CN101609797A - 一种降低SiGe虚拟衬底表面粗糙度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于半导体技术领域的一种降低SiGe虚拟衬底表面粗糙度的方法。采用减压化学气相淀积工艺，以SiH4为气源在Si圆片上外延一层Si缓冲层后，以SiH4和GeH4作为反应气源，在Si圆片上外延SiGe层，其特征在于，外延SiGe层时外延温度为400－650℃。本发明通过降低外延温度可以非常有效的降低外延出的SiGe虚拟衬底的表面粗糙度，采用本发明的方法可以制备出表面非常平坦的SiGe层，适合于作为虚拟衬底。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术领域，特别涉及一种降低SiGe虚拟衬底表面粗糙度的方法。
背景技术
在现代半导体工艺技术中，新的高迁移率沟道材料如Ge和III-V族材料的引入日益迫切，从成本、设备兼容性以及工艺成熟性角度考虑，最可行的方法是在Si圆片上通过异质外延技术得到高质量的单晶新材料，而由于新材料往往与Si存在比较大的晶格失配，为了得到高质量的沟道材料层，最有前景的方法之一是首先外延一个高Ge组分(一般是指Ge含量在50％以上)的SiGe层作为虚拟衬底，然后在SiGe虚拟衬底上外延需要的沟道材料层，SiGe虚拟衬底在表面粗糙度、穿通位错密度、弛豫度等方面的性能直接会影响外延出的沟道材料的性能。
传统的制备SiGe虚拟衬底的方法如组分渐变缓冲层方法，两部生长方法等都存在着工艺时间长，外延层厚度较大，不利于散热等缺点，尤其是其表面粗糙度比较大，起伏严重，不利于高性能器件制备，需要化学机械抛光(CMP)工艺才能得到比较平坦的表面，增加了工艺复杂性。因此，探索降低外延出的SiGe虚拟衬底的表面粗糙度的方法有着非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种降低SiGe虚拟衬底表面粗糙度的方法。
一种降低SiGe虚拟衬底表面粗糙度的方法，采用减压化学气相淀积工艺，以SiH4为气源在Si圆片上外延一层Si缓冲层后，以SiH4和GeH4作为反应气源，在Si圆片上外延SiGe层，其特征在于，外延SiGe层时外延温度为400-650℃。
本发明的有益效果为：本发明通过降低外延温度可以非常有效的降低外延出的SiGe虚拟衬底的表面粗糙度，采用本发明的方法可以制备出表面非常平坦的SiGe层，适合于作为虚拟衬底。
附图说明
图1是实施例1制备SiGe虚拟衬底的AFM图像；
图2是实施例2制备SiGe虚拟衬底的AFM图像。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明：
以下实施例均采用如下步骤：外延设备采用的是AM的Epi-Centura 200型RPCVD(Reduced Pressure Chemical Vapor Deposition)设备，首先是准备硅圆片并对其进行清洗，硅圆片清洗完毕进入生长腔后，快速升温到1100℃烘烤100s，通H2气去除表面的Si-O键活化表面以利于外延，接着降温到660℃以SiH4为气源，SiH4流量0.12slm，生长腔压强100Torr下外延一层约20nm厚的Si缓冲层(buffer层)，然后在一定的外延温度(400-650℃)下，以SiH4和GeH4为气源，生长腔压强100Torr，外延一定时间，在Si圆片上外延一层高Ge组分的SiGe层虚拟衬底。
实施例1
外延温度为550℃下，SiH4流量0.05slm，GeH4流量200sccm，外延时间150s，外延一层高Ge组分的SiGe虚拟衬底层。
本实施例所得的SiGe层AFM图像(10μm×10μm视场范围)如图1所示，从图中可以看出，SiGe层表面粗糙度RMS＝0.605nm，表面粗糙度较低，适合于作为虚拟衬底。
采用RPCVD方法制备高质量SiGe虚拟衬底的方法具有产率高，外延层厚度薄，位错密度低等优点，现有技术中，外延温度一般在650℃以上，本发明采用RPCVD工艺，通过降低外延温度可以非常有效的降低外延出的SiGe虚拟衬底的表面粗糙度，这主要是通过降低温度从而使外延薄膜的生长机制以二维层状生长模式为主导，原子一层层的淀积上去，保证了外延层表面粗糙度不会很快恶化，但温度越低其反应速率会越慢，达到一定的外延层厚度需要更长的外延时间。
调节反应气体的流量比例可以方便的控制薄膜中的锗(Ge)组分含量，调节外延时间可以控制薄膜厚度，反应气体流量比例和外延时间对表面粗糙度也会有一定的影响，但外延温度才是占主导作用的因素，根据不同的要求，调节反应气体流量，选定合适的外延温度(400-650℃)，就可以得到不同Ge组分的表面平坦的SiGe虚拟衬底层。
实施例2
外延温度为500℃下，SiH4流量0.05slm，GeH4流量400sccm，外延时间150s，外延一层高Ge组分的SiGe虚拟衬底层。
所得的SiGe层AFM图像(10μm×10μm视场范围)如图2所示，从图中可以看出，虚拟衬底表面粗糙度RMS＝0.389nm，随着外延温度的降低，表面粗糙度进一步降低，更适合于作为虚拟衬底。
Claims (1)
1、一种降低SiGe虚拟衬底表面粗糙度的方法，采用减压化学气相淀积工艺，以SiH4为气源在Si圆片上外延一层Si缓冲层后，以SiH4和GeH4作为反应气源，在Si圆片上外延SiGe层，其特征在于，外延SiGe层时外延温度为400-650℃。
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