CN100587911C - 制造层结构的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于制造层结构的方法，该层结构包括经光滑化的中间层以及施加在所述中间层上的覆盖层，其中用含有氟化氢的气态蚀刻剂处理所述中间层，并在实现材料去除的情况下使所述中间层光滑化。

Description

制造层结构的方法
技术领域
本发明涉及制造层结构的方法，该层结构包括经光滑化的中间层以及施加在该中间层上的覆盖层。此类层结构例如作为用于电子、光电子及微电动机械的应用的基底加以制造。例如利用CVD法将该层沉积到载体上，或者通过粘结法将该层与基底相连接。这些基底的代表例如是包括更多个沉积层或连接层的半导体晶片，尤其是SOI基底(绝缘体上硅)、包括SixGe1-x(硅-锗)层及应变硅(块体上的应变硅)的基底以及sSOI基底(绝缘体上的应变硅)。
背景技术
将覆盖层施加到中间层上是一个关键的步骤，因为通常该步骤必须要求尽可能低的中间层的微观粗糙度。因此，已有人提出不同的方法以满足该要求。因此，根据US 2005/0104067，在沉积应变硅层之前对SGOI基底(绝缘体上SiGe)进行化学机械抛光，以达到所需的光滑度。根据US 2003/0060020，利用磁流变液(MRF)实施抛光以进一步减少微观粗糙度。这些方法的缺点是它们所要求的费用。US 6,995,077描述了一种在沉积外延层之前特别地用于光滑化由单晶硅组成的半导体晶片的方法，该方法包括用由氢和氯化氢组成的混合物处理该半导体晶片。
发明内容
本发明的目的在于提供所述类型的方法，该方法不如已知方法复杂，而且并非仅适合于在外延生长之前光滑化由单晶硅组成的表面。
本发明涉及用于制造层结构的方法，该层结构包括经光滑化的中间层以及施加在所述中间层上的覆盖层，其特征在于，用含有氟化氢的气态蚀刻剂处理所述中间层，实现材料去除并使所述中间层光滑化。
该方法尤其是应用在层结构上，其中待光滑化的中间层包括以下组中所包含的材料：单晶硅、多晶硅、硅的氧化物、硅-锗、锗、碳化硅、III/V族化合物半导体及II/VI族化合物半导体。其尤其适合于光滑化其上待沉积外延层的由硅组成的单晶半导体晶片，或者光滑化在离子注入之后与供体晶片分离并转移至基底晶片上以形成SOI晶片的由单晶硅组成的薄层，或者在沉积例如由应变硅组成的层之前光滑化sSOI基底上的“交插批次(cross-batch)”，或者在粘结之前光滑化由多晶硅组成的、由碳化硅组成的或者由二氧化硅组成的中间层或整个半导体晶片。以各向同性的方式蚀刻多晶硅，即与晶体取向无关地进行光滑化。由通过硅的热氧化产生的二氧化硅组成的中间层的粗糙度通常小于由TEOS(原硅酸四乙酯)分解产生的二氧化硅的中间层的粗糙度。因此，应用该方法使在硅酸盐基材上产生的中间层光滑化是特别有利的。
用含有氟化氢的气态蚀刻剂处理该中间层，以达到光滑化的效果。预先或者同时使由硅组成的中间层氧化，以便氟化氢能够溶解并去除氧化物层，同时形成水。若需要，将该氧化剂在气态蚀刻剂之前或与之一起送至中间层。氧化剂特别优选为臭氧。
中间层的光滑化处理优选在潮湿的环境中实施，即在存在通入的水的情况下实施。例如将水喷洒在该中间层上，然后通入气态蚀刻剂。该氧化剂或气态蚀刻剂或两者一起可以富含水，例如通过使这些物质经过水，然后将它们送至中间层。还可以将含有臭氧的水代替纯水喷洒在中间层上。
以气态形式通入的蚀刻剂除了含有氟化氢以外还可含有一种或更多种其他的物质，例如具有载气功能的氮气、水蒸汽或臭氧。还可加入增强中间层的表面的润湿作用的添加剂，如异丙醇。适合于光滑化处理中间层的反应器例如描述于US 2004/0020513A1中。
中间层的光滑化处理优选在20至70℃的温度下实施。特别优选的温度范围是30至70℃，因为在低于该温度时光滑化过于缓慢，而在高于该温度时无法实现光滑化作用，而是增加加工面的粗糙度。最佳温度范围是40℃。
中间层的光滑化处理优选重复多次，例如1至5次，特别优选1至2次。还可以针对性地在每次重复实施光滑化处理之后用水冲洗中间层。
通过采用该方法使中间层利用AFM在40×40μm2的测量面积上测得的粗糙度下降至低于
Figure C20071010183700051
RMS，特别优选下降至低于
Figure C20071010183700052
RMS。通过光滑化处理中间层而达到的材料去除量优选不高于0.5μm，特别优选为0.1至0.2μm。
在光滑化处理之后接着将另一个层施加到中间层上。这例如是通过沉积，尤其是CVD沉积，或者粘结而实施的。
具体实施方式
实施例
在300mm的硅基底上外延沉积4μm厚的SiGe层，其中锗浓度在层厚度上提高0至20％。在以40×40μm2的区域实施AFM测量时，该层的粗糙度表现出
Figure C20071010183700053
的RMS值。随后通过用所述方法进行处理而使该外延涂覆的基底光滑化。为此，在蚀刻室内于40℃下用水喷洒，随后利用HF气体及臭氧进行蚀刻。以该循环处理两次之后，再次用水喷洒该基底，并实施离心干燥。在此情况下，从SiGe层共去除0.2μm。以40×40μm2的区域实施的AFM测量表明，RMS粗糙度改善至
Figure C20071010183700054

Claims (6)

1、用于制造层结构的方法，该层结构包括经光滑化的中间层以及施加在所述中间层上的覆盖层，所述中间层包括选自以下组中的材料：单晶硅、多晶硅、硅-锗和锗，所述方法包括在20至70℃的温度下用氧化剂和含有氟化氢的气态蚀刻剂处理所述中间层，所述氧化剂在所述气态蚀刻剂之前或与之一起送至所述中间层，从所述中间层去除厚度不高于0.5μm的材料，并使所述中间层光滑化；重复用氧化剂和气态蚀刻剂处理所述中间层1至5次。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气态蚀刻剂含有异丙醇。
3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述气态蚀刻剂含有水。
4、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述中间层被光滑化至粗糙度低于
Figure C2007101018370002C1
RMS。
5、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述覆盖层是粘结在所述中间层上的。
6、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述覆盖层是沉积在所述中间层上的。
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