[发明专利]绝缘体上锗硅的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种绝缘体上锗硅的形成方法。

背景技术

利用绝缘体上硅制造的芯片由数百万含晶体管的绝缘区组成，每个绝缘区都与其它绝缘区和其下的体型衬底硅基板互相隔离，这一特点极大地简化了电路的设计。也就是说，设计师无需为了实现反偏结点的电气绝缘而设计复杂的电路方案。另外，绝缘体上硅中的绝缘层也会保护顶层硅层和体硅衬底上寄生的活动硅层。由于上述特点，绝缘体上硅已经被广泛运用在半导体的制造过程中。

目前，为了提高载流子迁移率，绝缘体上锗硅开始被用作衬底。传统的绝缘体上锗硅的制作方法包括：提供硅衬底；通过外延生长在所述硅衬底上形成锗硅层；对所述锗硅层进行氧离子掺杂，所述氧离子渗入所述锗硅层的预定深度；以及通过高温退火使得所述氧离子和其所在深度处的所述锗硅层中的硅进行反应生成氧化硅绝缘层。然而，在上述方法中，所述锗硅层中锗的含量越高，所述高温退火导致所述锗硅层产生的晶格缺陷就越严重，因此，为了减小所述晶格缺陷，所述锗硅层中锗的含量也要求有所限制，但这也将使得所述锗硅层的载流子迁移率受到限制。

为了使锗硅层中锗的含量不受限制，在现有技术中，采用智能切割工艺（smart cut）来制作绝缘体上锗硅。例如在公开日为2009年4月30日和公开号为US2009/0111248A1的美国专利公开了另一种制作绝缘体上锗硅的方法。所述制作绝缘体上锗硅的方法包括：提供第一衬底和第二硅衬底，所述第一硅衬底上形成有绝缘层；在所述第二硅衬底上外延生长成锗硅层；将所述第二硅衬底翻转；将所述翻转的第二硅衬底的锗硅层和所述第一硅衬底的绝缘层粘合；以及通过智能切割（smart cut）去除所述第二硅衬底。但是，利用上述方法所形成的绝缘体上锗硅使后续所形成的器件的阈值电压不稳定。

因此，需要提出一种新的绝缘体上锗硅的形成方法，不仅能够提高绝缘体上锗硅中锗的含量，而且能够使后续所形成的器件的阈值电压稳定。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提高绝缘体上锗硅中锗的含量，且改善利用绝缘体上锗硅所形成的半导体器件的性能。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种绝缘体上锗硅的形成方法，包括：提供第一衬底和第二衬底，所述第一衬底上形成有绝缘层，所述第二衬底上形成有锗硅层；结合所述绝缘层和所述锗硅层，使所述第一衬底和所述第二衬底结合成一体结构；去除所述第二衬底；去除所述第二衬底后，采用对所述第二衬底和所述锗硅层具有高刻蚀选择比的清洗剂，对所述锗硅层的表面进行清洗，去除所述锗硅层表面的第二衬底残留物。

可选地，对所述锗硅层的表面进行清洗的工艺为湿法刻蚀工艺，所述湿法刻蚀工艺采用的刻蚀剂为氨水或四甲基氢氧化铵溶液，所述湿法刻蚀工艺的温度为20℃至90℃。

可选地，去除所述第二衬底的方法为离子切割工艺。

可选地，所述离子切割工艺包括：在结合所述绝缘层和所述锗硅层之前，对所述第二衬底进行氢离子掺杂，在所述第二衬底靠近所述锗硅层一侧形成氢离子掺杂层；在结合所述绝缘层和所述锗硅层之后，进行第一热处理，所述第一热处理在不与第一衬底和第二衬底反应的气氛中进行，使所述第二衬底和所述锗硅层分离；接着，移除第二衬底。

可选地，所述第一热处理的温度为300℃至500℃。

可选地，所述第一热处理的气氛为氮气或氦气。

可选地，去除所述第二衬底的方法为化学机械研磨工艺。

可选地，在结合所述锗硅层和绝缘层之前，所述的绝缘体上锗硅的形成方法还包括：在所述锗硅层上外延生长形成硅材料层。

可选地，在去除所述第二衬底之后、对所述锗硅层的表面进行清洗之前，所述的绝缘体上锗硅的形成方法还包括：对所述结合后的第一衬底、锗硅层和绝缘层进行第二热处理，所述第二热处理用于加强所述锗硅层和所述绝缘层之间的结合强度，且所述第二热处理的气氛为氧化性气体。

可选地，所述第二热处理的温度为600~1100℃。

可选地，所述第二热处理的气氛为氮气。

可选地，结合所述绝缘层和所述锗硅层的工艺为粘合工艺。

可选地，所述粘合工艺的温度为80至200℃，施加的压力为0.1至10N/cm2，保压时间为2至8小时。

可选地，所述锗硅层的形成方法为外延生长工艺。

可选地，所述锗硅层中锗的摩尔百分比含量为大于或等于30%。

可选地，所述绝缘层的形成方法包括：在所述第一衬底上沉积绝缘层，或者是热氧化所述第一衬底以形成绝缘层。