專利名稱：改善鍺硅或鍺硅碳單晶與多晶交界面形貌的方法
技術領域：
本發明涉及半導體集成電路領域，特別是涉及一種改善HBT(異質結雙極晶體管) 鍺硅或鍺硅碳單晶與多晶交界面形貌的方法。
背景技術：
鍺硅或鍺硅碳工藝屬低溫外延工藝，其在單晶硅表面生長出的同晶向的單晶硅， 在非單晶薄膜如氧化硅、氮化硅多晶硅等表面生長出的則是多晶。目前用CVD(化學氣相淀 積)方法制備鍺硅或鍺硅碳所用硅源的反應物通常是二氯二氫硅(DCQ或硅烷(SiH4)。由 于反應物的不同，鍺硅或鍺硅碳薄膜單晶和多晶的生長速率之比會有顯著差異，以DCS為 反應物的工藝多晶生長速率慢于單晶生長速率，而以硅烷為反應物的工藝多晶生長速率快 于單晶生長速率。正是由于以氣態源硅烷為反應物的工藝多晶生長速率比單晶快，這就導致硅片上 生長在STI (淺槽隔離)或LOCOS (硅的局部氧化)表面的多晶硅會向AA(有源區)表面的 單晶硅傾斜，同時在AA表面形成一個過渡區(參見圖1)，從而使AA的有效面積變小。隨著 器件尺寸的縮小，損失AA的面積慢慢變的不可接受。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種改善HBT鍺硅或鍺硅碳單晶與多晶交界面 形貌的方法，能有效減少有源區面積的損失。為解決上述技術問題，本發明的改善HBT鍺硅或鍺硅碳單晶與多晶交界面形貌的 方法是采用如下技術方案實現的在一定的溫度和壓力下，在形成有STI區域和有源區的硅片上進行鍺硅或鍺硅碳 外延生長，外延生長過程中通入一定量的鹵化氫氣體，降低鍺硅或鍺硅碳在STI區域的生 長速率，使鍺硅或鍺硅碳單晶與多晶交界面向STI區域推移。本發明通過在鍺硅或鍺硅碳生長過程中通入鹵化氫氣體，并調整鹵化氫氣體的流 量，達到降低多晶鍺硅或鍺硅碳在STI區的生長速率，但對單晶鍺硅或鍺硅碳在AA區的生 長速率影響不大，從而把單晶鍺硅或鍺硅碳和多晶鍺硅或鍺硅碳的過渡區向STI區域推 移，增大了 AA區域的面積。
下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明圖1是無鹵化氫時鍺硅或鍺硅碳單晶與多晶的交界面示意圖；圖2是有鹵化氫時鍺硅或鍺硅碳單晶與多晶的交界面示意圖；圖3是本發明的方法控制流程圖。
具體實施例方式鍺硅或鍺硅碳外延生長和普通的外延生長相似，其在單晶界面上生長出來的是單 晶，在多晶或絕緣層上生長出來的是多晶；在單晶與多晶界面處存在一個過度區域，即多晶 向單晶漸變的區域。過度區域位于STI上還是AA上則取決于單晶與多晶的生長速率的差 異，若單晶的生長速率大于多晶的生長速率，則過渡區域位于STI上；若多晶的生長速率大 于單晶的生長速率，則過渡區域位于AA上。所以要想減少過渡區域在AA上的面積，必須設 法降低多晶在STI區域的生長速率。氯化氫或氟化氫氣體有抑制硅、鍺硅或鍺硅碳生長的作用。在硅、鍺硅或鍺硅碳生 長過程中加入一定量的氯化氫或氟化氫氣體，可使其生長速率變慢。但是，氯化氫或氟化氫 氣體對鍺硅或鍺硅碳在AA區域和STI區域的抑制效果是不同的，即氯化氫和氟化氫氣體可 以顯著降低鍺硅多晶在STI區域的生長速率，對鍺硅或鍺硅碳單晶生長的抑制效果會小的 多。根據鹵化氫氣體的這一特點，可以在鍺硅或鍺硅碳生長過程中通入一定量的鹵化氫氣 體，使其顯著降低鍺硅或鍺硅碳多晶在STI區域的生長速率，從而使單晶與多晶的過渡區 域向STI區域推移，增大有源區域的面積(參見圖2)。通過調整鹵化氫氣體的流量可以調整過渡區域的位置，鹵化氫氣體的流量越大， 過渡區域向STI區域推移的越多，直至多晶區域消失(即鍺硅或鍺硅碳多晶在STI區域的 生長速率為0)，但此時鍺硅或鍺硅碳單晶的生長速率也會下降很多。為了使鍺硅或鍺硅碳 單晶的生長速率不至于下降很多，鹵化氫氣體的流量也不宜過大。本發明的控制流程如圖3所示。鍺硅或鍺硅碳在有源區生長單晶，在STI區域生 長多晶，且在有源區與STI區域交界面存在單晶向多晶的過渡區。鍺硅或鍺硅碳外延生長 的溫度為500-1000攝氏度，壓力為5-10帕斯卡或5帕斯卡至一個大氣壓。鍺硅或鍺硅碳 外延生長硅源氣體為甲硅烷、乙硅烷、丙硅烷或一氯硅烷中的至少一種。鹵化氫氣體為氯化 氫或氟化氫中的至少一種，流量為0-10升/分鐘。STI區域內的填充物為氧化硅、氮化硅或 氮氧化硅中的至少一種。下面的實施例是AA區為單晶襯底硅、STI區為氧化硅，具體實施本發明的方法過 程是在溫度600攝氏度、壓力20托的條件下，通入200毫升/分鐘流量的甲硅烷和100
毫升/分鐘的氯化氫混合氣體，在鍺硅外延生長腔內生長鍺硅單晶和多晶。生長一定時間 后取出硅片，用TEM(透射電子顯微鏡)分析過渡區的位置和鍺硅的厚度。若過渡區仍過多 的位于AA區內，則增大氯化氫的流量，然后再次進行分析，直到達到要求為止。若鍺硅的生 長速率過低，則降低氯化氫的流量或者提高甲硅烷的流量，直到達到過渡區僅占據AA區少 量區域或者沒有、同時鍺硅的生長速率不至于太低為止。以上通過具體實施方式
和實施例對本發明進行了詳細的說明，但這些并非構成對 本發明的限制。在不脫離本發明原理的情況下，本領域的技術人員還可做出許多變形和改 進，這些也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種改善鍺硅或鍺硅碳單晶與多晶交界面形貌的方法，其特征在于在形成有STI 區域和有源區的硅片上進行鍺硅或鍺硅碳外延生長，外延生長過程中通入一定量的鹵化氫 氣體，降低鍺硅或鍺硅碳在STI區域的生長速率，使鍺硅或鍺硅碳單晶與多晶交界面向STI 區域推移。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于鍺硅或鍺硅碳在有源區生長單晶，在STI區 域生長多晶，且在有源區與STI區域交界面存在單晶向多晶的過渡區。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于鍺硅或鍺硅碳外延生長的溫度為500-1000 攝氏度，壓力為5-10帕斯卡或5帕斯卡至一個大氣壓。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于鍺硅或鍺硅碳外延生長的硅源氣體為甲硅 烷、乙硅烷、丙硅烷或一氯硅烷中的至少一種。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于鹵化氫氣體為氯化氫或氟化氫中的至少一 種，流量為0-10升/分鐘。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于STI區域內的填充物為氧化硅、氮化硅或氮 氧化硅中的至少一種。
全文摘要
本發明公開了一種改善鍺硅或鍺硅碳單晶與多晶交界面形貌的方法，在形成有STI區域和有源區的硅片上進行鍺硅或鍺硅碳外延生長，外延生長過程中通入一定量的鹵化氫氣體，降低鍺硅或鍺硅碳在STI區域的生長速率，使鍺硅或鍺硅碳單晶與多晶交界面向STI區域推移。本發明能有效減少有源區面積的損失。
文檔編號H01L21/331GK102117741SQ20101002723
公開日2011年7月6日 申請日期2010年1月6日 優先權日2010年1月6日
發明者劉繼全, 季偉 申請人:上海華虹Nec電子有限公司