專利名稱：一種多晶鍺硅薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料的制備，具體說是關(guān)于多晶鍺硅薄膜的制備方法。
背景技術(shù)：
化學(xué)氣相沉積方法生長(zhǎng)多晶鍺硅薄膜具有沉積鍺硅薄膜均勻、生長(zhǎng)效率高等特點(diǎn)，但是，目前采用化學(xué)氣相沉積方法生長(zhǎng)多晶鍺硅薄膜，多采用恒壓法生長(zhǎng)，由于生長(zhǎng)壓強(qiáng)較高，造成在制備薄膜時(shí)成核與生長(zhǎng)交替進(jìn)行，結(jié)晶不夠均勻，晶體質(zhì)量較差，缺陷較多，載流子遷移率不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種多晶鍺硅薄膜的制備方法，以獲得薄膜生長(zhǎng)方向結(jié)晶質(zhì)量均勻的多晶鍺硅薄膜。
本發(fā)明的多晶鍺硅薄膜的制作方法包括以下步驟1)將硅襯底清洗干凈放入熱氧化爐中，通入純氧，于900～1200℃下熱氧化一層0.2～0.3μm的二氧化硅層；2)將樣品放入超高真空化學(xué)氣相沉積裝置中，500～600℃下，通入純硅源以及鍺烷含量為10％的鍺烷與氫氣的混和氣，控制純硅源與混和氣的流量比為5∶5，生長(zhǎng)室內(nèi)壓強(qiáng)為10～20Pa，生長(zhǎng)10～15分鐘，在二氧化硅表面形成鍺硅晶核；3)將生長(zhǎng)室內(nèi)的壓強(qiáng)降至0.01～0.1Pa，溫度及硅源與混和氣的流量比保持不變，在鍺硅晶核處選擇性生長(zhǎng)，形成連續(xù)的薄膜。
上述的硅源可以采用純度≥99.999％的硅烷或乙硅烷；氧源的純度≥99.99％。
本發(fā)明通過改變生長(zhǎng)室的壓強(qiáng)和生長(zhǎng)時(shí)間可以控制在二氧化硅表面形成的鍺硅晶核密度。
本發(fā)明采用首先在二氧化硅表面直接成核，通過調(diào)整生長(zhǎng)時(shí)間、生長(zhǎng)壓強(qiáng)，控制成核密度，然后降低生長(zhǎng)壓強(qiáng)至0.1～0.01Pa，以晶核為中心，在晶核上選擇性生長(zhǎng)的兩步法制備多晶鍺硅薄膜?？梢酝耆苊庖话慊瘜W(xué)氣相沉積方法在制備薄膜時(shí)成核與生長(zhǎng)交替進(jìn)行，造成薄膜在生長(zhǎng)方向薄膜晶體質(zhì)量不均勻，缺陷較多，載流子遷移率不高的問題，并最終形成生長(zhǎng)方向結(jié)晶質(zhì)量均勻的柱狀晶薄膜，從而能夠?yàn)榘雽?dǎo)體器件制造提供高質(zhì)量的多晶鍺硅薄膜。


圖1是多晶鍺硅薄膜在二氧化硅上生長(zhǎng)的步驟圖；具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實(shí)施例11)將硅襯底清洗干凈放入熱氧化爐中，通入純度為99.99％的氧氣于1000℃下熱氧化一層0.2μm的二氧化硅層；2)將樣品放入超高真空化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)中，550℃下，通入純度為99.999％的硅烷以及鍺烷含量為10％的鍺烷與氫氣的混和氣，控制硅烷與混和氣的流量比為5∶5，生長(zhǎng)室內(nèi)壓強(qiáng)為10Pa，生長(zhǎng)15分鐘，在二氧化硅表面形成鍺硅晶核，見圖1a；3)將生長(zhǎng)室內(nèi)的生長(zhǎng)壓強(qiáng)降至0.01Pa，保持溫度550℃及硅烷與混和氣的流量比為5∶5不變，在鍺硅晶核處選擇性生長(zhǎng)(見圖1b)，生長(zhǎng)20分鐘后，制得生長(zhǎng)方向結(jié)晶質(zhì)量均勻的多晶鍺硅薄膜。(見圖1c)實(shí)施例21)將硅襯底清洗干凈放入熱氧化爐中，通入純度為99.99％的氧氣于1000℃下熱氧化一層0.3μm的二氧化硅層；2)將樣品放入超高真空化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)中，600℃下，通入純度為99.999％的乙硅烷以及鍺烷含量為10％的鍺烷與氫氣的混和氣，控制乙硅烷與混和氣的流量比為5∶5，生長(zhǎng)室內(nèi)壓強(qiáng)為20Pa，生長(zhǎng)10分鐘，在二氧化硅表面形成鍺硅晶核；3)將生長(zhǎng)室內(nèi)的生長(zhǎng)壓強(qiáng)降至0.1Pa，保持溫度600℃及乙硅烷與混和氣的流量比為5∶5不變，在鍺硅晶核處選擇性生長(zhǎng)，生長(zhǎng)30分鐘后，制得生長(zhǎng)方向結(jié)晶質(zhì)量均勻的多晶鍺硅薄膜。
權(quán)利要求
1.一種多晶鍺硅薄膜的制備方法，其步驟如下1)將硅襯底清洗干凈放入熱氧化爐中，通入純氧，于900～1200℃下熱氧化一層0.2～0.3μm的二氧化硅層；2)將樣品放入超高真空化學(xué)氣相沉積裝置中，500～600℃下，通入純硅源以及鍺烷含量為10％的鍺烷與氫氣的混和氣，控制純硅源與混和氣的流量比為5∶5，生長(zhǎng)室內(nèi)壓強(qiáng)為10～20Pa，生長(zhǎng)10～15分鐘，在二氧化硅表面形成鍺硅晶核；3)將生長(zhǎng)室內(nèi)的壓強(qiáng)降至0.01～0.1Pa，溫度及硅源與混和氣的流量比保持不變，在鍺硅晶核處選擇性生長(zhǎng)，形成連續(xù)的薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶鍺硅薄膜的制備方法，其特征是所說的硅源是純度≥99.999％的硅烷或乙硅烷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶鍺硅薄膜的制備方法，其特征是氧源的純度≥99.99％。
全文摘要
本發(fā)明公開的多晶鍺硅薄膜的制備方法，其步驟如下先將硅襯底清洗干凈后放入熱氧化爐中，在硅襯底上熱氧化一層二氧化硅層；然后將樣品放入超高真空化學(xué)氣相沉積裝置中，500～600℃下，通入純硅源和以氫氣為載氣的鍺烷，控制生長(zhǎng)室壓強(qiáng)10～20Pa，在二氧化硅表面形成鍺硅晶核；再將生長(zhǎng)壓強(qiáng)降至0.01～0.1Pa，保持生長(zhǎng)參數(shù)不變，在鍺硅晶核處選擇性生長(zhǎng)，形成連續(xù)的薄膜。采用本發(fā)明制備的多晶鍺硅薄膜，可以避免一般化學(xué)氣相沉積薄膜生長(zhǎng)時(shí)成核與生長(zhǎng)交替進(jìn)行，造成薄膜在生長(zhǎng)方向晶體質(zhì)量不均勻，缺陷較多，載流子遷移率不高的問題。獲得在薄膜生長(zhǎng)方向上晶體質(zhì)量均勻的多晶鍺硅薄膜，為半導(dǎo)體器件制造提供高質(zhì)量的多晶鍺硅薄膜。
文檔編號(hào)C23C16/52GK1822319SQ20051009701
公開日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2005年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月31日
發(fā)明者葉志鎮(zhèn), 吳貴斌, 趙星, 劉國(guó)軍, 趙炳輝 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)