[发明专利]外延晶片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种外延晶片以及用于制备该外延晶片的方法。

所述外延晶片包括具有第一侧面和第二侧面的硅基板晶片和沉积于硅基板晶片的第一侧面上的硅外延层。

所述方法包括通过化学气相沉积(CVD)将硅外延层沉积于硅基板晶片的第一侧面上。

背景技术

外延晶片被用于制备半导体器件，比如存储器件以及微处理器。

电子器件结构(比如晶体管)的小型化正在进行中，并且放大了一些问题。由于应力场导致的位错将更有可能破坏或者甚至损坏电子器件结构。

相应地，试图增强外延层，以抵抗位错成核以及传播。

US 2010/0151692 A1提出了使外延层在无氧的气氛中经历热处理，以致在硅外延层表面的氧浓度被设定在1.0×10¹⁷至12×10¹⁷个原子/cm³。相信提高在外延层中的氧浓度可以提高位错发生的阻力。

另一个问题涉及对电子器件的功能完整性具有不利影响的金属杂质。试图通过提供吸除位点，使这些杂质远离电子器件结构，所述吸除位点是金属杂质的接收点。最近的发展需要将吸除位点转移至离电子器件结构更近，以降低杂质为到达吸除位点而必须覆盖的扩散长度。

US 2006/0175613 A1公开了一种方法，包括在半导体基板上生长吸除层，并在吸除层上形成外延层。

本发明的目的是提供上述问题的解决方案，其比已知的解决方案更简单且更有效。

发明内容

发明人发现在硅外延层中存在的氮浓度在1×10¹⁶个原子/cm³或更高且1×10²⁰个原子/cm³或更低的时候降低了位错的成核以及传播。此外，根据本发明引入硅外延层中的氮易于发生氧氮相互作用，这允许富氧区域的形成，所述富氧区域在距离外延层表面的特定深度具有氧峰值浓度。所述富氧区域对金属杂质显示出吸除活性。

根据第一方面，本发明涉及一种外延晶片，其包括具有第一侧面和第二侧面的硅基板晶片，和沉积于硅基板晶片的第一侧面上的硅外延层，以及任选存在的位于硅外延层顶上的一个或多个额外的外延层，所述硅外延层以1×10¹⁶个原子/cm³或更高且1×10²⁰个原子/cm³或更低的浓度掺杂有氮，或者所述一个或多个额外的外延层中的至少一层以1×10¹⁶个原子/cm³或更高且1×10²⁰个原子/cm³或更低的浓度掺杂有氮，或所述硅外延层以及所述一个或多个额外的外延层中的至少一层以1×10¹⁶个原子/cm³或更高且1×10²⁰个原子/cm³或更低的浓度掺杂有氮。

所述一个或多个额外的外延层中掺杂氮的至少一层优选为其他的硅外延层。每个额外的外延层可以是其他的硅外延层。

根据另一方面，本发明涉及一种根据第一方面的外延晶片，其中所述硅外延层掺杂有氮，且在硅外延层的顶上沉积的额外的外延层是没有掺杂氮的。

根据另一方面，本发明涉及一种根据第一方面的外延晶片，其中所述硅外延层未掺杂氮，且在硅外延层的顶上沉积的额外的外延层掺杂有氮。

根据另一方面，本发明涉及一种根据第一方面的外延晶片，其中所述硅外延层沉积于硅基板晶片上，以完全或部分地覆盖硅基板晶片。存在于基板晶片上的硅外延层可以被限制于构建电子器件结构的区域中。

根据另一方面，本发明涉及一种根据第一方面或另一方面的外延晶片，其中所述硅外延层额外地掺杂有至少一种属于元素周期表第III族或第V族的电活性掺杂剂。优选的掺杂剂有硼、磷、砷和锑。

根据另一方面，本发明涉及一种根据第一方面或另一方面的外延晶片，其中掺杂氮的硅外延层、或一个或多个额外的外延层中掺杂氮的至少一层、或掺杂氮的硅外延层以及一个或多个额外的外延层中掺杂氮的至少一层包括对金属杂质显示出吸除活性的富氧区域。在富氧区域中的氧浓度具有包含峰值的随深度的分布。所述氧的峰值浓度是位于掺杂氮的硅外延层和/或一个或多个额外的外延层中掺杂氮的至少一层的深度方向上。