本發(fā)明涉及一種用于在襯底的表面上沉積硅鍺的應變松弛漸變緩沖層(或稱作應變弛豫分級緩沖層)的方法，所述表面由硅構成，所述緩沖層具有直至最終含量的漸增的鍺含量。

背景技術：

1、硅鍺或簡稱sige為根據(jù)式si1-xgex(其中0<x<1)的包含硅和鍺兩者的半導體。因此，25％?ge的鍺含量由式si0.75ge0.25表示。由于硅與硅鍺之間的晶格失配，異質外延si1-xgex緩沖層在si襯底上有應變地(strained)生長，直至達到臨界厚度，在該臨界厚度處，應變能變得足夠高，其有利于形成使外延層松弛并減小應變的失配位錯(以及它們的相應穿行位錯段，其穿透所述層的表面)。松弛的sige緩沖層可以用于在其上沉積應變硅，以用于制造具有改進性能的電子器件。松弛的sige緩沖層的質量很大程度上由穿行位錯密度(tdd)確定。

2、wo?2004?084?268a2和us2007?0?077?734a1各自公開了一種用于在硅單晶結構上沉積外延含鍺層的方法。

3、us2015?0?318?355a1公開了包括第一sige層和第二sige層的應變消除緩沖器的制造，其中第二sige層的tdd小于1×103/cm2。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于在襯底的表面上沉積硅鍺的應變松弛漸變緩沖層的方法，該方法相對容易執(zhí)行，并且提供獲得相對低的tdd的途徑。

2、提供了一種用于在襯底的表面上沉積硅鍺的應變松弛漸變緩沖層的方法，所述表面由硅構成，并且所述緩沖層具有直至最終含量的漸增的鍺含量，所述方法包括：

3、在不低于800℃的沉積溫度下，在第一和第二階段期間在所述襯底的表面上傳導(或輸送通過，conducting)gecl4和sih2cl2；

4、以小于10％?ge/μm的漸變速率(grade?rate)生長緩沖層；以及

5、在第一階段期間，以不小于0.1μm/min(微米/分鐘)的生長速率生長所述緩沖層，并且在第二階段期間，以小于0.1μm/min的生長速率生長所述緩沖層。

6、相關描述

7、以下考慮和發(fā)現(xiàn)有助于理解本發(fā)明。

8、失配位錯的松弛(或弛豫)可通過以下兩種機制實現(xiàn)，這兩種機制以不同的方式影響最終的tdd：

9、(i)新位錯環(huán)的成核和滑移；每個新環(huán)產生2個穿行位錯，這增加了最終的tdd。

10、(ii)現(xiàn)有位錯環(huán)的滑移和伸長；預先存在的環(huán)滑移并松弛緩沖層，tdd不增加。

11、具有低tdd的sige緩沖層具有低數(shù)量的半環(huán)，所述低數(shù)量的半環(huán)在緩沖層內遠距離地滑移，從而形成長的失配位錯段，而具有高tdd的緩沖層具有高數(shù)量的半環(huán)，所述高數(shù)量的半環(huán)僅具有短失配位錯段。因此，最終的tdd是(i)和(ii)之間平衡(即，產生多少個半環(huán)以及這些半環(huán)能夠不受阻礙地滑移多長距離)的結果。

12、兩種機制(i)和(ii)的平衡在緩沖層生長的不同階段具有不同的重要性。在緩沖層生長的早期階段，緩沖層內不存在位錯，新的環(huán)必須成核，以松弛緩沖層，因此(i)是主導機制。在繼續(xù)漸變期間，優(yōu)選的是，(ii)是主導機制，以接收低tdd。

13、因此，在緩沖層生長的兩個階段期間采用的生長條件必須單獨優(yōu)化，這是本發(fā)明的核心。在緩沖層生長的不同階段中使用不同的生長速率，以產生松弛緩沖層的低最終tdd。

14、在沉積sige緩沖層的第一階段期間，生長速率不小于0.1μm/min，而在第二階段期間，生長速率小于0.1μm/min。優(yōu)選地，生長速率在第一階段期間不小于0.3μm/min且不大于0.6μm/min，并且在第二階段期間不小于0.01μm/min且不大于0.095μm/min。

15、在沉積過程的第一階段和第二階段兩者期間，就緩沖層的單位(或每)厚度鍺含量的增加而言的漸變速率小于10％?ge/μm。

16、在第一階段期間較高的生長速率確保了松弛過程的成核階段中的最佳條件，這導致低的基部tdd。通過在第二階段中采用非常低的生長速率和漸變速率，該tdd在繼續(xù)漸變期間保持低位。

17、優(yōu)選地，第一階段在不遲于已經(jīng)達到ge的最終含量的約1/3時結束。當已經(jīng)達到ge的最終含量時，第二階段結束。

18、根據(jù)本發(fā)明的一實施例，鍺的最終含量不小于2％?ge且不大于90％?ge。根據(jù)一優(yōu)選實施例，最終含量為25％?ge，并且當已經(jīng)達到8％ge的含量時，第一階段結束。

19、sige緩沖層通過使用cvd法(化學氣相沉積)以gecl4和sih2cl2作為前體(或母體)氣體并在不低于800℃的沉積溫度下生長。

20、優(yōu)選地，sige緩沖層沉積在硅單晶晶圓或soi晶圓(絕緣體上硅)的表面上。

21、通過參考附圖和示例進一步解釋本發(fā)明。

技術特征：

1.一種用于在襯底的表面上沉積硅鍺的應變松弛漸變緩沖層的方法，所述表面由硅構成，并且所述緩沖層具有直至最終含量的漸增的鍺含量，所述方法包括：

2.如權利要求1所述的方法，其中，所述第一階段不遲于已經(jīng)達到鍺的最終含量的約1/3時結束。

3.如權利要求1或2所述的方法，其中，鍺的最終含量不小于2％ge且不大于90％ge。

4.如權利要求1至3之一所述的方法，其中，所述緩沖層通過化學氣相沉積來沉積。

5.如權利要求1至4之一所述的方法，其中，所述緩沖層生長于硅單晶晶圓上或soi晶圓上。

技術總結
一種用于在襯底的表面上沉積硅鍺的應變松弛漸變緩沖層的方法，所述表面由硅構成，并且所述緩沖層具有直至最終含量的漸增的鍺含量，所述方法包括：在不低于800℃的沉積溫度下，在第一和第二階段期間在所述襯底的表面上傳導GeCl<subgt;4</subgt;和SiH<subgt;2</subgt;Cl<subgt;2</subgt;；以小于10％Ge/μm的漸變速率生長緩沖層；以及在第一階段期間以不小于0.1μm/min的生長速率生長所述緩沖層，并且在第二階段期間以小于0.1μm/min的生長速率生長所述緩沖層。

技術研發(fā)人員：L·貝克爾,P·施托克
受保護的技術使用者：硅電子股份公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/9/12