[發明專利]一種IC片外延的工藝方法

有效

• 申請號: 200710139295.0
• 申請日: 2007-08-28
• 公開（公告）號: CN101165225A
• 公開（公告）日: 2008-04-23
• 發明（設計）人: 袁肇耿;趙麗霞;陳秉克
• 申請（專利權）人: 河北普興電子科技股份有限公司
• 主分類號: C30B25/02
• 分類號: C30B25/02
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所
• 代理人: 張明月

技術領域

本發明涉及一種集成電路產品(英文縮寫為IC)的生產方法，尤其是涉及一種集成電路片外延的工藝方法。

背景技術

IC外延片是制造半導體元件產品的基礎。外延工藝在互補金屬氧化物半導體(CMOS)產品的制作中具有最大的應用領域，并被IC制造商用于制造不可恢復器件，包括生產微處理器和邏輯芯片以及存儲器應用方面的閃速存儲器和DRAM(動態隨機存取存儲器)。目前，200mm晶片中，外延片占1/3。從提高硅集成電路的速度和它的集成度看，在發展適用于深亞微米乃至納米電路的硅外延技術中，制備高質量硅外延材料是關鍵，因此IC外延片在所有外延片中所占的比例將越來越大，預計到2008年，6寸以上的IC用外延片將達到80％以上。

但是IC外延的技術存在以下難點：硅單晶中氧的沉淀將產生微缺陷，目前集成電路的線條寬度已達到0.1微米以下，如果缺陷的直徑大小為1微米或者是0.5微米，一個電路片上有一個這樣的缺陷就會導致此區域失效，因此集成電路的成品率受到了嚴重的影響。東芝陶瓷信越半導體、MEMC電子材料公司、瓦克Siltronic公司等晶片制造商已提出若干新的外延工藝以解決COP(晶體的原生粒子缺陷)和吸雜問題，同時要努力降低成本和提高產量。另一方面，在生產外延片的過程中，如果工藝控制不當，會使IC圖形片產生漂移和畸變，IC圖形片漂移和畸變是兩個不同概念，它是IC外延中的重要控制點和難點。

在IC外延淀積的工藝中，所選用的基本的化學原料有四氯化硅(SiCl₄)、三氯氫硅(SiHCl₃)、二氯二氫硅(SiH₂Cl₂)和硅烷(SiH₄)四種。硅烷(SiH₄)對減小圖形畸變最好，一方面硅烷中不含Cl，另一方面硅烷的外延過程是歧化反應，溫度較低。但硅烷的價格比較昂貴，而且硅烷易于分解和自燃，生產過程中存在著很大的危險。SiH₂Cl₂控制圖形片漂移和畸變的效果也很明顯，但一般只能用于減壓工藝的生產過程。

四氯化硅(SiCl₄)作為硅源，其外延溫度高，產生的圖形畸變較三氯氫硅(SiHCl₃)小，但四氯化硅的缺點是外延速率太低，影響生產效率。如果提高三氯氫硅的外延溫度也可減小了圖形畸變?，F在使用較多的是以三氯氫硅為硅源。

現有技術中以三氯氫硅為硅源，控制IC圖形片漂移和畸變的方法是：

1、對外延前的IC片進行表面處理：外延前用HF(氟化氫)酸稀釋液腐蝕二氧化硅。

2、將上述經過腐蝕的外延片放入生長爐中生長外延層。首先在一定的溫度下(一般為1190℃)通入HCl拋光，然后在一定溫度下生長外延層。

上述外延層的生長工藝，分為常壓工藝和減壓工藝兩種。目前IC圖形片的常壓生長工藝參數條件為：

拋光溫度為1190℃，HCl通入量為1升/分鐘，時間1分鐘；其他常規產品外延溫度是1150℃，外延生產過程中通入氫氣，氫氣流量為60升/分。如果將外延溫度提高到1230℃，可以減小IC圖形片的漂移和畸變程度，會獲得比較好的結果。因此現有IC產品生長溫度一般為1230℃。但是其生長速率很低，一般在0.5微米/分；而常規產品外延生長時速率為1.5微米/分。

目前IC圖形片的減壓生長工藝參數條件為：

一般反應室壓力在0.1個大氣壓，硅源用的是SiH₂Cl₂，生長溫度1050℃，生長速率1微米/分。減壓工藝控制IC圖形片的漂移和畸變程度比較理想，但減壓工藝的生產成本較高，而且對原材料的需求也很高，尤其是外延后的表面顆粒(硅片表面因為生長過程中引入的表面突起)很難保證。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是提供一種以三氯氫硅為硅源的、能夠減小IC圖形片漂移和畸變的一種常壓外延工藝。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

以三氯氫硅為硅源，二氧化硅為基片，生長爐內的壓力為常壓。制造外延片的外延工藝為：

1、對外延前的IC片進行表面處理。

在外延前，對IC片表面進行處理，即用氟化氫酸稀釋液腐蝕二氧化硅表面，然后去離子水沖洗，甩干。腐蝕所用的氟化氫酸稀釋液的配比為：濃度為49％的HF酸和去離子水按1∶20的比例混合。

2、采用的高溫高流量外延工藝生長外延層，本工藝方法的工藝參數設定如下：