[发明专利]基于氮化硅应力薄膜与尺度效应的SiN埋绝缘层上晶圆级单轴应变Ge的制作方法

摘要

本发明公开了一种基于氮化硅应力薄膜与尺度效应的SiN埋绝缘层上晶圆级单轴应变Ge的制作方法，其实现步骤为：对GeOI晶圆进行清洗，并进行He离子注入；在离子注入后的GeOI晶圆顶层Ge层上淀积‑1.1GPa以上的压应力SiN薄膜或1.1GPa以上的张应力SiN薄膜，并刻蚀SiN薄膜成条形阵列；对带有SiN薄膜阵列的GeOI晶圆进行退火；腐蚀去除GeOI晶圆表面上的SiN薄膜阵列，得到晶圆级单轴应变GeOI材料。本发明利用SiN埋绝缘层在条形SiN薄膜阵列作用下的单轴拉伸或单轴压缩塑性形变在顶层Ge层引入应变，可制作用于超高速、低功耗、抗辐射半导体器件和芯片所需的GeOI晶圆。

主权项

1.基于氮化硅应力薄膜与尺度效应的SiN埋绝缘层上晶圆级单轴应变Ge的制作方法，包括如下步骤：/n(1)对绝缘层上锗GeOI晶圆进行清洗，该GeOI晶圆包括顶层Ge层、SiN埋绝缘层和Si衬底三层结构；/n(2)对清洗过的GeOI晶圆进行He离子注入，即将He离子注入到GeOI晶圆的SiN埋绝缘层与Si衬底界面处；/n(3)在离子注入后的GeOI晶圆顶层Ge上采用PECVD工艺淀积-1.1GPa以上的压应力SiN薄膜或1.1GPa以上的张应力SiN薄膜；/n(4)利用半导体光刻和干法刻蚀工艺，对SiN薄膜进行条形图形化，形成条宽和间距均为0.13μm～0.19μm的条形SiN薄膜阵列，用以消除宽度方向的应力，得到只有长度方向应力的氮化硅压应力条或张应力条，使顶层Ge层和SiN埋绝缘层发生整体的单轴拉伸形变或单轴压缩形变，进而导致GeOI晶圆转变为晶圆级的单轴应变GeOI；/n(5)对顶层Ge表面形成条形SiN薄膜阵列的GeOI晶圆进行退火，使SiN薄膜的应力进一步增强，并使SiN埋绝缘层发生塑性形变，保证SiN薄膜去除后顶层Ge层应力不消失；/n(6)通过湿法腐蚀去除GeOI晶圆表面上的条形SiN薄膜阵列，最终得到晶圆级单轴张应变GeOI或单轴压应变GeOI材料。/n