SiGe层的热氧化及其应用制造技术

本发明专利技术涉及氧化ＳｉＧｅ层的表面区域的方法，该方法包括对ＳｉＧｅ层进行氧化热处理以氧化所述表面区域，其特征在于包括两个阶段：第一阶段，氧化热处理，所述氧化热处理直接在所述ＳｉＧｅ层上进行，从而得到氧化区域，所述氧化区域具有足以形成覆层氧化物的足够厚度，所述覆层氧化物可在随后的第二阶段中保护下方的ＳｉＧｅ不发生点蚀，并且所述氧化区域的厚度足够薄，以保持氧化的表面区域的厚度在阈值厚度范围之下，所述阈值范围对应着ＳｉＧｅ层内的位错的产生，和第二阶段，在惰性气氛中高温退火，所述高温退火在所述第一阶段之后在所述ＳｉＧｅ层上进行，所述ＳｉＧｅ层覆盖有在所述第一阶段中产生的所述氧化区域，所述高温退火使Ｇｅ从所述富Ｇｅ区域扩散进入所述ＳｉＧｅ层的下部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种氧化SiGe层的表面区域的方法。并且本专利技术涉及一种处理在其至少一个表面上包含半导体层的基片 的方法，所述方法包括基片的退火，所述退火本身包括在氧化所述基片 的表面区域的氧化气氛下基片的氧化热处理。
技术介绍
这样的方法己经存在。上面披露的基片的退火一般在控制的气氛中进行。通常，在非氧化气氛(氮气、氩气、真空……)中的退火的缺点是在半导体层(特别是硅)的表面产生点蚀现象。另一方面，在氧化气氛中退火的缺点是会在基片的晶体结构中产生缺陷。US 6 403 450 (US '450)提出了一种解决方案，该方案使基片退火 而不发生表面点蚀，同时尽可能地减少引入到基片的晶体结构中的缺陷 数目。实际上，US'450提出的方法包括，在所述基片退火之前，在基片表 面上产生氧化区域。在这种方法中，在退火时(所述退火在使氧化的表面区域不受影响 的气氛中进行)，氧化的表面区域可保护基片。于是，US '450提供了一种减少与基片退火相关的上述缺点的解决方案。该解决方案尤其适合SOI (绝缘体上硅)型的基片的处理。 但是，近来随着半导体基片的发展，出现了一种多层基片，该多层 基片通常包含如Si等材料的支持层；和至少一层如SiGe等半导体材料的层，所述半导体材料的晶格参数不同于支持层的晶格参数。 SGOI (绝缘体上硅锗)基片是这种基片的一个例子。当然，也可以将US '450提供的通用解决方案应用在SGOI基片上。 可以通过氧化物的沉积产生氧化的表面区域，从而实施该通用解决 方案。但是，这将在该过程中增加沉积步骤。由于该附加的步骤会增加处 理时间、复杂性和成本，所以不希望增加沉积步骤。产生氧化的表面区域的另一种方式是，"直接"氧化SGOI基片的SiGe 表面(即，通过对SiGe表面进行热处理，从而使SiGe层的表面区域氧 化)。但是，如热氧化等热处理会对SGOI基片内产生不良影响。事实上己经知道，使SGOI基片退火(例如为了氧化其表面)会产 生一些特定问题，特别是会在SGOI的SiGe层内产生位错。因为在所述SiGe层的表面氧化区域下形成富Ge层，所以在SiGe 层内产生这种位错。事实上，退火将Ge从SiGe层的表面区域排斥到SiGe层的内部，该 排斥的Ge将累积在SiGe层的表面氧化区域与下部之间的界面上。于是，这种累积形成富Ge层，该富Ge层埋在SiGe层的表面氧化 区域与下面剩余部分之间。该富Ge层的晶格参数不同于SiGe层的下面剩余部分的晶格参数。因此，随着SiGe层的热氧化进行和随着富Ge层厚度增加，由于富 Ge层和下面的SiGe之间的晶格参数不匹配，该厚度将达到与出现位错 对应的值。在LeGoues等的文章("Oxidation studies of SiGe"—J. Applied Physics 65(4), 1989年2月15日，1724，具体见part C: "Structural charaterization")中披露了这种局限性。因此，将US '450的通用方法应用于SGOI基片(特别是通过直接氧 化应用)时存在局限性。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种不存在这些局限性的方法。 本专利技术的另一个目的是提供一种方法，该方法通过直接热氧化在SiGe层(特别是在SGOI基片的SiGe层)上产生氧化的表面区域，而在 SiGe层的结构内不产生如位错等缺陷。本专利技术的另一个目的是提供一种使例如SGOI基片等基片退火的方 法，以便稳定和增强所述基片的两层之间的粘结界面。本专利技术的另一个目的是提供上述的方法，该方法有利于Ge在整个 SiGe层中均匀分布。采用氧化SiGe层的表面区域的方法而达到了这些目的，所述方法包 括在氧化所述表面区域的氧化气氛下SiGe层的氧化热处理，其特征在于， 所述方法包括两个阶段*第一阶段，氧化热处理，所述氧化热处理直接在所述SiGe层上进 行，进行所述氧化热处理以得到如下氧化区域^所述氧化区域具有足以形成覆层氧化物的足够厚度，所述覆层氧化 物可在随后的第二阶段中保护下方的SiGe不发生点蚀，并且o所述氧化区域的厚度足够薄，以保持氧化的表面区域的厚度在阈值厚度范围之下，所述阈值范围是与SiGe层内的位错的产生对应的阈 值范围，所述位错是由于紧邻所述氧化的表面区域下方的所述SiGe 层内的富Ge区域与所述SiGe层的下部之间的晶格参数不匹配而产生 的位错，禾口，第二阶段，在惰性气氛中高温退火，所述高温退火在所述第一阶 段之后在所述SiGe层上进行，O所述SiGe层覆盖有在所述第一阶段中产生的所述氧化区域， O所述高温退火使Ge从所述富Ge区域扩散进入所述SiGe层的下部。 这种方法的优选但非限定的方案如下*用由Si02构成的表面氧化区域的形成所对应的耗热量(thermal budget)进行所述的氧化热处理； 所述的氧化热处理在高于转变温度的温度下进行，所述转变温度限定了低于所述转变温度的第一温度域和高于所述转变温度的高温域，在所述第一温度域中，SiGe被氧化成SixGey(X形式的氧化物，其中z不等于0，在所述高温域中，SiGe被氧化成Si02;，所述SiGe层含有20%的Ge，所述转变温度在75(TC和80CTC之间； 所述阈值范围对应的氧化的表面区域的厚度为30nm 50nm; 所述SiGe层包含20%的Ge，所述氧化热处理在90(TC进行15分钟； 所述氧化热处理在纯氧气气氛下进行； 用使Ge基本均匀地分布在整个SiGe层内以消除所述的富Ge区 域的耗热量进行所述的高温退火； 所述的高温退火在IOO(TC和110(TC之间的温度下进行2小时； 所述的高温退火在IIO(TC的温度下进行。本专利技术还涉及一种使SGOI结构内的至少一个粘结界面稳定的稳定 化方法，所述SGOI结构包含在SiGe层和支持基片之间包埋的氧化物层， 所述方法的特征在于 所述的稳定化方法包括将上述的氧化方法应用于所述SGOI结构 的SiGe层， 在所述SGOI结构上进行所述氧化方法的氧化热处理，以便形成 覆盖在所述SGOI结构的SiGe层表面上的保护性氧化物，从而在所述氧 化方法的随后的高温退火时保护所述的SiGe层不发生点蚀， 所述高温退火同时使得 O所述SiGe层和所述包埋的氧化物层之间的粘结界面稳定化，和/或 所述支持基片和所述包埋的氧化物层之间的粘结界面稳定化，和 Ge在SGOI结构的SiGe层内扩散，以便减少通式为SixGeyO,的氧 化物的产生。 这样的稳定化方法的优选但非限定的方案如下- 所述的氧化热处理在高于转变温度的温度下进行，所述转变温度 限定了低于所述转变温度的第一温度域和高于所述转变温度的高温域， 在所述第一温度域中，SiGe被氧化成SixGeyOz形式的氧化物，其中z不等于0，在所述高温域中，SiGe被氧化成Si02; 所述SiGe层含有20%的Ge，所述氧化热处理进行30分钟，所述 转变温度在75(TC和80(TC之间；，用在所述SiGe层上产生表面氧化区域所对应的耗热量进行所述的 氧化热处理，所述表面氧化区域同时满足-O具有足够的厚度，以在随后的高温退火时保护所述的SiGe层不发 生点蚀，O厚度足够薄，以保持在所述的阈值范围之下； 所述的表面氧化区域的厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化ＳｉＧｅ层的表面区域的方法，所述方法包括在氧化所述表面区域的氧化气氛下ＳｉＧｅ层的氧化热处理，其特征在于，所述方法包括两个阶段：.第一阶段，氧化热处理，所述氧化热处理直接在所述ＳｉＧｅ层上进行，进行所述氧化热处理以得到如下氧 化区域；◇所述氧化区域具有足以形成覆层氧化物的足够厚度，所述覆层氧化物可在随后的第二阶段中保护下方的ＳｉＧｅ不发生点蚀，并且◇所述氧化区域的厚度足够薄，以保持氧化的表面区域的厚度在阈值厚度范围之下，所述阈值范围是与所述ＳｉＧ ｅ层内的位错的产生对应的阈值范围，所述位错是由于紧邻所述氧化的表面区域下方的所述ＳｉＧｅ层内的富Ｇｅ区域与所述ＳｉＧｅ层的下部之间的晶格参数不匹配而产生的位错，和.第二阶段，在惰性气氛中高温退火，所述高温退火在所述第一阶段之后在所述 ＳｉＧｅ层上进行，◇所述ＳｉＧｅ层覆盖有在所述第一阶段中产生的所述氧化区域，◇所述高温退火使Ｇｅ从所述富Ｇｅ区域扩散进入所述ＳｉＧｅ层的下部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯达瓦尔，
申请(专利权)人：硅绝缘体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]