[发明专利]硅外延生长的工艺方法有效

专利信息
申请号: 201210291209.9 申请日: 2012-08-16
公开(公告)号: CN103031598A 公开(公告)日: 2013-04-10
发明(设计)人: 刘继全;高杏 申请(专利权)人: 上海华虹NEC电子有限公司
主分类号: C30B25/04 分类号: C30B25/04;C30B25/16;C30B29/06
代理公司: 上海浦一知识产权代理有限公司 31211 代理人: 高月红
地址: 201206 上*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 外延 生长 工艺 方法
【权利要求书】:

1.一种硅外延生长的工艺方法,其特征在于,包括步骤:

1)在硅基底上,生长二氧化硅或氮化硅掩蔽层,或以二者叠加作为掩蔽层;

2)通过光刻刻蚀工艺,在硅基底上,形成硅单晶生长窗口;

3)对硅单晶生长窗口进出预处理,形成厌氧表面;

4)在硅单晶生长窗口,进行第一硅单晶外延生长;

5)通过外延多晶硅籽晶层生长,使在第一硅单晶外延上生长第二硅单晶,在掩蔽层上生长第一硅多晶;

6)在外延多晶硅籽晶层上进行全外延层生长,使在第二硅单晶上继续生长第三硅单晶,在第一硅多晶上继续生长第二硅多晶。

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤1)中,生长的方式包括:热氧化方式或淀积方式生长掩蔽层;

所述二氧化硅或氮化硅掩蔽层的厚度为0.2~10μm。

3.如权利要求2所述的方法,其特征在于:所述热氧化方式时,氧化温度在700~1200℃之间,采用常压方式;

所述淀积方式时,使用离子增强型化学气相淀积,反应温度在350~800℃之间。

4.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤2)的光刻刻蚀工艺中,如采用纯干刻工艺,需在后续外延生长前进行炉管修复,修复温度为900~1100℃,修复时间为10~30min,并通过湿法刻蚀将炉管修复过程中形成的牺牲氧化层去除。

5.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤3)中,预处理的方法为:采用RCA标准清洗方法,并在该清洗方法中,增加HF的最后清洗步骤,将硅表面悬挂键替换成不稳定H-Si键,阻止表面硅氧化。

6.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤4)中,第一硅单晶外延生长中的硅源包括:SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2或SiH4中的一种,硅源的气体流量为50~5000sccm;硅源的淀积温度为450~1250℃;

第一硅单晶外延生长中的刻蚀气体为含卤族元素腐蚀气体,包括:HCl或HBr中的一种,腐蚀气体流量为0.01~5slm;

第一硅单晶外延生长的压力为20~760Torr,第一硅单晶外延生长的厚度为0.1~10μm。

7.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤5)中,当最上层掩蔽层为氮化硅时,外延多晶硅籽晶层生长中的硅源包括:SiH2Cl2或SiH4中的一种,硅源的气体流量为50~5000sccm;当最上层掩膜层为二氧化硅时,外延多晶硅籽晶层生长中的硅源为SiH4,硅源的气体流量为50~5000sccm;硅源的淀积温度为450~950℃;

外延多晶硅籽晶层生长中的生长压力为20~760Torr,外延多晶硅籽晶层的厚度为0.1~1μm。

8.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤6)中,全外延层生长中的硅源包括:SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2或SiH4中的一种,硅源的气体流量为50~5000sccm;硅源的淀积温度为450~1250℃;

全外延层生长中的生长压力为20~760Torr,全外延层的厚度为0.1~10μm。

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