JPH10513312A

JPH10513312A - 珪化物層を有する層構造物、かゝる層構造物の製造方法

Info

Publication number: JPH10513312A
Application number: JP8523892A
Authority: JP
Inventors: マントル・ジークフリート
Original assignee: フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング
Priority date: 1995-02-06
Filing date: 1996-02-01
Publication date: 1998-12-15
Anticipated expiration: 2016-02-01
Also published as: ATE265743T1; JP4051413B2; DE19503641A1; US5958505A; DE59611000D1; EP0809860B1; KR19980702003A; EP0809860A1; WO1996024952A1; KR100420565B1; ES2220970T3

Abstract

(57)【要約】本発明は、珪素含有層の上に形成された珪化物層を持つ層構造物に関する。本発明の課題は、従来技術の欠点を有さない層構造要素を製造するのに使用できるこの種の層構造物を製造することである。この目的のために、珪化物の少なくとも一部を珪化物層の残りの部分に対して、この部分の層平面に対して垂直方向にずらして配置する。この様にして色々な電子要素をこの種の層構造物にて提供する。

Description

【発明の詳細な説明】珪化物層を有する層構造物、かゝる層構造物の製造方法本発明は請求項１の上位概念に従う層構造物の製造方法に関する。更に本発明は請求項１２の上位概念に従う珪化物層を持つ層構造物にも関する。また、本発明はかゝる層構造物を含めた電子構成要素にも関する。本発明は、加えてかゝる層構造物に構造化する方法にも関する。特別に珪素中に埋設された金属導電性−または−半導電性構造を持つ層構造物がミクロ電子工学の分野の沢山の用途でますます重要に成っている。例えば埋設された内部コネクタを得るするために、従来には適当な層構造物およびそれに関する製法もなかった。従来技術として、珪素中での溝のリソグラフィーパターン形成およびエッチング、場合によっては選択的な金属の析出、上記溝への例えばＳｉＯ₂の充填および過剰に析出した金属の除去を重要な段階として挙げる方法が公知である。この方法は非常に経費が掛り、かつ中でもサブミクロンの構造の大きさの組織規模の場合に極めて問題がある。さらにこの方法の場合には金属／珪素−界面が不所望の縁被覆（Ｋａｎｔｅｎｂｅｄｅｎｋｕｎｇ）によって不可避的に汚染される危険がある。従ってエピタキシャル（ｅｐｉｔａｋｔｉｓｃｈｅｎ）層の製造は不可能である。ミクロ電子工学の分野において、ＨａｎｄｂｏｏｋｏｆＭｕｌｔｉｌｅｖｅｌＭｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｆｏｒＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｔｓの“珪化物およＵＬＳＩ用端子（ＳｉｌｉｃｉｄｅｓａｎｄＣｏｎｔａｃｔｓｆｏｒＵＬＳＩ）”、Ｈｅｒａｕｓｇｅｂ．Ｓ．Ｒ．ＷｉｌｓｏｎおよびＣ．Ｊ．Ｔｒａｃｙ，ＮｏｙｅｓＰｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ、第３２〜９６頁、１９９３年から従来技術として、層構造物のため、特に金属酸化物− 磁界効果トランジスター（ＭＯＳＦＥＴ）のソース、ゲートおよびドレインのために使用できる二つの珪化物、即ちＴｉＳｉ₂およびＣｏＳｉ₂が公知である。両方の珪化物は珪化物形成の際に自己調整法を可能としそして約１５μオームの小さい電気抵抗を示す。エピタキシャルＣｏＳｉ₂−層を有する面ｐ⁺／ｎ遷移は多結晶金属化に比較して有利である。Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５８、第１３０８〜１３１０頁、１９９１年からは、いわゆるＴｉ−Ｃｏ−法での単結晶ＣｏＳｉ₂層はスパッタリングおよび焼き鈍し（Ｔｅｍｐｅｒ）によって製造することは公知である。単結晶ＣｏＳｉ₂−層は、多結晶珪化物に比較して非常に高い熱安定性に特徴があり、単結晶ＣｏＳｉ₂−層は特に珪素中に埋設された場合には約１２００℃ まで安定している。しかしながら上記の方法は珪化物については汚染並びに品質的に不充分な不動態が克服しがたい問題を生じさせるので、層構造の製造には適していない。それ故に本発明の課題は、珪素工業の分野における構造要素の製造に使用することを可能としそして従来技術で生じる欠点が避けられるか、少なくとも著しく低減される冒頭に記載の種類の層構造物を提供することである。本発明の別の課題はこれらの欠点を有していない層構造物の製造方法を提供することである。別の本発明の課題は、珪素工業の分野で使用できる層構造を有する構造要素を生み出すことである。これらの課題は請求項１、１２、１８または１９の特徴部の全てに従う方法あるいは層構造あるいは電子構造要素によって解決される。これらの発明の別の実施態様はこれらに従属する請求項２〜１１あるいは１３〜１７のそれぞれに記載してある。珪化物層を局所的に酸化する場合に該層がそれの境界面から珪化物層の内部に向かってＳｉＯ₂に酸化されることは公知である。しかしながら更に、その際に同時にこの珪化物境界面に向かい合っている珪素含有表面あるいは基板表面と結合する境界面上で珪化物が局所的酸化の間に珪素の内部方向に成長して行くことも知られている。結果において、局所的酸化の領域において層の深部の方に移動する珪化物層部分がこの様に得られることは非常に驚くべきことである。この場合この層構造は波型の珪化物層の移動域で、特に結晶品質並びに層の平面性の保持に関する限り、同じ層形態を有することは非常に驚くべきことである。たしかに珪素の局所的酸化は公知であり、高度のおよび最も高度の積分回路の場合に隣接構造部材を絶縁するのに標準的に使用される（ＳｔａｎｌｅｙＷｏｌｆ，“ＳｉｌｉｃｏｎＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇｆｏｒｔｈｅＶＬＳＩＥｒａ，第２巻、ＰｒｏｃｅｓｓＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ，”、ＬａｔｔｉｃｅＰｒｅｓｓ、ＳｕｎｓｅｔＢｅａｃｈ、ＣＡ、１９９０）。この場合、酸化の間にＳｉＯ₂が酸化マスクで覆われていない場所で珪化物基板内方向に成長しそしてこの場所にこの様に局所的に電気絶縁性ＳｉＯ₂層を形成する。しかしながらそこでは従来公知の有効含有量が局所的酸化で消費される。更に、継続的な酸化の際に当該層領域が隣接する層域に比較して深部にますます進入形成されることが本発明で明らかに成る。請求項２の方法は、局所的な移動層域が専らその隣接する層域によって中断されておりそしてこの様に分離された層領域は層の性質を保持しながら生じる程に長期間酸化した場合に、特に有利である。この場合、例えば分離工程の後の局所的酸化を継続する期間を適当に選択することによって隣接する層領域を酸化プロセスに向けて意図的に調整できる。この製造方法は、請求項３の特徴部の全部に従って行う場合、即ち珪化物層の局所的酸化の前に１つまたは複数の別の層の一部または全部を施与しそして形成することによって珪素に埋設される層中に存在しそして次に局所的に酸化される場合が非常に有利である。この場合には上にある層または上にある複数の層が少なくとも酸化される。更に酸化工程は、珪化物層に達しそしてこの層の局所的酸化が行われる程に進行し、特にこの酸化工程はその期間にわたって制御できる。局所的酸化は酸化雰囲気で層構造の所望の場所に充分なエネルギーを局所的に蓄えることによって行う。この場合、例えば局所的に著しく制限された光束、例えばレーザーにて、酸化すべき層構造の局所領域をはっきり決めそしてレーザーの充分なエネルギー出力でこの様にして層を局所的に酸化することも実施の態様である。本発明の方法の一つの変法は請求項４に従って珪化物層の上に生じるマスクを使用するものである。次いでエネルギーは炉での熱処理によって与えることができる。この場合、マスクは請求項５に近似して調製される方法で形成され得る。この場合に確かにＳｉＯ₂が局所的酸化のために、用意された領域を形成するために構造化され得る。場合によってはこの手段は別としてもよい。即ちこの様にしてＳｉＯ₂一層をエッチンング停止手段（Ａｅｔｚｓｔｏｐｐ）として使用することができる。珪化物層を局所的に酸化するためには、場合によっては存在するＳｉＯ₂層が珪化物層内部に進行するこの層の酸化工程の初めに生じるので、この構造化の選択は本質的に取るに足らぬことである。珪化物層は多結晶に形成され得る。特定の目的のためには、請求項６に従って単結晶を形成するのが有利である。請求項７に従って炭化物として金属導電性材料、特にＣｏＳｉ₂を選択する限り、この様にして例えば内部接続構造が珪素中に形成され得る。他の目的のために半導電体珪化物を選択するのが有利である。請求項９に従って局所的酸化を何度も且つ少なくとも一部を層構造物の他の場所で実施するのも特に有利である。この様にして埋設された珪化物構造物が珪素含有材料あるいは珪素をベースとする基板の沢山の種々の平面で得られる。従って個々の要求は層構造中に相応する三次元的な導電性および／または半導電体珪化物構造を製造できるし、または既に製造された構造物の場合には適当な構造または構成要素を製造するために請求項２０に記載の発明に従ってこれを構造化することができる。埋設された珪化物層を表面珪化物層と組合せて本発明の方法によって局所的に酸化することによって構造化することができる。局所的酸化（珪化物と酸化物）が達成されると、埋設された珪化物は酸化物を最初に形成し、移動しそして最後に元の層から分離される。これによって埋設された珪化物層が局所的に構造化され得る。請求項１に従って層構造中に存在する珪素が空間的に制限された領域で例えばイオン移植によて有利にｐ−またはｏ−混入することができる。この場合、埋設された珪化物層の下の領域はイオンを移植でき、そしてこの様にして珪素が規定的に移植できるのが特に有利である。更に、請求項１１に従って珪素含有表面（１）として結晶配向（１−０−０）を持つ珪素基板の表面（１）を選択するのが有利である。珪化物層は局所的酸化の前にリソグラフィにより組織化し、酸化工程の後に未だ埋設された珪化物だけが元の珪化物化域に接して存在する。このことは、板状絶縁層および埋設された珪化物層（例えば内部接続するための埋設された金属化）をプロセス段階で実施することを可能とした。局所的酸化を実施するためには、酸素または水蒸気の中で焼き鈍を実施してもよい。しかながらこの点に関してガス混合物、例えば酸素−窒素混合物を使用することも考えられる。この様に、“簡単な”局所的酸化に代わって若干の用途で同様に望まれ得る特定の種類の局所的酸化、即ち酸化物−窒化物−形成を行ってもよい。一般に、局所的酸化を高いガス圧、例えば高圧装置中で酸素を用いて実施する熱負荷を減らすのが有利である。適当なガス混合物および／または高いガス圧を選択することによって層構造の品質および製法の質を更に向上させることができる。珪素ベースの基板のための材料の選択は要求次第で様々に選択することが出来る。特に以下のものを挙げることができる： − 種々の微量混入層および微量混入構造を有するエピ−珪素円盤状物 − Ｓｉ合金層、例えば埋設されたＳｉ_1-x−Ｇｅ_x、Ｓｉ−Ｃ − ＳＯＩ（絶縁体の上に珪素、例えばＳＩＭＯＸ、ＢＥＳＯＩ、サファイヤの上のＳｉ） − ＳＯＭ（金属上に珪素）基板（例えば珪素中の埋設されたＣｏＳｉ₂層）本発明の方法および層構造は総合して以下の長所を有している：深部に移動した両方の層はそれらを取り囲む珪素を介してのみ結合している。使用される珪化物は金属、例えばＣｏＳｉ₂が適しており、それによって二つの電気的に互いに分離された二つの金属化面が生じ、同時に珪化物構造の不動態化が同時に生じる。局所的酸化によって構造化される珪化物および珪素は金属珪化物を使用する場合に金属化されそしてＳｉＯ₂によって、垂直の構造要素のための構成部材である不動態化された金属組織が生じる。必要な場合には窒化珪素の他に酸化珪素を容易に選択的に除くことができ、自由状態のＭＥＳＡ−構造が生じる。窒化珪素の除去後に表面金属化下に珪化物中に例えば低いエネルギー移植によって後から珪素を微量混入することによって例えば抵抗接続を行うことができる。この工程は表面近辺へのＳｉＯ₂の混入が絶縁性に影響を及ぼさないので、更にマスクすることないしに実施することができる。珪化物中に移植を行う場合には、焼き鈍しによって微量混入物の例えばＣｏＳｉ₂からの拡散が行われそしる（実施例参照）。本発明の方法は全体として層構造に関しても次の長所を有している： − 自己調整性がある、 − 方法段階が少なく、簡単である、 − 特に湿式酸化の場合に熱負荷が穏やかである（熱的費用が少ない）。層構造は高温安定性（材料および層厚さ次第で例えば１００ｎｍの厚さのＣｏＳｉ₂で１１００℃以上）を有しており、高温での別の工程は確かに層構造を更に形成するとを可能とする。特に“内部”成長工程のために、境界面（珪化物− 珪素、ＳｉＯ₂／珪素）の汚染を排除しそして単結晶の埋設された優れた品質の珪化物構造物の製造が可能となる。珪化物層として金属導電性の表面層を選択する場合には、単一のかゝる表面金属化によってこの様にして二つのまたは繰り返し使用する場合にはそれ以上の金属化平面を得ることができる。従って更に珪化物のための多面的構造化法もある。即ち、構造物は巨視的の大きさ（例えば、珪素ディスク状物に関して）であるかまたは広くサブミクロンの範囲にある。このことは、両方の重要な珪化物、即ちＣｏＳｉ₂とＮｉＳｉ₂が反応性イオン−エチングにて構造化できず、ＣｏおよびＮｉとＦまたはＣｌとの易揮発性の化合物が室温で得られないので、ますます重要である。本発明の方法並びに本発明の層構造物は垂直型トランジスター、例えばＬＯＣＯＳ−ＰＢＴ、垂直ＭＯＳＦＥＴ、擬似垂直型の出力−ＦＥＴの分野で使用できる。しかしながら埋設された微量混入層（埋設層）の接続域でも、マイクロシステム工業において、新規のセンサーの開発がまたは高周波金属化構造（共平面およびマイクロストリップライン技術）、光検出器、珪素をベースとする光ファイバー、光ファイバーまたはモデュレーターのための連結手段の開発に本発明の方法および層構造物が使用できる。次に本発明を実施例および概略的に示した図面によって詳細に説明する：図１：珪化物並びに領域IIおよび領域IIIのＳｉＯ₂による局所的な電気絶縁部を有する平面および埋設された金属化面。ＩおよびIIは埋設された内部コネクタによって連結されている。（ａ）は高抵抗ウエーハの上の珪素ＥＰｉ−層、（ｂ）はＳＯＩ基板上の珪素ＥＰｉ層；図２：本発明の個々の方法段階を概略的に示す図：（ａ）珪酸基板上に珪化物層（ｂ）局所的酸化のためにＳｉＯ₂−およびＳｉ₃Ｎ₄−層より成る酸化物マスク（ｃ）被覆されていない場所の珪化物層上での二酸化珪素の形成；珪化物層の基板方向への局所的ずれ（ｄ）珪化物層を進行する酸化によって別の平面に達する沢山の領域に分離する。図３：本発明の方法による短い溝ＰＢＴ’ｓの製造方法：（ａ）ｎ−エピ層を持つｎ⁺−Ｓｉ（１００）の上で図２ｄに従う構造の変更、（ｂ）短い溝−ＰＢＴ’ｓの構造、（ｃ）追加的な埋設された珪化物層を持つ短い溝ＰＢＴ；図４：埋設された珪化物層の構造化：（ａ）珪化物二重層、（ｂ）局所的な酸化を部分的に実施した後の構造物、（ｃ）局所的な酸化の終了後の構造物；図５：垂直型ＭＯＳＦＥＴの製造：（ａ）本発明の方法によて得られる酸化物マスク除去後のＭＥＳＡ−構造物、（ｂ）接続部を有する垂直型ＭＯＳＦＥＴ−構造物（Ｓはソースを示し、ＧはゲートをそしてＤはドレインを示す）、（ｃ）ＳＯＩ−基板上の垂直型ＭＯＳＦＥＴ；図６：垂直型ＭＯＳＦＥＴのための図５に交換し得る製造方法：（ａ）乾燥エッチングによって酸化物を部分的に除いた後の本発明に従って得られるＭＥＳＡ−構造物、（ｂ）窒化物層の析出した後の構造物（選択的）、（ｃ）酸化物の湿式化学的除去および熱的ゲート酸化物形成の後の構造物（ｄ）ゲート接続部の析出および窒化物マスクの除去後の垂直型ＭＯＳＦＥＴ（Ｓはソースを示し、ＧはゲートをそしてＤはドレインを示す）；図７：珪化物中間層を持つ垂直型インバータの概略的構造（線影部は図６と同じ）；ＩＮおよびＯＵＴは入口および出口を示し、ＶｄｄおよびＶｓｓはドレインおよびソースのための接続部である：（ａ）ｎ−およびｐ−溝ＭＯＳＦＥＴのための珪化物層の間の珪素−ドープ層の構造物、（ｂ）側面図；図８：ＭＥＳＡ−構造物の製造およびＳｉ−Ｇｅ−ＭＯＤＦＥＴｓの金属化。Ｓ₁−ＳｉＧｅ_xで示される層は種々のＳｉ−層および様々なゲルマニウム含有量のＳｉ−Ｇｅ−層で構成されている。深部にある珪化物層はＭＯＤＦＥＴ’ｓの溝に接続されている；図９：ＳＯＩの上の珪素−導波管中で相変更するための珪化物グリッドより成る切断面：（ａ）深部変化を持つ関連する珪化物構造物（ｂ）周期的な珪化物グリッド（概略図）；実施例１（図２）珪素基板の上に最初に珪化物表面層（２）を析出させる。珪化物層（２）は金属（例えばＣｏＳｉ₂）であるが、半導体（例えばβ−ＦｅＳｉ₂）でもよい。しかし良好な平面性（プレーナリテート：Ｐｌａｎａｒｉｔａｅｔ）および形態であるものが有利である（図２ａ）。比較的に高い平面性および小さい境界面粗さを有するエピタキシヤル層は、高い熱安定性を有しているので最も適している。次に薄いＳｉＯ₂−層（４）（約１０ｎｍの厚さ）を例えば熱的酸化（例えばＲＴＡ中での乾燥酸化）によって製造し、その上に非常に熱い層Ｓｉ₃Ｎ₄−層（５）（一般的には＞５０ｎｍ、例えば１５０ｎｍ）を付着させる。Ｓｉ₃Ｎ₄−層（５）を次いで乾燥エッチングによって構造化する（図２ｂ）。自由エッチングされた場所のＳｉＯ₂層は一緒にエッチング除去されるかまたはエッチング停止手段（Ａｅｔｚｓｔｏｐ）として利用されるので、これは第二義的な意味しかない。今度は、構造化された層構造物の熱的酸化を行う。この酸化は湿式でも乾燥状態でも行うことができる。非常に高い温度を避けるべき場合には、湿式酸化が有利である。酸化は珪化物（２）の上にＳｉＯ₂層を形成しそして珪化物層（２）は窒化物（５）で覆われていない位置で明らかに珪素（１）中にずれ込む。それによって元の平らな珪化物層（２）が酸化された領域と酸化されていない領域との間の遷移位置で図２ｃに示す通り変形する。珪化物層（２）はしかし最初はつながっているが、非常に細い遷移域からずれてその平面性を保持する。それによって、深部で変化する波状の珪化物層をプレーナ表面層から簡単に製造することが可能となった。進行する酸化と一緒に珪化物層（２）は珪素（１）内部に深くずれ込み、全く特別な効果をもたらす。即ち、（珪化物、珪化物の層の厚さおよびプロセスの誘導に依存する）臨界の酸化深さの場合に珪化物層（２）が図２ｄに示す通り変換領域で割れ目が生じる。その際に、層が酸化物の下方でも平らでつながってままであることが重要である。酸化された場所の珪化物の層厚は拡散分配によって約２０% ほど減少する。珪化物層（２）の割れは例えば既に局所的に酸化されているが未だつながっている珪化物層（２）を短時間焼き鈍し（Ｔｅｍｐｅｒｎ）することによる熱処理によっても薄いＳｉＯ₂−層の厚さでも既に達成できる（例えば１０００℃でＲＴＡ、約７０ｎｍの厚さのＣｏＳｉ₂−層で６０秒）。窒化物層（５）および表面酸化物を（例えば乾燥エッチングによって）除いた後に、二つに分けられた珪化物平面を持つ図２ｅに示したほぼ平らな構造物が生じる。実施例３（図３）短い溝を持つＬＯＣＯＳ−浸透性ベース−トランジスター（ＰＢＴ）の製造方法高ドープｎ−Ｓｉ（１００）ウエーハの上に１〜１００×１０¹⁵ｃｍ^-3のドープ量および約２００〜５００ｎｍの厚さを持つ珪素−エピ層（１）を設ける。次いでＣｏＳｉＯ₂−層（２）（約３０〜１００ｎｍ）を析出させる。特に、いわゆるＣｏ−Ｔｉ−法によって分子線エピタキシ、分子線アロタキシ（Ａｌｌｏｔａｘｉｅ）またはイオン線合成によって製造することができる非常に小さい構造（サブミクロン）のエピタキシャルＣｏＳｉ₂−層（２）の為に最も適していると思われる。局所的酸化を実施するために、約１０ｎｍの薄いＳｉＯ₂−層（４）および唯一つの１００ｎｍの厚さのＳｉ₃Ｎ₄−層（５）を析出させる（図２ｂと同様）。８５０℃で４５分の局所酸化によって約３００ｎｍの厚さのＳｉＯ₂層がＣｏＳｉ₂層（２）の上に得ることができる（図３ａ）。変換場所での珪化物層の割れ目を確実にするために、試料を熱的に後処理する（例えば７０ｎｍのＣｏＳｉ₂ の場合に１０００℃、６０秒）。この熱処理条件は珪化物および酸化物の層厚さに適合させるべきである。次いで窒化珪素（５）およびソース接続場所のＳｉＯ₂を除く。抵抗ソース接続部を製造するためには、面状の移植物を使用する（図３ｂ）。この場合に、ＳｉＯ₂中への面状移植片はＳｉＯ₂の電気絶縁挙動を妨害しない。この移植されたドープパントを次いで熱処理によって活性化するかまたは特別な表面接続のために珪化物から拡散されそして活性化される得る。ゲートの電気的接続のために、深部にある珪化物を乾燥エッチング（ＲＩＥ）によって露出させなければならない。ドレイン接続はウエーハ裏側でまたは接続孔によって高ドープウエーハを実現することができる。図３ｂは酸化珪素で局所的に被覆された埋設金属ゲートを有する短い溝：ＢＴｓの構造を概略的に示している。エピ層を持つｎ⁺−ウエーハの替わりに、高周波用途のためにｎ^-−Ｓｉ（１００）ウエーハ中の埋設ｎ⁺−層も使用することができる。高ドープＳｉ−ウエーハに代えて、（ドーピング槽を用いて）適切にドープしたＳＯＩ（ＳＩＭＯＸまたはＢＥＳＯＩ）ウエーハを用いることもできる。他には、珪化物ドープ層も用いられる。この場合にはドレイン接続は、表面側で高度にドープされら珪素を良好な抵抗接続のために有する深部の珪化物層によって説明される（図３ｃ）。実施例３（図１）ＯＣＯＳＩおよびＬＯＣＯＳによる埋設内部接続部および電子構成要素の間の電気絶縁の製造集積構成要素を側面絶縁するための標準的ＬＯＣＯＳ−技術は、本発明のＬＯＣＯＳＩ−法を含む一つの段階（または連続的）に実施することができる。部分的に珪化物化したウエーア（１）から出発して、通例の酸化物マスク（３）を使用することによって局所的酸化を実施する。珪化物化された場所では、酸化によって埋設電気的化合物（２）（内部接続部）が生じ、酸化だけされた領域（２）では電気絶縁が得られる（図１）。この利用は、珪化物層（２）あるいは局所的酸化が方法パラメータの適切な選択によってＳＯＩ−ウエーハの絶縁体（例えばＳｉＯ₂、サファイア）の所にまで通じ（図１ｂ）そしてそれによって煩わしい基板流動を完全に排除できるので、ＳＯＩ −ウエーハを選択する場合に特に有利である。実施例４（図４）埋設珪化物層の構造化ＬＯＣＯＳＩ法は珪化物表面層を用いてまたは用いずに埋設珪化物層（２）の構造化のために使用することができる（図４ａ）。これによって新規の三次元構造を得ることが可能である。埋設単結晶珪化物層（２）は特別な方法で初めて（１００）配向の珪素中で製造することができる。イオン線合成が特に適している（．Ｅ．Ｗｈｉｔｅ等、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ．Ｌｅｔｔ．５０、第９５〜９７頁、１９８７）および分子線アロタキシ（ＭａｎｔｌおよびＨ．Ｌ．Ｂａｙ、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６１、第２６７〜２６９頁、１９９２）が特に適している。既に図２に示した通り、最初に酸化物マスク（３）を造る。次いで試料を酸化する。酸化物が埋設珪化物層（２）に達するやいなや、この深部が基板（１）中に図２ｃと同様にずれて行く。酸化の進行で表面層（２）の場合と同様に埋設珪化物層（２）に割れが生じる（図４ｂ）。この場合にも、変換域に珪化物層（２）の意図的な割れが焼き鈍し化によって基板（１）中に深く内部拡大するが、その平面は保持される。実施例５垂直型ＭＯＳＦＥＴの製造方法垂直型ＭＯＳ−トランジスタは、極めて短い溝長さであるために非常に高い接続速度が期待でき、標準的リソグラフィ法にて製造できそして場所要求が減少し得るので、将来の最高の積層体にとって非常に重要である。垂直型ＭＯＳ−トランジスタはそれらの技術的発展においては未だ初期に当たるものである。図２によって既に説明した通り、ＬＯＣＯＳＩ法によって垂直型ＭＯＳ−トランジスタの製造に利用できる珪素−メサ構造を製造できる。表面珪化物（２）はこの場合にはソースおよび深部にあるドレイン−接続部を形成する。このことについては、適当に予備ドープされた珪素を用いることが前提とされる。簡単なＳｉ−ウエーハの替わりにドープ層を既に持つウエーハを用いる場合には、図５に例示したＭＥＳＡ構造をｎ−ＭＯＳＦＥＴのためにＬＯＣＯＳＩ法を用いて製造することができる。その際に窒化物（５）および酸化物が既に選択的に除かれる。珪素中のドープ層は例えばエピタキシヤル析出またはイオン移植の如き標準的方法で得ることができる。層構造はさらなる酸化に対して安定しており、高温に曝すことができるので、ゲート酸化物を熱的酸化によって製造することができる。未だ不充分なゲート接続に対しては、ポリ珪素および／または金属を用いて、垂直に進行するゲート酸化物の上に付着させそしてリソグラフィーで構造化する（図５ｂ）。上述の方法は追加的な埋設珪化物層を有するウエーハを用いても利用できる。これが、電力および高周波を利用するための特に低抵抗のドレイン接続部を持つ短い溝のＰＢＴをもたらす（図５ｃ）。別の変法を図６に示す。この場合にはＬＯＣＯＳＩ法の場合に生じる酸化物が乾燥エッチングによって部分的にだけ除かれる。この方法は、窒化物層がこの課題を満足するので、新規のマスクを必要としない。追加的に珪化物は優れたエッチング停止剤である。残留する酸化物はゲート酸化物として利用することができるので、更に酸化する必要がない。ゲート接続を容易にしそして寄生ゲート能力を低下させるために、必要によっては珪化物層の上に絶縁層（例えばＳｉ₃Ｎ₄）を析出させてもよい（図６ｂ）。また酸化物の全部（または一部）を湿式化学的に除去しそして熱酸化によって新規のゲート酸化物を形成してもよい。次いで窒化物マスクはゲート接続材料、高ドープド−多珪素および／または金属を析出させるために役立つ。次に窒化物を除く。垂直型ＭＯＳＦＥＴ’ｓの一般的構造を図６ｄに示す。実施例６垂直型インバータの製造埋設された珪化物層および適当なドープ層を珪素中に有する表面珪化物層（図４の通り）から出発し、二つの内部に成長する垂直型ＭＯＳＦＥＴ’ｓを垂直型インバータのために製造することができる（図７）。埋設珪化物層は実施例３に示した通り、局所的酸化によって構造化する（図４ｂ）。ゲートの詳細は垂直型ＭＯＳＦＥＴについてと同様に行うことができる。この場合、重要な新規な点は、ＭＥＳＡ−構造の酸化が埋設珪化物層の側方酸化をもたらしそしてｎ−およびｐ−溝のゲート接続部がＭＯＳＦＥＴ’ｓを関連付けて説明することができることである。図７は、ＬＯＣＯＳＩ法によって製造できる様に、垂直型インバータの概略的構造を図示している。ソースおよびドラインのためのｐ⁺−およびｎ⁺− 抵抗接続部の両方を有する埋設珪化物層の替わりに、ｐ⁺／ｎ⁺の層順序を利用してもよい。実施例７Ｓｉ−Ｇｅ−ＭＯＤＦＥＴのためのメサ構造を製造する方法（同時に金属化および不動態化）Ｓｉ−ＧｅベースのＭＯＤＦＥＴ（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｄｏｐｅｄＦＥＴ）はＬＯＣＯＳＩ法によって金属化しそして不動態化することができる。Ｓｉ−ＳｉＧｅ_x−Ｓｉ層構造の上に珪化物層（例えばＣｏＳｉ₂）を付着させそして次にＬＯＣＯＳＩ法を実施することによって図８に示し構造を製造することができる。珪化物層は層の厚さ（約３０〜１５０ｎｍ）および酸化パラメータを適当に選択することによって正にＳｉ／ＳｉＧｅ_x／Ｓｉ−層構造中に拡大させ、溝の最適な接続を達成する。珪化物としてＣｏＳｉ₂を用いる場合には、ＳｉＧｅ_x−層のゲルマニウムは珪化物中に埋設されず、珪化物の前に基板中に前もってずれ込む。これによって珪化物は良好な導電性のままである。湿式酸化によって温度を充分に低く維持することができ（約７５０〜８５０℃）、その結果煩わしいＳｉ−Ｇｅ内部拡散もドーピングの本質的拡散も生じない。同時に金属化されていない領域はＳｉＯ₂によって不動態化される。ソース−およびドレイン域のＳｉＯ₂は窒化物を乾燥エッチングによって除く前に、移植および熱的活性化によって抵抗ソースおよびドレイン接続を達成するために除いてもよい。ＣｏＳｉ₂を用いる場合には、ＨＥＭＴ〔高電子運動トランジスター（ｈｉｇｈｅｌｅｃｔｒｏｎｍｏｂｉｌｉｔｙｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）〕の高い出力を期待させる非常に小さい接続抵抗が達成される。実施例８例えばＳｉ／半導体珪化物／Ｓｉの様なプレーナ構造化ヘテッロ構造物の製造Ｓｉ上の半導体の珪化物層の局所的酸化によって珪素ベースのプレーナ−ヘテロ構造が比較的に簡単に製造される。図２について説明するやり方に相応して実現し得る。最初に半導体珪化物層（２）を珪素（１）の上に製造する。酸化マスク（３）（上述の通り、ＳｉＯ₂およびＳｉ₃Ｎ₄）の施与が珪化物（２）の局所的酸化を可能にする。図２ｃに示した通り、それによって特定の深さでプレーナの珪素／半導体珪化物／珪素−ヘテロ構造が生じる。実施例９光学導波管の製造上述の構造化法は珪素、二酸化珪素または珪素−ゲルマニウム導波管の製造も可能とする図１ｂに示したＳｉ−ＭＥＳＡ−構造は適当な寸法（マイクロメータ）の場合にはＳｉＯ₂によってまたは珪化物によって境界を付されたプレーナのＳｉ−導波管である。境界面の屈折率の遷移が導波管中の光の導きを可能とする。ＳｉまたはＳｉ−Ｇｅ導波管を用いる光学的変調器の製造図２ｃ、ｅに示した構造物をＳＯＩ基板（例えばＳＩＭＯＸ）の上に製造する場合には、図９に示す様に、珪素導波管中に導かれる光を相変調させるために使用することができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年１月２７日【補正内容】請求の範囲１．珪化物層（２）が珪素含有表面（１）に形成されている、該珪化物層を有する層構造物の製造方法において、珪素含有面（１）と結合する、珪化物層（２）の境界面に向かい合う境界面の珪化物層（２）を、深部に移動した珪化物層の一部が生成するために珪素の内部へ向かって珪化物が成長する様に局所的に酸化することを特徴とする、上記方法。２．珪素含有表面として珪素ベースの基板（１）の表面を選択する請求項１に記載の方法。３．珪化物層（２）を、局所的酸化のために用意された、この層（２）中の領域がそれに隣接する層（２）の領域から分けられる程の間、酸化する請求項１に記載の方法。４．局所的酸化のために準備した領域の珪化物層（２）の互いに向かい合う境界面の少なくとも一部の上に、局所的酸化の前に少なくとも一つの別の層を形成する請求項１、２または３に記載の方法。５．局所的酸化の前に珪化物層（２）の互いに向かい合う、特に自由境界面の一部をマスク（３）で覆う請求項１、２または３に記載の方法。６．珪化物層（２）の互いに向かい合う、特に自由境界面の上にマスク（３）を生成するためにＳｉＯ₂層（４）およびそれの上にＳｉ₃Ｎ₄層（５）を形成し、そして局所的酸化のために準備された、珪化物層（２）の領域を形成するために少なくともＳｉ₃Ｎ₄層（５）を構造化する請求項５に記載の方法。７．珪化物層（２）を単結晶形成する請求項１、２、３、４、５または６に記載の方法。８．珪化物層（２）を形成するための材料として金属珪化物、特にＣｏＳｉ₂ を選択する請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法。９．珪化物層（２）の局所的酸化の終了後にマスク（３）を除く請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。１０．従来の場所と部分的に別の所の珪化物層（２）を局所的に酸化する請求項１〜９のいずれか一つに記載の方法。１１．珪素含有の空間的領域、特に珪化物層（２）の下部をドーピングする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法。１２．珪素含有表面（１）として結晶配向（１−０−０）を有する珪素基板（１）の表面を選択する請求項１〜１１のいずれか一つに記載の方法。１３．珪素含有表面（１）または珪素ベースの基板（１）の表面と面結合しおよび／または少なくとも部分的に埋設されている珪化物層（２）を持つ層構造物において、珪化物層（２）の少なくとも一部が珪化物層（２）の残りの部分に対して、この部分の層面に対して垂直方向で移動配置されており、そしてその際に珪化物層（２）の相互に移動した部分が接触していないことを特徴とする、上記層構造物。１４．珪化物層（２）が金属導電性である請求項１３に記載の層構造物。１５．珪化物層（２）が半導体である請求項１３または１４に記載の層構造物。１６．基板のまたは珪素含有表面を形成する材料（１）のまたは珪化物層（２）の少なくとも一部を埋設する材料の空間領域、特に珪化物層（２）の下部かｐ− またはｎ−ドープされている請求項１３〜１５のいずれか一つに記載の層構造物。１７．最初の珪化物層のために選択された材料と相違する材料より成る少なくとも１種類の別の珪化物層が基板（１）と結合されそして最初の珪化物層（２）に平行して配置されている請求項１３〜１６のいずれか一つに記載の層構造物。１８．請求項１３〜１７のいずれか一つに記載の少なくとも１つの層構造物を有する電子構成要素。１９．請求項１〜１２のいずれか一つ記載に従って製造された層構造物を有する電子構成要素。２０．請求項１３〜１７のいずれか一つに記載の層構造物を構造化する方法において、珪化物層（２）の少なくとも一部、特に珪素中に埋設された部分を、深部に移動した珪化物層の一部が生成するために珪素の内部へ向かって珪化物が成長する様に局所的に酸化する、上記方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 21/76 Ｈ０１Ｌ 27/08 １０２Ｆ 21/8234 29/78 ３０１Ｖ 27/088 29/80 Ｈ 29/778 29/78 ６５３Ｂ 29/78 29/812

Claims

【特許請求の範囲】１．珪化物層（２）が珪素含有表面（１）に、特に珪素をベースとする基板表面（１）に形成されている、該珪化物層を有する層構造物の製造方法において、珪素含有面（１）と結合する、珪化物層（２）の境界面に向かい合う境界面の珪化物層（２）を局所的に酸化することを特徴とする、上記方法。２．珪化物層（２）を、局所的酸化のために用意された、この層（２）中の領域がそれに隣接する層（２）の領域から分けられる程の間、酸化する請求項１に記載の方法。３．局所的酸化のために用意した領域の珪化物層（２）の互いに向かい合う境界面の少なくとも一部の上に、局所的酸化の前に少なくとも一つの別の層を形成する請求項１または２に記載の方法。４．局所的酸化の前に珪化物層（２）の互いに向かい合う、特に自由境界面の一部をマスク（３）で覆う請求項１、２または３に記載の方法。５．珪化物層（２）の互いに向かい合う、特に自由境界面の上にマスク（３）を生成するためにＳｉＯ₂層（４）およびそれの上にＳｉ₃Ｎ₄層（５）を形成し、そして局所的酸化のために準備された、珪化物層（２）の領域を形成するために少なくともＳｉ₃Ｎ₄層（５）を構造化する請求項４に記載の方法。６．珪化物層（２）を単結晶形成する請求項１、２、３、４または５に記載の方法。７．珪化物層（２）を形成するための材料として金属珪化物、特にＣｏＳｉ₂ を選択する請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。８．珪化物層（２）の局所的酸化の終了後にマスク（３）を除く請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法。９．従来の場所と部分的に別の所の珪化物層（２）を局所的に酸化する請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。１０．珪素含有の空間的領域、特に珪化物層（２）の下部をドーピングする請求項１〜９のいずれか一つに記載の方法。１１．珪素含有表面（１）として結晶配向（１−０−０）を有する珪素基板（１）の表面を選択する請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法。１２．珪素含有表面（１）または珪素ベースの基板（１）の表面と面結合しおよび／または少なくとも部分的に埋設されている珪化物層（２）を持つ層構造物において、珪化物層（２）の少なくとも一部が珪化物層（２）の残りの部分に対して、この部分の層面に対して垂直方向で移動配置されていることを特徴とする、上記層構造物。１３．珪化物層（２）の相互に移動した部分が接続していない請求項１２に記載の層構造物。１４．珪化物層（２）が金属導電性である請求項１２または１３に記載の層構造物。１５．珪化物層（２）が半導体である請求項１２または１３に記載の層構造物。１６．基板のまたは珪素含有表面を形成する材料（１）のまたは珪化物層（２）の少なくとも一部を埋設する材料の空間領域、特に珪化物層（２）の下部がｐ− またはｎ−ドープされている請求項１２〜１５のいずれか一つに記載の層構造物。１７．最初の珪化物層のために選択された材料と相違する材料より成る少なくとも１種類の別の珪化物層が基板（１）と結合されそして最初の珪化物層（２）に平行して配置されている請求項１２〜１６のいずれか一つに記載の層構造物。１８．請求項１２〜１７のいずれか一つに記載の少なくとも１つの層構造物を有する電子構成要素。１９．請求項１〜１１のいずれか一つ記載に従って製造された層構造物を有する電子構成要素。２０．請求項１２〜１７のいずれか一つに記載の層構造物を構造化する方法において、珪化物層（２）の少なくとも一部、特に珪素中に埋設された部分を局所的に酸化する、上記方法。