制造半导体基质的方法技术

一种制造半导体基质的方法，其包括形成具有相对高的Ｇｅ含量的ＳｉＧｅ层的方法，其包括制备硅基质；沉积ＳｉＧｅ层至厚度约１００ｎｍ－５００ｎｍ，其中ＳｉＧｅ层的Ｇｅ含量以摩尔分数计算等于或者大于２２％；以大约１.１０＃＋［１６］ｃｍ＃＋［－２］－５.１０＃＋［１６］ｃｍ＃＋［－２］的剂量和大约２０ｋｅＶ－４５ｋｅＶ的能量，把Ｈ＃＋［＋］离子注入到ＳｉＧｅ层；在惰性气氛下，在约６５０℃－９５０℃热退火硅基质和ＳｉＧｅ层３０秒钟到３０分钟，以松弛ＳｉＧｅ层；和在松弛的ＳｉＧｅ层上沉积一层厚度约５ｎｍ－３０ｎｍ的张力—应变的硅层。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
相关申请本申请涉及于2000年4月3日提交的、序列号为09/541,255的“在Si上形成厚松弛的SiGe层的方法”，和于2001年2月13日提交的、序列号为09/783,817的“降低Si1-xGexCMOS漏泻电流的方法”。在厚Si1-xGex层中，通过形成错配位错，应变(应力)被塑性地松弛，R.Hull等，Nucleation of misfit dislocations in strained-layer epitaxy in theGexSi1-x/Si system，J.Vac Sci.Technol.，A7，2580，1989；Houghton，Strainrelaxation kinetics in Si1-xGex/Si heterostructures，J.Appl.Phys.，70，2136，1991；Wickenhauser等.，Determination of the activation energy for theheterogeneous nucleation of misfit dislocations in Si1-xGex/Si deposited byselective epitaxy，Appl.Phys.Lett.，70.324，1997；Matthews等.，Defects inepitaxial multilayers，J.Cryst.Growth，27，118，1974；和Tang等.，Investigation of dislocations in Si1-xGex/Si heterostructures grown byLPCVD，J.Cryst.Growth，125，301，1992。在这一过程中，常常产生螺纹位错。螺纹位错的存在使装置的性能下降并且明显降低了装置的产率。制作高质量应力-松弛Si1-xGex缓冲层的技术现状是增长几个μm厚度(等级)的层，其中的组合物沿着厚度方向变化。Rim等.，2000；Nayak等.；Scgffler等.，High-electron-mobility Si/SiGe heterostructuresinfluence ofthe relaxed SiGe buffer layer，Semiconductor.Sci.Technol.，7.260，1992；和Fitzgerald等.，Totally relaxed GexSi1-xlayers with low threading dislocationdensities grown on Si substrates，Appl.Phys.Lett.，59，811，1991。但是，螺纹位错的密度依然很高，例如典型地＞106cm-2。此外，将几个μm厚度的Si1-xGex层结合到商用装置的制造中是不实际的。同样对增长在注氧隔离(SIMOX)片上的SiGe进行了研究，在这种情况下，Si/SiGe双层表现为游离漂浮的薄片，其被基质限制以保持平坦。但是必须精确地控制硅与SiGe层之间的厚度比率以将成核作用和位错滑移从SiGe层移动到硅层。同样，该技术需要被扩展到包含更高的Ge含量从而对大多数的技术应用有效，LeGouse等.，Relaxation of SiGe thin films grown on Si/SiO2substrates，J.Appl.Phys.75(11)1994.Powell等.，New approach to the growth of lowdislocation relaxed SiGe material，Appl.Phys.Lett.，vol.64，1856(1994)。在硅和Ge及其合金中，由注氦和退火形成的空穴被发现与位错之间具有强烈的短期、有吸引力的相互作用。在SiGe/Si界面引入空穴大大地提高了应力松弛率并且改变了位错微结构。但是，没有观察到螺纹位错的密度降低，Follstaedt等.，Cavity-dislocation interactions in Si-Ge andimplications for heterostructure relaxation，Appl.Phys.Lett.，69，2059，1996。为了得到80％的松弛，需要在大约1000℃退火1个小时。已有报道注氢引起硅脱落并且引起宏观硅层的剪切，Weldon等，Onthe mechanism of the hydrogen-induced exfoliation of silicon，J.Vac.Sci.Technol.B.15，1065，1997。这被应用于高质量硅-绝缘体(SOI)片的制造，并且被称作SmartCutTM方法。近来德国合作者S.Mantl等和H.Trinkaus等的出版物报道了使用注氢来增加SiGe松弛度和降低螺纹位错密度的优点，S.Mantl等.，Strain relaxation ofepitaxial SiGe layers on Si(100)improved by hydrogen implantation，Nuclear Instruments and Methods inPhysics Research B147，29，(1999)，和H.Trinkaus等，Strain relaxationmechanism for hydrogen-implantedSi1-xGex/Si(100)heterostructures，Appl.Phys.Lett.，76，3552，2000。但是，这些研究者报道了厚度仅为2000-2500、以分子量计的Ge浓度小于22％的SiGe层的松弛。这种厚度的SiGe层不足以用于商业装置应用。制作较厚的膜的方法公开在相关申请序列No.09/541,255，而通过适当绝缘来减少漏泻电流的方法被公开在相关申请序列No.09/783,817中。相关申请序列No.09/541,255中描述了带有大约21％Ge的SiGe薄膜的制作。为了增加帽硅通路中的应力并且因而进一步提高电子和空穴迁移率，需要较高的Ge含量。德国的合作者已经报道注氦对于制造高度松弛的、具有高达30％的Ge的SiGe层有效，M.Luysberg等.，Relaxation of Si1-xGexbuffer layerson Si(100)through Helium implantation，Abstracts of the 2001 MRS SpringMeeting，Abstract P5.4，April 18，2001。在该论文的口述中，特别报道了通过以1·1016cm-2-3·1016cm-2的剂量注入18keV氦离子并且RTA为750℃-1000℃，在100nm厚度、30％Ge含量的SiGe层中得到了80％的应力松弛。演讲者特别陈述了当Ge的含量超过22％的时候，氢灌输不起作用。为了产生光滑的，100nm-500nm厚度、Ge含量超过22％的应力松弛层，据报道注入氦是必需的，注入氢不起作用。根据本专利技术的一个方面，提供了一种制作半导体基质的方法，其包括形成具有相对高Ge含量的SiGe层的方法，该方法包括制备硅基质；沉积S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造半导体基质的方法，其包括形成具有相对高的Ｇｅ含量的ＳｉＧｅ层的方法，包括： 制备硅基质； 沉积ＳｉＧｅ层至厚度为约１００ｎｍ－５００ｎｍ，其中ＳｉＧｅ层的Ｇｅ含量以摩尔分数计算等于或者大于２２％； 以大约１.１０↑［１６］ｃｍ↑［－２］－５.１０↑［１６］ｃｍ↑［－２］的剂量和大约２０ｋｅＶ－４５ｋｅＶ的能量，把Ｈ↑［＋］离子注入到ＳｉＧｅ层； 在惰性气氛下，在约６５０℃－９５０℃热退火硅基质和ＳｉＧｅ层约３０秒钟到３０分钟，以松弛ＳｉＧｅ层；和 在松弛的ＳｉＧｅ层上沉积一层厚度约５ｎｍ－３０ｎｍ的张力－应变的硅层。

【技术特征摘要】
US 2002-1-31 10/062,3191.一种制造半导体基质的方法，其包括形成具有相对高的Ge含量的SiGe层的方法，包括制备硅基质；沉积SiGe层至厚度为约100nm-500nm，其中SiGe层的Ge含量以摩尔分数计算等于或者大于22％；以大约1·1016cm-2-5·1016cm-2的剂量和大约20keV-45keV的能量，把H+离子注入到SiGe层；在惰性气氛下，在约650℃-950℃热退火硅基质和SiGe层约30秒钟到30分钟，以松弛SiGe层；和在松弛的SiGe层上沉积一层厚度约5nm-30nm的张力-应变的硅层。2.根据权利要求1的方法，其中所述的沉积SiGe层包括在温度大约400℃-600℃之间沉积SiGe层。3.根据权利要求1的方法，其还包括在所述的注入前，在SiGe层上沉积一层厚度为大约50-300的氧化硅层。4.根据权利要求1的方法，其还包括在所述的热退火之后，在松弛的SiGe层上沉积一层厚度为大约100nm的松弛的SiGe层。5.根据权利要求1的方法，其中所述的热退火在氩气气氛下进行。6.一种制造半导体基质的方法，其包括形成具有相对高的Ge含量的SiGe层的方法，包括制备硅基质，其中的硅基质来自由块硅和SIMOX组成的基质组；沉积SiGe层至厚度为约100nm-500nm，其中SiGe层的Ge含量以摩尔分数计算等于或者大于25％，而且所述的沉积在大约400℃-600℃的温度范围内进行；以大约1·1016cm-2-5·1016cm-2的剂量，和大约20keV-45keV的能量，将H+离子注入到SiGe层；在氩气气氛下，在约650℃-95...

【专利技术属性】
技术研发人员：马哲申，道格拉斯詹姆斯特威滕，许胜籘，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]