專利名稱：半導(dǎo)體晶片及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體晶片的制造方法，特別涉及包括有應(yīng)變的半導(dǎo)體晶體層的半導(dǎo)體晶片的形成方法。
近幾年來，進行有一些嘗試，即用體Si晶體以外的材料來提高元件的特性。其中，有一種遷移率比Si大的新材料的利用，如Si和Ge的混晶(SiGe)，Si、Ge和C的混晶(SiGeC)等。還有一種嘗試，是利用應(yīng)變Si晶體，即給Si晶體追加應(yīng)變這一新的因素，且減少被稱作intevalleyscattering的載流子即電子的散亂，而提高遷移率。這些嘗試中，特別是對于后者的利用應(yīng)變的方法，只要應(yīng)變體Si晶體就能提高性能，而且能采用已往的Si制造工藝的技術(shù)(例如氧化，蝕刻工序的技術(shù))，故在工業(yè)上引人矚目。
至今，這樣的應(yīng)變Si晶體，是以在由體Si晶體形成的Si襯底上沉積很厚的SiGe晶體層，其上面再沉積Si晶體制造的。一般來說，SiGe晶體是其晶格常數(shù)比Si大的晶體，故若在使襯底平面內(nèi)的晶格與Si相匹配的狀態(tài)下使SiGe晶體外延生長，在SiGe晶體上就發(fā)生極大的壓縮性應(yīng)變。將超過一定程度以上的膜厚(臨界膜厚)的SiGe晶體沉積在Si襯底上，Si襯底和SiGe層之間就產(chǎn)生位錯，應(yīng)變馳豫。結(jié)果，SiGe層的平面內(nèi)的晶格間距變得比在Si襯底表面上的晶格間距還大。將Si晶體層外延生長而沉積在該SiGe晶體層上后，該Si平面內(nèi)的晶格間距，與馳豫了的SiGe晶體內(nèi)的晶格間距一致，變?yōu)楸萐i本來具有的晶格常數(shù)大。結(jié)果，能制造受拉伸應(yīng)力的應(yīng)變Si晶體層(補充一下，以后我們稱如上述SiGe晶體那樣產(chǎn)生晶格馳豫，且具有比Si襯底還大的晶格間距的晶體層，緩沖層)。
在此，利用附圖對在襯底上形成應(yīng)變Si晶體層的已往的方法進行更詳細的說明。


圖1是用已往的方法來形成應(yīng)變Si晶體層的襯底的剖開圖。
制造形成有該應(yīng)變晶體層的襯底，首先要以CVD法將超過臨界膜厚且厚度在幾μm以上的SiGe晶體層103外延生長在Si襯底101上。此時，在馳豫SiGe晶體層103內(nèi)產(chǎn)生位錯102，SiGe晶體層103發(fā)生晶格馳豫。其次，以CVD法將Si晶體沉積在SiGe晶體層103上，由此得到應(yīng)變Si晶體層104。
然而，在形成由厚度比臨界膜厚更厚的SiGe晶體層103構(gòu)成的緩沖層時，會產(chǎn)生穿通晶體層中的極大的缺陷(穿通位錯105)。而且，在一定的條件下，該穿通位錯105有可能還穿到應(yīng)變Si晶體層104中，且在應(yīng)變Si晶體層104內(nèi)也形成缺陷。這樣的晶體層中的缺陷會成為阻礙元件特性提高的一個原因。
作為減少穿通位錯105的密度的結(jié)構(gòu)，經(jīng)常采用逐步地、或逐漸地改變SiGe晶體層103中的Ge含有率的結(jié)構(gòu)，可是，無論逐步地還是逐漸地改變Ge含有率，要降低位錯密度都需要一邊改變Ge含有率一邊沉積厚度幾μm以上極厚的SiGe晶體層。當然，制造該極厚的緩沖層需要很長時間的晶體生長，故很難實現(xiàn)制造晶片的低成本化。因此，直到現(xiàn)在，人們認為將應(yīng)變Si晶體應(yīng)用在實際的半導(dǎo)體元件工業(yè)生產(chǎn)上確實是很困難的。
本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體晶片，備有由Si晶體構(gòu)成的襯底，和設(shè)在上述襯底上的、其平面內(nèi)的晶格常數(shù)比上述襯底的晶格常數(shù)大的晶體層，其中，至少上述晶體層的一部分，是Si、Ge和C構(gòu)成的、且有SiC晶體分散在其中的晶體。
這樣，能將其平面內(nèi)晶格常數(shù)比由Si晶體構(gòu)成的襯底的晶格常數(shù)大的晶體層，作為緩沖層使用，故在該緩沖層上能形成有了應(yīng)變的Si晶體層。而且，在此制造的半導(dǎo)體晶片可以用于半導(dǎo)體元件的襯底。
在上述半導(dǎo)體晶片中，又備有沒在上述晶體層上且已應(yīng)變了的Si晶體層。有應(yīng)變的Si晶體層內(nèi)的載流子的遷移率比體Si晶體內(nèi)的載流子遷移率高，故在使用該半導(dǎo)體晶片作半導(dǎo)體元件的襯底時，可以制造出比將體Si晶體用作襯底時能制造出的性能更好的半導(dǎo)體元件。
本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體晶片的第1制造方法，包括在由Si晶體構(gòu)成的襯底上，沉積至少一部含有Si、Ge和C的晶體層的步驟(a)；對沉積了上述晶體層的上述襯底進行熱退火處理，讓上述晶體層晶格馳豫，在上述晶體中析出SiC晶體的步驟(b)。
依據(jù)該方法，能制造出以含有Si、Ge和C的晶體層作為緩沖層，且在該緩沖層上可以形成幾乎都沒有位錯的應(yīng)變Si晶體層的半導(dǎo)體晶片。
特別是，在上述步驟(b)中，對襯底進行熱退火處理而析出SiC，由此可以抑制在作為緩沖層的晶體層內(nèi)產(chǎn)生的穿通位錯。另外，由此可以將已往的厚度需要幾μm左右的緩沖層薄一些，故可批量生產(chǎn)能形成應(yīng)變Si晶體層的半導(dǎo)體晶片。
上述第1半導(dǎo)體晶片的制造方法，又包括在上述SiC晶體的熱退火后的上述晶體層上，形成應(yīng)變了的Si晶體層的步驟(c)，由此可以制造含有Si、Ge和C的緩沖層和應(yīng)變Si晶體層的半導(dǎo)體晶片。和使用體Si晶體作襯底時相比，該半導(dǎo)體晶片作為半導(dǎo)體元件的襯底使用時，能制造出性能更好的半導(dǎo)體元件。
本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體晶片的第2制造方法，包括在由Si晶體構(gòu)成的襯底上，沉積至少其中的一部分含有Si、Ge和C的晶體層的步驟(a)；將Si晶體層沉積在上述晶體層上的步驟(b)；對上述襯底進行熱退火處理，且在上述晶體中析出SiC晶體，使上述Si晶體層應(yīng)變的步驟(c)。
依照上述方法，與上述半導(dǎo)體晶片的第1制造方法相同，能制造出含有含有Si、Ge和C的緩沖層，和應(yīng)變Si晶體層的半導(dǎo)體晶片。和體Si晶片作為襯底使用時相比，該半導(dǎo)體晶片作為半導(dǎo)體元件的襯底使用時，能制造出性能更好的半導(dǎo)體元件。
圖2是按照本發(fā)明的實施例形成的，備有應(yīng)變Si晶體層的半導(dǎo)體晶片的剖面圖。
圖3(a)~圖3(d)是本發(fā)明的實施例所涉及的半導(dǎo)體晶片的制造工序的剖面圖。
圖4是在本發(fā)明的實施例所涉及的半導(dǎo)體晶片中，示出剛沉積在Si襯底上的SiGeC晶體，和進行熱退火處理之后的SiGeC晶體的X射線衍射光譜。
圖5示出本發(fā)明所建議的，在緩沖層上制造了應(yīng)變Si晶體層的Si襯底的X射線衍射光譜。
圖6是對依照本發(fā)明在Si襯底上形成的SiGeC層進行熱退火處理后的透過型電子顯微鏡照的照片。
圖7是對形成在襯底上的SiGe晶體進行熱退火處理后的透過型電子顯微鏡照的照片。
圖2是本實施例所涉及的半導(dǎo)體晶片的剖面圖。如圖所示，本發(fā)明的實施例所涉及的半導(dǎo)體晶片，包括體Si晶體即Si襯底1，形成在Si襯底1上的厚度約為130nm的退火SiGeC晶體層10，形成在退火SiGeC晶體層10上的厚度約為4nm的Si晶體層9，形成在Si晶體層9上的應(yīng)變Si晶體層4。
退火SiGeC晶體層10由形成在Si襯底1上的矩陣SiGeC晶體層7，和散在矩陣SiGeC晶體層7中的直徑約2~3nm的SiC微晶體6構(gòu)成。
在矩陣SiGeC晶體層7內(nèi)，從Si襯底1和矩陣SiGeC晶體層7的界面20nm以內(nèi)的區(qū)域，包括類似位錯的缺陷2。
本實施例所涉及的晶片的特征為，以由SiC微晶體6和矩陣SiGeC晶體層7構(gòu)成的退火SiGeC晶體層10作為緩沖層使用。
這樣做，晶格馳豫的矩陣SiGeC晶體層7的晶格常數(shù)比Si的晶格常數(shù)大，故即使是厚度約130nm的緩沖層，也能讓Si晶體層9生長在退火的SiGeC晶體層10的上方，由此可以形成應(yīng)變Si晶體層4。
另外，本實施例所涉及的半導(dǎo)體晶片中，類似位錯的晶體缺陷2，僅在退火SiGeC晶體層10中從Si襯底1和矩陣SiGeC晶體層10的界面20nm以內(nèi)的區(qū)域內(nèi)，故看不見穿通位錯。以后說明其證據(jù)，及本發(fā)明人對其理由的推論。
由于在退火SiGe C晶體層10中看不見穿通位錯，故使用本實施例所涉及的半導(dǎo)體晶片，能制造出可靠性高、且性能高的半導(dǎo)體元件。例如，能制造出在應(yīng)變Si晶體層4上設(shè)置柵極氧化膜及柵極電極的，具有Si/SiGeC異質(zhì)結(jié)構(gòu)的場效應(yīng)晶體管等。
補充一下，在本實施例中，Si晶體層9的厚度為4nm，可是Si晶體層9的厚度并沒有限制。也可以不在退火SiGeC晶體層10上形成Si晶體層9，直接在退火SiGeC晶體層10上形成應(yīng)變晶體層4。還可以在應(yīng)變Si晶體層4之下、Si晶體層9之上，形成SiGe晶體或SiGeC晶體。
在本實施例中敘述了備有應(yīng)變Si晶體層4的晶片，也可以將在沒有形成應(yīng)變Si晶體層4的狀態(tài)下的晶片提供給用戶。
另外，如后所述，在本實施例的半導(dǎo)體晶片中，SiGeC晶體中各成分的組成比率為Si68.3％、Ge30.5％、C1.2％，可是各原子的含有率并不限定于此。
在本實施例中，成為緩沖層的退火SiGeC晶體層10的厚度為130nm，為了不讓位錯出現(xiàn)在襯底表面上，退火SiGeC晶體層10的厚度為20nm以上就可以了。再說，也可以使退火SiGeC晶體層10的厚度為130nm以上。
下面，參照附圖對本發(fā)明的實施例所涉及的半導(dǎo)體晶片的制造方法進行說明。圖3(a)~圖3(d)是說明本發(fā)明的實施例所涉及的半導(dǎo)體晶片的制造工序的剖面圖。
首先，在圖3(a)所示的工序下，按以下次序洗凈Si襯底1的(001)面的表面上。首先，以硫酸-雙氧水混合溶液洗凈Si襯底1的表面，除去Si襯底1表面上的有機物和金屬污染物質(zhì)。其次，以氨-雙氧水溶液洗凈Si襯底1的表面，除去Si襯底1表面上的附著物。接著，用氫氟酸除去Si襯底1表面上的自然氧化膜。其次，再將Si襯底1淹浸在氨-雙氧水溶液，在Si襯底1的表面上形成很薄的保護氧化膜。
然后，在圖3(b)所示的工序下，將洗凈表面的Si襯底1放在超高真空化學(xué)氣相淀積裝置(UHV-CVD裝置)內(nèi)，將UHV-CVD裝置內(nèi)減壓到2.6×10-7Pa(2×10-9Torr)。其次，在氫氣氣氛中，將Si襯底1加熱到800℃，除去上述保護酸化膜，且讓Si襯底1中的很清潔的表面露出來。接著，在將Si襯底1的溫度降低到490℃的狀態(tài)下，分別將為Si、Ge和C的原料氣體的乙硅烷(Si2H6)氣體、鍺烷(GeH4)氣體和甲硅烷(SiCH6)氣體放入UHV-CVD裝置內(nèi)，并在Si襯底1上讓SiGeC晶體外延生長15分種，沉積厚度約為130nm的SiGeC晶體層8。尚且，此時的每種氣體的壓力如下Si2H6氣體為9.1×10-3Pa(7×10-5Torr)，GeH4氣體為4.2×10- 2Pa(3×10-4Torr)，SiCH6氣體為1.2×10-3Pa(9×10-6Torr)。之后，停止供給GeH4氣體和SiCH6氣體，將襯底溫度上升到550℃，在3.2×10- 2Pa(2.4×10-4Torr)的壓力下僅供給Si2H6氣體2分種，沉積約4nm的Si晶體層9。該Si晶體層9具有作為保護膜的功能，即防止Ge和C原子流到以后使用的洗凈裝置等工藝裝置內(nèi)而污染裝置。
此時，在本實施例中，將沉積在SiGeC晶體層8上的Si晶體層9的厚度設(shè)為4nm，無論比4nm厚還是比4nm薄，在防止污染上都沒有問題，并且按照裝置的結(jié)構(gòu)，可以省略Si晶體層9的沉積。再說，也可以將SiGe晶體、SiGeC晶體沉積在Si晶體層9上。
補充一下，在本實施例中，在晶體生長時使用了UHV-CVD法，除此之外，可以使用LRP裝置或RT-CVD裝置等。
在本實施例中使用了(001)面的Si晶片作襯底，也可以使用具有別的晶面的Si晶片。
在此，說明其次的工序之前，說明SiGeC晶體剛生長之后的晶體狀態(tài)。圖4是，在Si襯底上剛生長之后的SiGeC晶體，和熱退火處理之后的SiGeC晶體的XRD光譜的圖。
在圖4中的下側(cè)示出了圖3(b)所示的工序中，剛形成SiGeC晶體層8以及Si晶體層9之后的襯底的XRD光譜。在該光譜中，在34.56度附近觀測的大峰值是，由于作為襯底使用的Si(004)面的衍射發(fā)生的大峰值，在34.06度附近的大峰值是，由于在Si襯底1上沉積的SiGeC晶體發(fā)生的大峰值。我們認為該SiGeC晶體處于完全應(yīng)變的狀態(tài)，即處于平行于Si襯底的各方向的SiGeC晶體的晶格常數(shù)與Si襯底的晶格常數(shù)完全一致的狀態(tài)。在此，我們用被稱為費伽定律(Vegard’s Law)的晶體分析手段，從X射線衍射光譜的大峰值角度來計算晶體中各成分的組成比率，而我們可以看出這是Ge為30.5％、C為約1.2％的SiGeC晶體。再說，再仔細地觀測一下圖4中的下側(cè)的光譜，SiGeC晶體在34.06度附近的大峰值的周圍，可以看到小峰值。該小峰值在X射線衍射圖像中形成了條紋(fringe)，表示在本實施例中所形成的SiGeC晶體的結(jié)晶性以及平坦性都非常良好。對于結(jié)晶性，我們又通過透過型電子顯微鏡(TEM)進行剖面觀測，在Si襯底1和沉積的SiGeC晶體層8的界面及SiGeC晶體層8中都沒觀測缺陷。
其次，在如圖3(c)所示的工序中，將襯底從UHV-CVD裝置中取出，在氮氣氛中使用鹵素燈退火處理裝置或電熱爐退火處理裝置等，對它進行熱退火處理。在此，熱退火處理的溫度在1050℃、時間為15秒鐘。
由于該熱退火處理工序，如后所述，發(fā)生SiGeC晶體層8分離為SiC微晶體6和矩陣SiGeC層晶體層7。同時，如后所述那樣發(fā)生晶格馳豫，矩陣SiGeC層晶體層7的平面內(nèi)晶格常數(shù)比Si襯底1的晶格常數(shù)大。因此，在以后的工序下在將Si晶體層沉積在退火SiGeC晶體層10上時，能使Si晶體層應(yīng)變，可以形成應(yīng)變Si晶體層4。
另外，在本實施例中，由于在1050℃下熱退火襯底而析出SiC微晶體6，所以在退火SiGeC晶體層10中看不到穿通位錯。這就表明，由于使用利用本實施例的方法制造的半導(dǎo)體晶片，可以制造出可靠性很高的半導(dǎo)體元件。
補充一下，在本實施例中，在1050℃下進行了襯底熱退火處理，可是只要在能析出SiC的溫度下，即在大約950℃以上的溫度條件下進行熱退火處理就可以了。
另外，在本實施例中，沉積SiGeC晶體層8后，將襯底從晶體生長裝置拿出來，然后進行了熱退火處理，但并不需要按上述次序進行，也可以在SiGeC晶體層8沉積后，在晶體生長裝置內(nèi)繼續(xù)進行熱退火處理。
補充一下，在本實施例下，在以后的工序中形成應(yīng)變Si晶體層4，也可以不這樣做，制造備有Si襯底1及退火SeGeC晶體層10的熱退火后的襯底，以此作為形成任意半導(dǎo)體器件的襯底。換句話說，也可以將具有Si襯底和SiC晶體分散在其中的SiGeC晶體層的晶片，在不形成應(yīng)變Si晶體層4的狀態(tài)下提供給用戶。
在此，在說明其次的工序之前，對熱退火后的SiGeC晶體的狀態(tài)進行說明。
圖6是，在圖3(c)所示的工序中，通過TEM觀察熱退火后的襯底剖面后而得到的TEM照片。從該照片可以看到在以前的均勻的SiGeC晶體中析出了直徑約2~3nm的SiC微晶體6。我們認為該SiC微晶體6是，由于熱退火處理亞穩(wěn)定態(tài)的晶體即SiGeC晶體時，它發(fā)生相分離，而分離為穩(wěn)定的晶體的SiC晶體和SiGeC晶體之結(jié)果。此時，可以推測，SiGeC晶體層8中的大部分的C集中在SiC微晶體6所在的那個部分，其周圍成為C含有率極低的SiGeC晶體(矩陣SiGeC晶體層7)。
補充一下，為簡單起見，在圖3(c)中的SiC微晶體6描寫得比實際上的體積比率大，實際上退火SiGeC晶體層10中的SiC微晶體6體積比率極小。
仔細地看一下圖6所示的TEM照片，在矩陣SiGeC晶體層7中，只有在從Si襯底1和退火SiGeC晶體層10的界面約20nm以內(nèi)的區(qū)域，可以看到我們認為是位錯的缺陷2。可是，矩陣SiGeC晶體層7中，離Si襯底1和退火SiGeC晶體層10的界面約有20nm以上的區(qū)域，幾乎都看不見缺陷。眾所周知，對僅將SiGe晶體沉積在Si襯底上的SiGe晶體進行熱退火，會產(chǎn)生極大的穿通位錯等。圖7是對形成在襯底上的SiGe晶體進行熱退火之后的透過型電子顯微鏡的照片，從該圖可知，熱退火之后的SiGe層中產(chǎn)生了穿通位錯。與此相比，在依照本實施例制造的、備有SiGeC層的晶片中，完全沒有產(chǎn)生這樣的缺陷。
在此，簡單地研究一下沒有產(chǎn)生如穿通位錯那樣極大的缺陷的理由。SiC微晶體的晶格常數(shù)，和圍繞SiC微晶體的C含有率低的SiGeC晶體的晶格常數(shù)相互大大地不同(推定約20％)。故SiC微晶體和其旁邊的C含有率下降了的SiGeC晶體之間形成有極小的缺陷，極小得在圖6所示的TEM照片上都看不見。借助該微小的缺陷的存在，矩陣SiGeC晶體層7內(nèi)的應(yīng)變慢慢地被馳豫，結(jié)果整個晶格馳豫在不產(chǎn)生穿通位錯等很大的缺陷的情況下，得以進行。
圖4中的上側(cè)的光譜顯示，熱退火工序之后的襯底(參照圖3(c))的X射線衍射的結(jié)果。在33.95度出現(xiàn)的峰值相等于矩陣SiGeC晶體層7的衍射峰值。使用該峰值角度和費伽定律(Vegard’s Law)仔細地分析一下，我們可以看到在矩陣SiGeC晶體層7發(fā)生了馳豫，矩陣SiGeC晶體層7的面內(nèi)的晶體間隔比Si晶體的晶格常數(shù)大0.6％左右，即約為0.5494nm。嚴格地說，該值只是矩陣SiGeC晶體層7的值，不是含有SiC晶體的退火SiGeC晶體層10的晶格常數(shù)。可是，如上所述，SiC晶體的體積比率極小，故我們認為該值等于退火SiGeC晶體層10的晶格常數(shù)。
以上所述，我們知道，本發(fā)明所述的具有Si襯底和SiC晶體分散在其中的SiGeC晶體層的結(jié)構(gòu)，能起很少有缺陷的緩沖層的作用。另外，如上所述，在本實施例下制造的晶片中，晶體結(jié)構(gòu)的缺陷只發(fā)生在矩陣SiGeC晶體層7內(nèi)的從Si襯底1和退火SiGeC晶體層10的界面20nm以內(nèi)的區(qū)域上，故我們也知道只用比本實施例薄了很多的沉積層，就能制造出沒有穿通位錯等缺陷的晶片。
下面，使用上述緩沖層對制造應(yīng)變Si層的場合進行說明。
在圖3(d)所示的工序中，以與圖3(a)所示的工序相同的方法來洗凈襯底的表面上，該襯底具備Si襯底1、退火SiGeC晶體層10、Si晶體層9。然后，將襯底放在UHV-CVD裝置內(nèi)，讓襯底的干凈的表面露出來。接著，將襯底溫度設(shè)定為550℃，在3.2×10-2Pa(2.4×10-4Torr)的壓力下供給Si2H6氣體15分種，在Si晶體層9上外延生長厚度約為30nm的Si晶體層。
如后所述，在退火SiGeC晶體層10及Si晶體層9中，平面內(nèi)的晶格常數(shù)比Si襯底1高，在此沉積的Si晶體層成為晶格常數(shù)比Si襯底1大、且具有應(yīng)變的Si晶體層4。因此，依據(jù)以上的工序來制造具有應(yīng)變Si晶體層的半導(dǎo)體襯底。
使用具有該應(yīng)變Si晶體層4的晶片，能制造出其性能比已往的使用了Si晶體的半導(dǎo)體元件更高的半導(dǎo)體元件。例如，能制造在應(yīng)變Si晶體層4上設(shè)置了柵極氧化膜及柵極電極的、具有Si/SiGeC異質(zhì)結(jié)構(gòu)的場效應(yīng)晶體管等。
在本發(fā)明的實施例所涉及的半導(dǎo)體晶片的制造方法中，緩沖層為130nm、很薄，故和已往的方法相比，能大幅度地減少制造所要的時間及成本。由此，可大量生產(chǎn)具有應(yīng)變底Si晶體層4的半導(dǎo)體晶片。
另外，在本實施例中，在將SiGeC晶體層8沉積在Si襯底1上后，沉積Si晶體層的工序之前進行熱退火處理，也可以在SiGeC晶體層8上沉積Si晶體層之后，進行熱退火處理。按照該方法也能制造出具有應(yīng)變Si晶體層4的半導(dǎo)體晶片。
在此，驗證一下本實施例所制造的Si襯底1上的退火SiGeC晶體層10和應(yīng)變Si晶體層4的結(jié)晶狀態(tài)。
圖5示出了備有退火SiGeC晶體層10和應(yīng)變Si晶體層4的Si襯底1的X射線衍射光譜結(jié)果。從該圖我們能觀測到34.56度附近的Si襯底1的衍射峰值、和33.95度附近的馳豫了的SiGeC晶體(退火SiGeC晶體層10)的衍射峰值，還能觀測到在34.7度附近的較小的寬峰。我們認為，該34.7度附近的峰值是因為將Si晶體層沉積在其平面內(nèi)的晶格常數(shù)比Si襯底1大的退火SiGeC晶體層10上，故Si晶體層受了拉伸應(yīng)力后發(fā)生，應(yīng)變而造成的。在此，又使用費伽定律(Vegard’s Law)進行了分析，我們發(fā)現(xiàn)應(yīng)變Si晶體層4的襯底面內(nèi)的晶格間隔約為0.5458nm。Si襯底1(體Si晶體)的晶體間隔為0.5431nm，故應(yīng)變Si晶體層4的應(yīng)變率約為0.5％。從這些結(jié)果我們可以看出，將Si晶體沉積在SiC晶體分散在其中的SiGeC晶體層上，也能制造出應(yīng)變Si晶體。
本發(fā)明可以被應(yīng)用于具有Si/SiGeC異質(zhì)結(jié)構(gòu)、且備有應(yīng)變Si晶體的場效應(yīng)晶體管等上。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體晶片，備有由Si晶體構(gòu)成的襯底，設(shè)在上述襯底上的、其平面內(nèi)的晶格常數(shù)比上述襯底的晶格常數(shù)大的晶體層，其中至少上述晶體層的一部分，是Si、Ge和C構(gòu)成的、且有SiC晶體分散在其中的晶體。
2.根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的半導(dǎo)體晶片，其中又備有沒在上述晶體層上且已應(yīng)變了的Si晶體層。
3.一種半導(dǎo)體晶片的制造方法，其中包括在由Si晶體構(gòu)成的襯底上，沉積至少一部分含有Si、Ge和C的晶體層的步驟(a)；對沉積了上述晶體層的上述襯底進行熱退火處理，讓上述晶體層晶格馳豫，在上述晶體中析出SiC晶體的步驟(b)。
4.根據(jù)權(quán)利要求第3項所述的半導(dǎo)體晶片的制造方法，其中又包括在上述SiC晶體的熱退火后的上述晶體層上，形成應(yīng)變了的Si晶體層的步驟(c)。
5.一種半導(dǎo)體晶片的制造方法，其中包括在由Si晶體構(gòu)成的襯底上，沉積至少其中的一部分含有Si、Ge和C的晶體層的步驟(a)；將Si晶體層沉積在上述晶體層上的步驟(b)；對上述襯底進行熱退火處理，且在上述晶體中析出SiC晶體，使上述Si晶體層應(yīng)變的步驟(c)。
全文摘要
對沉積了SeGeC晶體層8的Si襯底1進行熱退火處理,從而在硅襯底1上形成退火SiGeC晶體層10,該退火SiGeC晶體層10由被晶格馳豫、且?guī)缀鯖]有位錯的矩陣SiGeC晶體層7和分散在矩陣SeGeC晶體層7中的SiC微晶體6構(gòu)成。然后,在退火SeGeC晶體層10上沉積Si晶體層,而形成很少有位錯的應(yīng)變Si晶體層4。
文檔編號H01L21/205GK1364309SQ01800521
公開日2002年8月14日 申請日期2001年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月27日
發(fā)明者神澤好彥, 能澤克彌, 齋藤徹, 久保實 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社