[发明专利]一种SiGe沟道的形成方法

说明书

本发明提供一种SiGe沟道的形成方法，位于硅衬底上的第一氧化硅层、位于第一氧化硅层上的硅层；硅层上覆盖有硬掩膜层；在硬掩膜层上形成凹槽区域，凹槽区域将硅层的上表面暴露；在凹槽区域形成SiGe薄膜；SiGe薄膜上表面形成有自然氧化层；在反应腔中进行氢气氛围的预处理以去除自然氧化层；在反应腔中进行氨气氛围的预处理以去除自然氧化层，在氨气氛围中对所述SiGe薄膜上表面进行热处理；对SiGe薄膜上表面进行氧化，形成致密氧化层。本发明的方法可有效去除SiGe表面的自然氧化层，并通过后续工艺形成质量更为致密的氧化层，降低SiOx层和SiGe之间的缺陷密度以及SiOx自身的平带电压，提高器件性能。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种SiGe沟道的形成方法。

背景技术

通常地，在绝缘层附着硅(SOI)的结构上，在经过表面处理的裸露的硅表面生长SiGe层，以形成具有SiGe沟道的SOI p型金属氧化层半导体场效应晶体管(PMOSFET)，该器件结构不但具有SOI结构的优点(高速度、低功耗、低软错误、抗闭锁效应等)，同时还由于SiGe沟道增加了载流子的迁移率，从而大大改善了器件性能。作为技术关键节点，如何对SiGe表面进行预处理，如何形成SiOx层，以及如何维持整个过程的热预算，以确保SiGe沟道不在高温下弛豫，都成为整个技术的难点。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种SiGe沟道的形成方法，用于解决现有技术中SiGe在FDSOI工艺中由于热处理而导致的弛豫风险的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种SiGe沟道的形成方法，至少包括：

步骤一、提供FDSOI结构，所述FDSOI结构包括硅衬底、位于所述硅衬底上的第一氧化硅层、位于所述第一氧化硅层上的硅层；所述硅层上覆盖有硬掩膜层；在所述硬掩膜层上形成贯通其上下表面的凹槽区域，所述凹槽区域将所述硅层的上表面暴露；

步骤二、在所述凹槽区域填充SiGe，形成SiGe薄膜；所述SiGe薄膜上表面由于自然氧化形成有自然氧化层；

步骤三、将所述FDSOI结构置于反应腔中进行氢气氛围的第一预处理以去除所述自然氧化层；所述第一预处理的方式为：在氢气氛围中对所述SiGe薄膜上表面进行烘烤；所述第一预处理的工艺条件包括：氢气流量为5L/min；烘烤温度为450～500℃；

步骤四、将所述FDSOI结构置于反应腔中进行氨气氛围的第二预处理以去除所述自然氧化层，所述第二预处理的方式为：在氨气氛围中对所述SiGe薄膜上表面进行热处理；所述第二预处理的工艺条件包括：氨气流量为8～12L/min；所述热处理的温度为750～850℃；

步骤五、所述SiGe薄膜上表面的所述自然氧化层完全去除后，对所述SiGe薄膜上表面进行氧化，形成致密氧化层。

优选地，步骤二通过外延生长的方式在所述凹槽区域填充SiGe。

优选地，步骤三中所述第一预处理完成后，通过所述反应腔的抽油阀去除反应生成的水蒸气。

优选地，步骤三中在去除反应生成的水蒸气后，对所述反应腔进行减压处理，以去除反应副产物。

优选地，步骤三中的所述第一预处理过程中，反应腔中的压力为10托。

优选地，步骤四中的所述第二预处理过程中，反应腔中的压力为10托。

优选地，步骤五中将所述FDSOI结构置于反应腔中进行氧气氛围，对所述SiGe薄膜上表面进行氧化。

优选地，步骤五中所述反应腔中氧气的流向为10～100ml/min，反应腔内的温度为700～1100℃，所述反应腔的压力为3～20托。