專利名稱：降低外延工藝中自摻雜與外擴(kuò)散的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造工藝，特別是涉及一種外延工藝。
背景技術(shù)：
外延就是在單晶襯底上淀積一層單晶層，新淀積的這一層稱為外延層。外延工藝分為同質(zhì)外延和異質(zhì)外延兩種。同質(zhì)外延就是外延層和襯底材料相同，例如在硅襯底上外延硅。異質(zhì)外延就是外延層和襯底材料不一致，例如在硅襯底上外延氧化鋁。外延工藝在雙極器件、CMOS、硅基BiCMOS、鍺硅BiCMOS和B⑶等器件制造中有著廣泛的應(yīng)用。請(qǐng)參閱圖1，這是有埋層的襯底進(jìn)行外延生長(zhǎng)工藝后的硅片剖面示意圖。硅襯底 10中具有埋層11，在硅襯底10表面通過外延工藝生長(zhǎng)一層外延層20，外延層20例如是單晶娃。在外延生長(zhǎng)過程中，可能會(huì)產(chǎn)生自摻雜和/或外擴(kuò)散現(xiàn)象。自摻雜現(xiàn)象是指襯底中的雜質(zhì)由于蒸發(fā)或受外延工藝影響而進(jìn)入外延反應(yīng)的氣體中，從而導(dǎo)致外延層的摻雜不均勻。外擴(kuò)散現(xiàn)象是指襯底中的雜質(zhì)擴(kuò)散到外延層，從而導(dǎo)致外延層的摻雜不均勻。自摻雜和/或外擴(kuò)散現(xiàn)象會(huì)對(duì)載流子的分布、電阻率大小及均勻性、器件的最終性能造成很大的不良影響。為了抑制自摻雜和外擴(kuò)散，目前采用的手段是在外延過程中精確而細(xì)微地調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，例如反應(yīng)時(shí)間、溫度、氣體流量等，從而盡量保證外延層的均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種新的外延工藝，可以盡可能抑制有埋層的襯底進(jìn)行外延工藝時(shí)自摻雜和外擴(kuò)散所帶來的不利影響。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明降低外延工藝中自摻雜與外擴(kuò)散的方法為在外延工藝之前，通過離子注入工藝在襯底中形成阻擋層，阻擋層的上表面與埋層的上表面為同
一高度或更高。所述阻擋層是在襯底中注入碳或氟而形成的。本發(fā)明可以顯著降低襯底中有埋層的情況下進(jìn)行外延工藝時(shí)，自摻雜和外擴(kuò)散對(duì)外延層生長(zhǎng)所帶來的不利影響。


圖1是有埋層的襯底進(jìn)行外延生長(zhǎng)工藝后的硅片剖面示意圖；圖加 圖池是本發(fā)明襯底中埋層與阻擋層的深度示意圖。圖中附圖標(biāo)記說明10-硅襯底；11-埋層；12-阻擋層；20-外延層。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明適用于襯底中有埋層的情況下進(jìn)行外延生長(zhǎng)的情形。襯底中的埋層是通過離子注入工藝在襯底中注入P型或η型元素而形成的。常用的P型元素例如硼(B)。常用的η型元素例如磷(P)、砷(As)、銻(Sb)。本發(fā)明在襯底中通過離子注入工藝注入碳(C)、 氟(F)等元素，從而在襯底中形成阻擋層。阻擋層元素可以抑制埋層元素的外擴(kuò)散，從而降低了埋層元素對(duì)外延工藝的自摻雜和外擴(kuò)散影響。在進(jìn)行外延工藝之前，襯底中已經(jīng)通過離子注入工藝形成埋層。本發(fā)明用于形成阻擋層的離子注入工藝可以在用于形成埋層的離子注入工藝之前、之后或同時(shí)進(jìn)行，但必須要在外延工藝之前。阻擋層中的摻雜濃度可以比埋層中的摻雜濃度更大、更小或相等。阻擋層的上表面與埋層的上表面為同一高度或更高，具體包括以下兩種情形第1種，阻擋層整體在埋層的上方，兩者沒有交集。例如圖加所示，硅襯底10中具有埋層11和阻擋層12，硅襯底10之上具有外延層 20。其中阻擋層12的上表面和下表面均在埋層11的上表面之上。又如圖2b所示，阻擋層12的下表面與埋層11的上表面為同一高度。第2種，阻擋層與埋層有交集。例如圖2c所示，阻擋層12的上表面在埋層11的上表面之上，阻擋層12的下表面在埋層11的上表面與下表面之間。又如圖2d所示，阻擋層12的上表面在埋層11的上表面之上，阻擋層12的下表面與埋層11的下表面為同一高度。又如圖2e所示，阻擋層12的上表面在埋層11的上表面之上，阻擋層12的下表面在埋層11的下表面之下。又如圖2f所示，阻擋層12的上表面與埋層11的上表面為同一高度，阻擋層12的下表面在埋層11的上表面與下表面之間。又如圖2g所示，阻擋層12的上表面與埋層11的上表面為同一高度，阻擋層12的下表面與埋層11的下表面為同一高度。又如圖池所示，阻擋層12的上表面與埋層11的上表面為同一高度，阻擋層12的下表面在埋層11的下表面之下。下面以一個(gè)具體的實(shí)施例介紹一下襯底中形成埋層、阻擋層以及進(jìn)行外延生長(zhǎng)所需的工藝步驟第1步，在硅襯底上淀積或熱氧化生長(zhǎng)一層二氧化硅，作為離子注入掩蔽層。第2步，在所述離子注入掩蔽層(二氧化硅)之上旋涂光刻膠、經(jīng)過曝光、顯影之后，去除部分光刻膠形成離子注入窗口。第3步，在所述離子注入窗口中進(jìn)行ρ型或η型雜質(zhì)的離子注入，從而在硅襯底中形成埋層。在離子注入形成埋層之前、之后或同時(shí)，也在所述離子注入窗口中進(jìn)行碳或氟的離子注入，從而在硅襯底中形成阻擋層?；蛘咦钃鯇拥纳媳砻媾c埋層的上表面為同一高度， 或者阻擋層的上表面高于埋層的上表面。第4步，去除硅片表面的光刻膠以及所述離子注入掩蔽層(二氧化硅)。第5步，進(jìn)行高溫爐退火或快速熱退火工藝，這一步會(huì)在硅襯底上表面形成二氧化硅。
第6步，去除第5步所形成的二氧化硅，并進(jìn)行外延生長(zhǎng)工藝由于在外延工藝之前增加了在襯底中離子注入形成阻擋層的工藝步驟，該阻擋層可以降低埋層雜質(zhì)在外延工藝中的外擴(kuò)散或自摻雜現(xiàn)象，從而有效提高了外延工藝的質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種降低外延工藝中自摻雜與外擴(kuò)散的方法，其特征是，在外延工藝之前，通過離子注入工藝在襯底中形成阻擋層，阻擋層的上表面與埋層的上表面為同一高度或更高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低外延工藝中自摻雜與外擴(kuò)散的方法，其特征是，所述阻擋層是在襯底中注入碳或氟而形成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低外延工藝中自摻雜與外擴(kuò)散的方法，其特征是，所述埋層是在襯底中注入η型雜質(zhì)或ρ型雜質(zhì)而形成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的降低外延工藝中自摻雜與外擴(kuò)散的方法，其特征是，所述η型雜質(zhì)為磷、砷、銻中的一種或多種。
5.據(jù)權(quán)利要求3所述的降低外延工藝中自摻雜與外擴(kuò)散的方法，其特征是，所述ρ型雜質(zhì)為硼。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低外延工藝中自摻雜與外擴(kuò)散的方法，其特征是，所述阻擋層在埋層的上方，所述阻擋層與埋層之間沒有交集。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低外延工藝中自摻雜與外擴(kuò)散的方法，其特征是，所述阻擋層與埋層有交集。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的降低外延工藝中自摻雜與外擴(kuò)散的方法，其特征是，形成阻擋層的離子注入工藝在形成埋層的離子注入工藝之前、之后或同時(shí)進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的降低外延工藝中自摻雜與外擴(kuò)散的方法，其特征是，所述阻擋層的摻雜濃度比埋層的摻雜濃度更大、更小或相等。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種降低外延工藝中自摻雜與外擴(kuò)散的方法，在外延工藝之前，通過離子注入工藝在襯底中形成阻擋層，阻擋層的上表面與埋層的上表面為同一高度或更高。本發(fā)明可以顯著降低襯底中有埋層的情況下進(jìn)行外延工藝時(shí)，自摻雜和外擴(kuò)散對(duì)外延層生長(zhǎng)所帶來的不利影響。
文檔編號(hào)H01L21/20GK102376548SQ20101026520
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者繆燕, 謝烜 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司