乃至約２０の誘電率を有するシリコンの酸化物、窒化物及び酸窒化物のような通常の誘電体材料を含むことができる。或いは、ゲート誘電体２２は、一般的に、約２０乃至少なくとも約１００の誘電率を有するより高い誘電率の誘電体材料を含むことができる。こうしたより高い誘電率の誘電体材料は、これらに限定されるものではないが、酸化ハフニウム、ハフニウムシリケート、酸化チタン、チタン酸バリウム・ストロンチウム（ＢＳＴ）及びチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を含むことができる。ゲート誘電体２２は、ゲート誘電体の組成の材料に適した幾つかの方法のいずれかを用いて形成することができる。これらに限定するものではないが、熱又はプラズマ酸化又は窒化方法、化学気相堆積法及び物理気相堆積法が挙げられる。典型的には、ゲート誘電体２２は、１ナノメートルから１５ナノメートルまでの厚さを有する熱酸化シリコン誘電体材料を含む。
【００３０】
ゲート２４は、これらに限定されるものではないが、特定の金属、金属合金、金属窒化物及び金属シリサイド、並びに、それらの積層体及びそれらの複合体を含む材料を含むことができる。ゲート２４はまた、ドープされたポリシリコン及びドープされたポリシリコン・ゲルマニウム合金材料（すなわち、１立法センチメートル当たり約１×１０１８ドーパント原子から約１×１０２２ドーパント原子までのドーパント濃度を有する）と、ポリサイド材料（ドープされたポリシリコン／金属シリサイド・スタック材料）とを含むことができる。同様に、幾つかある方法のいずれかを用いて、上述の材料を形成することもできる。限定的ではない例として、サリサイド法、化学気相堆積法、及び、これらに限定されるものではないが蒸着法及びスパッタリング法といった物理気相堆積法が含まれる。典型的には、ゲート２４は、１００ナノメートルから２５０ナノメートルまでの厚さを有するドープされたポリシリコン材料を含む。
【００３１】
スペーサ２６は、これらに限定されるものではないが、導体材料及び誘電体材料を含む材料を含むことができる。導体スペーサ材料は、あまり一般的ではないが、それにもかかわらず周知である。誘電体スペーサ材料は、より一般的である。スペーサ材料は、埋込み誘電体層１２を形成するために用いられる方法と類似の、同等の、又は同一の方法を用いて形成することができる。スペーサ２６はまた、ブランケット層堆積法及び異方性エッチバック法を用いることによって、特徴的な内向きのスペーサの形状を有するように形成される。典型的には、スペーサ２６は、酸化シリコン誘電体材料を含む。
【００３２】
最後に、複数のソース及びドレイン領域２８は、ｎＦＥＴ又はｐＦＥＴのいずれかに適した極性の一般的に通常のものであるドーパントを含む。当業者であれば理解するように、複数のソース及びドレイン領域２８は、２段階のイオン注入法を用いて形成される。本方法における第１のイオン注入プロセス・ステップは、スペーサ２６がない状態のゲート２４をマスクとして用いて、各々が特定のスペーサ２６の下に延びる複数の拡張領域を形成する。第２のイオン注入プロセス・ステップは、ゲート２４及びスペーサ２６をマスクとして用いて、複数のソース及びドレイン領域２８のより広いコンタクト領域部分を形成しながら、同時に拡張領域の対を組み込む。ドーパント・レベルは、複数のソース及びドレイン領域２８の各々の内部において１立方センチメートル当たり約１×１０１９ドーパント原子から約１×１０２１ドーパント原子までである。複数のソース及びドレイン領域２８内の拡張領域は、特定の状況の下では、複数のソース及びドレイン領域２８をもつコンタクト領域より低濃度にドープすることもできるが、このような異なるドーピング濃度は本実施形態又は本発明の要件ではない。
【００３３】
図４は、本発明の第１の特定の実施形態を含む本発明の特定の実施形態による、相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体の概略断面図を示す。図４に概略断面図を示す相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体は、図４に概略断面図を示す無線周波数相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体からの無線周波数電力送信についての一次無線周波数との関連において、減衰され、抑制された高次無線周波数高調波を有する無線周波数集積回路を提供する。図４に概略断面図を示す特定の第１の実施形態は、無線周波数相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体のベース半導体基板１０内に、埋込み誘電体層１２とベース半導体基板１０との界面の位置又はその下にあるベース半導体基板１０内の平坦な領域として高次無線周波数高調波抑制領域１８を組み込むことによって、前述の結果を実現する。
【００３４】
図５乃至図８は、本発明の別の実施形態による、相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体を製造する際の漸進的な段階の結果を示す一連の概略断面図である。この本発明の他の実施形態は、本発明の第２の実施形態を構成する。図５は、この本発明の付加的な第２の実施形態による、その製造の初期段階における相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体の概略断面図を示す。
【００３５】
図５は、図１に対応するが、表面半導体層１４の上に配置及び形成された複数のマスク１５が付加されている。
【００３６】
複数のマスク１５は、幾つかのマスク材料のいずれかを含むことができる。これらに限定されるものではないが、特にハードマスク材料及びフォトレジスト・マスク材料が挙げられる。上述のように、半導体構造体内のブランケット層からパターン形成された層を形成するとき、ハードマスク材料がほぼ真っ直ぐの側壁をもたらすのを助ける限り、一般的には、ハードマスク材料が好ましい。
【００３７】
図６は、最初に、表面半導体層１４をパターン形成して、表面半導体層１４´を形成した結果を示す。図２に示す表面半導体層１４から図３に示す表面半導体層１４´を形成するのに用いられる方法及び材料に類似の、同等の、又は同一の方法及び材料を用いて、表面半導体層１４をパターン形成し、表面半導体層１４´を形成することができる。
【００３８】
図６は、図２の概略断面図内に示される同じドーズ量の高次無線周波数高調波抑制イオン１６も示すが、ここではこれを用いて、マスク１５又は表面半導体層１４´によって覆われていない位置に、ベース半導体基板１０内の別個の領域１８´として形成及び配置される複数の高次無線周波数高調波抑制領域１８´を形成する。高次無線周波数高調波抑制領域１８´は、図２に示す高次無線周波数高調波抑制領域１８に類似の、同等の、又は同一の方法及び材料を用いて形成することができるが、ここでは、マスク１５又は表面半導体層１４´によって覆われていない位置において、ベース半導体基板１０内に別個に形成される。従って、高次無線周波数高調波抑制イオン１６のドーズ量は、図２及び図６内と同じドーズ量で与えられるが、イオン注入エネルギーは、典型的には、図６に示す第２の実施形態において減少し、典型的には３０ＫｅＶから２００ＫｅＶまでである。
【００３９】
図７は、最初に、図６に概略断面図を示す相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体からマスク１５を剥離した結果を示す。マスク１５は、他の点では、半導体製造技術分野において一般的に通常のものであり、かつ、マスク１５を構成する材料に適した方法及び材料を用いて剥離することができる。より具体的には、同じく一般的にこれらに限定するものではないが、湿式化学エッチング法及び材料、並びに、乾式プラズマ・エッチング法及び材料が含まれる。
【００４０】
図７は、表面半導体層１４´を分離する複数の開口部内に、複数の分離領域２０を形成した結果も示す。分離領域２０は、図３に示す分離領域２０を形成するのに用いられる方法及び材料に類似の、同等の、又は同一の方法及び材料を用いて形成される。
【００４１】
図８は、図７に示す分離した表面半導体層１４´内及びその上にｎＦＥＴ及びｐＦＥＴを形成した結果を示す。従って、図８は、図４に概略断面図を示す無線周波数相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体に類似した無線周波数相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体を示すが、図８の無線周波数相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体は、分離した不連続の高次無線周波数高調波抑制領域１８´を用い、図４の無線周波数相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体は、単一の高次無線周波数高調波抑制領域１８のみを用いる。
【００４２】
図８の無線周波数相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体は、他の点では一般に、図４の無線周波数相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体の利点をもたらす。
【００４３】
本発明の価値を示すために、他の点では同一の無線周波数相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体が、（１）いずれの高次無線周波数高調波抑制領域もない状態で、又は代替的に（２）図４に示すような第１の実施形態による高次無線周波数高調波抑制領域１８を有するように、又は（３）高次無線周波数高調波抑制領域１８´がベース半導体基板１０の不完全な被覆領域を含む、図８に示すような第２の実施形態による複数の高次無線周波数高調波抑制領域１８´を有するように、製造された。
【００４４】
これらの特定の例において、第１の実施形態による高次無線周波数高調波抑制領域１８は、最初に、半導体オン・インシュレータ基板内のベース半導体基板と埋込み誘電体層との界面の下に、あるドーズ量のアルゴンの高次無線周波数高調波抑制イオンを注入することによって製造された。アルゴンのイオン注入は、半導体オン・インシュレータ基板ワークピースの傾斜角がゼロ度であり、半導体オン・インシュレータ基板ワークピースのねじれ角がゼロ度であることに加えて、１２００ｋｅＶのイオン注入エネルギー、及び、１平方センチメートル当たり１×１０１４のアルゴンイオンのイオン注入ドーズ量で行なわれる。
【００４５】
一般に、いかなるタイプの半導体基板ワークピースの傾斜角も、半導体基板ワークピース表面の法線に対する入射イオン注入ビームの角度として定められる。同様に、いかなるタイプの半導体基板ワークピースのねじれ角も、半導体基板ワークピース表面上へのイオン注入ビームの投影と、半導体基板ワークピースの任意に選択された結晶配向との間の角度として定められる。半導体基板ワークピースの任意に選択された結晶配向は、〔０１１〕結晶配向であることが多く、これは、半導体構造体製造及び半導体デバイス製造との関連において、必ずしもこれに限定されるものではないが、半導体オン・インシュレータ基板を含む半導体基板のエッジにおけるノッチに対応する。
【００４６】
第２の実施形態との関連において、前述の例は、半導体オン・インシュレータ基板内の隣接する表面半導体層アイランドを分離する複数の分離トレンチの露出した底部へのイオン注入によって、半導体オン・インシュレータ基板内に、高次無線周波数高調波抑制領域１８´を不連続に形成することも含んでいた。これらの例との関連において、分離トレンチは、８０ナノメートルのライン幅を有していた。さらに、これらの例は、３つの一連の連続的かつ継続的なアルゴン・イオン・ビームを用いて実行される、アルゴンの高次無線周波数高調波抑制イオンの注入も用いていた。３つのアルゴン・イオン・ビームの各々は、それぞれが２度の傾斜を有する４つの配向を含み、この４つの配向は０度、９０度、１８０度及び２７０度の連続的なねじれを含んでいた。第１のアルゴン・イオン・ビームは、５００ｋｅＶのイオン注入エネルギー、及び、１平方センチメートル当たり２×１０１４のアルゴンの高次無線周波数高調波抑制イオンのイオン注入ドーズ量で与えられる。第２のアルゴン・イオン・ビームは、１００ｋｅＶのイオン注入エネルギー、及び、１平方センチメートル当たり１×１０１６のアルゴンの高次無線周波数高調波抑制イオンのイオン注入ドーズ量で与えられる。第３のアルゴン・イオン・ビームは、３０ｋｅＶのイオン注入エネルギー、及び、１平方センチメートル当たり５×１０１５のアルゴンの高次無線周波数高調波抑制イオンのイオン注入ドーズ量で与えられる。
【００４７】
無線周波数相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体はまた、９００ＭＨｚで及び３５ｄＢＭの電力で動作する一般的に通常のものである無線周波数回路を提供し、一般的に、ワイヤレス通信システム内で使用するための無線周波数送信／受信スイッチ回路を提供するように設計及び配置された抵抗器及びキャパシタも含んでいた。
【００４８】
第１及び第２の実施形態の有効性が、無線周波数スイッチ回路の設計において証明された。無線周波数スイッチ回路の設計及び処理は、当技術分野において周知である。高調波抑制を改善するために、上で設計されたような高次無線周波数高調波抑制領域１８／１８´が、スイッチ回路の設計に適用された。達成可能な最大の高調波抑制が、最新の金属製共平面導波管（coplanar waveguide）において実証され、高調波抑制が、以下（表１）に量的に報告される。（３つの無線周波数相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体の各々における一次の送信無線周波数電力（１ｆｏ）と比較して）第二次高調波（２ｆｏ）及び第三次高調波（３ｆｏ）の抑制が、求められた。スイッチ回路設計から予想される結果として生じる高調波抑制は、比較可能であるが、必ずしも有効ではない（表１を参照されたい）。
表１
回路                  1foにおけるIL      2foにおける抑制      3foにおける抑制
(dB)                (dBc)                (dBc)
送信ライン：
抑制領域なし          1.61                -55.2                -56.2
第１の実施形態        1.29                -56.3                -59.5
第２の実施形態        0.80                -63.3                -71.0
スイッチ：
第２の実施形態        1.26                -66.4                -56.4
【００４９】
表１のデータから分かるように、本発明の第１の実施形態又は第２の実施形態は、無線周波数相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体内に連続的な又は不連続の高次無線周波数高調波抑制領域１８／１８´を組み込んでいるために、さらに無線周波数送信／受信スイッチ回路との関連において、基本無線周波数における基本無線周波数電力送信と比較して、挿入損失が低減され、高次無線周波数高調波の電力送信が抑制された、無線周波数相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体を提供する。
【００５０】
好ましい実施形態は、本発明を限定するものではなく、本発明を例証するものである。第１の実施形態又は第２の実施形態による無線周波数相補型金属酸化膜半導体オン・インシュレータ構造体の方法、材料、構造体及び寸法に対して、改定及び修正をなすことができ、一方、本発明による、及び、さらに添付の特許請求の範囲による、半導体オン・インシュレータ基板、又は半導体オン・インシュレータ構造体、又はそれを製造するための方法をさらに与える。
【符号の説明】
【００５１】
１０：ベース半導体基板
１２：埋込み誘電体層
１４、１４´：表面半導体層
１５：マスク
１６：高次無線周波数高調波抑制イオン
１８、１８´：高次無線周波数高調波抑制領域
２０：分離領域
２２：ゲート誘電体
２４：ゲート
２６：スペーサ
２８：ソース及びドレイン領域
【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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