减少外延衬底缺陷的形成方法与流程

本发明涉及半导体器件制造领域，尤其涉及一种减少外延衬底缺陷的形成方法。

背景技术：

在传统的外延衬底形成方法中，在远端和近端生长的单晶硅锭被切断从而形成块状，接着对块状进行外围打磨，并且形成定位边或定位v槽，用于起到位置指示的作用；接着，对块状进行切片处理，获得外延衬底；接着，对外延衬底进行倒角处理；接着，进行双面研磨(doubledisksurfacegrinding,ddsg)；接着，再进行单面研磨(singledisksurfacegrinding,sdsg)；接着，进行双面抛光处理(doubledisksurfacepolishing)；接着，进行单面抛光处理(singledisksurfacepolishing)；最后在形成的外延衬底上形成所需的外延层。

然而，传统的外延衬底形成的方法中存在以下问题：在进行机械加工，例如切片、打磨等工艺，机械会不可避免的在外延衬底表面造成刮伤(scratch)，造成的刮伤和缺陷成为起点，会使后续形成的外延层产生错位、堆垛缺陷等结晶缺陷；当机械加工对外延衬底造成的损伤较大时，还会在后续形成的外延层中产生滑移，导致形成的外延层性能大幅下降。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种减少外延衬底缺陷的形成方法，使形成的外延衬底表面光滑无刮伤和缺陷，提高后续形成的外延层的性能。

为了实现上述目的，本发明提出了一种减少外延衬底缺陷的形成方法，包 括步骤：

提供原始外延衬底；

对所述初始外延衬底进行沉浸式缺陷去除处理；

对所述原始外延衬底进行抛光处理；

检测所述原始外延衬底表面形貌，并保存形貌数据；

对所述形貌数据进行分析，获得所述原始外延衬底不同区域的温度控制分布图和刻蚀时间；

通过分区红外线对所述原始外延衬底进行分区温度控制，并采用等离子干法刻蚀对原始外延衬底进行不同区域的刻蚀，使所述原始外延衬底表面更加平滑；

对所述原始外延衬底进行单面抛光，获得最终的外延衬底。

进一步的，在所述的减少外延衬底缺陷的形成方法中，所述等离子干法刻蚀采用的气体包括h2、cf4、c2f6、sf6及cl2。

进一步的，在所述的减少外延衬底缺陷的形成方法中，所述分区红外线采用矩阵排列的红外激光二极管或红外led对所述原始外延衬底进行分区温度控制。

进一步的，在所述的减少外延衬底缺陷的形成方法中，所述分区红外线的波长范围为700nm～1200nm。

进一步的，在所述的减少外延衬底缺陷的形成方法中，单个所述红外激光二极管或红外led的功率范围为0～20w。

进一步的，在所述的减少外延衬底缺陷的形成方法中，所述红外激光二极管或红外led直接接触所述原始外延衬底的背面。

进一步的，在所述的减少外延衬底缺陷的形成方法中，所述红外激光二极管或红外led位于所述原始外延衬底的正面并保持预定间距。

进一步的，在所述的减少外延衬底缺陷的形成方法中，所述沉浸式缺陷去除处理为采用腐蚀溶液进行刻蚀的湿法刻蚀工艺。

进一步的，在所述的减少外延衬底缺陷的形成方法中，所述腐蚀溶液包括氢 氟酸、硝酸、磷酸及水，其中，hf:hno3:h3po4:h2o质量比为7％：30％：35％：38％。

进一步的，在所述的减少外延衬底缺陷的形成方法中，所述原始外延衬底的形成步骤包括：

提供单晶硅锭；

对所述单晶硅锭进行磨削滚圆处理；

在所述单晶硅锭上形成定位边或定位v槽；

对所述单晶硅锭进行切片、倒角处理；

分别进行双面研磨和单面研磨，获得所述原始外延衬底。

进一步的，在所述的减少外延衬底缺陷的形成方法中，最终形成的外延衬底表面形貌差异小于25nm。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：先对原始外延衬底进行沉浸式缺陷去除处理，去除原始外延衬底较多的刮伤和缺陷，接着，进行抛光处理，接着，通过检测收集原始外延衬底表面形貌数据，并对形貌数据进行分析，获得原始外延衬底不同区域的温度控制分布图和刻蚀时间，并通过分区红外线对原始外延衬底进行分区温度控制，并采用等离子干法刻蚀对原始外延衬底进行不同区域的刻蚀，有针对性的刻蚀去除原始外延衬底不同区域的待刻蚀量，从而去除原始外延衬底表面的缺陷及刮伤，形成表面平滑的外延衬底，进而使后续形成的外延层性能得到提高。

附图说明

图1为本发明一实施例中减少外延衬底缺陷的形成方法的流程图；

图2为本发明一实施例中由多个红外激光二极管或红外led矩阵排列的俯视图；

图3为本发明一实施例中对原始外延衬底进行不同区域的刻蚀时反应腔室内的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的减少外延衬底缺陷的形成方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参考图1，在本实施例中，提出了一种减少外延衬底缺陷的形成方法，包括步骤：

s100：提供原始外延衬底；

s200：对所述初始外延衬底进行沉浸式缺陷去除处理；

s300：对所述原始外延衬底进行抛光处理；

s400：检测所述原始外延衬底表面形貌，并保存形貌数据；

s500：对所述形貌数据进行分析，获得所述原始外延衬底不同区域的温度控制分布图和刻蚀时间；

s600：通过分区红外线对所述原始外延衬底进行分区温度控制，并采用等离子干法刻蚀对原始外延衬底进行不同区域的刻蚀，使所述原始外延衬底表面更加平滑；

s700：对所述原始外延衬底进行单面抛光，获得最终的外延衬底。

具体的，在本实施例中，所述原始外延衬底的形成步骤包括：

提供单晶硅锭；

对所述单晶硅锭进行磨削滚圆处理；

在所述单晶硅锭上形成定位边或定位v槽；

对所述单晶硅锭进行切片、倒角处理；

分别进行双面研磨和单面研磨，获得所述原始外延衬底。

在形成原始外延衬底时，进行的磨削滚圆、切片、倒角以及双面研磨和单面研磨均会在原始外延衬底表面形成不同程度的刮伤或者造成缺陷，后续继续抛光也无法去除全部的缺陷。

在本实施例中，形成了原始外延衬底之后，先采用沉浸式缺陷去除处理，将原始外延衬底浸泡在腐蚀溶液中，以去除部分较大的刮伤或者缺陷。其中，所述腐蚀溶液为氢氟酸、硝酸、磷酸及水的混合物，其中，hf:hno3:h3po4:h2o质量比为7％：30％：35％：38％，具体的浸泡时间可以根据不同的要求进行选择。

在进行沉浸式缺陷去除处理之后，对所述原始外延衬底进行抛光处理，其中，抛光处理包括双面抛光及边缘抛光处理。

在抛光处理之后，首先，检测所述原始外延衬底表面形貌，并保存形貌数据；其中，形貌数据包括原始外延衬底的均匀度以及每个区域中厚度值、凹凸状况等等，在收集到形貌数据之后，对所述形貌数据进行分析，获得所述原始外延衬底不同区域的温度控制分布图和刻蚀时间，根据形貌数据可以判定出每个区域需要刻蚀的待刻蚀量，从而可以对部分区域进行刻蚀，使形成的外延衬底整体平滑。

在本实施例中，采用采用等离子干法刻蚀对原始外延衬底进行不同区域的刻蚀。所述等离子干法刻蚀采用的气体包括h2、cf4、c2f6、sf6及cl2。所述反应参数包括反应温度和反应时间，其中，反应温度和反应时间能够很好的控制不同的刻蚀量。

为了能够控制不同区域的反应温度，在本实施例中，采用分区红外线控制不同区域的温度，所述分区红外线采用矩阵排列的红外激光二极管或红外led对所述原始外延衬底进行分区温度控制。具体的，请参考图2，所述红外激光二极管或红外led11安装在吸盘10上，并且呈矩阵排列，其个数、排列方式均可以根据不同需要进行选择，在此不做限定；所述分区红外线的波长范围为 700nm～1200nm，例如1000nm；每一个红外激光二极管或红外led11的能量等可以单独控制，从而实现对整个原始外延衬底不同区域的反应温度的控制。

在本实施例中，所述红外激光二极管或红外led11可以固定在吸盘10上，直接接触所述原始外延衬底20的背面，如图3所示；单个所述红外激光二极管或红外led11的功率可调范围为0～20w，最佳的，所述吸盘10能够覆盖原始外延衬底。此外，除了将红外激光二极管或红外led11固定在吸盘10上，还可以将所述红外激光二极管或红外led11安装在所述原始外延衬底20的正面并保持预定间距，以直接从正面进行温度的分区控制。

其中，原始外延衬底20在反应时，放置在所述吸盘10上，所述吸盘10用于对其进行加热，吸盘10底部连接一转轴30，用于带动吸盘10和原始外延衬底20转动。

在对原始外延衬底进行区域刻蚀之后，原始外延衬底表面的刮伤以及缺陷等均被去除，确保最终形成的外延衬底表面形貌差异小于25nm；接着，再对其进行表面的单面抛光处理，获得最终表面平滑的外延衬底，适合后续外延层的生长，并且能够保证后续外延层生长的性能。

综上，在本发明实施例提供的减少外延衬底缺陷的形成方法中，先对原始外延衬底进行沉浸式缺陷去除处理，去除原始外延衬底较多的刮伤和缺陷，接着，进行抛光处理，接着，通过检测收集原始外延衬底表面形貌数据，并对形貌数据进行分析，获得原始外延衬底不同区域的温度控制分布图和刻蚀时间，并通过分区红外线对原始外延衬底进行分区温度控制，并采用等离子干法刻蚀对原始外延衬底进行不同区域的刻蚀，有针对性的刻蚀去除原始外延衬底不同区域的待刻蚀量，从而去除原始外延衬底表面的缺陷及刮伤，形成表面平滑的外延衬底，进而使后续形成的外延层性能得到提高。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离 本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。