[發明專利]在襯底片分區上進行異質外延的方法

在審

• 申請號: 201710017838.5
• 申請日: 2017-01-11
• 公開（公告）號: CN106783550A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 劉道廣;周偉松;嚴利人
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發明屬于半導體電子器件制造技術領域，具體涉及一種在襯底片分區上進行異質外延的方法。

背景技術

對于大面積的襯底晶圓片，如果在其上生長異質外延薄膜，由于外延成核的過程是隨機性的，是由一定的核心區原子向外進行延伸式的生長，當兩片外延區域相碰撞時，因各自與下方的襯底存在著晶格失配，并且彼此之間也可能存在晶向等方面的不一致等原因，可能導致異質外延工藝的失效。當襯底片面積比較小時，這種現象尚不明顯，然而如果襯底片面積較大，要求大面積生長以及在大面積上得到生長良好的異質外延層薄膜，目前的技術就不能保證生長的外延薄膜質量了。

現有技術在大面積生長情形下，無法完全抑制各種工藝缺陷，特別是不同材料間的晶格適配誤差。當這種晶格失配不斷累積，達到一定程度后，就會顯性影響所生長的外延薄膜的質量，即，在薄層中產生大密度的缺陷。如上所述，當局部產生的缺陷隨著外延生長過程而向外部擴散時，在不同區域的邊界處，將存在較大和較嚴重的缺陷，嚴重時外延層薄膜會由于所積累的內部應力而開裂，造成工藝的完全失效。

本發明針對現有技術的上述缺陷，提出分區外延的方式，將實際的外延生長限制在各個小面積的分區之內進行。不僅使小面積分區部分的外延層可以良好生長，更可以避免各種失配因素的積累，并且通過分區的邊沿來阻斷缺陷區的外擴，從而在大尺寸晶圓片襯底上，形成完美質量的異質外延層薄膜。

發明內容

本發明的技術方案如下，一種在襯底片分區上進行異質外延的方法，包括以下步驟：

(1)在大尺寸晶圓片上，通過設置切割槽，對晶圓片表面進行分區，所述切割槽的寬度0.1～500μm，深度0.1～100μm，所述各個分區的面積為1mm²-2500mm²；

(2)在已經分區的晶圓片表面進行異質材料的外延薄膜生長。

進一步，所述步驟(1)中的大尺寸晶圓片，其直徑≥4英寸(10mm)。

進一步，所述步驟(1)中的切割槽是通過光刻或刻蝕工藝形成的。

進一步，所述步驟(1)中的切割槽是等距和均勻分布的。

進一步，所述步驟(1)中的切割槽通過氧化或沉積工藝，形成氧化硅或氮化硅的外延生長阻擋層，防止外延優先從切割槽中開始生長，致使小分區中正常的薄膜生長受到干擾。

進一步，所述步驟(2)中在高溫和真空環境下進行氣相外延薄膜生長。

進一步，所述步驟(2)中將異質材料外延生長分步進行，在各步驟之間，插入激光退火或快速光退火的工藝，對于已生長的異質外延薄膜進行修整，由此使生長過程中不產生并且不累積工藝缺陷。

進一步，所述激光退火使用激光束從晶圓片的一側向另一側緩慢掃描，將異質外延薄膜中存在的缺陷驅趕至分區邊緣的切割槽。

本發明與現有技術相比，具有的有益效果為：

通過在大尺寸晶圓片的表面設置切割槽，以及在切割槽中生長外延阻擋材料等輔助性措施，可以將實際的異質外延層材料的生長限制在小的局部分區中進行，避免各種工藝缺陷因素的不斷積累。即使在某分區出現了外延薄膜質量缺陷，也能夠通過片上的切割槽進行限制，不使缺陷向其他分區擴散，由此可以在大面積晶圓片上生長出所需高質量的異質外延薄膜。

附圖說明

圖1是本發明在襯底片上進行分區后的結構示意圖。

圖中1-晶圓片上的切割槽，2-準備進行異質外延的小面積分區。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明進一步詳細說明。

實施例1

對于大尺寸的晶圓片襯底，利用光刻、刻蝕等工藝步驟，在其上制作出寬度為100μm，深度為10μm的切割槽,分區的面積為400mm²，這些切割槽將大面積的晶圓片表面進行分區，各個分區的面積為4cm²。采用減壓外延的方法，在各分區表面進行異質外延薄膜的生長。

本實施例能夠實現本發明所述方法的基本功能，提供一種在大面積晶圓片上生長良好的異質外延薄膜。

實施例2

制作切割槽和實施異質外延生長的過程同實施例1。不同之處在于，在切割槽制作完成后，在實施外延生長之前，通過氧化、沉積等工藝步驟，在切割槽中形成氧化硅，氮化硅等外延生長的阻擋層，以防止外延優先地從切割槽中開始生長出來。

本實施例在前例基礎上增加了阻擋層沉積的工藝步驟，可以防止外延優先地從切割槽中開始生長出來，干擾正常的小分區中的薄膜生長。

實施例3