锗硅沟道栅极的形成方法技术

本发明专利技术提供一种锗硅沟道栅极的形成方法，提供衬底，衬底上形成有氧化物掩埋层，氧化物掩埋层的表面形成有绝缘硅层，绝缘硅层上形成有锗硅层；氧化锗硅层，将锗硅层的上表面氧化形成为第一氧化层；在第一氧化层上形成第二氧化层；对第二氧化层的氧空位缺陷进行修复。本发明专利技术采用低压热氧化法形成超薄界面层，然后采用原子氧化层沉积法形成一定厚度的栅氧，最后采用高温等离子体氧化法对原子氧化层的氧空位缺陷进行修复，从而形成高质量的栅氧层，采用该方法获得的栅氧质量较高，同时可以避免锗硅沟道中锗的氧化，减少界面缺陷，提升界面质量，从而提升器件的可靠性。从而提升器件的可靠性。从而提升器件的可靠性。

Formation method of germanium silicon channel gate

【技术实现步骤摘要】
锗硅沟道栅极的形成方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别是涉及一种锗硅沟道栅极的形成方法。

技术介绍

[0002]与传统的绝缘体上硅(SOI)结构相比，绝缘体上硅锗(SGOI)结构可以提高空穴迁移率，显著提升P型金属氧化层半导体场效应晶体管(PMOS)性能。
[0003]目前，锗硅沟道栅极形成方法主要通过原位水蒸气氧化法(In
‑
Situ Steam Generation，ISSG)生成。现有方法采用ISSG形成界面层，该方法不仅会将锗硅沟道中的硅氧化形成二氧化硅，同时也会将锗硅沟道中的锗氧化形成二氧化锗；这将导致栅氧界面处质量较差，界面缺陷较多，严重影响器件可靠性。
[0004]为此，需要一种新型的锗硅沟道栅极的形成方法，以形成高质量的栅氧层，避免锗硅沟道中锗的氧化，减少界面缺陷，提升界面质量，从而提升器件的可靠性。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种锗硅沟道栅极的形成方法，用于解决现有技术中锗硅沟道栅极形成方法主要通过原位水蒸气氧化法生成，但会将锗硅沟道中的硅氧化形成二氧化硅，同时也会将锗硅沟道中的锗氧化形成二氧化锗，这将导致栅氧界面处质量较差，界面缺陷较多，严重影响器件可靠性的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种锗硅沟道栅极的形成方法，包括：
[0007]步骤一、提供衬底，所述衬底上形成有氧化物掩埋层，所述氧化物掩埋层的表面形成有绝缘硅层，所述绝缘硅层上形成有锗硅层；
[0008]步骤二、氧化所述锗硅层，将所述锗硅层的上表面氧化形成为第一氧化层；
[0009]步骤三、在所述第一氧化层上形成第二氧化层；
[0010]步骤四、对所述第二氧化层的氧空位缺陷进行修复。
[0011]优选地，步骤一中的所述衬底为硅衬底。
[0012]优选地，步骤二中采用低压热氧化的方法形成所述第一氧化层。
[0013]优选地，步骤二中的所述第一氧化层的厚度为8至20埃。
[0014]优选地，步骤二中采用氧气或一氧化二氮氧化所述锗硅层的上表面。
[0015]优选地，步骤二中所述低压热氧化的方法中，温度为700至900度，通入氧气的时间为10至60秒，压强为7至30托。
[0016]优选地，步骤二中的所述第一氧化层的材料为二氧化硅。
[0017]优选地，步骤三中的所述第二氧化层的材料为二氧化硅。
[0018]优选地，步骤三采用原子气相沉积的方法形成所述第二氧化层。
[0019]优选地，步骤三的所述原子气相沉积的方法中，温度为200至380度，沉积机台的循环周期为15至50次。
[0020]优选地，步骤三中的所述第二氧化层的厚度为15至50埃。
[0021]优选地，步骤四中采用低温等离子氧化的方法对所述第二氧化层的氧空位缺陷进行修复。
[0022]优选地，步骤四中所述低温等离子氧化采用持续作业模式，温度为150至450度，处理时间为8秒至5分钟，压强为6至35毫托，射频功率为150至500瓦，氧气流量为50至450毫升每分钟。
[0023]如上所述，本专利技术的锗硅沟道栅极的形成方法，具有以下有益效果：
[0024]本专利技术提供的锗硅沟道栅极形成方法是将传统的原位水蒸气氧化法更改为低压热氧化、原子氧化层沉积以及等离子体氧化三步工艺，首先采用低压热氧化法形成超薄界面层，然后采用原子氧化层沉积法形成一定厚度的栅氧，最后采用高温等离子体氧化法对原子氧化层的氧空位缺陷进行修复，从而形成高质量的栅氧层，采用该方法获得的栅氧质量较高，同时可以避免锗硅沟道中锗的氧化，减少界面缺陷，提升界面质量，从而提升器件的可靠性。
附图说明
[0025]图1显示为本专利技术的工艺流程示意图；
[0026]图2显示为本专利技术的衬底示意图；
[0027]图3显示为本专利技术的形成第一氧化层示意图；
[0028]图4显示为本专利技术的形成第二氧化层示意图；
[0029]图5显示为本专利技术的氧空位缺陷修复示意图。
具体实施方式
[0030]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0031]请参阅图1，本专利技术提供一种锗硅沟道栅极的形成方法，包括：
[0032]步骤一，请参阅图2，提供衬底10，衬底10上形成有氧化物掩埋层11，通常情况下该氧化层的材料为二氧化硅，氧化物掩埋层11的表面形成有绝缘硅层12，绝缘硅层12上形成有锗硅层13；
[0033]在一种可选的实施方式中，步骤一中的衬底10为硅衬底10。
[0034]步骤二，请参阅图3，氧化锗硅层13，将锗硅层13的上表面氧化形成为第一氧化层14；
[0035]在一种可选的实施方式中，步骤二中采用低压热氧化的方法形成第一氧化层14。
[0036]在一种可选的实施方式中，步骤二中的第一氧化层14的厚度为8至20埃，其优选为8埃，由于第一氧化层14较薄，因此在第一氧化层14的形成过程中，能够避免锗的氧化。
[0037]在一种可选的实施方式中，步骤二中采用氧气或一氧化二氮氧化锗硅层13的上表面。
[0038]在一种可选的实施方式中，步骤二中低压热氧化的方法中，温度为700至900度，通
入氧气的时间为10至60秒，压强为7至30托。
[0039]具体地，可采用低压热氧化的方法，采用氧气或一氧化二氮气体氧化锗硅层13的上表面，温度优选为为850度，时间优选为19秒，压力优选为12托，能够避免锗的氧化。
[0040]在一种可选的实施方式中，步骤二中的第一氧化层14的材料为二氧化硅。
[0041]步骤三，请参阅图4，在第一氧化层14上形成第二氧化层15；
[0042]在一种可选的实施方式中，步骤三中的第二氧化层15的材料为二氧化硅。
[0043]在一种可选的实施方式中，步骤三采用原子气相沉积的方法形成第二氧化层15。
[0044]在一种可选的实施方式中，步骤三的原子气相沉积的方法中，温度为200至380度，沉积机台的循环周期为15至50次，沉积采用的前驱体为SAM24，SAM24是一种硅基化合物，也是一种前驱体材料，中文名叫双(二乙基氨基)硅烷。
[0045]在一种可选的实施方式中，步骤三中的第二氧化层15的厚度为15至50埃，其厚度优选为15埃。
[0046]步骤四，请参阅图5，氧空位是指在金属氧化物或者其他含氧化合物中，晶格中的氧原子(氧离子)脱离，导致氧缺失，形成的空位。简单来说，就是指氧离子从它的晶格中逸出而留下的缺陷。氧空位是半导体材料尤其是金属氧化物半导体中最常见的一种缺陷，对半导体材料的性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锗硅沟道栅极的形成方法，其特征在于，至少包括：步骤一、提供衬底，所述衬底上形成有氧化物掩埋层，所述氧化物掩埋层的表面形成有绝缘硅层，所述绝缘硅层上形成有锗硅层；步骤二、氧化所述锗硅层，将所述锗硅层的上表面氧化形成为第一氧化层；步骤三、在所述第一氧化层上形成第二氧化层；步骤四、对所述第二氧化层的氧空位缺陷进行修复。2.根据权利要求1所述的锗硅沟道栅极的形成方法，其特征在于：步骤一中的所述衬底为硅衬底。3.根据权利要求1所述的锗硅沟道栅极的形成方法，其特征在于：步骤二中采用低压热氧化的方法形成所述第一氧化层。4.根据权利要求3所述的锗硅沟道栅极的形成方法，其特征在于：步骤二中采用氧气或一氧化二氮氧化所述锗硅层的上表面。5.根据权利要求1所述的锗硅沟道栅极的形成方法，其特征在于：步骤二中的所述第一氧化层的厚度为8至20埃。6.根据权利要求4所述的锗硅沟道栅极的形成方法，其特征在于：步骤二中所述低压热氧化的方法中，温度为700至900度，通入氧气的时间为10至60秒，压强为7至30托。7.根据权利要求1所述的锗硅沟...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜兰，
申请(专利权)人：上海华力集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：