TWI248118B - Method for improving a semiconductor substrate having SiGe film and semiconductor device manufactured by using this method - Google Patents
Method for improving a semiconductor substrate having SiGe film and semiconductor device manufactured by using this method Download PDFInfo
- Publication number
- TWI248118B TWI248118B TW092122556A TW92122556A TWI248118B TW I248118 B TWI248118 B TW I248118B TW 092122556 A TW092122556 A TW 092122556A TW 92122556 A TW92122556 A TW 92122556A TW I248118 B TWI248118 B TW I248118B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- film
- ion implantation
- sige
- hydrogen ion
- substrate
- Prior art date
Links
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 163
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 143
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims abstract description 114
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 105
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 58
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 58
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 claims abstract description 50
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 17
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 31
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 15
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000007943 implant Substances 0.000 claims description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000009191 jumping Effects 0.000 claims 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052704 radon Inorganic materials 0.000 claims 1
- SYUHGPGVQRZVTB-UHFFFAOYSA-N radon atom Chemical compound [Rn] SYUHGPGVQRZVTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- VGRFVJMYCCLWPQ-UHFFFAOYSA-N germanium Chemical compound [Ge].[Ge] VGRFVJMYCCLWPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 31
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 29
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 25
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 20
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 20
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 17
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 17
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 15
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 14
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 13
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 8
- UDNUMJGZDOKTFU-UHFFFAOYSA-N germanium;methane Chemical compound C.[Ge] UDNUMJGZDOKTFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 7
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 7
- 238000000342 Monte Carlo simulation Methods 0.000 description 6
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 5
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 5
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 5
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 3
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 3
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010036790 Productive cough Diseases 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- NNEUCPRHEGXIDG-UHFFFAOYSA-N helium;methane Chemical compound [He].C NNEUCPRHEGXIDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N n-(2,4-dichloro-5-propan-2-yloxyphenyl)acetamide Chemical compound CC(C)OC1=CC(NC(C)=O)=C(Cl)C=C1Cl QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 210000003802 sputum Anatomy 0.000 description 1
- 208000024794 sputum Diseases 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/322—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
- H01L21/26506—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/10—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/1025—Channel region of field-effect devices
- H01L29/1029—Channel region of field-effect devices of field-effect transistors
- H01L29/1033—Channel region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate, e.g. characterised by the length, the width, the geometric contour or the doping structure
- H01L29/1054—Channel region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate, e.g. characterised by the length, the width, the geometric contour or the doping structure with a variation of the composition, e.g. channel with strained layer for increasing the mobility
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Description
1248118 ⑴ 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明與改良具有S i Ge膜之半導體基板的方法有關 ，其中’ Si Ge膜品質的改良是關於表面狀況，結晶以及 半導體基板內晶格變形的鬆弛，其中，膜是成形在矽或 SOI基板上’此外’也與使用品質獲改良之半導體基板製 造半導體裝置有關。 【先前技術】 已知的方法是具有與矽之晶格常數不同且具有實際晶 格結搆之變形的Si Ge膜成形在矽基板上，此Si Ge膜內因 矽與SiGe晶格常數間不匹配（mismatch)所造成的變形， 經由失配錯位（m i s f i t d i s 1 〇 c a t i ο η)的引入得以鬆驰，之後 ’在S i G e膜上成形上層的矽膜做爲蓋層，以便增進電子 及電洞通過通道區的移率。 此上層的矽膜被晶格常數大於矽膜之SiGe膜拉扯， 因此’在上層矽膜內造成變形，並因此使得能帶結構改變 ，致使載子的遷移率提高。 使SiGe膜內變形鬆弛的方法是習知技術，其中，增 力[1 S〗Ge膜的厚度，並因此使SiGe膜的彈性應變能量增加 ’以便鬆弛晶格。曾有報告指出，例如在Y· J· Mii等人 在 Appl· Phys Lett. 59(13)，1611(1991)的報告中，經由 逐漸增加SiGe膜內的鍺濃度以形成濃度梯度大約]微米的 S ] G e膜，即可使s i g e膜內的變形鬆弛。 -4- 1248118 (2) 此外，鬆弛成形在矽基板上 S i Ge膜內之變形的習知 方法是在S i G e薄膜上進行離子植入的處理，諸如植入氫 ，之後，在高溫下進行退火處理，以致使已形成於矽基板 之瑕疵層內的層狀瑕疵產生滑動，並因此在SiGe/Si介面 “ 產生失配錯位。曾有報告指出，例如在H . T r i n k a u s等人 v 在 Appl. Phys· Lett· 76(24), 3 5 5 2(2 000)的報告中，經由 植入氫離子可使變形鬆弛。 經由成形厚SiGe膜以增加SiGe膜之彈性應變能量以 ® 獲致晶格鬆弛的方法，會使Si Ge膜超過獲得完美結晶之 SiGe膜所需的臨界膜厚，並因此會在SiGe膜內生成極多 的瑕疵。 此外，在厚膜的例中，膜在生長的同時，變形也經由 其本身被鬆弛，因此使得S i Ge膜的表面粗糙，gP出現間 距數1 〇微米的交叉平行線（cross hatching)，致使該膜無法 做爲半導體基板使用，因此，平坦化處理，諸如CMP處 理成爲必要，且必須在經過平坦化處理的基板上再生長一 # 層SiGe膜。 另一方面，鬆弛薄SiGe膜內晶格變形的方法是進行 # 氫離子植入處理及高溫退火處理，以便在SiGe/Si的介面 ♦ 產生失配錯位，如此即會使變形被充分鬆弛’且變形不會 鬆弛不足，但結晶仍差。此外，S i G e膜的表面狀況也更 爲惡化。因此，此方法並不必然是改良品質的有效方法。 易言之，問題是很難獲得充分的變形鬆弛率’同時保 有良好的表面狀況以及良好的結晶，這是因爲表面狀況、 ⑴ 1248118 (3) 結晶及變形鬆弛率視要進行處理之 S i G e膜的膜 大的變化，即使氫離子的植入條件，諸如離子植 離子‘植入量（劑量）保持固定。 在此，變形鬆弛率是按下列方程式（1 ) a"(SiGe) —a"(si) R是SiGe膜內晶格變形的鬆弛率，a//(Si)及 分別是矽及SiGe在晶格完全鬆驰下的（0()1)晶格 //(X)是實際度量SiGe層的（〇〇1)晶格常數。如果 //(SiGe)，晶格即是在完全鬆驰的狀態，其鬆弛i 。如果a/Kxha/KSi)，晶格則是在與矽基板完全 態，鬆弛率是〇°/。。 【發明內容】 因此’本發明的目標是提供一種用以決定能 SOI基板上得到具有充分變形鬆弛率，結晶良好 況良好之S i G e薄膜之膜狀況與氫離子植入條件 的方法，使能決定能夠改良矽上或s 〇 I結構上s 品質的良好條件。 按照本發明’提供〜種使用氫離子植入及退 矽或soi基板上具有SiGe膜之半導體基板的方 ，氫離子的植入包含以下#驟： 以下列（I)、（2)及（3)所組成的3個參數事先； 狀況有很 入能量及 a//(SiGe) 常數，a-a//(x) = a_ 蔡是1 00% 匹配的狀 在矽上或 且表面狀 間之關係 iGe膜之 火以改良 法，其中 决定改良 1248118 (4) 條件的範圍， (1) 彈性應變能量UsiGe，視SiGe膜的鍺濃度及 S i G e膜的厚度而定， (2) 峰値深度RP，是S!Ge/矽介面與氫離子濃度峰値 “ 在矽或S 0 I基板內之位置間的距離，其視氫離子植入能量 v 及S i G e膜的厚度而定，以及 (3 )要被植入之氫離子的量； 從改良條件的範圍中選擇.所要的改良條件；以及 · 決定要被植入之氫離子的量以及氫離子植入能量。 此方法利用檢視成形在矽或SOI基板上之SiGe膜的 狀況與氫離子植入條件間之關係的結果，特別是所進行之 經驗檢視的結果，以決定SiGe膜之狀況與氫離子植入條 件間何參數會影響表面狀況、結晶及變形鬆弛率。 在檢視上述解決問題之方法的處理中發現，使用3個 參數即可有效地表示可以適當改良表面狀況、結晶及變形 鬆驰率之品質之參數的範圍：彈性應變能量uSiGe，可經 φ 驗地計算自鍺濃度及S i G e膜的膜厚；峰値深度Rp，是 Si Ge/Si介面與矽中氫離子濃度之峰値位置間的距離，可 · 計算自氫離子植入能量及S i G e膜的膜厚：以及氫離子的 ，· 植入量。 因此’以此3個參數表示適於改良品質之條件之範圍 的資料（例如見圖]到3)須於事先決定，並在該範圍中選擇 所要的改良條件’並決定要植入的氫離子量及氫離子植入 -7- 1248118 (5) 從以下的詳細描述中將更容易明瞭本發明的這些及其 它目的。不過，須瞭解，這些詳細描述及特定例是本發明 的較佳實施例，只是用於說明，熟悉此方面技術之人士將 可明瞭，各樣的變化及修改都在本發明的精神與範圍內。 【實施方式】 如前所述，本發明經由在矽基板上或S 0 I基板上成形 有s i G e膜的半導體基板上實施氫離子植入及退火，可以 改良SiGe膜的表面狀況、結晶及變形晶格之鬆弛的品質 〇 按照本發明，使用矽基板上或SOI基板上成形有 S i <3 e膜的半導體基板。 以矽基板爲例，雖然以單晶矽基板較佳，但其它矽基 板’諸如複晶矽基板也可以使甩，只要可供異質磊晶法生 長SiGe膜的基板就可使用。此外，若爲s〇I基板的情況 ’任何SOI基板都·可使用，只要可利用磊晶法在s〇I基 板上的矽層上生長S i Ge膜就可使用。
SiGe膜可在任何類型的製造單元內成形，只要siGe 膜是異質磊晶地生長在矽上，且S i Ge膜具有所要的鍺濃 度且具有所要的膜厚即可，例如可在低壓化學氣相沈積單 元（LPCVD)中成形，使用矽甲烷氣體（SiH4)及鍺甲烷氣體 (GeH4)做爲原料氣體。 植入氫離子是使用習知的離子植入單元進行。此時， 至少氫離子植入量（劑量）及植入氫離子所需的能量可適當 -8- 1248118 (6) 地改變，以做爲離子植入的參數。 在氫離子植入之後是退火、，在熱處理爐內進行，可將 氮氣、氫氣及’氬氣引入其中做爲大氣氣體。退火的溫度以 大約7 0 0 □到大約9 0 0 □較佳，例如在大約8 0 0 □中進行退火 較佳。 此外，至於已按照本發明改良品質之SiGe膜之表面 狀況的決定，是使用Nomarski顯微鏡觀察表面，以便根 據局部剝落或交叉平行線決定品質。此外，結晶與變形鬆 弛率的品質也可經由進行X-射線繞射（XRD)分析決定。 接下來，使用彈性應變能量及峰値深度RP(SiGe/'Si 介面與矽中氫離子濃度之峰値位置間的距離）來表示適合 改良品質之條件預先決定的範圍。
SiGe膜（鍺濃度；X，SiGe膜的厚度；h)在與砍:基板 晶格完全匹配的狀況，其所具有的彈性應變能量/單位面 積（正常化彈性應變能量，如下文所述）如方:程式（2)所示。 *SiGe 2 μ 1+_ν 1 — v y hzir :// = 0.0417x?i
EITT (2) 在上式中，U、siGe是SiGe膜之單位面積的彈性應變能 量，v是s i G e的P 〇 i s s ο η比，E是楊氏模數’ ε / /是S i G e 在（〇〇】）方向之晶格的變形量。 爲便於下文的描述’在此’將膜厚10 〇奈米’由10 〇 % 之鍺製成且晶格與矽基板在完全匹配之狀態下之鍺膜的彈 性應變能量假設爲1，且假設SiGe膜之正常化的彈性應變 1248118 (7) 能量是正常化的彈性應變能量USlGe。 此外，峰値深度RP(其定義爲植入之氫離子的峰値濃 度位置與SiGe/矽介面間的距離）是均勻的，由SiGe膜的 膜厚及離子植入能量決定。植入時使用25KeV的能量植入 離子，則氫離子的峰値位置是在基板表面下2 5 0奈米的位 置，且如果從Si Ge/Si介面開始的峰値深度RP是50奈米 ，貝ij SiGe的膜厚是200奈米。 當使用正常化的彈性應變能量U S i G e、峰値深度R P及 氫離子植入量等3個參數表示適於品質改良條件的範圍時 ，該範圍可以X-Y座標系統表示，其中，3個參數中的2 個沿著X及Y座標軸表示’而剩下的一個參數用做爲子 參數，其固定於複數個適當値其中任一。例如，正常化的 彈性應變能量U S i G e與峰値深度R p沿著X及Y座標軸表 示，以及，離子植入量固定於任何適當的値’做爲子參數 Ο 此外，品質改良條件的適當範圍也可以使用3維座標 系統表示，其中的3個參數爲：正常化的彈性應變能量 USiGe、峰値深度RP、及離子植入量，分別做爲Χ·Υ_Ζ座 標軸。 以下描述情況之一 ’其中’品質改良條件的適當範圍 是以2維Χ-Υ座標表示’其中’正常化的彈性應變能量 U s i G e是由Υ座標指示’峰値丨朱度RΡ是由X座標指不° 在此例中，彈性應變能量U S i C e與峰値深度R P的數値 對（RP，UsiGe)成爲品質改良條件選擇參數’而離子植入量 -10 - 1248118 (8) 成爲子參數。接著，以經驗爲每〜個氫離子植入量尋找適 當之品質改良條件選擇參數的範圍（例如2xl〇16H + /cm2， 3xl〇 6H_/cm2，4xl〇16H + /cm2) ’ 俾備妥以 Rp 及 UsiGe 爲座 標軸的RP-Us,Ge曲線，並藉以決定適當品質改良條件的 (Rp，UsiGe)範圍。 每一個氫離子植入量之適當的品質改良條件範圍（Rp， USiGe)可按照以下方法以經驗尋得。 植入具有鍺濃度及膜厚之SiGe膜的氫離子量（劑量) 例如設定在3xl〇I6H + /cm2，其中，正常化的彈性應變能量 USiGe的範圍例如在不小於〇·〇9到不大於〇.；[之間，而氫離 子植入能量可變，俾進行複數個具有不同峰値深度Rp的 離子植入，並分析各S i G e膜的變形鬆驰率、結晶及表面 狀況，藉以獲得與適合範圍相關的資料，峰値深度RP應 設定在該處，以便得到足夠的鬆弛率、適當的結晶及適當 的表面狀況。因此，可以瞭解，峰値深度RP的範圍例如 在3 3奈米到7 5奈米之間的狀況下，可實現足夠的鬆弛率、 適當的結晶及適當的表面狀況。 以下的資料是按上述方法得到，該方法關於改變正常 化的彈性應變能量UsiGe及關於改變氫離子植入量’以便 使用正常化的彈性應變能量us,Ge、峰値深度Rp、及氫離 子植入量做爲參數，決定適當改良品質之條件的範圍’以 及，經由沿著u s i G e及Rp座標軸表示所獲得之U S i G e ' Rp 與氫離子植入量間的關係，以便繪製每一個氫離子植入量 之適當品質改良條件的範圍曲線圖。因此，氫離子植入量 -11 - 1248118 (9) 條件的範圍被確認，其中，可實現足夠的鬆弛率、適當的 結晶及適當的表面狀況。 圖1到3是R p - U s i G e曲線，顯不按照上述方法定義之適 當品質改良條件的範圍。圖1顯示做爲子參數的氫離子植 入量爲3 X 1 0 1 6 H + / c m 2的狀況，圖2顯示氫離子植入量爲 2 X 1 0 1 6 H + / c m2的狀況，圖3顯示氫離子植入量爲 4χ 1 016H + /cm2的狀況。 顯不爲“最佳條件區。之區域內的（R p，u s i G e )提供亘有 絕佳表面狀況、結晶及變形鬆弛率的S i G e膜，顯示爲‘‘ $ 面粗f造區”之區域內的（R P，u s i G e )，所提供的膜雖然具有絕 佳的變形鬆弛率，但表面狀況粗糙，顯示爲“低鬆驰區，，之 區域內的（Rp，Us lCe)，所提供的膜具有絕佳的表面狀況及 絕佳的結晶，但變形鬆弛率低。 在這些圖中，及“△”指示使用鍺濃度大約 30%、大約25%及大約20%之SiGe膜所得到的資料，圖中 的“％値”指示各資料點的變形鬆弛率。這些資料點中的某 些點將是以下描述之竇施例中用到的資料。 在此，如果正常化的彈性應變能量大於〇 . 2 6 6，爲彳$ ί1」完全結晶的S i G e膜，膜厚會超過臨界膜厚，因此，& SiGe膜中會出現很多瑕疵，且結晶性會變差。此外， SiGe膜在生長的同時也鬆弛其本身的變形，因此，膜_ 面上的粗糙以間距數十微米的交叉平行線呈現。因此，# 所有條件下，正常化彈性應變能量的範圍超過0.2 66者_ 槪排除。因此，在本發明中，極佳之品質改良條件的彈个生 -12- 1248118 (10) 應變能量UsiGe軔圍不大於〇.266。 “表面粗糙區”與“最佳條件區”間的介面以及“最佳條 件區”與“低鬆弛區”間的介面分別都是平滑的曲線。 特別是圖]的情況，其中，氫離子植入量是 3xl〇16H + /cm2，“表面粗糙區”與“最佳條件區”間之介面所 形成的曲線通過（25奈米，0.0 8 5 )、（43奈米，0.120)及（62 奈米，0.200)，“最佳條件區”與“低鬆弛區”間之介面所形 成的曲線通過（25奈米，0.05 0)、（50奈米，0.0 6 3 )及（75奈 米，0.095)、 此外，圖2的情況是氫離子植入量爲2 X 1 0 16H + /cm2 ’ “ 表面粗糙區，，與“最佳條件區”間之介面所形成的曲線通過 (25奈米，0·1 17)、(50奈米，0.1 70)及（60奈米，0.240)，“ 最佳條件區，，與“低鬆弛區”間之介面所形成的曲線通過（25 奈米，0.0 8 2)、（5〇奈米，0.1 〇7)及（75奈米，0.170)。 此外，圖3的情況是氫離子植入量爲4xl016H + /cm2:，“ 表面粗糙區”與“最佳條件區，，間之介面所形成的曲線通過 (25 奈米，0.046)、（50 奈米，〇·〇97)及（75 奈米，0.190)，‘‘ 最佳條件區”與“低鬆驰區”間之介面所形成的曲線通過（2 5 奈米，0.082) 、 （50奈米，〇·〇37)及（75奈米，0.067)。 除了以上描述的賢料外’氫離子植入量（子參數）改變 成其它値，也可獲得同樣的RP-USiGe曲線圖，並藉以設定 可能的條件，同時可擴展品質改良條件之選擇的自由度。 接下來將描述當要在新的半導體基板上進行品質改& 之時，使用RP-USlGe曲線圖決定氫離子植入條件。 -13- 1248118 (11) 當要尋找氫離子植入條件時，首先，根據方程式2從 要經由氫離子植入進行品質改良之SiGe膜的鍺濃度與膜 厚計算正常化的彈性應變能量Us, Ge。 接著，設定植入氫離子所用的能量及氫離子植入量， 即暫時的離子植入條件組。根據此暫時設定的氫離子植入 能量及SiGe膜的膜厚計算峰値深度RP，俾能從所計算出 的USlCTe及RP決定品質改良條件選擇參數（RP，Us,Ge)。 接下來，這些品質改良條件選擇參數（Rp，Us,Ge)與暫 時設定之氫離子植入量所對應之R P - u S i G e曲線圖中極佳的 品質改良條件（RP，UsiCe)範圍比較，以便決定品質改良條 件選擇參數（Rp，USiGe)是否在極佳的品質改良條件選擇範 圍內。 根據此決定，如果其中的參數是在極佳的品質改良條 件範圍內，這些氫離子植入條件即被決定爲極佳的品質改 良條件，因此，即可將暫時設定的氫離子植入能量及氫離 子植入量決定成植入離子的條件。 如果其中的參數不在極佳的品質改良條件範圍內，則 需再設定另一暫時的氫離子植入能量及氫離子植入量，並 按照上述相同的程序決定，此步驟不斷重複，以便設定離 子植入條件。 如前所述，由氫離子植入能量及氫離子植入量所構成 品質改良條件的適當範圍可由關於SiGe膜的條件，SiGe 膜之鍺濃度及膜厚所構成的條件決定。 以下將參考附圖詳細描述本發明。 -14- 1248118 (12) 實施例1 圖4 ( a)到（c )以槪圖顯不按照本發明之實施例1改良半 導體基板之方法的步驟。 首先’準備矽基板1。進行硫酸沸煮及s c - 2淸洗等預 處理，並使用稀釋的氟酸（5%)去除基板表面上的天然氧化 物膜。接著，使用低壓化學氣相單元（LPCVD)在矽基板！ 上成形SiGe膜2以準備半導體基板（圖4(a))，其中，SiGe 膜的品質要被改良。此SiGe膜2的鍺濃度及膜厚按照已知 的膜成形條件決定。此S i Ge膜2的鍺濃度與膜厚用來計算 R P 及 U s i G e。 接著，進行氫離子3的離子植入。此時，參考事先經 由經驗得到的Rp-UsiGe曲線圖（見圖1到3)爲每-一個氫離子 植入量決定植入條件。 易言之，首先，在這些離子植入條件中暫時設定氫離 子植入量（例如暫時設定在3x 1 〇i6H + /cm2)，並在爲每一個 氫離子植入量準備的複數個RP-USiGe曲線圖中參考對應於 氫離子植入量的Rp-USiGe曲線圖（本例爲圖1的曲線圖，氫 離子植入量暫時設定在3xl〇16H + /cmq。 按照方程式（2)從要被改良品質之SiGe膜的鍺濃度及 膜厚計算正常化的彈性應變能量U s i G e，從R P - U S i G e曲線 圖中在對應於上述U s i G e値之適當的品質改良條件範圍內 擷取品質改良條件選擇參數（R p，U s i G e )，以便從此R p値及 從SiGe膜的膜厚逆向計算植入離子所用的能量値。 在此，當想要改變離子植入能量時，氫離子植入量的 -15- 1248118 (13) 暫時設定値改變成另一個値，並改變參考的R P - U S i G e曲線 圖，並按照上述相同程序逆向計算植入氫離子所用能量的 値。 按上述設定的氫離子植入量及植入氫離子所用的能量 是被決定的離子植入條件，並按照此植入條件進行離子植 入（圖 4(b))。 經過離子植入的半導體基板在熱處理爐內的氮氣大氣 中進行8 00 □的退火10分鐘，俾使在Rp的附近（見圖8)微觀 的孔洞，稱爲微洞9。這些微觀的孔洞所產生的層狀瑕疵 致使的滑動導致SiGe/矽介面的失配錯位，並因此獲得晶 格的鬆弛（圖4(c)) 以下將參考實驗資料描述使用圖1至3所示的RP-USi(3e 曲線圖選擇適當的品質改良條件。 首先硏究彈性應變能量與表面粗糙度間的關係。 (比較例i ) 經過硫酸沸煮及SC-2淸洗等預處理，且使用稀氟酸 (5%)去除表面上天然氧化物膜的p型矽（1〇〇)基板在低壓 化學氣相單元（LPCVD)中，使用鍺甲烷（GeH4)與矽甲烷 (S i Η 4)做爲材料氣體，在5 0 0 □的溫度下磊晶生長鍺濃度爲 24.1%，具有實質晶格結構的第一層SiGe膜，以得到304 奈米的膜厚。此SiGe膜的正常化彈性應變能量爲0.177， 其等於或小於臨界膜厚（易言之，正常化的彈性應變能量 爲0.2 6 6或更小），且生長後的SiGe膜表面非常乾淨，如 -16- 1248118 (14) Η 9所示，並未見到所謂交叉平行線的表面粗糙。 (比較例2) 經過與比較例1相同條件的預處理，在5 0 〇 □的溫度下 w曰η生長錯濃度爲2 9 · 8 %具有貫質晶格結構的第一層S i G e 膜’以得到3 2 1奈米的膜厚。此S i G e膜的正常化彈性應變 能量爲0.2 8 5，其超過臨界膜厚。在此例中，生長後的 S i Ge膜表面可觀察到稱爲交叉平行線的明顯表粗f造， 如圖1 0所示。 在上述觀察到表面粗糙的例中，其正常化的能量大於 0.266 ° 接下來，分別硏究關於圖1中之“表面粗糙區”、“ 最佳條件區”、及“低鬆弛區”中的品質改良條件.，此圖 的RP_USiGe曲線圖是氫離子植入量爲3χ 1 0I0H + /cm2的情況 (比較例3) 使用32KeV的植入能量，在 SiGe/Si基板（I鍺濃度 24·1%; ’膜厚304奈米，且具有變形）上，從7。的傾斜角進 行氫離子植入量（劑量）爲3 X 1 0 16 Η V c m2的氫離子植入，其 基板是按照比較例1的條件成形，易言之，其狀況是S i G.e 膜的表面不粗糙。 須瞭解，Monte Carlo模擬（見圖1 ；[)是對應於SIMS結 果的積分，此時的離子植入條件允許氫離子的峰値深度 -17- 1248118 (15) RP到基板表面下3 5 6奈米的位置，易言之，其位置（從356 奈米到304奈米）在矽基板內，距離SiGe/Si介面52奈米（見 圖 1 2 )。 已植入氫離子的基板在8 00 □氮氣大氣的熱處理爐中 退火1 〇分鐘，以便在Rp附近產生微洞9，如圖8所示，因 此，所產生層狀瑕疵導致滑動，俾在SiGe/Si介面發生失 配錯位，並使晶格得以鬆弛。 此時，（Rp，UsiGe)在圖1之RP-UsiGe曲線圖內的點是 (52奈米，0.177)，是在“表面粗糙區”內，較圖1之“最 佳條件區”靠近SiGe/Si介面。 當使用Nomarski顯微鏡觀察變形已被鬆弛的SiGe膜 表面時，可明顯看到SiGe膜從矽基板局部剝落所致使的 表面粗糙，如圖13所示。 在此條件下觀察到表面粗糙的原因是SiGe/Si介面內 生長了大量的微洞9所致（見圖1 9 )。按照上述條件，S i G e 膜的變形被鬆弛，雖然SiGe膜被充分地鬆驰，使變形鬆 弛率到達82.6%，如圖1 6所示，但根據X-射線繞射（XRD) 分析SiGe膜的(2 24)面，SiGe的峰値模糊，顯示結晶非常 差。 (例1 ) 經過與比較例]到3相同預處理的p型矽（1 〇 〇 )基板在 低壓化學氣相單元（LPCVD)中，使用鍺甲烷（GeH4)與矽甲 烷（S i Η 4)做爲材料氣體，在5 0 0 □的溫度下磊晶生長鍺濃度 -18- 1248118 (16) 爲2 8 . 8 %，具有實質晶格結，構的第一層S i G e膜，以得到 1 5 8奈米的膜厚。 此時，SiGe膜的正常化彈性應變能量爲〇. 1 3 1，其等 於或小於臨界膜厚（易言之，正常化的彈性應變能量爲 0 · 2 6 6或更小）。使用1 8 K e V的植入能量，從7 °的傾斜角將 3xlO]6H + /c.m2的氫離子量植入此變形的SiGe/Si基板。. 按照上述的Monte Carlo模擬，在此植入條件下，氫 離子的峰値深度Rp位於矽基板內距SiGe/Si介面72奈米 的位置（見圖1 2 )。將已植入氫離子的基板置入氮氣大氣的 熱處理爐中，以8 0 0 □的溫度退火1 〇分鐘。 此時，（R P，u s i G e )在圖1的R p - U s i G e曲線圖中是點（7 2 奈米，03 1 )，其位置是在“最佳條件區”內。 如圖I4所示，當使用 Nomarski顯微鏡觀察其中變形 已被鬆弛的S i G e膜表面時，在S i G e膜的表面上沒有觀察 到表面粗糙，證實表面非常光滑。 圖2 0顯示此時的S i G e / S i介面。在此植入條件之下， S i G e / S i介面內並未生長大量的微洞。根據變形已按上述 植入條件鬆弛的S i G e膜（2 2 4 )面的X R D分析發現，S i G e 膜已被充分地鬆弛，鬆弛率爲8 0 . 1 %且結晶良好，如圖1 7 所示。 (比較例4) 經過與比較例1到3相同預處理的p型矽（1〇〇)基板在 低壓化學氣相單元（LPCVD)中，使用鍺甲烷（GeH4)與矽甲 •19- 1248118 (17) 烷（SiH4)做爲材料氣體’在5〇〇□的溫度下磊晶生長鍺濃度 爲23.6%，具有實質晶格結構的第一層SiGe膜，以得到 1 4 3奈米的膜厚。 此時，S i G e膜的正常化彈性應變能量爲〇 . 〇 7 9，其等 於或小於臨界膜厚（易言之，正常化的彈性應變能量爲 0 · 2 6 6或更小）。 使用21 K e V 的植入能量，從7。的傾斜角將 3 X 1 0 1 6H + /cm2的氫離子量植入此變形的siGe/Si基板。 按照上述的Monte Carlo模擬，在此植入條件下，氫 離子的峰値深度RP位於矽基板內距SiGe/Si介面114奈米 的位置（見圖12)。將已植入氫離子的基板置入氮氣大氣的 熱處理爐中，以8 0 0 □的溫度退火1 〇分鐘。 此時’（R P，U s i G e.)在圖1的R p - u s i G e曲線圖中是點，(π 4 奈米，0.0 7 9)，其位置是在“低鬆弛區”內。 如圖15所示，當使用 Nomarski顯微鏡觀察其中變形 巳被鬆驰的S i G e !吴表面時’在S i G e膜的表面上沒有觀察 到表面粗糙，證實表面非常光滑。 根據變形已鬆弛之S i G e膜（2 2 4 )面的X R D分析發現 ，S i G e膜的鬆弛率僅8 · 7 %，如圖1 8所示。 R p - U s i G e曲線圖（圖1 )之“表面粗f造區”、“最佳條件 區”、“低鬆弛區”等各區域與晶格變形之鬆弛率、結晶 及表面光滑度間的相互關係已加以證實，其中，如前所述 ，本例的氫離子植入量爲3xl016H + /cm2。 接下來要硏究圖2之Rp-USiGe曲線圖中“表面粗糙區，， -20- 1248118 (18) 、取佳條件區”、“低鬆弛區，，等各區域的品賢改良條件， 本例的離子植入量爲2xl〇16H + /cm2。 (比較例5 ) 經過硫酸沸煮及SC_2淸洗等預處理，且使用稀氟酸 (5%)去除表面上天然氧化物膜的p型矽（1()〇)基板在低壓 化學氣相單元（LPCVD)中，使用鍺甲烷（GeH4)與矽甲烷 (SiH4)做爲材料氣體，在5〇〇□的溫度下磊晶生長錯濃.度爲 2 8.8% ’具有實質晶格結構的第一層siGe膜，以得到248 奈米的膜厚。 此SiGe膜的正常化彈性應變能量爲0.206，其等於或 小於臨界膜厚（易言之，正常化的彈性應變能量爲〇 . 2 6 6或 更小）。 接下來，在此變形的SiGe/Si基板上進行氫離子植入 ，其植入條件爲以25KeV的植入能量，從7。的傾斜角植入 1 0“H + /cm2的劑量。 按照上述的Μ ο n t e C a r 1 〇模擬，氫離子的峰値深度R p 位於政基板內距S i G e / S i介面4 3奈米的位置(見圖1 2 )。 將已植入氫離子的基板置入氮氣大氣的熱處理爐中’ 以8 0 0 □的溫度退火10分鐘。 此時，（Rp, UsiGe)在圖2之RP-UsiGe曲線圖內的點是 (43奈米，0.2 06)，其位置是在“表面粗糙區”內，較“最 佳條件區”靠近SiGe/Si介面。 當使用Noniarski顯微鏡觀察變形已被鬆驰的SiGe膜 -21 - 1248118 (19) 表面時’可明顯看到S i G e膜從矽基板局部剝落所致使的 表面租縫。 根據按上述條件鬆弛之SiGe膜（224)面的XRD分析 ’ S i Ge膜的鬆弛率達8 5 . 5 %，顯示已被充分地鬆弛，然而 結晶卻非常.差。 (例2) 在經過與比較例5相同預處理的p型矽（1 00)基板上， 在5 00 □的溫度下磊晶生長鍺濃度爲28.8%且具有實質晶格 結構的第一層SiGe膜，得到24 8奈米的膜厚。 接著在此變形的SiGe/Si基板上進行氫離子植入，其 植入條件爲以27KeV的植入能量，從7。的傾斜.角植入 2χ 1 O1 6H + /cm2的氫離子植入量（劑量）。 按照上述的Monte Carlo模擬，氫離子的峰値深度RP 位於5夕基板內距S i G e / S i介面6 5奈米的位置(見圖1 2 )。 接下來，將已植入氫離子的基板置入氮氣大氣的熱處 理爐中，以8 0 0 □的溫度退火1 0分鐘。 此時，（RP，UsiGe)在圖2之RP-l]SiGe曲線圖內的點是 (6 5奈米，0.2 0 6 )，其位置是在“最佳條件區”內。 當使用 N 〇 m a r s k i顯微鏡觀察其中變形已被鬆驰的 S i G e膜表面時，在S i G e膜的表面上沒有觀察到表面粗糙 ，證實表面非常光滑。 根據按上述條件鬆驰之SiGe膜（224)面的XRD分析 ’ S i G e g吴的鬆驰毕爲7 6 · 8 % ’顯不已被充分鬆驰，且結晶 - 22- 1248118 (20) 極佳。 (比較例6 ) 接下來，在基板上磊晶生長與比較例5及例2相同的 S i G e膜，以成形變形的S i G e / S i基板，其中，基板經過與 比較例5及例2相同的預處理，並以30KeV之離子植入能量 及7°的傾斜角在此變形的 SiGe/Si 基板上植入 2xlOI6H + /cm2的氫離子量（劑量）。 按照Μ 〇 111 e C a 1· 1 〇模擬，在此植入條件下之氫離子的 峰値深度RP位於矽基板內距SiGe/Si介面93奈米的位置（ 見圖1 2 ) 〇 接下來，將已植入氫離子的基板置入氮氣大氣的熱處 理爐中，以8Ό0□的溫度退火10分鐘。 此時，（RP, USiGe)在圖2之RP-USlC5e曲線圖內的點是 (93奈米，0.206)，其位置是在“低鬆弛區”內。 富使用 N o m a r s k i顯微鏡觀察其中變形g被鬆驰的 Si Ge膜表面時，在Si Ge膜的表面上沒有觀察到表面粗糙 ，確認表面非常光滑。 根據按上述條件鬆弛之SiGe膜（224)面的XRD分析 ，鬆弛率僅52.1%，顯示SiGe膜的鬆驰並不充分。 如前所述，R P - U s i G e曲線圖（圖2 )之表面粗糙區、最佳 條件區、低鬆弛區等各區域與晶格變形之鬆弛率、結晶及 表面光滑度間的相互關係已加以證實，其中，本例的氫離 子植入量爲2xl016H + /cm2。 -23- 1248118 (21) 接下來要硏究圖3之RP-USlGe曲線圖中“表面粗糙區” 、“最佳條件區”、“低鬆驰區，，等各區域的品質改良條件， 本例的離子植入量爲4xl〇36H + /cm2。 (比較例7)
經過硫酸沸煮及S C - 2淸洗等預處理，且使用稀氟酸 (5 % )去除表面上天然氧化物膜的p型矽（1〇 〇 )基板在低壓 化學氣相單元（LPCVD)中，使用鍺甲烷（GeH4)與矽甲烷 (SiH4)做爲材料氣體，在5 00 □的溫度下磊晶生長鍺濃度爲 1 9.4%，具有實質晶格結構的第一層SiGe膜，以得到24 8 奈米的膜厚Q 此S i G e膜的正常化彈性應變能量爲〇 ·丨i 3.，其等於或 小於臨界膜厚（易言之，正常化的彈性應變能量爲0.266或 更小）。 接下來，在此變形的SiGe/Si基板上進行氫離子植入 ，其植入條件爲以2 8 K e V的植入能量，從7。的傾斜角植入 4 X 1 0 1 6 Η卞/ c m 2的劑量。 按照上述的Monte Carlo模擬，氫離子的峰値深度Rp 位於矽基板內距SiGe/Si介面27奈米的位置(見圖丨2)。 接下來’將已植入氫離子的基板置入氮氣大氣的熱處 理爐中’以8 0 0 □的溫度退火1 〇分鐘。 此日寸’（R P，L S i G e )在圖3之R p - U s i G e曲線圖內的點是 (2 7奈米，0 · 1 1 3 )，其位置是在“表面粗糙區，，內，較“最佳 條件區”靠近SiGe/Si介面。 當使用Nomarski顯微鏡觀察變形已被鬆弛的SiGe膜 -24- 1248118 (22) 表面時，可明顯看到S i G e膜從矽基板局部剝落所致使的 表面粗糙。 根據按上述條件鬆弛之SiGe膜（224)面的XRD分析 ，S i G e膜的鬆弛率達8 5 · 3 %，顯示已被充分地鬆弛，然而 結晶卻非常差。 (例3) 接下來，在基板上嘉晶生長與比較例7相同的Si G e膜 ，以成形變形的S i G e / S i基板，其中，基板經過與比較例 7相同的預處理，並以33KeV之離子植入能量及7。的傾斜 角在此變形的 SiGe/Si基板上植入4xl016H + /cm2的氫離子 量（劑量）。 、 按照Monte Carlo模擬，在此植入條件下之氫離子的 峰値深度Rp位於矽基板內距S i G e / S i介面7 1奈米的位置（ 見圖1 2 ) 〇 接下來，將B植入氫離子的基板置入氮氣大氣的熱處 理爐中，以8 0 〇 □的溫度退火1 0分鐘。 此時，（R P , U Si G e )在圖3之R p - U s i G e曲線圖內的點是 (71奈米，0.113)，其位置是在“最佳條件區”內。 當使用Nomarski顯微鏡觀察其中變形已被鬆弛的 SiGe膜表面時，在Si Ge膜的表面上沒有觀察到表面粗糙 ，證實表面非常光滑。 根據按上述條件鬆弛之SiGe膜（224)面的XRD分析 ，鬆驰率爲8 1 · 3 %，顯示S i G e膜已充分鬆弛，且結晶極佳 1248118 (23) (比較例δ) 接下來，在基板上磊晶生長與比較例7及例3相同的 SiGe膜，以成形變形的SiGe/Si基板，其中，基板經過與 比較例7及例3相同的預處理，並以3 7 K e V之離子植入能量 及7°的傾斜角在此變形的 SiGe/Si基板上植入 4xl〇16H + /cm2的氫離子量（劑量）◦ 按照Μ ο n t e C a r 1 〇模擬，在此植入條件下之氫離子的 峰値深度Rp位於矽基板內·距SiGe/Si介面98奈米的位置（ 見圖1 2) 〇 接下來，將已植入氫離子的基板置入氮氣大氣的熱處 理爐中，以8 00 □的溫度退火10分鐘。 此時，（R P，U s i G e )在圖3之R P - u s i G e曲線圖內的點是 (9 8奈米，〇 . 1 1 3 )，其位置是在“低鬆弛區”內。 當使用 Nomarski顯微鏡觀察其中變形已被鬆弛的 SiGe膜表面時，在SiGe膜的表面上沒有觀察到表面粗糙 ，證實表面非常光滑。根據按上述條件鬆弛之SiGe膜 (224)面的XRD分析，鬆弛率僅66.5%，顯示SiGe膜的鬆 弛並不充分。 如前所述，RP-UsiGe曲線圖（圖3)之表面粗糙區、最佳 條件區、低鬆弛區等各區域與晶格變形之鬆弛率、結晶及 表面光滑度間的相互關係已加以證實，其中，本例的氫離 子植入量爲4xlO]6H + /cm2。 上述實例及比較例是使用矽基板上成形有SiGe膜的 基板，然而，也可以使用表面層爲單晶矽膜的S 0 I基板取 -26- 1248118 (24) 代矽基板。在此，表面層之矽膜的厚度需大於Rp(位於矽 基板內）與SiGe/Si介面間的距離，且特別是，矽膜的厚度 大約是氫離子之峰値深度Rp的2倍更佳。 實施例2 圖5(a)到（〇以槪圖顯示按照本發明之實施例2改良半 導體基板之方法的步驟。在此硏究表面保護膜的效果。 首先，在5 00 □的溫度下，在矽基板1上磊晶生長鍺濃 度2 4.6 %、膜厚1 4 3奈米具有實際晶格結構的第一 S i G e膜2 ，以便成形變形的SiGe/Si基板（圖5(a))。 在此第一 SiGe膜上生長氧化物膜6，並使其具有20奈 米的厚度，之後，在17KeV之植入能量、3xl016H + /cm2的 氫離子量（劑量）及7 °的傾斜角等條件下，進行氫離子3.的 植入（圖5(b))。此時，氫離子的峰値深度RP位於砂基板內 距離SiGe/Si介面57奈米的位置。 : 在植入氫離子之後，以氫氟酸（H F)處理或類似處理去 除氧化物膜6，接著將此已植入氫離子的基板置入氮氣大 氣的熱處理爐中，以8 0 0 □的溫度退火1 0分鐘（圖5 ( c))。 此時，（Rp，UsiGe)是在圖1的“最佳條件區”的範圍 內。根據按上述條件鬆弛之s i G e膜（-2 -2 4 )面的· X R D分析 ，鬆弛率爲7 7 · 4 %，顯示S i G e膜已充分鬆弛，且結晶極佳 〇 因此，在植入離子時成形氧化物膜可改良S i G e膜的 品質，此外，可防止不純物在氫離子植入期間混入SiGe 膜內。 -27- 1248118 (25) 在此，保護膜並不限於氧化物膜，使用氮化物膜或氮 氧化物膜也能獲得相同效果。 實施例3 接下來，將硏究大氣氣體對本發明之品質改良法中退 火處理的效果。 在實施例1及實施例2中，氫離子植入後之退火處理所 使用的大氣氣體是氮氣，然而，在實施例3中v品質改良 的方法相同，但使用氬氣及氫氣取代氮氣。視所使用的氣 體類型而定，並未發現SiGe膜內的鬆弛率或表面狀況有 任何差異。易言之，退火處理的大氣氣體可以使用氮氣、 氬氣及氫氣。 例如，在.5 00 □的溫度下，磊晶生長鍺濃度19.7%，膜 厚25 0奈米，具有實際晶格結構的第一 SiGe膜，以成形變 形的SiGe/Si基板。在RP.-USiGe曲線圖的“最佳條件區”範 圍內對此變形的SiGe/Si基板進行氫離子植入（正常化的彈 性應變能量爲0.09 7)，接著，此變形的SiGe/Si基板在 8 〇 〇 □的氬氣大氣中退火1 0分鐘。 當使用 Nomarski顯微鏡觀察其中變形已被鬆驰的 SiGe膜表面時，在SiGe膜的表面上沒有觀察到表面粗糙 ，且表面非常光滑（如圖2 2所示）。 此外，吾人發現，根據此SiGe膜（-2 -2 4)面的XRD 分析，S i G e膜的鬆弛率爲8 1 . 2 %，顯示變形已被充分鬆弛 ，且結晶極佳（如圖24所示）。 -28- 1248118 (26) 按上述相同的方法，在5 Ο 0 □的溫度下，磊晶生長鍺 濃度2 4 · 1 %，膜厚3 0 4奈米，具有實際晶格結構的第一 SiGe膜，以成形變形的siGe/Si基板。在Rp-USiGe曲線圖 的最佳條件區範圍內對此變形的SiGe/Si基板進行氫離子 植入（正常化的彈性應變能量爲Ο · 1 77)，接著，此變形的 S i G e / S i基板在8 〇 〇 □的氫氣大氣中退火1 0分鐘。當使用 N 〇 m a r s k i顯微鏡觀察其中變形已按上述方法鬆弛的s 1 G e 膜表面時，在S i G e膜的表面上沒有觀察到表面粗糙（如圖 23所示）且表面非常光滑。 此外，吾人發現，根據此S i G e膜（-2 - 2 4 )面的X R D 分析，SiGe膜的鬆弛率爲77.9%，顯示變形已被充分鬆弛 ’且結晶極佳（如圖25所示）。 實施例4 圖6 (a)到（d)以槪圖顯示按照本發明之貫施例4改良半 導體基板之方法的步驟。在此硏究在SiGe膜上成形另一 半導體膜的效杲。 首先，在5 00 t的溫度下’嘉晶生長錯濃度28·8%、膜 厚1 58奈米具有實際晶格結構的第一 SiGe膜，以便成形變 形的SlGe/S3基板（圖6(a))。在此第一以以膜上，在 UKeV之植入能量、3χ10ι6Η + /<-2的氫離子量（劑量）及7° 的傾斜角等條件下’進行氫離子3的植入（圖6(b))。在此植 入條件下，氫離子的峰値深度RP位於矽基板內距離
SiGe/Si介面72奈米的位置 -29- 1248118 (27) 接著，此已植入氫離子的基板在熱處理爐內80(TC的 氮氣大氣中退火10分鐘（圖6(c))。此時，（Rp，Us iGe)的値 是在圖1的“最佳條件”範圍內。吾人發現，根據此變形 已按上述條件鬆弛之SiGe膜（-2 -2 4)面的XRD分析， Si Ge膜的鬆弛率爲80.1%，顯示變形已被充分鬆弛，如圖 17所示，且結晶極佳。 接下來，在5 0 0 °C的溫度下，在SiGe膜上磊晶生長鍺 濃度3 0 %、膜厚3 0 0奈米具有實際晶格結構的第二S i Ge膜 ，其中，變形已被鬆驰（圖6(d))。因此，第一及第二 SiGe 膜的總厚度爲4 5 8奈米。 第二Si Ge膜是疊置於其內變形已按上述方法鬆驰的 S 1 G e膜上，因此，藉以使C Μ Ο S元件例如能有高的源極 電壓，耗盡層區域可擴散到達第一 SiGe膜與矽基板的介 面，其中存在失配錯位，因此，可防止接面漏電。 實施例5 圖7 ( a)到（d )以槪圖顯不按照本發明之實施例5改良半 導體基板之方法的步騾。在此硏究在Si Ge膜上成形一矽 膜的效果。 在5 0 0 °C的溫度下，磊晶生長鍺濃度2 8 · 8 %、膜厚1 5 8 奈米具有實際晶格結構的第一 S i Ge膜，以便成形變形的 SiGe/Si基板（圖7(a))。在此變形的 SiGe/Si基板上，在 18KeV之植入能量、3X10]6H + /Cni2的氫離子量（劑量）及7° 之傾斜角的條件下，進行氫離子3的植入（圖7(b))。在此植 1248118 (28) 入條件下，氫離子的峰値深度Rp位於砍基板內距離 S i G e / S i介面7 2奈米的位置。 接著，此已植入氫離子的基板在熱處理爐內800 °C的 氮氣大氣中退火1 0分鐘（圖7 (c ))。此時’（R p，U s iG e)的値 是在圖1的“最佳條件”範圍內。吾人發現’根據此變形 已按上述條件鬆驰之SiGe膜（-2 -2 4)面的XRD分析， S i G e膜的鬆弛率爲8 〇 · 1 %，顯示變形已被充分鬆驰且結晶 極佳，如圖1 7所示。 接下來，在500 °C的溫度下，在SiGe膜上嘉晶生長鍺 濃度30%、膜厚3 00奈米具有實際晶格結構的第二Si Ge膜 ，其內的變形已被鬆驰，之後，生長厚度2 0奈米具有實際 晶格結構的另一矽膜（圖7(d))。此矽薄膜是成形在第二 S:iGe膜上，具有實際的晶格結構，因此，晶格被變形已 鬆弛且晶格常數大於矽膜的第二S i G e膜拉扯’因此，矽 薄膜中電子及電洞的遷移率增加。 實施例6 接下來，在矽薄膜上成形與實施例5相同的Μ Ο S裝釐 ，以便檢視該裝置的功能性。 首先，在5 00 °C的溫度下，磊晶生長鍺濃度28.8%、膜 厚1 58奈米具有實際晶格結構的第一 SiGe膜，以便成形變 形的 SiGe/Si基板，並在此變形的 SiGe/Si基板上，在 1 8 K e V之植入能量、3 X 1 〇 1 6 H + / c m 2的氫離子量（劑量）及7。 之傾斜角的條件下，進行氫離子的植入。 -31 - I248118 (29) 在此植入條件下，氫離子的峰値深度Rp位於矽基板 內距離SiGe/Si介面72奈米的位置。 接著，此已植入氫離子的基板在熱處理爐內8 〇〇 °C的 氣氣大氣中退火1 0分鐘。此時，（R P，U s i G e )的値是在圖1 的“最佳條件”範圍內。在SiGe膜上磊晶生長鍺濃度 3 〇 %、膜厚3 0 0奈米的第二S i G e膜，再在頂面生長膜厚2 0 奈米，具有實際晶格結構的矽，因此，變形的Si/SiGe/基 板被成形。 接下來，在變形的Si/SiGe/基板上成形圖26所示結構 的PMOS。圖中所示的矽基板1、SiGe膜2及矽膜8按照上 述程序成形。在此基板上製作圖案以成形閘氧化物膜11及 閘電極1 〇，並使用閘氧化物膜1 1及閘電極1 0做爲遮罩以自 我對準的方式進行硼離子植入，之後進行熱擴散，並因此 成形源極1 3及汲極1 4，此外，另再成形側壁1 2，Ρ Μ Ο S於-是成形。 變形的Si/SiGe·/基板具有成形在SiGe膜上的上層矽 薄膜，S i G e膜的變形已按“最佳條件”鬆弛，因此，在 上層的砂薄膜中會發生拉扯變形。此外，變形的Si G e / S i 介面會平滑且平坦。因此，如圖2 7所示，與傳統矽基板中 的PMOS相較，Id-Vd特性曲線中的汲電流呈現增加，另 如圖28所示，Gm-Vg特性曲線中的Gm最大値也較大。因 此，載子遷移率（在此爲電洞）的增加也獲證實。 如前文所述可發現，按照本發明，品質改良之適當條 件的既定範圍可以使用3個參數表示：彈性應變能量u s i G e -32- 1248118 (30) 、峰値深度RP、及氫離子植入量，因此’視諸如鍺濃度 及S i G e膜之厚度等條件而定，可以使用這些參數決定最 佳的氫離;子植入條件，俾能成形表面狀況極佳’結晶極佳 且具有充分鬆弛率之變形鬆弛的SiGe膜。 因此，在變形鬆驰的S丨G e膜上成形砂薄膜之砂基板 ·
所提供的載子遷移率大於傳統矽基板’並使製造極佳半導 體裝置的目的得以實現。 I • 圖式簡單說明 圖1是R p - U s i G e的曲線圖，顯示按照本發明改良半導 體基板之方法所定義之適當品質改良條件的範圍，其中， 要被植入的氫離子量是子參數，數値爲3 X 1 0 16 H+ /c m 2;; 圖2是RP-USiGe的曲線圖，顯示按照本發明改良半導 體基板之方法所定義之適當品質改良條件的範圍，其中， 所植入的氫離子量是2 X 1 0 1 6 H + / c m 2 ; 圖3是RP_us,iGe的曲線圖，顯示按照本發明改良半導翁 體基板之方法所定義Z適當品質改良條件的範圍，其中， 所植入的氫離子量是4 X 1 0】6 H + / c m2 ; · 圖4(a)到（c)以槪圖顯示按照本發明之實施例.丨改良半 · 導體基板的方法步驟； 圖5 (a)到（〇以槪圖顯示按照本發明之實施例2改良半 導體基板的方法步驟； 圖6U)到（d)以槪圖顯示按照本發明之實施例4改良半 導體基板的方法步驟； -33- 1248118 (31) 圖7 (a)到（d)以槪圖顯示按照本發明之實施例5改良半 導體基板的方法步驟； 圖8是按照本發明之實施例1的TEM照片，顯示產生 在Rp附近的微凹洞； 圖9是進行離子植入前之S i G e膜之表面狀況的 Nomarski顯微照片，正常化後之彈性應變能量UsiGe是 0.2 6 6或更小，此爲本發明的比較例]; 匱1 是進行離子植入前之SiGe膜之表面狀況.的
Nomarski顯微照片，正常化後之彈性應變能量大於 〇 · 2 6 6，此爲本發明的比較例2 ; 圖1 1是 SIMS資料與離子植入剖面資料之 Monte， CaHo模擬結果間比較資料的圖形，用以決定氫離子的峰 値深度RP，此爲本發明的比較例3 ; 圖1 2是氫離子之峰値深度RP與離子植入能量間關係 的平面視圖，用以決定氫離子的峰値深度Rp，此爲本發 明的比較例3 ; 圖13是在進行離子植入後 SiGe膜之表面狀況的 Nomarski顯微照片平面視圖，其鬆弛比充分的，然而| SiGe表面粗糙，此爲本發明的比較例3 ; 圖1 4是在進行離子植入後 S i G e膜之表面狀況的 N 〇 m a 1’ s k i顯微照片平面視圖，其鬆驰比充分且s丨〇 e表面 光滑’此爲本發明的例1 ; 圖15是在進行離子植入後SiGe膜之表面狀況的 Nomarski顯微照片平面視圖，其鬆弛比不充分但siGe表 -34· 1248118 (32) 面光滑，此爲本發明的比較例4 ; 圖1 6是在進行離子植入後SiGe膜之表面狀況的X-射 線繞射（XRD)分析結果，其鬆弛比充分然而表面粗糙，此 爲本發明的比較例3 ; 圖17是在進行離子植入後SiGe膜之表面狀況的X-射 線繞射（XRD)分析結果，其鬆驰比充分且表面光滑，此爲 本發明的例1 ; 圖1 8是在進行離子植入後S i G e膜之表面狀況的X -射 線繞射（XRD)分析結果，其鬆弛比不充分但表面光滑，此 爲本發明的比較例4 ; 圖1 9是，在進行離子植入後S i G e膜之橫斷面的S E Μ照 片5其鬆弛比充分但表面粗糙，此爲本發明的比較例3; 圖2 0是在進行離子植入後SiGe膜之橫斷面的SEM照 片’其鬆弛比充分且表面光滑，此爲本發明的例1 ; 圖2 1是在進行氧化物膜生長並接著離子植入後 SiGe 膜之袠面狀況的X-射線繞射（XRD)分析結果，其鬆弛比充 分且表面光滑，此爲本發明的實施例2 ; 圖2 2是在進行離子植入並接著在氬大氣中退火後 SiGe膜之表面狀況的Nomarski顯微照片，其鬆弛比充分 且表面光滑，此爲本發明的實施例3 ; 圖2 3是在進行離子植入並接著在氫大氣中退火後 SlGe膜之表面狀況的Nomarski顯微照片，其鬆弛比充分 且表面光滑，此爲本發明的實施例3 ; 圖24是在進行離子植入並接著在氬大氣中退火後 -35- 1248118 (33) S i G e膜之表面狀況的X -射線繞射（χ r D )分析結果，其鬆 弛比充分且表面光滑，此爲本發明的實施例3 ; 圖2 5是在進行離子植入並接著在氫大氣中退火後 Si Ge膜之表面狀況的 X-射線繞射（XRD)分析結果，其鬆 弛比充分且表面光滑，此爲本發明的實施例3 ; 圖2 6以槪圖顯示按照本發明第6實施例成形在 Si/SiGe/Si半導體基板之上層的PMOS結構；
圖2 7的曲線顯示圖2 6之P Μ 0 S電晶體及成形在傳統矽 基板上之PMOS電晶體的Id-A/d特性；以及 圖2 8的曲線顯示圖2 6之P Μ 0 S電晶體及成形在傳統矽 基板上之PMOS電晶體的Gni-Vg特性。 [圖號說明]
1 砂基板 2 SiGe 膜 3 植入的氫離子 9 微洞 6 氧化物膜 8 矽膜. 11 閘氧化物膜 10 閘電極 13 源極 14 汲極 12 側壁 -36-
Claims (1)
1248118 (1) 拾、申請專利範圍 1. 一種使用氫離子植入及退火以改良矽或S 0 I基板上 具有S i G έ膜之半導體基板的方法，其中，氫離子的植入 包含以下步驟： 以下列（1)、（2)及（3)所組成的3個參數事先決定改良 條件的範圍， (1) 彈性應變能量USlGe，視SiGe膜的鍺濃度及SiGe 膜的厚度而定， (2) 峰値深度RP，是SiGe/Si介面與在矽或S〇r基板 內之氫離子濃度峰値位置間的距離，其視氫離子植入能量 及SiGe膜的厚度而定，以及 (3) 要被植入之氫離子的量； 從改良條件的範圍中選擇所要的改良條件； 以及 決定要被植入之氫離子的量以及氫離子植入能量。 2 .如申請專利範圍第】項的方法，其中，選釋彈性應 變能量Us, Ge及峰値深度RP做爲參數，並選擇氫離子植入、 量做爲子參數，以及，氫離子植入進一步包含步驟： 從鍺濃度及SiGe膜的厚度，計算彈性應變能量Us iCe 暫時設定所要植入的氫離子量以及氫離子植入能量； 從S i Ge膜的厚度及暫時設定的氫離子植入能量，計 算峰値深度RP ; 針對先前設定的每一個氫離子植入量，決定所計算的 -37 - 1248118 (2) 彈性應變能量、所計算的峰値深度RP、以及暫時設 定的氫離子植入量是否在預先決定之改良條件的範圍內； 以及 如果所計算的氫離子植入能量、所計算的峰値深度 Rp、以及暫時設定的氫離子植入量在改良條件的範圍內， 則分別決定氫植入能量及氫離子植入量爲離子植入條件。 3 .如申請專利範圍第1項的方法，其中，彈性應變能 量USiGe,不大於0.266的正常化値。 4 .如申請專利範圍第1項的方法，其中，所要植入的 氫離子量是在2xl016H + /cm2到4xlO】6H + /cm2的範圍內。 5 ·如申請專利範圍第2項的方法，當先前設定的氫離 子植入量爲 2xl〇】6H，cm2、3xlO】6H + /cm2、4xlO]6H + /cm2 時，改良條件的範圍是由彈性應變能量Usi G e的參數及峰 値深度參數Rp的參數決定。 ， 6 .如申請專利範圍第丨項的方法，其中，矽氧化物膜 、矽氮化物膜或矽氮氧化物膜是成形在s i Ge膜上的保護 7 .如申肥專利範圍第1項的方法，其中，退火處理是 在氮氣、氬氣或氫氣氣氛中進行。 8 . —種半導體裝置，包含： 半導體基板，具有按申請專利範圍第1項之方法改良 的S i G e膜，以及 上層半導體g吴，至少包括一層，上層半導體膜是成形 在半導體基板的S i G e膜上。 -38- 1248118 (3) 9. 如申請專利範圍第8項的裝置，進一步包含矽膜所 構成的頂層半導體膜。 10. 如申請專利範圍第9項的裝置，進一步包含一 MOS 電晶體，具有一閘氧化層及一閘電極形成在該頂層半導體 膜上，且具有成形在低於矽膜之位置處的源極與汲極。
-39-
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002241010A JP2004079912A (ja) | 2002-08-21 | 2002-08-21 | 半導体基板改質方法およびこの方法を用いた半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW200407977A TW200407977A (en) | 2004-05-16 |
| TWI248118B true TWI248118B (en) | 2006-01-21 |
Family
ID=31185201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW092122556A TWI248118B (en) | 2002-08-21 | 2003-08-15 | Method for improving a semiconductor substrate having SiGe film and semiconductor device manufactured by using this method |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7348186B2 (zh) |
| EP (1) | EP1391937A3 (zh) |
| JP (1) | JP2004079912A (zh) |
| KR (1) | KR100519202B1 (zh) |
| TW (1) | TWI248118B (zh) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6855649B2 (en) * | 2001-06-12 | 2005-02-15 | International Business Machines Corporation | Relaxed SiGe layers on Si or silicon-on-insulator substrates by ion implantation and thermal annealing |
| DE10310740A1 (de) * | 2003-03-10 | 2004-09-30 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Verfahren zur Herstellung einer spannungsrelaxierten Schichtstruktur auf einem nicht gitterangepassten Substrat, sowie Verwendung eines solchen Schichtsystems in elektronischen und/oder optoelektronischen Bauelementen |
| US7273818B2 (en) * | 2003-10-20 | 2007-09-25 | Tokyo Electron Limited | Film formation method and apparatus for semiconductor process |
| DE102004031710B4 (de) * | 2004-06-30 | 2007-12-27 | Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale | Verfahren zum Herstellen unterschiedlich verformter Halbleitergebiete und Transistorpaar in unterschiedlich verformten Halbleitergebieten |
| DE102004048096A1 (de) * | 2004-09-30 | 2006-04-27 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Verfahren zur Herstellung einer verspannten Schicht auf einem Substrat und Schichtstruktur |
| US7273800B2 (en) * | 2004-11-01 | 2007-09-25 | International Business Machines Corporation | Hetero-integrated strained silicon n- and p-MOSFETs |
| JP5141029B2 (ja) * | 2007-02-07 | 2013-02-13 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 半導体装置とその製造方法 |
| JP5465830B2 (ja) * | 2007-11-27 | 2014-04-09 | 信越化学工業株式会社 | 貼り合わせ基板の製造方法 |
| KR100908653B1 (ko) | 2007-12-21 | 2009-07-21 | 한국지질자원연구원 | 기울임 이온주입에 의한 원자의 깊이방향 균일 분포 방법 |
| KR101259000B1 (ko) * | 2011-07-08 | 2013-04-29 | 단국대학교 산학협력단 | 박막의 물성을 변화시키는 방법 |
| US8859348B2 (en) | 2012-07-09 | 2014-10-14 | International Business Machines Corporation | Strained silicon and strained silicon germanium on insulator |
| JP6539959B2 (ja) * | 2014-08-28 | 2019-07-10 | 株式会社Sumco | エピタキシャルシリコンウェーハおよびその製造方法、ならびに、固体撮像素子の製造方法 |
| US10833175B2 (en) * | 2015-06-04 | 2020-11-10 | International Business Machines Corporation | Formation of dislocation-free SiGe finFET using porous silicon |
| US9570298B1 (en) | 2015-12-09 | 2017-02-14 | International Business Machines Corporation | Localized elastic strain relaxed buffer |
| JP6787268B2 (ja) * | 2017-07-20 | 2020-11-18 | 株式会社Sumco | 半導体エピタキシャルウェーハおよびその製造方法、ならびに固体撮像素子の製造方法 |
| CN113109415B (zh) * | 2021-03-26 | 2024-06-14 | 南昌大学 | 一种适用于二次离子质谱分析的多层膜界面位置表征方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5706164A (en) * | 1996-07-17 | 1998-01-06 | Vangaurd International Semiconductor Corporation | Method of fabricating high density integrated circuits, containing stacked capacitor DRAM devices, using elevated trench isolation and isolation spacers |
| US6593625B2 (en) * | 2001-06-12 | 2003-07-15 | International Business Machines Corporation | Relaxed SiGe layers on Si or silicon-on-insulator substrates by ion implantation and thermal annealing |
| US6583000B1 (en) * | 2002-02-07 | 2003-06-24 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Process integration of Si1-xGex CMOS with Si1-xGex relaxation after STI formation |
| US6562703B1 (en) * | 2002-03-13 | 2003-05-13 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Molecular hydrogen implantation method for forming a relaxed silicon germanium layer with high germanium content |
| US6841457B2 (en) * | 2002-07-16 | 2005-01-11 | International Business Machines Corporation | Use of hydrogen implantation to improve material properties of silicon-germanium-on-insulator material made by thermal diffusion |
-
2002
- 2002-08-21 JP JP2002241010A patent/JP2004079912A/ja active Pending
-
2003
- 2003-08-13 US US10/639,647 patent/US7348186B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-08-15 TW TW092122556A patent/TWI248118B/zh not_active IP Right Cessation
- 2003-08-19 EP EP03018848A patent/EP1391937A3/en not_active Withdrawn
- 2003-08-20 KR KR10-2003-0057651A patent/KR100519202B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100519202B1 (ko) | 2005-10-06 |
| JP2004079912A (ja) | 2004-03-11 |
| US7348186B2 (en) | 2008-03-25 |
| EP1391937A3 (en) | 2006-06-14 |
| US20040058482A1 (en) | 2004-03-25 |
| KR20040018166A (ko) | 2004-03-02 |
| EP1391937A2 (en) | 2004-02-25 |
| TW200407977A (en) | 2004-05-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI248118B (en) | Method for improving a semiconductor substrate having SiGe film and semiconductor device manufactured by using this method | |
| TWI293478B (en) | Manufacturing method for semiconductor substrate and manufacturing method for semiconductor device | |
| TW546713B (en) | Relaxed SiGe layers on Si or silicon-on-insulator substrates by ion implantation and thermal annealing | |
| JP4386333B2 (ja) | 半導体基板の製造方法 | |
| JP4238087B2 (ja) | ＳｉＧｅオンインシュレータ基板材料の製造方法 | |
| US6562703B1 (en) | Molecular hydrogen implantation method for forming a relaxed silicon germanium layer with high germanium content | |
| TWI303861B (en) | Method of creating high-quality relaxed sige-on-insulator for strained si cmos applications | |
| CN100405534C (zh) | 半导体结构的制造方法 | |
| JP3970011B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| US6930026B2 (en) | Method of forming a semiconductor wafer having a crystalline layer thereon containing silicon, germanium and carbon | |
| US7459731B2 (en) | Device containing isolation regions with threading dislocations | |
| US6703293B2 (en) | Implantation at elevated temperatures for amorphization re-crystallization of Si1-xGex films on silicon substrates | |
| US7485539B2 (en) | Strained semiconductor-on-insulator (sSOI) by a simox method | |
| US6699764B1 (en) | Method for amorphization re-crystallization of Si1-xGex films on silicon substrates | |
| US20060131553A1 (en) | Silicon semiconductor substrate and its manufacturing method | |
| US9748149B2 (en) | Method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device including forming a protective film with a 2-layer structure comprised of silicon and carbon | |
| JP2006524426A (ja) | 基板上に歪層を製造する方法と層構造 | |
| JP2009149481A (ja) | 半導体基板の製造方法 | |
| TWI304622B (en) | Use of thin soi to inhibit relaxation of sige layers | |
| KR20070084075A (ko) | 반도체 웨이퍼의 제조방법 | |
| JP2008519428A (ja) | 歪み層を成長させる方法 | |
| US7030002B2 (en) | Low temperature anneal to reduce defects in hydrogen-implanted, relaxed SiGe layer | |
| TW200524146A (en) | Semiconductor substrate and method for production thereof | |
| JP2004014878A (ja) | 半導体基板の製造方法及び半導体装置 | |
| JP2010062219A (ja) | 炭化シリコンの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |