CN111415864A - 超重掺红磷衬底外延方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超重掺红磷衬底外延方法，包括以下步骤：在超重掺红磷衬底上成长超过需要厚度的本征硅层以吸收气相中的杂质，刻蚀本征硅层至需要的厚度，在本征硅层上进行外延。本发明于现有技术中隔离的思路截然不同，通过生成过厚的本征硅层来吸收气相中的杂质，再刻蚀至需要的厚度，有效的去除的气相中的掺杂，解决超重掺红磷衬底外延工艺中，气相掺杂对于电阻率影响较大的问题，通过本发明的外延方法制得的外延片，边缘与中心的SRP高度一致，提高了产品的良率。

Description

超重掺红磷衬底外延方法

技术领域

本发明涉及外延片的生产方法，具体涉及超重掺红磷衬底外延方法。

背景技术

现有技术中的外延片生产过程中，普遍存在着自掺杂现象。自掺杂，是由于热蒸发或者化学反应的副产物对衬底的扩散，衬底中的硅及杂质进入气相，改变了气相中的掺杂成分和浓度，从而导致了外延层中的杂质实际分布偏离理想情况的现象。超重掺红磷衬底(衬底电阻率≤1.0mohm-cm)外延中自掺杂现象严重，气象中掺杂成分和浓度对于电阻率的影响较大，导致外延片边缘与中心的SRP(spreading resistance profile，扩展电阻曲线形貌)差异明显。

中国专利申请文献CN106505093A公开了一种外延片的生产方法，该方法中在衬底上铺设本征硅层(cap)，从而将外延层的电阻率均匀性做到小于1.5％(计算公式，(MAX_电阻率-MIN_电阻率)×100％/(MAX_电阻率+MIN_电阻率)，通过此计算公式计算得出的均匀性数值越小，则其均匀性越高，外延片质量越高)，从而增加了外延片的良率。其作用原理是通过本征硅层将衬底和外延层隔开，从而避免衬底本体与外延层之间产生自掺杂的问题，其本征硅层的厚度与衬底本体的厚度呈正相关。然而，这种隔离的方式只能解决衬底与外延层之间的自掺杂，无法解决气相掺杂成分和浓度对于电阻率的影响，尤其是对于超重掺红磷衬底的外延工艺而言，掺杂成分对于电阻率的影响较大，气相中的掺杂成分会造成外延片边缘与中心的SRP差异明显，导致成品率下降。

发明内容

本发明的主要目的之一提供一种外延方法，克服超重掺红磷衬底在外延边缘自掺杂严重的现象，使得超重掺红磷衬底外延片边缘与中心的SRP高度一致。

为了实现上述目的，本发明提供一种超重掺红磷衬底外延方法，包括以下步骤：

在超重掺红磷衬底上成长超过需要厚度的本征硅层以吸收气相中的杂质，

刻蚀本征硅层至需要的厚度，

在本征硅层上进行外延。

优选地，所述的超重掺红磷衬底的电阻率≤1.0mohm-cm。

优选地，本征硅层需要的厚度与衬底的厚度呈正相关。

优选地，本征硅层超过的厚度与衬底的厚度呈正相关。

优选地，本征硅层超过的厚度不高于衬底的厚度的20％。

优选地，本征硅层超过的厚度不高于衬底的厚度的10％。

优选地，本征硅层的成长速率为2.0±0.1μm/min。

优选地，在成长所述的本征硅层之前还对衬底进行烘烤。

优选地，进行所述的刻蚀后先进行清洗再进行所述的外延。

优选地，所述本征硅层由三氯硅烷与氢气反应生成。

本发明与现有技术中隔离的思路截然不同，通过生成过厚的本征硅层来吸收气相中的杂质，再刻蚀至需要的厚度，有效的去除的气相中的掺杂，解决超重掺红磷衬底外延工艺中，气相掺杂对于电阻率影响较大的问题，通过本发明的外延方法制得的外延片，边缘与中心的SRP高度一致，提高了产品的良率。

附图说明

图1为实施例1的SRP线性比对图。

图2为实施例1的SRP LOG比对图。

图3为实施例1的另一SRP线性比对图。

图4为实施例1的另一SRP LOG比对图。

图5为比较例1的SRP线性比对图。

图6为比较例1的SRP LOG比对图。

图7为比较例2的SRP线性比对图。

图8为比较例2的SRP LOG比对图。

图中，1、3、5、7、9、11、13和15表示的为各个图中的外延片中心的SRP曲线，2、4、6、8、10、12、14、16表示的为各个图中的外延片边缘3mm处的SRP曲线。

具体实施方式

本发明通过生成过厚的本征硅层来吸收气相中的杂质，再刻蚀至需要的厚度。以下结合实施例和附图对于本发明作进一步说明。

实施例1

步骤一、烘烤(BAKE)衬底。衬底也称为基板。衬底本体与外延层的主体构成的元素相同，均为硅。本实施例的衬底为重掺磷衬底，衬底的电阻率≤1.0mohm-cm。

步骤二、在超重掺红磷衬底上成长超过需要厚度的本征硅层(CAP)以吸收气相中的杂质，所述本征硅层由三氯硅烷与氢气反应生成。即，反应生成的单晶硅沉积在衬底本体的上表面形成所述本征硅层。本实施例中，本征硅层超过的厚度不高于衬底的厚度的20％，优选在不高于衬底的厚度10％的范围内。本征硅层所需要的厚度一般不高于衬底厚度的10％，本征硅层的成长速率控制在2.0±0.1μm/min，成长的温度可以控制在1110～1150℃。

步骤三、用盐酸刻蚀(ETCH)本征硅层至需要的厚度。

步骤四：进行清洗(PURGE)。

步骤五：在本征硅层上进行外延(DEPOSIT)。外延的制备温度在1110～1150℃，生长速率可以控制在0.5-1μm/min。

本实施例中采用的外延设备采用ASM 2000机台。在所述机台中采用的外延工艺的参数如下：

对得到的外延片用两个机台进行SRP检测，检测的线性图表和LOG图表如图1～4所示，可以看到外延片中心与边缘3mm出的SRP曲线高度重合。

比较例1

其制备方法是在衬底上制备需要厚度的本征硅层，用于隔开衬底与外延层。

该方法采用的机台与实施例1相同，在所述机台中采用的外延工艺的参数：

STEP NAME	BAKE	CAP	DEPOSIT
				center	1150	1150	1150
DURATION	30～60	25～35	100
				TOKEN
DEP/VENT	VENT	DEPOSIT	DEPOSIT
				N<sub>2</sub>H<sub>2</sub>	SAME	SAME	SAME
V-PRESSURE	ATM	ATM	ATM
				HCL	0V	0V	0V
HCLHI	0V	0V	0V
				TCS	SAME D	SAME D	SAME D
PH<sub>3</sub>/ASH<sub>3</sub>	SAME	SAME	SAME
				N-INJ MFC	SAME	SAME V	SAME D
N-DIL MFC	SAME	SAME	SAME
				FRONT	SAME	SAME	SAME
SIDE	SAME	SAME	SAME
				REAR	SAME	SAME	SAME
ROTATION	SAME	SAME	SAME

对得到的外延片进行SRP检测，检测的线性图表和LOG图表如图5～6所示，可以看到起中心与边缘3mm处的SRP曲线有较大差异。

比较例2

采用低温工艺进行外延生长，该方法采用的机台与实施例1相同，在所述机台中采用的外延工艺的参数：

对得到的外延片进行SRP检测，检测的线性图表和LOG图表如图5～6所示，可以看到起中心与边缘3mm处的SRP曲线有较大差异。

经过上述比较可知，本发明过厚的本征硅层吸收了气相中的杂质，有效的去除的气相中的掺杂，解决超重掺红磷衬底外延工艺中，气相掺杂对于电阻率影响较大的问题，外延片边缘与中心的SRP高度一致，提高了产品的良率。

以上仅为本发明较佳的实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种超重掺红磷衬底外延方法，其特征在于包括以下步骤：

在超重掺红磷衬底上成长超过需要厚度的本征硅层以吸收气相中的杂质，刻蚀本征硅层至需要的厚度，

在本征硅层上进行外延。

2.如权利要求1所述的超重掺红磷衬底外延方法，其特征在于所述的超重掺红磷衬底的电阻率≤1.0mohm-cm。

3.如权利要求1所述的超重掺红磷衬底外延方法，其特征在于本征硅层需要的厚度与衬底的厚度呈正相关。

4.如权利要求1所述的超重掺红磷衬底外延方法，其特征在于本征硅层超过的厚度与衬底的厚度呈正相关。

5.如权利要求4所述的超重掺红磷衬底外延方法，其特征在于本征硅层超过的厚度不高于衬底的厚度的20％。

6.如权利要求5所述的超重掺红磷衬底外延方法，其特征在于本征硅层超过的厚度不高于衬底的厚度的10％。

7.如权利要求1所述的超重掺红磷衬底外延方法，其特征在于本征硅层的成长速率为2.0±0.1μm/min。

8.如权利要求1所述的超重掺红磷衬底外延方法，其特征在于在成长所述的本征硅层之前还对衬底进行烘烤。

9.如权利要求1所述的超重掺红磷衬底外延方法，其特征在于进行所述的刻蚀后先进行清洗再进行所述的外延。

10.如权利要求1所述的超重掺红磷衬底外延方法，其特征在于：所述本征硅层由三氯硅烷与氢气反应生成。

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