[發明專利]一種外延生長方法

有效

• 申請號: 202010928647.6
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112017953B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 張豪;郭海峰
• 申請（專利權）人: 長江存儲科技有限責任公司
• 主分類號: H01L21/20
• 分類號: H01L21/20;H10B41/27;H10B41/35;H10B43/27;H10B43/35
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 駱希聰

本發明提供一種外延生長方法，包括以下步驟：提供半導體結構；在鍺烷(GeH₄)和載氣的混合氣體氛圍中烘烤所述半導體結構；以及進行硅硅或硅基材料的外延生長。本申請技術方案可簡化去除外延生長區域的含氧硅層的工藝步驟，同時可調節溫度范圍以降低反應體系的溫度要求，降低工藝步驟中的能量消耗。

技術領域

本發明主要涉及半導體領域，尤其涉及一種外延生長方法。

背景技術

單晶外延生長在半導體產品的制作工藝中具有廣泛應用，例如3D NAND Flash、DRAM(動態隨機存取存儲器)等。單晶硅襯底表面的清潔度是決定外延生長的單晶硅品質(例如，表面缺陷數量、重復單元中的生長均一性等)的關鍵因素。以3D NAND三維存儲器為例，在器件制造過程中，如硅襯底表面形成有含氧的硅層，則該含氧的硅層將抑制外延生長的成核，從而影響外延生長的單晶硅品質。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種外延生長方法，實現工藝流程的優化，并提高單晶硅襯底表面的清潔度。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種外延生長方法，包括以下步驟：提供半導體結構；充入鍺烷(GeH₄)和載氣的混合氣體并在預設溫度下烘烤所述半導體結構，所述鍺烷(GeH₄)在所述預設溫度下分解產生鍺原子和/或鍺原子簇；以及進行硅或硅基材料的外延生長。

在本發明的一實施例中，所述混合氣體還包括氯化氫(HCl)。

在本發明的一實施例中，所述預設溫度為600攝氏度至800攝氏度。

在本發明的一實施例中，充入所述混合氣體時，所述鍺烷(GeH₄)的流量為200-350毫升/分鐘。

在本發明的一實施例中，充入所述混合氣體時，所述鍺烷(GeH₄)的流量為250-350毫升/分鐘，所述氯化氫(HCl)的流量為大于零且小于或等于100毫升/分鐘。

在本發明的一實施例中，所述載氣的流量為19000-20000毫升/分鐘。

在本發明的一實施例中，所述半導體結構上形成有溝道孔，所述半導體結構上形成有溝道孔，所述進行硅或硅基外延生長，包括：在所述溝道孔內進行硅或硅基外延生長。

在本發明的一實施例中，在充入鍺烷(GeH₄)和載氣的混合氣體之前，還包括：對所述溝道孔進行清洗；對所述半導體結構進行高溫退火處理。

在本發明的一實施例中，所述半導體結構包括襯底和位于襯底上的堆疊層，所述溝道孔沿堆疊方向穿過所述堆疊層并延伸至所述襯底內。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：通過新的工藝步驟的運用，簡化去除外延生長區域的含氧硅層的工藝步驟。同時可調節溫度范圍以降低反應體系的溫度要求，降低工藝步驟中的能量消耗。

附圖說明

附圖是為提供對本申請進一步的理解，它們被收錄并構成本申請的一部分，附圖示出了本申請的實施例，并與本說明書一起起到解釋本發明原理的作用。附圖中：

圖1是本發明一實施例的外延生長方法的流程圖。

圖2A-2G是本發明一實施例的外延生長方法的半導體結構在各步驟的結構示意圖。其中，圖2E是在半導體結構的襯底界面區域發生的反應示意圖。

具體實施方式

為讓本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發明的具體實施方式作詳細說明。

在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是本發明還可以采用其它不同于在此描述的其它方式來實施，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。