一種多晶硅通孔的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多晶硅通孔的制造方法，包括如下步驟：1）在硅襯底上依次生長硅外延和介質(zhì)層；2）在硅襯底或硅外延上刻蝕出溝槽；3）在溝槽側(cè)壁生長一層具有壓應(yīng)力的SiGe外延層；4）用多晶硅填充溝槽；5）依次去除硅外延上的多晶硅、SiGe外延層和介質(zhì)層。本發(fā)明可以防止因應(yīng)力過大在硅襯底和硅外延內(nèi)產(chǎn)生的缺陷，以獲得硅外延層內(nèi)無晶格缺陷的多晶硅通孔。
【專利說明】—種多晶硅通孔的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路制造工藝，具體涉及一種多晶硅通孔的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體集成電路領(lǐng)域的有些器件中，可以用多晶硅通孔穿透硅外延把器件和硅片襯底連接起來，一般襯底電阻率比硅外延低，所以這樣可以降低器件的導(dǎo)通電阻。如圖1A-圖1D所示，現(xiàn)有的多晶硅通孔一般的制造方法是:1.在硅襯底I上依次生長硅外延2和介質(zhì)層3 (見圖ΙΑ) ；2.在硅外延2上刻蝕溝槽4，該溝槽4穿通硅外延2 (見圖1B) ；3.然后在溝槽4內(nèi)填充高參雜的多晶硅5 (見圖1C);4.去除溝槽頂部多晶硅和介質(zhì)層3 (見圖1D)。但是這樣做有一個問題，即多晶硅和硅外延之間有應(yīng)力，特別是經(jīng)過后續(xù)器件必須的高溫?zé)徇^程后，娃外延和多晶娃產(chǎn)生較大的應(yīng)力，從而導(dǎo)致娃外延內(nèi)部產(chǎn)生晶格缺陷。在溝槽側(cè)壁生長一層氧化膜可以緩沖硅外延和多晶硅之間的應(yīng)力，但該氧化膜會使導(dǎo)通電阻增大，降低器件的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出一種多晶硅通孔的制造方法，以防止由于多晶硅的應(yīng)力導(dǎo)致的硅內(nèi)部的缺陷。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種多晶硅通孔的制造方法，包括如下步驟:
[0005]I)在硅襯底上依次生長硅外延和介質(zhì)層；
[0006]2)在硅襯底或硅外延上刻蝕出溝槽；
[0007]3)在溝槽側(cè)壁生長一層具有壓應(yīng)力的SiGe外延層；
[0008]4)用多晶硅填充溝槽；
[0009]5)依次去除娃外延上的多晶娃、SiGe外延層和介質(zhì)層。
[0010]所述步驟I)中娃外延的厚度為0.1-5微米,娃外延米用化學(xué)氣相外延的方法,生長溫度為 5OO-13OOt:,壓力為 0.l-760Torro
[0011]所述步驟I)中介質(zhì)層為Si02，SiN，Si0N中的至少一種，所述介質(zhì)層生長采用化學(xué)氣相沉積的方式生長，所述介質(zhì)層的厚度為0.1-2微米。
[0012]所述步驟2)中溝槽的寬度為0.05-5微米，深度為0.1-5微米，且溝槽深度大于硅外延的厚度；刻蝕方法采用各向異性的干法刻蝕，以光刻膠為掩模，在預(yù)定區(qū)域刻蝕出溝槽，該溝槽穿通硅外延。
[0013]所述步驟3)中SiGe外延層采用化學(xué)氣相外延生長方法，生長溫度為400-1000°C，壓力0.l-760Torr，SiGe外延層的厚度為10-5000埃，SiGe外延層中Ge的摩爾百分比含量為0.1%-50%，SiGe外延層中的載流子濃度為lE15-lE22atoms/cm3。
[0014]所述步驟4)中多晶硅采用化學(xué)氣相沉積的方法填充，沉積溫度為500-700°C，壓力為lmtorr_760Torr ;多晶娃中的載流子濃度為lE15_lE22atoms/cm3。
[0015]所述步驟5)中采用干法刻蝕工藝或化學(xué)機(jī)械研磨工藝依次去除硅外延上的多晶娃、SiGe外延層和介質(zhì)層。
[0016]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:由于SiGe外延層在硅外延上產(chǎn)生壓應(yīng)力，而多晶硅產(chǎn)生拉應(yīng)力，所以SiGe外延層可以抵消或抑制多晶硅產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而可以防止因應(yīng)力過大在硅襯底和硅外延內(nèi)產(chǎn)生的缺陷，以獲得硅外延層內(nèi)無晶格缺陷的多晶硅通孔。同時SiGe和硅一樣是半導(dǎo)體，可以通過參雜和注入降低其電阻，所以不會影響器件的導(dǎo)通電阻。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1A-圖1D是現(xiàn)有的多晶硅通孔的制作方法流程示意圖；其中，圖1A是現(xiàn)有方法的步驟I完成后的剖面示意圖；圖1B是現(xiàn)有方法的步驟2完成后的剖面示意圖；圖1(:是現(xiàn)有方法的步驟3完成后的剖面示意圖；圖1D是現(xiàn)有方法的步驟4完成后的剖面示意圖；
[0018]圖2A-圖2E是本發(fā)明多晶硅通孔的制作方法流程示意圖；其中，圖2A是本發(fā)明方法的步驟I完成后的剖面示意圖；圖28是本發(fā)明方法的步驟2完成后的剖面示意圖；圖2C是現(xiàn)有方法的步驟3完成后的剖面示意圖；圖2D是現(xiàn)有方法的步驟4完成后的剖面示意圖；圖2E是現(xiàn)有方法的步驟5完成后的剖面示意圖。
[0019]圖中附圖標(biāo)記說明如下:
[0020]I是娃襯底,2是娃外延,3是介質(zhì)層，4是溝槽，5是多晶娃，6是SiGe外延層?！揪唧w實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0022]如圖2A-圖2E所示，本發(fā)明一種多晶硅通孔的制造方法，主要包括如下制造流程:
[0023]1、硅外延和介質(zhì)層生長。如圖2A所示，在硅襯底I上生長硅外延2，硅外延2的厚度為0.1-5微米。硅外延2采用化學(xué)氣相外延的方法，生長溫度為500-1300°C，壓力為
0.l-760Torr。然后在硅外延2上生長一層介質(zhì)層3，介質(zhì)層3為SiO2, SiN, SiON中的至少一種，介質(zhì)層3生長可以用化學(xué)氣相沉積的方式生長，介質(zhì)層3的厚度為0.1-2微米。
[0024]2、溝槽刻蝕。如圖2B所示，溝槽刻蝕采用各向異性的干法刻蝕，以光刻膠為掩模，在預(yù)定區(qū)域刻蝕出溝槽4，該溝槽4穿通硅外延2。溝槽4的寬度為0.05-5微米，深度為
0.1-5微米，且溝槽4的深度大于硅外延2的厚度。
[0025]3、SiGe外延層生長。如圖2C所示，在溝槽4側(cè)壁及頂部進(jìn)行SiGe外延層6生長。SiGe外延層6可以用化學(xué)氣相外延生長方法，生長溫度為400-1000°C，壓力0.l-760Torr,SiGe外延層6的厚度為10-5000埃，SiGe外延層6中的Ge含量(摩爾百分比)為0.1%_50%，SiGe外延層6中的載流子濃度為lE15_lE22atoms/cm3。
[0026]4、多晶硅填充。如圖2D所示，用參雜多晶硅5填充整個溝槽4。多晶硅5用化學(xué)氣相沉積的方法填充，沉積溫度為500-700°C，壓力為lmtorr-760Torr，多晶硅5的參雜濃度(即多晶硅5中的載流子濃度)為lE15-lE22atoms/cm3。
[0027]5、溝槽頂部多晶硅和介質(zhì)膜去除。如圖2E所示，用干法刻蝕工藝或化學(xué)機(jī)械研磨工藝依次去除溝槽頂部(即硅外延2上的)多晶硅、SiGe外延層6和介質(zhì)層3 (刻蝕/研磨至硅外延2停止)。[0028]由于SiGe外延層6在硅外延2上產(chǎn)生壓應(yīng)力，而多晶硅5產(chǎn)生拉應(yīng)力，所以SiGe外延層6可以抵消或抑制多晶硅5產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而可以防止因應(yīng)力過大在硅襯底I和硅外延2內(nèi)產(chǎn)生的缺陷。同時SiGe和硅一樣是半導(dǎo)體，可以通過參雜和注入降低其電阻，所以不會影響器件的導(dǎo)通電阻。
【權(quán)利要求】
1.一種多晶硅通孔的制造方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)在娃襯底上依次生長娃外延和介質(zhì)層； 2)在硅襯底或硅外延上刻蝕出溝槽； 3)在溝槽側(cè)壁生長一層具有壓應(yīng)力的SiGe外延層； 4)用多晶硅填充溝槽； 5)依次去除硅外延上的多晶硅、SiGe外延層和介質(zhì)層。
2.如權(quán)利要求1所述的一種多晶硅通孔的制造方法，其特征在于，所述步驟I)中硅外延的厚度為0.1-5微米，硅外延采用化學(xué)氣相外延的方法，生長溫度為500-1300°C，壓力為0.l-760Torro
3.如權(quán)利要求1所述的一種多晶硅通孔的制造方法，其特征在于，所述步驟I)中介質(zhì)層為SiO2, SiN，SiON中的至少一種，所述介質(zhì)層生長采用化學(xué)氣相沉積的方式生長，所述介質(zhì)層的厚度為0.1-2微米。
4.如權(quán)利要求1所述的一種多晶硅通孔的制造方法，其特征在于，所述步驟2)中溝槽的寬度為0.05-5微米，深度為0.1-5微米，且溝槽深度大于硅外延的厚度；刻蝕方法采用各向異性的干法刻蝕，以光刻膠為掩模，在預(yù)定區(qū)域刻蝕出溝槽，該溝槽穿通硅外延。
5.如權(quán)利要求1所述的一種多晶硅通孔的制造方法，其特征在于，所述步驟3)中SiGe外延層采用化學(xué)氣相外延生長方法，生長溫度為400-1000°C，壓力0.l-760Torr,SiGe外延層的厚度為10-5000埃，SiGe外延層中Ge的摩爾百分比含量為0.1%_50%，SiGe外延層中的載流子濃度為lE15_lE22atoms/cm3。
6.如權(quán)利要求1所述的一種多晶硅通孔的制造方法，其特征在于，所述步驟4)中多晶硅采用化學(xué)氣相沉積的方法填充，沉積溫度為500-700°C，壓力為lmtorr-760Torr ;多晶硅中的載流子濃度為lE15_lE22atoms/cm3。
7.如權(quán)利要求1所述的一種多晶硅通孔的制造方法，其特征在于，所述步驟5)中采用干法刻蝕工藝或化學(xué)機(jī)械研磨工藝依次去除硅外延上的多晶硅、SiGe外延層和介質(zhì)層。
【文檔編號】H01L21/768GK103730408SQ201210391007
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月15日
【發(fā)明者】劉繼全 申請人:上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司