[發明專利]重摻PH襯底薄層外延過渡區的調控方法

在審

• 申請號: 201510905793.6
• 申請日: 2015-12-09
• 公開（公告）號: CN105489478A
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發明（設計）人: 張志勤
• 申請（專利權）人: 河北普興電子科技股份有限公司
• 主分類號: H01L21/20
• 分類號: H01L21/20;H01L21/02
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 王占華

技術領域

本發明涉及外延層的生長方法技術領域，尤其涉及一種重摻PH襯底薄層外延過渡區的調控方法。

背景技術

對于重摻PH襯底低壓MOS器件用外延材料新品開發，電阻率（四探針，4PP測試）的測試結果受外延層過渡區影響大，過渡區越陡峭，4PP測試結果越高，過渡區越延緩，4PP測試結果越低；對于一般的外延工藝來說，外延電阻率可以通過調整摻雜劑量進行調整，外延厚度可以通過生長速率和生長時間進行調整，而外延過渡區還沒有通用的方法進行調整。隨著集成電路的發展，大尺寸低壓MOS器件用外延材料的市場需求越來越大，目前市場上對于8英寸以上的低壓MOS用外延材料需求量程井噴式發展。我們目前迫切需要一種能夠準確控制重摻PH襯底低壓MOS外延材料過渡區的調整方法。

外延生長過程中，過渡區的長度主要受外延爐型差異和生長溫度等因素的影響，而對于同一爐型來說，在生長溫度相同的情況下，主要受制于生長速率的影響，生長速率越高，過渡區越陡峭，生長速率越低，過渡區越延緩。常規的提升速率的方法，是加大TCS流量，產生大量的Si的沉積來獲得相對相對高的生長速率，這樣的方式有三方面的弊端，一是造成大量TCS的浪費，二是容易產生晶體缺陷，造成良率降低，三是獲得過渡區陡峭幅度有限。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種重摻PH襯底薄層外延過渡區的調控方法，所述方法在不改變TCS流量的情況下，通過調整VENT管路和腔體之間的壓力匹配，影響外延層生長速率，不會造成大量TCS的浪費，良率高，獲得的外延層過渡區陡峭幅度大。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種重摻PH襯底薄層外延過渡區的調控方法，其特征在于包括如下步驟：

1）固定襯底外延生長時單片外延生長系統的溫度和TCS流量；

2）在襯底外延生長時，CAP層生長和外延層生長使用相同的摻雜工藝；

3）在外延層生長時，改變單片外延生長系統中的VENT壓力，使VENT壓力大于或小于系統的chamber壓力，調節外延層過渡區的陡峭程度。

進一步的技術方案在于：所述方法還包括：

外延生長前，對單片外延生長系統進行腐蝕和基座包硅處理的步驟，以及對襯底表面進行前拋光HCL處理，去除襯底表面殘留的局部缺陷和S_iO₂的步驟。

進一步的技術方案在于：所述方法還包括如下步驟：

通過調整VENT壓力，改變外延層過渡區的陡峭程度，并分別對相應的外延片進行擴展電阻剖面分析，使用四探針和生長速率共同監控重摻PH襯底低壓MOS用外延片的過渡區的陡峭程度，使得外延層過渡區的陡峭程度與實際器件的要求匹配。

進一步的技術方案在于：采用ASME2000型單片外延生長系統，紅外線燈陣列輻射加熱，高純石墨基座為襯底載體，保護氣為超高純H2氣，純度達到99.999999%以上。

進一步的技術方案在于：使用8英寸重摻PH襯底，晶向<100>，電阻率0.001-0.0015ohm.cm，supersealing背封工藝。

進一步的技術方案在于：固定單片外延生長系統的生長溫度為1135℃，并固定TCS流量為7g/min。

進一步的技術方案在于：外延生長前，對單片外延生長系統進行充分去除自摻處理，在1190℃溫度下，通入大流量HCL氣體20slm/min，腐蝕掉殘留的Si，并腐蝕基座上殘留的Si時，H₂流量設定為10slm/min，腐蝕鐘罩內壁上殘留的Si時，加大H2流量至60slm/min。

進一步的技術方案在于：在cap層生長與外延層生長之間進行一段時間的H₂吹掃趕氣。

進一步的技術方案在于：在外延生長時，保持單片外延生長系統中chamber的壓力為790torr不變，將系統中VENT壓力，按照兩個方向進行調整，一：將VENT壓力調低，低至與環境壓力相同，即760torr，二：將VENT壓力調高，根據ASM系統，最高調整至840torr。

進一步的技術方案在于：VENT壓力的調整范圍為760torr-840torr。