本發(fā)明涉及一種半導體制造方法，特別涉及一種硅鍺低溫外延方法。
背景技術(shù)：
外延工藝是指在襯底上生長一層與襯底具有相同晶格排列的材料，外延層可以是同質(zhì)外延層，也可以是異質(zhì)外延層。鍺硅(SiGe)外延是硅引入鍺并通過共價鍵結(jié)合形成的半導體化合物，將Ge引入Si有許多很重要的意義，其中最重要的是因為Ge相比Si有較大的晶格常數(shù)，在SiGe晶體的壓縮應(yīng)變產(chǎn)生額外的帶隙收縮，Ge的引入會引起能夠偏移，這有利于雙極型晶體管設(shè)計中的使用。
公開號為CN101724896A的發(fā)明專利申請公開了一種非選擇性生長鍺硅外延的方法，包括以下步驟：a、提供表面具有單晶硅區(qū)和隔離結(jié)構(gòu)區(qū)的晶圓；b、提供具有反應(yīng)腔的外延生長機臺，該反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)置有晶圓承載盤；c、將該晶圓設(shè)置在該晶圓承載盤上；d、開啟外延生長機臺且將反應(yīng)腔的溫度和壓強分別調(diào)控至烘烤溫度和烘烤壓強；e、向反應(yīng)腔通入烘烤氣體以進行預(yù)設(shè)時段的烘烤；f、向反應(yīng)腔中通入氣態(tài)硅源，且通過化學氣相沉積工藝在晶圓表面生成預(yù)設(shè)厚度的籽硅層；g、向反應(yīng)腔同時通入氣態(tài)硅源和氣態(tài)鍺源，且通過化學氣相沉積工藝分別在單晶硅區(qū)和隔離結(jié)構(gòu)區(qū)生成單晶鍺硅層和多晶鍺硅層；h、向反應(yīng)腔中通入氣態(tài)硅源且通過化學氣相沉積工藝在晶圓表面生成覆蓋層。
但是上述硅鍺外延方法，在襯底需要依次通入氣態(tài)硅源進行化學氣相沉積、通入氣態(tài)硅源和氣態(tài)鍺源進行化學氣相沉積、通入氣態(tài)硅源再次進行化學氣相沉積，最后加工得到硅鍺外延層，期間耗時相對長，生產(chǎn)制造效率低。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種硅鍺低溫外延方法，加工得到p-Ge外延層，期間耗時相對較短，提高生產(chǎn)制造效率。
本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：一種硅鍺低溫外延方法，步驟1：將硅片進行RCA清洗，接著進行去除氧化層處理，處理后使用去離子水清洗，并通過氮氣吹干得到襯墊；步驟2：將步驟1的襯墊迅速裝入室腔，室腔抽至真空度為10-5托的外延生長系統(tǒng)，對襯底進行加熱至250℃～450℃；步驟3：將氫氣和GeH4進行高溫熱絲催化，然后摻加入B2H6一同通入到室腔內(nèi)進行p-Ge的外延生長。
通過上述技術(shù)方案，氫氣和GeH4經(jīng)過高溫熱絲處理期間發(fā)生氣相反應(yīng)，由于反應(yīng)基團在熱絲表面進行解吸附后具有較高的能量，氫氣與GeH4通入室腔內(nèi)遇到較低溫度的襯墊表面上時，能夠反應(yīng)沉積得到Ge外延層，在襯底溫度為250℃～450℃條件下，而在摻入B2H6環(huán)境下，能夠在襯墊表面快速外延生長形成p-Ge外延層，p-Ge外延層是由于B摻在Ge外延層使得Ge-Ge鍵長發(fā)生變化所致，p-Ge外延層與在襯墊上外延生產(chǎn)普通Ge外延層或者Si外延層性能相似，不過外延的時間明顯有所下降，繼而提高生產(chǎn)效率。
本發(fā)明進一步的：所述除氧化層處理包括將硅片放置于室腔內(nèi)，向室腔內(nèi)通入氣體GeH4和氫氣5min后停止并靜置10min。
通過上述技術(shù)方案，硼烷會與氯化氫反應(yīng)，容易減少B2H6反應(yīng)物，造成B2H6和GeH4在氫氣條件的反應(yīng)不容易進行；而本技術(shù)方案采用通入GeH4來避免使用氯化氫除去硅片表面的氧化層，同時在去除氧化層時會在襯墊表面形成的Ge層，該Ge層可以對B2H6和GeH4在氫氣條件下反應(yīng)生成p-Ge外延層時Ge含量的補充。
本發(fā)明進一步的：所述步驟2中，先通入氫氣處理10min，在氫氣保護下對襯底進行加熱至250℃～450℃。
通過上述技術(shù)方案，氫氣對襯墊起到保護作用，在氫氣保護下能夠避免襯墊表面被氧化、以及避免生成Ge被氧化生成GeO、以及將生產(chǎn)的GeO從室腔內(nèi)帶出除去。
本發(fā)明進一步的：所述步驟3中，分為兩段連續(xù)的低溫外延，第一段低溫外延時襯墊溫度介于320℃～450℃之間，第二段低溫外延時襯墊溫度介于250℃～320℃之間。
通過上述技術(shù)方案，帶有較高的能量的氫氣和GeH4在低溫襯板上進行Ge外延后，會使得襯墊溫度上升，同時襯墊加厚一部分，而第二段低溫外延時降低襯墊溫度，主要是為了使得已經(jīng)得到的外延層溫度不會過高，繼而使得外延層均一。
本發(fā)明進一步的：所述步驟3中，采用紫外線燈對襯墊表面進行波長為150～250nm范圍內(nèi)的紫外光進行照射。
通過上述技術(shù)方案，當紫外線燈以150～250nm之間的紫外光照射襯板時，一方面受到照射的襯板，其溫度會有一定幅度地上升，能夠促進外延，另一方面能夠活化B，促進其使得Ge-Ge鍵長發(fā)生改變。
本發(fā)明進一步的：于所述第一段低溫外延時進行紫外線燈照射。
通過上述技術(shù)方案，僅在第一段低溫外延時進行紫外線燈照射能夠得到相同厚度的p-Ge外延層，該方案能夠降低紫外線燈的耗能。
綜上所述：本發(fā)明具有下優(yōu)點：在摻入B2H6條件下，B摻在Ge外延層使得Ge-Ge鍵長發(fā)生變化所致，繼而得到p-Ge外延層，而且得到的p-Ge外延層與在襯墊上外延生產(chǎn)普通Ge外延層或者Si外延層性能相似，不過外延的時間明顯有所下降，繼而提高生產(chǎn)效率；同時通過兩段連續(xù)的低溫外延的方式，并且在第一段低溫外延時進行紫外線燈照射作為優(yōu)化方案，可以在節(jié)能的條件下，得到同等數(shù)量的材料，因此也具有節(jié)能的優(yōu)點。
具體實施方式
以下對本發(fā)明作進一步詳細說明。
制定實施例1～7及對比例進行試驗。
具體如下操作：實施例1，一種硅鍺低溫外延方法，步驟1：將硅片進行RCA清洗，處理后使用去離子水清洗，并通過氮氣吹干得到襯墊；步驟2：將步驟1的襯墊迅速裝入室腔，室腔抽至真空度為10-5托的外延生長系統(tǒng)，對襯底進行加熱至300℃；步驟3：將氫氣和GeH4進行高溫熱絲催化，然后摻加入B2H6一同通入到室腔內(nèi)進行p-Ge的外延生長。
實施例2，一種硅鍺低溫外延方法，與實施例1的不同之處在于步驟1中，在進行RCA清洗后，進行除氧化層處理，具體為步驟1：將硅片進行RCA清洗，然后將硅片放置于室腔內(nèi)，向室腔內(nèi)通入氣體GeH4和氫氣5min后停止并靜置10min，處理后使用去離子水清洗，并通過氮氣吹干得到襯墊；其余步驟均相同。
實施例3，一種硅鍺低溫外延方法，與實施例2的不同之處在于，步驟2中，在氫氣保護下對襯底進行加熱，具體為步驟2：將步驟1的襯墊迅速裝入室腔，室腔抽至真空度為10-5托的外延生長系統(tǒng)，通入氫氣處理10min，在氫氣保護下對襯底進行加熱至300℃；其余步驟均相同。
實施例4，一種硅鍺低溫外延方法，與實施例2的不同之處在于，步驟3中進行兩段連續(xù)的低溫外延操作，具體為步驟3：先將襯板加熱至330℃，再將氫氣和GeH4進行高溫熱絲催化，然后摻加入B2H6一同通入到室腔內(nèi)進行p-Ge的外延生長，一段時間后再將襯板降溫至270℃，繼續(xù)進行p-Ge的外延生長；其余步驟均相同。
實施例5，一種硅鍺低溫外延方法，與實施例2的不同之處在于，步驟3中采用紫外線燈對襯墊進行照射，具體為步驟3：采用紫外線燈對襯墊表面進行波長為200nm的紫外光進行照射，再將氫氣和GeH4進行高溫熱絲催化，然后摻加入B2H6一同通入到室腔內(nèi)進行p-Ge的外延生長；其余步驟均相同。
實施例6，一種硅鍺低溫外延方法，與實施例3的不同之處在于，步驟4中采用紫外線燈對襯墊進行照射，具體為步驟3：采用紫外線燈對襯墊表面進行波長為220nm的紫外光進行照射后，先將襯板加熱至330℃，再將氫氣和GeH4進行高溫熱絲催化，然后摻加入B2H6一同通入到室腔內(nèi)進行p-Ge的外延生長，一段時間后再將襯板降溫至270℃，繼續(xù)進行p-Ge的外延生長；其余步驟均相同。
實施例7，一種硅鍺低溫外延方法，與實施例4的不同之處在于，步驟3中第一段低溫外延采用紫外線燈對襯墊進行照射，具體為步驟3：采用紫外線燈對襯墊表面進行波長為210nm的紫外光進行照射后，先將襯板加熱至330℃，再將氫氣和GeH4進行高溫熱絲催化，然后摻加入B2H6一同通入到室腔內(nèi)進行p-Ge的外延生長，一段時間后關(guān)閉紫外線燈，再將襯板降溫至270℃，繼續(xù)進行p-Ge的外延生長；其余步驟均相同。
制備方法表征：采用實施例1～7及對比例的制備方法進行試驗，每組試驗10塊，測定外延1小時內(nèi)每組實驗中硅片上的多晶硅薄膜的厚度，結(jié)果如表格1所示。
表格1：多晶硅薄膜的厚度均值及其標準差
本具體實施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護。