Pecvd微晶硅鍺(sige)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明的實施方式大體涉及用于形成硅鍺(SiGe)層的方法。
【背景技術】
[0002]微機電系統(tǒng)(MEMS)已被用于各種系統(tǒng)，諸如加速度計、陀螺儀、紅外線檢測器、微型渦輪、硅時鐘(silicon clock)和類似系統(tǒng)。在諸如檢測器和顯示器之類的某些應用中，MEMS和互補金屬-氧化物半導體(CMOS)處理的單片集成(monolithic integrat1n)是理想的方案，因為這樣的集成簡化了互連問題。對于單片集成的一個簡單方式為在驅動電子器件(driving electronics)的頂部上對MEMS進行后處理，這是因為不會改變用于制備驅動電子器件的標準制造工藝。然而，后處理會對MEMS的制造溫度施加上限，以避免使驅動電子器件的性能損壞或劣化。
[0003 ] S iGe已被提出作為MEMS的結構材料，能在標準CMOS驅動和控制電子器件的頂部上對SiGe進行后處理。用于微結構裝置的功能性SiGe層可超過2微米厚，且可通過在450攝氏度下沉積多重SiGe層來形成功能性SiGe層。因此，需要用于形成SiGe層的改良方法。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的實施方式大體涉及用于形成SiGe層的方法。在一個實施方式中，首先使用等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)形成種晶SiGe層，并且也使用PECVD在所述PECVD種晶層上直接形成主體SiGe層(bulk SiGe layer)。用于種晶SiGe層和主體SiGe層二者的處理溫度低于450攝氏度。
[0005]在一個實施方式中，披露用于形成硅鍺層的方法。所述方法包括下列步驟:使用等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)在基板之上沉積種晶硅鍺層，其中在處理期間，基板具有低于450攝氏度的第一溫度。所述方法進一步包括下列步驟:使用PECVD在種晶硅鍺層上直接沉積主體硅鍺層，其中在處理期間，基板具有低于450攝氏度的第二溫度。
【附圖說明】
[0006]可通過參照實施方式(一些實施方式圖示于附圖中)來詳細理解本發(fā)明的上述特征以及以上簡要概述的有關本發(fā)明的更具體的描述。然而應注意，這些附圖僅示出本發(fā)明的典型實施方式，因而不應被視為對本發(fā)明范圍的限制，因為本發(fā)明可允許其它等效的實施方式。
[0007]圖1示出根據本發(fā)明的一個實施方式的具有種晶SiGe層和主體SiGe層的SiGe層。
[0008]圖2示出根據本發(fā)明的一個實施方式的形成種晶SiGe層和主體SiGe層的工藝步驟。
[0009]圖3示出根據本發(fā)明的一個實施方式的可用來執(zhí)行圖2的工藝步驟的PECVD腔室。
[0010]為了便于理解，已盡可能地使用相同的參考標記來標示各圖共有的相同元件。預期一個實施方式中所披露的元件可有利地并入其它實施方式中，而無需具體詳述。
【具體實施方式】
[0011]本發(fā)明的實施方式大體涉及用于形成SiGe層的方法。在一個實施方式中，首先使用等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)在基板表面上形成種晶SiGe層，并且也使用PECVD在PECVD種晶層上直接形成主體SiGe層。用于種晶SiGe層和主體SiGe層二者的處理溫度低于450攝氏度。
[0012]圖1示出根據本發(fā)明的一個實施方式的具有種晶SiGe層102和主體SiGe層104的SiGe層KKLSiGe層100可形成于CMOS結構上。圖2描述形成種晶SiGe層102和主體SiGe層104的工藝步驟。
[0013]圖2示出用于形成SiGe層100的工藝步驟200。于方塊202處，使用PECVD沉積種晶SiGe層102?？蓪⒎N晶SiGe層102沉積于CMOS結構上。由于CMOS結構可能無法承受升高的溫度，因此種晶SiGe層102和主體SiGe層104 二者的沉積皆在450攝氏度以下的溫度進行(諸如在420攝氏度進行)。
[0014]在一個實施方式中，可于PECVD腔室(諸如圖3中所示的PECVD腔室300)中沉積種晶SiGe層102。在方塊202中所執(zhí)行的工藝的一個實例中，可在將具有CMOS結構的基板維持在低于450攝氏度的溫度(諸如在420攝氏度)的同時，使用范圍在約300W至約600W的RF功率在13.56MHz的RF頻率下形成等離子體。可調整RF功率以微調膜應力。可將處理區(qū)域中的處理壓力維持在介于約3Torr與約4.2Torr之間。等離子體含有處理氣體混合物，處理氣體混合物包括含硅氣體、含鍺氣體、含硼氣體和氫氣。在一個實施方式中，可在氣缸(gascylinder)中使含鍺氣體和含硼氣體與氫氣預先混合。在一個實施方式中，含硅氣體為硅烷(SiH4)，含鍺氣體為鍺烷(GeH4)，且含硼氣體為二硼烷(B2H6)。在一個實施方式中，SiH4氣體具有介于約0.064sccm/cm2與約0.085sccm/cm2之間的流量(flow rate)，GeH4氣體具有介于約0.3 54s c cm/cm2與約0.476sccm/cm2之間的流量，氣氣具有介于約5.941 seem/cm2與約7.779sccm/cm2之間的流量，且B2H6氣體具有介于約0.064sccm/cm2與約0.085 seem/cm2之間的流量。流量是根據每平方厘米的基板或多個基板的表面積，因此容易確定用于任何尺寸基板的總流量。沉積工藝可持續(xù)介于約50秒與約140秒之間，形成具有介于約0.1微米與約0.25微米之間的厚度的種晶SiGe層102。
[0015]下一步，在方塊204處，使用PECVD于種晶SiGe層102上直接沉積主體SiGe層104。當種晶SiGe層102的清潔或蝕刻不是必需的或能在相同的PECVD腔室中進行時，可在與沉積種晶SiGe層102相同的PECVD腔室中沉積主體SiGe層104。在方塊204中所執(zhí)行的工藝的一個實例中，可在將具有CMOS結構和種晶SiGe層的基板維持在低于450攝氏度的溫度(諸如在420攝氏度)的同時，使用介于約600W與約800W之間的RF功率在13.56MHz的RF頻率下形成等離子體?？蓪⑻幚韰^(qū)域中的處理壓力維持在介于約3Torr與約4.2Torr之間。等離子體含有處理氣體混合物，處理氣體混合物包括含硅氣體、含鍺氣體、含硼氣體和氫氣。在一個實施方式中，可在氣缸中使含鍺氣體和含硼氣體與氫氣預先混合。在一個實施方式中，含硅氣體為硅烷(SiH4)，含鍺氣體為鍺烷(GeH4)，且含硼氣體為二硼烷(B2H6)。在一個實施方式中，SiH4氣體具有介于約0.141 seem/cm2與約0.282seem/cm2之間的流量，GeH4氣體具有介于約1.160seem/cm2與約1.414sccm/cm2之間的流量，氣氣具有介于約6.365seem/cm2與約7.779sccm/cm2之間的流量，且B2H6氣體具有介于約0.113sccm/cm2與約0.212sccm/cm2之間的流量。沉積工藝可持續(xù)介于約400秒與約1000秒之間，形成具有范圍從約2.5微米至超過10微米的厚度的主體SiGe層104。在一個實施方式中，主體SiGe層104具有大于且等于約10微米的厚度。使用PECVD在單一沉積工藝中沉積這樣厚的主體SiGe層104。
[0016]圖3為根據本發(fā)明的一個實施方式，可用來執(zhí)行圖2的工藝步驟的PECVD處理腔室300。處理腔室300包括界定處理容積312的壁306、底部308和蓋體(lid)310。壁306和底部308可典型地由單一的(unitary)鋁塊制成。壁306中可具有管道(未示出)，流體可