[发明专利]半导体基板的制造方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种半导体基板的制造方法，特别是关于一种于硅锗(SiGe)层上形成应变硅(strained silicon)层的半导体基板的制造方法。

背景技术

在习知的硅基板上形成锗浓度随着厚度而增加的硅锗组成渐变层，于其上形成锗浓度固定的硅锗组成固定层(以下泛指硅锗组成渐变层、硅锗组成固定层时，统称为硅锗层)，再于其上形成硅层(应变硅层)的半导体基板(以下，对于如此结构的半导体基板会称之为应变硅基板)，是以晶格常数大于硅的硅锗层，通过延伸晶格常数而产生拉扯应变，提高电子与空穴的移动度，而已知具有金氧半场效晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor；MOSFET)等电子组件的高性能化的效果。但习用的应变硅基板，有因硅基板与硅锗层的晶格常数的相异而发生错位、表面交叉线图样凹凸的产生等的问题。即使以如此应变硅层质量不佳的应变硅基板来制作MOSFET，性能也未能如预期的提高。

日本专利公表公报特表2000-513507号，提案一种通过化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing；CMP)等使硅锗层表面的凹凸平坦化，再于平坦化的硅锗层表面生长应变硅层的方法，作为此问题的改善对策。

但于通过CMP平坦化的硅锗层表面，磊晶生长应变硅层时，会产生应变硅层的表面平坦性恶化的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而开发出来，其目的为于平坦化硅锗层上，一面抑制该硅锗层表面的平坦化的恶化与错位密度的增加，一面使应变硅层磊晶生长。

本发明是为解决上述课题而做出的，其提供一种半导体基板的制造方法，其至少具备：

在单晶硅基板上，形成其锗浓度随着厚度而向表面增加的硅锗组成渐变层的工序；

在该硅锗组成渐变层上，形成其锗浓度为固定的硅锗组成固定层的工序；

平坦化该硅锗组成固定层的表面的工序；

除去该平坦化后的硅锗组成固定层表面上的自然氧化膜的工序；以及

在已除去该表面的自然氧化膜的硅锗组成固定层上，形成应变硅层的工序，其特征在于：

上述硅锗组成渐变层的形成与上述硅锗组成固定层的形成，是在高于800℃的温度T₁进行；

上述硅锗组成固定层表面的自然氧化膜的除去，是在还原性气体环境下，于800℃以上且低于上述温度T₁的温度T₂，通过热处理而进行；并且

上述应变硅层的形成，是在低于上述温度T₁的温度T₃进行。

对于制造此种在硅锗层上形成有应变硅层的应变硅基板的半导体基板制造方法，若硅锗组成渐变层的形成与硅锗组成固定层的形成，是在高于800℃的温度T₁进行；硅锗组成固定层表面的自然氧化膜的除去，是在还原性气体环境下，于800℃以上且低于温度T₁的温度T₂，通过热处理而进行；并且应变硅层的形成，是在低于温度T₁的温度T₃进行，则通过除去自然氧化膜时的热处理与形成应变硅层的热处理，可抑制伴随硅锗组成渐变层与硅锗组成固定层的错位的缓和、且可抑制生长应变硅层的硅锗组成固定层表面(或者与应变硅层的界面)的平坦性恶化。因此，可得到具有形成于如此的硅锗组成固定层上的表面平坦性良好的应变硅层的应变硅基板。

此时，优选温度T₁与温度T₂的温差以及温度T₁与温度T₃的温差，分别为50℃以上。

如此，如温度T₁与温度T₂的温差，以及温度T₁与温度T₃的温差，分别为50℃以上，则可更确实地防止伴随硅锗组成渐变层与硅锗组成固定层的错位的缓和、硅锗组成固定层的表面(界面)平坦性的恶化。

另外，形成硅锗组成渐变层的工序，与形成硅锗组成固定层的工序，优选是使用二氯硅烷与四氯化锗的混合气体，或者，三氯硅烷与四氯化锗的混合气体来进行。

如此，如形成硅锗组成渐变层的工序，与形成硅锗组成固定层的工序使用二氯硅烷与四氯化锗的混合气体，或者，三氯硅烷与四氯化锗的混合气体来进行，则即使是超过800℃的高温，也可抑制于生长容器内部析出的壁面沉积、生长基板表面的微粒发生，来形成硅锗组成渐变层与形成硅锗组成固定层。