説明

改善されたアイソレーションを備えるハイブリッド基板及びハイブリッド基板の簡素化した製造方法

【課題】実施が容易なハイブリッド基板の製造方法の提供。
【解決手段】アイソレーション領域5と、第1アクティヴ領域1と、第2アクティヴ領域3とを画定するエッチング・マスクを形成するステップと、少なくともアイソレーション領域5と第1半導体材料2の第1アクティヴ領域1とを画定するために、第1半導体材料2から作られた層及び第2半導体材料4から作られた層と、第2アイソレーション材料から作られた層6とをパターニングし、第1アクティヴ領域1の主面を解放することによって基板内に空間を形成し、第1アクティヴ領域1の上方でエッチング・マスクを除去するステップと、空間及びエッチング・マスクに第1アイソレーション材料を充填するステップと、第1アイソレーション材料を平坦化するステップと、第1アクティヴ領域の主面が解放されるまで、第1アイソレーション材料をエッチングするステップと、を連続的に備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、少なくとも第1半導体材料から作られた第1アクティヴ領域と第2半導体材料から作られた第2アクティヴ領域とを備えたハイブリッド基板をソース基板から製造する方法に関し、第1アクティヴ領域と第2アクティヴ領域とは、横方向に離れており、且つ、第1アイソレーション材料から作られたアイソレーション領域によって分離され、ソース基板は、第1半導体材料から作られた少なくとも1つの層と、第2アイソレーション材料から作られたアイソレーション層によって分離された、第2半導体材料から作られた1つの層と、を連続的に備え、第1半導体材料から作られた層は、アイソレーション層と支持層との間に配置される。
【0002】
本発明は、また、
第1半導体材料から作られた第1アクティヴ領域と、
第2半導体材料から作られた第2アクティヴ領域と、を備え、
第1アクティヴ領域及び第2アクティヴ領域は、第1アイソレーション材料から作られたアイソレーション領域の両側に横方向に配置され、
第1半導体材料及び第2半導体材料は、支持層の主面に垂直方向に、第2アイソレーション材料から作られたアイソレーション層によって分離された、
ハイブリッド基板に関する。
【背景技術】
【0003】
シリコン・オン・インシュレータ型の基板上に形成された電界効果トランジスタの使用は、多くの利点、とりわけ、集積回路デザインの簡素化及びデバイスの性能の改善を提供する。さらに、増え続ける制約を満たすために、使用される基板は、厚さがますます薄いシリコン及び埋め込み酸化物を提供する。
【0004】
しかしながら、薄膜上に集積されたトランジスタを使用することは、また、多くの欠点も提供する。電界効果デバイスは、例えば、典型的には入力/出力モジュールに見られる大電流の使用に適さない。また、薄い半導体・オン・インシュレータ基板上にバイポーラ・トランジスタを集積することは困難であり、このことは、デバイスを集積回路で使用可能にする範囲を制限する。
【0005】
集積回路デザインで許容されるべき自由度を増やすために、ハイブリッド基板が使用される。図1に示されるように、これらのハイブリッド基板は、典型的には半導体・オン・インシュレータ領域である第1半導体材料2から作られた第1アクティヴ領域1と、バルク基板型である第2半導体材料4から作られた第2アクティヴ領域3とを備える。第1アクティヴ領域1と第2アクティヴ領域3とは、アイソレーション領域5によって横方向に分離される。
【0006】
図2に示されるように、これらのハイブリッド基板は、2つの型のアクティヴ領域1及び3を提供するように変形される半導体・オン・インシュレータ型のソース基板から製造される。ソース基板は、第1半導体材料と第2半導体材料との間に配置されたアイソレーション層6を備える。そして、これらの2つの型のアクティヴ領域は、様々なデバイスを形成するのに使用される。そのようなハイブリッド基板を製造する一般的な方法は、アイソレーション領域が形成された後に、第2半導体材料4及びアイソレーション層6を第1半導体材料2に至るまでエッチングすることである。従って、シリコン基板が、むき出しになり、第1アクティヴ領域1を形成する。アイソレーション領域5が、シリコン基板2に入り込み、且つ、第2アクティヴ領域3のシリコン・オン・インシュレータ層よりも高い。それ故、第1アクティヴ領域1が、異なるアイソレーション領域5間に組み込まれる。
【0007】
選択されたアクティヴ領域のみを解放するには、ハイブリッド基板の製造方法は、実施が複雑である。これは、存在する様々なアクティヴ領域に対して、フォトリソグラフィー・エッチング・ステップのアライメントを必要とする。第2アクティヴ領域3の保護ステップのミスアレイメントは、第1アクティヴ領域1及び/又は第2アクティヴ領域3で得られる寄生パターン(parasite pattern)を発生させ、且つ、第1アクティヴ領域1及び/又は第2アクティヴ領域3の境界をなすアイソレーションパターン5の中の1つの少なくとも部分的除去を発生させる。従って、この製造方法は、構造の集積可能性を工業的観点から大きく制限することがわかる。
【0008】
得られる基板は、一般的な基板と比較すればあまり実用的なものではなく、また、得られる回路は、一般的な基板上に作られる回路ほど良好な寿命及び効率を有していないので、最適ではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明の目的は、使用される装置に関する危険性に対処するために頑健であるように、実施が容易であり、且つ、有限のフォトリソグラフィー・レベルを使用するハイブリッド基板の製造方法を提供することである。
【0010】
本発明の追加の目的は、高い歩留まりで集積回路を製造することにとりわけ興味深い基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の方法は、ソース基板に対して、
−アイソレーション領域と、第1アクティヴ領域と、第2アクティヴ領域とを画定するように設計されたエッチング・マスクを形成するステップと、
−少なくともアイソレーション領域と第1半導体材料内の第1アクティヴ領域とを画定するために、第1半導体材料から作られた層及び第2半導体材料から作られた層と、第2アイソレーション材料から作られた層とをパターニングし、第1アクティヴ領域の主面を解放することによってソース基板内に空間を形成し、第1アクティヴ領域の上方でエッチング・マスクを除去するステップと、
空間及びエッチング・マスクに第1アイソレーション材料を充填するステップと、
第1アイソレーション材料を平坦化するステップと、
第1アクティヴ領域の主面が解放されるまで、第1アイソレーション材料をエッチングするステップと、
を連続的に備えることを特徴とする。
【0012】
本発明の基板は、アイソレーション領域が、第1アクティヴ領域の少なくとも片側端との境界をなす第1部分を備え、第1部分及び第1アクティヴ領域が、同一の平面を形成する解放主面を有し、アイソレーション領域及び第1アクティヴ領域が、アイソレーション領域と第1アクティヴ領域との間の界面に沿って相補的な形状を有することを特徴とする。
【0013】
その他の利点及び特徴が、非限定的な例示目的でのみ提供され、且つ、添付の図面に示される以下の本発明の特定の実施形態の説明からより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】従来技術のハイブリッド基板の概略断面図。
【図2】従来技術のソース基板の概略断面図。
【図3】本発明のハイブリッド基板の製造方法のステップを示す概略断面図。
【図4】本発明のハイブリッド基板の製造方法のステップを示す概略断面図。
【図5】本発明のハイブリッド基板の製造方法のステップを示す概略断面図。
【図6】本発明の方法の第1実施形態の変形例を示す概略断面図。
【図7】本発明の方法の第1実施形態の変形例を示す概略断面図。
【図8】本発明の方法の第1実施形態の変形例を示す概略断面図。
【図9】本発明の方法の第1実施形態の変形例を示す概略断面図。
【図10】本発明の方法の第1実施形態の変形例を示す概略断面図。
【図11】本発明の方法の第2実施形態の変形例を示す概略断面図。
【図12】本発明の方法の第2実施形態の変形例を示す概略断面図。
【図13】本発明の方法の第2実施形態の変形例を示す概略断面図。
【図14】本発明の方法の第2実施形態の変形例を示す概略断面図。
【図15】本発明の方法の第2実施形態の変形例を示す概略断面図。
【図16】本発明の方法の第2実施形態の変形例を示す概略断面図。
【図17】本発明の方法の第2実施形態の変形例を示す概略断面図。
【図18】本発明の方法の第2実施形態の変形例を示す概略断面図。
【図19】本発明のハイブリッド基板の製造方法のステップを示す概略断面図。
【図20】本発明のハイブリッド基板の製造方法のステップを示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【0015】
図2に示されるように、初期の基板は、第1半導体材料2から作られた少なくとも1つの層と、第2半導体材料4から作られた層と、アイソレーション層6とを備えたソース基板である。ソース基板は、また、支持層7を備える。
【0016】
第1半導体材料2から作られた層は、支持層7の表面又は支持層7の表面領域、即ち、支持層7内に形成されてもよい(図2)。第1半導体材料2から作られた層は、また、半導体・オン・インシュレータ型、例えば、部分空乏型であってもよい。そして、層2は、埋め込み誘電体と呼ばれる誘電体材料(図示しない)によって支持層7から分離される。それにより、第1半導体材料2は、支持層7と同じ材料又は支持層7とは異なる材料であってもよい。また、支持層7及び第1半導体材料2は、同じ結晶方位又は異なる結晶方位を提供することも考えられる。
【0017】
第2半導体材料4から作られた層は、少なくとも1つのアイソレーション層6によって、第1半導体材料2から作られた層から分離される。従って、第2半導体材料4は、半導体・オン・インシュレータ型である。第1半導体材料2が支持層7の表面上にじかに作られる場合、第2半導体材料4は、少なくともアイソレーション層6によって、支持層7から分離される。第1半導体材料2及び第2半導体材料4は、同じ材料又は異なる材料であってもよく、また、同じ方位又は異なる方位を提供してもよい。
【0018】
従って、断面図でどのようなスタック(stack)が使用されようとも、ソース基板は、少なくとも、支持層7と、第1半導体材料2から作られた層と、アイソレーション層6と、第2半導体材料4から作られた層とを連続的に備える。ソース基板は、また、半導体材料から作られた追加の層と、追加のアイソレーション層とを備えてもよい。しかしながら、どのような実施形態であっても、第1半導体材料2から作られた層は、支持層7とアイソレーション層6との間に配置される。同様に、アイソレーション層6は、第1半導体材料2と第2半導体材料4との間に配置される。従って、ソース基板は、半導体・オン・インシュレータ型であってもよい。
【0019】
ハイブリッド基板は、集積回路を製造するのに使用されるので、第1半導体材料2から作られた第1アクティヴ領域1の主面と第2半導体材料4から作られた第2アクティヴ領域3の主面との高さの差をできる限り制限することが好適である。アクティヴ領域の主面は、一般的にはトランジスタ又は電子デバイスが形成される表面である。この高さの差が大きくなるほど、使用される装置の被写界深度限界(field depth limitation)のために、高品質なフォトリソグラフィー・ステップを実行することが困難になる。
【0020】
図3に示されるように、エッチング・マスク8が、ソース基板上、即ち、支持層7から最も遠い層上、ここでは、第2半導体材料4上に形成される。例えば、エッチング・マスクは、第1保護材料9から作られたハード・マスク内に形成される。別の実施形態では、エッチング・マスク8は、を被覆する少なくとも第1保護材料9を備える。実施形態応じて、第1保護材料9及び追加の保護材料10は、異なるパターンを提供してもよい。
【0021】
ハード・マスクは、エッチング・マスク8を形成するようにパターニングされる。エッチング・マスク8は、少なくとも、基板の第1アクティヴ領域1と、基板の第2アクティヴ領域3と、基板のアイソレーション領域5とを画定する。エッチング・マスクは、複数の第1アクティヴ領域1、第2アクティヴ領域3及びアイソレーション領域5を画定してもよい(複数の第1アクティヴ領域1、第2アクティヴ領域3及びアイソレーション領域5の範囲又は境界を規定してもよい)。第1アクティヴ領域1、第2アクティヴ領域3及びアイソレーション領域5はエッチング・マスク内に形成されるので、それらの領域は、強制的に互いに横方向に離される。アイソレーション領域5は、第1アクティヴ領域1と第2アクティヴ領域3とを分離する。換言すると、集積回路では、第1アクティヴ領域1及び第2アクティヴ領域3は、図4の平面図に示されるように、アイソレーション領域5によって囲まれる。エッチング・マスク8では、アイソレーション領域5の画定は、空間領域によって規定されるのに対して、第1アクティヴ領域1及び第2アクティヴ領域3の画定は、ソリッド領域によって達成される。しかしながら、反対の極性を有するエッチング・マスクを形成し、方法に含まれるステップが実行されるときに極性を変更することも考えられる。
【0022】
従って、エッチング・マスク8は、第1アクティヴ領域1を画定する別個のパターンと、第2アクティヴ領域3を画定する別個のパターンと、アイソレーション領域5を画定する別個のパターンとを備える。これらの3つの種類のパターンは、エッチング・マスク8の表面全体を表す(図4)。
【0023】
図5に示されるように、エッチング・マスク8が形成された後は、第1半導体材料2から作られた層、第2半導体材料4から作られた層及びアイソレーション層6は、第1半導体材料2内にアイソレーション領域5を画定するように、且つ、第1半導体材料2から作られた第1アクティヴ領域1の主面を解放するように、パターニングされる。第1アクティヴ領域1の主面は解放されなければならないので、アイソレーション層6、第2半導体材料4及びエッチング・マスク8は、所望の領域において第1半導体材料2の上方で除去されなければならない。これと同時に、第1半導体材料2のパターニングは、第1アクティヴ領域1及びアイソレーション領域5を画定する。第1アクティヴ領域の主面は、アイソレーション層との界面を形成した支持基板の表面に対応する。このようにして、第1アクティヴ領域の主面は、アイソレーション層6の位置よりも下になる。
【0024】
このパターニングが実行されると、第1アクティヴ領域1、アイソレーション領域5及び第2アクティヴ領域3が画定される。エッチング・マスク8のパターニングは、また、第1アクティヴ領域1を画定するエッチング・マスク8の部分を除去するために実行される。しかしながら、エッチング・マスク8のこのパターニングは、使用される実施形態に応じて、異なる時点で実行されてもよい。
【0025】
一般的な方法では、第1半導体材料2に到達するために、第2半導体材料4から作られた層及びアイソレーション層6がパターニングされる。このパターニングは、プラズマ・エッチングによって一般的な方法で実行されてもよく、このエッチングは、例えば、支持層7に到達するまで、第1半導体材料2の下へ入り込んでもよい。
【0026】
図6に示される第1実施形態では、エッチング・マスク8の解放領域は、アイソレーション領域5を画定する。第2半導体材料4、アイソレーション層6、さらに、第1半導体材料2は、エッチング・マスク8の解放領域によって表されるデザインから連続的にパターニングされる。従って、アイソレーション領域5のデザインは、エッチング・マスク8と第1半導体材料2から作られた層との間に存在する様々な層内にエッチングされる。このパターニングは、第2半導体材料4、アイソレーション層6及び第1半導体材料2内に空間領域を形成する。また、このパターニングは、この第2半導体材料4のエッチングが実行されるときに、第2半導体材料4から作られた第2アクティヴ領域3を画定する。
【0027】
その後、図7に示されるように、エッチング・マスク8は、第1アクティヴ領域1の位置で除去されるようにパターニングされる。第1アクティヴ領域1を画定するエッチング・マスク8の一部の除去は、何らかの適切な技術、例えば、フォトリソグラフィー・エッチング・ステップによって、実行されてもよい。そして、第1アクティヴ領域の主面は、第1アクティヴ領域の真上に存在する第2半導体材料4及びアイソレーション層6を除去することによって解放される。エッチング・マスク8は、好適に、エッチングが実行されるときに基板のその他の部分を保護するために使用されてもよい。
【0028】
図8に示される好適な別の実施形態では、エッチング・マスク8内に第1アクティヴ領域1を画定するデザインは、互いに所定の間隔を隔てて配置された複数のパターンによって作られる。従って、第1アクティヴ領域1の画定は、パターンと空間とを交互に配置することによって、エッチング・マスク8内において実行される。2つの隣接するパターンの2つの対向する側端間の距離は、第1アクティヴ領域1を画定するパターンの側端と第2アクティヴ領域3を画定するパターンの側端との間に存在する最小距離よりも小さい。換言すると、2つの隣接するパターン間の最大距離は、第1アクティヴ領域を画定するパターンの側壁を第2アクティヴ領域3を画定するパターンの側壁から分離する最小距離よりも小さい。また、パターンの横方向の寸法及び/又は縦方向の寸法は、エッチング・マスクの厚さよりも小さい。例えば、パターンは、2つのトランジスタを標準的に分離する距離の約1/3の間隔を隔てて配置される。45nm技術ノードの場合の集積では、2つのトランジスタを分離する最小距離は約100nmであり、従って、2つのパターンを分離する距離は、約30nmである。より小さい技術ノードの集積の場合、上記の距離は、平易に減少させなければならない。
【0029】
このように、パターンは、どのような形状であってもよく、例えば、それらのパターンは、正方形、長方形又はそれらの両方であってもよい。第1アクティヴ領域を画定するデザインの側壁は、端部上に配置される全パターンを連結することによって得られる。パターン間の距離を考慮すると、それらのパターンは、どのような寸法であってもよい。
【0030】
図9に示されるように、第1プラグ11が、第1アクティヴ領域を画定するデザインのパターン間の間隙内に形成され、ソリッドデザイン、何らの空間もないデザインを形成する。第1プラグ11は、好適には、一様な厚さ(conformal)で堆積された被覆材料によって形成され、即ち、この被覆材料は、それが被覆する材料の形状にぴったりと従って堆積する。パターン間の間隙は、第1アクティヴ領域1と第2アクティヴ領域3との間の間隙よりも小さいので、被覆材料は、第1アクティヴ領域1のデザインの空間領域を密封するが、同様に空間領域であるアイソレーション領域を画定するデザインを完全に密封することはない。被覆材料の厚さは、しかるべく選択され、そして、被覆材料は、等方的に除去される。このようにして、被覆材料は、第1アクティヴ領域1を画定するデザインのみに存在する。そして、エッチング・マスク8の空間領域は、アイソレーション領域5のみを画定する。
【0031】
そして、第2半導体材料4、アイソレーション層6及び第1半導体材料2のパターニングが実行されてもよい。パターニングが実行された後は、被覆材料は、何らかの適切な方法によって選択的に除去され、そして、第1アクティヴ領域1を画定するパターンが除去される。この除去は、好適には、エッチング・マスク8を構成する1又は複数の材料を等方性エッチングすることによって達成される。そして、エッチング・マスク8のわずかな後退(retraction)が、第1アクティヴ領域1及び第2アクティヴ領域3のデザインの側壁の位置で発生する。
【0032】
第1アクティヴ領域1の上方のエッチング・マスク8が、追加の保護材料10を備える場合、第1アクティヴ領域1を画定するデザインのパターンの除去は、追加の保護材料10の選択エッチングによって実行される。この選択エッチングは、パターンのリフトオフ(lift−off)をもたらす。被覆材料及び追加の保護材料10が同じものであることも考えられ、又は、被覆材料及び追加の保護材料10が同じエッチング・プロセスに対する反応性を提供することも考えられる。
【0033】
図10に示されるように、第1アクティヴ領域1を画定するエッチング・マスク8のデザインが除去された後は、第1アクティヴ領域1を画定する第2半導体材料2の一部分及びアイソレーション層6の一部分もまた除去される。このようにして、アイソレーション領域5が第1半導体材料2内に規定された後は、第1半導体材料2から作られた第1アクティヴ領域1の上方に存在する全材料は、エッチング・マスク8も含めて除去され、第1アクティヴ領域1の主面を解放する。
【0034】
図11及び12に示される別の実施形態では、第1保護材料9は、第1アクティヴ領域1を画定するデザインでのみ第2保護材料12に取り替えられる。この第2保護材料12は、第1保護材料9に対するエッチング選択性を提供する。第2保護材料12は、何らかの適切な技術、例えば、変形されるべき領域の位置で、ドーパント又はその他の材料を第1保護材料9内に注入することによって、形成されてもよい。
【0035】
図13に示される追加の別の実施形態では、第2プラグ13が、アイソレーション領域5を画定するデザインの位置で、エッチング・マスク8内に形成される。そして、第2プラグ13は、エッチング・マスク8内にアイソレーション領域を画定する。第1保護材料が、第1アクティヴ領域を画定するデザインの位置で除去された後、第2保護材料12が、エッチング・マスク8の空間領域内に形成される。
【0036】
さらに別の実施形態では、エッチング・マスクは、追加の保護材料10上に形成された第1保護材料9を備える。そして、第1保護材料9が除去された後、第2保護材料12が、追加の保護材料10によって形成される。好適には、第2プラグは、第1アクティヴ領域1及び第2アクティヴ領域3を画定するデザインの横方向エッチングを防ぐのに使用される。
【0037】
次に、これらの全実施形態で、エッチング・マスク8は、互いに異なる厚さを提供してもよい3つの異なる材料によって、第1アクティヴ領域1、第2アクティヴ領域3及びアイソレーション領域5を画定する。
【0038】
上記実施形態と同様に、第1アクティヴ領域1を画定するエッチング・マスク8のデザインは、互いに所定の間隔を隔てて配置された複数のパターンによって形成されてもよく、これらのパターンは、上記と同じ寸法制約を提供する。そして、第2保護材料12の形成の前に、第1プラグ11が形成される。図14及び15に示される好適な別の実施形態では、エッチング・マスク8は、追加の保護材料10の上方に堆積された第1保護材料9を備える。第1プラグ11は、第2プラグ13の前に形成される。第1プラグが形成された後は、追加の保護層10がパターニングされる。第1プラグ11は除去され、且つ、第1保護材料は、第1アクティヴ領域のデザインの位置で異方性エッチングによって除去される。このようにして、第1保護材料9の厚さは、エッチング・マスク8においてわずかに減少し、第1保護材料9から作られた第1アクティヴ領域のデザインは除去される(図15)。そして、第2プラグ13が除去され、且つ、基板は、図12に示される基板とほぼ同じものとなり、アクティヴ領域の上方のエッチング・マスク8の厚さは、より薄くなる。
【0039】
図13に示されるように、第2保護材料が形成された後は、第2プラグ13は除去され、且つ、アイソレーション層5が、第1半導体材料内にパターニングされる。そして、第1半導体材料から作られた第1アクティヴ領域の上方に存在する層が、除去される。
【0040】
図16〜18に示される好適な実施形態では、第2保護材料12は、アイソレーション層6の材料と同じ材料であり、又は、同じエッチング方法でエッチングされる材料である。このようにして、第1保護材料9及び第2保護材料12から作られたエッチング・マスク8は、第2半導体材料4をパターニングし、且つ、アイソレーション領域5及び第2アクティヴ領域3を第2半導体材料4内に画定するのに使用される。そして、アイソレーション層6が、アイソレーション領域5を画定するためにパターニングされる。アイソレーション層6及び第2保護材料12は、同じエッチング方法に対して反応性を有するので、第2保護材料12は、第1アクティヴ領域1の位置で除去される。そして、第1半導体材料2は、第1アクティヴ領域1を画定するアイソレーション層6から作られたパターンによって、アイソレーション領域5、従って第1アクティヴ領域1を画定するようにパターニングされる。そして、アイソレーション層6から作られたパターンは、除去される。
【0041】
この実施形態では、パターニングは、異方性エッチングによって達成され、この異方性エッチングは、エッチング・マスク8に基づく第1アクティヴ領域1のデザインを基部層内に再現する。
【0042】
これらの全実施形態では、アイソレーション層6のパターニング、第1半導体材料2から作られた層のパターニング、及び第2半導体材料4から作られた層のパターニング、並びに、第1アクティヴ領域1の主面の解放は、ソース基板内に空間を形成する。これらの空間は、第2半導体材料4内、アイソレーション層6内及び第1半導体材料2内に配置される。空間は、また、エッチング・マスク8内にも存在する。
【0043】
エッチング・マスク8、第2半導体材料4及びアイソレーション層6では、空間は、第1アクティヴ領域1の表面及びアイソレーション領域5の表面に対応する。第1半導体材料2では、空間は、アイソレーション領域5のみに対応する。
【0044】
図19に示されるように、全実施形態では、第1アイソレーション材料14が、ソース基板及びエッチング・マスク8の空間領域を満たすように堆積される。この第1アイソレーション材料14は、例えば、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜のような電気的絶縁材料である。第1アイソレーション材料14は、アイソレーション層6を構成する第2アイソレーション材料と異なるものであってもよい。また、第1アイソレーション材料及び第2アイソレーション材料は、同じものであってもよい。
【0045】
第1アイソレーション材料14は、第1半導体材料2内に形成されたアイソレーション領域内を充填するが、また、アイソレーション層6内及び第2半導体材料4内のアイソレーション領域5及び第1アクティヴ領域1を表す空間領域も充填する。第1アイソレーション材料14は、また、エッチング・マスク8上にも堆積される。
【0046】
第1アイソレーション材料14は、好適には、平坦化ステップを施され、このステップは、エッチング・マスク8の位置の上方で停止することができる。この処理中、エッチング・マスクもエッチングされてよいが、第2半導体材料4の主面を傷つけることは、回避されなければならない。第1アイソレーション材料14が平坦化された後は、第1半導体材料2の内部において、この第1アイソレーション材料14をアイソレーション領域5の位置で局所化するために、第1アイソレーション材料14は、等方性エッチング・ステップ又は異方性エッチング・ステップが施される。このエッチング・ステップでは、第1アイソレーション材料の平坦性は、エッチングを通して保持される。アイソレーション層6、又は、存在し且つアクセス可能なその他の層が、第1アイソレーション材料14のエッチング・プロセスに対して反応性を有する場合、エッチングは、異方性プロセスによって実行される。
【0047】
このようにして、第1アクティヴ領域1及び/又は第2アクティヴ領域3の主面に対して必要な位置に、第1アイソレーション材料14の上面を配置することができる。
【0048】
図20に示される好適な実施形態では、第1アイソレーション材料14のエッチングは、第1アクティヴ領域1の主面が解放されるまで実行される。この場合、第1アクティヴ領域1の主面は、第1アイソレーション材料14から作られたアイソレーション領域5の主面と正確に同じ位置にある。第1アクティヴ領域1とアイソレーション領域5とは、相補的な形状を有しており、例えば、第1アクティヴ領域1の主面よりも高いアイソレーション領域5のために、これらの2つの領域間の界面には不純物を堆積することができず、第1アクティヴ領域1に不純物が入り込むことはない。また、第1アクティヴ領域1の主面は、アイソレーション領域5の表面より上に存在しないので、第1アクティヴ領域1上に形成されたトランジスタは、漂遊トランジスタ(stray transistor)を提供することがない。
【0049】
また、アイソレーション領域の主面を第1アクティヴ領域1の主面よりも意図的に低くすることもできる。この場合、第1アイソレーション材料14は、平坦な表面を提供し、この平坦な表面は、第1アクティヴ領域1の主面の上方においてさえも、即ち、第1アクティヴ領域1の主面が解放された後でさえも、エッチングを通して維持される。
【0050】
図20に示される別の実施形態では、横方向スペーサ15が、第1アイソレーション材料14から作られたアイソレーション領域5の上方で、第2半導体材料4から作られた第2アクティヴ領域3の側端上に形成される。横方向スペーサ15は、第1アイソレーション材料14が第1半導体材料2内部のアイソレーション領域5内で局所化された後に、形成されてもよい。
【0051】
追加の絶縁材料が、基板上に一様な厚さで堆積される。追加の絶縁材料は、エッチング・マスク8、第1アクティヴ領域1及び第1アイソレーション材料14、並びにエッチング・マスク8の側壁、第2半導体材料4の側壁及びアイソレーション層6の側壁を被覆する。そして、追加の絶縁材料は、側壁のみで局所化され、それによって、横方向スペーサ15を形成するように、プラズマによって異方的にエッチングされる。
【0052】
また、横方向スペーサは、第1アイソレーション材料14のエッチング中に形成されてもよい。追加の絶縁材料は、基板上に一様な厚さで堆積される。追加の絶縁材料は、エッチング・マスク8、第1アイソレーション材料14及び被覆されていない側壁を被覆する。そして、追加の絶縁材料は、その絶縁材料を側壁上のみで局所化するように、プラズマによって異方的にエッチングされる。そして、第1アイソレーション材料14のエッチングが、異方性エッチング・プロセスによって再開され、横方向スペーサは、上部では追加の絶縁材料によって形成され、底部では第1アイソレーション材料によって形成される。
【0053】
追加の絶縁材料が堆積される厚さ及びエッチングされる厚さは、横方向スペーサの選択された厚さに依存する。
【0054】
また別の実施形態(図示しない)では、第1アクティヴ領域1の一部分のみを解放することも考えられる。横方向スペーサ15が、第1アクティヴ領域1の主面が解放される前に形成され、且つ、横方向スペーサ15の厚さが、第1アクティヴ領域1と第2アクティヴ領域3とを分離する距離(アイソレーション領域5の幅)よりも大きい場合、横方向スペーサ15は、第1アクティヴ領域1の上方に配置される。その後、横方向スペーサ15をエッチング・マスクとして使用し、且つ、第1アクティヴ領域1の一部分のみを解放することができる。この実施形態は、例えば選択エピタキシーによって第1アクティヴ領域1の主面の高さを高くすることが望ましい場合にとりわけ好適である。この実施形態は、第1アクティヴ領域1をエンクローチ(encroach)する横方向スペーサ15を得るためのいくつかの幾何学的制約を必要とするので(典型的には、きわめて厚いエッチング・マスク)、実施が困難であることを理解されたい。また、第1アイソレーション材料内の開口部は、追加のフォトリソグラフィー・ステップによって作られてもよいが、その後に、第2アクティヴ領域3及びアイソレーション領域5に対する第1アクティヴ領域1の自己整合損失が存在する。
【0055】
そして、エッチング・マスク8が、何らかの適切な技術、例えば、ウェット・エッチング等の異方性エッチングによって除去され、第2アクティヴ領域の主面が、解放される。
【0056】
この製造方法は、第1アクティヴ領域1、第2アクティヴ領域3及びアイソレーション領域5を、自己整合で形成可能にするので、とりわけ、興味を起こさせるものである。様々な領域の位置、形状及び寸法は、エッチング・マスク8が形成されるとすぐに規定される。
【0057】
これにより、第1半導体材料2から作られた第1アクティヴ領域1と第2半導体材料4から作られた第2アクティヴ領域3とを備えたハイブリッド基板を得ることができ、第1アクティヴ領域1及び第2アクティヴ領域3は、第1アイソレーション材料14から作られたアイソレーション領域5の両側に横方向に配置される。第1半導体材料2及び第2半導体材料4は、第2アイソレーション材料から作られたアイソレーション層6によって、支持層7の主面に垂直方向に分離される。アイソレーション領域5は、第1アクティヴ領域1の主面と単一面を形成する主面をさらに備える。アイソレーション領域5及び第1アクティヴ領域1は、アイソレーション領域5と第1アクティヴ領域1との間の界面に沿って相補的な形状を有する。第2アクティヴ領域3は、垂直な視点から、アイソレーション層6によって第1アクティヴ領域1から電気的に分離される。
【0058】
このハイブリッド基板は、予め規定された電子的及び/又は結晶学的特性を提供するアクティヴ領域上に特定のデバイスを形成可能にするので、とりわけ、好適である。アクティヴ領域は、侵襲的なステップ(aggressive steps)から常に保護されるので、優れた表面品質を提供する。アクティヴ領域の主面は、一般的には、ウェット・エッチングによって解放される。基板は、アクティヴ領域のすぐ近く、とりわけ、第1アクティヴ領域の位置で、表面マスクワーク(surface maskwork)を提供しない。これは、洗浄問題に関連した汚染の可能性を抑制するという効果、また、漂遊トランジスタを制限するという効果も有する。既存のマスクワークは、デバイスの動作に影響を及ぼす寄生材料の効果を制限するアイソレーション領域の上方に転写される。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
支持層(7)と、第1半導体材料(2)から作られた層と、アイソレーション層(6)と、第2半導体材料(4)から作られた層と、を連続的に備える基板を準備し、
アイソレーション領域(5)と、第1アクティヴ領域(1)と、第2アクティヴ領域(3)と、を画定するように構成されたエッチング・マスク(8)を形成し、
前記第1アクティヴ領域(1)と前記第2アクティヴ領域(3)とは、横方向に離れており、且つ、前記アイソレーション領域(5)によって分離され、
少なくとも前記アイソレーション領域(5)と前記第1半導体材料(2)内の前記第1アクティヴ領域(1)とを画定するために、前記第1半導体材料(2)から作られた層と、前記アイソレーション層(6)と、前記第2半導体材料(4)と、をパターニングし、
前記第1アクティヴ領域(1)の主面を解放することによってソース基板内に空間を形成し、
前記エッチング・マスク(8)は、前記第1アクティヴ領域(1)の上方で除去され、
前記第1アクティヴ領域(1)は、前記第1半導体材料(2)内で作られ、
前記第2アクティヴ領域(3)は、前記第2半導体材料(4)内で作られ、
前記空間及びエッチング・マスクに第1アイソレーション材料(14)を充填し、
前記第1アクティヴ領域(1)の主面が解放されるまで前記第1アイソレーション材料(14)をエッチングすることによって、前記アイソレーション領域は、前記第1アイソレーション材料(14)から作られる、ハイブリッド基板の製造方法。
【請求項2】
前記第1アクティヴ領域(1)の主面の解放は、少なくとも前記第1アクティヴ領域(1)を画定するための前記第1半導体材料(2)のパターニングの後に実行される、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記第1半導体材料(2)のパターニングの前に、前記エッチング・マスク(8)の第1保護材料(9)を前記第1アクティヴ領域(1)のデザイン内の第2保護材料(12)と取り替え、
前記第2保護材料(12)は、前記アイソレーション層(6)のエッチング・プロセスに対して反応性がある、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項4】
前記エッチングマスク(8)は、追加の保護材料(10)上に堆積された第1保護材料(9)を備え、
前記アイソレーション領域(5)を画定するデザインの前記エッチング・マスク(8)内に第1プラグ(11)が形成され、
前記第2保護材料(12)は、前記第1保護材料(9)が除去された後に、前記追加の保護材料(10)によって形成される、ことを特徴とする請求項3に記載の方法。
【請求項5】
前記第1プラグ(11)の除去と、
前記第2半導体材料(4)のパターニングと、
前記アイソレーション層(6)のパターニングと、
前記第1アクティヴ領域(1)を画定する前記追加の保護材料(10)及び前記アイソレーション層(6)のパターニングの同時除去と、を連続的に備えることを特徴とする請求項4に記載の方法。
【請求項6】
前記エッチング・マスク(8)において、前記第1アクティヴ領域(1)の画定は、パターン及び空間を交互に配置することによって達成され、
隣接する2つのパターンの対向する2つの側端間の距離は、前記第1アクティヴ領域(1)を画定するデザインの側端と前記第2アクティヴ領域(3)を画定するデザインの側端との間の最小距離より小さい、ことを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の方法。
【請求項7】
前記第1アクティヴ領域(1)を画定するパターン間の前記空洞領域内に第2プラグ(13)が形成される、ことを特徴とする請求項6に記載の方法。
【請求項8】
前記第2プラグ(13)は、犠牲材料によって形成される、こと特徴とする請求項4及び7に記載の方法。
【請求項9】
前記アイソレーション領域(5)は、前記第2アクティヴ領域(3)の少なくとも側壁を被覆する横方向スペーサ(15)を備える、ことを特徴とする請求項1乃至8の何れかに記載の方法。
【請求項10】
第1半導体材料(2)から作られた第1アクティヴ領域(1)と、
第2半導体材料(4)から作られた第2アクティヴ領域(3)と、
前記第1アクティヴ領域(1)及び前記第2アクティヴ領域(3)は、第1アイソレーション材料(14)から作られたアイソレーション領域(5)の両側に横方向に配置され、
前記第1半導体材料(2)及び前記第2半導体材料(4)は、支持層(7)の主面に垂直方向に、第2アイソレーション材料から作られたアイソレーション層(6)によって分離され、
前記アイソレーション領域(5)は、前記第1アクティヴ領域(1)の少なくとも片側端との境界をなす第1部分を備え、
前記第1部分及び前記第1アクティヴ領域(1)は、前記第1半導体材料(2)から作られた層と前記アイソレーション層(6)との間の界面と同一の平面を形成する解放主面を有し、
前記アイソレーション領域(5)及び前記第1アクティヴ領域(1)は、前記アイソレーション領域(5)と前記第1アクティヴ領域(1)との間の界面に沿って相補的な形状を有する、ことを特徴とするハイブリッド基板。

【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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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【公開番号】特開2011−135080(P2011−135080A)
【公開日】平成23年7月7日(2011.7.7)
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願2010−284914(P2010−284914)
【出願日】平成22年12月21日(2010.12.21)
【出願人】(510225292)コミサリア ア レネルジー アトミック エ オ ゼネルジー アルテルナティブ (97)
【氏名又は名称原語表記】COMMISSARIAT A L’ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES
【住所又は居所原語表記】Batiment Le Ponant D,25 rue Leblanc,F−75015 Paris, FRANCE
【出願人】(509096223)エスティマイクロエレクトロニクス、(クロル、2)、エスアエス (5)
【氏名又は名称原語表記】STMICROELECTRONICS (CROLLES 2) SAS
【Fターム(参考)】