[发明专利]改善表面的方法

说明书

技术领域

本发明涉及改善半导体衬底表面的方法，所述表面至少由部分硅构成。

背景技术

在半导体器件生产中，提供非常高质量的半导体衬底(semiconductor substrate)显得越来越重要。半导体衬底的缺陷起因不尽相同，可能出现在晶片(wafers)或层(layer)的块状材料内部，或者出现在结构的表面。有缺陷的晶片，如有孔或划痕，或有氧化物沉淀或所谓的“HF缺陷”(HF-defects)的晶片或层，是最不适合下一步应用的，其中HF缺陷出现在晶片的内部或表面，在HF蚀刻中会显现出来。

为了改善有缺陷的晶片的表面特性，可以在晶片表面进行晶片处理，比如蚀刻步骤或CMP步骤，除去晶片表面或附近的缺陷或减少其数量和尺寸。典型的蚀刻剂是含卤化合物，例如HCl、HBr、HI、HF等等。蚀刻剂也可以是含氟化合物，例如SF₆或C_xF_x。另外，也可以对有缺陷的晶片进行热处理，以使它光滑和减少它的缺陷，优选在氢气环境环境中进行。热处理可以在炉子里进行，也可以使用快速热处理(Rapid Thermal Processing，RTP)装置。根据另一个在US6,287,941B1中公开的方法，有缺陷的晶片，例如开裂的薄膜，能够在非常高的温度下，用蚀刻剂和沉积气的组合进行蚀刻和沉积的组合处理，以获得更好的表面质量。

虽然这些方法用对晶片的平滑、磨蚀或缺陷覆盖首先在表面上改善了有缺陷的晶片的表面状况，但是已知的方法通常非常费力，而且相应的缺陷得不到真正的修复。

因此，本发明的目的是提供改善半导体衬底表面的方法，所述表面至少包含部分硅，其中用该方法能真正修复出现在半导体衬底表面或内部的缺陷，以提供具有高表面质量的半导体衬底。

该目的可以用上述方法实现，其中所述方法包括沉积步骤，该沉积步骤包括在所述的半导体衬底表面的至少一个孔中的硅上进行选择性外延硅沉积。

发明内容

本发明能够用高质量的单晶硅为原料在所述的孔中沉积硅，以封闭或关闭所述的孔，其中避免了多晶硅的形成，导致原来的孔洞从表面上消失，而且形成的修复表面具有高的表面质量，该表面能够与开始就不含孔或缺陷的表面相媲美。

在本发明的优选实施方式中，所述的沉积步骤包括在所述的孔的至少一个边壁上的硅的选择性生长。用这种方式，处于另一种材料上的硅层里的孔能够通过从相应孔的边壁上开始的硅的逐渐生长关闭起来。这种方法特别有利于用高质量的硅关闭SOI结构(SOI structures)中的大孔洞。

在本发明另一个较佳实施例中，所述的方法包括蚀刻步骤，该步骤在沉积步骤之前应用于半导体衬底表面，所述的蚀刻步骤包括蚀刻除去(etch-back)半导体衬底表面的至少一个缺陷，以形成所述的表面上至少一个孔。利用蚀刻步骤，至少一个缺陷能被除去，在半导体结构表面形成一个孔，该孔又能用硅关闭，结果原来的缺陷被除去，半导体结构中原先有缺陷的表面修复成几乎完美的表面。

根据本发明更好的实施方式，所述的沉积步骤进行到至少一个孔用硅堵塞。在有些情况下，只有堵塞孔来关闭孔才是合理或足够的，其中无论整个孔是否用硅封住，只要堵塞就会有利。无论任何情况，用这个方法进行处理，结果能关闭以前的半导体结构表面中的孔，以便该半导体结构就能作进一步处理。

优选地，沉积步骤进行到至少一个孔用硅填满。在做这些时，以前的孔被除去，形成的结构表面上和表面下的质量都高。

有利地，所述的蚀刻步骤包括HF-浸渍(HF-dip)以有利地蚀刻除去所述半导体结构表面上的含有缺陷的氧化物。HF-蚀刻(HF-etch)除去步骤能高效地除去氧化物，因而在表面上显示出含缺陷的氧化物，导致在所述表面上形成孔，这些孔洞又依次用硅在硅上选择沉积进行关闭。

根据本发明的优选实施方式，在所述的选择性外延沉积中，蚀刻剂和含气体的硅用做源气。用作蚀刻剂的HCl和用作含气体的硅的SiH₂Cl₂是特别适合的用于高质量的单晶硅的选择性沉积的材料，因为该源气(source gas)高度阻止了氧化物表面或壁上的成核，该成核将导致多晶硅的生长。对于选择性外延生长，以源气总体积计好的蚀刻剂浓度为百分之几(a few％)。

在本发明的优选实施例中，在沉积步骤中，硅沉积的厚度为表面上的孔的直径的至少约一半。这个厚度特别有利于特别牢固地、耐用地封住相应的孔。