[发明专利]使用硅锗制造半导体结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件，尤其涉及使用硅锗的半导体器件。

背景技术

到目前为止，硅是用于制造集成电路的最普通的半导体材料，其益处是众所周知的。近年来，有锗存在的硅的益处变得更相关并被追求。  困难之一是形成高质量硅锗晶体的能力，也就是说形成高质量单晶的能力，尤其在要求的锗浓度下。高质量硅单晶结构是容易得到的，并且比硅锗结构甚至低浓度锗的硅锗结构廉价得多，所以对硅锗来说竞争是困难的。

但是即使从技术角度来说，在锗的浓度超过10％时是难以外延生长单晶硅锗的。因此要在30％的范围内达到更合乎需要的浓度，要求有特殊的后处理。一个例子是氧化10％硅锗材料，这具有耗尽硅的效果，并使未使用的锗扩散到硅锗层的剩余部分并因此增加锗的浓度。这种方法是昂贵的因为它要求生长相对厚的硅锗层，生长时既费时又费钱。

因此，需要一种既高质量又有成本效率的单晶硅锗的成型方法。

附图说明

本发明通过例子作了图解说明，但不局限于附图，其中相同的附图标记表示相同的元件，其中：

图1是根据本发明第一实施例的第一处理阶段的半导体结构的截面图；

图2是图1的半导体结构下一处理阶段的截面图；

图3是图2的半导体结构下一处理阶段的截面图；

图4是图3的半导体结构下一处理阶段的截面图；

图5是图4的半导体结构下一处理阶段的截面图；

图6是图5的半导体结构下一处理阶段的截面图；

图7是图6的半导体结构下一处理阶段的截面图；

图8是图7的半导体结构下一处理阶段的截面图；

图9是图8的半导体结构下一处理阶段的截面图；

图10是图9的半导体结构下一处理阶段的截面图；

本领域技术人员应当理解，附图中的元件是简单明了的描绘的，没有必要按比例描绘。例如，附图中一些元件的尺寸相对于其他元件来说可能是夸大的，这有助于增进对本发明实施例的理解。

具体实施方式

一方面，以单晶硅层为起点用硅锗获得有源半导体。在硅层上形成相对便宜的硅锗层。该层可以由淀积一个多晶的或无定形的层形成，或者由向硅层中注入锗形成。然后氧化该相对便宜的硅锗层，这具有将锗扩散进入下面的单晶硅层的效果。这使在下面的单晶层成为硅锗层。单晶层的锗浓度由相对便宜的硅锗层的厚度和锗浓度决定。这样就得到具有要求的锗厚度的硅锗半导体，它能够被用作有源半导体，或者能够在其上外延生长应变硅层。通过参考附图和以下描述可以更好的理解上述内容。

图1示出了一种半导体结构10，包括：硅半导体层12，半导体层12上的埋入氧化物14，沟槽隔离区16，沟槽隔离区18，沟槽隔离区20，沟槽隔离区22，沟槽隔离区16和18之间的有源区24，沟槽隔离区18和20之间的有源区26，沟槽隔离区20和22之间的有源区28。有源区24-28是单晶硅。沟槽隔离区16-22是绝缘体例如氧化物。在这个处理阶段，沟槽隔离区16-22从埋入氧化物14延伸到半导体结构10的表面。同样地，如图1所示，有源区24-28从埋入氧化物14延伸到半导体结构10的表面。这种结构通过众所周知的绝缘体上半导体(SOI)技术很容易地得到。

图2示出了在全部有源区28之上并延伸到沟槽隔离区20和22的一部分之上形成了掩模30的半导体结构10。掩模30的定位导致有源区24和26被暴露。它优选由氮化物形成，但是其它材料可能也是有效的。掩模不要求非常精确，并且容易地与沟槽隔离区20和22对准。它可以如此形成：沉淀一层氮化物，沉淀一层光致抗蚀剂，使光致抗蚀剂形成图案，然后按照光致抗蚀剂上的图案蚀刻氮化物以留下掩模30。

图3示出了在淀积一层硅锗层32之后的半导体结构10。它是覆盖淀积，不必形成图案。层32可以淀积为无定形的或多晶的，两者都比形成外延生长单晶硅锗廉价。此外，沟槽隔离区16-22在淀积硅锗层32之前形成。