專(zhuān)利名稱(chēng)：掩膜成核消除方法以及選擇性外延生長(zhǎng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種掩膜成核消除方法以及采用該掩膜成核消除方法的選擇性外延生長(zhǎng)方法。
背景技術(shù)：
外延生長(zhǎng)(印itaxial growth)用于在單晶襯底(基片)上生長(zhǎng)一層有一定要求的、與襯底晶向相同的單晶層的方法。對(duì)外延片檢查包括表面質(zhì)量的檢查；具體地說(shuō)，優(yōu)良的外延片不應(yīng)有突起點(diǎn)、凹坑等。根據(jù)生長(zhǎng)方法可以將外延工藝分為兩大類(lèi)全外延(Blanket Epi)和選擇性外延 (Selective Epi)。選擇性外延工藝中需要用到刻蝕性氣體氯化氫(鹽酸HCl)。并且，外延選擇性的實(shí)現(xiàn)一般通過(guò)調(diào)節(jié)外延沉積和原位(in-situ)刻蝕的相對(duì)速率大小來(lái)實(shí)現(xiàn)，所用氣體一般為含氯(Cl)的硅源氣體DCS，利用反應(yīng)中Cl原子在硅表面的吸附小于氧化物或者氮化物來(lái)實(shí)現(xiàn)外延生長(zhǎng)的選擇性。圖1和圖2示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一種選擇性外延生長(zhǎng)方法的示意圖。 首先，鹽酸HCl刻蝕未覆蓋掩膜M的硅片區(qū)域內(nèi)的緩沖氧化層(自然氧化層)，使得底層硅襯底表面暴露出來(lái)，隨后再進(jìn)行SiGe外延。在如圖1所示的選擇性外延生長(zhǎng)方法中，形成了圖案的掩膜M涂覆在硅片BS上，該掩膜M的材料為硅化物，例如氮氧化硅SiON，氮化硅 SiN等。此后，如圖2所示，利用鹽酸HCl刻蝕掩膜M,使得掩膜M中的硅元素被鹽酸HCl中的Cl_離子帶出掩膜表面，并落在掩膜M未覆蓋的硅片表面區(qū)域上。從而實(shí)現(xiàn)了選擇性外延生長(zhǎng)。但是，在利用圖1所示的選擇性外延生長(zhǎng)方法實(shí)現(xiàn)外延生長(zhǎng)時(shí)，在掩膜M上會(huì)出現(xiàn)并不期望的成核現(xiàn)象。這是選擇性外延生長(zhǎng)方法中的一個(gè)固有缺陷。因此，希望能夠提出一種防止或消除掩膜M上的成核現(xiàn)象的掩膜成核消除方法以及相應(yīng)的選擇性外延生長(zhǎng)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供一種防止或消除掩膜上的成核現(xiàn)象的掩膜成核消除方法以及相應(yīng)的選擇性外延生長(zhǎng)方法。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種一種選擇性外延生長(zhǎng)中的掩膜成核消除方法，其包括利用SiOxNy化合物作為掩膜層材料，其中SiOxNy化合物中參數(shù)χ和y的選擇使得SiOxNy化合物掩膜層材料中的硅含量低于SiON和氮化硅SiN中的硅含量，并且其中參數(shù)χ和參數(shù)y為有理數(shù)。優(yōu)選地，在上述選擇性外延生長(zhǎng)中的掩膜成核消除方法中，對(duì)于參數(shù)χ和參數(shù)y， 參數(shù)X不小于1，并且參數(shù)y不小于1。可選地，優(yōu)選地，在上述選擇性外延生長(zhǎng)中的掩膜成核消除方法中，對(duì)于參數(shù)χ和參數(shù)y，x+y不小于2. 5。
可選地，優(yōu)選地，在上述選擇性外延生長(zhǎng)中的掩膜成核消除方法中，對(duì)于參數(shù)χ和參數(shù)y，5 > x+y ^ 3。從而，使得能夠在有效防止掩膜成核的情況下保持選擇性外延生長(zhǎng)的效率。在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的掩膜成核消除方法中，通過(guò)降低掩膜層材料中的硅含量可以有效地減少成核點(diǎn)(抑制掩膜上的成核)，進(jìn)而有效地控制了硅對(duì)掩膜硅化物的選擇性。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種選擇性外延生長(zhǎng)方法，其采用了根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的選擇性外延生長(zhǎng)中的掩膜成核消除方法。具體地說(shuō)，提供了一種選擇性外延生長(zhǎng)方法，其包括掩膜提供步驟，用于利用 SiOxNy化合物作為掩膜層材料，其中SiOxNy化合物中參數(shù)χ和y的選擇使得SiOxNy化合物掩膜層材料中的硅含量低于SiON和氮化硅SiN中的硅含量，并且其中參數(shù)χ和參數(shù)y為有理數(shù)；掩膜刻蝕步驟，用于形成掩膜圖案；以及外延步驟，用于利用鹽酸執(zhí)行外延生長(zhǎng)。優(yōu)選地，對(duì)于參數(shù)χ和參數(shù)y，參數(shù)χ不小于1，并且參數(shù)y不小于1?？蛇x地，優(yōu)選地，對(duì)于參數(shù)χ和參數(shù)y，x+y不小于2. 5?？蛇x地，優(yōu)選地，對(duì)于參數(shù)χ和參數(shù)y，5 > x+y ^ 3。從而，使得能夠在有效防止掩膜成核的情況下保持選擇性外延生長(zhǎng)的效率。由于采用了根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的選擇性外延生長(zhǎng)中的掩膜成核消除方法， 因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，根據(jù)本發(fā)明第二方面的選擇性外延生長(zhǎng)方法同樣能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的第一方面的選擇性外延生長(zhǎng)中的掩膜成核消除方法所能實(shí)現(xiàn)的有益技術(shù)效果。即，通過(guò)降低掩膜層材料中的硅含量可以有效地減少成核點(diǎn)(抑制掩膜上的成核)，進(jìn)而有效地控制了硅對(duì)掩膜硅化物的選擇性。


結(jié)合附圖，并通過(guò)參考下面的詳細(xì)描述，將會(huì)更容易地對(duì)本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點(diǎn)和特征，其中圖1示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的選擇性外延生長(zhǎng)方法的示意圖。圖2示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的選擇性外延生長(zhǎng)方法的示意圖。圖3示意性地示出了用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的選擇性外延生長(zhǎng)方法的示意圖。圖4示意性地示出了用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的選擇性外延生長(zhǎng)方法的示意圖。需要說(shuō)明的是，附圖用于說(shuō)明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結(jié)構(gòu)的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類(lèi)似的元件標(biāo)有相同或者類(lèi)似的標(biāo)號(hào)。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。圖3和圖4示意性地示出了用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的選擇性外延生長(zhǎng)方法的示意圖。
在本發(fā)明實(shí)施例的選擇性外延生長(zhǎng)方法中，采用了一種掩膜成核消除方法，具體地說(shuō)，在原來(lái)的氮氧化硅SiON、氮化硅SiN掩膜層材料基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)一種新的SiOxNy化合物掩膜層材料(如圖3所示)，以解決成核問(wèn)題造成的缺陷，其中新的SiOxNy中參數(shù)χ和y 的選擇使得SiOxNy化合物掩膜層材料中的硅含量低于原來(lái)的SiON和氮化硅SiN中的硅含量。接下來(lái)，將更具體地說(shuō)明本發(fā)明的原理。參見(jiàn)圖4，選擇性外延生長(zhǎng)區(qū)域是由強(qiáng)烈的鹽酸HCl (濃鹽酸HC)刻蝕出來(lái)的；此工藝部分蝕刻SiON掩膜層表面，導(dǎo)致硅自由鍵變多。此后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明的發(fā)明人有利地發(fā)現(xiàn)SiON掩膜層內(nèi)的未飽和的自由鍵是掩膜成核的根本原因。尤其地，如下表所示，硅元素與硅元素之間的化學(xué)鍵(“Si-Si”的化學(xué)鍵)具有很低的鍵能，“Si-Si-”自由鍵很容易作為一個(gè)成核點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種選擇性外延生長(zhǎng)中的掩膜成核消除方法，其特征在于包括利用SiOxNy化合物作為掩膜層材料，其中SiOxNy化合物中參數(shù)χ和y的選擇使得SiOxNy化合物掩膜層材料中的硅含量低于SiON和氮化硅SiN中的硅含量，并且其中參數(shù)χ和參數(shù)y為有理數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選擇性外延生長(zhǎng)中的掩膜成核消除方法，其特征在于，對(duì)于參數(shù)χ和參數(shù)y，參數(shù)χ不小于1，并且參數(shù)y不小于1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選擇性外延生長(zhǎng)中的掩膜成核消除方法，其特征在于，對(duì)于參數(shù)X和參數(shù)1，x+y不小于2. 5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選擇性外延生長(zhǎng)中的掩膜成核消除方法，其特征在于，對(duì)于參數(shù)χ和參數(shù)y，5彡x+y彡3。
5.一種選擇性外延生長(zhǎng)方法，其特征在于包括掩膜提供步驟，用于利用SiOxNy化合物作為掩膜層材料，其中SiOxNy化合物中參數(shù)χ 和y的選擇使得SiOxNy化合物掩膜層材料中的硅含量低于SiON和氮化硅SiN中的硅含量， 并且其中參數(shù)χ和參數(shù)y為有理數(shù)；掩膜刻蝕步驟，用于形成掩膜圖案；以及外延步驟，用于利用鹽酸執(zhí)行外延生長(zhǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的選擇性外延生長(zhǎng)方法，其特征在于，對(duì)于參數(shù)χ和參數(shù)y，參數(shù)χ不小于1，并且參數(shù)y不小于1。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的選擇性外延生長(zhǎng)方法，其特征在于，對(duì)于參數(shù)χ和參數(shù)y，x+y 不小于2. 5。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的選擇性外延生長(zhǎng)方法，其特征在于，對(duì)于參數(shù)χ和參數(shù)y， 5 ^ x+y ^ 3。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種掩膜成核消除方法以及選擇性外延生長(zhǎng)方法。根據(jù)本發(fā)明的選擇性外延生長(zhǎng)中的掩膜成核消除方法包括利用SiOxNy化合物作為掩膜層材料，其中SiOxNy化合物中參數(shù)x和y的選擇使得SiOxNy化合物掩膜層材料中的硅含量低于SiON和氮化硅SiN中的硅含量，并且其中參數(shù)x和參數(shù)y為有理數(shù)。通過(guò)降低掩膜層材料中的硅含量可以有效地減少成核點(diǎn)，抑制掩膜上的成核，進(jìn)而有效地控制了硅對(duì)掩膜硅化物的選擇性。
文檔編號(hào)H01L21/20GK102354659SQ20111034197
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者王灼平, 黃錦才 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司