[发明专利]一种侧向外延生长的方法及半导体结构

说明书

本申请公开了一种侧向外延生长的方法及半导体结构，其中，所述侧向外延生长的方法在进行外延生长的过程中，通入预设气体，以使含卤素原子气体可以与外延材料与掩膜层形成的多晶膜层进行反应，避免多晶膜层中的位错或缺陷对侧向生长的外延层的膜层质量产生不良影响的问题。并且，当外延层的外延材料中含有高铝组分时，利用所述侧向外延生长的方法进行外延层的生长，还可以解决二次外延生长过程中样品拿出接触空气导致外延层被空气中的氧气氧化的问题，以避免在进行二次外延生长的过程中，导致的表面退化而导致表面粗糙的问题。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，更具体地说，涉及一种侧向外延生长的方法及半导体结构。

背景技术

为了降低材料的晶体缺陷密度，研究者尝试了很多方法，其中比较有效的方法是侧向外延生长(Epitaxial Lateral Overgrowth，ELO)技术。

侧向外延生长技术在衬底或衬底上的籽晶层上生长外延层之前，如图1所示，首先在衬底10或籽晶层上进行掩膜层20(mask)的制备，该掩膜层20具有生长窗口21(window)，在进行外延生长过程中，如图2所示，当生长的外延层30的厚度小于掩膜层的厚度时，外延材料仅在生长窗口上生长；如图3所示，当生长的外延层30的厚度超过掩膜层的厚度时，外延材料除了在原本的竖直方向上的生长之外，还进行侧向生长，形成覆盖掩膜层表面的外延层30。在这个过程中，掩膜层20覆盖区域产生的位错会被掩膜层挡住，并且从生长窗口21上侧向生长的外延材料由于向上的位错会湮灭或转向，使得侧向外延生长获得的外延层30中位错密度的大幅减少。

但对于一些化学特性较为活泼，且原子扩散长度较短的材料，例如含铝材料而言，在进行这些材料的侧向外延生长过程中，铝原子会直接与掩膜层20成键，成核生长成覆盖掩膜层20的多晶层31，如图4和图5所示，图4为在进行侧向外延的过程中形成多晶层31的过程示意图，图5为掩膜层20表面(图5中SiN mask表面)的俯视示意图，这些多晶层31会对外延层的生长造成不良的影响。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供了一种侧向外延生长的方法及半导体结构，以实现避免在侧向外延生长的过程中，外延材料直接在掩膜层上成核形成多晶膜层的情况，提升生长的外延层的膜层质量。

为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：

一种侧向外延生长的方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成掩膜层，所述掩膜层部分暴露出所述衬底表面；

在所述掩膜层及所述衬底被掩膜层暴露出的表面进行侧向外延生长，以形成覆盖所述掩膜层和衬底暴露出的表面的外延层，外延生长同时通入预设气体，所述预设气体为含卤素原子气体。

可选的，所述预设气体为四氯化碳气体或四溴化碳气体。

可选的，所述在所述衬底上形成掩膜层包括：

在所述衬底上形成半导体层；

对所述半导体层进行光刻与刻蚀工艺，以部分暴露出所述衬底表面。

可选的，所述半导体层为氮化硅层或氧化硅层或钨金属层。

可选的，所述在所述衬底上形成掩膜层之前还包括：

在所述衬底上形成籽晶层。

可选的，所述在所述衬底上形成籽晶层包括：

在所述衬底上采用物理气相沉积法或化学气相沉积法形成籽晶层。

可选的，所述在所述掩膜层及所述衬底被掩膜层暴露出的表面进行侧向外延生长，以形成覆盖所述掩膜层和衬底暴露出的表面的外延层，外延生长同时通入预设气体包括：

将所述衬底放入反应室中；