[发明专利]FDSOI的顶层锗硅层的制作方法

说明书

本发明公开了一种FDSOI的顶层锗硅层的制作方法，包括步骤：步骤一、提供SOI基片，SOI基片包括底部体硅、绝缘介质埋层和顶部硅；步骤二、在顶部硅表面外延生长第一锗硅外延层，顶层硅和第一锗硅外延层叠加成顶层锗硅层；步骤三、对顶层锗硅层进行锗浓度提升，通过循环进行如下分步骤实现：步骤31、进行热氧化在顶层锗硅层表面形成顶部氧化层并在顶部氧化层和底部的顶层锗硅层的界面处形成锗凝聚；步骤32、进行热退火将界面处凝聚的锗扩散到整个顶层锗硅层；步骤33、去除顶部氧化层。本发明能提升顶层锗硅层的锗浓度，能很好的控制顶层锗硅层的厚度以及能很好的提升顶层锗硅层的工艺质量。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种全耗尽型绝缘层上硅(FDSOI)的顶层锗硅层的制作方法。

背景技术

随着器件尺寸的不断缩小，传统MOSFET的短沟道效应问题凸显，需要采用FDSOI新型结构来克服这个问题。SOI包括体硅、二氧化硅埋层和顶层硅，当顶层硅的厚度设置的较薄，使得形成于顶层硅中的MOS晶体管如NMOS或PMOS在工作时，沟道区中位于反型层组成的沟道底部的区域会被全部耗尽，沟道区是由顶层硅组成的，故沟道区对应的顶层硅会被全部耗尽，这时的SOI为FDSOI。FDSOI中，顶层硅的厚度通常为5nm～25nm。

SOI中，二氧化硅埋层通常采用注氧隔离工艺(SIMOX)形成。也即，先提供硅衬底；之后进行氧离子注入在硅衬底中形成二氧化硅埋层，这样二氧化硅埋层底部的硅衬底组成体硅，二氧化硅埋层顶部的硅衬底组成顶层硅。

为了提高器件如PMOS器件的载流子即空穴的迁移率，通常需要在顶层硅中掺入锗(Ge)，这样沟道区会有锗硅层组成，锗硅层具有有利于空穴迁移率提升的晶格结构，故能提高PMOS器件的载流子迁移率并进而提升器件的性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种FDSOI的顶层锗硅层的制作方法，能提升顶层锗硅层的锗浓度，能很好的控制顶层锗硅层的厚度以及能很好的提升顶层锗硅层的工艺质量。

为解决上述技术问题，本发明提供的FDSOI的顶层锗硅层的制作方法包括如下步骤：

步骤一、提供SOI基片，所述SOI基片包括底部体硅、绝缘介质埋层和顶部硅，所述绝缘介质埋层位于所述底部体硅和所述顶部硅之间。

步骤二、在所述顶部硅表面外延生长第一锗硅外延层，所述顶层硅和所述第一锗硅外延层叠加成顶层锗硅层。

步骤三、对所述顶层锗硅层进行锗浓度提升，通过循环进行如下分步骤实现：

步骤31、进行热氧化在所述顶层锗硅层表面形成顶部氧化层，所述顶层锗硅层的厚度同时被减少；利用Si-O键结合能力强于Ge-O键的特点使所述顶部氧化层为二氧化硅，且在所述顶部氧化层和底部的所述顶层锗硅层的界面处形成锗凝聚。

步骤32、进行热退火将所述顶部氧化层和所述顶层锗硅层界面处凝聚的锗扩散到整个所述顶层锗硅层。

步骤33、刻蚀去除所述顶部氧化层。

进一步的改进是，步骤二中，生长的所述第一锗硅外延层中的锗浓度具有从底部到顶部逐渐增加的分布。

进一步的改进是，步骤二中，生长的所述第一锗硅外延层中的锗浓度具有从底部到顶部逐渐增加的梯度分布。

进一步的改进是，步骤二中，生长的所述第一锗硅外延层中的锗浓度为0～10％。

进一步的改进是，步骤二中，所述顶层锗硅层的厚度小于35nm，以避免产生位错缺陷。

进一步的改进是，步骤三中步骤31至步骤33的循环次数为一次以上，使锗浓度提升后的所述顶层锗硅层的锗浓度的最大值达57％以上。