专利名称：一种选择性外延锗硅薄膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及半导体材料的生长，具体而言是关于选择性外延锗硅薄膜的制备方法。
背景技术：
锗硅薄膜由于锗的加入而有许多不同于硅的特性。但是锗硅之间的晶格失配达4.2％，薄膜与硅衬底之间存在应变，高温下锗硅薄膜会应变驰豫，产生失配位错影响材料质量。传统的锗硅器件的制作，首先在硅衬底或缓冲层上直接生长锗硅薄膜，然后在锗硅薄膜上生长二氧化硅绝缘层。为避免锗硅驰豫，只有采用低温二氧化硅沉积的方法，这给随后的器件隔离及集成工艺带来较大限制。而且锗硅薄膜与二氧化硅接触面积大，界面缺陷多，导致器件漏电流大。
发明内容
本发明的目的是提供一种选择性外延锗硅薄膜的制备方法，以降低器件的反向漏电流。
本发明的选择性外延锗硅薄膜的制备方法，其步骤如下1)将硅衬底清洗干净后放入热氧化炉中，通入纯氧于900～1200℃下热氧化一层0.6～0.7μm的二氧化硅层；2)在二氧化硅层上光刻出窗口，清洗后放入超高真空化学气相沉积设备的生长室中，生长室抽真空至少10-5Pa；3)将生长有二氧化硅层的硅衬底加热至400～700℃，生长室通入纯硅源与纯锗烷，控制纯硅源与纯锗烷流量比为5∶2sccm，生长室压强10-2～10Pa，在二氧化硅窗口处生长厚度为0.1～0.2μm锗硅薄膜。
上述的硅源可以是纯度＞99.99％的硅烷或乙硅烷；锗烷的纯度＞99.99％；氧源的纯度＞99.99％。
采用这种选择性外延锗硅薄膜的制备方法，由于900～1200℃高温处理工艺在选择性外延锗硅薄膜生长之前，因此可避免选择性外延锗硅薄膜受高温影响，而且二氧化硅可作为锗硅薄膜之间的自然隔离，无需再制作器件隔离，简化了工艺，提高了集成度。同时二氧化硅与锗硅薄膜之间仅窗口接触，接触面积减小，界面密度降低，用于制备锗硅光电器件，可减少器件的漏电流。
图1是本发明采用的超高真空化学气相沉积(UHV/CVD)装置示意图，图中1为生长室，2为预处理室，3为进样室，4为生长室样品架，5为加热器，6为进气口，7为反射高能电子衍射仪，8为荧光屏，9为观察窗，10为内烘烤，11为升华泵，12为样品架，13为磁力杆，14为出气口，15为闸板阀。
具体实施例方式
以下结合具体实例进一步说明本发明。
选择性外延锗硅薄膜的制备方法，其步骤如下1)将硅衬底清洗干净后放入热氧化炉中，通入纯度为99.999％的氧，于1000℃下热氧化5小时，生长一层0.6～0.7μm的二氧化硅层；2)清洗硅片，在二氧化硅层上光刻出6×6mm2窗口，清洗后放入超高真空化学气相沉积设备生长室1的样品架4上，关闭进气口6、出气口14及闸板阀15，生长室抽真空至少10-5Pa；3)用加热器5将生长有二氧化硅层的硅衬底加热至580℃，生长室通入纯度为99.9999％硅烷与纯度为99.9999％锗烷，控制硅烷与锗烷流量分别为5sccm，2sccm，生长压强0.1Pa，生长30分钟在二氧化硅窗口得到厚度为0.2μm的锗硅薄膜。
权利要求
1.一种选择性外延锗硅薄膜的制备方法，其步骤如下1)将硅衬底清洗干净后放入热氧化炉中，通入纯氧于900～1200℃下热氧化一层0.6～0.7μm的二氧化硅层；2)在二氧化硅层上光刻出窗口，清洗后放入超高真空化学气相沉积设备的生长室中，生长室抽真空至少10-5Pa；3)将生长有二氧化硅层的硅衬底加热至400～700℃，生长室通入纯硅源与纯锗烷，控制纯硅源与纯锗烷流量比为5∶2sccm，生长室压强10-2～10Pa，在二氧化硅窗口处生长厚度为0.1～0.2μm锗硅薄膜。
2.根据权利要求1所述的选择性外延锗硅薄膜的制备方法，其特征是所说的硅源是纯度＞99.99％的硅烷或乙硅烷。
3.根据权利要求1所述的选择性外延锗硅薄膜的制备方法，其特征是锗烷的纯度＞99.99％。
4.根据权利要求1所述的选择性外延锗硅薄膜的制备方法，其特征是氧源的纯度＞99.99％。
全文摘要
本发明公开了选择性外延锗硅薄膜的制备方法，其步骤如下先在硅衬底上热氧化一层二氧化硅层，在二氧化硅层上光刻出窗口，然后放入超高真空化学气相沉积设备的生长室中，生长室抽真空至少10－5Pa，加热硅衬底至400～700℃，生长室通入纯硅源与纯锗烷，控制硅源与锗烷流量比为5∶2sccm，生长室压强10－2～10Pa，在二氧化硅窗口处生长厚度为0.1～0.2μm锗硅薄膜。本发明方法可避免选择性外延锗硅薄膜受高温影响，而且二氧化硅可作为锗硅薄膜之间的自然隔离，无需再制作器件隔离，简化了工艺，提高了集成度。同时二氧化硅与锗硅薄膜之间仅窗口接触，接触面积减小，界面密度降低，用于制备锗硅光电器件，可减少器件的漏电流。
文档编号H01L21/205GK1713350SQ20051005089
公开日2005年12月28日 申请日期2005年7月28日 优先权日2005年7月28日
发明者叶志镇, 吴贵斌, 刘国军, 赵星 申请人:浙江大学