[發明專利]改善表面的方法

有效

• 申請號: 200710186828.0
• 申請日: 2007-11-22
• 公開（公告）號: CN101192510A
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發明（設計）人: W·林
• 申請（專利權）人: S.O.I.TEC絕緣體上硅技術公司
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;H01L21/30;H01L21/306;H01L21/20;H01L21/762;H01L21/84
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 戈泊

技術領域

本發明涉及改善半導體襯底表面的方法，所述表面至少由部分硅構成。

背景技術

在半導體器件生產中，提供非常高質量的半導體襯底(semiconductor?substrate)顯得越來越重要。半導體襯底的缺陷起因不盡相同，可能出現在晶片(wafers)或層(layer)的塊狀材料內部，或者出現在結構的表面。有缺陷的晶片，如有孔或劃痕，或有氧化物沉淀或所謂的“HF缺陷”(HF-defects)的晶片或層，是最不適合下一步應用的，其中HF缺陷出現在晶片的內部或表面，在HF蝕刻中會顯現出來。

為了改善有缺陷的晶片的表面特性，可以在晶片表面進行晶片處理，比如蝕刻步驟或CMP步驟，除去晶片表面或附近的缺陷或減少其數量和尺寸。典型的蝕刻劑是含鹵化合物，例如HCl、HBr、HI、HF等等。蝕刻劑也可以是含氟化合物，例如SF₆或C_xF_x。另外，也可以對有缺陷的晶片進行熱處理，以使它光滑和減少它的缺陷，優選在氫氣環境環境中進行。熱處理可以在爐子里進行，也可以使用快速熱處理(Rapid?Thermal?Processing，RTP)裝置。根據另一個在US6,287,941B1中公開的方法，有缺陷的晶片，例如開裂的薄膜，能夠在非常高的溫度下，用蝕刻劑和沉積氣的組合進行蝕刻和沉積的組合處理，以獲得更好的表面質量。

雖然這些方法用對晶片的平滑、磨蝕或缺陷覆蓋首先在表面上改善了有缺陷的晶片的表面狀況，但是已知的方法通常非常費力，而且相應的缺陷得不到真正的修復。

因此，本發明的目的是提供改善半導體襯底表面的方法，所述表面至少包含部分硅，其中用該方法能真正修復出現在半導體襯底表面或內部的缺陷，以提供具有高表面質量的半導體襯底。

該目的可以用上述方法實現，其中所述方法包括沉積步驟，該沉積步驟包括在所述的半導體襯底表面的至少一個孔中的硅上進行選擇性外延硅沉積。

發明內容

本發明能夠用高質量的單晶硅為原料在所述的孔中沉積硅，以封閉或關閉所述的孔，其中避免了多晶硅的形成，導致原來的孔洞從表面上消失，而且形成的修復表面具有高的表面質量，該表面能夠與開始就不含孔或缺陷的表面相媲美。

在本發明的優選實施方式中，所述的沉積步驟包括在所述的孔的至少一個邊壁上的硅的選擇性生長。用這種方式，處于另一種材料上的硅層里的孔能夠通過從相應孔的邊壁上開始的硅的逐漸生長關閉起來。這種方法特別有利于用高質量的硅關閉SOI結構(SOI?structures)中的大孔洞。

在本發明另一個較佳實施例中，所述的方法包括蝕刻步驟，該步驟在沉積步驟之前應用于半導體襯底表面，所述的蝕刻步驟包括蝕刻除去(etch-back)半導體襯底表面的至少一個缺陷，以形成所述的表面上至少一個孔。利用蝕刻步驟，至少一個缺陷能被除去，在半導體結構表面形成一個孔，該孔又能用硅關閉，結果原來的缺陷被除去，半導體結構中原先有缺陷的表面修復成幾乎完美的表面。

根據本發明更好的實施方式，所述的沉積步驟進行到至少一個孔用硅堵塞。在有些情況下，只有堵塞孔來關閉孔才是合理或足夠的，其中無論整個孔是否用硅封住，只要堵塞就會有利。無論任何情況，用這個方法進行處理，結果能關閉以前的半導體結構表面中的孔，以便該半導體結構就能作進一步處理。

優選地，沉積步驟進行到至少一個孔用硅填滿。在做這些時，以前的孔被除去，形成的結構表面上和表面下的質量都高。

有利地，所述的蝕刻步驟包括HF-浸漬(HF-dip)以有利地蝕刻除去所述半導體結構表面上的含有缺陷的氧化物。HF-蝕刻(HF-etch)除去步驟能高效地除去氧化物，因而在表面上顯示出含缺陷的氧化物，導致在所述表面上形成孔，這些孔洞又依次用硅在硅上選擇沉積進行關閉。

根據本發明的優選實施方式，在所述的選擇性外延沉積中，蝕刻劑和含氣體的硅用做源氣。用作蝕刻劑的HCl和用作含氣體的硅的SiH₂Cl₂是特別適合的用于高質量的單晶硅的選擇性沉積的材料，因為該源氣(source?gas)高度阻止了氧化物表面或壁上的成核，該成核將導致多晶硅的生長。對于選擇性外延生長，以源氣總體積計好的蝕刻劑濃度為百分之幾(a?few％)。

在本發明的優選實施例中，在沉積步驟中，硅沉積的厚度為表面上的孔的直徑的至少約一半。這個厚度特別有利于特別牢固地、耐用地封住相應的孔。