[發明專利]硅鍺材料的一種生長方法

無效

• 申請號: 200710061761.8
• 申請日: 2007-04-26
• 公開（公告）號: CN101106079A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發明（設計）人: 趙麗霞;袁肇耿;陳秉克
• 申請（專利權）人: 河北普興電子科技股份有限公司
• 主分類號: H01L21/205
• 分類號: H01L21/205;C30B25/02
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所
• 代理人: 張明月

技術領域

本發明涉及一種電子器件的制造方法，尤其是指一種制造硅鍺材料的方法。

背景技術

SiGe/Si異質結薄膜材料是一種新的能帶工程技術，是新一代的硅基材料。可容易地通過改變Ge(鍺)組分對其禁帶寬度及晶格常數加以精確調節。SiGe(硅、鍺)材料散熱性能優于GaAs(砷化鎵)，微波性能與GaAs相近，而且在工藝上與成熟的硅元件制造工藝兼容。因此SiGe材料在制作微電子及光電子器件方面具有很廣闊的應用前景。

生長鍺硅異質結材料的主要方法有MBE即分子束外延法、SEG即選擇外延生長法、UHV/CVD即超高真空化學汽相外延法和RPCVD即減壓化學氣相沉積法等。

SiGe/Si異質結薄膜材料的減壓外延生長技術是一種減壓化學氣相沉積技術，這種技術簡稱RPCVD，它是采用硅烷和鍺烷在高溫下進行氫還原的方法——即化學汽相淀積法——通過控制生長室內的壓力、Ge組分變化以及生長溫度，使硅烷(SiH₄)和鍺烷(GeH₄)與H₂發生化學反應，硅(Si)和鍺原子即在拋光的硅單晶片上沉積，同時N型或P型摻雜劑(PH₃、B₂H₆)分解，形成N型或P型Si(1-x)Gex/Si的異質結。

用RPCVD方法生長Si(1-x)Gex異質結的工藝參數如下：

工作氣氛包括：H₂、N₂、SiH₄、GeH₄、PH₃、B₂H₆，其中H₂載氣的純度要求大于99.999999％；系統漏率小于10mTorr/min；

H₂的流量：不大于60L/min；

理論上的最高生長溫度：1250℃；但實際生產中使用的生長溫度為：500～700℃；

溫度穩定度一般需要控制在：±10℃；

常見RPCVD沉積系統，設備加熱區的長度為200mm，壓力在10-100Torr，主要用于HT(高溫)外延、LT(低溫)SiGe外延或SEG外延。

硅烷氣體危險性很大，它很容易自燃、爆炸。由于硅烷不可能完全在爐內發生反應而消耗掉，因此生產過程中會產生許多含有硅烷的廢氣，這些含有硅烷廢氣具有隨時爆炸的危險；又由于廢氣中還含有HCl等有害物質，因此這些廢氣處理起來非常困難。現在用硅烷做生長氣的RPCVD，其廢氣處理的方法大都用燃燒式的，該廢氣處理器構造復雜，消耗高。因此用硅烷做生長氣，危險且成本高。

另外，H₂載氣的純度需要大于99.999999％的要求，使H₂制造的難度和成本增加。

發明內容：

本發明需要解決的技術問題是提供一種安全、廢氣易于處理且氫氣的純度要求稍低的硅鍺材料的生長方法。

本發明是這樣實現的：

它是用RPCVD生長法的設備和工藝參數，其中H₂的流量不大于60L/min；生長溫度為500～1200℃；生長所用的氣氛包括：H₂、N₂、GeH₄、PH₃、B₂H₆以及SiH₂Cl₂。它是用SiH₂Cl₂替代了普通方法中SiH₄，從而使生長氣氛中不含SiH₄。SiH₂Cl₂也稱為DCS，以下SiH₂Cl₂用DCS代替。

本發明的最佳生長溫度為700-900℃。

DCS和GeH₄的通入流量的比例為1∶5-1∶10，但是這里所說的GeH₄中含有大量的H₂，是GeH₄和H₂的混合氣體，其混合比例為1∶99。

本發明取得的技術進步是：

本發明的方法在生產過程中所產生的廢氣由于不含有硅烷，廢氣直接通入水中用水解方法處理即可。因此用本分明的方法時，生產設備的廢氣處理器的構造就可以變的非常簡單，處理廢氣的成本相對降低。