Pecvd微晶硅锗(sige)的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施方式大体涉及用于形成硅锗(SiGe)层的方法。
【背景技术】
[0002]微机电系统(MEMS)已被用于各种系统，诸如加速度计、陀螺仪、红外线检测器、微型涡轮、硅时钟(silicon clock)和类似系统。在诸如检测器和显示器之类的某些应用中，MEMS和互补金属-氧化物半导体(CMOS)处理的单片集成(monolithic integrat1n)是理想的方案，因为这样的集成简化了互连问题。对于单片集成的一个简单方式为在驱动电子器件(driving electronics)的顶部上对MEMS进行后处理，这是因为不会改变用于制备驱动电子器件的标准制造工艺。然而，后处理会对MEMS的制造温度施加上限，以避免使驱动电子器件的性能损坏或劣化。
[0003 ] S iGe已被提出作为MEMS的结构材料，能在标准CMOS驱动和控制电子器件的顶部上对SiGe进行后处理。用于微结构装置的功能性SiGe层可超过2微米厚，且可通过在450摄氏度下沉积多重SiGe层来形成功能性SiGe层。因此，需要用于形成SiGe层的改良方法。
【发明内容】
[0004]本发明的实施方式大体涉及用于形成SiGe层的方法。在一个实施方式中，首先使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)形成种晶SiGe层，并且也使用PECVD在所述PECVD种晶层上直接形成主体SiGe层(bulk SiGe layer)。用于种晶SiGe层和主体SiGe层二者的处理温度低于450摄氏度。
[0005]在一个实施方式中，披露用于形成硅锗层的方法。所述方法包括下列步骤:使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)在基板之上沉积种晶硅锗层，其中在处理期间，基板具有低于450摄氏度的第一温度。所述方法进一步包括下列步骤:使用PECVD在种晶硅锗层上直接沉积主体硅锗层，其中在处理期间，基板具有低于450摄氏度的第二温度。
【附图说明】
[0006]可通过参照实施方式(一些实施方式图示于附图中)来详细理解本发明的上述特征以及以上简要概述的有关本发明的更具体的描述。然而应注意，这些附图仅示出本发明的典型实施方式，因而不应被视为对本发明范围的限制，因为本发明可允许其它等效的实施方式。
[0007]图1示出根据本发明的一个实施方式的具有种晶SiGe层和主体SiGe层的SiGe层。
[0008]图2示出根据本发明的一个实施方式的形成种晶SiGe层和主体SiGe层的工艺步骤。
[0009]图3示出根据本发明的一个实施方式的可用来执行图2的工艺步骤的PECVD腔室。
[0010]为了便于理解，已尽可能地使用相同的参考标记来标示各图共有的相同元件。预期一个实施方式中所披露的元件可有利地并入其它实施方式中，而无需具体详述。
【具体实施方式】
[0011]本发明的实施方式大体涉及用于形成SiGe层的方法。在一个实施方式中，首先使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)在基板表面上形成种晶SiGe层，并且也使用PECVD在PECVD种晶层上直接形成主体SiGe层。用于种晶SiGe层和主体SiGe层二者的处理温度低于450摄氏度。
[0012]图1示出根据本发明的一个实施方式的具有种晶SiGe层102和主体SiGe层104的SiGe层KKLSiGe层100可形成于CMOS结构上。图2描述形成种晶SiGe层102和主体SiGe层104的工艺步骤。
[0013]图2示出用于形成SiGe层100的工艺步骤200。于方块202处，使用PECVD沉积种晶SiGe层102。可将种晶SiGe层102沉积于CMOS结构上。由于CMOS结构可能无法承受升高的温度，因此种晶SiGe层102和主体SiGe层104 二者的沉积皆在450摄氏度以下的温度进行(诸如在420摄氏度进行)。
[0014]在一个实施方式中，可于PECVD腔室(诸如图3中所示的PECVD腔室300)中沉积种晶SiGe层102。在方块202中所执行的工艺的一个实例中，可在将具有CMOS结构的基板维持在低于450摄氏度的温度(诸如在420摄氏度)的同时，使用范围在约300W至约600W的RF功率在13.56MHz的RF频率下形成等离子体。可调整RF功率以微调膜应力。可将处理区域中的处理压力维持在介于约3Torr与约4.2Torr之间。等离子体含有处理气体混合物，处理气体混合物包括含硅气体、含锗气体、含硼气体和氢气。在一个实施方式中，可在气缸(gascylinder)中使含锗气体和含硼气体与氢气预先混合。在一个实施方式中，含硅气体为硅烷(SiH4)，含锗气体为锗烷(GeH4)，且含硼气体为二硼烷(B2H6)。在一个实施方式中，SiH4气体具有介于约0.064sccm/cm2与约0.085sccm/cm2之间的流量(flow rate)，GeH4气体具有介于约0.3 54s c cm/cm2与约0.476sccm/cm2之间的流量，氣气具有介于约5.941 seem/cm2与约7.779sccm/cm2之间的流量，且B2H6气体具有介于约0.064sccm/cm2与约0.085 seem/cm2之间的流量。流量是根据每平方厘米的基板或多个基板的表面积，因此容易确定用于任何尺寸基板的总流量。沉积工艺可持续介于约50秒与约140秒之间，形成具有介于约0.1微米与约0.25微米之间的厚度的种晶SiGe层102。
[0015]下一步，在方块204处，使用PECVD于种晶SiGe层102上直接沉积主体SiGe层104。当种晶SiGe层102的清洁或蚀刻不是必需的或能在相同的PECVD腔室中进行时，可在与沉积种晶SiGe层102相同的PECVD腔室中沉积主体SiGe层104。在方块204中所执行的工艺的一个实例中，可在将具有CMOS结构和种晶SiGe层的基板维持在低于450摄氏度的温度(诸如在420摄氏度)的同时，使用介于约600W与约800W之间的RF功率在13.56MHz的RF频率下形成等离子体。可将处理区域中的处理压力维持在介于约3Torr与约4.2Torr之间。等离子体含有处理气体混合物，处理气体混合物包括含硅气体、含锗气体、含硼气体和氢气。在一个实施方式中，可在气缸中使含锗气体和含硼气体与氢气预先混合。在一个实施方式中，含硅气体为硅烷(SiH4)，含锗气体为锗烷(GeH4)，且含硼气体为二硼烷(B2H6)。在一个实施方式中，SiH4气体具有介于约0.141 seem/cm2与约0.282seem/cm2之间的流量，GeH4气体具有介于约1.160seem/cm2与约1.414sccm/cm2之间的流量，氣气具有介于约6.365seem/cm2与约7.779sccm/cm2之间的流量，且B2H6气体具有介于约0.113sccm/cm2与约0.212sccm/cm2之间的流量。沉积工艺可持续介于约400秒与约1000秒之间，形成具有范围从约2.5微米至超过10微米的厚度的主体SiGe层104。在一个实施方式中，主体SiGe层104具有大于且等于约10微米的厚度。使用PECVD在单一沉积工艺中沉积这样厚的主体SiGe层104。
[0016]图3为根据本发明的一个实施方式，可用来执行图2的工艺步骤的PECVD处理腔室300。处理腔室300包括界定处理容积312的壁306、底部308和盖体(lid)310。壁306和底部308可典型地由单一的(unitary)铝块制成。壁306中可具有管道(未示出)，流体可