一種選擇性外延鍺矽薄膜的製備方法
2023-05-14 02:12:46 1
專利名稱：一種選擇性外延鍺矽薄膜的製備方法
技術領域：
本發明涉及半導體材料的生長，具體而言是關於選擇性外延鍺矽薄膜的製備方法。
背景技術：
鍺矽薄膜由於鍺的加入而有許多不同於矽的特性。但是鍺矽之間的晶格失配達4.2％，薄膜與矽襯底之間存在應變，高溫下鍺矽薄膜會應變馳豫，產生失配位錯影響材料質量。傳統的鍺矽器件的製作，首先在矽襯底或緩衝層上直接生長鍺矽薄膜，然後在鍺矽薄膜上生長二氧化矽絕緣層。為避免鍺矽馳豫，只有採用低溫二氧化矽沉積的方法，這給隨後的器件隔離及集成工藝帶來較大限制。而且鍺矽薄膜與二氧化矽接觸面積大，界面缺陷多，導致器件漏電流大。
發明內容
本發明的目的是提供一種選擇性外延鍺矽薄膜的製備方法，以降低器件的反向漏電流。
本發明的選擇性外延鍺矽薄膜的製備方法，其步驟如下1)將矽襯底清洗乾淨後放入熱氧化爐中，通入純氧於900～1200℃下熱氧化一層0.6～0.7μm的二氧化矽層；2)在二氧化矽層上光刻出窗口，清洗後放入超高真空化學氣相沉積設備的生長室中，生長室抽真空至少10-5Pa；3)將生長有二氧化矽層的矽襯底加熱至400～700℃，生長室通入純矽源與純鍺烷，控制純矽源與純鍺烷流量比為5∶2sccm，生長室壓強10-2～10Pa，在二氧化矽窗口處生長厚度為0.1～0.2μm鍺矽薄膜。
上述的矽源可以是純度＞99.99％的矽烷或乙矽烷；鍺烷的純度＞99.99％；氧源的純度＞99.99％。
採用這種選擇性外延鍺矽薄膜的製備方法，由於900～1200℃高溫處理工藝在選擇性外延鍺矽薄膜生長之前，因此可避免選擇性外延鍺矽薄膜受高溫影響，而且二氧化矽可作為鍺矽薄膜之間的自然隔離，無需再製作器件隔離，簡化了工藝，提高了集成度。同時二氧化矽與鍺矽薄膜之間僅窗口接觸，接觸面積減小，界面密度降低，用於製備鍺矽光電器件，可減少器件的漏電流。
圖1是本發明採用的超高真空化學氣相沉積(UHV/CVD)裝置示意圖，圖中1為生長室，2為預處理室，3為進樣室，4為生長室樣品架，5為加熱器，6為進氣口，7為反射高能電子衍射儀，8為螢光屏，9為觀察窗，10為內烘烤，11為升華泵，12為樣品架，13為磁力杆，14為出氣口，15為閘板閥。
具體實施例方式
以下結合具體實例進一步說明本發明。
選擇性外延鍺矽薄膜的製備方法，其步驟如下1)將矽襯底清洗乾淨後放入熱氧化爐中，通入純度為99.999％的氧，於1000℃下熱氧化5小時，生長一層0.6～0.7μm的二氧化矽層；2)清洗矽片，在二氧化矽層上光刻出6×6mm2窗口，清洗後放入超高真空化學氣相沉積設備生長室1的樣品架4上，關閉進氣口6、出氣口14及閘板閥15，生長室抽真空至少10-5Pa；3)用加熱器5將生長有二氧化矽層的矽襯底加熱至580℃，生長室通入純度為99.9999％矽烷與純度為99.9999％鍺烷，控制矽烷與鍺烷流量分別為5sccm，2sccm，生長壓強0.1Pa，生長30分鐘在二氧化矽窗口得到厚度為0.2μm的鍺矽薄膜。
權利要求
1.一種選擇性外延鍺矽薄膜的製備方法，其步驟如下1)將矽襯底清洗乾淨後放入熱氧化爐中，通入純氧於900～1200℃下熱氧化一層0.6～0.7μm的二氧化矽層；2)在二氧化矽層上光刻出窗口，清洗後放入超高真空化學氣相沉積設備的生長室中，生長室抽真空至少10-5Pa；3)將生長有二氧化矽層的矽襯底加熱至400～700℃，生長室通入純矽源與純鍺烷，控制純矽源與純鍺烷流量比為5∶2sccm，生長室壓強10-2～10Pa，在二氧化矽窗口處生長厚度為0.1～0.2μm鍺矽薄膜。
2.根據權利要求1所述的選擇性外延鍺矽薄膜的製備方法，其特徵是所說的矽源是純度＞99.99％的矽烷或乙矽烷。
3.根據權利要求1所述的選擇性外延鍺矽薄膜的製備方法，其特徵是鍺烷的純度＞99.99％。
4.根據權利要求1所述的選擇性外延鍺矽薄膜的製備方法，其特徵是氧源的純度＞99.99％。
全文摘要
本發明公開了選擇性外延鍺矽薄膜的製備方法，其步驟如下先在矽襯底上熱氧化一層二氧化矽層，在二氧化矽層上光刻出窗口，然後放入超高真空化學氣相沉積設備的生長室中，生長室抽真空至少10－5Pa，加熱矽襯底至400～700℃，生長室通入純矽源與純鍺烷，控制矽源與鍺烷流量比為5∶2sccm，生長室壓強10－2～10Pa，在二氧化矽窗口處生長厚度為0.1～0.2μm鍺矽薄膜。本發明方法可避免選擇性外延鍺矽薄膜受高溫影響，而且二氧化矽可作為鍺矽薄膜之間的自然隔離，無需再製作器件隔離，簡化了工藝，提高了集成度。同時二氧化矽與鍺矽薄膜之間僅窗口接觸，接觸面積減小，界面密度降低，用於製備鍺矽光電器件，可減少器件的漏電流。
文檔編號H01L21/205GK1713350SQ20051005089
公開日2005年12月28日 申請日期2005年7月28日 優先權日2005年7月28日
發明者葉志鎮, 吳貴斌, 劉國軍, 趙星 申請人:浙江大學