[發明專利]一種形成氧化層和外延層的方法

在審

• 申請號: 201610537121.9
• 申請日: 2016-07-08
• 公開（公告）號: CN107591314A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 三重野文健
• 申請（專利權）人: 上海新昇半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙)31219
• 代理人: 余明偉

技術領域

本發明涉及微電子技術領域，特別是涉及一種形成氧化層和外延層的方法。

背景技術

在半導體制造工藝中，為了獲得高質量的外延層，晶圓的表面處理非常重要。傳統的表面處理方法是采用濕法處理，通過化學試劑如SC-1等形成較薄的化學氧化層，從而可以保護晶圓，避免其在后續的儲存、輸運等過程中受到污染。然而長時期的儲存會導致這種化學氧化層的退化，使晶圓表面受到如碳、非均勻的氧化物、金屬等物質的污染。因此，在外延生長前需要采用原位氫或HCl/H₂進行高溫預處理。

然而這種高溫預處理的溫度通常高達900-1200℃，容易造成大直徑晶圓的翹曲、滑線等變形，例如直徑為300mm、450mm的晶圓，甚至對于厚度較薄的200mm的晶圓也會有影響。此外，這種高溫處理也不適合應用于一些先進器件結構中，例如，FinFET、FDSOI、應變SD等。

美國專利號：US8317921B2的專利文獻公開了一種在化學氣相沉積腔室中原位生長氧化物和硅層的方法，該方法在外延硅之前先形成一層犧牲氧化層，然后加入氫高溫烘烤使氧化物揮發得到潔凈的襯底，從而可在該潔凈的襯底上繼續原位進行硅的外延生長。然而這種在傳統外延腔室中生長氧化犧牲層的方法，如果采用低溫氧化則可控性較差，而且加入氫烘烤去除犧牲氧化層時也需要900℃以上的高溫。

因此，實有必要尋求一種處理溫度相對較低的外延生長表面處理方法，以克服高溫處理晶圓而造成的種種問題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術，本發明的目的在于提供一種形成氧化層和外延層的方法，用于解決現有技術中外延生長前的表面高溫處理造成的種種問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種形成氧化層的方法，包括如下步驟：

在腔室中放入襯底；

在所述腔室中引入氧源氣體，并通過紫外線照射，使所述襯底的表面氧化形成氧化層。

優選地，形成所述氧化層時，控制所述腔室內的溫度為700-800℃。

優選地，所述氧源氣體為O₂、O₃、N₂O、NO中的一種或多種。

優選地，形成所述氧化層時，所述氧源氣體的通入時間為0.5-3min，所述氧源氣體的流量為50-500sccm，所述腔體內壓強為50-600Torr。

優選地，紫外線照射時，采用的紫外線波長為400-10nm，輻照功率為30-200W/cm²，輻照時間為1msec-3min。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明還提供一種形成氧化層和外延層的方法，包括如下步驟：

在腔室中放入襯底；

在所述腔室中引入氧源氣體，并通過紫外線照射，使所述襯底的表面氧化形成犧牲氧化層；

停止引入所述氧源氣體，并在所述腔室中引入氫源氣體對形成有所述犧牲氧化層的襯底進行表面處理，使所述犧牲氧化層與所述氫源氣體反應并生成揮發物，得到表面處理后的襯底；

繼續在所述腔室中進行外延生長，在表面處理后的襯底上形成外延層。

優選地，形成所述犧牲氧化層時，控制所述腔室內的溫度為700-800℃。

優選地，形成所述犧牲氧化層時，所述氧源氣體為O₂、O₃、N₂O、NO中的一種或多種。

優選地，形成所述犧牲氧化層時，所述氧源氣體的通入時間為0.5-3min，所述氧源氣體的流量為50-500sccm，所述腔體內壓強為50-600Torr。

優選地，形成所述犧牲氧化層時，采用的紫外線波長為400-10nm，輻照功率為30-200W/cm2，輻照時間為1msec-3min。

優選地，引入氫源氣體對形成有所述犧牲氧化層的襯底進行表面處理時，控制所述腔室內的溫度為700-800℃。

優選地，引入氫源氣體對形成有所述犧牲氧化層的襯底進行表面處理時，在所述腔室內進行紫外線照射。進一步優選地，引入氫源氣體對形成有所述犧牲氧化層的襯底進行表面處理時，紫外線照射采用的紫外線波長為400-10nm，輻照功率為30-200W/cm²，輻照時間為1msec-3min。

優選地，所述氫源氣體為H₂氣、HF與H₂的混合氣體、或者HCl與H₂的混合氣體。