专利名称：一种具有高Ge组分的应变SiGe层的制备方法
技术领域：
本发明属于半导体技术领域，特别涉及一种制备高锗(Ge)组分的应变SiGe层的方法。
背景技术：
在现代半导体技术中，提高半导体器件的性能是一个很重要的课题。提高载流子迁移率是提高半导体器件的驱动电流的有效措施之一，而载流子迁移率的提高可以通过在沟道中引入应变来实现。如对于P型绝缘栅型场效应管(PM0SFET)，采用具有压应变的应变SiGe作为沟道可以大大提高空穴的迁移率，从而提高器件的性能；从另一方面来说，和硅相比，锗材料具有更高的载流子迁移率。所以，SiGe层中Ge组分越大，层中的应变越大， 载流子迁移率提高越大，对器件性能的提高越有利。通常制备应变SiGe都是直接在硅Si衬底上外延，由于Si衬底与SiGe层之间不同的晶格常数，Si衬底上外延出来的SiGe层都有压应变。但是当Ge组分过高时，层中会产生大量的位错缺陷，导致层中的应变部分被弛豫，不利于器件性能的提高，因此传统制得的SiGe层中的Ge组分通常为30% 40%。综上所述，探索新方法生长含有高Ge组分，质量好的的应变SiGe层来进一步提高空穴迁移率很有意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术制备应变SiGe层对Ge组分比例限制的缺点， 特提供一种新的制备应变SiGe层的方法。该方法是1、准备硅衬底；2、利用低温硅(LT-Si)的方法和离子注入的方法制备应变Si层(具体步骤结合实施例阐述)。因为本发明所需用的应变Si层只是作为外延应变SiGe层的基地，不需用有太大的应变，层中应变小于0. 3%即可，并且应变Si层的表面粗糙度可以控制在IO6HT2 —下，所以上述两种方法均满足本实验需求，且工艺简单；3、利用化学气相淀积(CVD)在应变Si层上外延一层含Ge组分为60% 90%的高Ge组分SiGe层， 得到本发明结果。本方法的优点就在于1、在应变Si层上淀积SiGe层，由于Si的晶格常数<张应变Si的晶格常数< SiGe的晶格常数，SiGe和应变Si的晶格常数差不如和Si的大，这样在外延SiGe层时，就不会因晶格常数差异过大而产生过多的缺陷、位错等，所以即使外延较高Ge组分的SiGe层，也不会出现因缺陷、位错过多而使应变弛豫的现象，并且由于缺陷、 位错较少，SiGe层的质量容易控制。这样外延的SiGe层中Ge组分可以达到60% 90% ； 2、因为本方法所需要的应变Si只是作为淀积高Ge组分的SiGe层的基底，而不是作为器件材料，所以层中的应变不需要很大，层中应变小于0.3%即可，因此用常规很简单的办法就可以制得满足本发明要求的、质量较好的应变Si层；3、本方法所涉及的设备，工艺等，都是最常见最普通的半导体工艺，成本低，步骤简单，最重要的是得到的应变SiGe中的Ge组分比常规方法提高40%左右，用于制作高迁移率的半导体器件效果明显。
图1是本发明涉及的本发明流程概图。图2是本发明实施例一涉及的用LT-Si法所得到的层结构概图。图3是本发明实施例二涉及的在Si衬底上外延Sia8Gea2层的示意图。图4是本发明实施例二涉及的在Si衬底和3、866(1.2层间进行离子注入的示意图。图5是本发明实施例二涉及的用离子注入法最后得到的总的层结构概图。实施例结合附图通过实施例进一步说明本发明实施例一利用低温硅(LT-Si)的方法制备应变Si层结合附图2通过LT-Si制备应变Si，然后在应变Si上制备高Ge组分应变SiGe层的方法，具体方法包括以下步骤步骤一准备Si衬底1，采用单晶硅作为衬底，并对其进行清洗；步骤二在Si衬底1上，采用化学气相淀积(CVD)，在400° C的温度下，外延 IOOnm 的 LT-Si 层 102 ；步骤三在LT-Si层102上，采用化学气相淀积(CVD)，以SiH4, GeH4为气源，在 550°C下，外延IOOnmGe含量为20%的弛豫Sia8Gea2层3 ；步骤四在弛豫Sia8Gea2层3上，采用化学气相淀积(CVD)，在550°C下，生长一层 50nm的应变Si层4 ；步骤五采用化学气相淀积(CVD)，以SiH4, GeH4为气源，在550°C下，在应变Si层 4上外延一层Ge含量为65%的应变Sia35Gq65层5。通过上述五个步骤可制作含Ge为65%的高Ge组分应变SiGe层。实施例二 利用离子注入的方法制备应变Si层结合附图3，附图4，附图5通过实施例二对本发明进行说明，与实施例一的不同之处在于制备应变Si层的方法不同，具体方法包括以下步骤步骤一准备Si衬底1，采用单晶硅作为衬底，并对其进行清洗；步骤二 用化学气相淀积(CVD)，以SiH4, GeH4为气源，在550°C下，外延IOOnmGe含量为 20%的 5、.86%.2层3 ；步骤三在Si衬底1和Sia8Gea2层3之间，离子注入硼B和氧0，形成具有黏性和流动性的硼硅玻璃层202 ；步骤四进行高温快速热退火，修复Sia8Gea2层3因离子注入造成的晶格损伤，并且使Sia8Gea2层3中应变完全弛豫，采用的温度为900°C 1100°C，退火时间约为IOs ；步骤五在弛豫Sia8Gea2层3上，采用化学气相淀积(CVD)，在550°C下，生长一层 50nm的应变Si层4 ；步骤六采用化学气相淀积(CVD)，以SiH4, GeH4为气源，在550°C下，在应变Si层 4上外延一层Ge含量为65%的应变Sia35Gq65层5。以上所述为本发明的优选实施例。对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，改进的方法应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种具有高Ge组分的应变SiGe层的制备方法，其特征在于，该方法由以下步骤完成步骤一准备硅衬底，并清洗；步骤二 在硅衬底上制备一层应变硅，该应变硅的应变应小于0. 3% ； 步骤三在步骤二所制备的应变硅上外延一层Ge组分较高的应变SiGe层，Ge组分可高达60% 90%。
2.根据权利要求1所述的具有高( 组分的应变SiGe层的制备方法，其特征在于，在硅衬底上用低温硅(LT-Si)的方法制备应变硅层，以获得具有高Ge组分的应变SiGe层的制作方法如下①准备Si衬底1，采用单晶硅作为衬底，并对其进行清洗；②在Si衬底1上，采用化学气相淀积(CVD)，在400°C的温度下，外延IOOnm的LT-Si 层 102 ；③在LT-Si层102上，采用化学气相淀积(CVD)，以SiH4,GeH4为气源，在550°C下，外延 IOOnmGe 含量为 20% 的弛豫 Si0.8Ge0.2 层 3 ；④在弛豫Sia8Gea2层3上，采用化学气相淀积(CVD)，在550°C下，生长一层50nm的应变Si层4 ；⑤采用化学气相淀积(CVD)，以SiH4,GeH4为气源，在550°C下，在应变Si层4上外延一层Ge含量为65 %的应变Si0.35Ge0.65层5。
3.根据权利要求1所述的具有高Ge组分的应变SiGe层的制备方法，其特征在于，在硅衬底上用离子注入的方法制备应变硅层，以获得具有高Ge组分的应变SiGe层的制作方法如下①准备Si衬底1，采用单晶硅作为衬底，并对其进行清洗；②用化学气相淀积(CVD)，以SiH4,GeH4为气源，在550°C下，外延IOOnmGe含量为20%的 Sia8Ge0 2 层 3 ；③在Si衬底1和Sia8Gea2层3之间，离子注入硼B和氧0，形成具有黏性和流动性的硼硅玻璃层202 ；④进行高温快速热退火，修复Sia8Gea2层3因离子注入造成的晶格损伤，并且使 5、86%.2层3中应变完全弛豫，采用的温度为900°C 1100°C，退火时间约为IOs ；⑤在弛豫Sia8Gea2层3上，采用化学气相淀积(CVD)，在550°C下，生长一层50nm的应变Si层4 ；⑥采用化学气相淀积(CVD)，以SiH4,GeH4为气源，在550°C下，在应变Si层4上外延一层Ge含量为65 %的应变Si0.35Ge0.65层5。
全文摘要
一种具有高锗(Ge)组分的应变锗硅(SiGe)层的制备方法，属于半导体技术领域，特别涉及应变锗硅(SiGe)层的制备。所述方法包括以下步骤准备硅(Si)衬底；采用传统生长应变Si层的方法在Si衬底上长一层具有少量应变并且质量较好的应变Si层，采用化学气相淀积(CVD)或分子束外延(MBE)等外延技术在上述生长好的应变Si层上外延一层含有高Ge组分的应变SiGe层。本发明通过在应变Si层上外延SiGe层，利用应变Si中的应变缓解上层SiGe层中的应变，使得SiGe层中缺陷更少，这样Ge组分可以更高，所涉及的设备，工艺等，都是最常见最普通的半导体工艺，因此，本发明不但具有高锗的应变锗硅层，而且具有制作简单，成本低的优点。
文档编号H01L21/205GK102403202SQ20111040831
公开日2012年4月4日 申请日期2011年12月9日 优先权日2011年12月9日
发明者曾庆平, 王向展, 王微, 秦桂霞 申请人:电子科技大学