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[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)在審

專利信息
申請?zhí)枺?/td> 202211462897.0 申請日: 2022-11-21
公開(公告)號: CN115692308A 公開(公告)日: 2023-02-03
發(fā)明(設(shè)計)人: 孔真真;張毅文;劉靖雄;任宇輝;王桂磊;李俊峰;高建峰;周娜;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: H01L21/762 分類號: H01L21/762;H01L27/12
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
地址: 100029 *** 國省代碼: 北京;11
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摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 半導(dǎo)體 結(jié)構(gòu) 制備 方法
【說明書】:

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)的制備方法通過在第二硅襯底上依次生長高低溫Ge層、GeSi反向漸變緩沖層和完全弛豫的GeSi應(yīng)變弛豫層之后,將第二硅襯底上的GeSi應(yīng)變弛豫層鍵合在第一硅襯底上的電介質(zhì)層上,之后再去除第一硅襯底、高低溫Ge層和GeSi反向漸變緩沖層,并減薄GeSi應(yīng)變弛豫層,最后在減薄后的GeSi應(yīng)變弛豫層上外延生長壓應(yīng)變鍺層,實現(xiàn)高遷移率的壓應(yīng)變鍺層GOI結(jié)構(gòu),同時制造出高遷移率、少雜質(zhì)沾污、低雜質(zhì)沾污、高質(zhì)量疊層結(jié)構(gòu)以及溝道結(jié)構(gòu)的全新納米片基片平臺。便于后續(xù)根據(jù)應(yīng)用場景在壓應(yīng)變鍺層中制備諸如但不限于壓應(yīng)變鍺溝道等結(jié)構(gòu),為FD/GAAGOI器件提供優(yōu)良襯底。

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)

在晶體管中引入應(yīng)力是目前半導(dǎo)體工藝界目前所廣泛使用的一種技術(shù),由于應(yīng)力的引入,可以使材料產(chǎn)生拉應(yīng)力或者壓應(yīng)力。應(yīng)力的引入會使載流子的質(zhì)量發(fā)生改變,提高晶體管中載流子的遷移率,可以制作相比于無應(yīng)力襯底的的晶體管更低功耗以及更高遷移率的晶體管。因此引入拉應(yīng)變溝道成為提高器件遷移率的主要方法。但是現(xiàn)有技術(shù)中,在電介質(zhì)層上生長高質(zhì)量的壓應(yīng)變鍺溝道較為困難。而且現(xiàn)有技術(shù)中,基于硅襯底的納米片集成,由于受到底部疊層材料質(zhì)量限制而經(jīng)常出現(xiàn)雜質(zhì)沾污、晶格缺陷、氧化層缺陷、以及頂層硅均勻性難以保證等諸多問題。

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),實現(xiàn)高遷移率的壓應(yīng)變鍺層GOI結(jié)構(gòu)。

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:在第一硅襯底上生長電介質(zhì)層;在第二硅襯底上依次外延生長高低溫Ge層和Ge(鍺)Si(硅)反向漸變緩沖層,并在GeSi反向漸變緩沖層上生長完全弛豫的GeSi應(yīng)變弛豫層;將第二硅襯底上的GeSi應(yīng)變弛豫層鍵合在第一硅襯底上的電介質(zhì)層上;去除第一硅襯底、高低溫Ge層和GeSi反向漸變緩沖層,并減薄GeSi應(yīng)變弛豫層;在減薄后的GeSi應(yīng)變弛豫層上外延生長壓應(yīng)變鍺層。

在上述的方案中,提出了一種生長壓應(yīng)變鍺層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法,通過在第二硅襯底上依次生長高低溫Ge層、GeSi反向漸變緩沖層和完全弛豫的GeSi應(yīng)變弛豫層之后,將第二硅襯底上的GeSi應(yīng)變弛豫層鍵合在第一硅襯底上的電介質(zhì)層上,之后再去除第一硅襯底、高低溫Ge層和GeSi反向漸變緩沖層,并減薄GeSi應(yīng)變弛豫層,最后在減薄后的GeSi應(yīng)變弛豫層上外延生長壓應(yīng)變鍺層,從而實現(xiàn)高遷移率的壓應(yīng)變鍺層GOI結(jié)構(gòu)。同時,由于GeSi應(yīng)變弛豫層是在第二硅襯底上制備之后鍵合在第一硅襯底的電介質(zhì)層上,所以不會對第一硅襯底造成雜質(zhì)沾污、雜質(zhì)沾污等,從而制造出高遷移率、少雜質(zhì)沾污、低雜質(zhì)沾污、高質(zhì)量疊層結(jié)構(gòu)以及溝道結(jié)構(gòu)的全新納米片基片平臺。便于后續(xù)根據(jù)應(yīng)用場景在壓應(yīng)變鍺層中制備諸如但不限于壓應(yīng)變鍺溝道等結(jié)構(gòu),為FD/GAA(gate-all-around)GOI器件提供優(yōu)良襯底。

在一個具體的實施方式中,減薄GeSi應(yīng)變弛豫層包括:減薄GeSi應(yīng)變弛豫層,直到剩余的GeSi應(yīng)變弛豫層的厚度為5-100nm,通過先制備較厚的GeSi應(yīng)變弛豫層之后,再減薄GeSi應(yīng)變弛豫層,能夠提高剩余的GeSi應(yīng)變弛豫層的質(zhì)量,便于外延生長出更高質(zhì)量的壓應(yīng)變鍺層。

在一個具體的實施方式中,GeSi反向漸變緩沖層和GeSi應(yīng)變弛豫層的材料均為GeaSi1-a;其中,a的取值從GeSi反向漸變緩沖層的底部取值為1開始,至GeSi反向漸變緩沖層的頂部逐漸減小,并在GeSi應(yīng)變弛豫層減至最小,且GeSi應(yīng)變弛豫層中的a為固定值,提高GeSi應(yīng)變弛豫層的質(zhì)量,便于外延生長出更高質(zhì)量的壓應(yīng)變鍺層。

在一個具體的實施方式中,a從GeSi反向漸變緩沖層的底部取值為1開始,逐漸減小至GeSi應(yīng)變弛豫層取值為min;其中,min的取值范圍為0.6~0.9,提高GeSi應(yīng)變弛豫層的質(zhì)量,便于外延生長出更高質(zhì)量的壓應(yīng)變鍺層。

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