[发明专利]在半导体衬底上制造外延层的方法及用这种方法制造的器件

说明书

技术领域

本发明涉及在半导体衬底上生长外延层。现在，将许多半导体器件制造到在半导体衬底上生长的外延层中或层上。在半导体衬底上生长这种外延层要求将轻掺杂层(例如，1E14-1E17原子/cm³)外延沉积到重掺杂衬底(例如，1E19-1E21原子/cm³)上或这种衬底的一部分上。所述衬底可以采用掺杂剂均匀地掺杂，或可以包括多个掩埋层。这种掩埋层存在于预定位置中。它们可以在全部衬底上是相同的导电类型，即或者是p型或者是n型，或者备选地，可以将不同导电类型的掩埋层设置在所述衬底上的不同位置中。在所述衬底上的外延沉积期间，掺杂剂可以非故意地从以下几个来源进入所述生长外延层：

—向外扩散：这涉及掺杂剂从重掺杂衬底到生长外延层中的固态源扩散；

—气相自动掺杂：这涉及掺杂剂从重掺杂衬底蒸发到围绕所述衬底的空间中，并且将相同的掺杂剂再结合到所述生长外延层中。

背景技术

如本领域普通技术人员所公知的，在垂直自动掺杂和侧向自动掺杂之间常常有差别。如果没有向外扩散和自动掺杂，掺杂浓度将从高掺杂衬底到轻掺杂外延层突然地变化。从在所述外延层中形成的器件性能的观点来看，这种情况是优选的情况。然而，由于向外扩散和自动掺杂，这种浓度变化并不是如所需要那样的突然。

已经进行了许多尝试以防止自动掺杂和/或向外扩散。在US2003/0082882中公开了一种防止自动掺杂和/或向外扩散的方式。该现有技术公开了使用衬底中的掩埋集电极区上的扩散阻挡层，例如包括高浓度的硼(B)。例如，所述扩散阻挡层包括硅-锗-碳(SiGeC)。这种扩散阻挡层公知为：当所述外延层生长到所述衬底上时，阻止B从所述掩埋阻挡层的向外扩散。这种扩散阻挡层也可以用于所述掩埋层中的其它p型材料。然而，对于象砷(As)或磷(P)那样的n型材料，使用SiGeC作为扩散阻挡层是不可以的。这是因为象As或P那样的n型材料易于扩散到SiGeC中。

发明内容

本发明的目的是提供一种在半导体衬底上生长外延层的方法，导致n型掺杂剂较少地自动掺杂和/或向外扩散到所述衬底中，所述衬底已经用掺杂剂掺杂。

为此目的，本发明提出一种制造半导体产品的方法，包括步骤：提供半导体衬底；在所述半导体衬底的至少一部分上提供Si-X层，所述Si-X层具有厚度和表示预定原子种类的X；向所述半导体衬底的所述至少一部分提供具有n型掺杂剂材料并且具有大于所述厚度的深度的掺杂层，在所述深度和所述厚度之间的位置形成掩埋层；执行氧化作用以在所述半导体衬底内部形成具有二氧化硅/硅界面的二氧化硅层，使得在所述二氧化硅/硅界面处通过所述二氧化硅层将X原子和n型原子推入到所述半导体衬底中，选择所述X原子使得它们在所述二氧化硅/硅界面处具有比所述n型原子更高的离析性质；去除所述二氧化硅层；在所述半导体衬底上生长硅外延层。

根据本发明的备选方法，提供一种制造硅半导体衬底的方法，包括步骤：提供半导体衬底；向所述半导体衬底的至少一部分提供具有n型掺杂剂材料并且具有深度的掺杂层；在所述半导体衬底的所述至少一部分上提供Si-X层，具有小于所述深度的厚度，X表示预定的原子种类，在所述第一深度和所述厚度之间的位置形成掩埋层；执行氧化动作以在所述半导体衬底内部形成具有二氧化硅/硅界面的二氧化硅层，使得在所述二氧化硅/硅界面处通过所述二氧化硅层将X原子和n型原子推入到所述半导体衬底中，选择所述X原子使得它们在所述二氧化硅/硅界面处具有比所述n型原子更高的离析性质；去除所述二氧化硅层；在所述半导体衬底上生长硅外延层。