[發明專利]外延層形成方法及半導體結構

有效

• 申請號: 201410189309.X
• 申請日: 2014-05-06
• 公開（公告）號: CN103943471B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 劉峰松;梁博;史超;王海紅
• 申請（專利權）人: 上海先進半導體制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/265
• 分類號: H01L21/265;H01L29/06
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及集成電路制造技術領域，特別涉及一種外延層形成方法及半導體結構。

背景技術

外延生長技術發展于50年代末60年代初。當時，為了制造高頻大功率器件，需要減小集電極串聯電阻，又要求材料能耐高壓和大電流，因此需要在低阻值襯底上生長一層薄的高阻外延層。外延生長的新單晶層可在導電類型、電阻率等方面與襯底不同，還可以生長不同厚度和不同要求的多層單晶，從而大大提高器件設計的靈活性和器件的性能。外延工藝還廣泛用于集成電路中的PN結隔離技術和大規模集成電路中改善材料質量方面。

通常的摻雜外延層在整個襯底上都是同一種類型的外延層，要么都是N型，要么都是P型。但是有時根據器件需要，襯底的不同區域需要外延層的摻雜類型不同，有些區域要求是N型外延層，有些區域要求是P型外延層，而且這些外延層的電阻率要求較高，通常在100ohm·cm以上，例如低電容TVS(瞬態電壓抑制器)的PIN二極管。如果通過先生長同一類型的外延層，再通過外延層生長之后的注入摻雜來改變外延層的摻雜類型，則注入區域的電阻率很難穩定地達到100ohm·cm以上，因為為了達到100ohm·cm以上的電阻率，注入劑量必須在10⁹/cm²左右，這么小的注入劑量很難穩定地控制。即使通過注入能夠改變摻雜的類型，也要多一道光刻工藝，增加了成本。

因此，提供一種外延層形成方法，其能夠同時形成兩種類型的外延層，并且進一步的能夠保證電阻率達到100ohm·cm以上，這成了本領域技術人員需要解決的一個難題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種外延層形成方法及半導體結構，以解決現有的外延生長工藝在整個襯底上所形成的外延層都是同一種類型的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種外延層形成方法，所述外延層形成方法包括：

提供第一類型襯底；

對所述第一類型襯底正面執行摻雜工藝，以在所述第一類型襯底正面形成第二類型摻雜區和未摻雜區；

在所述第一類型襯底背面形成阻擋層；

對所述第一類型襯底正面執行外延生長工藝，以在所述第二類型摻雜區上形成第二類型外延層，在所述未摻雜區上形成第一類型外延層。

可選的，在所述的外延層形成方法中，在所述第一類型襯底背面形成阻擋層之后，對所述第一類型襯底正面執行外延生長工藝之前，還包括：

利用氫氣對所述第一類型襯底進行吹掃。

可選的，在所述的外延層形成方法中，利用氫氣對所述第一類型襯底進行吹掃的時間為300s～1000s。

可選的，在所述的外延層形成方法中，所述阻擋層包括形成于所述第一類型襯底背面的氧化層以及形成于所述氧化層表面的氮化硅層。

可選的，在所述的外延層形成方法中，所述第一類型襯底的電阻率為10mohm·cm～100mohm·cm。

可選的，在所述的外延層形成方法中，對所述第一類型襯底正面執行摻雜工藝包括：

對所述第一類型襯底正面執行摻雜離子的注入；

對所述第一類型襯底正面的摻雜離子進行推進。

可選的，在所述的外延層形成方法中，所述摻雜離子的注入劑量為1E¹⁵/cm²～1E¹⁶/cm²。

可選的，在所述的外延層形成方法中，對所述第一類型襯底正面的摻雜離子進行推進的工藝溫度為1000℃～1100℃，工藝時間為20分鐘～40分鐘。

可選的，在所述的外延層形成方法中，在減壓外延爐中對所述第一類型襯底正面執行外延生長工藝。

可選的，在所述的外延層形成方法中，對所述第一類型襯底正面執行外延生長工藝的工藝溫度為1050℃～1150℃，壓力為20Torr～30Torr。

可選的，在所述的外延層形成方法中，所述第一類型為P型，所述第二類型為N型；或者，所述第一類型為N型，所述第二類型為P型。

可選的，在所述的外延層形成方法中，當所述第一類型為P型，所述第二類型為N型時，所述第一類型襯底中摻有硼，所述第二類型摻雜區中摻有磷。

可選的，在所述的外延層形成方法中，當所述第一類型為N型，所述第二類型為P型時，所述第一類型襯底中摻有砷，所述第二類型摻雜區中摻有硼。