本發(fā)明屬于半導(dǎo)體電子器件制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在襯底片分區(qū)上進(jìn)行異質(zhì)外延的方法。

背景技術(shù)：

對于大面積的襯底晶圓片，如果在其上生長異質(zhì)外延薄膜，由于外延成核的過程是隨機(jī)性的，是由一定的核心區(qū)原子向外進(jìn)行延伸式的生長，當(dāng)兩片外延區(qū)域相碰撞時(shí)，因各自與下方的襯底存在著晶格失配，并且彼此之間也可能存在晶向等方面的不一致等原因，可能導(dǎo)致異質(zhì)外延工藝的失效。當(dāng)襯底片面積比較小時(shí)，這種現(xiàn)象尚不明顯，然而如果襯底片面積較大，要求大面積生長以及在大面積上得到生長良好的異質(zhì)外延層薄膜，目前的技術(shù)就不能保證生長的外延薄膜質(zhì)量了。

現(xiàn)有技術(shù)在大面積生長情形下，無法完全抑制各種工藝缺陷，特別是不同材料間的晶格適配誤差。當(dāng)這種晶格失配不斷累積，達(dá)到一定程度后，就會顯性影響所生長的外延薄膜的質(zhì)量，即，在薄層中產(chǎn)生大密度的缺陷。如上所述，當(dāng)局部產(chǎn)生的缺陷隨著外延生長過程而向外部擴(kuò)散時(shí)，在不同區(qū)域的邊界處，將存在較大和較嚴(yán)重的缺陷，嚴(yán)重時(shí)外延層薄膜會由于所積累的內(nèi)部應(yīng)力而開裂，造成工藝的完全失效。

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提出分區(qū)外延的方式，將實(shí)際的外延生長限制在各個(gè)小面積的分區(qū)之內(nèi)進(jìn)行。不僅使小面積分區(qū)部分的外延層可以良好生長，更可以避免各種失配因素的積累，并且通過分區(qū)的邊沿來阻斷缺陷區(qū)的外擴(kuò)，從而在大尺寸晶圓片襯底上，形成完美質(zhì)量的異質(zhì)外延層薄膜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)方案如下，一種在襯底片分區(qū)上進(jìn)行異質(zhì)外延的方法，包括以下步驟：

(1)在大尺寸晶圓片上，通過設(shè)置切割槽，對晶圓片表面進(jìn)行分區(qū)，所述切割槽的寬度0.1～500μm，深度0.1～100μm，所述各個(gè)分區(qū)的面積為1mm²-2500mm²；

(2)在已經(jīng)分區(qū)的晶圓片表面進(jìn)行異質(zhì)材料的外延薄膜生長。

進(jìn)一步，所述步驟(1)中的大尺寸晶圓片，其直徑≥4英寸(10mm)。

進(jìn)一步，所述步驟(1)中的切割槽是通過光刻或刻蝕工藝形成的。

進(jìn)一步，所述步驟(1)中的切割槽是等距和均勻分布的。

進(jìn)一步，所述步驟(1)中的切割槽通過氧化或沉積工藝，形成氧化硅或氮化硅的外延生長阻擋層，防止外延優(yōu)先從切割槽中開始生長，致使小分區(qū)中正常的薄膜生長受到干擾。

進(jìn)一步，所述步驟(2)中在高溫和真空環(huán)境下進(jìn)行氣相外延薄膜生長。

進(jìn)一步，所述步驟(2)中將異質(zhì)材料外延生長分步進(jìn)行，在各步驟之間，插入激光退火或快速光退火的工藝，對于已生長的異質(zhì)外延薄膜進(jìn)行修整，由此使生長過程中不產(chǎn)生并且不累積工藝缺陷。

進(jìn)一步，所述激光退火使用激光束從晶圓片的一側(cè)向另一側(cè)緩慢掃描，將異質(zhì)外延薄膜中存在的缺陷驅(qū)趕至分區(qū)邊緣的切割槽。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益效果為：

通過在大尺寸晶圓片的表面設(shè)置切割槽，以及在切割槽中生長外延阻擋材料等輔助性措施，可以將實(shí)際的異質(zhì)外延層材料的生長限制在小的局部分區(qū)中進(jìn)行，避免各種工藝缺陷因素的不斷積累。即使在某分區(qū)出現(xiàn)了外延薄膜質(zhì)量缺陷，也能夠通過片上的切割槽進(jìn)行限制，不使缺陷向其他分區(qū)擴(kuò)散，由此可以在大面積晶圓片上生長出所需高質(zhì)量的異質(zhì)外延薄膜。

附圖說明

圖1是本發(fā)明在襯底片上進(jìn)行分區(qū)后的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中1-晶圓片上的切割槽，2-準(zhǔn)備進(jìn)行異質(zhì)外延的小面積分區(qū)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

對于大尺寸的晶圓片襯底，利用光刻、刻蝕等工藝步驟，在其上制作出寬度為100μm，深度為10μm的切割槽,分區(qū)的面積為400mm²，這些切割槽將大面積的晶圓片表面進(jìn)行分區(qū)，各個(gè)分區(qū)的面積為4cm²。采用減壓外延的方法，在各分區(qū)表面進(jìn)行異質(zhì)外延薄膜的生長。

本實(shí)施例能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明所述方法的基本功能，提供一種在大面積晶圓片上生長良好的異質(zhì)外延薄膜。

實(shí)施例2

制作切割槽和實(shí)施異質(zhì)外延生長的過程同實(shí)施例1。不同之處在于，在切割槽制作完成后，在實(shí)施外延生長之前，通過氧化、沉積等工藝步驟，在切割槽中形成氧化硅，氮化硅等外延生長的阻擋層，以防止外延優(yōu)先地從切割槽中開始生長出來。

本實(shí)施例在前例基礎(chǔ)上增加了阻擋層沉積的工藝步驟，可以防止外延優(yōu)先地從切割槽中開始生長出來，干擾正常的小分區(qū)中的薄膜生長。

實(shí)施例3

各工藝步驟同實(shí)施例2，但是外延生長的步驟分成兩步實(shí)施，在兩步之間插入激光退火的處理。這里的激光退火，是將一定能量的激光整形成線形的束斑，然后用該條激光線，從晶圓片的一側(cè)向另一側(cè)緩慢掃描。如果第一步外延所形成的異質(zhì)外延薄膜中存在缺陷，則由于激光線條的掃描動(dòng)作，該缺陷將被驅(qū)趕到本分區(qū)邊緣的切割槽，在那里被截?cái)?，由此對第一步外延的異質(zhì)薄膜進(jìn)行了修復(fù)。第二步外延，在修復(fù)后的薄膜表面繼續(xù)進(jìn)行。

本實(shí)施例采用了及時(shí)修復(fù)的工藝，使晶圓片表面的原子排序得以維持。盡管增加了處理步驟，但是總體外延層的生長質(zhì)量最終得到更好的保障。

以上，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明的技術(shù)環(huán)節(jié)予以變通，應(yīng)用于相類似的場合，例如同質(zhì)外延的場合。本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。