外延层的形成方法技术

本发明专利技术提出了一种外延层的形成方法，在采用气相沉积法形成外延层时，使用包括氘气的载气，由于处于氘气的环境中，能够使形成的外延层内部存有氘原子，在后续栅氧化层或器件的形成时，氘原子能够扩散出，并与界面处等悬空键进行结合，形成较为稳定的结构，从而避免载流子的穿透，提高器件的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种外延层的形成方法。
技术介绍
在半导体器件制造领域，通常会在硅衬底上形成一层单晶硅作为外延层，外延层能够在后续进行离子注入掺杂，形成注入基区、发射区等等。随着现代微电子器件的尺寸不断收缩，对外延层的质量挑战逐渐增大。而外延层的质量取决于生长在其内部微小缺陷(microdefects)的大小和分布情况。在外延层的形成过程中，大多数微小缺陷会聚集硅内部空隙(silicon-vacancies)或者填在间隙之中。使用氢气形成钝化层在半导体器件制造领域已经是被广为所知并且常用的技术手段。在氢钝化过程中，能够去除缺陷对半导体器件的影响。例如，该种缺陷被描述为复合或者半导体器件中心的活性成分。这些中心是由悬空键造成，该悬空键能够去除电荷载体或者引入不必要的电荷载体，这部分主要取决于偏压。而悬空键主要发生在表面或器件的界面，同时其也能够发生在空缺、微孔隙等处，其也与杂质相关。在半导体制造领域中，还存在由热载流子引起的器件性能下降的问题。该问题在小尺寸器件及高压器件中尤其重要。当使用高压器件时，通道内的载流子具有较大的能量能够穿透进入绝缘层，从而使器件的性能变差。由于氢气形成的钝化层不太稳定，在与悬空键进行键合后，极易被破坏，从而使悬空键再次暴露出，从而影响器件的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种外延层的形成方法，能够减少后续器件界面层的悬空键，提高器件的性能。为了实现上述目的，本专利技术提出了一种外延层的形成方法，包括步骤：提供硅衬底；在所述硅衬底表面形成一层外延层，所述外延层采用气相沉积法形成，其中载气包括氘气。在所述的外延层的形成方法中，所述气相沉积法的温度范围为800℃～1100℃。在所述的外延层的形成方法中，所述气相沉积法使用的载气为氘气和氢气的混合气体。在所述的外延层的形成方法中，所述氘气占的比例范围为1％～100％。在所述的外延层的形成方法中，所述气相沉积法使用的载气为氘气。在所述的外延层的形成方法中，所述外延层为单晶硅。在所述的外延层的形成方法中，所述气相沉积法使用的反应气体为包含硅元素的气体。在所述的外延层的形成方法中，所述气相沉积法使用的反应气体为SiH4、Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或Si(CH3)4。在所述的外延层的形成方法中，提供所述硅衬底之后，在形成外延层之前，还包括步骤：去除所述硅衬底表面的自然氧化层；对所述硅衬底进行清洗。在所述的外延层的形成方法中，采用湿法或者干法刻蚀去除所述硅衬底表面的自然氧化层。与现有技术相比，本专利技术的有益效果主要体现在：在采用气相沉积法形成外延层时，使用包括氘气的载气，由于处于氘气的环境中，能够使形成的外延层内部存有氘原子，在后续栅氧化层或器件的形成时，氘原子能够扩散出，并与界面处等悬空键进行结合，形成较为稳定的结构，从而避免载流子的穿透，提高器件的性能。附图说明图1为本专利技术一实施例中外延层的形成方法的流程图。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的外延层的形成方法进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术，而仍然实现本专利技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制。为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本专利技术由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。请参考图1，在本实施例中，提出了一种外延层的形成方法，包括步骤：S100：提供硅衬底；S200：在所述硅衬底表面形成一层外延层，所述外延层采用气相沉积法形成，其中载气包括氘气。具体的，所述硅衬底的形成方法包括：形成硅铸块(ingot)；打磨所述硅铸块至所需的尺寸，例如晶圆大小的尺寸；接着，对所述硅铸块依次进行切薄(slicing)、表面磨削(surfacegrinding)、抛光(polishing)、边缘处理(edgeprofiling)及清洗处理(cleaning)等工艺，从而形成硅衬底。在本实施例中，所述硅衬底为单晶硅，采用直拉法(CZ)形成。提供所述硅衬底之后，在形成外延层之前，还包括步骤：去除所述硅衬底表面的自然氧化层，所述自然氧化层可以采用湿法或者干法刻蚀去除；通常情况下，硅衬底在长期暴露在空气之中会被空气中的氧气氧化，形成一层较薄的自然氧化层，去除所述自然氧化层能够使后续形成的外延层与硅衬底之间具有良好的接触，并且可以提高硅衬底的质量；接着，对所述硅衬底进行清洗。在步骤S200中，采用气相沉积法形成外延层，其中，气相沉积法所使用的载气包括氘气。具体的，所述气相沉积法的温度范围为800℃～1100℃，例如是1000℃。在本实施例中，所述气相沉积法使用的载气为氘气和氢气的混合气体，其中，所述氘气占的比例范围为1％～100％，具体的比例可以根据不同的工艺需求来决定。除此之外，所述气相沉积法使用的载气也可以是单纯的氘气。使用氘气作为载气，在形成外延层时，由于氘原子体积小，能够暂时贮存在外延层的间隙中，在后续形成栅氧化层或器件时，可以与栅氧化层等的悬空键进行结合，形成稳定的化学键，消除多余的悬空键，从而可以提高栅氧化层的性能。此外，氘原子不仅仅与栅氧化层的悬空键进行结合，还能够与半导体器件的中其他层的悬空键进行结合，而且形成的化学键较其他元素(例如氢原子)形成的化学键更为稳定。在本实施例中，所述外延层为单晶硅。所述气相沉积法使用的反应气体为包含硅元素的气体，例如是SiH4、Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或Si(CH3)4等气体均可。外延层的厚度等均由不同工艺决定，在此不作限定。综上，在本专利技术实施例提供的外延层的形成方法中，在采用气相沉积法形成外延层时，使用包括氘气的载气，由于处于氘气的环境中，能够使形成的外延层内部存有氘原子，在后续栅氧化层或器件的形成时，氘原子能够扩散出，并与界面处等悬空键进行结合，形成较为稳定的结构，从而避免载流子的穿透，提高器件的性能。上述仅为本专利技术的优选实施例而已，并不对本专利技术起到任何限制作用。任何所属
的技术人员，在不脱离本专利技术的技术方案的范围内，对本专利技术揭露的技术方案和
技术实现思路
做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本专利技术的技术方案的内容，仍属于本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外延层的形成方法，其特征在于，包括步骤：提供硅衬底；在所述硅衬底表面形成一层外延层，所述外延层采用气相沉积法形成，其中载气包括氘气。

【技术特征摘要】
1.一种外延层的形成方法，其特征在于，包括步骤：提供硅衬底；在所述硅衬底表面形成一层外延层，所述外延层采用气相沉积法形成，其中载气包括氘气。2.如权利要求1所述的外延层的形成方法，其特征在于，所述气相沉积法的温度范围为800℃～1100℃。3.如权利要求1所述的外延层的形成方法，其特征在于，所述气相沉积法使用的载气为氘气和氢气的混合气体。4.如权利要求3所述的外延层的形成方法，其特征在于，所述氘气占的比例范围为1％～100％。5.如权利要求1所述的外延层的形成方法，其特征在于，所述气相沉积法使用的载气为氘气。6.如权利要求1所述的外延层的形成方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖德元，张汝京，
申请(专利权)人：上海新昇半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31