[發(fā)明專利]用于混合取向襯底的改進非晶化/模板化再結(jié)晶方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680016794.4
• 申請日: 2006-05-18
• 公開（公告）號: CN101176195A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 凱斯·E.·弗格爾;凱瑟琳·L.·薩恩格爾;宋均鏞;尹海洲
• 申請（專利權(quán)）人: 國際商業(yè)機器公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/8236;H01L21/76
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 秦晨

1.一種形成低缺陷密度混合取向襯底的方法，包括：

提供混合取向襯底，該襯底包括設(shè)置在具有第二表面取向的下面半導(dǎo)體襯底上的第一表面取向的直接半導(dǎo)體接合層，其中直接半導(dǎo)體接合層的所選區(qū)被非晶化并在第一溫度或低于第一溫度下經(jīng)再結(jié)晶退火，從而提供具有第二表面取向的所述直接半導(dǎo)體接合層的所選區(qū)；

形成電介質(zhì)隔離區(qū)從而將具有所述第二表面取向的直接半導(dǎo)體接合層的所選區(qū)和具有第一表面取向的直接半導(dǎo)體接合層的區(qū)橫向分開，其中電介質(zhì)隔離區(qū)延伸到至少與直接半導(dǎo)體接合層厚度一樣深的深度；以及

在第二溫度或低于第二溫度下執(zhí)行缺陷去除退火，第二溫度高于第一溫度。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中具有第二表面取向的所述下面半導(dǎo)體襯底包括絕緣體上半導(dǎo)體層。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述直接半導(dǎo)體接合層和所述下面半導(dǎo)體襯底包括從SiGe，Si和Ge中選擇的半導(dǎo)體材料。

4.如權(quán)利要求3所述的方法，半導(dǎo)體材料進一步包括摻雜劑。

5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述半導(dǎo)體材料包括應(yīng)變和非應(yīng)變層的任意組合。

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一和第二表面取向包括100，110或11?1中的一個。

7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一表面取向是110而所述第二表面取向是100。

8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述提供所述混合取向襯底包括(i)形成雙層模板疊層，雙層模板疊層包括設(shè)置在下面半導(dǎo)體襯底上的所述直接半導(dǎo)體接合層，??(ii)向下非晶化直接半導(dǎo)體接合層的所選區(qū)至下面半導(dǎo)體襯底層，從而留下具有非晶化和原始取向區(qū)的所選區(qū)，和(iii)在所述第一溫度或低于第一溫度下執(zhí)行再結(jié)晶退火從而轉(zhuǎn)化非晶化區(qū)為具有下面半導(dǎo)體襯底的取向的取向改變半導(dǎo)體區(qū)。

9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述再結(jié)晶退火包括在約500℃到約900℃溫度范圍內(nèi)退火。

10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述缺陷去除退火包括在約1200℃到約1350℃溫度范圍內(nèi)退火。

11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述電介質(zhì)隔離區(qū)是溝槽隔離區(qū)。

12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述電介質(zhì)隔離區(qū)在缺陷去除退火之前被用可去除絕緣體填充或部分填充，所述可除去絕緣體在缺陷去除退火之后被永久絕緣體取代。

13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一表面取向的直接半導(dǎo)體層、所述第二表面取向的所選區(qū)和所述電介質(zhì)隔離區(qū)的每一個都具有彼此共面的上表面。

14.一種形成低缺陷密度混合取向絕緣體上半導(dǎo)體襯底的方法，包括以下步驟：

在絕緣襯底層上形成雙層模板層疊層，所述雙層疊層包括具有第一取向的第一下部單晶絕緣體上半導(dǎo)體層，和具有不同于第一取向的第二取向的第二上部單晶半導(dǎo)體層；

在所選區(qū)中非晶化雙層模板疊層的下部半導(dǎo)體層從而形成局域化的非晶區(qū)；

在第一溫度或低于第一溫度下執(zhí)行再結(jié)晶退火從而轉(zhuǎn)換下部半導(dǎo)體層的非晶化區(qū)為具有上部半導(dǎo)體層的取向的改變?nèi)∠虬雽?dǎo)體區(qū)；

除去疊層的上部半導(dǎo)體層從而暴露下部半導(dǎo)體層；

形成電介質(zhì)隔離區(qū)從而橫向分開下部半導(dǎo)體的原始取向區(qū)和改變?nèi)∠騾^(qū)，其中隔離區(qū)接觸絕緣襯底層；以及

在第二溫度或高于第二溫度下執(zhí)行缺陷去除退火，第二溫度高于第一溫度。

15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述第一和第二半導(dǎo)體層包括從SiGe，Si和Ge中選擇的半導(dǎo)體材料。

16.如權(quán)利要求15所述的方法，半導(dǎo)體材料進一步包括摻雜劑。

17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述半導(dǎo)體材料包括應(yīng)變和非應(yīng)變層的任意組合。

18.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述第一和第二表面取向包括100，110或111中的一個。

19.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述第一表面取向是110而所述第二表面取向是100。