[發明專利]外延晶片及其制備方法

在審

• 申請號: 201380063457.0
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN104838474A
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發明（設計）人: P·施托克;N·維爾納;M·福德爾韋斯特納爾;P·托爾欽斯基;I·亞布隆克
• 申請（專利權）人: 硅電子股份公司;英特爾公司
• 主分類號: H01L21/20
• 分類號: H01L21/20;H01L21/223
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 李振東;過曉東

技術領域

本發明涉及一種外延晶片以及用于制備該外延晶片的方法。

所述外延晶片包括具有第一側面和第二側面的硅基板晶片和沉積于硅基板晶片的第一側面上的硅外延層。

所述方法包括通過化學氣相沉積(CVD)將硅外延層沉積于硅基板晶片的第一側面上。

背景技術

外延晶片被用于制備半導體器件，比如存儲器件以及微處理器。

電子器件結構(比如晶體管)的小型化正在進行中，并且放大了一些問題。由于應力場導致的位錯將更有可能破壞或者甚至損壞電子器件結構。

相應地，試圖增強外延層，以抵抗位錯成核以及傳播。

US?2010/0151692?A1提出了使外延層在無氧的氣氛中經歷熱處理，以致在硅外延層表面的氧濃度被設定在1.0×10¹⁷至12×10¹⁷個原子/cm³。相信提高在外延層中的氧濃度可以提高位錯發生的阻力。

另一個問題涉及對電子器件的功能完整性具有不利影響的金屬雜質。試圖通過提供吸除位點，使這些雜質遠離電子器件結構，所述吸除位點是金屬雜質的接收點。最近的發展需要將吸除位點轉移至離電子器件結構更近，以降低雜質為到達吸除位點而必須覆蓋的擴散長度。

US?2006/0175613?A1公開了一種方法，包括在半導體基板上生長吸除層，并在吸除層上形成外延層。

本發明的目的是提供上述問題的解決方案，其比已知的解決方案更簡單且更有效。

發明內容

發明人發現在硅外延層中存在的氮濃度在1×10¹⁶個原子/cm³或更高且1×10²⁰個原子/cm³或更低的時候降低了位錯的成核以及傳播。此外，根據本發明引入硅外延層中的氮易于發生氧氮相互作用，這允許富氧區域的形成，所述富氧區域在距離外延層表面的特定深度具有氧峰值濃度。所述富氧區域對金屬雜質顯示出吸除活性。

根據第一方面，本發明涉及一種外延晶片，其包括具有第一側面和第二側面的硅基板晶片，和沉積于硅基板晶片的第一側面上的硅外延層，以及任選存在的位于硅外延層頂上的一個或多個額外的外延層，所述硅外延層以1×10¹⁶個原子/cm³或更高且1×10²⁰個原子/cm³或更低的濃度摻雜有氮，或者所述一個或多個額外的外延層中的至少一層以1×10¹⁶個原子/cm³或更高且1×10²⁰個原子/cm³或更低的濃度摻雜有氮，或所述硅外延層以及所述一個或多個額外的外延層中的至少一層以1×10¹⁶個原子/cm³或更高且1×10²⁰個原子/cm³或更低的濃度摻雜有氮。

所述一個或多個額外的外延層中摻雜氮的至少一層優選為其他的硅外延層。每個額外的外延層可以是其他的硅外延層。

根據另一方面，本發明涉及一種根據第一方面的外延晶片，其中所述硅外延層摻雜有氮，且在硅外延層的頂上沉積的額外的外延層是沒有摻雜氮的。

根據另一方面，本發明涉及一種根據第一方面的外延晶片，其中所述硅外延層未摻雜氮，且在硅外延層的頂上沉積的額外的外延層摻雜有氮。

根據另一方面，本發明涉及一種根據第一方面的外延晶片，其中所述硅外延層沉積于硅基板晶片上，以完全或部分地覆蓋硅基板晶片。存在于基板晶片上的硅外延層可以被限制于構建電子器件結構的區域中。

根據另一方面，本發明涉及一種根據第一方面或另一方面的外延晶片，其中所述硅外延層額外地摻雜有至少一種屬于元素周期表第III族或第V族的電活性摻雜劑。優選的摻雜劑有硼、磷、砷和銻。

根據另一方面，本發明涉及一種根據第一方面或另一方面的外延晶片，其中摻雜氮的硅外延層、或一個或多個額外的外延層中摻雜氮的至少一層、或摻雜氮的硅外延層以及一個或多個額外的外延層中摻雜氮的至少一層包括對金屬雜質顯示出吸除活性的富氧區域。在富氧區域中的氧濃度具有包含峰值的隨深度的分布。所述氧的峰值濃度是位于摻雜氮的硅外延層和/或一個或多個額外的外延層中摻雜氮的至少一層的深度方向上。