[發(fā)明專利]一種功率芯片用外延片生產(chǎn)工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610762782.1
• 申請(qǐng)日: 2016-08-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106252209B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王作義;胡寶平;陳小鐸;崔永明;馬洪文;白磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川廣瑞半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/20
• 分類號(hào): H01L21/20;H01L21/02
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙)51220
• 代理人: 郭受剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料制備技術(shù)，具體是一種功率芯片用外延片生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)

目前功率芯片應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)其性能也提出了更高要求，作為功率芯片用外延片生產(chǎn)工藝的重要組成部分，硅外延片的性能越來(lái)越受到人們的重視?，F(xiàn)今在制備硅外延片時(shí)硅片內(nèi)熱場(chǎng)分布不均勻，且存在襯底雜質(zhì)固態(tài)擴(kuò)散和自然摻雜現(xiàn)象，這導(dǎo)致制備的硅外延片厚度均勻性和電阻率均勻性差。如何對(duì)現(xiàn)有硅外延片制備工藝做出改進(jìn)，以提升硅外延片的厚度均勻性和電阻率均勻性，這成為目前人們普遍關(guān)注的問(wèn)題，然而，現(xiàn)今沒(méi)有相應(yīng)的工藝，也未見(jiàn)相關(guān)的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種功率芯片用外延片生產(chǎn)工藝，其應(yīng)用時(shí)能降低襯底雜質(zhì)固態(tài)擴(kuò)散和自然摻雜現(xiàn)象的影響，能提升硅外延片的厚度均勻性和電阻率均勻性。

本發(fā)明解決上述問(wèn)題主要通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種功率芯片用外延片生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：

步驟1、清洗襯底硅片；

步驟2、將清洗后的硅片放入氣相生長(zhǎng)裝置內(nèi)，并將氣相生長(zhǎng)裝置抽真空；

步驟3、向氣相生長(zhǎng)裝置內(nèi)輸入硅烷與磷烷的混合氣體；

步驟4、加熱，并使氣相生長(zhǎng)裝置內(nèi)部溫度維持在580℃～630℃，待硅片上淀積外延層厚度達(dá)到0.3～0.4μm時(shí)，停止加熱；

步驟5、采用氮?dú)鉀_洗氣相生長(zhǎng)裝置內(nèi)部腔體，然后靜置氣相生長(zhǎng)裝置直至其內(nèi)部溫度降至室溫，取出硅外延片成品。本發(fā)明淀積硅外延層時(shí)在真空環(huán)境下運(yùn)行，能大大減少雜質(zhì)污染，得到一個(gè)超凈的生長(zhǎng)環(huán)境，有利于獲得原子級(jí)潔凈的襯底表面，有利于降低外延溫度和改進(jìn)外延質(zhì)量。

本發(fā)明應(yīng)用時(shí)硅烷與磷烷發(fā)生高溫?zé)岱纸夥磻?yīng)，反應(yīng)方程式如下：

進(jìn)一步的，所述步驟1中清洗襯底硅片具體包括以下步驟：

步驟1.1、將硅片放入濃硫酸與雙氧水按體積比1：1混合成的混合溶液中，采用0.8℃/s勻速升溫的方式將混合液升溫至100℃，并保持8min；

步驟1.2、將硅片取出放入雙氧水、氨水及去離子水按體積比1：1.2：5混合成的混合溶液中，采用0.8℃/s勻速升溫的方式將混合液升溫至75℃，并保持10min，然后取出硅片用去離子水沖洗；

步驟1.3、將硅片放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的氫氟酸溶液中浸泡40s，再取出用去離子水清洗；

步驟1.4、將硅片放入雙氧水、鹽酸及去離子水按1：1.5：8混合成的混合溶液中，采用0.8℃/s勻速升溫的方式將混合液升溫至85℃，并保持18min，然后取出硅片用去離子水沖洗；

步驟1.5、再次將硅片放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的氫氟酸溶液中浸泡40s，然后取出硅片。本實(shí)施例步驟1.1中通過(guò)濃硫酸與雙氧水的混合溶液去除硅片表面的蠟，步驟1.2中通過(guò)雙氧水、氨水及去離子水的混合溶液去除硅片表面的有機(jī)物，步驟1.3中通過(guò)氫氟酸溶液去除硅片表面的氧化物，步驟1.4中通過(guò)雙氧水、鹽酸及去離子水的混合溶液去除硅片表面的無(wú)機(jī)物，步驟1.5中將處理過(guò)的硅片再放入氫氟酸溶液中浸泡，浸泡后不再經(jīng)過(guò)去離子水漂洗，直接放入氣相生長(zhǎng)裝置內(nèi)，能防止硅片暴露時(shí)間太長(zhǎng)而被氧化。

進(jìn)一步的，所述步驟2中抽真空后保持氣相生長(zhǎng)裝置的真空度為10^-7Pa。

進(jìn)一步的，所述步驟3中輸入的混合氣體中硅烷與磷烷的體積比為1：1。

進(jìn)一步的， 所述氣相生長(zhǎng)裝置包括殼體、封蓋、支撐架、泄壓組件、加熱裝置及真空泵，所述殼體上端開(kāi)口，封蓋與殼體連接且封閉殼體的上端開(kāi)口，殼體構(gòu)成有接通其內(nèi)部的混合氣體入口、氮?dú)馊肟诩芭艢饪?，所述加熱裝置設(shè)于殼體內(nèi)，真空泵與殼體內(nèi)部接通；所述支撐架包括矩形定位板、頂桿及支撐臂，所述矩形定位板和頂桿均設(shè)于殼體內(nèi)，矩形定位板上端面內(nèi)凹構(gòu)成有矩形凹槽、以及位于矩形凹槽側(cè)壁上的矩形邊框支撐臺(tái)，所述矩形邊框支撐臺(tái)上端面的水平高度低于矩形定位板上端面的水平高度，所述頂桿豎直設(shè)置且穿過(guò)矩形定位板構(gòu)成矩形凹槽的區(qū)域，頂桿上端端頭的直徑大于矩形定位板穿過(guò)頂桿部位的孔徑，所述支撐臂豎直設(shè)置，其上端穿過(guò)殼體底部且與矩形定位板下端面固定連接；所述泄壓組件設(shè)有泄氣入口及與泄氣入口接通的泄氣出口，所述泄氣入口與殼體內(nèi)部接通，泄氣入口與泄氣出口接通的通道上設(shè)有泄壓腔和助封組件，所述助封組件通過(guò)其自身彈性作用配合泄壓腔內(nèi)氣壓共同控制泄壓腔與泄氣出口之間通道在通、斷兩種狀態(tài)下轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明步驟二中將清洗后的硅片放入氣相生長(zhǎng)裝置內(nèi)時(shí)具體包括以下步驟：