專利名稱：一種降低Si表面粗糙度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別是涉及一種降低Si表面粗糙度的方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍(lán)圖(ITRS2009)的規(guī)劃，集成電路已經(jīng)逐步從微電子時(shí)代發(fā)展到了微納米電子時(shí)代，現(xiàn)有的體硅材料和工藝正接近它們的物理極限，遇到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。SOI已成為深亞微米的低壓、低功耗集成電路的主流技術(shù)。SOI(Silicon-On-Insulator,絕緣襯底上的娃)技術(shù)是在頂層娃和背襯底之間引入了一層埋氧化層。通過(guò)在絕緣體上形成半導(dǎo)體薄膜，SOI材料具有了體硅所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn) 集成電路中元器件的介質(zhì)隔離，徹底消除了體硅CMOS電路中的寄生閂鎖效應(yīng)；采用這種材料制成的集成電路還具有寄生電容小、集成密度高、速度快、工藝簡(jiǎn)單、短溝道效應(yīng)小及特別適用于低壓低功耗電路等優(yōu)勢(shì)。從材料角度來(lái)說(shuō)，我們需要從傳統(tǒng)的單晶硅材料拓展到新一代硅基材料。應(yīng)變硅由于其高遷移率而受到廣泛關(guān)注。目前制備高應(yīng)變度、低缺陷密度的應(yīng)變硅以及sSOI (絕緣體上的應(yīng)變硅)主要采用SiGe作為緩沖層以及提供應(yīng)力的來(lái)源。制備sSOI時(shí)，通過(guò)IonCut技術(shù)轉(zhuǎn)移應(yīng)變硅層以及其上層的SiGe層，通過(guò)CMP (化學(xué)機(jī)械拋光)或者選擇性化學(xué)腐蝕的方法去除SiGe層后，就可以得到sSOI。通過(guò)CMP或者選擇性化學(xué)腐蝕的方法去除SiGe層后，在應(yīng)變硅的表面會(huì)殘留尖刺狀或者塊狀或者不連續(xù)層狀的SiGe，使得應(yīng)變硅層含有Ge金屬，并且表面粗糙度大，對(duì)后續(xù)的工藝帶來(lái)致命的影響。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種降低Si表面粗糙度的方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)CMP或者選擇性化學(xué)腐蝕的方法去除SiGe層后，應(yīng)變硅表面粗糙度大的問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種降低Si表面粗糙度的方法，所述方法至少包括以下步驟I)提供一至少包括SixGei_x層以及結(jié)合于其表面的Si層的層疊結(jié)構(gòu)，采用選擇性腐蝕或機(jī)械化學(xué)拋光法去除所述SixGei_x層，獲得具有殘留SixGei_x材料的Si層粗糙表面，其中，0〈x〈l ;2)采用質(zhì)量比為I 3 6 10 20的NH4OH = H2O2 = H2O溶液對(duì)所述Si層粗糙表面進(jìn)行處理，去除所述殘留SixGei_x材料，以獲得光潔的Si層表面。在本發(fā)明的降低Si表面粗糙度的方法中，所述SixGei_x層為弛豫的SixGei_x層。在本發(fā)明的降低Si表面粗糙度的方法中，所述Si層為應(yīng)變的Si層。作為本發(fā)明的降低Si表面粗糙度的方法的一種優(yōu)選方案，所述NH4OH = H2O2 = H2O溶液的質(zhì)量比為I : 5 6 10 12。在本發(fā)明的降低Si表面粗糙度的方法所述步驟2)中，對(duì)所述Si層粗糙表面進(jìn)行處理的時(shí)間為5 60min。
優(yōu)選地，所述步驟2)中，對(duì)所述Si層粗糙表面進(jìn)行處理的時(shí)間為l(T30min。在本發(fā)明的降低Si表面粗糙度的方法所述步驟2)中，對(duì)所述Si層粗糙表面進(jìn)行處理的溫度為40 100°C。優(yōu)選地，所述步驟2)中，對(duì)所述Si層粗糙表面進(jìn)行處理的溫度為5(T80°C。如上所述，本發(fā)明的降低Si表面粗糙度的方法，具有以下有益效果首先提供一至少包括SixGei_x層以及結(jié)合于其表面的Si層的層疊結(jié)構(gòu)，采用選擇性腐蝕或機(jī)械化學(xué)拋光法去除所述SixGei_x層，獲得具有殘留SixGei_x材料的Si層粗糙表面，然后采用質(zhì)量比為I : 3飛1(T20的NH4OH = H2O2 = H2O溶液對(duì)所述Si層粗糙表面進(jìn)行處理，去除所述殘留SixGei_x材料，以獲得光潔的Si層表面。本發(fā)明可以有效降低去除應(yīng)變硅表面的SixGei_x材料殘余，降低應(yīng)變硅表面的粗糙度，獲得光潔的應(yīng)變硅表面，為后續(xù)的器件制造工藝帶來(lái)了極大的便利。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，適用于工業(yè)生產(chǎn)。


圖廣圖2顯示為本發(fā)明的降低Si表面粗糙度的方法步驟I)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3顯示為本發(fā)明的降低Si表面粗糙度的方法步驟2)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。9為本發(fā)明的降低Si表面粗糙度的方法一個(gè)具體實(shí)施過(guò)程所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明101第一硅襯底102SixGeh 層103Si 層104氧化層105第二硅襯底106殘留 SixGeh 材料
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí)施方式
加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。請(qǐng)參閱圖f圖9。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。如圖廣圖9所示，本實(shí)施例提供一種降低Si表面粗糙度的方法，所述方法至少包括以下步驟如圖f圖2所示，首先進(jìn)行步驟I )，提供一至少包括SixGei_x層102以及結(jié)合于其表面的Si層103的層疊結(jié)構(gòu)，采用選擇性腐蝕或機(jī)械化學(xué)拋光法去除所述SixGei_x層102，獲得具有殘留SixGei_x材料106的Si層103粗糙表面，其中，0〈x〈l。所述的殘留SixGei_x材料106為尖刺狀、塊狀或者不連續(xù)層狀的SixGei_x材料。如圖3所示，然后進(jìn)行步驟2)，采用質(zhì)量比為I 3 6 10 20的NH40H:H202:H20溶液對(duì)所述Si層103粗糙表面進(jìn)行處理，去除所述殘留SixGel-x材料106，以獲得光潔的Si層103表面。在本實(shí)施例中，所述SixGe^層102為弛豫的SixGe^層102。所述Si層103為應(yīng)變的Si層103。優(yōu)選地，所述NH4OH = H2O2 = H2O溶液的質(zhì)量比為I 5 6 10 12。所述步驟2)中，對(duì)所述Si層103粗糙表面進(jìn)行處理的時(shí)間為5飛Omin。優(yōu)選地，對(duì)所述Si層103粗糙表面進(jìn)行處理的時(shí)間為l(T30min。
所述步驟2)中，對(duì)所述Si層103粗糙表面進(jìn)行處理的溫度為4(TlO(TC。優(yōu)選地，對(duì)所述Si層103粗糙表面進(jìn)行處理的溫度為5(T80°C。一個(gè)具體的實(shí)施過(guò)程如9所示，包括步驟如6所不，首先提供一第一娃襯底101,于所述第一娃襯底101表面形成弛豫的SixGeh層102，所述弛豫的SixGeh層102的制作方法是，于所述第一硅襯底101表面形成SixGei_x層102，從所述SixGei_x層102表面將H或He離子注入至所述硅襯底，最后通過(guò)快速退火使所述SixGei_x層102產(chǎn)生弛豫。當(dāng)然，也可以通過(guò)化學(xué)氣相沉積法，通過(guò)線性增加Ge組分的方法制備弛豫的SixGei_x層102，具體地，于所述第一硅襯底101表面形成Ge組分X從95%線性減少到70%的SixGei_x層102，即所述SixGei_x層102最下面一層為Sia95Gea%，中間Ge的組分逐漸增加直至最上面一層為Sia3Gea7,以形成弛豫的SixGepj^102。當(dāng)然，在其它的實(shí)施過(guò)程中，也可以采用其它的方法制備所述的弛豫的SixGeh層102。然后通過(guò)化學(xué)氣相沉積法于所述弛豫的SixGei_x層102表面沉積應(yīng)變的Si層103，其中，所述應(yīng)變的Si層103的厚度小于其臨界厚度。需要進(jìn)一步說(shuō)明的是，晶體薄膜只要生長(zhǎng)在與其晶格不匹配(晶格常數(shù)或者熱膨脹系數(shù)不同)的襯底上面時(shí)，如果保持外延薄膜面內(nèi)晶格參數(shù)與襯底的相同，其中就一定存在應(yīng)變；隨著生長(zhǎng)薄膜厚度的增大，外延薄膜中積累的應(yīng)力也增大，當(dāng)達(dá)到一定的程度就會(huì)在界面處產(chǎn)生失配位錯(cuò)，從而使得頂層Si層103產(chǎn)生穿透位錯(cuò)，使得外延層晶體質(zhì)量惡化。因此，為了保存外延薄膜中的應(yīng)變，不致因產(chǎn)生位錯(cuò)而得到釋放，薄膜的厚度就應(yīng)當(dāng)小于某一個(gè)臨界值，這個(gè)臨界值就是臨界厚度。外延薄膜的組分不同，下面的襯底種類不同，薄膜的應(yīng)變也都將相應(yīng)有所不同，從而其臨界厚度也就不一樣。材料臨界厚度的確定屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，在這不做詳盡的介紹。如圖7所示，接著提供一表面結(jié)合有氧化層104的第二硅襯底105，并鍵合所述氧化層104及所述應(yīng)變Si層103。如圖8所示，接著采用智能剝離技術(shù)或研磨工藝去除所述第一硅襯底101，然后采用選擇性腐蝕技術(shù)或CMP工藝去除所述弛豫的SixGei_x層102，獲得具有殘留SixGei_x材料106的應(yīng)變的Si層103粗糙表面，所述的殘留SixGei_x材料106為尖刺狀、塊狀或者不連續(xù)層狀的SixGei_x材料。如圖9所示，最后采用質(zhì)量比為I : 3 6 10 20的NH4OH = H2O2 = H2O溶液對(duì)所述Si層103粗糙表面進(jìn)行處理，去除所述殘留SixGei_x材料106，以獲得光潔的Si層103表面。在本實(shí)施過(guò)程中，采用質(zhì)量比為I : 6 10的NH4OH = H2O2 = H2O溶液于5(T80°C的的溫度下處理l(T30min，具體為12min，以去除所述殘留SixGe^材料106，獲得光潔的Si層103表面。綜上所述，本發(fā)明的降低Si表面粗糙度的方法，首先提供一至少包括SixGei_x層102以及結(jié)合于其表面的Si層103的層疊結(jié)構(gòu)，采用選擇性腐蝕或機(jī)械化學(xué)拋光法去除所述SixGei_x層102，獲得具有殘留SixGei_x材料艦的Si層103粗糙表面，然后采用質(zhì)量比為I : 3 6 : 10 20的NH4OH:H2O2:H2O溶液對(duì)所述Si層103粗糙表面進(jìn)行處理，去除所述殘留SixGei_x材料106，以獲得光潔的Si層103表面。本發(fā)明可以有效降低去除應(yīng)變硅表面的SixGei_x材料殘余，降低應(yīng)變硅表面的粗糙度，獲得光潔的應(yīng)變硅表面，為后續(xù)的器件制造工藝帶來(lái)了極大的便利。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，適用于工業(yè)生產(chǎn)。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完 成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種降低Si表面粗糙度的方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步驟 1)提供一至少包括SixGeh層以及結(jié)合于其表面的Si層的層疊結(jié)構(gòu)，采用選擇性腐蝕或機(jī)械化學(xué)拋光法去除所述SixGei_x層，獲得具有殘留SixGei_x材料的Si層粗糙表面，其中，0〈x〈l ；2)采用質(zhì)量比為I: 3 6 10 20的NH4OH = H2O2 = H2O溶液對(duì)所述Si層粗糙表面進(jìn)行處理，去除所述殘留SixGei_x材料，以獲得光潔的Si層表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的降低Si表面粗糙度的方法，其特征在于所述SixGei_x層為弛豫的SixGe^層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的降低Si表面粗糙度的方法，其特征在于所述Si層為應(yīng)變的Si層。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的降低Si表面粗糙度的方法，其特征在于所述NH40H:H202:H20溶液的質(zhì)量比為I : 5 6 : 10 12。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的降低Si表面粗糙度的方法，其特征在于所述步驟2)中，對(duì)所述Si層粗糙表面進(jìn)行處理的時(shí)間為5飛Omin。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的降低Si表面粗糙度的方法，其特征在于所述步驟2)中，對(duì)所述Si層粗糙表面進(jìn)行處理的時(shí)間為l(T30min。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的降低Si表面粗糙度的方法，其特征在于所述步驟2)中，對(duì)所述Si層粗糙表面進(jìn)行處理的溫度為4(T10(TC。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的降低Si表面粗糙度的方法，其特征在于所述步驟2)中，對(duì)所述Si層粗糙表面進(jìn)行處理的溫度為5(T80°C。
全文摘要
本發(fā)明提供一種降低Si表面粗糙度的方法，屬于半導(dǎo)體領(lǐng)域，包括步驟首先提供一至少包括SixGe1-x層以及結(jié)合于其表面的Si層的層疊結(jié)構(gòu)，采用選擇性腐蝕或機(jī)械化學(xué)拋光法去除所述SixGe1-x層，獲得具有殘留SixGe1-x材料的Si層粗糙表面，然后采用質(zhì)量比為1∶3~6∶10~20的NH4OH:H2O2:H2O溶液對(duì)所述Si層粗糙表面進(jìn)行處理，去除所述殘留SixGe1-x材料，以獲得光潔的Si層表面。本發(fā)明可以有效降低去除應(yīng)變硅表面的SixGe1-x材料殘余，降低應(yīng)變硅表面的粗糙度，獲得光潔的應(yīng)變硅表面，為后續(xù)的器件制造工藝帶來(lái)了極大的便利。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，適用于工業(yè)生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H01L21/306GK102751184SQ20121025400
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者張苗, 母志強(qiáng), 狄增峰, 王曦, 薛忠營(yíng), 陳達(dá) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所