[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)

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• 申請日: 2022-11-21
• 公開（公告）號: CN115763255A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔真真;任宇輝;張毅文;王桂磊;劉靖雄;李俊峰;羅軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 北京蘭亭信通知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11667
• 代理人: 袁銘廣

本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法通過先在第一硅襯底上沉積由二氧化硅和氮化硅交替層疊形成的疊層，并在疊層中刻蝕形成線條溝槽圖案；之后填充鍺硅材料，并在疊層的上方外延生長第一鍺硅層，使外延第一鍺硅層過程中產(chǎn)生的缺陷盡量多的限制在線條溝槽圖案中，減少最后制備出的第一鍺硅層內(nèi)部的晶格缺陷。之后在第一鍺硅層上方形成二氧化硅層或氮化硅層，對第一硅襯底、疊層、第一鍺硅層及二氧化硅層或氮化硅層進(jìn)行退火處理，以使第一鍺硅層內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，再去除位于第一鍺硅層上方的二氧化硅層或氮化硅層，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的Si_xGe_1?xOI襯底的制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

高質(zhì)量拉應(yīng)力或壓應(yīng)力的晶體管是目前半導(dǎo)體工藝界目前所廣泛使用的一種技術(shù)，而且相比于傳統(tǒng)的硅襯底，制作的晶體管等器件會得到更低的漏電，以及更低的功耗，實(shí)現(xiàn)更高的遷移率。而且晶體管的特性也受材料本身的影響，較低的缺陷密度可以減少散射機(jī)制，對于晶體管的遷移率有很大提升。但是目前在制備拉應(yīng)力的晶體管襯底時(shí)，在晶體管內(nèi)會產(chǎn)生較大的晶格缺陷，無法滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的Si_xGe_1-xOI襯底的制備。

第一方面，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法包括：在第一硅襯底上沉積由二氧化硅和氮化硅交替層疊形成的疊層；從上至下刻蝕疊層，以在疊層內(nèi)形成線條溝槽圖案，線條溝槽圖案中包含有多個(gè)線條溝槽，每個(gè)線條溝槽均貫穿疊層的上表面和下表面；在線條溝槽圖案中填充鍺硅材料，并在疊層的上方形成第一鍺硅層；在第一鍺硅層上方形成二氧化硅層或氮化硅層；對第一硅襯底、疊層、第一鍺硅層及二氧化硅層或氮化硅層進(jìn)行退火處理，以使第一鍺硅層內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力；去除位于第一鍺硅層上方的二氧化硅層或氮化硅層。

在上述的方案中，通過先在第一硅襯底上沉積由二氧化硅和氮化硅交替層疊形成的疊層，并在疊層中刻蝕形成線條溝槽圖案；之后填充鍺硅材料，并在疊層的上方外延生長第一鍺硅層，使外延第一鍺硅層過程中產(chǎn)生的缺陷盡量多的限制在線條溝槽圖案中，減少最后制備出的第一鍺硅層內(nèi)部的晶格缺陷。之后在第一鍺硅層上方形成二氧化硅層或氮化硅層，對第一硅襯底、疊層、第一鍺硅層及二氧化硅層或氮化硅層進(jìn)行退火處理，以使第一鍺硅層內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，再去除位于第一鍺硅層上方的二氧化硅層或氮化硅層。在此過程中，由于疊層或氮化硅層中氮化硅材料的存在，在對半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行退火過程中，會使第一鍺硅層內(nèi)部產(chǎn)生更多的拉應(yīng)力，同時(shí)由于線條溝槽圖案的限制，在第一鍺硅層中不會由于拉應(yīng)力過大而產(chǎn)生較大缺陷，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的Si_xGe_1-x OI襯底的制備。

在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，在第一硅襯底上沉積由二氧化硅和氮化硅交替層疊形成的疊層之前，制備方法還包括：在第一硅襯底上生長第二鍺硅層，由二氧化硅和氮化硅交替層疊形成的疊層沉淀在第二鍺硅層的上方；且在對第一硅襯底、疊層、第一鍺硅層及二氧化硅層或氮化硅層進(jìn)行退火處理的同時(shí)，還對第二鍺硅層進(jìn)行退火處理，以使第二鍺硅層內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力。進(jìn)一步減少Si_xGe_1-x OI襯底內(nèi)的晶格缺陷，使第一鍺硅層內(nèi)的拉應(yīng)力分布更加均勻，提高制備的Si_xGe_1-x OI襯底的質(zhì)量。

在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，對第一硅襯底、疊層、第一鍺硅層及二氧化硅層或氮化硅層進(jìn)行退火處理，包括：在300℃～850℃的退火環(huán)境下，對第一硅襯底、疊層、第一鍺硅層及二氧化硅層或氮化硅層保持退火1min～3h后，完成對第一硅襯底、疊層、第一鍺硅層及二氧化硅層或氮化硅層的退火處理。使第一鍺硅層內(nèi)部產(chǎn)生更多更均勻分布的拉應(yīng)力。