[發明專利]一種多層絕緣體上硅鍺襯底結構及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 202110540902.4
• 申請日: 2021-05-18
• 公開（公告）號: CN113471214B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 亨利·H·阿達姆松;王桂磊;羅雪;林鴻霄
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所;廣東省大灣區集成電路與系統應用研究院
• 主分類號: H01L27/12
• 分類號: H01L27/12;H01L21/762
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 張曉玲

本發明涉及一種多層絕緣體上硅鍺襯底結構，其包括由下至上依次堆疊的背襯硅層、第一絕緣層、第一硅鍺層以及交替垂直堆疊在所述第一硅鍺層上的n層第二絕緣層和n層第二硅鍺層，并且靠近所述第一硅鍺層的是所述第二絕緣層；所述第一硅鍺層的硅鍺材料的化學式為Sisubgt;1?/subgt;subgt;y/subgt;Gesubgt;y/subgt;；所述第二硅鍺層的硅鍺材料的化學式為Sisubgt;1?z/subgt;Gesubgt;z/subgt;，0＜z≤0.5；其中，n為1以上的正整數；所述第二絕緣層存在貫穿所述第二絕緣層的凹槽；并且所述凹槽中充滿與所述第二硅鍺層的硅鍺材料相同的硅鍺材料。本發明還涉及一種多層絕緣體上硅鍺襯底結構的制備方法。該襯底結構有利于減小器件的短溝道效應，同時有利于提升器件的開態電流，在小尺寸半導體器件的制備中有望得到應用。

技術領域

本發明屬于半導體制造領域，具體涉及一種多層絕緣體上硅鍺襯底結構及其制備方法和用途。

背景技術

隨著半導體技術的不斷發展，半導體器件特征尺寸不斷縮小，現在的工藝技術研發節點已到達3nm及以下。小尺寸下，器件的短溝道效應等嚴重影響器件的性能，在此情況下新材料、新器件結構、新的集成技術以及封裝技術不斷提出。

現有的絕緣層上襯底主要是單層的，在實際應用中，靜電特性有所改善，但是性能提升有限。

因此，迫切需要開發一種能夠克服現有技術缺陷的絕緣體上襯底結構。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多層絕緣體上硅鍺襯底結構。所述襯底結構可用于垂直堆疊全耗盡晶體管，有利于減小器件的短溝道效應，同時有利于提升器件的開態電流，在小尺寸半導體器件的制備中有望得到應用。

本發明的另一目的在于提供一種多層絕緣體上硅鍺襯底結構的制備方法。

本發明的目的可通過如下技術方案實現。

一種多層絕緣體上硅鍺襯底結構，包括由下至上依次堆疊的背襯硅層、第一絕緣層、第一硅鍺層以及交替垂直堆疊在所述第一硅鍺層上的n層第二絕緣層和n層第二硅鍺層，并且靠近所述第一硅鍺層的是所述第二絕緣層；所述第一硅鍺層為Si_1-yGe_y；所述第二硅鍺層為Si_1-zGe_z，0＜z≤0.5；

其中，n為1以上的正整數；

所述第二絕緣層存在貫穿所述第二絕緣層的凹槽；并且

所述凹槽中充滿與所述第二硅鍺層的硅鍺材料相同的材料。

一種多層絕緣體上硅鍺襯底結構的制備方法，其包括：

步驟a：提供絕緣體上硅襯底(SOI)，所述絕緣體上硅襯底包括由下至上依次堆疊的背襯硅層、第一絕緣層和硅頂層；

步驟b：在所述硅頂層上形成初始硅鍺層，所述初始硅鍺層為Si_1-xGe_x，0＜x≤0.5；并在所述初始硅鍺層上形成絕緣保護層；

步驟c：進行退火處理，以使硅頂層和初始硅鍺層進行層間擴散，從而形成第一硅鍺層；然后去除所述絕緣保護層；

步驟d：形成第二絕緣層；

步驟e：在所述第二絕緣層上刻蝕出貫穿所述第二絕緣層的凹槽；

步驟f：填充凹槽并形成第二硅鍺層，所述第二硅鍺層為Si_1-zGe_z，0＜z≤0.5，之后任選進行表面平滑處理；

步驟g：重復所述步驟d至步驟f的過程n-1次，所述n為1以上的正整數。

上述多層絕緣體上硅鍺襯底結構或通過上述方法制備的多層絕緣體上硅鍺襯底結構用于垂直堆疊全耗盡晶體管。