[发明专利]深沟槽中外延生长的方法

说明书

本发明提供一种深沟槽中外延生长的方法，包括：S1：在半导体基底中形成深沟槽；S2：在小于30托的低压条件下，在所述深沟槽中沉积外延层；S3：刻蚀所述外延层以使所述深沟槽的开口敞开；重复上述步骤S2，S3直至所述外延层填满所述深沟槽的2/3以上深度。本发明先通过重复低压沉积‑刻蚀的循环，使得外延层填满深沟槽的2/3以上深度，后续可以继续采用低压沉积‑刻蚀的循环，也可以采用30托的高压沉积或者高压沉积‑刻蚀的循环（如有必要），直至外延层完全填满深沟槽的全部深度，解决了高深宽比（30：1以上）沟槽中外延生长的孔洞缺陷问题，提高了外延层的质量，改善了器件可靠性。

技术领域

本发明涉及一种深沟槽中外延生长的方法。

背景技术

集成电路制造领域，常常需要用到在半导体基底的沟槽中进行外延生长的工艺，为实现良好的填充效果，现有技术中有通过控制沉积速率，使得外延生长先快后慢的方式，也有通过高压沉积-刻蚀-低压沉积-刻蚀（根据需要设置多次循环）的方式，使得沉积期间具有锥形的外延分布，避免沟槽顶部过早封口导致孔洞缺陷（void）的产生。

为满足电子产品进一步小型化、多功能化的需求，例如CMOS图像传感器领域，随着高像素、小体积需求的不断提升，器件上像素区域需要外延生长的沟槽结构的开口越来越小，深度越来越深，深宽比达到30：1以上，上述传统外延生长工艺应用在具有如此高深宽比的深沟槽中，仍然会出现孔洞缺陷（void）的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深沟槽中外延生长的方法，解决高深宽比沟槽中外延生长的孔洞缺陷问题，提高外延层的质量，改善器件可靠性。

基于以上考虑，本发明提供一种深沟槽中外延生长的方法，包括：S1：在半导体基底中形成深沟槽；S2：在小于30托的低压条件下，在所述深沟槽中沉积外延层；S3：刻蚀所述外延层以使所述深沟槽的开口敞开；重复上述步骤S2，S3直至所述外延层填满所述深沟槽的2/3以上深度。

优选的，重复上述步骤S2，S3直至所述外延层完全填满所述深沟槽的全部深度。

优选的，在所述外延层填满所述深沟槽的2/3以上深度之后，进一步包括：S4：在大于30托的高压条件下，在所述深沟槽中沉积外延层；直至所述外延层完全填满所述深沟槽的全部深度。

优选的，在所述步骤S4之后，进一步包括：S5：刻蚀所述外延层以使所述深沟槽的开口敞开；重复上述步骤S4，S5直至所述外延层完全填满所述深沟槽的全部深度。

优选的，所述步骤S2中，外延气体包括氯化氢，所述氯化氢的流量随着工艺时间的持续而逐渐减少。

优选的，所述步骤S3中，采用氯化氢作为刻蚀气体，所述氯化氢的流量随着工艺时间的持续而逐渐增大。

优选的，所述步骤S3中，所述刻蚀工艺的压力随着工艺时间的持续而逐渐增大。

优选的，所述深沟槽的深宽比为30:1以上。

本发明的深沟槽中外延生长的方法，通过设置压力30托的低压条件可以增加硅源分子的自由程，使其更容易达到深沟槽底部，有利于提升深沟槽底部的沉积速率，使得深沟槽底部的沉积速率大于顶部的沉积速率，因此相比高压沉积，低压沉积可以更好地形成锥形的外延分布，但是仍然容易在颈部形成有两个面的尖角结构，后续生长工艺过程中尖角位置因为有两个面同时外延生长，生长速率比底部高，容易产生颈部收口，通过刻蚀可以消除颈部收口，使得深沟槽的开口重新敞开，于是本发明先通过重复低压沉积-刻蚀的循环，使得外延层填满深沟槽的2/3以上深度，后续可以继续采用低压沉积-刻蚀的循环，也可以采用30托的高压沉积或者高压沉积-刻蚀的循环（如有必要），直至外延层完全填满深沟槽的全部深度，解决了高深宽比（30：1以上）沟槽中外延生长的孔洞缺陷问题，提高了外延层的质量，改善了器件可靠性。

附图说明