專利名稱：一種降低Si表面粗糙度的方法
技術領域：
本發明屬于半導體領域，特別是涉及一種降低Si表面粗糙度的方法。
背景技術：
根據國際半導體產業發展藍圖(ITRS2009)的規劃，集成電路已經逐步從微電子時代發展到了微納米電子時代，現有的體硅材料和工藝正接近它們的物理極限，遇到了嚴峻的挑戰。SOI已成為深亞微米的低壓、低功耗集成電路的主流技術。SOI(Silicon-On-Insulator,絕緣襯底上的娃)技術是在頂層娃和背襯底之間引入了一層埋氧化層。通過在絕緣體上形成半導體薄膜，SOI材料具有了體硅所無法比擬的優點可以實現 集成電路中元器件的介質隔離，徹底消除了體硅CMOS電路中的寄生閂鎖效應；采用這種材料制成的集成電路還具有寄生電容小、集成密度高、速度快、工藝簡單、短溝道效應小及特別適用于低壓低功耗電路等優勢。從材料角度來說，我們需要從傳統的單晶硅材料拓展到新一代硅基材料。應變硅由于其高遷移率而受到廣泛關注。目前制備高應變度、低缺陷密度的應變硅以及sSOI (絕緣體上的應變硅)主要采用SiGe作為緩沖層以及提供應力的來源。制備sSOI時，通過IonCut技術轉移應變硅層以及其上層的SiGe層，通過CMP (化學機械拋光)或者選擇性化學腐蝕的方法去除SiGe層后，就可以得到sSOI。通過CMP或者選擇性化學腐蝕的方法去除SiGe層后，在應變硅的表面會殘留尖刺狀或者塊狀或者不連續層狀的SiGe，使得應變硅層含有Ge金屬，并且表面粗糙度大，對后續的工藝帶來致命的影響。

發明內容
鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種降低Si表面粗糙度的方法，用于解決現有技術中通過CMP或者選擇性化學腐蝕的方法去除SiGe層后，應變硅表面粗糙度大的問題。為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種降低Si表面粗糙度的方法，所述方法至少包括以下步驟I)提供一至少包括SixGei_x層以及結合于其表面的Si層的層疊結構，采用選擇性腐蝕或機械化學拋光法去除所述SixGei_x層，獲得具有殘留SixGei_x材料的Si層粗糙表面，其中，0〈x〈l ;2)采用質量比為I 3 6 10 20的NH4OH = H2O2 = H2O溶液對所述Si層粗糙表面進行處理，去除所述殘留SixGei_x材料，以獲得光潔的Si層表面。在本發明的降低Si表面粗糙度的方法中，所述SixGei_x層為弛豫的SixGei_x層。在本發明的降低Si表面粗糙度的方法中，所述Si層為應變的Si層。作為本發明的降低Si表面粗糙度的方法的一種優選方案，所述NH4OH = H2O2 = H2O溶液的質量比為I : 5 6 10 12。在本發明的降低Si表面粗糙度的方法所述步驟2)中，對所述Si層粗糙表面進行處理的時間為5 60min。
優選地，所述步驟2)中，對所述Si層粗糙表面進行處理的時間為l(T30min。在本發明的降低Si表面粗糙度的方法所述步驟2)中，對所述Si層粗糙表面進行處理的溫度為40 100°C。優選地，所述步驟2)中，對所述Si層粗糙表面進行處理的溫度為5(T80°C。如上所述，本發明的降低Si表面粗糙度的方法，具有以下有益效果首先提供一至少包括SixGei_x層以及結合于其表面的Si層的層疊結構，采用選擇性腐蝕或機械化學拋光法去除所述SixGei_x層，獲得具有殘留SixGei_x材料的Si層粗糙表面，然后采用質量比為I : 3飛1(T20的NH4OH = H2O2 = H2O溶液對所述Si層粗糙表面進行處理，去除所述殘留SixGei_x材料，以獲得光潔的Si層表面。本發明可以有效降低去除應變硅表面的SixGei_x材料殘余，降低應變硅表面的粗糙度，獲得光潔的應變硅表面，為后續的器件制造工藝帶來了極大的便利。本發明工藝簡單，適用于工業生產。


圖廣圖2顯示為本發明的降低Si表面粗糙度的方法步驟I)所呈現的結構示意圖。圖3顯示為本發明的降低Si表面粗糙度的方法步驟2)所呈現的結構示意圖。9為本發明的降低Si表面粗糙度的方法一個具體實施過程所呈現的結構示意圖。元件標號說明101第一硅襯底102SixGeh 層103Si 層104氧化層105第二硅襯底106殘留 SixGeh 材料
具體實施例方式以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式
加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。請參閱圖f圖9。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為復雜。如圖廣圖9所示，本實施例提供一種降低Si表面粗糙度的方法，所述方法至少包括以下步驟如圖f圖2所示，首先進行步驟I )，提供一至少包括SixGei_x層102以及結合于其表面的Si層103的層疊結構，采用選擇性腐蝕或機械化學拋光法去除所述SixGei_x層102，獲得具有殘留SixGei_x材料106的Si層103粗糙表面，其中，0〈x〈l。所述的殘留SixGei_x材料106為尖刺狀、塊狀或者不連續層狀的SixGei_x材料。如圖3所示，然后進行步驟2)，采用質量比為I 3 6 10 20的NH40H:H202:H20溶液對所述Si層103粗糙表面進行處理，去除所述殘留SixGel-x材料106，以獲得光潔的Si層103表面。在本實施例中，所述SixGe^層102為弛豫的SixGe^層102。所述Si層103為應變的Si層103。優選地，所述NH4OH = H2O2 = H2O溶液的質量比為I 5 6 10 12。所述步驟2)中，對所述Si層103粗糙表面進行處理的時間為5飛Omin。優選地，對所述Si層103粗糙表面進行處理的時間為l(T30min。
所述步驟2)中，對所述Si層103粗糙表面進行處理的溫度為4(TlO(TC。優選地，對所述Si層103粗糙表面進行處理的溫度為5(T80°C。一個具體的實施過程如9所示，包括步驟如6所不，首先提供一第一娃襯底101,于所述第一娃襯底101表面形成弛豫的SixGeh層102，所述弛豫的SixGeh層102的制作方法是，于所述第一硅襯底101表面形成SixGei_x層102，從所述SixGei_x層102表面將H或He離子注入至所述硅襯底，最后通過快速退火使所述SixGei_x層102產生弛豫。當然，也可以通過化學氣相沉積法，通過線性增加Ge組分的方法制備弛豫的SixGei_x層102，具體地，于所述第一硅襯底101表面形成Ge組分X從95%線性減少到70%的SixGei_x層102，即所述SixGei_x層102最下面一層為Sia95Gea%，中間Ge的組分逐漸增加直至最上面一層為Sia3Gea7,以形成弛豫的SixGepj^102。當然，在其它的實施過程中，也可以采用其它的方法制備所述的弛豫的SixGeh層102。然后通過化學氣相沉積法于所述弛豫的SixGei_x層102表面沉積應變的Si層103，其中，所述應變的Si層103的厚度小于其臨界厚度。需要進一步說明的是，晶體薄膜只要生長在與其晶格不匹配(晶格常數或者熱膨脹系數不同)的襯底上面時，如果保持外延薄膜面內晶格參數與襯底的相同，其中就一定存在應變；隨著生長薄膜厚度的增大，外延薄膜中積累的應力也增大，當達到一定的程度就會在界面處產生失配位錯，從而使得頂層Si層103產生穿透位錯，使得外延層晶體質量惡化。因此，為了保存外延薄膜中的應變，不致因產生位錯而得到釋放，薄膜的厚度就應當小于某一個臨界值，這個臨界值就是臨界厚度。外延薄膜的組分不同，下面的襯底種類不同，薄膜的應變也都將相應有所不同，從而其臨界厚度也就不一樣。材料臨界厚度的確定屬于本領域技術人員的公知常識，在這不做詳盡的介紹。如圖7所示，接著提供一表面結合有氧化層104的第二硅襯底105，并鍵合所述氧化層104及所述應變Si層103。如圖8所示，接著采用智能剝離技術或研磨工藝去除所述第一硅襯底101，然后采用選擇性腐蝕技術或CMP工藝去除所述弛豫的SixGei_x層102，獲得具有殘留SixGei_x材料106的應變的Si層103粗糙表面，所述的殘留SixGei_x材料106為尖刺狀、塊狀或者不連續層狀的SixGei_x材料。如圖9所示，最后采用質量比為I : 3 6 10 20的NH4OH = H2O2 = H2O溶液對所述Si層103粗糙表面進行處理，去除所述殘留SixGei_x材料106，以獲得光潔的Si層103表面。在本實施過程中，采用質量比為I : 6 10的NH4OH = H2O2 = H2O溶液于5(T80°C的的溫度下處理l(T30min，具體為12min，以去除所述殘留SixGe^材料106，獲得光潔的Si層103表面。綜上所述，本發明的降低Si表面粗糙度的方法，首先提供一至少包括SixGei_x層102以及結合于其表面的Si層103的層疊結構，采用選擇性腐蝕或機械化學拋光法去除所述SixGei_x層102，獲得具有殘留SixGei_x材料艦的Si層103粗糙表面，然后采用質量比為I : 3 6 : 10 20的NH4OH:H2O2:H2O溶液對所述Si層103粗糙表面進行處理，去除所述殘留SixGei_x材料106，以獲得光潔的Si層103表面。本發明可以有效降低去除應變硅表面的SixGei_x材料殘余，降低應變硅表面的粗糙度，獲得光潔的應變硅表面，為后續的器件制造工藝帶來了極大的便利。本發明工藝簡單，適用于工業生產。所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完 成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。
權利要求
1.一種降低Si表面粗糙度的方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步驟 1)提供一至少包括SixGeh層以及結合于其表面的Si層的層疊結構，采用選擇性腐蝕或機械化學拋光法去除所述SixGei_x層，獲得具有殘留SixGei_x材料的Si層粗糙表面，其中，0〈x〈l ；2)采用質量比為I: 3 6 10 20的NH4OH = H2O2 = H2O溶液對所述Si層粗糙表面進行處理，去除所述殘留SixGei_x材料，以獲得光潔的Si層表面。
2.根據權利要求I所述的降低Si表面粗糙度的方法，其特征在于所述SixGei_x層為弛豫的SixGe^層。
3.根據權利要求I所述的降低Si表面粗糙度的方法，其特征在于所述Si層為應變的Si層。
4.根據權利要求I所述的降低Si表面粗糙度的方法，其特征在于所述NH40H:H202:H20溶液的質量比為I : 5 6 : 10 12。
5.根據權利要求I所述的降低Si表面粗糙度的方法，其特征在于所述步驟2)中，對所述Si層粗糙表面進行處理的時間為5飛Omin。
6.根據權利要求5所述的降低Si表面粗糙度的方法，其特征在于所述步驟2)中，對所述Si層粗糙表面進行處理的時間為l(T30min。
7.根據權利要求I所述的降低Si表面粗糙度的方法，其特征在于所述步驟2)中，對所述Si層粗糙表面進行處理的溫度為4(T10(TC。
8.根據權利要求7所述的降低Si表面粗糙度的方法，其特征在于所述步驟2)中，對所述Si層粗糙表面進行處理的溫度為5(T80°C。
全文摘要
本發明提供一種降低Si表面粗糙度的方法，屬于半導體領域，包括步驟首先提供一至少包括SixGe1-x層以及結合于其表面的Si層的層疊結構，采用選擇性腐蝕或機械化學拋光法去除所述SixGe1-x層，獲得具有殘留SixGe1-x材料的Si層粗糙表面，然后采用質量比為1∶3~6∶10~20的NH4OH:H2O2:H2O溶液對所述Si層粗糙表面進行處理，去除所述殘留SixGe1-x材料，以獲得光潔的Si層表面。本發明可以有效降低去除應變硅表面的SixGe1-x材料殘余，降低應變硅表面的粗糙度，獲得光潔的應變硅表面，為后續的器件制造工藝帶來了極大的便利。本發明工藝簡單，適用于工業生產。
文檔編號H01L21/306GK102751184SQ20121025400
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月20日 優先權日2012年7月20日
發明者張苗, 母志強, 狄增峰, 王曦, 薛忠營, 陳達 申請人:中國科學院上海微系統與信息技術研究所