專利名稱：利用選擇性外延工藝形成外延層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電 制造領(lǐng)域，特別是涉及一種利用選擇性外延工藝形成外延層 的方法。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的技術(shù)中，會將應(yīng)力(stress)引入到金屬氧化物晶體管(M0S transistor)的溝道區(qū)域內(nèi)，以增加載流子遷移率(carrier mobility)，進(jìn)而提高金屬氧化 物晶體管的性能。一般而言，對于NMOS晶體管而言，希望在源極至漏極方向的溝道區(qū)域產(chǎn) 生張應(yīng)力(tensile stress)；而對于PMOS晶體管而言，希望在源極至漏極方向的溝道區(qū)域 產(chǎn)生壓應(yīng)力(compressive stress)。以PMOS晶體管為例，為了在其溝道區(qū)域產(chǎn)生壓應(yīng)力，需要在PMOS晶體管的源極和 漏極區(qū)域形成外延層，所述外延層是鍺化硅，由于鍺化硅比硅具有更大的晶格常數(shù)，因此其 膜層內(nèi)部具有壓縮應(yīng)力，該壓縮壓力會被轉(zhuǎn)移到水平方向上，以在該P(yáng)MOS晶體管的溝道內(nèi) 產(chǎn)生出壓應(yīng)力，進(jìn)而提高空穴的遷移率。而對于NMOS晶體管而言，則需要在其源極和漏極 區(qū)域形成碳化硅，以提高電子的遷移率。當(dāng)要進(jìn)行選擇性外延工藝的半導(dǎo)體襯底上包括兩種或兩種以上材料的時候，可利 用選擇性外延(selective epitaxial growth, SEG)工藝來形成鍺化硅或者碳化硅。例如， 所述半導(dǎo)體襯底上包括暴露出來的硅表面和介電材料表面時，會執(zhí)行選擇性含硅薄膜的生 長步驟。一般地，所述介電材料可以是氮化硅、氧化硅或氮氧化硅等。當(dāng)這些介電材料暴露 出來的時候，所述選擇性外延工藝所使用的氣體包括蝕刻氣體。所述選擇性外延工藝包括 沉積反應(yīng)和蝕刻反應(yīng)，所述沉積反應(yīng)和蝕刻反應(yīng)以相對不同的反應(yīng)速率在半導(dǎo)體襯底上進(jìn) 行。具體的說，所述選擇性外延工藝的沉積反應(yīng)在硅表面生長結(jié)晶硅，而在介電材料表面生 長不定型硅或多晶硅。所述蝕刻氣體對介電表面生長的不定型硅或多晶硅的蝕刻速率會比 硅表面的結(jié)晶硅的蝕刻速率快的多，因而可完成選擇性的外延生長。當(dāng)然，也可在只有硅表面的半導(dǎo)體襯底上進(jìn)行選擇性外延工藝，以在硅表面形成 外延層。以形成鍺化硅薄膜為例，常用來執(zhí)行選擇性外延沉積的制程方法是使用二氯硅烷 作為硅源氣體，鍺烷作為鍺源氣體，氯化氫作為蝕刻氣體，并以氫氣或氮?dú)庾鳛檩d氣。然而，在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，在利用選擇性外延工藝生長鍺化硅或碳化硅時，所述鍺 化硅或碳化硅表面經(jīng)常出現(xiàn)腐蝕坑缺陷(pits defect) 0經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)這種腐蝕坑缺 陷的原因是由于，硅與鍺或碳的晶格常數(shù)不同，導(dǎo)致在外延生長后，形成的鍺化硅或碳化硅 薄膜的表面不平整，即出現(xiàn)了腐蝕坑缺陷，這將嚴(yán)重影響晶體管的性能，導(dǎo)致產(chǎn)品的良率下 降。在專利號US6825102B1的美國專利中，公開了一種改善有缺陷的半導(dǎo)體晶體材料 的材料質(zhì)量的方法，以解決上述問題。該方法包括以下步驟首先對有缺陷的半導(dǎo)體晶體 材料的一個區(qū)域進(jìn)行部分或完全非晶化，并對非晶化的有缺陷的半導(dǎo)體晶體材料進(jìn)行熱處 理，以使所述部分或者完全非晶化的區(qū)域再結(jié)晶，形成與有缺陷的半導(dǎo)體晶體材料相比具有降低了的缺陷密度的再結(jié)晶區(qū)域。該方法通過固相再生長轉(zhuǎn)移延伸通過非晶層的缺陷， 從而消除了任何硅(或其它外延層)與生長有關(guān)的缺陷。然而，該方法是通過離子注入的 方式來進(jìn)行部分或完全非晶化，這會引入制程不需要的離子，且該方法增加了較多的工藝 步驟，導(dǎo)致生產(chǎn)成本上升，不利于提高生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一 種利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，該方法工藝簡單，卻可 有效的解決現(xiàn)有技術(shù)形成的外延層表面具有腐蝕坑缺陷的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種利用選擇性外延工藝形成外延層的方法， 包括將半導(dǎo)體襯底置于處理室內(nèi)，并加熱所述半導(dǎo)體襯底；向所述處理室內(nèi)通入第一反 應(yīng)氣體，以在該半導(dǎo)體襯底上形成外延層，所述第一反應(yīng)氣體包括第一蝕刻氣體；向所述處 理室內(nèi)通入第二反應(yīng)氣體，以蝕刻所述外延層，所述第二反應(yīng)氣體包括第二蝕刻氣體，所述 第二蝕刻氣體的流速比所述第一蝕刻氣體的流速大?？蛇x的，所述第一蝕刻氣體是氯化氫，所述第一蝕刻氣體的流速為50 200SCCm?？蛇x的，所述第二蝕刻氣體是氯化氫，所述第二蝕刻氣體的流速為200 350ccm。可選的，所述外延層是鍺化硅薄膜?？蛇x的，所述第一反應(yīng)氣體還包括第一硅源氣體、第一載氣以及第一鍺源氣體，所 述第一硅源氣體是硅烷或二氯硅烷，所述第一載氣是氫氣或氮?dú)?，所述第一鍺源氣體是鍺 烷，所述第一硅源氣體的流速為5 500sCCm，所述第一載氣的流速為5 50slm，所述第一 鍺源氣體的流速為5 500sccm?？蛇x的，所述第二反應(yīng)氣體還包括第二硅源氣體、第二載氣以及第二鍺源氣體，所 述第二硅源氣體是硅烷或二氯硅烷，所述第二載氣是氫氣或氮?dú)?，所述第二鍺源氣體是鍺 烷，所述第二硅源氣體的流速為5 500sCCm，所述第二載氣的流速為5 50slm，所述第二 鍺源氣體的流速為5 500sccm。可選的，所述外延層是碳化硅薄膜?？蛇x的，所述第一反應(yīng)氣體還包括第一硅源氣體、第一載氣以及第一碳源氣體，所 述第一硅源氣體是硅烷或二氯硅烷，所述第一載氣是氫氣或氮?dú)?，所述第一碳源氣體是甲 基碳烷，所述第一硅源氣體的流速為5 500sCCm，所述第一載氣的流速為5 50slm，所述 第一碳源氣體的流速為5 500sCCm?？蛇x的，所述第二反應(yīng)氣體還包括第二硅源氣體、第二載氣以及第二碳源氣體，所 述第二硅源氣體是硅烷或二氯硅烷，所述第二載氣是氫氣或氮?dú)?，所述第二碳源氣體是甲 基碳烷，所述第二硅源氣體的流速為5 500sCCm，所述第二載氣的流速為5 50slm，所述 第二碳源氣體的流速為5 500sCCm?？蛇x的，所述處理室內(nèi)的壓力為1 200Torr，所述半導(dǎo)體襯底被加熱至500 1000°C。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法包括通入 第一反應(yīng)氣體形成外延層以及通入第二反應(yīng)氣體蝕刻所述外延層兩個步驟，其中，蝕刻所 述外延層時通入的第二蝕刻氣體的流速比形成外延層時通入的第一蝕刻氣體的流速大，因 此，通入第一反應(yīng)氣體時是以沉積反應(yīng)為主，進(jìn)而在半導(dǎo)體襯底上形成目標(biāo)厚度的外延層，而通入第二反應(yīng)氣體時則以蝕刻反應(yīng)為主，從而蝕刻所述外延層以使所述外延層表面平 整，避免所述外延層表面出現(xiàn)腐蝕坑缺陷，提高了產(chǎn)品的良率。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法的流程
圖2A 2C為本發(fā)明實(shí)施例所提供的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法的各 步驟相應(yīng)結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式在背景技術(shù)中已經(jīng)提及，在利用選擇性外延工藝生長鍺化硅或碳化硅時，所述鍺 化硅或碳化硅表面經(jīng)常出現(xiàn)腐蝕坑缺陷。出現(xiàn)這種腐蝕坑缺陷的原因是由于硅與鍺或碳的 晶格常數(shù)不同，使得形成的鍺化硅或碳化硅薄膜的表面不平整，即出現(xiàn)了腐蝕坑缺陷，這將 嚴(yán)重影響晶體管的性能。本發(fā)明的核心思想在于，提供一種利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，該方 法包括通入第一反應(yīng)氣體形成外延層以及通入第二反應(yīng)氣體蝕刻所述外延層兩個步驟，其 中，蝕刻所述外延層時通入的第二蝕刻氣體的流速比形成外延層時通入的第一蝕刻氣體的 流速大，因此，通入第一反應(yīng)氣體時是以沉積反應(yīng)為主，進(jìn)而在半導(dǎo)體襯底上形成目標(biāo)厚度 的外延層，而通入第二反應(yīng)氣體時則以蝕刻反應(yīng)為主，從而蝕刻所述外延層以使所述外延 層表面平整，避免所述外延層表面出現(xiàn)腐蝕坑缺陷，提高了產(chǎn)品的良率。請參考圖1，其為本發(fā)明實(shí)施例所提供的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法 的流程圖，結(jié)合該圖，該方法包括步驟步驟S10，將半導(dǎo)體襯底置于處理室內(nèi)，并加熱所述半導(dǎo)體襯底；步驟S20，向所述處理室內(nèi)通入第一反應(yīng)氣體，以在該半導(dǎo)體襯底上形成外延層， 所述第一反應(yīng)氣體包括第一蝕刻氣體；步驟S30，向所述處理室內(nèi)通入第二反應(yīng)氣體，以蝕刻所述外延層，所述第二反應(yīng) 氣體包括第二蝕刻氣體，所述第二蝕刻氣體的流速比所述第一蝕刻氣體的流速大。下面將結(jié)合示意圖對本發(fā)明的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法進(jìn)行更詳 細(xì)的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述 的本發(fā)明，而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對于本領(lǐng)域技術(shù)人 員的廣泛知道，而并不作為對本發(fā)明的限制。為了清楚，不描述實(shí)際實(shí)施例的全部特征。在下列描述中，不詳細(xì)描述公知的功能 和結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈儠贡景l(fā)明由于不必要的細(xì)節(jié)而混亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實(shí)際實(shí)施例的開 發(fā)中，必須做出大量實(shí)施細(xì)節(jié)以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的 限制，由一個實(shí)施例改變?yōu)榱硪粋€實(shí)施例。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗費(fèi) 時間的，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說僅僅是常規(guī)工作。在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要 求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非 精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。第一實(shí)施例
參照圖2A，首先提供半導(dǎo)體襯底20，并將該半導(dǎo)體襯底20置于處理室內(nèi)，之后，力口 熱所述半導(dǎo)體襯底20。在本實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底20是硅襯底。當(dāng)然，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，半導(dǎo)體 襯底20也可以包括兩種或兩種以上材料，例如，半導(dǎo)體襯底20上可包括暴露出來的硅表面 和介電材料表面，以在半導(dǎo)體襯底20上執(zhí)行選擇性鍺化硅或碳化硅等含硅薄膜的生長步 馬聚ο其中，所述處理室是可進(jìn)行選擇性外延工藝的設(shè)備的反應(yīng)腔，例如，美國應(yīng)用材料 公司生產(chǎn)的Epi Centura系統(tǒng)與PolyGen系統(tǒng)。當(dāng)然，還可以是傳統(tǒng)的批次高溫爐等。所述處理室內(nèi)的壓力可保持在1 200ΤΟΠ·，較佳的，所述處理室內(nèi)的壓力保持在 3Torr 至 15Torr 之間。在所述處理室內(nèi)，可將半導(dǎo)體襯底20加熱至500 1000°C。以加熱方式驅(qū)動由多 種氣體組合成混合物發(fā)生反應(yīng)并外延生長結(jié)晶硅。較佳的，將半導(dǎo)體襯底20加熱至600°C 至750°C之間，在這個溫度范圍內(nèi)，作為硅源氣體的硅烷可以有效地?zé)岱纸庑纬晒琛＝又?，如圖2B所示，向所述處理室內(nèi)通入第一反應(yīng)氣體，以在該半導(dǎo)體襯底20上 形成外延層21，所述第一反應(yīng)氣體包括第一蝕刻氣體。在本實(shí)施例中，利用選擇性外延工藝所形成的外延層21是鍺化硅薄膜。所述鍺化 硅薄膜比硅具有更大的晶格常數(shù)，故在退火之后鍺化硅會膨脹并產(chǎn)生壓應(yīng)力，進(jìn)而提高空 穴的遷移率。然而，由于硅與鍺的晶格常數(shù)不同，所述外延層21的表面不平整。其中，所述第一蝕刻氣體是氯化氫(HCL，俗稱鹽酸)。使用氯化氫來取代氯氣等氣 體有很多優(yōu)點(diǎn)，例如，氯化氫不會像氯氣一樣強(qiáng)力攻擊成長中的薄膜，且其可更具選擇性的 蝕刻。然而應(yīng)該認(rèn)識到，所述第一蝕刻氣體還可以是其它含鹵素氣體，例如，溴化氫或碘化 Mo其中，所述第一蝕刻氣體的流入到所述反應(yīng)室內(nèi)的流速較低，以使通入第一反應(yīng) 氣體時進(jìn)行的選擇型外延生長過程是以沉積反應(yīng)為主，進(jìn)而較快在半導(dǎo)體襯底20上形成 目標(biāo)厚度的外延層21。在本實(shí)施例中，所述第一蝕刻氣體的流速為50 200sCCm。在本實(shí)施例中，所述第一反應(yīng)氣體還包括第一硅源氣體(硅前驅(qū)物)、第一載氣以 及第一鍺源氣體(鍺前驅(qū)物)。所述第一硅源氣體、第一載氣、第一鍺源氣體以及第一蝕刻 氣體被同時通入到處理室內(nèi)，以形成鍺化硅薄膜。其中，所述第一硅源氣體是硅烷或二氯硅烷。當(dāng)然，所述第一硅源氣體還可以是 高等硅烷或有機(jī)硅烷。所述高等硅烷包括具有化學(xué)通式SixH(2x+2)的化學(xué)物，例如乙硅烷 (Si2H6)。所述有機(jī)硅烷包括具有化學(xué)通式RySixH(2x+2_y)的化學(xué)物，其中R為甲基、乙基或其
它焼基。所述第一硅源氣體的流速為5 500sCCm，較佳的，所述第一硅源氣體的流速介于 30sccm 至 300sccm 之間。其中，所述第一載氣是氫氣或氮?dú)?。?dāng)然，所述第一載氣還可以是氬氣或者氦氣以 及上述氣體的組合物。所述第一載氣的流速為5 50slm。其中，所述第一鍺源氣體是鍺烷。除了鍺烷之外，可用于沉積鍺化硅的鍺源氣體還 包括高等鍺烷和有機(jī)鍺烷。所述高等鍺烷包括具有化學(xué)通式GexH(2x+2)的化學(xué)物，例如乙鍺 烷(Ge2H6)15所述有機(jī)硅烷包括具有化學(xué)通式RyGexH(2x+2_y)的化學(xué)物，其中R為甲基、乙基或其它烷基。所述第一鍺源氣體的流速為5 500sCCm ，較佳的，所述第一鍺源氣體的流速介于 30sccm 至 300sccm 之間。在通入第一反應(yīng)氣體形成外延層的過程中，包括沉積反應(yīng)和蝕刻反應(yīng)，所述沉積 反應(yīng)和蝕刻反應(yīng)以相對不同的反應(yīng)速率在半導(dǎo)體襯底20上進(jìn)行。所述第一蝕刻氣體會蝕 刻在硅表面形成的鍺化硅，但是該步驟中是以沉積反應(yīng)為主，進(jìn)而較快在半導(dǎo)體襯底20上 形成目標(biāo)厚度的外延層21，也就是說，外延層21的厚度已達(dá)到預(yù)期要形成的外延層的厚度。本實(shí)施例并不對具體通入第一反應(yīng)氣體的時間進(jìn)行限定，根據(jù)要形成的外延層21 的厚度，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過即可獲知具體的反應(yīng)時間。當(dāng)然，如果半導(dǎo)體襯底20上包括暴露出來的硅表面和介電材料表面，那么所述第 一蝕刻氣體對介電表面生長的外延層的蝕刻速率會比硅表面的外延層的蝕刻速率快的多， 因而可完成選擇性的外延生長。接下來，如圖2C所示，向所述處理室內(nèi)通入第二反應(yīng)氣體，以蝕刻所述外延層21， 所述第二反應(yīng)氣體包括第二蝕刻氣體，所述第二蝕刻氣體的流速比所述第一蝕刻氣體的流 速大，以形成厚度均勻表面無缺陷的外延層21'。形成外延層21以及蝕刻所述外延層21是在同一處理室內(nèi)原位完成，通入第二反 應(yīng)氣體時，半導(dǎo)體襯底20的溫度仍為500 1000°C，較佳的，半導(dǎo)體襯底20仍在600°C至 750°C之間。所述處理室內(nèi)的壓力仍保持在1 200ΤΟΠ·，較佳的，所述處理室內(nèi)的壓力保持 在3Torr至15Torr之間。較佳的，所述第二蝕刻氣體與所述第一蝕刻氣體是同一氣體，例如氯化氫。所述第 二蝕刻氣體流入到所述反應(yīng)室內(nèi)的流速較高，以使通入第二反應(yīng)氣體時進(jìn)行的選擇型外延 生長過程是以蝕刻反應(yīng)為主，所述第二蝕刻氣體會蝕刻所述外延層21的表面，進(jìn)行形成厚 度均勻表面無缺陷的外延層21'。在本實(shí)施例中，所述第二蝕刻氣體的流速為200 350ccm。由于第二蝕刻氣體的 腐蝕作用，外延層21'的表面較為光滑，減少了腐蝕坑缺陷出現(xiàn)的幾率，提高了產(chǎn)品的良率。進(jìn)一步的，所述第二反應(yīng)氣體可采用與第一反應(yīng)氣體相同的成分，即所述第二反 應(yīng)氣體還包括第二硅源氣體、第二載氣以及第二鍺源氣體。所述第二硅源氣體、第二載氣、 第二鍺源氣體以及第二蝕刻氣體被同時通入到處理室內(nèi)，以形成鍺化硅薄膜。其中，所述第二硅源氣體是硅烷或二氯硅烷，所述第二硅源氣體的流速介于5sCCm 至500sCCm之間。所述第二載氣是氫氣或氮?dú)猓龅诙d氣的流速介于5slm至50slm之 間。所述第二鍺源氣體是鍺烷，所述第二鍺源氣體的流速介于5sCCm至500sCCm之間。本發(fā)明第一實(shí)施例提供的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，該方法工藝簡 單，僅包括通入第一反應(yīng)氣體形成外延層以及通入第二反應(yīng)氣體蝕刻所述外延層兩個步 驟，通入第一反應(yīng)氣體時是以沉積反應(yīng)為主，進(jìn)而在半導(dǎo)體襯底上形成目標(biāo)厚度的外延層， 而通入第二反應(yīng)氣體時則以蝕刻反應(yīng)為主，從而蝕刻所述外延層以使所述外延層表面平 整，即可有效的避免所述外延層表面出現(xiàn)腐蝕坑缺陷。第二實(shí)施例
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，給出了形成鍺化硅薄膜的具體實(shí)施例，對于碳化硅薄 膜而言，制造方法基本相同，區(qū)別在于通入第一反應(yīng)氣體和第二反應(yīng)氣體中均包括碳來源 氣體(碳前驅(qū)物)。下面繼續(xù)以圖2A至圖2C為參考，對形成碳化硅的過程加以說明。參照圖2A，首先提供半導(dǎo)體襯底20，并將該半導(dǎo)體襯底20置于處理室內(nèi)，之后，力口 熱半導(dǎo)體襯底20，可將所述半導(dǎo)體襯底20加熱至500 1000°C，所述處理室內(nèi)的壓力保持 在 1 200Tor r。接著，如圖2B所示，向所述處理室內(nèi)通入第一反應(yīng)氣體，以在該半導(dǎo)體襯底20上 形成外延層21，所述第一反應(yīng)氣體包括第一蝕刻氣體。在本實(shí)施例中，利用選擇性外延工藝所形成的外延層是碳化硅薄膜。所述碳化硅 薄膜比硅具有更小的晶格常數(shù)，故在退火之后鍺化硅會膨脹并產(chǎn)生張應(yīng)力，進(jìn)而提高電子 的遷移率。所述第一蝕刻氣體是氯化氫，所述第一蝕刻氣體的流入到所述反應(yīng)室內(nèi)的流速較 低，以使通入第一反應(yīng)氣體時進(jìn)行的選擇型外延生長過程是以沉積反應(yīng)為主，進(jìn)而較快在 半導(dǎo)體襯底20上形成外延層21。較佳的，所述第一蝕刻氣體的流速為50 200sCCm。與第一實(shí)施例不同，所述第一反應(yīng)氣體除了第一蝕刻氣體之外，還包括第一硅源 氣體、第一載氣以及第一碳源氣體。所述第一硅源氣體、第一載氣、第一碳源氣體以及第一 蝕刻氣體被同時通入到處理室內(nèi)，以形成碳化硅薄膜。所述第一硅源氣體是硅烷或二氯硅烷，所述第一硅源氣體的流速為5 500sCCm。 所述第一載氣是氫氣或氮?dú)猓龅谝惠d氣的流速為5 50slm。所述第一碳源氣體是甲基 碳烷，所述第一碳源氣體的流速為5 500sCCm。接下來，如圖2C所示，向所述處理室內(nèi)通入第二反應(yīng)氣體，以蝕刻所述外延層21， 所述第二反應(yīng)氣體包括第二蝕刻氣體，所述第二蝕刻氣體的流速比所述第一蝕刻氣體的流 速大，以形成表面平整無缺陷的外延層21'。所述第二蝕刻氣體的流速為200 350ccm。較佳的，所述第二蝕刻氣體與所述第一蝕刻氣體是同一氣體，例如氯化氫所述第 二蝕刻氣體的流入到所述反應(yīng)室內(nèi)的流速較高，以使通入第二反應(yīng)氣體時進(jìn)行的選擇型外 延生長過程是以蝕刻反應(yīng)為主，從而蝕刻外延層21上形成厚度表面平整的外延層21'，避 免出現(xiàn)腐蝕坑缺陷，提高了產(chǎn)品的良率。進(jìn)一步的，所述第二反應(yīng)氣體可采用與第一反應(yīng)氣體相同的成分，即所述第二反 應(yīng)氣體還包括第二硅源氣體、第二載氣以及第二碳源氣體。所述第二硅源氣體、第二載氣、 第二碳源氣體以及第二蝕刻氣體被同時通入到處理室內(nèi)，以形成碳化硅薄膜。其中，所述第二硅源氣體是硅烷或二氯硅烷，所述第二硅源氣體的流速介于5sCCm 至500sCCm之間。所述第二載氣是氫氣或氮?dú)?，所述第二載氣的流速介于5slm至50slm之 間。所述第二碳源氣體是甲基碳烷，所述第二碳源氣體的流速介于5sCCm至500sCCm之間。綜上所述，本發(fā)明提供一種利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，該方法包括 將半導(dǎo)體襯底置于處理室內(nèi)，并加熱所述半導(dǎo)體襯底；向所述處理室內(nèi)通入第一反應(yīng)氣體， 以在該半導(dǎo)體襯底上形成外延層，所述第一反應(yīng)氣體包括第一蝕刻氣體；向所述處理室內(nèi) 通入第二反應(yīng)氣體，以蝕刻所述外延層，所述第二反應(yīng)氣體包括第二蝕刻氣體，所述第二蝕 刻氣體的流速比所述第一蝕刻氣體的流速大。本發(fā)明可減少腐蝕坑缺陷，提高了產(chǎn)品的良 率。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包 這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，包括將半導(dǎo)體襯底置于處理室內(nèi)，并加熱所述半導(dǎo)體襯底；向所述處理室內(nèi)通入第一反應(yīng)氣體，以在該半導(dǎo)體襯底上形成外延層，所述第一反應(yīng) 氣體包括第一蝕刻氣體；向所述處理室內(nèi)通入第二反應(yīng)氣體，以蝕刻所述外延層，所述第二反應(yīng)氣體包括第二 蝕刻氣體，所述第二蝕刻氣體的流速比所述第一蝕刻氣體的流速大。
2.如權(quán)利要求1所述的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，其特征在于，所述第 一蝕刻氣體是氯化氫。
3.如權(quán)利要求1或2所述的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，其特征在于，所述 第一蝕刻氣體的流速為50 200sccm。
4.如權(quán)利要求3所述的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，其特征在于，所述第 二蝕刻氣體是氯化氫。
5.如權(quán)利要求4所述的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，其特征在于，所述第 二蝕刻氣體的流速為200 350ccm。
6.如權(quán)利要求5所述的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，其特征在于，所述外 延層是鍺化硅薄膜。
7.如權(quán)利要求6所述的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，其特征在于，所述第 一反應(yīng)氣體還包括第一硅源氣體、第一載氣以及第一鍺源氣體。
8.如權(quán)利要求7所述的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，其特征在于，所述第 一硅源氣體是硅烷或二氯硅烷，所述第一載氣是氫氣或氮?dú)猓龅谝绘N源氣體是鍺烷。
9.如權(quán)利要求8所述的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，其特征在于，所述第 一硅源氣體的流速為5 500sCCm，所述第一載氣的流速為5 50slm，所述第一鍺源氣體 的流速為5 500sccm。
10.如權(quán)利要求6所述的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，其特征在于，所述第 二反應(yīng)氣體還包括第二硅源氣體、第二載氣以及第二鍺源氣體。
11.如權(quán)利要求10所述的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，其特征在于，所述 第二硅源氣體是硅烷或二氯硅烷，所述第二載氣是氫氣或氮?dú)?，所述第二鍺源氣體是鍺烷。
12.如權(quán)利要求11所述的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，其特征在于，所述 第二硅源氣體的流速為5 500sCCm，所述第二載氣的流速為5 50slm，所述第二鍺源氣 體的流速為5 500sccm。
13.如權(quán)利要求5所述的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，其特征在于，所述外 延層是碳化硅薄膜。
14.如權(quán)利要求13所述的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，其特征在于，所述 第一反應(yīng)氣體還包括第一硅源氣體、第一載氣以及第一碳源氣體。
15.如權(quán)利要求14所述的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，其特征在于，所述 第一硅源氣體是硅烷或二氯硅烷，所述第一載氣是氫氣或氮?dú)?，所述第一碳源氣體是甲基 碳燒。
16.如權(quán)利要求15所述的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，其特征在于，所述 第一硅源氣體的流速為5 500sCCm，所述第一載氣的流速為5 50slm，所述第一碳源氣體的流速為5 500sccm。
17.如權(quán)利要求13所述的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，其特征在于，所述 第二反應(yīng)氣體還包括第二硅源氣體、第二載氣以及第二碳源氣體。
18.如權(quán)利要求17所述的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，其特征在于，所述 第二硅源氣體是硅烷或二氯硅烷，所述第二載氣是氫氣或氮?dú)?，所述第二碳源氣體是甲基 碳燒。
19.如權(quán)利要求18所述的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，其特征在于，所述 第二硅源氣體的流速為5 500sCCm，所述第二載氣的流速為5 50slm，所述第二碳源氣 體的流速為5 500sccm。
20.如權(quán)利要求1所述的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，其特征在于，所述處 理室內(nèi)的壓力為1 200Torr。
21.如權(quán)利要求1所述的利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，其特征在于，所述半 導(dǎo)體襯底被加熱至500 1000°C。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種利用選擇性外延工藝形成外延層的方法，該方法包括將半導(dǎo)體襯底置于處理室內(nèi)，并加熱所述半導(dǎo)體襯底；向所述處理室內(nèi)通入第一反應(yīng)氣體，以在該半導(dǎo)體襯底上形成外延層，所述第一反應(yīng)氣體包括第一蝕刻氣體；向所述處理室內(nèi)通入第二反應(yīng)氣體，以蝕刻所述外延層，所述第二反應(yīng)氣體包括第二蝕刻氣體，所述第二蝕刻氣體的流速比所述第一蝕刻氣體的流速大。本發(fā)明可減少腐蝕坑缺陷，提高了產(chǎn)品的良率。
文檔編號H01L21/3065GK102082084SQ20091019945
公開日2011年6月1日 申請日期2009年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日
發(fā)明者何有豐, 胡亞蘭 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司