[發明專利]減少外延層中缺陷的方法

在審

• 申請號: 201710134305.5
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN107177831A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 漢斯-約阿希姆·舒爾策;約翰內斯·鮑姆加特爾;赫爾穆特·厄夫納
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44;H01L21/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 蔡勝有,蘇虹

技術領域

本申請涉及用于在外延沉積期間減少缺陷的方法。

背景技術

外延是指在結晶襯底上通過沉積生長單晶膜。外延層用于多種半導體器件，例如絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。外延生長層由于具有相對低的缺陷密度并且因為其可以獨立于下面的襯底進行摻雜而是這些類型器件所期望的。

化學氣相沉積(CVD)是用于形成外延層的一種方法。利用CVD，使晶片襯底在高溫下暴露于氣態前體以產生外延層。所述晶片襯底的表面充當籽晶，并且外延層獲得襯底表面的晶格結構和晶格取向。

CVD法可導致在生長期間在外延層和/或晶片襯底的晶格結構內形成不期望的結構缺陷。這些結構缺陷通常包括點缺陷(空位)、線缺陷如滑移線(位錯)和面缺陷(堆垛層錯)?；凭€和堆垛層錯是由晶片晶格結構內的原子面局部位移引起的位錯，并且可以經由晶片擴展顯著的距離。通常，滑移線起始于晶片的邊緣并且從晶片邊緣處最外面原子面的位移開始。滑移線和堆垛層錯可使晶片的電學特性和物理特性永久地劣化，并且可引起在晶片上形成的器件內的顯著的漏電流。

滑移線和堆垛層錯的常見原因是使用CVD法形成外延層時在晶片中心和邊緣之間出現的溫度梯度。該溫度梯度引起晶片內的熱應力，而熱應力通過形成位錯如滑移線而釋放。大多數滑移線開始形成于晶片的邊緣區域內。滑移線形成的常見起源或起點是在這些區域中普遍存在的局部化缺陷或機械應力。圖1示出了100的晶片表面掃描結果的俯視平面圖。該晶片具有在晶片底部邊緣處具有平面或缺口的{100}的表面晶面取向。在晶片上形成外延層之后完成表面掃描。晶片表面掃描結果顯示了沿[011]方向并且在晶片邊緣102處開始的滑移線缺陷104?；凭€缺陷104在方向106上延伸直到終止?；凭€缺陷108沿[011]方向并且從晶片邊緣102處開始。滑移線缺陷108在方向110上延伸直到終止。此外，由于晶片邊緣處{111}面的垂直匹配，因此在具有90°方位角的兩個其他區域處將發生滑移。

已經用于在CVD法期間限制晶片中形成滑移線的一種方案是通過使用工藝控制和工藝設備選擇來使晶片溫度梯度最小化。然而，由于現在用于制造器件(例如IGBT)的300毫米(12英寸)晶片內出現大溫度梯度和增強的機械應力，使滑移線形成最小化至可接受的水平變得越來越難以實現。

發明內容

根據一個方法實施方案，所述方法包括在襯底的外周邊緣區域內形成一個或更多個阻擋結構，以及在襯底上形成外延層。

根據用于在外延沉積期間減少缺陷的方法的一個實施方案，所述方法包括提供結晶晶片襯底，在晶片襯底的外周邊緣區域內形成一個或更多個阻擋結構，以及在晶片襯底的表面上沉積外延層。一個或更多個阻擋結構中的每一個均包括至少一個不平行于晶片襯底的表面的側壁。

根據晶片的一個實施方案，所述晶片包括在襯底的外周邊緣區域內的一個或更多個阻擋結構，以及覆蓋襯底的外延層。

本領域技術人員在閱讀以下詳細描述并查看附圖之后將認識到附加特征和優點。

附圖說明

包括附圖以提供對實施方案的進一步理解，附圖并入本說明書中且構成本說明書的一部分。附圖示出了一些實施方案，并且與說明書一起用于解釋實施方案的原理。另一些實施方案以及實施方案的許多預期優點當通過參考以下詳細描述變得更好理解時將容易地認識到。附圖的要素不一定彼此成比例。相似的附圖標記指示相應的類似部分。

圖1示出了在晶片上形成外延層之后的常規晶片表面掃描結果的俯視平面圖。

圖2示出了晶片襯底的一個實施方案的俯視平面圖。

圖3示出了晶片襯底的外周邊緣區域內的阻擋結構的一個實施方案的俯視平面圖。

圖4A示出了在晶片襯底的外周邊緣區域內形成阻擋結構的方法的一個實施方案的截面圖。

圖4B示出了在晶片襯底的外周邊緣區域內形成阻擋結構的方法的一個實施方案的截面圖。

圖4C示出了在晶片襯底的外周邊緣區域內形成阻擋結構的方法的一個實施方案的截面圖。

圖4D示出了在晶片襯底的外周邊緣區域內形成阻擋結構的方法的一個實施方案的截面圖。

圖5A示出了在晶片襯底的外周邊緣區域內形成阻擋結構的方法的一個實施方案的截面圖。

圖5B示出了在晶片襯底的外周邊緣區域內形成阻擋結構的方法的一個實施方案的截面圖。

圖5C示出了在晶片襯底的外周邊緣區域內形成阻擋結構的方法的一個實施方案的截面圖。