CN1113391C - 减少硅衬底与外延Si或Si1-xGex层之间硼浓度的方法 - Google Patents

Abstract

为了减少硅衬底与在CVD(化学汽相淀积)装置中外延生长的Si或Si_1-xGe_x层之间的硼浓度，在装入CVD设备之前，预处理衬底，以防止衬底受净化间内的硼的沾污。而且，根据一个实施例，在衬底装入生长室之前，用F₂气体在预定的衬底温度下清洁CVD生长室本身，由此去除残留在生长室中的硼。

Description

减少硅衬底与外延Si或Si1-xGex层之间硼浓度的方法

技术领域

本发明一般涉及使用ULSI(超大规模集成)技术的半导体器件制备技术，具体涉及有效减少在外延生长薄膜和Si衬底表面之间的界面处硼(B)沾污的方法。

发明背景

众所周知，用以如SiH₄、Si₂H₆、GeH₄等作为源气体的UHV-CVD(超高真空/化学汽相淀积)装置在硅晶片表面选择外延生长Si或Si_1-xGe_x有广泛的应用，如可以在微型化MOS(金属—氧化物—半导体)晶体管、下一代高速双极晶体管等中形成约0.1μm的沟道外延结构。

在说明本发明之前，有必要参照图1(A)-1(C)、图2、和图3说明一下与本发明有关的常规技术。在整个公开中，术语“衬底”和“晶片”可以互换。尽管本说明书涉及了高速双极晶体管，但应该注意本发明不限于此。

图1(A)-1(C)是说明制备高速NPN双极晶体管的示意剖面图。简单地说，将其中有按图1(A)形成了集电区部分的衬底放入如图2所示UHV-CVD设备中。在UHV-CVD设备中，如图1(B)所示在衬底上生长Si或Si_1-xGe_x外延基区-部分。接着，从UHV-CVD设备中取出晶片(或衬底)，按图1(C)所示的方式，在衬底上形成发射区部分。

本发明的目的是有效减少在外延生长薄膜和Si衬底表面之间的界面处硼(B)沾污(或浓度)。为此，在放入CVD设备之前，每个晶片和/或CVD设备的生长室最好进行CVD工艺前的清洗。因此，应该明白图1(C)所示的发射区的形成与本发明无关。

参照图1(A)，在电阻率为10到20Ωcm(例如)的P⁺<100>向Si衬底12上生长N⁺层10。然后，在N⁺层10上淀积作为集电极的N^-外延层14。还有，如图1(A)所示，用常规光刻和腐蚀技术相继形成SiO₂层16、P⁺多晶Si层18、和另一SiO₂层20。

将经过上述工艺的衬底放入UHV-CVD设备中，于该设备中在N^-外延层14上选择生长Si或Si_1-xGe_x外延基层(用22表示)。这样，多晶Si层18的里面部分按图1(B)所示向下生长。接着，从UHV-CVD设备中取出图1(B)所示的衬底，然后如图1(C)所示，用常规技术形成SiO₂层24和N⁺多晶Si发射层26。形成图1(A)-1(C)所示结构的方法是众所周知的，与本发明没有直接关系，因此为了简便起见将不再对其进一步说明。

图2是UHV-CVD设备(用30表示)的一个例子的示意图，它包括：自动传递部分32；两个装载锁定(load-lock)室34a和34b；另一自动传递部分36；两个生长室38a和38b。UHV-CVD设备30在本领域早已是公知的。其他部分如分子泵，由于与本发明无关，为了简便起见所以没有在图2中显示。图2还将涉及本发明的优选实施例。

自动传递部分32包括净化台40和两个衬底传递机械手42a和42b，而自动传递部分36包括类似的衬底传动机械手44。

将经过图1(A)所示工艺的每个衬底或晶片清洗，然后放入衬底装载盒46a，此时该盒没有如图2所示放在净化台40上。如图2所示，然后，将盒46a传送到净化台40。用机械手42a将放在盒46a中的预清洗过的晶片一片一片地放入装载锁定室34a中，盒46a中所有晶片皆装入装载锁定室34a后，装载锁定室34a抽空到预定压力。当预定压力达到时，用机械手44将装载锁定室34a中的第一晶片送入生长室38a，该室用来进行无掺杂外延生长。

在室38a中完成外延生长后，将晶片送到另一进行P型(即B)掺杂外延生长的生长室38b中。后面将说明为什么要使用两个生长室38a和38b的原因。当在室38b中完成晶片上的薄膜淀积后，晶片传送到装载锁定室34b。对装在装载锁定室34a中的每个晶片重复这些工艺。当装载锁定室34a中的所有晶片都处理过，并送到装载锁定室34b之后，用机械手42b将它们放入另一衬底装载盒46b中。然后将装在盒46b中的晶片送到下一晶片处理台，进行如图1(C)所示的随后的晶片处理。

图3是表示包括清洗和CVD工艺的常规工艺的各步骤的流程图。具体地，将其上形成有如图1(A)所示的层或薄膜的Si晶片进行预清洗，然后送入图2所示的UHV-CVD设备30中。

参见图3，在步骤50，为了去除形成在晶片上的自然氧化层，每个Si晶片都浸入稀释的HF(氢氟酸)，然后用水冲洗(步骤52)以去除步骤50所用的化学物质。紧接着在步骤54，用清洗液即NH₄OH(氨水)-H₂O₂(双氧水)-H₂O(纯水)对晶片进行公知的RCA清洗工艺，由此去除晶片上的颗粒和有机杂质。用上述称为“1号标准清洗(SC-1)液即NH₄OH-H₂O₂-H₂O(＝1∶1∶5)(例如)，在60到80℃下进行3到10分钟的清洗。接着在步骤56，用纯水冲洗掉步骤54中所用的试剂，并用甩干机将晶片甩干(步骤58)。对预定数量的晶片的每个进行上述晶片清洗。然后将预清洗过的Si晶片装入盒46a(图2)并送到UHV-CVD设备30(图2)的净化台40上。

将装在晶片装载盒46a中的Si晶片相继装入装载锁定室34a(步骤60)。在步骤62，用晶片传递机械手44将装载锁定室34a中的第一晶片装入生长室38a中。当第一晶片放入生长室38a中后，该室抽空到1.33×10^-7到1.33×10^-8Pa的压力。在步骤64，在生长室38a中，在高于900℃下，对晶片进行高温处理(即高温闪光)约5分钟，以去除晶片上的自然氧化层。在步骤66，晶片的温度降低到600-800℃，此后，在晶片上进行选择Si或Si_1-xGe_x的不掺杂外延生长，所用的源气选自公知的SiH₄、Si₂H₆、GeH₄等。

随后，进行步骤68，将晶片送到生长室38b。在步骤70，在晶片上进行硼掺杂选择Si或Si_1-xGe_x外延生长，其中乙硼烷(B₂H₆)用作形成p型基层的掺杂气体。在前面，晶片在真空环境从室38a送到室38b，由此避免在生长室38b中对晶片进行高温闪光。在步骤72，其上生长有p型层的晶片装入装载锁定室34b。然后，将装载锁定室34a中的下一个晶片从装载锁定室34a中送到生长室38a，并进行上述工艺。在步骤74，进行检查，确定是否装载锁定室34a中的所有晶片都进行了处理。如果步骤74的回答是肯定的(是)，则终止图3的流程。

但是上述已知工艺步骤有一个问题，在晶片上选择Si或Si_1-xGe_x外延生长时，外延层和衬底表面之间的界面免不了有“硼沾污”。硼的浓度通常为：峰值浓度大于1E17(即1×10¹⁷)原子/cm³，薄层浓度为1E12原子/cm²。产生这样高的硼浓度的原因如下。

(1)硼存在于RCA清洗工艺所用的清洗液中。例如，当溶液的成分为氨水-双氧水-纯水＝1∶1∶5时，上述标准清洗(SC-1)液中存在约100ppt(万亿分之一)的硼。这样当晶片进行常规RCA清洗时，硼就被吸收或包含于自然氧化层中。

(2)在净化间，过滤空气从天花板通向地板。该过滤天花板系统包括如ULPA(超低透气率空气)过滤器、HEPA(高效悬粒)过滤器等的硼硅玻璃纤维过滤器。下降的气流中含有从玻璃纤维过滤器中来的硼。还有，这些过滤器不能完全过滤掉将引入到净化间的外面(即外界)空气中所含的硼。结果，净化室环境中本身存在硼。由此由于进入自然氧化层导致的附加硼，SC-1液中的硼浓度还要增加。而且在步骤50、52、56、58和60(图3)中，净化间环境的硼容易粘附到晶片上的自然氧化层上。

(3)即使在生长室用高温闪光去除自然氧化层，粘附在自然氧化层上的硼仍留在晶片上。

上面所述的外延层与Si晶片表面之间界面处的高硼浓度，不免会降低高速双极晶体管的截止频率，引起微型化CMOS晶体管的阈值电压偏差。

在日本特许公开专利申请4-97517中公开了一种降低硼沾污的方法。根据该已有技术，用稀释HF处理已经进行RCA清洗的晶片，然后用水清洗，由此以BF₃的形式去除硼。但是已有技术有一难题，即晶片的表面要暴露于净化间气氛，所以晶片对有机和/或无机沾污很敏感，即使在生长室中进行高温闪光也不能去除该沾污。

发明内容

因此本发明的目的是有效减少硅衬底与在CVD(化学汽相淀积)装置中外延生长的Si或Si_1-xGe_x层之间的硼浓度。

为了减少硅衬底与在CVD(化学汽相淀积)装置中外延生长的Si或Si_1-xGe_x层之间的硼浓度，本发明的一个方案包括下面步骤：(a)用含有多种化学物质的溶液清洗衬底，每种化学物质中硼的浓度小于50ppt，在衬底装入CVD设备之前进行清洗；(b)于衬底装入CVD设备之前，在步骤(a)的无硼隔绝环境下处理衬底。

为了减少硅衬底与在CVD(化学汽相淀积)装置中外延生长的Si或Si_1-xGe_x层之间的硼浓度，本发明的另一个方案包括下面步骤：(a)在衬底装入CVD设备之前将硅原子注入到衬底中；(b)在衬底装入CVD设备之前用含H₂O₂的溶液清洗衬底；及(c)在CVD设备中对衬底进行高温处理，由此将粘附在衬底上的硼扩散到衬底中。

为了减少硅衬底与在CVD(化学汽相淀积)装置中外延生长的Si或Si_1-xGe_x层之间的硼浓度，本发明的再一个方案包括下面步骤：(a)在衬底装入CVD设备之前用含H₂O₂的溶液清洗衬底；(b)在衬底装入CVD设备之前用稀释HF去除步骤(a)时衬底上产生的自然氧化层；(c)将衬底浸入沸腾的浓HNO₃中，以在衬底上形成自然氧化层，在衬底装入CVD设备之前进行衬底的浸入；(d)在CVD设备中对衬底进行高温处理，由此将粘附在衬底上的硼扩散到衬底中。

为了减少硅衬底与在CVD(化学汽相淀积)装置中外延生长的Si或Si_1-xGe_x层之间的硼浓度，本发明的还一个方案包括下面步骤：(a)在衬底装入CVD设备之前用含H₂O₂的溶液清洗衬底；(b)在衬底装入CVD设备之，前用稀释HF去除步骤(a)时衬底上产生的自然氧化层；(c)在衬底装入CVD设备之前用含氧气的低压气氛在衬底上生长热氧化层；(d)在CVD设备中对衬底进行高温处理，去除步骤(c)中生长在衬底上的氧化层。

为了减少硅衬底与在CVD(化学汽相淀积)装置中外延生长的Si或Si_1-xGe_x层之间的硼浓度，本发明的还一个方案包括下面步骤：(a)在衬底装入CVD设备之前，用F2气体在预定衬底温度清洁CVD生长室，由此去除残留在生长室内的硼；(b)对装入生长室的衬底进行高温处理，去除衬底上的自然氧化层；(c)在生长室内先后在衬底上进行不掺杂和硼掺杂外延生长。

与现有技术相比，本发明的技术方案可以使得硅衬底与在CVD(化学汽相淀积)装置中外延生长的Si或Si_1-xGe_x层之间的硼浓度更低

附图说明

下面结合附图说明本发明的特点和优点，图中相似的部件用相同的符号表示：

图1(A)到1(C)表示已有技术形成高速双极晶体管的薄膜淀积的剖面图，涉及本文开始段落的技术内容；

图2表示常规UHV-CVD设备；

图3是包括部分制造双极晶体管步骤的流程图；

图4是包括表征本发明第一实施例的步骤的流程图；

图5(A)和5(B)表示用于第一实施例的净化工作台；

图6表示具有本发明净化工作台的常规UHV-CVD；

图7是包括表征本发明第二实施例的步骤的流程图；

图8(A)和8(B)分别表示在衬底上用热生长氧化层和离子注入方法的示图；

图9(A)和9(B)是包括表征本发明第三实施例的步骤的流程图；

图10是包括表征本发明第四实施例的步骤的流程图；

图11是包括表征本发明第五实施例的步骤的流程图；

图12表示用于第五实施例的UHV-CVD；

图13表示第一到第四实施例以及已有技术的实验结果。

具体实施方式

下面参照图4-6说明本发明的第一实施例。

为了简化本公开，假定硅衬底(或晶片)上已经形成图1(A)所示各层，清洗衬底(晶片)，并将其装入图6所示的UHV-CVD设备(或系统)31。还有，如前所述，在CVD设备31中每个晶片上形成Si_1-xGe_x(或Si)层。除了自动传递部分32基本和净化间环境隔绝外，CVD设备31与图2的装置30一样。因此，图6中和图2相同的部分用和图2中相同的数字表示。

如图4所示，在步骤80，每个硅片浸入稀释HF(氢氟酸)以去除形成在晶片上的自然氧化层。然后，用水冲洗每个晶片以去除步骤80中所用的化学物质或试剂(步骤82)。步骤80和82分别和图3中的步骤50和52相同。然后用RCA清洗工艺(NH₄OH-H₂O₂-H₂O)中的“1号标准清洗(SC-1)液”清洗衬底，但不用干燥，以去除颗粒和有机沾污(杂质)。此标准清洗(SC-1)液由NH₄OH-H₂O₂-H₂O(通常为1∶1∶5)组成，且温度保持在约70℃。顺便提及，该溶液也称为APM(氨水-双氧水混合液)。应该注意，所选氨水(NH₄OH)、双氧水(H₂O₂)、和纯水中的硼浓度小于50ppt。

另外，在常规净化间具有的净化工作台110(图5(A)和5(B))中进行SC-1液的晶片清洗。现在参照图5A和5B，两图分别表示净化工作台110的透视图和剖面图。图5B中箭头表示空气流。工作台110有净化台112，其上放有SC-1液容器。更具体地，净化工作台110包括一个或多个换气扇114，通过它们可以将净化间的空气引入工作台110。还有，工作台110包括有能有效吸收硼的化学过滤器116。用氯乙烯屏板118将净化工作台110的内部与净化间隔绝。为了进入工作台110的内部，屏板118的一侧具有拉链或滑行固定器120。

回到图4，在步骤86和88，用水清洗晶片，然后用常规甩干机将其甩干。在图5B所示工作台110内的净化台112中完成晶片处理。在步骤90，将预清洗过的晶片放入充有氮气的晶片装载盒，然后送到自动传递部分32(图6)的净化台40上。为了防止净化间中的硼杂质进入区域32，该区域32与净化间隔绝。即，与图5A和5B一样，净化工作台中具有自动传递部分32，用粗线33表示。这样，需要提供开口以将晶片装入装载锁定室34a，以及将晶片从另一装载锁定室34b中取出。上述充有氮气的晶片装载盒在图6中用46a’表示。

然后将盒46a’中的硅片装入无硼环境的装载锁定室34a(步骤92)。在步骤94，用晶片传递机械手44将装载锁定室34a中的第一晶片送入生长室38a。当第一晶片放到生长室38a时，室38a抽空到1.33×10^-7到1.33×10^-8Pa(例如)。在步骤96，晶片温度升高到约950℃并高温处理(高温闪光)约5分钟，以去除晶片上的自然氧化层。完成晶片的高温处理后，立即将温度降低到约700℃。在步骤98，如图1B所示，在晶片上选择生长厚度约200nm(例如)的不掺杂外延Si层，同时Si₂H₆气体以10sccm(标准cm³/min)的速率流进室38a。或者，可以用Si₂H₆(或SiH₄)和GeH₄作源气体生长不掺杂Si_1-xGe_x外延层。

接着，在步骤100，晶片送到另一生长室38b。在步骤102，在室38b中用乙硼烷(B₂H₆)作掺杂气体，在不掺杂层上生长掺硼Si层，以形成p型层。在上面，是在真空环境将晶片从室38a送到室38b，不需要在生长室38b中进行高温闪光。在步骤104，将其上生长了p型基层的晶片装入装载锁定室34b。然后，将装载锁定室34a中的下一个晶片从装载锁定室34a送到生长室38a，并进行上述工艺。在步骤106，进行检查确定是否装载锁定室34a中所有的晶片都处理过。如果回答肯定，则终止图4的流程。

根据本发明人的实验，在上述条件下，外延层和衬底界面处硼的峰值浓度为4E16原子/cm³。另一方面，同一界面处硼的薄层浓度为1E11原子/cm²。与此相对照，在步骤84、86、88、90和92中，净化间不实行硼隔绝时，界面处硼的峰值浓度为3E17原子/cm³。而且界面硼薄层浓度为1E12原子/cm²。上述结果由上述二次粒子质谱(SIMS)技术得到，并标绘于图13中。

还有，因为可以有效减少外延层和衬底之间界面处的硼浓度，可以期望将双极晶体管的截止频率改进到令人满意的程度。

下面参照图2、7、8(A)和8(B)来说明本发明的第二实施例。在第二实施例中，不用图5(A)和5(B)所示净化工作台110等硼隔绝装置。

和第一实施例一样，假设硅晶片上已经形成图1(A)所示层，清洗晶片，并将之送入到图2所示的UHV-CVD设备(系统)30。

如图7所示，在步骤200，用常规工艺在衬底上形成热生长硅氧化物。图8(A)中用数字201示意性表示衬底上的该热氧化物，其厚度约为20nm(例如)。在步骤202，在10KeV(1.6×10^-15焦耳)和1E13原子/cm²(例如)的条件下注入硅离子。图8(B)示意性表示粒子注入方法。在步骤204，为了完全去除热生长的氧化物，用稀释HF清洗晶片。随后，晶片用水清洗(步骤206)、用SC-1溶液清洗(步骤208)、用水清洗(步骤210)、用甩干机甩干(步骤212)，这些步骤对应图4中的步骤82、84、86和88。但是如上所述，第二实施例中没有用图5(A)和5(B)所示的净化工作台110。即，在净化间环境进行图7的上述步骤。然后在步骤214，将预清洗过的晶片放进充有氮气的晶片装载盒，并送到自动传递部分32的净化台40(图2)。应该注意到，上述充有氮气的晶片装载盒没有在图2中显示，但对应于盒46a。盒46a中的硅晶片相继装入装载锁定室34a(步骤216)。下面步骤218、220、222、224、226、228和230分别和图4中的步骤94、96、98、100、102、104和106相同，因此为了简化本公开下面不作进一步说明。

在上面，可以省略步骤200生长热氧化的工艺，此时步骤204也可以省略。

根据第二实施例，在步骤208，在用SC-1溶液清洗晶片时，衬底上形成自然氧化物。但是，当晶片在步骤220进行高温闪光处理时，步骤208时引入到自然氧化物中或粘附到表面的硼加速地扩散进衬底。这是因为在硅注入时产生大量的填隙Si原子。另外，在步骤208和220去除注入损伤。上述硼扩散进硅衬底的进一步细节，可以参照如P.A.Stolk等在1995年1月30的Appl.Phys.Lett.的66卷第5期的题为“硅中陷阱限制填隙扩散和增强硼积聚”的文章(“Trap-limited interstitial diffusion and enhanced boron clusteringin silicon”by P.A.Stolk，et al.，Appl.Phys.Lett.66(5)，30 January1995，pages 568，570)。

关于第二实施例，根据上述条件下的本发明人进行的实验，外延层和衬底界面处的硼峰值浓度为3.5E16原子/cm³。同一界面处的硼的薄层浓度为8E10原子/cm²。这些结果由上述二次粒子质谱(SIMS)技术得到，并标绘于图13中。

下面参照图2、9(A)和9(B)来说明本发明的第三实施例。在第三实施例中，不用图5(A)和5(B)所示净化工作台110等硼隔绝装置。

和第一实施例一样，假设硅衬底(或晶片)上已经形成图1(A)所示层，预清洗硅衬底(晶片)，并将之送入到图2所示的UHV-CVD设备(系统)30。

如图9(A)所示，在步骤300，用稀释HF溶液清洗晶片，以去除衬底上的自然氧化层。接着，把晶片先后用水清洗(步骤302)、用SC-1溶液清洗(步骤304)、和用水清洗(步骤306)，这些步骤对应图4中的步骤82、84、86和88。但是如上所述，第三实施例中没有用图5(A)和5(B)所示的净化工作台110。即，在净化间环境进行图9(A)的上述步骤。

然后在步骤308，再用稀释HF去除步骤304时产生的自然氧化层，之后，在步骤310，用水冲洗晶片去除步骤308所用的化学物质。接着，在步骤312，晶片浸入沸腾或热的浓HNO₃(硝酸)中(或清洗)，以再在衬底上生成自然氧化层(约1.5nm厚)。然后，用水清洗晶片(步骤314)，再后，在步骤318，用≤约1％的稀释HF将自然氧化层的厚度减少到约0.5nm。在步骤320，用甩干机将晶片甩干。下面步骤322到338分别和步骤214到230相同，因此为了简化本公开下面不作进一步说明。

由于硝酸不含硼，和步骤304中用SC-1溶液清洗晶片时产生的自然氧化层相比，步骤312生长的自然氧化层几乎不含硼。而且步骤312产生的自然氧化层的厚度因此减少，仅有很薄的一层几乎不含硼的自然氧化层保留在衬底上，而且该层可用前面实施例中的步骤328的高温闪光处理来去除。

但是，如果上述自然氧化层的厚度可以控制到象步骤316时那么小，则可以省略步骤316。

关于第三实施例，根据上述条件下本发明人进行的实验，外延层和衬底界面处的硼峰值浓度为3.0E16原子/cm³。同一界面处的硼的薄层浓度为6E10原子/cm²。这些结果由上述二次粒子质谱(SIMS)技术得到，并标绘于图13中。

下面参照图2和10来说明本发明的第四实施例。在第四实施例中，不用图5(A)和5(B)所示净化工作台110等硼隔绝装置。

和第一实施例一样，假设硅衬底(或晶片)上已经形成图1(A)所示层，预处理硅衬底(晶片)，并将之送入到图2所示的UHV-CVD设备(系统)30。

图10中的步骤400到410分别和图9(A)中的步骤300到310相同，因此为了简便就不再说明。在步骤412，用甩干机甩干晶片。然后，在步骤414，在低压气氛下，用氧气在衬底上热生长硅氧化物。随后的步骤416到432分别和图9(A)中的步骤322到338相同，为了简化本公开不再进一步说明。

上述热氧化物生长是在CVD生长室中，在小于2.66×10³Pa的条件下完成。此时，衬底的温度等于或小于900℃。还有，热生长氧化物的厚度等于或小于3nm。

在减压环境中衬底上热生长的氧化物几乎不含硼。而且，与用SC-1溶液清洗在衬底上生长的自然氧化层相比，这种氧化物结构致密(致密物质)，净化间中的硼很难粘附到在步骤414中生长的氧化物上。

关于第四实施例，本发明人在下列条件下进行实验：(a)在CVD生长室中，在1.33×10³Pa完成热氧化物生长，(b)衬底的温度保持为900℃，(c)热生长氧化物的厚度为2nm。而且CVD设备的条件和第一实施例一样。实验结果表明，外延层和衬底界面处的硼峰值浓度为2.5E16原子/cm³。同一界面处的硼的薄层浓度为5E10原子/cm²。和前面实施例一样，这些结果由上述二次粒子质谱(SIMS)技术得到，并标绘于图13中。

最后，参照图11、12来说明本发明的第五实施例。在第五实施例中，和第一实施例一样，使用图5(A)和5(B)所示净化工作台110等硼隔绝装置。如图12所示，第五实施例仅用一个生长室(用数字39表示)。

假设硅衬底(或晶片)上已经形成图1(A)所示层，预处理硅衬底(晶片)，并将之放入到图2所示的UHV-CVD设备(系统)31。

图11中的步骤500到512分别和步骤80到92相同，因此为了简便就不再说明。在步骤514，晶片温度升高到约700℃，然后用F2气体(流速20sccm)清洁生长室39约5分钟。因此，如下所示，生长室39内壁的硼残留物(固体)会蒸发：

2BF₃气体被排放到室39外。清洁生长室39后，在步骤516将苏晶片从装载锁定室34a装入室39。然后，在步骤518将该晶片进行高温闪光处理，以去除形成在其上的自然氧化层。再后，在步骤520，在室39中进行晶片上的不掺杂外延生长(200nm(例如))。随后在同一室39中，用速率都为10sccm的Si₂H₆和(H₂(1％)+B₂H₆(99％))在不掺杂层上进行硼掺杂外延生长(200nm(例如))。当完成不掺杂和硼掺杂外延生长后，将晶片送到装载锁定室34b(步骤522)。流程回到步骤514，将下一晶片进行步骤514到522的上述工艺。在步骤524，进行检查确定是否装载锁定室34a中的所有晶片都已处理过。若回答是肯定的(是)，则终止流程。

在第五实施例，本发明人在上述条件下进行实验。尽管没有示于图13中，但实验结果表明，外延层和衬底界面处的硼峰值浓度为4E16原子/cm³。同一界面处的硼的薄层浓度为1E11原子/cm²。和前面实施例一样，这些结果由上述二次粒子质谱(SIMS)技术得到。

应该明白，尽管本发明展现了五个可能的实施例，但本发明的基本概念并不具体限于此。

Claims (25)

1.一种减少硅衬底与在CVD(化学汽相淀积)装置中外延生长的Si或Si_1-xGe_x层之间的硼浓度的方法，包括下面步骤：

(a)用含有多种化学物质的溶液清洗衬底，每种化学物质中硼的浓度小于50ppt，在衬底装入CVD设备之前进行所述清洗；及

(b)于衬底装入CVD设备之前，在步骤(a)的无硼隔绝环境中处理衬底。

2.如权利要求1的方法，其特征为，所述衬底处理步骤(b)还包括用水清洗衬底、甩干衬底、将衬底送到CVD设备并装入CVD设备中。

3.如权利要求2的方法，其特征为，用充有氮气的衬底装载盒将所述衬底传送到CVD设备。

4.如权利要求1的方法，其特征为，所述无硼的隔绝环境是含有硼的净化间内利用玻璃纤维过滤器而获得的。

5.如权利要求4的方法，其特征为，用充有氮气的衬底装载盒将所述衬底传送到CVD设备。

6.如权利要求1的方法，其特征为，步骤(a)中清洗衬底的溶液包括NH₄OH-H₂O₂-H₂O。

7.一种减少硅衬底与在CVD(化学汽相淀积)装置中外延生长的Si或Si_1-xGe_x层之间的硼浓度的方法，包括下面步骤：

(a)在衬底装入CVD设备之前，将硅原子注入到衬底中；

(b)在衬底装入CVD设备之前，用含H₂O₂的溶液清洗衬底；

(c)在CVD设备中，对衬底进行高温处理，由此将粘附在衬底上的硼扩散到衬底中。

8.如权利要求7的方法，其特征为，在清洗晶片时，在所述高温处理步骤(c)中去除衬底在净化间环境中产生的自然氧化层

9.如权利要求7的方法，还包括下面步骤：

(d)在步骤(a)之前，于衬底上热生长氧化物；

(e)在步骤(a)和(b)之间完全去除热生长氧化物。

10.如权利要求7的方法，其特征为，步骤(b)中清洗衬底的溶液包括NH₄OH-H₂O₂-H₂O。

11.如权利要求7的方法，其特征为，用充有氮气的衬底装载盒将衬底传送到CVD设备。

12.一种减少硅衬底与在CVD(化学汽相淀积)装置中外延生长的Si或Si_1-xGe_x层之间的硼浓度的方法，包括下面步骤：

(a)在衬底装入CVD设备之前，用含H₂O₂的溶液清洗衬底；

(b)在衬底装入CVD设备之前，用稀释HF去除步骤(a)时衬底上产生的自然氧化层；

(c)将衬底浸入沸腾的浓HNO₃中，以在衬底上形成自然氧化层，衬底的浸入在衬底装入CVD设备之前进行；

(d)在CVD设备中对衬底进行高温处理，由此将粘附在衬底上的硼扩散到衬底中。

13.如权利要求12的方法，还包括下面步骤：

(e)在衬底装入CVD设备之前，用稀释HF将步骤(c)中产生的自然氧化层的厚度减少到预定值，步骤(e)中所用的稀释HF的浓度低于步骤(b)中稀释HF的浓度。

14.如权利要求12的方法，其特征为，用充有氮气的衬底装载盒将衬底传送到CVD设备。

15.如权利要求12的方法，其特征为，步骤(a)中所用溶液包括NH₄OH-H₂O₂-H₂O。

16.一种减少硅衬底与在CVD(化学汽相淀积)装置中外延生长的Si或Si_1-xGe_x层之间的硼浓度的方法，包括下面步骤：

(a)在衬底装入CVD设备之前，用含H₂O₂的溶液清洗衬底；

(b)在衬底装入CVD设备之前，用稀释HF去除步骤(a)衬底上产生的自然氧化层；

(c)在衬底装入CVD设备之前，在低压气氛中，用氧气在衬底上生长热氧化层；

(d)在CVD设备中对衬底进行高温处理，去除步骤(c)时生长在衬底上的氧化层。

17.如权利要求16的方法，其特征为，在小于2.66×10³Pa的CVD生长室中，在等于或小于900℃的衬底温度下进行步骤(c)的热氧化物生长，其中步骤(c)生长的热氧化物的厚度等于或小于3nm。

18.如权利要求16的方法，其特征为，用充有氮气的衬底装载盒将衬底传送到CVD设备。

19.如权利要求16的方法，其特征为，步骤(a)中所用溶液包括NH₄OH-H₂O₂-H₂O。

20.一种减少硅衬底与在CVD(化学汽相淀积)装置中外延生长的Si或Si_1-xGe_x层之间的硼浓度的方法，包括下面步骤：

(a)用含有多种化学物质的溶液清洗衬底，每种化学物质中硼的浓度小于50ppt，所述清洗在硅衬底装入CVD设备之前进行；

(b)于衬底装入CVD设备之前，在步骤(a)的没有硼的隔绝环境中处理衬底

(c)在衬底装入CVD设备之前，用F2气体在预定衬底温度清洁CVD生长室，由此去除残留在生长室内的硼；

(d)对装入生长室的衬底进行高温处理，去除衬底上的自然氧化层；

(e)在生长室内先后在衬底上进行不掺杂和硼掺杂外延生长。

21.如权利要求20的方法，其特征为，所述衬底处理步骤(b)还包括用水清洗衬底、干燥衬底、将衬底送到CVD设备并装入CVD设备中。

22.如权利要求21的方法，其特征为，用充有氮气的衬底装载盒所将说衬底传送到CVD设备。

23.如权利要求20的方法，其特征为，所述无硼隔绝环境是在含有硼的净化间内利用玻璃纤维过滤器而获得的。

24.如权利要求23的方法，其特征为，用充有氮气的衬底装载盒将所述晶片传送到CVD设备。

25.如权利要求20的方法，其特征为，步骤(a)中清洗衬底的所述溶液包括NH₄OH-H₂O₂-H₂O。

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