[发明专利]一种FDSOI的锗硅层的制作方法

说明书

本发明提供一种FDSOI的锗硅层的制作方法，方法包括：提供SOI基片；在SOI基片的顶层硅上外延形成锗硅层；形成覆盖锗硅层的硅盖帽层；在硅盖帽层上沉积含有氧自由基的氧化物，以形成氧化物材料层；在锗硅层表面热氧化形成氧化层，锗硅层的厚度同时被减小，利用氧化物材料层中氧自由基的催化氧化作用使硅盖帽层氧化，且在氧化层和锗硅层的界面处形成锗凝聚；进行热退火将氧化层和锗硅层界面处凝聚的锗扩散到整个锗硅层；刻蚀去除氧化物材料层和氧化层。本发明不仅实现了锗硅层锗浓度的提升，还降低高浓度锗硅层制备所需的时间和热预算，同时还保证锗硅层的工艺质量，使得锗硅层能很好的适用于半导体器件的制作，使半导体器件的性能得到改善。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种全耗尽型绝缘层上硅的锗硅层的制作方法。

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，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，能提高PMOS器件的载流子迁移率并进而提升器件的性能。

目前实现FDSOI上高Ge浓度SiGe通道的方法如图1A-图1D所示，包括：在硅表面外延生长锗硅外延层形成SiGe/Si结构；采用注氧隔离法(SIMOX)形成SiGe/SiO2/SiGe/Si结构；进行热氧化在所述锗硅层表面形成顶部氧化层，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所述锗硅层的界面处形成锗凝聚；进行热退火将所述顶部氧化层和所述锗硅层界面处凝聚的锗扩散到整个所述锗硅层，保持所述锗硅层的厚度小于锗的扩散长度；刻蚀去除所述顶部氧化层。

通过该方法可以得到高Ge浓度均匀分布的SiGe沟道，但其存在以下弊端：1、热氧化需1050摄氏度，高温导致SiGe/SiO2界面以下的SiGe结构受不住高温趋于重排，极大影响了器件的结构和性能；2、整个过程需要7小时，耗时太长。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供FDSOI的锗硅层的制作方法，用以解决锗硅层的制作时间过长且结构、性能受到影响的问题。

本发明提供一种FDSOI的锗硅层的制作方法，包括以下步骤：

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

步骤二、在所述顶层硅表面外延生长锗硅外延层，所述顶层硅和所述锗硅外延层叠加成锗硅层；

步骤三、形成覆盖所述锗硅层的硅盖帽层；

步骤四、在所述硅盖帽层上沉积含有氧自由基的氧化物，以形成氧化物材料层；

步骤五、在所述锗硅层表面进行热氧化形成氧化层，所述锗硅层的厚度同时被减小，利用所述氧化物材料层中氧自由基的催化氧化作用使所述硅盖帽层被氧化，且在所述氧化层和所述锗硅层的界面处形成锗凝聚；

步骤六、进行热退火将所述氧化层和所述锗硅层界面处的所述锗凝聚扩散到整个所述锗硅层；

步骤七、刻蚀去除所述氧化物材料层和所述氧化层。

优选地，步骤一中所述绝缘介质埋层为二氧化硅埋层。

优选地，步骤二中所述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。

优选地，步骤二中所述锗硅外延层中的锗浓度为0～10％。

优选地，步骤二中的所述锗硅层和步骤三中的所述硅盖帽层的厚度总和小于35nm。

优选地，步骤三中所述硅盖帽层采用减压化学气相沉积工艺形成，厚度为1-100A。