專(zhuān)利名稱(chēng)：制造層結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造層結(jié)構(gòu)的方法，該層結(jié)構(gòu)包括經(jīng)光滑化的中間層以及施加在該中間層上的覆蓋層。此類(lèi)層結(jié)構(gòu)例如作為用于電子、光電子及微電動(dòng)機(jī)械的應(yīng)用的基底加以制造。例如利用CVD法將該層沉積到載體上，或者通過(guò)粘結(jié)法將該層與基底相連接。這些基底的代表例如是包括更多個(gè)沉積層或連接層的半導(dǎo)體晶片，尤其是SOI基底(絕緣體上硅)、包括SixGe1-x(硅-鍺)層及應(yīng)變硅(塊體上的應(yīng)變硅)的基底以及sSOI基底(絕緣體上的應(yīng)變硅)。
背景技術(shù)：
將覆蓋層施加到中間層上是一個(gè)關(guān)鍵的步驟，因?yàn)橥ǔＴ摬襟E必須要求盡可能低的中間層的微觀粗糙度。因此，已有人提出不同的方法以滿足該要求。因此，根據(jù)US 2005/0104067，在沉積應(yīng)變硅層之前對(duì)SGOI基底(絕緣體上SiGe)進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光，以達(dá)到所需的光滑度。根據(jù)US 2003/0060020，利用磁流變液(MRF)實(shí)施拋光以進(jìn)一步減少微觀粗糙度。這些方法的缺點(diǎn)是它們所要求的費(fèi)用。US 6,995,077描述了一種在沉積外延層之前特別地用于光滑化由單晶硅組成的半導(dǎo)體晶片的方法，該方法包括用由氫和氯化氫組成的混合物處理該半導(dǎo)體晶片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供所述類(lèi)型的方法，該方法不如已知方法復(fù)雜，而且并非僅適合于在外延生長(zhǎng)之前光滑化由單晶硅組成的表面。
本發(fā)明涉及用于制造層結(jié)構(gòu)的方法，該層結(jié)構(gòu)包括經(jīng)光滑化的中間層以及施加在所述中間層上的覆蓋層，其特征在于，用含有氟化氫的氣態(tài)蝕刻劑處理所述中間層，實(shí)現(xiàn)材料去除并使所述中間層光滑化。
該方法尤其是應(yīng)用在層結(jié)構(gòu)上，其中待光滑化的中間層包括以下組中所包含的材料單晶硅、多晶硅、硅的氧化物、硅-鍺、鍺、碳化硅、III/V族化合物半導(dǎo)體及II/VI族化合物半導(dǎo)體。其尤其適合于光滑化其上待沉積外延層的由硅組成的單晶半導(dǎo)體晶片，或者光滑化在離子注入之后與供體晶片分離并轉(zhuǎn)移至基底晶片上以形成SOI晶片的由單晶硅組成的薄層，或者在沉積例如由應(yīng)變硅組成的層之前光滑化sSOI基底上的“交插批次(cross-batch)”，或者在粘結(jié)之前光滑化由多晶硅組成的、由碳化硅組成的或者由二氧化硅組成的中間層或整個(gè)半導(dǎo)體晶片。以各向同性的方式蝕刻多晶硅，即與晶體取向無(wú)關(guān)地進(jìn)行光滑化。由通過(guò)硅的熱氧化產(chǎn)生的二氧化硅組成的中間層的粗糙度通常小于由TEOS(原硅酸四乙酯)分解產(chǎn)生的二氧化硅的中間層的粗糙度。因此，應(yīng)用該方法使在硅酸鹽基材上產(chǎn)生的中間層光滑化是特別有利的。
用含有氟化氫的氣態(tài)蝕刻劑處理該中間層，以達(dá)到光滑化的效果。預(yù)先或者同時(shí)使由硅組成的中間層氧化，以便氟化氫能夠溶解并去除氧化物層，同時(shí)形成水。若需要，將該氧化劑在氣態(tài)蝕刻劑之前或與之一起送至中間層。氧化劑特別優(yōu)選為臭氧。
中間層的光滑化處理優(yōu)選在潮濕的環(huán)境中實(shí)施，即在存在通入的水的情況下實(shí)施。例如將水噴灑在該中間層上，然后通入氣態(tài)蝕刻劑。該氧化劑或氣態(tài)蝕刻劑或兩者一起可以富含水，例如通過(guò)使這些物質(zhì)經(jīng)過(guò)水，然后將它們送至中間層。還可以將含有臭氧的水代替純水噴灑在中間層上。
以氣態(tài)形式通入的蝕刻劑除了含有氟化氫以外還可含有一種或更多種其他的物質(zhì)，例如具有載氣功能的氮?dú)?、水蒸汽或臭氧。還可加入增強(qiáng)中間層的表面的潤(rùn)濕作用的添加劑，如異丙醇。適合于光滑化處理中間層的反應(yīng)器例如描述于US 2004/0020513 A1中。
中間層的光滑化處理優(yōu)選在20至70℃的溫度下實(shí)施。特別優(yōu)選的溫度范圍是30至70℃，因?yàn)樵诘陀谠摐囟葧r(shí)光滑化過(guò)于緩慢，而在高于該溫度時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)光滑化作用，而是增加加工面的粗糙度。最佳溫度范圍是40℃。
中間層的光滑化處理優(yōu)選重復(fù)多次，例如1至5次，特別優(yōu)選1至2次。還可以針對(duì)性地在每次重復(fù)實(shí)施光滑化處理之后用水沖洗中間層。
通過(guò)采用該方法使中間層利用AFM在40×40μm2的測(cè)量面積上測(cè)得的粗糙度下降至低于5RMS，特別優(yōu)選下降至低于2RMS。通過(guò)光滑化處理中間層而達(dá)到的材料去除量?jī)?yōu)選不高于0.5μm，特別優(yōu)選為0.1至0.2μm。
在光滑化處理之后接著將另一個(gè)層施加到中間層上。這例如是通過(guò)沉積，尤其是CVD沉積，或者粘結(jié)而實(shí)施的。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例在300mm的硅基底上外延沉積4μm厚的SiGe層，其中鍺濃度在層厚度上提高0至20％。在以40×40μm2的區(qū)域?qū)嵤〢FM測(cè)量時(shí)，該層的粗糙度表現(xiàn)出100的RMS值。隨后通過(guò)用所述方法進(jìn)行處理而使該外延涂覆的基底光滑化。為此，在蝕刻室內(nèi)于40℃下用水噴灑，隨后利用HF氣體及臭氧進(jìn)行蝕刻。以該循環(huán)處理兩次之后，再次用水噴灑該基底，并實(shí)施離心干燥。在此情況下，從SiGe層共去除0.2μm。以40×40μm2的區(qū)域?qū)嵤┑腁FM測(cè)量表明，RMS粗糙度改善至3。
權(quán)利要求
1.用于制造層結(jié)構(gòu)的方法，該層結(jié)構(gòu)包括經(jīng)光滑化的中間層以及施加在所述中間層上的覆蓋層，其特征在于，用含有氟化氫的氣態(tài)蝕刻劑處理所述中間層，實(shí)現(xiàn)材料去除并使所述中間層光滑化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在20至70℃的溫度下處理所述中間層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，材料去除量不高于0.5μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述氣態(tài)蝕刻劑含有氧化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述氣態(tài)蝕刻劑含有異丙醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，所述氣態(tài)蝕刻劑含有水。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，所述中間層包括以下組中所包含的材料單晶硅、多晶硅、硅的氧化物、硅-鍺、鍺、碳化硅、III/V族化合物半導(dǎo)體及II/VI族化合物半導(dǎo)體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，所述中間層被光滑化至粗糙度低于5RMS。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，所述覆蓋層是粘結(jié)在所述中間層上的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，所述覆蓋層是沉積在所述中間層上的。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于制造層結(jié)構(gòu)的方法，該層結(jié)構(gòu)包括經(jīng)光滑化的中間層以及施加在所述中間層上的覆蓋層，其中用含有氟化氫的氣態(tài)蝕刻劑處理所述中間層，并在實(shí)現(xiàn)材料去除的情況下使所述中間層光滑化。
文檔編號(hào)H01L21/762GK101068001SQ20071010183
公開(kāi)日2007年11月7日 申請(qǐng)日期2007年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月4日
發(fā)明者迭戈·費(fèi)若, 京特·施瓦布, 托馬斯·布施哈爾特 申請(qǐng)人:硅電子股份公司