[發(fā)明專利]外延機(jī)臺腔體內(nèi)多晶硅層刻蝕方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611248644.8
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106783571A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳海波
• 申請（專利權(quán)）人: 上海晶盟硅材料有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/3065
• 代理公司: 上海脫穎律師事務(wù)所31259
• 代理人: 李強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及外延機(jī)臺腔體內(nèi)多晶硅層刻蝕方法。

背景技術(shù)

外延機(jī)臺經(jīng)過三氯一氫硅或二氯二氫硅與氫氣的還原反應(yīng)，除了在襯底單晶硅片上生長出單晶外延，在工藝腔體其他區(qū)域也會長出多晶硅層覆蓋在表面，此多晶硅層會引起腔體內(nèi)顆粒、溫度變化等異常，故外延工藝中一般采用氯化氫來刻蝕掉覆蓋在腔體內(nèi)表面的多晶硅層。

刻蝕不夠會導(dǎo)致腔體內(nèi)多晶硅層沉積增多，從而引起顆粒、溫度均勻性等異常；而過多的刻蝕則會引起基座上針孔、熱電偶壽命降低等異常，故適當(dāng)?shù)目涛g對保證外延產(chǎn)品質(zhì)量、延長腔體零件的壽命至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種外延機(jī)臺腔體內(nèi)多晶硅層刻蝕方法。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

外延機(jī)臺腔體內(nèi)多晶硅層刻蝕方法，其特征在于，將氯化氫通入外延機(jī)臺腔體內(nèi)，使氯化氫在1170℃刻蝕多晶硅層，刻蝕時間為【8×(T-2)】秒；所述T為在所述外延機(jī)臺腔體內(nèi)的硅片上生長的單晶硅層厚度，且刻蝕時間最小為20秒。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，所述外延機(jī)臺腔體內(nèi)基座后方設(shè)置有吸熱裝置。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，所述外延機(jī)臺腔體內(nèi)設(shè)置有加熱裝置，所述的加熱裝置用于加熱反應(yīng)腔室；所述外延機(jī)臺腔體具有進(jìn)氣口和出氣口，所述外延機(jī)臺腔體內(nèi)設(shè)有用于承載硅片的基座，所述外延機(jī)臺腔體還安裝有吸熱裝置，所述的吸熱裝置位于所述基座與出氣口之間。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，所述吸熱裝置為碳化硅制成或者表面涂有碳化硅涂層。

使用本發(fā)明中的外延機(jī)臺腔體內(nèi)多晶硅層刻蝕方法，利用新的公式計算刻蝕需要的時間，減少了刻蝕的總時間，因此可使用較少的氯化氫即可完成刻蝕，既能夠節(jié)省原材料成本，還可以提高硅片質(zhì)量。本發(fā)明方法設(shè)計了合適的刻蝕溫度，既減少了能源浪費(fèi)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明使用的外延機(jī)臺腔體內(nèi)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述：

如圖1所示為外延機(jī)臺腔體結(jié)構(gòu)示意圖，外延機(jī)臺腔體1具有進(jìn)氣口11和出氣口12。外延機(jī)臺腔體1上下均設(shè)置有反射金板3，所述的反射金板3上安裝有多個燈管31，所述的燈管31正對外延機(jī)臺腔體1且對外延機(jī)臺腔體1加熱。所述的出氣口12位于外延機(jī)臺腔體1上半部，所述的外延機(jī)臺腔體1內(nèi)設(shè)有基座2，所述的外延機(jī)臺腔體1內(nèi)還安裝有吸熱板4，所述的吸熱板4位于基座2和出氣口12之間，所述的吸熱板4靠近出氣口12，所述的吸熱板4位于外延機(jī)臺腔體1內(nèi)的上半部，緊挨反應(yīng)腔室1上壁板13設(shè)置。

外延機(jī)臺腔體內(nèi)多晶硅層刻蝕方法，如圖1所示，所述外延機(jī)臺腔體1內(nèi)基座2后方設(shè)置有吸熱裝置4，將氯化氫通入外延機(jī)臺腔體1內(nèi)，使氯化氫在1170℃刻蝕多晶硅層，刻蝕時間為【8×(T-2)】秒；所述T為在所述外延機(jī)臺腔體內(nèi)的硅片上生長的多晶硅層厚度，且刻蝕時間最小為20秒，如根據(jù)公式計算的數(shù)值小于20，則刻蝕時間設(shè)置為20秒。

發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，在原基座2位置后方加上一塊吸熱裝置4后，讓原先會沉積在后基座2上方的腔體的非晶硅，沉積吸熱裝置4上且量也更少，相比于沉積在石英腔體上更容易在每次做腔體刻蝕的時候被移除掉。

安裝吸熱裝置后，由于腔體后端的覆蓋層更易被移除，從而減少了氯化氫的用量及提升了硅片的產(chǎn)能。由于氯化氫對腔體內(nèi)各原件如石墨基座、熱電偶、石墨環(huán)、石英支撐架等均有腐蝕作用，故氯化氫刻蝕時間和流量的降低可進(jìn)一步延長腔體內(nèi)各原件的壽命。

對于刻蝕溫度，由原先標(biāo)準(zhǔn)的1190℃降低為1170℃，是基于硅片刻蝕試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，刻蝕溫度與刻蝕速率在1000-1170℃溫度范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，即刻蝕溫度越高，刻蝕速率越高。但在1170-1200℃溫度區(qū)間，刻蝕速率呈“飽和”狀態(tài)，溫度的升高對應(yīng)的刻蝕速率基本沒有變化。1170℃的刻蝕溫度使得熱電偶的壽命延長，且減少了升降溫時間。

對于刻蝕用的氫氣流量設(shè)置，不同的氫氣流量主要用于攜帶氯化氫刻蝕腔體的不同位置，安裝吸熱裝置后，主要需刻蝕石英腔體前端及基座，故氫氣用量從55SLM和80SLM可降低為20SLM。

優(yōu)化后刻蝕時間為【8×(T-2)】秒；考慮到當(dāng)產(chǎn)品厚度較薄時，刻蝕時間過短導(dǎo)致刻蝕效率不夠的問題，當(dāng)計算結(jié)果小于20時，刻蝕時間固定為20秒。