SiGe层的形成方法技术

本发明专利技术提供一种SiGe层的形成方法，包括以下步骤：提供顶部具有Si层的衬底；向Si层表层注入含有Ge元素的原子、分子、离子或等离子体，以形成SiGe层。该方法能够形成厚度较薄、质量较好的SiGe层，具有简便易行，成本较低的优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种，包括以下步骤：提供顶部具有Si层的衬底；向Si层表层注入含有Ge元素的原子、分子、离子或等离子体，以形成SiGe层。该方法能够形成厚度较薄、质量较好的SiGe层，具有简便易行，成本较低的优点。【专利说明】
本专利技术涉及半导体薄膜制造领域，具体涉及一种。
技术介绍
随着微电子器件尺寸的不断缩小，Si材料较低的迁移率已成为制约器件性能的主要因素。为了不断提升器件的性能，必须采取措施提高器件内载流子迁移率。应变SiGe材料具有比Si高的迁移率，对于应变SiGe材料，一方面具有比Si更高的空穴迁移率，另一方面当其Ge含量超过20%时，其电子迁移率也比Si高。因此，一方面SiGe材料可以用于P-MOSFET器件的源漏区域，即形成SiGe源漏，对沟道产生单轴压应力以提升沟道内空穴迁移率，同时降低源漏串联电阻；另一方面，SiGe也可以用作MOSFET的沟道材料，利用SiGe的高迁移率特性提升器件的性能。生长SiGe薄膜材料时，通常采用的方法为化学气相淀积(CVD)工艺，其工艺复杂，质量不易控制，尤其是高Ge含量(Ge含量大于30% )、局部区域的应变SiGe薄膜的选择性外延，对衬底表面预处理和外延温度有及其严格的要求，工艺窗口窄，且外延设备较为昂贵，成本也较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于至少解决上述CVD法不易形成质量好的SiGe薄膜、工艺复杂且生产成本高的问题，特别是提供一种简单易行且成本低的。为实现上述目的，本专利技术实施例的可以包括以下步骤:A.提供顶部具有Si层的衬底；B.向所述Si层表层注入含有Ge元素的原子、分子、离子或等离子体，以形成SiGe层。根据本专利技术实施例的通过利用注入工艺对原有的Si层进行表面改性，即将含有Ge元素的原子、分子、离子或等离子体注入到原有的Si层中，通过控制合适的温度和注入剂量，这样可以得到厚度较薄、质量较好的SiGe层，具有简单易行、成本低的优点。在本专利技术的一个实施例中，所述步骤A和步骤B之间还包括:在所述Si层表面形成掩膜，并在所述掩膜上形成开口以在开口位置露出所述Si层。在本专利技术的一个实施例中，向所述Si层表层注入所述含有Ge元素的原子、分子、离子或等离子体的同时，注入含B或P或As元素的原子、分子、离子或等离子体，以对所述SiGe层进彳了惨杂。在本专利技术的一个实施例中，所述注入的方法包括离子注入。在本专利技术的一个实施例中，所述离子注入包括等离子体源离子注入和等离子体浸没离子注入。在本专利技术的一个实施例中，所述注入的方法包括磁控溅射。在本专利技术的一个实施例中，在利用所述磁控溅射注入的过程中，在所述衬底上加载负偏压。在本专利技术的一个实施例中，还包括，去除所述磁控溅射在所述SiGe层之上形成的Ge薄膜。在本专利技术的一个实施例中，利用对Ge和SiGe具有高腐蚀选择比的溶液清洗以去除所述Ge薄膜。在本专利技术的一个实施例中，所述注入的过程中对所述衬底加热，加热温度为100-900。。。在本专利技术的一个实施例中，还包括，在所述注入之后，对所述SiGe层退火，退火温度为 100-900°C。在本专利技术的一个实施例中，所述SiGe层为应变SiGe层。在本专利技术的一个实施例中，所述应变SiGe层的厚度为0.5_100nm。在本专利技术的一个实施例中，所述应变SiGe层中Ge的原子百分含量小于50%。在本专利技术的一个实施例中，所述顶部具有Ge层的衬底包括为纯Si衬底或绝缘体上Si衬底。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。【专利附图】【附图说明】本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:图1是本专利技术一个实施例的的流程图。图2是本专利技术另一个实施例的的流程图。图3是本专利技术实施例的SiGe/Si结构(004)面XRD扫描曲线。图4是本专利技术实施例的SiGe/Si结构(224)面XRD扫描曲线。图5是本专利技术实施例的SiGe/Si结构的XRD倒易空间图测试结果示意图。【具体实施方式】下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。如图1所示，本专利技术一个实施例的，可以包括如下步骤:Sll.提供顶部具有Si层的衬底。具体地，提供的顶部具有Si层的衬底可以是纯Si衬底、绝缘体上Si衬底(S1-On-1nsulator, SOI)等等。S12.向Si层表层注入含有Ge元素的原子、分子、离子或等离子体，以形成SiGe层。此时，可以得到全局的SiGe层。需要说明的是，原有的Si层可以仅有表层部分变化为SiGe层，也可以全部变化为SiGe层，例如，对于纯Si衬底，其表层部分在注入之后转化为SiGe层；对于SOI衬底，其顶层Si层在注入之后可以全部转化为SiGe层，也可以部分转化为SiGe层。如图2所示，本专利技术另一个实施例的，可以包括如下步骤:S21.提供顶部具有Si层的衬底。具体地，提供的顶部具有Si层的衬底可以是纯Si衬底、绝缘体上Si衬底(S1-On-1nsulator, SOI)等等。S22.在Si层表面形成掩膜，并在掩膜上形成开口以在开口位置露出Si层。具体地，可以通过淀积或涂覆工艺在Si层表面形成掩膜，并在通过光刻和刻蚀工艺掩膜上形成开口，在开口位置露出Si层。S23.向Si层表层注入含有Ge元素的原子、分子、离子或等离子体，以形成SiGe层。此时，可以得到选区的SiGe层。需要说明的是，开口处的原有的Si层可以仅有表层部分变化为SiGe层，也可以全部变化为SiGe层，例如，对于纯Si衬底，其在开口区域露出的表层部分在注入之后转化为SiGe层；对于SOI衬底，其在开口区域露出的顶层Si层在注入之后可以全部转化为SiGe层，也可以部分转化为SiGe层。根据本专利技术上述实施例的通过利用注入工艺对原有的Si层进行表面改性，即将含有Ge元素的原子、分子、离子或等离子体注入到原有的Si层中，通过控制合适的温度和注入剂量，这样可以得到厚度较薄、质量较好的SiGe层，具有简单易行、成本低的优点。而已有的利用CVD外延SiGe薄膜的方法中工艺复杂且设备成本较高。在本专利技术的一个实施例中，当需要形成较厚的SiGe层时，可以注入含有Ge元素的离子或等离子体。离子和等离子体能量高，可以注入达到一定深度。当需要形成较薄的SiGe层时，不仅注入离子或等离子体可以形成SiGe层，注入Ge原子或含有Ge元素的分子也可以形成较薄的SiGe层。在本专利技术的一个实施例中，向Si层表层注入含有Ge元素的原子、分子、离子或等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SiGe层的形成方法，其特征在于，包括以下步骤：A.提供顶部具有Si层的衬底；B.向所述Si层表层注入含有Ge元素的原子、分子、离子或等离子体，以形成SiGe层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖磊，王敬，梁仁荣，许军，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11