CN106783542A - Lpcvd法沉积硅锗膜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LPCVD法沉积硅锗膜的方法，该方法包括以下步骤：首先，对基底进行清洗，在基底上生长SiO2层；其次，在SiO2层上高温(425℃‑550℃)预沉积非晶硅种子层；最后，在低温(380℃‑420℃)下，于该非晶硅种子层上沉积硅锗材料形成硅锗膜，通过该方法制备所得到的硅锗膜表面光滑。

Description

LPCVD法沉积硅锗膜的方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种LPCVD法沉积硅锗膜的方法。
背景技术
多晶硅锗膜(简称硅锗膜)是一种在MEMS和CMOS器件应用中很有前景的材料，主要由于其有相对较低的thermal budget(相比多晶硅)及良好的电学与机械性能。
对于MEMS应用来说，越来越倾向于使用高比重的锗化硅取代氧化硅作为牺牲层材料(一些在HF释放工艺中用作护层的应用除外)。
除了在MEMS工业中的应用，同时，硅锗膜也广泛应用于通讯领域，电信公司的每个主流产片中都可以看到锗硅的身影。其应用涵盖有线与无线通信电路，磁盘存储器以及高速度、高带宽设备。
现有的硅锗成膜大多是采用MBE的UHV技术，这种技术通常要达到10-11Torr。而采用LPCVD法沉积的硅锗膜要么在低温下没有沉积非晶硅种子层，前期沉积速率非常慢；要么非晶硅种子层和硅锗膜均在同一较高温度下沉积，grain size大，表面非常粗糙。
采用LPCVD法直接在SiO2基底上低温沉积硅锗膜时，起始阶段硅锗不易附着在SiO2基底上，沉积速率非常低，不利于大批量快速沉积硅锗膜。但是，若升高温度沉积，硅锗膜生长迅速，而薄膜表面非常粗糙，这就形成了一个矛盾。
因此，迫切需要研发一种能够制备表面光滑的硅锗膜的方法。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术中存在的缺陷，提供一种LPCVD法沉积硅锗膜的方法。本发明的方法可以制备表面光滑的硅锗膜。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种LPCVD法沉积硅锗膜的方法，包括以下步骤：
S1：提供生长有SiO2层的基底；
S2：在SiO2层上高温预沉积非晶硅种子层；
S3：在低温下，于该非晶硅种子层上沉积硅锗材料以得到硅锗膜。
进一步的：所述S2中的高温为425℃-550℃。
进一步的：所述步S3中的低温为380℃-420℃。
更进一步的：所述的高温为450℃、475℃、500℃或525℃。
更进一步的：所述的低温为390℃、400℃或410℃。
进一步的：所述非晶硅种子层厚度为10nm-30nm。
更进一步的：所述非晶硅种子层厚度约为20nm。
进一步的：所述硅锗膜厚度为2μm-3.5μm。
更进一步的：所述硅锗膜厚度约为2.6μm。
进一步的：在所述S1中，所提供的具有SiO2层的基底通过如下方式获得：对基底进行清洗，在基底上生长SiO2层。
本发明的有益效果在于：本发明采用LPCVD法，先在SiO2层上通过高温形成非晶硅种子层，再低温形成硅锗材料以得到硅锗膜，通过此种工艺使得所形成的硅锗膜表面光滑。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为通过本发明的LPCVD法沉积硅锗膜的方法所形成的结构图；
图2为本发明的LPCVD法沉积硅锗膜的方法中沉积硅锗膜的LPCVD炉管温度示意图；
图3为实施例1中非晶硅种子层和硅锗膜都通过高温(425℃)沉积后的硅锗膜表面SEM图(rough)；
图4为实施例2沉积形成的硅锗膜表面SEM图(smooth)；
图5为实施例3沉积形成的硅锗膜表面SEM图(smooth)；
图6为实施例4以及实施例7-11沉积形成的硅锗膜表面SEM图(smooth)；
图7为实施例5沉积形成的硅锗膜表面SEM图(smooth)；
图8为实施例6沉积形成的硅锗膜表面SEM图(smooth)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
请结合图1和图2，本发明的LPCVD法沉积硅锗膜的方法包括以下步骤：
S1：提供生长有SiO2层2的基底1；
S2：在SiO2层2上高温预沉积非晶硅种子层3，其中，其温度取值范围为425℃-550℃；
S3：在低温下，于该非晶硅种子层3上沉积硅锗材料以得到硅锗膜4，其中，该温度取值范围为380℃-420℃。最终形成的硅锗膜4的表面SEM图如图4-8所示。
通过图4-8可看出，采用LPCVD法，先在SiO2层上通过高温形成非晶硅种子层，再低温形成硅锗材料所得到的硅锗膜表面光滑。另外，由于本发明中采用LPCVD法，所以，其具有成本低、快速、大批量的特点。
在所述S1中，所提供的生长有SiO2层2的基底1通过如下方式获得：对基底1进行清洗，在基底1上生长SiO2层2。另外，所形成的非晶硅种子层3厚度可为10nm-30nm。所形成的硅锗膜厚度4可为2μm-3.5μm。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚说明本发明的效果，下面通过具体实施例展示。
实施例1(现有技术)
LPCVD法沉积硅锗膜的方法包括如下步骤：对基底进行清洗，在基底上生长SiO2以形成SiO2层；按照常规的操作方法，直接将温度升高至425℃，非晶硅种子层材料和硅锗材料均在该温度下依次沉积，并依次形成非晶硅种子层和硅锗膜，所形成的硅锗膜的表面SEM图如图3所示。虽然该硅锗膜生长迅速，但是，从图3可看出，所形成的硅锗膜表面非常粗糙。
实施例2
LPCVD法沉积硅锗膜的方法包括如下步骤：首先，对基底进行清洗，在基底上生长一层SiO2层；其次，在SiO2层上高温(425℃)预沉积一层非晶硅种子层；最后，在低温(380℃)下，于该非晶硅种子层上快速沉积硅锗膜材料，以得到硅锗膜。所形成的硅锗膜的表面SEM图如图4所示。
实施例3
LPCVD法沉积硅锗膜的方法包括如下步骤：首先，对基底进行清洗，在基底上生长一层SiO2层；其次，在SiO2层上高温(425℃)预沉积一层非晶硅种子层；最后，在低温(390℃)下，于该非晶硅种子层上快速沉积硅锗材料，以得到硅锗膜。所形成的硅锗膜的表面SEM图如图5所示。
实施例4
LPCVD法沉积硅锗膜的方法包括如下步骤：首先，对基底进行清洗，在基底上生长一层SiO2层；其次，在SiO2层上高温(425℃)预沉积一层非晶硅种子层；最后，在低温(400℃)下，于该非晶硅种子层上快速沉积硅锗材料，以得到硅锗膜。所述非晶硅种子层厚度约为20nm，所述硅锗膜厚度约为2.6μm。所形成的硅锗膜的表面SEM图如图6所示。
实施例5
LPCVD法沉积硅锗膜的方法包括如下步骤：首先，对基底进行清洗，在基底上生长一层SiO2层；其次，在SiO2层上高温(425℃)预沉积一层非晶硅种子层；最后，在低温(410℃)下，于该非晶硅种子层上快速沉积硅锗材料，以得到硅锗膜。所形成的硅锗膜的表面SEM图如图7所示。
实施例6
LPCVD法沉积硅锗膜的方法包括如下步骤：首先，对基底进行清洗，在基底上生长一层SiO2层；其次，在SiO2层上高温(425℃)预沉积一层非晶硅种子层；最后，在低温(420℃)下，于该非晶硅种子层上快速沉积硅锗材料，以得到硅锗膜。所形成的硅锗膜的表面SEM图如图8所示。
实施例7
LPCVD法沉积硅锗膜的方法包括如下步骤：首先，对基底进行清洗，在基底上生长一层SiO2层；其次，在SiO2层上高温(450℃)预沉积一层非晶硅种子层；最后，在低温(400℃)下，于该非晶硅种子层上快速沉积硅锗材料，以得到硅锗膜。所形成的硅锗膜的表面SEM图如图6所示。
实施例8
LPCVD法沉积硅锗膜的方法包括如下步骤：首先，对基底进行清洗，在基底上生长一层SiO2层；其次，在SiO2层上高温(475℃)预沉积一层非晶硅种子层；最后，在低温(400℃)下，于该非晶硅种子层上快速沉积硅锗材料，以得到硅锗膜。所形成的硅锗膜的表面SEM图如图6所示。
实施例9
LPCVD法沉积硅锗膜的方法包括如下步骤：首先，对基底进行清洗，在基底上生长一层SiO2层；其次，在SiO2层上高温(500℃)预沉积一层非晶硅种子层；最后，在低温(400℃)下，于该非晶硅种子层上快速沉积硅锗材料，以得到硅锗膜。所形成的硅锗膜的表面SEM图如图6所示。
实施例10
LPCVD法沉积硅锗膜的方法包括如下步骤：首先，对基底进行清洗，在基底上生长一层SiO2层；其次，在SiO2层上高温(525℃)预沉积一层非晶硅种子层；最后，在低温(400℃)下，于该非晶硅种子层上快速沉积硅锗材料，以得到硅锗膜。所形成的硅锗膜的表面SEM图如图6所示。
实施例11
LPCVD法沉积硅锗膜的方法包括如下步骤：首先，对基底进行清洗，在基底上生长一层SiO2层；其次，在SiO2层上高温(550℃)预沉积一层非晶硅种子层；最后，在低温(400℃)下，于该非晶硅种子层上快速沉积硅锗材料，以得到硅锗膜。所形成的硅锗膜的表面SEM图如图6所示。
从上述实施例1至实施例11可看出，通过本发明提供的方法(实施例2至实施例11)所形成的硅锗膜表面相对现有技术(实施例1)来说，其硅锗膜表面更光滑。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种LPCVD法沉积硅锗膜的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：提供生长有SiO2层的基底；
S2：在SiO2层上高温预沉积非晶硅种子层；
S3：在低温下，于该非晶硅种子层上沉积硅锗材料以得到硅锗膜。
2.根据权利要求1所述的LPCVD法沉积硅锗膜的方法，其特征在于，所述S1中的高温为425℃-550℃。
3.根据权利要求1所述的LPCVD法沉积硅锗膜的方法，其特征在于，所述S3中的低温为380℃-420℃。
4.根据权利要求1或2所述的LPCVD法沉积硅锗膜的方法，其特征在于，所述高温为450℃、475℃、500℃或525℃。
5.根据权利要求1或3所述的LPCVD法沉积硅锗膜的方法，其特征在于，所述低温为390℃、400℃或410℃。
6.根据权利要求1所述的LPCVD法沉积硅锗膜的方法，其特征在于，所述S2中形成的非晶硅种子层厚度为10nm-30nm。
7.根据权利要求1或6所述的LPCVD法沉积硅锗膜的方法，其特征在于，所述S2中形成的非晶硅种子层厚度为20nm。
8.根据权利要求1所述的LPCVD法沉积硅锗膜的方法，其特征在于，所述S3中形成的硅锗膜厚度为2μm-3.5μm。
9.根据权利要求1或8所述的LPCVD法沉积硅锗膜的方法，其特征在于，所述硅锗膜厚度为2.6μm。
10.根据权利要求1所述的LPCVD法沉积硅锗膜的方法，其特征在于，在所述S1中，所提供的具有SiO2层的基底通过如下方式获得：对基底进行清洗，在基底上生长SiO2层。
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