[發明專利]絕緣體上鍺硅的形成方法

無效

• 申請號: 201210287340.8
• 申請日: 2012-08-13
• 公開（公告）號: CN103594411A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 陳勇
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種絕緣體上鍺硅的形成方法。

背景技術

利用絕緣體上硅制造的芯片由數百萬含晶體管的絕緣區組成，每個絕緣區都與其它絕緣區和其下的體型襯底硅基板互相隔離，這一特點極大地簡化了電路的設計。也就是說，設計師無需為了實現反偏結點的電氣絕緣而設計復雜的電路方案。另外，絕緣體上硅中的絕緣層也會保護頂層硅層和體硅襯底上寄生的活動硅層。由于上述特點，絕緣體上硅已經被廣泛運用在半導體的制造過程中。

目前，為了提高載流子遷移率，絕緣體上鍺硅開始被用作襯底。傳統的絕緣體上鍺硅的制作方法包括：提供硅襯底；通過外延生長在所述硅襯底上形成鍺硅層；對所述鍺硅層進行氧離子摻雜，所述氧離子滲入所述鍺硅層的預定深度；以及通過高溫退火使得所述氧離子和其所在深度處的所述鍺硅層中的硅進行反應生成氧化硅絕緣層。然而，在上述方法中，所述鍺硅層中鍺的含量越高，所述高溫退火導致所述鍺硅層產生的晶格缺陷就越嚴重，因此，為了減小所述晶格缺陷，所述鍺硅層中鍺的含量也要求有所限制，但這也將使得所述鍺硅層的載流子遷移率受到限制。

為了使鍺硅層中鍺的含量不受限制，在現有技術中，采用智能切割工藝（smart?cut）來制作絕緣體上鍺硅。例如在公開日為2009年4月30日和公開號為US2009/0111248A1的美國專利公開了另一種制作絕緣體上鍺硅的方法。所述制作絕緣體上鍺硅的方法包括：提供第一襯底和第二硅襯底，所述第一硅襯底上形成有絕緣層；在所述第二硅襯底上外延生長成鍺硅層；將所述第二硅襯底翻轉；將所述翻轉的第二硅襯底的鍺硅層和所述第一硅襯底的絕緣層粘合；以及通過智能切割（smart?cut）去除所述第二硅襯底。但是，利用上述方法所形成的絕緣體上鍺硅使后續所形成的器件的閾值電壓不穩定。

因此，需要提出一種新的絕緣體上鍺硅的形成方法，不僅能夠提高絕緣體上鍺硅中鍺的含量，而且能夠使后續所形成的器件的閾值電壓穩定。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提高絕緣體上鍺硅中鍺的含量，且改善利用絕緣體上鍺硅所形成的半導體器件的性能。

為解決上述問題，本發明實施例提供了一種絕緣體上鍺硅的形成方法，包括：提供第一襯底和第二襯底，所述第一襯底上形成有絕緣層，所述第二襯底上形成有鍺硅層；結合所述絕緣層和所述鍺硅層，使所述第一襯底和所述第二襯底結合成一體結構；去除所述第二襯底；去除所述第二襯底后，采用對所述第二襯底和所述鍺硅層具有高刻蝕選擇比的清洗劑，對所述鍺硅層的表面進行清洗，去除所述鍺硅層表面的第二襯底殘留物。

可選地，對所述鍺硅層的表面進行清洗的工藝為濕法刻蝕工藝，所述濕法刻蝕工藝采用的刻蝕劑為氨水或四甲基氫氧化銨溶液，所述濕法刻蝕工藝的溫度為20℃至90℃。

可選地，去除所述第二襯底的方法為離子切割工藝。

可選地，所述離子切割工藝包括：在結合所述絕緣層和所述鍺硅層之前，對所述第二襯底進行氫離子摻雜，在所述第二襯底靠近所述鍺硅層一側形成氫離子摻雜層；在結合所述絕緣層和所述鍺硅層之后，進行第一熱處理，所述第一熱處理在不與第一襯底和第二襯底反應的氣氛中進行，使所述第二襯底和所述鍺硅層分離；接著，移除第二襯底。

可選地，所述第一熱處理的溫度為300℃至500℃。

可選地，所述第一熱處理的氣氛為氮氣或氦氣。

可選地，去除所述第二襯底的方法為化學機械研磨工藝。

可選地，在結合所述鍺硅層和絕緣層之前，所述的絕緣體上鍺硅的形成方法還包括：在所述鍺硅層上外延生長形成硅材料層。

可選地，在去除所述第二襯底之后、對所述鍺硅層的表面進行清洗之前，所述的絕緣體上鍺硅的形成方法還包括：對所述結合后的第一襯底、鍺硅層和絕緣層進行第二熱處理，所述第二熱處理用于加強所述鍺硅層和所述絕緣層之間的結合強度，且所述第二熱處理的氣氛為氧化性氣體。

可選地，所述第二熱處理的溫度為600~1100℃。

可選地，所述第二熱處理的氣氛為氮氣。

可選地，結合所述絕緣層和所述鍺硅層的工藝為粘合工藝。

可選地，所述粘合工藝的溫度為80至200℃，施加的壓力為0.1至10N/cm2，保壓時間為2至8小時。

可選地，所述鍺硅層的形成方法為外延生長工藝。

可選地，所述鍺硅層中鍺的摩爾百分比含量為大于或等于30%。

可選地，所述絕緣層的形成方法包括：在所述第一襯底上沉積絕緣層，或者是熱氧化所述第一襯底以形成絕緣層。