[发明专利]在硅片低温外延生长之前去除自然氧化层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在硅片低温外延生长之前去除自然氧化层的方法。

背景技术

目前低温(小于700℃)外延方法生长硅或锗硅等单晶外延材料，在半导体器件制作中占有者重要的地位，但工艺较复杂和难控制，尤其是在淀积低温硅或锗硅外延之前需要将表面的自然氧化层以及金属等杂质充分去除，以保证低温外延在单晶硅衬底上直接生长，不然低温外延的结晶质量就会变差，生长成为非晶体或多晶体，从而影响器件的性能。现有的去除方法一般为：

第一步，使用氩气等气体行车供您等离子轰击硅片表面，以去除表面氧化层。

第二步，增加锗烷气流对表面吹扫，由于氧化锗挥发较快，所以去除表面氧化层较快。

第三步，使用HF-LAST(最后用氢氟酸处理)清洗，然后在高温下持续较长时间热前处理，并加氢气吹扫。

第四步，使用低流量硅束流以形成一氧化硅，从而使得脱附加快。

但是上述工艺存在以下的问题：

1、氩气离子轰击会在硅表面形成损伤或污染。

2、锗烷气流吹扫在表面会生长锗薄膜，从而影响器件性能。

3、高温的氢气处理会增加衬底中掺杂物质的再扩散，使得器件电性能变化。

除上述明显缺点外，整个工艺流程复杂，操作时间长，成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在硅片低温外延生长之前去除自然氧化层的方法，它可以在较短时间和较低温度下进行，进而简化了工艺，降低了成本，另外还避免了对硅片表面的损伤。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种在硅片低温外延生长之前去除自然氧化层的方法，它包括如下步骤：第一步，向硅片的反应腔中通入气体ClF₃和H₂；第二步，经通入气体和自然氧化层氧化反应后，其中自然氧化层生成SiOF或Si₂OF₆挥发。

在第一步所述的ClF₃和H₂气体参数如下：流量：H₂为5slm-100slm，ClF₃小于1slm；时间：30s-120s；温度小于700℃；压力小于700Torr。

它还包括第三步，再次通入H₂混合气体将残留的ClF₃气体驱除。

因为本发明采用ClF₃(三氟化氯)和H₂表面吹扫就可以完成去除自然氧化层，与现有技术中多步骤处理工艺比较，简化了工艺，与现有技术中氩气离子轰击相比，避免了对硅表面的损伤，与现有技术中的高温下持续较长时间热前处理，本发明可以在较短时间(60s-120s)和较低温度下完成，这样就缩短了工艺时间，进而降低了成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明去除自然氧化层的方法流程示意图；

图2是图1对应的操作过程示意图。

具体实施方式

如图1所示，它是本发明去除自然氧化层的方法流程示意图，结合图2进行说明，图2是图1对应的操作过程示意图。它包括如下步骤：

步骤101，首先将硅片进行RCA清洗，然后将其放入到反应腔体中；此时硅片包括衬底1和一层很薄的自然氧化层2，自然氧化层2的厚度小于10埃，并且此时的自然氧化层2不是化学计量的氧化层SiO2，而是低值氧化物SiO。其中RCA是美国无线电公司的英文缩写，RCA清洗是指以该公司命名的清洗方法。

步骤102，向RTCVD(快速升温化学气相淀积)反应腔体中通入ClF₃和H₂对硅片的自然氧化层2进行吹扫，其中ClF₃和H₂气体参数如下：H₂的流量控制在5slm-100slm之间，ClF₃的流量控制在小于1slm之内，时间控制在30s-120s之间，温度小于700℃，压力小于700Torr。比如H₂的流量为50slm，ClF₃的流量为0.3slm，腔体的压力650Torr，吹扫时间为120s。

步骤103，在RTCVD反应腔体中，ClF₃和自然氧化层2(也就是SiO)进行化学反应，生成SiOF和HCl挥发，当然也有可能生成Si2OF6。