基于非晶化与尺度效应的晶圆级单轴应变SGOI的制作方法

摘要

本发明公开了一种基于非晶化与尺度效应的晶圆级单轴应变SGOI的制作方法。其实现步骤是：在清洗后的SGOI晶圆顶层SiGe层上淀积SiO₂层；对顶层SiGe层进行离子注入形成非晶化层，并去除非晶化层上的SiO₂层；在顶层SiGe层上淀积张应力SiN薄膜或压应力SiN薄膜后将SiN薄膜刻蚀成单轴应力SiN条状阵列，并对该SGOI晶圆进行退火，使非晶化层重结晶，使SiO₂埋绝缘层发生塑性形变；刻蚀掉SiN条状阵列，得到晶圆级单轴应变SGOI。本发明应变量大、成本低，可用于制作晶圆级单轴应变SGOI材料。

主权项

基于非晶化与尺度效应的晶圆级单轴应变SGOI的制作方法，包括如下步骤：1)选取SGOI晶圆进行清洗，该SGOI晶圆包括顶层SiGe层、SiO₂埋绝缘层和Si衬底；2)在顶层SiGe层上通过等离子体增强化学气相淀积PECVD工艺淀积厚度为13nm～15nm的SiO₂层，以消除后续离子注入工艺的沟道效应；3)对顶层SiGe层进行离子注入，以在顶层SiGe层内部形成非晶化层；4)去除非晶化层上的SiO₂层；5)在顶层SiGe层上采用等离子体增强化学气相淀积PECVD工艺淀积‑1GPa以上的压应力SiN应力膜或淀积1GPa以上的张应力SiN薄膜；6)用光刻和反应离子刻蚀RIE工艺方法将张应力SiN薄膜或压应力SiN薄膜刻蚀成宽度和间距均为0.1μm～0.13μm的SiN条状阵列，以消除SiN条宽度方向的应力，得到单轴张应力SiN条状阵列或单轴压应力SiN条状阵列；7)对带有SiN条状阵列的SGOI晶圆进行退火，进一步增强SiN条状阵列应力，并使非晶化层再结晶，同时使SiO₂埋绝缘层发生塑性形变，保证SiN条状阵列去除后顶层SiGe层的应力不消失；8)采用湿法刻蚀去除掉SiN条状阵列，得到晶圆级单轴张应变SGOI材料或晶圆级单轴压应变SGOI材料。