CN103035494B - 适用于超级结器件的外延片制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于超级结器件的外延片制作方法，包括步骤：提供一掺杂硅片；对硅片进行去边处理；将硅片放置到外延设备中，在第一温度值的条件下调节热场参数，使形成的外延薄膜的电阻率分布平坦化；将外延设备的工艺温度设定为比所述第一温度值大30℃的第二温度值，热场参数不变，进行外延生长。本发明能使外延片的电阻率呈同心圆分布，从而能提高采用沟槽填充工艺的超级结器件的击穿电压的均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体集成电路制造工艺方法，特别是涉及一种适用于超级结（super-junction）器件的外延片制作方法。
背景技术
如图1所示，是现有超级结器件的P型和N型薄层的剖面示意图；该现有超级结器件采用沟槽填充技术，其P型和N型薄层的结构包括：N型外延层101；在该N型外延层101上形成有沟槽，在沟槽中填充有P型外延层102，P型外延层102采用外延设备进行外延生长得到，由P型外延层102和位于各相邻的P型外延层102之间的N型外延层101薄层组成超级结器件的P型和N型薄层。
对于填充于沟槽中的P型外延层102，由于外延工艺设备及工艺方式的限制，P型外延层102电阻率的分布呈中心高、边缘低的结构特征。
对于N型外延层101，该N型外延层101通过在硅片上直接外延生长形成的，该N型外延层的电阻率并不呈中心高、边缘低分布特征，而是呈经线分布。如图2所示，是现有适用于超级结器件的外延片的电阻率分布示意图；电阻率的经线分布即为和某一根直径104平行的一系列线103、105的分布，且由箭头线A1A2所示，由线103一侧到线105一侧的方向上电阻率逐渐递增或递减。
现有超级结器件的击穿电压（BV）主要是由N型外延层101和填充于沟槽中的P型外延层102的浓度比例决定。因此，电阻率分布为中心高、边缘低的P型外延层102和电阻率呈经线分布的N型外延层101二者浓度比例分布不一致，使得BV均匀性较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于超级结器件的外延片制作方法，能使外延片的电阻率呈同心圆分布，从而能提高采用沟槽填充工艺的超级结器件的击穿电压的均匀性。
为解决上述技术问题，本发明提供的适用于超级结器件的外延片制作方法包括步骤：
步骤一、提供一硅片，所述硅片的掺杂类型和后续要形成的外延层的掺杂类型相同，所述硅片的掺杂浓度大于后续要形成的所述外延层的掺杂浓度。
步骤二、对所述硅片背面的热氧化层进行去边处理，该去边处理用于去除所述硅片边缘处的热氧化层，所述去边处理的去边量为2毫米。
步骤三、将所述硅片放置到外延设备中，将所述外延设备的工艺温度设定在第一温度值，在所述第一温度值的条件下调节热场参数，使所述外延设备形成的热场能够满足在所述第一温度值下形成的外延薄膜电阻率分布均匀。
步骤四、将所述外延设备的工艺温度设定为第二温度值，该第二温度值比所述第一温度值大30℃，所述热场参数不变；进行外延生长，在所述硅片上形成所述外延层，外延生长过程中，利用所述硅片的杂质扩散到所述外延层中实现对所述外延层的自掺杂，该自掺杂使所述外延层的电阻率由中心到边缘呈下降趋势并呈同心圆分布。
进一步的改进是，步骤二的所述去边处理是采用HF蒸汽去除所述硅片背面边缘处的热氧化层。
进一步的改进是，所述硅片和所述外延层的掺杂类型都为N型。
进一步的改进是，步骤三中所述第一温度值为1060℃。
进一步的改进是，所述外延层的掺杂还包括在外延生长时进行在位掺杂或者在外延生长后进行离子注入掺杂。
进一步的改进是，步骤三中所调节的热场参数为所述外延设备的加热线圈与工艺腔的间距。
本发明通过对硅片进行去边处理，以及提高外延生长时的工艺温度，能使外延生长时通过硅片的杂质扩散到外延层中实现对外延层的自掺杂，从硅片的边缘到硅片的中心，自掺杂的数量逐渐减少，故能够最后形成的外延片的电阻率由中心到边缘呈下降趋势并呈同心圆分布；用该种电阻率结构的硅片生长采用沟槽填充工艺的超级结器件时，能提高器件击穿电压的均匀性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是现有超级结器件的P型和N型薄层的剖面示意图；
图2是现有适用于超级结器件的外延片的电阻率分布示意图；
图3是本发明实施例流程图；
图4是本发明实施例方法制作的外延片的电阻率分布示意图。
具体实施方式
如图3所示，是本发明实施例流程图；如图4所示，是本发明实施例方法制作的外延片的电阻率分布示意图。本发明实施例适用于超级结器件的外延片制作方法包括步骤：
步骤一、提供一硅片，所述硅片的掺杂类型和后续要形成的外延层1的掺杂类型相同且都为N型，所述硅片的掺杂浓度大于后续要形成的所述外延层的掺杂浓度。
步骤二、对所述硅片进行去边处理，该去边处理用于去除所述硅片背面边缘处的热氧化层，所述去边处理的去边量为2毫米。该去边处理具体包括：用一盖板将所述硅片的背面覆盖，该盖板的面积要小于所述硅片的面积，盖板覆盖后，使得所述硅片背面的边缘保留2毫米裸露；通入HF蒸汽，用HF蒸汽去除所述硅片背面边缘裸露的热氧化层，去边量可精确的控制在2mm左右。
步骤三、将所述硅片放置到外延设备中，将所述外延设备的工艺温度设定在第一温度值，较佳为：所述第一温度值为1060℃。在所述第一温度值的条件下调节热场参数，使所述外延设备形成的热场能够满足在所述第一温度值下形成的外延薄膜电阻率分布均匀。本发明实施例中所调节的热场参数为所述外延设备的加热线圈与工艺腔的间距，通过该间距的调节能使在所述硅片各位置处形成的外延薄膜电阻率保持一致。
步骤四、将所述外延设备的工艺温度设定为第二温度值，该第二温度值比所述第一温度值大30℃，所述热场参数不变；进行外延生长，在所述硅片上形成所述外延层1，外延生长过程中，利用所述硅片的杂质扩散到所述外延层中实现对所述外延层的自掺杂，该自掺杂使所述外延层的电阻率由中心到边缘呈下降趋势并呈同心圆分布。除了所述自掺杂外，所述外延层的掺杂还包括在外延生长时进行在位掺杂或者在外延生长后进行离子注入掺杂。
本发明实施例通过所述自掺杂使所述外延层的电阻率呈同心圆分布的原理为：通过去边处理后，所述硅片去边后的边缘处的导热效果要比所述硅片中间未去除热氧化层的区域处的导热效果好，故所述硅片去边后的边缘处的杂质更容易扩散到所述外延层中，同时边缘处扩散到所述外延层中的杂质又会向所述硅片的中心区域扩散从而形成上述电阻率呈同心圆分布的结构。如图4所示，由所述外延层1的圆心A3开始、往圆圈2、圆圈3方向即箭头A3A4方向上，外延层1的掺杂浓度呈同心圆分布且逐渐增加，故电阻率则也呈同心圆分布且逐渐降低。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种适用于超级结器件的外延片制作方法，其特征在于，包括步骤：
步骤一、提供一硅片，所述硅片的掺杂类型和后续要形成的外延层的掺杂类型相同，所述硅片的掺杂浓度大于后续要形成的所述外延层的掺杂浓度；
步骤二、对所述硅片背面的热氧化层进行去边处理，该去边处理用于去除所述硅片边缘处的热氧化层，所述去边处理的去边量为2毫米；
步骤三、将所述硅片放置到外延设备中，将所述外延设备的工艺温度设定在第一温度值，在所述第一温度值的条件下调节热场参数，使所述外延设备形成的热场能够满足在所述第一温度值下形成的外延薄膜电阻率分布均匀；
步骤四、将所述外延设备的工艺温度设定为第二温度值，该第二温度值比所述第一温度值大30℃，所述热场参数不变；进行外延生长，在所述硅片上形成所述外延层，外延生长过程中，利用所述硅片的杂质扩散到所述外延层中实现对所述外延层的自掺杂，该自掺杂使所述外延层的电阻率由中心到边缘呈下降趋势并呈同心圆分布。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤二的所述去边处理是采用HF蒸汽去除所述硅片背面边缘处的热氧化层。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述硅片和所述外延层的掺杂类型都为N型。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤三中所述第一温度值为1060℃。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述外延层的掺杂还包括在外延生长时进行在位掺杂或者在外延生长后进行离子注入掺杂。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤三中所调节的热场参数为所述外延设备的加热线圈与工艺腔的间距。
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